JP2009145446A - 発光装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡易でありながら、複数の薄膜トランジスタ間の特性のばらつきの影響を受けない発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、供給される電流量に応じてその発光強度が変化する有機ＥＬ素子８と、そのチャネルの両面に対応するよう配置された第１及び第２ゲート電極を備え、かつ、有機ＥＬ素子に電流を供給してこれを駆動する駆動トランジスタＴｄｒと、有機ＥＬ素子の発光強度を検出する光検出素子１５と、を備え、前記第１ゲート電極には、有機ＥＬ素子を所望の強度で発光させるべく意図された第１電圧が印加され、前記第２ゲート電極には、光検出素子による検出結果に応じた第２電圧が印加される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタを含む発光装置及び電子機器に関する。

薄型で軽量な発光源として、ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）、即ち有機ＥＬ（electro luminescent）素子が提供されている。この有機ＥＬ素子は、有機材料を含む、少なくとも一層の有機発光層を画素電極と対向電極とで挟んだ構造を有する。有機ＥＬ素子は、これら画素電極及び対向電極間に所定の電流が供給されることによって発光する。その発光強度は、通常、前記電流の値に依存する。

このような有機ＥＬ素子は、例えば、その多数がマトリクス状に配列されることで画像表示装置を構成する。この場合、当該画像表示装置は、それら複数の有機ＥＬ素子のそれぞれを駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）を備え得る。この薄膜トランジスタは、例えば有機ＥＬ素子に対する電流源としての役割を担う場合や、スイッチング素子としての役割を担う場合等がある。
以上の構成を備えた画像表示装置は、前記の薄膜トランジスタ（あるいは、薄膜トランジスタ群）が１個１個の有機ＥＬ素子に対応しつつ画素回路を構成するとともに、当該画素回路の多数がマトリクス状に配列される構造をもつことになる（いわゆるアクティブ・マトリクス型の画像表示装置である。）。
このような画像表示装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものが知られている。
特開２００６−３８９６５号公報

ところで、上述のような画像表示装置においては、複数の有機ＥＬ素子それぞれに対応する薄膜トランジスタの特性のばらつきが一定の範囲に収まっているのが望ましい。そうでなければ、各有機ＥＬ素子の発光強度がばらつき、表示画像の品質を低下させるからである。例えば、有機ＥＬ素子に電流を供給する駆動トランジスタの閾値電圧にばらつきがあれば、ある有機ＥＬ素子にはより多くの電流が流れてその発光強度がより大きくなり、他の有機ＥＬ素子にはより少ない電流が流れてその発光強度が小さくなる、というようことになる。

しかし、そのような要求を満足させるには困難が伴う。例えば、ある１枚の基板上に、複数の薄膜トランジスタを一斉に形成するにしても、当該基板の平面内におけるプロセス・パラメータの微妙な相違（例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を考えるのであれば、原料ガス供給量の相違）等が発生し得、これにより、１個１個の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じる、ということは発生しがちな事態だからである。また、製造直後は一定の範囲に収まっていた特性も、装置の運用に伴ってばらついていくということもある。この場合、各薄膜トランジスタの特性のばらつきが時間の進行に伴って拡大する可能性もあり、表示画像の品質が次第に劣化していく、等ということも生じ得ないではない。

このような不具合に対処するため、前述の特許文献１は、「ドライブトランジスタのドレイン電流のばらつきを補償可能な画素回路及び表示装置とこれらの駆動方法」に係る技術を開示する（特許文献１の〔０００９〕より。あるいは、〔請求項１〕、〔図５〕等参照）。これによれば、たしかに、前記の不具合を一定程度解消することは可能である。
しかしながら、この特許文献１に開示される技術は、その〔図５〕等を一見するとわかるように、極めて複雑な回路構成を擁する。具体的にいえば、薄膜トランジスタの数だけでも正味７個が数えられ、その他に容量素子４個、走査線が５本、データ線が１本、固定電位Ｖｏｆｓ及び電源電位Ｖｃｃを供給するための電源線２本、更にはこれら各回路要素間を接続する各種の配線を備える、というが如くである。これに伴い駆動シーケンスも当然複雑になる。
このような極めて複雑な回路構成は、その構築工程における、前述のプロセス・パラメータに関する不安定要因を一層悪化させることにもなりかねない。また、前述した各種回路要素の個数は、１個の画素回路が備えるべきものとして要求されているのであるが、このようであると、基板面内における当該１個の画素回路の占有領域中、それら各種回路要素が備えられるべき領域の割合が大きくなって、結果的に、発光領域の確保が困難になるという問題もある。したがって、このような画素回路がマトリクス状に配列されるとなると、結局、表示画像の精細度が低下するという問題も惹起され得る。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、構成が簡易でありながら、複数の薄膜トランジスタ間の特性のばらつきの影響を受けない発光装置及び電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る発光装置は、上述した課題を解決するため、供給される電流量に応じてその発光強度が変化する発光素子と、そのチャネルの両面に対応するよう配置された第１及び第２ゲート電極を備え、かつ、前記発光素子に電流を供給してこれを駆動する駆動トランジスタと、前記発光素子の発光強度を検出する光検出素子と、を備え、前記第１ゲート電極には、前記発光素子を所望の強度で発光させるべく意図された第１電圧が印加され、前記第２ゲート電極には、前記光検出素子による検出結果に応じた第２電圧が印加される。

本発明によれば、駆動トランジスタから発光素子に電流が供給されると、当該発光素子は、その供給された電流値の相違に応じた強度でもって発光する。この場合、駆動トランジスタの第１ゲート電極に印加される第１電圧の大きさは、当該駆動トランジスタのソース・ドレイン間の電流、即ち当該駆動トランジスタが供給する電流の大きさに影響を与える。つまり、発光素子の発光強度は、第１電圧を所望の大きさに設定することによって制御され得るのである。
ただし、この場合、駆動トランジスタの特性に着目する必要がある。この特性は、既述のように、任意の２個の薄膜トランジスタを対比したとき、一般に相違すると考えるのが自然であるから、前述の発光強度の制御も思い通りには行かない場合が生じることになる。より具体的にいえば、前記駆動トランジスタが２個あるとして、その両者に同じ大きさの第１電圧を供給したとしても、それら２個の駆動トランジスタそれぞれに対応する２個の発光素子が、同じ強度で発光するとは限らないのである。
しかしながら、ここで本発明においては特に、光検出素子が発光素子の発光強度を検出するとともに、前記駆動トランジスタの第２ゲート電極には、その光検出素子の検出結果に応じた第２電圧が印加されるようになっている。一般に、「チャネルの両面に対応するよう」２つのゲート電極をもつ、いわゆるバックゲート構造をもつ薄膜トランジスタでは、その“バックゲート”に電圧を供給すると、ソース・ドレイン間の電流量が変化する性質をもつ。このことと、前述の「第２電圧」とを併せ考えると、結局、本発明によれば、発光素子の現実の発光強度（即ち、駆動トランジスタの特性のばらつきをそのまま反映した状態の発光強度）が観測された上で、それに基づき駆動トランジスタの電流供給機能の調整が行われるようになっている（要するに、フィードバック制御がなされている）、といえるのである。
したがって、本発明によれば、薄膜トランジスタの特性のばらつきに起因して発光強度がばらつくという事態の発生を未然に回避することができる。しかも、本発明においては、このような効果が基本的に「光検出素子」と、第２ゲート電極をもつ駆動トランジスタとを設けることによってのみ達成されているのであるから、その回路構成は極めて簡易である。
以上を要するに、本発明によれば、構成が簡易でありながら、複数の薄膜トランジスタ間の特性のばらつきの影響を受けない発光装置が提供されることになるのである。

この発明の発光装置では、前記光検出素子による検出結果に応じて、その蓄積電荷量を変化させる容量素子を更に備え、当該容量素子は、前記第２電圧の供給主体に含まれる、ように構成してもよい。
この態様によれば、第２電圧が容量素子によって供給されるようになっているから、駆動トランジスタのバックゲートに安定的に所定の電圧を供給することが可能になる。

この「容量素子」を備える態様では、前記発光素子は、その複数が所定の配列に従って並べられ、かつ、それら複数の発光素子の各々に対応する、前記駆動トランジスタ、前記光検出素子及び前記容量素子の各々を少なくとも１つずつ、及び、当該発光素子の１つを含む画素回路が構成され、前記複数の容量素子に対しては、それらの蓄積電荷量が所定の値となるように、初期化処理が実行される、ように構成してもよい。
この態様によれば、複数の画素回路が備えられるので、例えば、何らかの意味内容をもつ画像、等が表示され得る。この場合、各画素回路に含まれる各発光素子の発光強度にばらつきがあることは、より深刻な事態として認識され得る。
ここで、本態様では、それら各画素回路中の容量素子に対する初期化処理が実行されるので、容量素子が、「光検出素子による検出結果に応じて、その蓄積電荷量を変化させる」前に、前記複数の画素回路中の複数の容量素子はすべて、同じ電荷量を蓄積している状態が現出されることになる。そして、当該容量素子の蓄積電荷量の変動は、この後、「光検出素子による検出結果」、即ち「発光素子の発光強度」に応じて生じるが、この場合、かかる変動は、前記複数の画素回路ごとに行われることになる。
このようにして、本態様によれば、各画素回路の発光素子の発光強度が、それら複数の画素回路を通じてみて、均一化され得ることになる。

この「初期化処理」が実行される態様では、前記容量素子の一方の電極に接続される第１スイッチング素子と、該第１スイッチング素子に接続される第１初期化線と、を更に備え、前記光検出素子は、前記一方の電極からみて前記第１スイッチング素子と並列関係となるように当該一方の電極に接続され、前記初期化処理は、前記第１スイッチング素子をＯＮにすることで前記第１初期化線と前記容量素子とを電気的に短絡することにより行われる、ように構成してもよい。
この態様によれば、第１初期化線を所定の電位に設定する、あるいは設定しておくことで、容量素子の初期化が好適に実行され得ることになる。また、この態様では、前記第１スイッチング素子を“ＯＦＦ”とすれば、容量素子が、光検出素子の検出結果に応じて、その蓄積電荷量を好適に変化させることが可能である。要するに、本態様では、これら両動作の切換が好適に行われ得る。

あるいは、「初期化処理」が実行される態様では、前記光検出素子の一方の端子に接続される第２初期化線と、前記光検出素子の他方の端子と前記容量素子との間に設けられる第２スイッチング素子と、を更に備え、前記初期化処理は、前記第２スイッチング素子をＯＮとするとともに前記第２初期化線を所定の電位に設定することにより行われる、ように構成してもよい。
この態様によれば、光検出素子が例えばフォトダイオードを含む場合に、その順方向に電流を流すことによって、容量素子の初期化が好適に実行され得ることになる。

更には、「初期化処理」が実行される態様では、前記容量素子は、その一方の電極が前記光検出素子に接続され、かつ、その他方の電極が第３初期化線に接続されており、前記初期化処理は、前記第３初期化線を所定の電位に設定することにより行われる、ように構成してもよい。
この態様によれば、光検出素子が例えばフォトダイオードを含む場合であってそのアノードが接地されている場合、第１に、第３初期化線を負の所定電圧に設定し、第２に、正の所定電圧に設定する、という手順をとれば、容量素子の初期化が好適に実行され得ることになる。かかる事項については、後の実施形態の＜変形例２＞において説明される。

加えて、「初期化処理」が実行される態様では、前記初期化処理は、前記第１電圧として、前記複数の画素回路それぞれに含まれる複数の駆動トランジスタそれぞれの前記第１ゲート電極に、同一値の電圧を印加する処理、を含む、ように構成してもよい。
この態様によれば、光検出素子に検出されることとなる光の強度は、理論的には一応、“同じ発光強度”という前提が置かれることになる。なぜなら、第１ゲート電極には、「同一値の電圧」が、前記「第１電圧」として印加されることになるからである。しかし、現実には、各画素回路中の駆動トランジスタの特性にばらつきがあることによって、当該各画素回路中の発光素子が“同じ発光強度”で発光するということは極めて稀な事態と考えられる。例えば、ある画素回路の発光素子はより強く、他の画素回路の発光素子はより弱く、発光するということが一般的に生じ得るのである。
本態様では、以上のような状況の下、各画素回路中の容量素子の蓄積電荷量の変動が生じる。例えば、より強く発光する発光素子を擁する前記ある画素回路中の容量素子については、より大きな変動が生じ、より弱く発光する発光素子を擁する前記他の画素回路中の容量素子については、より小さな変動が生じる、というが如くである（これは、光検出素子の蓄積電荷量の変動が、「光検出素子による検出結果に応じ」るということの好適な一態様である。）。
このようなことから明らかなように、本態様によれば、建前上は“同じ発光強度”という前提が置かれた上で、各画素回路中の駆動トランジスタに関する補償動作が行われることになるのである。
結局、本態様によれば、前述にも増して、各画素回路の発光素子の発光強度の均一化が達成され得ることになる。

また、本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述した各種の発光装置を備える。
本発明の電子機器は、上述した各種の発光装置、即ち駆動トランジスタの特性のばらつきの影響を受けずに発光素子が発光する発光装置を備えているので、高品質な画像を表示することが可能となる。

以下では、本発明に係る実施の形態について図１乃至図４を参照しながら説明する。なお、これらの図面及び後に参照する図５以降の各図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある場合がある。

図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ装置を示すブロック図である。
この図１において、有機ＥＬ装置は、素子基板７と、この素子基板７上に形成される各種の要素を備えている。ここで各種の要素とは、有機ＥＬ素子８、走査線３及びデータ線６、走査線駆動回路１０３Ａ及び１０３Ｂ、並びにデータ線駆動回路１０６、等々である。

有機ＥＬ素子（発光素子）８は、図１に示すように、素子基板７上に複数備えられており、それら複数の有機ＥＬ素子８はマトリクス状に配列されている。有機ＥＬ素子８の各々は、画素電極、発光機能層及び対向電極から構成されている。これら有機ＥＬ素子８がマトリクス状の配列に従って並べられている領域は、画像表示領域７ａを構成する。

走査線３及びデータ線６は、それぞれ、マトリクス状に配列された有機ＥＬ素子８の各行及び各列に対応するように配列されている。より詳しくは、走査線３は、図１に示すように、図中左右方向に沿って延び、かつ、周辺領域上に形成されている走査線駆動回路１０３Ａ及び１０３Ｂに接続されている。一方、データ線６は、図中上下方向に沿って延び、かつ、周辺領域上に形成されているデータ線駆動回路１０６に接続されている。
これら各走査線３及び各データ線６の各交点の近傍には、前述の有機ＥＬ素子８等を含む単位回路（画素回路）Ｐ１が設けられている。この画素回路Ｐ１の詳細については、後に改めて説明する。なお、素子基板７上には、前記データ線６と並行して、電源線１１３及び初期化線１２３が形成され、それぞれ有機ＥＬ素子８と接続されているが、この点についても、画素回路Ｐ１の説明の際に触れることにする。

素子基板７上の周辺領域上には、プリチャージ回路１０６Ａが備えられている。このプリチャージ回路１０６Ａは、有機ＥＬ素子８へのデータ信号の書込み動作に先立って、データ線６を所定の電位に設定するための回路である。
また、対向電極用電源線２０１（以下、単に「電源線２０１」という。）は、素子基板７の外形輪郭線にほぼ沿うように、平面視してΠ字状の形状をもつ。この電源線２０１は、有機ＥＬ素子８の対向電極に例えばグランドレベル等の電源電圧を供給する。
なお、前述では、走査線駆動回路１０３Ａ及び１０３Ｂ、データ線駆動回路１０６、並びにプリチャージ回路１０６Ａのすべてが素子基板７上に形成される例について説明しているが、場合によっては、そのうちの全部又は一部を、フレキシブル基板に形成するのであってもよい。この場合、当該のフレキシブル基板と素子基板７との両当接部分に適当な端子を設けておくことにより、両者間の電気的な接続を可能とする。

以上のほか、有機ＥＬ装置は、図１に示すように制御部ＣＵを備えている。この制御部ＣＵは、いずれも図示しない、ＣＰＵ（Central Process Unit）、表示すべき画像データ等の必要な情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び当該画像表示装置を動作させる上で必要なプラグラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。
この制御部ＣＵは、本実施形態に係る有機ＥＬ装置を構成する各種要素が調和的に動作するように、当該各種要素の動作を司る。特に、後に図５を参照して説明する、画素回路Ｐ１を駆動するための各種信号の供給タイミング等が、この制御部ＣＵによってコントロールされる。

次に、画素回路Ｐ１について説明する。
画素回路Ｐ１は、図２に示すように、有機ＥＬ素子８を中心的要素として、駆動トランジスタＴｄｒ、第１〜第４スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４（以下、「スイッチング」を「ＳＷ」に略す。）、第１及び第２容量素子Ｃ１及びＣ２、並びに光量検出素子１５等を備えている。

まず、図２の説明に入る前提として、前述し、また図１に示されていた “走査線３”は、図２に示すように、第１〜第４走査線３１〜３４を含んでいることが確認される（図１では紙面の大きさの都合上、図示を簡略化した。）。これら第１〜第４走査線３１〜３４は、前述した各種のＳＷトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のゲートに接続されて、そのＯＮ状態及びＯＦＦ状態間の遷移をつかさどる各種の信号を供給するために用いられるが、その点については、追々説明を加えていくことにする。

有機ＥＬ素子８は、図２に示すように、その構成要素たる前記対向電極がグランドに設定される一方、前記画素電極が第２ＳＷトランジスタＴｒ２を介して、駆動トランジスタＴｄｒのドレインに接続されている。このうち第２ＳＷトランジスタＴｒ２のゲートは、第４走査線３４に接続されており、制御信号Ｇｃｎｔの入力を受ける。第２ＳＷトランジスタＴｒ２は、この制御信号Ｇｃｎｔに応じて、そのＯＮ状態又はＯＦＦ状態間を遷移する。

また、駆動トランジスタＴｄｒのソースは、電源線１１３に接続されているとともに、そのフロントゲート（後述する「バックゲート」に対する用語として、本明細書では、この「フロントゲート」という用語を用いる。）は、第１ＳＷトランジスタＴｒ１を介してデータ線６に接続されている。これにより駆動トランジスタＴｄｒのフロントゲート・ソース間には、電源線１１３が供給する電源電圧、及び、データ線６を介して供給されてくる、画像情報等を載せたデータ信号に基づく電圧Ｖｄ（本発明にいう「第１電圧」に該当する。）、に応じた電圧Ｖｇｓがかかることになる。そして、後者の電圧Ｖｄの大きさによって電圧Ｖｇｓは変化することになり、これに従い、当該駆動トランジスタＴｄｒのソース・ドレイン間に流れる電流Ｉｄｓの大きさが変わる。この電流Ｉｄｓが、第２ＳＷトランジスタＴｒ２を介して有機ＥＬ素子８に供給される電流であり、当該有機ＥＬ素子８は、この電流Ｉｄｓの大きさに応じて、その発光強度を変化させる。

なお、前述のうち第１ＳＷトランジスタＴｒ１のゲートは、第１走査線３１に接続されており、制御信号Ｇｄａｔａの入力を受ける。第１ＳＷトランジスタＴｒ１は、この制御信号Ｇｄａｔａに応じて、そのＯＮ状態又はＯＦＦ状態間を遷移する。
また、第１ＳＷトランジスタＴｒ１と、駆動トランジスタＴｄｒとの間には、図２に示すように、容量素子Ｃ１が接続されている。この容量素子Ｃ１は、第１ＳＷトランジスタＴｒ１を介してデータ線６から供給されてくるデータ信号に応じた電荷を蓄える。そして、容量素子Ｃ１に蓄えられた電荷は、駆動トランジスタＴｄｒのフロントゲートに印加されるようになっている。このような容量素子Ｃ１は、前記フロントゲートに対するデータ信号に基づく電圧供給を安定的に行うこと、等に役立つ。

一方、前述の駆動トランジスタＴｄｒは、前述したフロントゲートのほかに、バックゲートを持つ。図３は、このようなバックゲートをもつ駆動トランジスタＴｄｒの、より実際的な構造例を示している。この図３において、駆動トランジスタＴｄｒは、チャネル領域、ドレイン領域及びソース領域を含む半導体層１と、この半導体層１の図中上層側にフロントゲート絶縁膜３００を介して形成されたフロントゲート電極Ｆｇとをもつ。他方、この駆動トランジスタＴｄｒは、前記半導体層１の図中下層側に、バックゲート絶縁膜２９９を介して形成されているバックゲート電極Ｂｇをもっている。なお、バックゲート電極Ｂｇは、素子基板７上に形成された下地絶縁膜２９８の上に形成されている。
駆動トランジスタＴｄｒが、このような構造をもつと、半導体層１内のチャネル領域には、フロントゲート電極Ｆｇの電圧に応じて所定の電圧がかけられることになると同時に、バックゲート電極Ｂｇの電圧に応じても所定の電圧がかけられることになる。

この両者の関係は、図４のようになる。この図４は、前述の両電極Ｆｇ及びＢｇにかけられる電圧と、それに応じたソース・ドレイン間の電流Ｉｄｓの変化の様子を示したグラフである。なお、図４の横軸はフロントゲート電極Ｆｇの電圧、縦軸はソース・ドレイン間の電流Ｉｄｓを表している。また、この図において、実線は、当該駆動トランジスタのゲート・ソース間の電位差Ｖｂｇが０〔Ｖ〕となるような電圧をバックゲート電極Ｂｇに印加するとき、一点鎖線は、該電位差Ｖｂｇが正となるような電圧を印加するとき、をそれぞれ表している。
この図からわかるように、例えばフロントゲート電極Ｆｇの電圧Ｖｄがある一定の値をとっている状況下で、バックゲート電極Ｂｇにかける電圧を変化させると（即ち、曲線Ｓ１から曲線Ｓ２へと変化させると）、電流Ｉｄｓは増大することがわかる。すなわち、このようなＩ−Ｖ特性により、有機ＥＬ素子８に供給される電流Ｉｄｓの値は、バックゲート電極Ｂｇへの電圧の印加の有無及び程度によって調整され得ることがわかる。

なお、前述で参照した図３においては、既に述べた駆動トランジスタＴｄｒのほか、有機ＥＬ素子８の、より実際的な構造例についても併せて示しておいた。図３において、有機ＥＬ素子８は、画素電極１３、対向電極５、並びにこれら両電極１３及び５間に挟まれる発光機能層１８を備えている。このうち発光機能層１８からは図に示すように光Ｌが発せられる。また、画素電極１３は、コンタクトホール３６３やソース電極６２等を介して、駆動トランジスタＴｄｒを構成する半導体層１のソース領域に接続されている（なお、図２では示されていた第２ＳＷトランジスタＴｒ２等は、図３ではその図示が省略されている。）。そのほか、図３では、第１〜第３層間絶縁膜３０１〜３０３や、前記半導体層１のドレイン領域に接続されるドレイン電極６１もまた、図示されている。

さて、説明を図２に戻すと、画素回路Ｐ１は、前述した駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートに接続される容量素子Ｃ２を備えている。この容量素子Ｃ２はまた、第３ＳＷトランジスタＴｒ３を介して初期化線１２３に接続されている。なお、この初期化線１２３は、第３ＳＷトランジスタＴｒ３がＯＮ状態となるとき、容量素子Ｃ２に電気的に短絡するとともに、前記バックゲートにも短絡する。
さらに、容量素子Ｃ２は、第４ＳＷトランジスタＴｒ４を介して、光量検出素子１５と接続されている。容量素子Ｃ２と光検出素子１５とは、駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートから見て、並列に接続されている。
この光量検出素子１５は、図２に示すように、例えばフォトダイオードであり、有機ＥＬ素子８が発した光の強度に応じて電流を発生する。
なお、前述のうち第３ＳＷトランジスタＴｒ３のゲートは、第２走査線３２に接続されており、制御信号Ｇｂｇの入力を受ける。第３ＳＷトランジスタＴｒ３は、この制御信号Ｇｂｇに応じて、そのＯＮ状態又はＯＦＦ状態間を遷移する。また、第４ＳＷトランジスタＴｒ４のゲートは、第３走査線３３に接続されており、制御信号Ｇｍｎｔの入力を受ける。第４ＳＷトランジスタＴｒ４は、この制御信号Ｇｍｎｔに応じて、そのＯＮ状態又はＯＦＦ状態間を遷移する。

続いて、以上のような構成をもつ有機ＥＬ装置の動作、特に画素回路Ｐ１の動作について、前述の図１乃至図４に加えて、図５を参照しながら説明する。本実施形態に係る有機ＥＬ素子、ないしは画素回路Ｐ１は、例えば図５に示すようなタイミングチャートに従って動作する。
まず、第４走査線３４にＬレベルの制御信号Ｇｃｎｔが供給され、これにより、第２ＳＷトランジスタＴｒ２がＯＦＦ状態（非導通状態）となると同時に、有機ＥＬ素子８の発光が停止する。

次に、第１及び第２走査線３１及び３２それぞれに、Ｈレベルの制御信号Ｇｄａｔａ及びＧｂｇが供給され、これにより、第１及び第３ＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ３がＯＮ状態（導通状態）となる。
このうち、制御信号ＧｄａｔａがＨレベルになることに対応して、データ線６には初期化用データ信号が供給される。これにより、駆動トランジスタＴｄｒのフロントゲートには、第１ＳＷトランジスタＴｒ１を介して、当該初期化用データ信号に基づく初期化電圧Ｖｉｎｉ１が印加されることになる。また、この初期化電圧Ｖｉｎｉ１は、容量素子Ｃ１に書き込まれることになる。

他方、制御信号ＧｂｇがＨレベルになることに対応して、初期化線１２３にはバックゲート初期化信号が供給される。これにより、駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートには、第３ＳＷトランジスタを介して、当該バックゲート初期化信号に基づく初期化電圧Ｖｉｎｉ２が印加されることになる。また、この初期化電圧Ｖｉｎｉ２は、容量素子Ｃ２に書き込まれることになる。
このような初期化電圧Ｖｉｎｉ２の容量素子Ｃ１への書込みが完了したら、第２走査線３２には、Ｌレベルの制御信号Ｇｂｇが供給される。これにより、第３ＳＷトランジスタＴｒ３がＯＦＦ状態となり、初期化線１２３が画素回路Ｐ１から切り離される。

次に、第３及び第４走査線３３及び３４それぞれに、Ｈレベルの制御信号Ｇｍｎｔ及びＧｃｎｔが供給され、これにより、第２及び第４ＳＷトランジスタＴｒ２及びＴｒ４がＯＮ状態となる。
このうち制御信号ＧｃｎｔがＨレベルになる（即ち、第２ＳＷトランジスタＴｒ２がＯＮ状態になる）ことに対応して、有機ＥＬ素子８は、前述の初期化データ信号に応じた発光を行う。そうすると、この発光に応じて、光量検出素子１５に電流が流れることになる。更に、この場合、第４ＳＷトランジスタＴｒ４がＯＮ状態とされていることから、光量検出素子１５に電流が流れると、容量素子Ｃ２に蓄えられた電荷量に変動がもたらされることになる。つまり、容量素子Ｃ２の電圧が、先に書き込まれた初期化電圧Ｖｉｎｉ２から変動することになるのである。図５の最下段においては、このことが、図２に示すノードＡの電圧の変動というかたちで表現されている。

ここで重要なのは、第１に、前述の有機ＥＬ素子８の発光は、いわば、駆動トランジスタＴｄｒの特性をそのまま反映するようなかたちで行われることである。つまり、この時点において、有機ＥＬ素子８は、初期化データ信号に応じた発光を行うものの、当該素子８に対応する駆動トランジスタＴｄｒの特性の影響を受けて、該初期化データ信号を正確に反映して発光するとは限らないのである。したがって、図１において、ある１ライン上に並ぶ各画素回路Ｐ１中の各有機ＥＬ素子８は、そのそれぞれに対応する駆動トランジスタＴｄｒの特性に応じて発光することになり、それらの発光強度は、一般的には、相当程度ばらつき得ることになる。

第２に、容量素子Ｃ２における電圧変動量は、光量検出素子１５に流れる電流量に応じて、変わる。つまり、有機ＥＬ素子８の発光強度が大きければ、光量検出素子１５に流れる電流量は大きくなり、小さければ小さくなる。そうすると、前者の場合は、容量素子Ｃ２に蓄えられた電荷はより多く逃げていくことになり、その結果、その電圧降下量はより大きくなり、後者の場合は、その電圧降下量はより小さくなる。

第３に、以上の結果、図１に示す、ある１ライン上に並ぶ各画素回路Ｐ１中の駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートにかかる電圧は、当該各画素回路Ｐ１に応じて変わることになる。そして、バックゲートにかけられる電圧の大きさが変われば、既に参照した図４に示したようなＩＶ特性に従って、駆動トランジスタＴｄｒに流れる電流Ｉｄｓの大きさが変わることになる。

このような補償動作の概要を図式化すれば、以下のようになる。すなわち、
〔Ｉ〕 補償動作がない場合における有機ＥＬ素子８の発光強度が大きい（以下、これを「事態〔ｉ〕」と名付ける）→光量検出素子１５の電流量が大きい→容量素子Ｃ２の電圧降下量が大きい→駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートにかけられる電圧が小さくなる。
あるいは、
〔ＩＩ〕 補償動作がない場合における有機ＥＬ素子８の発光強度が小さい（以下、これを「事態〔ｉｉ〕」と名付ける）→光量検出素子１５の電流量が小さい→容量素子Ｃ２の電圧降下量が小さい→駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートにかけられる電圧が大きくなる。
そして、前記〔Ｉ〕の場合、その帰結として、駆動トランジスタの電流Ｉｄｓは小さくなるのに対して、前記〔ＩＩ〕の場合、当該電流Ｉｄｓは大きくなることになる（図４参照）。またしたがって、前者の場合は、有機ＥＬ素子８がより弱く発光する環境が整えられ、後者の場合は、より強く発光する環境が整えられるということになるのである。この最後の結論のそれぞれは、前述した事態〔ｉ〕及び事態〔ｉｉ〕を、ちょうど打ち消すような関係にある。

以上のような各画素回路Ｐ１における駆動トランジスタＴｄｒのバックゲート電圧の調整は、所定時間続行される。これが終了したら、第３及び第４走査線３３及び３４それぞれに、Ｌレベルの制御信号Ｇｍｎｔ及びＧｃｎｔが供給され、これにより、第２及び第４ＳＷトランジスタＴｒ２及びＴｒ４がＯＦＦ状態となる。このうち後者によって、バックゲートにかけられる電圧が、いわば“固定化”される。

次に、データ線６に、表示画像用データ信号が供給される。これにより、駆動トランジスタＴｄｒのフロントゲートには、第１ＳＷトランジスタＴｒ１を介して、当該表示画像用データ信号に基づく電圧Ｖｄが印加されることになる。また、この電圧Ｖｄは、容量素子Ｃ１に書き込まれることになる。

後は、以上のような処理が、図１の各走査線３について繰り返し実行される。これにより、図１に示す全画素回路Ｐ１中の全有機ＥＬ素子８の発光強度は、そのそれぞれに対応する駆動トランジスタＴｄｒの特性の相違にもかかわらず、画像表示領域７ａ内において均一化されることになる。

以上のように動作する、本実施形態の有機ＥＬ装置によれば、次のような効果が奏される。
（１） 本実施形態に係る有機ＥＬ装置によれば、画像表示領域７ａを構成する各画素回路Ｐ１中の有機ＥＬ素子８間の発光強度のばらつきを極力抑制することができ、したがって、極めて高品質の画像が表示され得ることになる。これは、上に述べたところからも既に明らかなように、光量検出素子１５が、その検出した有機ＥＬ素子８の発光強度に応じて電流値を変化させ、これに応じて、駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートにかけられる電圧の大きさが調整される、という巧妙な回路構成がとられていることによる。

（２） 本実施形態に係る有機ＥＬ装置によって奏される上述したような効果は、極めて簡易な回路構成でもって実現されている。これも、上に述べたところから既に明らかなように、本実施形態では、前記の効果を得るために、基本的に、駆動トランジスタＴｄｒにバックゲート型構造をもつＴＦＴを採用することと、光量検出素子１５を備えること、だけによっているのである。

以上の（１）及び（２）を要するに、本実施形態によれば、構成が簡易でありながら、複数の駆動トランジスタＴｄｒ間の特性のばらつきの影響を受けない有機ＥＬ装置が提供されることになるのである。

（３） また、本実施形態においては、上述したようなバックゲートの電圧調整が、基本的に時を選ばず実行され得るようになっていることも利点の１つとして挙げられる。つまり、本実施形態によれば、当該電圧調整が、例えば電源投入時のみ１回だけ実施されるという態様、数フレーム期間ごとに１回実施されるという態様、あるいは図１に示す１本１本の走査線３（すなわち、図２に示す第１〜第４走査線３１〜３４を１組とする、図１に示す走査線３）の選択時ごとに１回実施されるという態様、等々の各種の態様が選択可能である。このようなことが可能であるのは、図５を参照して行った、バックゲート電圧の調整過程の説明から明らかであるので、もはや繰り返さない。
このような、いわば随時調整が可能でれば、例えば、駆動トランジスタＴｄｒが経時的に劣化していく場合にも好適に対応していくことが可能である。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明に係る発光装置は、上述した形態に限定されることはなく、各種の変形が可能である。
＜変形例１＞
（１） 上述した実施形態では、画素回路Ｐ１が、初期化線１２３と、これに付随する要素、即ち第３ＳＷトランジスタＴｒ３、及び、そのゲートに接続される第２走査線３２とを備える形態について説明しているが、本発明は、かかる形態に限定されない。

例えば、上記実施形態中の「画素回路」は、図６に示すような形態を採ることができる。
この図６において、画素回路“Ｐ２”は、初期化線１２３、第３ＳＷトランジスタＴｒ３及び第２走査線３２を備えていない。ただし、この画素回路Ｐ２は、光量検出素子１５に直接的に接続される初期化線１２５を備えている。

このような画素回路Ｐ２は、例えば図７に示すようなタイミングチャートに従って動作する。
この図７は、図５と対比すると、制御信号Ｇｂｇが存在しない点で大きく相違する。これは、第３ＳＷトランジスタＴｒ３が備えられていないことに対応する。

その他の点は、以下のようである。
すなわち、第１に、第４走査線３４にＬレベルの制御信号Ｇｃｎｔが供給されて、第２ＳＷトランジスタＴｒ２がＯＦＦ状態となると同時に、有機ＥＬ素子８の発光が停止される。
第２に、第１走査線３１に、Ｈレベルの制御信号Ｇｄａｔａが供給され、これにより、第１ＳＷトランジスタＴｒ１がＯＮ状態となる。この場合、データ線６には初期化用データ信号が供給され、これにより、初期化電圧Ｖｉｎｉ１が、駆動トランジスタＴｄｒのフロントゲートに印加されると同時に、容量素子Ｃ１に書き込まれることになる。
これら２点は、前記の図５と同様である。

第３に、前記の第２の動作と同時に、第３走査線３３に、Ｈレベルの制御信号Ｇｍｎｔが供給され、これにより、第４ＳＷトランジスタＴｒ４がＯＮ状態となる。また、これと同時に、画素回路Ｐ２にはバックゲート初期化信号が供給される。このバックゲート初期化信号は、この変形例１では、光量検出素子１５に直接的に接続された初期化線１２５を介して供給される（上述の実施形態では初期化線１２３及び第３ＳＷトランジスタＴｒ３を介して供給されている。）。
以上により、初期化電圧Ｖｉｎｉ３に応じた初期化電圧Ｖｉｎｉ３−Ｖｔｈ[１５]−Ｖｔｈ[Ｔｒ４]（ここで、Ｖｔｈ[１５]は光量検出素子１５の閾値電圧、Ｖｔｈ[Ｔｒ４]は第４ＳＷトランジスタＴｒ４の閾値電圧である。）が、駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートに印加されると同時に、容量素子Ｃ２に書き込まれることになる。すなわち、この場合における初期化処理は、フォトダイオードたる光量検出素子１５の順方向に電流を流すことにより行われるのである。

そして第４に、第４走査線３４に、Ｈレベルの制御信号Ｇｃｎｔが供給されて、第２ＳＷトランジスタＴｒ２がＯＮ状態となる。これにより、有機ＥＬ素子８は発光し、これに応じて、前記で〔Ｉ〕及び〔ＩＩ〕として記載した機序に従い、最終的に、前記事態〔ｉ〕及び事態〔ｉｉ〕が打ち消されるように、有機ＥＬ素子８の発光環境が整えられる（即ち、駆動トランジスタＴｄｒのバックゲートにかかる電圧が調整される）ことになる。

このような形態であっても、上記実施形態と本質的に相違のない効果が奏されることは明白である。しかも、この図６及び図７の形態によれば、初期化線１２３、第３ＳＷトランジスタＴｒ３及び第２走査線３２を備える必要がないので、回路構成の簡易化が更に促進されるという利点が得られる。
このように、本変形例１によれば、前述した実施形態に係る効果が、更に実効的に奏されることになるになるのである。

＜変形例２＞
（２） あるいは、上記実施形態中の「画素回路」は、図８に示すような形態を採ることもできる。
この図８において、画素回路“Ｐ３”は、上記変形例１と同様、やはり初期化線１２３、第３ＳＷトランジスタＴｒ３及び第２走査線３２を備えていない。ただし、この画素回路Ｐ３は、容量素子Ｃ２の一方の電極に、初期化線１２７が接続されている点が異なっている。なお、ここで「一方の電極」といっているのは、当該容量素子Ｃ２において、駆動トランジスタＴｄｒと接続されている電極ではない方の電極を指している。

このような画素回路Ｐ３は、例えば図９に示すようなタイミングチャートに従って動作する。
この図９において、まず、前記図７における第１の工程（有機ＥＬ素子８の発光停止）及び第２の工程（初期化電圧Ｖｉｎｉ１の印加）が実施されるのは、当該図７の場合と同様である。

これに引き続き図９では、第３に、前記第２の動作と同時に、第３走査線３３に、Ｈレベルの制御信号Ｇｍｎｔが供給され、これにより、第４ＳＷトランジスタＴｒ４がＯＮ状態となる。また、これと同時に、容量素子Ｃ２に直接的に接続された初期化線１２７に対して、負の初期化電圧−Ｖａ１が印加される。これにより、光量検出素子１５のアノード電圧（ＧＮＤ）と、初期化線１２７との間に電位差が生じることにより、当該光量検出素子１５がＯＮ状態となって、ノードＡの電位ＶＡｉｎｉ１が、
ＶＡｉｎｉ１＝−（Ｖａ１−Ｖｔｈ〔１５〕−Ｖｔｈ〔Ｔｒ４〕）
となる。ここで、Ｖｔｈ〔１５〕は、光量検出素子１５の閾値電圧、Ｖｔｈ〔Ｔｒ４〕は、第４ＳＷトランジスタＴｒ４の閾値電圧である。なお、初期化線１２７に印加されている電圧は、通常状態において、電圧Ｖａ２である（図９参照）。
続いて第４に、第４走査線３４に、Ｈレベルの制御信号Ｇｃｎｔが供給されて、第２ＳＷトランジスタＴｒ２がＯＮ状態となる。これにより、有機ＥＬ素子８は発光する。また、これと同時に、初期化線１２７に対して、正の初期化電圧＋Ｖａ２が印加される（あるいは、当該初期化線１２７の電位が“通常状態”に復帰する、ともいえる。）。これにより、ノードＡの電位ＶＡｉｎｉ２は、
ＶＡｉｎｉ２＝Ｖａ２−（Ｖａ１−Ｖｔｈ〔１５〕−Ｖｔｈ〔Ｔｒ４〕）
となる。

後は、上述の実施形態、あるいは変形例１と同じである。すなわち、有機ＥＬ素子８の発光に応じて、前記で〔Ｉ〕及び〔ＩＩ〕として記載した機序に従い、最終的に、前記事態〔ｉ〕及び事態〔ｉｉ〕が打ち消されるように、有機ＥＬ素子８の発光環境が整えられることになる。

このような形態であっても、上記実施形態と本質的に相違のない効果が奏されることは明白である。また、この図８及び図９の形態の場合も、前述の変形例１と同様、初期化線１２３、第３ＳＷトランジスタＴｒ３及び第２走査線３２を備える必要がないので、回路構成の簡易化が更に促進されるという利点が得られる。
このように、本変形例２によれば、前述した実施形態に係る効果が、更に実効的に奏されることになるのである。

＜応用＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ装置を適用した電子機器について説明する。
図１０は、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置を画像表示装置に利用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示装置としての有機ＥＬ装置と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。
図１１に、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置を適用した携帯電話機を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、ならびに表示装置としての有機ＥＬ装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、有機ＥＬ装置に表示される画面がスクロールされる。
図１２に、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての有機ＥＬ装置を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が有機ＥＬ装置に表示される。

上記実施形態に係る有機ＥＬ装置が適用される電子機器としては、図１０から図１２に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置を示すブロック図である。 図１の画素回路の回路構成例を示す図である。 バックゲートをもつ薄膜トランジスタの構造例を示す断面図である。 図３のＩ‐Ｖ特性を示すグラフである。 図２の画素回路を駆動するためのタイミングチャートの一例である。 図２と同趣旨の図であって、その変形した回路構成例（変形例１）を示す図である。 図６の画素回路を駆動するためのタイミングチャートの一例である。 図２と同趣旨の図であって、その変形した回路構成例（変形例２）を示す図である。 図８の画素回路を駆動するためのタイミングチャートの一例である。 本実施形態に係る有機ＥＬ装置を適用した電子機器を示す斜視図である。 本実施形態に係る有機ＥＬ装置を適用した他の電子機器を示す斜視図である。 本実施形態に係る有機ＥＬ装置を適用したさらに他の電子機器を示す斜視図である。

符号の説明

８……有機ＥＬ素子（発光素子）、１５……光量検出素子、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３……画素回路、７……素子基板、３……走査線、３１，３２，３３，３４……第１〜第４走査線、６……データ線、１１３……電源線、１２３，１２５,１２７……初期化線、Ｔｄｒ……駆動トランジスタ、Ｆｇ……フロントゲート電極、Ｂｇ……バックゲート電極、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４……第１〜第４ＳＷトランジスタ、Ｃ１,Ｃ２……容量素子、ＣＵ……制御部、１０３Ａ,１０３Ｂ……走査線駆動回路、１０６……データ線駆動回路、１０６Ａ……プリチャージ回路、２０１……電源線、

Claims (8)

1. 供給される電流量に応じてその発光強度が変化する発光素子と、
   そのチャネルの両面に対応するよう配置された第１及び第２ゲート電極を備え、かつ、前記発光素子に電流を供給してこれを駆動する駆動トランジスタと、
   前記発光素子の発光強度を検出する光検出素子と、
   を備え、
   前記第１ゲート電極には、前記発光素子を所望の強度で発光させるべく意図された第１電圧が印加され、
   前記第２ゲート電極には、前記光検出素子による検出結果に応じた第２電圧が印加される、
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記光検出素子による検出結果に応じて、その蓄積電荷量を変化させる容量素子を更に備え、
   当該容量素子は、前記第２電圧の供給主体に含まれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光素子は、その複数が所定の配列に従って並べられ、かつ、
   それら複数の発光素子の各々に対応する、前記駆動トランジスタ、前記光検出素子及び前記容量素子の各々を少なくとも１つずつ、及び、当該発光素子の１つを含む画素回路が構成され、
   前記複数の容量素子に対しては、それらの蓄積電荷量が所定の値となるように、初期化処理が実行される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記容量素子の一方の電極に接続される第１スイッチング素子と、
   該第１スイッチング素子に接続される第１初期化線と、
   を更に備え、
   前記光検出素子は、前記一方の電極からみて前記第１スイッチング素子と並列関係となるように当該一方の電極に接続され、
   前記初期化処理は、
   前記第１スイッチング素子をＯＮにすることで前記第１初期化線と前記容量素子とを電気的に短絡することにより行われる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記光検出素子の一方の端子に接続される第２初期化線と、
   前記光検出素子の他方の端子と前記容量素子との間に設けられる第２スイッチング素子と、
   を更に備え、
   前記初期化処理は、
   前記第２スイッチング素子をＯＮとするとともに前記第２初期化線を所定の電位に設定することにより行われる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
6. 前記容量素子は、
   その一方の電極が前記光検出素子に接続され、かつ、
   その他方の電極が第３初期化線に接続されており、
   前記初期化処理は、
   前記第３初期化線を所定の電位に設定することにより行われる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
7. 前記初期化処理は、
   前記第１電圧として、前記複数の画素回路それぞれに含まれる複数の駆動トランジスタそれぞれの前記第１ゲート電極に、同一値の電圧を印加する処理、を含む、
   ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置を備える、
   ことを特徴とする電子機器。
   

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