JP2009238833A - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、画像表示装置に関し、トップエミッション方式を採用した有機EL素子によるアクティブマトリックス型の表示装置に適用して、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができるようにする。
【解決手段】本発明は、各画素25に有機EL素子(10)の出射光の一部を受光素子27に導く光導光部ARを設ける。
【選択図】 図1

Description

本発明は、画像表示装置に関し、トップエミッション方式を採用した有機EL(Electro Luminescence)素子によるアクティブマトリックス型の表示装置に適用することができる。本発明は、各画素に有機EL素子の出射光の一部を受光素子に導く光導光部を設けることにより、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができるようにする。
従来、有機EL素子を用いたアクティブマトリックス型の表示装置等に関して、特表2003−536115号公報、特表2006−527406号公報等には、各画素に設けた受光素子により各画素の発光輝度を検出して各画素の発光輝度をそれぞれフィードバック制御する構成が開示されている(以下、光フィードバック方式と呼ぶ)。
すなわちこれらに開示の表示装置は、所定の絶縁基板上に有機EL素子を駆動する半導体、フォトディテクタ等を作成した後、有機EL素子の下部電極、有機EL膜、上部電極を順次作成して形成される。これらに開示の表示装置は、これら下部電極及び上部電極がそれぞれ透明電極、反射膜により作成され、絶縁基板側に光を出射するいわゆるボトムエミッション方式により有機EL素子の光を出射する。またこの出射光の光路上に設けられたフォトディテクタにより出射光の一部を受光して有機EL素子の発光輝度をフィードバック制御する。
この光フィードバック方式によれば、各画素に設けられたTFT(Thin Film Transistor)のばらつき、有機EL素子の劣化等を補正し、各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。
これに対して有機EL素子を用いた表示装置では、近年、下部電極及び上部電極をそれぞれ反射膜、透明電極により作成し、絶縁基板側とは逆側に光を出射するいわゆるトップエミッション方式が広く採用されており、このトップエミッション方式は、ボトムエミッション方式に比して開口率を大きくすることができる。
ところでトップエミッション方式による表示装置においても、光フィードバック方式を適用することにより各画素の発光輝度のばらつきを補正して画質を向上することができると考えられる。
しかしながらトップエミッション方式では、下部電極及び上部電極をそれぞれ反射膜、透明電極により作成して絶縁基板とは逆側に有機EL素子の光を出射していることにより、フォトディテクタへの入射光量が極端に小さくなり、実用上、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正できない問題がある。
すなわち図27は、トップエミッション方式による有機EL素子の表示装置に光フィードバック方式を適用して予測される各画素の構成を示す断面図である。この表示装置1は、ガラス等による絶縁基板2上に、有機EL素子を駆動するトランジスタ3、フォトディテクタ4等が作成された後、絶縁層5が成膜される。その後、反射電極6及び透明電極7による下部電極が作成された後、バンク(隔壁)8が設けられて各画素に開口9が作成され、続いて有機EL層10、透明電極による上部電極11が順次作成される。また透明樹脂層12が設けられた後、ガラス等による透明絶縁基板13が設けられる。
このトップエミッション方式による場合、絶縁基板2とは逆側に出射される出射光LUにあっては、十分な光量により出射されるものの、絶縁基板2側に出射される出射光LDにあっては、光量が極めて弱く、フォトディテクタ4では実際上、有機EL素子の発光光量を正確に検出することができない。その結果、実用上、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することが困難になる問題がある。
特表2003−536115号公報 特表2006−527406号公報
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる画像表示装置を提案しようとするものである。
上記の課題を解決するため請求項1の発明は、マトリックス状に画素を配置した表示部によりトップエミッション方式で所望の画像を表示する画像表示装置に適用して、前記画素は、有機EL素子と、前記有機EL素子の下層側に配置されて、前記有機EL素子の出射光の一部を受光する受光素子と、前記有機EL素子の下層側に配置されて、前記受光素子の受光結果に基づいて光フィードバック方式により前記有機EL素子を駆動する半導体素子とを備え、前記有機EL素子の出射光の一部を前記受光素子に導く光導光部が設けられる。
請求項1の構成によれば、トップエミッション方式による場合でも、光導光部により受光素子に有機EL素子の出射光を導くことができ、これにより光フィードバック方式により有機EL素子の発光輝度を十分に制御することができる。
本発明によれば、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
(1)実施例の構成
図2は、本発明の実施例1の画像表示装置を示すブロック図である。この表示装置21は、水平駆動回路22及び垂直駆動回路23により表示部24を駆動し、この表示部24に所望の画像を表示する。
ここで水平駆動回路22は、各画素の発光輝度を示す画像データD1を入力し、この画像データを順次複数のラッチ回路でラッチすることにより、この画像データD1を表示部24の各信号線SIGに振り分ける。また各信号線SIGに振り分けた画像データD1をそれぞれディジタルアナログ変換処理し、各信号線SIGに接続された各画素の発光輝度を順次示す駆動信号Ssigを信号線SIG毎に生成する。水平駆動回路22は、この駆動信号Ssigを対応する信号線SIGに出力する。
垂直駆動回路23は、この水平駆動回路22からの駆動信号Ssigの出力に対応して、表示部24の駆動信号WSを各走査線SCNに出力する。表示部24は、画素をマトリックス状に配置して形成される。
図3は、この表示部24に設けられる各画素の構成を示す接続図である。画素25は、有機EL素子26の基板側に出射される出射光LDを受光するフォトディテクタ27と、積分コンデンサ28との直列回路が、正側電源及び負側電源との間に設けられ、この積分コンデンサ28のフォトディテクタ27側端が、書込トランジスタ29を介して信号線SIGに接続される。なおここでフォトディテクタ27は、フォトダイオードにより構成されるが、フォトトランジスタ等を使用してもよい。画素25は、垂直駆動回路23から出力される書込信号WSにより、駆動信号Ssigがこの画素25に対応する電圧に設定される期間でこの書込トランジスタ29がオン動作する(図4(A)及び(B))。
これにより画素25は、フォトディテクタ27の出力電流を積分コンデンサ28で積分して、この積分コンデンサ28の端子電圧VAが画素25の発光輝度に対応する電圧から出射光LDに応じた速度で徐々に上昇することになる。画素25は、この積分コンデンサ28の端子電圧VAが比較回路30の一端に入力され、この比較回路30の他端に接続された基準電圧Vrefより端子電圧VAが立ち下がっている期間の間、駆動トランジスタ31のオン動作により、駆動トランジスタ31を介して有機EL素子26が所定の電源に接続される(図4(C))。これによりこの画素25では、パルス幅変調方式により有機EL素子26を駆動して有機EL素子26を発光させる。
すなわちこの図3の構成では、図5において符号L1で示すように、有機EL素子26の効率が高い場合には、駆動トランジスタ31がオン動作して有機EL素子26を発光させる期間が短くなるのに対し、符号L2及びL3により示すように、有機EL素子26の効率が低くなると、その分、有機EL素子26を発光させる期間が長くなり、その結果、各画素における有機EL素子26の発光効率のばらつきを補正して、均一な発光輝度により画像表示することができる。
図1は、図27との対比により、この表示装置21の構成を示す断面図である。この表示装置21において、図27について上述した表示装置1と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
この表示装置21は、有機EL素子の出射光の一部を受光素子であるフォトディテクタ27に導く光導光部ARが各画素に設けられる。この表示装置21は、有機EL素子26の下部電極6、7の透過率を局所的に増大させて、この光導光部ARが形成される。
すなわちこの実施例では、フォトディテクタ27が、各画素の開口9内に設けられ、また有機EL素子26の下部電極6、7が反射電極6及び透明電極7の積層により作成される。表示装置21は、フォトディテクタ27の上部を避けてこの反射電極6が作成され、これによりフォトディテクタ27の上部において局所的に基板2側に向かって出射される光LDの光量が増大するように設定される。
(2)実施例の動作
以上の構成において、この表示装置21では、水平駆動回路22及び垂直駆動回路23による表示部24の駆動により、この表示部24で画像データD1による画像が表示される(図2)。またこの表示部24を構成する各画素25では(図3)、フォトディテクタ27により有機EL素子26の出射光量をモニタした光フィードバック方式によるパルス幅変調方式により有機EL素子26を発光させる期間が信号線SIGに出力される駆動信号Ssigに応じて設定され、これにより駆動信号Ssigによる階調により各画素25が発光して所望の画像が表示される(図4、図5)。また各画素25では(図1)、いわゆるトップエミッション方式により有機EL素子26の出射光を、絶縁基板2とは逆側に向かって出射し、これにより十分な開口率により出射光を出射する。
しかしながらトップエミッション方式による場合には、絶縁基板2側に向かって出射される光LDの光量が少ないことにより、フォトディテクタ27により有機EL素子26の出射光量を確実にモニタすることが困難になり、その結果、何ら工夫を講じない場合には、光フィードバック方式により有機EL素子26の駆動を制御することが困難になり、発光輝度のばらつきが発生する。
そこでこの表示装置21では(図1)、有機EL素子26の出射光の一部を受光素子であるフォトディテクタ27に導く光導光部ARが各画素25に設けられる。
これにより各画素25では、フォトディテクタ27により有機EL素子26の出射光を十分な光量により受光することができ、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。その結果、駆動トランジスタ31のしきい値電圧、移動度のばらつき、有機EL素子26の発光効率のばらつき、有機EL素子26を駆動する電圧のばらつき、さらには有機EL素子の経時変化等を適切に補正して、高い信頼性で高画質により画像表示することができる。またトップエミッション方式により高い発光輝度を確保することができる。
より具体的に、この表示装置21では、フォトディテクタ27が、各画素の開口9内に設けられ、フォトディテクタ27の上部を避けて下部電極の反射電極6が作成されることにより、有機EL素子26の下部電極6、7の透過率が局所的に増大するように設定されてこの光導光部ARが形成される。
これにより従来に比して反射電極6を作成するマスクの形状を変更するだけの簡易な構成により、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。
(3)実施例の効果
以上の構成によれば、有機EL素子の出射光の一部を受光素子に導く光導光部を各画素に設けることにより、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。
より具体的に、有機EL素子の下部電極の透過率を局所的に増大させて光導光部を形成することにより、確実に有機EL素子26の発光輝度をフォトディテクタ27でモニタすることができる。
またさらに、より具体的に、フォトディテクタの上部を避けて下部電極の反射電極を作成して光導光部を作成することにより、簡易な構成により、トップエミッション方式の場合であっても、光フィードバック方式により各画素の発光輝度のばらつきを補正することができる。
図6は、図1との対比により、本発明の実施例2に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置41は、この図6に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例1の表示装置21と同一に構成される。
ここでこの表示装置41は、下部電極の透過率を局所的に増大させて光導光部を形成する代わりに、上部電極11側の反射率を局所的に増大させて光導光部ARが形成される。
より具体的に、フォトディテクタ27の上部、上部電極11の上部に、金属膜等による反射膜42が局所的に作成され、これにより上部電極11側の反射率を局所的に増大させて光導光部ARが形成される。
この実施例のように、上部電極11側の反射率を局所的に増大させて光導光部ARを作成するようにしても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
より具体的に、上部電極11の上に、上部電極11の透過光を反射する反射膜42を局所的に設けられて光導光部ARを作成するようにしても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図7は、図1及び図6との対比により、本発明の実施例3に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置51は、この図7に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例1の表示装置21と同一に構成される。
ここでこの表示装置51は、フォトディテクタ27の上部を避けて下部電極の反射電極6が作成されると共に、フォトディテクタ27の上部、上部電極11の上部に、金属膜等による反射膜42が局所的に作成され、これにより光導光部ARが構成される。
この実施例のように、有機EL素子の下部電極の透過率を局所的に増大させると共に、上部電極11側の反射率を局所的に増大させて光導光部を形成するようにしても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図8は、図1との対比により、本発明の実施例4に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置61は、この図8に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例1の表示装置21と同一に構成される。
ここでこの表示装置61は、赤色、緑色、青色の有機EL素子材料をそれぞれ使用した赤色、緑色、青色の画素25R、25G、25Bが順次循環的に配置されて表示部が形成される。この表示装置61は、これら赤色、緑色、青色の画素25R、25G、25Bにおいて、フォトディテクタ27への入射光量が各画素の波長帯域におけるフォトディテクタ27の感度に反比例するように光導光部ARが形成される。
より具体的に、表示装置61は、赤色、緑色、青色の画素25R、25G、25Bにおける光導光部ARの面積WR、WG、WBが、それぞれ赤色、緑色、青色の波長帯域におけるフォトディテクタ27の感度に反比例するように設定される。なお実用上十分な特性を確保できる場合には、単にフォトディテクタの感度が小さくなるに従って面積WR、WG、WBが増大するように設定してもよい。
これにより表示装置61は、フォトディテクタ27の感度を補正するようにフォトディテクタ27の入射光量を設定し、フォトディテクタ27の分光特性を補正する。
すなわち図9に示すようにフォトディテクタ27は、赤色波長帯域で最も感度が高く、緑色波長帯域、青色波長帯域で徐々に感度が低下する。これによりこの実施例では、光導光部ARの面積WR、WG、WBが、フォトディテクタ27の感度に反比例するように設定することにより、これら赤色、緑色、青色の画素25R、25G、25Bを同一輝度で発光させた場合には、これら赤色、緑色、青色の画素25R、25G、25Bに設けられたフォトディテクタ27の出力電流が同一となるように設定され、フォトディテクタ27の分光特性による発光輝度のばらつきが防止される。
この実施例のように、受光素子への入射光量が各画素の波長帯域における受光素子の感度に反比例するように光導光部を形成することにより、より具体的には、光導光部の面積がそれぞれ各画素の波長帯域における受光素子の感度に反比例するように設定することにより、一段と高品位の画像を表示することができる。
より具体的に、反射電極を作成しない部位の面積が、フォトディテクタの感度に反比例するように設定することにより、一段と高品位の画像を表示することができる。
この実施例では、実施例2又は3の構成において、受光素子への入射光量が各画素の波長帯域における受光素子の感度に反比例するように光導光部を形成する。より具体的には、光導光部の面積がそれぞれ各画素の波長帯域における受光素子の感度に反比例するように設定し、これにより受光素子への入射光量が各画素の波長帯域における受光素子の感度に反比例するように光導光部を形成する。
すなわち実施例2の構成では、上部電極の上に作成する反射膜32の面積が、フォトディテクタの感度に反比例するように設定する。また実施例3の例では、上部電極の上に作成する反射膜32の面積及び又は反射電極を作成しない部位の面積が、フォトディテクタの感度に反比例するように設定する。
この実施例のように、実施例2又は3の構成において、反射膜の面積及び又は反射電極を作成しない部位の面積が、フォトディテクタの感度に反比例するように設定するようにしても、実施例4と同様に、一段と高品位の画像を表示することができる。
図10は、図1との対比により、本発明の実施例6に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置71は、この図10に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例1の表示装置21と同一に構成される。
この表示装置71は、各画素25のフォトディテクタ27が、同色の出射光を出射する隣接する画素25との間のバンク8の下に設けられる。これによりバンク8の上に設けられた上部電極11で散乱された散乱光をフォトディテクタ27に導くようにして、このバンク8の部位に光導光部ARが形成される。
なおこの図10では、隣接画素25の出射光もフォトディテクタ27で受光し、この隣接画素25による受光光量が大きい場合には、フォトディテクタ27が設けられた画素25で正しく発光輝度を制御できない場合も考えられる。従って当該画素25の光フィードバック方式の制御において、隣接画素25による受光光量を無視できない場合には、フォトディテクタ27の作成位置を当該画素側に偏らせて隣接画素25による受光光量を低減する方法、さらには隣接画素側に遮光部材を設けて隣接画素25による受光光量を低減する方法等、隣接画素25による受光光量を低減する各種構成を採用して、適切に光フィードバック方式により発光輝度を制御することができる。因みに、この遮光部材にあっては、例えばバンク8と上部電極11との間の、隣接画素側に偏った位置に配置する場合等が考えられる。
以上の構成によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の上部に光導光部を設けるようにしても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図11は、図10との対比により、本発明の実施例7に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置81は、この図11に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例6の表示装置71と同一に構成される。
この実施例では、光導光部ARの部位において、上部電極11の上に、金属膜等による反射膜82が局所的に作成され、これにより実施例6に比してフォトディテクタ27に入射光量が増大するように光導光部ARが作成される。
なおこの場合も、この反射膜82を当該画素25側に偏らせて作成する、隣接画素側に偏らせて反射膜82と上部電極11との間に遮光部材を配置する等により、さらには実施例6について上述した手法とこれらの手法との組み合わせ等により、隣接画素の影響を回避することができる。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の上部に光導光部を設ける構成において、上部電極の上に反射膜を形成して光導光部の機能を強化するようにしても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図12は、図11との対比により、本発明の実施例8に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置91は、この図12に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例7の表示装置81と同一に構成される。
この実施例では、反射膜82を作成した後、上部電極11を作成する点を除いて、実施例7の表示装置81と同一に構成される。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の上部に光導光部を設ける構成において、上部電極の下に反射膜を形成して光導光部の機能を強化するようにしても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図13は、図11との対比により、本発明の実施例9に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置101は、この図13に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例7の表示装置81と同一に構成される。
この実施例では、上部電極11の上に作成される反射膜82が、逆テーパー状に端面が作成される点を除いて、実施例7の表示装置81と同一に構成される。すなわち表示装置101は、上部電極11が作成された後、所定の絶縁膜が一定の膜厚により堆積される。またこの絶縁膜のエッチングにより、反射膜82の端面形状に対応する端面形状により、すなわち上部電極11に近づくに従って幅広になるように、この絶縁膜がエッチング処理される。その後、このエッチング処理された部位を埋めるように、金属材料が堆積されてエッチング処理され、逆テーパー形状による反射膜82が作成される。またその後、絶縁膜が除去される。なおこの場合、必要に応じて絶縁膜の除去を省略してもよい。
この逆テーパー形状により、表示装置101は、光導光部ARの機能が強化されて、フォトディテクタ27の入射光量が増大される。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の上部に反射膜を設けて光導光部を設けるようにして、この反射膜を逆テーパー形状としたことにより、一段と受光素子への入射光量を増大させて、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図14は、図12との対比により、本発明の実施例10に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置111は、この図14に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例8の表示装置91と同一に構成される。
この実施例では、上部電極11の下に作成される反射膜82が、当該画素の開口9側で徐々に基板2側から遠ざかるに、下層の反射電極6の断面形状に応じた傾いた形状により作成される点を除いて、実施例8の表示装置91と同一に構成される。
表示装置111は、この開口9側の傾いた形状により光導光部ARの機能が強化されて、フォトディテクタ27の入射光量が増大される。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の下部に反射膜を設けて光導光部を設けるようにして、この反射膜の開口9側を傾いた形状としたことにより、一段と受光素子への入射光量を増大させて、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図15は、図12との対比により、本発明の実施例11に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置121は、この図15に示す断面構造が異なる点を除いて、実施例8の表示装置91と同一に構成される。
この実施例では、エッチング処理によりバンク8の上端面に細かな凹凸形状が作成された後、反射膜82、上部電極11が作成される。この凹凸形状により、この表示装置21は、反射膜82の反射光を散乱させて一段とフォトディテクタへの入射光量を増大させ、光導光部ARの機能が強化される。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、この受光素子の下部に反射膜を設けて光導光部を設けるようにして、この反射膜を凹凸形状としたことにより、一段と受光素子への入射光量を増大させて、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
図16は、図12との対比により本発明の実施例12に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置は、この図16に示す断面構造が異なる点を除いて、上述の実施例8の表示装置と同一に構成される。なおこの図16において、上述の各実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
ここでこの表示装置201は、有機EL層10より上層である透明絶縁基板13の有機EL層10側に、反射膜202が設けられ、これにより光導光部ARが作成される。これにより表示装置201は、反射膜202により有機EL素子の出射光を部分的に反射してフォトディテクタ27に入射する。
この表示装置201は、透明絶縁基板13上に、黒色の遮光膜203が作成された後、この遮光膜203の有機EL層10側に、反射膜202が設けられ、これにより反射膜202を見て取ることができないように作成される。
この実施例によれば、隣接画素との間の境界であるバンクの下に受光素子を設け、有機EL層の上層に設けた反射膜により、より具体的には、透明絶縁基板に設けた反射膜により、光導光部を構成するようにしても、上述の各実施例と同様の効果を得ることができる。またこの実施例によれば、透明絶縁基板に光導光部を作成することにより、簡易な工程により光導光部を作成することができる。
なお上述の各実施例では、図3について上述した回路構成により各画素を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて種々の光フィードバック方式の回路構成を広く適用することができる。
すなわち図17は、図3とは異なる例による画素の構成を示す接続図である。この図16の例による画素125は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor )により構成する場合である。この画素125は、積分コンデンサ28とフォトディテクタ27の位置が入れ替えられ、これにより有機EL素子26からの出射光をフォトディテクタ27で受光し、フォトディテクタ27の出力電流を積分コンデンサ28で積分する。画素125では、この積分コンデンサ28の積分動作により、有機EL素子26の発光輝度に応じて積分コンデンサ28のフォトディテクタ27側端の電圧が徐々に低下することになる。
画素125では、書込信号WSによりトランジスタ29がオン動作し、積分コンデンサ28による積分動作をリセットし、積分コンデンサ28の端子電圧を信号線SIGの電圧にセットする。
またトランジスタ126、127、コンデンサ128により比較回路129が構成され、積分コンデンサ28のフォトディテクタ27側端の電圧をこの比較回路129で判定して駆動トランジスタ31をオンオフ動作する。これによりこの画素125は、図3の画素25と同様のパルス幅変調方式による光フィードバック方式により、有機EL素子26の発光輝度のばらつきを補正する。
なお画素125は、所定の駆動信号DSにより駆動トランジスタ31と有機EL素子26との間に設けられたトランジスタ130をオンオフ制御し、書込信号WSによりトランジスタ29がオン動作している期間の間、有機EL素子26の発光を停止させる。
これに対して図18は、図3及び図17とは異なる例による画素の構成を示す接続図である。この図18の例による画素135では、比較回路129に代えて比較回路139が設けられる点を除いて、図17の画素125と同一に構成される。また比較回路139は、トランジスタ140が設けられ、このトランジスタ140によりトランジスタ126の出力を帰還して利得が向上されている点を除いて、図17の例による画素125の比較回路129と同一に構成される。この画素135では、このトランジスタ140による帰還によりトランジスタ31のオンオフ動作の切り換わりを図17の例に比して高速度化することができる。
これに対して図19は、図3、図17、図18とは異なる例による画素の構成を示す接続図である。この図19の例による画素145は、全てのトランジスタをNチャンネル型のMOSトランジスタで作成した例である。この画素145は、フォトディテクタ27にフォトトランジスタが適用され、書込トランジスタ29のオンオフ動作により積分コンデンサ28の積分動作をリセットして、フォトディテクタ27の出力電流を積分コンデンサ28で積分する。
またNチャンネル型のMOSトランジスタ126、127とコンデンサ128とによる比較回路149により積分コンデンサ28の端子電圧を判定して駆動トランジスタ31をオンオフ制御する。
これに対して図20は、図3、図17、図18、図19とは異なる例による画素の構成を示す接続図である。この図20の例による画素155は、フォトディテクタ27と並列に積分コンデンサ28が設けられ、書込信号WSによりオンオフ動作するトランジスタ29によりこの積分コンデンサ28の端子電圧を信号線SIGの電圧に設定してリセットする。
また駆動トランジスタ31のゲートに積分コンデンサ28の端子電圧が入力され、駆動トランジスタ31と有機EL素子26との間に設けられたトランジスタ130を駆動信号DSによりオンオフ制御して、書込信号WSによりトランジスタ29をオン動作している期間の間、有機EL素子26の駆動を停止する。これによりこの画素155では、トランジスタ29により設定された積分コンデンサ28の端子電圧が徐々に上昇して、駆動トランジスタ31のゲートソース間電圧が駆動トランジスタ31のしきい値電圧Vth以下となるまでの間、有機EL素子26を発光させ、光フィードバック方式によるパルス幅変調方式により有機EL素子26を駆動する。
ここでこの図20の画素155を用いて、有機EL素子26の発光輝度のばらつき補正を説明する。ここで積分コンデンサ28の端子電圧Vの上昇速度dV/dtは、次式により表すことができる。なおここでCは、積分コンデンサ28の容量であり、ηpは、フォトディテクタ27の効率であり、ηOLEDは、有機EL素子26の効率である。またβは、Cox・W/L・μであり、Cox、W、Lは、それぞれ駆動トランジスタ31のゲート酸化膜の単位面積当たりの容量、ゲート幅、ゲート長である。またVthは、駆動トランジスタ31のしきい値電圧であり、Vgsは、駆動トランジスタ31のゲートソース間電圧である。
Figure 2009238833
従って1フィールドの期間Tfにおける発光輝度Ltは、(1)式を積分して次式により表すことができる。但し、τは、2C/βηpηOLEDである。またV0は、信号線SIGにより設定される積分コンデンサ28の端子電圧である。
Figure 2009238833
ここでTf≫τが成り立つ場合、(2)式は、次式により表すことができる。
Figure 2009238833
これによりこの図20の構成による画素155では、駆動トランジスタ31の移動度、しきい値電圧のばらつき、有機EL素子26の効率のばらつきを補正することができ、その結果、いわゆる焼きつきと呼ばれる有機EL素子26の効率劣化を補正して、発光輝度を均一化することができる。
なお上述の実施例においては、受光素子の受光結果を各画素で処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、受光素子の受光結果を外部回路で処理して各画素の発光輝度を制御する場合にも広く適用することができる。
すなわち図21は、受光素子の受光結果を外部回路で処理して各画素の発光輝度を制御する構成に係る、各画素の構成を示す接続図である。この画素225は、書込信号WSによりオンオフ動作する書込トランジスタ29を介して信号線SIGが駆動トランジスタ31に接続される。これにより画素225は、信号線SIGの電位に応じて有機EL素子26を発光させる。なおこの図21において、駆動トランジスタ31は、Pチャンネル型トランジスタにより構成される。
画素225は、受光素子27の出力信号がアンプ226により増幅され、走査線を介して供給される読出信号readによりオンオフ動作する読出トランジスタ227を介して、このアンプ226の出力信号がセンシング線SENSEに出力される。なお図21との対比により図22に示すように、アンプ226は、例えば受光素子27の出力信号を蓄積するコンデンサ228と、このコンデンサ228の端子電圧を増幅するトランジスタ229とにより構成される。
図23は、この画素225に係る表示装置の構成を示すブロック図である。この表示装置231は、図21について上述した画素225が絶縁基板上に作成されて表示パネル232が作成される。なお画素225には、上述の何れかの実施例による光導光部が設けられる。表示装置231において、輝度補正回路233は、例えばラスタ走査順に各画素225の階調を示す入力信号S1を入力し、信号線SIG及び書込信号WSによりこの入力信号S1に応じて各画素225の階調を設定する。
また輝度補正回路233は、読出信号read及びセンシング線SENSEにより各画素225に設けらた受光素子27の受光結果を取得し、この取得した受光結果に基づいて、各画素225に出力する信号線SIGの電位を補正する。
なお図21との対比により図24に示すように、十分な信号レベルにより受光結果を出力できる場合には、アンプ226を省略するようにしてもよい。また同様にして、図22との対比により図25に示すように、必要に応じてトランジスタ228を省略するようにしてもよい。
この実施例のように、受光素子の受光結果を外部処理する場合でも、上述の各実施例と同様の効果を得ることができる。
図26は、図12との対比により本発明の実施例15に係る表示装置を示す断面図である。この実施例の表示装置は、この図26に示す断面構造が異なる点を除いて、上述の実施例8の表示装置と同一に構成される。なおこの図26において、上述の各実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
ここでこの表示装置241は、受光素子27が別基板242に配置され、この別基板242が有機EL素子による画素が配置された表示パネルの背面に配置される。なお表示パネルには、上述の何れかの実施例による光導光部が設けられる。またこの表示装置241は、図23について上述したように、有機EL素子を配置した基板の外部において、この受光素子27の受光結果を処理する。なおこの場合、この受光結果の処理回路を基板242に設けるようにしてもよく、さらには別基板に配置してもよい。
この実施例の構成によれば、受光素子を別途配置することにより、設計の自由度を一段と向上して上述の各実施例と同様の効果を得ることができる。
なお本発明は上述の実施例に限られえるものではなく、上述の実施例に係る光導光部の構成を各波長帯域の画素に適宜適用して、各受光素子の入射光量が感度に反比例するように設定してもよい。具体的には例えば感度の最も高い赤色については、図1の構成を適用し、続いて感度の高い緑色については、図6の構成を適用し、最も感度の低い青色については、図7の構成を適用する場合等である。
また上述の実施例4等においては、光導光部の面積の可変により、各波長帯域において受光素子の入射光量が感度と反比例するように設定した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、同じ、光導光部を構成する部材の膜厚の可変により、入射光量を設定してもよい。
また上述の実施例においては、バンクの真下に受光素子を設ける場合等について述べたが、本発明はこれに限らず、光導光部で散乱光が発生することにより、バンクの真下を避けて受光素子を配置するようにしてもよい。なおこの場合に、有機EL素子から出射されて光導光部に入射する光が光導光部で正反射して到来する部位に、受光素子を設けるようにすれば、一段と受光素子の受光光量を増大させることができる。なおこの場合、例えば図1等の例では、バンクの真下から隣接画素側にシフトした位置に受光素子を配置することになる。またこのように隣接画素側にシフトした位置に受光素子を配置した場合には、隣接画素からの光も入射することになる。従ってこの場合、有機EL素子の制御に係る受光素子の受光結果において、SN比が劣化することになる。従って十分なSN比を確保できない場合には、これとは逆にバンクの真下から当該画素側にシフトした位置に受光素子を配置して、画質を向上することができる。
また上述の実施例においては、1つの画素に1つの受光素子を配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な特性を確保することができる場合には、隣接する複数画素に1つの受光素子を配置するようにしてもよい。なおこの場合、例えばこれら複数の受光素子の平均輝度値等をこの1つの受光素子の受光結果で制御することにより、受光素子の受光結果に基づいて各画素の発光輝度を制御することができる。
また上述の実施例においては、開口の部位等に光導光部を作成する場合等について述べたが、本発明はこれに限らず、上述した各実施例を組み合わせるようにしてもよい。
本発明は、トップエミッション方式を採用した有機EL(Electro Luminescence)素子によるアクティブマトリックス型の表示装置に適用することができる。
本発明の実施例1の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例1の表示装置を示すブロック図である。 図2の表示装置の画素を示す接続図である。 図3の画素の動作の説明に供するタイムチャートである。 発光輝度と発光期間との関係を示す特性曲線図である。 本発明の実施例2の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例3の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例4の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 受光素子の分光特性を示す特性曲線図である。 本発明の実施例6の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例7の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例8の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例9の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例10の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例11の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の実施例12の表示装置に適用される画素の構造を示す断面図である。 本発明の他の例による画素を示す接続図である。 本発明の図17とは異なる例による画素を示す接続図である。 本発明の図17、図18とは異なる例による画素を示す接続図である。 本発明の図17、図18、図19とは異なる例による画素を示す接続図である。 本発明の実施例14の表示装置に適用される画素を示す接続図ある。 図21の画素の詳細を示す接続図ある。 図21の画素を適用した表示装置を示すブロック図である。 図21の画素の他の例を示す接続図である。 図21の画素の図24とは異なる他の例を示す接続図である。 本発明の実施例15の表示装置に適用される画素を示す断面図である。 トップエミッション方式に光フィードバック方式を適用した場合に考えられる画素を示す断面図である。
符号の説明
1、21、41、51、61、71、81、91、101、111、121……表示装置、2……絶縁基板、3、29、31、126、127、130、140……トランジスタ、4、27……フォトディテクタ、5……絶縁層、6……反射電極、7……透明電極、8……バンク、9……開口、10……有機EL層、11……上部電極、22……水平駆動回路、23……垂直駆動回路、24……表示部、25、25R、25G、25B、125、135、145、155……画素、26……有機EL素子、28……積分コンデンサ、30、129、139、149……比較回路、42、82……反射膜、AR……光導光部

Claims (12)

  1. マトリックス状に画素を配置した表示部によりトップエミッション方式で所望の画像を表示する画像表示装置において、
    前記画素は、
    有機EL素子と、
    前記有機EL素子の下層側に配置されて、前記有機EL素子の出射光の一部を受光する受光素子と、
    前記有機EL素子の下層側に配置されて、前記受光素子の受光結果に基づいて光フィードバック方式により前記有機EL素子を駆動する半導体素子とを備え、
    前記有機EL素子の出射光の一部を前記受光素子に導く光導光部が設けられた
    ことを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記光導光部は、
    前記有機EL素子からの出射光の波長帯域における前記受光素子の感度が小さくなるほど光量が大きくなるように、前記有機EL素子の出射光を前記受光素子に導く
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記光導光部は、
    前記有機EL素子からの出射光の波長帯域における前記受光素子の感度に反比例する光量により、前記有機EL素子の出射光を前記受光素子に導く
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  4. 前記有機EL素子が、
    前記半導体素子側の下部電極と、
    前記下部電極に対向するように設けられた上部電極と、
    前記下部電極及び上部電極とにより挟持された有機EL層とにより形成され、
    前記下部電極の透過率を局所的に増大させて、前記光導光部が形成された
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  5. 前記下部電極が、
    前記有機EL層の出射光を透過する透過電極と、
    前記透過電極の透過光を反射する反射電極との積層により形成され、
    前記反射電極が設けられない部位が局所的に作成されて、前記光導光部が形成された
    ことを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。
  6. 前記有機EL素子が、
    前記半導体素子側の下部電極と、
    前記下部電極に対向するように設けられた上部電極と、
    前記下部電極及び上部電極とにより挟持された有機EL層とにより形成され、
    前記上部電極側の部位における反射率を局所的に増大させて、前記光導光部が形成された
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  7. 前記上部電極の上に、前記上部電極の透過光を反射する反射部材が局所的に設けられて、前記光導光部が形成された
    ことを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。
  8. 前記光導光部が、隣接する画素との間に設けられる隔壁の下に設けられた
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  9. 前記光導光部が、前記有機EL素子の有機EL層より上層に反射膜を設けて作成された
    ことを特徴とする請求項8に記載の画像表示装置。
  10. 前記反射膜に、対応する画素に向かって徐々に前記有機EL層から遠ざかるテーパーが形成された
    ことを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。
  11. 前記反射膜の表面が凹凸形状により作成された
    ことを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。
  12. 前記光導光部が、前記有機EL素子の有機EL層より上層に反射膜を設けて作成された
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。

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