JP2007179041A - Semiconductor device, display device, and electronic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which can suppress variations in current value caused by the variations in the threshold voltage of the transistor, has small deviations from the luminance specified by the video signal, and has high duty ratio. <P>SOLUTION: A load, a transistor which controls a current value supplied to the load, a capacitor, a power supply line, and first to third switches are provided. After the threshold voltage of the transistor has been held by the capacitor, a potential corresponding to a video signal is input, and a voltage that is the sum of the threshold voltage and the potential is held. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は負荷に供給する電流をトランジスタで制御する機能を設けた半導体装置に係り、信号によって輝度が変化する電流駆動型表示素子で形成された画素や、その画素を駆動させる信号線駆動回路や走査線駆動回路を含む表示装置に関する。また、その駆動方法に関する。また、その表示装置を表示部に有する電子機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor device provided with a function of controlling a current supplied to a load with a transistor, and includes a pixel formed of a current-driven display element whose luminance changes according to a signal, a signal line driving circuit for driving the pixel, The present invention relates to a display device including a scan line driver circuit. Further, the present invention relates to the driving method. The present invention also relates to an electronic device having the display device in a display portion.

近年、画素をエレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)などの発光素子を用いた自発光型の表示装置、いわゆる発光装置が注目を浴びている。このような自発光型の表示装置に用いられる発光素子としては、有機発光ダイオード(OLED(Organic Light Emitting Diode))、EL素子が注目を集めており、ELディスプレイなどに用いられるようになってきている。これらの発光素子は自ら発光するため、液晶ディスプレイに比べて画素の視認性が高く、バックライトが不要である。また、応答速度が速い等の利点がある。なお、発光素子の輝度は、発光素子を流れる電流値によって制御されるものが多い。   2. Description of the Related Art In recent years, a self-luminous display device using a light emitting element such as an electroluminescence (EL) pixel, that is, a so-called light emitting device has attracted attention. As light-emitting elements used in such self-luminous display devices, organic light-emitting diodes (OLEDs) and EL elements are attracting attention and have been used for EL displays and the like. Yes. Since these light emitting elements emit light by themselves, the visibility of pixels is higher than that of a liquid crystal display, and a backlight is unnecessary. In addition, there are advantages such as a high response speed. Note that the luminance of a light emitting element is often controlled by the value of a current flowing through the light emitting element.

また、発光素子の発光を制御するトランジスタが画素ごとに設けられたアクティブマトリクス型表示装置の開発が進められている。アクティブマトリクス型表示装置は、パッシブマトリクス型表示装置では困難な高精細、大画面の表示を可能とするだけでなく、パッシブマトリクス型表示装置を上回る低い消費電力で動作するため実用化が期待されている。   In addition, an active matrix display device in which a transistor for controlling light emission of a light emitting element is provided for each pixel is being developed. Active matrix display devices not only enable high-definition and large-screen display, which is difficult with passive matrix display devices, but also operate with lower power consumption than passive matrix display devices. Yes.

従来のアクティブマトリクス型表示装置の画素の構成を図46に示す(特許文献1)。図46に示した画素は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)11、TFT12、容量素子13、発光素子14を有し、信号線15及び走査線16に接続されている。なお、TFT12のソースもしくはドレイン電極のいずれか一方及び容量素子13の一方の電極には電源電位Vddが供給され、発光素子14の対向電極にはグランド電位が供給されている。   FIG. 46 shows a pixel configuration of a conventional active matrix display device (Patent Document 1). The pixel shown in FIG. 46 includes a thin film transistor (TFT) 11, a TFT 12, a capacitor element 13, and a light emitting element 14, and is connected to a signal line 15 and a scanning line 16. Note that a power supply potential Vdd is supplied to one of the source and drain electrodes of the TFT 12 and one electrode of the capacitor 13, and a ground potential is supplied to the counter electrode of the light emitting element 14.

このとき、発光素子に供給する電流値を制御するTFT12、即ち駆動用TFTの半導体層にアモルファスシリコンを用いた場合、劣化等によりしきい値電圧(Vth)に変動が生じる。この場合、異なる画素に信号線15から同じ電位を印加したにもかかわらず、発光素子14に流れる電流は画素ごとに異なり、表示される輝度が画素によって不均一となる。なお、駆動用TFTの半導体層にポリシリコンを用いた場合においても、トランジスタの特性が劣化したり、ばらついたりする。   At this time, when amorphous silicon is used for the TFT 12 that controls the current value supplied to the light emitting element, that is, the semiconductor layer of the driving TFT, the threshold voltage (Vth) varies due to deterioration or the like. In this case, even though the same potential is applied to the different pixels from the signal line 15, the current flowing through the light emitting element 14 is different for each pixel, and the displayed luminance is nonuniform among the pixels. Note that even when polysilicon is used for the semiconductor layer of the driving TFT, the characteristics of the transistor deteriorate or vary.

この問題を改善すべく、特許文献2において図47の画素を用いた動作方法が提案されている。図47に示した画素は、トランジスタ21、発光素子24に供給する電流値を制御する駆動用トランジスタ22、容量素子23、発光素子24を有し、画素は信号線25、走査線26に接続されている。なお、駆動用トランジスタ22はNMOSトランジスタであり、駆動用トランジスタ22のソース電極もしくはドレイン電極のいずれか一方にはグランド電位が供給され、発光素子24の対向電極にはVcaが供給される。   In order to improve this problem, Patent Document 2 proposes an operation method using the pixel of FIG. The pixel shown in FIG. 47 includes a transistor 21, a driving transistor 22 that controls a current value supplied to the light emitting element 24, a capacitor 23, and a light emitting element 24. The pixel is connected to the signal line 25 and the scanning line 26. ing. Note that the driving transistor 22 is an NMOS transistor, and a ground potential is supplied to either the source electrode or the drain electrode of the driving transistor 22, and Vca is supplied to the counter electrode of the light emitting element 24.

この画素の動作おけるタイミングチャートを図48に示す。図48において、1フレーム期間は、初期化期間31、しきい値(Vth)書き込み期間32、データ書き込み期間33及び発光期間34に分割される。なお、1フレーム期間とは1画面分の画像を表示する期間に相当し、初期化期間、しきい値(Vth)書き込み期間及びデータ書き込み期間をまとめてアドレス期間と呼ぶ。   A timing chart in the operation of this pixel is shown in FIG. In FIG. 48, one frame period is divided into an initialization period 31, a threshold (Vth) writing period 32, a data writing period 33, and a light emitting period 34. Note that one frame period corresponds to a period during which an image for one screen is displayed, and the initialization period, the threshold (Vth) writing period, and the data writing period are collectively referred to as an address period.

まず、しきい値書き込み期間32において、駆動用トランジスタ22のしきい値電圧が容量素子に書き込まれる。その後、データ書き込み期間33において、画素の輝度を示すデータ電圧(Vdata)が容量素子に書き込まれ、Vdata+Vthが容量素子に蓄積される。そして、発光期間において駆動用トランジスタ22はオンとなり、Vcaを変化させることでデータ電圧によって指定された輝度で発光素子24が点灯する。このような動作により、駆動用トランジスタのしきい値の変動による輝度のばらつきを低減している。   First, in the threshold writing period 32, the threshold voltage of the driving transistor 22 is written into the capacitor. Thereafter, in the data writing period 33, a data voltage (Vdata) indicating the luminance of the pixel is written into the capacitor, and Vdata + Vth is accumulated in the capacitor. In the light emission period, the driving transistor 22 is turned on, and the light emitting element 24 is turned on with the luminance specified by the data voltage by changing Vca. By such an operation, variation in luminance due to variation in the threshold value of the driving transistor is reduced.

特許文献3においても、駆動用TFTのしきい値電圧にデータ電位を加えた電圧がゲート・ソース間電圧となり、TFTのしきい値電圧が変動した場合であっても流れる電流は変化しないことが開示されている。
特開平8−234683号公報 特開2004−295131号公報 特開2004−280059号公報
Also in Patent Document 3, the voltage obtained by adding the data potential to the threshold voltage of the driving TFT becomes the gate-source voltage, and the flowing current does not change even when the threshold voltage of the TFT fluctuates. It is disclosed.
JP-A-8-234683 JP 2004-295131 A JP 2004-280059 A

特許文献2及び3に記載されている動作方法はいずれの場合においても、Vcaの電位を1フレーム期間当たりに数度と変化させることで上述した初期化、しきい値電圧の書き込み、発光を行っていた。これらの画素において、Vcaが供給されている発光素子の一方の電極、即ち対向電極は画素領域全体に形成されているため、初期化及びしきい値電圧の書き込み以外にデータの書き込み動作を行っている画素がたとえ一つでもあると発光素子を発光させることができない。よって、図49に示すように、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)が小さくなってしまう。   In any case, the operation methods described in Patent Documents 2 and 3 perform the above-described initialization, threshold voltage writing, and light emission by changing the potential of Vca to several degrees per frame period. It was. In these pixels, one electrode of the light emitting element to which Vca is supplied, that is, the counter electrode is formed in the entire pixel region. Therefore, in addition to initialization and threshold voltage writing, data writing operation is performed. If even one pixel is present, the light emitting element cannot emit light. Therefore, as shown in FIG. 49, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) becomes small.

デューティー比が低いと発光素子や駆動用トランジスタに流す電流値を大きくする必要があるため、発光素子にかかる電圧が大きくなり消費電力が大きくなる。また、発光素子や駆動用トランジスタが劣化しやすくなるため、劣化前と同等の輝度を得るにはさらに大きな電力を要することになる。   When the duty ratio is low, it is necessary to increase a current value flowing through the light emitting element and the driving transistor, so that a voltage applied to the light emitting element increases and power consumption increases. In addition, since the light emitting element and the driving transistor are likely to be deteriorated, more electric power is required to obtain the same luminance as that before the deterioration.

また、対向電極は全画素接続されているため、発光素子は容量の大きい素子として機能する。よって、対向電極の電位を変えるためには、高い消費電力が必要となる。   In addition, since the counter electrode is connected to all pixels, the light-emitting element functions as an element having a large capacitance. Therefore, high power consumption is required to change the potential of the counter electrode.

上記問題を鑑み、本発明は、消費電力が低く、デューティー比の高い表示装置を提供することを課題とする。また、データ電位によって指定された輝度からのずれが少ない画素構成、半導体装置、及び表示装置を得ることを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a display device with low power consumption and high duty ratio. It is another object of the present invention to obtain a pixel structure, a semiconductor device, and a display device with little deviation from the luminance specified by the data potential.

なお、発光素子を有する表示装置のみが対象となるわけではなく、本発明はトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきを抑制することを課題とする。よって、駆動用トランジスタにより制御された電流を供給する先は、発光素子に限定されない。   Note that the present invention is not limited to a display device including a light-emitting element, and an object of the present invention is to suppress variation in current value caused by variation in threshold voltage of a transistor. Therefore, the destination to which the current controlled by the driving transistor is supplied is not limited to the light emitting element.

本発明の一は、トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチとを含む画素を有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第1のスイッチを介して前記トランジスタのゲート電極に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第2のスイッチに電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極には、前記画素の階調に従った信号を入力することを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a pixel including a transistor, a first switch, and a second switch, and one of a source electrode and a drain electrode of the transistor is connected to a gate of the transistor through the first switch. The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the second switch. The semiconductor device is characterized in that a signal in accordance with the gradation of the pixel is input to the gate electrode of the transistor.

本発明の一は、保持容量と、トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとを有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は第1の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記保持容量を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a storage capacitor, a transistor, a first switch, a second switch, and a third switch, and one of the source electrode and the drain electrode of the transistor is connected to the first wiring. The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is connected to the second wiring through the third switch. The transistor is electrically connected, the gate electrode of the transistor is electrically connected to a third wiring via the first switch, and the gate electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring via the second switch. And the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the gate electrode through the storage capacitor. Which is a semiconductor device to be.

本発明の一は、容量素子と、トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとを有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は第1の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記容量素子を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a capacitor, a transistor, a first switch, a second switch, and a third switch, and one of the source electrode and the drain electrode of the transistor is connected to the first wiring. The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is connected to the second wiring through the third switch. The transistor is electrically connected, the gate electrode of the transistor is electrically connected to a third wiring via the first switch, and the gate electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring via the second switch. And the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the gate electrode through the capacitor. Which is a semiconductor device to be.

本発明の一は、トランジスタと、容量素子と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、第4のスイッチとを有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第4のスイッチを介して第1の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記容量素子を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a transistor, a capacitor, a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch, and one of the source electrode and the drain electrode of the transistor Is electrically connected to the first wiring through the fourth switch, the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor Is electrically connected to the second wiring through the third switch, and the gate electrode of the transistor is electrically connected to the third wiring through the first switch. Is electrically connected to the first wiring through the second switch, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is connected to the front through the capacitor. Is a semiconductor device according to claim which is electrically connected to the gate electrode.

本発明の一は、トランジスタと、容量素子と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチと、第4のスイッチとを有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は第1の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第4のスイッチを介して画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第4のスイッチ及び前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第4のスイッチ及び前記容量素子を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention includes a transistor, a capacitor, a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch, and one of the source electrode and the drain electrode of the transistor Is electrically connected to the first wiring, the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode through the fourth switch, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor Is electrically connected to the second wiring through the fourth switch and the third switch, and the gate electrode of the transistor is electrically connected to the third wiring through the first switch. The gate electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring through the second switch, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is Is a semiconductor device which is characterized in that through the serial fourth switch and said capacitor element is electrically connected to the gate electrode.

前記第2の配線は、前記第3のスイッチを制御する配線と同一であってもよい。   The second wiring may be the same as the wiring that controls the third switch.

前記第2の配線は、前行もしくは次行の第1乃至第3のスイッチを制御する走査線のいずれかであってもよい。   The second wiring may be any one of scanning lines for controlling the first to third switches in the previous row or the next row.

前記トランジスタは、Nチャネル型トランジスタであってもよい。また、前記トランジスタの半導体層は、非結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよい。さらに、前記トランジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴としてもよい。   The transistor may be an N-channel transistor. The semiconductor layer of the transistor may be formed of an amorphous semiconductor film. Furthermore, the semiconductor layer of the transistor may be made of amorphous silicon.

また、前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよい。   The semiconductor layer of the transistor may be formed of a crystalline semiconductor film.

上記発明において、前記第1の配線に入力される電位はV1もしくはV2の二値であり、前記第1のスイッチ乃至前記第3のスイッチが非導通状態のときのみV2の値をとり、V1は前記第2の配線に入力される電位よりも高い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧分より大きく、V2はV1より高い値であることを特徴としてもよい。   In the above invention, the potential input to the first wiring is a binary value of V1 or V2, and takes the value of V2 only when the first switch to the third switch are in a non-conductive state, and V1 is The potential may be higher than the potential input to the second wiring, the difference may be larger than the threshold voltage of the transistor, and V2 may be higher than V1.

また、前記トランジスタは、Pチャネル型トランジスタであってもよい。その場合、上記発明において、前記第1の配線に入力される電位はV1もしくはV2の二値をとり、前記第1のスイッチ乃至前記第3のスイッチが非導通状態のときのみV2の値であり、V1は前記第2の配線に入力される電位よりも低い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧の絶対値分より大きく、V2はV1より低い値であることを特徴としてもよい。   The transistor may be a P-channel transistor. In that case, in the above invention, the potential input to the first wiring takes a binary value of V1 or V2, and is the value of V2 only when the first switch to the third switch are non-conductive. , V1 is a potential lower than the potential input to the second wiring, the difference is larger than the absolute value of the threshold voltage of the transistor, and V2 is a value lower than V1. Good.

本発明の一は、ソース電極及びドレイン電極の一方が第1の配線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の他方が第2の配線に電気的に接続されるトランジスタと、前記トランジスタのゲートソース間電圧を保持する保持容量と、前記第1の配線に入力される第1の電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、なおかつ前記第2の配線に入力される第2の電位を前記トランジスタのソース電極に印加することにより、前記保持容量に第1の電圧を保持させる手段と、前記保持容量の電圧を第2の電圧まで放電させる手段と、前記第1の電位に第3の電圧を加算した電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、前記第2の電圧と第4の電圧とを加算した第5の電圧を前記保持容量に保持させる手段と、前記第1の配線に前記第1の電位とは異なる第3の電位を入力することにより前記トランジスタに設定された電流を負荷に供給する手段とを有することを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention is a transistor in which one of a source electrode and a drain electrode is electrically connected to a first wiring and the other of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to a second wiring; A storage capacitor for holding a gate-source voltage and a first potential input to the first wiring are applied to the gate electrode of the transistor, and a second potential input to the second wiring is Means for applying a first voltage to the storage capacitor by applying to the source electrode of the transistor; means for discharging the voltage of the storage capacitor to a second voltage; and a third voltage at the first potential. Is applied to the gate electrode of the transistor, a fifth voltage obtained by adding the second voltage and the fourth voltage is held in the storage capacitor, and the first wiring is connected to the first wiring. The first potential is a semiconductor device characterized by having a means for providing the current set by the transistor to a load by inputting a different third potential.

本発明の一は、ソース電極及びドレイン電極の一方が第1の配線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の他方が第2の配線に電気的に接続されるトランジスタと、前記トランジスタのゲートソース間電圧を保持する保持容量と、前記第1の配線に入力される第1の電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、なおかつ前記第2の配線に入力される第2の電位を前記トランジスタのソース電極に印加することにより、前記保持容量に第1の電圧を保持させる手段と、前記保持容量の電圧を前記トランジスタのしきい値電圧まで放電させる手段と、前記第1の電位に第2の電圧を加算した電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、前記トランジスタのしきい値電圧と第3の電圧とを加算した第4の電圧を前記保持容量に保持させる手段と、前記第1の配線に前記第1の電位とは異なる第3の電位を入力することにより前記トランジスタに設定された電流を負荷に供給する手段とを有することを特徴とする半導体装置である。   One embodiment of the present invention is a transistor in which one of a source electrode and a drain electrode is electrically connected to a first wiring and the other of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to a second wiring; A storage capacitor for holding a gate-source voltage and a first potential input to the first wiring are applied to the gate electrode of the transistor, and a second potential input to the second wiring is Applying to the source electrode of the transistor, means for holding the first voltage in the holding capacitor, means for discharging the voltage of the holding capacitor to the threshold voltage of the transistor, and the first potential to the first potential. 2 is applied to the gate electrode of the transistor, and a fourth voltage obtained by adding the threshold voltage of the transistor and the third voltage is held in the storage capacitor. And a means for supplying a current set to the transistor to a load by inputting a third potential different from the first potential to the first wiring. It is.

前記トランジスタは、Nチャネル型トランジスタであってもよい。また、前記トランジスタの半導体層は、非結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよい。さらに、前記トランジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴としてもよい。   The transistor may be an N-channel transistor. The semiconductor layer of the transistor may be formed of an amorphous semiconductor film. Furthermore, the semiconductor layer of the transistor may be made of amorphous silicon.

また、前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよい。   The semiconductor layer of the transistor may be formed of a crystalline semiconductor film.

上記発明において、前記第1の電位は前記第2の電位よりも高い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧分より大きく、なおかつ前記第1の電位は前記第3の電位より低い値であることを特徴としてもよい。   In the above invention, the first potential is higher than the second potential, the difference is larger than the threshold voltage of the transistor, and the first potential is lower than the third potential. It may be characterized by a value.

また、前記トランジスタは、Pチャネル型トランジスタであってもよい。この場合、前記第1の電位は前記第2の電位よりも低い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧の絶対値分より大きく、なおかつ前記第1の電位は前記第3の電位より高い値であることを特徴としてもよい。   The transistor may be a P-channel transistor. In this case, the first potential is lower than the second potential, the difference is larger than the absolute value of the threshold voltage of the transistor, and the first potential is the third potential. It may be characterized by a higher value.

また、本発明の一は、上記に記載した半導体装置を有する表示装置である。また、前記表示装置を表示部に有する電子機器である。   Another embodiment of the present invention is a display device including the above-described semiconductor device. In addition, the electronic device includes the display device in a display portion.

なお、明細書に示すスイッチは、電流の流れを制御できるものなら、電気的スイッチでも機械的なスイッチでも特に限定されない。トランジスタでもよいし、ダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を設けているものやマルチゲート構造にしているもの等がある。また、スイッチとして動作させるトランジスタのソース電極の電位が、低電位側電源(Vss、GND、0Vなど)に近い状態で動作する場合はNチャネル型を、反対に、ソース電極の電位が、高電位側電源(Vddなど)に近い状態で動作する場合はPチャネル型を用いることが望ましい。なぜなら、ゲートソース間電圧の絶対値を大きくできるため、スイッチとして、動作しやすいからである。なお、Nチャネル型とPチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい。   Note that the switch described in the specification is not particularly limited to an electrical switch or a mechanical switch as long as the current flow can be controlled. It may be a transistor, a diode, or a logic circuit combining them. In the case where a transistor is used as a switch, the transistor operates as a mere switch, and thus the polarity (conductivity type) of the transistor is not particularly limited. However, it is desirable to use a transistor having a polarity with a smaller off-state current. As a transistor with low off-state current, there are a transistor provided with an LDD region and a transistor having a multi-gate structure. When the transistor operates as a switch with the source electrode potential close to a low potential power source (Vss, GND, 0 V, etc.), the N channel type is used. On the contrary, the source electrode potential is high potential. When operating in a state close to the side power supply (Vdd or the like), it is desirable to use a P-channel type. This is because the absolute value of the voltage between the gate and the source can be increased, so that it can easily operate as a switch. Note that both N-channel and P-channel switches may be used as CMOS switches.

なお、本発明において接続されているとは、電気的に接続されていることと同義である。したがって、間に別の素子やスイッチなどが配置されていてもよい。   In the present invention, being connected is synonymous with being electrically connected. Therefore, another element, a switch, or the like may be disposed between them.

なお、負荷は、何でもよい。例えば、EL素子(有機EL素子、無機EL素子又は有機物及び無機物を含むEL素子)、電子放出素子などの発光素子の他、液晶素子、電子インクなど、電気磁気的作用によりコントラストが変化する表示媒体を適用することができる。なお、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッションディスプレイ(FED)、SED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Disply)などが挙げられる。また電子インクを用いた表示装置としては電子ペーパーがある。   The load may be anything. For example, EL media (organic EL devices, inorganic EL devices or EL devices containing organic and inorganic materials), light-emitting devices such as electron-emitting devices, liquid crystal devices, electronic ink, and other display media whose contrast changes due to electromagnetic action Can be applied. Note that examples of a display device using an electron-emitting device include a field emission display (FED), a SED type flat display (SED: Surface-conduction Electron-emitter Display), and the like. There is electronic paper as a display device using electronic ink.

本発明において、適用可能なトランジスタの種類に限定はなく、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。また、トランジスタが配置されている基板の種類に限定はなく、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、プラスチック基板などに配置することが出来る。   In the present invention, there are no limitations on the types of transistors that can be used, and the transistor is formed using a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a semiconductor substrate, or an SOI substrate. Transistors, MOS transistors, junction transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors or carbon nanotubes, and other transistors can be used. There is no limitation on the kind of the substrate over which the transistor is provided, and the transistor can be provided on a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like.

なお、上述したように、本発明におけるトランジスタは、どのようなタイプのトランジスタでもよいし、どのような基板上に形成されていてもよい。したがって、回路の全てガラス基板上に形成されていてもよいし、プラスチック基板や単結晶基板に形成されていてもよいし、SOI基板上に形成されていてもよいし、どのような基板上に形成されていてもよい。あるいは、回路の一部が、ある基板に形成されており、回路の別の一部が、別の基板に形成されていてもよい。つまり、回路の全てが同じ基板上に形成されていなくてもよい。例えば、回路の一部は、ガラス基板上にTFTを用いて形成し、回路の別の一部は、単結晶基板上に形成し、そのICチップをCOG(Chip On Glass)で接続してガラス基板上に配置してもよい。あるいは、そのICチップをTAB(Tape Automated Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。   As described above, the transistor in the present invention may be any type of transistor and may be formed on any substrate. Therefore, the entire circuit may be formed on a glass substrate, may be formed on a plastic substrate or a single crystal substrate, may be formed on an SOI substrate, or on any substrate. It may be formed. Alternatively, a part of the circuit may be formed on a certain substrate, and another part of the circuit may be formed on another substrate. That is, all of the circuits may not be formed on the same substrate. For example, part of a circuit is formed using a TFT over a glass substrate, another part of the circuit is formed over a single crystal substrate, and the IC chip is connected with COG (Chip On Glass) to form glass. You may arrange | position on a board | substrate. Alternatively, the IC chip may be connected to the glass substrate using TAB (Tape Automated Bonding) or a printed board.

本明細書においては、一画素とは色要素を示すものとする。よって、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなるフルカラー表示装置の場合には、一画素とはRの色要素やGの色要素やBの色要素のいずれか一をいうものとする。   In the present specification, one pixel represents a color element. Therefore, in the case of a full-color display device composed of R (red), G (green), and B (blue) color elements, one pixel is any one of the R color element, the G color element, and the B color element. It shall be said.

なお、本明細書において、画素がマトリクスに配置されているとは、縦縞と横縞を組み合わせたいわゆる格子状に配置されている場合はもちろんのこと、三色の色要素(例えばRGB)でフルカラー表示を行う場合に、1つの画像の最小要素を表す三つの色要素の画素がいわゆるデルタ配置されている場合も含むものとする。また、色要素毎にその画素の大きさが異なっていてもよい。   Note that in this specification, the pixels are arranged in a matrix, not only in the case of a so-called grid pattern in which vertical stripes and horizontal stripes are combined, but also in full-color display with three color elements (for example, RGB). When performing the above, the case where pixels of three color elements representing the minimum element of one image are arranged in a so-called delta arrangement is also included. Further, the size of the pixel may be different for each color element.

なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子(トランジスタやダイオードなど)を含む回路を有する装置をいう。また、表示装置とは、基板上に負荷を含む複数の画素やそれらの画素を駆動させる周辺駆動回路が形成された表示パネル本体だけではなく、それにフレキシブルプリントサーキット(FPC)やプリント配線基盤(PWB)が取り付けられたものも含む。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to a device having a circuit including a semiconductor element (such as a transistor or a diode). The display device is not only a display panel body in which a plurality of pixels including a load and a peripheral drive circuit for driving these pixels are formed on a substrate, but also a flexible printed circuit (FPC) and a printed wiring board (PWB). ) Is also included.

本発明により、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきを抑制することができる。そのため、発光素子をはじめとする負荷に所望の電流を供給することができる。特に、負荷として発光素子を用いる場合、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を提供することができる。   According to the present invention, variation in current value due to variation in threshold voltage of transistors can be suppressed. Therefore, a desired current can be supplied to a load such as a light emitting element. In particular, when a light-emitting element is used as a load, a display device with little variation in luminance and a high duty ratio can be provided.

以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。   Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiment. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in common in different drawings.

(実施の形態1)
本発明の画素の基本構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画素は、トランジスタ111、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114、容量素子115、発光素子116を有する。なお、画素は、信号線117、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線120、電源線121及び電位供給線122に接続されている。本実施の形態において、トランジスタ111はNチャネル型トランジスタとし、そのゲート・ソース間電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth)を上回ったとき、導通状態になるものとする。また、発光素子116の画素電極は陽極、対向電極123は陰極とする。なお、トランジスタのゲート・ソース間電圧はVgs、ドレイン・ソース間電圧はVds、しきい値電圧はVth、容量素子に蓄積された電圧はVcsと記し、電源線121、電位供給線122、信号線117を、それぞれ第1の配線、第2の配線、第3の配線とも呼ぶ。
(Embodiment 1)
The basic configuration of the pixel of the present invention will be described with reference to FIG. The pixel illustrated in FIG. 1 includes a transistor 111, a first switch 112, a second switch 113, a third switch 114, a capacitor 115, and a light-emitting element 116. Note that the pixel is connected to the signal line 117, the first scan line 118, the second scan line 119, the third scan line 120, the power supply line 121, and the potential supply line 122. In this embodiment, the transistor 111 is an N-channel transistor and is turned on when its gate-source voltage (Vgs) exceeds a threshold voltage (Vth). The pixel electrode of the light emitting element 116 is an anode, and the counter electrode 123 is a cathode. Note that the gate-source voltage of the transistor is Vgs, the drain-source voltage is Vds, the threshold voltage is Vth, the voltage accumulated in the capacitor element is Vcs, a power supply line 121, a potential supply line 122, a signal line 117 is also referred to as a first wiring, a second wiring, and a third wiring, respectively.

トランジスタ111の第1の電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)は、発光素子116の画素電極に接続され、第2の電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)は電源線121に接続され、ゲート電極は第2のスイッチ113を介して電源線121と接続されている。また、トランジスタ111のゲート電極は、第1のスイッチ112を介して信号線117とも接続されており、第1の電極は第3のスイッチ114を介して電位供給線122とも接続されている。   The first electrode (one of the source electrode and the drain electrode) of the transistor 111 is connected to the pixel electrode of the light-emitting element 116, the second electrode (the other of the source electrode and the drain electrode) is connected to the power supply line 121, and the gate The electrode is connected to the power supply line 121 via the second switch 113. The gate electrode of the transistor 111 is also connected to the signal line 117 through the first switch 112, and the first electrode is also connected to the potential supply line 122 through the third switch 114.

さらに、トランジスタ111のゲート電極と第1の電極との間に容量素子115が接続されている。つまり、容量素子115の第1の電極がトランジスタ111のゲート電極に、第2の電極がトランジスタ111の第1の電極に接続されている。容量素子115は、配線、半導体層や電極によって絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、トランジスタ111のゲート容量を用いて省略することもできる。これらの電圧を保持する手段を保持容量と言う。   Further, the capacitor 115 is connected between the gate electrode of the transistor 111 and the first electrode. That is, the first electrode of the capacitor 115 is connected to the gate electrode of the transistor 111, and the second electrode is connected to the first electrode of the transistor 111. The capacitor 115 may be formed by sandwiching an insulating film with a wiring, a semiconductor layer, or an electrode, or may be omitted using the gate capacitance of the transistor 111. A means for holding these voltages is called a holding capacitor.

なお、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線120に信号を入力することにより、それぞれ第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114のオンオフが制御される。   Note that by inputting signals to the first scanning line 118, the second scanning line 119, and the third scanning line 120, the first switch 112, the second switch 113, and the third switch 114 are turned on and off, respectively. Is controlled.

信号線117には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データに応じた電位が入力される。   A signal in accordance with the gradation of a pixel corresponding to a video signal, that is, a potential corresponding to luminance data is input to the signal line 117.

次に、図1で示した画素の動作について図2のタイミングチャート及び図3を用いて説明する。なお、図2において1画面分の画像を表示する期間に相当する1フレーム期間は、初期化期間、しきい値書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に分割される。また、初期化期間、しきい値書き込み期間、データ書き込み期間をまとめてアドレス期間と呼ぶ。1フレーム期間は特に限定はないが、画像をみる人がちらつき(フリッカ)を感じないように少なくとも1/60秒以下とすることが好ましい。   Next, the operation of the pixel shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. 2 and FIG. In FIG. 2, one frame period corresponding to a period for displaying an image for one screen is divided into an initialization period, a threshold writing period, a data writing period, and a light emission period. The initialization period, threshold write period, and data write period are collectively referred to as an address period. There is no particular limitation on the period of one frame, but it is preferable to set it to at least 1/60 second or less so that a person viewing the image does not feel flicker.

なお、発光素子116の対向電極123にはV1の電位が、電位供給線122にはV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位が入力される。また、電源線121には、アドレス期間はV1、発光期間ではV2の電位が入力される。ただし、V2>V1とする。   Note that a potential of V1 is input to the counter electrode 123 of the light-emitting element 116, and a potential of V1-Vth-α (α: an arbitrary positive number) is input to the potential supply line 122. The power supply line 121 is supplied with a potential of V1 during the address period and V2 during the light emission period. However, V2> V1.

ここでは動作を説明するために、発光素子116の対向電極123の電位は、アドレス期間における電源線121の電位と同じであるとしたが、発光素子116が発光するために少なくとも必要とする電位差をVELとすると対向電極123の電位はV1−Vth−α―VELの電位より高い値であれば良い。また、発光期間における電源線121の電位V2は、対向電極123の電位と発光素子116が発光するために少なくとも必要とする電位差(VEL)とを加算した値より大きい値であれば良いが、説明上ここでは対向電極123の電位をV1としたため、V2はV1+VELより大きい値であれば良いということになる。 Here, in order to explain the operation, the potential of the counter electrode 123 of the light-emitting element 116 is the same as the potential of the power supply line 121 in the address period, but at least a potential difference necessary for the light-emitting element 116 to emit light is determined. Assuming V EL , the potential of the counter electrode 123 only needs to be higher than the potential of V 1 −Vth−α−V EL . In addition, the potential V2 of the power supply line 121 in the light emission period may be a value larger than a value obtained by adding the potential of the counter electrode 123 and at least the potential difference (V EL ) necessary for the light emitting element 116 to emit light. Here, for the sake of explanation, the potential of the counter electrode 123 is V1, so that V2 may be larger than V1 + VEL .

まず、図2(A)及び図3(A)に示すように初期化期間では、第1のスイッチ112をオフとし、第2のスイッチ113及び第3のスイッチ114をオンとする。このとき、トランジスタ111の第1の電極はソース電極となり、その電位は電位供給線122と等しくなるためV1−Vth−αとなる。一方、ゲート電極の電位はV1となる。よって、トランジスタ111のゲート・ソース間電圧VgsはVth+αとなり、トランジスタ111は導通状態となる。そして、トランジスタ111のゲート電極と第1の電極との間に設けられた容量素子115にVth+αが保持される。つまり、電位供給線122はトランジスタ111がオンとなる電位であれば良く、第3のスイッチ114はトランジスタ111がオンとなる電位をトランジスタの第1の電極に供給するか否かを選択する機能があれば良い。   First, as shown in FIGS. 2A and 3A, in the initialization period, the first switch 112 is turned off, and the second switch 113 and the third switch 114 are turned on. At this time, the first electrode of the transistor 111 serves as a source electrode, and the potential thereof is equal to that of the potential supply line 122, so that V1−Vth−α. On the other hand, the potential of the gate electrode is V1. Therefore, the gate-source voltage Vgs of the transistor 111 is Vth + α, and the transistor 111 is turned on. Then, Vth + α is held in the capacitor 115 provided between the gate electrode and the first electrode of the transistor 111. That is, the potential supply line 122 only needs to have a potential at which the transistor 111 is turned on, and the third switch 114 has a function of selecting whether to supply a potential at which the transistor 111 is turned on to the first electrode of the transistor. I need it.

次に、図2(B)及び図3(B)に示すしきい値書き込み期間では、第3のスイッチ114をオフとする。そのため、トランジスタ111の第1の電極即ちソース電極の電位は次第に上昇しV1−Vthとなったところ、つまりトランジスタ111のゲート・ソース間電圧Vgsがしきい値電圧(Vth)となったところで、トランジスタ111は非導通状態となる。よって、容量素子115に保持される電圧はVthとなる。   Next, in the threshold writing period illustrated in FIGS. 2B and 3B, the third switch 114 is turned off. Therefore, the potential of the first electrode or the source electrode of the transistor 111 gradually increases to V1−Vth, that is, when the gate-source voltage Vgs of the transistor 111 reaches the threshold voltage (Vth). 111 becomes a non-conduction state. Therefore, the voltage held in the capacitor 115 is Vth.

その後の図2(C)及び図3(C)に示すデータ書き込み期間においては、第2のスイッチ113をオフとした後、第1のスイッチ112をオンとし、信号線117より輝度データに応じた電位(V1+Vdata)を入力する。このときに、容量素子115に保持される電圧Vcsは、容量素子115及び発光素子116の静電容量をそれぞれC1、C2とすると式(1)のように表すことができる。

Figure 2007179041
In the subsequent data writing period shown in FIGS. 2C and 3C, after the second switch 113 is turned off, the first switch 112 is turned on, and the signal line 117 responds to the luminance data. A potential (V1 + Vdata) is input. At this time, the voltage Vcs held in the capacitor 115 can be expressed as in Expression (1) when the capacitances of the capacitor 115 and the light emitting element 116 are C1 and C2, respectively.
Figure 2007179041

ただし、発光素子116は容量素子115に比べ膜厚が薄いうえ電極面積が大きいため、C2>>C1となる。よって、C2/(C1+C2)≒1より容量素子115に保持される電圧Vcsは式(2)となり、トランジスタ111は導通状態になる。なお、Vdata≦0の電位を入力した場合には、非導通状態となり非発光とすることができる。

Figure 2007179041
However, since the light emitting element 116 is thinner than the capacitor 115 and has a larger electrode area, C2 >> C1. Therefore, from C2 / (C1 + C2) ≈1, the voltage Vcs held in the capacitor 115 is expressed by Expression (2), and the transistor 111 is turned on. Note that in the case where a potential of Vdata ≦ 0 is input, a non-conduction state occurs and light emission is not possible.
Figure 2007179041

次に、図2(D)及び図3(D)に示す発光期間では、第1のスイッチ112をオフとし、電源線121の電位をV2とする。このとき、トランジスタ111のゲート・ソース間電圧はVgs=Vth+Vdataであり、これに応じた電流がトランジスタ111及び発光素子116に流れ、発光素子116が発光する。   Next, in the light emission period shown in FIGS. 2D and 3D, the first switch 112 is turned off and the potential of the power supply line 121 is set to V2. At this time, the gate-source voltage of the transistor 111 is Vgs = Vth + Vdata, and a current corresponding to the voltage flows through the transistor 111 and the light-emitting element 116, so that the light-emitting element 116 emits light.

なお、発光素子に流れる電流Iは、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合、式(3)で表される。

Figure 2007179041
Note that the current I flowing through the light-emitting element is expressed by Expression (3) when the transistor 111 is operated in the saturation region.
Figure 2007179041

また、トランジスタ111を線形領域で動作させた場合、発光素子に流れる電流Iは式(4)で表される。

Figure 2007179041
Further, when the transistor 111 is operated in a linear region, the current I flowing through the light emitting element is expressed by Expression (4).
Figure 2007179041

ここで、Wはトランジスタ111のチャネル幅、Lはチャネル長、μは移動度、Coxは蓄積容量を指す。   Here, W is the channel width of the transistor 111, L is the channel length, μ is the mobility, and Cox is the storage capacitance.

式(3)及び式(4)より、トランジスタ111の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合においても、発光素子116に流れる電流は、トランジスタ111のしきい値電圧(Vth)に依存しない。よって、トランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流値を発光素子116に供給することができる。   From the equations (3) and (4), the current flowing through the light-emitting element 116 does not depend on the threshold voltage (Vth) of the transistor 111 when the operation region of the transistor 111 is either the saturation region or the linear region. . Accordingly, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 111 can be suppressed, and a current value corresponding to luminance data can be supplied to the light-emitting element 116.

以上のことから、トランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した輝度のばらつきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可能である。   As described above, variation in luminance due to variation in threshold voltage of the transistor 111 can be suppressed. In addition, since the counter electrode is operated at a constant potential, power consumption can be reduced.

さらに、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子116の劣化による輝度のばらつきも抑制できる。発光素子116が劣化すると、発光素子116のVELは増大し、トランジスタ111の第1の電極、即ちソース電極の電位は上昇する。このとき、トランジスタ111のソース電極は容量素子115の第2の電極に、トランジスタ111のゲート電極は容量素子115の第1の電極に接続されており、なおかつゲート電極側は浮遊状態となっている。そのため、ソース電位の上昇に伴い、同じ電位だけトランジスタ111のゲート電位も上昇する。よって、トランジスタ111のVgsは変化しないため、たとえ発光素子が劣化してもトランジスタ111及び発光素子116に流れる電流に影響しない。なお、式(3)においても発光素子に流れる電流Iはソース電位やドレイン電位に依存しないことがわかる。 Further, when the transistor 111 is operated in the saturation region, variation in luminance due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed. When the light-emitting element 116 deteriorates, V EL of the light-emitting element 116 increases, and the potential of the first electrode of the transistor 111, that is, the source electrode increases. At this time, the source electrode of the transistor 111 is connected to the second electrode of the capacitor 115, the gate electrode of the transistor 111 is connected to the first electrode of the capacitor 115, and the gate electrode side is in a floating state. . Therefore, as the source potential increases, the gate potential of the transistor 111 also increases by the same potential. Accordingly, Vgs of the transistor 111 does not change, so that even if the light-emitting element deteriorates, the current flowing through the transistor 111 and the light-emitting element 116 is not affected. Note that also in Equation (3), the current I flowing through the light-emitting element does not depend on the source potential or the drain potential.

よって、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合においては、トランジスタ111のしきい値電圧のばらつき及び発光素子116の劣化に起因したトランジスタ111に流れる電流のばらつきを抑制することができる。   Thus, when the transistor 111 is operated in the saturation region, variation in threshold voltage of the transistor 111 and variation in current flowing in the transistor 111 due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed.

なお、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合、チャネル長Lが短いほど、降伏現象によりドレイン電圧を著しく増大させると電流が大量に流れやすい。   Note that in the case where the transistor 111 is operated in the saturation region, as the channel length L is shorter, a large amount of current tends to flow when the drain voltage is significantly increased due to a breakdown phenomenon.

また、ドレイン電圧をピンチオフ電圧より増大させるとピンチオフ点がソース側に移動し、実質チャネルとして機能する実効的なチャネル長は減少する。これにより、電流値が増大する。この現象をチャネル長変調と呼ぶ。なお、ピンチオフ点とはチャネルが消滅していきゲート下においてチャネルの厚さが0となる境界箇所であり、ピンチオフ電圧とはピンチオフ点がドレイン端となる時の電圧を指す。この現象も、チャネル長Lが短いほど起こり易い。例えば、チャネル長変調による電圧−電流特性のモデル図を図5に示す。なお、図5において、トランジスタのチャネル長Lは(a)>(b)>(c)である。   When the drain voltage is increased above the pinch-off voltage, the pinch-off point moves to the source side, and the effective channel length that functions as a substantial channel decreases. As a result, the current value increases. This phenomenon is called channel length modulation. Note that the pinch-off point is a boundary where the channel disappears and the channel thickness becomes 0 under the gate, and the pinch-off voltage indicates a voltage when the pinch-off point becomes the drain end. This phenomenon is more likely to occur as the channel length L is shorter. For example, FIG. 5 shows a model diagram of voltage-current characteristics by channel length modulation. In FIG. 5, the channel length L of the transistor is (a)> (b)> (c).

以上のことから、トランジスタ111を飽和領域で動作させる場合、ドレイン・ソース間電圧Vdsに対して電流Iが一定なら上述したように発光素子116の劣化の影響をより小さくできることを考慮に入れると、ドレイン・ソース間電圧Vdsに対する電流Iはより一定に近い方が好ましい。よって、トランジスタ111のチャネル長Lは長い方がより好ましい。たとえば、トランジスタのチャネル長Lはチャネル幅Wより大きい方が好ましい。また、チャネル長Lは10μm以上50μm以下、より望ましくは15μm以上40μm以下が好ましい。ただし、チャネル長L及びチャネル幅Wはこれに限定されない。   From the above, when the transistor 111 is operated in the saturation region, if the current I is constant with respect to the drain-source voltage Vds, the influence of deterioration of the light emitting element 116 can be further reduced as described above. The current I with respect to the drain-source voltage Vds is preferably closer to a constant value. Therefore, the channel length L of the transistor 111 is preferably longer. For example, the channel length L of the transistor is preferably larger than the channel width W. The channel length L is preferably 10 μm or more and 50 μm or less, more preferably 15 μm or more and 40 μm or less. However, the channel length L and the channel width W are not limited to this.

また、初期化期間において発光素子116に逆方向のバイアス電圧を印加しているため、発光素子における短絡箇所を絶縁化したり、発光素子の劣化を抑制することができる。よって、発光素子の寿命を延ばすことができる。   In addition, since a reverse bias voltage is applied to the light-emitting element 116 in the initialization period, a short-circuit portion in the light-emitting element can be insulated and deterioration of the light-emitting element can be suppressed. Therefore, the lifetime of the light emitting element can be extended.

なお、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきを抑制することができるため、そのトランジスタによって制御された電流の供給先は特に限定されない。そのため、図1に示した発光素子116は、EL素子(有機EL素子、無機EL素子又は有機物及び無機物を含むEL素子)、電子放出素子、液晶素子、電子インクなどを適用することができる。   Note that since variation in current value due to variation in threshold voltage of a transistor can be suppressed, a supply destination of current controlled by the transistor is not particularly limited. Therefore, an EL element (an organic EL element, an inorganic EL element, or an EL element containing an organic substance and an inorganic substance), an electron-emitting element, a liquid crystal element, electronic ink, or the like can be used as the light-emitting element 116 illustrated in FIG.

また、トランジスタ111は発光素子116に供給する電流値を制御する機能を有していれば良く、トランジスタの種類は特に限定されない。そのため、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。   The transistor 111 only needs to have a function of controlling a current value supplied to the light-emitting element 116, and the type of the transistor is not particularly limited. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film, a thin film transistor using a non-single crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, MOS Type transistors, junction type transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors or carbon nanotubes, and other transistors can be used.

第1のスイッチ112は画素の階調に従った信号を容量素子に入力するタイミングを選択し、トランジスタ111のゲート電極に供給する信号を制御するものであり、第2のスイッチ113はトランジスタ111のゲート電極に所定の電位を与えるタイミングを選択し、トランジスタ111のゲート電極に所定の電位を供給するか否かを制御するものであり、第3のスイッチ114は容量素子115に書き込まれた電位を初期化するための所定の電位を与えるタイミングを選択したり、トランジスタ111の第1の電極の電位を低くするものである。そのため、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114は、上記機能を有していれば特に限定されない。たとえば、トランジスタやダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。なお、第1乃至第3のスイッチは、上記のタイミングで信号もしくは電位を画素に与えることができれば特に必要はない。例えば、画素の階調に従った信号をトランジスタ111のゲート電極に入力することができる場合には、図45に示すように第1のスイッチ112を設けなくても良い。図45に示す画素は、トランジスタ111、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114、画素電極4540を有する。そして、トランジスタ111の第1の電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)は画素電極4540と第3のスイッチ114とに接続され、ゲート電極は第2のスイッチ113を介してトランジスタ111の第2の電極と接続されている。なお、トランジスタ111のゲート容量4515を保持容量として利用しているため、図1における容量素子115を特に設ける必要なない。このような画素においても、図2に示すタイミングチャートに従って各スイッチを動作させ、それぞれの電極に所望の電位を供給することで、トランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、画素電極4540に所望の電流を供給することができる。   The first switch 112 selects a timing at which a signal in accordance with the gradation of the pixel is input to the capacitor, and controls a signal supplied to the gate electrode of the transistor 111. The second switch 113 The timing at which a predetermined potential is applied to the gate electrode is selected and whether or not the predetermined potential is supplied to the gate electrode of the transistor 111 is controlled. The third switch 114 changes the potential written in the capacitor 115. The timing for applying a predetermined potential for initialization is selected, or the potential of the first electrode of the transistor 111 is lowered. Therefore, the first switch 112, the second switch 113, and the third switch 114 are not particularly limited as long as they have the above functions. For example, a transistor or a diode may be used, or a logic circuit combining them may be used. Note that the first to third switches are not particularly required as long as a signal or a potential can be given to the pixel at the above timing. For example, in the case where a signal in accordance with the gray scale of the pixel can be input to the gate electrode of the transistor 111, the first switch 112 is not necessarily provided as illustrated in FIG. The pixel illustrated in FIG. 45 includes a transistor 111, a second switch 113, a third switch 114, and a pixel electrode 4540. A first electrode (one of a source electrode and a drain electrode) of the transistor 111 is connected to the pixel electrode 4540 and the third switch 114, and a gate electrode is connected to the second electrode of the transistor 111 through the second switch 113. It is connected to the electrode. Note that since the gate capacitor 4515 of the transistor 111 is used as a storage capacitor, the capacitor 115 in FIG. 1 is not particularly necessary. Even in such a pixel, each switch is operated in accordance with the timing chart shown in FIG. 2 and a desired potential is supplied to each electrode, so that variation in current value caused by variation in threshold voltage of the transistor 111 can be reduced. Can be suppressed. Therefore, a desired current can be supplied to the pixel electrode 4540.

次に、図4に第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114にNチャネル型のトランジスタを適用した場合について示す。なお、図1の構成と共通するところは共通の符号を用いてその説明を省略する。   Next, FIG. 4 illustrates the case where N-channel transistors are used for the first switch 112, the second switch 113, and the third switch 114. Note that portions common to the configuration in FIG. 1 are denoted by common reference numerals and description thereof is omitted.

第1のスイッチングトランジスタ412が第1のスイッチ112に相当し、第2のスイッチングトランジスタ413が第2のスイッチ113に相当し、第3のスイッチングトランジスタ414が第3のスイッチ114に相当する。なお、トランジスタ111のチャネル長は、第1のスイッチングトランジスタ412、第2のスイッチングトランジスタ413及び第3のスイッチングトランジスタ414のいずれのトランジスタのチャネル長より長い方が好ましい。   The first switching transistor 412 corresponds to the first switch 112, the second switching transistor 413 corresponds to the second switch 113, and the third switching transistor 414 corresponds to the third switch 114. Note that the channel length of the transistor 111 is preferably longer than the channel length of any of the first switching transistor 412, the second switching transistor 413, and the third switching transistor 414.

第1のスイッチングトランジスタ412のゲート電極は第1の走査線118に接続され、第1の電極が信号線117に接続され、第2の電極が容量素子115の第1の電極及びトランジスタ111のゲート電極に接続されている。   The gate electrode of the first switching transistor 412 is connected to the first scanning line 118, the first electrode is connected to the signal line 117, and the second electrode is the first electrode of the capacitor 115 and the gate of the transistor 111. Connected to the electrode.

また、第2のスイッチングトランジスタ413はゲート電極が第2の走査線119に接続され、第1の電極が容量素子115の第1の電極及びトランジスタ111のゲート電極に接続され、第2の電極が電源線121及びトランジスタ111の第2の電極と接続されている。   The second switching transistor 413 has a gate electrode connected to the second scan line 119, a first electrode connected to the first electrode of the capacitor 115 and the gate electrode of the transistor 111, and the second electrode The power supply line 121 and the second electrode of the transistor 111 are connected.

第3のスイッチングトランジスタ414はゲート電極が第3の走査線120に接続され、第1の電極が容量素子115の第2の電極、トランジスタ111の第1の電極及び発光素子116の画素電極に接続され、第2の電極が電位供給線122に接続されている。   The third switching transistor 414 has a gate electrode connected to the third scanning line 120, and a first electrode connected to the second electrode of the capacitor 115, the first electrode of the transistor 111, and the pixel electrode of the light emitting element 116. The second electrode is connected to the potential supply line 122.

各々のスイッチングトランジスタは、それぞれの走査線に入力される信号がHレベルのときにオンとなり、入力される信号がLレベルのときにオフとなる。   Each switching transistor is turned on when the signal input to each scanning line is at the H level, and is turned off when the input signal is at the L level.

図4に示した画素の上面図の一形態を図38に示す。導電層3810は、第1の走査線118と第1のスイッチングトランジスタ412のゲート電極として機能する部分を含み、導電層3811は信号線117と第1のスイッチングトランジスタ412の第1の電極として機能する部分を含む。また、導電層3812は第1のスイッチングトランジスタ412の第2の電極として機能する部分と、容量素子115の第1の電極として機能する部分と第2のスイッチングトランジスタ413の第1の電極として機能する部分を含む。導電層3813は第2のスイッチングトランジスタ413のゲート電極として機能する部分を含み、配線3814を介して第2の走査線119と接続されている。導電層3822は第2のスイッチングトランジスタ413の第2の電極として機能する部分とトランジスタ111の第2の電極として機能する部分を含み、配線3815を介して電源線121と接続されている。導電層3816はトランジスタ111の第1の電極として機能する部分を含み、発光素子の画素電極3844と接続されている。導電層3817はトランジスタ111のゲート電極として機能する部分を含み、配線3818を介して導電層3812と接続されている。また、導電層3819は第3の走査線120と第3のスイッチングトランジスタ414のゲート電極として機能する部分を含む。導電層3820は第3のスイッチングトランジスタ414の第1の電極として機能する部分を含み、画素電極3844と接続されている。また、第3のスイッチングトランジスタ414の第2の電極として機能する部分を含む導電層3821は配線3823を介して電位供給線122と接続されている。   One mode of a top view of the pixel shown in FIG. 4 is shown in FIG. The conductive layer 3810 includes a portion that functions as the first scan line 118 and the gate electrode of the first switching transistor 412, and the conductive layer 3811 functions as the signal line 117 and the first electrode of the first switching transistor 412. Including parts. The conductive layer 3812 functions as a portion functioning as the second electrode of the first switching transistor 412, a portion functioning as the first electrode of the capacitor 115, and a first electrode of the second switching transistor 413. Including parts. The conductive layer 3813 includes a portion functioning as a gate electrode of the second switching transistor 413 and is connected to the second scan line 119 through a wiring 3814. The conductive layer 3822 includes a portion functioning as the second electrode of the second switching transistor 413 and a portion functioning as the second electrode of the transistor 111, and is connected to the power supply line 121 through the wiring 3815. The conductive layer 3816 includes a portion functioning as the first electrode of the transistor 111 and is connected to the pixel electrode 3844 of the light-emitting element. The conductive layer 3817 includes a portion functioning as a gate electrode of the transistor 111 and is connected to the conductive layer 3812 through a wiring 3818. In addition, the conductive layer 3819 includes a portion which functions as the third scan line 120 and the gate electrode of the third switching transistor 414. The conductive layer 3820 includes a portion functioning as the first electrode of the third switching transistor 414 and is connected to the pixel electrode 3844. In addition, the conductive layer 3821 including a portion functioning as the second electrode of the third switching transistor 414 is connected to the potential supply line 122 through the wiring 3823.

なお、各々の導電層のうち第1のスイッチングトランジスタ412のゲート電極、第1の電極及び第2の電極として機能する部分は半導体層3833と重なって形成されている部分であり、第2のスイッチングトランジスタ413のゲート電極、第1の電極及び第2の電極として機能する部分は半導体層3834と重なって形成されている部分であり、第3のスイッチングトランジスタ414のゲート電極、第1の電極及び第2の電極として機能する部分は半導体層3835と重なって形成されている部分である。また、トランジスタ111のゲート電極、第1の電極及び第2の電極として機能する部分は半導体層3836と重なって形成されている導電層部分である。容量素子115は、導電層3812と画素電極3844が重なっている部分に形成されている。   Note that portions of each conductive layer functioning as the gate electrode, the first electrode, and the second electrode of the first switching transistor 412 are formed so as to overlap with the semiconductor layer 3833, and thus the second switching transistor The portion functioning as the gate electrode, the first electrode, and the second electrode of the transistor 413 is a portion overlapping with the semiconductor layer 3834, and the gate electrode, the first electrode, and the second electrode of the third switching transistor 414 are formed. The portion functioning as the second electrode is a portion formed so as to overlap with the semiconductor layer 3835. Further, a portion functioning as the gate electrode, the first electrode, and the second electrode of the transistor 111 is a conductive layer portion which overlaps with the semiconductor layer 3836. The capacitor 115 is formed in a portion where the conductive layer 3812 and the pixel electrode 3844 overlap.

図4の画素構成においても、図1と同様の動作方法によりトランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子116に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子116の劣化に起因した輝度のばらつきも抑制することができる。   Also in the pixel configuration of FIG. 4, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 111 can be suppressed by the same operation method as in FIG. Therefore, a current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116, and variations in luminance can be suppressed. In addition, when the transistor 111 is operated in the saturation region, variation in luminance due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed.

また、Nチャネル型のトランジスタのみで画素を構成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層にアモルファス半導体やセミアモルファス半導体(若しくは微結晶半導体ともいう)などの非晶質半導体を用いることができる。例えば、アモルファス半導体としてアモルファスシリコン(a−Si:H)が挙げられる。これら非晶質半導体を用いることにより、さらに製造工程の簡略化が可能である。したがって、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。   In addition, since a pixel can be formed using only N-channel transistors, the manufacturing process can be simplified. In addition, an amorphous semiconductor such as an amorphous semiconductor or a semi-amorphous semiconductor (or a microcrystalline semiconductor) can be used for a semiconductor layer of a transistor included in the pixel. For example, amorphous silicon (a-Si: H) can be given as an amorphous semiconductor. By using these amorphous semiconductors, the manufacturing process can be further simplified. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved.

なお、第1のスイッチングトランジスタ412、第2のスイッチングトランジスタ413及び第3のスイッチングトランジスタ414は、単なるスイッチとして動作させるため、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を設けているものやマルチゲート構造にしているものなどがある。また、Nチャネル型とPチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい。   Note that the first switching transistor 412, the second switching transistor 413, and the third switching transistor 414 operate as mere switches, and thus the polarity (conductivity type) of the transistors is not particularly limited. However, it is preferable to use a transistor with low off-state current. As a transistor with low off-state current, there are a transistor provided with an LDD region and a transistor having a multi-gate structure. Further, a CMOS switch may be used by using both an N channel type and a P channel type.

続いて、本発明の画素を有する表示装置について図6を用いて説明する。   Next, a display device having the pixel of the present invention will be described with reference to FIG.

表示装置は、信号線駆動回路611、走査線駆動回路612及び画素部613を有し、画素部613には、信号線駆動回路611から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Smと、走査線駆動回路612から行方向に伸張して配置された複数の第1の走査線G1_1〜Gn_1、第2の走査線G1_2〜Gn_2、第3の走査線G1_3〜Gn_3及び電源線P1_1〜Pn_1と、信号線S1〜Smに対応してマトリクスに配置された複数の画素614とを有する。また、第1の走査線G1_1〜Gn_1と平行に複数の電位供給線P1_2〜Pn_2を有している。そして、各画素614は、信号線Sj(信号線S1〜Smのうちいずれか一)、第1の走査線Gi_1(走査線G1_1〜Gn_1のうちいずれか一)、第2の走査線Gi_2、第3の走査線Gi_3、電源線Pi_1、電位供給線Pi_2と接続されている。   The display device includes a signal line driver circuit 611, a scan line driver circuit 612, and a pixel portion 613, and the pixel portion 613 has a plurality of signal lines S <b> 1 to S1 arranged extending from the signal line driver circuit 611 in the column direction. Sm and a plurality of first scanning lines G1_1 to Gn_1, second scanning lines G1_2 to Gn_2, third scanning lines G1_3 to Gn_3, and a power supply line P1_1 that are arranged extending in the row direction from the scanning line driver circuit 612. To Pn_1 and a plurality of pixels 614 arranged in a matrix corresponding to the signal lines S1 to Sm. In addition, a plurality of potential supply lines P1_2 to Pn_2 are provided in parallel with the first scanning lines G1_1 to Gn_1. Each pixel 614 includes a signal line Sj (any one of the signal lines S1 to Sm), a first scanning line Gi_1 (any one of the scanning lines G1_1 to Gn_1), a second scanning line Gi_2, 3 scanning line Gi_3, power supply line Pi_1, and potential supply line Pi_2.

なお、信号線Sj、第1の走査線Gi_1、第2の走査線Gi_2、第3の走査線Gi_3、電源線Pi_1、電位供給線Pi_2は、それぞれ図1の信号線117、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線120、電源線121、電位供給線122に相当する。   Note that the signal line Sj, the first scanning line Gi_1, the second scanning line Gi_2, the third scanning line Gi_3, the power supply line Pi_1, and the potential supply line Pi_2 are the signal line 117 and the first scanning line in FIG. 1, respectively. Reference numeral 118 denotes a second scanning line 119, a third scanning line 120, a power supply line 121, and a potential supply line 122.

走査線駆動回路612から出力される信号により、動作させる画素の行を選択すると共に同行に属するそれぞれの画素に対し同時に図2に示した動作を行う。なお、図2のデータ書き込み期間においては、選択された行の画素に信号線駆動回路611から出力されたビデオ信号を書き込む。このとき、それぞれの画素の輝度データに応じた電位が各信号線S1〜Smに入力される。   A row of pixels to be operated is selected by a signal output from the scan line driver circuit 612, and the operation shown in FIG. 2 is simultaneously performed on each pixel belonging to the same row. Note that in the data writing period in FIG. 2, the video signal output from the signal line driver circuit 611 is written to the pixel in the selected row. At this time, a potential corresponding to the luminance data of each pixel is input to each of the signal lines S1 to Sm.

図40に示すように、例えばi行目のデータ書き込み期間を終えるとi+1行目に属する画素へ信号の書き込みを行う。なお、図40には、各行におけるデータ書き込み期間を表すためにこれを忠実に表すことができる図2の第1のスイッチ112の動作のみを抜き出して記載している。また、i行目においてデータ書き込み期間を終えた画素は、発光期間に移り、その画素へ書き込まれた信号にしたがって発光する。   As shown in FIG. 40, for example, when the data writing period of the i-th row ends, a signal is written to the pixel belonging to the i + 1-th row. Note that FIG. 40 shows only the operation of the first switch 112 in FIG. 2 that can faithfully represent the data writing period in each row. Further, the pixel that has completed the data writing period in the i-th row moves to the light emission period, and emits light according to the signal written to the pixel.

よって、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Therefore, if even the data writing period in each row does not overlap, the initialization start time can be set freely for each row. In addition, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. . Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、トランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor can be written to the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

なお、図6に示した表示装置の構成は一例であって本発明はこれに限定されない。例えば、電位供給線P1_2〜Pn_2は第1の走査線G1_1〜Gn_1と平行に配置されている必要はなく、信号線S1〜Smに平行に配置されていても良い。   Note that the configuration of the display device illustrated in FIG. 6 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, the potential supply lines P1_2 to Pn_2 do not have to be arranged in parallel to the first scanning lines G1_1 to Gn_1, and may be arranged in parallel to the signal lines S1 to Sm.

また、しきい値電圧のばらつきには、画素間における各トランジスタのしきい値電圧の違いのほか、1つのトランジスタに注目した場合において経時的なしきい値電圧の変化も含むものとする。さらに、各トランジスタのしきい値電圧の違いは、トランジスタの作製時におけるトランジスタ特性の違いによるものも含まれるものとする。なお、ここでいうトランジスタは発光素子等の負荷に電流を供給する機能を有するトランジスタを指す。     In addition, the variation in threshold voltage includes a change in threshold voltage over time when attention is paid to one transistor in addition to a difference in threshold voltage of each transistor between pixels. Further, the difference in threshold voltage of each transistor includes a difference in transistor characteristics at the time of manufacturing the transistor. Note that the transistor here refers to a transistor having a function of supplying current to a load such as a light emitting element.

(実施の形態2)
本実施形態では、実施の形態1とは異なる構成の画素を図39に示す。なお、実施の形態1と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a pixel having a different structure from that in Embodiment Mode 1 is shown in FIG. Note that components similar to those in Embodiment 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description of the same portions or portions having similar functions is omitted.

図39(A)に示す画素は、トランジスタ111、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、整流素子3914、容量素子115、発光素子116を有する。なお、画素は、信号線117、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線3920及び電源線121に接続されている。図39(A)に示した画素は、図1における第3のスイッチ114に整流素子3914を用いた構成となっており、容量素子115の第2の電極、トランジスタ111の第1の電極及び発光素子116の画素電極は、整流素子3914を介して第3の走査線3920と接続されている。つまり、整流素子3914はトランジスタ111の第1の電極から第3の走査線3920に電流が流れるように接続されている。もちろん、実施の形態1に示したように第1のスイッチ112及び第2のスイッチ113については、トランジスタ等を用いてもよい。また、整流素子3914には、図39(B)に示すショットキー・バリア型3951、PIN型3952、PN型3953のダイオードの他、ダイオード接続されているトランジスタ3954、3955等を用いることができる。ただし、トランジスタ3954及びトランジスタ3955は、電流を流す方向によってトランジスタの極性を適宜選択する必要がある。   A pixel illustrated in FIG. 39A includes a transistor 111, a first switch 112, a second switch 113, a rectifier element 3914, a capacitor element 115, and a light-emitting element 116. Note that the pixel is connected to the signal line 117, the first scan line 118, the second scan line 119, the third scan line 3920, and the power supply line 121. The pixel illustrated in FIG. 39A has a structure in which the rectifier element 3914 is used for the third switch 114 in FIG. 1, and the second electrode of the capacitor 115, the first electrode of the transistor 111, and light emission. The pixel electrode of the element 116 is connected to the third scanning line 3920 through the rectifying element 3914. That is, the rectifier element 3914 is connected so that a current flows from the first electrode of the transistor 111 to the third scan line 3920. Needless to say, as described in Embodiment Mode 1, transistors or the like may be used for the first switch 112 and the second switch 113. As the rectifier element 3914, diode-connected transistors 3954, 3955, and the like can be used in addition to the Schottky barrier type 3951, PIN type 3952, and PN type 3953 diodes shown in FIG. Note that the polarity of the transistors 3954 and 3955 needs to be selected as appropriate depending on the direction of current flow.

整流素子3914は、第3の走査線3920にHレベルの信号が入力されたときには電流が流れず、Lレベルの信号が入力されたときには整流素子3914に電流が流れる。よって、図39の画素を図1と同様に動作させる際には、初期化期間において第3の走査線3920にLレベルの信号を入力し、それ以外の期間においてはHレベルの信号を入力する。ただし、Lレベルの信号は、整流素子3914にただ電流が流れるだけではなく容量素子115の第2の電極の電位をV1−Vth−α(α:任意の正の数)にまで下げる必要があるためV1−Vth−α−β(α:任意の正の数)の電位であることとする。なお、βは整流素子3914の順方向におけるしきい値電圧を指す。   In the rectifier element 3914, no current flows when an H level signal is input to the third scanning line 3920, and an electric current flows in the rectifier element 3914 when an L level signal is input. Therefore, when the pixel in FIG. 39 is operated in the same manner as in FIG. 1, an L level signal is input to the third scanning line 3920 in the initialization period, and an H level signal is input in other periods. . However, in the case of the L level signal, not only the current flows through the rectifying element 3914 but also the potential of the second electrode of the capacitor 115 needs to be lowered to V1−Vth−α (α: any positive number). Therefore, the potential is V1-Vth-α-β (α: any positive number). Note that β indicates a threshold voltage in the forward direction of the rectifying element 3914.

上記事項を考慮し、図39の画素構成においても図1と同様に動作させることによりトランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子116に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子116の劣化に起因した輝度のばらつきも抑制することができる。さらに、整流素子3914を用いることで、配線数を減らすことが可能となり、開口率を向上させることができる。   In consideration of the above matters, the pixel configuration in FIG. 39 can also be operated in the same manner as in FIG. 1, whereby variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 111 can be suppressed. Therefore, a current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116, and variations in luminance can be suppressed. In addition, when the transistor 111 is operated in the saturation region, variation in luminance due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed. Further, by using the rectifying element 3914, the number of wirings can be reduced and the aperture ratio can be improved.

さらに、図6の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することができる。実施の形態1と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Further, the pixel shown in this embodiment mode can be applied to the display device in FIG. As in the first embodiment, the initialization start time can be set freely for each row as long as even the data writing periods in each row do not overlap. Further, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

また、本実施形態は、上述した図1以外にもその他の実施の形態に示した画素構成とも自由に組み合わせることができる。つまり、整流素子3914は、他の実施形態に示した画素にも適用することが可能である。   In addition to the above-described FIG. 1, this embodiment mode can be freely combined with the pixel structures shown in other embodiment modes. That is, the rectifying element 3914 can be applied to the pixels described in other embodiments.

(実施の形態3)
本実施形態では、実施の形態1とは異なる構成の画素を図7乃至9に示す。なお、実施の形態1と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, a pixel having a structure different from that in Embodiment Mode 1 is shown in FIGS. Note that components similar to those in Embodiment 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description of the same portions or portions having similar functions is omitted.

図7に示す画素700は、トランジスタ111、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114、容量素子115、発光素子116を有する。なお、画素700は、信号線117、第1の走査線718、第2の走査線119、第3の走査線120、電源線121及び次行の第1の走査線718に接続されている。   A pixel 700 illustrated in FIG. 7 includes a transistor 111, a first switch 112, a second switch 113, a third switch 114, a capacitor 115, and a light-emitting element 116. Note that the pixel 700 is connected to the signal line 117, the first scan line 718, the second scan line 119, the third scan line 120, the power supply line 121, and the first scan line 718 in the next row.

実施の形態1に示した図1の画素ではトランジスタ111の第1の電極は第3のスイッチ114を介して電位供給線122に接続していたのに対し、図7では次行の第1の走査線718に接続することができる。これは、電位供給線122に限らず、初期化期間においてトランジスタ111の第1の電極に所定の電位を供給できれば良いからである。そのため、初期化期間において所定の電位をトランジスタ111の第1の電極に供給できれば供給する配線はたえず一定の電位である必要はない。よって、電位供給線のかわりに次行の第1の走査線718を用いることができる。このように、次行と配線を共有することで配線数を減らすことが可能となり、開口率を向上させることができる。   In the pixel in FIG. 1 described in Embodiment Mode 1, the first electrode of the transistor 111 is connected to the potential supply line 122 through the third switch 114, whereas in FIG. A scan line 718 can be connected. This is because it is only necessary to supply a predetermined potential to the first electrode of the transistor 111 in the initialization period, not limited to the potential supply line 122. Therefore, if a predetermined potential can be supplied to the first electrode of the transistor 111 in the initialization period, the wiring to be supplied does not always need to have a constant potential. Therefore, the first scanning line 718 in the next row can be used instead of the potential supply line. Thus, by sharing the wiring with the next row, the number of wirings can be reduced, and the aperture ratio can be improved.

なお、図7に示した画素構成においても、実施の形態1と同様の動作をさせることにより、トランジスタ111のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子116に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可能である。なお、トランジスタ111の動作領域は特に限定されないが、飽和領域の場合の方が効果は顕著にあらわれる。さらに、トランジスタ111を飽和領域で動作させた場合には、発光素子116の劣化に起因したトランジスタ111に流れる電流のばらつきを抑制することができる。   Note that in the pixel configuration illustrated in FIG. 7 as well, by performing the same operation as in Embodiment 1, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 111 can be suppressed. Therefore, a current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116, and variations in luminance can be suppressed. In addition, since the counter electrode is operated at a constant potential, power consumption can be reduced. Note that the operation region of the transistor 111 is not particularly limited, but the effect is more remarkable in the saturation region. Further, when the transistor 111 is operated in the saturation region, variation in current flowing in the transistor 111 due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed.

ただし、第1の走査線718において第1のスイッチ112をオフさせる信号はV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位となる。そのため、V1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位でオフとなる第1のスイッチ112を使用する必要がある。また、画素700が属する行の初期化期間は配線を共有した行のデータ書き込み期間と重ならないように動作させる必要がある。   Note that a signal for turning off the first switch 112 in the first scan line 718 has a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). Therefore, it is necessary to use the first switch 112 that is turned off at a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). In addition, the initialization period of the row to which the pixel 700 belongs needs to be operated so as not to overlap with the data writing period of the row sharing the wiring.

なお、第3のスイッチ114にNチャネル型トランジスタを用いた場合、第3の走査線120において第3のスイッチ114をオフさせる電位は、第1の走査線718において第1のスイッチ112をオフさせる信号であるV1−Vth−αの電位より下げてもよく、この場合トランジスタがオフとなる際のゲート・ソース間電圧を負の値とすることが可能となる。よって、第3のスイッチ114がオフした際の電流漏れを少なくすることができる。   Note that in the case where an N-channel transistor is used for the third switch 114, the potential at which the third switch 114 is turned off in the third scan line 120 turns off the first switch 112 in the first scan line 718. The voltage may be lower than the potential of the signal V1-Vth-α. In this case, the gate-source voltage when the transistor is turned off can be a negative value. Therefore, current leakage when the third switch 114 is turned off can be reduced.

また、図8の画素800に示すように図1の電位供給線122を次行の第2の走査線819と共有しても良い。画素800においても、実施の形態1と同様の動作をさせることができる。ただし、第2の走査線819において第2のスイッチ113をオフさせる信号はV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位となる。そのため、V1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位でオフとなる第2のスイッチ113を使用する必要がある。また、画素800が属する行の初期化期間は配線を共有した行のしきい値書き込み期間と重ならないように動作させる必要がある。   Further, as shown in the pixel 800 in FIG. 8, the potential supply line 122 in FIG. 1 may be shared with the second scanning line 819 in the next row. The pixel 800 can also perform the same operation as that in Embodiment 1. Note that a signal for turning off the second switch 113 in the second scanning line 819 has a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). Therefore, it is necessary to use the second switch 113 that is turned off at a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). In addition, the initialization period of the row to which the pixel 800 belongs needs to be operated so as not to overlap with the threshold writing period of the row sharing the wiring.

なお、第3のスイッチ114にNチャネル型トランジスタを用いた場合、第3の走査線120において第3のスイッチ114をオフさせる信号は、第2の走査線819において第2のスイッチ113をオフさせる信号であるV1−Vth−αの電位より下げてもよく、この場合第3のスイッチ114がオフした際の電流漏れを少なくすることができる。   Note that in the case where an N-channel transistor is used for the third switch 114, a signal for turning off the third switch 114 in the third scanning line 120 turns off the second switch 113 in the second scanning line 819. The potential may be lower than the potential of the signal V1-Vth-α. In this case, current leakage when the third switch 114 is turned off can be reduced.

また、図9の画素900に示すように図1の電位供給線122を前行の第3の走査線920と共有しても良い。画素900においても、実施の形態1と同様の動作をさせることができる。ただし、第3の走査線920において第3のスイッチ114をオフさせる信号はV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位となる。そのため、V1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位でオフとなる第3のスイッチ114を使用する必要がある。また、画素900が属する行の初期化期間は配線を共有した行の初期化期間と重ならないように動作させる必要があるが、初期化期間がデータ書き込み期間より短く設定されている場合には特に問題はない。   Further, as shown in the pixel 900 in FIG. 9, the potential supply line 122 in FIG. 1 may be shared with the third scanning line 920 in the previous row. The pixel 900 can also operate in the same manner as in the first embodiment. Note that a signal for turning off the third switch 114 in the third scanning line 920 has a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). Therefore, it is necessary to use the third switch 114 that is turned off at a potential of V1−Vth−α (α: an arbitrary positive number). Further, the initialization period of the row to which the pixel 900 belongs needs to be operated so as not to overlap with the initialization period of the row sharing the wiring. This is particularly true when the initialization period is set shorter than the data writing period. No problem.

なお、本実施形態では図1の電位供給線122が次行もしくは前行の走査線と共有する場合について示したが、初期化期間にV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位を供給することが可能な配線であればそれ以外でも良い。   Note that although the case where the potential supply line 122 in FIG. 1 is shared with the next row or the previous row scan line is shown in this embodiment mode, V1−Vth−α (α: any positive number) is set in the initialization period. Any other wiring may be used as long as it can supply a potential.

さらに、本実施形態で示した画素を図6の表示装置に適用することができる。なお、表示装置において、図7乃至図9に記載した画素ごとの動作の制約及び各行におけるデータ書き込み期間が重複しない範囲内で、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Furthermore, the pixel shown in this embodiment mode can be applied to the display device in FIG. Note that in the display device, the initialization start time can be freely set for each row within a range in which the operation restrictions for each pixel described in FIGS. 7 to 9 and the data writing period in each row do not overlap. In addition, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. . Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

また、本実施の形態は、上述した図1以外の実施の形態1及び2に示した画素構成とも自由に組み合わせることができる。   Further, this embodiment mode can be freely combined with the pixel structures shown in Embodiment Modes 1 and 2 other than FIG. 1 described above.

(実施の形態4)
本実施形態では、実施の形態1とは異なる構成の画素について図10に示す。なお、実施の形態1と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a pixel having a structure different from that in Embodiment Mode 1 is shown in FIG. Note that components similar to those in Embodiment 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description of the same portions or portions having similar functions is omitted.

図10に示す画素は、トランジスタ1011、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114、容量素子115、発光素子116を有する。なお、画素は、信号線117、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線120、電源線121及び電位供給線122に接続されている。   10 includes a transistor 1011, a first switch 112, a second switch 113, a third switch 114, a capacitor 115, and a light-emitting element 116. Note that the pixel is connected to the signal line 117, the first scan line 118, the second scan line 119, the third scan line 120, the power supply line 121, and the potential supply line 122.

本実施形態におけるトランジスタ1011は、トランジスタを2つ直列に接続したマルチゲート型トランジスタであり、実施の形態1のトランジスタ111と同じ位置に設けられている。ただし、直列に接続されるトランジスタの数は特に限定されない。   The transistor 1011 in this embodiment is a multi-gate transistor in which two transistors are connected in series, and is provided at the same position as the transistor 111 in Embodiment 1. However, the number of transistors connected in series is not particularly limited.

実施の形態1と同様に図10に示した画素を動作させることにより、トランジスタ1011のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子116に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可能である。なお、トランジスタ1011の動作領域は特に限定されないが、飽和領域の場合の方が効果は顕著にあらわれる。   By operating the pixel shown in FIG. 10 as in Embodiment Mode 1, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 1011 can be suppressed. Therefore, a current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116, and variations in luminance can be suppressed. In addition, since the counter electrode is operated at a constant potential, power consumption can be reduced. Note that the operation region of the transistor 1011 is not particularly limited, but the effect is more remarkable in the saturation region.

さらに、トランジスタ1011を飽和領域で動作させた場合には、発光素子116の劣化に起因したトランジスタ1011に流れる電流のばらつきを抑制することができる。   Further, when the transistor 1011 is operated in the saturation region, variation in current flowing in the transistor 1011 due to deterioration of the light-emitting element 116 can be suppressed.

本実施形態におけるトランジスタ1011のチャネル長Lは、直列に接続された2つのトランジスタのチャネル幅が等しい場合、各トランジスタのチャネル長の合計として作用する。よって、飽和領域においてドレイン・ソース間電圧Vdsにかかわらず、より一定に近い電流値を得られやすい。特に、トランジスタ1011は長いチャネル長Lを有するトランジスタの作製が困難な場合に有効である。なお、2つのトランジスタの接続部は抵抗として機能する。   The channel length L of the transistor 1011 in this embodiment acts as the sum of the channel lengths of the transistors when the channel widths of two transistors connected in series are equal. Therefore, it is easy to obtain a current value closer to a constant value regardless of the drain-source voltage Vds in the saturation region. In particular, the transistor 1011 is effective when it is difficult to manufacture a transistor having a long channel length L. Note that the connection portion of the two transistors functions as a resistor.

なお、トランジスタ1011は発光素子116に供給する電流値を制御する機能を有していれば良く、トランジスタの種類は特に限定されない。そのため、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。   Note that the transistor 1011 only needs to have a function of controlling a current value supplied to the light-emitting element 116, and the type of the transistor is not particularly limited. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film, a thin film transistor using a non-single crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, MOS Type transistors, junction type transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors or carbon nanotubes, and other transistors can be used.

また、図10に示した画素は、図1に示した画素と同様、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114はトランジスタを用いることができる。   10 can use transistors for the first switch 112, the second switch 113, and the third switch 114, similarly to the pixel shown in FIG.

さらに、図6の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することができ、実施の形態1と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Furthermore, the pixels shown in this embodiment can be applied to the display device in FIG. 6, and as in Embodiment 1, if the data writing period in each row does not overlap, the initialization start time is set freely in each row. be able to. In addition, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. . Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

なお、トランジスタ1011は直列に接続されたトランジスタに限らず、図11のトランジスタ1111に示すような並列にトランジスタが接続された構成であっても良い。トランジスタ1111により、より大きな電流を発光素子116に供給することができる。また、並列に接続した2つのトランジスタによってトランジスタの特性が平均化されるため、トランジスタ1111を構成するトランジスタ本来の特性ばらつきをより小さくすることができる。ばらつきが小さいと図2に示した動作によりトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきをより抑制しやすくすることができる。   Note that the transistor 1011 is not limited to a transistor connected in series, and may have a structure in which transistors are connected in parallel as illustrated in a transistor 1111 in FIG. With the transistor 1111, a larger current can be supplied to the light-emitting element 116. In addition, since the characteristics of the transistors are averaged by the two transistors connected in parallel, the original characteristic variation of the transistors constituting the transistor 1111 can be further reduced. When the variation is small, the operation shown in FIG. 2 can more easily suppress the variation in the current value caused by the variation in the threshold voltage of the transistor.

また、本実施の形態は、上述した図1に限らずその他の実施の形態に示した画素構成にも適用することが可能である。   Further, this embodiment mode can be applied not only to the above-described FIG. 1 but also to pixel configurations shown in other embodiment modes.

(実施の形態5)
本実施形態では、本発明の画素において、発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタを期間毎に切り替えることにより、トランジスタの経時的な劣化を平均化する画素構成について図12を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a pixel configuration in which deterioration over time of a transistor is averaged by switching a transistor for controlling a current value supplied to a light emitting element for each period in the pixel of the present invention will be described with reference to FIG. .

図12に示す画素は、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202、第1のスイッチ1212、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214、第4のスイッチ1203、第5のスイッチ1204、容量素子1215、発光素子1216を有する。なお、画素は、信号線1217、第1の走査線1218、第2の走査線1219、第3の走査線1220、電源線1221及び電位供給線1222に接続されている。さらに、図12には図示していないが、第4のスイッチ1203及び第5のスイッチ1204のオン、オフを制御する第4及び第5の走査線にも接続されている。本実施形態において、第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202はNチャネル型トランジスタとし、それぞれのトランジスタはゲート・ソース間電圧(Vgs)がしきい値電圧を上回ったとき、導通状態になるものとする。また、発光素子1216の画素電極は陽極、対向電極1223は陰極とする。なお、トランジスタのゲート・ソース間電圧はVgs、容量素子に蓄積された電圧はVcsと記す。また、第1のトランジスタ1201のしきい値電圧をVth1、第2のトランジスタ1202のしきい値電圧をVth2と記す。電源線1221、電位供給線1222、信号線1217を、それぞれ第1の配線、第2の配線、第3の配線とも呼ぶ。   The pixel illustrated in FIG. 12 includes a first transistor 1201, a second transistor 1202, a first switch 1212, a second switch 1213, a third switch 1214, a fourth switch 1203, a fifth switch 1204, a capacitor An element 1215 and a light-emitting element 1216 are included. Note that the pixel is connected to a signal line 1217, a first scan line 1218, a second scan line 1219, a third scan line 1220, a power supply line 1221, and a potential supply line 1222. Further, although not shown in FIG. 12, the fourth switch 1203 and the fifth switch 1204 are also connected to fourth and fifth scanning lines for controlling on and off. In this embodiment, the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are N-channel transistors, and each transistor becomes conductive when the gate-source voltage (Vgs) exceeds the threshold voltage. And The pixel electrode of the light emitting element 1216 is an anode, and the counter electrode 1223 is a cathode. Note that the gate-source voltage of the transistor is denoted as Vgs, and the voltage accumulated in the capacitor is denoted as Vcs. The threshold voltage of the first transistor 1201 is denoted as Vth1, and the threshold voltage of the second transistor 1202 is denoted as Vth2. The power supply line 1221, the potential supply line 1222, and the signal line 1217 are also referred to as a first wiring, a second wiring, and a third wiring, respectively.

第1のトランジスタ1201は、第1の電極が第4のスイッチ1203を介して発光素子1216の画素電極に接続され、第2の電極が電源線1221に接続され、ゲート電極が第2のスイッチ1213を介して電源線1221と接続されている。また、第1のトランジスタ1201は、ゲート電極が第1のスイッチ1212を介して信号線1217とも接続されており、第1の電極が第4のスイッチ1203及び第3のスイッチ1214を介して電位供給線1222とも接続されている。   The first transistor 1201 has a first electrode connected to the pixel electrode of the light-emitting element 1216 through the fourth switch 1203, a second electrode connected to the power supply line 1221, and a gate electrode connected to the second switch 1213. It is connected to the power line 1221 through. The gate electrode of the first transistor 1201 is also connected to the signal line 1217 via the first switch 1212, and the first electrode is supplied with a potential via the fourth switch 1203 and the third switch 1214. A line 1222 is also connected.

第2のトランジスタ1202は、第1の電極が第5のスイッチ1204を介して発光素子1216の画素電極に接続され、第2の電極が電源線1221に接続され、ゲート電極が第2のスイッチ1213を介して電源線1221と接続されている。また、第2のトランジスタ1202はゲート電極が第1のスイッチ1212を介して信号線1217とも接続されており、第1の電極が第5のスイッチ1204及び第3のスイッチ1214を介して電位供給線1222とも接続されている。なお、第1のトランジスタ1201と第2のトランジスタ1202のゲート電極、及び第1のトランジスタ1201と第2のトランジスタ1202の第2の電極はそれぞれ接続されており、第1のトランジスタ1201と第2のトランジスタ1202の第1の電極においても第4のスイッチ1203及び第5のスイッチ1204を介して接続されている。   The second transistor 1202 has a first electrode connected to the pixel electrode of the light-emitting element 1216 through the fifth switch 1204, a second electrode connected to the power supply line 1221, and a gate electrode connected to the second switch 1213. It is connected to the power line 1221 through. The gate electrode of the second transistor 1202 is also connected to the signal line 1217 via the first switch 1212, and the first electrode is connected to the potential supply line via the fifth switch 1204 and the third switch 1214. 1222 is also connected. Note that the gate electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 and the second electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are connected to each other, and the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are connected to each other. The first electrode of the transistor 1202 is also connected through the fourth switch 1203 and the fifth switch 1204.

さらに、接続された第1のトランジスタ1201と第2のトランジスタ1202のゲート電極は、容量素子1215及び第4のスイッチ1203を介して第1のトランジスタ1201の第1の電極に接続され、さらに容量素子1215及び第5のスイッチ1204を介して第2のトランジスタ1202の第1の電極と接続されている。つまり、容量素子1215の第1の電極が第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202のゲート電極に、第2の電極が各々のスイッチを介して第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202の第1の電極に接続されている。なお、容量素子1215は、配線、半導体層や電極によって絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202のゲート容量を用いて省略することもできる。   Further, the gate electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 that are connected are connected to the first electrode of the first transistor 1201 through the capacitor 1215 and the fourth switch 1203, and the capacitor The first electrode of the second transistor 1202 is connected to the first transistor 1202 through 1215 and the fifth switch 1204. That is, the first electrode of the capacitor 1215 is connected to the gate electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202, and the second electrode is connected to each of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 through each switch. Connected to the first electrode. Note that the capacitor 1215 may be formed by sandwiching an insulating film with a wiring, a semiconductor layer, or an electrode, or may be omitted using the gate capacitors of the first transistor 1201 and the second transistor 1202.

なお、第1の走査線1218、第2の走査線1219、第3の走査線1220に信号を入力することにより、それぞれ第1のスイッチ1212、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214のオンオフが制御される。図12においては、第4のスイッチ1203及び第5のスイッチ1204のオン、オフを制御する走査線は省略している。   Note that by inputting signals to the first scan line 1218, the second scan line 1219, and the third scan line 1220, the first switch 1212, the second switch 1213, and the third switch 1214 are turned on and off, respectively. Is controlled. In FIG. 12, scanning lines for controlling on and off of the fourth switch 1203 and the fifth switch 1204 are omitted.

信号線1217には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データに応じた電位が入力される。   A signal in accordance with the gradation of a pixel corresponding to a video signal, that is, a potential corresponding to luminance data is input to the signal line 1217.

次に、図12で示した画素の動作について図13のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図13において1画面分の画像を表示する期間に相当する1フレーム期間は、初期化期間、しきい値書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に分割される。   Next, the operation of the pixel shown in FIG. 12 will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 13, one frame period corresponding to a period for displaying an image for one screen is divided into an initialization period, a threshold writing period, a data writing period, and a light emitting period.

なお、発光素子1216の対向電極1223にはV1の電位が供給され、Vth1とVth2の大きい方の値をVthとした時、電位供給線1222にはV1−Vth−α(α:任意の正の数)の電位が供給される。また、電源線1221には、アドレス期間はV1、発光期間ではV2の電位が供給される。ただし、V2>V1とする。   Note that a potential of V1 is supplied to the counter electrode 1223 of the light-emitting element 1216, and when the larger value of Vth1 and Vth2 is Vth, the potential supply line 1222 has V1-Vth-α (α: any positive value) Number) of potentials. The power supply line 1221 is supplied with a potential of V1 during the address period and V2 during the light emission period. However, V2> V1.

ここでは動作を説明するために、発光素子1216の対向電極1223の電位は、アドレス期間における電源線1221の電位と同じであるとしたが、発光素子1216が発光するために少なくとも必要とする電位差をVELとすると対向電極1223の電位はV1−Vth−α―VELの電位より高い値であれば良い。また、発光期間における電源線1221の電位V2は、対向電極1223の電位と発光素子1216が発光するために少なくとも必要とする電位差(VEL)とを加算した値より大きい値であれば良いが、説明上ここでは対向電極1223の電位をV1としたため、V2はV1+VELより大きい値であれば良いということになる。 Here, in order to explain the operation, the potential of the counter electrode 1223 of the light-emitting element 1216 is the same as the potential of the power supply line 1221 in the address period; however, at least a potential difference necessary for the light-emitting element 1216 to emit light is determined. If V EL , the potential of the counter electrode 1223 may be higher than the potential of V 1 −Vth−α−V EL . In addition, the potential V2 of the power supply line 1221 during the light emission period may be larger than a value obtained by adding the potential of the counter electrode 1223 and at least the potential difference (V EL ) necessary for the light emitting element 1216 to emit light. Here, for the purpose of explanation, the potential of the counter electrode 1223 is V1, so that V2 may be larger than V1 + VEL .

まず、図13(A)に示すように初期化期間では、第1のスイッチ1212及び第5のスイッチ1204をオフとし、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214及び第4のスイッチ1203をオンとする。このとき、第1のトランジスタ1201の第1の電極はソース電極となり、その電位はV1−Vth−αである。一方、ゲート電極の電位はV1となる。よって、第1のトランジスタ1201のゲート・ソース間電圧VgsはVth+αとなり、第1のトランジスタ1201は導通状態となる。そして、第1のトランジスタ1201のゲート電極と第1の電極との間に配置された容量素子1215にVth+αが保持される。   First, as shown in FIG. 13A, in the initialization period, the first switch 1212 and the fifth switch 1204 are turned off, and the second switch 1213, the third switch 1214, and the fourth switch 1203 are turned on. And At this time, the first electrode of the first transistor 1201 serves as a source electrode, and the potential thereof is V1−Vth−α. On the other hand, the potential of the gate electrode is V1. Accordingly, the gate-source voltage Vgs of the first transistor 1201 is Vth + α, and the first transistor 1201 is turned on. Then, Vth + α is held in the capacitor 1215 arranged between the gate electrode and the first electrode of the first transistor 1201.

次に、図13(B)に示すしきい値書き込み期間では、第3のスイッチ1214をオフとする。そのため、第1のトランジスタ1201の第1の電極即ちソース電極の電位は次第に上昇しV1−Vth1となったところで、第1のトランジスタ1201は非導通状態となる。よって、容量素子1215に保持される電圧はVth1となる。   Next, in the threshold writing period illustrated in FIG. 13B, the third switch 1214 is turned off. Therefore, when the potential of the first electrode, that is, the source electrode of the first transistor 1201 is gradually increased to V1-Vth1, the first transistor 1201 is turned off. Therefore, the voltage held in the capacitor 1215 is Vth1.

その後、図13(C)に示すデータ書き込み期間においては、第2のスイッチ1213をオフとした後、第1のスイッチ1212をオンとし、信号線1217より輝度データに応じた電位(V1+Vdata)を入力する。このときに、容量素子1215に保持される電圧VcsはVth1+Vdataとなり、第1のトランジスタ1201は導通状態になる。なお、Vdata≦0の電位を入力した場合には、非導通状態となり非発光とすることができる。   After that, in the data writing period illustrated in FIG. 13C, after the second switch 1213 is turned off, the first switch 1212 is turned on, and a potential (V1 + Vdata) corresponding to luminance data is input from the signal line 1217. To do. At this time, the voltage Vcs held in the capacitor 1215 is Vth1 + Vdata, and the first transistor 1201 is turned on. Note that in the case where a potential of Vdata ≦ 0 is input, a non-conduction state occurs and light emission is not possible.

次に、図13(D)に示す発光期間では、第1のスイッチ1212をオフとし、電源線1221の電位をV2とする。このとき、第1のトランジスタ1201のゲート・ソース間電圧はVgs=Vth1+Vdataであり、これに応じた電流が第1のトランジスタ1201及び発光素子1216に流れ、発光素子1216が発光する。   Next, in the light-emitting period illustrated in FIG. 13D, the first switch 1212 is turned off and the potential of the power supply line 1221 is set to V2. At this time, the gate-source voltage of the first transistor 1201 is Vgs = Vth1 + Vdata, and a current corresponding thereto flows to the first transistor 1201 and the light-emitting element 1216, so that the light-emitting element 1216 emits light.

このような動作により、発光素子1216に流れる電流は、第1のトランジスタ1201の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合においても、第1のトランジスタ1201のしきい値電圧(Vth1)に依存しない。   With such an operation, the current flowing through the light-emitting element 1216 depends on the threshold voltage (Vth1) of the first transistor 1201 regardless of whether the operation region of the first transistor 1201 is the saturation region or the linear region. do not do.

さらに、図13(E)に示す次の1フレーム期間における初期化期間では、第4のスイッチ1203をオフとし、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214及び第5のスイッチ1204をオンとする。このとき、第2のトランジスタ1202の第1の電極はソース電極となり、その電位はV1−Vth−αである。一方、ゲート電極の電位はV1となる。よって、第2のトランジスタ1202のゲート・ソース間電圧VgsはVth+αとなり、第2のトランジスタ1202は導通状態となる。そして、第2のトランジスタ1202のゲート電極と第1の電極との間に配置された容量素子1215にVth+αが保持される。   Further, in the initialization period in the next one frame period illustrated in FIG. 13E, the fourth switch 1203 is turned off, and the second switch 1213, the third switch 1214, and the fifth switch 1204 are turned on. . At this time, the first electrode of the second transistor 1202 serves as a source electrode, and the potential thereof is V1−Vth−α. On the other hand, the potential of the gate electrode is V1. Therefore, the gate-source voltage Vgs of the second transistor 1202 is Vth + α, and the second transistor 1202 is turned on. Then, Vth + α is held in the capacitor 1215 arranged between the gate electrode and the first electrode of the second transistor 1202.

次に、図13(F)に示すしきい値書き込み期間では、第3のスイッチ1214をオフとする。そのため、第2のトランジスタ1202の第1の電極即ちソース電極の電位は次第に上昇しV1−Vth2となったところで、第2のトランジスタ1202は非導通状態となる。よって、容量素子1215に保持される電圧はVth2となる。   Next, in the threshold value writing period illustrated in FIG. 13F, the third switch 1214 is turned off. Therefore, when the potential of the first electrode, that is, the source electrode of the second transistor 1202 is gradually increased to V1-Vth2, the second transistor 1202 is turned off. Therefore, the voltage held in the capacitor 1215 is Vth2.

その後、図13(G)に示すデータ書き込み期間においては、第2のスイッチ1213をオフとした後、第1のスイッチ1212をオンとし、信号線1217より輝度データに応じた電位(V1+Vdata)を入力する。このときに、容量素子1215に保持される電圧VcsはVth2+Vdataとなり、第2のトランジスタ1202は導通状態になる。   After that, in the data writing period illustrated in FIG. 13G, after the second switch 1213 is turned off, the first switch 1212 is turned on, and a potential (V1 + Vdata) corresponding to the luminance data is input from the signal line 1217. To do. At this time, the voltage Vcs held in the capacitor 1215 is Vth2 + Vdata, so that the second transistor 1202 is turned on.

次に、図13(H)に示す発光期間では、第1のスイッチ1212をオフとし、電源線1221の電位をV2とする。このとき、第2のトランジスタ1202のゲート・ソース間電圧はVgs=Vth2+Vdataであり、これに応じた電流が第2のトランジスタ1202及び発光素子1216に流れ、発光素子1216が発光する。   Next, in the light-emitting period illustrated in FIG. 13H, the first switch 1212 is turned off and the potential of the power supply line 1221 is set to V2. At this time, the gate-source voltage of the second transistor 1202 is Vgs = Vth2 + Vdata, and a current corresponding to the voltage flows through the second transistor 1202 and the light-emitting element 1216, so that the light-emitting element 1216 emits light.

また、第2のトランジスタ1202の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合においても、発光素子1216に流れる電流はしきい値電圧(Vth2)に依存しない。   In addition, in the case where the operation region of the second transistor 1202 is either the saturation region or the linear region, the current flowing through the light-emitting element 1216 does not depend on the threshold voltage (Vth2).

よって、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202のいずれのトランジスタを用いて発光素子に供給する電流を制御してもトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流値を発光素子1216に供給することができる。なお、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202を切り替えて用いることにより一つのトランジスタに加わる負荷を軽くすることによりトランジスタの経時的なしきい値の変化を小さいものとすることができる。   Therefore, even if the current supplied to the light-emitting element is controlled using any of the first transistor 1201 and the second transistor 1202, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor is suppressed, A current value corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 1216. Note that by changing the use of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 and reducing the load applied to one transistor, change in threshold value of the transistor with time can be reduced.

以上のことから、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202のしきい値電圧に起因した輝度のばらつきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定とするため消費電力を低くすることが可能である。   From the above, variation in luminance due to the threshold voltages of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 can be suppressed. In addition, since the potential of the counter electrode is kept constant, power consumption can be reduced.

さらに、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子1216の劣化による各々のトランジスタに流れる電流のばらつきも抑制できる。   Further, when the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are operated in the saturation region, variation in current flowing to each transistor due to deterioration of the light-emitting element 1216 can be suppressed.

なお、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202を飽和領域で動作させた場合、これらトランジスタのチャネル長Lは長い方がより好ましい。   Note that in the case where the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are operated in the saturation region, it is preferable that the channel length L of these transistors be long.

また、初期化期間において発光素子1216に逆方向のバイアス電圧を印加しているため、発光素子における短絡箇所を絶縁化したり、発光素子の劣化を抑制することができる。よって、発光素子の寿命を延ばすことができる。   In addition, since a reverse bias voltage is applied to the light-emitting element 1216 in the initialization period, a short-circuit portion in the light-emitting element can be insulated and deterioration of the light-emitting element can be suppressed. Therefore, the lifetime of the light emitting element can be extended.

なお、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきを抑制することができるため、そのトランジスタによって制御された電流の供給先は特に限定されない。そのため、図12に示した発光素子1216は、EL素子(有機EL素子、無機EL素子又は有機物及び無機物を含むEL素子)、電子放出素子、液晶素子、電子インクなどを適用することができる。   Note that since variation in current value due to variation in threshold voltage of a transistor can be suppressed, a supply destination of current controlled by the transistor is not particularly limited. Therefore, an EL element (an organic EL element, an inorganic EL element, or an EL element containing an organic substance and an inorganic substance), an electron-emitting element, a liquid crystal element, electronic ink, or the like can be used as the light-emitting element 1216 illustrated in FIG.

また、第1のトランジスタ1201、第2のトランジスタ1202は発光素子1216に供給する電流値を制御する機能を有していれば良く、トランジスタの種類は特に限定されない。そのため、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。   The first transistor 1201 and the second transistor 1202 only have a function of controlling a current value supplied to the light-emitting element 1216, and the type of the transistor is not particularly limited. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film, a thin film transistor using a non-single crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, MOS Type transistors, junction type transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors or carbon nanotubes, and other transistors can be used.

第1のスイッチ1212は画素の階調に従った信号を容量素子に入力するタイミングを選択するものであり、第2のスイッチ1213は第1のトランジスタ1201もしくは第2のトランジスタ1202のゲート電極に所定の電位を与えるタイミングを選択するものであり、第3のスイッチ1214は容量素子1215に書き込まれた電位を初期化するための所定の電位を与えるタイミングを選択するものである。そのため、第1のスイッチ1212、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214は、上記機能を有していれば特に限定されない。たとえば、トランジスタやダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。なお、第1乃至第3のスイッチは、上記のタイミングで信号もしくは電位を画素に与えることができれば特に必要はない。また、第4のスイッチ1203及び第5のスイッチ1204についても特に限定されず、たとえば、トランジスタやダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。   The first switch 1212 selects a timing at which a signal in accordance with the gray scale of the pixel is input to the capacitor, and the second switch 1213 has a predetermined connection to the gate electrode of the first transistor 1201 or the second transistor 1202. The third switch 1214 selects the timing for applying a predetermined potential for initializing the potential written in the capacitor 1215. Therefore, the first switch 1212, the second switch 1213, and the third switch 1214 are not particularly limited as long as they have the above functions. For example, a transistor or a diode may be used, or a logic circuit combining them may be used. Note that the first to third switches are not particularly required as long as a signal or a potential can be given to the pixel at the above timing. Further, the fourth switch 1203 and the fifth switch 1204 are not particularly limited, and may be, for example, a transistor or a diode, or a logic circuit combining them.

第1のスイッチ1212、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214、第4のスイッチ1203、第5のスイッチ1204にNチャネル型のトランジスタを用いた場合、Nチャネル型のトランジスタのみで画素を構成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層にアモルファス半導体やセミアモルファス半導体(若しくは微結晶半導体ともいう)などの非晶質半導体を用いることができる。例えば、アモルファス半導体としてアモルファスシリコン(a−Si:H)が挙げられる。これら非晶質半導体を用いることにより、さらに製造工程の簡略化が可能である。したがって、製造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。   In the case where N-channel transistors are used for the first switch 1212, the second switch 1213, the third switch 1214, the fourth switch 1203, and the fifth switch 1204, a pixel is formed using only the N-channel transistors. Therefore, the manufacturing process can be simplified. In addition, an amorphous semiconductor such as an amorphous semiconductor or a semi-amorphous semiconductor (or a microcrystalline semiconductor) can be used for a semiconductor layer of a transistor included in the pixel. For example, amorphous silicon (a-Si: H) can be given as an amorphous semiconductor. By using these amorphous semiconductors, the manufacturing process can be further simplified. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved.

なお、第1のスイッチ1212、第2のスイッチ1213、第3のスイッチ1214、第4のスイッチ1203、第5のスイッチ1204にトランジスタを用いた場合、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。   Note that when transistors are used for the first switch 1212, the second switch 1213, the third switch 1214, the fourth switch 1203, and the fifth switch 1204, the polarity (conductivity type) of the transistor is not particularly limited. However, it is preferable to use a transistor with low off-state current.

また、第1のトランジスタ1201と第4のスイッチ1203及び第2のトランジスタ1202と第5のスイッチ1204は、図41に示すようにそれぞれ入れ替わっていても良い。つまり、第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202の第1の電極は容量素子1215を介して第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202のゲート電極に接続されている。また、第1のトランジスタ1201の第2の電極は第4のスイッチ1203を介し電源線1221と接続され、第2のトランジスタ1202の第2の電極は第5のスイッチ1204を介して電源線1221と接続されている。   Further, the first transistor 1201 and the fourth switch 1203, and the second transistor 1202 and the fifth switch 1204 may be interchanged as shown in FIG. In other words, the first electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 are connected to the gate electrodes of the first transistor 1201 and the second transistor 1202 through the capacitor 1215. The second electrode of the first transistor 1201 is connected to the power supply line 1221 through the fourth switch 1203, and the second electrode of the second transistor 1202 is connected to the power supply line 1221 through the fifth switch 1204. It is connected.

また、図12及び図41ではトランジスタとスイッチをセットにして、つまり第1のトランジスタ1201と第4のスイッチ1203、第2のトランジスタ1202と第5のスイッチ1204をセットにして並列数が2の場合について記載したが、並列に配置する数は特に限定されない。     12 and 41, when the transistor and the switch are set, that is, the first transistor 1201 and the fourth switch 1203, the second transistor 1202 and the fifth switch 1204 are set, and the parallel number is two. However, the number arranged in parallel is not particularly limited.

また、図6の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することで、実施の形態1と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   In addition, by applying the pixel shown in this embodiment to the display device of FIG. 6, the initialization start time can be freely set in each row as long as the data writing period in each row does not overlap as in the first embodiment. Can do. In addition, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. . Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

なお、実施の形態3と同様、電位供給線1222は他の行の配線と共有することができる。また、実施の形態4と同様、第1のトランジスタ1201及び第2のトランジスタ1202のそれぞれに、トランジスタが直列に接続されたマルチゲート型トランジスタや並列に配置されたトランジスタを用いても良い。これらに限らず、本実施の形態は、実施の形態1乃至4に示した画素構成にも適用することが可能である。   Note that as in Embodiment 3, the potential supply line 1222 can be shared with wirings in other rows. As in Embodiment 4, a multigate transistor in which transistors are connected in series or a transistor arranged in parallel may be used for each of the first transistor 1201 and the second transistor 1202. The present embodiment is not limited to these, and can also be applied to the pixel structures described in Embodiments 1 to 4.

(実施の形態6)
本実施形態では、実施の形態1とは異なる構成の画素を示す。実施の形態1と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。なお、これらは実施の形態1と同様に動作させるものとする。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a pixel having a structure different from that in Embodiment 1 is shown. Components similar to those in Embodiment 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description of the same portions or portions having similar functions is omitted. These operations are the same as in the first embodiment.

本実施形態では、発光素子116に強制的に電流が流れないようにする画素構成について説明する。つまり、非発光状態を強制的に作ることにより、残像が見えにくく、動画特性に優れた表示装置を得ることを目的とする。   In the present embodiment, a pixel configuration in which current is not forced to flow through the light emitting element 116 will be described. That is, it is an object of the present invention to obtain a display device that is difficult to see an afterimage and has excellent moving image characteristics by forcibly creating a non-light emitting state.

このような画素構成の一つを図29に示す。図29に示す画素は、図1の画素が有するトランジスタ111、第1のスイッチ112、第2のスイッチ113、第3のスイッチ114、容量素子115、発光素子116の他に、第4のスイッチ2901を有する。また、画素は、信号線117、第1の走査線118、第2の走査線119、第3の走査線120、電源線121及び電位供給線122の他、第4の走査線2902にも接続されている。   One such pixel configuration is shown in FIG. 29 includes a fourth switch 2901 in addition to the transistor 111, the first switch 112, the second switch 113, the third switch 114, the capacitor 115, and the light-emitting element 116 included in the pixel in FIG. Have In addition, the pixel is connected to the fourth scanning line 2902 in addition to the signal line 117, the first scanning line 118, the second scanning line 119, the third scanning line 120, the power supply line 121, and the potential supply line 122. Has been.

図29において、第4のスイッチ2901は、容量素子115と並列に接続されている。そのため、第4のスイッチ2901がオンになるとトランジスタ111のゲート電極と第1の電極間が短絡する。すると、容量素子115に保持されていたトランジスタ111のゲートソース間電圧を0Vにすることができるため、トランジスタ111がオフとなり、発光素子116を非発光とすることができる。なお、第4のスイッチ2901におけるオンオフの制御は、第4の走査線2902に入力される信号によって画素一行ずつ走査する。   In FIG. 29, the fourth switch 2901 is connected in parallel with the capacitor 115. Therefore, when the fourth switch 2901 is turned on, the gate electrode and the first electrode of the transistor 111 are short-circuited. Then, since the gate-source voltage of the transistor 111 held in the capacitor 115 can be 0 V, the transistor 111 is turned off and the light-emitting element 116 can be made non-light-emitting. Note that on / off control of the fourth switch 2901 is performed by scanning pixel by row in accordance with a signal input to the fourth scan line 2902.

このような動作により、画素に書き込まれた信号を消去する。よって、次の初期化期間までは強制的に非発光の状態となる消去期間が設けられる。つまり、黒表示が挿入されることになる。よって、残像が見えにくくなり、動画特性の向上を図ることができる。   By such an operation, the signal written in the pixel is erased. Therefore, an erasing period in which the light emission is forcibly stopped is provided until the next initialization period. That is, a black display is inserted. Therefore, it is difficult to see the afterimage, and the moving image characteristics can be improved.

ところで、表示装置の階調を表現する駆動方式には、アナログ階調方式とデジタル階調方式がある。アナログ階調方式には、発光素子の発光強度をアナログ制御する方式と発光素子の発光時間をアナログ制御する方式がある。アナログ階調方式においては発光素子の発光強度をアナログ制御する方式がよく用いられている。一方、デジタル階調方式はデジタル制御で発光素子をオンオフさせ、階調を表現している。デジタル階調方式の場合、デジタル信号で処理できるためノイズに強いというメリットがあるが、発光・非発光の2状態しかないため、このままでは2階調しか表現できない。そこで、別の手法を組み合わせて、多階調化を図ることが行われている。多階調化のための手法としては、画素の発光面積に重みをつけてその選択により階調表示を行う面積階調方式と、発光時間に重みをつけてその選択により階調表示を行う時間階調方式とがある。   Incidentally, there are an analog gray scale method and a digital gray scale method as drive methods for expressing the gray scale of the display device. The analog gradation method includes a method of analog control of the light emission intensity of the light emitting element and a method of analog control of the light emission time of the light emitting element. In the analog gradation method, a method of analog control of the light emission intensity of the light emitting element is often used. On the other hand, in the digital gradation method, gradation is expressed by turning on and off the light emitting element by digital control. In the digital gradation method, since it can be processed with a digital signal, there is a merit of being resistant to noise. However, since there are only two states of light emission and non-light emission, only two gradations can be expressed as it is. In view of this, multi-gradation is being achieved by combining different methods. As a method for multi-gradation, there are an area gradation method in which gradation display is performed by weighting the light emitting area of the pixel and selection is performed, and a time in which gradation display is performed by weighting the light emission time and selected. There is a gradation method.

このデジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた場合、図42に示すように、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間(SFn)に分割する。各サブフレーム期間は、初期化期間、しきい値書き込み期間及びデータ書き込み期間を有するアドレス期間(Ta)と、発光期間(Ts)とを有する。なお、サブフレーム期間は表示ビット数nに応じた数を1フレーム期間に設ける。また、各サブフレーム期間における発光期間の長さの比を2(n−1):2(n−2):・・・:2:1とし、各発光期間で発光素子の発光、もしくは非発光を選択し、発光素子が発光している1フレーム期間中の合計時間の差を利用して階調表現を行う。1フレーム期間において、発光している合計時間が長ければ輝度が高く、短ければ輝度が低くなる。なお、図42においては4ビット階調の例を示しており、1フレーム期間は4つのサブフレーム期間に分割され、発光期間の組み合わせによって、2=16階調を表現できる。なお、発光期間の長さの比は、特に2のべき乗の比としなくても、階調表現は可能である。また、あるサブフレーム期間をさらに分割していても良い。 When the digital gradation method and the time gradation method are combined, one frame period is divided into a plurality of subframe periods (SFn) as shown in FIG. Each subframe period includes an address period (Ta) having an initialization period, a threshold value writing period and a data writing period, and a light emission period (Ts). Note that a number corresponding to the number n of display bits is provided in one frame period in the subframe period. In addition, the ratio of the lengths of the light emitting periods in each subframe period is set to 2 (n-1) : 2 (n-2) :. Is selected, and gradation expression is performed using a difference in total time during one frame period in which the light emitting element emits light. In one frame period, the luminance is high if the total emission time is long, and the luminance is low if it is short. Note that FIG. 42 shows an example of 4-bit gradation, and one frame period is divided into four subframe periods, and 2 4 = 16 gradations can be expressed by a combination of light emission periods. Note that gradation expression is possible even if the ratio of the lengths of the light emission periods is not particularly a power-of-two ratio. Further, a certain subframe period may be further divided.

なお、上記のように時間階調方式を用いて多階調化を図る場合、下位ビットの発光期間の長さは短いため、発光期間の終了後直ちに次のサブフレーム期間のデータ書き込み動作を開始しようとすると、前のサブフレーム期間のデータ書き込み動作と重複してしまい、正常な動作ができなくなる。そのため、サブフレーム期間内に上記のような消去期間を設けることで、全行に要するデータ書き込み期間より短い発光も表現することができる。即ち、発光期間を自由に設定することができる。   Note that when multi-gradation is performed using the time gray scale method as described above, since the light emission period of the lower bits is short, the data writing operation for the next subframe period starts immediately after the light emission period ends. Attempting to do so overlaps the data write operation in the previous subframe period, and normal operation cannot be performed. Therefore, by providing such an erasing period in the subframe period, light emission shorter than the data writing period required for all rows can be expressed. That is, the light emission period can be set freely.

本発明は、アナログ階調において特に有効であることはもちろん、デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方式においても、発光期間を自由に設定することができるため、消去期間を設けることは有効である。   The present invention is particularly effective for analog gray scales. In addition, a light emission period can be freely set even in a system that combines a digital gray scale method and a time gray scale method, and therefore an erasing period is provided. Is valid.

また、電源線121からトランジスタ111を介して発光素子116の画素電極までの間の電流の経路に新たにスイッチを設け、一行ずつ画素を走査してそのスイッチをオフにすることにより消去期間を設けても良い。   In addition, a new switch is provided in a current path from the power supply line 121 to the pixel electrode of the light emitting element 116 through the transistor 111, and an erase period is provided by scanning the pixels row by row and turning off the switch. May be.

このような構成の一つを図30に示す。図30の構成は、図1の画素構成に加え、第4のスイッチ3001がトランジスタ111の第2の電極と電源線121との間に接続されている。そして、第4のスイッチ3001のオンオフは、第4の走査線3002に入力される信号によって制御される。   One such configuration is shown in FIG. 30, in addition to the pixel configuration in FIG. 1, a fourth switch 3001 is connected between the second electrode of the transistor 111 and the power supply line 121. Then, on / off of the fourth switch 3001 is controlled by a signal input to the fourth scan line 3002.

また、トランジスタ111の第1の電極と発光素子116の画素電極との接続点をノード3003とすると、図37に示すように第4のスイッチ3701をノード3003とトランジスタ111の第1の電極との間に接続しても良い。第4のスイッチ3701のオンオフは第4の走査線3702に入力される信号によって制御される。   Further, when a connection point between the first electrode of the transistor 111 and the pixel electrode of the light-emitting element 116 is a node 3003, the fourth switch 3701 is connected between the node 3003 and the first electrode of the transistor 111 as illustrated in FIG. You may connect between them. On / off of the fourth switch 3701 is controlled by a signal input to the fourth scan line 3702.

よって、第4のスイッチをオフにすることにより消去期間を設けることが可能である。また、実施の形態1と同様に図30及び図37に示す画素を動作させる際に、初期化期間において第4のスイッチをオフすることにより消費電力を低減することも可能である。   Therefore, an erasing period can be provided by turning off the fourth switch. Further, similarly to Embodiment Mode 1, when the pixel illustrated in FIGS. 30 and 37 is operated, power consumption can be reduced by turning off the fourth switch in the initialization period.

なお、図30および図37に限らず、図43に示すようにノード3003と発光素子116の画素電極との間に第4のスイッチ4301を接続しても消去期間を設けることは可能である。また、図44に示すように、トランジスタ111の第2の電極と第2のスイッチ113との接続点と、電源線121との間に第4のスイッチ4401を接続しても消去期間を設けることは可能である。   Note that the erasing period can be provided even when the fourth switch 4301 is connected between the node 3003 and the pixel electrode of the light-emitting element 116 as shown in FIG. As shown in FIG. 44, an erasing period is provided even if the fourth switch 4401 is connected between the connection point between the second electrode of the transistor 111 and the second switch 113 and the power supply line 121. Is possible.

また、トランジスタ111のゲート電極に電位を入力することで強制的に消去期間を設けても良い。   Further, an erasing period may be forcibly provided by inputting a potential to the gate electrode of the transistor 111.

このような構成の一つを図31に示す。図31の構成は、図1の画素構成に加え整流素子3101を有し、その整流素子3101を介してトランジスタ111のゲート電極と第4の走査線3102とが接続されている。なお、トランジスタ111がNチャネル型トランジスタであるとすると、整流素子3101はトランジスタ111のゲート電極から第4の走査線3102に電流が流れるように接続されている。第4の走査線3102はトランジスタ111を強制的にオフにするときのみLレベルの信号が入力され、それ以外はHレベルの信号を入力する。すると、第4の走査線がHレベルのときには、整流素子3101には電流が流れず、Lレベルになるとトランジスタ111から第4の走査線3102へ電流が流れる。このように第4の走査線3102へ電流を流すことにより、容量素子115に保持される電圧をトランジスタ111のしきい値電圧(Vth)以下にし、トランジスタ111を強制的にオフにする。なお、Lレベルの電位は、トランジスタ111のゲート電極の電位がLレベルの電位より整流素子3101の順方向しきい値電圧分高い電位以下にならないことを考慮し、決定しなければならない。また、このLレベルの電位で第1のスイッチ112及び第2のスイッチ113がオフするものを各々のスイッチに用いている場合には、第4の走査線3102を第1の走査線118もしくは第2の走査線119で代用しても良い。   One such configuration is shown in FIG. 31 includes a rectifying element 3101 in addition to the pixel structure of FIG. 1, and the gate electrode of the transistor 111 and the fourth scanning line 3102 are connected through the rectifying element 3101. Note that when the transistor 111 is an N-channel transistor, the rectifier element 3101 is connected so that a current flows from the gate electrode of the transistor 111 to the fourth scan line 3102. The fourth scanning line 3102 receives an L level signal only when the transistor 111 is forcibly turned off, and otherwise inputs an H level signal. Then, when the fourth scanning line is at the H level, no current flows through the rectifier element 3101, and when the fourth scanning line is at the L level, a current flows from the transistor 111 to the fourth scanning line 3102. In this manner, by passing a current through the fourth scan line 3102, the voltage held in the capacitor 115 is made lower than the threshold voltage (Vth) of the transistor 111, and the transistor 111 is forcibly turned off. Note that the L-level potential must be determined in consideration of the fact that the potential of the gate electrode of the transistor 111 does not become lower than the potential of the forward threshold voltage of the rectifying element 3101 than the L-level potential. In addition, when the switch in which the first switch 112 and the second switch 113 are turned off at this L level potential is used for each switch, the fourth scanning line 3102 is replaced with the first scanning line 118 or the first scanning line 118. The second scanning line 119 may be substituted.

なお、画素構成は強制的に非発光にする手段を有していれば黒表示が挿入されることにより残像が見えにくくすることができるため、上記の構成に特に限定されない。   Note that the pixel configuration is not particularly limited to the above-described configuration because if the pixel configuration has a means for forcibly turning off light emission, an afterimage can be made difficult to see by inserting a black display.

なお、整流素子3101には、図39(B)に示したショットキー・バリア型、PIN型、PN型のダイオードの他、ダイオード接続されているトランジスタ等を用いることができる。   Note that as the rectifying element 3101, a diode-connected transistor or the like can be used in addition to the Schottky barrier type, PIN type, or PN type diode shown in FIG.

なお、本実施形態に示した消去期間を設けるためのスイッチは、上述した図1に限らずその他の実施の形態に示した画素構成にも適用することが可能である。   Note that the switch for providing the erasing period described in this embodiment mode is not limited to the above-described FIG. 1 and can be applied to pixel configurations shown in other embodiment modes.

また、このようなスイッチを設けなくても初期化期間を長く設定することで、初期化期間は消去期間を兼ねることができる。よって、実施の形態1乃至5に記載した画素を動作する際、残像が見えにくくするために黒表示させたい期間を初期化期間の長さと設定することで、動画特性の向上を図ることができる。また、発光期間において電源線121の電位を対向電極123の電位と同一にすることにより黒表示を挿入しても良い。   Further, by setting a long initialization period without providing such a switch, the initialization period can also serve as an erasing period. Therefore, when the pixels described in Embodiments 1 to 5 are operated, the period for which black display is performed in order to make an afterimage difficult to see is set as the length of the initialization period, so that the moving image characteristics can be improved. . Further, black display may be inserted by making the potential of the power supply line 121 the same as the potential of the counter electrode 123 during the light emission period.

なお、図30に示した画素構成においては、データ書き込み期間にトランジスタ111が導通状態となった場合、第4のスイッチ3001をオフにすることによりトランジスタ111への電流を遮断することができる。よって、トランジスタ111のソース電極と接続されている容量素子115の第2の電極の電位の変動を抑制することができるため、より正確に容量素子115にVth+Vdataの電圧を保持させることが可能となる。したがって、輝度データに応じたより正確な電流を発光素子116に供給することができる。   Note that in the pixel structure illustrated in FIG. 30, when the transistor 111 is turned on in the data writing period, the current to the transistor 111 can be cut off by turning off the fourth switch 3001. Therefore, variation in potential of the second electrode of the capacitor 115 connected to the source electrode of the transistor 111 can be suppressed, so that the capacitor 115 can hold the voltage of Vth + Vdata more accurately. . Therefore, a more accurate current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116.

また、図37に示した画素構成においても、データ書き込み期間に第4のスイッチ3701をオフとすることにより容量素子115の第2の電極の電位の変動を抑制することができるため、より正確に容量素子115にVth+Vdataの電圧を保持させることが可能となる。よって、輝度データに応じたより正確な電流を発光素子116に供給することができる。   In the pixel structure illustrated in FIG. 37, the variation in the potential of the second electrode of the capacitor 115 can be suppressed by turning off the fourth switch 3701 in the data writing period; The capacitor 115 can hold a voltage of Vth + Vdata. Therefore, a more accurate current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element 116.

なお、本実施形態で示した画素は、実施の形態1において示した表示装置に適用することができる。以上のことから、輝度のばらつきが少なく、かつ動画特性に優れた表示装置を得ることができる。   Note that the pixel described in this embodiment can be applied to the display device described in Embodiment 1. From the above, it is possible to obtain a display device with little variation in luminance and excellent moving image characteristics.

(実施の形態7)
本実施形態では、発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタにPチャネル型トランジスタを適用した場合について図14を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the case where a P-channel transistor is applied to a transistor for controlling a current value supplied to a light emitting element will be described with reference to FIG.

図14に示す画素は、トランジスタ1411、第1のスイッチ1412、第2のスイッチ1413、第3のスイッチ1414、容量素子1415、発光素子1416を有する。なお、画素は、信号線1417、第1の走査線1418、第2の走査線1419、第3の走査線1420、電源線1421及び電位供給線1422に接続されている。本実施の形態において、トランジスタ1411はPチャネル型トランジスタとし、そのゲート・ソース間電圧の絶対値(|Vgs|)がしきい値電圧(|Vth|)を上回ったとき(VgsがVthを下回ったとき)、導通状態になるものとする。また、発光素子1416の画素電極は陰極、対向電極1423は陽極とする。なお、トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値を|Vgs|、しきい値の絶対値を|Vth|と記し、電源線1421及び電位供給線1422、信号線1417を、それぞれ第1の配線、第2の配線、第3の配線とも呼ぶ。   The pixel illustrated in FIG. 14 includes a transistor 1411, a first switch 1412, a second switch 1413, a third switch 1414, a capacitor element 1415, and a light-emitting element 1416. Note that the pixel is connected to a signal line 1417, a first scan line 1418, a second scan line 1419, a third scan line 1420, a power supply line 1421, and a potential supply line 1422. In this embodiment, the transistor 1411 is a P-channel transistor. When the absolute value (| Vgs |) of the gate-source voltage exceeds the threshold voltage (| Vth |) (Vgs falls below Vth). )). The pixel electrode of the light-emitting element 1416 is a cathode, and the counter electrode 1423 is an anode. Note that the absolute value of the gate-source voltage of the transistor is denoted as | Vgs |, the absolute value of the threshold is denoted as | Vth |, and the power supply line 1421, the potential supply line 1422, and the signal line 1417 are connected to the first wiring, It is also called a second wiring or a third wiring.

トランジスタ1411の第1の電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)は、発光素子1416の画素電極に接続され、第2の電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)は電源線1421に接続され、ゲート電極は第2のスイッチ1413を介して電源線1421と接続されている。また、トランジスタ1411のゲート電極は、第1のスイッチ1412を介して信号線1417とも接続されており、第1の電極は第3のスイッチ1414を介して電位供給線1422とも接続されている。   A first electrode (one of a source electrode and a drain electrode) of the transistor 1411 is connected to the pixel electrode of the light-emitting element 1416, a second electrode (the other of the source electrode and the drain electrode) is connected to a power supply line 1421, and a gate The electrode is connected to the power supply line 1421 through the second switch 1413. The gate electrode of the transistor 1411 is also connected to the signal line 1417 through the first switch 1412, and the first electrode is also connected to the potential supply line 1422 through the third switch 1414.

さらに、トランジスタ1411のゲート電極と第1の電極との間に容量素子1415が接続されている。つまり、容量素子1415の第1の電極がトランジスタ1411のゲート電極に、第2の電極がトランジスタ1411の第1の電極に接続されている。なお、容量素子1415は、配線、半導体層や電極によって絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、トランジスタ1411のゲート容量を用いて省略することもできる。   Further, a capacitor 1415 is connected between the gate electrode of the transistor 1411 and the first electrode. That is, the first electrode of the capacitor 1415 is connected to the gate electrode of the transistor 1411, and the second electrode is connected to the first electrode of the transistor 1411. Note that the capacitor 1415 may be formed by sandwiching an insulating film with a wiring, a semiconductor layer, or an electrode, or may be omitted using the gate capacitance of the transistor 1411.

なお、第1の走査線1418、第2の走査線1419、第3の走査線1420に信号を入力することにより、それぞれ第1のスイッチ1412、第2のスイッチ1413、第3のスイッチ1414のオンオフが制御される。   Note that by inputting signals to the first scan line 1418, the second scan line 1419, and the third scan line 1420, the first switch 1412, the second switch 1413, and the third switch 1414 are turned on and off, respectively. Is controlled.

信号線1417には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データに応じた電位が入力される。   A signal according to the gradation of a pixel corresponding to a video signal, that is, a potential corresponding to luminance data is input to the signal line 1417.

次に、図14で示した画素の動作について図15のタイミングチャート及び図16を用いて説明する。なお、図14において1画面分の画像を表示する期間に相当する1フレーム期間は、初期化期間、しきい値書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に分割される。また、初期化期間、しきい値書き込み期間、データ書き込み期間をまとめてアドレス期間と呼ぶ。1フレーム期間は特に限定はないが、画像をみる人がちらつき(フリッカ)を感じないように少なくとも1/60秒以下とすることが好ましい。   Next, the operation of the pixel shown in FIG. 14 will be described with reference to the timing chart of FIG. 15 and FIG. In FIG. 14, one frame period corresponding to a period for displaying an image for one screen is divided into an initialization period, a threshold writing period, a data writing period, and a light emission period. The initialization period, threshold write period, and data write period are collectively referred to as an address period. There is no particular limitation on the period of one frame, but it is preferable to set it to at least 1/60 second or less so that a person viewing the image does not feel flicker.

なお、発光素子1416の対向電極1423にはV1の電位が、電位供給線1422にはV1+|Vth|+α(α:任意の正の数)の電位が入力される。また、電源線1421には、アドレス期間はV1、発光期間ではV2の電位が入力される。ただし、V2<V1とする。   Note that a potential of V1 is input to the counter electrode 1423 of the light-emitting element 1416, and a potential of V1 + | Vth | + α (α: an arbitrary positive number) is input to the potential supply line 1422. The power supply line 1421 is supplied with a potential of V1 during the address period and V2 during the light emission period. However, V2 <V1.

ここでは動作を説明するために、発光素子1416の対向電極1423の電位は、アドレス期間における電源線1421の電位と同じであるとしたが、発光素子1416が発光するために少なくとも必要とする電位差をVELとすると対向電極1423の電位はV1以上かつV1+|Vth|+α+VELの電位より低い値であれば良い。また、発光期間における電源線1421の電位V2は、対向電極1423の電位から発光素子1416が発光するために少なくとも必要とする電位差(VEL)を引いた値より小さい値であれば良いが、説明上ここでは対向電極1423の電位をV1としたため、V2はV1−VELより小さい値であれば良いということになる。 Here, in order to explain the operation, the potential of the counter electrode 1423 of the light-emitting element 1416 is the same as the potential of the power supply line 1421 in the address period; however, at least a potential difference necessary for the light-emitting element 1416 to emit light is determined. Assuming V EL , the potential of the counter electrode 1423 may be a value equal to or higher than V1 and lower than the potential of V1 + | Vth | + α + V EL . Further, the potential V2 of the power supply line 1421 in the light emission period may be a value smaller than a value obtained by subtracting at least a potential difference (V EL ) necessary for the light emitting element 1416 to emit light from the potential of the counter electrode 1423. Here, since the potential of the counter electrode 1423 is set to V1, V2 may be a value smaller than V1- VEL .

まず、図15(A)及び図16(A)に示すように初期化期間では、第1のスイッチ1412をオフとし、第2のスイッチ1413及び第3のスイッチ1414をオンとする。このとき、トランジスタ1411の第1の電極はソース電極となり、その電位は電位供給線1422と等しくなるためV1+|Vth|+αとなる。一方、ゲート電極の電位はV1となる。よって、トランジスタ1411のゲート・ソース間電圧の絶対値|Vgs|は|Vth|+αとなり、トランジスタ1411は導通状態となる。そして、トランジスタ1411のゲート電極と第1の電極との間に設けられた容量素子1415に|Vth|+αが保持される。   First, as shown in FIGS. 15A and 16A, in the initialization period, the first switch 1412 is turned off and the second switch 1413 and the third switch 1414 are turned on. At this time, the first electrode of the transistor 1411 serves as a source electrode, and the potential thereof is equal to that of the potential supply line 1422, so that V1 + | Vth | + α. On the other hand, the potential of the gate electrode is V1. Therefore, the absolute value | Vgs | of the gate-source voltage of the transistor 1411 is | Vth | + α, and the transistor 1411 is turned on. Then, | Vth | + α is held in the capacitor 1415 provided between the gate electrode and the first electrode of the transistor 1411.

次に、図15(B)及び図16(B)に示すしきい値書き込み期間では、第3のスイッチ1414をオフとする。そのため、トランジスタ1411の第1の電極即ちソース電極の電位は次第に下降しV1+|Vth|となったところで、トランジスタ1411は非導通状態となる。よって、容量素子1415に保持される電圧は|Vth|となる。   Next, in the threshold writing period illustrated in FIGS. 15B and 16B, the third switch 1414 is turned off. Therefore, when the potential of the first electrode, that is, the source electrode of the transistor 1411 gradually decreases to V1 + | Vth |, the transistor 1411 is turned off. Therefore, the voltage held in the capacitor 1415 is | Vth |.

その後の図15(C)及び図16(C)に示すデータ書き込み期間においては、第2のスイッチ1413をオフとした後、第1のスイッチ1412をオンとし、信号線1417より輝度データに応じた電位(V1−Vdata)を入力する。このときに、容量素子1415に保持される電圧Vcsは、容量素子1415及び発光素子1416の静電容量をそれぞれC1、C2とすると式(5)のように表すことができる。

Figure 2007179041
In the subsequent data writing period shown in FIGS. 15C and 16C, after the second switch 1413 is turned off, the first switch 1412 is turned on, and the signal line 1417 responds to the luminance data. The potential (V1-Vdata) is input. At this time, the voltage Vcs held in the capacitor 1415 can be expressed as Equation (5), where C1 and C2 are the capacitances of the capacitor 1415 and the light emitting element 1416, respectively.
Figure 2007179041

ただし、発光素子1416は容量素子1415に比べ膜厚が薄いうえ電極面積が大きいため、C2>>C1となる。よって、C2/(C1+C2)≒1より容量素子1415に保持される電圧Vcsは式(6)となり、トランジスタ1411は導通状態になる。

Figure 2007179041
However, the light-emitting element 1416 is thinner than the capacitor 1415 and has a larger electrode area, and thus C2 >> C1. Therefore, from C2 / (C1 + C2) ≈1, the voltage Vcs held in the capacitor 1415 is expressed by Equation (6), and the transistor 1411 is turned on.
Figure 2007179041

次に、図15(D)及び図16(D)に示す発光期間では、第1のスイッチ1412をオフとし、電源線1421の電位をV2とする。このとき、トランジスタ1411のゲート・ソース間電圧はVgs=−Vdata−|Vth|であり、これに応じた電流がトランジスタ1411及び発光素子1416に流れ、発光素子1416が発光する。   Next, in the light-emitting period illustrated in FIGS. 15D and 16D, the first switch 1412 is turned off and the potential of the power supply line 1421 is set to V2. At this time, the gate-source voltage of the transistor 1411 is Vgs = −Vdata− | Vth |, and a current corresponding thereto flows to the transistor 1411 and the light-emitting element 1416, so that the light-emitting element 1416 emits light.

なお、発光素子に流れる電流Iは、トランジスタ1411を飽和領域で動作させた場合、式(7)で表される。

Figure 2007179041
Note that the current I flowing through the light-emitting element is expressed by Expression (7) when the transistor 1411 is operated in the saturation region.
Figure 2007179041

トランジスタ1411はPチャネル型のトランジスタであるため、Vth<0である。よって、式(7)は式(8)に変形できる。

Figure 2007179041
Since the transistor 1411 is a P-channel transistor, Vth <0. Therefore, equation (7) can be transformed into equation (8).
Figure 2007179041

また、トランジスタ1411を線形領域で動作させた場合、発光素子に流れる電流Iは式(9)で表される。

Figure 2007179041
Further, when the transistor 1411 is operated in a linear region, the current I flowing through the light emitting element is expressed by Expression (9).
Figure 2007179041

Vth<0より、式(9)は式(10)に変形できる。

Figure 2007179041
From Vth <0, equation (9) can be transformed into equation (10).
Figure 2007179041

ここで、Wはトランジスタ1411のチャネル幅、Lはチャネル長、μは移動度、Coxは蓄積容量を指す。   Here, W is the channel width of the transistor 1411, L is the channel length, μ is the mobility, and Cox is the storage capacitance.

式(8)及び式(10)より、トランジスタ1411の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合においても、発光素子1416に流れる電流は、トランジスタ1411のしきい値電圧(Vth)に依存しない。よって、トランジスタ1411のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流値を発光素子1416に供給することができる。   From the equations (8) and (10), the current flowing through the light-emitting element 1416 does not depend on the threshold voltage (Vth) of the transistor 1411 when the operation region of the transistor 1411 is either the saturation region or the linear region. . Accordingly, variation in current value due to variation in threshold voltage of the transistor 1411 can be suppressed, and a current value corresponding to luminance data can be supplied to the light-emitting element 1416.

以上のことから、トランジスタ1411のしきい値電圧のばらつきに起因した輝度のばらつきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定とするため消費電力を低くすることが可能である。   From the above, variation in luminance due to variation in threshold voltage of the transistor 1411 can be suppressed. In addition, since the potential of the counter electrode is kept constant, power consumption can be reduced.

さらに、トランジスタ1411を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子1416の劣化による輝度のばらつきも抑制できる。発光素子1416が劣化すると、発光素子1416のVELは増大し、トランジスタ1411の第1の電極、即ちソース電極の電位は減少する。このとき、トランジスタ1411のソース電極は容量素子1415の第2の電極に、トランジスタ1411のゲート電極は容量素子1415の第1の電極に接続されており、なおかつゲート電極側は浮遊状態となっている。そのため、ソース電位の減少に伴い、同じ電位だけトランジスタ1411のゲート電位も減少する。よって、トランジスタ1411のVgsは変化しないため、たとえ発光素子が劣化してもトランジスタ1411及び発光素子1416に流れる電流に影響しない。なお、式(8)においても発光素子に流れる電流Iはソース電位やドレイン電位に依存しないことがわかる。 Further, in the case where the transistor 1411 is operated in the saturation region, variation in luminance due to deterioration of the light-emitting element 1416 can be suppressed. When the light-emitting element 1416 is deteriorated, V EL of the light-emitting element 1416 is increased and the potential of the first electrode of the transistor 1411, that is, the potential of the source electrode is decreased. At this time, the source electrode of the transistor 1411 is connected to the second electrode of the capacitor 1415, the gate electrode of the transistor 1411 is connected to the first electrode of the capacitor 1415, and the gate electrode side is in a floating state. . Therefore, as the source potential decreases, the gate potential of the transistor 1411 also decreases by the same potential. Therefore, since Vgs of the transistor 1411 does not change, even if the light-emitting element is deteriorated, the current flowing through the transistor 1411 and the light-emitting element 1416 is not affected. Note that also in the equation (8), the current I flowing through the light emitting element does not depend on the source potential or the drain potential.

よって、トランジスタ1411を飽和領域で動作させた場合においては、トランジスタ1411のしきい値電圧のばらつき及び発光素子1416の劣化に起因した輝度のばらつきを抑制することができる。   Therefore, when the transistor 1411 is operated in the saturation region, variation in threshold voltage of the transistor 1411 and variation in luminance due to deterioration of the light-emitting element 1416 can be suppressed.

なお、トランジスタ1411を飽和領域で動作させた場合、降伏現象やチャネル長変調による電流量の増加を抑制するために、トランジスタ1411のチャネル長Lは長い方がより好ましい。   Note that in the case where the transistor 1411 is operated in the saturation region, it is preferable that the channel length L of the transistor 1411 be long in order to suppress increase in current amount due to breakdown phenomenon or channel length modulation.

また、初期化期間において発光素子1416に逆方向のバイアス電圧を印加しているため、発光素子における短絡箇所を絶縁化したり、発光素子の劣化を抑制することができる。よって、発光素子の寿命を延ばすことができる。   In addition, since a reverse bias voltage is applied to the light-emitting element 1416 in the initialization period, a short-circuit portion in the light-emitting element can be insulated and deterioration of the light-emitting element can be suppressed. Therefore, the lifetime of the light emitting element can be extended.

なお、図14に示した発光素子1416は、特に限定されず、EL素子(有機EL素子、無機EL素子又は有機物及び無機物を含むEL素子)、電子放出素子、液晶素子、電子インクなどを適用することができる。   Note that there is no particular limitation on the light-emitting element 1416 illustrated in FIG. 14, and an EL element (an organic EL element, an inorganic EL element, or an EL element including an organic substance and an inorganic substance), an electron-emitting element, a liquid crystal element, electronic ink, or the like is applied. be able to.

また、トランジスタ1411は発光素子1416に供給する電流値を制御する機能を有していれば良く、トランジスタの種類は特に限定されない。そのため、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。   The transistor 1411 only needs to have a function of controlling a current value supplied to the light-emitting element 1416, and the type of the transistor is not particularly limited. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film, a thin film transistor using a non-single crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, MOS Type transistors, junction type transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors or carbon nanotubes, and other transistors can be used.

第1のスイッチ1412は画素の階調に従った信号を容量素子に入力するタイミングを選択するものであり、第2のスイッチ1413はトランジスタ1411のゲート電極に所定の電位を与えるタイミングを選択するものであり、第3のスイッチ1414は容量素子1415に書き込まれた電位を初期化するための所定の電位を与えるタイミングを選択するものである。そのため、第1のスイッチ1412、第2のスイッチ1413、第3のスイッチ1414は、上記機能を有していれば特に限定されない。トランジスタやダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。   The first switch 1412 selects timing for inputting a signal in accordance with the gray scale of the pixel to the capacitor, and the second switch 1413 selects timing for applying a predetermined potential to the gate electrode of the transistor 1411. The third switch 1414 selects timing for applying a predetermined potential for initializing the potential written in the capacitor element 1415. Therefore, the first switch 1412, the second switch 1413, and the third switch 1414 are not particularly limited as long as they have the above functions. A transistor, a diode, or a logic circuit combining them may be used.

なお、トランジスタを用いた場合、その極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を設けているものやマルチゲート構造にしているものなどがある。また、Nチャネル型とPチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい。   Note that when a transistor is used, the polarity (conductivity type) is not particularly limited. However, it is preferable to use a transistor with low off-state current. As a transistor with low off-state current, there are a transistor provided with an LDD region and a transistor having a multi-gate structure. Further, a CMOS switch may be used by using both an N channel type and a P channel type.

たとえば、第1のスイッチ1412、第2のスイッチ1413、第3のスイッチ1414にPチャネル型のトランジスタを適用した場合、それぞれのスイッチのオンオフを制御する走査線にはオンさせたいときにはLレベルの信号が、オフさせたいときにはHレベルの信号が入力される。   For example, when a P-channel transistor is applied to the first switch 1412, the second switch 1413, and the third switch 1414, an L level signal is used to turn on the scanning line that controls the on / off of each switch. However, when it is desired to turn it off, an H level signal is input.

この場合、Pチャネル型のトランジスタのみで画素を構成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。   In this case, since a pixel can be formed using only P-channel transistors, the manufacturing process can be simplified.

さらに、図6の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することでき、実施の形態1と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Furthermore, the pixels shown in this embodiment can be applied to the display device in FIG. 6, and as in Embodiment 1, if the data writing period in each row does not overlap, the initialization start time can be set freely in each row. Can do. Further, since each pixel can emit light except its own address period, the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio) can be very large, and can be almost 100%. Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

なお、実施の形態3と同様に、電位供給線1422は他の行の配線と共有することができる。また、トランジスタ1411を実施の形態4及び5で示したトランジスタの構成を適用することができる。その他、実施の形態6に示した構成及び動作を適用することも可能である。これらに限らず、本実施形態は、実施の形態1乃至6に示した画素構成にトランジスタ1411を適用することが可能である。   Note that as in Embodiment 3, the potential supply line 1422 can be shared with wirings in other rows. Further, the transistor 1411 can have the transistor structure described in Embodiments 4 and 5. In addition, the configuration and operation described in Embodiment 6 can be applied. In this embodiment, the transistor 1411 can be applied to the pixel structure described in any of Embodiments 1 to 6.

ただし、消去期間を設けるために整流素子を用いた場合、発光素子に流れる電流を制御するトランジスタの極性によって整流素子に流れる電流の向きを異ならせる必要がある。図32を用いて説明する。   However, when a rectifying element is used to provide an erasing period, it is necessary to change the direction of the current flowing through the rectifying element depending on the polarity of the transistor that controls the current flowing through the light emitting element. This will be described with reference to FIG.

トランジスタ1411がPチャネル型トランジスタである場合には、整流素子3201は第4の走査線3202からトランジスタ1411のゲート電極に電流が流れるように接続されている。第4の走査線3202はトランジスタ1411を強制的にオフにするときのみHレベルの信号が入力され、それ以外はLレベルの信号を入力する。すると、第4の走査線3202がLレベルのときには、整流素子3201には電流が流れず、Hレベルになるとトランジスタ1411から第4の走査線3202へ電流が流れる。このように第4の走査線3202へ電流を流すことにより、容量素子1415に保持される電位をトランジスタ1411のしきい値電圧の絶対値(|Vth|)以下にし、トランジスタ1411を強制的にオフにする。なお、Hレベルの電位は、トランジスタ1411のゲート電極の電位がHレベルの電位より整流素子3201の順方向しきい値電圧分低い電位以上にならないことを考慮し、決定しなければならない。このような動作により、黒表示が挿入され残像が見えにくくなり、動画特性を向上させることができる。   In the case where the transistor 1411 is a P-channel transistor, the rectifier element 3201 is connected so that current flows from the fourth scan line 3202 to the gate electrode of the transistor 1411. The fourth scanning line 3202 receives an H level signal only when the transistor 1411 is forcibly turned off, and receives an L level signal otherwise. Then, when the fourth scanning line 3202 is at the L level, no current flows through the rectifier element 3201, and when it is at the H level, a current flows from the transistor 1411 to the fourth scanning line 3202. By flowing current through the fourth scan line 3202 in this manner, the potential held in the capacitor 1415 is set to be equal to or lower than the absolute value (| Vth |) of the threshold voltage of the transistor 1411 and the transistor 1411 is forcibly turned off. To. Note that the H level potential must be determined in consideration of the fact that the potential of the gate electrode of the transistor 1411 does not become equal to or higher than the potential of the forward threshold voltage of the rectifier element 3201 than the H level potential. By such an operation, a black display is inserted and an afterimage becomes difficult to see, and the moving image characteristics can be improved.

(実施の形態8)
本実施形態では、本発明の画素の部分断面図の一形態について図17を用いて説明する。なお、本実施形態における部分断面図に示されているトランジスタは、発光素子に供給する電流値を制御する機能を有するトランジスタである。
(Embodiment 8)
In this embodiment, one embodiment of a partial cross-sectional view of a pixel of the present invention is described with reference to FIG. Note that the transistor illustrated in the partial cross-sectional view in this embodiment is a transistor having a function of controlling a current value supplied to the light-emitting element.

まず、絶縁表面を有する基板1711上に下地膜1712を形成する。絶縁表面を有する基板1711としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板(ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン等)、セラミックス基板等の絶縁性基板の他、金属基板(タンタル、タングステン、モリブデン等)や半導体基板等の表面に絶縁膜を形成したものも用いることができる。ただし、少なくともプロセス中に発生する熱に耐えうる基板を使用する必要がある。   First, the base film 1712 is formed over the substrate 1711 having an insulating surface. As the substrate 1711 having an insulating surface, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate (polyimide, acrylic, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyarylate, polyethersulfone, etc.), an insulating substrate such as a ceramic substrate, a metal substrate (tantalum) In addition, an insulating film formed on the surface of a semiconductor substrate or the like can also be used. However, it is necessary to use a substrate that can withstand at least the heat generated during the process.

下地膜1712としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜(SiO)等の絶縁膜を用い、これら絶縁膜を単層又は2以上の複数層で形成する。なお、下地膜1712は、スパッタ法、CVD法等を用いて形成すればよい。本実施形態では下地膜1712を単層としているが、もちろん2以上の複数層でも構わない。 As the base film 1712, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ) is used, and these insulating films are formed as a single layer or two or more layers. Note that the base film 1712 may be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. In this embodiment, the base film 1712 is a single layer, but of course, two or more layers may be used.

次に、下地膜1712上にトランジスタ1713を形成する。トランジスタ1713は、少なくとも半導体層1714と、半導体層1714上に形成されたゲート絶縁膜1715と、半導体層1714上にゲート絶縁膜1715を介して形成されたゲート電極1716から構成されており、半導体層1714は、ソース領域及びドレイン領域を有する。   Next, a transistor 1713 is formed over the base film 1712. The transistor 1713 includes at least a semiconductor layer 1714, a gate insulating film 1715 formed over the semiconductor layer 1714, and a gate electrode 1716 formed over the semiconductor layer 1714 with the gate insulating film 1715 interposed therebetween. 1714 has a source region and a drain region.

半導体層1714は、アモルファスシリコン(a−Si:H)の他、シリコン、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体、及び非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体から選ばれたいずれかの非結晶性状態を有する膜(即ち、非結晶性半導体膜)やポリシリコン(p−Si:H)等の結晶性半導体膜を用いることができる。なお、0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタルと呼ばれている。なお、半導体層1714に非結晶性半導体膜を用いる場合には、スパッタ法、CVD法等を用いて形成すれば良く、結晶性半導体膜を用いる場合には、例えば非結晶性半導体膜を形成した後さらに結晶化すれば良い。また、必要があればトランジスタのしきい値を制御するために上記主成分の他に、微量の不純物元素(リン、ヒ素、ボロン等)が含まれていても良い。   The semiconductor layer 1714 includes an amorphous semiconductor (a-Si: H), an amorphous semiconductor mainly containing silicon, silicon germanium (SiGe), or the like, and a semi-amorphous semiconductor in which an amorphous state and a crystalline state are mixed. , And a film having an amorphous state selected from microcrystalline semiconductors capable of observing crystal grains of 0.5 nm to 20 nm in an amorphous semiconductor (that is, an amorphous semiconductor film) or poly A crystalline semiconductor film such as silicon (p-Si: H) can be used. Note that a microcrystalline state in which crystal grains of 0.5 nm to 20 nm can be observed is called a so-called microcrystal. Note that when an amorphous semiconductor film is used for the semiconductor layer 1714, a sputtering method, a CVD method, or the like may be used. When a crystalline semiconductor film is used, for example, an amorphous semiconductor film is formed. Further crystallization may be performed later. Further, if necessary, a small amount of impurity elements (phosphorus, arsenic, boron, etc.) may be included in addition to the main component in order to control the threshold value of the transistor.

次に、半導体層1714を覆ってゲート絶縁膜1715を形成する。ゲート絶縁膜1715には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成する。なお、成膜方法には、CVD法、スパッタ法等を用いることができる。   Next, a gate insulating film 1715 is formed so as to cover the semiconductor layer 1714. The gate insulating film 1715 is formed by stacking a single layer or a plurality of films using, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like. Note that a CVD method, a sputtering method, or the like can be used as a film formation method.

続いて、半導体層1714の上方にゲート絶縁膜1715を介してそれぞれゲート電極1716を形成する。ゲート電極1716は単層で形成してもよいし、複数の金属膜を積層して形成してもよい。なお、ゲート電極は、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)等から選ばれた金属元素の他にも、前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。例えば、第1の導電層として窒化タンタル(TaN)を用い、第2の導電層としてタングステン(W)を用いた、第1の導電膜と第2の導電膜からなるゲート電極としてもよい。   Subsequently, a gate electrode 1716 is formed over the semiconductor layer 1714 with a gate insulating film 1715 interposed therebetween. The gate electrode 1716 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of metal films. The gate electrode is not only a metal element selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), etc. Also, it can be formed of an alloy material or a compound material containing the element as a main component. For example, tantalum nitride (TaN) may be used as the first conductive layer and tungsten (W) may be used as the second conductive layer, and the gate electrode may be formed of a first conductive film and a second conductive film.

次に、ゲート電極1716またはレジストを形成し所望の形状にしたものをマスクとして用い、半導体層1714にn型またはp型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。このようにして、半導体層1714に、チャネル形成領域および不純物領域(ソース領域、ドレイン領域、GOLD領域、LDD領域を含む)が形成される。また、添加される不純物元素の導電型によりNチャネル型トランジスタ、またはPチャネル型トランジスタとを区別して作製することができる。   Next, an impurity imparting n-type or p-type conductivity is selectively added to the semiconductor layer 1714 using the gate electrode 1716 or a resist formed in a desired shape as a mask. In this manner, a channel formation region and an impurity region (including a source region, a drain region, a GOLD region, and an LDD region) are formed in the semiconductor layer 1714. In addition, an n-channel transistor or a p-channel transistor can be distinguished from each other depending on the conductivity type of the added impurity element.

なお、図17は、LDD領域1720を自己整合的に作製するために、ゲート電極1716を覆うようにシリコン化合物、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜を形成した後、エッチバックしてサイドウォール1717を形成する。その後、半導体層1714に導電性を付与する不純物を添加することにより、ソース領域1718、ドレイン領域1719及びLDD領域1720を形成することができる。そのため、LDD領域1720はサイドウォール1717の下部に位置する。なお、サイドウォール1717は、LDD領域1720を自己整合的に形成するために設けるのであって、必ずしも設けなくてもよい。なお、導電性を付与する不純物としてはリン、ヒ素、ボロン等が用いられる。   In FIG. 17, in order to manufacture the LDD region 1720 in a self-aligned manner, a silicon compound such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed so as to cover the gate electrode 1716, and then etched back. Thus, a sidewall 1717 is formed. After that, an impurity imparting conductivity is added to the semiconductor layer 1714, whereby the source region 1718, the drain region 1719, and the LDD region 1720 can be formed. Therefore, the LDD region 1720 is located below the sidewall 1717. Note that the sidewall 1717 is provided in order to form the LDD region 1720 in a self-aligning manner, and is not necessarily provided. Note that phosphorus, arsenic, boron, or the like is used as the impurity imparting conductivity.

次に、ゲート電極1716を覆って、第1の層間絶縁膜1730として第1の絶縁膜1721、第2の絶縁膜1722を積層し形成する。第1の絶縁膜1721、第2の絶縁膜1722としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜(SiO)等の無機絶縁膜、もしくは低誘電率の有機樹脂膜(感光性や非感光性の有機樹脂膜)を用いることができる。また、シロキサンを含む膜を用いてもよい。なお、シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される材料であり、置換基としては、有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。また、置換基にフルオロ基を含んでいても良い。 Next, a first insulating film 1721 and a second insulating film 1722 are stacked and formed as the first interlayer insulating film 1730 so as to cover the gate electrode 1716. As the first insulating film 1721 and the second insulating film 1722, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film (SiO x N y ), or an organic resin film having a low dielectric constant (photosensitive) Or non-photosensitive organic resin film) can be used. Alternatively, a film containing siloxane may be used. Note that siloxane is a material having a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O), and an organic group (for example, an alkyl group or aromatic hydrocarbon) is used as a substituent. Further, the substituent may contain a fluoro group.

なお、第1の絶縁膜1721、第2の絶縁膜1722に同一材料の絶縁膜を用いても良い。本実施形態では第1の層間絶縁膜1730を2層の積層構造としたが、1層としても良いし、3層以上の積層構造としても良い。   Note that an insulating film of the same material may be used for the first insulating film 1721 and the second insulating film 1722. In this embodiment, the first interlayer insulating film 1730 has a two-layer structure, but may have a single layer structure or a three-layer structure or more.

なお、第1の絶縁膜1721、第2の絶縁膜1722は、スパッタ法、CVD法、スピンコーティング法等を用いて形成すればよく、有機樹脂膜やシロキサンを含む膜を用いる場合には塗布法を用いて形成すればよい。   Note that the first insulating film 1721 and the second insulating film 1722 may be formed by a sputtering method, a CVD method, a spin coating method, or the like. When an organic resin film or a film containing siloxane is used, a coating method is used. What is necessary is just to form using.

その後、第1の層間絶縁膜1730上にソース電極及びドレイン電極1723を形成する。なお、ソース電極及びドレイン電極1723は、それぞれコンタクトホールを介してソース領域1718、ドレイン領域1719に接続されている。   Thereafter, a source electrode and a drain electrode 1723 are formed over the first interlayer insulating film 1730. Note that the source electrode and the drain electrode 1723 are connected to a source region 1718 and a drain region 1719 through contact holes, respectively.

なお、ソース電極及びドレイン電極1723は、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、珪素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物、又はこれらの積層膜を用いることができる。   Note that the source and drain electrodes 1723 are formed of silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), Tungsten (W), aluminum (Al), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), cadmium (Cd), zinc (Zn), iron (Fe), titanium (Ti), silicon (Si), germanium (Ge), A metal such as zirconium (Zr) or barium (Ba) or an alloy thereof, a metal nitride thereof, or a stacked film thereof can be used.

次に、ソース電極及びドレイン電極1723を覆って第2の層間絶縁膜1731を形成する。第2の層間絶縁膜1731としては、無機絶縁膜や、樹脂膜、又はこれらの積層を用いることができる。無機絶縁膜としては、窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜又はこれらを積層した膜を用いることができる。樹脂膜としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ポリイミドアミド、エポキシなどを用いることができる。   Next, a second interlayer insulating film 1731 is formed so as to cover the source and drain electrodes 1723. As the second interlayer insulating film 1731, an inorganic insulating film, a resin film, or a stacked layer thereof can be used. As the inorganic insulating film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a film in which these are stacked can be used. As the resin film, polyimide, polyamide, acrylic, polyimide amide, epoxy, or the like can be used.

第2の層間絶縁膜1731上には画素電極1724を形成する。次に、画素電極1724の端部を覆うように絶縁物1725を形成する。絶縁物1725は、後に形成される発光物質を含む層1726の成膜を良好なものとするため、絶縁物1725の上端部または下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物1725の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物1725の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物1725として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物1725の材料として有機物に限らず酸化珪素、酸窒化珪素等の無機物も用いることできる。   A pixel electrode 1724 is formed over the second interlayer insulating film 1731. Next, an insulator 1725 is formed so as to cover an end portion of the pixel electrode 1724. The insulator 1725 is preferably formed so that the upper end portion or the lower end portion of the insulator 1725 has a curved surface in order to improve the formation of the layer 1726 containing a light-emitting substance to be formed later. For example, in the case where positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 1725, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 1725 has a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 1725, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used. Furthermore, the material of the insulator 1725 is not limited to an organic material, and an inorganic material such as silicon oxide or silicon oxynitride can also be used.

次に、画素電極1724及び絶縁物1725上に発光物質を含む層1726及び対向電極1727を形成する。   Next, a layer 1726 containing a light-emitting substance and a counter electrode 1727 are formed over the pixel electrode 1724 and the insulator 1725.

なお、画素電極1724と対向電極1727とにより発光物質を含む層1726が挟まれた領域では発光素子1728が形成されている。   Note that a light-emitting element 1728 is formed in a region where the layer 1726 containing a light-emitting substance is sandwiched between the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727.

次に、発光素子1728の詳細について図18を用いて説明する。なお、図17における画素電極1724及び対向電極1727は、それぞれ図18の画素電極1801、対向電極1802に相当する。また、図18(a)においては、画素電極を陽極、対向電極を陰極とする。   Next, details of the light-emitting element 1728 will be described with reference to FIGS. Note that the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727 in FIG. 17 correspond to the pixel electrode 1801 and the counter electrode 1802 in FIG. 18, respectively. In FIG. 18A, the pixel electrode is an anode and the counter electrode is a cathode.

図18(a)に示すように、画素電極1801と対向電極1802との間には、発光層1813の他、正孔注入層1811、正孔輸送層1812、電子輸送層1814、電子注入層1815等も設けられている。これらの層は、画素電極1801の電位が対向電極1802の電位よりも高くなるように電圧を印加したときに、画素電極1801側から正孔が注入され対向電極1802側から電子が注入されるように積層されている。   As shown in FIG. 18A, between the pixel electrode 1801 and the counter electrode 1802, in addition to the light emitting layer 1813, a hole injection layer 1811, a hole transport layer 1812, an electron transport layer 1814, and an electron injection layer 1815. Etc. are also provided. In these layers, holes are injected from the pixel electrode 1801 side and electrons are injected from the counter electrode 1802 side when a voltage is applied so that the potential of the pixel electrode 1801 is higher than the potential of the counter electrode 1802. Are stacked.

このような発光素子において、画素電極1801から注入された正孔と、対向電極1802から注入された電子とは、発光層1813において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質が基底状態に戻るときに発光する。なお、発光物質とは、ルミネセンス(エレクトロルミネセンス)が得られる物質であれば良い。   In such a light-emitting element, holes injected from the pixel electrode 1801 and electrons injected from the counter electrode 1802 are recombined in the light-emitting layer 1813 so that the light-emitting substance is excited. Then, light is emitted when the excited light-emitting substance returns to the ground state. Note that the light-emitting substance may be any substance that can obtain luminescence (electroluminescence).

発光層1813を形成する物質について特に限定はなく、発光物質のみから形成された層であっても良いが、濃度消光を生じる場合には発光物質が有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質(ホスト)からなる層中に発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。これによって、発光物質の濃度消光を防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとは最低空分子軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位と最高被占分子軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位とのエネルギー差をいう。   There is no particular limitation on the substance forming the light-emitting layer 1813, and a layer formed using only the light-emitting substance may be used. However, when concentration quenching occurs, a substance having an energy gap larger than that of the light-emitting substance ( A layer in which a light emitting substance is dispersed in a layer made of a host is preferable. Thereby, concentration quenching of the luminescent material can be prevented. Note that the energy gap is an energy difference between the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level and the highest occupied molecular orbital (HOMO) level.

また、発光物質についても特に限定はなく、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、4−ジシアノメチレン−2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTI)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTB)やペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]ベンゼン等、600nmから680nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、緑色系の発光を得たいときは、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6やクマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)等、500nmから550nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、9,10−ビス(2−ナフチル)−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−ガリウム(BGaq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(BAlq)等、420nmから500nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。   There is no particular limitation on the light-emitting substance, and a substance that can emit light with a desired emission wavelength may be used. For example, to obtain red light emission, 4-dicyanomethylene-2-isopropyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran ( Abbreviation: DCJTI), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4 -Dicyanomethylene-2-tert-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJTB), periflanthene, 2,5 -Dicyano-1,4-bis [2- (10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl) ethenyl] benzene, etc., emission spectrum from 600 nm to 680 nm It can be used and a substance which exhibits emission with a peak. When green light emission is desired, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6 or coumarin 545T, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq), N, N′-diphenyl A substance exhibiting light emission having a peak of an emission spectrum from 500 nm to 550 nm, such as quinacridone (abbreviation: DPQd), can be used. When blue light emission is desired, 9,10-bis (2-naphthyl) -tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation) : DPA), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-gallium (BGaq), bis (2-methyl-8) -Quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (BAlq) or the like can be used a substance that emits light having an emission spectrum peak from 420 nm to 500 nm.

発光物質を分散状態にするために用いる物質についても特に限定はなく、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、または4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体の他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)等の金属錯体等を用いることができる。 There is no particular limitation on a substance used for dispersing the light-emitting substance, for example, an anthracene derivative such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), or In addition to carbazole derivatives such as 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), bis [2- (2-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp 2 ), bis [2- (2 Metal complexes such as -hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: ZnBOX) can be used.

画素電極1801を形成する陽極材料は特に限定はされないが、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、金属材料の酸化物として、インジウム錫酸化物(略称:ITO)、酸化珪素を含有するITO、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いて形成されるインジウム亜鉛酸化物(略称:IZO)の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、TiN)等を挙げることができる。   The anode material for forming the pixel electrode 1801 is not particularly limited, but it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). As specific examples of such an anode material, as an oxide of a metal material, indium tin oxide (abbreviation: ITO), ITO containing silicon oxide, 2-20 wt% zinc oxide (ZnO) in indium oxide. ) In addition to indium zinc oxide (abbreviation: IZO), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum ( Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), a nitride of a metal material (for example, TiN), and the like can be given.

一方、対向電極1802を形成する物質としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、周期表の1族または2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属またはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)が挙げられる。また、対向電極1802と発光層1813との間に、電子注入性に優れた層を当該対向電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITOや、酸化珪素を含有するITO等の画素電極1801の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を対向電極1802として用いることができる。また、後述する電子注入層1815に、特に電子を注入する機能に優れた材料を用いることにより同様の効果を得ることができる。   On the other hand, as a material for forming the counter electrode 1802, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (work function of 3.8 eV or less) can be used. Specific examples of such a cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium ( Alkaline earth metals such as Sr) and alloys containing them (Mg: Ag, Al: Li). Further, by providing a layer having excellent electron-injecting properties between the counter electrode 1802 and the light-emitting layer 1813 so as to be stacked with the counter electrode, Al, Ag, ITO, silicon oxide, regardless of the work function. Various conductive materials including the materials mentioned as the material of the pixel electrode 1801 such as ITO containing ITO can be used as the counter electrode 1802. Further, the same effect can be obtained by using a material having an excellent function of injecting electrons for the electron injection layer 1815 described later.

なお、発光した光を外部に取り出すために、画素電極1801と対向電極1802のいずれか一方または両方がITO等の透明電極、または可視光が透過出来るような数〜数十nmの厚さで形成された電極であることが好ましい。   Note that in order to extract emitted light to the outside, one or both of the pixel electrode 1801 and the counter electrode 1802 are formed with a transparent electrode such as ITO, or with a thickness of several to several tens of nm so that visible light can be transmitted. It is preferable that the electrode is made.

画素電極1801と発光層1813との間には、図18(a)に示すように正孔輸送層1812を有する。正孔輸送層とは、画素電極1801から注入された正孔を発光層1813へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層1812を設け、画素電極1801と発光層1813とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。   A hole transport layer 1812 is provided between the pixel electrode 1801 and the light emitting layer 1813 as shown in FIG. The hole transport layer is a layer having a function of transporting holes injected from the pixel electrode 1801 to the light emitting layer 1813. In this manner, by providing the hole transport layer 1812 and separating the pixel electrode 1801 and the light-emitting layer 1813, it is possible to prevent the light emission from being quenched due to the metal.

なお、正孔輸送層1812には、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質をいう。正孔輸送層1812を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス{N−[4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等が挙げられる。また、正孔輸送層1812は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。 Note that the hole-transport layer 1812 is preferably formed using a substance having a high hole-transport property, and particularly, a substance having a hole mobility of 1 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher. It is preferable. Note that a substance having a high hole-transport property refers to a substance having a higher hole mobility than electrons. Specific examples of a substance that can be used for forming the hole-transport layer 1812 include 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4, 4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 4,4′-bis {N- [4- ( N, N-di-m-tolylamino) phenyl] -N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD), 1,3,5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m -MTDAB), 4, 4 ', 4 " Tris (N- carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA), phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and the like. Further, the hole transport layer 1812 may be a layer having a multilayer structure formed by combining two or more layers made of the above-described substances.

また、対向電極1802と発光層1813との間には、図18(a)に示すように電子輸送層1814を有していてもよい。ここで、電子輸送層とは、対向電極1802から注入された電子を発光層1813へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層1814を設け、対向電極1802と発光層1813とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。   Further, an electron transport layer 1814 may be provided between the counter electrode 1802 and the light emitting layer 1813 as shown in FIG. Here, the electron transporting layer is a layer having a function of transporting electrons injected from the counter electrode 1802 to the light emitting layer 1813. In this manner, by providing the electron transport layer 1814 and separating the counter electrode 1802 and the light-emitting layer 1813, the light emission can be prevented from being quenched due to the metal.

電子輸送層1814について特に限定はなく、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等によって形成されたものを用いることができる。この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等によって形成されたものであってもよい。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いて形成されたものであってもよい。電子輸送層1814は、以上に記載したような正孔の移動度よりも電子の移動度が高い物質を用いて形成することが好ましい。また、電子輸送層1814は、10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することがより好ましい。なお、電子輸送層1814は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造であってもよい。 The electron-transport layer 1814 is not particularly limited, and tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] -Quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc. Can be used. In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) ) 2 ) and the like may be formed by a metal complex having an oxazole-based or thiazole-based ligand. In addition, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (p-tert- Butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl)- 1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation) : P-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), or the like. The electron transport layer 1814 is preferably formed using a substance having higher electron mobility than the hole mobility described above. The electron transport layer 1814 is more preferably formed using a substance having an electron mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that the electron-transport layer 1814 may have a multilayer structure formed by combining two or more layers formed of the substances described above.

さらに、画素電極1801と正孔輸送層1812との間には、図18(a)に示すように、正孔注入層1811を有していてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能する電極から正孔輸送層1812へ正孔の注入を促す機能を有する層である。   Further, a hole injection layer 1811 may be provided between the pixel electrode 1801 and the hole transport layer 1812 as shown in FIG. Here, the hole injection layer is a layer having a function of promoting injection of holes from the electrode functioning as an anode into the hole transport layer 1812.

正孔注入層1811について特に限定はなく、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)、ルテニウム酸化物(RuOx)、タングステン酸化物(WOx)、マンガン酸化物(MnOx)等の金属酸化物によって形成されたものを用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)や銅フタロシアニン(CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、4,4−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層1811を形成することができる。 The hole injection layer 1811 is not particularly limited, and metal oxides such as molybdenum oxide (MoOx), vanadium oxide (VOx), ruthenium oxide (RuOx), tungsten oxide (WOx), and manganese oxide (MnOx) Can be used. In addition, phthalocyanine compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc) and copper phthalocyanine (CuPc), 4,4-bis (N- (4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N -Hole injection by aromatic amine compounds such as phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) or polymers such as poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) A layer 1811 can be formed.

また、前記金属酸化物と、正孔輸送性の高い物質とを混合したものを、画素電極1801と正孔輸送層1812との間に設けても良い。このような層は、厚膜化しても駆動電圧の上昇を伴わないため、層の膜厚を調整することでマイクロキャビティ効果や光の干渉効果を利用した光学設計を行うことができる。そのため、色純度に優れ、視野角に依存する色変化などが小さい高品質な発光素子を作製することができる。また、画素電極1801の表面に成膜時に発生する凹凸や電極表面に残った微少な残渣の影響で画素電極1801と対向電極1802がショートすることを防ぐ膜厚を選ぶことができる。   Alternatively, a mixture of the metal oxide and a substance having a high hole-transport property may be provided between the pixel electrode 1801 and the hole-transport layer 1812. Since such a layer does not increase the driving voltage even when it is thickened, an optical design utilizing the microcavity effect or the light interference effect can be performed by adjusting the film thickness of the layer. Therefore, a high-quality light-emitting element with excellent color purity and a small color change depending on the viewing angle can be manufactured. In addition, a film thickness that prevents the pixel electrode 1801 and the counter electrode 1802 from being short-circuited by the influence of unevenness generated on the surface of the pixel electrode 1801 or a minute residue remaining on the electrode surface can be selected.

また、対向電極1802と電子輸送層1814との間には、図18(a)に示すように、電子注入層1815を有していてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能する電極から電子輸送層1814へ電子の注入を促す機能を有する層である。なお、電子輸送層を特に設けない場合は、陰極として機能する電極と発光層との間に電子注入層を設け、発光層への電子の注入を補助してもよい。   Further, an electron injection layer 1815 may be provided between the counter electrode 1802 and the electron transport layer 1814 as shown in FIG. Here, the electron injection layer is a layer having a function of promoting injection of electrons from the electrode functioning as a cathode into the electron transport layer 1814. Note that in the case where an electron transport layer is not particularly provided, an electron injection layer may be provided between the electrode functioning as a cathode and the light emitting layer to assist the injection of electrons into the light emitting layer.

電子注入層1815について特に限定はなく、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いて形成されたものを用いることができる。この他、Alqまたは4,4−ビス(5−メチルベンズオキサゾル−2−イル)スチルベン(BzOs)等のように電子輸送性の高い物質と、マグネシウムまたはリチウム等のようにアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを混合したものも、電子注入層1815として用いることができる。 The electron injection layer 1815 is not particularly limited, and is formed using an alkali metal or alkaline earth metal compound such as lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), or the like. Things can be used. In addition, a substance having a high electron transport property such as Alq or 4,4-bis (5-methylbenzoxazol-2-yl) stilbene (BzOs), and an alkali metal or alkaline earth such as magnesium or lithium. A material mixed with a similar metal can also be used as the electron injection layer 1815.

なお、正孔注入層1811、正孔輸送層1812、発光層1813、電子輸送層1814、電子注入層1815は、それぞれ、蒸着法、インクジェット法、または塗布法等、いずれの方法で形成しても構わない。また、画素電極1801または対向電極1802についても、スパッタ法または蒸着法等、いずれの方法を用いて形成しても構わない。   Note that the hole injection layer 1811, the hole transport layer 1812, the light-emitting layer 1813, the electron transport layer 1814, and the electron injection layer 1815 can be formed by any method such as an evaporation method, an inkjet method, or a coating method, respectively. I do not care. Further, the pixel electrode 1801 or the counter electrode 1802 may be formed by any method such as a sputtering method or an evaporation method.

また、発光素子の層構造は、図18(a)に記載したものに限定されず、図18(b)に示すように陰極として機能する電極から順に作製してもよい。つまり、画素電極1801を陰極とし、画素電極1801上に電子注入層1815、電子輸送層1814、発光層1813、正孔輸送層1812、正孔注入層1811、対向電極1802の順で積層しても良い。なお、対向電極1802は陽極として機能する。   In addition, the layer structure of the light-emitting element is not limited to that illustrated in FIG. 18A, and may be sequentially formed from an electrode functioning as a cathode as illustrated in FIG. In other words, the pixel electrode 1801 is used as a cathode, and an electron injection layer 1815, an electron transport layer 1814, a light emitting layer 1813, a hole transport layer 1812, a hole injection layer 1811, and a counter electrode 1802 are stacked in this order on the pixel electrode 1801. good. Note that the counter electrode 1802 functions as an anode.

なお、発光素子は、発光層が一層のものについて記載したが、複数の発光層を有するものであってもよい。複数の発光層を設け、それぞれの発光層からの発光を混合することで、白色光を得ることができる。たとえば2層の発光層を有する発光素子の場合、第1の発光層と第2の発光層との間には、間隔層や、正孔を発生する層及び電子を発生する層を設けることが好ましい。このような構成により、外部に射出したそれぞれの発光は、視覚的に混合され、白色光として視認される。よって、白色光を得ることができる。   Note that although the light-emitting element has a single light-emitting layer, it may have a plurality of light-emitting layers. White light can be obtained by providing a plurality of light emitting layers and mixing light emitted from the respective light emitting layers. For example, in the case of a light-emitting element having two light-emitting layers, an interval layer, a layer that generates holes, and a layer that generates electrons may be provided between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer. preferable. With such a configuration, each light emitted to the outside is visually mixed and visually recognized as white light. Therefore, white light can be obtained.

また、発光は、図17において画素電極1724または対向電極1727のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、画素電極1724または対向電極1727のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。   Light emission is extracted to the outside through one or both of the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727 in FIG. Accordingly, one or both of the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727 are formed using a light-transmitting substance.

対向電極1727のみが透光性を有する物質からなる場合、図19(a)に示すように発光は対向電極1727を通って基板と逆側から取り出される。また、画素電極1724のみが透光性を有する物質からなる場合、図19(b)に示すように発光は画素電極1724を通って基板側から取り出される。画素電極1724および対向電極1727がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図19(c)に示すように発光は画素電極1724および対向電極1727を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。   When only the counter electrode 1727 is made of a light-transmitting substance, light emission is extracted from the opposite side of the substrate through the counter electrode 1727 as shown in FIG. In the case where only the pixel electrode 1724 is made of a light-transmitting substance, light emission is extracted from the substrate side through the pixel electrode 1724 as shown in FIG. In the case where both the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727 are made of a light-transmitting substance, light emission passes through the pixel electrode 1724 and the counter electrode 1727 as shown in FIG. Taken from both sides.

次に、トランジスタ1713に非結晶性の半導体膜を半導体層に用いた順スタガ構造のトランジスタについて説明する。画素の部分断面図を図20に示す。なお、図20では、順スタガ構造のトランジスタを記すと共に、画素が有する容量素子についても合わせて説明する。   Next, a transistor with a staggered structure in which an amorphous semiconductor film is used for the transistor 1713 as a semiconductor layer is described. A partial cross-sectional view of the pixel is shown in FIG. Note that in FIG. 20, a forward staggered transistor is shown, and a capacitor included in the pixel is also described.

図20に示すように、基板2011上に下地膜2012が形成されている。さらに下地膜2012上に画素電極2013が形成されている。また、画素電極2013と同層に同じ材料からなる第1の電極2014が形成されている。   As illustrated in FIG. 20, a base film 2012 is formed over a substrate 2011. Further, a pixel electrode 2013 is formed on the base film 2012. A first electrode 2014 made of the same material is formed in the same layer as the pixel electrode 2013.

さらに、下地膜2012上に配線2015及び配線2016が形成され、画素電極2013の端部は配線2015で覆われている。配線2015及び配線2016の上部にN型の導電型を有するN型半導体層2017及びN型半導体層2018が形成されている。また、配線2015と配線2016の間であって、下地膜2012上に半導体層2019が形成されている。そして、半導体層2019の一部はN型半導体層2017及びN型半導体層2018上にまで延長されている。なお、この半導体層はアモルファスシリコン(a−Si:H)等の非晶質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の非結晶性の半導体膜で形成されている。また、半導体層2019上にゲート絶縁膜2020が形成されている。また、ゲート絶縁膜2020と同層の同じ材料からなる絶縁膜2021が第1の電極2014上にも形成されている。   Further, a wiring 2015 and a wiring 2016 are formed over the base film 2012, and an end portion of the pixel electrode 2013 is covered with the wiring 2015. Over the wiring 2015 and the wiring 2016, an N-type semiconductor layer 2017 and an N-type semiconductor layer 2018 having an N-type conductivity are formed. A semiconductor layer 2019 is formed over the base film 2012 between the wiring 2015 and the wiring 2016. A part of the semiconductor layer 2019 extends to the N-type semiconductor layer 2017 and the N-type semiconductor layer 2018. Note that this semiconductor layer is formed of an amorphous semiconductor film such as an amorphous semiconductor such as amorphous silicon (a-Si: H), a semi-amorphous semiconductor, or a microcrystalline semiconductor. A gate insulating film 2020 is formed over the semiconductor layer 2019. An insulating film 2021 made of the same material and in the same layer as the gate insulating film 2020 is also formed over the first electrode 2014.

さらに、ゲート絶縁膜2020上に、ゲート電極2022が形成され、トランジスタ2025が形成されている。また、ゲート電極2022と同層に同じ材料でなる第2の電極2023が第1の電極2014上に絶縁膜2021を介して形成され、絶縁膜2021が第1の電極2014と第2の電極2023とで挟まれた構成の容量素子2024が形成されている。また、画素電極2013の端部、トランジスタ2025及び容量素子2024を覆って、層間絶縁膜2026が形成されている。   Further, a gate electrode 2022 is formed over the gate insulating film 2020, and a transistor 2025 is formed. A second electrode 2023 made of the same material and in the same layer as the gate electrode 2022 is formed over the first electrode 2014 with an insulating film 2021 interposed therebetween, and the insulating film 2021 is formed of the first electrode 2014 and the second electrode 2023. A capacitor element 2024 having a structure sandwiched between and is formed. An interlayer insulating film 2026 is formed so as to cover the end portion of the pixel electrode 2013, the transistor 2025, and the capacitor 2024.

層間絶縁膜2026及びその開口部に位置する画素電極2013上に発光物質を含む層2027及び対向電極2028が形成され、発光物質を含む層2027が画素電極2013と対向電極2028とで挟まれた領域で発光素子2029が形成されている。   A region 2027 containing a light emitting substance and a counter electrode 2028 are formed over the interlayer insulating film 2026 and the pixel electrode 2013 located in the opening, and the layer 2027 containing the light emitting substance is sandwiched between the pixel electrode 2013 and the counter electrode 2028. Thus, a light emitting element 2029 is formed.

また、図20(a)に示す第1の電極2014を図20(b)に示すように配線2015及び2016と同層の同一材料で形成し、絶縁膜2021が第1の電極2030と第2の電極2023とで挟まれた構成の容量素子2031としても良い。また、図20において、トランジスタ2025にNチャネル型トランジスタを用いたが、Pチャネル型トランジスタでも良い。   20A. The first electrode 2014 shown in FIG. 20A is formed of the same material in the same layer as the wirings 2015 and 2016 as shown in FIG. 20B, and the insulating film 2021 is formed with the first electrode 2030 and the second electrode. The capacitor 2031 may be sandwiched between the electrodes 2023. In FIG. 20, an N-channel transistor is used as the transistor 2025; however, a P-channel transistor may be used.

基板2011、下地膜2012、画素電極2013、ゲート絶縁膜2020、ゲート電極2022、層間絶縁膜2026、発光物質を含む層2027及び対向電極2028に用いられる材料は、図17説明した基板1711、下地膜1712、画素電極1724、ゲート絶縁膜1715、ゲート電極1716、層間絶縁膜1730及び1731、発光物質を含む層1726及び対向電極1727と同様の材料をそれぞれ用いることができる。また、配線2015、配線2016は、図17におけるソース電極及びドレイン電極1723と同様の材料を用いれば良い。   The materials used for the substrate 2011, the base film 2012, the pixel electrode 2013, the gate insulating film 2020, the gate electrode 2022, the interlayer insulating film 2026, the layer 2027 containing the light-emitting substance, and the counter electrode 2028 are the substrate 1711 and the base film described in FIG. 1712, the pixel electrode 1724, the gate insulating film 1715, the gate electrode 1716, the interlayer insulating films 1730 and 1731, the layer 1726 containing a light-emitting substance, and the counter electrode 1727 can be used. The wiring 2015 and the wiring 2016 may be formed using a material similar to that of the source and drain electrodes 1723 in FIG.

次に、半導体層に非結晶性の半導体膜を用いたトランジスタの他の構成として、基板と半導体層の間にゲート電極が挟まれた構造、つまり半導体層の下にゲート電極が位置するボトムゲート型のトランジスタを有する画素の部分断面図を図21に示す。   Next, as another structure of a transistor using an amorphous semiconductor film as a semiconductor layer, a structure in which a gate electrode is sandwiched between a substrate and a semiconductor layer, that is, a bottom gate in which the gate electrode is located under the semiconductor layer FIG. 21 is a partial cross-sectional view of a pixel having a type transistor.

基板2111上に下地膜2112が形成されている。さらに下地膜2112上にゲート電極2113が形成されている。また、ゲート電極2113と同層に同じ材料からなる第1の電極2114が形成されている。ゲート電極2113の材料には図17におけるゲート電極1716に使用される材料の他、リンが添加された多結晶シリコンや金属とシリコンの化合物であるシリサイドでもよい。   A base film 2112 is formed over the substrate 2111. Further, a gate electrode 2113 is formed over the base film 2112. A first electrode 2114 made of the same material is formed in the same layer as the gate electrode 2113. The material of the gate electrode 2113 may be polycrystalline silicon to which phosphorus is added or silicide which is a compound of metal and silicon, in addition to the material used for the gate electrode 1716 in FIG.

また、ゲート電極2113及び第1の電極2114を覆うようにゲート絶縁膜2115が形成されている。   A gate insulating film 2115 is formed so as to cover the gate electrode 2113 and the first electrode 2114.

ゲート絶縁膜2115上に、半導体層2116が形成されている。また、半導体層2116と同層に同じ材料からなる半導体層2117が第1の電極2114上に形成されている。なお、この半導体層はアモルファスシリコン(a−Si:H)等の非晶質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の非結晶性の半導体膜で形成されている。   A semiconductor layer 2116 is formed over the gate insulating film 2115. In addition, a semiconductor layer 2117 made of the same material as the semiconductor layer 2116 is formed over the first electrode 2114. Note that this semiconductor layer is formed of an amorphous semiconductor film such as an amorphous semiconductor such as amorphous silicon (a-Si: H), a semi-amorphous semiconductor, or a microcrystalline semiconductor.

半導体層2116上にはN型の導電型を有するN型半導体層2118及びN型半導体層2119が形成され、半導体層2117上にはN型半導体層2120が形成されている。   An N-type semiconductor layer 2118 and an N-type semiconductor layer 2119 having an N-type conductivity are formed over the semiconductor layer 2116, and an N-type semiconductor layer 2120 is formed over the semiconductor layer 2117.

N型半導体層2118及びN型半導体層2119上にはそれぞれ配線2121、配線2122が形成され、トランジスタ2129が形成された。また、N型半導体層2120上には配線2121及び配線2122と同層の同一材料からなる導電層2123が形成され、この導電層2123と、N型半導体層2120と、半導体層2117とで第2の電極を構成している。なお、この第2の電極と第1の電極2114とでゲート絶縁膜2115が挟まれた構成の容量素子2130が形成されている。   A wiring 2121 and a wiring 2122 were formed over the N-type semiconductor layer 2118 and the N-type semiconductor layer 2119, respectively, and a transistor 2129 was formed. A conductive layer 2123 made of the same material as the wiring 2121 and the wiring 2122 is formed over the N-type semiconductor layer 2120, and the conductive layer 2123, the N-type semiconductor layer 2120, and the semiconductor layer 2117 are second layers. The electrode is comprised. Note that a capacitor 2130 having a structure in which the gate insulating film 2115 is sandwiched between the second electrode and the first electrode 2114 is formed.

また、配線2121の一方の端部は延在し、その延在した配線2121上部に接して画素電極2124が形成されている。   One end of the wiring 2121 extends, and a pixel electrode 2124 is formed in contact with the upper part of the extended wiring 2121.

また、画素電極2124の端部、トランジスタ2129及び容量素子2130を覆うように絶縁物2125が形成されている。   An insulator 2125 is formed so as to cover an end portion of the pixel electrode 2124, the transistor 2129, and the capacitor 2130.

画素電極2124及び絶縁物2125上には発光物質を含む層2126及び対向電極2127が形成され、画素電極2124と対向電極2127とで発光物質を含む層2126が挟まれた領域では発光素子2128が形成されている。   A layer 2126 containing a light-emitting substance and a counter electrode 2127 are formed over the pixel electrode 2124 and the insulator 2125, and a light-emitting element 2128 is formed in a region where the layer 2126 containing a light-emitting substance is sandwiched between the pixel electrode 2124 and the counter electrode 2127. Has been.

容量素子2130の第2の電極の一部となる半導体層2117及びN型半導体層2120は特に設けなくても良い。つまり、第2の電極を導電層2123とし、第1の電極2114と導電層2123とでゲート絶縁膜2115が挟まれた構造の容量素子としてもよい。   The semiconductor layer 2117 and the N-type semiconductor layer 2120 which are part of the second electrode of the capacitor 2130 are not necessarily provided. That is, the capacitor may have a structure in which the second electrode is the conductive layer 2123 and the gate insulating film 2115 is sandwiched between the first electrode 2114 and the conductive layer 2123.

また、トランジスタ2129にNチャネル型トランジスタを用いたが、Pチャネル型トランジスタでも良い。   Further, although an N-channel transistor is used as the transistor 2129, a P-channel transistor may be used.

なお、図21(a)において、配線2121を形成する前に画素電極2124を形成することで、図21(b)に示すような画素電極2124と同層の同一材料からなる第2の電極2131と第1の電極2114とでゲート絶縁膜2115が挟まれた構成の容量素子2132を形成することもできる。   Note that in FIG. 21A, the pixel electrode 2124 is formed before the wiring 2121 is formed, so that the second electrode 2131 made of the same material as that of the pixel electrode 2124 as shown in FIG. A capacitor 2132 having a structure in which the gate insulating film 2115 is sandwiched between the first electrode 2114 and the first electrode 2114 can also be formed.

逆スタガ型のチャネルエッチ構造のトランジスタについて示したが、もちろんチャネル保護構造のトランジスタでも良い。次に、チャネル保護構造のトランジスタの場合について図22を用いて説明する。なお、図22において、図21と同様のものに関しては共通の符号を用いて示す。   Although an inverted staggered channel etch transistor has been described, a channel protection transistor may of course be used. Next, the case of a transistor having a channel protective structure will be described with reference to FIGS. Note that in FIG. 22, the same components as those in FIG. 21 are denoted by common reference numerals.

図22(a)に示すチャネル保護型構造のトランジスタ2201は、図21(a)に示したチャネルエッチ構造のトランジスタ2129とは半導体層2116においてチャネルが形成される領域上にエッチングのマスクとなる絶縁物2202が設けられている点で異なる。   The transistor 2201 having a channel protection structure illustrated in FIG. 22A is different from the transistor 2129 having a channel etch structure illustrated in FIG. 21A as an etching mask over a region where a channel is formed in the semiconductor layer 2116. The difference is that an object 2202 is provided.

同様に、図22(b)に示すチャネル保護型構造のトランジスタ2201は、図21(b)に示したチャネルエッチ構造のトランジスタ2129とは半導体層2116においてチャネルが形成される領域上にエッチングのマスクとなる絶縁物2202が設けられている点で異なる。   Similarly, the transistor 2201 having a channel protection structure illustrated in FIG. 22B is different from the transistor 2129 having a channel etching structure illustrated in FIG. 21B in an etching mask over a region where a channel is formed in the semiconductor layer 2116. This is different in that an insulator 2202 is provided.

本発明の画素を構成するトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで、製造コストを削減することができる。なお、各材料には図17において説明したものを用いることができる。   By using an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of a transistor included in the pixel of the present invention, manufacturing cost can be reduced. In addition, what was demonstrated in FIG. 17 can be used for each material.

また、トランジスタの構造や容量素子の構成は上述したものに限られず、さまざまな構造もしくは構成のトランジスタや容量素子を用いることができる。   Further, the structure of the transistor and the structure of the capacitor are not limited to those described above, and transistors and capacitors having various structures or configurations can be used.

また、トランジスタの半導体層にはアモルファスシリコン(a−Si:H)等の非晶質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の非結晶性の半導体膜の他、ポリシリコン(p−Si:H)等の結晶性半導体膜を用いても良い。   In addition, the semiconductor layer of the transistor includes amorphous semiconductor such as amorphous silicon (a-Si: H), non-crystalline semiconductor film such as semi-amorphous semiconductor, microcrystalline semiconductor, and polysilicon (p-Si: H). A crystalline semiconductor film such as) may be used.

図23に、半導体層に結晶性半導体膜を用いたトランジスタを有する画素の部分断面図を示し、以下に説明する。なお、図23に示すトランジスタ2318は、図10で示したマルチゲート型のトランジスタである。   FIG. 23 is a partial cross-sectional view of a pixel including a transistor using a crystalline semiconductor film as a semiconductor layer, which will be described below. Note that the transistor 2318 illustrated in FIG. 23 is the multi-gate transistor illustrated in FIG.

図23に示すように、基板2301上に下地膜2302が形成され、その上に半導体層2303が形成されている。なお、半導体層2303は、結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングし形成する。   As shown in FIG. 23, a base film 2302 is formed on a substrate 2301, and a semiconductor layer 2303 is formed thereon. Note that the semiconductor layer 2303 is formed by patterning a crystalline semiconductor film into a desired shape.

結晶性半導体膜の作製方法の一例を以下に記す。まず、基板2301上にスパッタ法、CVD法等によりアモルファスシリコン膜を成膜する。成膜材料は、アモルファスシリコン膜に限定する必要はなく、非晶質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の非結晶性半導体膜であれば良い。また、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜を用いても良い。   An example of a method for manufacturing a crystalline semiconductor film is described below. First, an amorphous silicon film is formed over the substrate 2301 by a sputtering method, a CVD method, or the like. The film forming material need not be limited to an amorphous silicon film, but may be an amorphous semiconductor film such as an amorphous semiconductor, a semi-amorphous semiconductor, or a microcrystalline semiconductor. Alternatively, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used.

そして、成膜したアモルファスシリコン膜を熱結晶化法、レーザー結晶化法、またはニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶化法等を用いて結晶化し、結晶性半導体膜を得る。なお、これらの結晶化方法を組み合わせて結晶化しても良い。   Then, the amorphous silicon film thus formed is crystallized using a thermal crystallization method, a laser crystallization method, a thermal crystallization method using a catalyst element such as nickel, or the like to obtain a crystalline semiconductor film. In addition, you may crystallize combining these crystallization methods.

熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場合には、加熱炉、レーザ照射、若しくはRTA(Rapid Thermal Annealing)、又はこれらを組み合わせて用いることができる。   In the case of forming a crystalline semiconductor film by a thermal crystallization method, a heating furnace, laser irradiation, RTA (Rapid Thermal Annealing), or a combination thereof can be used.

また、レーザー結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場合には、連続発振型のレーザビーム(CWレーザビーム)やパルス発振型のレーザビーム(パルスレーザビーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このときレーザのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm程度(好ましくは0.1〜10MW/cm)必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 In the case of forming a crystalline semiconductor film by a laser crystallization method, a continuous wave laser beam (CW laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as an Ar laser, a Kr laser, or an excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants A laser oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser, or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonic laser beams of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. Energy density of the laser is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

なお、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Arイオンレーザ、またはTi:サファイアレーザは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザビームを発振させると、半導体膜がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta, a laser using a medium added with one or more, an Ar ion laser, or a Ti: sapphire laser should oscillate continuously It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When the laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or more, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.

また、ニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場合には、結晶化後にニッケルなどの触媒元素を除去するゲッタリング処理を行うことが好ましい。   In the case where a crystalline semiconductor film is formed by a thermal crystallization method using a catalyst element such as nickel, it is preferable to perform a gettering process for removing the catalyst element such as nickel after crystallization.

上述した結晶化によって、非晶質半導体膜に部分的に結晶化された領域が形成される。この部分的に結晶化された結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして島状の半導体膜を形成する。この半導体膜をトランジスタの半導体層2303に用いる。   By the above crystallization, a partially crystallized region is formed in the amorphous semiconductor film. This partially crystallized crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape to form an island-shaped semiconductor film. This semiconductor film is used for the semiconductor layer 2303 of the transistor.

また、結晶性半導体層は、トランジスタ2318のチャネル形成領域2304及びソース領域又はドレイン領域となる不純物領域2305に用いられる他、容量素子2319の下部電極となる半導体層2306及び不純物領域2308にも用いられる。なお、不純物領域2308は特に設ける必要はない。また、チャネル形成領域2304及び半導体層2306にはチャネルドープが行われていても良い。   The crystalline semiconductor layer is used for the channel formation region 2304 of the transistor 2318 and the impurity region 2305 to be a source region or a drain region, and also to the semiconductor layer 2306 and the impurity region 2308 to be a lower electrode of the capacitor 2319. . Note that the impurity region 2308 is not necessarily provided. In addition, channel doping may be performed on the channel formation region 2304 and the semiconductor layer 2306.

次に、半導体層2303及び容量素子2319の下部電極上にはゲート絶縁膜2309が形成されている。さらに、半導体層2303上にはゲート絶縁膜2309を介してゲート電極2310が、容量素子2319の半導体層2306上にはゲート絶縁膜2309を介してゲート電極2310と同層に同じ材料からなる上部電極2311が形成されている。このようにして、トランジスタ2318及び容量素子2319が作製される。   Next, a gate insulating film 2309 is formed over the semiconductor layer 2303 and the lower electrode of the capacitor 2319. Further, a gate electrode 2310 is formed over the semiconductor layer 2303 through a gate insulating film 2309, and an upper electrode made of the same material as the gate electrode 2310 is formed over the semiconductor layer 2306 of the capacitor 2319 through the gate insulating film 2309. 2311 is formed. In this manner, the transistor 2318 and the capacitor 2319 are manufactured.

次に、トランジスタ2318及び容量素子2319を覆って層間絶縁膜2312が形成され、層間絶縁膜2312上にはコンタクトホールを介して不純物領域2305と接する配線2313が形成されている。そして、配線2313に接して層間絶縁膜2312上には画素電極2314が形成され、画素電極2314の端部及び配線2313を覆って絶縁物2315が形成されている。さらに、画素電極2314上に発光物質を含む層2316及び対向電極2317が形成され、画素電極2314と対向電極2317とで発光物質を含む層2316が挟まれた領域では発光素子2320が形成されている。   Next, an interlayer insulating film 2312 is formed so as to cover the transistor 2318 and the capacitor 2319, and a wiring 2313 in contact with the impurity region 2305 is formed over the interlayer insulating film 2312 through a contact hole. A pixel electrode 2314 is formed on the interlayer insulating film 2312 so as to be in contact with the wiring 2313, and an insulator 2315 is formed so as to cover an end portion of the pixel electrode 2314 and the wiring 2313. Further, a layer 2316 containing a light-emitting substance and a counter electrode 2317 are formed over the pixel electrode 2314, and a light-emitting element 2320 is formed in a region where the layer 2316 containing a light-emitting substance is sandwiched between the pixel electrode 2314 and the counter electrode 2317. .

また、半導体層にポリシリコン(p−Si:H)等の結晶性半導体膜を用いたボトムゲート型のトランジスタを有する画素の部分断面を図24に示す。   FIG. 24 shows a partial cross section of a pixel having a bottom-gate transistor using a crystalline semiconductor film such as polysilicon (p-Si: H) as a semiconductor layer.

基板2401上に下地膜2402が形成され、その上にゲート電極2403が形成されている。また、ゲート電極2403と同層に同じ材料からなる容量素子2423の第1の電極2404が形成されている。   A base film 2402 is formed over a substrate 2401, and a gate electrode 2403 is formed thereon. The first electrode 2404 of the capacitor 2423 made of the same material is formed in the same layer as the gate electrode 2403.

また、ゲート電極2403及び第1の電極2404を覆うようにゲート絶縁膜2405が形成されている。   A gate insulating film 2405 is formed so as to cover the gate electrode 2403 and the first electrode 2404.

また、ゲート絶縁膜2405上に、半導体層が形成されている。なお、半導体膜は、非晶質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の非結晶性半導体膜を熱結晶化法、レーザー結晶化法、またはニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶化法等を用いて結晶化し、所望の形状にパターニングして半導体層を形成する。   In addition, a semiconductor layer is formed over the gate insulating film 2405. Note that the semiconductor film may be an amorphous semiconductor film such as an amorphous semiconductor, a semi-amorphous semiconductor, or a microcrystalline semiconductor, a thermal crystallization method, a laser crystallization method, or a thermal crystallization method using a catalytic element such as nickel. Is then crystallized and patterned into a desired shape to form a semiconductor layer.

なお、半導体層を用いてトランジスタ2422のチャネル形成領域2406、LDD領域2407及びソース領域又はドレイン領域となる不純物領域2408、並びに容量素子2423の第2の電極となる領域2409、不純物領域2410及び不純物領域2411が形成される。なお、不純物領域2410及び不純物領域2411は特に設けなくても良い。また、チャネル形成領域2406及び領域2409は不純物が添加されていても良い。   Note that the semiconductor layer is used to form a channel formation region 2406, an LDD region 2407, and an impurity region 2408 to be a source region or a drain region of the transistor 2422, a region 2409 to be a second electrode of the capacitor 2423, an impurity region 2410, and an impurity region. 2411 is formed. Note that the impurity region 2410 and the impurity region 2411 are not necessarily provided. Further, the channel formation region 2406 and the region 2409 may be doped with impurities.

なお、容量素子2423はゲート絶縁膜2405が第1の電極2404及び半導体層から形成された領域2409等からなる第2の電極で挟まれた構成である。   Note that the capacitor 2423 has a structure in which the gate insulating film 2405 is sandwiched between the first electrode 2404 and the second electrode including the region 2409 formed of the semiconductor layer.

次に、半導体層を覆って第1の層間絶縁膜2412が形成され、第1の層間絶縁膜2412上にコンタクトホールを介して不純物領域2408と接する配線2413が形成されている。   Next, a first interlayer insulating film 2412 is formed to cover the semiconductor layer, and a wiring 2413 that is in contact with the impurity region 2408 through a contact hole is formed over the first interlayer insulating film 2412.

また、第1の層間絶縁膜2412には開口部2415が形成されている。トランジスタ2422、容量素子2423及び開口部2415を覆うように第2の層間絶縁膜2416が形成され、第2の層間絶縁膜2416上にコンタクトホールを介して、配線2413と接続された画素電極2417が形成されている。また、画素電極2417の端部を覆って絶縁物2418が形成されている。そして、画素電極2417上に発光物質を含む層2419及び対向電極2420が形成され、画素電極2417と対向電極2420とで発光物質を含む層2419が挟まれた領域では発光素子2421が形成されている。なお、発光素子2421の下部に開口部2415が位置している。つまり、発光素子2421からの発光を基板側から取り出すときには第1の層間絶縁膜2412に開口部2415を有するため透過率を高めることができる。   An opening 2415 is formed in the first interlayer insulating film 2412. A second interlayer insulating film 2416 is formed so as to cover the transistor 2422, the capacitor 2423, and the opening 2415. A pixel electrode 2417 connected to the wiring 2413 through a contact hole is formed over the second interlayer insulating film 2416. Is formed. In addition, an insulator 2418 is formed to cover an end portion of the pixel electrode 2417. A layer 2419 containing a light-emitting substance and a counter electrode 2420 are formed over the pixel electrode 2417, and a light-emitting element 2421 is formed in a region where the layer 2419 containing a light-emitting substance is sandwiched between the pixel electrode 2417 and the counter electrode 2420. . Note that an opening 2415 is located below the light emitting element 2421. In other words, when light emitted from the light-emitting element 2421 is extracted from the substrate side, the transmittance can be increased because the opening 2415 is provided in the first interlayer insulating film 2412.

本発明の画素を構成するトランジスタの半導体層に結晶性半導体膜を用いることで、例えば、図6における走査線駆動回路612及び信号線駆動回路611を画素部613と一体形成することが容易になる。   By using a crystalline semiconductor film for a semiconductor layer of a transistor included in the pixel of the present invention, for example, the scan line driver circuit 612 and the signal line driver circuit 611 in FIG. 6 can be easily formed integrally with the pixel portion 613. .

なお、半導体層に結晶性半導体膜を用いたトランジスタにおいても構造は上述したものに限られず、さまざまな構造をとることができる。なお、容量素子においても同様である。また、本実施形態において、特に断りがない限り図17における材料を適宜使用することができる。   Note that the structure of a transistor including a crystalline semiconductor film as a semiconductor layer is not limited to the above structure, and various structures can be employed. The same applies to the capacitive element. Moreover, in this embodiment, the material in FIG. 17 can be used suitably unless there is particular notice.

本実施形態で示したトランジスタは、実施の形態1乃至7に記載した画素において発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタとして利用することができる。よって、実施の形態1乃至7に記載したように画素を動作させることで、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可能である。   The transistor described in this embodiment can be used as a transistor for controlling a current value supplied to a light-emitting element in the pixel described in any of Embodiments 1 to 7. Therefore, by operating a pixel as described in Embodiments 1 to 7, variation in current value due to variation in threshold voltage of a transistor can be suppressed. Therefore, a current corresponding to the luminance data can be supplied to the light emitting element, and variations in luminance can be suppressed. In addition, since the counter electrode is operated at a constant potential, power consumption can be reduced.

また、このような画素を図6の表示装置に適用することにより、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、1フレーム期間における発光期間の割合(即ち、デューティー比)を非常に大きくでき、おおむね100%にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。   Further, by applying such a pixel to the display device of FIG. 6, each pixel can emit light except its own address period, and therefore the ratio of the light emission period in one frame period (that is, the duty ratio). Can be made very large and can be made to be almost 100%. Therefore, a display device with a small luminance variation and a high duty ratio can be obtained.

また、しきい値書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。   Further, since the threshold writing period can be set long, the threshold voltage of the transistor that controls the value of the current flowing through the light-emitting element can be written into the capacitor more accurately. Therefore, the reliability as a display device is improved.

(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の表示装置の一形態について図25を用いて説明する。
(Embodiment 9)
In this embodiment, one embodiment of a display device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図25(a)は、表示装置を示す上面図、図25(b)は図25(a)中A−A’線断面図(A−A’で切断した断面図)である。表示装置は、基板2510上に図中において点線で示された信号線駆動回路2501、画素部2502、第1の走査線駆動回路2503、第2の走査線駆動回路2506を有する。さらに、封止基板2504、シール材2505を有し、これらで囲まれた表示装置の内側は、空間2507となっている。   FIG. 25A is a top view showing the display device, and FIG. 25B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 25A (a cross-sectional view cut along A-A ′). The display device includes a signal line driver circuit 2501, a pixel portion 2502, a first scan line driver circuit 2503, and a second scan line driver circuit 2506 which are indicated by dotted lines in the drawing over a substrate 2510. Further, a sealing substrate 2504 and a sealing material 2505 are provided, and a space 2507 is formed inside the display device surrounded by these.

なお、配線2508は第1の走査線駆動回路2503、第2の走査線駆動回路2506及び信号線駆動回路2501に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)2509からビデオ信号、クロック信号、スタート信号等を受け取る。FPC2509と表示装置との接続部上にはICチップ(メモリ回路や、バッファ回路などが形成された半導体チップ)2518及び2519がCOG(Chip On Glass)等で実装されている。なお、ここではFPCしか図示していないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていてもよい。本発明の表示装置とは、表示装置本体だけでなく、FPCもしくはPWBが取り付けられた状態も含むものとする。また、ICチップなどが実装されたものを含むものとする。   Note that a wiring 2508 is a wiring for transmitting a signal input to the first scan line driver circuit 2503, the second scan line driver circuit 2506, and the signal line driver circuit 2501, and is an FPC (flexible flexible terminal) serving as an external input terminal. Print circuit) 2509 receives a video signal, a clock signal, a start signal, and the like. IC chips (semiconductor chips on which a memory circuit, a buffer circuit, and the like are formed) 2518 and 2519 are mounted on a connection portion between the FPC 2509 and the display device using COG (Chip On Glass) or the like. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The display device of the present invention includes not only the display device main body but also a state in which an FPC or PWB is attached. In addition, it is assumed that an IC chip or the like is mounted.

断面構造について図25(b)を用いて説明する。基板2510上には画素部2502とその周辺駆動回路(第1の走査線駆動回路2503、第2の走査線駆動回路2506及び信号線駆動回路2501)が形成されているが、ここでは、信号線駆動回路2501と、画素部2502が示されている。   A cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A pixel portion 2502 and its peripheral driver circuits (a first scan line driver circuit 2503, a second scan line driver circuit 2506, and a signal line driver circuit 2501) are formed over a substrate 2510. Here, a signal line A driving circuit 2501 and a pixel portion 2502 are shown.

なお、信号線駆動回路2501はNチャネル型トランジスタ2520、2521のように単極性のトランジスタで構成されている。もちろん、Pチャネル型トランジスタや単極性のトランジスタだけでなくPチャネル型トランジスタも用いてCMOS回路を形成しても良い。また、本実施形態では、基板上に周辺駆動回路を一体形成した表示パネルを示しているが、必ずしもその必要はなく、周辺駆動回路の全てもしくは一部をICチップなどに形成し、COGなどで実装しても良い。   Note that the signal line driver circuit 2501 includes unipolar transistors such as N-channel transistors 2520 and 2521. Of course, a CMOS circuit may be formed using not only a P-channel transistor or a unipolar transistor but also a P-channel transistor. In this embodiment, a display panel in which a peripheral drive circuit is integrally formed on a substrate is shown. However, this is not always necessary, and all or a part of the peripheral drive circuit is formed on an IC chip or the like, and COG or the like is used. May be implemented.

画素部2502は、実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。なお、図25(b)にはスイッチとして機能するトランジスタ2511と、発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ2512と、発光素子2528が示されている。なお、トランジスタ2512の第1の電極は発光素子2528の画素電極2513と接続されている。また、画素電極2513の端部を覆って絶縁物2514が形成されている。ここでは、絶縁物2514はポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。   The pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the pixel portion 2502. Note that FIG. 25B illustrates a transistor 2511 that functions as a switch, a transistor 2512 that controls a current value supplied to the light-emitting element, and a light-emitting element 2528. Note that the first electrode of the transistor 2512 is connected to the pixel electrode 2513 of the light-emitting element 2528. In addition, an insulator 2514 is formed so as to cover an end portion of the pixel electrode 2513. Here, the insulator 2514 is formed using a positive photosensitive acrylic resin film.

また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物2514の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物2514の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物2514の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物2514として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。   In order to improve the coverage, a curved surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion of the insulator 2514. For example, in the case where positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 2514, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 2514 has a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 2514, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used.

また、画素電極2513上には、発光物質を含む層2516および対向電極2517が形成される。発光物質を含む層2516には、少なくとも発光層が設けられていれば、その他の層については特には限定されず、適宜選択することができる。   In addition, over the pixel electrode 2513, a layer 2516 containing a light-emitting substance and a counter electrode 2517 are formed. The layer 2516 containing a light-emitting substance is not particularly limited and can be appropriately selected as long as at least a light-emitting layer is provided.

さらにシール材2505を用いて封止基板2504と基板2510とを貼り合わせることにより、基板2510、封止基板2504、およびシール材2505で囲まれた空間2507に発光素子2528が備えられた構造になっている。なお、空間2507には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材2505で充填される構成も含むものとする。   Further, the sealing substrate 2504 and the substrate 2510 are attached to each other using the sealing material 2505, whereby the light emitting element 2528 is provided in the space 2507 surrounded by the substrate 2510, the sealing substrate 2504, and the sealing material 2505. ing. Note that the space 2507 includes a structure filled with a sealant 2505 in addition to a case where the space 2507 is filled with an inert gas (nitrogen, argon, or the like).

なお、シール材2505にはエポキシ系樹脂を用いることが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。封止基板2504に用いる材料としては、ガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。   Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 2505. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible. As a material used for the sealing substrate 2504, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like can be used in addition to a glass substrate or a quartz substrate.

画素部2502に実施の形態1乃至7に記載した画素を用い動作させることで、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示装置を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。   By operating the pixel portion 2502 using the pixel described in any of Embodiments 1 to 7, a high-quality display device with high duty ratio can be obtained. Obtainable. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant.

図25示すように、信号線駆動回路2501、画素部2502、第1の走査線駆動回路2503及び第2の走査線駆動回路2506を一体形成することで、表示装置の低コスト化が図れる。また、この場合において、信号線駆動回路2501、画素部2502、第1の走査線駆動回路2503及び第2の走査線駆動回路2506に用いられるトランジスタを単極性とすることで作製工程の簡略化が図れるためさらなる低コスト化を図ることができる。   As shown in FIG. 25, the signal line driver circuit 2501, the pixel portion 2502, the first scan line driver circuit 2503, and the second scan line driver circuit 2506 are integrally formed, so that the cost of the display device can be reduced. In this case, the manufacturing process can be simplified by making the transistors used in the signal line driver circuit 2501, the pixel portion 2502, the first scan line driver circuit 2503, and the second scan line driver circuit 2506 unipolar. Therefore, further cost reduction can be achieved.

以上のようにして、本発明の表示装置を得ることができる。なお、上述した構成は一例であって本発明の表示装置の構成はこれに限定されない。   As described above, the display device of the present invention can be obtained. The configuration described above is an example, and the configuration of the display device of the present invention is not limited to this.

なお、表示装置の構成としては、図26に示すように信号線駆動回路2601をICチップ上に形成して、COG等で表示装置に実装した構成としても良い。なお、図26(a)における基板2600、画素部2602、第1の走査線駆動回路2603、第2の走査線駆動回路2604、FPC2605、ICチップ2606、ICチップ2607、封止基板2608、シール材2609はそれぞれ図25(a)における基板2510、画素部2502、第1の走査線駆動回路2503、第2の走査線駆動回路2506、FPC2509、ICチップ2518、ICチップ2519、封止基板2504、シール材2505に相当する。   Note that the display device may have a structure in which a signal line driver circuit 2601 is formed over an IC chip and mounted on the display device by COG or the like as illustrated in FIG. Note that the substrate 2600, the pixel portion 2602, the first scan line driver circuit 2603, the second scan line driver circuit 2604, the FPC 2605, the IC chip 2606, the IC chip 2607, the sealing substrate 2608, and the sealing material in FIG. Reference numeral 2609 denotes a substrate 2510, a pixel portion 2502, a first scan line driver circuit 2503, a second scan line driver circuit 2506, an FPC 2509, an IC chip 2518, an IC chip 2519, a sealing substrate 2504, and a seal in FIG. It corresponds to the material 2505.

つまり、駆動回路の高速動作が要求される信号線駆動回路のみを、CMOS等を用いてICチップに形成し、低消費電力化を図る。また、ICチップはシリコンウエハ等の半導体チップとすることで、より高速動作且つ低消費電力化を図ることが可能である。   That is, only the signal line driver circuit that requires high-speed operation of the driver circuit is formed on the IC chip using a CMOS or the like to reduce power consumption. Further, by using a semiconductor chip such as a silicon wafer as the IC chip, it is possible to achieve higher speed operation and lower power consumption.

なお、第1の走査線駆動回路2603や第2の走査線駆動回路2604を画素部2602と一体形成することで、低コスト化が図れる。そして、この第1の走査線駆動回路2603、第2の走査線駆動回路2604及び画素部2602は単極性のトランジスタで構成することでさらなる低コスト化が図れる。そのとき、第1の走査線駆動回路2603及び第2の走査線駆動回路2604にブートトラップ回路を用いることにより出力電位が低くなってしまうことを防止することができる。また、第1の走査線駆動回路2603及び第2の走査線駆動回路2604を構成するトランジスタの半導体層にアモルファスシリコンを用いた場合、劣化によりしきい値が変動するため、これを補正する機能を有することが好ましい。   Note that cost reduction can be achieved by forming the first scan line driver circuit 2603 and the second scan line driver circuit 2604 integrally with the pixel portion 2602. Further, the first scan line driver circuit 2603, the second scan line driver circuit 2604, and the pixel portion 2602 are formed of unipolar transistors, so that cost can be further reduced. At that time, the use of a boot trap circuit for the first scan line driver circuit 2603 and the second scan line driver circuit 2604 can prevent the output potential from being lowered. Further, when amorphous silicon is used for a semiconductor layer of a transistor included in the first scan line driver circuit 2603 and the second scan line driver circuit 2604, a threshold value fluctuates due to deterioration. It is preferable to have.

なお、画素部2602に実施の形態1乃至7に記載した画素を用い動作させることで、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示装置を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、FPC2605と基板2600との接続部において機能回路(メモリやバッファ)が形成されたICチップを実装することで基板面積を有効利用することができる。   Note that when the pixel portion 2602 is operated using the pixel described in any of Embodiments 1 to 7, high-quality display with a high duty ratio can be achieved, and variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels. A device can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. Further, by mounting an IC chip on which a functional circuit (memory or buffer) is formed at a connection portion between the FPC 2605 and the substrate 2600, the substrate area can be effectively used.

また、図25(a)の信号線駆動回路2501、第1の走査線駆動回路2503及び第2の走査線駆動回路2506に相当する信号線駆動回路2611、第1の走査線駆動回路2613及び第2の走査線駆動回路2614を、図26(b)に示すようにICチップ上に形成して、COG等で表示パネルに実装した構成としても良い。なお、図26(b)における基板2610、画素部2612、FPC2615、ICチップ2616、ICチップ2617、封止基板2618、シール材2619はそれぞれ図25(a)における基板2510、画素部2502、FPC2509、ICチップ2518、ICチップ2519、封止基板2504、シール材2505に相当する。   In addition, the signal line driver circuit 2611, the first scan line driver circuit 2613, and the first scan line driver circuit 2613 corresponding to the signal line driver circuit 2501, the first scan line driver circuit 2503, and the second scan line driver circuit 2506 in FIG. The second scanning line driving circuit 2614 may be formed on an IC chip as shown in FIG. 26B and mounted on the display panel by COG or the like. Note that the substrate 2610, the pixel portion 2612, the FPC 2615, the IC chip 2616, the IC chip 2617, the sealing substrate 2618, and the sealant 2619 in FIG. 26B are the substrate 2510, the pixel portion 2502, the FPC 2509, and the like in FIG. It corresponds to an IC chip 2518, an IC chip 2519, a sealing substrate 2504, and a sealing material 2505.

また、画素部2612のトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜、例えばアモルファスシリコン(a−Si:H)を用いることにより低コスト化を図ることができる。さらに、大型の表示パネルを作製することも可能となる。   Further, by using an amorphous semiconductor film such as amorphous silicon (a-Si: H) for the semiconductor layer of the transistor in the pixel portion 2612, cost reduction can be achieved. Further, a large display panel can be manufactured.

また、画素の行方向及び列方向に第1の走査線駆動回路、第2の走査線駆動回路及び信号線駆動回路を設けなくても良い。例えば、図27(a)に示すようにICチップ上に形成された周辺駆動回路2701が図26(b)に示す第1の走査線駆動回路2613、第2の走査線駆動回路2614及び信号線駆動回路2611の機能を有するようにしても良い。なお、図27(a)における基板2700、画素部2702、FPC2704、ICチップ2705、ICチップ2706、封止基板2707、シール材2708はそれぞれ図25(a)の基板2510、画素部2502、FPC2509、ICチップ2518、ICチップ2519、封止基板2504、シール材2505に相当する。   Further, the first scan line driver circuit, the second scan line driver circuit, and the signal line driver circuit may not be provided in the row direction and the column direction of the pixel. For example, as shown in FIG. 27A, the peripheral driving circuit 2701 formed on the IC chip is replaced with the first scanning line driving circuit 2613, the second scanning line driving circuit 2614, and the signal line shown in FIG. The driver circuit 2611 may have a function. Note that the substrate 2700, the pixel portion 2702, the FPC 2704, the IC chip 2705, the IC chip 2706, the sealing substrate 2707, and the sealant 2708 in FIG. 27A are respectively the substrate 2510, the pixel portion 2502, the FPC 2509, and the like. It corresponds to an IC chip 2518, an IC chip 2519, a sealing substrate 2504, and a sealing material 2505.

なお、図27(a)の表示装置の配線の接続を説明する模式図を図27(b)に示す。なお、図27(b)には、基板2710、周辺駆動回路2711、画素部2712、FPC2713、FPC2714が図示されている。   FIG. 27B is a schematic diagram for explaining wiring connection of the display device in FIG. Note that FIG. 27B illustrates a substrate 2710, a peripheral driver circuit 2711, a pixel portion 2712, an FPC 2713, and an FPC 2714.

FPC2713及びFPC2714は周辺駆動回路2711に外部からの信号及び電源電位を入力する。そして、周辺駆動回路2711からの出力は、画素部2712の有する画素に接続された行方向及び列方向の配線に入力される。   The FPC 2713 and the FPC 2714 input an external signal and a power supply potential to the peripheral driver circuit 2711. An output from the peripheral driver circuit 2711 is input to a wiring in a row direction and a column direction connected to the pixel included in the pixel portion 2712.

また、発光素子に白色の発光素子を用いる場合、封止基板にカラーフィルターを設けることでフルカラー表示を実現することができる。このような表示装置にも本発明を適用することが可能である。図28に、画素部の部分断面図の一例を示す。   In the case where a white light emitting element is used as the light emitting element, full color display can be realized by providing a color filter on the sealing substrate. The present invention can also be applied to such a display device. FIG. 28 shows an example of a partial cross-sectional view of the pixel portion.

図28に示すように、基板2800上に下地膜2802が形成され、その上に発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ2801が形成され、トランジスタ2801の第1の電極に接して画素電極2803が形成され、その上に発光物質を含む層2804と対向電極2805が形成されている。   As shown in FIG. 28, a base film 2802 is formed over a substrate 2800, a transistor 2801 for controlling a current value supplied to the light-emitting element is formed over the substrate 2800, and a pixel electrode 2803 is in contact with the first electrode of the transistor 2801. A layer 2804 containing a light-emitting substance and a counter electrode 2805 are formed thereover.

なお、画素電極2803と対向電極2805とで発光物質を含む層2804が挟まれているところが発光素子となる。なお、図28においては白色光を発光するものとする。そして、発光素子の上部には赤色のカラーフィルター2806R、緑色のカラーフィルター2806G、青色のカラーフィルター2806Bが設けられており、フルカラー表示を行うことができる。また、これらのカラーフィルターを隔離するためにブラックマトリクス(BMともいう)2807が設けられている。   Note that a light-emitting element is obtained by sandwiching a layer 2804 containing a light-emitting substance between the pixel electrode 2803 and the counter electrode 2805. In FIG. 28, white light is emitted. A red color filter 2806R, a green color filter 2806G, and a blue color filter 2806B are provided above the light-emitting element, so that full color display can be performed. A black matrix (also referred to as BM) 2807 is provided to isolate these color filters.

本実施形態の表示装置は実施の形態1乃至7だけではなく、実施の形態8に記載した構成とも適宜組み合わせることが可能である。また、表示装置の構成は上記に限らず、本発明を他の構成の表示装置においても適用することができる。   The display device of this embodiment can be combined with not only Embodiments 1 to 7 but also the structure described in Embodiment 8 as appropriate. The configuration of the display device is not limited to the above, and the present invention can be applied to display devices having other configurations.

(実施の形態10)
本発明の表示装置は様々な電子機器に適用することができる。具体的には、電子機器の表示部に適用することができる。なお、電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。
(Embodiment 10)
The display device of the present invention can be applied to various electronic devices. Specifically, it can be applied to a display portion of an electronic device. Electronic devices include video cameras, digital cameras, goggles type displays, navigation systems, sound playback devices (car audio, audio components, etc.), computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines) Or an electronic book or the like), an image reproduction device provided with a recording medium (specifically, a device equipped with a display capable of reproducing a recording medium such as Digital Versatile Disc (DVD) and displaying the image).

図33(A)はディスプレイであり、筐体3301、支持台3302、表示部3303、スピーカー部3304、ビデオ入力端子3305等を含む。   FIG. 33A shows a display which includes a housing 3301, a support base 3302, a display portion 3303, a speaker portion 3304, a video input terminal 3305, and the like.

なお、表示部3303には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するディスプレイを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。なお、ディスプレイは、パーソナルコンピュータ用、テレビジョン放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。   Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3303. According to the present invention, variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a display having a high-quality display unit with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. The display includes all display devices for displaying information such as for personal computers, for receiving television broadcasts, and for displaying advertisements.

なお、近年、ディスプレイの大型化のニーズが強くなっているなか、ディスプレイの大型化に伴い価格の上昇が問題となっている。そのため、いかに製造コストの削減を図り、高品質な製品を少しでも低価格に抑えるかが課題となる。   In recent years, as the need for an increase in the size of a display has become stronger, an increase in price has become a problem as the size of the display increases. Therefore, the issue is how to reduce manufacturing costs and keep high-quality products as low as possible.

本発明の画素は、単極性のトランジスタで作製することができるため、工程数を減らし製造コストを削減することができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜、例えばアモルファスシリコン(a−Si:H)を用いることで、工程を簡略化し、さらなるコストダウンが図れる。この場合には、画素部周辺の駆動回路をICチップ上に形成し、COG(Chip On Glass)等で表示パネルに実装すると良い。なお、動作速度の高い信号線駆動回路はICチップ上に形成し、比較的動作速度の低い走査線駆動回路は画素部と共に単極性のトランジスタで構成される回路で一体形成しても良い。   Since the pixel of the present invention can be manufactured using a unipolar transistor, the number of steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. In addition, by using an amorphous semiconductor film such as amorphous silicon (a-Si: H) for the semiconductor layer of the transistor included in the pixel, the process can be simplified and the cost can be further reduced. In this case, a driver circuit around the pixel portion is preferably formed over an IC chip and mounted on the display panel by COG (Chip On Glass) or the like. Note that the signal line driver circuit having a high operation speed may be formed over an IC chip, and the scan line driver circuit having a relatively low operation speed may be integrally formed with a circuit formed of a unipolar transistor together with the pixel portion.

図33(B)はカメラであり、本体3311、表示部3312、受像部3313、操作キー3314、外部接続ポート3315、シャッター3316等を含む。   FIG. 33B shows a camera, which includes a main body 3311, a display portion 3312, an image receiving portion 3313, operation keys 3314, an external connection port 3315, a shutter 3316, and the like.

なお、表示部3312には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するカメラを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。   Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3312. According to the present invention, it is possible to suppress a luminance variation with time between pixels or between pixels, and it is possible to obtain a camera having a high-quality display unit with a high duty ratio. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant.

また、近年、デジタルカメラなどの高性能化に伴い、生産競争は激化している。そして、高性能なものをいかに低価格に抑えるかが重要となる。   In recent years, production competition has intensified along with the improvement in performance of digital cameras and the like. And how to keep high-performance products at low prices is important.

本発明の画素は、単極性のトランジスタで作製することができるため、工程数を減らし製造コストを削減することができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜、例えばアモルファスシリコン(a−Si:H)を用いることで、工程を簡略化し、さらなるコストダウンが図れる。この場合には、画素部周辺の駆動回路をICチップ上に形成し、COG等で表示パネルに実装すると良い。なお、動作速度の高い信号線駆動回路はICチップ上に形成し、比較的動作速度の低い走査線駆動回路は画素部と共に単極性のトランジスタで構成される回路で一体形成しても良い。   Since the pixel of the present invention can be manufactured using a unipolar transistor, the number of steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. In addition, by using an amorphous semiconductor film such as amorphous silicon (a-Si: H) for the semiconductor layer of the transistor included in the pixel, the process can be simplified and the cost can be further reduced. In this case, a driver circuit around the pixel portion is preferably formed over an IC chip and mounted on the display panel by COG or the like. Note that the signal line driver circuit having a high operation speed may be formed over an IC chip, and the scan line driver circuit having a relatively low operation speed may be integrally formed with a circuit formed of a unipolar transistor together with the pixel portion.

図33(C)はコンピュータであり、本体3321、筐体3322、表示部3323、キーボード3324、外部接続ポート3325、ポインティングマウス3326等を含む。なお、表示部3323には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するコンピュータを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33C illustrates a computer, which includes a main body 3321, a housing 3322, a display portion 3323, a keyboard 3324, an external connection port 3325, a pointing mouse 3326, and the like. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3323. According to the present invention, a luminance variation with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a computer having a high-quality display portion with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

図33(D)はモバイルコンピュータであり、本体3331、表示部3332、スイッチ3333、操作キー3334、赤外線ポート3335等を含む。なお、表示部3332には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するモバイルコンピュータを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33D illustrates a mobile computer, which includes a main body 3331, a display portion 3332, a switch 3333, operation keys 3334, an infrared port 3335, and the like. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3332. According to the present invention, variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a mobile computer having a high-quality display unit with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

図33(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体3341、筐体3342、表示部A3343、表示部B3344、記録媒体(DVD等)読み込み部3345、操作キー3346、スピーカー部3347等を含む。表示部A3343は主として画像情報を表示し、表示部B3344は主として文字情報を表示することができる。なお、表示部A3343や表示部B3344には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有する画像再生装置を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 3341, a housing 3342, a display portion A 3343, a display portion B 3344, a recording medium (DVD, etc.). A reading unit 3345, operation keys 3346, a speaker unit 3347, and the like are included. The display portion A 3343 can mainly display image information, and the display portion B 3344 can mainly display character information. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion A 3343 and the display portion B 3344. According to the present invention, it is possible to suppress a variation in luminance with time between pixels or between pixels, and to obtain an image reproducing device having a high-quality display unit with a high duty ratio. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

図33(F)はゴーグル型ディスプレイであり、本体3351、表示部3352、アーム部3353を含む。なお、表示部3352には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するゴーグル型ディスプレイを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33F illustrates a goggle type display which includes a main body 3351, a display portion 3352, and an arm portion 3353. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3352. According to the present invention, a variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a goggle type display having a high-quality display unit with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

図33(G)はビデオカメラであり、本体3361、表示部3362、筐体3363、外部接続ポート3364、リモコン受信部3365、受像部3366、バッテリー3367、音声入力部3368、操作キー3369、接眼部3360等を含む。なお、表示部3362には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するビデオカメラを得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33G illustrates a video camera, which includes a main body 3361, a display portion 3362, a housing 3363, an external connection port 3364, a remote control reception portion 3365, an image receiving portion 3366, a battery 3367, an audio input portion 3368, operation keys 3369, and an eyepiece. Part 3360 and the like. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3362. According to the present invention, it is possible to suppress a variation in luminance over time between pixels or between pixels, and to obtain a video camera having a high-quality display unit with a high duty ratio. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

図33(H)は携帯電話機であり、本体3371、筐体3372、表示部3373、音声入力部3374、音声出力部3375、操作キー3376、外部接続ポート3377、アンテナ3378等を含む。なお、表示部3373には実施の形態1乃至7に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有する携帯電話機を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   FIG. 33H illustrates a cellular phone, which includes a main body 3371, a housing 3372, a display portion 3373, an audio input portion 3374, an audio output portion 3375, operation keys 3376, an external connection port 3377, an antenna 3378, and the like. Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the display portion 3373. According to the present invention, a variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a mobile phone having a high-quality display portion with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

このように本発明は、あらゆる電子機器に適用することが可能である。   Thus, the present invention can be applied to all electronic devices.

(実施の形態11)
本実施の形態において、本発明の表示装置を表示部に有する携帯電話の構成例について図34を用いて説明する。
(Embodiment 11)
In this embodiment mode, a structural example of a mobile phone including the display device of the present invention in a display portion will be described with reference to FIG.

表示パネル3410はハウジング3400に脱着自在に組み込まれる。ハウジング3400は表示パネル3410のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。表示パネル3410を固定したハウジング3400はプリント基板3401に嵌入されモジュールとして組み立てられる。   A display panel 3410 is incorporated in a housing 3400 so as to be detachable. The shape and dimensions of the housing 3400 can be changed as appropriate in accordance with the size of the display panel 3410. A housing 3400 to which the display panel 3410 is fixed is fitted into a printed board 3401 and assembled as a module.

表示パネル3410はFPC3411を介してプリント基板3401に接続される。プリント基板3401には、スピーカー3402、マイクロフォン3403、送受信回路3404、CPU及びコントローラなどを含む信号処理回路3405が形成されている。このようなモジュールと、入力手段3406、バッテリ3407を組み合わせ、筐体3409及び筐体3412に収納する。なお、表示パネル3410の画素部は筐体3412に形成された開口窓から視認できように配置する。   The display panel 3410 is connected to the printed board 3401 through the FPC 3411. A signal processing circuit 3405 including a speaker 3402, a microphone 3403, a transmission / reception circuit 3404, a CPU, a controller, and the like is formed over the printed board 3401. Such a module is combined with the input means 3406 and the battery 3407 and housed in the housing 3409 and the housing 3412. Note that the pixel portion of the display panel 3410 is arranged so as to be visible from an opening window formed in the housing 3412.

表示パネル3410は、画素部と一部の周辺駆動回路(複数の駆動回路のうち動作周波数の低い駆動回路)をトランジスタを用いて基板上に一体形成し、他の一部の周辺駆動回路(複数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路)をICチップ上に形成し、そのICチップをCOG(Chip On Glass)で表示パネル3410に実装しても良い。あるいは、そのICチップをTAB(Tape Automated Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。また、全ての周辺駆動回路をICチップ上に形成し、そのICチップをCOGなどで表示パネルに実装しても良い。   In the display panel 3410, a pixel portion and some peripheral driver circuits (a driver circuit having a low operating frequency among a plurality of driver circuits) are formed over a substrate using transistors, and another peripheral driver circuit (a plurality of peripheral driver circuits) May be formed on an IC chip, and the IC chip may be mounted on the display panel 3410 by COG (Chip On Glass). Alternatively, the IC chip may be connected to the glass substrate using TAB (Tape Automated Bonding) or a printed board. Alternatively, all peripheral drive circuits may be formed on an IC chip, and the IC chip may be mounted on the display panel using COG or the like.

なお、画素部には、実施の形態1乃至7に記載した画素を用いる。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有する表示パネル3410を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the pixel portion. According to the present invention, variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a display panel 3410 having a high-quality display portion with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

また、本実施形態に示した構成は携帯電話の一例であって、このような構成の携帯電話に限られず様々な構成の携帯電話に適用することができる。   The configuration shown in this embodiment is an example of a mobile phone, and is not limited to the mobile phone having such a configuration, and can be applied to mobile phones having various configurations.

(実施の形態12)
本実施形態では、表示パネルと、回路基板を組み合わせたELモジュールについて図35及び図36を用いて説明する。
(Embodiment 12)
In this embodiment, an EL module in which a display panel and a circuit board are combined will be described with reference to FIGS.

図35に示すように、表示パネル3501は画素部3503、走査線駆動回路3504及び信号線駆動回路3505を有している。回路基板3502には、例えば、コントロール回路3506や信号分割回路3507などが形成されている。なお、表示パネル3501と回路基板3502は接続配線3508によって接続されている。接続配線3508にはFPC等を用いることができる。   As shown in FIG. 35, the display panel 3501 includes a pixel portion 3503, a scanning line driver circuit 3504, and a signal line driver circuit 3505. For example, a control circuit 3506, a signal dividing circuit 3507, and the like are formed on the circuit board 3502. Note that the display panel 3501 and the circuit board 3502 are connected by a connection wiring 3508. An FPC or the like can be used for the connection wiring 3508.

表示パネル3501は、画素部と一部の周辺駆動回路(複数の駆動回路のうち動作周波数の低い駆動回路)をトランジスタを用いて基板上に一体形成し、他の一部の周辺駆動回路(複数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路)をICチップ上に形成し、そのICチップをCOG(Chip On Glass)で表示パネル3501に実装しても良い。あるいは、そのICチップをTAB(Tape Automated Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。また、全ての周辺駆動回路をICチップ上に形成し、そのICチップをCOGなどで表示パネルに実装しても良い。   In the display panel 3501, a pixel portion and some peripheral driver circuits (a driver circuit having a low operating frequency among a plurality of driver circuits) are formed over a substrate using transistors, and some other peripheral driver circuits (multiple driver circuits) May be formed on an IC chip, and the IC chip may be mounted on the display panel 3501 by COG (Chip On Glass). Alternatively, the IC chip may be connected to the glass substrate using TAB (Tape Automated Bonding) or a printed board. Alternatively, all peripheral drive circuits may be formed on an IC chip, and the IC chip may be mounted on the display panel using COG or the like.

なお、画素部には、実施の形態1乃至7に記載した画素を用いる。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示パネル3501を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに単極性のトランジスタやトランジスタの半導体層に非結晶性の半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。   Note that the pixel described in any of Embodiments 1 to 7 is used for the pixel portion. According to the present invention, variation in luminance with time can be suppressed between pixels or between pixels, and a high-quality display panel 3501 with a high duty ratio can be obtained. Further, in the present invention, the power consumption can be reduced because the potential of the counter electrode is kept constant. In addition, cost can be reduced by using a unipolar transistor for a transistor included in the pixel portion or an amorphous semiconductor film for a semiconductor layer of the transistor.

このようなELモジュールによりELテレビ受像機を完成させることができる。図36は、ELテレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。チューナ3601は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像信号増幅回路3602と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路3603と、その映像信号を駆動回路の入力仕様に変換するためのコントロール回路3506により処理される。コントロール回路3506は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号を出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路3507を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。   With such an EL module, an EL television receiver can be completed. FIG. 36 is a block diagram showing the main configuration of an EL television receiver. A tuner 3601 receives a video signal and an audio signal. The video signal includes a video signal amplification circuit 3602, a video signal processing circuit 3603 that converts a signal output from the signal to a color signal corresponding to each color of red, green, and blue, and uses the video signal as input specifications of the drive circuit. Processed by a control circuit 3506 for conversion. The control circuit 3506 outputs a signal to each of the scanning line side and the signal line side. In the case of digital driving, a signal dividing circuit 3507 may be provided on the signal line side so that an input digital signal is divided into m pieces and supplied.

チューナ3601で受信した信号のうち、音声信号は音声信号増幅回路3604に送られ、その出力は音声信号処理回路3605を経てスピーカー3606に供給される。制御回路3607は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部3608から受け、チューナ3601や音声信号処理回路3605に信号を送出する。   Of the signals received by the tuner 3601, the audio signal is sent to the audio signal amplification circuit 3604, and the output is supplied to the speaker 3606 via the audio signal processing circuit 3605. The control circuit 3607 receives control information on the receiving station (reception frequency) and volume from the input unit 3608 and sends a signal to the tuner 3601 and the audio signal processing circuit 3605.

実施の形態10に記載した図33(A)の筐体3301に、図35のELモジュールを組みこんで、テレビ受像機を完成させることができる。   A television receiver can be completed by incorporating the EL module in FIG. 35 into the housing 3301 in FIG. 33A described in Embodiment 10.

もちろん、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。   Of course, the present invention is not limited to a television receiver, and is applied to various uses, particularly as a display medium with a large area, such as a personal computer monitor, an information display board in a railway station or airport, and an advertisement display board in a street. can do.

実施の形態1に示す画素構成を説明する図。3A and 3B illustrate a pixel structure described in Embodiment 1; 図1で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。2 is a timing chart illustrating the operation of the pixel illustrated in FIG. 1. 図1で示した画素の動作を説明する図。2A and 2B illustrate an operation of the pixel illustrated in FIG. 1. 実施の形態1に示す画素構成を説明する図。3A and 3B illustrate a pixel structure described in Embodiment 1; チャネル長変調による電圧−電流特性のモデル図。The model figure of the voltage-current characteristic by channel length modulation. 実施の形態1に示す表示装置を説明する図。3A and 3B each illustrate a display device described in Embodiment 1; 実施の形態3に示す画素構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel structure described in Embodiment 3; 実施の形態3に示す画素構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel structure described in Embodiment 3; 実施の形態3に示す画素構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel structure described in Embodiment 3; 実施の形態4に示す画素構成を説明する図。FIG. 5 illustrates a pixel structure described in Embodiment 4; 実施の形態4に示す画素構成を説明する図。FIG. 5 illustrates a pixel structure described in Embodiment 4; 実施の形態5に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 5; 図12で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。13 is a timing chart for explaining the operation of the pixel shown in FIG. 12. 実施の形態7に示す画素構成を説明する図。FIG. 9 illustrates a pixel configuration described in Embodiment 7; 図14で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。FIG. 15 is a timing chart illustrating operation of the pixel illustrated in FIG. 14. 図14で示した画素の動作を説明する図。FIG. 15 illustrates an operation of the pixel illustrated in FIG. 14. 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態8に示す発光素子を説明する図。9A and 9B illustrate a light-emitting element described in Embodiment 8. 実施の形態8に示す光の取り出し方向を説明する図。9A and 9B illustrate a light extraction direction shown in Embodiment Mode 8. 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態8に示す画素の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a pixel shown in Embodiment Mode 8; 実施の形態9に示す表示装置を説明する図。10A and 10B illustrate a display device described in Embodiment 9. 実施の形態9に示す表示装置を説明する図。10A and 10B illustrate a display device described in Embodiment 9. 実施の形態9に示す表示装置を説明する図。10A and 10B illustrate a display device described in Embodiment 9. 実施の形態9に示す画素の部分断面図。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a pixel described in Embodiment 9; 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 実施の形態7に示す画素構成を説明する図。FIG. 9 illustrates a pixel configuration described in Embodiment 7; 本発明を適用可能な電子機器を説明する図。8A and 8B illustrate electronic devices to which the present invention can be applied. 携帯電話機の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a mobile telephone. ELモジュールの例を示す図。The figure which shows the example of EL module. ELテレビ受像器の主要な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the main structures of EL television receiver. 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 図4に示す画素の上面図。FIG. 5 is a top view of the pixel shown in FIG. 4. 実施の形態2に示す画素構成を説明する図。FIG. 5 illustrates a pixel structure shown in Embodiment Mode 2; 実施の形態1に示す表示装置の書き込み動作を説明する図。3A and 3B illustrate a writing operation of the display device described in Embodiment 1. 実施の形態5に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 5; デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた駆動方式を説明する図。The figure explaining the drive system which combined the digital gradation system and the time gradation system. 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 実施の形態6に示す画素構成を説明する図。FIG. 7 illustrates a pixel structure described in Embodiment 6; 実施の形態1に記載した画素構成を説明する図。FIG. 5 illustrates a pixel structure described in Embodiment 1; 従来技術の画素構成を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a pixel configuration of a conventional technique. 従来技術の画素構成を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a pixel configuration of a conventional technique. 従来技術に示した画素を動作させるタイミングチャート。6 is a timing chart for operating pixels shown in the related art. 従来技術を用いた際の1フレーム期間における発光期間の割合を説明する図。The figure explaining the ratio of the light emission period in 1 frame period at the time of using a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

111 トランジスタ
112 第1のスイッチ
113 第2のスイッチ
114 第3のスイッチ
115 容量素子
116 発光素子
117 信号線
118 第1の走査線
119 第2の走査線
120 第3の走査線
121 電源線
122 電位供給線
123 対向電極
412 第1のスイッチングトランジスタ
413 第2のスイッチングトランジスタ
414 第3のスイッチングトランジスタ
611 信号線駆動回路
612 走査線駆動回路
613 画素部
614 画素
700 画素
718 第1の走査線
800 画素
819 第2の走査線
900 画素
920 第3の走査線
1011 トランジスタ
1111 トランジスタ
1201 第1のトランジスタ
1202 第2のトランジスタ
1203 第4のスイッチ
1204 第5のスイッチ
1212 第1のスイッチ
1213 第2のスイッチ
1214 第3のスイッチ
1215 容量素子
1216 発光素子
1217 信号線
1218 第1の走査線
1219 第2の走査線
1220 第3の走査線
1221 電源線
1222 電位供給線
1223 対向電極
1411 トランジスタ
1412 第1のスイッチ
1413 第2のスイッチ
1414 第3のスイッチ
1415 容量素子
1416 発光素子
1417 信号線
1418 第1の走査線
1419 第2の走査線
1420 第3の走査線
1421 電源線
1422 電位供給線
1423 対向電極
2901 第4のスイッチ
2902 走査線
3001 第4のスイッチ
3002 走査線
3003 ノード
3101 整流素子
3102 走査線
3201 整流素子
3202 走査線
3701 第4のスイッチ
3702 走査線
3914 整流素子
3920 第3の走査線
3951 ショットキー・バリア型
3952 PIN型
3953 PN型
3954 トランジスタ
3955 トランジスタ
4301 第4のスイッチ
4401 第4のスイッチ
4515 ゲート容量
4540 画素電極
111 Transistor 112 First Switch 113 Second Switch 114 Third Switch 115 Capacitance Element 116 Light Emitting Element 117 Signal Line 118 First Scan Line 119 Second Scan Line 120 Third Scan Line 121 Power Line 122 Power Supply Line 123 Counter electrode 412 First switching transistor 413 Second switching transistor 414 Third switching transistor 611 Signal line driver circuit 612 Scan line driver circuit 613 Pixel portion 614 Pixel 700 Pixel 718 First scan line 800 Pixel 819 Second Scan line 900 pixel 920 third scan line 1011 transistor 1111 transistor 1201 first transistor 1202 second transistor 1203 fourth switch 1204 fifth switch 1212 first switch 1213 second switch Switch 1215 third switch 1215 capacitor 1216 light emitting element 1217 signal line 1218 first scan line 1219 second scan line 1220 third scan line 1221 power supply line 1222 potential supply line 1223 counter electrode 1411 transistor 1412 first Switch 1413 Second switch 1414 Third switch 1415 Capacitance element 1416 Light emitting element 1417 Signal line 1418 First scanning line 1419 Second scanning line 1420 Third scanning line 1421 Power supply line 1422 Potential supply line 1423 Counter electrode 2901 Second electrode 4 switch 2902 scan line 3001 fourth switch 3002 scan line 3003 node 3101 rectifier element 3102 scan line 3201 rectifier element 3202 scan line 3701 fourth switch 3702 scan line 3914 rectifier element 3920 third scan line 39 1 Schottky barrier type 3952 PIN type 3953 PN type 3954 transistor 3955 transistor 4301 fourth switch 4401 fourth switch 4515 a gate capacitance 4540 pixel electrode

Claims (27)

トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチとを含む画素を有し、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第1のスイッチを介して前記トランジスタのゲート電極に電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極に電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第2のスイッチに電気的に接続され、
前記トランジスタのゲート電極には、前記画素の階調に従った信号を入力することを特徴とする半導体装置。
A pixel including a transistor, a first switch, and a second switch;
One of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the gate electrode of the transistor through the first switch,
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode,
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the second switch,
The semiconductor device is characterized in that a signal in accordance with the gradation of the pixel is input to the gate electrode of the transistor.
保持容量と、トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとを有し、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は第1の配線に電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記保持容量を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A holding capacitor, a transistor, a first switch, a second switch, and a third switch;
One of a source electrode and a drain electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring;
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode,
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the second wiring through the third switch,
A gate electrode of the transistor is electrically connected to a third wiring through the first switch;
A gate electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring through the second switch;
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the gate electrode through the storage capacitor.
容量素子と、トランジスタと、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチとを有し、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は第1の配線に電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は画素電極と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第3のスイッチを介して第2の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲート電極は前記第1のスイッチを介して第3の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲート電極は前記第2のスイッチを介して前記第1の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記容量素子を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A capacitor, a transistor, a first switch, a second switch, and a third switch;
One of a source electrode and a drain electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring;
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the pixel electrode,
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the second wiring through the third switch,
A gate electrode of the transistor is electrically connected to a third wiring through the first switch;
A gate electrode of the transistor is electrically connected to the first wiring through the second switch;
The other of the source electrode and the drain electrode of the transistor is electrically connected to the gate electrode through the capacitor.
請求項2または請求項3において、
前記第2の配線は、前記第3のスイッチを制御する配線と同一であることを特徴とする半導体装置。
In claim 2 or claim 3,
The semiconductor device, wherein the second wiring is the same as a wiring for controlling the third switch.
請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第2の配線は前行もしくは次行の第1乃至第3のスイッチを制御する走査線のいずれかであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second wiring is one of scanning lines for controlling first to third switches in the previous row or the next row.
請求項2乃至請求項5のいずれか一項において、
前記トランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 5,
The semiconductor device is a thin film transistor.
請求項2乃至請求項6のいずれか一項において、
前記トランジスタは、Nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 6,
The semiconductor device is an N-channel transistor.
請求項2乃至請求項7のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、非結晶性半導体膜からなることを特徴する半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 7,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of an amorphous semiconductor film.
請求項2乃至請求項8のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴する半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 8,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of amorphous silicon.
請求項2乃至請求項7のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴する半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 7,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of a crystalline semiconductor film.
請求項2乃至請求項10のいずれか一項において、
前記第1の配線に入力される電位はV1もしくはV2の二値であり、
前記第1のスイッチ乃至前記第3のスイッチが非道通状態のときのみV2の値をとり、
V1は前記第2の配線に入力される電位よりも高い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧分より大きく、
V2はV1より高い値であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 10,
The potential input to the first wiring is a binary value of V1 or V2,
It takes the value of V2 only when the first switch to the third switch are in the non-passing state,
V1 is a potential higher than the potential input to the second wiring, and the difference is larger than the threshold voltage of the transistor,
V2 is a value higher than V1.
請求項2乃至請求項6のいずれか一項において、
前記トランジスタは、Pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru | or 6,
The semiconductor device is a P-channel transistor.
請求項2乃至請求項6、及び請求項12のいずれか一項において、
前記第1の配線に入力される電位はV1もしくはV2の二値をとり、
前記第1のスイッチ乃至前記第3のスイッチが非道通状態のときのみV2の値であり、
V1は前記第2の配線に入力される電位よりも低い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧の絶対値分より大きく、
V2はV1より低い値であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 2 thru | or Claim 6, and Claim 12,
The potential input to the first wiring takes a binary value of V1 or V2,
The value of V2 is only when the first switch to the third switch are in a non-operating state,
V1 is a potential lower than the potential input to the second wiring, and the difference is larger than the absolute value of the threshold voltage of the transistor,
V2 is a value lower than V1.
請求項2乃至請求項13のいずれか一項において、
前記第1のスイッチ乃至第3のスイッチはトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 2 thru / or Claim 13,
The semiconductor device, wherein the first to third switches are transistors.
ソース電極及びドレイン電極の一方が第1の配線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の他方が第2の配線に電気的に接続されるトランジスタと、
前記トランジスタのゲートソース間電圧を保持する保持容量と、
前記第1の配線に入力される第1の電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、なおかつ前記第2の配線に入力される第2の電位を前記トランジスタのソース電極に印加することにより、前記保持容量に第1の電圧を保持させる手段と、
前記保持容量の電圧を第2の電圧まで放電させる手段と、
前記第1の電位に第3の電圧を加算した電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、前記第2の電圧と第4の電圧とを加算した第5の電圧を前記保持容量に保持させる手段と、
前記第1の配線に前記第1の電位とは異なる第3の電位を入力することにより前記トランジスタに設定された電流を負荷に供給する手段とを有することを特徴とする半導体装置。
A transistor in which one of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the first wiring and the other of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the second wiring;
A holding capacitor for holding a gate-source voltage of the transistor;
By applying a first potential input to the first wiring to the gate electrode of the transistor and applying a second potential input to the second wiring to the source electrode of the transistor, Means for holding the first voltage in the holding capacitor;
Means for discharging the voltage of the holding capacitor to a second voltage;
Means for applying a potential obtained by adding a third voltage to the first potential to the gate electrode of the transistor and holding the fifth voltage obtained by adding the second voltage and the fourth voltage in the storage capacitor. When,
And a means for supplying a current set to the transistor to a load by inputting a third potential different from the first potential to the first wiring.
ソース電極及びドレイン電極の一方が第1の配線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の他方が第2の配線に電気的に接続されるトランジスタと、
前記トランジスタのゲートソース間電圧を保持する保持容量と、
前記第1の配線に入力される第1の電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、なおかつ前記第2の配線に入力される第2の電位を前記トランジスタのソース電極に印加することにより、前記保持容量に第1の電圧を保持させる手段と、
前記保持容量の電圧を前記トランジスタのしきい値電圧まで放電させる手段と、
前記第1の電位に第2の電圧を加算した電位を前記トランジスタのゲート電極に印加し、前記トランジスタのしきい値電圧と第3の電圧とを加算した第4の電圧を前記保持容量に保持させる手段と、
前記第1の配線に前記第1の電位とは異なる第3の電位を入力することにより前記トランジスタに設定された電流を負荷に供給する手段とを有することを特徴とする半導体装置。
A transistor in which one of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the first wiring and the other of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the second wiring;
A holding capacitor for holding a gate-source voltage of the transistor;
By applying a first potential input to the first wiring to the gate electrode of the transistor and applying a second potential input to the second wiring to the source electrode of the transistor, Means for holding the first voltage in the holding capacitor;
Means for discharging the voltage of the storage capacitor to the threshold voltage of the transistor;
A potential obtained by adding a second voltage to the first potential is applied to the gate electrode of the transistor, and a fourth voltage obtained by adding the threshold voltage of the transistor and a third voltage is held in the storage capacitor. Means to
And a means for supplying a current set to the transistor to a load by inputting a third potential different from the first potential to the first wiring.
請求項15または請求項16において、
前記トランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In claim 15 or claim 16,
The semiconductor device is a thin film transistor.
請求項15乃至請求項17のいずれか一項において、
前記トランジスタは、Nチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 15 thru / or Claim 17,
The semiconductor device is an N-channel transistor.
請求項15乃至請求項18のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、非結晶性半導体膜からなることを特徴する半導体装置。
In any one of Claims 15 thru / or Claim 18,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of an amorphous semiconductor film.
請求項15乃至請求項19のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴する半導体装置。
In any one of claims 15 to 19,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of amorphous silicon.
請求項15乃至請求項18のいずれか一項において、
前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴する半導体装置。
In any one of Claims 15 thru / or Claim 18,
A semiconductor device, wherein the semiconductor layer of the transistor is made of a crystalline semiconductor film.
請求項15乃至請求項21のいずれか一項において、
前記第1の電位は前記第2の電位よりも高い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧分より大きく、
なおかつ前記第1の電位は前記第3の電位より低い値であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 15 to 21,
The first potential is higher than the second potential, and the difference is larger than the threshold voltage of the transistor,
The semiconductor device is characterized in that the first potential is lower than the third potential.
請求項15乃至請求項17いずれか一項において、
前記トランジスタは、Pチャネル型トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 15 thru / or Claim 17,
The semiconductor device is a P-channel transistor.
請求項15乃至請求項17、及び請求項23のいずれか一項において、
前記第1の電位は前記第2の電位よりも低い電位であり、その差分は前記トランジスタのしきい値電圧の絶対値分より大きく、
なおかつ前記第1の電位は前記第3の電位より高い値であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 15 thru | or Claim 17, and Claim 23,
The first potential is lower than the second potential, and the difference is greater than the absolute value of the threshold voltage of the transistor,
The semiconductor device is characterized in that the first potential is higher than the third potential.
請求項15乃至請求項25のいずれか一項において、
前記負荷は発光素子であることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 15 thru | or 25,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the load is a light emitting element.
請求項1乃至請求項25のいずれか一項に記載の半導体装置を有する表示装置。 A display device comprising the semiconductor device according to any one of claims 1 to 25. 請求項26に記載の表示装置を表示部に有することを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the display device according to claim 26 in a display portion.
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