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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-07
(45)【発行日】2023-11-15
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
   G09F 9/00 20060101AFI20231108BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20231108BHJP
   H05B 33/02 20060101ALI20231108BHJP
   H05B 33/04 20060101ALI20231108BHJP
   H05B 33/06 20060101ALI20231108BHJP
   H01M 10/0568 20100101ALI20231108BHJP
   H01M 10/052 20100101ALI20231108BHJP
   H01M 10/44 20060101ALI20231108BHJP
   H01M 50/284 20210101ALI20231108BHJP
【FI】
G09F9/00 350Z
G09F9/00 347Z
G09F9/00 346Z
G09F9/00 302
G09F9/30 365
H05B33/02
H05B33/04
H05B33/06
H01M10/0568
H01M10/052
H01M10/44 Q
H01M50/284
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2022043635
(22)【出願日】2022-03-18
(62)【分割の表示】P 2020011424の分割
【原出願日】2015-09-29
(65)【公開番号】P2022100311
(43)【公開日】2022-07-05
【審査請求日】2022-04-13
(31)【優先権主張番号】P 2014204599
(32)【優先日】2014-10-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2014219133
(32)【優先日】2014-10-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2014243193
(32)【優先日】2014-12-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】吉谷 友輔
(72)【発明者】
【氏名】▲ひろ▼木 正明
(72)【発明者】
【氏名】高橋 実
【審査官】中村 直行
(56)【参考文献】
【文献】特開2002-366059(JP,A)
【文献】特開2005-321911(JP,A)
【文献】国際公開第2014/133062(WO,A1)
【文献】国際公開第2014/088712(WO,A1)
【文献】国際公開第2013/099735(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09F 9/00 - 9/46
H05B 33/00 - 33/28
H05B 44/00
H05B 45/60
H10K 50/00 - 99/00
H01M 10/0568
H01M 10/052
H01M 50/284
H01M 10/44
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光パネルと、二次電池と、回路とを内包する封止体を有し、
前記発光パネルは、発光素子を有し、
前記発光素子は、前記二次電池から供給される電力を用いて発光することができる機能を有し、
記回路は、アンテナを有し
前記二次電池は、前記発光パネルの発光面の裏側に配置され、
前記アンテナは、前記発光パネルの発光面の裏側に配置され、
前記発光パネルの少なくとも一部は、前記アンテナを介して前記二次電池との重なりを有し、
前記回路は、無線で前記二次電池を充電することができる機能を有し
記封止体の少なくとも一部は、前記発光素子が発する光を透過することができる機能を有する、発光装置。
【請求項2】
発光パネルと、二次電池と、回路とを内包する封止体を有し、
前記発光パネルは、発光素子を有し、
前記発光素子は、前記二次電池から供給される電力を用いて発光することができる機能を有し、
前記回路は、アンテナを有し、
前記二次電池は、前記発光パネルの発光面の裏側に配置され、
前記アンテナは、前記発光パネルの発光面の裏側に配置され、
前記発光パネルの少なくとも一部は、前記アンテナを介して前記二次電池との重なりを有し、
前記発光パネルの発光領域の少なくとも一部は、前記アンテナとの重なりを有し、
前記発光素子の有する一対の電極の厚さの和は、250nm以下であり、
前記回路は、無線で前記二次電池を充電することができる機能を有し、
前記封止体の少なくとも一部は、前記発光素子が発する光を透過することができる機能を有する、発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、発光素子及び二次電池を有する発光装置に関する。また、本発明の一
態様は、該発光装置を用いたモジュール及び電子機器に関する。
【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。より具体的に本明細書で開示
する発明の一態様の技術分野としては、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、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。
【背景技術】
【0003】
近年、発光装置は様々な用途への応用が期待されており、多様化が求められている。
【0004】
例えば、携帯機器用途等の発光装置では、薄型であること、軽量であること、又は破損し
にくいこと等が求められている。
【0005】
エレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescence)を利用し
た発光素子(EL素子とも記す)は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応
答可能である、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置や照明
装置への応用が検討されている。
【0006】
例えば、特許文献1に、フィルム基板上に、スイッチング素子であるトランジスタ及び有
機EL素子を備えたフレキシブルなアクティブマトリクス方式の発光装置が開示されてい
る。
【0007】
また、携帯機器の駆動電源として、二次電池の重要性が増している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開2003-174153号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
表示装置や照明装置の使用環境は様々であるため、使用できる温度範囲が広い発光装置が
求められている。例えば、自動車のダッシュボードや窓際などの直射日光の当たる場所、
炎天下に駐車した車内、砂漠などの高温環境下、又は、氷河があるような寒冷地などの低
温環境下では、発光装置が正常に動作しなくなることがある。
【0010】
本発明の一態様は、使用できる温度範囲が広い発光装置を提供することを目的の一とする
。または、本発明の一態様は、高温環境下で使用可能な発光装置を提供することを目的の
一とする。または、本発明の一態様は、低温環境下で使用可能な発光装置を提供すること
を目的の一とする。特に、薄型、軽量、又はフレキシブルであり、かつ、使用できる温度
範囲が広い発光装置を提供することを目的の一とする。
【0011】
または、本発明の一態様は、小型な発光装置を提供することを目的の一とする。または、
本発明の一態様は、耐熱性の高い発光装置を提供することを目的の一とする。または、本
発明の一態様は、安全性の高い発光装置を提供することを目的の一とする。または、本発
明の一態様は、消費電力の低い発光装置を提供することを目的の一とする。または、本発
明の一態様は、1回の充電により長時間の使用が可能な発光装置を提供することを目的の
一とする。
【0012】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、明細書、図面、請
求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様は、発光パネル、二次電池、回路、及び封止体を有し、発光パネルは、発
光素子を有し、発光素子は、二次電池から供給される電力を用いて発光する機能を有し、
二次電池は、発光パネルと重なる部分を有し、回路は、アンテナを有し、アンテナは、発
光パネルと重なる部分を有し、回路は、無線で二次電池を充電する機能を有し、封止体は
、内部に、発光パネル、二次電池、及び回路を有し、封止体の少なくとも一部は、発光素
子が発する光を透過する機能を有する、発光装置である。
【0014】
上記構成において、二次電池は、回路と重なる部分を有することが好ましい。例えば、ア
ンテナの一部が、発光パネルと二次電池の間に位置していてもよい。
【0015】
発光素子は、0℃の環境下又は100℃の環境下の少なくとも一方で、発光することがで
きることが好ましい。例えば、発光素子は、一対の電極及び発光層を有し、発光層は、一
対の電極の間に位置し、発光層は、発光性の有機化合物を含み、発光性の有機化合物のガ
ラス転移温度は、100℃以上であることが好ましい。
【0016】
二次電池は、0℃の環境下又は100℃の環境下の少なくとも一方で、発光パネルに電力
を供給することができることが好ましい。例えば、二次電池は、非水電解質を有し、非水
電解質は、イオン液体と、アルカリ金属塩と、を有し、イオン液体は、イミダゾリウムカ
チオンと、アニオンと、を有し、アルカリ金属塩は、リチウム塩であることが好ましい。
【0017】
本発明の一態様は、発光パネル、二次電池、回路、及び封止体を有し、発光パネルは、発
光素子を有し、発光素子は、二次電池から供給される電力を用いて発光する機能を有し、
発光素子は、0℃の環境下及び100℃の環境下でそれぞれ発光することができ、二次電
池は、0℃の環境下及び100℃の環境下でそれぞれ発光パネルに電力を供給することが
でき、回路はアンテナを有し、回路は、無線で二次電池を充電する機能を有し、封止体は
、内部に、発光パネル、二次電池、及び回路を有し、封止体の少なくとも一部は発光素子
が発する光を透過する機能を有する、発光装置である。
【0018】
上記各構成において、アンテナは、発光パネルと重なる部分を有することが好ましい。ま
たは、上記各構成において、二次電池は、発光パネルと重なる部分を有することが好まし
い。または、上記各構成において、二次電池は、回路と重なる部分を有することが好まし
い。例えば、アンテナの一部が、発光パネルと二次電池の間に位置していてもよい。
【0019】
上記各構成において、第1のスイッチを有し、第1のスイッチがオン状態のときに、二次
電池は発光パネルに電力を供給することができ、第1のスイッチがオフ状態のときに、回
路は無線で二次電池を充電することができてもよい。
【0020】
本発明の一態様の発光装置は、可撓性を有する部分を有していてもよい。例えば、上記各
構成において、発光パネルの一部又は全部が、可撓性を有していてもよい。または、上記
各構成において、二次電池の一部又は全部が、可撓性を有していてもよい。または、上記
各構成において、封止体の一部又は全部が、可撓性を有していてもよい。
【0021】
上記各構成において、封止体の内部は減圧雰囲気であることが好ましい。
【0022】
本発明の一態様の発光装置は、0℃の水中で使用することができてもよい。または、本発
明の一態様の発光装置は、100℃の水中で使用することができてもよい。
【0023】
上記各構成において、発光パネルは、第2のスイッチと、第3のスイッチと、容量素子と
、を有し、第2のスイッチは、容量素子の一方の電極に電気的に接続され、第3のスイッ
チは、容量素子の他方の電極に電気的に接続され、容量素子は、ビデオ信号に応じた電圧
を保持する機能を有し、発光素子は、電圧に応じて発光する機能を有し、容量素子が電圧
を保持する期間において、第2のスイッチ及び第3のスイッチは非導通状態であり、ビデ
オ信号の供給に用いた駆動回路とは電気的に遮断されていてもよい。
【0024】
または、上記各構成において、発光パネルは、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、容量素子と、を有し、第1のトランジスタのゲートは、第
1の配線に電気的に接続され、第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第2
の配線に電気的に接続され、第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、容量素
子の一方の電極に電気的に接続され、第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は
、第3のトランジスタのゲートに電気的に接続され、第2のトランジスタのソース又はド
レインの一方は、第3の配線に電気的に接続され、第2のトランジスタのソース又はドレ
インの他方は、容量素子の他方の電極に電気的に接続され、第2のトランジスタのソース
又はドレインの他方は、第3のトランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続
され、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の配線に電気的に接続さ
れ、容量素子は、ビデオ信号に応じた電圧を保持する機能を有し、発光素子は、電圧に応
じて発光する機能を有していてもよい。このような構成では、容量素子が電位を保持する
期間において、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは非導通状態であり、ビデオ
信号の供給に用いた駆動回路とは電気的に遮断されていてもよい。または、容量素子が電
位を保持する期間において、第2の配線の電位を第1の配線の電位にする動作と、第4の
配線の電位を第3の配線の電位にする動作と、第1の配線と第2の配線と第3の配線と第
4の配線とに電位の供給を停止する動作とを行ってもよい。
【0025】
上記各構成において、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、それぞれ酸化物半
導体を有することが好ましい。
【0026】
また、本発明の一態様は、上記いずれかの構成が適用された発光装置と、タッチセンサと
、を有するモジュールである。また、本発明の一態様は、上記いずれかの構成が適用され
た発光装置に、FPC(Flexible printed circuit)もしくは
TCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられ
たモジュールである。また、本発明の一態様は、上記いずれかの構成が適用された発光装
置に、COG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたモジュール
である。
【0027】
また、上記いずれかの構成の発光装置を用いた電子機器や照明装置も本発明の一態様であ
る。例えば、本発明の一態様は、上記いずれかの構成の発光装置又はモジュールと、セン
サ、筐体、スピーカ、マイク、操作スイッチ、又は操作ボタンと、を有する、電子機器で
ある。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一態様により、使用できる温度範囲が広い発光装置を提供することができる。ま
たは、本発明の一態様により、高温環境下で使用可能な発光装置を提供することができる
。または、本発明の一態様により、低温環境下で使用可能な発光装置を提供することがで
きる。特に、薄型、軽量、又はフレキシブルであり、かつ、使用できる温度範囲が広い発
光装置を提供することができる。
【0029】
または、本発明の一態様により、小型な発光装置を提供することができる。または、本発
明の一態様により、耐熱性の高い発光装置を提供することができる。または、本発明の一
態様により、安全性の高い発光装置を提供することができる。または、本発明の一態様は
、消費電力の低い発光装置を提供することができる。または、本発明の一態様は、1回の
充電により長時間の使用が可能な発光装置を提供することができる。
【0030】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、明細書、図面、請求
項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
図1】発光装置の一例を示す図。
図2】発光装置の一例を示す図。
図3】発光装置の一例を示す図。
図4】発光装置の一例を示す図。
図5】発光パネルの一例を示す図。
図6】発光パネルの一例を示す図。
図7】発光パネルの一例を示す図。
図8】二次電池の一例を示す図。
図9】二次電池の一例を示す図。
図10】発光パネルが有する回路の一例を示す図。
図11】発光パネルが有する回路の一例を示す図。
図12】発光パネルが有する回路の一例を示す図。
図13】発光パネルが有する回路の一例を示す図。
図14】駆動回路の一例を示す図。
図15】再表示回路の一例を示す図。
図16】発光パネル等の一例を示す図。
図17】発光パネル等の一例を示す図。
図18】発光パネル等の一例を示す図。
図19】発光パネルの使用例を示す図。
図20】電子機器の一例を示す図。
図21】電子機器の一例を示す図。
図22】画素回路の一例を示す図。
図23】画素回路の一例を示す図。
図24】画素回路の一例を示す図。
図25】画素回路の一例を示す図。
図26】表示装置の一例を示す図。
図27】表示装置の一例を示す図。
図28】シャッターの一例を示す図。
図29】制御回路の一例を示す図。
図30】実施例の発光素子を示す図。
図31】実施例の二次電池を示す図。
図32】実施例の二次電池を示す図。
図33】実施例の二次電池を示す図。
図34】実施例の二次電池の充放電特性を示す図。
図35】実施例の発光装置を示す写真。
図36】実施例の発光装置を示す写真。
図37】実施例の発光装置を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【0032】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0033】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同
一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の
機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【0034】
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際
の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ず
しも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【0035】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じ
て、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」
という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「
絶縁層」という用語に変更することが可能である。
【0036】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図1を用いて説明する。
【0037】
図1(A)に示す発光装置100は、発光パネル10、二次電池20、回路30、及び封
止体40を有する。封止体40は、内部に、発光パネル10、二次電池20、及び回路3
0を有する。発光パネル10、二次電池20、及び回路30は、封止体40の封止領域4
1によって封止されている。
【0038】
本明細書等において、本発明の一態様の発光装置が有する要素のうち、封止体40の内部
に位置し、封止領域41によって封止されている要素を、まとめて被封止体とも記す。例
えば、図1(A)に示す、発光パネル10、二次電池20、及び回路30は、被封止体と
いえる。被封止体の接続関係の例を図1(B)にブロック図で示す。
【0039】
発光パネル10は、発光素子11を有する。発光素子11は、二次電池20から供給され
る電力を用いて発光する機能を有する。
【0040】
発光素子11は、0℃の環境下で発光することができることが好ましい。また、発光素子
11は、100℃の環境下で発光することができることが好ましい。なお、発光パネル1
0は、二次電池20以外から供給された電力を用いて発光する機能を有していてもよい。
【0041】
二次電池20は発光パネル10と重なる部分を有する。
【0042】
二次電池20は、0℃の環境下で発光パネル10に電力を供給することができることが好
ましい。また、二次電池20は、100℃の環境下で発光パネル10に電力を供給するこ
とができることが好ましい。なお、二次電池20は、発光パネル10以外に電力を供給す
る機能を有していてもよい。
【0043】
回路30はアンテナ31を有する。アンテナ31は、発光パネル10と重なる部分を有す
る。回路30は、無線(非接触で、ともいえる)で二次電池20を充電することができる
【0044】
発光パネル10と回路30とが互いに重なる部分や、発光パネル10と二次電池20とが
互いに重なる部分を有することで、発光装置100の小型化を図ることができる。特に、
発光パネル10、二次電池20、及び回路30の3つが互いに重なる部分を設けることが
好ましい。また、封止領域41の全周の長さが短いほど、封止が破られる確率が下がり、
発光装置の信頼性の低下を抑制できるため、好ましい。
【0045】
二次電池20は、回路30と重なる部分を有することが好ましい。例えば、アンテナ31
の少なくとも一部が二次電池20と重なっていてもよい。アンテナ31を発光パネル10
と二次電池20の間に配置するなど、アンテナ31が発光装置の使用者から視認されにく
くなるように発光パネル10、二次電池20、及び回路30を重ねることで、発光装置の
外観が損なわれることを抑制でき、好ましい。発光パネル10と二次電池20の間に配置
されたアンテナ31は、発光パネル10を介して外部のアンテナから受電する。
【0046】
本発明の一態様の発光装置が有する発光素子は、0℃の環境下及び100℃の環境下のそ
れぞれで発光することができる。また、本発明の一態様の発光装置が有する二次電池は、
0℃の環境下及び100℃の環境下のそれぞれで発光パネルに電力を供給することができ
る。したがって、本発明の一態様の発光装置は、低温環境下及び高温環境下で使用できる
。また、本発明の一態様の発光装置は、広い温度範囲(例えば、0℃以上100℃以下、
好ましくは-25℃以上150℃以下、より好ましくは-50℃以上200℃以下)で使
用できる。本発明の一態様の発光装置は、屋内及び屋外のどちらで使用してもよい。
【0047】
本発明の一態様の発光装置は、封止体の内部に、発光パネル及び二次電池を有する。発光
素子や二次電池の使用可能な温度範囲が狭い場合、低温環境下又は高温環境下では、該環
境の温度に影響を受け、発光装置が使用できなくなることがある。使用環境の温度の影響
を低減するためには、例えば、封止体が、十分に高い耐熱性や十分に低い熱伝導性を備え
ている必要がある。一方、本発明の一態様の発光装置では、発光素子及び二次電池が0℃
及び100℃で動作可能であるため、封止体に求められる耐熱性や熱伝導性の条件が厳し
くなく、封止体に用いることができる材料の選択の幅が広い。例えば、封止体の材料とし
てガラスの代わりに有機樹脂等を用いることができる。これにより、発光装置の薄型化、
軽量化、又はフレキシブル化が可能となる。
【0048】
本発明の一態様の発光装置は、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができ
る。そのため、充電の際に、封止体から二次電池を取り出す必要がない。封止体にジッパ
ー等の留め具を設ける必要が必ずしもないため、封止性能を高めることができる。
【0049】
発光装置は、スイッチを有していてもよい。図1(C)、(D)では、被封止体として、
発光パネル10、二次電池20、回路30、回路50、及びスイッチ51を示す。
【0050】
図1(C)に示すように、スイッチ51がオフ状態のときに、回路30は無線で二次電池
20を充電することができる。図1(D)に示すように、スイッチ51がオン状態のとき
に、二次電池20は発光パネル10に電力を供給することができる。
【0051】
以下では、本発明の一態様の発光装置が有する各要素の詳細について述べる。
【0052】
<発光パネル10>
発光パネル10は、発光素子11を有する。また、発光パネルは、タッチセンサ等の検知
素子を有していてもよい。発光パネル10の構成例は、実施の形態2にて詳述する。
【0053】
発光パネル10には、画素に能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を有するアクティ
ブマトリクス方式、又は画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いること
ができる。
【0054】
発光パネル10は可撓性を有していてもよい。例えば、発光素子11の支持基板及び封止
基板のうち、少なくとも一方にフィルムを用いることで、発光パネル10の可撓性を高め
ることができる。
【0055】
発光素子11には、低温環境下及び高温環境下で発光することができる素子を用いること
が好ましい。低温環境としては、例えば、-100℃以上0℃以下の環境、好ましくは-
100℃以上-25℃以下の環境、より好ましくは-100℃以上-50℃以下の環境が
挙げられる。高温環境としては、例えば、100℃以上300℃以下の環境、好ましくは
150℃以上300℃以下の環境、より好ましくは200℃以上300℃以下の環境が挙
げられる。なお、発光素子11は低温環境下又は高温環境下だけでなく、0℃より高く1
00℃未満の環境下で発光させることができる。例えば、発光素子11を室温(20℃以
上30℃以下)で発光させることができる。
【0056】
発光素子11としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって
輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有
機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。また、発光素子に限らず、表示素子
を適用することもできる。
【0057】
発光素子11の耐熱性は高いほど好ましい。例えば、発光素子11に有機EL素子を用い
る場合、有機EL素子に含まれる各有機化合物のガラス転移温度は、100℃以上300
℃以下が好ましく、150℃以上300℃以下がさらに好ましい。
【0058】
本発明の一態様の発光装置では、発光パネルを介してアンテナが外部のアンテナから受電
するため、発光素子11が有する一対の電極の厚さは薄いほど好ましい。例えば、一対の
電極の厚さの和が1μm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは350nm以
下、さらに好ましくは250nm以下とすればよい。
【0059】
<二次電池20>
二次電池20には、低温環境下及び高温環境下で発光パネル10に電力を供給することが
できる二次電池を用いることが好ましい。低温環境としては、例えば、-100℃以上0
℃以下の環境、好ましくは-100℃以上-25℃以下の環境、より好ましくは-100
℃以上-50℃以下の環境が挙げられる。高温環境としては、例えば、100℃以上30
0℃以下の環境、好ましくは150℃以上300℃以下の環境、より好ましくは200℃
以上300℃以下の環境が挙げられる。なお、二次電池20は低温環境下又は高温環境下
だけでなく、0℃より高く100℃未満の環境下で使用することができる。例えば、二次
電池20を室温(20℃以上30℃以下)で使用することができる。
【0060】
二次電池20としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウム
イオンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有
機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げら
れる。
【0061】
高エネルギー密度が実現できるリチウムイオン二次電池を用いることで、発光装置の軽量
化及び小型化が図れるため、好ましい。
【0062】
例えば、非水電解質を有する二次電池を用いることができる。該非水電解質は、イオン液
体(常温溶融塩)とアルカリ金属塩を有する。イオン液体は、難燃性及び難揮発性である
ため、耐熱性の高い二次電池を実現できる。例えば、イオン液体は、イミダゾリウムカチ
オンと、アニオンと、を有することが好ましい。また、アルカリ金属塩は、リチウム塩で
あることが好ましい。
【0063】
ゲル状電解質を用いる二次電池や、固体電解質を用いる全固体二次電池は、耐熱性や安全
性が高く、好ましい。
【0064】
二次電池20としては、コイン型(単層偏平型)、円筒型、薄型、角型、封止型等の様々
な形状の二次電池を用いることができる。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層
された構造や、正極、負極、及びセパレータが捲回された構造(捲回型)であってもよい
【0065】
二次電池20は可撓性を有していてもよい。例えば、外装体にフィルムを用いることで、
二次電池20の可撓性を高めることができる。外装体で囲まれる領域には正極、負極、及
び電解質(又は電解液)を少なくとも有する。
【0066】
発光装置において、発光素子11と二次電池20を重ねて配置する構成としてもよい。発
光素子11と二次電池20の互いに重なる面積が広いほど、発光素子11の発熱を利用し
て広範囲で二次電池20を温めることができる。高温環境下に比べて、低温環境下で動作
が難しい二次電池を用いる場合でも、発光装置の信頼性を高めることができる。
【0067】
二次電池20の構成例は、実施の形態3にて詳述する。
【0068】
<回路30>
回路30は、アンテナ31を有する。さらに、回路30は、コントローラ32を有してい
てもよい。
【0069】
アンテナ31は、外部のアンテナ(例えば充電器のアンテナ61)から受電することがで
きる。アンテナ31は、発光パネル10を介して、外部のアンテナから受電してもよい。
または、アンテナ31は、二次電池20を介して、外部のアンテナから受電してもよい。
【0070】
コントローラ32は、アンテナ31により受電した電力を、二次電池20に供給する電力
に変換し、二次電池20に出力する機能を有する。例えば、コントローラ32は、ACD
Cコンバータとしての機能を有していてもよい。その場合、アンテナ31により受電した
電力を、直流電力に変換し二次電池20に出力する。
【0071】
本実施の形態の発光装置では、充電器のアンテナ61(一次コイル)と、発光装置のアン
テナ31(二次コイル)とを磁気的に結合し、一次コイルから発生する交流磁場で二次コ
イルに電圧を発生させる電磁誘導方式によって、非接触で二次コイル側に電力が伝送され
る仕組みを用いて充電が行われる。なお、受電の方式は電磁誘導方式に限られない。
【0072】
発光装置が有するアンテナの用途は、非接触で二次電池を充電することに限定されない。
例えば、発光装置にアンテナ及びメモリを設け、電子データを送受信させてもよい。受信
したデータに応じて、発光パネル10で映像や情報等の表示を行ってもよい。また、GP
S機能を持たせて位置情報やGPS時刻を取得できるようなアンテナを設けてもよい。
【0073】
安全上、二次電池を充電又は放電する出入力端子を発光装置の表面に露出させないことが
好ましい。出入力端子が露出していると、雨などの水によって出入力端子がショートする
恐れや、出入力端子が人体に触れて感電する恐れがある。アンテナ31を用いれば、非接
触で二次電池の充電が可能であるため、該出入力端子を発光装置の表面に露出させない構
成とすることができる。
【0074】
<封止体40>
封止体40は、内部に発光パネル10、二次電池20、回路30等の被封止体を有する。
封止体40は封止領域41を有する。被封止体は封止領域41により封止され、封止体4
0の外部の大気から隔離される。
【0075】
例えば、封止体40をラミネート加工(パウチ加工など)することで、封止領域41を形
成することができる。なお、封止体40に直接被封止体を入れて封止すると、被封止体の
形状に沿って発光装置の表面に凹凸が生じる場合がある。被封止体をプラスチックケース
等のケースに入れ、該ケースを封止体40に入れて封止すると、発光装置の表面を平らに
でき、好ましい。
【0076】
また、封止領域41に、ジッパー等の留め具を用いてもよい。例えば、一度封止した発光
装置について、ジッパーを開けて、発光パネル10や二次電池20を交換した後、再度封
止を行ってもよい。
【0077】
封止体40は、可撓性を有していてもよい。例えば、封止体40にフィルムを用いること
で、封止体40の可撓性を高めることができる。
【0078】
封止体40の材料は、使用環境の温度に耐えられる材料であれば、特に限定されない。封
止体40は、例えば、ガラス、有機樹脂、プラスチック、金属等の各種材料を用いて形成
できる。
【0079】
例えば、封止体40には、可撓性及び可視光に対する透過性を有する、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポ
リアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボ
ネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオ
レフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミ
ド樹脂等を用いることができる。
【0080】
封止体40は、防水性が高いことが好ましい。発光パネル10等に、発光装置の外部の水
分が侵入することを抑制することで、発光装置の信頼性を高めることができる。
【0081】
<回路50>
回路50は、二次電池20から供給された電力を、発光素子11を発光させる電力に変換
する機能を有する。例えば、二次電池20の出力電圧を発光素子11が発光するのに要す
る電圧に変換(昇圧又は降圧)する機能を有していてもよい。
【0082】
また、回路50は、発光素子11が発光するタイミングを制御する機能を有していてもよ
い。例えば、発光素子11が点滅するように、発光素子11を駆動する機能を有していて
よい。
【0083】
また、回路50は、発光パネル10を駆動するための信号を生成し、発光パネル10に出
力する機能を有していてもよい。回路50は、信号線駆動回路や走査線駆動回路を有して
いてもよい。また、発光パネル10が信号線駆動回路や走査線駆動回路を有していてもよ
い。
【0084】
<スイッチ51>
スイッチ51は、回路50と電気的に接続されている。また、スイッチ51は、二次電池
20と電気的に接続されている。また、スイッチ51は、回路30と電気的に接続されて
いる。
【0085】
スイッチ51としては、特に限定はなく、例えば、電気的スイッチ、機械的スイッチ等を
用いることができる。具体的には、トランジスタ、ダイオード、磁気スイッチ、機械的な
接点を有するスイッチ等が挙げられる。
【0086】
図2(A)、(B)に、被封止体の具体例を示す。図2(A)は被封止体の表面(発光面
)を示し、図2(B)は被封止体の裏面を示す。
【0087】
図2(A)、(B)では、二次電池20として、ラミネート型の二次電池を用いる例を示
す。図2(B)に示すように、二次電池20の中央部は、複数の電極が積層されている部
分であり、端部に比べて厚くなっている。
【0088】
電極21aは、二次電池の正極又は負極の一方と電気的に接続されている。電極21bは
、二次電池の正極又は負極の他方と電気的に接続されている。
【0089】
電極21a、21bは、回路基板55を介して折り曲げられ、回路基板55上の端子33
a、33bとそれぞれ電気的に接続されている。
【0090】
回路基板55には、図1(C)等に示す回路30、回路50等を構成する素子(電子部品
35として図示する)が設けられている。回路基板55には、例えば、容量素子、抵抗素
子、又はスイッチ素子等の電子部品が設けられている。回路基板55としては、例えば、
プリント基板を用いることができる。
【0091】
また、回路基板55には、スイッチ51が設けられている。図2(A)、(B)では、ス
イッチ51として、磁気スイッチを用いる例を示す。磁石の着脱により、スイッチのオン
オフを切り替えることができる。
【0092】
アンテナ31は、回路基板55上の端子34と電気的に接続されている。アンテナ31の
一部は、二次電池20と発光パネル10の間に位置している。つまり、発光装置において
、アンテナ31は、発光パネル10と重なる部分を有する。また、アンテナ31は、二次
電池20と重なる部分を有する。
【0093】
アンテナ31は、発光パネル10を介して、外部のアンテナから受電することができる。
【0094】
発光パネル10において、端子12aは、発光素子11の陽極又は陰極の一方と電気的に
接続されている。端子12bは、発光素子11の陽極又は陰極の他方と電気的に接続され
ている。なお、端子12a、12bがそれぞれ発光素子11の陽極又は陰極として機能し
てもよい。
【0095】
端子12aは、配線53aを介して回路基板55上の端子52aと電気的に接続されてい
る。端子12bは、配線53bを介して回路基板55上の端子52bと電気的に接続され
ている。
【0096】
本発明の一態様の発光装置では、二次電池及びアンテナが、それぞれ独立に、発光パネル
と重なる部分を有する。また、二次電池と回路が重なる部分を有する。図2(A)、(B
)に示すように、例えば、アンテナの一部が、発光パネルと二次電池の間に位置していて
もよい。
【0097】
以上のように、二次電池、発光パネル、回路基板、及びアンテナ等、発光装置を構成する
要素の少なくともいずれか2つが互いに重なる部分を有すると、発光装置の小型化が可能
となり好ましい。また、封止領域の全周の長さが短いほど、封止が破られる確率が下がり
、発光装置の信頼性の低下を抑制できるため、好ましい。
【0098】
例えば、二次電池20が、発光パネル10、回路基板55、及びアンテナ31のうち、少
なくともいずれか一と互いに重なる部分を有していることが好ましい。図2(A)、(B
)に示すように、二次電池20が、発光パネル10、回路基板55、及びアンテナ31の
それぞれと、互いに重なる部分を有していることが特に好ましい。
【0099】
本発明の一態様の発光装置を使用できる環境は大気雰囲気に限られない。本発明の一態様
の発光装置は、例えば、0℃以上100℃以下の水中で使用することができる。発光素子
及び二次電池の使用可能な温度範囲が広いこと、発光素子及び二次電池が封止体により封
止されていること等から、本発明の一態様の発光装置は、水中での使用に対しても高い信
頼性を確保することができる。
【0100】
図3(A)~(F)は、それぞれ、本発明の一態様の発光装置の断面概略図である。
【0101】
図3(A)~(F)に示すように、発光装置は、封止体の内部に、発光パネル10、二次
電池20、及び回路30を有する。発光パネル10、二次電池20、及び回路30は、封
止体の封止領域41によって封止されている。
【0102】
封止領域41によって封止された空間42は、減圧雰囲気又は不活性雰囲気であることが
好ましい。これらの雰囲気とすることで、大気雰囲気である場合に比べて、発光パネル1
0等の信頼性を高めることができる。
【0103】
図3(A)は、可視光を透過する封止体40aを用いる例を示す。封止体40aは、発光
パネル10が有する発光素子の発する光を透過することができる。使用者は、封止体40
aを介して、発光パネル10、二次電池20、及び回路30を視認することができる。
【0104】
本発明の一態様において、封止体は、発光パネル10の発光領域と重なる部分以外は、可
視光を透過しなくてもよい。例えば、図3(B)、(C)には、封止体のうち、発光パネ
ル10の発光領域と重なる部分に、可視光を透過する封止体40aを用い、他の部分に可
視光を遮る封止体40bを用いる例を示す。封止体40bは可視光を遮るため、使用者に
、二次電池20や回路30を視認されないようにすることができる。
【0105】
なお、図3(A)、(B)等では、発光装置の発光面から見て、二次電池20と発光パネ
ル10とが重なり、かつ、二次電池20と回路30とが重なる構成を例示したが、図3
C)に示すように、発光パネル10と回路30とが重なる構成としてもよい。また、回路
30の代わりに、図2(A)に示す回路基板55を有していてもよい。
【0106】
また、発光装置が有する発光パネル10、二次電池20、及び回路30の数はそれぞれ1
つに限られず、それぞれ独立に2つ以上であってもよい。例えば、図3(D)に示すよう
に、発光パネル10を2つ有していてもよい。また、両面発光の発光装置としてもよい。
両面発光の発光パネル10を用いれば、1つの発光パネル10で、両面発光の発光装置を
作製することもできる。
【0107】
また、図3(D)に示すように、発光装置が有する発光パネル10、二次電池20、及び
回路30は、発光装置の発光面から見て互いに重なる部分を有していなくてもよい。
【0108】
図3(E)、図4(A)、(B)に示すように、発光装置は、複数の空間を有していても
よい。図4(A)は、図3(E)に示す発光装置を封止体40a側から見た平面図である
図4(B)は、図3(E)に示す発光装置を折り曲げた場合の斜視図である。複数の空
間に構成要素が分かれて配置されていてもよく、封止領域41には、これら分かれて配置
された構成要素をつなぐ配線45等が重なっていてもよい。この領域は、可撓性を有する
領域70ともいえる。図4(B)に示すように、発光装置は、可撓性を有する領域70で
曲げることができる。このように、発光装置は、可撓性を有していてもよい。なお、発光
パネル10、二次電池20、及び回路30のうち、少なくとも一つが可撓性を有する場合
は、その一つ以上を曲げて発光装置を変形させてもよい。
【0109】
図3(E)では、発光パネル10が含まれる空間42aと、二次電池20及び回路30が
含まれる空間42bとを有する発光装置を例示している。発光パネル10は、配線45に
よって、二次電池20及び回路30とそれぞれ電気的に接続されている。
【0110】
また、図3(F)に示すように、発光パネル10、二次電池20、及び回路30は、それ
ぞれ、端部が面取りされていることが好ましい。発光パネル10、二次電池20、及び回
路30などの角部で封止が破られることを抑制できるため、封止体にフィルム等を用いて
も、発光装置の信頼性の低下を抑制できる。
【0111】
また、発光装置は、封止領域を2重に有していてもよい。図4(C)に示すように、封止
領域41aを囲む封止領域41bを設け、発光パネル10等を2重に封止してもよい。封
止を2重以上に行うことで、発光装置の信頼性を高めることができる。
【0112】
なお、本発明の一態様の発光装置は、表示装置として用いてもよいし、照明装置として用
いてもよい。例えば、バックライトやフロントライトなどの光源、つまり、表示装置のた
めの照明装置として活用してもよい。
【0113】
また、本発明の一態様の発光装置には、他の半導体回路、例えば過充電を防止するための
制御回路や、撮像素子、ジャイロセンサ、加速度センサなどのセンサ、タッチパネルなど
を具備させてもよい。例えば、撮像素子を搭載することで撮影した画像を発光パネルに表
示することができる。また、タッチパネルを搭載することで、タッチパネルの所望の位置
をタッチすることで電子機器の操作や、情報の入力を行うことができる。また、メモリや
CPUを搭載することで使用できる温度範囲が広いコンピュータを実現することもできる
【0114】
また、本発明の一態様の発光装置には、人体やロボットの腕や手首に固定するためのベル
トや留め金を設けてもよい。また、装着部位は、人体やロボットの一部であれば特に限定
されず、例えば、腰、足首に装着してもよい。
【0115】
本発明の一態様の発光装置は、二次電池を有すること、広い温度範囲で使用可能なこと等
から、携帯用途の発光装置として好適に用いることができる。
【0116】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0117】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置に用いることができる発光パネルについて
図5図7を用いて説明する。本実施の形態では、発光素子として有機EL素子を用いる
場合について例示する。
【0118】
有機EL素子は、一対の電極(下部電極及び上部電極)の間に、発光性の有機化合物を含
む層(EL層とも記す)を有する。下部電極及び上部電極の間に、発光素子の閾値電圧よ
り高い電圧を印加すると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入さ
れる。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発
光する。
【0119】
有機EL素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション
型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用い
る。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ま
しい。
【0120】
EL層には、耐熱性の高い有機化合物を用いることが好ましい。例えば、ガラス転移温度
が100℃以上300℃以下、好ましくは150℃以上300℃以下、より好ましくは2
00℃以上300℃以下の有機化合物を用いる。EL層には低分子系化合物及び高分子系
化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
【0121】
EL層を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、イン
クジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【0122】
EL層は少なくとも発光層を有する。発光層は、発光性の有機化合物を含む。発光性の有
機化合物のガラス転移温度は、100℃以上300℃以下であることが好ましく、150
℃以上300℃以下であることがより好ましく、200℃以上300℃以下であることが
さらに好ましい。
【0123】
EL層に含まれる材料に特に限定は無いが、ゲスト材料としては、例えば、N,N’-ビ
ス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス[3-(9-フェニル-9H-フルオレン-
9-イル)フェニル]-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPr
n)、N,N’-ビス(ジベンゾフラン-4-イル)-N,N’-ジフェニル-ピレン-
1,6-ジアミン(略称:1,6FrAPrn-II)、(アセチルアセトナト)ビス(
6-tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[I
r(tBuppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6-ジフェ
ニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)]
)、ビス{4,6-ジメチル-2-[3-(3,5-ジメチルフェニル)-5-フェニル
-2-ピラジニル-κN]フェニル-κC}(2,6-ジメチル-3,5-ヘプタンジオ
ナト-κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr-P)(d
ibm)])等の耐熱性の高い材料が挙げられる。
【0124】
EL層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔
ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質
(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
【0125】
正孔輸送性の高い材料としては、特に限定は無いが、例えば、N-(1,1’-ビフェニ
ル-4-イル)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル
]-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)、4,4
’,4’’-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:D
BT3P-II)等の耐熱性が高い材料が挙げられる。
【0126】
電子輸送性の高い材料としては、特に限定は無い。例えば、電子輸送層として、2,9-
ジ(2-ナフチル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(略称:NBP
hen)を含む層と、縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む層と、を積層す
ることで、有機EL素子の耐熱性を向上させることができる。NBPhenを含む層は電
子輸送性を有する層であることから、発光領域よりも陰極側に設けられていることが好ま
しい。また、NBPhenを含む層は縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物を含む
層が接している面と反対の面において電子注入層や陰極に接していてもよい。
【0127】
縮合芳香族化合物又は縮合複素芳香族化合物としては、三環以上の縮合環骨格を有する化
合物が好ましい。三環以上の縮合環骨格を有する化合物とNBPhenとの界面が、熱的
・電気的に非常に安定なためである。
【0128】
本実施の形態の発光素子は、高温環境で保存を行っても、輝度の低下が小さい。また、縮
合複素芳香族化合物を含む層を用いる場合、駆動電圧の変化も抑制することが可能となる
【0129】
縮合複素芳香族化合物を用いる場合、当該縮合複素芳香族化合物は、一つの縮合環骨格内
に二つの窒素原子が含まれる構成を有することが、信頼性の良好な発光素子を得ることが
でき、また、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
【0130】
上記縮合複素芳香族化合物は、燐光材料のホスト材料や、燐光発光層に隣接する電子輸送
層の材料として好適であるため、当該発光素子は燐光発光を呈する発光素子であることが
好ましい。また、当該構成を有する燐光発光素子は、耐熱性の向上した信頼性の高い発光
素子とすることができ、燐光発光を用いることによる高い発光効率と、高い信頼性を併せ
持つ発光素子とすることができる。
【0131】
縮合芳香族化合物としては、例えば、9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-
アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:PCzPA)、3-[4-(1-
ナフチル)-フェニル]-9-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCPN)、9-
[4-(10-フェニル-9-アントラセニル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称
:CzPA)、7-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-7H-ジベ
ンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-ジフ
ェニル-2-アントリル)フェニル]-ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン(略称
:2mBnfPPA)、9-フェニル-10-{4-(9-フェニル-9H-フルオレン
-9-イル)-ビフェニル-4’-イル}-アントラセン(略称:FLPPA)等のアン
トラセン化合物や、5,12-ビス(2,4-ジフェニルフェニル)テトラセン等のテト
ラセン化合物などの三環以上の縮合環骨格を有する化合物が好適である。中でもアントラ
セン化合物は、寿命の長い発光素子を得やすい為特に好ましい。
【0132】
縮合複素芳香族化合物としては、例えば、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)
フェニル]-1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm-II)
などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、2-[3-(ジベンゾチオフェン-4
-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq-II
)、2-[3’-(ジベンゾチオフェン-4-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[
f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq-II)、2-{3-[3-(2,
8-ジフェニルジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]フェニル}ジベンゾ[f,h
]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq-III)、2-[3’-(9H-カルバ
ゾール-9-イル)ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2
mCzBPDBq)などのジアジン骨格を有する三環以上の縮合複素環化合物や、2-[
3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノリン(略称:
2mDBTPDBQu-II)、2-{3-[3-(ジベンゾチオフェン-4-イル)フ
ェニル]フェニル}ジベンゾ[f,h]キノリン(略称:2mDBTBPDBQu-II
)などのピリジン骨格を有する縮合複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジ
ン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であ
り好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンやピラジン)骨格を有する複素環化合物は、電
子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため、上述した中では、2mDBTPDBq
-II、2mDBTBPDBq-II、2mCzBPDBqのようなジベンゾキノキサリ
ン誘導体が好適である。
【0133】
なお、上述の正孔輸送性が高い材料や電子輸送性が高い材料を、発光層のホスト材料等と
して用いてもよい。
【0134】
発光パネルが有する基板には、耐熱性の高い基板を用いる。基板の熱膨張係数は0ppm
/Kより大きく60ppm/K以下が好ましく、0ppm/Kより大きく30ppm/K
以下がより好ましく、0ppm/Kより大きく20ppm/K以下がさらに好ましい。ま
た、基板のガラス転移温度は100℃以上400℃以下が好ましく、150℃以上400
℃以下がより好ましく、200℃以上400℃以下がさらに好ましい。
【0135】
発光パネルが有する接着層には、耐熱性の高い接着剤を用いる。接着剤の熱膨張係数は0
ppm/Kより大きく100ppm/K以下が好ましく、0ppm/Kより大きく70p
pm/K以下がより好ましく、0ppm/Kより大きく50ppm/K以下がさらに好ま
しい。また、接着剤のガラス転移温度は80℃以上300℃以下が好ましく、100℃以
上300℃以下がより好ましく、150℃以上300℃以下がさらに好ましい。
【0136】
発光パネルがトランジスタを有する場合、半導体材料として酸化物半導体を用いることが
好ましい。酸化物半導体は、アモルファスシリコンやポリシリコンに比べて温度依存性が
低い。酸化物半導体を用いることで、広い温度範囲でトランジスタの特性が変化しにくく
、信頼性の高い発光パネルを実現できる。
【0137】
<発光パネルの構成例1>
図5(A)に発光パネルの上面図を示す。図5(A)における一点鎖線X1-Y1間の断
面図を図5(B)に示す。図5(A)における一点鎖線X2-Y2間の断面図を図5(C
)に示す。図5(A)における一点鎖線X3-Y3間の断面図を図5(D)に示す。
【0138】
図5(A)~(D)に示す発光パネルは、基板901、絶縁層903、補助電極921(
補助配線ともいう)、発光素子930、絶縁層925、接着層927、導電層911、導
電層912、乾燥剤913、及び基板991を有する。
【0139】
発光素子930はボトムエミッション型の有機EL素子であり、具体的には、基板901
上に可視光を透過する下部電極931を有し、下部電極931上にEL層933を有し、
EL層933上に可視光を反射する上部電極935を有する。
【0140】
図5(A)~(D)に示す発光パネルでは、基板901上に絶縁層903を介して発光素
子930が設けられている。絶縁層903上に設けられた補助電極921は下部電極93
1と電気的に接続する。絶縁層903上に設けられた導電層911は、下部電極931と
電気的に接続する。図5(A)、(C)に示すように、導電層911の一部は露出してお
り、端子として機能する。絶縁層903上に設けられた導電層912は、上部電極935
と電気的に接続する。図5(A)、(D)に示すように、導電層912の一部は露出して
おり、端子として機能する。下部電極931の端部は絶縁層925で覆われている。また
、下部電極931を介して補助電極921を覆う絶縁層925が設けられている。
【0141】
発光素子930は、基板901、基板991、及び接着層927により封止されている。
発光パネルの封止方法は限定されず、例えば、固体封止であっても中空封止であってもよ
い。例えば、接着層927には、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂
などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用い
ることができる。封止された空間929は、窒素やアルゴンなどの不活性な気体で充填さ
れていてもよく、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂
、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレ
ンビニルアセテート)樹脂等の樹脂で充填されていてもよい。また、樹脂内に乾燥剤が含
まれていてもよい。
【0142】
基板991に接して乾燥剤913が設けられている。図5(A)~(D)に示す発光パネ
ルはボトムエミッション型であるため、光取り出し効率を低下することなく、空間929
に乾燥剤913を配置することができる。乾燥剤913を有することで、発光素子930
の寿命を延ばすことができ、好ましい。
【0143】
<発光パネルの構成例2>
図6(A)~(D)にパッシブマトリクス方式の発光パネルの例を示す。パッシブマトリ
クス方式の発光パネルは、ストライプ状(帯状)に並列された複数の陽極と、ストライプ
状(帯状)に並列された複数の陰極と、が互いに直交するように設けられており、その交
差部にEL層が挟まれた構造となっている。したがって、選択された(電圧が印加された
)陽極と、選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【0144】
図6(A)は、EL層を形成する前の発光パネルの平面図である。基板上に下部電極93
1が設けられている。下部電極931上に、発光素子の発光領域に対応する開口部を有す
る絶縁層925が設けられている。絶縁層925上に、下部電極931と交差する互いに
平行な複数の逆テーパ形状の隔壁928が設けられている。
【0145】
図6(B)は、図6(A)の一点鎖線A-B間の断面図であり、図6(C)は、図6(A
)の一点鎖線C-D間の断面図である。図6(B)、(C)では、下部電極931上にE
L層933、上部電極935を形成することで発光素子930を作製した後の構成を示し
ている。
【0146】
図6(B)、(C)では、基板901上に絶縁層903が設けられ、絶縁層903上にス
トライプ状の複数の下部電極931が等間隔で配置されている例を示す。
【0147】
図6(C)に示すように、絶縁層925及び隔壁928の膜厚を、EL層933及び上部
電極935の膜厚より大きくすることで、複数の領域に分離されたEL層933及び上部
電極935が形成される。上部電極935は、下部電極931と交差する方向に伸長する
互いに平行なストライプ状の電極である。複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独
立している。なお、隔壁928上にも、EL層933や上部電極935を構成する材料か
らなる層が成膜されるが、これらの層は、EL層933及び上部電極935とは分断され
ている。
【0148】
EL層933(少なくとも発光層)を塗り分けることで、各発光素子が異なる色を呈する
構成となり、フルカラー表示が可能な発光パネルとすることができる。または、発光素子
930が白色を呈する光を発する構成とし、発光素子930が発する光を、カラーフィル
タを通して取り出すことで、フルカラー表示が可能な発光パネルとしてもよい。
【0149】
図6(D)に、パッシブマトリクス方式の発光パネルにFPC(Flexible Pr
inted Circuit)等を実装した場合の平面図を示す。図6(D)では、複数
の下部電極931と複数の上部電極935とが互いに直交するように交差している。なお
図6(D)において、一部の構成(EL層933等)の図示は省略している。
【0150】
複数の下部電極931は、異方性導電膜(図示しない)を介してFPC909aに接続さ
れる。また、複数の上部電極935は、配線端で配線908と電気的に接続され、配線9
08が異方性導電膜(図示しない)を介してFPC909bに接続される。
【0151】
図6(D)では、駆動回路を基板901上に設けない例を示したが、基板901上に駆動
回路を有するICチップを実装させてもよい。
【0152】
<発光パネルの構成例3>
可撓性を有する発光パネルを作製する際、可撓性を有する基板(可撓性基板ともいう)上
に発光素子を形成する方法としては、例えば、可撓性基板上に、発光素子を直接形成する
第1の方法と、可撓性基板とは異なる耐熱性の高い基板(以下、作製基板と記す)上に発
光素子を形成した後、作製基板と発光素子とを剥離して、可撓性基板に発光素子を転置す
る第2の方法と、がある。
【0153】
例えば、可撓性を有する程度に薄い厚さのガラス基板のように、発光素子の作製工程でか
ける温度に対して耐熱性を有する基板を用いる場合には、第1の方法を用いると、工程が
簡略化されるため好ましい。
【0154】
また、第2の方法を適用することで、作製基板上で高温をかけて形成した透水性の低い絶
縁膜等を、可撓性基板に転置することができる。したがって、透水性が高く、耐熱性が低
い有機樹脂等を、可撓性基板の材料として用いても、可撓性を有し、信頼性が高い発光パ
ネルを作製できる。
【0155】
第2の方法で作製できる発光パネルの例を図7(A)に示す。図7(A)に示す発光パネ
ルは、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光パネルである。発光パネ
ルは、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の副画素で1つの色を表現する構成
や、R、G、B、W(白)の4色の副画素で1つの色を表現する構成、R、G、B、Y(
黄)の4色の副画素で1つの色を表現する構成等が適用できる。色要素としては特に限定
はなく、RGBWY以外の色を用いてもよく、例えば、シアンやマゼンタ等を用いてもよ
い。
【0156】
図7(A)に示す発光パネルは、基板901、接着層902、絶縁層903、トランジス
タ920、絶縁層907、絶縁層909、導電層941、絶縁層943、絶縁層945、
発光素子930、絶縁層925、スペーサ926、接着層927、着色層845R、84
5G、845B、845Y、遮光層847、絶縁層993、接着層992、及び基板99
1を有する。基板901及び基板991は可撓性基板であり、図7(A)に示す発光パネ
ルは、可撓性を有する。
【0157】
発光素子930は、下部電極931、光学調整層932、EL層933、及び上部電極9
35を有する。光学調整層932には、透光性を有する導電性材料を用いることが好まし
い。カラーフィルタ(着色層)とマイクロキャビティ構造(光学調整層)との組み合わせ
により、本発明の一態様の発光パネルからは、色純度の高い光を取り出すことができる。
光学調整層の膜厚は、各画素の発光色に応じて変化させる。
【0158】
基板901と絶縁層903は接着層902で貼り合わされている。基板991と絶縁層9
93は接着層992で貼り合わされている。絶縁層903上にはトランジスタ920と発
光素子930が形成されている。絶縁層903及び絶縁層993のうち少なくとも一方に
防湿性の高い膜を用いると、発光素子930やトランジスタ920に水等の不純物が侵入
することを抑制でき、発光パネルの信頼性が高くなるため好ましい。
【0159】
トランジスタ920のソース又はドレインは、導電層941を介して、発光素子930の
下部電極931と電気的に接続されている。トランジスタ920は、導電層941と同一
平面上に形成された第2のゲートを有する。下部電極931の端部は、絶縁層925で覆
われている。下部電極931は可視光を反射することが好ましい。上部電極935は可視
光を透過する。スペーサ926を設けることで、基板901と基板991の間隔を調整す
ることができる。
【0160】
各着色層は、発光素子930と重なる部分を有する。遮光層847は、絶縁層925と重
なる部分を有する。発光素子930と各着色層の間は接着層927で充填されている。
【0161】
絶縁層907、909は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効
果を奏する。また、絶縁層943、945は、トランジスタや配線起因の表面凹凸を低減
するために平坦化機能を有する絶縁層を選択することが好適である。
【0162】
本発明の一態様において、発光パネルはタッチセンサを有していてもよい。例えば、図7
(B)に示すように、絶縁層993と遮光層847との間、及び絶縁層993と着色層と
の間に容量素子を設けてもよい。絶縁層993に接して複数の導電層981が設けられて
いる。絶縁層982の開口部を介して、導電層983によって複数の導電層981は電気
的に接続されている。容量素子起因の表面凹凸を低減するために絶縁層984が設けられ
ている。絶縁層984に接して、着色層や遮光層847が設けられている。容量素子は、
発光素子930が発する光を透過する材料を用いて形成する。
【0163】
また、図7(C)に示すように、EL層933は塗り分けられていてもよい。つまり、異
なる色の光を発するEL層933が設けられていてもよい。
【0164】
<材料の一例>
以下に、発光パネルに用いることができる材料について例示する。なお、先に説明した要
素については説明を省略する場合がある。
【0165】
基板には、ガラス、石英、有機樹脂、金属、合金などの材料を用いることができる。発光
素子からの光を取り出す側の基板は、該光を透過する材料を用いる。
【0166】
特に、可撓性基板を用いることが好ましい。例えば、有機樹脂や可撓性を有する程度の厚
さのガラス、金属、合金を用いることができる。
【0167】
ガラスに比べて有機樹脂は比重が小さいため、可撓性基板として有機樹脂を用いると、ガ
ラスを用いる場合に比べて発光パネルを軽量化でき、好ましい。
【0168】
基板には、靱性が高い材料を用いることが好ましい。これにより、耐衝撃性に優れ、破損
しにくい発光パネルを実現できる。例えば、有機樹脂基板や、厚さの薄い金属基板もしく
は合金基板を用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量であり、破損しにく
い発光パネルを実現できる。
【0169】
金属材料や合金材料は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、発光パネ
ルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。金属材料や合金材料を用いた基
板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下である
ことがより好ましい。
【0170】
ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウ
ケイ酸ガラス等を用いることができる。
【0171】
可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の
厚さのガラスや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(
PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES
)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料
を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を
好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラ
ーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料
を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた発光パネルも軽量にすることができる
【0172】
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッ
ケル、又はアルミニウム合金もしくはステンレス等の金属の合金などを好適に用いること
ができる。
【0173】
また、導電性の基板の表面を酸化する、又は表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処
理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、
電着法、蒸着法、又はスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰
囲気で放置する又は加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成
してもよい。
【0174】
可撓性基板としては、上記材料を用いた層が、発光パネルの表面を傷などから保護するハ
ードコート層(例えば、窒化シリコン層など)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、
アラミド樹脂層など)等と積層されて構成されていてもよい。また、水分等による発光素
子の寿命の低下等を抑制するために、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒素と珪
素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等の透水性の低い絶
縁膜を有していてもよい。なお、本明細書などにおいて、酸化窒化シリコンとは、その組
成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものを指し、窒化酸化シリコンとは、その組成
として、酸素よりも窒素の含有量が多いものを指すものとする。ここで、酸素及び窒素の
含有量は、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscat
tering Spectrometry)又は水素前方散乱法(HFS:Hydrog
en Forward scattering Spectrometry)を用いて測
定するものとする。
【0175】
接着層には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌
気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂
、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(
エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い
材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いて
もよい。
【0176】
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化
カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いる
ことができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸
着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が発光素子に侵
入することを抑制でき、発光パネルの信頼性が向上するため好ましい。
【0177】
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、発光素子か
らの光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼ
オライト、ジルコニウム等を用いることができる。
【0178】
また、上記樹脂にレベリング剤又は界面活性剤を含んでいてもよい。
【0179】
上記樹脂にレベリング剤又は界面活性剤を添加することで、樹脂の表面張力を下げ、樹脂
の濡れ性を向上させることができる。濡れ性が高いほど、樹脂を均一に塗布することがで
きる。これにより、一対の基板を貼り合わせる際に気泡が混入することを抑制できる。ま
た、発光パネルにおける発光不良を抑制することもできる。
【0180】
レベリング剤又は界面活性剤としては、被剥離層に含まれる素子等に悪影響を及ぼさない
材料を用いる。例えば、エポキシ樹脂に0.2wt%のフッ素系レベリング剤を添加した
材料を接着剤として用いてもよい。
【0181】
絶縁層903及び絶縁層993としては、それぞれ、防湿性の高い絶縁膜を用いることが
好ましい。または、絶縁層903及び絶縁層993は、それぞれ、不純物の発光素子への
拡散を防ぐ機能を有していることが好ましい。
【0182】
防湿性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含
む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【0183】
例えば、防湿性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10-5[g/(m・day)]
以下、好ましくは1×10-6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10
-7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10-8[g/(m・da
y)]以下とする。
【0184】
発光パネルが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトラン
ジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型
又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる半
導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、有機半導体等が挙げられ
る。または、In-Ga-Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち
少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
【0185】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結
晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域
を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジ
スタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【0186】
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機
絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、
CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法
、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(
Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成
できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
【0187】
発光素子の電極として用いることができる、可視光を透過する導電膜には、例えば、酸化
インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、イン
ジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加したZnOなどがある。また、
金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバ
ルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又は
これら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成す
ることで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができ
る。例えば、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高める
ことができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
【0188】
発光素子の電極として用いることができる、可視光を反射する導電膜には、例えば、アル
ミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト
、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金などがある。ま
た、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていて
もよい。また、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニ
ウムとネオジムの合金等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合
金、銀とパラジウムと銅の合金、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成
することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニ
ウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸
化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタ
ンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層
してもよい。例えば、銀とITOの積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜な
どを用いることができる。
【0189】
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成することができる。そのほか
、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用い
て形成することができる。
【0190】
EL層933は、複数の発光層を有していてもよい。EL層933において、複数の発光
層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介して積層されていてもよい。例
えば、蛍光発光層と、燐光発光層との間に、分離層を設けてもよい。
【0191】
分離層は、例えば、燐光発光層中で生成する燐光材料の励起状態から蛍光発光層中の蛍光
材料へのデクスター機構によるエネルギー移動(特に三重項エネルギー移動)を防ぐため
に設けることができる。分離層は数nm程度の厚さがあればよい。具体的には、0.1n
m以上20nm以下、あるいは1nm以上10nm以下、あるいは1nm以上5nm以下
である。分離層は、単一の材料(好ましくはバイポーラ性の物質)、又は複数の材料(好
ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料)を含む。
【0192】
分離層は、該分離層と接する発光層に含まれる材料を用いて形成してもよい。これにより
、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が、
ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料(ゲスト材料)からなる場合、分離層を、該ホ
スト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光材
料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、分
離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような構
成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。こ
れにより、製造コストを削減することができる。
【0193】
また、発光素子930は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、電荷発生
層を介して積層されたEL層を複数有するタンデム素子であってもよい。
【0194】
発光素子は、一対の防湿性の高い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これによ
り、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光パネルの信頼性の低下を抑
制できる。具体的には、上記のように、絶縁層903及び絶縁層993として、防湿性の
高い絶縁膜を用いると、発光素子が一対の防湿性の高い絶縁膜の間に位置し、発光パネル
の信頼性の低下を抑制できる。
【0195】
絶縁層907や絶縁層909としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、
酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層943や絶縁
層945としては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベ
ンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料をそれぞれ用いることができる。また、低誘電率材
料(low-k材料)等を用いることができる。また、絶縁膜を複数積層させることで、
各絶縁層を形成してもよい。
【0196】
絶縁層925としては、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いて形成する。樹脂としては
、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ
樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。特に感光性の樹脂材料を用い、絶縁
層925が曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁9
28には、絶縁層925に用いることができる材料を適用できる。
【0197】
絶縁層925や隔壁298の形成方法は、特に限定されず、フォトリソグラフィ法、スパ
ッタ法、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセ
ット印刷等)等を用いることができる。
【0198】
スペーサ926は、無機絶縁材料、有機絶縁材料、金属材料等を用いて形成することがで
きる。例えば、無機絶縁材料や有機絶縁材料としては、上記絶縁層に用いることができる
各種材料が挙げられる。金属材料としては、チタン、アルミニウムなどを用いることがで
きる。導電材料を含むスペーサ926と上部電極935とを電気的に接続させる構成とす
ることで、上部電極935の抵抗に起因した電位降下を抑制できる。また、スペーサ92
6は、順テーパ形状であっても逆テーパ形状であってもよい。
【0199】
トランジスタの電極や配線、又は発光素子の補助電極等として機能する、発光パネルに用
いる導電層は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミ
ニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用
いて、単層で又は積層して形成することができる。また、導電層は、導電性の金属酸化物
を用いて形成してもよい。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In等)
、酸化スズ(SnO等)、ZnO、ITO、インジウム亜鉛酸化物(In-Zn
O等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる
【0200】
着色層は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長帯域の光を透
過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色(G)のカラー
フィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタ、黄色の波長帯域
の光を透過する黄色(Y)のカラーフィルタなどを用いることができる。各着色層は、様
々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチン
グ方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。また、白色の副画素では、発光素子と重ね
て透明の樹脂を配置してもよい。
【0201】
遮光層は、隣接する着色層の間に設けられている。遮光層は隣接する発光素子からの光を
遮光し、隣接する発光素子間における混色を抑制する。ここで、着色層の端部を、遮光層
と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層としては、発
光素子からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料や、顔料もしくは染
料を含む樹脂材料を用いてブラックマトリクスを形成することができる。なお、遮光層は
、駆動回路部などの発光部以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを
抑制できるため好ましい。
【0202】
また、着色層及び遮光層を覆うオーバーコートを設けてもよい。オーバーコートを設ける
ことで、着色層に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オー
バーコートは、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン膜
、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜や、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用いる
ことができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。
【0203】
本発明の一態様は、発光装置だけでなく、表示装置に適用することもできる。本発明の一
態様の表示装置が有する表示素子は、EL素子などの発光素子に限られず、例えば、液晶
素子、電気泳動素子、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用い
た表示素子、エレクトロウェッティング素子、カーボンナノチューブを用いた表示素子な
どが挙げられる。
【0204】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0205】
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置に用いることができる二次電池について図
8及び図9を用いて説明する。本実施の形態では、可撓性を有する二次電池である、ラミ
ネート型の二次電池について説明する。
【0206】
図8(A)にラミネート型の二次電池の上面を示す。また、図8(A)中の一点鎖線M1
-N1間の断面の模式図を図8(B)に示す。
【0207】
図8(A)、(B)に示す二次電池は、正極203、負極206、セパレータ207、フ
ィルム208、フィルム209、及び電解液210を有する。正極203は、正極集電体
201及び正極活物質層202を有する。負極206は、負極集電体204及び負極活物
質層205を有する。
【0208】
フィルム208及びフィルム209は、外装体である。外装体で囲まれた領域には、シー
ト状の正極203と、セパレータ207と、シート状の負極206とが、積層して収容さ
れている。外装体で囲まれた領域は電解液210で満たされている。
【0209】
図8(B)においては、電極が2層(正極203と負極206)である例を示したが、電
極を2層よりも多くすることで、二次電池の容量を維持したまま、二次電池の面積(サイ
ズ)を小さくすることができる。ただし、電極が40層を超える場合、二次電池の厚さが
増し、可撓性を損なう恐れがある。したがって、二次電池に可撓性をもたせたい場合は、
電極の数は、40層以下、好ましくは20層以下とする。また、正極集電体201の両面
に正極活物質層202を塗布する、又は負極集電体204の両面に負極活物質層205を
塗布する、など、両面塗布を行う場合は、二次電池の容量を維持したまま電極を10層以
下に減らすこともできる。
【0210】
シート状の正極203と、セパレータ207と、シート状の負極206との積層は、ヒー
トシールを行うことによって封止することができる。
【0211】
本明細書でヒートシールとは、加熱圧着により封止することを指しており、基材フィルム
にパートコートされている接着層か、ラミネートフィルムの融点の低い最外層又は最内層
を熱によって溶かし、加圧によって接着することをいう。
【0212】
二次電池は、薄く柔軟性を有するフィルム(例えばラミネートフィルム)を外装体として
用いる。ラミネートフィルムとは、基材フィルムと接着性合成樹脂フィルムとの積層フィ
ルム、又は2種類以上の積層フィルムを指す。基材フィルムとしては、PETやポリブチ
レンテレフタレート(PBT)等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66等のポリア
ミド、また無機蒸着フィルム、又は紙類を用いることができる。また、接着性合成樹脂フ
ィルムとしてはポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン、ア
クリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂などを用いることができる。ラミネートフィルム
はラミネート装置により、被処理体と熱圧着によりラミネートされる。なお、ラミネート
工程を行う前処理としてアンカーコート剤を塗布することが好ましく、ラミネートフィル
ムと被処理体との接着を強固なものとすることができる。アンカーコート剤としてはイソ
シアネート系などを用いることができる。
【0213】
正極集電体201及び負極集電体204は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ね
ている。そのため、図8(A)に示すように、正極集電体201及び負極集電体204の
一部は、フィルム208及びフィルム209から外側に露出するように配置される。電極
層数を増やして積層する場合には、複数の正極集電体201を超音波溶接によって電気的
に接続する、及び複数の負極集電体204を超音波溶接によって電気的に接続する。なお
図8(B)では負極集電体204の一部は、フィルム209から外側に突出して延在し
ている。
【0214】
また、図8(A)は、フィルム208とフィルム209を用いて封止する例であるが特に
限定されず、1枚のフィルムの中央を折り、それを外装体としてもよい。図8(A)、(
B)とは異なる例を図9に示す。フィルム218を中央で折り曲げて2つの端部を重ね、
3辺を接着層で封止する構造とする。その作製方法は、図9を用いて以下に説明する。
【0215】
まず、フィルム218を中央で折り、図9(A)に示す状態とする。そして図9(B)に
示すように二次電池を構成する正極集電体211、セパレータ217、負極集電体214
を積層したものを用意する。そして図9(C)に示す封止層225を有するリード電極2
26を2つ用意する。リード電極226はリード端子とも呼ばれ、二次電池の正極又は負
極を外装フィルムの外側へ引き出すために設けられる。そして、一つのリード電極と、正
極集電体211の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。正極集電体211
の突出部と接続するリード電極は、材料としてアルミニウムを用いる。そしてもう一つの
リード電極と、負極集電体214の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接続する。
負極集電体214の突出部と接続するリード電極は、材料としてニッケルメッキを施した
銅を用いる。そして、電解液を入れるための一辺を残すため、フィルム218の2辺に対
して熱圧着を行って封止する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層225も溶け
てリード電極とフィルム218との間を固定される。そして、減圧雰囲気下、或いは不活
性雰囲気下で所望の量の電解液をフィルム218が袋状となった内側に滴下する。そして
、最後に、熱圧着をせずに残していたフィルムの周縁に対して熱圧着を行って封止する。
こうして図9(D)に示す二次電池20を作製することができる。図9(D)中の点線と
端面の領域は熱圧着領域227である。
【0216】
図9(D)中の一点鎖線M2-N2間の断面図の一例を図9(E)に示す。図9(E)に
示すように、正極集電体211、正極活物質層212、セパレータ217、負極活物質層
215、負極集電体214の順で積層されたものが、折り曲げたフィルム218に挟まれ
、さらに端部において接着層231で封止されており、その他の空間には電解液232を
有している。
【0217】
ここで図9(F)を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた
二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きに
なる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード(陽極)とカソード
(陰極)が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が
高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書におい
ては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電
電流を流す場合であっても、正極は「正極」又は「+極(プラス極)」と呼び、負極は「
負極」又は「-極(マイナス極)」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したア
ノード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆に
なってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード(陽極)やカソード(陰
極)という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード(陽極)やカ
ソード(陰極)という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極(プラス
極)と負極(マイナス極)のどちらに対応するものかも併記することとする。
【0218】
例えば、図9(F)に示す2つの端子に充電器を接続すると、二次電池20が充電される
。二次電池20の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図9(F)では、二次電
池20の外部の端子から、正極集電体211の方へ流れ、二次電池20の中において、正
極集電体211から負極集電体214の方へ流れ、負極集電体214から二次電池20の
外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向
きを電流の向きとしている。
【0219】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0220】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光パネルについて図10図18を用いて説明す
る。
【0221】
本実施の形態の発光パネルは、容量素子と、発光素子と、スイッチ(スイッチ素子などと
もいう)と、を有する。本実施の形態の発光パネルは、スイッチをオフにすることで容量
素子の電極間の電圧が保持されるため、電源の供給を停止した場合でもデータの保持が可
能である。したがって、本発明の一態様の発光装置に用いることで、消費電力を低減する
ことができる。また、1回の充電により長時間の使用が可能な発光装置を実現できる。
【0222】
具体的には、本実施の形態の発光パネルは、第1のスイッチと、第2のスイッチと、容量
素子と、発光素子と、を有する。第1のスイッチは、容量素子の一方の電極に電気的に接
続される。第2のスイッチは、容量素子の他方の電極に電気的に接続される。容量素子は
、ビデオ信号に応じた電圧を保持する機能を有する。発光素子は、該電圧に応じて発光す
る機能を有する。容量素子が該電圧を保持する期間において、第1のスイッチ及び第2の
スイッチは非導通状態であり、ビデオ信号の供給に用いた駆動回路とは電気的に遮断され
る。
【0223】
または、本実施の形態の発光パネルは、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、容量素子と、発光素子と、を有する。第1のトランジスタのゲー
トは、第1の配線に電気的に接続される。第1のトランジスタのソース又はドレインの一
方は、第2の配線に電気的に接続され、他方は、容量素子の一方の電極、及び第3のトラ
ンジスタのゲートに電気的に接続される。第2のトランジスタのソース又はドレインの一
方は、第3の配線に電気的に接続され、他方は、容量素子の他方の電極、及び第3のトラ
ンジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続される。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の配線に電気的に接続される。容量素子は、ビデオ信号に
応じた電圧を保持する機能を有する。発光素子は、該電圧に応じて発光する機能を有する
。容量素子が電位を保持する期間において、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタ
は非導通状態であり、ビデオ信号の供給に用いた駆動回路とは電気的に遮断されていても
よい。または、容量素子が電位を保持する期間において、第2の配線の電位を第1の配線
の電位にする動作と、第4の配線の電位を第3の配線の電位にする動作と、第1の配線と
第2の配線と第3の配線と第4の配線とに電位の供給を停止する動作とを行ってもよい。
【0224】
スイッチとしては、酸化物半導体を有するトランジスタを用いることが好ましい。酸化物
半導体は、シリコン等と比較してバンドギャップが広いため、トランジスタのオフ電流値
を極めて小さくすることができる。また、酸化物半導体を有するトランジスタは、アモル
ファスシリコン又はポリシリコン等を有するトランジスタと比較して、温度依存性が低い
ため、発光パネルを広い温度範囲で使用することができる。例えば、上記の第1のトラン
ジスタと第2のトランジスタとは、それぞれ酸化物半導体を有することが好ましい。
【0225】
図10(A)に、発光パネルが有する回路(画素、画素回路ともいう)の一例を示す。
【0226】
図10(A)の回路140は、発光素子101と、容量素子102と、第1のトランジス
タ103と、第2のトランジスタ104と、第3のトランジスタ105とを有する。発光
パネルは回路140を1個又は複数個有している。図10(B)のように、発光パネルは
、回路140がマトリクス状に配置された回路150を有していてもよい。
【0227】
第1のトランジスタ103は、ゲートが配線GL(ゲート線ともいう)に電気的に接続さ
れている。ソース又はドレインの一方が、配線SL(ソース線ともいう)に電気的に接続
されている。ソース又はドレインの他方が、容量素子102の一方の電極と、第3のトラ
ンジスタ105のゲートと、に電気的に接続されている。
【0228】
第2のトランジスタ104は、ゲートが配線GLに電気的に接続されている。ソース又は
ドレインの一方が、容量素子102の他方の電極と、発光素子101の一方の電極と、第
3のトランジスタ105のソース又はドレインの一方と、に電気的に接続されている。ソ
ース又はドレインの他方が、配線V0と電気的に接続されている。
【0229】
第3のトランジスタ105のソース又はドレインの他方は、配線ANODEに電気的に接
続されている。
【0230】
発光素子101の他方の電極は、配線CATHODEに電気的に接続されている。
【0231】
なお、図10(B)の回路150では、配線ANODE、配線CATHODE、及び配線
V0は図示していないが、図10(A)と同様に各回路140に配置されている。もしく
は、これらの配線を複数の回路140で共有していてもよい。例えば、配線V0は、配線
GL方向に隣接する2つの回路140において共有されていてもよい。また、配線CAT
HODEは、配線SL方向に隣接する2つの回路140において共有されていてもよい。
【0232】
配線GLは、第1のトランジスタ103の導通(オン又は導通状態ともいう)又は非導通
(オフ又は非導通状態ともいう)を制御する電位、及び、第2のトランジスタ104の導
通又は非導通を制御する電位を供給(入力、伝送ともいう)する機能を有する。
【0233】
配線SLは、ビデオ信号(データ、信号、映像信号、又は画像信号などともいう)に応じ
た電位を供給する機能を有する。
【0234】
配線V0は、容量素子102の他方の電極に電源電位を供給する機能を有する。配線AN
ODEは、発光素子101の一方の電極(図10(A)の例ではアノード電極)に電源電
位を供給する機能を有する。配線CATHODEは、発光素子101の他方の電極(図1
0(A)の例ではカソード電極)に電源電位を供給する機能を有する。
【0235】
発光素子101は、例えばEL素子などの発光素子であり、アノード電極からカソード電
極に電流が流れることで、その電流値に応じた表示(発光)を行う機能を有する。
【0236】
第1のトランジスタ103は、配線SLの電位(Vinともいう)を、容量素子102の
一方の電極と、第3のトランジスタ105のゲートと、に供給する機能を有する。
【0237】
第2のトランジスタ104は、配線V0の電位(V0ともいう)を、容量素子102の他
方の電極に供給する機能を有する。
【0238】
容量素子102は、配線SLと配線V0との電位差に応じた電圧(Vin-V0ともいう
)を保持する機能を有する。すなわち、ビデオ信号に応じた電圧を保持する機能を有する
。また、容量素子102は、第3のトランジスタ105のゲートとソース又はドレインの
一方との間の電位差に応じた電圧を保持する機能を有する。なお、ここでは、ビデオ信号
に応じた電圧とは、配線SLの電位Vinと配線V0の電位V0との差に応じた電圧(V
in-V0)を指している。
【0239】
第3のトランジスタ105は、容量素子102に保持された電圧に応じて、発光素子10
1に流れる電流を制御する機能を有する。
【0240】
したがって、発光素子101は、容量素子102に保持された電圧に応じて表示を行う機
能を有する。
【0241】
次に、図10の回路140の動作について説明する。
【0242】
<書込動作>
ビデオ信号の書込動作は以下のように行われる。まず、配線GLに、第1のトランジスタ
103と第2のトランジスタ104とが共に導通するような電位を供給する。すると、第
1のトランジスタ103と第2のトランジスタ104とが共に導通し、容量素子102の
一方の電極と配線SLとが導通し、容量素子102の他方の電極と配線V0とが導通する
。そして、容量素子102の電極間に、配線SLと配線V0との電位差に応じた電圧が入
力される。すなわち、容量素子102にはビデオ信号に応じた電圧が入力される。このよ
うにして、回路140にビデオ信号が書き込まれる。なお、配線V0は、回路140を初
期化(初期化動作ともいう)する電位を供給することができるともいえる。すなわち、回
路140では、書込動作と初期化動作を同時に行うことができる。
【0243】
なお、初期化動作と書込動作とを別々に行ってもよい。その場合、第1のトランジスタ1
03のゲートと第2のトランジスタ104のゲートとには、別々の配線が接続されていて
もよい。そして、第2のトランジスタ104を導通させ、配線V0と容量素子102の他
方の電極とを電気的に接続させて初期化する。その後、第1のトランジスタ103を導通
させ、配線SLと容量素子102の一方の電極とを電気的に接続させてビデオ信号の書き
込みを行えばよい。
【0244】
また、書込動作の際、配線V0の電位を配線CATHODEの電位以上にしておくことで
、書込動作中にも発光素子101に電流を流すことができる。また、配線V0の電位を配
線CATHODEの電位以下にしておくことで、書込動作中に発光素子101に電流が流
れることを防止できる。また、配線V0の電位と配線CATHODEの電位を等しくして
おくと電源の数を少なくすることができる。例えば、配線V0の電位は0Vとすることが
できるが、これに限定されない。
【0245】
<保持動作>
ビデオ信号の保持動作は以下のようにして行われる。配線GLに、第1のトランジスタ1
03と第2のトランジスタ104とが共に非導通になるような電位を供給する。すると、
第1のトランジスタ103と第2のトランジスタ104とが共に非導通になり、容量素子
102の一方の電極が配線SLと非導通になり、容量素子102の他方の電極が配線V0
と非導通になる。そして、容量素子102の電極間には、書込動作において入力された電
圧が保持される。すなわち、容量素子102にはビデオ信号に応じた電圧が保持されるこ
とになる。容量素子102に電圧が保持されている間、発光素子101は保持された電圧
に応じて表示を行うことが可能である。
【0246】
<表示動作>
表示動作は以下のように行われる。第3のトランジスタ105に、ゲートとソースとの間
の電圧に応じて電流が流れる。具体的には、該電圧が第3のトランジスタ105のしきい
値電圧を上回っているとき、該電流が流れる。すると、第3のトランジスタ105に直列
に電気的に接続された発光素子101にも、配線ANODEから配線CATHODEの方
向に該電流が流れる。そして、発光素子101は、該電流に応じて表示を行うことが可能
である。ここで、第3のトランジスタ105のゲートとソースとの間の電圧は容量素子1
02に保持された電圧であるため、発光素子101は容量素子102に保持された電圧に
応じて表示を行うことになる。
【0247】
以上のように、回路140では、容量素子102と配線SLとの間に第1のトランジスタ
103が配置され、且つ、容量素子102と配線V0との間に第2のトランジスタ104
が配置されている。そして、第1のトランジスタ103と第2のトランジスタ104とを
非導通にすることで、容量素子102に保持された電圧の変動又は電圧の消失を極力抑制
することができる。その結果、回路140に書き込まれたビデオ信号の保持が可能である
【0248】
また、回路140では、配線GL、配線SL、配線V0、配線ANODE、配線CATH
ODEへの電位の供給を停止した場合でも、容量素子102は電圧を保持することができ
る。すなわち、電源の供給を停止した場合でも、容量素子102は電圧を保持することが
できる。そのため、回路140と、ビデオ信号を書き込む際に用いる駆動回路(駆動装置
ともいう)とを電気的に遮断した場合でも、容量素子102の電圧を保持することができ
る。駆動回路を取り外すことも可能であり、発光装置の小型化やコスト低減が可能である
。なお、駆動回路を取り外さずに、回路140との電気的な遮断を行うだけでもよい。
【0249】
<再表示動作>
再び表示を行う際(再表示動作ともいう)は、少なくとも配線ANODE及び配線CAT
HODEに電位を供給することで、保持されたビデオ信号に応じて表示を行うことができ
る。そのため、再表示動作は、書込動作と比較して電源の数を少なくすることができ、書
込動作と比較して消費電力を低減することができる。また、再表示動作に用いる回路は、
駆動回路に比べて小型化又は低消費電力化などが可能である。
【0250】
上記書込動作、保持動作、表示動作、再表示動作を行っている4つの期間を、それぞれ、
書込期間、保持期間、表示期間、再表示期間と呼んでもよい。
【0251】
次に、回路140において、容量素子102に保持された電圧の変動を抑制する手段の例
について説明する。
【0252】
まず、上述した回路140のように、容量素子102の一方の電極と配線SLとの間に第
1のトランジスタ103を設け、容量素子102の他方の電極と配線V0との間に第2の
トランジスタ104を設けることが挙げられる。
【0253】
そして、第1のトランジスタ103及び第2のトランジスタ104において、非導通時に
流れる電流(オフ電流、リーク電流ともいう)を極力小さくすることが好ましい。
【0254】
オフ電流を小さくする手段としては、第1のトランジスタ103及び第2のトランジスタ
104として酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることが挙げられる。酸化物半導
体は、例えばシリコンと比較してバンドギャップが広い。そのため、酸化物半導体を有す
るトランジスタは、オフ電流を極めて小さくすることができる。
【0255】
なお、トランジスタの材料は酸化物半導体以外に、元素周期表における第14族の半導体
(シリコンなど)を含有する半導体、有機半導体、化合物半導体等の様々な半導体を用い
ることができる。また、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、又は単結晶半導体
等を用いることができる。
【0256】
また、オフ電流を小さくする他の手段としては、第1のトランジスタ103及び第2のト
ランジスタ104のチャネル長を大きくすることが挙げられる。例えば、第1のトランジ
スタ103又は第2のトランジスタ104の少なくとも一方において、チャネル長をチャ
ネル幅より大きくしてもよい。また、第1のトランジスタ103又は第2のトランジスタ
104の少なくとも一方のチャネル長を、第3のトランジスタのチャネル長より大きくし
てもよい。
【0257】
また、オフ電流を小さくする他の手段としては、第1のトランジスタ103及び第2のト
ランジスタ104のチャネル幅を小さくすることが挙げられる。例えば、第1のトランジ
スタ103又は第2のトランジスタ104の少なくとも一方において、チャネル幅をチャ
ネル長より小さくしてもよい。また、第1のトランジスタ103又は第2のトランジスタ
104の少なくとも一方のチャネル幅を、第3のトランジスタのチャネル幅より小さくし
てもよい。
【0258】
また、オフ電流を小さくする他の手段としては、第1のトランジスタ103及び第2のト
ランジスタ104をマルチゲート構造にすることが挙げられる。いずれか一方のトランジ
スタをマルチゲート構造にしてもよい。
【0259】
なお、トランジスタのサイズは上記以外とすることも可能である。例えば、第1のトラン
ジスタ103又は第2のトランジスタ104の少なくとも一方において、チャネル長をチ
ャネル幅と同じ又はチャネル幅より大きくしてもよい。また、第1のトランジスタ103
又は第2のトランジスタ104の少なくとも一方のチャネル長を、第3のトランジスタの
チャネル長より小さくしてもよい。また、第1のトランジスタ103又は第2のトランジ
スタ104の少なくとも一方において、チャネル幅をチャネル長より大きくしてもよい。
また、第1のトランジスタ103又は第2のトランジスタ104の少なくとも一方のチャ
ネル幅を、第3のトランジスタのチャネル幅より大きくしてもよい。これらにより、トラ
ンジスタのスイッチング速度を大きくすることができる。
【0260】
また、オフ電流を小さくする他の手段としては、トランジスタのゲート絶縁膜に起因する
リーク電流を低減することが挙げられる。ゲート絶縁膜が高誘電率の材料を含むことで、
リーク電流を低減することができる。例えば、ゲート絶縁膜は、酸化ハフニウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化ランタン等を含んでいてもよい。また、ゲート絶縁膜を厚くすることで
も、リーク電流を低減することができる。例えば、ゲート絶縁膜は、ゲート電極より厚い
領域を有していてもよい。
【0261】
なお、第3のトランジスタ105の材料は、酸化物半導体、元素周期表における第14族
の半導体(シリコンなど)を含有する半導体、有機半導体、化合物半導体等の様々な半導
体を用いることができる。また、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、又は単結
晶半導体等を用いることができる。特に、酸化物半導体を有するトランジスタは、例えば
非晶質シリコンを有するトランジスタと比較して電界効果移動度などの電気特性又は信頼
性が良好であるため、好適である。また、第1のトランジスタ103、第2のトランジス
タ104、及び第3のトランジスタ105の全てに酸化物半導体を用いることは、それら
のトランジスタを同一工程で作製することができるため、好適である。
【0262】
発光パネルが有する回路の他の一態様を図11(A)に示す。図11(A)に示すように
、配線SLは、保護回路111に電気的に接続されていてもよい。また、配線GLは、保
護回路121に電気的に接続されていてもよい。
【0263】
図11(B)は、配線SLに電気的に接続された保護回路111の一例である。配線SL
は、ダイオード接続されたトランジスタ112を介して配線114に電気的に接続されて
いる。また、配線SLは、ダイオード接続されたトランジスタ113を介して配線115
に電気的に接続されている。配線114には高電位の電源電位が供給され、配線115に
は低電位の電源電位が供給される。
【0264】
図11(C)は、配線GLに電気的に接続された保護回路121の一例である。配線GL
は、ダイオード接続されたトランジスタ122を介して配線124に電気的に接続されて
いる。また、配線GLは、ダイオード接続されたトランジスタ123を介して配線125
に電気的に接続されている。配線124には高電位の電源電位が供給され、配線125に
は低電位の電源電位が供給される。
【0265】
なお、トランジスタ112、113、122、123の材料は、酸化物半導体、元素周期
表における第14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導体、有機半導体、化合物半
導体等の様々な半導体を用いることができる。また、非晶質半導体、微結晶半導体、多結
晶半導体、又は単結晶半導体等を用いることができる。
【0266】
発光パネルが有する回路の他の一態様を図12に示す。図12の回路において、第1のト
ランジスタ103及び第2のトランジスタ104は、バックゲート(第2のゲートともい
う)を有している。そして、第1のトランジスタ103のバックゲートは配線BGLに電
気的に接続されている。また、第2のトランジスタ104のバックゲートは配線BGLに
電気的に接続されている。配線BGLは、第1のトランジスタ103及び第2のトランジ
スタ104のしきい値電圧を調整する機能を有する。そのため、第1のトランジスタ10
3及び第2のトランジスタ104が、仮にノーマリーオンである場合でも、配線BGLか
ら電位を供給することで導通又は非導通を制御することができる。なお、配線BGLを設
けずに、各バックゲートは配線GLに電気的に接続されていてもよい。
【0267】
なお、図12の発光パネルにおいて、第1のトランジスタ103のバックゲートと第2の
トランジスタ104のバックゲートとは、異なる配線に電気的に接続されていてもよい。
また、第3のトランジスタ105においても、バックゲートを有してもよい。第3のトラ
ンジスタ105のゲートとバックゲートとを電気的に接続することで、第3のトランジス
タ105の電流供給能力を向上させることができる。また、第3のトランジスタ105の
ゲートとバックゲートを別々の配線に電気的に接続し、バックゲートにしきい値電圧を調
整する機能を持たせてもよい。
【0268】
上記の手段の少なくとも一を用いることでオフ電流を低減することができる。そして、上
記手段を併用することで、各々の手段が相乗的に作用しさらにオフ電流を小さくすること
ができる。
【0269】
<停止動作>
次に、回路140にビデオ信号を保持している期間において、回路140の駆動を停止す
る動作(停止動作ともいう)について説明する。ここで、駆動を停止する動作とは、回路
140の各配線への電位の供給を停止する動作を指す。
【0270】
まず、保持期間の初期状態は、第1のトランジスタ103と第2のトランジスタ104と
が共に非導通であり、発光素子101で表示が行われている状態とする。なお、上記の保
持動作を停止動作の一部として考えてもよい。その場合、動作(0)として、配線GLに
第1のトランジスタ103と第2のトランジスタ104とが共に非導通になるような電位
を供給し、初期状態にする。当該非導通になるような電位を、配線CATHODEと同電
位にすることで、再表示動作における電源の数を低減することができる。なお、同電位と
は、完全に電位が一致する場合だけでなく、設定上の微差を考慮し概略等しい電位を含ん
でいてもよい。
【0271】
次に、動作(1)として、配線SL及び配線V0を、配線GLと同電位にする。この動作
(1)を行うことで、再表示動作における電源の数を低減することができる。また、動作
(0)と動作(1)と同時に行い、配線GLと配線SLと配線V0とを同時に同電位とし
てもよい。しかし、動作(0)と動作(1)とを分けて行う方が、容量素子102の電圧
の変動又は電圧の消失を極力抑制することができる。また、配線SLを配線GLと同電位
にした後、配線V0を配線GLと同電位にしてもよく、その逆の順序でもよい。なお、動
作(1)は行わなくてもよい。
【0272】
次いで、動作(2)として、配線ANODEを配線CATHODEと同電位にする。する
と、発光素子101の表示が消える。この動作(2)を行うことで、後の動作(3)で電
位の供給を停止した際に急激な電位の低下を防止でき、容量素子102の電圧の変動又は
電圧の消失を極力抑制することができる。また、動作(1)と動作(2)とを同時に行っ
てもよいが、分けて行う方が容量素子102の電圧の変動又は電圧の消失を極力抑制する
機能が高まる。また、動作(1)と動作(2)の順番を逆にしてもよいが、動作(1)の
後に動作(2)を行う方が容量素子102の電圧の変動又は電圧の消失を極力抑制する機
能が高まる。なお、急激な電位の低下が特に問題にならない場合などは、動作(2)を行
わなくてもよい。
【0273】
最後に、動作(3)として、回路140の各配線への電位の供給を停止し、回路140の
駆動を停止する。具体的には、回路140と、ビデオ信号を書き込むために用いた駆動回
路とを電気的に遮断する。駆動回路を遮断しても容量素子102の電圧を保持することが
できるため、駆動回路を取り外し、回路140を有する発光パネルのみで使用することが
できる。駆動回路を取り外し駆動回路と発光パネルを分離することで、発光パネルの小型
化、軽量化、耐久性向上などが可能である。
【0274】
なお、上述の回路140のような回路構成であれば容量素子102の電圧の保持が可能で
あるため、上記停止動作を行わずに初期状態のまま回路140の駆動を停止してもよい。
しかし、停止動作を行うことで、再表示動作における電源の数の低減、又は、保持期間に
おける電圧の変動又は電圧の消失を極力抑制することが可能である。そのため、回路14
0のような回路構成において上記停止動作を行うことは極めて有効である。
【0275】
なお、保持したビデオ信号を消去し、再び書き込みを行う場合は、再度上述した書込動作
を行えばよい。
【0276】
また、図10(B)のように、回路140をマトリクス状に有する場合、複数の画像を保
持することも可能である。例えば、配線GL1乃至配線GLm(mは1以上の整数)のう
ち奇数行(m=1、3、5、7など)に電気的に接続された複数の回路140に第1のビ
デオ信号を保持し、偶数行(m=2、4、6、8など)に電気的に接続された複数の回路
140に第2のビデオ信号を保持する。そして、再表示期間において、該奇数行の回路1
40と、該偶数行の回路140とを切り替えて動作させることで、複数の表示を行うこと
ができる。具体的には、再表示期間のうちの第1の期間において、該奇数行の回路140
の配線ANODE及び配線CATHODEに電位を供給し、再表示期間のうちの第2の期
間において、該偶数行の回路140の配線ANODE及び配線CATHODEに電位を供
給すればよい。奇数行と偶数行とに切り替えて電位を供給することができる選択回路を設
けてもよい。同様に、3つ以上の画像を保持することもできる。
【0277】
回路140の停止動作の別の例を示す。以下の例では、上記の停止動作よりもデータの保
持能力をさらに高めることができる。
【0278】
上記の停止動作では、配線GLに第1のトランジスタ103及び第2のトランジスタ10
4を非導通にする電位を供給する。当該電位を例えば0Vとすることで、それらを非導通
にすることができる。しかしながら、第1のトランジスタ103及び第2のトランジスタ
104がノーマリーオンである場合、配線GLの電位を0Vとしてもオフ状態とならず、
電流が流れてしまう可能性がある。
【0279】
そこで、本発明の一態様では、上記停止動作の動作(1)において、配線SL又は配線V
0の電位をより高く設定する。高い電位とすることで、たとえ第1のトランジスタ103
又は第2のトランジスタ104がノーマリーオンであった場合でも、電流が流れてしまう
ことを抑制することができる。その結果、回路140におけるビデオ信号の消失を抑制す
ることができる。配線SL又は配線V0が当該高い電位に設定されることで、回路140
の再表示動作の際に、保持したビデオ信号に応じて再表示を行うことができる。
【0280】
例えば、配線SL又は配線V0の電位は、配線GLの電位より高くしておけばよい。特に
、配線SL又は配線V0は、配線ANODEと同電位とすることで、電源の数を減らすこ
とができる。ただし、配線ANODEと同電位にしなくてもよい。
【0281】
また、配線SL及び配線V0の両方を高い電位としてもよい。その場合、配線SLと配線
V0とを同電位とすることで、電源の数を減らすことができる。ただし、配線SLと配線
V0とを異なる電位としてもよい。例えば、第2のトランジスタ104より第1のトラン
ジスタ103の方が、電流が流れやすい場合、配線SLの電位を配線V0の電位より大き
くすることで、第1のトランジスタ103に電流が流れにくくすることができる。同様に
、配線SLの電位を配線V0の電位より小さくしてもよい。
【0282】
なお、図11の発光パネルのように、配線SLが保護回路111と電気的に接続されてい
る場合、配線SLに供給する上記高い電位を配線114又は配線115から供給すること
ができる。この構成を適用することで、停止動作の際に保護回路111に供給される電源
電位を配線SLに供給する上記高い電位として兼用することができる。
【0283】
または、本発明の一態様では、上記停止動作の動作(0)の際に、配線GLの電位をより
低く設定する。低い電位とすることで、たとえ第1のトランジスタ103又は第2のトラ
ンジスタ104がノーマリーオンであった場合でも、電流が流れてしまうことを抑制する
ことができる。例えば、配線GLを0Vより低くすることが好ましい。その結果、回路1
40のビデオ信号の消失を抑制することができる。配線GLが当該低い電位に設定される
ことで、回路140の再表示動作の際に、保持したビデオ信号に応じて再表示を行うこと
ができる。
【0284】
なお、第1のトランジスタ103又は第2のトランジスタ104がnチャネル型である場
合は上記のように配線GLを低い電位とし、pチャネル型である場合は配線GLを高い電
位とすればよい。
【0285】
なお、図11の発光パネルのように、配線GLが保護回路121と電気的に接続されてい
る場合、配線GLに供給する上記低い電位を配線124又は配線125から供給すること
ができる。この構成を適用することで、停止動作の際に保護回路121に供給される電源
電位を配線GLに供給する上記低い電位として兼用することができる。
【0286】
<変形例>
図13は、発光パネルが有する回路の一例を示す図である。図13の回路140a及び回
路140bは、それぞれ、図10(A)の回路140と同様の接続関係を有している。図
13において、図10(A)と異なる点は、発光素子101が回路140aと回路140
bとにおいて共有されている点である。すなわち、発光素子101の一方の電極は、回路
140aの第3のトランジスタ105aを介して配線ANODEaに電気的に接続されて
いるとともに、回路140bの第4のトランジスタ105bを介して配線ANODEbに
電気的に接続されている。
【0287】
図10の回路140は、同じビデオ信号を長時間保持しておくことで、画素に焼き付きが
生じる恐れがある。そこで、図13に示す発光パネルでは、回路140aに表示するビデ
オ信号を書き込み、回路140bに該ビデオ信号の反転信号を書き込んでおく。そして、
回路140aのビデオ信号により発光素子101を表示させ、所定期間後に、回路140
bの反転信号により発光素子101を表示させる。所定期間毎に、ビデオ信号と反転信号
とを切り替えることで、焼き付きを抑制することができる。
【0288】
ビデオ信号により表示を行う期間において配線ANODEaに電位が供給され、反転信号
により表示を行う期間において配線ANODEbに電位が供給されるように、配線ANO
DEaと配線ANODEbとを切り替えるようにすればよい。例えば、発光パネルに、配
線ANODEaと配線ANODEbとの導通を切り替えるための選択回路を設ければよい
。また、配線ANODEbと第3のトランジスタ105bとの間にスイッチを設けて、反
転信号により表示を行う場合に当該スイッチを導通させる構成としてもよい。また、当該
スイッチは、発光素子101と第3のトランジスタ105bとの間に設けられてもよく、
配線GL方向に隣接する画素間において第3のトランジスタ105b同士の間に設けられ
ていてもよい。
【0289】
また、回路140bに、黒画像などの単一色の画像又は単一な階調の画像に基づく信号を
保持していてもよい。反転信号と同様に焼き付きを防止する効果を奏する。
【0290】
<駆動回路>
図14に示す駆動回路501は、例えば図10に示す回路140を駆動する機能を有する
【0291】
駆動回路501は、第1の回路502(ゲートドライバともいう)と、第2の回路503
(ソースドライバともいう)とを有する。また、CPU、メモリ等を有していてもよい。
【0292】
第1の回路502は、配線GL1乃至配線GLmに電位を供給する機能を有する。例えば
、配線GL1乃至配線GLmのいずれかは、図10(A)などの配線GLと電気的に接続
されている。そして、第1の回路502は、第1のトランジスタ103及び第2のトラン
ジスタ104のゲートに電位を供給する機能を有する。また、第1の回路502は、図1
1の配線124、配線125、又は図12の配線BGLに電位を供給する機能を有してい
てもよい。
【0293】
第2の回路503は、配線SL1乃至配線SLn(nは1以上の整数)に電位を供給する
機能を有する。例えば、配線SL1乃至配線SLnのいずれかは、図10(A)などの配
線SLと電気的に接続されている。そして、第2の回路503は、第1のトランジスタ1
03を介して容量素子102の一方の電極に電位を供給する機能を有する。
【0294】
また、m、nが2以上の場合、図14の配線GL1乃至GLm及び配線SL1乃至SLn
は、図10(B)の回路150の配線GL1乃至GLm及び配線SL1乃至SLnに対応
する。
【0295】
また、駆動回路501は、図10(A)などの配線ANODEに電気的に接続され、配線
ANODEに電位を供給する機能を有する。また、駆動回路501は、図10(A)など
の配線CATHODEに電気的に接続され、配線CATHODEに電位を供給する機能を
有する。また、駆動回路501は、図10(A)の配線V0に電気的に接続され、配線V
0に電位を供給する機能を有する。また、駆動回路501は、図13の配線ANODEa
、配線ANODEbに電位を供給する機能を有していてもよい。
【0296】
このように、駆動回路501は、図10(A)などの回路140の各配線に電位を供給し
、ビデオ信号の書き込みを行う機能と、ビデオ信号を保持させる機能と、ビデオ信号に応
じた表示を行わせる機能と、を有する。
【0297】
さらに、駆動回路501は、停止動作を行う機能を有する。駆動回路501は、当該停止
動作を行うことで、例えば回路140の保持期間におけるビデオ信号の消失を極力抑制す
ることができる。
【0298】
また、ビデオ信号の保持期間に関わらず、回路140と駆動回路501とを電気的に遮断
する際に当該停止動作を行うことで、回路140における急激な電圧の低下を抑制するこ
とができる。
【0299】
また、本実施の形態では、駆動回路501が、回路140を停止させる例について示した
が、他の回路においても適用することができる。さらに、駆動回路501は、回路140
のように保持機能を有する回路であっても、駆動することができる。例えば、駆動回路5
01と保持機能を有さない回路とを電気的に遮断する前に、上記停止動作を行うことで、
急激な電圧の低下を抑制することができる。
【0300】
図14(B)は、第1の回路502の一例である。第1の回路502は、シフトレジスタ
SR1乃至SRmを有する。シフトレジスタには、信号RE、信号PW1乃至PW4、信
号CK1乃至CK4、及び信号SPが入力される。信号REはリセット信号、信号PW1
乃至PW4はパルス幅制御信号、信号CK1乃至CK4はクロック信号、信号SPはスタ
ートパルス信号である。各信号により、シフトレジスタSR1乃至SRmから、配線GL
1乃至配線GLmに出力される信号が制御される。第1の回路502は、図14(B)の
回路に限定されない。
【0301】
図14(C)は、第2の回路503の一例である。第2の回路503は、選択回路SSD
を有する。選択回路SSDには、信号R、信号G、信号B、及び信号SMPが供給される
。信号Rは赤色の階調表示に用いるビデオ信号、信号Gは緑色の階調表示に用いるビデオ
信号、信号Bは青色の階調表示に用いるビデオ信号、信号SMPはサンプリング信号であ
る。各ビデオ信号は、表示する階調数に応じて電圧値が制御される。選択回路SSDは、
複数の配線に対して共通のビデオ信号を用い、時分割によって駆動する回路である。例え
ば、配線SLを3本1組とし、選択回路SSDは、配線SL1に信号Rを供給し、配線S
L2に信号Gを供給し、配線SL3に信号Bに供給するというように、順次ビデオ信号を
供給して、配線SLに時分割でビデオ信号を出力する。そして、配線SL4には信号Rが
供給される。各信号により、シフトレジスタSR1乃至SRmから、配線SL1乃至SL
nに出力される信号が制御される。第2の回路503は、図14(C)の回路に限定され
ない。
【0302】
<再表示回路>
再表示動作は、例えば、図10の回路140と図14の駆動回路501とを電気的に遮断
した後、発光素子101の再表示を行う動作である。図15は、再表示動作を行う回路(
再表示回路、又は電源回路ともいう)の一例である。
【0303】
図15(A)の再表示回路601は、2つの電源を有する回路の一例である。例えば、回
路140において、配線ANODE及び配線CATHODEに電位を供給することができ
る。
【0304】
図15(B)は再表示回路601の一例である。再表示回路601は、電源602及び変
換回路(コンバータともいう)603を有する。変換回路603としては、直流変換回路
(DCDCコンバータともいう)などを用いることができる。
【0305】
電源602には、例えば、リチウムイオン電池等の蓄電装置を用いる。ニッケル水素電池
、ニカド電池、又はリチウムイオンキャパシタ等の他の蓄電装置を用いてもよい。なお、
充放電が可能な二次電池を用いることが好ましい。ただし、一次電池を用いてもよい。
【0306】
また、電源602の充電が可能である場合、無線による充電を行ってもよい。その場合、
再表示回路601は、無線による充電用のアンテナ等を有する。
【0307】
変換回路603は、電源602の電位を所望の電位に変換し、配線ANODEに供給する
機能を有する。なお、変換回路603を設けなくてもよい。
【0308】
図15(C)の再表示回路611は、3つの電源を有する回路の一例である。例えば、回
路140において、配線ANODE、配線CATHODE、配線V0、及び配線SLに電
位を供給することができる。配線V0及び配線SLに電位を供給する場合に適用できる。
また、配線V0と配線SLとに異なる電位を供給する場合は、変換回路603の数を増や
し、出力端子の数を増やせばよい。また、配線V0及び配線SLに、配線ANODE又は
配線CATHODEと同じ電位を供給する場合は、図15(A)の再表示回路601を適
用すればよい。図15(D)は、再表示回路611の一例であり、図15(B)に加えて
、配線V0及び配線SLに電位を供給するための3つ目の電源を有する。当該3つ目の電
源として電源602の電位を用いることができる。このように、必要な電源の数に応じて
、変換回路603と出力端子の数を増減すればよい。
【0309】
図15(E)は、図15(B)の変形例である。電源602と配線ANODEとの間に、
スイッチSWを有する。そして、スイッチSWのオンオフのタイミングを制御するタイマ
621を有する。スイッチSW及びタイマ621によって、電源602と配線ANODE
との導通又は非導通を制御することができる。この構成により、再表示動作において点滅
表示が可能になる。なお、電源602と配線CATHODEとの間にスイッチSWを設け
てもよく、再表示回路と回路140等との間にスイッチSWを有していればよい。また、
スイッチSW及びタイマ621を、図15(D)に適用してもよい。
【0310】
図15(F)は、図13に示す回路で、再表示動作を行う回路の一例である。ビデオ信号
により表示を行う場合は、スイッチSWaをオンにし、スイッチSWbをオフにして、電
源602と配線ANODEaとを導通させる。一方、反転信号により表示を行う場合は、
スイッチSWbをオンにし、スイッチSWaをオフにして、電源602と配線ANODE
bとを導通させる。このように、スイッチSWaとスイッチSWbを有する切り替え回路
により、所定期間毎にビデオ信号と反転信号とを切り替えることができる。また、図15
(F)の再表示回路を、複数の画像を保持する発光パネルに接続してもよい。その場合、
配線ANODEaを奇数行の配線ANODEに電気的に接続し、配線ANODEbを偶数
行の配線ANODEに電気的に接続することができる。
【0311】
上記の再表示回路を用いることで、発光パネルから駆動回路を取り外しても表示を行うこ
とができる。そのため、駆動回路を搭載できない発光パネルにとって極めて有効である。
駆動回路が搭載できないものの一例としては、小型であるもの、軽量であるもの、電源の
数に制限があるものなどが挙げられる。
【0312】
なお、駆動回路501を取り外さない場合は、駆動回路501から配線ANODE、配線
CATHODE、配線V0、配線SLに電位を供給することができるため、再表示回路を
用いなくてもよい。
【0313】
<発光パネル>
図16(A)の発光パネルは、発光素子801と、容量素子102と、スイッチSW1と
、スイッチSW2と、を有する。
【0314】
スイッチSW1及びスイッチSW2をオンにすることで、発光パネルにビデオ信号が書き
込まれる。具体的には、容量素子102の一方の電極には、スイッチSW1を介して電位
Vinが供給される。また、容量素子102の他方の電極には、スイッチSW2を介して
電位Vpが供給される。そして、スイッチSW1及びスイッチSW2をオフにすることで
、容量素子102の電極間には、電極間の電位差(Vin-Vp)が保持される。当該電
位差は、ビデオ信号に応じた電圧である。
【0315】
そして、発光素子101は、容量素子102に保持された電位差に応じて表示を行う機能
を有する。当該機能を有していれば、回路構成は特に限定されるものではない。容量素子
102の一方の電極と電位Vinを供給する配線との間にスイッチSW1を有し、容量素
子102の他方の電極と電位Vpを供給する配線との間にスイッチSW2を有していれば
よい。
【0316】
スイッチSW1及びスイッチSW2としては、トランジスタを適用することができる。そ
の場合、上述のトランジスタのオフ電流を低減する手段を適用することができる。
【0317】
また、図16(A)の発光パネルは、上述の停止動作のうち動作(0)、動作(1)、及
び動作(3)を適用することができる。例えば、動作(0)として、スイッチSW1及び
スイッチSW2をオフにする。スイッチとしてトランジスタを用いた場合、トランジスタ
を非導通にするような電位をゲートに供給する。次に、動作(1)として、電位Vin及
び電位Vpを、ゲートに供給した電位と同電位にする。そして、動作(3)として、発光
パネルの駆動を停止させる。具体的には、発光パネルと、ビデオ信号を書き込むために用
いた駆動回路とを電気的に遮断する。なお、ここで駆動回路は、電位Vinと、電位Vp
と、スイッチSW1及びスイッチSW2のオンオフを制御する電位を供給する機能を有す
るものである。
【0318】
このように、図16(A)の発光パネルにおいても、停止動作を行うことで、容量素子1
02の電圧の変動又は電圧の消失を抑制することができる。
【0319】
図16(B)の発光パネルは、図16(A)の具体例である。容量素子102に保持され
た電圧に応じて、トランジスタ105に流れる電流を制御し、発光素子101にも当該電
流が流れる。なお、図16(B)の回路構成をより具体的に示したものが、図10の回路
140である。図10の回路140を適用する場合、電位Vinが配線SLから供給され
、電位Vpが配線V0から供給され、電位Vaが配線ANODEから供給され、電位Vc
が配線CATHODEから供給される。なお、配線ANODEとトランジスタ105との
間にスイッチを設け、表示期間また再表示期間に当該スイッチの導通又は非導通を制御す
ることで、表示又は非表示を制御してもよい。
【0320】
図16(C)の発光パネルは、図16(B)の変形例である。図16(B)と同様に、容
量素子102に保持された電圧に応じて、トランジスタ105に流れる電流を制御し、発
光素子101に当該電流を流すことができる。なお、図16(C)では、保持動作の際に
配線CATHODEとトランジスタ105の間に設けられたスイッチSW3を非導通とす
る電位を供給し、再表示動作の際にスイッチSW3を導通させる電位を供給すればよい。
また電位Vpは、配線CATHODEの電位Vcと同電位である。
【0321】
図16(D)の発光パネルは、図16(A)の具体例である。図16(D)の発光パネル
は、発光素子851と、容量素子102と、スイッチSW1と、スイッチSW2と、を有
する。発光素子851としては、液晶素子又は電気泳動素子等を用いることができる。発
光素子851の一方の電極は、容量素子102の一方の電極と電気的に接続されている。
発光素子851の他方の電極は、コモン線Vcomに電気的に接続されている。
【0322】
そして、容量素子102の一方の電極には、スイッチSW1がオンの場合、スイッチSW
1を介して電位Vinが供給される。同様に、発光素子851の一方の電極にも電位Vi
nが供給される。容量素子102の他方の電極には、スイッチSW2がオンの場合、スイ
ッチSW2を介して電位Vcomが供給される。そして、スイッチSW1及びスイッチS
W2をオフにすることで、容量素子102の電極間には、電極間の電位差(Vin-Vc
om)が保持される。当該電位差は、ビデオ信号に応じた電圧である。
【0323】
そして、発光素子851は、容量素子102に保持された電圧に応じて表示を行う機能を
有する。
【0324】
図16(E)の発光パネルは、図16(D)の変形例である。図16(D)と異なる点は
、発光素子851の他方の電極が、容量素子102の他方の電極と電気的に接続され、か
つ、スイッチSW2を介してコモン線Vcomに電気的に接続されている点である。
【0325】
図16(F)の発光パネルは、図16(D)の変形例である。図16(D)と異なる点は
、発光素子851の他方の電極が、スイッチSW3を介してコモン線Vcomに電気的に
接続されている点である。スイッチSW3は、ビデオ信号の書込期間又は表示期間にオン
にすればよい。
【0326】
また、図16(D)乃至図16(F)は、図16(A)と同様に、停止動作のうち動作(
0)、動作(1)、及び動作(3)を適用することができる。例えば、動作(0)として
、スイッチSW1、スイッチSW2、及びスイッチSW3をオフにする。スイッチとして
トランジスタを用いた場合、トランジスタを非導通にするような電位をゲートに供給する
。次に、動作(1)として、電位Vin及び電位Vcomをゲートに供給した電位と同電
位にする。そして、動作(3)として、発光パネルの駆動を停止させる。具体的には、発
光パネルと、ビデオ信号を書き込むために用いた駆動回路とを電気的に遮断する。なお、
ここで駆動回路は、電位Vinと、電位Vcomと、スイッチSW1及びスイッチSW2
のオンオフを制御する電位を供給する機能を有するものである。このように、図16(D
)乃至図16(F)の発光パネルにおいても、停止動作を行うことで、容量素子102の
電圧の変動又は電圧の消失を抑制することができる。
【0327】
上述した図16(A)乃至図16(F)の発光パネルは、容量素子の一方の電極及び他方
の電極がそれぞれスイッチに電気的に接続されており、スイッチをオフすることで容量素
子の電極間の電圧を保持することができる。
【0328】
スイッチSW1、スイッチSW2、及びスイッチSW3として、トランジスタを適用する
ことができる。その場合、上述のトランジスタのオフ電流を低減する手段を適用すること
ができる。
【0329】
以下では、発光パネルに対し、駆動回路と再表示回路とを切り替えて接続する場合の一例
を示す。
【0330】
図17(A)は、発光パネル701と駆動回路501とを接続している状態である。発光
パネル701は、図10乃至図13の回路140又は回路150を有している。発光パネ
ル701と駆動回路501とは、接続部702を介して接続されている。この状態で、上
記書込動作、保持動作、表示動作、及び停止動作を行うことができる。接続部702はF
PC等を有している。
【0331】
図17(B)は、発光パネル701と再表示回路601とを接続している状態である。発
光パネル701と再表示回路601とは、接続部702とを介して接続されている。この
状態で、上記再表示動作を行うことができる。なお、再表示回路601に替えて、図15
で示した他の回路を用いてもよい。
【0332】
このように、発光パネル701は、接続部702において、駆動回路501又は再表示回
路601と電気的に接続又は遮断することができる。これにより、駆動回路501を取り
外し、代わりに再表示回路601を取り付けることも可能である。
【0333】
なお、図17では、発光パネル701と接続部702とを別々に記載しているが、発光パ
ネル701が接続部702を有していてもよい。
【0334】
図18を用いて、より具体的に説明する。
【0335】
図18(A)は、駆動回路501を有する部材1501に、発光パネル701が設けられ
た状態である。この状態において、図17で示した接続部702(図18では省略)を介
して、発光パネル701と駆動回路501とが電気的に接続されている。そして、発光パ
ネル701に、駆動回路501からビデオ信号が書き込まれる。
【0336】
そして、保持期間において、発光パネル701と駆動回路501とを遮断した後、発光パ
ネル701から部材1501を取り外す。
【0337】
図18(B)は、取り外された発光パネル701を、再表示回路601を有する部材15
02に設ける前の状態と設けた後の状態とを示している。
【0338】
図18(C)は、図18(B)の変形例であり、曲面を有する部材1503に発光パネル
701を適用した例である。部材1503には、再表示回路601が設けられている。な
お、部材1503は、湾曲した状態を常時維持しているものを適用することができる。ま
た、部材1503は、可撓性(柔軟性ともいう)を有し、平坦な状態から湾曲した状態に
変形可能なものでもよい。そのため、発光パネル701も可撓性基板を用いて作製される
ことが好ましい。可撓性を有する部材1503又は基板としては、プラスチック基板等が
挙げられる。
【0339】
図18(D)は、図18(C)の変形例である。再表示回路601が設けられた部材15
03に、複数の発光パネル701を設けることができる。発光パネル701を、付箋又は
切手などのように部材1503に張り付けることができる。部材1503に一つの再表示
回路601を設けるだけで、複数の発光パネル701を設けることができる。
【0340】
図18(E)は、図18(D)の変形例である。部材1503に、再表示回路601が設
けられた発光パネル701を設けることができる。図18(D)と同様に、発光パネル7
01を、付箋又は切手などのように部材1503に張り付けることができる。なお、部材
1503は、再表示回路601や接続配線等が不要であるため、部材1503の適用範囲
が大幅に向上する。
【0341】
また、部材1502又は部材1503にセンサを設け、センサからの信号に応じて、発光
パネル701の表示、非表示、表示の点滅、又は画像の切り替え等を行ってもよい。セン
サとしては、例えば、加速度センサ、角度センサ、温度センサ、又は光センサ等が挙げら
れ、センサによって、発光パネルの動きや、周囲の温度、又は入射光の強度等を検出する
ことができる。
【0342】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0343】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置の使用例について図19図21を用いて
説明する。
【0344】
本発明の一態様の発光装置を用いて、使用できる温度範囲が広い電子機器や照明装置を作
製できる。または、本発明の一態様の発光装置を用いて、小型又は薄型の電子機器や照明
装置を作製できる。
【0345】
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともい
う)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタル
フォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携
帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【0346】
本発明の一態様の電子機器又は照明装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしく
は外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【0347】
本発明の一態様の発光装置は、図19(A)に示すように、衣服に取り付けられたデバイ
ス80、81に用いることができる。同様に、防護服に取り付ける照明装置としても用い
ることができる。また、腕章型デバイス82や腕輪型デバイス83のように用いることが
できる。
【0348】
また、図19(B)に示すように、本発明の一態様の発光装置は、封止体40の一部に開
口部84を有し、ストラップ85等を通すことができてもよい。開口部84や発光部86
の周囲は封止されており、大気中の水分や不純物が発光パネル等に侵入しないようにする
ことが好ましい。
【0349】
本発明の一態様の発光装置は、広い温度範囲で使用可能であるため、人間が立ち入れない
ほど高温又は低温の環境下でも使用することができる。例えば、産業用ロボットが有する
照明装置として、好適に用いることができる。
【0350】
図19(C)はロボット1100であり、胴部、脚部、頭部、腕部を有する。ロボット1
100は、介護現場などで人間を支援する用途に使用することができる。また、工場内で
産業用ロボットとして使用することができる。ロボットの用途に応じて各種センサや素子
を搭載することができる。
【0351】
センサとしては、例えば、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、
液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量
、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを用いることができる
。センサを設けることにより、例えば、ロボット1100が置かれている環境を示すデー
タ(温度など)を検出することができる。また、ロボット1100は、検出した結果を記
憶するメモリを有していてもよい。
【0352】
例えば、ロボットが人や物の把持をする際には、圧力などを高精度で計測可能な触覚セン
サが必要である。そのため、ロボット1100の全身に触覚センサを高密度に分布させる
ことが好ましい。
【0353】
本発明の一態様の発光装置は、ロボット1100の胴部、脚部、頭部、腕部の少なくとも
いずれか一に組み込むことができる。例えば、ロボット1100は、胴部の照明ユニット
1102、脚部の照明ユニット1103、頭部の照明ユニット1104、腕部の照明ユニ
ット1105の少なくともいずれか一を有していてもよく、これらに本発明の一態様の発
光装置を用いることができる。
【0354】
また、本発明の一態様の発光装置は、広い温度範囲で使用可能であるため、移動体(自動
車、航空機、電車、船舶等)の内装や外装に用いる表示部として好適である。
【0355】
例えば、無人輸送機を用いて、荷物を配送することができる。無人輸送機は、全地球測位
システム(GPS)が搭載されている。無人輸送機は、機内に荷物を収納できてもよいし
、外装に荷物を固定する部分を有していてもよい。
【0356】
図19(D)に、無人輸送機の一例としてヘリコプターを示す。ヘリコプターの機体の外
装に、表示部1111が設けられている。表示部1111には、本発明の一態様の可撓性
を有する発光装置を用いることが好ましい。
【0357】
荷物の受取人は、表示部1111を見て、荷物の内容、宛先、差出人等を確認することが
できる。ヘリコプターは、ドア1110から、荷物の出し入れが可能である。
【0358】
また、表示部1111は、タッチパネルの機能を有していてもよい。例えば、荷物の受取
人が、荷物を受け取るためのパスワードを入力することで、ドア1110のロックを解除
できてもよい。
【0359】
また、表示部1111は、生体センサ(指紋センサ、網膜センサ、静脈センサ等)を有し
ていてもよい。例えば、生体センサを用いて、表示部1111を操作する人が、荷物の受
取人かどうかを判断し、ドア1110のロックが解除されてもよい。
【0360】
本発明の一態様の発光装置を搭載する航空機は、ヘリコプターに限られず、飛行船、飛行
機等であってもよい。また、無人の移動体としては、航空機に限られず、自動車等であっ
てもよい。
【0361】
図20(A)~(D)に、湾曲した表示部7000を有する電子機器の一例を示す。表示
部7000はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことが
できる。なお、表示部7000は可撓性を有していてもよい。
【0362】
表示部7000は、本発明の一態様の発光装置を用いて作製される。
【0363】
図20(A)に携帯電話機の一例を示す。携帯電話機7100は、筐体7101、表示部
7000、操作ボタン7103、外部接続ポート7104、スピーカ7105、マイク7
106等を有する。
【0364】
図20(A)に示す携帯電話機7100は、表示部7000にタッチセンサを備える。電
話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部
7000に触れることで行うことができる。
【0365】
また、操作ボタン7103の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部7000に
表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メイン
メニュー画面に切り替えることができる。
【0366】
図20(B)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7200は、筐体72
01に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7203により筐体72
01を支持した構成を示している。
【0367】
図20(B)に示すテレビジョン装置7200の操作は、筐体7201が備える操作スイ
ッチや、別体のリモコン操作機7211により行うことができる。または、表示部700
0にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることで操作しても
よい。リモコン操作機7211は、当該リモコン操作機7211から出力する情報を表示
する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7211が備える操作キー又はタッチパ
ネルにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される映
像を操作することができる。
【0368】
なお、テレビジョン装置7200は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機に
より一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線又は無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(
送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
【0369】
図20(C)は、携帯情報端末7300の斜視図であり、図20(D)は携帯情報端末7
300の上面図である。携帯情報端末7300は、筐体7301及び表示部7000を有
する。さらに、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、又はバッテ
リ等を有していてもよい。表示部7000にはタッチセンサを備える。携帯情報端末73
00の操作は、指やスタイラスなどで表示部7000に触れることで行うことができる。
【0370】
本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳又は情報閲覧装置等から
選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用い
ることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メー
ル、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々
のアプリケーションを実行することができる。
【0371】
携帯情報端末7300は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例え
ば、図20(C)に示すように、3つの操作ボタン7302を一の面に表示し、矩形で示
す情報7303を他の面に表示することができる。図20(C)、(D)では、携帯情報
端末の上側に情報が表示される例を示す。
【0372】
なお、情報の例としては、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)の通知、
電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、
日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報が表示され
ている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。
【0373】
例えば、携帯情報端末7300の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末7300を
収納した状態で、その表示(ここでは情報7303)を確認することができる。
【0374】
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末7300の上
方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末7300をポケットから取り
出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
【0375】
図20(E)~(H)に、可撓性を有する表示部7001を有する携帯情報端末の一例を
示す。
【0376】
表示部7001は、本発明の一態様の発光装置を用いて作製される。例えば、曲率半径0
.01mm以上150mm以下で曲げることができる発光装置を適用できる。また、表示
部7001はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7001に触れることで携
帯情報端末を操作することができる。
【0377】
図20(E)、(F)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図20(E)で
は、表示部7001が内側になるように折りたたんだ状態、図20(F)では、表示部7
001が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末7650を示す。携帯情報端
末7650は表示部7001及び非表示部7651を有する。携帯情報端末7650を使
用しない際に、表示部7001が内側になるように折りたたむことで、表示部7001の
汚れや傷つきを抑制できる。
【0378】
図20(G)に、可撓性を有する携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7700は、
筐体7701及び表示部7001を有する。さらに、入力手段であるボタン7703a、
7703b、音声出力手段であるスピーカ7704a、7704b、外部接続ポート77
05、マイク7706等を有していてもよい。また、携帯情報端末7700は、可撓性を
有するバッテリ7709を搭載することができる。バッテリ7709は例えば表示部70
01と重ねて配置してもよい。
【0379】
筐体7701、表示部7001、及びバッテリ7709は可撓性を有する。そのため、携
帯情報端末7700を所望の形状に湾曲させることや、携帯情報端末7700に捻りを加
えることが容易である。例えば、携帯情報端末7700は、表示部7001が内側又は外
側になるように折り曲げて使用することができる。または、携帯情報端末7700をロー
ル状に巻いた状態で使用することもできる。このように、筐体7701及び表示部700
1を自由に変形することが可能であるため、携帯情報端末7700は、落下した場合、又
は意図しない外力が加わった場合であっても、破損しにくいという利点がある。
【0380】
また、携帯情報端末7700は軽量であるため、筐体7701の上部をクリップ等で把持
してぶら下げて使用する、又は、筐体7701を磁石等で壁面に固定して使用するなど、
様々な状況において利便性良く使用することができる。
【0381】
図20(H)に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7800は、バンド
7801、表示部7001、入出力端子7802、操作ボタン7803等を有する。バン
ド7801は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末7800は、可撓性を有
するバッテリ7805を搭載することができる。バッテリ7805は例えば表示部700
1やバンド7801と重ねて配置してもよい。
【0382】
バンド7801、表示部7001、及びバッテリ7805は可撓性を有する。そのため、
携帯情報端末7800を所望の形状に湾曲させることが容易である。
【0383】
操作ボタン7803は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ
動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持
たせることができる。例えば、携帯情報端末7800に組み込まれたオペレーティングシ
ステムにより、操作ボタン7803の機能を自由に設定することもできる。
【0384】
また、表示部7001に表示されたアイコン7804に指等で触れることで、アプリケー
ションを起動することができる。
【0385】
また、携帯情報端末7800は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能で
ある。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで
通話することもできる。
【0386】
また、携帯情報端末7800は入出力端子7802を有していてもよい。入出力端子78
02を有する場合、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うこと
ができる。また入出力端子7802を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の形
態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により行
ってもよい。
【0387】
図21(A)に自動車9700の外観を示す。図21(B)に自動車9700の運転席を
示す。自動車9700は、車体9701、車輪9702、ダッシュボード9703、ライ
ト9704等を有する。本発明の一態様の発光装置は、自動車9700の表示部などに用
いることができる。例えば、図21(B)に示す表示部9710乃至表示部9715に本
発明の一態様の発光装置を設けることができる。
【0388】
表示部9710と表示部9711は、自動車のフロントガラスに設けられた表示装置であ
る。本発明の一態様の発光装置は、電極及び配線を、透光性を有する導電性材料で作製す
ることによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態とすることができる。
例えば、表示部9710及び表示部9711がそれぞれシースルー状態であれば、自動車
9700の運転時にも視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様の発光装置
を自動車9700のフロントガラスに設置することができる。なお、発光装置等を駆動す
るためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタ
や、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよ
い。
【0389】
表示部9712はピラー部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮
像手段からの映像を表示部9712に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補
完することができる。表示部9713はダッシュボード部分に設けられた表示装置である
。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9713に映し出すことによっ
て、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側に
設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めるこ
とができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感
なく安全確認を行うことができる。
【0390】
また、図21(C)は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示して
いる。表示部9721は、ドア部に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられ
た撮像手段からの映像を表示部9721に映し出すことによって、ドアで遮られた視界を
補完することができる。また、表示部9722は、ハンドルに設けられた表示装置である
。表示部9723は、ベンチシートの座面の中央部に設けられた表示装置である。なお、
表示装置を座面や背もたれ部分などに設置して、当該表示装置を、当該表示装置の発熱を
熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。
【0391】
表示部9714、表示部9715、又は表示部9722はナビゲーション情報、スピード
メーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様
々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目やレイアウトなど
は、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部97
10乃至表示部9713、表示部9721、表示部9723にも表示することができる。
また、表示部9710乃至表示部9715、表示部9721乃至表示部9723は照明装
置として用いることも可能である。また、表示部9710乃至表示部9715、表示部9
721乃至表示部9723は加熱装置として用いることも可能である。
【0392】
本発明の一態様の発光装置等が適用される表示部は平面であってもよい。この場合、本発
明の一態様の発光装置等は、曲面や可撓性を有さない構成であってもよい。
【0393】
図21(D)に示す携帯型ゲーム機は、筐体9801、筐体9802、表示部9803、
表示部9804、マイクロフォン9805、スピーカ9806、操作キー9807、スタ
イラス9808等を有する。
【0394】
図21(D)に示す携帯型ゲーム機は、2つの表示部(表示部9803と表示部9804
)を有する。なお、本発明の一態様の電子機器が有する表示部の数は、2つに限定されず
1つであっても3つ以上であってもよい。電子機器が複数の表示部を有する場合、少なく
とも1つの表示部が本発明の一態様の発光装置を有していればよい。
【0395】
図21(E)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体9821、表示部9822
、キーボード9823、ポインティングデバイス9824等を有する。
【0396】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0397】
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置に用いることができる画素回路の一例につ
いて図22図25を用いて説明する。
【0398】
本実施の形態では、トランジスタのしきい値電圧等の変動の影響を補正する機能を有する
画素回路を例示する。
【0399】
図22(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ303_1乃至30
3_6)と、容量素子304と、発光素子305と、を有する。また、図22(A)に示
す画素回路には、配線301_1乃至301_5、並びに配線302_1及び配線302
_2が電気的に接続されている。なお、トランジスタ303_1乃至303_6について
は、例えばN型の極性のトランジスタを用いることができる。なお、図24(A)に示す
ように、P型の極性のトランジスタを用いてもよい。
【0400】
図22(B)に示す画素回路は、図22(A)に示す画素回路に、トランジスタ303_
7を追加した構成である。また、図22(B)に示す画素回路には、配線301_6及び
配線301_7が電気的に接続されている。ここで、配線301_5と配線301_6と
は、電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ303_7については、例えば
N型の極性のトランジスタを用いることができる。なお、図24(B)に示すように、P
型の極性のトランジスタを用いてもよい。
【0401】
図23(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ308_1乃至30
8_6)と、容量素子304と、発光素子305と、を有する。また、図23(A)に示
す画素回路には、配線306_1乃至306_3、並びに配線307_1乃至307_3
が電気的に接続されている。ここで配線306_1と配線306_3とは、電気的に接続
されていてもよい。なお、トランジスタ308_1乃至308_6については、例えばN
型の極性のトランジスタを用いることができる。なお、図25(A)に示すように、P型
の極性のトランジスタを用いてもよい。
【0402】
図23(B)に示す画素回路は、2つのトランジスタ(トランジスタ309_1及びトラ
ンジスタ309_2)と、2つの容量素子(容量素子304_1及び容量素子304_2
)と、発光素子305と、を有する。また、図23(B)に示す画素回路には、配線31
1_1乃至配線311_3、配線312_1、及び配線312_2が電気的に接続されて
いる。また、図23(B)に示す画素回路の構成とすることで、例えば、電圧入力-電流
駆動方式(CVCC方式ともいう)とすることができる。なお、トランジスタ309_1
及び309_2については、例えばN型の極性のトランジスタを用いることができる。な
お、図25(B)に示すように、P型の極性のトランジスタを用いてもよい。
【0403】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0404】
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができるMEMSを用いた表
示素子の一例について図26図29を用いて説明する。MEMSを用いた表示素子は、
耐熱性が高く、本発明の一態様の表示装置に好適に用いることができる。
【0405】
図26に示す表示装置160は、表示部162と、シャッター状の遮光手段164と、を
有する。
【0406】
シャッター状の遮光手段164は、遮光状態と透過状態を切り替えることができる。なお
、遮光手段164は上記遮光状態と透過状態を切り替えることができる機構を有すればよ
く、例えば、開口部を有する遮光層と当該開口部を遮光することができる可動遮光層から
なるシャッターなどを用いることができる。
【0407】
図27は、表示装置160の具体的な等角投影図である。表示装置160は、行及び列内
に配置された複数の支持体166a乃至支持体166d(総称して支持体166ともいう
)を有する。支持体166は、遮光手段164と、開口部172とを有する。また、支持
体166aは画素162aに対応している。支持体166b、支持体166c、支持体1
66dにおいても同様にそれぞれ画素162b、画素162c、画素162dに対応して
いる。なお、表示部162は、画素162a乃至画素162dで構成されている。また、
支持体166そのものは透光性を有している。特定の画素に対応する色固有の支持体16
6のうちの1つ以上を選択的に透過状態にすることによって、表示装置160は、カラー
表示が可能である画素を生成することが可能である。
【0408】
表示部162は、パッシブマトリクス型としてもよいし、トランジスタによって素子の駆
動が制御されるアクティブマトリクス型としてもよい。いずれの場合においても、各画素
と電気的に接続される配線を格子状に設ける必要がある。開口率の向上を図る点において
、表示部の配線として用いる導電膜は透光性を有することが好ましい。
【0409】
表示部162をアクティブマトリクス型とする場合、トランジスタも透光性を有する材料
で形成することが好ましい。透光性を有する半導体膜としては、酸化物半導体膜を用いる
ことが好ましい。当該酸化物半導体膜としては、In-Sn-Ga-Zn酸化物、In-
Ga-Zn酸化物、In-Sn-Zn酸化物、In-Al-Zn酸化物、Sn-Ga-Z
n酸化物、Al-Ga-Zn酸化物、Sn-Al-Zn酸化物、In-Zn酸化物、Sn
-Zn酸化物などが用いられる。
【0410】
遮光手段164は、MEMS技術を用いて形成するMEMSシャッターである。遮光手段
164は、MEMS構造体部とMEMS駆動素子部とを設ける。MEMS構造体部は、3
次元的な立体構造を有し、かつ一部が可動する微小構造体であるシャッターを複数有する
【0411】
また、MEMS構造体部には、遮光層及び可動遮光層の他に可動遮光層を基板平面に平行
にスライドさせるためのアクチュエータや、可動遮光層を支持する構造体などが含まれる
。また、MEMSシャッターの構造例の詳細については後で記載する。
【0412】
また、アクチュエータを介して可動遮光層を駆動させるトランジスタがMEMS駆動素子
部に形成される。MEMS駆動素子部に用いるトランジスタは透光性を有する材料で形成
されることが好ましく、表示部162で用いるトランジスタと同様のものを用いることが
できる。また、MEMS駆動素子部の配線として用いる導電膜は透光性を有することが好
ましい。
【0413】
また、各支持体166は、走査線174、信号線176、電源線178と電気的に接続さ
れ、これらの配線から供給される電位に応じて、遮光手段164の遮光状態と透過状態を
切り替える。
【0414】
次に、遮光手段164として用いることのできるMEMSシャッターの構造例について図
28を用いて説明する。
【0415】
図28は、シャッター300である。シャッター300は、アクチュエータ310に結合
された可動遮光層332を有する。アクチュエータ310は開口部334を有する遮光層
(図面が煩雑となるため図示せず)上に設けられており、2つの柔軟性を有するアクチュ
エータ315を有する。可動遮光層332の一方の辺は、アクチュエータ315と電気的
に接続されている。アクチュエータ315は、可動遮光層332を、構造体323と構造
体327とを結ぶ線分の方向に移動させる機能を有する。
【0416】
アクチュエータ315は、可動遮光層332及び構造体319と電気的に接続する可動電
極321と、構造体323と電気的に接続する可動電極325とを有する。可動電極32
5は、可動電極321に隣接しており、可動電極325の一端は構造体323と電気的に
接続し、他端は自由に動くことができる。また、可動電極325の自由に動くことが可能
な端部は、可動電極321及び構造体319の接続部で可動電極321と最も近くなるよ
うに、湾曲している。
【0417】
可動遮光層332の他方の辺は、アクチュエータ310によって及ぼされた力に対抗する
復元力を有するスプリング317に接続されている。スプリング317は構造体327に
接続されている。
【0418】
構造体319、構造体323、構造体327は、開口部334を有する遮光層の表面の近
傍において、可動遮光層332、アクチュエータ315、及びスプリング317を、浮遊
させる機械的支持体として機能する。
【0419】
可動遮光層332の下方には、遮光層で囲まれる開口部334が設けられる。なお、可動
遮光層332及び開口部334の形状はこれに限られるものではない。
【0420】
シャッター300に含まれる構造体323は、トランジスタ(図示せず)と電気的に接続
する。当該トランジスタは、可動遮光層を駆動するためのトランジスタである。これによ
り、構造体323に接続される可動電極325に、トランジスタを介して任意の電圧を印
加することができる。また、構造体319、構造体327は、それぞれ接地電極(GND
)と接続する。このため、構造体319に接続する可動電極321、及び構造体327に
接続するスプリング317の電位は、GNDとなっている。なお、構造体319、構造体
327は、任意の電圧を印加できる共通電極と電気的に接続されてもよい。また、構造体
319、構造体327をアクチュエータ310に置き換えて2つのアクチュエータ310
をもつシャッターとしてもよい。
【0421】
可動電極325に電圧が印加されると、可動電極325と可動電極321との間の電位差
により、可動電極321及び可動電極325が電気的に引き寄せあう。この結果、可動電
極321に接続する可動遮光層332が、構造体323の方へ引きよせられ、構造体32
3の方へ移動する。可動電極321はスプリングとして働くため、可動電極321と可動
電極325との間の電位差が除去されると、可動電極321は、可動電極321に蓄積さ
れた応力を解放しながら、可動遮光層332をその初期位置に押し戻す。なお、可動電極
321が可動電極325に引き寄せられている状態で、開口部334が可動遮光層332
に塞がれるように設定してもよいし、逆に開口部334上に可動遮光層332が重ならな
いように設定してもよい。
【0422】
シャッター300の作製方法について、以下に説明する。開口部334を有する遮光層上
にフォトリソグラフィ工程により所定の形状を有する犠牲層を形成する。犠牲層としては
、ポリイミド、アクリル等の有機樹脂、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン
、窒化酸化シリコン等の無機絶縁膜等で形成することができる。
【0423】
次に、犠牲層上に印刷法、スパッタリング法、蒸着法等により遮光性を有する材料を形成
した後、選択的にエッチングをしてシャッター300を形成する。遮光性を有する材料と
しては例えば、クロム、モリブデン、ニッケル、チタン、銅、タングステン、タンタル、
ネオジム、アルミニウム、シリコンなどの半導体、金属、合金又は酸化物などを用いるこ
とができる。または、インクジェット法によりシャッター300を形成する。シャッター
300は、厚さ100nm以上5μm以下で形成することが好ましい。
【0424】
次に、犠牲層を除去することで、空間において可動式のシャッター300を形成すること
ができる。なお、この後、シャッター300の表面を酸素プラズマ、熱酸化等で酸化し、
酸化膜を形成することが好ましい。または、原子層蒸着法、CVD法により、シャッター
300の表面に、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、
窒化酸化シリコン、DLC(Diamond-Like Carbon)等の絶縁膜を形
成することが好ましい。当該絶縁膜をシャッター300に設けることで、シャッター30
0の経年劣化を低減することができる。
【0425】
次に、遮光手段を含む制御回路250について図29を用いて説明する。
【0426】
図29は、表示装置内の制御回路250の概略図である。制御回路250は、遮光手段を
遮光状態にするアクチュエータと透過状態にするアクチュエータを有するシャッターを含
む支持体256内の画素のアレイを制御する。アレイ内の画素は、それぞれが実質的に正
方形の形状であり、ピッチ、すなわち、画素間の距離は、180μm乃至250μmであ
る。
【0427】
制御回路250は、各行の各画素について、走査線254を有し、各列の各画素について
、第1の信号線258a及び第2の信号線258bを有する。第1の信号線258aは、
遮光手段を透過状態にする信号を供給し、第2の信号線258bは、遮光手段を遮光状態
にする信号を供給する。制御回路250は、さらに、充電線262と、作動線264と、
共通電源線265とを有する。これらの充電線262、作動線264及び共通電源線26
5は、アレイ内の複数行及び複数列内の画素間で共有される。
【0428】
各画素を含む支持体256は、遮光手段を透過状態にするために充電するトランジスタ2
66と、遮光手段を透過状態にするために放電するトランジスタ268と電気的に接続し
、トランジスタ268は、遮光手段を透過状態にするためにデータを書き込むためのトラ
ンジスタ267と、容量素子269と電気的に接続される。なお、トランジスタ266と
トランジスタ268は、透過状態にするアクチュエータと電気的に接続されている。
【0429】
また、各画素を含む支持体256は、遮光手段を遮光状態にするために充電するトランジ
スタ270と、遮光手段を遮光状態にするために放電するトランジスタ272と電気的に
接続し、トランジスタ272は、遮光手段を遮光状態にするためにデータを書き込むため
のトランジスタ277と、容量素子279と電気的に接続される。なお、トランジスタ2
70とトランジスタ272は、遮光状態にするアクチュエータと電気的に接続されている
【0430】
また、トランジスタ266、トランジスタ268、トランジスタ270及びトランジスタ
272は、酸化物半導体以外の材料をチャネル領域に用いたトランジスタであり、十分な
高速動作が可能である。
【0431】
さらに、トランジスタ267及びトランジスタ277は高純度化された酸化物半導体をチ
ャネル領域として用いる。高純度化された酸化物半導体をチャネル領域として用いるトラ
ンジスタは、非導通状態となることによって、浮遊状態となるノード(例えば、トランジ
スタ267と、トランジスタ268と、容量素子269とが接続されたノード、トランジ
スタ272と、トランジスタ277と、容量素子279とが接続されたノード)において
データを保持することができ、オフ電流が極めて小さい。オフ電流が極めて小さいため、
リフレッシュ動作が不要となるか、又は、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすること
が可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。
【0432】
また、トランジスタ267及びトランジスタ277の酸化物半導体膜と同一平面上に導電
膜を形成し、該導電膜を容量素子269及び容量素子279の電極の一方として用いる。
このような導電膜を用いて形成した容量素子上は、段差が小さく、集積化しやすくなるた
め、表示装置を微細化することができる。例えば、容量素子上に遮光手段の一部やトラン
ジスタが重畳し、占有面積が小さく、微細化した表示装置を作製することができる。
【0433】
制御回路250は、最初に充電線262に電圧を印加する。充電線262はトランジスタ
266及びトランジスタ270のそれぞれのゲートとドレインに接続されており、この電
圧の印加によって、トランジスタ266及びトランジスタ270を導通させる。充電線2
62は、支持体256のシャッターの作動に必要な最小限の電圧(例えば15V)が印加
される。遮光手段を遮光状態にするアクチュエータと透過状態にするアクチュエータが充
電された後は、充電線262は0Vになり、トランジスタ266及びトランジスタ270
は非導通状態となる。両方のアクチュエータの電荷は、保持される。
【0434】
画素の各行は、走査線254に書き込み電圧Vを供給することによって、順に画素に書
き込まれる。画素の特定の行が書き込まれている間、制御回路250は、データ電圧を画
素の各列に対応した第1の信号線258a又は第2の信号線258bの一方に印加する。
書き込まれる行の走査線254への電圧Vの印加により、対応する行のトランジスタ2
67及びトランジスタ277は、導通する。トランジスタ267及びトランジスタ277
が導通すると、第1の信号線258a及び第2の信号線258bから供給される電荷は、
容量素子269及び容量素子279にそれぞれ保持される。
【0435】
制御回路250において、作動線264は、トランジスタ268及びトランジスタ272
のそれぞれのソースに接続される。作動線264を共通電源線265の電位よりもかなり
大きな電位にすることで、容量素子269及び容量素子279にそれぞれ保持されている
電荷に関わらず、トランジスタ268及びトランジスタ272が導通することはない。制
御回路250における作動は、作動線264の電位を共通電源線265の電位以下にし、
トランジスタ268又はトランジスタ272は、いずれかの容量素子269又は容量素子
279に保持されたデータの電荷によって導通/非導通が決まる。
【0436】
トランジスタ268又はトランジスタ272が導通する場合、遮光手段を遮光状態にする
アクチュエータの電荷又は透過状態にするアクチュエータの電荷はトランジスタ268又
はトランジスタ272を介して流出する。例えば、トランジスタ268のみを導通するこ
とによって、透過状態にするアクチュエータの電荷はトランジスタ268を介して作動線
264に流出する。結果として、支持体256のシャッターと透過状態にするアクチュエ
ータとの間に電位差が生じ、シャッターは透過状態にするアクチュエータのほうに電気的
に引き寄せられ、透過状態となる。
【0437】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例
【0438】
本実施例では、本発明の一態様の発光装置を作製し、氷冷水(約0℃)中又は沸騰水(約
100℃)中で動作させた。
【0439】
本実施例で作製した発光装置が有する被封止体を、図2(A)、(B)に示す。
【0440】
本実施例では、発光パネル10が有する発光素子として、有機EL素子を作製した。また
、二次電池20として、ラミネート型(薄型ともいう)の二次電池を用いた。また、回路
基板55には、スイッチ51、回路30、及び回路50を構成する素子を設けた。スイッ
チ51としては磁気スイッチを用いた。
【0441】
<発光パネルの作製>
本実施例では、青色、緑色、橙色、又は赤色の発光素子を有する、4種類の発光パネルを
作製した。発光パネルの作製方法について、図5及び図30を用いて説明する。本実施例
では、発光パネルを高温で動作させるために、駆動させる温度以上のガラス転移温度を有
する材料を用いて発光素子を作製した。
【0442】
まず、基板901上に、絶縁層903を形成した。基板901にはガラス基板を用いた。
絶縁層903としては、CVD法を用いて、膜厚200nmの酸化窒化シリコン膜を形成
した。
【0443】
次に、絶縁層903上に、導電層911、導電層912、及び補助電極921を形成した
。導電層911、導電層912、及び補助電極921としては、スパッタリング法を用い
て、膜厚50nmのチタン膜と、膜厚1200nmのアルミニウム膜と、膜厚50nmの
チタン膜と、の積層構造を形成した。
【0444】
次に、陽極として機能する下部電極931を形成した。下部電極931としては、スパッ
タリング法を用いて、珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)膜を形成した。なお、
その膜厚は、110nmとした。
【0445】
次に、感光性ポリイミドを塗布し、露光、現像、焼成を行うことで、膜厚1000nmの
絶縁層925を形成した。その後、窒素雰囲気下で300℃、1時間の加熱処理を行った
【0446】
次に、基板901に発光素子を形成するための前処理として、基板901表面を水で洗浄
し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
【0447】
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板901を導入し、真
空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板901
を30分程度放冷した。
【0448】
次に、下部電極931上にEL層933を形成した。EL層933に用いた材料の化学式
を以下に示す。EL層933の構成を図30に示す。
【0449】
【化1】
【0450】
【化2】
【0451】
EL層933の作製方法を説明する。まず、下部電極931が形成された面が下方となる
ように、下部電極931が形成された基板901を真空蒸着装置内に設けられた基板ホル
ダーに固定し、10-4Pa程度まで減圧した後、下部電極931上に正孔注入層101
1を形成した。
【0452】
青色の発光素子の正孔注入層1011は、9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-
9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:PCzPA)と酸化モリブデ
ン(VI)を共蒸着することで形成した。PCzPAと酸化モリブデンの比率は、重量比
で2:1(=PCzPA:酸化モリブデン)となるように調節した。正孔注入層1011
の膜厚は、50nmとした。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から
同時に蒸着を行う蒸着法である。
【0453】
緑色、橙色、及び赤色の発光素子の正孔注入層1011は、4,4’,4’’-(1,3
,5-ベンゼントリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P-II)と酸
化モリブデン(VI)を共蒸着することで形成した。DBT3P-IIと酸化モリブデン
の比率は、重量比で2:1(=DBT3P-II:酸化モリブデン)となるように調節し
た。正孔注入層1011の膜厚は、緑色の発光素子では10nm、橙色及び赤色の発光素
子では20nmとした。
【0454】
次に、正孔注入層1011上に正孔輸送層1012を形成した。
【0455】
青色の発光素子の正孔輸送層1012は、PCzPAを膜厚10nmとなるように蒸着す
ることで形成した。なお、PCzPAのガラス転移温度は、132℃である。
【0456】
緑色、橙色、及び赤色の発光素子の正孔輸送層1012は、N-(1,1’-ビフェニル
-4-イル)-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]
-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン(略称:PCBBiF)を蒸着する
ことで形成した。正孔輸送層1012の膜厚は、緑色の発光素子では10nm、橙色及び
赤色の発光素子では20nmとした。なお、PCBBiFのガラス転移温度は、166℃
である。
【0457】
次に、正孔輸送層1012上に発光層1013を形成した。
【0458】
青色の発光素子の発光層1013は、7-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フ
ェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)と、N,
N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス[3-(9-フェニル-9H-フル
オレン-9-イル)フェニル]-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFL
PAPrn)とを共蒸着することで形成した。その膜厚は25nmとした。cgDBCz
PAと1,6mMemFLPAPrnの比率は、重量比で1:0.03(cgDBCzP
A:1,6mMemFLPAPrn)となるように調節した。なお、cgDBCzPAの
ガラス転移温度は155℃である。
【0459】
緑色の発光素子の発光層1013は、2-{3-[3-(2,8-ジフェニルジベンゾチ
オフェン-4-イル)フェニル]フェニル}ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2
mDBTBPDBq-III)、PCBBiF、及び(アセチルアセトナト)ビス(6-
tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(
tBuppm)(acac)])を共蒸着することで形成した。ここでは、2mDBT
BPDBq-III、PCBBiF及び[Ir(tBuppm)(acac)]の重量
比が、0.7:0.3:0.05(=2mDBTBPDBq-III:PCBBiF:[
Ir(tBuppm)(acac)])となるように調節して成膜した膜厚20nmの
層と、該重量比が0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq-III:PCB
BiF:[Ir(tBuppm)(acac)])となるように調節して成膜した膜厚
20nmの層と、を積層した。なお、2mDBTBPDBq-IIIのガラス転移温度は
150℃である。
【0460】
橙色の発光素子の発光層1013は、2mDBTBPDBq-III、PCBBiF、及
び(アセチルアセトナト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III
)(略称:[Ir(dppm)(acac)])を共蒸着することで形成した。ここで
は、2mDBTBPDBq-III、PCBBiF及び[Ir(dppm)(acac
)]の重量比が、0.7:0.3:0.05(=2mDBTBPDBq-III:PCB
BiF:[Ir(dppm)(acac)])となるように調節して成膜した膜厚20
nmの層と、該重量比が0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq-III:
PCBBiF:[Ir(dppm)(acac)])となるように調節して成膜した膜
厚20nmの層と、を積層した。
【0461】
赤色の発光素子の発光層1013は、2mDBTBPDBq-III、PCBBiF、及
びビス{4,6-ジメチル-2-[3-(3,5-ジメチルフェニル)-5-フェニル-
2-ピラジニル-κN]フェニル-κC}(2,6-ジメチル-3,5-ヘプタンジオナ
ト-κ2O,O’)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmdppr-P)(di
bm)])を共蒸着することで形成した。ここでは、2mDBTBPDBq-III、P
CBBiF及び[Ir(dmdppr-P)(dibm)]の重量比が、0.7:0.
3:0.05(=2mDBTBPDBq-III:PCBBiF:[Ir(dmdppr
-P)(dibm)])となるように調節して成膜した膜厚20nmの層と、該重量比
が0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq-III:PCBBiF:[Ir
(dmdppr-P)(dibm)])となるように調節して成膜した膜厚20nmの
層と、を積層した。
【0462】
次に、発光層1013上に電子輸送層1014を形成した。
【0463】
青色の発光素子の電子輸送層1014は、cgDBCzPAを膜厚10nmとなるように
蒸着し、2,9-ジ(2-ナフチル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリ
ン(略称:NBPhen)を膜厚15nmとなるように蒸着することで形成した。なお、
NBPhenのガラス転移温度は165℃である。
【0464】
緑色、橙色、及び赤色の発光素子の電子輸送層1014は、2mDBTBPDBq-II
Iを蒸着し、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着することで形成した。2mD
BTBPDBq-IIIの膜厚は、緑色の発光素子では10nm、橙色及び赤色の発光素
子では20nmとした。
【0465】
次に、フッ化リチウム(LiF)を膜厚0.1nmとなるように蒸着することで、電子輸
送層1014上に電子注入層1015を形成した。
【0466】
最後に、陰極として機能する上部電極935として、アルミニウムを膜厚200nmとな
るように蒸着することで、本実施例の発光素子を作製した。
【0467】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【0468】
以上により得られた発光素子の素子構造を表1に示す。
【0469】
【表1】
【0470】
次に、窒素雰囲気下で、接着層927として紫外光硬化型エポキシ系樹脂を用いて、基板
901と、基板991であるガラス基板と、を貼り合わせた。なお、基板901、基板9
91、及び接着層927に囲まれた空間929の中には、乾燥剤913を配置した。発光
領域を遮光した状態で、接着層927に紫外光を照射し樹脂を硬化させた。その後、大気
雰囲気下、80℃で1時間の加熱処理を行った。
【0471】
以上により、発光パネルを作製した。本実施例で作製した発光パネルの発光領域は、36
mm×40mmである。なお、発光領域には、補助電極921が形成された部分も含む。
【0472】
発光パネルの特性を表2に示す。
【0473】
【表2】
【0474】
<二次電池の作製>
まず、本実施例で作製した薄型の二次電池を図31(A)に示す。
【0475】
本実施例の二次電池は、正極203、負極206、セパレータ207、外装体219、正
極リード電極226a、負極リード電極226bを有する。
【0476】
図31(B)に、正極203の外観図を示す。正極203は、正極集電体201、正極活
物質層202、及びタブ領域281を有する。タブ領域281は、正極集電体201が露
出する領域で、正極リード電極226aと溶接されている。なお、本実施例では、正極集
電体201の片面に正極活物質層202を有する正極203と、正極集電体201の両面
に正極活物質層202を有する正極203の双方を用いた。
【0477】
図31(C)に負極206の外観図を示す。負極206は、負極集電体204、負極活物
質層205、及びタブ領域282を有する。タブ領域282は、負極集電体204が露出
する領域で、負極リード電極226bと溶接されている。なお、本実施例では、負極集電
体204の両面に負極活物質層205を有する負極206を用いた。
【0478】
また、図31(A)における一点鎖線P-Q間の断面図を図32に示す。また、図31
A)における一点鎖線R-S間の断面図を図33に示す。
【0479】
本実施例の二次電池では、正極集電体201の片面に正極活物質層202を有する正極2
03を2つと、正極集電体201の両面に正極活物質層202を有する正極203を5つ
と、負極集電体204の両面に負極活物質層205を有する負極206を6つ用いた。正
極203の負極206側の面の面積と負極206の正極203側の面の面積とは、概略同
じとした。
【0480】
セパレータ207は、負極206を挟むように2つ折りにして設けた。セパレータ207
の端部は、正極203及び負極206の端部よりも外側に位置するよう設けた。
【0481】
外装体219で囲まれた領域は、電解液210で満たした。
【0482】
以下に本実施例の二次電池の作製方法を示す。
【0483】
まず、正極及び負極の作製について説明する。
【0484】
負極活物質層の配合及び作製条件について説明する。活物質に比表面積6.3m/g、
平均粒径15μmの球状化天然黒鉛を用いた。また結着剤としてCMC-Na(カルボキ
シメチルセルロースナトリウム)及びスチレン-ブタジエンゴム(SBR)を用いた。用
いたCMC-Naの重合度は600~800、1%水溶液として用いた場合の水溶液粘度
は300mPa・s~500mPa・sの範囲の値であった。電極を作製するためのスラ
リーの配合は、黒鉛:CMC-Na:SBR=97:1.5:1.5(重量%)とした。
【0485】
次に、負極用のペーストの作製について説明する。
【0486】
まず、活物質を秤量し、CMC-Naの粉末を添加し、第1の混合物を得た。
【0487】
次に、第1の混合物に水を加えて、混練機で固練りを行い、第2の混合物を得た。ここで
加えた水の量は、混合物の重量の総和に対して38%とした。ここで固練りとは、高粘度
による混練のことである。
【0488】
次に、第2の混合物にSBRの水分散液を添加し、さらに水を加え、混練機で混練を行い
、第3の混合物を得た。
【0489】
次に、第3の混合物に、所定の粘度になるまで分散媒である純水を添加し、混練機で混練
を行い、第4の混合物を得た。
【0490】
次に、減圧雰囲気下で脱泡を行った。具体的には、第4の混合物の入った混練機を減圧し
、脱泡を行った。圧力は、大気圧との差が0.096MPa以下となるようにした。以上
の工程により、ペーストを作製した。
【0491】
次に、連続塗工機を用いて、負極集電体にペーストを塗布した。負極集電体には、膜厚1
8μmの圧延銅箔を用いた。塗工速度は、0.75m/minとした。
【0492】
次に、ペーストを塗布した負極集電体を乾燥炉に移動させて、溶媒を気化させた。その際
の条件は、大気雰囲気下、50℃で120秒間行い、次に、大気雰囲気下、80℃で12
0秒間行い、さらに、減圧雰囲気下、100℃で10時間行った。以上の工程により、負
極集電体の両面に負極活物質層を作製した。
【0493】
次に、正極の配合及び作製条件について説明する。活物質に比表面積9.2m/gのL
iFePOを用い、結着剤としてPVDFを用い、導電助剤としてアセチレンブラック
(AB)を用いた。電極を作製するためのペーストの配合は、LiFePO:AB:P
VDF=85:7:8(重量%)とした。
【0494】
次に、正極用のペーストの作製方法について説明する。
【0495】
まず、PVDFとABを、混練機を用いて混練し、第1の混合物を得た。
【0496】
次に、第1の混合物に活物質を添加し、混練機を用いて混練し、第2の混合物を得た。
【0497】
次に、第2の混合物に、分散媒であるNMPを添加し、混練機を用いて混練し、第3の混
合物を得た。
【0498】
次に、第3の混合物を、混練機を用いて、減圧雰囲気下で混練した。以上の工程により、
ペーストを作製した。
【0499】
次に、作製したペーストを、正極集電体に塗布した。正極集電体には、あらかじめアンダ
ーコートを施したアルミ集電体(20μm)を用いた。塗布には連続塗工機を用い、塗布
速度は1m/minとした。その後、乾燥炉を用いて溶媒を気化した。その際の条件は、
80℃、4分間とした。
【0500】
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。その後、減圧雰囲
気下で170℃、10時間の加熱処理を行った。以上の工程により、正極集電体の片面又
は両面に正極活物質層を作製した。
【0501】
電解液には、溶媒として下記の構造式に示す1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス
(フルオロスルホニル)アミド(略称:BMI-FSA)を用い、電解質としてリチウム
ビス(フルオロスルホニル)アミド(Li(FSON、略称:LiFSA)を用い
た。LiFSAをBMI-FSAに溶解させ、LiFSAの濃度が1.8mol/kgの
電解液を準備した。
【0502】
【化3】
【0503】
本実施例では、電解液の溶媒にイオン液体を用いた。本実施例で用いたイオン液体は引火
点が300℃以上と非常に高く、高温環境下でも引火しない。したがって、高温環境で動
作させる二次電池に好適に用いることができる。
【0504】
本実施例で用いた電解液の引火点測定の結果を説明する。引火点測定は、迅速平衡密閉法
を用いた引火点試験により評価した。まず、試料を試料カップに入れて1分間加熱した。
その後、バーナーを近づけて2.5秒以上保ち、引火したかどうかを確認した。引火点の
評価は、50℃から300℃まで行い、各温度に加熱する試料はそれぞれ別のものとした
。本実験によって、電解液は、300℃に加熱した場合にも引火しなかったため、該電解
液の引火点は300℃以上であることがわかった。
【0505】
セパレータは、厚さ50μmの溶剤紡糸再生セルロース繊維(TF40、日本高度紙工業
株式会社製)を用いた。また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルム
を用いた。
【0506】
次に、薄型の二次電池の作製方法を説明する。本実施例では、氷冷水中で動作させる発光
装置に用いる二次電池と、沸騰水中で動作させる発光装置に用いる二次電池の2種類を作
製した。
【0507】
まず、正極、負極、セパレータを切断した。正極と負極の大きさは、それぞれ20.49
cmとした。セパレータは、切断後、半分に折り、2辺を固定することで、袋状とした
【0508】
次に、タブ領域上の正極活物質及び負極活物質を剥がして、集電体を露出させた。
【0509】
次に、外装体を半分に折り、積層した正極、セパレータ、及び負極を挟んだ。このとき、
正極及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層が向かい合うように積層した。なお、負
極を、袋状のセパレータの中に入れた状態で、正極と交互に積層することで、正極と負極
が、間にセパレータを挟みながら、交互に積層されるようにした。
【0510】
次に、加熱により外装体の3辺のうち、電解液を注入する辺以外を接合した。このとき、
リード電極に設けられた封止層が外装体の封止部に重なるように配置した。
【0511】
外装体の2辺の封止を行った後、外装体と、外装体で包まれた正極、セパレータ、及び負
極を加熱した。加熱条件は、減圧下で80℃、10時間とした。
【0512】
次に、アルゴンガス雰囲気下で、封止されていない1辺から電解液を注入した。その後、
減圧雰囲気下で、加熱により外装体の1辺を封止した。以上の工程により、薄型の二次電
池を作製した。
【0513】
次に、二次電池のエージングを行った。
【0514】
初めに、25℃で0.01Cのレートで定電流充電を行った。充電条件は、3.2Vを上
限とした。
【0515】
ここで充電レート及び放電レートについて説明する。充電レート1Cとは、容量X(Ah
)のセルを定電流充電して、ちょうど1時間で充電終了となる電流値のことである。1C
=I(A)であるとすると、充電レート0.2CとはI/5(A)のことであり、すなわ
ちちょうど5時間で充電終了となる電流値を意味する。同様に、放電レート1Cとは、容
量X(Ah)のセルを定電流放電して、ちょうど1時間で放電終了となる電流値のことで
あり、放電レート0.2Cとは、I/5(A)のことであり、すなわちちょうど5時間で
放電終了となる電流値を意味する。
【0516】
ここでは、正極活物質であるLiFePOの理論容量(170mAh/g)を基準とし
て、レートを算出した。
【0517】
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の1辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行っ
た後、開封した外装体の1辺を、再度、減圧雰囲気下で封止した。
【0518】
次に、25℃で0.05Cのレートで定電流充電を行った。充電条件は、4.0Vを上限
とした。そして、25℃で0.2Cのレートで定電流放電を行った。放電条件は、2.0
Vを下限とした。さらに、25℃で0.2Cのレートで充放電を2回行った。充電条件は
4.0Vを上限とし、放電条件は、2.0Vを下限とした。
【0519】
以上のエージング処理を行った後の二次電池の充放電特性を測定した。充電及び放電は、
それぞれ、25℃で行った。充電時間及び放電時間は、それぞれ、約5時間であった。結
果を図34(A)に示す。
【0520】
以降では、正極活物質であるLiFePOの理論容量(135mAh/g)を基準とし
て、レートを算出した。次に、沸騰水中で動作させる発光装置に用いる二次電池のみ、2
5℃で0.1Cのレートでの充電と、100℃で0.2Cのレートでの放電を行った。充
電条件は、4.0Vを上限とし、放電条件は、2.0Vを下限とした。
【0521】
その後、アルゴン雰囲気下で、外装体の1辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行っ
た後、開封した外装体の1辺を、再度、減圧雰囲気下で封止した。
【0522】
そして、2種類の電池ともに、動作確認として、25℃で0.1Cのレートで充放電を1
回行った。充電条件は4.0Vを上限とし、放電条件は、2.0Vを下限とした。
【0523】
以上により、二次電池を作製した。本実施例の二次電池の充放電特性を測定した。氷冷水
中で動作させる発光装置に用いる二次電池の充放電特性の測定結果を図34(B)に示す
。沸騰水中で動作させる発光装置に用いる二次電池の充放電特性の測定結果を図34(C
)に示す。本実施例で作製した二次電池の容量は約300mAhであることがわかった。
【0524】
上記のように作製した発光パネル及び二次電池を用いて、本実施例の発光装置を作製した
。なお、本実施例では、発光素子が点滅するように、発光素子を駆動する機能を有する回
路を用いた。
【0525】
発光パネル10、二次電池20、及び回路基板55を、図2(A)、(B)に示すように
重ね、可視光を透過するプラスチックケースの中に配置した。二次電池20のサイズは、
おおよそ75mm×80mm×2.9mmであり、重量は約15gであった。
【0526】
図35(A)、(B)に、それぞれ、被封止体のおもて面(発光面)及び裏面(発光面と
対向する面)を示す。
【0527】
そして、プラスチックケースを封止体40の中に入れて、封止することで、本実施例の発
光装置を作製した。封止体40には、可視光を透過するプラスチックフィルムを用いた。
【0528】
図36に、本実施例の発光装置を、常温、大気雰囲気で発光させた状態の写真を示す。
【0529】
図37(A)に、本実施例の発光装置を、氷冷水(約0℃)中で発光させた状態の写真を
示す。発光装置は、約0℃の不凍液(水とエチレングリコールを含む)中で、不具合なく
、発光(点滅)した。
【0530】
また、図37(B)に、本実施例の発光装置を、沸騰水(約100℃)中で発光させた状
態の写真を示す。発光装置は、沸騰水中で、不具合なく、発光(点滅)した。
【0531】
本実施例の発光装置は、氷冷水中及び沸騰水中のそれぞれにおいて、二次電池20を電源
として発光パネル10を8時間以上点滅させることができた。このことから、本実施例の
発光装置は、高温及び低温において安定した動作が可能であることが示された。
【0532】
以上のように、本実施例の発光装置は、氷冷水中及び沸騰水中で動作可能であることが確
認できた。
【符号の説明】
【0533】
10 発光パネル
11 発光素子
12a 端子
12b 端子
20 二次電池
21a 電極
21b 電極
30 回路
31 アンテナ
32 コントローラ
33a 端子
33b 端子
34 端子
35 電子部品
40 封止体
40a 封止体
40b 封止体
41 封止領域
41a 封止領域
41b 封止領域
42 空間
42a 空間
42b 空間
45 配線
50 回路
51 スイッチ
52a 端子
52b 端子
53a 配線
53b 配線
55 回路基板
61 アンテナ
70 可撓性を有する領域
80 デバイス
81 デバイス
82 腕章型デバイス
83 腕輪型デバイス
84 開口部
85 ストラップ
86 発光部
100 発光装置
101 発光素子
102 容量素子
103 トランジスタ
104 トランジスタ
105 トランジスタ
105a トランジスタ
105b トランジスタ
111 保護回路
112 トランジスタ
113 トランジスタ
114 配線
115 配線
121 保護回路
122 トランジスタ
123 トランジスタ
124 配線
125 配線
140 回路
140a 回路
140b 回路
150 回路
160 表示装置
162 表示部
162a 画素
162b 画素
162c 画素
162d 画素
164 遮光手段
166 支持体
166a 支持体
166b 支持体
166c 支持体
166d 支持体
172 開口部
174 走査線
176 信号線
178 電源線
201 正極集電体
202 正極活物質層
203 正極
204 負極集電体
205 負極活物質層
206 負極
207 セパレータ
208 フィルム
209 フィルム
210 電解液
211 正極集電体
212 正極活物質層
214 負極集電体
215 負極活物質層
217 セパレータ
218 フィルム
225 封止層
226 リード電極
226a 正極リード電極
226b 負極リード電極
227 熱圧着領域
231 接着層
232 電解液
250 制御回路
254 走査線
256 支持体
258a 第1の信号線
258b 第2の信号線
262 充電線
264 作動線
265 共通電源線
266 トランジスタ
267 トランジスタ
268 トランジスタ
269 容量素子
270 トランジスタ
272 トランジスタ
277 トランジスタ
279 容量素子
298 隔壁
300 シャッター
301 配線
302 配線
303 トランジスタ
304 容量素子
305 発光素子
306 配線
307 配線
308 トランジスタ
309 トランジスタ
310 アクチュエータ
311 配線
312 配線
315 アクチュエータ
317 スプリング
319 構造体
321 可動電極
323 構造体
325 可動電極
327 構造体
332 可動遮光層
334 開口部
501 駆動回路
502 回路
503 回路
601 再表示回路
602 電源
603 変換回路
611 再表示回路
621 タイマ
701 発光パネル
702 接続部
801 発光素子
845 着色層
847 遮光層
851 発光素子
901 基板
902 接着層
903 絶縁層
907 絶縁層
908 配線
909 絶縁層
909a FPC
909b FPC
911 導電層
912 導電層
913 乾燥剤
920 トランジスタ
921 補助電極
925 絶縁層
926 スペーサ
927 接着層
928 隔壁
929 空間
930 発光素子
931 下部電極
932 光学調整層
933 EL層
935 上部電極
941 導電層
943 絶縁層
945 絶縁層
981 導電層
982 絶縁層
983 導電層
984 絶縁層
991 基板
992 接着層
993 絶縁層
1011 正孔注入層
1012 正孔輸送層
1013 発光層
1014 電子輸送層
1015 電子注入層
1100 ロボット
1102 照明ユニット
1103 照明ユニット
1104 照明ユニット
1105 照明ユニット
1110 ドア
1111 表示部
1501 部材
1502 部材
1503 部材
7000 表示部
7001 表示部
7100 携帯電話機
7101 筐体
7103 操作ボタン
7104 外部接続ポート
7105 スピーカ
7106 マイク
7200 テレビジョン装置
7201 筐体
7203 スタンド
7211 リモコン操作機
7300 携帯情報端末
7301 筐体
7302 操作ボタン
7303 情報
7650 携帯情報端末
7651 非表示部
7700 携帯情報端末
7701 筐体
7703a ボタン
7703b ボタン
7704a スピーカ
7704b スピーカ
7705 外部接続ポート
7706 マイク
7709 バッテリ
7800 携帯情報端末
7801 バンド
7802 入出力端子
7803 操作ボタン
7804 アイコン
7805 バッテリ
9700 自動車
9701 車体
9702 車輪
9703 ダッシュボード
9704 ライト
9710 表示部
9711 表示部
9712 表示部
9713 表示部
9714 表示部
9715 表示部
9721 表示部
9722 表示部
9723 表示部
9801 筐体
9802 筐体
9803 表示部
9804 表示部
9805 マイクロフォン
9806 スピーカ
9807 操作キー
9808 スタイラス
9821 筐体
9822 表示部
9823 キーボード
9824 ポインティングデバイス
図1
図2
図3
図4
図5
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