JP4849876B2

JP4849876B2 - 表示装置

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Publication number: JP4849876B2
Application number: JP2005335127A
Authority: JP
Inventors: 友幸岩淵; 彩安西
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-11-21
Also published as: JP2006178428A

Description

本発明は、表示装置の駆動回路および駆動回路を用いた表示装置に関し、特に、発光素子の輝度を補正する技術に関する。

テレビジョン受像機やパーソナルコンピュータのモニタとして、薄型ディスプレーの需要が急速に広がり、更なる開発が進められている。薄型ディスプレーの代表例として液晶ディスプレーが知られている。最近ではエレクトロルミネセンス素子（以下、「ＥＬ素子」ともいう。）を利用したディスプレーの開発も進められている。このＥＬ素子を利用したディスプレーは、薄型、軽量、高画質等の利点と併せて、応答速度が速い、視野特性が広い等の特徴を有しているため、次世代ディスプレーとして期待されている。

しかし、有機材料を用いたＥＬ素子は経時的に抵抗が変化し発光効率が低下するという問題点を含んでいる。また、ＥＬ素子の周囲の温度変化による抵抗変化等の課題を抱えている。このような課題に対処するために、モニタ素子を設けたディスプレーが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。このディスプレーは、画素部のＥＬ素子とと陰極を共有するモニタ素子を設け、モニタ素子へ一定電流を流し、陽極の電圧値を取得する。電圧値を画素部のＥＬ素子の陽極電圧として用いることで、ＥＬ素子の抵抗値が変化しても電流値が一定に近づき、実際の輝度と所望の輝度との差を小さくする方式をとっている。駆動方法としてはデジタル時間階調を採用している。

また、図２に示すディスプレーは外部回路２００４及びパネル２０１０を備えたものである。外部回路２００４は定電流源回路２００１、電源部２００２及び信号生成部２００３を有し、フレキシブルプリント配線（ＦＰＣ）接続部２００５を介し、パネル２０１０と接続されている。また、パネル２０１０は基板２００８上に、信号線駆動回路２００６、走査線駆動回路２００７、ＥＬ素子２０１１を備えた画素部２００９及びモニタ素子部２０１２を有している。

電源部２００２はバッテリーや交流電源より供給される電力から、それぞれ所望の電圧値の電源を生成し、表示ディスプレーに内蔵された様々な回路へ供給する。信号生成部２００３には、電源、映像信号及び同期信号等が入力され、各種信号の変換を行うほか、信号線駆動回路２００６及び走査線駆動回路２００７を駆動するためのクロック信号を生成する。ＥＬ素子２０１１は、信号線駆動回路２００６からのデジタル映像信号及び走査線駆動回路２００７からの選択パルスにより各画素の発光、非発光が決定される。定電流源回路２００１はモニタ素子部２０１２に所望の電流値を供給し、モニタ素子部２０１２の陽極部に取得された電位は画素部２００９のＥＬ素子の陽極電位として用いられる。
特開２００２−３３３８６１号公報

しかし、モニタ素子部２０１２に一定電流を流すための定電流源回路２００１を、基板２００８上に薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう。）で形成する場合、定電流源回路２００１より供給される電流値は、製造ロットやパネル毎のＴＦＴの特性ばらつきによって変動してしまう。また、定電流源回路２００１より供給される電流値は、ＥＬ素子の成膜ばらつき等を加味した値に設定される必要がある。定電流源回路２００１の出力値を調節するには、Ｄ／Ａ変換回路等を必要とするため、部品点数が増えてしまうという弊害がある。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、基板上に形成する各種素子の製造ばらつきによらず、適切な動作をさせることのできる表示装置を提供することを目的とする。また、そのような表示装置を、部品点数を増やすことなく提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、電流源回路の出力電流値を調節する機能を備え、環境温度の変化の補償機能とＥＬ素子の経時劣化の補償機能（以下総称して補償機能ともいう。）を備えた表示装置である。

本発明の一は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部と電気的に接続する定電流源と、定電流源と電気的に接続し、定電流源から電流供給を受けるモニタ素子部とを有し、定電流源はアナログ信号の出力電位に基づいて出力電流値が制御される表示装置である。

本発明の一は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部と電気的に接続する定電流源と、定電流源と電気的に接続し、定電流源から電流供給を受けるモニタ素子部とを有し、定電流源はアナログ信号の出力電位をゲート電位として飽和状態で動作する薄膜トランジスタを含む表示装置である。

本発明の一は、信号線駆動回路に入力する映像デジタル信号を伝達する第１の配線と、第１の配線から分岐させした第２の配線と、第１の配線と電気的に接続する信号線駆動回路または走査線駆動回路と、第２の配線と電気的に接続し、且つ、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部と電気的に接続される定電流源と、定電流源と電気的に接続し、定電流源から電流供給を受けるモニタ素子部とを有し、定電流源はアナログ信号の出力電位に基づいて出力電流値が制御される表示装置である。

本発明の一は、信号線駆動回路に入力する映像デジタル信号を伝達する第１の配線と、第１の配線から分岐させした第２の配線と、第１の配線と電気的に接続する信号線駆動回路または走査線駆動回路と、第２の配線と電気的に接続し、且つ、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部と電気的に接続される定電流源と、定電流源と電気的に接続し、定電流源から電流供給を受けるモニタ素子部と有し、定電流源はアナログ信号の出力電位をゲート電位として飽和状態で動作する薄膜トランジスタを含む表示装置である。

上記構成において、表示装置は画素部を有し、画素部は発光素子を有し、モニタ素子部の電位差を検出し、電位差に基づいて発光素子に入力する電位を設定する。

また、本発明の一つは、第１の発光色に対応する第１のデジタル信号を第１のアナログ信号に変換する第１のＤ／Ａ変換部と、第２の発光色に対応する第２のデジタル信号を第２のアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａ変換部と、第３の発光色に対応する第３のデジタル信号を第３のアナログ信号に変換する第３のＤ／Ａ変換部と、第１のＤ／Ａ変換部と電気的に接続する第１の定電流源と、第２のＤ／Ａ変換部と電気的に接続する第２の定電流源と、第３のＤ／Ａ変換部と電気的に接続する第３の定電流源と、第１の定電流源と電気的に接続し、第１の定電流源から第１の発光色に対応する電流供給を受ける第１のモニタ素子部と、第２の定電流源と電気的に接続し、第２の定電流源から第２の発光色に対応する電流供給を受ける第２のモニタ素子部と、第３の定電流源と電気的に接続し、第３の定電流源から第３の発光色に対応する電流供給を受ける第３のモニタ素子部とを有し、第１の定電流源は第１のアナログ信号の出力電位に基づいて出力電流値が制御され、第２の定電流源は第２のアナログ信号の出力電位に基づいて出力電流値が制御され、第３の定電流源は第３のアナログ信号の出力電位に基づいて出力電流値が制御される表示装置である。

上記構成において、表示装置は画素部を有し、画素部は第１の発光素子、第２の発光素子、及び第３の発光素子を有し、第１のモニタ素子部の電位差を検出し、電位差に基づいて第１の発光素子に入力する電位を設定し、第２のモニタ素子部の電位差を検出し、電位差に基づいて第２の発光素子に入力する電位を設定し、第３のモニタ素子部の電位差を検出し、電位差に基づいて第３の発光素子に入力する電位を設定する。

以上の構成において、本発明ではデジタル信号は帰線期間内に取り込まれ、デジタル信号は映像信号を用いることを特徴としている。

本発明の表示装置は、信号線駆動回路に入力するデジタル信号（映像信号）を分岐させて、特定のタイミングでデジタル信号を読み取り、Ｄ／Ａ変換部でデジタル信号をアナログ信号に変換して、当該アナログ電圧を定電流源に入力する。定電流源は、そのアナログ電圧により制御できるので、部品点数や入力端子数を増やすことがない。また、モニタ素子は定電流源と同一基板上に形成され、モニタ素子が定電流駆動した状態で環境温度が変化すると、その抵抗値が変化する。モニタ素子の抵抗値が変化すると、当該モニタ素子に流れる電流値は一定であるから、モニタ素子の両電極間における電位差が変化する。この時のモニタ素子の電位差を検出することで、環境温度の変化を検出することができる。モニタ素子において、定電流源に電気的に接続しない他方の電極電位は一定である。従って、モニタ素子の定電流源に電気的に接続されている側の電極電位の変化を検出することができる。さらにはＲＧＢそれぞれのモニタ素子毎に入力される電流を制御できるため、ＲＧＢそれぞれの電極電位の変化を検出できる。定電流源は、モニタ素子を一定電流で駆動するので、モニタ素子の経時劣化に応じて、モニタ素子の電圧を取得してそれを基に画素部のＥＬ素子の陽極電位を設定することで、画素部のＥＬ素子の輝度の劣化を抑えることができる。つまり、定電流源を介して、Ｄ／Ａ変換部とモニタ素子は接続されるため、アナログ信号の電圧によって、モニタ素子に入力される電流を制御することが可能となる。

本発明によれば、定電流源を画素部、及びモニタ素子部等と同一基板上に形成することができる。その際に、定電流源の電流値の調節を、Ｄ／Ａ変換回路等の部品点数を増やすことなく行うことができる。それにより、製造コストの低減やパッケージの縮小が可能となる。画素部のＥＬ素子の輝度が経時変化によって電流値が変化してしまうが、モニタ素子の電圧の情報を取得してそれを基に画素部のＥＬ素子の陽極電位を設定することで、電流値の変動を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。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。従って本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

以下にＥＬ素子を具備する表示装置について例示するが、本発明はこれに限定されず、モニタ素子とＤ／Ａ変換部を備えた表示装置であれば、同様に本発明を適用することが可能である。

図１（Ａ）は、パネルが完成した後に定電流源回路１２０１の出力電流値を決定する構成例を示す。定電流源用ＴＦＴ１１０１及び定電流源用ＴＦＴ１１０１のゲート電極に接続される端子１１０２を有し、定電流源用ＴＦＴ１１０１を飽和領域で駆動する。端子１１０２の印加電位を変化させることでモニタ素子１１０３に流れる電流値を調整することが可能である。

この場合、端子１１０２に与える電位を外部回路から供給すると、外部回路内に可変電源が必要になる。それによりＦＰＣ端子数も増加してしまう。そこで図１（Ｂ）に示すように、モニタ素子部１２１２を有する基板１２０８上にＤ／Ａ変換部１２１３を作製し、出力電位を定電流源回路１２０１に入力される端子１２１４に印加する。このため、外部回路１２０４内の電源部１２０２には可変電源が不要となり部品点数の削減となる。その際、信号生成部１２０３より映像信号線１２１５を介し、Ｄ／Ａ変換部１２１３に入力されるデジタル信号を、信号線駆動回路１２０６に入力される映像信号線から供給し、前記デジタル信号を取り込むタイミングもまた、パネル１２１０内で使用されている信号を用い制御することで、新たにＦＰＣ端子を増加させずに済む。また、Ｄ／Ａ変換部１２１３に入力されるデジタル信号は、走査線駆動回路１２０７に入力される映像信号線から供給してもよい。

このように、基板上にＤ／Ａ変換部を搭載する際、前記Ｄ／Ａ変換部に入力されるデジタル信号を映像信号線から供給し、更にデジタル信号を取り込むタイミングをパネル内で使用されている信号を用い制御することで、新たにＦＰＣ端子を増加させることなく、外部回路の部品点数を削減することが可能となる。

（実施の形態１）
図３に本実施の形態における表示装置の構成例を示す。この表示装置は補正用外部回路３００１及びパネル３００２を有し、補正用外部回路３００１とパネル３００２はＦＰＣ接続部３００３を介し接続されている。パネル３００２は信号線駆動回路３００４、走査線駆動回路３００５、画素部３００６、モニタ素子部３００７、Ｄ／Ａ変換部３００８及び定電流源回路３００９を有している。

信号線駆動回路３００４は複数段のフリップフロップ３０１０から成るシフトレジスタ、フリップフロップ３０１０より出力された選択パルスのタイミングで、映像信号線３０１１から出力された映像信号をラッチ（保持）するデータラッチ回路３０１２、ＬＡＴ信号線３０１３から出力されたＬＡＴ信号のタイミングで、映像信号を信号線３０１４へ全段一斉に出力するＬＡＴ回路３０２０から構成される。

信号線３０１４へ出力された映像信号は走査線駆動回路３００５により選択された行の画素へ書き込まれる。前記映像信号の電位により、各々のＥＬ素子３０１５の発光、非発光が決定される。

ここで、ＥＬ素子３０１５の輝度の絶対値は、陽極線３０１６から陰極３０１７へ流れる電流値に比例する。しかし、周囲の温度変化や経時劣化により、ＥＬ素子３０１５の抵抗値が変化し、陽極線３０１６及び陰極３０１７の電位差が一定であると、ＥＬ素子３０１５の電流値が変化し、所望の輝度を得られなくなる。

そこで、定電流源回路３００９から出力される一定電流をモニタ素子部３００７へ供給し、モニタ線３０１８の電位の変化を取得する。モニタ線３０１８の電位は補正用外部回路３００１に入力され、陽極線３０１６へ出力される。補正用外部回路３００１は陽極線３０１６の入力インピーダンス等に関わらず、モニタ線３０１８の電位を陽極線３０１６へ供給するための回路である。前述した仕組みにより、ＥＬ素子３０１５の抵抗値が変化しても、実際の輝度と所望の輝度との差が少なくてすむ。

なお本実施の形態で示す表示装置はデジタル時間階調を採用し、映像信号を３分割して、信号線駆動回路３００４の周波数を本来より落とした構成であり、分割数等は限定されない。信号線駆動回路３００４は電源電圧や信号電圧等に応じてレベルシフタを有しても良いし、信号線３０１４の負荷容量等を考慮してバッファ等を内蔵してもよい。なお、ＥＬ素子３０１５及びモニタ素子部３００７の向き、陽極及び陰極の向きはこれに限定されない。

（実施の形態２）
実施の形態１において説明したＤ／Ａ変換部３００８及び定電流源回路３００９について、図４に具体的構成例を示す。ここでは３ｂｉｔ入力のＤ／Ａ変換部を示すが、入力のｂｉｔ数はこれに限定されない。

Ｄ／Ａ変換部４１０１の入力端子は映像信号ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２及びＤＡＴＡ３、スタートパルスＳＳＰが入力され、出力端子ＯＵＴは定電流源回路４１０２へ入力される。Ｄ／Ａ変換部４１０１は入力されたＤＡＴＡ１乃至ＤＡＴＡ３からの映像信号をラッチ（保持）するＬＡＴ回路４１０３、ＬＡＴ回路からの出力の振幅を増幅させるレベルシフタ４１０４、ＴＦＴ４１０６のうち１つを選択するためにＮＯＲ回路やＮＡＮＤ回路を有する選択回路４１０５、選択回路４１０５からの出力によりオンオフが制御されるＴＦＴ４１０６及び正電源ＶＤＤ及び負電源ＶＳＳの電圧を抵抗分割するための、抵抗Ｒ１乃至Ｒ９を有する。

前記映像信号ＤＡＴＡ１乃至ＤＡＴＡ３の情報により、ＴＦＴ４１０６のうちどのＴＦＴがオンになるか決定される。オンになるＴＦＴにより、前記ＯＵＴの電位が可変される。また、Ｒ１とＲ９及びＲ２乃至Ｒ８の総和との抵抗比を調節することで、前記ＯＵＴ電位の可変範囲が決まる。

また、図４（Ｂ）に映像信号ＤＡＴＡ１乃至ＤＡＴＡ３からＤ／Ａ変換部４１０１に情報を取り込むタイミングを示す。夫々のノードは図３に示す通りである。本実施の形態では、信号線駆動回路３００４のスタートパルスＳＳＰ３０１９を取り込みのタイミングとして使用している。よって、入力タイミング４２０１の瞬間に（つまり、スタートパルスＳＳＰの立ち下がりに）、映像信号ＤＡＴＡ１乃至ＤＡＴＡ３から情報を出力すればよい。

映像信号を取り込むタイミングとして使用する取り込みタイミングはスタートパルスＳＳＰのタイミングでなくても、ラッチ信号等を使用しても構わない。帰線期間４２０２内に取り込まれ、パネル３００２内で得られる信号であれば使用可能である。例えば、シフトレジスタ内のフリップフロップ３０１０のダミー段を増やし、ダミー段の出力を使用してもよい。また、スタートパルスＳＳＰとラッチ信号を共通にしてもよい。なお、ここでいうダミー段とは、通常の機能（表示装置の回路）として使われるフリップフロップの他に設置されたフリップフロップを言う。ダミー段は、例えば、検査用として設置されるものである。勿論、本発明では取り込みタイミングとして決定するためのダミー段を設置してもよい。

定電流源回路４１０２は定電流源用ＴＦＴ４１０７を有し、飽和領域で駆動することで、モニタ線に一定電流を供給する。なお、前記正電源ＶＤＤ及び前記負電源ＶＳＳ間には常時電流が流れるので、抵抗Ｒ１乃至Ｒ９の和は大きく設定すると良い。望ましくは２．５ＭΩ以上とすると良い。

また、本実施の形態では陽極に電源が一つ接続される場合について説明したが、カラー表示をする場合には、各画素の発光色に応じてモニタ素子部、定電流源回路及びＤ／Ａ変換部を設ければよい。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）毎にモニタ素子部、定電流源回路及びＤ／Ａ変換部を設ければよい。このとき、モニタ素子部は複数のＥＬ素子を具備してもよいし、一つでも良い。実施の形態３に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）毎にモニタ素子部、定電流源回路及びＤ／Ａ変換部を設けた場合を示す。

（実施の形態３）
図３で説明したように、画素部３００６にはＥＬ素子３０１５が備えられている。発光色の異なる複数種のＥＬ素子が設けられているときに、モニタ素子も同様に配設する。代表的には、ＲＧＢ方式でカラー表示を行う場合には、３色に対応したＥＬ素子が用意され、それを一組とした画素が構成されることとなる。このときモニタ素子も同様に３色に対応するものを用意する。図１１では、そのような場合を示している。勿論、ＥＬ素子を白色発光素子で構成する場合には、モニタ素子も同様なものとすれば良い。

この表示装置は補正用外部回路３００１及びパネル３００２を有し、補正用外部回路３００１とパネル３００２はＦＰＣ接続部３００３を介し接続されている。パネル３００２は信号線駆動回路３００４、走査線駆動回路３００５、画素部３００６、Ｒ用モニタ素子部３００７Ｒ、Ｇ用モニタ素子部３００７Ｇ、Ｂ用モニタ素子部３００７Ｂ、Ｒ用Ｄ／Ａ変換部３００８Ｒ、Ｇ用Ｄ／Ａ変換部３００８Ｇ、Ｂ用Ｄ／Ａ変換部３００８Ｂ、Ｒ用定電流源回路３００９Ｒ、Ｇ用定電流源回路３００９Ｇ、及びＢ用定電流源回路３００９Ｂを有している。

信号線３０１４へ出力された映像信号は走査線駆動回路３００５により選択された行の画素へ書き込まれる。前記映像信号の電位により、各々のＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂの発光、非発光が決定される。

ここで、ＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂそれぞれの輝度の絶対値は、陽極線３０１６から陰極３０１７へ流れる電流値に比例する。しかし、温度や経時変化により、ＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂそれぞれのの抵抗値が変化し、陽極線３０１６及び陰極３０１７の電位差が一定であると、ＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂの電流値が変化し、所望の輝度を得られなくなる。

そこで、Ｒ用定電流源回路３００９Ｒから出力される一定電流をＲ用モニタ素子部３００７Ｒへ、Ｇ用定電流源回路３００９Ｇから出力される一定電流をＧ用モニタ素子部３００７Ｇへ、Ｂ用定電流源回路３００９Ｂから出力される一定電流をＢ用モニタ素子部３００７Ｂへそれぞれ供給し、モニタ線３０１８の電位の変化を取得する。モニタ線３０１８の電位は補正用外部回路３００１に入力され、陽極線３０１６へ出力される。補正用外部回路３００１は陽極線３０１６の入力インピーダンス等に関わらず、モニタ線３０１８の電位を陽極線３０１６へ供給するための回路である。前述した仕組みにより、ＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂそれぞれの抵抗値が変化しても、実際の輝度と所望の輝度との差が少なくてすむ。

なお本実施の形態で示す表示装置はデジタル時間階調を採用し、映像信号を９分割して、信号線駆動回路３００４の周波数を本来より落とした構成であり、分割数等は限定されない。信号線駆動回路３００４は電源電圧や信号電圧等に応じてレベルシフタを有しても良いし、信号線３０１４の負荷容量等を考慮してバッファ等を内蔵してもよい。なお、ＥＬ素子（Ｒ）３０１５Ｒ、ＥＬ素子（Ｇ）３０１５Ｇ、及びＥＬ素子（Ｂ）３０１５Ｂと、Ｒ用モニタ素子部３００７Ｒ、Ｇ用モニタ素子部３００７Ｇ、及びＢ用モニタ素子部３００７Ｂの向き、陽極及び陰極の向きはこれに限定されない。また、本発明に画素の発光素子をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（白色）で色分けした表示装置に適用してもよく、本発明を用いる場合は、色要素毎にモニタ素子部、定電流源回路及びＤ／Ａ変換部を設ければよい。

（実施の形態４）
実施の形態１及び２で説明した表示装置の一構成例について図面を参照して説明する。

図５で示す画素１１０は、二つのトランジスタを備えた構成を例示している。この画素１１０はデータ線Ｄｘ（ｘは自然数、１≦ｘ≦ｍ）と、走査線Ｇｙ（ｙは自然数、１≦ｙ≦ｎ）が絶縁層を介して交差する領域に設けられている。画素１１０は、ＥＬ素子１０５、容量素子１０７、スイッチング用トランジスタ１０６及び駆動用トランジスタ１０４を有している。スイッチング用トランジスタ１０６は、ビデオ信号の入力を制御し、駆動用トランジスタ１０４はＥＬ素子１０５の発光と非発光を制御する。これらのトランジスタは電界効果トランジスタであり、例えば、薄膜トランジスタを利用することができる。

スイッチング用トランジスタ１０６のゲートは走査線Ｇｙに接続し、ソース電極及びドレインのどちらか一方はデータ線Ｄｘに接続し、さらに駆動用トランジスタ１０４のゲートに接続する。駆動用トランジスタ１０４のソース及びドレインのどちらか一方は電源線Ｖｘ（ｘは自然数、１≦ｘ≦ｍ）を介して第１電源線１２１に接続し、他方はＥＬ素子１０５に接続する。ＥＬ素子１０５において、第１電源線１２１に接続しない他方の端子は第２電源線１２０に接続する。

容量素子１０７は駆動用トランジスタ１０４のゲートとソースの間に設けられる。スイッチング用トランジスタ１０６と駆動用トランジスタ１０４は、ｎチャネル型又はｐチャネル型を選択することができる。図５で示す画素１１０は、スイッチング用トランジスタ１０６をｎチャネル型、駆動用トランジスタ１０４をｐチャネル型とした場合を示している。第１電源線１２１の電位と第２電源線１２０の電位も特に制約されない。ＥＬ素子１０５に順方向電圧又は逆方向電圧が印加されるように、第１電源線１２１の電位と第２電源線１２０の電位は互いに異なる電位に設定する。

このような画素１１０の平面図を図６に示す。スイッチング用トランジスタ１１２、駆動用トランジスタ１０４及び容量素子１０７が配置されている。第１電極２１１は、ＥＬ素子１０５の一方の電極であり、この上に発光層を積層することにより駆動用トランジスタ１０４に接続するＥＬ素子１０５を形成する。開口率を大きくするために、容量素子１０７は電源線Ｖｘと重畳して設けられている。

また、図６に示すＡ−Ｂ及びＣ−Ｄの切断線に対応する断面構造を図７に示す。ガラスや石英などの絶縁表面を有する基板２００上に、図７（Ａ）にはスイッチング用トランジスタ１１２が設けられ、図７（Ｂ）では駆動用トランジスタ１０４、ＥＬ素子１０５、及び容量素子１０７が設けられている。スイッチング用トランジスタ１１２はオフ電流を低減するためにマルチゲートとすることが好ましい。スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のチャネル部を形成する半導体は、さまざまなものが適用できる。例えば、シリコンを主成分とする非晶質半導体、セミアモルファス半導体（微結晶半導体ともいう）又は多結晶半導体を用いることができる。その他に、有機半導体を用いることもできる。セミアモルファス半導体は、シランガス（ＳｉＨ_４）とフッ素ガス（Ｆ_２）を用いて形成するか、シランガスと水素ガスを用いて形成する。また、スパッタリング法などの物理気相成長法又は気相成長法など化学気相成長法で形成した非晶質半導体を、レーザビームなど電磁エネルギーの照射により結晶化させた多結晶半導体を用いることができる。スイッチング用トランジスタ１１２及び駆動用トランジスタ１０４のゲートは、タングステン（Ｗ）と窒化タングステン（ＷＮ）の積層構造や、モリブデン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）とＭｏの積層構造、Ｍｏと窒化モリブデン（ＭｏＮ）の積層構造を採用するとよい。

スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のソース又はドレインに接続する配線２０４、２０５、２０６、２０７は、導電性材料により単層又は積層で形成する。例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）との積層構造や、ＭｏとＡｌ−Ｓｉとの積層構造、ＭｏＮとＡｌ−Ｓｉとの積層構造を採用するとよい。なお、これらの配線２０４、２０５、２０６、２０７は第１絶縁層２０３上に形成される。

ＥＬ素子１０５は、画素電極に相当する第１電極２１１、発光層２１２、対向電極に相当する第２電極２１３の積層構造を有している。第１電極２１１の端部は隔壁層２１０で囲まれている。発光層２１２と第２電極２１３は、隔壁層２１０の開口部で第１電極２１１と重畳するように積層されている。この重畳する部位がＥＬ素子１０５となる。第１電極２１１、第２電極２１３の両者が透光性を有する場合、ＥＬ素子１０５は、第１電極２１１に向かう方向と、第２電極２１３に向かう方向に光を発する。つまりＥＬ素子１０５は双方向に光を放射する構成となる。また、第１電極２１１と第２電極２１３の一方が透光性を有し、他方が遮光性を有する場合、ＥＬ素子１０５は第１電極２１１に向かう方向か、第２電極２１３に向かう方向に光を発する。つまりＥＬ素子１０５は上面射出又は下面射出を行う。

図７は、ＥＬ素子１０５が下面射出を行う場合の断面構造を例示している。容量素子１０７は、駆動用トランジスタ１０４のゲートとソースの間に配置され、そのゲート及びソース間電圧を保持する。容量素子１０７は、スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４を形成する半導体層と同じ層に設けられた半導体層２０１と、スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のゲートと同じ層に設けられた導電層２０２ａ、２０２ｂ（以下総称して導電層２０２と表記）と、その間の絶縁層により容量を形成する。

また、容量素子１０７は、スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のゲートと同じ層に設けられた導電層２０２と、スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のソース又はドレインに接続する配線２０４、２０５、２０６、２０７と同じ層に設けられた配線２０８と、その間の絶縁層により容量を形成する。これにより、容量素子１０７は駆動用トランジスタ１０４のゲートとソース間電圧を保持するのに十分な容量を得ることができる。また、容量素子１０７は、電源線Ｖｘを構成する導電層に重畳させて形成することで、容量素子１０７の配置による開口率の減少を抑えている。

スイッチング用トランジスタ１１２と駆動用トランジスタ１０４のソース又はドレインに接続する配線２０４、２０５、２０６、２０７、２０８の厚さは、５００〜２０００ｎｍ、好ましくは５００〜１３００ｎｍである。配線２０４、２０５、２０６、２０７、及び配線２０８は、データ線Ｄｘや電源線Ｖｘを構成しているため、上記のように、配線２０４、２０５、２０６、２０７、２０８の膜厚を厚くすることで、電圧降下による影響を抑制することができる。

第１絶縁層２０３と第２絶縁層２０９は、酸化珪素や窒化珪素等の無機材料、ポリイミド、アクリル等の有機材料等を用いて形成する。第１絶縁層２０３と第２絶縁層２０９を同じ材料で形成してもよいし、互いに異なる材料で形成してもよい。有機材料としては、シロキサン系の材料を用いればよく、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。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。

この表示装置の画素部以外の構成は、補正用外部回路及びパネルを有し、補正用外部回路とパネルはＦＰＣ接続部を介し接続されている。パネルは信号線駆動回路、走査線駆動回路、画素部、モニタ素子部、Ｄ／Ａ変換部及び定電流源を有している。この表示装置は、実施の形態１及び２と同様に、基板上にＤ／Ａ変換部を搭載する際、前記Ｄ／Ａ変換部に入力されるデジタル信号を映像信号線から供給し、更にデジタル信号を取り込むタイミングをパネル内で使用されている信号を用い制御することで、新たにＦＰＣ端子を増加させることなく、外部回路の部品点数を削減することが可能となる。

（実施の形態５）
本発明の表示装置の一形態である、画素部１１１と、走査線駆動回路１０８と、データ線駆動回路１０９とを搭載したパネルについて説明する。基板２００上には、ＥＬ素子１０５を含む画素を複数有する画素部１１１、走査線駆動回路１０８、データ線駆動回路１０９及び接続フィルム２１７が設けられる（図８（Ａ）参照）。接続フィルム２１７は外部回路と接続する。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のパネルのＡ−Ｂにおける断面図を示し、画素部１１１に設けられた駆動用トランジスタ１０４とＥＬ素子１０５と容量素子１０７と、データ線駆動回路１０９に設けられたトランジスタを示す。画素部１１１と走査線駆動回路１０８、データ線駆動回路１０９の周囲にはシール材２１４が設けられ、ＥＬ素子１０５は、シール材２１４と対向基板２１６により封止される。この封止処理は、ＥＬ素子１０５を水分から保護するための処理であり、ここではカバー材（ガラス、セラミックス、プラスチック、金属等）により封止する方法を用いるが、熱硬化性樹脂や紫外光硬化性樹脂を用いて封止する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法を用いてもよい。基板２００上に形成される素子は、非晶質半導体に比べて移動度等の特性が良好な結晶質半導体（ポリシリコン）により形成することが好適であり、そうすると、同一表面上におけるモノリシック化が実現される。上記構成を有するパネルは、接続する外部ＩＣの個数が減少するため、小型、軽量、薄型が実現される。

なお上記の図８に示す構成では、ＥＬ素子１０５の第１電極２１１は透光性を有し第２電極２１３は遮光性を有する。従って、ＥＬ素子１０５は基板２００側に光を放射する。図９（Ａ）で示すように、上記とは異なる構成として、ＥＬ素子１０５の第１電極２１１は遮光性を有し第２電極２１３は透光性を有する構成とすることもできる。この場合、ＥＬ素子１０５は上面射出を行う。また、図９（Ｂ）に示すように、上記とは異なる構成として、ＥＬ素子１０５の第１電極２１１と第２電極２１３の両者を透光性電極として、両面から光を放射する構成とすることも出来る。これらの態様において、モニタ素子はＥＬ素子と同じ構成で設ければ良い。

なお、画素部１１１は絶縁表面上に形成された非晶質半導体（アモルファスシリコン）をチャネル部としたトランジスタにより構成し、走査線駆動回路１０８及びデータ線駆動回路１０９はドライバＩＣにより構成してもよい。ドライバＩＣは、ＣＯＧ方式により基板２００上に実装する、又は基板２００に接続する接続フィルム２１７に実装してもよい。非晶質半導体は、ＣＶＤ法を用いることで、大面積の基板に簡単に形成することができ、かつ結晶化の工程が不要であることから、安価なパネルの提供を可能とする。また、この際、インクジェット法に代表される液滴吐出法により導電層を形成すると、より安価なパネルの提供を可能とする。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明により完成する電気器具について、図１０を参照して説明する。

実施の形態１〜５で示す表示装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレー（ヘッドマウントディスプレイ）、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）、パーソナルコンピュータ、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、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）、照明器具などが挙げられる。これらの電気器具の具体例を図１０に示す。

図１０（Ａ）はテレビジョン装置であり、筐体９００１、支持台９００２、表示部９００３、スピーカー部９００４、ビデオ入力端子９００５等を含む。本発明を用いて形成される表示装置をその表示部９００３に用いることにより作製される。本発明に係る表示装置には、映像信号から取り込んだ信号によりモニタ素子を駆動する定電流源の電流値を制御する機能が備えられている。それにより、部品点数や入力端子数を増やすことなく表示部９００３の輝度を一定に保つことができる。

図１０（Ｂ）はパーソナルコンピュータであり、本体９１０１、筐体９１０２、表示部９１０３、キーボード９１０４、外部接続ポート９１０５、ポインティングマウス９１０６等を含む。本発明の発光素子を有する表示装置をその表示部９１０３に用いることにより作製される。本発明に係る表示装置には、映像信号から取り込んだ信号によりモニタ素子を駆動する定電流源の電流値を制御する機能が備えられている。それにより、部品点数や入力端子数を増やすことなく表示部９１０３の輝度を一定に保つことができる。

図１０（Ｃ）はビデオカメラであり、本体９２０１、表示部９２０２、筐体９２０３、外部接続ポート９２０４、リモコン受信部９２０５、受像部９２０６、バッテリー９２０７、音声入力部９２０８、操作キー９２０９、接眼部９２１０等を含む。本発明の発光素子を有する表示装置をその表示部９２０２に用いることにより作製される。本発明に係る表示装置には、映像信号から取り込んだ信号によりモニタ素子を駆動する定電流源の電流値を制御する機能が備えられている。それにより、部品点数や入力端子数を増やすことなく表示部９２０２の輝度を一定に保つことができる。

ここで、図１０（Ｄ）は携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。本発明の発光素子を有する表示装置をその表示部９４０３に用いることにより作製される。本発明に係る表示装置には、映像信号から取り込んだ信号によりモニタ素子を駆動する定電流源の電流値を制御する機能が備えられている。それにより、部品点数や入力端子数を増やすことなく表示部９４０３の輝度を一定に保つことができる。

以上のようにして、本発明の表示装置を用いた電気器具や照明器具を得ることができる。本発明の発光素子を有する表示装置の適用範囲は極めて広く、この表示装置をあらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。

本発明の構成例を示した図面である。従来技術の構成例を示した図面である。実施の形態１を示した図面である。実施の形態２を示した図面である。本発明の表示装置における画素の回路の一例を示す図。本発明の表示装置における画素の一例を示す図。本発明の表示装置における表示部の一構成例を示す縦断面図。本発明の表示装置であって、表示部と走査線駆動回路とデータ線駆動回路との一構成例を示す図。本発明の表示装置であって、表示部と走査線駆動回路とデータ線駆動回路との一構成例を示す図。本発明の発光装置を適用した電気器具。実施の形態３を示した図面である。

Claims

基板上に、画素部と、Ｄ／Ａ変換部と、定電流源と、モニタ素子部と、を有し、
前記画素部は、第１の信号により表示を行い、
前記Ｄ／Ａ変換部には、前記第１の信号の入力経路と少なくとも一部を共通とした経路を経て、帰線期間内に第２の信号が入力され、
前記定電流源には、前記Ｄ／Ａ変換部より出力される第３の信号が入力され、
前記モニタ素子部には、前記定電流源より出力される所望の値を有する一定電流が供給され、
前記第２の信号は、前記Ｄ／Ａ変換部においてデジタル信号からアナログ信号へ変換されて前記第３の信号として出力され、
前記定電流源より出力される所望の値を有する一定電流は、前記第３の信号に基づいて制御されることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
前記定電流源は、前記第３の信号の出力電位をゲート電位として飽和状態で動作する薄膜トランジスタを含むことを特徴とする表示装置。
請求項１または請求項２において、
前記モニタ素子部で生ずる出力電位を検出することによって、前記画素部に供給される電源電位が制御されることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記画素部が有する複数の画素は、一と、他の一とで発光色が異なっており、
前記発光色ごとに、前記Ｄ／Ａ変換部、前記定電流源および前記モニタ素子部が設けられていることを特徴とする表示装置。