JP5178005B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子を有する表示装置及びその表示装置の検査方法に関する。
発光素子は自ら発光する自発光性を有するため、視認性及び視野角において優れている。従って、発光素子を有する発光装置は、液晶表示装置(LCD)と並んで注目されている。
発光素子には、陽極と陰極で複数の層の有機層を挟んだ有機EL素子がある。有機層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。このような有機EL素子は、一対の電極間に電位差を与えることで発光を取り出すことができる。
発光装置を実用化する上で、有機EL素子の長寿命化は重要な項目といわれている。有機層の経時劣化は、有機EL素子の輝度低下をもたらす。経時劣化の速度は材料特性、封止方法、発光装置の駆動方法等により左右されるが、特に有機層は水分や酸素、光、熱に弱いため、これらの要因によっても経時劣化が促進される。
また実用化する上で、有機EL素子に流れる電流の大きさが、温度によらず一定であることが望まれる。有機EL素子の電極間にかかる電圧が同じであっても、有機層の温度が高くなるほど、発光素子を流れる電流は大きくなってしまう。すなわち、発光装置に対して定電圧駆動を行うと、温度変化によって輝度変化や色度ずれが生じてしまう。このような有機EL素子を有する発光装置において、環境温度に依存せず、発光素子の輝度を一定とする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−333861号公報
本発明は、表示装置の一部にモニター用発光素子を設け、該モニター用発光素子の電気的特性変動を考慮し、発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路で、該モニター用発光素子に、初期および時間の経過に伴って発生する陽極と陰極のショートを防ぐ表示装置およびその検査方法を提供することを課題とする。
上記課題を鑑み本発明は、前述のモニター用発光素子を複数個設け、あるモニター用発光素子の陽極と陰極に、初期あるいは時間の経過に伴ってショートが発生した場合に、該モニター用発光素子を電気的に遮断する回路を有する表示装置である。さらに、回路の回路動作をモニター用発光素子を設ける工程の前、あるいはモニター用発光素子を設けた工程の後に確認するための回路を有する表示装置であり、該表示装置の検査方法を特徴とする。
本発明の表示装置は、複数のモニター用発光素子と、複数のモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と、モニター用発光素子がショートしたとき、モニター線からショートしたモニター用発光素子に供給される電流を遮断するショート遮断回路と、ショート遮断回路の検査を行う手段を有することを特徴としている。また、上記構成において、モニター線へ一定の電流を供給する手段を設けた構成とすることができる。
また、本発明の表示装置は、複数のモニター用発光素子と、複数のモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と、モニター線へ一定の電流を供給する手段と、モニター用発光素子がショートしたとき、モニター線からショートしたモニター用発光素子に供給される電流を遮断するショート遮断回路と、モニター用発光素子の一方の電極とモニター検査用トランジスタを介して接続されたモニター検査用電源線とを有し、モニター検査用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方はモニター検査用電源線と接続され、他方はモニター用発光素子の一方の電極と接続されていることを特徴としている。なお、ここでいう、接続とは、電気的に接続され得ることをいう。そのため、接続関係を有する素子間に、半導体素子やトランジスタ等のスイッチング素子等が設けられている場合も含まれ、この場合、接続関係を有する素子同士は、電気的に接続されている状態もあれば電気的に遮断されている状態もありうる。例えば、素子同士がトランジスタを介して接続されている場合において、当該トランジスタがオンの場合に素子同士は電気的に接続されている状態となり、トランジスタがオフの場合に素子同士は電気的に遮断されている状態となる。
また、本発明の表示装置は、複数のモニター用発光素子と、複数のモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と、モニター線へ一定の電流を供給する手段と、モニター制御用トランジスタと、モニター用発光素子がショートしたとき、ショートしたモニター用発光素子とモニター線との間に設けられたモニター制御用トランジスタをオフする手段と、モニター用発光素子の一方の電極とモニター検査用トランジスタを介して接続されたモニター検査用電源線とを有し、モニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方はモニター線と接続され、他方はモニター用発光素子の一方の電極と接続され、モニター検査用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方はモニター用発光素子の一方の電極と接続され、他方はモニター検査用電源線と接続されていることを特徴としている。
また、本発明の表示装置は、複数のモニター用発光素子と、複数のモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と、モニター線へ一定の電流を供給する手段と、モニター制御用トランジスタと、入力端子と出力端子を具備し、入力端子がモニター用発光素子の一方の電極と接続され且つ出力部がモニター制御用トランジスタのゲート電極に接続された回路と、モニター用発光素子の一方の電極とモニター検査用トランジスタを介して接続されたモニター検査用電源線とを有し、モニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方はモニター線と接続され、他方はモニター用発光素子の一方の電極と接続され、モニター検査用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方はモニター検査用電源線と接続され、他方はモニター用発光素子の一方の電極と接続されていることを特徴としている。
また、本発明の表示装置は、複数のモニター用発光素子と、モニター制御用トランジスタと、インバーターと、モニター検査用トランジスタとを有し、モニター制御用トランジスタは、ソース電極又はドレイン電極の一方がモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と接続され、他方がモニター用発光素子の一方の電極と接続され、ゲート電極がインバーターの出力端子と接続され、インバーターの入力端子がモニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方と接続され、モニター検査用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方がモニター検査用電源線に接続され、他方がモニター用発光素子の一方の電極に接続されていることを特徴としている。
また、本発明の表示装置の検査方法は、複数のモニター用発光素子と、複数のモニター用発光素子に電流を供給するモニター線と、モニター用発光素子の一方の電極とスイッチを介して接続されたモニター検査用電源線とを有し、スイッチをオンしてモニター検査用電源線とモニター用発光素子の電極とを接続したときのモニター線の電位を検査することを特徴としている。
また、本発明の表示装置の検査方法は、モニター制御用トランジスタと、モニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方と接続されたモニター線と、出力端子がモニター制御用トランジスタのゲート電極に接続され且つ入力端子がモニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方に接続されたインバーターと、モニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方とスイッチを介して接続されたモニター検査用電源線とを有し、スイッチをオンしてモニター検査用電源線とモニター制御用トランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方とを接続したときのモニター線の電位を検査することを特徴としている。
表示装置の一部にモニター用発光素子を設け、該モニター用発光素子の電気的特性変動を考慮し、発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路で、該モニター用発光素子に、初期および時間の経過に伴って発生する陽極と陰極のショートによる不良を解決することができる。具体的に、モニター用発光素子を複数個設け、あるモニター用発光素子の陽極と陰極の間にショートが発生した場合に、該モニター用発光素子を電気的に遮断する回路により、初期および時間の経過に伴って発生する陽極と陰極のショートによる不良が解決することができる。また、該モニター用発光素子を電気的に遮断する回路の動作をモニター用発光素子を接続する工程の前後に確認する検査回路とその検査方法により、ショートによる不良を確実に解決することができる表示装置を提供することができる。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
なお本明細書において、各素子間の接続は、電気的に接続され得ることを示す。そのため、接続関係を有する素子同士が、半導体素子やスイッチング素子等を介して接続される場合があり、この場合素子同士が電気的に接続されている状態もあれば電気的に遮断されている状態もありうる。
また本明細書において、トランジスタのソース電極及びドレイン電極は、トランジスタの構成上、ゲート電極以外の電極を便宜上区別するために採用されている名称である。本発明において、トランジスタの極性に限定されない構成の場合、その極性を考慮すると、ソース電極及びドレイン電極の名称は変化する。そのため、ソース電極又はドレイン電極を、一方の電極及び他方の電極のいずれかとして記載することがある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、モニター用発光素子を有するパネルの構成について説明する。
図1には、絶縁基板20上に、画素部40、信号線駆動回路43、第1の走査線駆動回路41、第2の走査線駆動回路42、モニター回路64が設けられている。
画素部40には、画素10が複数設けられ、各画素には、発光素子13、発光素子13に接続され電流の供給を制御する機能を有するトランジスタ(以下、駆動用トランジスタと表記する)12が設けられている。発光素子13は、電源線18に接続されている。なお、より具体的な画素10の構成は、以下の実施の形態で例示する。
モニター回路64には、モニター用発光素子66、モニター用発光素子66に接続されたトランジスタ(以下、モニター制御用トランジスタと表記する)111、モニター用発光素子66に接続されたトランジスタ(以下、「モニター検査用トランジスタ120」と表記する)、モニター制御用トランジスタ111のゲート電極に出力端子が接続され、かつモニター制御用トランジスタ111の一方の電極及びモニター用発光素子66に入力端子が接続されたインバーター112を有する。
そして、モニター制御用トランジスタ111には、モニター用電流線(以下、「モニター線113」と表記する)を介して、定電流源105が接続されている。
モニター検査用トランジスタ120には、ドレイン電極にモニター用発光素子66が接続され、ソース電極にモニター検査用電源に接続された配線(以下、「モニター検査用電源線121」と記す)が接続され、ゲート電極にモニター検査トランジスタ制御線122が接続される。
モニター制御用トランジスタ111は、複数のモニター用発光素子66のそれぞれへ、モニター線113からの電流供給を制御するための機能を有する。
モニター検査用トランジスタ120は、トランジスタをオンの状態とすることにより複数のモニター用発光素子66のそれぞれへモニター検査用電源に接続されたモニター検査用電源線121と同じ電位を印加する機能と、トランジスタをオフの状態とすることにより複数のモニター用発光素子のそれぞれとモニター検査用電源線121とを電気的に遮断する機能を有する。モニター用発光素子66に電流を供給する際には、モニター検査用トランジスタ120を制御する(オフの状態とする)ことにより、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とは電気的に遮断される。
モニター線113は、複数のモニター用発光素子66が有する電極に接続されているため、該電極の電位の変化をモニターする機能を有することができる。
また定電流源105は、モニター線113へ一定電流を供給する機能を有すればよい。
モニター用発光素子66は、発光素子13と同一の作製条件により、同一の工程で作製されたものであり、同一構成を有する。そのため、モニター用発光素子66と発光素子13は、環境温度の変化と経時劣化に対して同じ特性、又はほぼ同じ特性を有する。このようなモニター用発光素子66は、電源線18に接続されている。ここで、発光素子13と接続される電源線と、該モニター用発光素子66に接続される電源線とは、同一の電源に接続することにより同一の電位となるため、同一の符号を用いて、電源線18と記載する。
なお本実施の形態では、モニター制御用トランジスタ111の極性をpチャネル型として説明するが、これに限定されるものではなく、nチャネル型を用いてもよい。その場合、適宜周囲の回路構成を変更させる。
モニター用発光素子66の光は、外部に漏れないようにする必要がある。このため、モニター用発光素子66には遮光膜を設け外部に光が漏れない構成としている。
なお、モニター回路64を設ける位置は限定されず、信号線駆動回路43と画素部40との間や、第1又は第2の走査線駆動回路41、42と画素部40との間に設けてもよい。
モニター回路64と、画素部40との間には、バッファアンプ回路110が設けられている。バッファアンプ回路とは、入力と出力とが同じ電位であって、入力インピーダンスが高く、出力電流容量が高いという特性を有する回路である。そのため、このような特性をもつ回路であれば、回路構成は適宜決定することができる。
バッファアンプ回路110は、モニター用発光素子66の一方の電極の電位の変化に伴い、画素部40が有する発光素子13に印加する電圧を変化させる機能を有する。
本発明において、定電流源105、及びバッファアンプ回路110は同一の絶縁基板20上に設けても、別の基板上に設けてもよい。
以上のような構成において、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とが電気的に遮断された状態では、モニター用発光素子66には定電流源105から一定の電流が供給される。この状態で、環境温度の変化や、経時劣化が生じると、モニター用発光素子66の抵抗値が変化する。例えば、経時劣化が生じると、モニター用発光素子66の抵抗値が増加する。すると、モニター用発光素子66へ供給される電流値は一定であるため、モニター用発光素子66の両端の電位差が変化する。具体的には、モニター用発光素子66が有する両電極間の電位差が変化する。このとき、電源線18に接続された電極の電位は固定されているため、定電流源105に接続されている電極の電位が変化する。この電極の電位の変化は、モニター線113を介してバッファアンプ回路110に供給される。
すなわち、バッファアンプ回路110の入力端子には、上記電極の電位の変化が入力される。また、バッファアンプ回路110の出力端子から出力される電位は、駆動用トランジスタ12を介して、発光素子13に供給される。具体的には、出力された電位は、発光素子13が有する電極の一方の電位として与えられる。
このようにして、環境温度の変化や経時劣化の変化に応じたモニター用発光素子66の変化を、発光素子13にフィードバックする。その結果、発光素子13は、環境温度の変化や経時劣化の変化に応じた輝度で点灯することができる。従って、環境温度の変化や経時劣化の変化によらない表示を行うことができる表示装置を提供することができる。
さらに、複数のモニター用発光素子66を設けているため、これらの電位の変化を平均化して、発光素子13へ供給することができる。すなわち本発明において、モニター用発光素子66を複数設けることにより電位の変化を平均化することができ、好ましい。
また複数のモニター用発光素子66を設けることにより、ショート等が生じたモニター用発光素子の代替を用意することができる。
そしてさらに本発明は、モニター用発光素子66に接続されたモニター制御用トランジスタ111及びインバーター112を設けたことを特徴とする。これはモニター用発光素子66の不良(初期不良や経時不良を含む)により生じる、モニター回路64の動作不良を考慮して設けられている。例えば、定電流源105とモニター制御用トランジスタ111とが、その他のトランジスタ等を介さず接続されている場合、複数のモニター用発光素子のうち、あるモニター用発光素子66が、作製工程中の不良等により、モニター用発光素子66が有する陽極と陰極とがショート(短絡)する場合を考える。すると、定電流源105からの電流は、モニター線113を介して、ショートしたモニター用発光素子へ多く供給されてしまう。複数のモニター用発光素子は、それぞれ並列に接続されているため、ショートしたモニター用発光素子へ多くの電流が供給されると、その他のモニター用発光素子には、所定の一定電流が供給されなくなる。その結果、適切なモニター用発光素子66の電位の変化を、発光素子13へ供給することができなくなってしまう。
このようなモニター用発光素子のショートは、該モニター用発光素子が有する陽極の電位と、陰極の電位とが同じとなる、または近づくことにより発生する。例えば、作製工程中、陽極と、陰極との間のゴミ等により、ショートすることがある。また、陽極と陰極とのショート以外にも、走査線と陽極がショートすること等により、モニター用発光素子がショートすることもある。
そこで本発明は、ショート遮断回路170を設けている。このショート遮断回路170は、モニター制御用トランジスタ111及びインバーター112からなる。モニター制御用トランジスタ111は、上記のようなモニター用発光素子66のショート等による多量な電流の供給を防止するために、ショートしたモニター用発光素子への電流の供給を止める、つまりショートしたモニター用発光素子と、モニター線113とを電気的に遮断することを特徴とする。
インバーター112は、複数のモニター用発光素子66のいずれかがショートすると、モニター制御用トランジスタ111をオフとする電位を出力する機能を有する。加えてインバーター112は、複数のモニター用発光素子66のいずれもショートしていないときには、モニター制御用トランジスタをオンとする電位を出力する機能を有する。
また本実施の形態では、モニター回路64に複数のモニター用発光素子66、モニター制御用トランジスタ111、及びインバーター112を有するように説明したが、これに限定されない。例えばインバーター112は、モニター用発光素子がショートすると、それを検知して、モニター線113を介して、ショートしたモニター用発光素子へ供給される電流を遮断する機能を有していれば、どのような回路を用いてもよい。具体的には、ショートしたモニター用発光素子へ、供給される電流を遮断するため、モニター制御用トランジスタ111をオフとする機能を有していればよい。
表示装置を出荷する前には、表示装置を構成する回路が正常に動作していることを確認する必要がある。前述のモニター回路64に複数のモニター用発光素子66、ショート遮断回路170を有する構成を例にその検査方法を説明する。
まず、モニター回路64の動作不良としてはショート遮断回路170が正常なモニター用発光素子66への電流の供給をすることができない不良が考えられる。この不良に関して、複数のモニター用発光素子66を有した構成であれば、あるショート遮断回路170に不良がある場合でも、モニター動作を行うため問題とならない。これは複数のモニター用発光素子66を設けているため、前記不良が生じた場合でもモニター用発光素子の代替を用意することができるためである。また、複数のショート遮断回路170が正常なモニター用発光素子66への電流の供給をすることができない不良が発生した場合は、出荷前の表示装置の輝度の検査や、モニター線113の電位を検査すれば容易にその不良を発見することができ、前記不良を有する表示装置を排除すればよい。
次に、モニター回路64の動作不良としては陽極と陰極がショートを起こしたモニター用発光素子66への大量な電流の供給を遮断することができない不良が考えられる。例えば複数のインバーター112のうち、あるインバーター112が作製工程中の不良等により入力端子の電位によらず、該インバーター112の負電源端子の電位Vcが出力される場合が考えられる。このような不良が発生する原因には、例えば作製工程中のゴミ等によるショートや、コンタクト不良や、ゲートリーク等がある。
前述の様な不良箇所にショートを起こしたモニター用発光素子66が接続される場合は、該モニター用発光素子66へ大量の電流が流れる。このためアノード電極66aの電位はカソード電極66cの電位に近づき、モニター線113の電位も低下するので発光素子13の輝度は低下してしまう。
このような不良がある場合、出荷前の検査時に行う表示装置の輝度を検査や、モニター線113の電位を検査することにより、容易に前述の不良を発見することができる。このような表示装置は出荷前に排除すればよい。
次に、出荷前の検査時にモニター用発光素子66が正常であり、ショート遮断回路170に、ショートを起こしたモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない不良がある場合が考えられる。この場合、モニター用発光素子66へ所望の電流が流れるため、出荷前の検査時に行う表示装置の輝度の検査や、電源線18の電位の検査ではその不良を確認することができない。しかしながら、モニター用発光素子66のショート不良は出荷後にも発生する可能性があるため、このような潜在的な不良は出荷前に排除する必要がある。
そこで本発明は、ショート遮断回路170の検査を行うため、モニター用発光素子66に接続されたモニター検査用トランジスタ120を設けている。モニター検査用トランジスタ120のゲート電極につながるモニター検査トランジスタ制御線122の電位を制御することにより、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とを電気的に遮断又は電気的に接続することができる。
モニター用発光素子66へ電流を供給する通常駆動時には、モニター検査用トランジスタ120をオフの状態とすることによりモニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とを電気的に遮断する。一方、ショート遮断回路170の不良を検査するショート遮断回路検査時は、モニター検査用トランジスタ120をオンの状態とすることによりモニター用発光素子66とモニター検査用電源線121を電気的に接続して同じ電位にすることを特徴とする。
モニター検査用トランジスタ120をオンの状態とした時は、モニター用発光素子66のアノード電極66aの電位はモニター検査用電源線121の電位と等しくなる。仮にモニター検査用電源線121の電位をカソード電極66cの電位と等しい電位に設定すればアノード電極66aの電位はカソード電極66cの電位と等しくなる。つまり、モニター回路64に含まれる全てのモニター用発光素子66がショートを起こした状態と等しい状態にすることができる。
前述のショート遮断回路検査時において、全てのショート遮断回路170が正常である場合は、インバーター112の出力が正電源端子の電位Va_Highとなるためモニター線113の電位はVa_Highよりも高い電位になる。
逆に、少なくとも一つのインバーター112の出力が正電源端子の電位Va_Highとならない場合は、そのインバーター112に接続されるモニター制御用トランジスタ111へ電流源105から供給する電流が全て流れる。
この回路動作を利用した検査方法を次に説明する。
前述の検査方法を行う場合には、インバーター112の正電源端子の電位Va_Highと定電流源105から供給する電流値に工夫が必要である。具体的には、モニター線113に流す電流全てが、あるモニター用発光素子66に流れた時の電位よりも高い電位を、インバーター112の正電源端子に供給すればよい。これにより、あるショート遮断回路170に不良があった場合、モニター線113の電位はインバーター112の正電源端子の電位Va_Highよりも低くなる。逆に、全てのショート遮断回路170が正常であった場合には、モニター線113は、インバーター112の正電源端子の電位Va_Highよりも高くなる。
前述の検査方法を用いれば、ショートを起こしたモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない不良を出荷前検査時に発見することができる。従って、時間の経過に伴って発生するモニター用発光素子のショートを、正常動作が確認された該回路によって電気的に遮断することができる。このことにより潜在的な不良を排除することができ、より信頼性の高い表示装置を提供することができる。
ところで、モニター線113の電位を測定する際には検査装置の構成によってはプローブの入力インピーダンスが低いものがある。この場合、定電流源105からの電流が検査装置のプローブへ流れこみ正確な測定ができないことがある。そこで前記のモニター線113の電位は、アナログバッファを介してその出力を観察してもよい。
前述のショート遮断回路170の不良により生じるモニター回路64の動作不良は図10に示される様にモニター用発光素子66が設けられていない場合でも同様の方法で検査することができる。従ってモニター用発光素子66を形成する前にショート遮断回路170の不良を含むモニター回路64を選別することができる。
モニター用発光素子66や発光素子を形成する工程の材料が高価な場合や時間を要する場合でも、ショート遮断回路170の不良を含むモニター回路64を排除するため、高価な材料や工程に要する時間の無駄を削減することができ、コストを削減することができる。
さらに、モニター検査用トランジスタ120に不良が生じた場合についても考察する必要がある。まず、あるモニター検査用トランジスタ120がモニター用発光素子66と、モニター検査用電源線121とを電気的に遮断できない不良である場合は、モニター検査用電源線121をモニター用発光素子66のカソード電極66cの電位と等しい電位に設定すれば、インバーター112の出力は高電位側の電位となりモニター制御用トランジスタ111がオフとなる。これは、モニター用発光素子66にショートが発生した時にショート遮断回路170が正常に動作した時と同じなため問題は無い。
また、あるモニター検査用トランジスタ120がモニター用発光素子66と、モニター検査用電源線121と、を電気的に遮断できない不良であり、これに加えてショート遮断回路170が、モニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない不良である場合は、モニター用発光素子へ大量な電流の供給を遮断することができない不良を検査する前述の検査方法で判別することができるので問題にならない。
さらに、あるモニター検査用トランジスタ120が、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とを電気的に接続できない不良があり、これに加えてショート遮断回路170がモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない不良である場合について考える。前述の不良に関してはモニター用発光素子66が接続されていない場合においては、ショート遮断回路170の検査を行うことができない。これは、前述のショート遮断回路170に不良であっても電流が流れる先が無いため不良として検知することができないためである。これに対し、モニター用発光素子66が接続されている場合では、検査が可能であることは前述した通りである。
従って、前述の不良は極めてまれであるが、モニター用発光素子66が設けられていない状態でまず検査を行い、その後モニター用発光素子66が接続されている状態で再度検査を行い、万全を尽くすことが好ましい。
また、本実施の形態のモニター検査用トランジスタ120は極力オフ電流の少ないものを用いることが好ましい。その理由は、モニター用発光素子66へ電流を供給する通常駆動時に定電流源105から供給される電流がモニター用発光素子66だけではなく、モニター検査用トランジスタ120にも流れるためである。この時のオフ電流が大きいと、発光素子13の補正の精度が悪くなるためモニター検査用トランジスタ120のオフ電流は少ない程好ましい。例えばLDD(Lightly Doped Drain)構造のTFTや、マルチゲート等を用いることが好ましい。
前述の通り、本実施の形態は、複数のモニター用発光素子66を有し、前記モニター用発光素子66の変動を考慮し発光素子13へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができるパネルである。前記複数のモニター用発光素子66のうち、いずれかのモニター用発光素子66の陽極と陰極がショートした場合に、該ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170により、本実施の形態は、発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。本実施の形態は、前記回路により、初期だけでなく、時間の経過に伴ってショートが発生した場合でも、該モニター用発光素子の変動を考慮し発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
さらに該ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170に対しても出荷前に検査することが可能であるため、モニター用発光素子66の潜在的な不良がないことが確認されたパネルのみを提供することが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1のモニター回路64の動作について、図5を用いて、詳しい説明をする。
図5(A)に示すように、モニター用発光素子66が有する電極において、高電位側をアノード電極66a、低電位側をカソード電極66cとすると、アノード電極66aはインバーター112の入力端子に接続され、カソード電極66cは電源線18に接続され、固定電位となる。そのため、モニター用発光素子66が有する陽極と陰極とがショートすると、アノード電極66aの電位が、カソード電極66cの電位に近づく。その結果、インバーター112には、カソード電極66cの電位に近い低電位が供給されるため、インバーター112が有するpチャネル型のトランジスタ112pがオンとなる。すると、正電源端子の電位(Va_High)がインバーター112より出力され、モニター制御用トランジスタ111のゲート電位となる。すなわち、モニター制御用トランジスタ111のゲートに入力される電位はVa_Highとなり、モニター制御用トランジスタ111はオフとなる。
なお、インバーター112の正電源端子の高い側の電位(Va_High)は、アノード電極66aの電位と同じ電位になるように設定することが好ましい。また、インバーター112の負電源端子の電位Vc、電源線18の電位、モニター線113の低い側電位、Vaに印加する低い側電位は、すべて等しくすることができる。一般的には、低い側電位は、グランドとする。だたしこれに限定されることはなく、低い側の電位は、高い側電位と所定の電位差を有するように決定すればよい。所定の電位差は、発光材料の電流、電圧、輝度特性、または装置の仕様により決定することができる。
ここで、モニター用発光素子66に一定電流を流す順序に注意する。モニター制御用トランジスタ111がオンの状態で、モニター線113に一定電流を流し始める必要がある。このため、本実施の形態では、図5(B)に示すようにインバーター112の正電源端子の電位を低い側電位(Va_Low)にしたまま、モニター線113に電流を流し始めている。この時、全てのモニター制御用トランジスタ111に電流を供給することができる。そしてインバーター112の正電源端子は、モニター線113の電位が飽和状態となった後、アノード電極66aの電位と同じ電位Va_Highにする。この時、ショートがない正常なモニター用発光素子66に接続されるインバーター112の入力端子にはHighが入力される。結果、モニター制御用トランジスタ111はオン状態になる。逆に、ショートがあるモニター用発光素子66に接続されるインバーター112の入力端子にはLowが入力される。結果、ショートしたモニター用発光素子へは、定電流源105からの電流が、供給されないようにすることができる。
従って、モニター用発光素子が複数ある場合、モニター用発光素子がショートしたとき、ショートしたモニター用発光素子への電流供給を遮断することでモニター線113の電位の変化を最小限に抑えることができる。その結果、適切なモニター用発光素子66の電位の変化量を、発光素子13へ供給することができる。
なお本実施の形態において、定電流源105は、一定の電流を供給することができる回路であればよく、例えばトランジスタを用いて作製することができる。
また本実施の形態では、モニター回路64に複数のモニター用発光素子66、モニター制御用トランジスタ111、及びインバーター112を有するように説明したが、これに限定されない。例えばインバーター112は、モニター用発光素子がショートすると、それを検知して、モニター線113を介して、ショートしたモニター用発光素子へ供給される電流を遮断する機能を有していれば、どのような回路を用いてもよい。具体的には、ショートしたモニター用発光素子へ、供給される電流を遮断するため、モニター制御用トランジスタをオフとする機能を有していればよい。
また本実施の形態では、複数のモニター用発光素子66を用いることを特徴とし、それらのいずれかが不良となっても、モニター動作を行うことができるため、好ましい。さらに、複数のモニター用発光素子で、モニター動作を平均化することができ、好ましい。
本実施の形態において、バッファアンプ回路110は電位の変動を防止するために設けられている。従って、バッファアンプ回路110のように、電位の変動を防止することが可能な回路ならば、当該バッファアンプ回路110ではなく、別の回路を用いてもよい。すなわち、モニター用発光素子66の一方の電極の電位を発光素子13に伝達する際、モニター用発光素子66と発光素子13の間に、電位の変動を防止するための回路を設けるとき、そのような回路として、上記のバッファアンプ回路110に制約されず、どのような構成の回路を用いてもよい。
前述の通り、複数のモニター用発光素子66のうち、いずれかのモニター用発光素子66の陽極と陰極がショートした場合に、該ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170により、本実施の形態は、発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。本実施の形態は、前記回路により、初期だけでなく、時間の経過に伴ってショートが発生した場合でも、該モニター用発光素子の変動を考慮し発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、ショートを起こしたモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない不良を出荷前に発見することができる検査方法について図6、図7を用いて詳しく説明する。
まず、モニター用発光素子66のアノード電極66aの電位をカソード電極66cの電位と等しくした状態で、図7(A)に示すようにインバーター112の正電源端子の電位をVa_Lowにし、モニター線113に電流を流す。このときのモニター線113に流す定電流は、実施の形態1で述べた通り工夫が必要である。具体的には、モニター線113に流す全ての電流が、あるモニター用発光素子66に流れた時の電位が、インバーター112の正電源端子に供給する電位をHighにした時の電位Va_Highより低くなる電流を供給すればよい。これは、あるショート遮断回路170に不良があった場合に、モニター線113がインバーター112の出力が正電源端子に供給する電位Va_Highよりも低くなるようにするためである。
そしてモニター線113の電位が飽和状態となった後、インバーター112の正電源端子に供給する電位をVa_Highにする。この時にインバーター112の正電源端子に供給される電位(Va_High)はモニター線113の電位とは関係無く一定の電位を供給する検査用電源130より供給される。
図6にインバーター112の正電源端子に供給される高い側の電位Va_Highが発光素子13のアノード電極13aの電位と共通である場合の形態を示す。ショート遮断回路検査時には、前述の通り、インバーター112の正電源端子に供給される電位(Va_High)はモニター線113の電位とは関係無く一定の電位を供給する検査用電源130より供給される。これを実現するために、モニター回路64の検査時には、インバーター112の正電源端子と、発光素子13のアノード電極13aと、をバッファアンプ回路110から電気的に遮断し、代わりに検査用電源130とアノード電極13aを電気的に接続をすればよい。
本実施の形態においてショート遮断回路検査時に、モニター回路64に含まれる全てのショート遮断回路170が正常であれば全てのインバーター112の出力は正電源端子の電位(Va_High)になる。そして、モニター線113は、図7(A)に示されるようにインバーター112の正電源端子の電位(Va_High)よりも高い電位となる。
逆に、少なくとも一つのショート遮断回路170がモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができないような不良である場合、モニター線113はインバーター112の正電源端子の電位(Va_High)よりも低い電位となる。
このようにして、モニター線113の電位を測定すれば、検査時にモニター用発光素子66が正常であるが、ショートを起こしたモニター用発光素子への大量な電流の供給を遮断することができない潜在的な不良を含むモニター回路64を検査時に判別することができる。
前述の通り、本実施の形態は、ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170に対して出荷前に検査することが可能であるため、モニター用発光素子66の潜在的な不良がないことが確認されたパネルのみを提供することが可能である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実際の試作品を用いて行った上記検査方法の検証結果について図8、図9を用いて説明をする。
検証に用いたモニター回路64のインバーター112の正電源端子は、レベルシフタ回路133の出力と接続されている。レベルシフタ回路133は入力信号線134より入力される低電圧の信号を高電圧に変換して出力する回路である。このレベルシフタ回路133により、インバーター112の正電源端子には、Va_HighとVa_Lowの2種類の電位が供給される。
図9(A)は不良がないモニター回路64の検査結果である。
このとき、モニター線113へは常に一定電流を供給し、レベルシフタ回路133の高電位側の電位をVa_Highに、モニター検査用電源線121をカソード電極66cと同じ電位に設定した。検査したモニター回路64は正常であったため入力信号線134がHighの時に、モニター線113の電位がインバーター112の正電源端子の電位(Va_High)より高くなっていることが確認できた。
次に、正常であることが確認された前記モニター回路64の有する複数のインバーター112の内、あるインバーターの正電源端子を、レーザーを用いて電気的に遮断した。本実施の形態では、図8のレーザーカット位置A131を電気的に遮断した。これにより前述のインバーターの正電源端子は、電気的に遮断され、常に負電源端子の電位Vcを出力する。図9(B)には、このときの入力信号線134の電位とモニター線113の電位を示す。検査したモニター回路64に異常があったため入力信号線134がHighの時に、モニター線113の電位がインバーター112の正電源端子の電位Va_Highより低くなっていることが確認できた。
前述の検証により該検査方法によりモニター回路64にモニター用発光素子への電流を遮断することができない不良があることを検出することができた。また、該検査方法は複数用意されたモニター用発光素子への電流を遮断する回路に対して同時に検査を行うことができ、かつ少なくとも1つの不良が有る場合でも、その不良を検出できるため、検査工程に時間を要さない。
前述の通り、本実施の形態は、ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170に対して出荷前に検査することが可能である。このため、モニター用発光素子66の潜在的な不良がないことが確認されたパネルのみを提供することが可能である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とを電気的に遮断あるいは接続する回路構成及びその動作について説明をする。
図11に示すモニター回路64は、モニター検査用トランジスタ120に接続されるモニター検査用電源線121がモニター検査用インバーター140と接続され、前記モニター検査用インバーター140の入力とモニター検査用トランジスタ120のモニター検査トランジスタ制御線122が接続される。前記モニター検査用インバーター140の正電源端子の電位Va_Highには発光素子13のアノード電極13aの電位と同じ電位を供給することが好ましい。また、前記モニター検査用インバーター140の負電源端子の電位Vcには発光素子13のカソード電極13cの電位と同じ電位を供給することが好ましい。前記モニター検査用インバーター140の正電源端子の電位Va_Highは、発光素子13のアノード電極13aの電位と必ずしも同電位である必要はなく、モニター検査用トランジスタ120のゲート電位よりも高電位で発光素子13のアノード電極13aの電位に近い値であればよい。その他の構成は図1に示すモニター回路64と同じである。
本構成では、モニター用発光素子66とモニター検査用電源線121とを電気的に遮断する際(通常駆動時)に、モニター検査用電源線121の電位とモニター線113の電位差を小さくすることができる。このためモニター検査用トランジスタ120からモニター用発光素子66へ流れる漏れ電流を小さく抑えることができる。結果、通常駆動時には、モニター線113の電位をより正確にモニターすることが可能となり、より正確な補正を可能にする。
また、モニター回路検査時には、上記実施の形態1と同様の検査を行えばよい。本実施の形態においても、モニター用発光素子66が接続されていない状態と、その後モニター用発光素子66が接続されている状態で再度検査との、両方を行うのが好ましい。
前述の通り、本実施の形態は、ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170に対して出荷前に検査することが可能である。このため、モニター用発光素子66の潜在的な不良がないことが確認されたパネルのみを提供することが可能である。さらに、通常駆動時において、モニター検査用トランジスタ120からモニター用発光素子66へ流れる漏れ電流を小さく抑えることができるため、正常駆動時の補正動作の精度を落とすことなくショート遮断回路170の検査を行うことが可能である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる、環境温度の変化や経時劣化の変化に応じたモニター用発光素子66の変化を、発光素子13にフィードバックする回路構成及びその動作について説明をする。
上記実施の形態ではモニター用発光素子66へ常に一定の電流が供給されている。これに対して、発光素子13は必要に応じて点灯や消灯を繰り返している。従って、両者の経時劣化を比較すると、モニター用発光素子66の方が速く変化する。より正確な経時劣化に対する補正を行う場合は、モニター用発光素子66の特性が変化する速度を、ある程度発光素子13の特性が変化する速度に合わせる必要がある。
前述の回路構成を図12を用いて説明する。モニター線113と定電流源105の間には、モニター制御用スイッチ150が接続されている。また、モニター線113とバッファアンプ回路110の間には、サンプルホールド回路151が接続されている。その他の構成は図1に示すモニター回路64と同じである。
モニター制御用スイッチ150はモニター用発光素子66への電流の供給と遮断を制御することができる。これはモニター用発光素子66をある程度発光素子13の劣化速度に合わせるために設けられている。
サンプルホールド回路151はモニター用発光素子66が消灯している期間でも、消灯直前のモニター用発光素子66のアノード電極66aの電位を保持する回路である。これは、モニター用発光素子66が消灯中でも発光素子13を発光させるために設けられている。
本実施の形態の回路動作について図13のタイミングチャートを用いて説明する。まず初期状態においては、図13に示すようにインバーター112の正電源端子の電位をVa_Lowにしたまま、モニター線113に電流を流し始めている。この時、全てのモニター制御用トランジスタ111が電流を供給することができる。そしてインバーター112の正電源端子は、モニター線113の電位が飽和状態となった後、発光素子13のアノード電極13aの電位と同じ電位(Va_High)にする。この時、ショートがない正常なモニター用発光素子66に接続されるインバーター112の入力端子にはHighが入力される。結果、モニター制御用トランジスタ111はオン状態になる。逆に、ショートがあるモニター用発光素子66に接続されるインバーター112の入力端子にはLowが入力される。結果、ショートしたモニター用発光素子へは、定電流源105からの電流が、供給されないようにすることができる。
その後、サンプルホールド回路151によりモニター線113の電位をサンプルした後、その電位をホールドする。結果、正常なモニター用発光素子66のみへ定電流源105からの電流が、供給されている状態の電位のみをアノード電極66aへ供給することができる。その結果、適切なモニター用発光素子66の電位の変化量を、発光素子13へ供給することができる。
前述の電位をサンプルホールド回路151によりホールドしている期間は、常にその電位がアノード電極66aへ供給される。従って、この期間中であればモニター用発光素子66を消灯することができるため、その点灯率は自由に設定することができる。
消灯状態のモニター用発光素子66は再び同様の手順で点灯した後に、モニター線113の電位をサンプルした後、その電位をホールドすることを繰り返す。
サンプルホールド回路151の出力電位は通常は経時的に劣化する特性を有する。このため本実施の形態の様に、モニター線113の電位を表示装置の発光素子13へ供給する場合は、その経時劣化が発光素子13の輝度の劣化となるため注意が必要である。
前述のサンプルホールド回路151の出力電位の経時劣化を抑えるために、サンプル期間からサンプル期間までの期間を短くする必要がある。人間の目では若干の輝度変化でも認識してしまう。このためサンプル期間からサンプル期間までの期間を16.6ms以下にすることが好ましい。これにより、たとえ若干の輝度劣化が発生したとしても人間の目では認識しづらくなる。逆にサンプル期間からサンプル期間までの期間をこれより長くすると、人間の目にはチラツキとして認識してしまう。
さらに、モニター発光素子66と発光素子13が共通の電源線18に接続されている場合においては、サンプル期間のタイミングを工夫することによって、より正確な補正が可能になる。
発光素子13は表示装置の表示画像によって、その点灯する発光素子13の数が変化する。従って、電源線18から供給される電流は表示画像によって異なるのである。従って、表示によって電源線18の電位上昇が異なる値になる。このため、この電源線18にモニター発光素子66も接続されている場合には、定電流源105から一定電流を供給したとしても、表示画像に応じてモニター線の電位が変化してしまう可能性があり、表示に悪影響を及ぼす可能性がある。
この課題を解決するためには、全ての発光素子13が消灯状態の期間にサンプリング期間を設けることが好ましい。全ての発光素子が消灯状態の期間に定電流源105から一定電流を供給すれば、電源線18から供給される電流はモニター用発光素子66を流れる電流のみとなるので、モニター線113の電位は表示画像によって変化することがなくなる。
前述の全ての発光素子13が消灯である状態は16.6ms以下のフレーム期間に少なくとも1回設ければよい。
モニター用発光素子66の点灯率は、表示装置の用途に応じて設定することが好ましい。例えば、主に黒バックに白文字を表示する様な表示装置においては複数の発光素子13の点灯率の一定期間における平均値は低く、モニター用発光素子66の点灯率もそれに近づけるように低く設定することが好ましい。逆に、白バックに黒文字を表示する様な表示装置においては複数の発光素子13の点灯率の一定期間における平均値は高く、モニター用発光素子66の点灯率もそれに近づけるように高く設定することが好ましい。
モニター用発光素子66の点灯率は、表示装置の発光素子13の複数の発光素子13の点灯率の一定時間内での平均値にあわせて設定してもよい。表示装置の発光素子13の複数の発光素子13の点灯率の一定時間内での平均値は入力信号や、発光素子13に流れる電流値から算出することができる。これにあわせた点灯率でモニター用発光素子66を駆動してもよい。
前述の通り、本実施の形態は、複数のモニター用発光素子66を有し、前記モニター用発光素子66の変動を考慮し発光素子13へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができるパネルである。前記複数のモニター用発光素子66のうち、いずれかのモニター用発光素子66の陽極と陰極がショートした場合に、該ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170により、本実施の形態は、発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
本実施の形態は、前記回路により、初期だけでなく、時間の経過に伴ってショートが発生した場合でも、該モニター用発光素子の変動を考慮し発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
さらにモニター用発光素子66の点灯率を自由に設定することができるため、より精度の高い補正が可能である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる、表示装置の回路構成及びその動作について説明をする。
表示装置の多くは表示領域の輝度をユーザーが設定することができる機能を有する。また、表示装置の周囲の輝度に合わせて輝度を調節する機能や、省電力化のために高輝度の表示は一定時間とし、その後は低輝度の表示に切り替える機能を有する表示装置もある。
上記実施の形態ではモニター用発光素子66へ常に一定量の電流が供給されているが、この電流値を変化させることによって発光素子13の輝度を調節することが可能である。しかしながら、上記実施の形態6で説明した構成については、高輝度から低輝度へ急激に表示を変化させる場合において誤動作が発生する可能性がある。
本実施の形態では、発光素子13のアノード電極13aの電位を高い電位High1から低い電位High2へ急激に変化させる表示装置について説明をする。
まず、前述の誤動作について図15を用いて説明をする。図15の発光素子13のアノード電極13aの電位の電位がHigh1からHigh2に切り替わっている期間が、高輝度から低輝度へ急激に表示を変化させる場合である。上記実施の形態6ではインバーターの正電源端子の電位Va_Highと発光素子13のアノード電極13aの電位とは共通である。このため、モニター線がHigh2になった期間からサンプルホールド回路151がサンプル期間になるまでの期間、モニター線113がインバーターの正電源端子の電位Va_Highより低くなる。
このため、インバーター112の入力端子には中間電位が入力される。この時、インバーター112を構成するTFTの特性によっては、インバーター112の出力がHighとなる可能性がある。前述の出力電位がモニター制御用トランジスタ111のゲート端子に印加された場合には、モニター線113の電位はインバーターの正電源端子の電位Va_Highよりも高くなる。その後、サンプルホールド回路151がサンプル期間に、前述のモニター線113の電位をサンプルし、その電位をアノード電極66aに供給する。結果、発光素子13のアノード電極13aの電位はVa_Highよりも高い電位になる。前記の様な誤動作がひとたび発生すると、サンプルホールド回路151がサンプル期間を繰り返すたびにアノード電極66aの電位が上昇して行くことになる。結果として発光素子13の輝度が非常に明るくなってしまう誤動作となってしまう。
本実施の形態ではモニター用発光素子66に供給する電流値を急激に変えても、前述した発光素子13の輝度が非常に明るくなってしまう誤動作が発生すること無く、発光素子13の輝度を急激に変化させることができる表示装置の回路構成及びその動作について説明をする。
前述の回路構成を図14を用いて説明する。インバーター112の正電源端子とモニター検査用トランジスタ161が接続されている。モニター検査用トランジスタ161は、モニター検査用トランジスタ120がオンの時に、オフになり、モニター検査用トランジスタ120がオフの時、オンになるスイッチである。従って、モニター用発光素子に電流を流す通常駆動時にはモニター検査用トランジスタ120はオフで、モニター検査用トランジスタ161はオンになる。逆に、モニター回路検査時にはモニター検査用トランジスタ120はオンで、モニター検査用トランジスタ161はオフになるスイッチである。
リミッタ用TFT162はドレイン端子は発光素子13のカソード電極13cと同じ電位を供給することが好ましい。これに加えてリミッタ用TFT162のソース端子はモニター検査用トランジスタ161に接続される。また、リミッタ用TFT162のゲート端子にはモニター線113が接続される。その他の構成は図8に示すモニター回路64と同じである。
このリミッタ用TFT162は、モニター線113の電位が急激に降下した場合に、モニター線113の電位とインバーター112の正電源端子の電位Vaの間に大きな電位差が発生しないように設けられたものである。このため、インバーター112には誤動作を起こすような中間電位は入力されることがなくなる。従って、前述の様な発光素子13の輝度が非常に明るくなってしまう誤動作を防ぐことができる。
前述のリミッタ用TFT162の閾値の絶対値は小さい方が好ましい。これは、モニター線113の電位とインバーター112の正電源端子の電位Va_Highの間の電位差を小さくすることができるためである。
実施の形態1から実施の形態5までいずれかの場合においても本実施の形態で説明した回路を接続することが好ましい。これは、モニター線113の電位とインバーター112の正電源端子の電位Va_Highの間に大きな電位差が発生するのは電流値を急激に変化させた時のみと限らないからである。例えば、モニター線113にノイズがのった場合や、アノード電極66aにノイズが乗った場合も同様の誤作動が発生する可能性がある。このような場合においても、本実施の形態により誤動作を防止することができる。
ショート遮断回路170の検査時には、リミッタ用TFT162はインバーター112の正電源端子から遮断される。これは、モニター回路64の検査はモニター線113の電位がインバーター112の正電源端子の電位Va_Highより高い電位であるか、低い電位であるかで良品と不具合品の選別をしているためである。モニター検査用トランジスタ161を設けたのはこのためである。
前述の通り、本実施の形態は、複数のモニター用発光素子66を有し、前記モニター用発光素子66の変動を考慮し発光素子13へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができるパネルである。前記複数のモニター用発光素子66のうち、いずれかのモニター用発光素子66の陽極と陰極がショートした場合に、該ショートしたモニター用発光素子を電気的に遮断するショート遮断回路170により、本実施の形態は、発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
本実施の形態は、前記回路により、初期だけでなく、時間の経過に伴ってショートが発生した場合でも、該モニター用発光素子の変動を考慮し発光素子へ供給する電圧、又は電流を補正する回路により発光素子の経時劣化や温度変動による輝度の変動を補正することができる。
さらにモニター用発光素子66の点灯率を自由に設定することができるため、より精度の高い補正が可能である。
そしてさらに、表示領域の輝度をユーザーが設定することができる機能を有し、表示領域の輝度が高輝度から低輝度へ急激に表示を変化させる場合においても誤動作が発生しない表示装置である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態8)
本発明において、発光素子及びモニター用発光素子に逆方向電圧を印加することができる。そこで本実施の形態では、逆方向電圧を印加する場合について説明する。
逆方向電圧とは、発光素子13やモニター用発光素子66を発光させるときに印加する電圧を順方向電圧とすると、順方向電圧における高い側の電位と、低い側の電位とを反転させた電圧を印加することである。具体的にモニター用発光素子66を用いて説明すると、アノード電極66aと、カソード電極66cとの電位を反転させるため、電源線18の電位より、モニター線113に印加する電位を低くすることである。
具体的には、図16に示すように、アノード電極66aの電位及びカソード電極66cの電位を反転させる。このとき同時に、モニター線113の電位(V113)も反転させる。このアノード電位及びカソード電位が反転している期間を、逆方向電圧印加期間という。そして、所定の逆方向電圧印加期間経過後、カソード電位を戻し、モニター線113に一定電流を流し、充電が完了、つまり電圧が飽和した後、電位を戻す。このとき、モニター線113の電位が曲線状に戻るのは、一定電流で複数のモニター用発光素子を充電し、さらには寄生容量を充電することによる。
好ましくは、アノード電極66aの電位を反転させ、次いでカソード電極66cの電位を反転させるとよい。そして所定の逆方向電圧印加期間経過後、アノード電位を戻し、次いでカソード電位を戻す。そしてアノード電位の反転と同時に、モニター線113の電位をHighに充電させる。
この逆方向電圧印加期間では、駆動用トランジスタ12及びモニター制御用トランジスタ111がオンとなっていなければならない。
逆方向電圧を発光素子13へ印加する結果、発光素子13、加えてモニター用発光素子66の不良状態を改善し、信頼性を向上させることができる。また、発光素子13、加えてモニター用発光素子66は、異物の付着や、陽極又は陰極にある微細な突起によるピンホール、電界発光層の不均一性を起因として、陽極と陰極がショートする初期不良が生じることがある。このような初期不良が発生すると、信号に応じた点灯及び非点灯が行われず、電流のほとんどがショートした素子を流れてしまう。その結果、画像の表示が良好に行われないという問題が発生する。また、この不良は任意の画素に生じる恐れがある。
そこで本実施の形態のように、発光素子13、加えてモニター用発光素子66に逆方向電圧を印加すると、ショートした部分に局所的な電流が流れ、該ショートした部分が発熱し、酸化又は炭化させることができる。その結果、ショートした部分を絶縁化させることができ、その部分以外の領域に電流が流れ、発光素子13又はモニター用発光素子66として、正常に動作させることが可能となる。このように逆方向電圧を印加することにより、初期不良が生じても、その不良を解消することができる。なお、このような短絡部の絶縁化は、出荷前に行うとよい。
また、初期不良だけでなく、時間の経過に伴い、新たに陽極と陰極のショートが発生することがある。このような不良は、進行性不良とも呼ばれる。そこで本発明のように、定期的に発光素子13、加えてモニター用発光素子66に逆方向電圧を印加することにより、進行性不良が生じても、その不良を解消することができ、発光素子13又はモニター用発光素子66として、正常に動作させることが可能となる。
また加えて、逆方向電圧を印加することによって、画像の焼き付きを防止することができる。画像の焼き付きとは、発光素子13の劣化状態により生じるが、逆方向電圧を印加することにより、劣化状態を低減することができる。その結果、画像の焼き付きが防止できる。
また一般に発光素子13、加えてモニター用発光素子66の劣化は、初期に大きく進み、時間と共に劣化の進行度合いが少なくなってくる。すなわち画素において、一度劣化した発光素子13やモニター用発光素子66は、さらなる劣化が生じにくくなる。その結果、各発光素子13にバラツキが生じる。そのため、出荷前、又は画像を表示しないとき等に、すべての発光素子13、さらにはモニター用発光素子66を点灯し、劣化していない素子に劣化を生じさせることによって、全素子の劣化状態を平均化することができる。このような、全素子を点灯する構成を表示装置に設けてもよい。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、画素回路及び構成の一例について説明する。
図2には、本発明の画素部に用いることのできる画素回路を示す。画素部は、信号線、走査線、電源線がマトリックス状に設けられており、それらの交点には画素10が設けられている。画素10は、スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12、容量素子16、発光素子13を有する。
当該画素における接続関係を説明する。スイッチング用トランジスタ11は、信号線Sxと、走査線Gyとの交点に設けられ、スイッチング用トランジスタ11の一方の電極は信号線Sxと、スイッチング用トランジスタ11のゲート電極は走査線Gyと接続されている。駆動用トランジスタ12は、一方の電極が電源線Vxに接続され、ゲート電極はスイッチング用トランジスタ11の他方の電極と接続されている。容量素子16は、駆動用トランジスタ12のゲート・ソース間電圧を保持するように設けられている。本実施の形態では、容量素子16は、その一方の電極はVxに、他方の電極は駆動用トランジスタ12のゲート電極に接続されている。なお、容量素子16は、駆動用トランジスタ12のゲート容量が大きく、リーク電流が少ない場合等は設ける必要がない。発光素子13は、駆動用トランジスタ12の他方の電極に接続されている。
このような画素の駆動方法について説明する。
まず、スイッチング用トランジスタ11がオンとなると、信号線Sxからビデオ信号が入力される。ビデオ信号に基づき、容量素子16に電荷が蓄積される。容量素子16に蓄積された電荷が、駆動用トランジスタ12のゲート・ソース間電圧(Vgs)を越えると、駆動用トランジスタ12がオンとなる。すると、発光素子13に電流が供給され、点灯する。このとき、駆動用トランジスタ12は、線形領域又は飽和領域で動作させることができる。飽和領域で動作させると、一定の電流を供給することができる。また線形領域で動作させると、低電圧で動作させることができ、低消費電力化を図ることができる。
以下に、タイミングチャートを用いて、画素の駆動方法について説明する。
図17(A)には、1秒間に60フレームの画像の書き換えが行われる場合のある1フレーム期間のタイミングチャートを示す。該タイミングチャートにおいて、縦軸は走査線G(1行目から最終行目)、横軸は時間を示している。
1フレーム期間はm(mは2以上の自然数)個のサブフレーム期間SF1、SF2、…、SFm、逆方向電圧印加期間とを有し、m個のサブフレーム期間SF1、SF2、…SFmは、それぞれ書き込み動作期間Ta1、Ta2、…、Tamと表示期間(点灯期間)Ts1、Ts2、…、Tsmとを有する。本実施の形態では、図17(A)に示すように、1フレーム期間は、サブフレーム期間SF1、SF2、及びSF3と、逆方向電圧印加期間(FRB)とが設けられている。そして、各サブフレーム期間は、書き込み動作期間Ta1〜Ta3が順に行われ、それぞれ表示期間Ts1〜Ts3となる。
図17(B)に記載のタイミングチャートには、ある行(i行目)に着目したときの、書き込み動作期間、表示期間、及び逆方向電圧印加期間について示す。書き込み動作期間、表示期間が交互に現れた後、逆方向電圧印加期間が現れる。この書き込み動作期間、及び表示期間を有する期間が、順方向電圧印加期間となる。
書き込み動作期間Taは複数の動作期間に分けることができる。
本実施の形態では、二つの動作期間に分け、一方で消去動作を行い、他方で書き込み動作を行う。このように消去動作と、書き込み動作を設けるため、WE(Write Erase)信号が入力される。その他の消去動作及び書き込み動作や信号の詳細は、以下の実施の形態で説明する。
また、逆方向電圧印加期間の直前には、全画素のスイッチング用トランジスタを同時にオンとする期間、つまり全走査線をオンとする期間(オン期間)を設ける。
逆方向電圧印加期間の直後には、全画素のスイッチング用トランジスタを同時にオフとする期間、つまり全走査線をオフとする期間(オフ期間)を設けるとよい。
また、逆方向電圧印加期間の直前には、消去期間(SE)が設けられている。消去期間は、上記消去動作と同様な動作により行うことができる。消去期間は、直前のサブフレーム期間、本実施の形態ではSF3で書き込まれたデータを、順に消去する動作が順次行われる。なぜなら、オン期間では、最終行目の画素の表示期間が終了後、一斉にスイッチング用トランジスタをオンとするため、1行目等の画素は、不要な表示期間を有することになるからである。
このように、オン期間、オフ期間、消去期間を設けるための制御は、走査線駆動回路や信号線駆動回路等の駆動回路によって行われる。
なお、発光素子13に逆方向電圧の電圧を印加するタイミング、つまり逆方向電圧印加期間は、図17(A)(B)に限定されない。すなわち、フレーム毎に逆方向電圧印加期間を設ける必要はない。また1フレームの後半に逆方向電圧印加期間を設ける必要もない。またオン期間は、少なくとも印加期間(RB)の直前にあればよく、オフ期間は少なくとも印加期間(RB)直後にあればよい。また発光素子の陽極の電圧と、陰極の電圧とを逆にする順序も図17(A)(B)に限定されない。すなわち、カソード電極の電位を上げた後、アノード電極の電位を下げてもよい。
図3には、図2に示した画素回路のレイアウト例を示す。図4には、図3に示したA−B、B−Cの断面図を示す。スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12を構成する半導体膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜を介して、第1の導電膜を形成する。該導電膜は、スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12のゲート電極として用い、また走査線Gyとして用いることができる。このとき、スイッチング用トランジスタ11は、ダブルゲート構造とするとよい。
その後、層間絶縁膜として機能する絶縁膜を介して、第2の導電膜を形成する。該導電膜は、スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12のドレイン配線、及びソース配線として用い、また信号線Sx、電源線Vxとしてもちいることができる。このとき、容量素子16は、第1の導電膜、層間絶縁膜として機能する絶縁膜、第2の導電膜の積層構造により形成することができる。駆動用トランジスタ12のゲート電極と、スイッチング用トランジスタの他方の電極とは、コンタクトホールを介して接続される。
そして、画素に設けられた開口部には、画素電極19を形成する。該画素電極は、駆動用トランジスタ12の他方の電極に接続されている。このとき、第2の導電膜と画素電極との間に絶縁膜等が設けられている場合、コンタクトホールを介して接続する必要がある。絶縁膜等が設けられていない場合、駆動用トランジスタ12の他方の電極に、画素電極が直接接続することができる。
図3及び図4において、高開口率を確保するため、領域430のように、第1の導電膜と、画素電極とが重なってしまうことがある。そのような領域430には、結合容量が生じてしまうことがある。この結合容量は不要な容量である。このような不要な容量の影響は、上述した駆動方法によって、低減することができる。
以下、図3の断面図に関し図4を用いて説明する。
絶縁基板20上には、下地膜を介して、選択的にエッチングされた半導体膜が形成されている。絶縁基板20には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。下地膜には、酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。
下地膜上に非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。
次に、必要に応じて非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する。結晶化する方法は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射(以下、ランプアニールと表記する)、又はそれらを組み合わせて用いることができる。例えば、非晶質半導体膜に金属元素を添加し、加熱炉を用いた熱処理を行うことによって結晶性半導体膜を形成する。このように、金属元素を添加することにより、低温で結晶化できるため好ましい。
このように形成された結晶性半導体膜を、所定の形状にエッチングする。所定の形状とは、図3で示したように、スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12となる形状である。
次いで、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜を形成する。該絶縁膜は、半導体膜を覆うように、厚さを10〜150nm、好ましくは20〜40nmとして形成される。例えば、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜等を用いることができ、単層構造または積層構造としてもよい。
そしてゲート絶縁膜を介して、ゲート電極として機能する第1の導電膜を形成する。ゲート電極は、単層であっても積層であってもよいが、本実施の形態では導電膜22a、22bの積層構造をもちいる。各導電膜22a、22bは、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。本実施の形態では、導電膜22aとして膜厚10〜50nm、例えば30nmの窒化タンタル膜を形成し、導電膜22bとして膜厚200〜400nm、例えば370nmのタングステン膜を順次形成する。
ゲート電極をマスクとして不純物元素を添加する。このとき、高濃度不純物領域に加えて、低濃度不純物領域を形成してもよい。これをLDD(Lightly Doped Drain)構造という。特に低濃度不純物領域がゲート電極と重なった構造をGOLD(Gate−drain Overlapped LDD)構造という。特に、nチャネル型トランジスタは、低濃度不純物領域を有する構成とするとよい。
この低濃度不純物領域に起因して、不要な容量が形成されてしまうこともある。そのため、LDD構造やGOLD構造を有するTFTを用いて画素を形成する場合、本発明の駆動方法を用いると好適である。
その後、層間絶縁膜30として機能する絶縁膜28、29を形成する。絶縁膜28は、窒素を有する絶縁膜であればよく、本実施の形態では、プラズマCVD法により100nmの窒化珪素膜を用いて形成する。また絶縁膜29は、有機材料又は無機材料を用いて形成することができる。有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。シロキサンとは、珪素(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構造され、置換基に少なくとも水素を含む、又は置換基にフッ素、アルキル基、又は芳香族炭化水素のうち少なくとも1種を有するポリマー材料、を出発原料として形成される。またポリシラザンとは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料を含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜29として、これら絶縁膜の積層構造を用いてもよい。特に、有機材料を用いて絶縁膜29を形成すると、平坦性は高まる一方で、有機材料によって水分や酸素が吸収されてしまう。これを防止するため、有機材料上に、無機材料を有する絶縁膜を形成するとよい。無機材料に、窒素を有する絶縁膜を用いると、Na等のアルカリイオンの侵入を防ぐことができ、好ましい。絶縁膜29に、有機材料を用いると平坦性を高めることができ、好ましい。
層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜にコンタクトホールを形成する。そして、スイッチング用トランジスタ11、駆動用トランジスタ12のソース配線及びドレイン配線24、信号線Sx、電源線Vxとして機能する第2の導電膜を形成する。第2の導電膜は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いることができる。本実施の形態では、チタン膜/窒化チタン膜/チタンーアルミニウム合金膜/チタン膜(Ti/TiN/Ti−Al/Ti)をそれぞれ60/40/300/100nmに積層して第2の導電膜を形成する。
その後、第2の導電膜を覆うように絶縁膜31を形成する。絶縁膜31は、層間絶縁膜30で示した材料を用いることができる。このように絶縁膜31を設けることにより、開口率を高めることができる。
そして、絶縁膜31に設けられた開口部に画素電極(第1の電極ともいう)19を形成する。該開口部において、画素電極の段差被覆性を高めるため、開口部端面に、複数の曲率半径を有するように丸みを帯びさせるとよい。画素電極19には、透光性を有する材料として、インジウム錫酸化物(ITO、indiumu Tin Oxide)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウムに2〜20%の酸化珪素(SiO2)を混合したITO−SiOx、有機インジウム、有機スズ等を用いることもできる。また非透光性を有する材料として、銀(Ag)以外にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いることができる。このとき、有機材料を用いて絶縁膜31を形成し、平坦性を高めると、画素電極形成面の平坦性が向上するため、均一な電圧を印加でき、さらには短絡を防止することができる。
第1の導電膜と、画素電極とが重なってしまう領域430には、結合容量が生じてしまうことがある。この結合容量は不要な容量である。このような不要な容量は、本発明の駆動方法によって、除去することができる。
その後、蒸着法、またはインクジェット法により電界発光層33を形成する。電界発光層33は、有機材料、又は無機材料を有し、電子注入層(EIL)、電子輸送層(ETL)、発光層(EML)、正孔輸送層(HTL)、正孔注入層(HIL)等を適宜組み合わせて構成される。なお各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、互いの層を構成している材料が一部混合し、界面が不明瞭になっている場合もある。また、電界発光層は上記積層構造に限定されない。
そして、スパッタリング法、又は蒸着法により第2の電極35を形成する。発光素子の第1の電極(画素電極)19、及び第2の電極35は、画素構成により陽極又は陰極となる。
陽極材料としては、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、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陽極材料の具体例としては、ITO、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した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(TiN)等を用いることができる。
一方、陰極材料としては、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、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期表の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができる。但し、陰極は透光性を有する必要があるため、これら金属、又はこれら金属を含む合金を非常に薄く形成し、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成する。
その後、第2の電極35を覆って、保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜やDLC膜を用いることができる。
このようにして、表示装置の画素を形成することができる。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態10)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した画素回路を有するパネル全体の構成について説明する。
図18に示すように、本実施の形態で示す表示装置は、上述した画素10がマトリクス状に複数配置された画素部40と、第1の走査線駆動回路41と、第2の走査線駆動回路42と、信号線駆動回路43とを有する。第1の走査線駆動回路41と第2の走査線駆動回路42は、画素部40を挟んで対向するように配置するか、画素部40の上下左右の四方のうち一方に配置するとよい。
信号線駆動回路43は、パルス出力回路44、ラッチ45及び選択回路46を有する。ラッチ45は第1のラッチ47と第2のラッチ48を有する。選択回路46は、スイッチング手段としてトランジスタ(以下、「TFT49」と表記)と、アナログスイッチ50とを有する。TFT49とアナログスイッチ50は、信号線に対応して、各列に設けられている。加えて、本実施の形態では、WE信号の反転信号を生成するために、インバーター51が各列に設けられている。なおインバーター51は、外部からWE信号の反転信号を供給する場合には設けなくてもよい。
TFT49のゲート電極は選択信号線52に接続し、一方の電極は信号線に接続し、他方の電極は電源線53に接続する。アナログスイッチ50は、第2のラッチ48と各信号線の間に設けられる。すなわち、アナログスイッチ50の入力端子は第2のラッチ48に接続し、出力端子は信号線に接続する。アナログスイッチ50の2つの制御端子は、一方は選択信号線52に接続し、他方はインバーター51を介して選択信号線52に接続する。電源線53の電位は、画素が有する駆動用トランジスタ12をオフにする電位であり、駆動用トランジスタ12の極性がnチャネル型の場合は電源線53の電位をLowとし、駆動用トランジスタがpチャネル型の場合は電源線53の電位をHighとする。
第1の走査線駆動回路41はパルス出力回路54と選択回路55を有する。第2の走査線駆動回路42はパルス出力回路56と選択回路57を有する。パルス出力回路54、56には、それぞれスタートパルス(G1SP、G2SP)が入力される。またパルス出力回路54、56にはそれぞれクロックパルス(G1CK、G2CK)と、それの反転クロックパルス(G1CKB、G2CKB)が入力される。
選択回路55、57は、選択信号線52に接続する。但し、第2の走査線駆動回路42が含む選択回路57は、インバーター58を介して選択信号線52に接続する。つまり、選択信号線52を介して、選択回路55、57に入力されるWE信号は、互いに反転した関係にある。
選択回路55、57の各々はトライステートバッファを有する。トライステートバッファは、選択信号線52から伝達される信号がHレベルのときに動作状態となり、Lレベルのときにハイインピーダンス状態となる。
信号線駆動回路43が含むパルス出力回路44、第1の走査線駆動回路41が含むパルス出力回路54、第2の走査線駆動回路42が含むパルス出力回路56は、複数のフリップフロップ回路からなるシフトレジスタやデコーダ回路を有する。パルス出力回路44、54、56として、デコーダ回路を適用すれば、信号線又は走査線をランダムに選択することができる。信号線又は走査線をランダムに選択することができると、時間階調方式を適用した場合に生じる疑似輪郭の発生を抑制することができる。
なお信号線駆動回路43の構成は上記の記載に制約されず、レベルシフタやバッファを設けてもよい。また、第1の走査線駆動回路41と第2の走査線駆動回路42の構成も上記の記載に制約されず、レベルシフタやバッファを設けてもよい。また、信号線駆動回路43、第1の走査線駆動回路41、又は第2の走査線駆動回路42は、それぞれ保護回路を有してもよい。
また、保護回路を設けてもよい。保護回路は、複数の抵抗素子を有するように形成することができる。例えば複数の抵抗素子として、pチャネル型のトランジスタを用いることができる。保護回路は、信号線駆動回路43、第1の走査線駆動回路41、又は第2の走査線駆動回路42にそれぞれ設けることができ、好ましくは、信号線駆動回路43、第1の走査線駆動回路41、又は第2の走査線駆動回路42と画素部40との間に設けるとよい。このような保護回路により、静電気に起因した素子の劣化や破壊を抑制することができる。
また本実施の形態において、表示装置は電源制御回路63を有する。電源制御回路63は、発光素子13に電源を供給する電源回路61とコントローラ62を有する。電源回路61は、第1の電源線17を有し、第1の電源線17は駆動用トランジスタ12と電源線Vxを介して発光素子13の画素電極に接続される。また、電源回路61は、第2の電源線18を有し、第2の電源線18は対向電極に接続される電源線を介して、発光素子13に接続される。
このような電源回路61は、発光素子13に順方向電圧を印加して、発光素子13に電流を流して発光させるときは、第1の電源線17の電位が、第2の電源線18の電位よりも高くなるように設定する。一方、発光素子13に逆方向電圧を印加するときは、第1の電源線17の電位が、第2の電源線18の電位よりも低くなるように設定する。このような電源線の設定は、コントローラ62から電源回路61に所定の信号を供給することにより、行うことができる。
また本実施の形態において、表示装置は、モニター回路64と制御回路65を有することを特徴とする。制御回路65は定電流源105とバッファアンプ回路110を有する。また、モニター回路64は、モニター用発光素子66、モニター制御用トランジスタ111、インバーター112を有する。
制御回路65は、モニター回路64の出力に基づき、電源電位を補正する信号を、電源制御回路63に供給する。電源制御回路63は、制御回路65から供給される信号に基づき、画素部40に供給する電源電位を補正する。
上記構成を有する本実施の形態で示す表示装置は、環境温度の変化や経時劣化に起因した電流値の変動を抑制して、信頼性を向上させることができる。さらにモニター制御用トランジスタ111及びインバーター112により、ショートしたモニター用発光素子に、定電流源105からの電流が流れることを防止でき、正確な電流値の変動を発光素子13へ供給することができる。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態11)
本実施の形態では、上記構成を有する表示装置の動作について図面を参照して説明する。
まず、信号線駆動回路43の動作について図19(A)を用いて説明する。パルス出力回路44には、クロック信号(以下SCKと表記)、クロック反転信号(以下SCKBと表記)及びスタートパルス(以下SSPと表記)が入力され、これらの信号のタイミングに従って、第1のラッチ47にサンプリングパルスを出力する。データが入力される第1のラッチ47は、サンプリングパルスが入力されるタイミングに従って、1列目から最終列目までビデオ信号を保持する。第2のラッチ48は、ラッチパルスが入力されると、第1のラッチ47に保持されていたビデオ信号を、一斉に第2のラッチ48に転送する。
ここで、選択信号線52から伝達されるWE信号がLレベルのときを期間T1とし、WE信号がHレベルのときを期間T2として、各期間における選択回路46の動作について説明する。期間T1、T2は水平走査期間の半分の期間に相当し、期間T1を第1のサブゲート選択期間、期間T2を第2のサブゲート選択期間とよぶ。
期間T1(第1のサブゲート選択期間)において、選択信号線52から伝達されるWE信号はLレベルであり、TFT49はオン状態、アナログスイッチ50は非導通状態となる。そうすると、複数の信号線S1〜Snは、各列に配置されたTFT49を介して、電源線53と電気的に接続する。つまり、複数の信号線S1〜Snは、電源線53と同電位になる。このとき、選択された画素10が有するスイッチング用トランジスタ11は、オンとなっており、当該スイッチング用トランジスタ11を介して、電源線53の電位が駆動用トランジスタ12のゲート電極に伝達される。そうすると、駆動用トランジスタ12はオフ状態となり、発光素子13が有する両電極間には電流が流れず非発光となる。このように、信号線Sxに入力されるビデオ信号の状態に関係なく、電源線53の電位が駆動用トランジスタ12のゲート電極に伝達されて、当該スイッチング用トランジスタ11がオフ状態になり、発光素子13が強制的に非発光となる動作が消去動作である。
期間T2(第2のサブゲート選択期間)において、選択信号線52から伝達されるWE信号はHレベルであり、TFT49はオフ状態、アナログスイッチ50は導通状態となる。そうすると、第2のラッチ48に保持されたビデオ信号は、1行分が同時に各信号線S1〜Snに伝達される。このとき、画素10が含むスイッチング用トランジスタ11はオンとなり、当該スイッチング用トランジスタ11を介して、ビデオ信号が駆動用トランジスタ12のゲート電極に伝達される。そうすると、入力されたビデオ信号に従って、駆動用トランジスタ12はオン又はオフとなり、発光素子13が有する第1及び第2の電極は、互いに異なる電位又は同電位となる。より詳しくは、駆動用トランジスタ12がオンとなると、発光素子13が有する第1及び第2の電極は互いに異なる電位となり、発光素子13に電流が流れる。すると、発光素子13は点灯する。なお発光素子13に流れる電流は、駆動用トランジスタ12のソースドレイン間に流れる電流と同じである。
一方、駆動用トランジスタ12がオフとなると、発光素子13が有する第1及び第2の電極は同電位となり、発光素子13に電流は流れない。
すなわち、発光素子13は非発光となる。
このように、ビデオ信号に従って、駆動用トランジスタ12がオン状態又はオフ状態になり、発光素子13が有する第1及び第2の電極の電位が互いに異なる電位又は同電位となる動作が書き込み動作である。
次に、第1の走査線駆動回路41、第2の走査線駆動回路42の動作について説明する。パルス出力回路54には、G1CK、G1CKB、G1SPが入力され、これらの信号のタイミングに従って、選択回路55に順次パルスを出力する。パルス出力回路56には、G2CK、G2CKB、G2SPが入力され、これらの信号のタイミングに従って、選択回路57に順次パルスを出力する。図19(B)には、i行目、j行目、k行目、p行目(i、j、k、pは自然数、1≦i、j、k、p≦n)の各列の選択回路55、57に供給されるパルスの電位を示す。
ここで、信号線駆動回路43の動作の説明と同様に、選択信号線52から伝達されるWE信号がLレベルのときを期間T1とし、WE信号がHレベルのときを期間T2として、各期間における第1の走査線駆動回路41が含む選択回路55と、第2の走査線駆動回路42が含む選択回路57の動作について説明する。なお、図19(B)のタイミングチャートでは、第1の走査線駆動回路41から信号が伝達されたゲート線Gy(yは自然数、1≦y≦n)の電位をVGy(41)と表記し、第2の走査線駆動回路42から信号が伝達されたゲート線の電位をVGy(42)と表記する。そして、VGy(41)とVGy(42)は、同じ走査線Gyにより供給することができる。
期間T1(第1のサブゲート選択期間)において、選択信号線52から伝達されるWE信号はLレベルである。そうすると、第1の走査線駆動回路41が含む選択回路55には、LレベルのWE信号が入力され、選択回路55は不定状態となる。
一方、第2の走査線駆動回路42が含む選択回路57には、WE信号が反転したHレベルの信号が入力され、選択回路57は動作状態となる。つまり、選択回路57はHレベルの信号(行選択信号)をi行目のゲート線Giに伝達し、ゲート線GiはHレベルの信号と同電位となる。すなわち、第2の走査線駆動回路42によりi行目のゲート線Giが選択される。その結果、画素10が含むスイッチング用トランジスタ11はオン状態となる。そして、信号線駆動回路43が含む電源線53の電位が駆動用トランジスタ12のゲート電極に伝達され、駆動用トランジスタ12はオフ状態となり、発光素子13の両電極の電位は同電位となる。すなわち、この期間では、発光素子13が非発光となる消去動作が行われる。
期間T2(第2のサブゲート選択期間)において、選択信号線52から伝達されるWE信号はHレベルである。そうすると、第1の走査線駆動回路41が含む選択回路55には、HレベルのWE信号が入力され、選択回路55は動作状態となる。つまり、選択回路55はHレベルの信号をi行目のゲート線Giに伝達し、ゲート線GiはHレベルの信号と同電位となる。つまり、第1の走査線駆動回路41により、i行目のゲート線Giが選択される。その結果、画素10が含むスイッチング用トランジスタ11はオン状態となる。そして、信号線駆動回路43が含む第2のラッチ48からビデオ信号が駆動用トランジスタ12のゲート電極に伝達され、駆動用トランジスタ12はオン状態又はオフ状態となり、発光素子13が含む2つの電極の電位は、互いに異なる電位又は同電位となる。つまり、この期間では、発光素子13は発光又は非発光となる書き込み動作が行われる。一方、第2の走査線駆動回路42が含む選択回路57には、Lレベルの信号が入力され、不定状態となる。
このように、ゲート線Gyは、期間T1(第1のサブゲート選択期間)において第2の走査線駆動回路42により選択され、期間T2(第2のサブゲート選択期間)において第1の走査線駆動回路41により選択される。すなわち、ゲート線は、第1の走査線駆動回路41と第2の走査線駆動回路42により、相補的に制御される。そして、第1及び第2のサブゲート選択期間において、一方で消去動作を行って、他方で書き込み動作を行う。
なお第1の走査線駆動回路41がi行目のゲート線Giを選択する期間では、第2の走査線駆動回路42は動作していない状態(選択回路57が不定状態)、又はi行目を除く他の行のゲート線に行選択信号を伝達する。同様に、第2の走査線駆動回路42がi行目のゲート線Giに行選択信号を伝達する期間は、第1の走査線駆動回路41は不定状態、又はi行目を除く他の行のゲート線に行選択信号を伝達する。
また上記のような動作を行う表示装置は、発光素子13を強制的にオフにすることができるために、デューティ比の向上を実現する。さらに、発光素子13を強制的にオフにすることができるにも関わらず、容量素子16の電荷を放電するTFTを設ける必要がないために、高開口率を実現する。高開口率を実現すると、光を発する面積の増加に伴って、発光素子の輝度を下げることができる。つまり、駆動電圧を下げることができるため、消費電力を削減することができる。
なお、本実施の形態で示す表示装置は、ゲート選択期間を2分割する上記の形態に制約されない。ゲート選択期間を3つ以上に分割してもよい。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態12)
本実施の形態では、本発明の駆動方法を適用できる画素構成を例示する。なお、図2で示した構成と重複する説明は省略する。
図20には、図2に示した画素構成に加え、容量素子16の両端に第3のトランジスタ25が設けられていることを特徴とした画素構成を示す。第3のトランジスタ25は、所定の期間で、容量素子16に蓄積された電荷を放電する機能を有する。この第3のトランジスタ25を消去用トランジスタとも表記する。所定の期間は、第3のトランジスタ25のゲート電極が接続されている消去用走査線Ryによって制御される。
例えば、複数のサブフレーム期間を設ける場合、短いサブフレーム期間において、第3のトランジスタ25により容量素子16の電荷を放電する。その結果、デューティ比を向上させることができる。
図21(A)には、図2に示した画素構成に加え、駆動用トランジスタ12と発光素子13との間に、第4のトランジスタ36が設けられていることを特徴とした画素構成を示す。第4のトランジスタ36のゲート電極には、固定電位となっている第2の電源線Vaxが接続されている。そのため、発光素子13へ供給される電流は、駆動用トランジスタ12や第4のトランジスタ36のゲート・ソース間電圧によらず、一定とすることができる。この第4のトランジスタ36を、電流制御用トランジスタとも表記する。
図21(B)には、図21(A)と異なり、固定電位となっている第2の電源線Vaxが、走査線Gyと並行に設けられていることを特徴とした画素構成を示す。
また図21(C)には、図21(A)(B)と異なり、固定電位となっている、第4のトランジスタ36のゲート電極が、駆動用トランジスタ12のゲート電極に接続されていることを特徴とした画素構成である。図21(C)のように、新たに電源線を設けることがない画素構成では、開口率を維持することができる。
図22には、図21(A)に示した画素構成に加え、図20に示した消去用トランジスタを設けたことを特徴とした画素構成を示す。消去用トランジスタにより、容量素子16の電荷を放電することができる。勿論、図21(B)又は図21(C)に示した画素構成に加えて、消去用トランジスタを設けることも可能である。
すなわち、本発明は、画素構成に限定されることなく適用することが可能である。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態13)
本発明は、定電流駆動を行う表示装置にも適用することができる。
本実施の形態では、モニター用発光素子66を用いて経時変化の度合いを検出する場合であって、この検出結果を基に、ビデオ信号又は電源電位を補正することで、発光素子の経時変化を補償する場合について説明する。
本実施の形態は、第1及び第2のモニター用発光素子を設ける。第1のモニター用発光素子には第1の定電流源から一定の電流が供給され、第2のモニター用発光素子には第2の定電流源から一定の電流が供給される。第1の定電流源から供給される電流値と、第2の定電流源から供給される電流値を変えることで、第1及び第2のモニター用発光素子に流れる総電流量は異なる。そうすると、第1及び第2のモニター用発光素子の間には経時変化の違いが生じる。
第1及び第2のモニター用発光素子は演算回路に接続しており、当該演算回路では、第1のモニター用発光素子と、第2のモニター用発光素子との電位の差を算出する。演算回路で算出された電圧値は、ビデオ信号発生回路に供給される。ビデオ信号発生回路では、演算回路から供給される電圧値を基に、各画素に供給するビデオ信号を補正する。上記構成により、発光素子の経時変化を補償することができる。
なお、各モニター用発光素子と、各演算回路の間には、バッファアンプ回路などの電位の変動を防止する回路を設けるとよい。
なお本実施の形態において、定電流駆動を行う構成を有する画素としては、例えば、カレントミラー回路を用いた画素等がある。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態14)
本発明は、パッシブマトリクス型の表示装置に適用することができる。
パッシブマトリクス型の表示装置は、基板上に形成された画素部、該画素部の周辺に配置されたカラム信号線駆動回路、ロウ信号線駆動回路、駆動回路を制御するコントローラを有する。画素部は、列方向に配置された各カラム信号線、行方向に配置されたロウ信号線、及びマトリクス状に配置された複数の発光素子を有する。この画素部が形成された基板上には、モニター回路64を設けることができる。
本実施の形態の表示装置では、モニター回路64を用いて、カラム信号線駆動回路に入力される画像データ、又は定電圧源から発生される電圧を、温度変化及び経時変化に応じて補正することができ、温度変化及び経時変化の両者に起因する影響が低減された表示装置を提供することができる。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
(実施の形態15)
発光素子を含む画素部を備えた電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図23を参照して説明する。
図23(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、本発明の表示装置を適用することができる。すなわち、モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制した携帯情報端末機器を提供することができる。
図23(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701及び表示部9702は本発明の表示装置を適用することができる。モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制したデジタルビデオカメラを提供することができる。
図23(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、本発明の表示装置を適用することができる。モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制した携帯電話機を提供することができる。
図23(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、本発明の表示装置を適用することができる。モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制した携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明の表示装置を適用することができる。
図23(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、本発明の表示装置を適用することができる。モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制した携帯型のコンピュータを提供することができる。
図23(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。表示部9502は、本発明の表示装置を適用することができる。モニター用発光素子を用いて発光素子に与える電源電位を補正する本発明により、環境温度の変化と経時変化に起因した、発光素子の電流値の変動による影響を抑制したテレビジョン装置を提供することができる。
本発明の表示装置を示した図である 本発明の画素の等価回路を示した図である 本発明の画素のレイアウトを示した図である 本発明の画素の断面を示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のモニター回路を示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明のパネルを示した図である 本発明のタイミングチャートを示した図である 本発明の画素の等価回路を示した図である 本発明の画素の等価回路を示した図である 本発明の画素の等価回路を示した図である 本発明の電子機器を示した図である
符号の説明
10 画素
11 スイッチング用トランジスタ
12 駆動用トランジスタ
13 発光素子
16 容量素子
17 電源線
18 電源線
19 画素電極
20 絶縁基板
24 ドレイン配線
25 トランジスタ
28 絶縁膜
29 絶縁膜
30 層間絶縁膜
31 絶縁膜
33 電界発光層
35 電極
36 トランジスタ
40 画素部
41 走査線駆動回路
42 走査線駆動回路
43 信号線駆動回路
44 パルス出力回路
45 ラッチ
46 選択回路
47 ラッチ
48 ラッチ
49 TFT
50 アナログスイッチ
51 インバーター
52 選択信号線
53 電源線
54 パルス出力回路
55 選択回路
56 パルス出力回路
57 選択回路
58 インバーター
61 電源回路
62 コントローラ
63 電源制御回路
64 モニター回路
65 制御回路
66 発光素子
105 電流源
107 絶縁膜
110 バッファアンプ回路
111 モニター制御用トランジスタ
112 インバーター
113 モニター線
120 モニター検査用トランジスタ
121 モニター検査用電源線
122 モニター検査トランジスタ制御線
130 検査用電源
131 レーザーカット位置A
133 レベルシフタ回路
134 入力信号線
13a アノード電極
13c カソード電極
140 インバーター
150 モニター制御用スイッチ
151 サンプルホールド回路
161 モニター検査用トランジスタ
162 リミッタ用TFT
170 ショート遮断回路
200 膜厚
22a 導電膜
22b 導電膜
430 領域
66a アノード電極
66c カソード電極
1005 各演算回路
112p トランジスタ
9101 本体
9102 表示部
9201 本体
9202 表示部
9301 本体
9302 表示部
9401 本体
9402 表示部
9501 本体
9502 表示部
9701 表示部
9702 表示部

Claims (6)

  1. モニター回路と、画素部と、一定の電流を供給することができる機能を有する回路と、を有する表示装置であって、
    前記モニター回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、インバーターと、発光素子と、を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記インバーターの出力端子と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記回路と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記インバーターの入力端子、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記発光素子と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、電源と電気的に接続されていることを特徴とする表示装置。
  2. モニター回路と、画素部と、第1の回路と、を有する表示装置であって、
    前記モニター回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、発光素子と、第2の回路と、を有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記発光素子と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、電源と電気的に接続され、
    前記第1の回路は、一定の電流を供給することができる機能を有し、
    前記第2の回路は、前記発光素子がショートしたとき、前記第1のトランジスタをオフにすることができる機能を有することを特徴とする表示装置。
  3. モニター回路と、画素部と、一定の電流を供給することができる機能を有する回路と、を有する表示装置であって、
    前記モニター回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、インバーターと、を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記インバーターの出力端子と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記回路と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記インバーターの入力端子、及び前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、電源と電気的に接続されていることを特徴とする表示装置。
  4. モニター回路と、画素部と、第1の回路と、第2の回路と、を有する表示装置であって、
    前記モニター回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、インバーターと、第1の発光素子と、を有し、
    前記画素部は、第2の発光素子を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記インバーターの出力端子と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記インバーターの入力端子、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第1の発光素子と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、電源と電気的に接続され、
    前記第2の回路の入力端子は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第2の回路の出力端子は、前記第2の発光素子と電気的に接続され、
    前記第1の回路は、一定の電流を供給することができる機能を有し、
    前記第2の回路は、入力される電位の変化に応じて出力する電位を変化させることができる機能を有することを特徴とする表示装置。
  5. モニター回路と、画素部と、第1の回路と、第2の回路と、を有する表示装置であって、
    前記モニター回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の発光素子と、第3の回路と、を有し、
    前記画素部は、第2の発光素子を有し、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第1の発光素子と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、電源と電気的に接続され、
    前記第の回路の入力端子は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第の回路の出力端子は、前記第2の発光素子と電気的に接続され、
    前記第1の回路は、一定の電流を供給することができる機能を有し、
    前記第の回路は、入力される電位の変化に応じて出力する電位を変化させることができる機能を有し、
    前記第の回路は、前記第1の発光素子がショートしたとき、前記第1のトランジスタをオフにすることができる機能を有することを特徴とする表示装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。
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