発光装置、電子機器、及び半導体装置の設計方法

本発明は、発光装置、電子機器、及び半導体装置の設計方法に関する。

EL(Electro-Luminescence)素子などの発光素子を用いた発光装置が種々提案されている。このような発光装置においては、発光素子に供給される駆動電流は、駆動トランジスターを用いて制御される。駆動トランジスターのゲートには、発光の輝度に係る階調レベルに応じた電位のデータ信号が印加される。データ信号がゲートに印加された駆動トランジスターは、ゲートとソースとの間の電位差(以降、「ゲート・ソース間電圧」と略称する)に応じた電流(駆動電流)を発光素子に供給する。そして、発光素子は、供給された駆動電流に応じた階調レベルの輝度で発光する。 従って、発光素子を用いた発光装置の駆動においては、当該発光素子に供給する駆動電流を精度良く制御することが重要である。特許文献1には、細かい精度のデータ信号を必要とせずに、発光素子に供給する駆動電流を精度良く制御する技術が開示されている。 特許文献1に開示されている電気光学装置では、データ信号が駆動トランジスターのゲートに直接書き込まれるのではなく、所定係数が乗算されてレベルシフトされた後のデータ信号が駆動トランジスターのゲートに書き込まれる。このレベルシフトによって、ゲートの電位範囲がデータ信号の電位範囲の1/10に圧縮されるため、データ信号を細かい精度で刻まなくても、階調レベルを反映した電圧を、駆動トランジスターのゲート・ソース間に印加することができる。特許文献1の段落0036乃至0040には、このような処理によって、発光素子に供給する駆動電流が精度良く制御される旨が記載されている。

特開2013−088611号公報

ところで、トランジスターのゲート・ソース間電圧と、該ゲート・ソース間電圧によって流れる電流との関係を示す特性(以降、「電圧−電流特性」と略称する)は、環境温度の影響を受ける。環境温度とは、当該トランジスターの配置された周囲の温度である。 このため、同一のゲート・ソース間電圧が印加された場合であっても、環境温度が変化すると、発光素子に供給される駆動電流が変化してしまい、結果として発光の輝度が変化してしまう。 特に、例えばマイクロディスプレイ(1280×720ピクセル以上の解像度を持つ1インチ未満の小型ディスプレイ)などのように、微細な駆動電流範囲で階調を刻むように構成されている装置においては、ゲート・ソース間電圧のわずかな変化に対して駆動電流が大きく変化してしまう。このため、微細な駆動電流範囲で階調を刻むように構成された装置は、他の装置に比較して、環境温度の変動による発光輝度の変動が大きくなってしまう。なお、特許文献1に開示された技術では、上述したような環境温度の変動に起因する課題については鑑みられていない。 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、環境温度の変動に起因する発光輝度の変動を抑制する発光装置、電子機器、及び半導体装置の設計方法を提供することを解決課題とする。

以上の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、ゲート・ソース間電圧に応じた電流量の駆動電流を生成する駆動トランジスターと、前記駆動電流の電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記ゲート・ソース間電圧を指定階調に応じて制御する制御部と、を備え、前記ゲート・ソース間電圧は、前記発光素子を第1階調に応じた輝度で発光させる第1電圧値以上、且つ、前記発光素子を第2階調に応じた輝度で発光させる第2電圧値以下の電圧 であり、前記第1電圧値及び前記第2電圧値は、環境温度の変化に対する前記駆動電流の変化率が所定値以下となるときのゲート・ソース間電圧である第3電圧値 が当該第1電圧値と当該第2電圧値との間に含まれるように設定されていることを特徴とする。 ここで、前記第3電圧値は、前記変化率が最小のときのゲート・ソース間電圧であることが好ましい。 この発明によれば、例えば最低階調に応じた輝度で発光させる第1電圧値と、例えば最高階調に応じた輝度で発光させる第2電圧値とによって規定されるゲート・ソース間電圧の電圧範囲が、第3電圧値を含むように設定される。ここで第3電圧値は、前記変化率が最小となるとき(環境温度の変化に対する前記駆動電流の変化が殆ど生じないとき)のゲート・ソース間電圧である。このような第3電圧値によれば環境温度の変動に関わらず略一定の駆動電流を得られ、また、第3電圧値に近い値のゲート・ソース間電圧ほど、環境温度の変動に対する駆動電流の変動が小さいところ、当該第3電圧値を含むようにゲート・ソース間電圧の電圧範囲を設定することで、環境温度の変動に起因する駆動電流の変動が抑制され、発光輝度の変動が抑制される。

上述した本発明の一態様に係る発光装置において、前記駆動トランジスターは、単結晶シリコンまたは擬似単結晶シリコンを用いて形成されていることを特徴とする。この発明によれば、駆動トランジスターは、特定の環境温度(第1温度と称する)のときの電圧−電流特性を示す第1曲線と、第1温度と異なる第2温度のときの電圧−電流特性を示す第2曲線とが交点を有する。換言すれば、特定のゲート・ソース間電圧では、環境温度に関わらず、略同一の駆動電流を得ることができる。これは、単結晶シリコンまたは擬似単結晶シリコンを用いて製造された半導体基板上に形成された駆動トランジスターは、特定のゲート・ソース間電圧を境に、環境温度の変化に対する電流変化の特性が互いに異なる2つの特性領域を有するからである。これら2つの特性領域のうち一方の特性領域は、環境温度の上昇に伴って電流が増加する第1特性領域であり、他方の特性領域は、環境温度の上昇に伴って電流が減少する第2特性領域である。

上述した本発明の一態様に係る発光装置において、前記第1電圧値及び前記第2電圧値は、前記第3電圧値が当該第1階調と当該第2階調との中間の階調に応じた輝度で前記発光素子を発光させる電圧値となるように設定されていることを特徴とする。この発明によれば、環境温度が変動した場合であっても、最低階調と最高階調との中間の階調に応じた輝度にばらつきが殆ど生じなくなり、視認性が良好になる。

上述した本発明の一態様に係る発光装置において、前記第1電圧値及び前記第2電圧値は、前記第3電圧値が最高階調に応じた輝度で前記発光素子を発光させる電圧値となるように設定されていることを特徴とする。この発明によれば、環境温度が変動した場合であっても、最高階調に応じた輝度にばらつきが殆ど生じなくなり、視認性が良好になる。

上述した本発明の一態様に係る発光装置において、前記駆動トランジスターは、P型トランジスターであり、且つ、ゲート酸化膜厚が10nm以上30nm以下であり、前記第1電圧値及び前記第2電圧値は、前記第3電圧値を−1.55V以上−1.3V以下の電圧値として設定されていることを特徴とする。または、前記駆動トランジスターは、N型トランジスターであり、且つ、ゲート酸化膜厚が10nm以上30nm以下であり、前記第1電圧値及び前記第2電圧値は、前記第3電圧値を1.3V以上1.55V以下の電圧値として設定されていることを特徴とする。これらの発明によれば、環境温度の変動に起因する駆動電流IDRの変化が抑制されるため、環境温度の変動に起因する発光輝度の変動が抑制される。

また、本発明の一態様に係る電子機器は、上述した本発明の一態様に係る発光装置を備えることを特徴とする。このような電子機器としては、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ヘッドマウント・ディスプレイ、パーソナルコンピュータなどが該当する。 上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置の設計方法は、ゲート・ソース間電圧に応じた電流量の駆動電流を生成する駆動トランジスターと、前記駆動電流の電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記ゲート・ソース間電圧を指定階調に応じて制御する制御部と、を備える発光装置の設計方法であって、前記環境温度が第1温度のときの前記特性を特定する工程と、前記環境温度が第2温度のときの前記特性を特定する工程と、環境温度の変化に対する前記駆動電流の変化率が所定値以下となるときのゲート・ソース間電圧である第3電圧値を、前記第1温度のときの前記特性と、前記第2温度のときの前記特性とに基づいて特定する工程と、前記発光素子を最低階調に応じた輝度で発光させる前記ゲート・ソース間電圧である第1電圧値と、前記発光素子を最高階調に応じた輝度で発光させる前記ゲート・ソース間電圧である第2電圧値との間に、前記第3電圧値が含まれるように、前記第1電圧値及び前記第2電圧値を設定する工程と、を備えることを特徴とする。 この発明によれば、例えば最低階調に応じた輝度で発光させる第1電圧値と、例えば最高階調に応じた輝度で発光させる第2電圧値とによって規定されるゲート・ソース間電圧の電圧範囲が、第3電圧値を含むように設定される。ここで第3電圧値は、前記変化率が最小となるとき(環境温度の変化に対する前記駆動電流の変化が殆ど生じないとき)のゲート・ソース間電圧である。このような第3電圧値によれば環境温度の変動に関わらず略一定の駆動電流を得られ、また、第3電圧値に近い値のゲート・ソース間電圧ほど、環境温度の変動に対する駆動電流の変動が小さいところ、当該第3電圧値を含むようにゲート・ソース間電圧の電圧範囲を設定することで、環境温度の変動に起因する駆動電流の変動が抑制され、発光輝度の変動が抑制される。

本発明の実施形態に係る発光装置(表示装置)の構成例を示すブロック図。

本発明の実施形態に係る発光装置の各部の波形を示す図。

本発明の実施形態に係る発光装置が備える画素回路の一例を示す回路図。

駆動トランジスターのゲート−ソース間の電圧と駆動電流との関係を表す特性曲線、及び、駆動トランジスターのゲート−ソース間の電圧と、環境温度の変動による駆動電流の変動比率との関係を示す曲線を示す図。

ゲート酸化膜厚[Å]と、変動最小電圧VGSmとの関係を示す図。

図4に示すグラフのうち変動最小点Pm近傍を拡大して示す図。

第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)の設定態様に係る変形例を示す図。

第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)の設定態様に係る変形例を示す図。

本発明の実施形態に係る発光装置を適用したEVFを備えるデジタルカメラの構成例を示す外観図。

本発明の実施形態に係る発光装置を適用したHMDの構成例を示す外観図。

図10に示すHMDの光学的な構成を示す図。

本発明の実施形態に係る発光装置を適用したパーソナルコンピューターの外観を示す斜視図。

図1は、本発明の実施形態に係る発光装置(表示装置)の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、発光装置100は、複数の画素回路Pが配列された素子アレイ部10、走査線駆動回路22、駆動制御回路24、データ線駆動回路26、及び制御回路36を具備する。これらの構成要素は同一の基板に形成されることが好ましい。また、基板は、半導体基板で構成されることが好ましい。

ところで、当該発光装置100には、走査線駆動回路22、駆動制御化路24、及びデータ線駆動回路26を制御する制御信号CTLが外部から供給される。 素子アレイ部10には、X方向に延在するM本の走査線12と、各走査線12に対をなしてX方向に延在するM本の駆動制御線14と、X方向に交差するY方向に延在するN本のデータ線16とが形成されている(MおよびNの各々は2以上の自然数)。各画素回路Pは、走査線12とデータ線16との各交差部位に対応して配置されている。したがって、素子アレイ部10の全体では、X方向およびY方向にわたって縦M行×横N列のマトリクス状に画素回路Pが配列されている。

走査線駆動回路22は、M本の走査線12の各々(各行の画素回路P)を順番に選択するための走査信号Y[1]〜Y[M]を生成して各走査線12に出力する手段(例えばMビットのシフトレジスタ)である。 図2は、発光装置100の各部の波形のタイムチャートを示している。同図に示すように、第i行(i=1〜M)の走査線12に供給される走査信号Y[i]は、ひとつのフレーム期間F(F1,F2,……)のうち第i番目の書込期間(水平走査期間)Hにてハイレベルとなり、それ以外の期間にてローレベルを維持する。走査線駆動回路22は、水平同期信号HSYNCに同期したクロック信号HCKを用いて、1水平走査期間だけHレベルとなるスタートパルスSP1を順次シフトして走査信号Y[1]〜Y[M]を生成する。スタートパルスSP1及びクロック信号HCKは、制御回路36から当該走査線駆動回路22に供給される。

図1の駆動制御回路24は、駆動制御信号Z[1]〜Z[M]を生成して各駆動制御線14に出力する。図2に示すように、第i行の駆動制御線14に供給される駆動制御信号Z[i]は、走査信号Y[i]がハイレベルとなる書込期間Hの始点から当該書込期間Hの経過後(次の書込期間Hの開始前)までの所定の時間長の期間(以下「発光期間」と称する)HDRにてハイレベルを維持し、それ以外の期間にてローレベルとなる。 駆動制御回路24は、クロック信号HCKを用いて、発光期間HDRにおいてHレベルとなるスタートパルスSP2をシフトして駆動制御信号Z[1]〜Z[m]を生成する。スタートパルスSP2及びクロック信号HCKは、制御回路36から当該駆動制御回路24に供給される。

図1のデータ線駆動回路26は、各画素回路Pの階調を指定する階調データGDに基づいてデータ信号X[1]〜X[N]を生成して各データ線16に出力する。データ信号X[j] (j=1〜N)は、第i行に属する第j列目の画素回路Pの階調データGDに応じた電位VDATAとなる。階調データGD、ドットクロック信号DCK、クロック信号HCKは、制御回路36から当該データ線駆動回路26に供給される。制御回路36は、各種の制御信号を生成し、走査線駆動回路22、駆動制御回路24、及びデータ線駆動回路26に供給する。

図3は、発光装置100が備える画素回路の一例を示す回路図である。ここで、図3を参照して、各画素回路Pの具体的な構成を説明する。なお、同図においては第i行に属する第j列目のひとつの画素回路Pのみが代表的に図示されている。 図3に示すように、画素回路Pは発光素子Eを含む。本形態の発光素子Eは、相互に対向する陽極と陰極との間に有機EL(Electro-luminescence)材料の発光層が介在する有機発光ダイオード素子である。発光素子Eは、発光層に供給される駆動電流IDRの電流量に応じた強度で発光する。発光素子Eの陰極は低位側の電源(接地電位)VCTに電気的に接続される。

駆動電流IDRの経路上(高位側の電源VELと発光素子Eの陽極との間)にはPチャネル型の駆動トランジスターTDRが配置される。駆動トランジスターTDRは、ゲート・ソース間電圧VGSに応じて駆動電流IDRの電流量を制御する手段である。駆動トランジスターTDRのソース(図3に示すS)は高位側の電源VELに接続される。

駆動トランジスターTDRのゲートとソース(電源VEL)との間には容量素子Cが介在する。また、駆動トランジスターTDRのゲートとデータ線16との間にはPチャネル型の選択トランジスターTSLが配置される。選択トランジスターTSLは、駆動トランジスターTDRのゲートとデータ線16との電気的な接続(導通/非導通)を制御するスイッチング素子である。第i行に属する各画素回路Pの選択トランジスターTSLのゲートは第i行の走査線12に対して接続される。

駆動トランジスターTDRのドレインDと、発光素子Eの陽極との間(すなわち駆動電流IDRの経路上)にはPチャネル型の駆動制御トランジスターTELが配置される。駆動制御トランジスターTELは、駆動トランジスターTDRのドレインDと、発光素子Eの陽極との電気的な接続を制御するスイッチング素子である。駆動制御トランジスターTELが導通することで駆動電流IDRの経路が確立するから、駆動制御トランジスターTELは、発光素子Eに対する駆動電流IDRの供給の可否を制御する手段として機能する。第i行に属する各画素回路Pの駆動制御トランジスターTELのゲートは、第i行の駆動制御線14に対して共通に接続されている。

以上の構成において、図2に示すように走査信号Y[i]がハイレベルに遷移すると(すなわち第i行の走査線12が選択されると)、選択トランジスターTSLは導通する。したがって、書込期間H内に走査信号Y[i]がハイレベルに遷移すると、データ信号X[j]の電位VDATAが選択トランジスターTSLを経由して駆動トランジスターTDRのゲートに供給されるとともに、電位VDATAに応じた電荷が容量素子Cに蓄積される。すなわち、駆動トランジスターTDRのゲートの電位VGは階調データGDに応じた電位VDATAに設定される。

書込期間Hの終点にて走査信号Y[i]がローレベルに遷移すると、選択トランジスターTSLが非導通の状態となって駆動トランジスターTDRのゲートはデータ線16から電気的に絶縁されるが、駆動トランジスターTDRのゲートの電位VGは、書込期間Hの経過後においても容量素子Cによって電位VDATAに維持される。

一方、駆動制御トランジスターTELは、駆動制御信号Z[i]がハイレベルに遷移することで書込期間Hの始点から導通する。したがって、書込期間Hを含む発光期間HDRにおいて、駆動トランジスターTDRのゲートの電位VG(電位VDATA)に応じた電流量の駆動電流IDRが、電源VELから駆動トランジスターTDRと駆動制御トランジスターTELとを経由して発光素子Eに供給される。発光素子Eは、駆動電流IDRの電流量に応じた強度(すなわち電位VDATAに応じた強度)で発光する。駆動電流IDRの電流量は、駆動トランジスターTDRのゲート・ソース間電圧VGSの大きさによって決まる。 ここで、少なくとも駆動トランジスターTDRのアクティブ層は、結晶性材料を用いて製造されている。アクティブ層とは、駆動トランジスターTDRのソースとドレインとの間に設けられた領域であり、ゲートと対向して配置され、ゲートの電位により導電性が制御される。結晶性材料としては、例えば単結晶シリコンや、SELAX(Selectively Enlarging Laser X'tallization)法などによって結晶性が高められたポリシリコンなどを挙げることができる。SELAX法とは、固体レーザのパルス幅を制御してポリシリコンに照射することで、シリコン薄膜を最適条件で融解・凝固させ、「擬似単結晶シリコン」を形成する技術である。

図4は、駆動トランジスターTDRのゲート・ソース間電圧VGSと、駆動電流IDRとの関係を表す特性曲線、及び、駆動トランジスターTDRのゲート・ソース間電圧VGSと、環境温度の変動による駆動電流IDRの変動比率(変化率)との関係を表す曲線を示す図である。 図4において、特性曲線C1は環境温度が0[℃]のときの特性曲線であり、特性曲線C2は環境温度が25[℃]のときの特性曲線であり、特性曲線C3は環境温度が50[℃]のときの特性曲線である。同図に示すように、環境温度が変化すると、同一のゲート・ソース間電圧VGSによって流れる駆動電流IDRの電流量も変化する。

ここで、図4に示す特性曲線C4は、駆動トランジスターTDRのゲート・ソース間電圧VGSと、環境温度の変動による駆動電流IDRの変動比率NRとの関係を示す曲線である。ここで、変動比率NRは、下記(式1)によって算出される。 NR=(I3−I1)/I2 …(式1) (式1)において、I1は環境温度が0[℃]のときの駆動電流IDRの値であり、I2は環境温度が25[℃]のときの駆動電流IDRの値であり、I3は環境温度が50[℃]のときの駆動電流IDRの値であり、NRは変動比率[%]である。 ここで、変動比率NRは、環境温度の変化に対する駆動電流IDRの変化率を示す指標である。変動比率NRの値が大きいゲート・ソース間電圧VGSほど、環境温度の変化に対する駆動電流IDRの変化が大きい。一方、変動比率NRの値が小さいゲート・ソース間電圧VGSほど、環境温度の変化に対する駆動電流IDRの変化が小さい。

ここで、変動比率NRが所定値以下の値(本例では最小値である0[%])となるときのゲート・ソース間電圧VGSを「変動最小電圧VGSm」と称する。図4に示す例では、変動最小電圧VGSmの値は−1.55[V]である。この変動最小電圧VGSmの値は、主として当該駆動トランジスターTDRのゲート酸化膜厚に依存する。 図5は、ゲート酸化膜厚[Å]と、変動最小電圧VGSmとの関係の一例を示す図である。同図に示すように、駆動トランジスターTDRのゲート酸化膜厚[Å]が100[Å]のときの変動最小電圧VGSmは−1.3乃至−1.4[V]程度であり、ゲート酸化膜厚[Å]が300[Å]のときの変動最小電圧VGSmは−1.4乃至−1.55[V]程度であり、ゲート酸化膜厚[Å]が550[Å]のときの変動最小電圧VGSmは−2.2[V]程度である。

なお、同一のゲート酸化膜厚[Å]に対して、変動最小電圧VGSmの値がばらついているのは、主として当該駆動トランジスターTDRのチャンネル幅(W)とチャンネル長(L)の比(W/L)に因るものである。 本実施形態においては、駆動トランジスターTDRのゲート酸化膜厚[Å]は約300[Å]であり、変動最小電圧VGSmは図4に示すように−1.55[V]程度である。なお、当然ながら、駆動トランジスターTDRがN型トランジスターの場合には、変動最小電圧VGSmの正負が逆であるので、変動最小電圧VGSmは1.55[V]程度となる。

図6は、図4に示すグラフのうち特性曲線C1,C2,C3の交点(以降、「変動最小点Pm」と略称する)近傍を拡大して示す図である。同図に示す電圧範囲ΔVは、駆動トランジスターTDRに印加するゲート・ソース間電圧VGSの範囲を示している。具体的には、電圧範囲ΔVは、発光素子Eを第1階調(ここでは最低階調)に応じた輝度で発光させる第1電圧値Vgs_kと、発光素子Eを第2階調(ここでは最高階調)に応じた輝度で発光させる第2電圧値Vgs_wとによって規定される。この電圧範囲ΔVの幅は当該発光装置100の仕様などによって決まる。

上述したように、駆動トランジスターTDRは、例えば単結晶シリコンやSELAX法などによって結晶性が高められたポリシリコンなどの結晶性材料を用いて形成されることで、特定の環境温度(第1温度)のときの電圧−電流特性を示す特性曲線と、第1温度と異なる環境温度(第2温度)のときの電圧−電流特性を示す特性曲線とが交点を有する。 換言すれば、特定のゲート・ソース間電圧VGSでは、環境温度に関わらず、略同一のドレイン電流を得ることができる。これは、半導体素子であるトランジスタは、特定のゲート・ソース間電圧を境に、環境温度の変化に対する電流変化の特性が互いに異なる2つの特性領域を有するからである。これら2つの特性領域のうち一方の特性領域は、環境温度の上昇に伴って電流が増加する第1特性領域であり、他方の特性領域は、環境温度の上昇に伴って電流が減少する第2特性領域である。 なお、上述したような結晶性材料以外の材料を用いて製造された半導体基板上に形成されたトランジスターは、第1温度のときの電圧−電流特性を示す特性曲線と、第2温度のときの電圧−電流特性を示す特性曲線とが交点を有さない。

発光素子Eを最低階調に応じた輝度で発光させる第1電圧値と、最高階調に応じた輝度で発光させる第2電圧値とによって規定される電圧範囲ΔVは、図6に示すように変動最小電圧VGSmの値を含むように設定される。すなわち、電圧範囲ΔVが変動最小電圧VGSmの値を含むように、データ線駆動回路26がデータ信号X[1]〜X[N]を生成して各データ線16に出力する。

変動最小電圧VGSmによれば環境温度の変動に関わらず一定の駆動電流IDRを得られ、また、変動最小電圧VGSmに近い値のゲート・ソース間電圧VGSほど、環境温度の変動に起因する駆動電流IDRの変化が小さいところ、変動最小電圧VGSmを含むように第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定することで、環境温度の変動に起因する駆動電流IDRの変動が大きく抑制され、発光輝度の変動が大きく抑制される。

ここで、電圧範囲ΔVの中央の値(最低階調と最高階調との中間の階調に応じた輝度で発光素子Eを発光させる電圧値)が、図6に示すように変動最小電圧VGSmの値(本例では−1.55[V])となるように、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定する。例えば、階調レベル0乃至255の256階調で発光素子Eを発光させる場合、階調レベル128に応じた輝度で発光素子Eを発光させる電圧値が、変動最小電圧VGSmの値(本例では−1.55[V])となるように、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定する。このように設定することで、環境温度が変動した場合であっても、最低階調と最高階調との中間の階調に応じた輝度にばらつきが殆ど生じなくなり、視認性が非常に良好になる。

なお、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)の設定態様は上述した例に限られず、例えば次のように設定してもよい。 図7は、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)の設定態様に係る変形例を示す図である。同図に示すように、最高階調に応じた輝度で発光素子Eを発光させる第2電圧値が、変動最小電圧VGSmの値(本例では−1.55[V])となるように、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定してもよい。つまり、VGS_w=VGSmとなるように第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定してもよい。例えば、階調レベル0乃至255の256階調で発光素子Eを発光させる場合、階調レベル256に応じた輝度で発光素子Eを発光させる電圧値が、変動最小電圧VGSmの値(本例では−1.55[V])となるように、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定する。このように設定することで、環境温度が変動した場合であっても、最高階調に応じた輝度にばらつきが殆ど生じなくなり、視認性が非常に良好になる。

図8は、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)の設定態様に係る変形例を示す図である。最高階調に応じた輝度の発光は、最低階調に応じた輝度の発光に比べてユーザに視認されやすい。従って、最高階調やその近傍の階調レベルに応じた発光輝度については、環境温度の変動に対する変動が小さいことが好ましい。このことを鑑みて、電圧範囲ΔVの中間の階調レベルに対応する電圧値を基準電圧値とし、当該基準電圧値に対して最高階調に対応する電圧値側の範囲(図8に示す「高階調範囲ΔV1」)に、変動最小電圧VGSmを含めるように、第1電圧値及び第2電圧値(電圧範囲ΔV)を設定してもよい。これにより、環境温度が変動した場合であっても、ユーザに視認されやすい輝度にばらつきが生じにくくなり、視認性が非常に良好になる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、環境温度の変動に起因する発光輝度の変動が抑制される発光装置、電子機器、及び半導体装置の設計方法を提供することができる。なお、変動最小電圧VGSm(第3電圧値)は、必ずしも変動比率NRが0[%]のときのゲート・ソース間電圧VGSである必要はなく、変動比率NRの値が比較的小さい(例えば0[%]近傍)ときのゲート・ソース間電圧VGSであってもよい。

以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。

(1)変形例1 以上の実施形態においては書込期間Hの開始と同時に駆動制御トランジスターTELを導通させる構成を例示したが、駆動制御トランジスターTELを導通させる時期(すなわち駆動制御信号Z[i]をハイレベルに設定する時期)は適宜に変更される。例えば、書込期間Hの開始前または開始後の時点から駆動制御トランジスターTELを導通させてもよい。また、書込期間Hの後の時点から駆動制御トランジスターTELを導通させてもよい。さらに、発光期間HDRは、書込期間Hが終了して所定期間経過後に開始され、次の書込期間Hの直前に終了するようにしてもよい。 画素回路の構成は適宜に変更される。例えば特開2005−099773号公報に開示されるように、選択トランジスターと駆動トランジスターとの間に容量素子を介在させることも可能である。指定階調に応じた変動量だけデータ線の電位を変動させ、容量素子の容量結合を利用して、駆動トランジスターのゲートの電位をデータ線の電位の変動量に応じて変動させることで、駆動トランジスターのゲート−ソース間の電圧を指定階調に応じて設定することも可能である。すなわち、ゲートの電位は、データ線の電位に必ずしも一致しない。

(2)変形例2 画素回路Pを構成する各トランジスターの導電型は適宜に変更される。例えば、駆動トランジスターTDRをNチャネル型としてもよい。すなわち、Nチャネル型の駆動トランジスターTDRのソースと発光素子Eの陰極との間に駆動制御トランジスターTELを介在させた構成を採用することができる。

(3)変形例3 有機発光ダイオード素子は電気光学素子の例示に過ぎない。本発明に適用される電気光学素子は、自身が発光する自発光型であればどのようなものでもよく、例えば、無機EL素子、LED(Light Emitting Diode)素子などが該当する。

用例>

次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図9乃至図12には、以上に説明した何れかの形態に係る発光装置100を表示装置として採用した電子機器の形態が図示されている。

図9は、デジタルカメラの構成例を示す外観図である。本発明の実施形態に係る発光装置100は、例えば覗き込み型の電子ビューファインダー(EVF: Electronic View Finder)を備えるデジタルカメラに適用することができる。同図に示すように、デジタルカメラ200は、レンズ110、表示部160、レリーズボタン180a、電源ボタン180b、カーソルボタン/決定ボタン180c、EVFの覗き込み検知のためのセンサ140、及び、EVF100e等を備える。ここで、EVF100eは、EVF用画像表示部と、該EVF用画像表示部を駆動する駆動制御部と、を含む発光装置を備える。この発光装置に、本発明の一実施形態に係る発光装置100を適用する。

図10は、ヘッドマウント・ディスプレイの外観を示す図であり、図10は、その光学的な構成を示す図である。本発明の実施形態に係る発光装置100は、例えばヘッドマウント・ディスプレイに適用することができる。まず、図10に示されるように、ヘッドマウント・ディスプレイ300は、外観的には、一般的な眼鏡と同様にテンプル310や、ブリッジ320、レンズ301L、301Rを有する。また、ヘッドマウント・ディスプレイ300は、図11に示されるように、ブリッジ320近傍であってレンズ301L、301Rの奥側(図において下側)には、左眼用の発光装置100Lと右眼用の発光装置100Rとが設けられる。発光装置100Lの画像表示面は、図11において左側となるように配置している。これによって発光装置100Lによる表示画像は、光学レンズ302Lを介して図において9時の方向に出射する。ハーフミラー303Lは、発光装置100Lによる表示画像を6時の方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。発光装置100Rの画像表示面は、発光装置100Lとは反対の右側となるように配置している。これによって発光装置100Rによる表示画像は、光学レンズ302Rを介して図において3時の方向に出射する。ハーフミラー303Rは、発光装置100Rによる表示画像を6時方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。

この構成において、ヘッドマウント・ディスプレイ300の装着者は、発光装置100L、100Rによる表示画像を、外の様子と重ね合わせたシースルー状態で観察することができる。また、このヘッドマウント・ディスプレイ300において、視差を伴う両眼画像のうち、左眼用画像を発光装置100Lに表示させ、右眼用画像を発光装置100Rに表示させると、装着者に対し、表示された画像があたかも奥行きや立体感を持つかのように知覚させることができる(3D表示)。

図12は、発光装置100を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ400は、各種の画像を表示する発光装置100と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。発光装置100は有機発光ダイオード素子を発光素子Eとして使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。パーソナルコンピュータ2000は、発光装置100の画像を表示する面をキーボードに向けて折りたためるようになっている。そして、折りたたんだ状態では、Lレベルとなり、開いた状態ではHレベルとなる点灯制御信号CTLが本体から発光装置100に供給される。

なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図9乃至図12に例示した機器のほか、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

100……発光装置、P……画素回路、10……素子アレイ部、12……走査線、14……駆動制御線、16……データ線、22……走査線駆動回路、24……駆動制御回路、26……データ線駆動回路、36……制御回路、E…電気光学素子、TDR……駆動トランジスター、CTL……点灯制御信号。