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公開番号2025122098
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2025084787,2021566370
出願日2025-05-21,2020-12-11
発明の名称表示装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G09F 9/30 20060101AFI20250813BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】表示品質の高い表示装置を提供する。高精細な表示装置を提供する。
【解決手段】複数の画素を有し、画素はそれぞれ、発光デバイスと、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第1の容量素子と、を有する表示装置とする。発光デバイスの一方の電極は、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、第1の容量素子の一方の電極と、に電気的に接続される。第2のトランジスタのゲートは、第1の容量素子の他方の電極と、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と、に電気的に接続される。また、画素それぞれにおいて、1フレーム期間中に、第1のトランジスタ及び第4のトランジスタがそれぞれ導通状態である期間を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の容量と、第２の容量と、発光デバイスと、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第３のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第４のトランジスタのチャネル形成領域とは、金属酸化物を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第３のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第４のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第１のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第１のトランジスタの第１のゲートは、第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第６の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第２のゲートは、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第１のゲートは、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光デバイスの画素電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第５の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートは、第２の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートは、第３の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第６の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第２の配線は、前記第３のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第３の配線は、前記第４のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第４の配線は、画像データに対応する電位を伝達する機能を有し、
前記第５の配線は、第１の電位を伝達する機能を有し、
前記第１の電位は、前記発光デバイスの輝度が最大となる場合において前記第２のトランジスタが飽和領域で動作する電位であり、
前記第６の配線は、第２の電位を伝達する機能を有する、表示装置であって、
前記画素の平面視において、前記第１の配線と、前記第２の配線と、前記第３の配線と、前記第５の配線とは、第１の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第４の配線と、前記第６の配線とは、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第５の配線の配線幅は、前記第１の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第２の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第３の配線の配線幅よりも大きく、
前記画素の平面視において、前記第４の配線は、前記画素電極として機能する導電層と重なりを有さない、表示装置。
続きを表示（約 6,600 文字）【請求項２】
複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の容量と、第２の容量と、発光デバイスと、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第３のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第４のトランジスタのチャネル形成領域とは、金属酸化物を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第３のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第４のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第１のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第１のトランジスタの第１のゲートは、第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第６の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第２のゲートは、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第１のゲートは、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光デバイスの画素電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第５の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートは、第２の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートは、第３の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第６の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第２の配線は、前記第３のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第３の配線は、前記第４のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第４の配線は、画像データに対応する電位を伝達する機能を有し、
前記第５の配線は、第１の電位を伝達する機能を有し、
前記第１の電位は、前記発光デバイスの輝度が最大となる場合において前記第２のトランジスタが飽和領域で動作する電位であり、
前記第６の配線は、第２の電位を伝達する機能を有し、
前記第２の電位は、０Ｖ又はＧＮＤ電位である、表示装置であって、
前記画素の平面視において、前記第１の配線と、前記第２の配線と、前記第３の配線と、前記第５の配線とは、第１の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第４の配線と、前記第６の配線とは、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第５の配線の配線幅は、前記第１の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第２の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第３の配線の配線幅よりも大きく、
前記画素の平面視において、前記第４の配線は、前記画素電極として機能する導電層と重なりを有さない、表示装置。
【請求項３】
複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の容量と、第２の容量と、発光デバイスと、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第３のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第４のトランジスタのチャネル形成領域とは、金属酸化物を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第３のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第４のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第１のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第１のトランジスタの第１のゲートは、第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第６の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第２のゲートは、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第１のゲートは、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光デバイスの画素電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第５の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートは、第２の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートは、第３の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第６の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第２の配線は、前記第３のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第３の配線は、前記第４のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第４の配線は、画像データに対応する電位を伝達する機能を有し、
前記第５の配線は、第１の電位を伝達する機能を有し、
前記第１の電位は、前記発光デバイスの輝度が最大となる場合において前記第２のトランジスタが飽和領域で動作する電位であり、
前記第６の配線は、第２の電位を伝達する機能を有する、表示装置であって、
前記画素の平面視において、前記第１のトランジスタのチャネル長方向と、前記第３のトランジスタのチャネル長方向と、前記第４のトランジスタのチャネル長方向とは、第１の方向に沿った方向であり、
前記画素の平面視において、前記第２のトランジスタのチャネル長方向は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った方向であり、
前記画素の平面視において、前記第１の配線と、前記第２の配線と、前記第３の配線と、前記第５の配線とは、前記第１の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第４の配線と、前記第６の配線とは、前記第２の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第５の配線の配線幅は、前記第１の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第２の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第３の配線の配線幅よりも大きく、
前記画素の平面視において、前記第４の配線は、前記画素電極として機能する導電層と重なりを有さない、表示装置。
【請求項４】
複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の容量と、第２の容量と、発光デバイスと、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第３のトランジスタのチャネル形成領域と、前記第４のトランジスタのチャネル形成領域とは、金属酸化物を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第３のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第４のトランジスタは、チャネル形成領域の上方の領域を有する第１のゲートと、チャネル形成領域の下方の領域を有する第２のゲートと、を有し、
前記第１のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第１のトランジスタの第１のゲートは、第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第６の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第２のゲートは、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第１のゲートは、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記発光デバイスの画素電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第５の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第３のトランジスタの第１のゲートは、第２の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第４の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートと第２のゲートとは電気的に接続され、
前記第４のトランジスタの第１のゲートは、第３の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第６の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第１の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の一方の電極は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第２の容量の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１の配線は、前記第１のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第２の配線は、前記第３のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第３の配線は、前記第４のトランジスタの導通状態又は非導通状態を選択する電位を伝達する機能を有し、
前記第４の配線は、画像データに対応する電位を伝達する機能を有し、
前記第５の配線は、第１の電位を伝達する機能を有し、
前記第１の電位は、前記発光デバイスの輝度が最大となる場合において前記第２のトランジスタが飽和領域で動作する電位であり、
前記第６の配線は、第２の電位を伝達する機能を有し、
前記第２の電位は、０Ｖ又はＧＮＤ電位である、表示装置であって、
前記画素の平面視において、前記第１のトランジスタのチャネル長方向と、前記第３のトランジスタのチャネル長方向と、前記第４のトランジスタのチャネル長方向とは、第１の方向に沿った方向であり、
前記画素の平面視において、前記第２のトランジスタのチャネル長方向は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った方向であり、
前記画素の平面視において、前記第１の配線と、前記第２の配線と、前記第３の配線と、前記第５の配線とは、前記第１の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第４の配線と、前記第６の配線とは、前記第２の方向に沿って延伸するように配置され、
前記画素の平面視において、前記第５の配線の配線幅は、前記第１の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第２の配線の配線幅よりも大きく、且つ、前記第３の配線の配線幅よりも大きく、
前記画素の平面視において、前記第４の配線は、前記画素電極として機能する導電層と重なりを有さない、表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記金属酸化物はインジウムを含む、表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置及び電子機器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野として、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタに適用可能な半導体材料として、金属酸化物を用いた酸化物半導体が注目されている。例えば、特許文献１では、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化物半導体層の中で、チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度（単に移動度、μＦＥ、又はμと言う場合がある）を高めた半導体装置が開示されている。
【０００４】
半導体層に用いることのできる金属酸化物は、スパッタリング法等を用いて形成できるため、大型の表示装置を構成するトランジスタに用いることができる。また、多結晶シリコンや非晶質シリコンを用いたトランジスタの生産設備の一部を改良して利用することが可能であるため、設備投資を抑えられる。また、金属酸化物を用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いた場合に比べて高い電界効果移動度を有するため、駆動回路を設けた高機能の表示装置を実現できる。
【０００５】
ところで、拡張現実（ＡＲ：ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）又は仮想現実（ＶＲ：ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）用の表示装置として、ウェアラブル型の表示装置、及び据え置き型の表示装置が普及しつつある。ウェアラブル型の表示装置として、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：ＨｅａｄＭｏｕｎｔｅｄＤｉｓｐｌａｙ）や眼鏡型の表示装置等がある。据え置き型の表示装置として、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ－ＵｐＤｉｓｐｌａｙ）等がある。
【０００６】
デジタルカメラ等の撮像装置を有する電子機器において、撮像される画像を撮像前に確認するためにビューファインダーが用いられている。また、ビューファインダーとして、電子ビューファインダーが用いられている。電子ビューファインダーには表示部が設けられ、撮像デバイスにより得られる像を当該表示部に画像として表示することができる。例えば、特許文献２では、画像中心部から画像周辺部にわたって良好な視度状態を得ることができる電子ビューファインダーについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１４－７３９９号公報
特開２０１２－４２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＨＭＤ等、表示部と使用者の距離が近い表示装置においては、使用者が画素を視認しやすく、粒状感を強く感じてしまうことから、ＡＲやＶＲの没入感や臨場感が薄れる場合がある。このため、使用者に画素を視認されないように精細な画素を備える、つまり精細度が高い表示装置が望まれる。しかしながら、精細度が高くなるほど個々の画素の面積が小さくなり、画素に設けられるトランジスタ、容量素子等の素子の数が少なくなってしまう場合がある。そのため、精細度が高い表示装置においては、少ない素子数で画素を構成することが望まれる。
【０００９】
表示装置から発せられる光を見た際に、その光が消えた後もそれまで見ていた光が残って見える現象（残像現象ともいう）が発生する場合がある。残像現象が発生すると、使用者には前に表示された画像が残像として認識され、表示品質を低下させる原因となる。特に、動画の場合は、残像現象の影響が大きくなるため、表示品質を著しく低下させる場合がある。
【００１０】
上記に鑑み、本発明の一態様は、精細度が高い表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、残像が少ない表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、表示品質が高い表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低い表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、額縁が狭い表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、小型の表示装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一つとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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