説明

半導体装置及び電子機器

【課題】半導体装置、特に薄膜トランジスタを用いて形成された半導体装置においては、
一定の信号を入力したとしても、薄膜トランジスタのしきい値ばらつき等に起因して、出
力される電位や、薄膜トランジスタを流れる電流値にばらつきを生じてしまう。
【解決手段】ゲートとドレインが電気的に接続されて、ダイオード様の動作をするトラン
ジスタを用いて、トランジスタのしきい値を取得する。前記トランジスタのソース・ドレ
イン間に生ずるオフセット電位を取得、保持した後、信号電位を入力して、前記保持され
たオフセット電位に重畳することで、トランジスタのしきい値ばらつきの原因となるしき
い値電圧を相殺した信号電位を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トランジスタを有する半導体装置およびその駆動方法に関する。本発明はま
た、ガラス、プラスチック等の絶縁体上に作製される薄膜トランジスタ(以後、TFTと
表記する)を有する半導体装置を含むアクティブマトリクス型発光装置およびその駆動方
法に関する。また、このような発光装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)素子等を始めとした
発光素子を用いた表示装置の開発が活発化している。発光素子は、自らが発光するために
視認性が高く、液晶表示装置(LCD)等において必要なバックライトを必要としないため
に薄型化に適しているとともに、視野角にほとんど制限が無い。
【0003】
ここで、EL素子とは、電場を加えることで発生するルミネッセンスが得られる発光層
を有する素子を指す。この発光層においては、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発
光(蛍光)と、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(燐光)とがあるが、本発明にお
いて、発光装置とは、上述したいずれの発光形態であっても良い。
【0004】
EL素子は、一対の電極(陽極と陰極)間に発光層が挟まれる形で構成され、通常、積層
構造をとっている。代表的には、「陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極」とい
う積層構造が挙げられる。また、これ以外にも、陽極と陰極との間に、「正孔注入層/正
孔輸送層/発光層/電子輸送層」または「正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層
/電子注入層」の順に積層する構造がある。本発明の発光装置に用いるEL素子の構造と
しては、上述の構造のいずれを採用していても良い。また、発光層に対して蛍光性色素等
をドーピングしても良い。
【0005】
ここでは、EL素子において、陽極と陰極との間に設けられる全ての層を総称してEL
層と呼ぶ。よって、上述の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層は
、全てEL素子に含まれ、陽極、EL層、および陰極で構成される発光素子をEL素子と
呼ぶ。
【0006】
図8に、一般的な発光装置における画素の構成を示す。なお、代表的な発光装置として
、EL表示装置を例とする。図8に示した画素は、ソース信号線801、ゲート信号線8
02、スイッチング用TFT803、駆動用TFT804、容量手段805、EL素子8
06、電流供給線807、電源線808を有している。
【0007】
各部の接続関係について説明する。ここで、TFTはゲート、ソース、ドレインを有す
る3端子素子であるが、ソース、ドレインについてはTFTの構造上、明確な区別が困難
である。よって、素子間の接続について説明する際は、ソース、ドレインのうち一方を第
1の電極、他方を第2の電極と表記する。TFTのON、OFFについて、各端子の電位
(例えばTFTのゲート・ソース間電圧を説明する場合等)について定義が必要な場合には
、ソース、ドレインと表記する。
【0008】
また、TFTがONしているとは、TFTのゲート・ソース間電圧がそのしきい値を超
え、ソース・ドレイン間に電流が流れる状態をいい、TFTがOFFしているとは、TF
Tのゲート・ソース間電圧がそのしきい値を下回り、ソース・ドレイン間に電流が流れて
いない状態をいう。ただし、TFTのゲート・ソース間電圧がしきい値を下回っている場
合にも、ソース・ドレイン間にはわずかにリーク電流が流れるが、TFTの状態としては
同様にOFFしているものとして扱う。
【0009】
スイッチング用TFT803のゲート電極は、ゲート信号線802に接続され、第1の
電極は、ソース信号線801に接続され、第2の電極は、駆動用TFT804のゲート電
極に接続されている。駆動用TFT804の第1の電極は、電流供給線807に接続され
、第2の電極は、EL素子806の第1の電極に接続されている。EL素子806の第2
の電極は、電源線808に接続されている。電流供給線807と電源線808とは互いに
電位差を有している。また、発光中に駆動用TFT804のゲート・ソース間電圧を保持
するために、駆動用TFT804のゲート電極と、電流供給線807等の一定電位との間
に容量手段805を設けても良い。
【0010】
ゲート信号線802にパルスが入力されてスイッチング用TFT803がONすると、
ソース信号線801に入力されてきている映像信号は、駆動用TFT804のゲート電極
へと入力される。入力された映像信号の電位に従って、駆動用TFT804のゲート・ソ
ース間電圧が決定し、駆動用TFT804のソース・ドレイン間を流れる電流(以下、ド
レイン電流と表記)の値が決定する。この電流はEL素子806に供給され、EL素子8
06が発光する。
【0011】
ところで、多結晶シリコン(ポリシリコン 以下P−Si)で形成されたTFTは、非晶
質シリコン(アモルファスシリコン 以下A−Si)で形成されたTFTよりも電界効果移
動度が高く、ON電流が大きいため、発光装置に用いるトランジスタとしてより適してい
る。
【0012】
反面、P−Siで形成されたTFTは、結晶粒界における欠陥に起因して、その電気的
特性にばらつきが生じやすいといった問題点を有している。
【0013】
図8に示した画素において、TFTのしきい値、例えば駆動用TFT804のしきい値
が画素ごとにばらつくと、異なる画素に同じ映像信号を入力した場合にも、しきい値ばら
つきに応じてTFTのドレイン電流値がばらつくため、EL素子806の輝度に差が生ず
る。アナログ階調方式を採用している表示装置の場合、これが特に問題となっていた。
【0014】
最近、このようなTFTのしきい値ばらつきを補正することの出来るものが提案されて
いる。その内の一例としては、図10に示すような構成が挙げられる(特許文献1参照)

【0015】
図10に示した画素は、ソース信号線1001、第1〜第3のゲート信号線1002〜
1004、TFT1005〜1008、容量手段1009(C2)、1010(C1)、EL素
子1011、電流供給線1012、電源線1013を有する。
【0016】
TFT1005のゲート電極は、第1のゲート信号線1002に接続され、第1の電極
は、ソース信号線1001に接続され、第2の電極は、容量手段1009の第1の電極に
接続されている。容量手段1009の第2の電極は、容量手段1010の第1の電極に接
続され、容量手段1010の第2の電極は、電流供給線1012に接続されている。TF
T1006のゲート電極は、容量手段1009の第2の電極および容量手段1010の第
1の電極に接続され、第1の電極は、電流供給線1012に接続され、第2の電極は、T
FT1007の第1の電極およびTFT1008の第1の電極に接続されている。TFT
1007のゲート電極は、第2のゲート信号線1003に接続され、第2の電極は、容量
手段1009の第2の電極に接続されている。TFT1008のゲート電極は、第3のゲ
ート信号線1004に接続され、第2の電極は、EL素子1011の第1の電極に接続さ
れている。EL素子1011の第2の電極は、電源線1013に接続され、電流供給線1
012とは互いに電位差を有する。
【0017】
図10(A)(B)および図11(A)〜(F)を用いて、動作について説明する。図10(B)
は、ソース信号線1001、第1〜第3のゲート信号線1002〜1004に入力される
映像信号およびパルスのタイミングを示しており、図11に示す各動作に合わせて、I〜V
IIIの区間に分割している。また、図10に示した画素の一例では、4つのTFTを用い
て構成され、その極性はいずれもPチャネル型である。よって、ゲート電極にLレベルが
入力されてONし、Hレベルが入力されてOFFするものとする。また、ソース信号線1
001に入力される映像信号は、ここでは入力される期間のみを示すためパルス状に示さ
れているが、アナログ階調方式の場合、所定のアナログ量の電位をとる。
【0018】
まず、第1および第3のゲート信号線1002、1004がLレベルとなり、TFT1
005、1008がONする(区間I)。続いて第2のゲート信号線1003がLレベルと
なり、TFT1007がONする。ここで、図11(A)に示すように、容量手段1009
、1010に電荷が貯まり、容量手段1010の両電極間の電位差、つまり容量手段10
10に保持されている電圧が、TFT1006のしきい値|Vth|を上回ったところで、T
FT1006がONする(区間II)。
【0019】
続いて、第3のゲート信号線1004がHレベルとなって、TFT1008がOFFす
る。すると、容量手段1009、1010に貯まっていた電荷が再び移動し、容量手段1
010に保持されている電圧は、やがて|Vth|に等しくなる。このとき、図11(B)にも
示すように、電流供給線1012、ソース信号線1001の電位はいずれもVDDであるの
で、容量手段1009においても、保持されている電圧は|Vth|に等しくなる。よって、
やがてTFT1006がOFFする。
【0020】
前述のように、容量手段1009、1010に保持されている電圧が|Vth|に等しくな
った後、第2のゲート信号線1003がHレベルとなり、TFT1007がOFFする(
区間IV)。この動作により、図11(C)に示すように、容量手段1009において|Vth|
が保持される。
【0021】
このとき、容量手段1010(C1)に保持されている電荷Q1について、式(1)のような
関係が成立する。同時に、容量手段1009(C2)に保持されている電荷Q2について、式
(2)のような関係が成立する。
【0022】
【数1】

【0023】
【数2】

【0024】
続いて、図11(D)に示すように、映像信号の入力が行われる(区間V)。ソース信号線
1001に映像信号が出力されてきて、その電位がVDDから映像信号の電位VData(ここ
では、TFT1006がPチャネル型であるので、VDD>VDataとする)となる。このと
きの、TFT1006のゲート電極の電位をVPとし、このノードにおける電荷をQとす
ると、容量手段1009、1010とを含めた電荷保存則により、式(3)(4)のような関
係が成立する。
【0025】
【数3】

【0026】
【数4】

【0027】
式(1)〜(4)より、TFT1006のゲート電極の電位VPは、式(5)で表される。
【0028】
【数5】

【0029】
よって、TFT1006のゲート・ソース間電圧VGSは、式(6)で表される。
【0030】
【数6】

【0031】
式(6)右辺には、Vthの項が含まれる。すなわち、ソース信号線1001より入力され
る映像信号には、その画素におけるTFT1006のしきい値電圧が上乗せされて容量手
段1009、1010によって保持される。
【0032】
映像信号の入力が完了すると、第1のゲート信号線1002がHレベルとなってTFT
1005がOFFする(区間VI)。その後、ソース信号線1001は所定の電位に戻る(区
間VII)。以上の動作によって、映像信号の画素への書き込み動作が完了する(図11(E))

【0033】
続いて、第3のゲート信号線1004がLレベルとなり、TFT1008がONし、E
L素子1011に図11(F)に示すように電流が流れることによってEL素子1011が
発光する。このときEL素子1011に流れる電流値は、TFT1006のゲート・ソー
ス間電圧に従ったものであり、TFT1006を流れるドレイン電流IDSは、式(7)で表
される。
【0034】
【数7】

【0035】
式(7)より、TFT1006のドレイン電流IDSは、しきい値Vthの値に依存しないこ
とがわかる。よって、画素ごとにTFT1006のしきい値がばらついたとしても、それ
ぞれの画素のEL素子1011に流れる電流値は変わらない。よって、映像信号VData
従った電流が正しくEL素子1011を流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0036】
【特許文献1】国際公開第98/48403号パンフレット(P25、Fig3、Fig4)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0037】
しかし、前述の構成の場合、式(7)において、ドレイン電流IDSは、容量C1、C2の値
に依存する。すなわち、容量手段1009、1010の容量値がばらついた場合、ドレイ
ン電流IDSがばらついてしまうことになる。
【0038】
そこで本発明では、入力された信号に、TFTのしきい値電圧に対応した電圧を加えた
(または減じた)信号を出力することができる半導体装置を提供することを目的とする。
更に、当該信号をTFTのゲートに入力することによって、TFTのしきい値電圧のばら
つきによる当該TFTのドレイン電流のばらつきを補正することの可能な半導体装置を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0039】
本発明の動作原理を、図14を用いて説明する。図14(A)(B)のような回路を考える
。スイッチング素子1403、1413は、それぞれ信号の入力(Signal)によって制御さ
れる素子であり、導通、非導通の状態をとれるものであれば良い。例えば、TFTのよう
に、入力信号によってON、OFFの選択が出来るものであれば良い。
【0040】
また、素子の両端の電極に電位差を与えたとき、単一方向にのみ電流を生ずる素子を、
整流性素子と定義する。整流性素子としては、ダイオードや、ゲート・ドレイン間を短絡
(このような状態をダイオード接続と表記する)したTFTが挙げられる。
【0041】
図14(A)(B)に示すように、スイッチング素子1403、1413、容量手段140
2、1412、整流性素子1401、1411をそれぞれ接続した回路を考える。整流性
素子1401はPチャネル型TFTを用いたものであり、整流性素子1411はNチャネ
ル型TFTを用いたものである。
【0042】
ここで、回路のそれぞれの端子を、α、β、γ、δとする。端子α〜γには、それぞれ
ある一定電位が与えられているとする。図14(A)の場合、端子α、βに与えられている
電位はVSS、端子γに与えられている電位はVReset(≧VSS+|VthP|:VthPは140
1のしきい値)とし、図14(B)の場合、端子α、βに与えられている電位はVX、端子γ
に与えられている電位はVReset(≦VX−|VthN|:VthNは1411のしきい値)とする

【0043】
今、図14(C)においてiで示される期間で、スイッチング素子1403、1413が
導通する。すると、図14(A)において、整流性素子であるTFT1401のゲート電極
およびドレイン電極の電位が低下し、VSSとなる。一方、図14(B)においては、整流性
素子であるTFT1411のゲート電極およびドレイン電極の電位が上昇し、VXとなる
。TFT1401、1411のいずれにおいても、ソース・ドレイン間電圧がそのしきい
値電圧の絶対値を上回るため、ONする。
【0044】
続いて、図14(C)においてiiで示される期間で、スイッチング素子1403、141
3が非導通となる。このとき、TFT1401、1411はともにONしているのでそれ
ぞれのソース・ドレイン間に電流が生じ、図14(A)におけるTFT1401のゲート電
極およびドレイン電極の電位は上昇し、図14(B)におけるTFT1411のゲート電極
およびドレイン電極の電位は下降する。したがって、TFT1401、1411のソース
・ドレイン間電圧、つまりTFT1401、1411のゲート・ソース間電圧が小さくな
っていく。
【0045】
やがて、TFT1401、1411のゲート・ソース間電圧は、それぞれのTFTのし
きい値電圧の絶対値に等しくなる。これにより、TFT1401、1411はOFFする
。このときの、TFT1401、1411のドレイン電極の電位と、端子αとの電位差は
、容量手段1402、1412によってそれぞれ保持される。
【0046】
よって、図14(C)においてiiiで示される期間で、図14(A)においては、端子δよ
り、VReset−|VthP|が出力され、図14(B)においては、端子δより、VReset+|Vt
hN|が出力される。
【0047】
図14(A)(B)いずれの場合も、TFT1401、1411のしきい値電圧を取り出す
ことが出来ているのがわかる。例えば、この状態で端子αに信号の入力があると、容量手
段1402、1412による容量結合により、端子δは入力された信号の電圧分だけ、電
位が変化する。端子δには、あらかじめTFTのしきい値電圧が現れていることから、信
号の入力に対し、TFTのしきい値電圧分の補正がかかったことになる。
【0048】
動作原理を同じくした他の構成として、図14(D)(E)に示すように、スイッチング素
子1403に代えて、ダイオード1410、もしくは容量手段1420を設け、端子βの
電位を低く(ここではVSS)することにより、TFT1401のゲート電極およびドレイン
電極の電位を下げるようにしても良い。このとき、端子δの電位は、(VSS+|VthD|:
thDはダイオード1410のしきい値)まで降下しうる。図14(D)の場合、一度TF
T1401のゲート電極およびドレイン電極の電位が下がった後は、端子βの電位を上げ
れば(ここではVDD)、逆方向の電流は流れないので、スイッチング素子を非導通としたの
と同様となる。
【0049】
なお、TFT1401はPチャネル型TFTを用いているが、Nチャネル型TFTでも
良い。この場合、端子γ側にTFT1401のドレイン電極およびゲート電極が接続され
る。同様に、TFT1411はNチャネル型TFTを用いているが、Pチャネル型TFT
でも良い。この場合、端子γ側にTFT1411のドレイン電極およびゲート電極が接続
される。
【0050】
また、TFT1401、1411は、それぞれダイオードを用いても良い。ここで用い
るダイオードには、通常のPN接合を有するダイオードの他、前述のダイオード接続TF
Tを用いても良い。
【0051】
ここでは、発光装置におけるTFTのしきい値ばらつきを補正し、EL素子の輝度ばら
つきを低減することを課題とし、それに対する解決方法として述べているが、本発明の動
作原理は、発光装置におけるTFTのしきい値ばらつきを補正するためだけにとどまらず
、他の電子回路にももちろん応用が可能である。
【0052】
本発明の構成を以下に記す。
【0053】
本発明の半導体装置は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子とを有し、前
記整流性素子の第1の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子
の第1の電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0054】
本発明の半導体装置は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量手段とを有
し、 前記第1の整流性素子の第1の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第
2の整流性素子の第1の電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0055】
本発明の半導体装置は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子とを有し、
前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流性素子の第
2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1の電極と電
気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位V2が与え
られ、 前記容量手段の第2の電極には、V3以上(V3+VData)以下、または(V3−VDa
ta)以上V3以下の電位を有する信号が入力される半導体装置であって、 前記整流性素子
のしきい値電圧がVthであるとき、 前記整流性素子の第2の電極より、(V1+|Vth|)
、V2、(V1+|Vth|±VData)のいずれかの電位を有する信号を得ることを特徴としてい
る。
【0056】
本発明の半導体装置は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子とを有し、
前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流性素子の第
2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1の電極と電
気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位V2が与え
られ、 前記容量手段の第2の電極には、V3以上(V3+VData)以下、または(V3−VDa
ta)以上V3以下の電位を有する信号が入力される半導体装置であって、 前記整流性素子
のしきい値電圧がVthであるとき、 前記整流性素子の第2の電極より、(V1−|Vth|)
、V2、(V1−|Vth|±VData)のいずれかの電位を有する信号を得ることを特徴としてい
る。
【0057】
本発明の半導体装置は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量手段とを有
し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記第
1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2の整流性素
子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極には、V2
上V2'以下の電位を有する第1の信号が入力され、 前記容量手段の第2の電極には、V
3以上(V3+VData)以下、または(V3−VData)以上V3以下の電位を有する第2の信号が
入力される半導体装置であって、 前記第1の整流性素子のしきい値電圧がVth1、前記
第2の整流性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前記第1の整流性素子の第2の
電極より、(V1−|Vth1|)、(V2+Vth2)、(V1−|Vth1|±VData)のいずれか
の電位を有する信号を得ることを特徴としている。
【0058】
本発明の半導体装置は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量手段とを有
し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記第
1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2の整流性素
子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極には、V2
上V2'以下の電位の電圧振幅を有する第1の信号が入力され、 前記容量手段の第2の電
極には、V3以上(V3+VData)以下、または(V3−VData)以上V3以下の電位を有する第
2の信号が入力される半導体装置であって、 前記第1の整流性素子のしきい値電圧がV
th1、前記第2の整流性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前記第1の整流性素
子の第2の電極より、(V1+Vth1)、(V2'−Vth2)、(V1+Vth1±VData)のい
ずれかの電位を有する信号を得ることを特徴としている。
【0059】
本発明の半導体装置は、 前記整流性素子は、ゲート・ドレイン間を接続したトランジ
スタを用いてなり、 前記ゲート・ドレイン間を接続したトランジスタがNチャネル型で
あるとき、V1<V2であり、 前記ゲート・ドレイン間を接続したトランジスタがPチャ
ネル型であるとき、V1>V2であることを特徴としている。
【0060】
本発明の半導体装置は、 前記第1の整流性素子は、ゲート・ドレイン間を接続したト
ランジスタを用いてなり、 前記ゲート・ドレイン間を接続したトランジスタがNチャネ
ル型であるとき、V1<V2であり、 前記ゲート・ドレイン間を接続したトランジスタが
Pチャネル型であるとき、V1>V2であることを特徴としている。
【0061】
本発明の半導体装置は、 前記半導体装置は、さらにトランジスタを有し、 前記トラ
ンジスタのゲート電極は、前記容量手段の第1の電極と電気的に接続されていることを特
徴としている。
【0062】
本発明の半導体装置は、 複数の画素を有する半導体装置であって、 前記複数の画素
はそれぞれ、 ソース信号線と、第1および第2のゲート信号線と、リセット用電源線と
、電流供給線と、第1乃至第4のトランジスタと、容量手段と、発光素子とを有し、 前
記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第1のゲート信号線と電気的に接続され、第
1の電極は、前記ソース信号線と電気的に接続され、第2の電極は、前記容量手段の第1
の電極と電気的に接続され、 前記容量手段の第2の電極は、前記第2のトランジスタの
ゲート電極および第1の電極と、前記第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続さ
れ、 前記第2のトランジスタの第2の電極は、前記リセット用電源線と電気的に接続さ
れ、 前記第3のトランジスタの第1の電極は、前記電流供給線と電気的に接続され、第
2の電極は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第4のトランジスタ
のゲート電極は、前記第2のゲート信号線と電気的に接続され、第1の電極は、前記ソー
ス信号線もしくは、前記第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の電
極は、前記第2のトランジスタのゲート電極および第1の電極と、前記第3のトランジス
タのゲート電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0063】
本発明の半導体装置は、 複数の画素を有する半導体装置であって、 前記複数の画素
はそれぞれ、 ソース信号線と、第1および第2のゲート信号線と、リセット用電源線と
、電流供給線と、第1乃至第3のトランジスタと、容量手段と、ダイオードと、発光素子
とを有し、 前記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第1のゲート信号線と電気的
に接続され、第1の電極は、前記ソース信号線と電気的に接続され、第2の電極は、前記
容量手段の第1の電極と電気的に接続され、 前記容量手段の第2の電極は、前記第2の
トランジスタのゲート電極および第1の電極と、前記第3のトランジスタのゲート電極と
電気的に接続され、 前記第2のトランジスタの第2の電極は、前記リセット用電源線と
電気的に接続され、 前記第3のトランジスタの第1の電極は、前記電流供給線と電気的
に接続され、第2の電極は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記ダイ
オードの第1の電極は、前記第2のトランジスタのゲート電極および第1の電極と、前記
第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続され、第2の電極は、前記第2のゲート
信号線と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0064】
本発明の半導体装置は、 複数の画素を有する半導体装置であって、 前記複数の画素
はそれぞれ、 ソース信号線と、第1および第2のゲート信号線と、リセット用電源線と
、電流供給線と、第1乃至第3のトランジスタと、第1および第2の容量手段と、発光素
子とを有し、 前記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第1のゲート信号線と電気
的に接続され、第1の電極は、前記ソース信号線と電気的に接続され、第2の電極は、前
記第1の容量手段の第1の電極と電気的に接続され、 前記第1の容量手段の第2の電極
は、前記第2のトランジスタのゲート電極および第1の電極と、前記第3のトランジスタ
のゲート電極と電気的に接続され、 前記第2のトランジスタの第2の電極は、前記リセ
ット用電源線と電気的に接続され、 前記第3のトランジスタの第1の電極は、前記電流
供給線と電気的に接続され、第2の電極は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続さ
れ、 前記第2の容量手段の第1の電極は、前記第2のトランジスタのゲート電極および
第1の電極と、前記第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続され、第2の電極は
、前記第2のゲート信号線と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0065】
本発明の半導体装置は、 複数の画素を有する半導体装置であって、 前記複数の画素
はそれぞれ、 ソース信号線と、第1乃至第3のゲート信号線と、リセット用電源線と、
電流供給線と、第1乃至第5のトランジスタと、第1および第2の容量手段と、発光素子
とを有し、 前記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第1のゲート信号線と電気的
に接続され、第1の電極は、前記ソース信号線と電気的に接続され、第2の電極は、前記
第1の容量手段の第1の電極と電気的に接続され、 前記第1の容量手段の第2の電極は
、前記第2のトランジスタのゲート電極および第1の電極と、前記第3のトランジスタの
ゲート電極と電気的に接続され、 前記第2のトランジスタの第2の電極は、前記リセッ
ト用電源線と電気的に接続され、 前記第3のトランジスタの第1の電極は、前記電流供
給線と電気的に接続され、第2の電極は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続され
、 前記第4のトランジスタのゲート電極は、前記第2のゲート信号線と電気的に接続さ
れ、第1の電極は、前記ソース信号線もしくは、前記第1のトランジスタの第2の電極と
電気的に接続され、第2の電極は、前記第2のトランジスタのゲート電極および第1の電
極と、前記第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続され、 前記第2の容量手段
の第1の電極は、前記第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極
は、前記第3のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、 前記第5のトランジス
タのゲート電極は、前記第3のゲート信号線と電気的に接続され、第1の電極は、前記第
3のトランジスタの第2の電極と電気的に接続され、第2の電極は、前記発光素子の第2
の電極の電位に等しいか、それより低い電源電位に接続されていることを特徴としている

【0066】
本発明の半導体装置は、 前記半導体装置は、さらに消去用ゲート信号線と、消去用ト
ランジスタとを有し、 前記消去用トランジスタのゲート電極は、前記消去用ゲート信号
線と電気的に接続され、第1の電極は、前記電流供給線と電気的に接続され、第2の電極
は、前記第3のトランジスタのゲート電極と電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
【0067】
本発明の半導体装置は、 前記半導体装置は、さらに消去用ゲート信号線と、消去用ト
ランジスタとを有し、 前記消去用トランジスタのゲート電極は、前記消去用ゲート信号
線と電気的に接続され、第1の電極は、前記電流供給線と電気的に接続され、第2の電極
は、前記第1のトランジスタの第2の電極と電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
【0068】
本発明の半導体装置は、 前記半導体装置は、さらに消去用ゲート信号線と、消去用ト
ランジスタとを有し、 前記消去用トランジスタは、前記電流供給線と前記第3のトラン
ジスタの第1の電極との間、もしくは、前記第3のトランジスタの第2の電極と、前記発
光素子の第1の電極との間に設けられ、前記消去用トランジスタのゲート電極は、前記消
去用ゲート信号線と電気的に接続されていることを特徴としている。
【0069】
本発明の半導体装置は、 前記第2のトランジスタと、前記第3のトランジスタとは、
同一極性であることを特徴としている。
【0070】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子と
を有し、 前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流
性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1
の電極と電気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位
2が与えられ、 前記整流性素子のしきい値電圧がVthであるとき、 前記スイッチン
グ素子を導通して、前記整流性素子の第2の電極の電位をV2とする第1のステップと、
前記第1のステップから、前記スイッチング素子を非導通とし、前記整流性素子の両電
極間の電圧を、しきい値Vthに収束させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(V1
th)とする第2のステップとを有することを特徴としている。
【0071】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子と
を有し、 前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流
性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1
の電極と電気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位
2が与えられ、 前記容量手段の第2の電極には、V3以上(V3+VData)以下、または(
3−VData)以上V3以下の電位を有する信号が入力され、 前記整流性素子のしきい値
電圧がVthであるとき、 前記スイッチング素子を導通して、前記整流性素子の第2の電
極の電位をV2とする第1のステップと、 前記第1のステップから、前記スイッチング
素子を非導通とし、前記整流性素子の両電極間の電圧を、しきい値Vthに収束させ、前記
整流性素子の第2の電極の電位を(V1+Vth)とする第2のステップと、 前記容量手
段の第2の電極の電位をVDataだけ変化させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(V1
+Vth±VData)とする第3のステップとを有することを特徴としている。
【0072】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子と
を有し、 前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流
性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1
の電極と電気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位
2が与えられ、 前記整流性素子のしきい値電圧がVthであるとき、 前記スイッチン
グ素子を導通して、前記整流性素子の第2の電極の電位をV2とする第1のステップと、
前記第1のステップから、前記スイッチング素子を非導通とし、前記整流性素子の両電
極間の電圧を、しきい値Vthに収束させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(V1−|
th|)とする第2のステップとを有することを特徴としている。
【0073】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 整流性素子と、容量手段と、スイッチング素子と
を有し、 前記整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えられ、前記整流
性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記スイッチング素子の第1
の電極と電気的に接続され、 前記スイッチング素子の第2の電極には、第2の電源電位
2が与えられ、 前記容量手段の第2の電極には、V3以上(V3+VData)以下、または(
3−VData)以上V3以下の電位を有する信号が入力され、 前記整流性素子のしきい値
電圧がVthであるとき、 前記スイッチング素子を導通して、前記整流性素子の第2の電
極の電位をV2とする第1のステップと、 前記第1のステップから、前記スイッチング
素子を非導通とし、前記整流性素子の両電極間の電圧を、しきい値Vthに収束させ、前記
整流性素子の第2の電極の電位を(V1−|Vth|)とする第2のステップと、 前記容量
手段の第2の電極の電位をVDataだけ変化させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(
1−|Vth|±VData)とする第3のステップとを有することを特徴としている。
【0074】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 前記半導体装置は、さらにトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極は、前記整流性素子の第2の電極と電気的に接続されて
いることを特徴としている。
【0075】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量
手段とを有し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えら
れ、前記第1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2
の整流性素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極に
は、V2以上V2'以下の電位を有する第1の信号が入力され、 前記第1の整流性素子の
しきい値電圧がVth1、前記第2の整流性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前
記第2の容量手段の第2の電極の電位をV2とし、前記第1の整流性素子の第2の電極の
電位を(V2+Vth2)とする第1のステップと、 前記第1のステップから、前記第2
の容量手段の第2の電極の電位をV2'とし、前記第1の整流性素子の両電極間の電圧を、
しきい値Vth1に収束させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(V1−|Vth1|)と
する第2のステップとを有することを特徴としている。
【0076】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量
手段とを有し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えら
れ、前記第1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2
の整流性素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極に
は、V2以上V2'以下の電位を有する第1の信号が入力され、 前記容量手段の第2の電
極には、V3以上(V3+VData)以下、または(V3−VData)以上V3以下の電位を有する第
2の信号が入力され、 前記第1の整流性素子のしきい値電圧がVth1、前記第2の整流
性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前記第2の容量手段の第2の電極の電位を
2とし、前記第1の整流性素子の第2の電極の電位を(V2+Vth2)とする第1のステ
ップと、 前記第1のステップから、前記第2の容量手段の第2の電極の電位をV2'とし
、前記第1の整流性素子の両電極間の電圧を、しきい値Vth1に収束させ、前記整流性素
子の第2の電極の電位を(V1−|Vth1|)とする第2のステップと、 前記容量手段の
第2の電極の電位をVDataだけ変化させ、前記第1の整流性素子の第2の電極の電位を(
1−|Vth1|±VData)とする第3のステップとを有することを特徴としている。
【0077】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量
手段とを有し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えら
れ、前記第1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2
の整流性素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極に
は、V2以上V2'以下の電位を有する第1の信号が入力され、 前記第1の整流性素子の
しきい値電圧がVth1、前記第2の整流性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前
記第2の容量手段の第2の電極の電位をV2'とし、前記第1の整流性素子の第2の電極の
電位を(V2'−|Vth2|)とする第1のステップと、 前記第1のステップから、前記第
2の容量手段の第2の電極の電位をV2とし、前記第1の整流性素子の両電極間の電圧を
、しきい値Vth1に収束させ、前記整流性素子の第2の電極の電位を(V1+Vth1)と
する第2のステップとを有することを特徴としている。
【0078】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 第1の整流性素子と、第2の整流性素子と、容量
手段とを有し、 前記第1の整流性素子の第1の電極には、第1の電源電位V1が与えら
れ、前記第1の整流性素子の第2の電極は、前記容量手段の第1の電極および、前記第2
の整流性素子の第1の電極と電気的に接続され、 前記第2の整流性素子の第2の電極に
は、V2以上V2'以下の電位を有する第1の信号が入力され、 前記容量手段の第2の電
極には、V3以上(V3+VData)以下、または(V3−VData)以上V3以下の電位を有する第
2の信号が入力され、 前記第1の整流性素子のしきい値電圧がVth1、前記第2の整流
性素子のしきい値電圧がVth2であるとき、 前記第2の容量手段の第2の電極の電位を
2'とし、前記第1の整流性素子の第2の電極の電位を(V2'−|Vth2|)とする第1の
ステップと、 前記第1のステップから、前記第2の容量手段の第2の電極の電位をV2
とし、前記第1の整流性素子の両電極間の電圧を、しきい値Vth1に収束させ、前記整流
性素子の第2の電極の電位を(V1+Vth1)とする第2のステップと、 前記容量手段
の第2の電極の電位をVDataだけ変化させ、前記第1の整流性素子の第2の電極の電位を
(V1+Vth1±VData)とする第3のステップとを有することを特徴としている。
【0079】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 前記半導体装置は、さらにトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極は、前記第1の整流性素子の第2の電極と電気的に接続
されていることを特徴としている。
【0080】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 前記整流性素子は、ゲート・ドレイン間を接続し
たトランジスタを用いてなり、 前記トランジスタがNチャネル型であるとき、V1<V2
であり、 前記トランジスタがPチャネル型であるとき、V1>V2であることを特徴とし
ている。
【0081】
本発明の半導体装置の駆動方法は、 前記第1の整流性素子は、ゲート・ドレイン間を
接続したトランジスタを用いてなり、 前記トランジスタがNチャネル型であるとき、V
1<V2であり、 前記トランジスタがPチャネル型であるとき、V1>V2であることを特
徴としている。
【発明の効果】
【0082】
本発明によると、容量手段の容量値等のばらつきの影響等を受けることなく、正常にT
FTのしきい値ばらつきを補正することが出来る。さらに、図10、11に示したような
構成によってしきい値補正を行う場合、1水平期間内に行う動作が多かったのに対して、
本発明はより簡単な動作原理に基づいており、動作タイミングも簡単なため、回路の高速
動作が可能となり、特にデジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方法によって
表示を行う際に、よりビット数の高い映像信号を用いて高品質な映像の表示が可能となる

【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図2】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図3】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図4】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図5】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図6】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図7】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図8】一般的な発光装置における画素の構成を示す図。
【図9】デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方法を説明する図。
【図10】TFTのしきい値ばらつき補正が可能な発光装置の画素の一例と、その動作を説明する図。
【図11】TFTのしきい値ばらつき補正が可能な発光装置の画素の一例と、その動作を説明する図。
【図12】本発明において、デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方法を用いる場合の動作を説明する図。
【図13】本発明が適用可能な電子機器の例を示す図。
【図14】本発明の動作原理を説明する図。
【図15】発光装置の上面図および断面図。
【図16】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図17】本発明の一実施形態と、その動作を説明する図。
【図18】アナログ信号方式による発光装置の概要を説明する図。
【図19】図18にて用いるソース信号線駆動回路およびゲート信号線駆動回路の構成例を示す図。
【図20】デジタル信号方式による発光装置の概要を説明する図。
【図21】図20にて用いるソース信号線駆動回路およびゲート信号線駆動回路の構成例を示す図。
【図22】図1に示した構成の画素のレイアウト例を示す図。
【図23】本発明のしきい値補正原理を用いて電流源回路を構成する例を示す図。
【図24】本発明のしきい値補正原理を用いて電流源回路を構成する例を示す図。
【図25】本発明のしきい値補正原理を用いて電流源回路を構成する例を示す図。
【図26】本発明のしきい値補正原理を用いて電流源回路を構成する例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0084】
(実施の形態1)図1(A)に、本発明の第1の実施形態を示す。本実施形態は、ソース信
号線101、第1、第2のゲート信号線102、103、TFT104〜107、容量手
段108、EL素子109、リセット用電源線110、電流供給線111、電源線112
を有する。さらに、映像信号を保持するための保持容量手段113を設けても良い。
【0085】
TFT104のゲート電極は、第1のゲート信号線102に接続され、第1の電極は、
ソース信号線101に接続され、第2の電極は、容量手段108の第1の電極に接続され
ている。TFT105のゲート電極と第1の電極とは互いに接続されて容量手段108の
第2の電極に接続され、TFT105の第2の電極は、リセット用電源線110に接続さ
れている。TFT106のゲート電極は、容量手段108の第2の電極、TFT105の
ゲート電極、および第1の電極に接続され、TFT106の第1の電極は、電流供給線1
11に接続され、第2の電極は、EL素子109の第1の電極に接続されている。EL素
子109の第2の電極は、電源線112に接続され、電流供給線111とは互いに電位差
を有している。TFT107のゲート電極は、第2のゲート信号線103に接続され、第
1の電極はソース信号線101に接続され、第2の電極は、TFT106のゲート電極に
接続されている。保持容量手段113を設ける場合には、TFT106のゲート電極と、
電流供給線111等の定電位を得られる部位との間に設ければ良い。
【0086】
図1(B)は、第1、第2のゲート信号線に入力されるパルスのタイミングを示している
。図1および図2(A)〜(D)を用いて、動作について説明する。なお、ここではTFT1
04、107はNチャネル型TFT、TFT105、106はPチャネル型TFTを用い
て構成しているが、TFT104、107に関しては単にスイッチング素子として機能す
れば良く、その極性は問わない。
【0087】
リセット用電源線110の電位がVReset、電流供給線111の電位がVDDであり、VR
eset<VDDとする。まず、ソース信号線101の電位がVSS(<VReset)となり、さらに
第2のゲート信号線103がHレベルとなってTFT107がONする。すると、TFT
105、106のゲート電極の電位が降下していく。やがて、TFT106のゲート・ソ
ース間電圧がしきい値よりも低くなってONし、続いてTFT105のゲート・ソース間
電圧がしきい値よりも低くなってONする(図2(A))。このとき、図2(A)においては
、TFT104はOFFしているが、この期間でONしていても構わない。
【0088】
TFT105がONすると、リセット用電源線110〜TFT105〜TFT107〜
ソース信号線101に電流パスが生ずる。よって、TFT105がONした後、すぐに第
2のゲート信号線103をLレベルとして、TFT107をOFFする。同時に、第1の
ゲート信号線102をHレベルとし、TFT104をONする。すると、図2(B)に示す
ような電荷の移動が生ずる。TFT105がONしているので、TFT105、106の
ゲート電極の電位が上昇していく。ここで、TFT105のゲート・ドレイン間は接続さ
れているため、TFT105のゲート・ソース間電圧、すなわちTFT105のソース・
ドレイン間電圧がしきい値に等しくなったところで、TFT105がOFFする。このと
き、TFT105、106のゲート電極の電位は、(VReset−|Vth|)である。一方、容
量手段108に注目すると、両端の電圧が(VReset−|Vth|−VSS)となるだけの電荷が
貯まっている。
【0089】
続いて、ソース信号線101より、映像信号が入力される(図2(C))。ソース信号線1
01の電位が、VSSからVDataだけ変化する。ここで、容量手段108による容量結合に
より、TFT105、106のゲート電極の電位もVDataだけ変化する。このとき、TF
T105がONしてはならない。このときのVDataの値の条件に関しては後述する。一方
、TFT106のソース電位はVDD(>VReset)であり、ゲート・ソース間電圧は、(VRe
set−|Vth|+VData−VDD)となり、このゲート・ソース間電圧に応じたドレイン電流が
、EL素子109に供給され、発光する(図2(D))。
【0090】
ここで、リセット用電源線110の電位VReset、電流供給線111の電位VDD、ソー
ス信号線101の電位、および映像信号VDataの大小関係について、図2(E)を用いて説
明する。
【0091】
まず、固定電位の大小関係としては、VSS<VReset<VDDである。
【0092】
次に、TFT105、106のゲート電極の電位について考える。図2(A)の初期化に
よって、TFT105、106のゲート電極の電位は図2(E)に(1)で示した電位、すな
わちVSSとなる。続いて、しきい値の保存を行っている期間には、TFT105、106
のゲート電極の電位は上昇し、最終的に図2(E)に(2)で示した電位、すなわち(VReset
−|Vth|)となる。続いて、映像信号が入力されると、(2)の電位からさらにVDataだけ
変化する。ここで、VDataが負の値である場合、TFT105、106のゲート電極の電
位は、(2)の電位よりも低くなる。すなわち、TFT105のゲート・ソース間電圧はし
きい値よりも低くなってONしてしまうため、前述の条件に反する。よってVDataは正の
値である必要がある。よって、映像信号の入力によって、TFT105、106の電位は
、図2(E)に(3)で示した電位、すなわち(VReset−|Vth|+VData)となる。また、T
FT106においては、そのゲート電極の電位がVDD−|Vth|よりも高くなるとOFFす
るので、映像信号VDataのとり得る電位の範囲は、図2(E)に200で示した範囲、すな
わち0≦VData≦VDD−VReset(好ましくは、TFT105が確実にOFFするよう、0
<VData≦VDD−VReset)である必要がある。ただし、階調0、すなわちEL素子109
が全く発光しない状態のときは、TFT106がOFFする電位、すなわち(VDD−VRes
et)よりもわずかに高い電位を与えるようにしても良い。
【0093】
このとき、VDataが0に近いほど、TFT106のゲート・ソース間電圧の絶対値は大
きくなるので、EL素子109の輝度は高い。VDataが大きい値であるほど、TFT10
6のゲート・ソース間電圧の絶対値は小さくなるので、EL素子109の輝度は低い。
【0094】
以上の動作を1画面にわたって行うことにより、映像の表示を行う。本発明の場合、し
きい値の保存は容量手段108のみによってなされるので、前述のような容量値のばらつ
きがEL素子109に流れる電流値に影響することがなく、確実なしきい値補正を行うこ
とが出来る。
【0095】
(実施の形態2)前述のアナログ階調方式とは異なる方式として、TFTのしきい値等が
ON電流に影響しにくい領域を用いて、EL素子109を輝度100%、0%の2つの状
態のみで制御するデジタル階調方式が提案されている。この方式では、白、黒の2階調し
か表現出来ないため、時間階調方式や、面積階調方式等と組み合わせて多階調化を実現し
ている。
【0096】
時間階調方式とは、EL素子109が発光している時間の差を利用して、視覚的に輝度
差を表現する方法である。詳細な動作については他の項で述べるが、このような駆動方法
の場合、EL素子109は発光、非発光の2つの状態のみをとれば良い。よって映像信号
DataもHレベル、Lレベルの2電位のみが与えられれば良い。
【0097】
今、TFT106はPチャネル型であるので、VDataがLレベルのとき、EL素子10
9が発光し、VDataがHレベルのとき、EL素子109が非発光となる。このとき、実施
形態1にて示したVDataの条件より、VDataがLレベルのとき、その電位は図2(E)にて
200で示される範囲のうち、出来るだけEL素子109に多くの電流を供給出来て、か
つTFT105がONしない電位とすれば良い。すなわち(VReset−|Vth|)に等しいか
、やや高い電位とすれば良い。一方、VDataがHレベルのときは、TFT106が確
実にOFFする電位とすれば良い。この場合、特にその電位は200で示された範囲であ
る必要はなく、むしろそれより高い電位、(例えばVDD等)を入力するのが望ましい。
【0098】
(実施の形態3)図3(A)に、第3の実施形態として、TFTの接続を一部異なるものと
した例を示す。概ね図1(A)に示した構成と同様であるが、TFT307の第1の電極が
、ソース信号線ではなく、TFT304の第2の電極に接続されている点が異なる。
【0099】
図3(B)〜(E)に沿って、動作について説明する。リセット用電源線310の電位がV
Reset、電流供給線311の電位がVDDであり、VReset<VDDとする。まず、ソース信号
線301の電位がVSS(<VReset)となり、さらに第1、第2のゲート信号線302、3
03がHレベルとなってTFT304、307がONする。すると、TFT305、30
6のゲート電極の電位が降下していく。やがて、TFT305のゲート・ソース間電圧が
しきい値よりも低くなってONし、続いてTFT306のゲート・ソース間電圧がしきい
値よりも低くなってONする(図3(B))。
【0100】
TFT305がONしたことによって、リセット用電源線310〜TFT305〜TF
T307〜TFT304〜ソース信号線301に電流パスが生ずる。よってTFT305
、306がいずれもONした後、すぐに第2のゲート信号線303をLレベルとして、T
FT307をOFFする。すると、図3(C)に示すような電荷の移動が生ずる。TFT3
05がONしているので、TFT305、306のゲート電極の電位が上昇していく。こ
こで、TFT305のゲート・ドレイン間は接続されているため、TFT305のゲート
・ソース間電圧、すなわちTFT305のソース・ドレイン間電圧がしきい値Vthに等し
くなったところで、TFT305がOFFする。このとき、TFT305、306のゲー
ト電極の電位は、(VReset−|Vth|)である。一方、容量手段308に注目すると、第2
の電極の電位が変化した分により、電荷が貯まっている。
【0101】
続いて、ソース信号線301より、映像信号が入力される(図3(D))。ソース信号線3
01の電位が、VSSからVDataだけ変化する。ここで、容量手段308による容量結合に
より、TFT305、306のゲート電極の電位もVDataだけ変化する。このとき、TF
T305がONしてはならない。一方、TFT306のソース電位はVDD(>VReset)で
あり、ゲート・ソース間電圧は、(VReset−|Vth|+VData−VDD)となり、このゲート
・ソース間電圧に応じたドレイン電流が、EL素子309に供給され、発光する(図3(E
))。
【0102】
(実施の形態4)ここで、デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方法につい
て説明する。このような方法を用いて駆動する場合、画素の構成は図9(A)に示すような
ものが一例とされる。スイッチング用TFT904、駆動用TFT905に加え、消去用
TFT906を用いることによって、発光時間の長さを細かく制御することが可能となっ
ている。
【0103】
デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた場合、図9(B)に示すように、1フ
レーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する。各サブフレーム期間は、図9(C)に示
すように、アドレス(書き込み)期間と、サステイン(発光)期間とを有し、さらに、必要な
場合には消去期間を有する。階調表現の方法としては、例えば、表示ビット数に応じた数
のサブフレーム期間を設け、各サブフレーム期間におけるサステイン(発光)期間の長さを
、2(n-1):2(n-2):・・・:2:1とし、各サステイン(発光)期間でEL素子の発光、
もしくは非発光の選択をし、1フレーム期間内にEL素子が発光している合計時間の長さ
の差を利用して階調表現を行う。発光している合計期間が長ければ輝度が高く、短ければ
輝度が低く認識される。図9(B)においては4ビット階調の例を示しており、1フレーム
期間は4つのサブフレーム期間に分割され、サステイン(発光)期間の組み合わせによって
4=16階調を表現出来る。なお、フレーム期間の分割数についてはこの限りではなく
、さらに多くのサブフレーム期間に分割されていても良い。
【0104】
また、階調表現に際しては、サステイン(発光)期間の長さの比が必ずしも2(n-1)
(n-2):・・・:2:1となっていなくても良い。
【0105】
この方法により多階調化を図る場合、下位ビットのサステイン(発光)期間の長さがより
短くなるため、サステイン(発光)期間の終了後、直ちに次のアドレス期間を開始しようと
すると、異なるサブフレーム期間のアドレス(書き込み)期間が重複する期間が生ずる。そ
の場合、ある画素に入力される映像信号が、同時に異なる画素にも入力されてしまうこと
になるため、正常な表示が出来なくなる。消去期間は、このような問題を解決する期間と
して、図9(B)において、Ts3の後、およびTs4の後で、隣接するサブフレーム期間
に属するアドレス(書き込み)期間が重複しないように設けられる。よって、サステイン(
発光)期間が長く、隣接するサブフレーム期間に属するアドレス(書き込み)期間の重複が
生ずる心配の無いSF1、SF2においては、消去期間は設けられていない。
【0106】
図4(A)は、実施形態1にて示した構成の画素に、第3のゲート信号線414、消去用
TFT415を追加し、デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方法を用いる
ものである。消去用TFT415のゲート電極は、第3のゲート信号線414に接続され
、消去用TFT415の第1の電極は、TFT406のゲート信号線に接続され、消去用
TFT415の第2の電極は、電流供給線411に接続されている。また、映像信号を保
持するために、保持容量手段413を設ける場合には、TFT406のゲート電極と、あ
る定電位を得られる部位との間に設ければ良い。図4の場合、電流供給線411との間に
設けているが、例えば前段のゲート信号線等でも良い。また、TFT404の第2の電極
と、電流供給線411等の定電位との間に設けても良いし、保持容量の値を大きくしたい
場合には、両方に設けても良い。
【0107】
初期化から映像信号の入力、発光までは、実施形態1にて説明したものと同様である。
なお、初期化、映像信号の入力、およびサステイン(発光)期間においては、消去用TFT
415はOFFしている。
【0108】
ここで、サステイン(発光)期間から消去期間における動作について、図4および図12
を用いて説明する。図12(A)は、図9(B)に示したものと同様であり、1フレーム期間
は4つのサブフレーム期間を有する。図12(B)に示すとおり、サステイン(発光)期間が
短いサブフレーム期間SF3、SF4においては、それぞれ消去期間Te3、Te4を有
している。ここでは、SF3での動作を例として説明する。
【0109】
映像信号の入力が完了した後、図4(B)に示すように、TFT406のゲート・ソース
間に電圧に応じた電流がEL素子409に流れて発光する。その後、当該サステイン(発
光)期間の終了するタイミングに達すると、第3のゲート信号線414にパルスが入力さ
れてHレベルとなり、TFT415がONし、図4(C)に示すように、TFT406のゲ
ート・ソース間電圧を0とする。この動作によってTFT406がOFFしてEL素子4
09への電流が遮断され、強制的にEL素子409が非発光となる。
【0110】
これらの動作に関するタイミングチャートを図12(C)に示した。初期化、しきい値保
存、映像信号書き込みを行う期間がアドレス(書き込み)期間に含まれる。サステイン(発
光)期間の後、第3のゲート信号線414にパルスが入力されてEL素子409が非発光
となってから、次に第2のゲート信号線403にパルスが入力されて初期化が始まるまで
の期間が消去期間となる。
【0111】
(実施の形態5)本実施形態においては、実施形態4とは異なる構成によって消去動作を
行う例について、図5を用いて説明する。
【0112】
図5(A)は、実施形態4と同様、消去用TFT415を有する構成であるが、実施形態
4において、TFT415の第1の電極は、TFT406のゲート電極、つまり容量手段
408の第2の電極に接続されていたのに対し、図5(A)においては、容量手段408の
第1の電極に接続されている。
【0113】
映像信号の入力が完了した後、図5(B)に示すように、TFT406のゲート・ソース
間に電圧に応じた電流がEL素子409に流れて発光する。その後、当該サステイン(発
光)期間の終了するタイミングに達すると、第3のゲート信号線414にパルスが入力さ
れてHレベルとなり、TFT415がONし、図5(C)に示すように、容量手段408の
第1の電極における電位がVDDとなる。よって、TFT406のゲート電極の電位はVDD
よりもさらに高くなるため、ゲート・ソース間電圧が正の値となる。この動作によってT
FT406がOFFしてEL素子409への電流が遮断され、強制的にEL素子409が
非発光となる。
【0114】
つまり、消去期間の動作は、EL素子409に電流を供給するための駆動用TFTとし
て機能しているTFT406のゲート・ソース間電圧を、TFT406がOFFするよう
な電圧とすることにより、EL素子409への電流を遮断する。このような原理に基づく
限りは、消去用TFT415の位置は、限定しない。
【0115】
(実施の形態6)実施の形態4、5において、消去期間の動作は、EL素子409に電流
を供給するための駆動用TFTとして機能しているTFT406のゲート・ソース間電圧
を、TFT406がOFFするような電圧とすることにより、EL素子409への電流を
遮断していた。この他の方法を用いた例を図6(A)に示す。実施の形態4、5においては
、消去用TFT415は、電流供給線411と、TFT406のゲート電極、もしくは電
流供給線411と、容量手段408の第1の電極との間に設けられていたが、本実施形態
においては、消去用TFT415は、TFT406とEL素子409との間に設けられて
いる。つまり、本実施形態の手法では、電流供給線〜TFT406〜EL素子409とい
う経路のいずれかの場所にTFTを追加し、そのTFTをOFFすることによって、EL
素子409への電流供給を遮断する。
【0116】
初期化、映像信号の入力、および発光については、実施の形態4,5と同様である。た
だし、消去用TFT415は、サステイン(発光)期間にのみONし、図6(B)に示すよう
に電流が流れる。初期化、映像信号の入力、および消去期間においては、TFT415は
OFFし、EL素子409への電流を遮断する。
【0117】
実施の形態4、5と動作面で異なる点としては、実施の形態4,5においては、一度消
去用TFT415をONすることによって、TFT406のゲート・ソース間電圧を制御
するので、一度この動作を行った後は、EL素子409は次の映像信号が書き込まれるま
で発光しない。よって第3のゲート信号線414に入力されるパルスは、図12(C)に示
したように、消去期間を開始するタイミングで短いパルスを入力するだけで良いが、本実
施形態においては、消去用TFT415は、サステイン(発光)期間を通じてONしている
必要があるため、第3のゲート信号線415には、サブフレーム期間ごとに、サステイン
(発光)期間に等しい長さでパルスを入力する必要がある。
【0118】
また、実施の形態4,5および本実施形態において、消去用TFTはNチャネル型TF
Tを用いているが、消去用TFTは単なるスイッチング素子として用いているので、特に
その極性は限定しない。
【0119】
(実施の形態7)実施の形態1〜6においては、映像信号が入力される前の初期化動作に
は、あるTFTを用いて行っている。具体的には、ゲート電極とドレイン領域とが接続さ
れたTFTのソース・ドレイン間に現れるしきい値を取得している。これに対し、図7(
A)では、TFTの代わりにダイオード713を用いる。ダイオード713の第1の電極
は、TFT706のゲート電極に接続され、第2の電極は、第2のゲート信号線703に
接続されている。また、映像信号を保持するために、容量手段712を設ける場合には、
TFT706のゲート電極と、電流供給線710等の定電位を得られる部位との間に設け
れば良い。また、TFT704の第2の電極と、電流供給線710等の定電位を得られる
部位との間に設けても良いし、保持容量の値を大きくしたい場合には、両方に設けても良
い。
【0120】
実施の形態1と異なる点は、初期化の際の動作のみである。ここでは、映像信号の入力
および発光動作についての説明は省略し、図7(B)を用いて初期化の際の動作について説
明する。
【0121】
まず、第2のゲート信号線703の電位は、Hレベル(例えばVDD)としておく。続いて
、初期化のタイミングで、第2のゲート信号線703の電位をLレベル(例えばVSS)とす
ると、ダイオード713には順バイアスがかかり、電位の高いノードから低いノードへ、
つまり図7(B)に示すように電流が生じ、TFT705、706のゲート電極の電位が降
下する。やがて、TFT705において、ゲート・ソース間電圧がしきい値電圧よりも低
くなってONし、その後さらに、TFT706において、ゲート・ソース間電圧がしきい
値電圧よりも低くなってONする。ここで初期化は完了し、第2のゲート信号線703の
電位は再びHレベルとなる。このとき、ダイオード713には逆バイアスがかかり、映像
信号の入力、発光動作を行っている期間においては、電流が流れない。
【0122】
以後、実施の形態1と同様にして、入力された映像信号に応じた電流がEL素子708
に流れて発光する。
【0123】
図7(C)は、ダイオード713に代わって、容量手段714を設けた例を示している。
容量手段714の第1の電極は、TFT706のゲート電極に接続され、第2の電極は、
第2のゲート信号線703に接続されている。この場合も、動作は図7(B)に示したもの
と同様であり、まず、第2のゲート信号線703をHレベルとしておき、初期化のタイミ
ングで、第2のゲート信号線703の電位をLレベルとする。このとき、TFT705が
OFFしているので、容量手段714による容量結合により、TFT705、706のゲ
ート電極の電位が降下する。やがて、TFT705において、ゲート・ソース間電圧がし
きい値電圧よりも低くなってONし、その後さらに、TFT706において、ゲート・ソ
ース間電圧がしきい値電圧よりも低くなってONする。
【0124】
続いて、TFT704がONして、映像信号の入力が行われる。第2のゲート信号線7
03は、このときLレベルとなっているが、映像信号が入力されている間にHレベルとし
ておけば良い。
【0125】
以後、実施の形態1と同様にして、入力された映像信号に応じた電流がEL素子708
に流れて発光する。
【0126】
(実施の形態8)TFT等を基板上に作り込み、画素部と周辺回路とを一体形成した表示
装置は、小型、軽量という利点に対し、成膜、エッチングの繰り返しによる素子形成と、
半導体層に導電性を与えるための不純物元素の添加等、作製工程の複雑さがある。特に、
不純物元素の添加は、Pチャネル型TFTとNチャネル型TFTとでは別の工程となるた
め、さらに工程の増加を招いている。
【0127】
そこで、画素部および周辺回路を、単一極性のTFTによって構成することにより、不
純物元素の添加工程を一部省略することが出来る。これにより、工程短縮が可能となるの
みならず、フォトマスクの枚数も減らすことが出来る。
【0128】
単一極性のTFTを用いて構成した例としては、同発明者によって特願2001−34
8032号に記載の構成がある。これは、電界効果移動度の高いNチャネル型TFTのみ
を用いて構成されており、さらにEL素子の劣化が生じても、輝度低下を起こしにくい構
成となっている。
【0129】
本実施形態においては、この技術を本発明と組み合わせた構成により、双方の利点を兼
ね備える構成、つまりEL素子の劣化に伴う輝度低下を抑制し、かつTFTのしきい値ば
らつきの補正が可能な構成について説明する。
【0130】
図16(A)に構成例を示す。ソース信号線1601、第1〜第3のゲート信号線160
2〜1604、TFT1605〜1609、容量手段1610、1611、EL素子16
12、リセット用電源線1613、電流供給線1614、電源線1615、1616を有
する。保持容量手段1617を設ける場合には、TFT1607のゲート電極と、電流供
給線1614等の定電位を得られる部位との間に設ければ良い。
【0131】
TFT1605のゲート電極は、第1のゲート信号線1602に接続され、第1の電極
は、ソース信号線1601に接続され、第2の電極は、容量手段1610の第1の電極に
接続されている。TFT1606のゲート電極および第1の電極は互いに接続され、容量
手段1610の第2の電極に接続されている。TFT1606の第2の電極は、リセット
用電源線1613に接続されている。TFT1607のゲート電極は、TFT1606の
ゲート電極および第1の電極に接続され、第1の電極は、電流供給線1614に接続され
、第2の電極は、EL素子1612の第1の電極(陽極)に接続されている。TFT160
8のゲート電極は、第2のゲート信号線1603に接続され、第1の電極は、ソース信号
線1601に接続され、第2の電極は、TFT1606、1607のゲート電極に接続さ
れている。TFT1609のゲート電極は、第3のゲート信号線1604に接続され、第
1の電極は、電源線1616に接続され、第2の電極は、EL素子1612の第1の電極
(陽極)に接続されている。EL素子1612の第2の電極(陰極)は、電源線1615に接
続されている。容量手段1611の第1の電極は、TFT1605の第2の電極に接続さ
れ、容量手段1611の第2の電極は、EL素子1612の第1の電極(陽極)に接続され
ている。
【0132】
図16(B)、図17(A)〜(E)に沿って、動作について説明する。第1〜第3のゲート
信号線1602〜1604に入力されるパルスおよび、ソース信号線1601に入力され
る映像信号のタイミングチャートを図16(B)に示す。映像信号は、"V"で示されるタイ
ミングで入力され、所定の電位をとる。
【0133】
今、リセット用電源線1613の電位はVReset、電流供給線1614の電位はVDD
電源線1615の電位はVC、電源線1616の電位はVSSであり、VSS<VC<VDD<V
Resetである。まず、ソース信号線1601の電位をVX(>VReset)とする。そして、第
2、第3のゲート信号線1603、1604がHレベルとなってTFT1608、160
9がともにONすると、図17(A)に示すように電流が生じ、TFT1606、1607
のゲート電極の電位が上昇する。やがて、TFT1606のゲート・ソース間電圧がしき
い値を上回ってTFT1606がONし、さらに、TFT1607のゲート・ソース間電
圧がしきい値を上回ってTFT1607がONする。以上の動作で初期化が完了する。
【0134】
初期化の完了後、直ちに第2のゲート信号線がLレベルとなってTFT1608がOF
Fする。すると、TFT1606、1607のゲート電極の電位が降下を始める。そして
、その電位が(VReset+Vth)、すなわちTFT1606のゲート・ソース間電圧がしき
い値に等しくなったところでTFT1606がOFFする。これにより、容量手段161
0の両電極間には電位差が生じてこれが保持される。
【0135】
一方、この時点ではTFT1607のゲート・ソース間電圧はしきい値を上回っている
ためONしており、TFT1609もまたONしているため、電流供給線1614〜TF
T1607〜TFT1609〜電源線1616という経路に、図17(B)に示すように電
流が流れるが、このときEL素子1612においては、VSS<VCであるため電流が流れ
ない。よってここではEL素子1612は発光しない。
【0136】
続いて、映像信号の入力を開始する。電位VXに固定されていたソース信号線1601
に、所定の電位を持った映像信号が入力され、ソース信号線1601の電位は(VX−VDa
ta)となる。TFT1606は、そのゲート・ソース間電圧がしきい値よりも小さくなっ
ており、OFFしたままである。一方、TFT1607のゲート・ソース間電圧は、(VR
eset+Vth−VData−VDD)となり、この電圧に応じたドレイン電流が流れる(図17(C)
)。
【0137】
映像信号の入力が終了すると、第1のゲート信号線1602がLレベルとなってTFT
1605がOFFし、その後、第3のゲート信号線1604がLレベルとなってTFT1
609がOFFする。これにより、TFT1607を流れる電流は、EL素子1612に
流れ、発光する(図17(D))。
【0138】
ここで、リセット用電源線1613の電位VReset、電流供給線1614の電位VDD
ソース信号線1601の電位、および映像信号VDataの大小関係について、図17(E)を
用いて説明する。
【0139】
TFT1606、1607のゲート電極の電位について考える。図17(A)の初期化に
よって、TFT1606、1607のゲート電極の電位は図17(E)に(1)で示した電位
、すなわちVXとなる。続いて、しきい値の保存を行っている期間には、TFT1606
、1607のゲート電極の電位は下降し、最終的に図17(E)に(2)で示した電位、すな
わち(VReset+|Vth|)となる。続いて、映像信号が入力されると、(2)の電位からさら
にVDataだけ変化する。ここで、この変化が正である場合、TFT1606、1607の
ゲート電極の電位は、(2)の電位よりも高くなる。すなわち、TFT1606のゲート・
ソース間電圧はしきい値よりも高くなってONしてしまうため、前述の条件に反する。よ
って、映像信号の変化は負である必要がある。よって、映像信号の入力によって、TFT
1606、1607の電位は、図17(E)に(3)で示した電位、すなわち(VReset+|Vt
h|−VData)となる。また、TFT1607においては、そのゲート電極の電位がVDD+|
th|よりも低くなるとOFFするので、映像信号VDataのとり得る電位の範囲は、図1
7(E)に1700で示した範囲、すなわち0≦VData≦VReset−VDD(好ましくは、TF
T1606が確実にOFFするよう、0<VData≦VReset−VDD)である必要がある。た
だし、階調0、すなわちEL素子1612が全く発光しない状態のときは、TFT160
7が確実にOFFするように、(VReset−VDD)よりもわずかに大きい電位をVDataとし
て与えるようにしても良い。
【0140】
このとき、VDataが0に近いほど、TFT1607のゲート・ソース間電圧の絶対値は
大きくなるので、EL素子1612の輝度は高い。VDataが大きい値であるほど、TFT
1607のゲート・ソース間電圧の絶対値は小さくなるので、EL素子1612の輝度は
低い。
【0141】
以上の説明は、アナログ階調方式による表示の場合を例にとって行ってきたが、実施の
形態2に示すようなデジタル階調による表示も、同様に行うことが出来る。また、時間階
調方式を用いる場合に、消去用TFTを設けた構成と本実施形態とを組み合わせることも
容易である。
【実施例1】
【0142】
以下に、本発明の実施例について記載する。本実施例においては、映像信号にアナログ
映像信号を用いて表示を行う発光装置の構成について説明する。図18(A)に、発光装置
の構成例を示す。基板1801上に、複数の画素がマトリクス状に配置された画素部18
02を有し、画素部周辺には、ソース信号線駆動回路1803および、第1、第2のゲー
ト信号線駆動回路1804、1805を有している。図18(A)においては、2組のゲー
ト信号線駆動回路を用い、第1、第2のゲート信号線をそれぞれ制御する。
【0143】
ソース信号線駆動回路1803、第1、第2のゲート信号線駆動回路1804、180
5に入力される信号は、フレキシブルプリント基板(Flexible Print Circuit:FPC)1
806を介して外部より供給される。
【0144】
図18(B)に、ソース信号線駆動回路の構成例を示す。これは、映像信号にアナログ映
像信号を用いて表示を行うためのソース信号線駆動回路であり、シフトレジスタ1811
、バッファ1812、サンプリング回路1813を有している。特に図示していないが、
必要に応じてレベルシフタ等を追加しても良い。
【0145】
ソース信号線駆動回路の動作について説明する。図19(A)に、より詳細な構成を示し
たので、そちらを参照する。
【0146】
シフトレジスタ1901は、フリップフロップ回路(FF)1902等を複数段用いてな
り、クロック信号(S−CLK)、クロック反転信号(S−CLKb)、スタートパルス(S
−SP)が入力される。これらの信号のタイミングに従って、順次サンプリングパルスが
出力される。
【0147】
シフトレジスタ1901より出力されたサンプリングパルスは、バッファ1903等を
通って増幅された後、サンプリング回路へと入力される。サンプリング回路1904は、
サンプリングスイッチ(SW)1905を複数段用いてなり、サンプリングパルスが入力さ
れるタイミングに従って、ある列で映像信号のサンプリングを行う。具体的には、サンプ
リングスイッチにサンプリングパルスが入力されると、サンプリングスイッチ1905が
ONし、そのときに映像信号が有する電位が、サンプリングスイッチを介して各々のソー
ス信号線へと出力される。
【0148】
続いて、ゲート信号線駆動回路の動作について説明する。図18(C)に示した、第1、
第2のゲート信号線駆動回路1804、1805についての詳細な構成の一例を図19(
B)に示した。第1のゲート信号線駆動回路は、シフトレジスタ回路1911、バッファ
1912を有し、クロック信号(G−CLK1)、クロック反転信号(G−CLKb1)、ス
タートパルス(G−SP1)に従って駆動される。第2のゲート信号線駆動回路2405も
構成は同様で良い。
【0149】
シフトレジスタ〜バッファの動作については、ソース信号線駆動回路の場合と同様であ
る。バッファによって増幅された選択パルスは、それぞれのゲート信号線を選択する。第
1のゲート信号線駆動回路によって、第1のゲート信号線G11、G21、・・・、Gm1が順
次選択され、第2のゲート信号線駆動回路によって、第2のゲート信号線G12、G22、・
・・、Gm2が順次選択される。図示していないが、第3のゲート信号線駆動回路について
も第1、第2のゲート信号線駆動回路と同様であり、第3のゲート信号線G13、G23、・
・・、Gm3が順次選択される。選択された行において、実施形態にて説明した手順により
、画素に映像信号が書き込まれて発光する。
【0150】
なお、ここではシフトレジスタの一例として、D−フリップフロップを複数段用いてな
るものを図示したが、デコーダ等によって、信号線を選択出来るような構成としていても
良い。
【実施例2】
【0151】
本実施例においては、映像信号にデジタル映像信号を用いて表示を行う発光装置の構成
について説明する。図20(A)に、発光装置の構成例を示す。基板2001上に、複数の
画素がマトリクス状に配置された画素部2002を有し、画素部周辺には、ソース信号線
駆動回路2003および、第1、第2のゲート信号線駆動回路2004、2005を有し
ている。図20(A)においては、2組のゲート信号線駆動回路を用い、第1、第2のゲー
ト信号線をそれぞれ制御する。
【0152】
ソース信号線駆動回路2003、第1、第4のゲート信号線駆動回路2004、200
5に入力される信号は、フレキシブルプリント基板(Flexible Print Circuit:FPC)2
006を介して外部より供給される。
【0153】
図20(B)に、ソース信号線駆動回路の構成例を示す。これは、映像信号にデジタル映
像信号を用いて表示を行うためのソース信号線駆動回路であり、シフトレジスタ2011
、第1のラッチ回路2012、第2のラッチ回路2013、D/A変換回路2014を有
している。特に図示していないが、必要に応じてレベルシフタ等を追加しても良い。
【0154】
第1、第2のゲート信号線駆動回路2004、2005については、実施例1にて示し
たものと同様で良いので、ここでは図示および説明を省略する。
【0155】
ソース信号線駆動回路の動作について説明する。図21(A)に、より詳細な構成を示し
たので、そちらを参照する。
【0156】
シフトレジスタ2101は、フリップフロップ回路(FF)2110等を複数段用いてな
り、クロック信号(S−CLK)、クロック反転信号(S−CLKb)、スタートパルス(S
−SP)が入力される。これらの信号のタイミングに従って、順次サンプリングパルスが
出力される。
【0157】
シフトレジスタ2101より出力されたサンプリングパルスは、第1のラッチ回路21
02に入力される。第1のラッチ回路2102には、デジタル映像信号が入力されており
、サンプリングパルスが入力されるタイミングに従って、各段でデジタル映像信号を保持
していく。ここでは、デジタル映像信号は3ビット入力されており、各ビットの映像信号
を、それぞれの第1のラッチ回路において保持する。1つのサンプリングパルスによって
、ここでは3つの第1のラッチ回路が並行して動作する。
【0158】
第1のラッチ回路2102において、最終段までデジタル映像信号の保持が完了すると
、水平帰線期間中に、第2のラッチ回路2103にラッチパルス(Latch Puls
e)が入力され、第1のラッチ回路2102に保持されていたデジタル映像信号は、一斉
に第2のラッチ回路2103に転送される。その後、第2のラッチ回路2103に保持さ
れたデジタル映像信号は、1行分が同時に、D/A変換回路2104へと入力される。
【0159】
第2のラッチ回路2103に保持されたデジタル映像信号がD/A変換回路2104に
入力されている間、シフトレジスタ2101においては再びサンプリングパルスが出力さ
れる。以後、この動作を繰り返し、1フレーム分の映像信号の処理を行う。
【0160】
D/A変換回路2104においては、入力されるデジタル映像信号をデジタル−アナロ
グ変換し、アナログ電圧を有する映像信号としてソース信号線に出力する。
【0161】
前記の動作が、1水平期間内に、全段にわたって同時に行われる。よって、全てのソー
ス信号線に映像信号が出力される。
【0162】
なお、実施例1においても述べたとおり、シフトレジスタの代わりにデコーダ等を用い
て、信号線を選択出来るような構成としていても良い。
【実施例3】
【0163】
実施例2においては、デジタル映像信号はD/A変換回路によってデジタル−アナログ
変換を受け、画素に書き込まれるが、本発明の半導体装置は、時間階調方式によって階調
表現を行うことも出来る。この場合には、図21(B)に示すように、D/A変換回路を必
要とせず、階調表現は、EL素子の発光時間の長短によって制御されるので、各ビットの
映像信号を並列処理する必要がないため、第1および第2のラッチ回路も1ビット分で良
い。このとき、デジタル映像信号は、各ビットが直列に入力され、順次ラッチ回路に保持
され、画素に書き込まれる。勿論、必要ビット数分だけのラッチ回路を並列配置していて
も構わない。
【実施例4】
【0164】
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について、図15を用いて説明す
る。
【0165】
図15は、TFTが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって
形成された発光装置の上面図であり、図15(B)は、図15(A)のA−A'における断面
図、図15(C)は図15(A)のB−B'における断面図である。
【0166】
基板4001上に設けられた画素部4002と、ソース信号線駆動回路4003と、第
1及び第2のゲート信号線駆動回路4004a、4004bとを囲むようにして、シール
材4009が設けられている。また画素部4002と、ソース信号線駆動回路4003と
、第1及び第2のゲート信号線駆動回路4004a、4004bとの上にシーリング材4
008が設けられている。よって画素部4002と、ソース信号線駆動回路4003と、
第1及び第2のゲート信号線駆動回路4004a、4004bとは、基板4001とシー
ル材4009とシーリング材4008とによって、充填材4210で密封されている。
【0167】
また基板4001上に設けられた画素部4002と、ソース信号線駆動回路4003と
、第1及び第2のゲート信号線駆動回路4004a、4004bとは、複数のTFTを有
している。図15(B)では代表的に、下地膜4010上に形成された、ソース信号線駆動
回路4003に含まれるTFT(但し、ここではNチャネル型TFTとPチャネル型TF
Tを図示する)4201及び画素部4002に含まれるTFT4202を図示した。
【0168】
TFT4201及び4202上には層間絶縁膜(平坦化膜)4301が形成され、その上
にTFT4202のドレインと電気的に接続する画素電極(陽極)4203が形成される。
画素電極4203としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透明導電膜として
は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化
亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガ
リウムを添加したものを用いても良い。
【0169】
そして、画素電極4203の上には絶縁膜4302が形成され、絶縁膜4302は画素
電極4203の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電極4203の
上には有機発光層4204が形成される。有機発光層4204は公知の有機発光材料また
は無機発光材料を用いることができる。また、有機発光材料には低分子系(モノマー系)材
料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用いても良い。
【0170】
有機発光層4204の形成方法は公知の蒸着技術もしくは塗布法技術を用いれば良い。
また、有機発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入
層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
【0171】
有機発光層4204の上には遮光性を有する導電膜(代表的にはアルミニウム、銅もし
くは銀を主成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜)からなる陰極420
5が形成される。また、陰極4205と有機発光層4204の界面に存在する水分や酸素
は極力排除しておくことが望ましい。従って、有機発光層4204を窒素または希ガス雰
囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極4205を形成するといった工夫が必
要である。本実施例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用い
ることで上述のような成膜を可能とする。そして陰極4205は所定の電圧が与えられて
いる。
【0172】
以上のようにして、画素電極(陽極)4203、有機発光層4204及び陰極4205か
らなる発光素子4303が形成される。そして発光素子4303を覆うように、絶縁膜4
302上に保護膜4303が形成されている。保護膜4303は、発光素子4303に酸
素や水分等が入り込むのを防ぐのに効果的である。
【0173】
4005aは電源線に接続された引き回し配線であり、TFT4202の第1の電極に
接続されている。引き回し配線4005aはシール材4009と基板4001との間を通
り、異方導電性フィルム4300を介してFPC4006が有するFPC用配線4301
に電気的に接続される。
【0174】
シーリング材4008としては、ガラス材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミ
ックス材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を用いることができる。プラス
チック材としては、FRP(Fiberglass‐Reinforced‐Plastics)板、PVF(ポリビニル
フルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂
フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラー
フィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【0175】
但し、発光素子からの光の放射方向がカバー材側に向かう場合にはカバー材は透明でな
ければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまた
はアクリルフィルムのような透明物質を用いる。
【0176】
また、充填材4103としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、
ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(
エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施例では充填材として窒素を用
いた。
【0177】
また充填材4103を吸湿性物質(好ましくは酸化バリウム)もしくは酸素を吸着しうる
物質にさらしておくために、シーリング材4008の基板4001側の面に凹部4007
を設けて吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207を配置する。そして、吸湿性物
質または酸素を吸着しうる物質4207が飛び散らないように、凹部カバー材4208に
よって吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207は凹部4007に保持されている
。なお凹部カバー材4208は目の細かいメッシュ状になっており、空気や水分は通し、
吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質4207は通さない構成になっている。吸湿性物
質または酸素を吸着しうる物質4207を設けることで、発光素子4303の劣化を抑制
できる。
【0178】
図15(C)に示すように、画素電極4203が形成されると同時に、引き回し配線40
05a上に接するように導電性膜4203aが形成される。
【0179】
また、異方導電性フィルム4300は導電性フィラー4300aを有している。基板4
001とFPC4006とを熱圧着することで、基板4001上の導電性膜4203aと
FPC4006上のFPC用配線4301とが、導電性フィラー4300aによって電気
的に接続される。
【実施例5】
【0180】
図22に、図1(A)にて示した構成で、画素を実際に作製した例を示す。点線枠220
0で囲まれた部分が1画素であり、他の図番は、図1(A)に付したものと同様である。
【0181】
ここでは、ゲート電極を形成する材料と同層の材料を用いて、ソース信号線101、リ
セット用電源線110、電流供給線111を形成し、配線材料を用いて、第1および第2
のゲート信号線102、103を形成している。
【0182】
画素電極120は、ここでは透明電極としており、TFT106のドレイン電極と接続
される。画素電極120とTFT106のドレイン電極とは、コンタクトホール等を介す
ることなく、画素電極120を形成する透明導電膜と、配線材料とが直接重なり合うこと
によって接点がとられている。勿論、これ以外の方法で接点をとっても良い。
【0183】
なお、容量手段108および保持容量手段113は、ゲート材料および配線材料の間で
形成しているが、特にこの型には限定しない。また、TFT104〜107は、簡単のた
め実際とは必ずしもチャネル長Lおよびチャネル幅Wが一致するようには示していないが
、設計の段階で、所望のL、Wの値を決定し、各TFTのサイズが異なっていても良い。
【実施例6】
【0184】
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場
所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることがで
きる。
【0185】
本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル
型ディスプレイ(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)、ノート型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Digital Versatile Disc(DVD)等の記録媒
体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に
、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため
、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図13に示す。
【0186】
図13(A)は発光素子表示装置であり、筐体3001、支持台3002、表示部300
3、スピーカー部3004、ビデオ入力端子3005等を含む。本発明の発光装置は表示
部3003に用いることができる。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要な
く、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、発光素子表示装置は
、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる

【0187】
図13(B)はデジタルスチルカメラであり、本体3101、表示部3102、受像部3
103、操作キー3104、外部接続ポート3105、シャッター3106等を含む。本
発明の発光装置は表示部3102に用いることができる。
【0188】
図13(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体3201、筐体3202、
表示部3203、キーボード3204、外部接続ポート3205、ポインティングマウス
3206等を含む。本発明の発光装置は表示部3203に用いることができる。
【0189】
図13(D)はモバイルコンピュータであり、本体3301、表示部3302、スイッチ
3303、操作キー3304、赤外線ポート3305等を含む。本発明の発光装置は表示
部3302に用いることができる。
【0190】
図13(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であ
り、本体3401、筐体3402、表示部A3403、表示部B3404、記録媒体(D
VD等)読込部3405、操作キー3406、スピーカー部3407等を含む。表示部A
3403は主として画像情報を表示し、表示部B3404は主として文字情報を表示する
が、本発明の発光装置はこれら表示部A、B3403、3404に用いることができる。
なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【0191】
図13(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体35
01、表示部3502、アーム部3503を含む。本発明の発光装置は表示部3502に
用いることができる。
【0192】
図13(G)はビデオカメラであり、本体3601、表示部3602、筐体3603、外
部接続ポート3604、リモコン受信部3605、受像部3606、バッテリー3607
、音声入力部3608、操作キー3609、接眼部3610等を含む。本発明の発光装置
は表示部3602に用いることができる。
【0193】
図13(H)は携帯電話であり、本体3701、筐体3702、表示部3703、音声入
力部3704、音声出力部3705、操作キー3706、外部接続ポート3707、アン
テナ3708等を含む。本発明の発光装置は表示部3703に用いることができる。なお
、表示部3703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑え
ることができる。
【0194】
なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレ
ンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能と
なる。
【0195】
また、上記電子機器はインターネットやCATV(ケーブルテレビ)などの電子通信回線
を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増し
てきている。有機発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい

【0196】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなる
ように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生
装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【0197】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜7に示したいずれの構成の発光装置
を用いても良い。
【実施例7】
【0198】
本発明におけるトランジスタのしきい値補正の方法として、補正に用いるトランジスタ
のゲート・ドレイン間を短絡してダイオード化した状態でソース・ドレイン間に電流を流
し、ソース・ドレイン間の電圧がトランジスタのしきい値に等しくなる現象を利用してい
るが、これは本発明で紹介したような画素部への適用のみならず、駆動回路への応用も可
能である。
【0199】
例として、電流を画素などへ出力する駆動回路における、電流源回路を挙げる。電流源
回路は、入力された電圧信号から、所望の電流を出力する回路である。電流源回路内の電
流源トランジスタのゲート電極に電圧信号が入力され、そのゲート・ソース間電圧に応じ
た電流が、電流源トランジスタを介して出力される。つまり、電流源トランジスタのしき
い値補正に、本発明のしきい値補正方法を用いる。
【0200】
図23(A)に、電流源回路の利用例を示す。シフトレジスタより順次サンプリングパ
ルスが出力され、該サンプリングパルスはそれぞれの電流源回路9001へと入力され、
該サンプリングパルスが電流源回路9001に入力されたタイミングに従って、映像信号
のサンプリングを行う。この場合、サンプリング動作は点順次で行われる。
【0201】
簡単な動作タイミングを図23(B)に示す。i行目のゲート信号線が選択されている
期間は、シフトレジスタからサンプリングパルスが出力され、映像信号のサンプリングを
行う期間と、帰線期間とに分けられる。この帰線期間において、本発明のしきい値補正動
作、つまり、各部の電位を初期化したり、トランジスタのしきい値電圧を取得したりする
一連の動作を行う。つまり、しきい値取得動作は1水平期間ごとに行うことが出来る。
【0202】
図24(A)に、図23とは異なる構成の電流を画素などへ出力する駆動回路の構成を
示す。図23の場合と異なる点としては、1段のサンプリングパルスによって制御される
電流源回路9001は、9001A、9001Bの2つとなっており、電流源制御信号に
よって、双方の動作が選択される。
【0203】
図24(B)に示すように、電流源制御信号は、例えば1水平期間ごとに切り替わるよ
うにする。すると電流源回路9001A、9001Bの動作は、一方が画素などへの電流
出力を行い、他方が映像信号の入力などを行う。これが行ごとに入れ替わり行われる。こ
の場合、サンプリング動作は線順次で行われる。
【0204】
図25(A)に、さらに異なる構成の駆動回路の構成を示す。図23、図24において
は、映像信号の形式はデジタル・アナログを問わないが、図25(A)の構成では、デジ
タル映像信号を入力する。入力されたデジタル映像信号は、サンプリングパルスの出力に
従って第1のラッチ回路に取りこまれ、一行分の映像信号の取り込みが終了した後、第2
のラッチ回路に転送され、その後、各電流源回路9001A〜9001Cへと入力される
。ここで、電流源回路9001A〜9001Cは、それぞれから出力される電流値が異な
っている。例えば、電流値の比が1:2:4となっている。つまり、並列にn個の電流源
回路を配置し、その電流値の比を1:2:4:・・・2(n-1)とし、各電流源回路から出
力される電流を足し合わせることにより、出力される電流値を線形的に変化させることが
出来る。
【0205】
動作タイミングは、図23に示したものとほぼ同様であり、サンプリング動作を行わな
い帰線期間内に、電流源回路9001において、しきい値補正動作が行われ、続いてラッ
チ回路に保持されているデータが転送され、電流源回路9001においてV−I変換を行
い、画素へ電流を出力する。サンプリング動作は、図24に示した構成と同様、線順次で
行われる。
【0206】
図26(A)に、さらに異なる構成の電流を画素などへ出力する駆動回路の構成を示す
。この構成では、ラッチ回路に取り込まれたデジタル映像信号は、ラッチ信号の入力によ
ってD/A変換回路へと転送され、アナログ映像信号へと変換され、該アナログ映像信号
が各電流源回路9001へと入力されて、電流が出力される。
【0207】
また、このようなD/A変換回路に、例えばガンマ補正用の機能を持たせても良い。
【0208】
図26(B)に示すように、帰線期間内にしきい値補正、ラッチデータ転送が行われ、
ある行のサンプリング動作が行われている期間に、前行の映像信号のV−I変換、画素な
どへの電流の出力が行われる。サンプリング動作は、図24に示した構成と同様、線順次
で行われる。
【0209】
以上に示した構成に限らず、電流源回路によってV−I変換を行うような場合には、本
発明のしきい値補正手段の適用が可能である。また、図24に示したような、複数の電流
源回路を並列に配置し、切り替えて使用するといった構成を、図25、図26等の構成と
組み合わせて使用しても良い。
【符号の説明】
【0210】
101・・・ソース信号線
102・・・第1のゲート信号線
103・・・第2のゲート信号線
104〜107・・・TFT
108・・・容量手段
109・・・EL素子
110・・・リセット用電源線
111・・・電流供給線
112・・・電源線
113・・・保持容量手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランジスタと、スイッチと、容量素子と、を有し、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、第1の配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子の第1の電極と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記トランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記スイッチの第1の端子は、前記トランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記スイッチの第2の端子は、前記容量素子の第2の電極と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
第1及び第2のトランジスタと、スイッチと、容量素子と、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、第1の配線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、前記容量素子の第1の電極と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他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一方は、第2の配線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、発光素子と電気的に接続され、
前記スイッチの第1の端子は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記スイッチの第2の端子は、前記容量素子の第2の電極と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタは、前記第2のトランジスタと同じ極性であることを特徴とする半導体装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の表示装置と、
操作キー又はバッテリと、を有することを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【公開番号】特開2012−230416(P2012−230416A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−163280(P2012−163280)
【出願日】平成24年7月24日(2012.7.24)
【分割の表示】特願2010−280305(P2010−280305)の分割
【原出願日】平成15年1月22日(2003.1.22)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】