CN114467135A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

显示装置中的像素电路具备：有机EL元件(OLED)，其通过流过电流而发光；电容器(C1)，其保持数据电压；驱动晶体管(M1)，其数据栅极连接着电容器(C1)的一个电极；二极管连接晶体管(M2)，其连接在驱动晶体管(M1)的源极与有机EL元件(OLED)之间。二极管连接晶体管(M2)的源极连接到驱动晶体管(M1)的背栅极。当将驱动晶体管(M1)的沟道长度设为L1，将二极管连接晶体管(M2)的沟道长度设为L2，将驱动晶体管(M1)的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)1，将二极管连接晶体管(M2)的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)2时，满足L1＜L2且(W/L)1＜(W/L)2的关系。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及具备电流驱动型的电光元件的显示装置，特别是涉及有源矩阵型的显示装置。
背景技术
在构成按矩阵配置的像素的电光元件中，电流驱动型的有机EL元件是众所周知的。近年来，正在积极地进行能够使组装有显示装置的显示器大型化且薄型化、并且着眼于所显示的图像的鲜艳度而在像素中包含有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)的显示装置的开发。
特别是，设为有源矩阵型的显示装置的情况较多，这种显示装置将电流驱动型的电光元件与单独进行控制的薄膜晶体管(TFT：ThinFilmTransistor)等开关元件一起设置于各像素，并按每个像素控制电光元件。这是因为，通过设为有源矩阵型的显示装置，能够进行比无源型的显示装置更加高清晰的图像显示。
在此，在有源矩阵型的显示装置中，设置有按每一行沿着水平方向形成的连接线、以及按每一列沿着垂直方向形成的数据线和电源线。各像素具备电光元件、连接晶体管、驱动晶体管和电容。能够通过对连接线施加电压使连接晶体管导通，并通过将数据线上的数据电压(数据信号)充电到电容来写入数据。并且，能够利用充电到电容的数据电压使驱动晶体管导通而使来自电源线的电流流到电光元件，从而使像素发光。
因此，在使用有机EL元件的有源矩阵型的有机EL显示装置中，通过由施加到驱动晶体管的电压来控制流到各像素的有机EL元件的电流值而以所希望的亮度发光，从而实现了各像素的灰度级表现。另外，在使有机EL显示装置以低亮度显示的情况下，由于需要减小流到各有机EL元件的电流，因此利用了驱动晶体管的栅极-源极间电压为阈值以下的亚阈值区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2014-44316号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，驱动晶体管的亚阈值特性是由于栅极电压的变化而电流值急剧变化的区域，用于表现1个灰度级的差的栅极电压差有时会小于供应数据电压的数据驱动器的刻度值，难以进行良好的灰度级表现。另外，存在如下问题：由于驱动晶体管的特性偏差使得每个像素的灰度级表现受到影响，而发生灰度级不均。
因此，本发明的课题在于提供一种显示装置，其能降低由驱动晶体管的特性偏差带来的影响，并且即使以低亮度也能实现良好的灰度级表现。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的第1方案的显示装置的特征在于，具备：显示元件，其通过流过电流而发光；电容器，其保持数据电压；驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，当将上述驱动晶体管的沟道长度设为L1，将上述二极管连接晶体管的沟道长度设为L2，将上述驱动晶体管的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)1，将上述二极管连接晶体管的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)2时，满足
L1＜L2，并且，
(W/L)1＜(W/L)2的关系。
根据上述的构成，利用输入到驱动晶体管的背栅极的二极管连接晶体管的源极电位，得以调整驱动晶体管的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系，由栅极电压的变化引起的电流值的变化变得平缓。由此，能降低由驱动晶体管的特性偏差带来的影响，并且即使以低亮度也能实现良好的灰度级表现。
而且，通过满足(W/L)1＜(W/L)2的关系，驱动晶体管的阈值变得小于二极管连接晶体管的阈值，在低电流时二极管连接晶体管作为对驱动晶体管的源极负载有效，另一方面，在高电流时二极管连接晶体管作为对驱动晶体管的源极负载被无效化。其结果是，得以防止对高灰度级区域分配较多的电压宽度，还能够抑制有机EL显示装置的功耗的增大。
另外，为了解决上述问题，本发明的第2方案的显示装置的特征在于，具备：显示元件，其通过流过电流而发光；电容器，其保持数据电压；驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，当将上述驱动晶体管的沟道电容设为(Cox)1，将上述二极管连接晶体管的沟道电容设为(Cox)2，将上述驱动晶体管的(沟道电容·沟道宽度/沟道长度)设为(Cox·W/L)1，将上述二极管连接晶体管的(沟道电容·沟道宽度/沟道长度)设为(Cox·W/L)2时，满足
(Cox)1＞(Cox)2，并且，
(Cox·W/L)1＜(Cox·W/L)2的关系。
根据上述的构成，利用输入到驱动晶体管的背栅极的二极管连接晶体管的源极电位，得以调整驱动晶体管的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系，由栅极电压的变化引起的电流值的变化变得平缓。由此，能降低由驱动晶体管的特性偏差带来的影响，并且即使以低亮度也能实现良好的灰度级表现。
而且，通过满足(Cox·W/L)1＜(Cox·W/L)2的关系，驱动晶体管的阈值变得小于二极管连接晶体管的阈值，在低电流时二极管连接晶体管作为对驱动晶体管的源极负载有效，另一方面，在高电流时二极管连接晶体管作为对驱动晶体管的源极负载被无效化。其结果是，得以防止对高灰度级区域分配较多的电压宽度，还能够抑制有机EL显示装置的功耗的增大。
另外，为了解决上述问题，本发明的第3方案的显示装置的特征在于，具备：显示元件，其通过流过电流而发光；电容器，其保持数据电压；驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，上述驱动晶体管的沟道包括氧化物半导体，上述二极管连接晶体管的沟道包括多晶硅。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：当将上述驱动晶体管的阈值设为Vth1，将上述二极管连接晶体管的阈值设为Vth2时，满足
Vth1＜Vth2的关系。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：上述二极管连接晶体管的背栅极连接到该二极管连接晶体管的源极。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：上述驱动晶体管的背栅极和上述二极管连接晶体管的背栅极被共用化，被共用化的上述背栅极连接到上述二极管连接晶体管的源极。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：上述二极管连接晶体管设置有多个，离上述显示元件最近的二极管连接晶体管的源极连接到驱动晶体管的背栅极。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：在上述二极管连接晶体管的背栅极连接有恒定电压电源。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：上述恒定电压电源是低电平电源。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：驱动晶体管的数据栅极中的第1栅极绝缘膜与二极管连接晶体管的数据栅极中的第2栅极绝缘膜满足
(第1栅极绝缘膜的膜厚)＜(第2栅极绝缘膜的膜厚)的关系。
另外，在上述显示装置中能够设为如下构成：驱动晶体管的数据栅极中的第1栅极绝缘膜与二极管连接晶体管的数据栅极中的第2栅极绝缘膜满足
(第1栅极绝缘膜的介电常数)＞(第2栅极绝缘膜的介电常数)的关系。
发明效果
本发明的显示装置能降低由驱动晶体管的特性偏差带来的影响，并且即使以低亮度也能实现良好的灰度级表现。而且，得以防止对高灰度级区域分配较多的电压宽度，还能够抑制有机EL显示装置的功耗的增大。
附图说明
图1是示出第1实施方式的有机EL显示装置(实施例1)的1个像素的电路图。
图2是示出比较例1的有机EL显示装置的1个像素的电路图。
图3是示出比较例1、2和实施例1的输入到驱动晶体管的栅极的数据电压与电流的关系的曲线图。
图4是实施例1的驱动晶体管和二极管连接晶体管各自的Vgs(栅极-源极间电压)-gm(传输电导)曲线图。
图5是示出实施例1的1个像素的构成的俯视图。
图6是示出实施例1的1个像素的构成的截面图，是图5的A-A截面图。
图7是实施例1的驱动晶体管和二极管连接晶体管各自的Id(漏极电流)-Vgs(栅极-源极间电压)曲线图。
图8是示出实施例2的1个像素的构成的俯视图。
图9是示出实施例2的1个像素的构成的截面图，是图8的A-A截面图。
图10是示出第3实施方式的有机EL显示装置的1个像素的电路图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以下，参照附图详细说明本发明的第1实施方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同功能构成的构成要素标注相同附图标记而省略重复说明。图1是示出第1实施方式的有机EL显示装置的1个像素的电路图。
如图1所示，在有源矩阵型的有机EL显示装置中，设置有按每一行沿着水平方向形成的扫描控制线L1、高电平电源线L2和低电平电源线L3、以及按每一列沿着垂直方向形成的数据线L4。而且，有机EL显示装置的各像素具备驱动晶体管M1、二极管连接晶体管M2、写入晶体管M3、电容器C1以及有机EL元件(显示元件)OLED。
在有机EL显示装置的各像素中，能够通过对扫描控制线L1施加电压来使写入晶体管M3导通，并通过将数据线L4上的数据电压(数据信号)Vin充电到电容器C1来写入数据。并且，能够利用充电到电容器C1的数据电压Vin使驱动晶体管M1导通而从高电平电源线L2向低电平电源线L3流过电流Iout，从而使有机EL元件OLED发光。此时，电流Iout经由驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2流到有机EL元件OLED。
驱动晶体管M1经由写入晶体管M3与数据线L4连接，作为其控制端子的栅极(数据栅极)连接到保持数据电压Vin的电容器C1。这样，驱动晶体管M1能够控制通过向栅极施加电压而流过的电流值，例如，能够由包括多晶硅、非晶硅、氧化物半导体的FET(Field-Effect Transistor：场效应晶体管)构成。驱动晶体管M1的源极连接着二极管连接晶体管M2，漏极连接着高电平电源线L2，背栅极连接着二极管连接晶体管M2的源极。此外，在晶体管中，数据栅极是指输入数据电压的栅极电极，背栅极是指形成在数据栅极的相反侧的栅极电极。例如，在隔着栅极绝缘膜在半导体层的上下形成有栅极电极的结构的情况下，当顶栅电极成为数据栅极时，底栅电极成为背栅极，当底栅电极成为数据栅极时，顶栅电极成为背栅极。以下，数据栅极也简称为栅极。
驱动晶体管M1在栅极被施加数据电压Vin，并且背栅极被输入二极管连接晶体管M2的源极电位时，会流过电流Iout。在此，输入到背栅极的二极管连接晶体管M2的源极电位在驱动晶体管M1导通动作的期间，即至少在发光期间是大致固定的。驱动晶体管M1可以是n型沟道的晶体管，也可以是p型沟道的晶体管，但是在本实施方式中，将驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2作为n型沟道进行说明。
二极管连接晶体管M2是串联连接到驱动晶体管M1的源极的晶体管，例如能够使用与驱动晶体管M1同样的FET。但是，在本实施方式中，使驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2的设计不同。其理由后述。
二极管连接晶体管M2的漏极连接到驱动晶体管M1的源极，二极管连接晶体管M2的源极连接到有机EL元件OLED。另外，二极管连接晶体管M2的栅极与漏极是短路的，作为晶体管的二极管连接，这是普遍已知的构成。
另外，在图1中，二极管连接晶体管M2的背栅极与源极是短路的，通过将它们短路，能够防止电场的绕入，提高MOSFET的饱和性。但是，二极管连接晶体管M2的背栅极可以不必一定与源极短路，也可以是与其它恒定电压电源连接。或者，二极管连接晶体管M2也可以是不具有背栅极的晶体管。
此外，在对二极管连接晶体管M2的背栅极输入恒定电压的情况下，只要该恒定电压是比二极管连接晶体管M2的源极低的电压即可。例如，在将上述恒定电压设为ELVSS(低电平电源线L3的电位)的情况下，有机EL元件OLED的电压下降量的负电位差被施加到二极管连接晶体管M2的背栅极。由此，二极管连接晶体管M2的阈值向正移动，如后所述，能够将二极管连接晶体管M2的阈值变更为比驱动晶体管M1的阈值大的阈值。
有机EL元件OLED是通过流过电流而发光的电光元件，是构成有机EL显示装置的1个像素的元件。有机EL元件OLED的阳极连接到二极管连接晶体管M2的源极，阴极连接到低电平电源线L3。在此，仅例示了构成有机EL显示装置的1个像素的RGB各色中的一个颜色。此外，也可以在二极管连接晶体管M2与有机EL元件OLED之间，设置有未图示的控制发光的发光控制晶体管等开关晶体管。另外，在本发明中，所谓驱动晶体管M1的背栅极连接到二极管连接晶体管M2的源极，也包含驱动晶体管M1的背栅极连接到上述开关晶体管与有机EL元件OLED之间的节点(导通端子)。开关晶体管与驱动晶体管M1、二极管连接晶体管M2相比，电阻低而能够忽略，因此即使连接到上述节点，也会发挥本发明的效果。
在图1所示的本实施方式的有机EL显示装置中，利用输入到驱动晶体管M1的背栅极的二极管连接晶体管M2的源极电位，得以调整驱动晶体管M1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系，由栅极电压的变化引起的电流值的变化变得平缓(以下，也称为S值大)。因此，驱动晶体管M1的亚阈值区域扩大，为了使电流Iout变化1个灰度级而需要的数据电压Vin的差变大，能够在从数据驱动器输出的电压值的控制范围内良好地进行灰度级控制。由此，能降低由驱动晶体管的特性偏差带来的影响，并且即使以低亮度也能实现良好的灰度级表现，高亮度下的灰度级控制也变得容易。
另外，如上所述，在本实施方式的有机EL显示装置中，使驱动晶体管M1与二极管连接晶体管M2的设计不同。以下，说明其理由。
首先，说明比较例1和2的有机EL显示装置的像素构成。图2是示出比较例1的有机EL显示装置的1个像素的电路图。比较例1的像素是从图1所示的像素电路省略了二极管连接晶体管M2的构成。在比较例1中，恒定电位VB1被输入到驱动晶体管M1的背栅极。另外，比较例2的像素设为与图1同样的电路图，但是驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2设为相同设计。
图3是示出比较例1、2和后述的实施例1的输入到驱动晶体管M1的栅极的数据电压Vin和电流Iout的关系的曲线图。
在比较例1中，在数据电压Vin小的区域(即，有机EL元件OLED以低灰度级显示的区域)中电流Iout的上升急剧。这表明在低灰度级区域中，数据电压Vin的略微变动就会使电流Iout的电流量发生很大改变(数量级发生改变)，低灰度级区域中的灰度级控制是困难的。
其次，在比较例2中，通过在驱动晶体管M1的源极配置成为负载的二极管连接晶体管M2，能够使电流Iout对数据电压Vin的响应平缓。由此，比较例2与比较例1相比，低灰度级区域中的灰度级控制变得容易。然而，另一方面，在比较例2中，电流Iout对数据电压Vin的响应整体上变得平缓，因此，不易看到灰度级阶梯的高灰度级区域会被分配较多的电压宽度。其结果是，在比较例1中与最高灰度级对应的数据电压Vin为约3.5V，而在比较例2中与最高灰度级对应的数据电压Vin为约9V。由此，在比较例2中从最小灰度级到最高灰度级的数据电压宽度增大，有机EL显示装置的功耗也增大。
接着，说明实施例1的有机EL显示装置的像素构成。实施例1的像素具有图1所示的电路构成，并且，驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2为不同的设计。即，实施例1的像素被设计为在低亮度时增大S值，在高亮度时减小S值。具体地说，在实施例1中，调整为驱动晶体管M1的阈值小于二极管连接晶体管M2的阈值。另外，在将相同的电位输入到驱动晶体管M1、二极管连接晶体管M2的数据栅极的情况下，在高亮度时，调整为驱动晶体管M1的导通电流(导通状态的漏极电流)Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2。即，如图4所示，在高亮度时，使二极管连接晶体管M2的传输电导gm2大于驱动晶体管M1的传输电导gm1。
作为调整为驱动晶体管M1的阈值小于二极管连接晶体管M2的阈值的方法，在第1实施方式的实施例1中，使驱动晶体管M1的沟道长度L1比二极管连接晶体管M2的沟道长度L2短，利用短沟道效应使驱动晶体管M1的阈值下降。另外，晶体管的驱动能力能够通过沟道宽度W与沟道长度L的比(W/L)来调整，在实施例1中，通过进行使
L1＜L2，并且，
(W/L)1＜(W/L)2
这样的布局，能够在低亮度时使驱动晶体管M1的导通电流Ion1大于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2(Ion1＞Ion2)，在高亮度时使驱动晶体管M1的导通电流Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2(Ion1＜Ion2)。此外，在上述式子中，(W/L)1是驱动晶体管M1的沟道宽度W与沟道长度L的比，(W/L)2是二极管连接晶体管M2的沟道宽度W与沟道长度L的比。
在此，作为阈值的求出方法，只要从Id-Vgs的曲线图(参照图7按以下的式子那样求出斜率，通过具有该斜率的切线与Id＝1[nA]的直线的交点求出即可。在此，log取自然对数。
Figure BDA0003566057180000101
图5和图6是示出实施例1的1个像素的构成的图，图5是俯视图，图6是图5的A-A截面图。但是，在图5中，仅记载了半导体层和配线/电极层，关于绝缘基板、绝缘层(栅极绝缘膜和层间绝缘膜)省略了图示。
实施例1的像素也如图1所示，驱动晶体管M1的背栅极和二极管连接晶体管M2的背栅极均连接到二极管连接晶体管M2的源极。因此，在实施例1中，通过包含驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2两者的区域的背栅极电极BGE，实现了背栅极的共用化。
在背栅极电极BGE之上，隔着背栅极用栅极绝缘膜BGI形成有半导体层SC。半导体层SC由驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2共用，但是形成为在驱动晶体管M1的形成区域中沟道宽度小，在二极管连接晶体管M2的形成区域中沟道宽度大。
在半导体层SC之上，隔着栅极绝缘膜TGI形成有栅极电极TGE1、TGE2。栅极电极TGE1是驱动晶体管M1的栅极电极，栅极电极TGE2是二极管连接晶体管M2的栅极电极。
在半导体层SC和栅极电极TGE1、TGE2之上形成有层间绝缘膜IL，进而在其之上形成有电极EL1～EL3。
电极EL1作为驱动晶体管M1的漏极电极发挥作用，经由通孔TH1与半导体层SC连接。
电极EL2作为驱动晶体管M1的源极电极发挥作用，同时也作为二极管连接晶体管M2的漏极电极发挥作用，经由通孔TH2与半导体层SC连接。而且，电极EL2还经由通孔TH3与栅极电极TGE2连接，还具有将二极管连接晶体管M2的栅极与漏极短路的作用。
电极EL3也作为二极管连接晶体管M2的源极电极发挥作用，经由通孔TH4与半导体层SC连接。而且，电极EL3还经由通孔TH5与背栅极电极BGE连接，还具有将二极管连接晶体管M2的源极与驱动晶体管M1的背栅极及二极管连接晶体管M2的背栅极连接的作用。
如图5和图6所示，驱动晶体管M1的栅极电极TGE1比二极管连接晶体管M2的栅极电极TGE2细。由此，驱动晶体管M1的沟道长度比二极管连接晶体管M2的沟道长度短。另外，驱动晶体管M1的沟道宽度比二极管连接晶体管M2的沟道宽度窄。并且，如上所述，在实施例1中，设为(W/L)1＜(W/L)2这样的布局，驱动晶体管M1的导通电流Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2。
在此，在如比较例2、实施例1那样将二极管连接晶体管M2连接到驱动晶体管M1的源极的构成中，将驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2合成得到的亚阈值系数S(S值)由以下的式(1)表示。
S＝(1+(1+a)·gm1/gm2)·S1…(1)
其中，S1＝1/gm1
另外，gm1是驱动晶体管M1的传输电导，gm2是二极管连接晶体管M2的传输电导。而且，a是背栅极控制系数，与上下的栅极绝缘膜电容比成比例。更具体地说，当将晶体管的背栅极侧电容设为CBGI，将驱动栅极侧电容设为CGI时，背栅极控制系数a表示为a＝CBGI/CGI。另外，在此，假设a＝1，是固定值。
图7是实施例1的驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2各自的Id(漏极电流)-Vgs(栅极-源极间电压)曲线图。此外，驱动晶体管M1的传输电导gm1和二极管连接晶体管M2的传输电导gm2相当于驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M各自的Id-Vgs曲线图的斜率。
在实施例1的有机EL显示装置中，驱动晶体管M1的阈值小于二极管连接晶体管M2的阈值，由此在低亮度时，成为Id1＞Id2，即gm1＞gm2，从而S值变大，在低电流时二极管连接晶体管M2作为对驱动晶体管M1的源极负载有效，低灰度级下的控制变得容易。在高亮度时，成为Id2＞Id1，即gm2＞gm1，S值变小，在高电流时(有机EL元件OLED的高灰度级驱动时)二极管连接晶体管M2作为对驱动晶体管M1的源极负载被无效化，电流容易流到有机EL元件OLED，即使在高灰度级时控制也变得容易。
由此，在实施例1的有机EL显示装置中，在低灰度级区域中二极管连接晶体管M2作为源极负载有效，因此也如图3所示，能够与比较例2同样使电流Iout对数据电压Vin的响应平缓。由此，在实施例1中，与比较例1相比，低灰度级区域中的灰度级控制变得容易。
而且，在实施例1中，在高灰度级区域中二极管连接晶体管M2作为源极负载被无效化，因此得以防止如比较例2那样对高灰度级区域分配较多的电压宽度。其结果是，在比较例2中与最高灰度级对应的数据电压Vin为约9V，而在实施例1中与最高灰度级对应的数据电压Vin被抑制为约7V。由此，在实施例1中，与比较例2相比，有机EL显示装置的功耗的增大得到抑制。而且，数据信号的振幅也变小，因此也能够将驱动器低成本化。
＜第2实施方式＞
以下，参照附图详细说明本发明的第2实施方式。在此，将第2实施方式的有机EL显示装置的像素构成作为实施例2进行说明。
实施例2的像素具有图1所示的电路构成，并且，驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2为不同的设计。即，实施例2的像素设计为在低亮度时增大S值，在高亮度时减小S值。具体地说，与实施例1的情况同样，调整为驱动晶体管M1的阈值小于二极管连接晶体管M2的阈值。另外，在将相同的电位输入到驱动晶体管M1、二极管连接晶体管M2的数据栅极的情况下，在高亮度时，调整为驱动晶体管M1的导通电流(导通状态的漏极电流)Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2。即，在高亮度时，使二极管连接晶体管M2的传输电导gm2大于驱动晶体管M1的传输电导gm1。
在实施例1中，是通过改变沟道长度来调整晶体管的阈值，但在实施例2中，通过改变数据栅极侧的电容来调整。即，在实施例2中，通过设为
(Cox)1＞(Cox)2，并且，
(Cox·W/L)1＜(Cox·W/L)2，
能够在低亮度时使驱动晶体管M1的导通电流Ion1大于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2(Ion1＞Ion2)，使驱动晶体管M1的导通电流Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2(Ion1＜Ion2)。此外，在上述式中，(Cox)1是驱动晶体管M1的沟道电容，(Cox)2是二极管连接晶体管M2的沟道电容。另外，沟道电容表示的是数据栅极-沟道间的电容。
图8和图9是示出实施例2的1个像素的构成的图，图8是俯视图，图9是图8的A-A截面图。但是，在图8中，仅记载了半导体层和配线/电极层，关于绝缘基板、绝缘层(栅极绝缘膜和层间绝缘膜)省略了图示。为了设为(Cox)1＞(Cox)2，使驱动晶体管M1的数据栅极侧的栅极绝缘膜的介电常数比二极管连接晶体管M2的数据栅极侧的栅极绝缘膜的介电常数大(例如，使用high-k膜)，或者使驱动晶体管M1的数据栅极侧的栅极绝缘膜的膜厚比二极管连接晶体管M2的数据栅极侧的栅极绝缘膜的膜厚薄。
如图8和图9所示，实施例2的二极管连接晶体管M2的栅极电极TGE2比实施例1(参照图5、图6)的栅极电极TGE2细。其结果是，在实施例2中，驱动晶体管M1的栅极电极TGE1和二极管连接晶体管M2的栅极电极TGE2为大致相同的粗细(在该情况下，在驱动晶体管M1和二极管连接晶体管M2中沟道长度大致相等)。而且，在实施例2中，驱动晶体管M1的栅极绝缘膜TGI1形成得比二极管连接晶体管M2的栅极绝缘膜TGI2薄。由此，在实施例2中，在低亮度的情况下，由于是(Cox)1＞(Cox)2，因此驱动晶体管M1的导通电流Ion1大于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2，在高亮度的情况下，由于是(Cox·W/L)1＜(Cox·W/L)2，因此驱动晶体管M1的导通电流Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2。
在实施例2的有机EL显示装置中，驱动晶体管M1的阈值也小于二极管连接晶体管M2的阈值(驱动晶体管M1的导通电流Ion1小于二极管连接晶体管M2的导通电流Ion2)。由此，与实施例1同样，在低电流时(有机EL元件OLED的低灰度级驱动时)，二极管连接晶体管M2作为对驱动晶体管M1的源极负载有效，另一方面，在高电流时(有机EL元件OLED的高灰度级驱动时)，二极管连接晶体管M2作为对驱动晶体管M1的源极负载被无效化。
因此，在实施例2的有机EL显示装置中，与比较例1相比，低灰度级区域中的灰度级控制也变得容易，并且与比较例2相比，有机EL显示装置的功耗的增大得到抑制。而且，数据信号的振幅也变小，因此也能够将驱动器低成本化。
＜第3实施方式＞
在第1和第2实施方式中，例示了二极管连接晶体管M2为1个的构成，但是也可以对于1个像素设置有多个二极管连接晶体管M2。
图10是示出设置有多个(在此为2个)二极管连接晶体管M21、M22的有机EL显示装置的1个像素的电路图。在这样设置多个二极管连接晶体管M21、M22的情况下，在驱动晶体管M1的源极与有机EL元件OLED之间串联连接多个二极管连接晶体管M21、M22。另外，在将二极管连接晶体管的源极连接到驱动晶体管M1的背栅极的情况下，离有机EL元件OLED最近的二极管连接晶体管M22的源极连接到驱动晶体管M1的背栅极。另外，虽然在图10中未图示，但是二极管连接晶体管M22的源极也可以连接到其它二极管连接晶体管M21的背栅极、二极管连接晶体管M22自身的背栅极。
＜第4实施方式＞
作为在低亮度时增大S值，在高亮度时减小S值的构成，也可以由氧化物半导体形成驱动晶体管M1的沟道，由多晶硅形成连接晶体管M2的沟道。此时，驱动晶体管M1的阈值Vth1和二极管连接晶体管M2的阈值Vth2可以为
Vth1＜Vth2。
在该阈值控制中，驱动晶体管M1和连接晶体管M2的沟道分别是不同的半导体膜，因此易于单独地控制阈值。如果是氧化物半导体，则通过用于导体化的氢化处理的调整等，如果是多晶硅，则通过用于导体化的掺杂量的调整等，能调整阈值。如果按上述这样做，由于多晶硅的迁移率比氧化物半导体的迁移率大1个数量级以上，因此在低亮度时，Id1＞Id2，即gm1＞gm2，从而S值变大，低灰度级下的控制变得容易。在高亮度时，Id2＞Id1，即gm2＞gm1，S值变小，电流易于流到有机EL元件OLED，即使在高灰度级时控制也变得容易。
作为在相同的基板上由氧化物半导体和多晶硅形成晶体管的半导体膜的方法，从绝缘基板侧起，按底涂层、多晶硅膜、第1栅极绝缘膜、第1栅极电极、第2栅极绝缘膜、氧化物半导体膜、第3栅极绝缘膜、第2栅极电极、层间绝缘膜这样形成。此时，将第1栅极电极用作连接晶体管M2的数据栅极和驱动晶体管M1的背栅极，将第2栅极电极用作驱动晶体管M1的数据栅极。
在对连接晶体管M2设置背栅极的情况下，只要在底涂层与多晶硅膜之间进一步设置栅极电极、栅极绝缘膜即可。
第1至第4实施方式中说明的显示装置只要是具备电流驱动型的显示元件的设备即可，没有特别限定。作为电流驱动型的显示元件，有具备OLED(有机发光二极管)的有机EL显示器、具备无机发光二极管的无机EL显示器或者具备QLED(QuantumdotLightEmittingDiode：量子点发光二极管)的QLED显示器等。
本次公开的实施方式在所有方面均是例示，并非成为限定性解释的依据。因此，本发明的技术范围并非仅由上述的实施方式来解释，而是基于权利要求的记载来界定。另外，包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
L1 扫描控制线
L2 高电平电源线
L3 低电平电源线
L4 数据线
M1 驱动晶体管
M2 二极管连接晶体管
M3 连接晶体管
C1 电容器
OLED 有机EL元件
BGE 背栅极电极
BGI 背栅极用栅极绝缘膜
SC 半导体层
TGI、TGI1、TGI2 栅极绝缘膜
TGE1、TGE2 栅极电极
IL 层间绝缘膜
EL1～EL3 电极
TH1～TH5 通孔。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示元件，其通过流过电流而发光；
电容器，其保持数据电压；
驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及
二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，
上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，
当将上述驱动晶体管的沟道长度设为L1，将上述二极管连接晶体管的沟道长度设为L2，将上述驱动晶体管的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)1，将上述二极管连接晶体管的沟道宽度W与沟道长度L的比设为(W/L)2时，满足
L1＜L2，并且，
(W/L)1＜(W/L)2的关系。
2.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示元件，其通过流过电流而发光；
电容器，其保持数据电压；
驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及
二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，
上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，
当将上述驱动晶体管的沟道电容设为(Cox)1，将上述二极管连接晶体管的沟道电容设为(Cox)2，将上述驱动晶体管的(沟道电容·沟道宽度/沟道长度)设为(Cox·W/L)1，将上述二极管连接晶体管的(沟道电容·沟道宽度/沟道长度)设为(Cox·W/L)2时，满足
(Cox)1＞(Cox)2，并且，
(Cox·W/L)1＜(Cox·W/L)2的关系。
3.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示元件，其通过流过电流而发光；
电容器，其保持数据电压；
驱动晶体管，其数据栅极连接着上述电容器的一个电极；以及
二极管连接晶体管，其连接在上述驱动晶体管的源极与上述显示元件之间，
上述二极管连接晶体管的源极连接到上述驱动晶体管的背栅极，
上述驱动晶体管的沟道包括氧化物半导体，上述二极管连接晶体管的沟道包括多晶硅。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
当将上述驱动晶体管的阈值设为Vth1，将上述二极管连接晶体管的阈值设为Vth2时，满足
Vth1＜Vth2
的关系。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
上述二极管连接晶体管的背栅极连接到该二极管连接晶体管的源极。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
上述驱动晶体管的背栅极和上述二极管连接晶体管的背栅极被共用化，被共用化的上述背栅极连接到上述二极管连接晶体管的源极。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
上述二极管连接晶体管设置有多个，离上述显示元件最近的二极管连接晶体管的源极连接到驱动晶体管的背栅极。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
在上述二极管连接晶体管的背栅极连接有恒定电压电源。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，
上述恒定电压电源是低电平电源。
10.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
驱动晶体管的数据栅极中的第1栅极绝缘膜与二极管连接晶体管的数据栅极中的第2栅极绝缘膜满足
(第1栅极绝缘膜的膜厚)＜(第2栅极绝缘膜的膜厚)的关系。
11.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
驱动晶体管的数据栅极中的第1栅极绝缘膜与二极管连接晶体管的数据栅极中的第2栅极绝缘膜满足
(第1栅极绝缘膜的介电常数)＞(第2栅极绝缘膜的介电常数)的关系。
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