JP2009103780A - 電気光学装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】温度検出素子や温度検出用配線が占有する面積が狭い場合でも、画素領域全体の温度を確実に監視することのできる電気光学装置を提供すること。
【解決手段】電気光学装置100では、画素領域10bの温度を検出するための温度検出素子として、金属膜からなる抵抗線105を利用している。このため、温度検出素子が占有する面積が狭くてよいとともに、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させても、他の配線などを設けるのに支障がない。また、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させているので、画素領域10bの温度を正確に検出することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス(以下有機ELという)装置などといった電気光学装置に関するものである。
電気光学装置として代表的なものとしては、液晶装置や有機EL装置などが挙げられ、かかる電気光学装置に用いられる素子基板では、画素電極および画素トランジスタを備えた画素が複数、配列された画素領域が形成されている。このような電気光学装置のうち、液晶装置では、温度が変化すると液晶の応答速度や光学特性などが変化し、有機EL装置では、温度が変化すると有機EL素子の発光特性が変化するので、電気光学装置で表示した画像の品位が低下する。
そこで、電気光学装置に温度センサを内蔵させ、温度センサでの検出結果に基づいて、駆動条件などを調節することが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
例えば、特許文献1に記載の構成では、画素領域と駆動回路とによって挟まれた領域に薄膜トランジスタを形成し、この薄膜トランジスタの抵抗値が温度によって変化することにより、電気光学装置の温度を監視するようになっている。
特許文献2に記載の構成では、矩形の平面形状をもつ画素領域の1辺に沿って延在する陰極線の抵抗変化を検出して、電気光学装置の温度を監視するようになっている。
特許文献3に記載の構成では、矩形の平面形状をもつ画素領域の相対向する2辺の各々に金属線を用いた抵抗素子を計4つ、互い点在させて電気光学装置の温度を監視するようになっている。
特開平8−29265号公報 特開2004−198503号公報 特開2007−25685号公報
しかしながら、上記の特許文献1〜3のいずれにおいても、電気光学装置の局所的な温度しか監視できないため、画素領域全体の温度を監視するという状況には程遠い。このため、温度センサの検出結果に基づいて駆動条件を変化させた際、無用な変化や逆方向への調整を行なってしまうという問題点がある。
かといって、特許文献1に記載の構成では、薄膜トランジスタをこれ以上、大型化するのは困難である。また、特許文献2に記載の構成では、陰極線を利用している限りにおいて、これ以上、広い領域から温度情報を得るのは困難である。さらに、特許文献3に記載の構成では、これ以上、抵抗素子を増やすと、抵抗素子から延びる配線が増えてしまい、配線領域を確保できないという問題点がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、温度検出素子や温度検出用配線が占有する面積が狭い場合でも、画素領域全体の温度を確実に監視することのできる電気光学装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、画素電極および画素トランジスタを備えた画素が複数、配列された画素領域が形成された素子基板を有する電気光学装置において、前記素子基板には、前記画素領域の周りにおいて当該画素領域の全周の少なくとも1/2に沿って延在する温度検出用の抵抗線が形成されていることを特徴とする。
本発明では、画素領域の温度を検出するための温度検出素子として抵抗線を利用しているため、温度検出素子が占有する面積が狭くてよい。また、温度検出素子として抵抗線を利用しているため、抵抗線自身が温度検出用配線の一部あるいは全部を兼ねているので、温度検出用配線が占有する面積が存在しないか、狭くてよい。従って、抵抗線を画素領域の全周の少なくとも1/2に沿って延在させても、他の配線などを設けるのに支障がない。また、抵抗線を画素領域の全周の少なくとも1/2に沿って延在させているので、画素領域の温度を正確に検出することができるので、画素領域の温度に対応させて駆動条件を適正に調節することができる。
本発明において、前記抵抗線は、一方の端部から延びた後、当該一方の端部に向けて他方の端部が近接する方向に曲がっていることが好ましい。抵抗線の場合には両端部から電流値や電圧値を検出するが、抵抗線を曲げて両端部が近接させた場合には、広い領域にわたって抵抗線を延在させた場合でも、抵抗線に対する端子などを狭い領域内に配置することができる。
例えば、前記抵抗線は、前記画素領域の周りで、1本の配線が途中で折り返した平面形状を備えていることが好ましい。このように構成すると、画素領域が抵抗線によって囲まれた状態を回避することができるので、抵抗線が画素領域の周りを囲んだ場合と違って、抵抗線から誘導磁力線が発生した場合でも、かかる誘導磁力線がノイズとして画素領域に侵入することを防止することができる。
本発明において、前記画素領域は、矩形の平面形状をもって形成され、前記抵抗線は、少なくとも前記画素領域の隣接する2辺に沿って延在していることが好ましい。このように構成すると、画素領域全体の温度を監視した場合と同様な監視結果を得ることができるので、画素領域の温度に正確に対応させて、駆動条件を適正に調節することができる。
本発明において、前記抵抗線は、前記画素領域の少なくとも3辺に沿って延在していることが好ましい。このように構成すると、画素領域全体の温度を監視した場合と同等の監視結果を得ることができるので、画素領域の温度に正確に対応させて、駆動条件を適正に調節することができる。
本発明において、前記抵抗線は、前記画素トランジスタを構成する複数の導電層のいずれかと同一層であることが好ましい。このように構成すると、製造工程を追加することなく、抵抗線を形成することができる。
本発明において、前記抵抗線は、金属膜からなることが好ましい。このように構成すると、抵抗線を半導体膜で形成した場合よりも正確に温度を検出することができる。すなわち、半導体膜の場合には、照度によって抵抗値が変化するおそれがあるが、金属膜の場合には、かかる変化がほとんどないので、照度にかかわらず、画素領域の温度を正確に監視することができる。
本発明において、前記素子基板には、前記画素領域より外周側に駆動回路が形成され、前記抵抗線は、前記画素領域と前記駆動回路とによって挟まれた領域で延在していることが好ましい。このように構成すると、抵抗線を画素領域の近傍で延在させることができるので、駆動回路より外側で抵抗線を延在させた場合と比較して、画素領域の温度を正確に監視することができる。
本発明において、前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線と、前記抵抗線とは、複数の絶縁膜により上下が挟まれた複数の層間のうち、異なる層間に形成されていることが好ましい。このように構成すると、前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線に交差するように抵抗線を延在させることができ、画素領域の周りで抵抗線を延在するのが容易である。
本発明において、前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線と、前記抵抗線とは、複数の絶縁膜で上下が挟まれた複数の層間のうちの同一の層間に形成され、当該層間において、前記信号線と前記抵抗線との交差部分では前記信号線が途切れているとともに、当該層間と異なる層間には、前記信号線の途切れ部分同士を電気的に接続する中継用ブリッジ配線が形成されていることが好ましい。このように構成すると、前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線に交差する方向に抵抗線を延在させることができ、画素領域の周りで抵抗線を延在するのが容易である。
本発明を適用した電気光学装置が液晶装置である場合、前記素子基板は、当該素子基板に対して対向配置された対向基板との間に液晶層を保持している構成となる。
本発明を適用した電気光学装置が有機EL装置である場合、前記素子基板において、前記画素電極上には有機EL素子用の機能層が形成されている構成となる。
本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器において直視型の表示部などとして用いられる。また、本発明を適用した液晶装置(電気光学装置)は、投射型表示装置のライトバルブとして用いることもできる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。なお、薄膜トランジスタでは、印加する電圧によってソースとドレインが入れ替わるが、以下の説明では、説明の便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとして説明する。
[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置(液晶装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。図2(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。
図1に示すように、本形態の電気光学装置100は液晶装置であり、矩形の平面形状を有する画素領域10bには複数の画素100aがマトリクス状に形成されている。複数の画素100aの各々には、画素電極9a、および画素電極9aを制御するための画素スイッチング用の薄膜トランジスタ30a(画素トランジスタ)が形成されている。データ線駆動回路101から延びたデータ線6aは、薄膜トランジスタ30aのソースに電気的に接続されており、データ線駆動回路101は、データ線6aに画像信号を線順次で供給する。走査線駆動回路104から延びた走査線3aは、薄膜トランジスタ30aのゲートに電気的に接続されており、走査線駆動回路104は、走査線3aに走査信号を線順次で供給する。画素電極9aは、薄膜トランジスタ30aのドレインに電気的に接続されており、電気光学装置100では、薄膜トランジスタ30aを一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画像信号を各画素100aの液晶容量50aに所定のタイミングで書き込む。液晶容量50aに書き込まれた所定レベルの画像信号は、素子基板10に形成された画素電極9aと、後述する対向基板の共通電極との間で一定期間保持される。画素電極9aと共通電極との間には保持容量60が形成されており、画素電極9aの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる電気光学装置100が実現される。本形態では、保持容量60を構成するにあたって、走査線3aと並行するように容量線3bが形成されているが、前段の走査線3aとの間に保持容量60が形成される場合もある。また、フリンジフィールドスイッチング(FFS(Fring Field Switching))モードの液晶装置の場合、共通電極は、画素電極9aと同様、素子基板10上に形成される。
図2(a)、(b)において、本形態の電気光学装置100は、透過型のアクティブマトリクス型液晶装置である。素子基板10の上には、シール材107が矩形枠状に設けられており、シール材107によって対向基板20と素子基板10とが貼り合わされている。対向基板20とシール材107とは略同一の輪郭を備えており、シール材107で囲まれた領域内に液晶50が保持されている。液晶50は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。なお、シール材107の角部分には素子基板10と対向基板20との間で電気的な接続を行なうための導通材109が配置されている。
素子基板10において、シール材107の外側領域(画素領域10bの外側領域)には、データ線駆動回路101、およびITO(Indium Tin Oxide)膜からなる端子102が素子基板10の一辺に沿って設けられており、端子102には、外部回路との電気的な接続を行なうフレキシブル配線基板(図示せず)が接続される。また、素子基板10において、シール材107の外側領域(画素領域10bの外側領域)には、端子102が配列された辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。素子基板10の残る一辺には、画像表示領域10aの両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線103が設けられている。さらに、対向基板20に形成された遮光膜からなる額縁28の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路などの周辺回路が設けられることもある。
詳しくは後述するが、素子基板10には、画素電極9aがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板20には、シール材107の内側領域に遮光性材料からなる額縁28が形成され、その内側が画像表示領域10aとされている。対向基板20では、素子基板10の画素電極9aの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜23が形成されている。
このように構成した電気光学装置100において、画像表示領域10aは、図1を参照して説明した画素領域10bと重なる領域であるが、画素領域10bの外周に沿って、表示に直接寄与しないダミーの画素が形成される場合があり、この場合、画素領域10bのうち、ダミーの画素を除いた領域によって画像表示領域10aが構成される。
(画素の詳細な構成)
図3(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の相隣接する画素2つ分の平面図、および画素1つ分の断面図である。なお、図3(b)は図3(a)のA−A′線における断面図であり、図3(a)では、画素電極9aは長い点線で示し、データ線6aおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線3aは実線で示し、半導体層は短い点線で示してある。
図3(a)、(b)に示すように、素子基板10上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9aが画素100a毎に形成され、画素電極9aの縦横の境界領域に沿ってデータ線6a、および走査線3aが形成されている。また、素子基板10において、走査線3aと並列して容量線3bが形成されている。
図3(b)に示す素子基板10の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの支持基板10dからなり、対向基板20の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの支持基板20dからなる。素子基板10には、支持基板10dの表面にシリコン酸化膜などからなる下地絶縁層12が形成されているとともに、その表面側において、画素電極9aと対応する領域に薄膜トランジスタ30aが形成されている。薄膜トランジスタ30aは、島状の半導体層1aに対して、チャネル領域1g、低濃度ソース領域1b、高濃度ソース領域1d、低濃度ドレイン領域1c、および高濃度ドレイン領域1eが形成されたLDD(Lightly Doped Drain)構造を備えている。半導体層1aの表面側には、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2が形成されており、ゲート絶縁層2の表面にゲート電極(走査線3a)が形成されている。半導体層1aは、素子基板10に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜、あるいは単結晶シリコン層である。図3(b)には、ゲート絶縁層2が半導体層1aの表面に熱酸化により形成されたものとして表されているが、ゲート絶縁層2はCVD法などにより形成される場合もある。
薄膜トランジスタ30aの上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる層間絶縁層71、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる層間絶縁層72、および厚さが1.5〜2.0μmの厚い感光性樹脂からなる層間絶縁膜73(平坦化膜)が形成されている。層間絶縁層71の表面(層間絶縁膜71、72の層間)にはデータ線6aおよびドレイン電極6bが形成され、データ線6aは、層間絶縁層71に形成されたコンタクトホール71aを介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続している。また、ドレイン電極6bは、層間絶縁層71に形成されたコンタクトホール71bを介して高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続している。
層間絶縁層73の表面にはITO膜からなる画素電極9aが形成されている。画素電極9aは、層間絶縁層72、73に形成されたコンタクトホール73aを介してドレイン電極6bに電気的に接続している。画素電極9aの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜16が形成されている。また、高濃度ドレイン領域1eからの延設部分1f(下電極)に対しては、ゲート絶縁層2と同時形成された絶縁層(誘電体膜)を介して、走査線3aと同層の容量線3bが上電極として対向することにより、保持容量60が構成されている。
本形態において、走査線3aおよび容量線3bは同時形成された導電膜であり、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜などの金属単体膜、あるいはそれらの積層膜からなる。また、データ線6aおよびドレイン電極6bは同時形成された導電膜であり、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜などの金属単体膜、あるいはそれらの積層膜からなる。なお、図1および図2(a)、(b)に示す端子102は、層間絶縁膜71、72、73に形成したコンタクトホール、あるいは層間絶縁膜72、73に形成したコンタクトホールを介して、走査線3aやデータ線6aと同時形成された配線に電気的に接続されたITO膜からなる。
対向基板20では、遮光膜23の上層側にITO膜からなる共通電極21が形成され、その表面に配向膜22が形成されている。ここで、電気光学装置100をカラー表示用として構成する場合、対向基板20には、複数の画素100aの各々にカラーフィルタ(図示せず)が形成される。
このように構成した素子基板10と対向基板20とは、画素電極9aと共通電極21とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材107(図2(a)、(b)参照)により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶50が封入されている。液晶50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜16、22により所定の配向状態をとる。
(温度補償のための構成)
図4は、本発明を適用した電気光学装置において温度監視結果に基づいて駆動条件を補正するための回路構成を示すブロック図である。図5は、抵抗線として金属膜および半導体膜を用いた場合の温度−抵抗との関係を示すグラフである。図6は、本形態の電気光学装置において抵抗線として用いた金属膜の構成を示す断面図である。
再び図1において、素子基板10において、画素領域10bの周りには、画素領域10bの温度を検出する温度検出素子としての抵抗線105が形成されており、本形態において、抵抗線105は、画素領域の周りにおいて画素領域10bの全周の少なくとも1/2に沿って延在している。より具体的には、抵抗線105は、矩形の平面形状をもつ画素領域10bの4辺10w、10x、10y、10zのうち、隣接する3辺10w、10x、10yに沿って延在しており、その両端部は、データ線駆動回路101の両側を通って、画素領域10bの辺10zに対してデータ線駆動回路101を挟んで並列する複数の端子102のうち、2つの端子102に各々接続されている。このため、抵抗線105は、一方の端部から画素領域10bの辺10w、10x、10yに沿って曲がりながら延在した後、他方の端部が一方の端部に近接するように曲がった平面形状を有している。
また、本形態において、素子基板10には、画素領域10bより外周側にデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されており、抵抗線105において、画素領域10bの辺10w、10yに沿って延在する部分は、画素領域10と走査線駆動回路104とによって挟まれた領域内で延在している。ここで、抵抗線105は、画素領域10と走査線駆動回路104とによって挟まれた領域であれば、図2(a)に示すように、額縁28と重なる領域で延在している構成の他、額縁28とシール材107とによって挟まれた領域と重なる領域で延在している構成、シール材107と重なる領域で延在している構成、シール材107より外側領域で延在している構成を採用することができる。なお、走査線駆動回路104がシール材107と重なる領域に形成されている場合があるが、かかる構成の場合にも、抵抗線105は、画素領域10と走査線駆動回路104とによって挟まれた領域で延在するように形成される。
このように構成した抵抗線105は、後述するように、温度変化に伴って抵抗値が変化するため、抵抗線105が接続されている端子102を介して定電圧が印加されるとともに、電流値が計測され、その結果に基づいて、抵抗線105の抵抗値変化が検出される結果、画素領域10bの温度が監視される。あるいは、抵抗線105は、端子102を介して定電流が通電されるとともに、両端の電圧値が計測され、その結果に基づいて、抵抗線105の抵抗値変化が検出される結果、画素領域10bの温度が監視される。かかる画素領域10bの温度監視結果は、図4に示す構成の回路により、駆動条件の補正に用いられ、温度補償が行なわれる。
図4に示す回路において、信号源108は、データ線駆動回路101および走査線駆動回路104が画像信号および走査信号を出力するためのデータ信号およびクロック信号を出力する。ここで、データ信号は、信号源108から出力された後、駆動電圧補正回路106を介してデータ線駆動回路101に入力されるようになっている。また、駆動電圧補正回路106には、温度検出用の抵抗線105(温度検出素子)と電気的に接続されており、駆動電圧補正回路106は、抵抗線105での抵抗変化に基づいて、データ信号の増幅レベルを調節する。すなわち、液晶50の印加電圧−透過率曲線の傾きは、温度が低い場合には小さくなり、温度が高い場合には急峻になることから、画素領域10bの温度に応じてデータ信号を補正し、適正な階調表示を行なわせる。例えば、温度が低い場合には、液晶50への印加電圧を高め、温度が高い場合には、液晶50への印加電圧を低める。
かかる抵抗線105は、金属膜および半導体膜を線状にパターニングすることにより形成される。ここで、抵抗線105が金属膜である場合、図5に実線L1で示すように、温度が高くなるほど、抵抗が増大する一方、抵抗線105が半導体膜からなる場合、図5に点線L2で示すように、温度が高くなるほど、抵抗が低下する。かかる抵抗線105は、薄膜トランジスタ30aを構成する導電膜(金属膜および半導体膜)を同時形成することができ、本形態では、薄膜トランジスタ30aを構成する金属膜と抵抗線105とを同時形成する。
すなわち、本形態では、図6(a)に示すように、データ線6aと同時形成された金属膜によって、抵抗線105を形成してあり、抵抗線105は、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜などの金属単体膜、あるいはそれらの積層膜からなる。このため、抵抗線105は、層間絶縁膜71、72の層間に形成されている。ここで、抵抗線105は、画素領域10bと走査線駆動回路104とによって挟まれた領域に形成されていることから、抵抗線105と、走査線3aおよび容量線3bとは交差するが、走査線3aおよび容量線3bは下地絶縁層12と層間絶縁膜71との層間に形成されているため、抵抗線105と、走査線3aおよび容量線3bとは異なる層間に形成されている。従って、抵抗線105と、走査線3aおよび容量線3bとが短絡することはない。なお、抵抗線105が接続された端子102は、層間絶縁膜73の表面に形成されたITO膜からなるため、層間絶縁膜72、73に形成されたコンタクトホール73bを介して抵抗線105に電気的に接続している。
抵抗線105は、走査線3aと同時形成された金属膜によって形成することができ、この場合も、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜などの金属単体膜、あるいはそれらの積層膜からなる。この場合、抵抗線105、走査線3aおよび容量線3bはいずれも、下地絶縁層12と層間絶縁膜71との層間に形成されることになる。このような場合には、図6(b)に示すように、抵抗線105と、走査線3aおよび容量線3bとの交差部分では、走査線3aおよび容量線3bに途切れ部分を形成するとともに、層間絶縁膜71、72の層間に中継用ブリッジ配線6dをデータ線6aと同時形成する。かかる中継用ブリッジ配線6dは、コンタクトホール71c、71dを介して走査線3aおよび容量線3bの端部に電気的に接続しているので、走査線3aおよび容量線3bに途切れ部分を設けても支障がない。
かかる中継用ブリッジ配線を用いた構成は、例えば、データ線6aと同時形成された金属膜によって抵抗線105を形成した場合において、データ線6aと抵抗線105とが交差する場合に適用することもできる。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の電気光学装置100では、画素領域10bの温度を検出するための温度検出素子として抵抗線105を利用しているため、温度検出素子が占有する面積が狭くてよい。また、温度検出素子として抵抗線105を利用しているため、抵抗線105自身が温度検出用配線の全部を兼ねているので、温度検出用配線が占有する面積が存在しない。従って、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させても、他の配線などを設けるのに支障がない。また、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させているので、画素領域10bの温度を正確に検出することができる。それ故、画素領域10bの温度に正確に対応させて、各画素100aに対する駆動条件を適正に調節することができる。
しかも、抵抗線105を画素領域10bと走査線駆動回路104とによって挟まれた領域で延在させたので、抵抗線105が画素領域10bの近傍で位置する。このため、画素領域10bの温度を正確に監視することができる。
また、抵抗線105は、一方の端部から延びた後、一方の端部に向けて他方の端部が近接する方向に曲がっているため、素子基板10の辺に沿って配置された端子102に電気的に接続することができる。それ故、広い領域にわたって抵抗線105を延在させた場合でも、端子102を狭い領域内に配置することができる。
さらに、薄膜トランジスタ30aを構成する複数の導電層のいずれかと同一層で抵抗線105を形成したので、製造工程を追加する必要がない。
さらにまた、抵抗線105については金属膜および半導体膜で形成することができるが、本形態では、金属膜で形成したので、正確に温度を検出することができる。すなわち、半導体膜の場合には、照度によって抵抗値が変化するおそれがあるが、金属線の場合には、かかる変化がほとんどないので、照度にかかわらず、画素領域10bの温度を正確に監視することができる。
[実施の形態2]
図7は、本発明の実施の形態2に係る電気光学装置(液晶装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。図8は抵抗線に起因するノイズの説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分について同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
図7に示す電気光学装置100も、実施の形態1と同様、液晶装置であり、矩形の平面形状を有する画素領域10bには複数の画素100aがマトリクス状に形成されている。
本形態において、素子基板10において、画素領域10bの周りには、画素領域10bの温度を検出する温度検出素子としての抵抗線105が形成されている。本形態において、抵抗線105は、画素領域の周りにおいて画素領域10bの全周の少なくとも1/2に沿って延在している。より具体的には、抵抗線105は、矩形の平面形状をもつ画素領域10bの4辺10w、10x、10y、10zのうち、隣接する3辺10w、10x、10yに沿って延在しており、その両端部は、画素領域10bの辺10zに対してデータ線駆動回路101を挟んで並列する複数の端子102のうち、隣合う2つの端子102に接続されている。すなわち、抵抗線105は、一方の端部から画素領域10bの辺10w、10x、10yに沿って曲がりながら延在した後、画素領域10bの辺10y、10zがなす角部分で折り返し、他方の端部が一方の端部に隣接するように、画素領域10bの辺10y、10x、10wに沿って曲がりながら延在している。
また、素子基板10には、画素領域10より外周側にデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されており、抵抗線105において、画素領域10bの辺10w、10yに沿って延在する部分は、画素領域10と走査線駆動回路104とによって挟まれた領域内で延在している。
このように構成した抵抗線105の他の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略するが、本形態でも、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させているので、画素領域10bの温度を正確に検出することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
また、本形態では、抵抗線105が画素領域10bを囲んでいないため、図8に示すように、抵抗線105に電流が流れた際に抵抗線105から誘導磁力線が発生した場合でも、かかる誘導磁力線がノイズとして画素領域10bに侵入することがない。
[実施の形態3]
以下、本発明を有機EL装置に適用した例を説明する。なお、以下の説明では、実施の形態1、2との対応が分りやすいように、可能な限り、対応する部分には同一の符号を付して説明する。
(全体構成)
図9は、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置(有機EL装置)の電気的構成を示すブロック図である。図10(a)、(b)は各々、本発明を適用した電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのJ−J′断面図である。
図9に示す電気光学装置100は、有機EL装置であり、素子基板10上には、複数の走査線3aと、走査線3aに対して交差する方向に延びる複数のデータ線6aと、走査線3aに対して並列して延在する複数の電源線3eとを有している。また、素子基板10において、矩形形状の画素領域10bには複数の画素100aがマトリクス状に配列されている。データ線6aにはデータ線駆動回路101が接続され、走査線3aには走査線駆動回路104が接続されている。画素領域10bの各々には、走査線3aを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ30bと、このスイッチング用の薄膜トランジスタ30bを介してデータ線6aから供給される画素信号を保持する保持容量70と、保持容量70によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ30cと、この薄膜トランジスタ30cを介して電源線3eに電気的に接続したときに電源線3eから駆動電流が流れ込む画素電極9a(陽極層)と、この画素電極9aと陰極層との間に有機機能層が挟まれた有機EL素子80を構成している。
かかる構成によれば、走査線3aが駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ30bがオンになると、そのときのデータ線6aの電位が保持容量70に保持され、保持容量70が保持する電荷に応じて、駆動用の薄膜トランジスタ30cのオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ30cのチャネルを介して、電源線3eから画素電極9aに電流が流れ、さらに有機機能層を介して対極層に電流が流れる。その結果、有機EL素子80は、これを流れる電流量に応じて発光する。
なお、図9に示す構成では、電源線3eは走査線3aと並列していたが、電源線3eがデータ線6aに並列している構成を採用してもよい。また、図9に示す構成では、電源線3eを利用して保持容量70を構成していたが、電源線3eとは別に容量線を形成し、かかる容量線によって保持容量70を構成してもよい。
図10(a)、(b)において、本形態の電気光学装置100では、素子基板10と封止基板90とがシール材107によって貼り合わされており、素子基板10と封止基板90との間には乾燥剤(図示せず)が収納されている。素子基板10において、シール材107の外側の領域には、データ線駆動回路101、およびITO膜からなる端子102が素子基板10の一辺に沿って設けられており、端子102が配列された辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。素子基板10の残る一辺には、画像表示領域10aの両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線103が設けられている。詳しくは後述するが、素子基板10には、画素電極(陽極)、有機機能層および陰極がこの順に積層された有機EL素子80がマトリクス状に形成されている。なお、封止基板90を用いずに、素子基板10を封止樹脂で覆った構造を採用することもある。
(画素の詳細な構成)
図11(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置100の相隣接する画素2つ分の平面図、および画素1つ分の断面図である。なお、図11(b)は図11(a)のB−B′線における断面図であり、図11(a)では、画素電極9aは長い点線で示し、データ線6aおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線3aは実線で示し、半導体層は短い点線で示してある。
図11(a)、(b)に示すように、素子基板10上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(長い点線で囲まれた領域)が画素100a毎に形成され、画素電極9aの縦横の境界領域に沿ってデータ線6a(一点鎖線で示す領域)、および走査線3a(実線で示す領域)が形成されている。また、素子基板10において、走査線3aと並列して電源線3eが形成されている。
図11(b)に示す素子基板10の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの支持基板10dからなる。素子基板10では、支持基板10dの表面にシリコン酸化膜などからなる下地絶縁層12が形成されているとともに、その表面側において、画素電極9aに対応する領域に薄膜トランジスタ30cが形成されている。薄膜トランジスタ30cは、島状の半導体層1aに対して、チャネル領域1g、ソース領域1h、およびドレイン領域1iが形成されている。半導体層1aの表面側にはゲート絶縁層2が形成されており、ゲート絶縁層2の表面にゲート電極3fが形成されている。かかるゲート電極3fは、薄膜トランジスタ30bのドレインに電気的に接続されている。なお、薄膜トランジスタ30bの基本的な構成は、薄膜トランジスタ30cと同様であるため、説明を省略する。
薄膜トランジスタ30cの上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる層間絶縁層71、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる層間絶縁層72、および厚さが1.5〜2.0μmの厚い感光性樹脂からなる層間絶縁膜73(平坦化膜)が形成されている。層間絶縁層71の表面(層間絶縁膜71、72の層間)にはソース電極6gおよびドレイン電極6hが形成され、ソース電極6gは、層間絶縁層71に形成されたコンタクトホール71gを介してソース領域1hに電気的に接続している。また、ドレイン電極6hは、層間絶縁層71に形成されたコンタクトホール71hを介してドレイン領域1iに電気的に接続している。
層間絶縁層73の表面にはITO膜からなる画素電極9aが形成されている。画素電極9aは、層間絶縁層72、73に形成されたコンタクトホール73gを介してドレイン電極6hに電気的に接続している。
また、画素電極9aの上層には、発光領域を規定するための開口部を備えたシリコン酸化膜などからなる隔壁層5a、および感光性樹脂などからなる厚い隔壁層5bが形成されている。隔壁層5aおよび隔壁層5bで囲まれた領域内において、画素電極9aの上層には、3、4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)などからなる正孔注入層81、および発光層82からなる有機機能層が形成され、発光層82の上層には陰極層85が形成されている。このようにして、画素電極9a、正孔注入層81、発光層82および陰極層85によって、有機EL素子80が構成されている。発光層82は、例えば、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、9、10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等をドープした材料から構成される。また、発光層82としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも1種の蛍光色素とを含んでなる組成物も使用可能である。本形態において、有機機能層は、インクジェット法などの塗布法により形成される。なお、塗布法としては、フレキソ印刷法、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法などが採用される場合もある。また、有機機能層については、蒸着法などにより形成される場合もある。さらに、発光層82と陰極層85との層間にはLiFなどからなる電子注入層が形成されることもある。
トップエミッション型の有機EL装置の場合、支持基板10dからみて有機EL素子80が形成されている側から光を取り出すので、陰極層85は、薄いアルミニウム膜や、マグネシウムやリチウムなどの薄い膜をつけて仕事関数を調整したITO膜などといった透光性電極として形成され、支持基板10dとしては、ガラスなどの透明基板の他、不透明基板も用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナなどのセラミックス、ステンレススチールなどの金属板に表面酸化などの絶縁処理を施したもの、樹脂基板などが挙げられる。これに対して、ボトムエミッション型の有機EL装置の場合、支持基板10dの側から光を取り出すので、支持基板10dとしては、ガラスなどの透明基板が用いられる。
(温度補償のための構成)
再び図9において、本形態でも、素子基板10において、画素領域10bの周りには、画素領域10bの温度を検出する温度検出素子としての抵抗線105が形成されており、本形態において、抵抗線105は、画素領域の周りにおいて画素領域10bの全周の少なくとも1/2に沿って延在している。より具体的には、抵抗線105は、矩形の平面形状をもつ画素領域10bの4辺10w、10x、10y、10zのうち、隣接する3辺10w、10x、10yに沿って延在しており、その両端部は、データ線駆動回路101の両側を通って2つの端子102の各々接続されている。このため、抵抗線105は、一方の端部から画素領域10bの辺10w、10x、10yに沿って曲がりながら延在した後、他方の端部が一方の端部に近接するように曲がった平面形状になっている。また、素子基板10には、画素領域10より外周側にデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されており、抵抗線105において、画素領域10bの辺10w、10yに沿って延在する部分は、画素領域10bと走査線駆動回路104とによって挟まれた領域内で延在している。
このように構成した抵抗線105は、温度変化に伴って抵抗値が変化するため、実施の形態1と同様、抵抗線105を介して画素領域10bの温度が監視され、かかる温度監視結果は、図4を参照して説明した回路などにより、各画素100aに対する駆動条件の補正に用いられる。すなわち、有機EL素子80の印加電流−輝度曲線の傾きは温度によって変化するので、画素領域10bの温度に応じてデータ信号を補正し、適正な階調表示を行なわせる。
かかる抵抗線105を構成するにあたっては、本形態でも、実施の形態1と同様、金属膜および半導体膜を線状にパターニングすることにより形成でき、本形態では、データ線6aやソース電極6gと同時形成された金属膜、あるいは走査線3aと同時形成された金属膜によって、抵抗線105が形成されている。このため、抵抗線105は、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜などの金属単体膜、あるいはそれらの積層膜からなる。
このように構成した場合も、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させているので、画素領域10bの温度を正確に検出することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
[実施の形態4]
図12は、本発明の実施の形態4に係る電気光学装置(有機EL装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態3と同様であるため、共通する部分について同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
図12に示す電気光学装置100も、実施の形態3と同様、有機EL装置であり、矩形の平面形状を有する画素領域10bには複数の画素100aがマトリクス状に形成されている。
本形態において、素子基板10において、画素領域10bの周りには、画素領域10bの温度を検出する温度検出素子としての抵抗線105が形成されている。本形態において、抵抗線105は、画素領域の周りにおいて画素領域10bの全周の少なくとも1/2に沿って延在している。より具体的には、抵抗線105は、矩形の平面形状をもつ画素領域10bの4辺10w、10x、10y、10zのうち、隣接する3辺10w、10x、10yに沿って延在しており、その両端部は、画素領域10bの辺10zに対してデータ線駆動回路101を挟んで並列する複数の端子102のうち、隣合う2つの端子102に接続されている。すなわち、抵抗線105は、一方の端部から画素領域10bの辺10w、10x、10yに沿って曲がりながら延在した後、画素領域10bの辺10y、10zがなす角部分で折り返し、他方の端部が一方の端部に隣接するように、画素領域10bの辺10y、10x、10wに沿って曲がりながら延在している。
また、素子基板10には、画素領域10bより外周側にデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されており、抵抗線105において、画素領域10bの辺10w、10yに沿って延在する部分は、画素領域10bと走査線駆動回路104とによって挟まれた領域内で延在している。
このように構成した抵抗線105の他の構成は実施の形態3と同様であるため、説明を省略するが、本形態でも、抵抗線105を画素領域10bの全周の1/2以上にわたって延在させているので、画素領域10bの温度を正確に検出することができるなど、実施の形態3と同様な効果を奏する。
また、本形態では、抵抗線105が画素領域10bを囲んでいないため、図8を参照して説明したように、抵抗線105に電流が流れた際に抵抗線10から誘導磁力線が発生した場合でも、かかる誘導磁力線がノイズとして画素領域10bに侵入することがない。
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、金属膜によって抵抗線105を形成したが、薄膜トランジスタの能動層を構成する半導体層と同時形成された半導体膜を導電化することによって、抵抗線105を形成してもよい。また、データ線や走査線が導電性ポリシリコン層で形成される場合、かかる導電性ポリシリコン層と抵抗線105とを同時形成してもよい。
上記実施の形態では、端子102とデータ線駆動回路101とが素子基板10の同一の辺に沿って形成されていたが、素子基板10において相対向する2つの辺の各々に沿うように、端子102およびデータ線駆動回路101が構成されている場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、抵抗線105と端子102とを電気的に接続し、外部回路において駆動条件の補正を行なったが、回路方式によっては、抵抗線105をデータ線駆動回路101の内部に向けて引き回してもよい。
さらに、上記実施の形態では、素子基板10上にデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されていたが、かかる駆動回路が素子基板10上に形成されていない電気光学装置に本発明を適用してもよい。
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置100を適用した電子機器について説明する。図13(a)に、電気光学装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ2000は、表示ユニットとしての電気光学装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図13(b)に、電気光学装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての電気光学装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、電気光学装置100に表示される画面がスクロールされる。図13(c)に、電気光学装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての電気光学装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置100に表示される。
なお、電気光学装置100が適用される電子機器としては、図13に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置100が適用可能である。
本発明の実施の形態1に係る電気光学装置(液晶装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 (a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。 (a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置の相隣接する画素2つ分の平面図、および画素1つ分の断面図である。 本発明を適用した電気光学装置において温度監視結果に基づいて駆動条件を補正するための回路構成を示すブロック図である。 抵抗線として金属膜および半導体膜を用いた場合の温度−抵抗との関係を示すグラフである。 本発明を適用した電気光学装置において抵抗線として用いた金属膜の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る電気光学装置(液晶装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 抵抗線に起因するノイズの説明図である。 本発明の実施の形態3に係る電気光学装置(有機EL装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 (a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのJ−J′断面図である。 (a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置の相隣接する画素2つ分の平面図、および画素1つ分の断面図である。 本発明の実施の形態4に係る電気光学装置(有機EL装置)に用いた素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。
符号の説明
3a・・走査線、6a・・データ線、9a・・画素電極、10・・素子基板、10b・・画素領域、30a、30b、30c・・薄膜トランジスタ(画素トランジスタ)、50・・液晶、80・・有機EL素子、100・・電気光学装置、100a・・画素、100b・・画素領域、105・・抵抗線

Claims (12)

  1. 画素電極および画素トランジスタを備えた画素が複数、配列された画素領域が形成された素子基板を有する電気光学装置において、
    前記素子基板には、前記画素領域の周りにおいて当該画素領域の全周の少なくとも1/2に沿って延在する温度検出用の抵抗線が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記抵抗線は、一方の端部から延びた後、当該一方の端部に向けて他方の端部が近接する方向に曲がっていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記抵抗線は、1本の配線が途中で折り返した平面形状を備えていることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記画素領域は、矩形の平面形状をもって形成され、
    前記抵抗線は、少なくとも前記画素領域の隣接する2辺に沿って延在していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記抵抗線は、前記画素領域の少なくとも3辺に沿って延在していることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。
  6. 前記抵抗線は、前記画素トランジスタを構成する複数の導電層のいずれかと同一層であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の電気光学装置。
  7. 前記抵抗線は、金属膜からなることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の電気光学装置。
  8. 前記素子基板には、前記画素領域より外周側に駆動回路が形成され、
    前記抵抗線は、前記画素領域と前記駆動回路とによって挟まれた領域で延在していることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の電気光学装置。
  9. 前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線と、前記抵抗線とは、複数の絶縁膜により上下が挟まれた複数の層間のうち、異なる層間に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。
  10. 前記画素領域から前記駆動回路に延びた信号線と、前記抵抗線とは、複数の絶縁膜で上下が挟まれた複数の層間のうちの同一の層間に形成され、
    当該層間において、前記信号線と前記抵抗線との交差部分では前記信号線が途切れているとともに、当該層間と異なる層間には、前記信号線の途切れ部分同士を電気的に接続する中継用ブリッジ配線が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。
  11. 前記素子基板は、当該素子基板に対して対向配置された対向基板との間に液晶層を保持していることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の電気光学装置。
  12. 前記素子基板において、前記画素電極上には有機エレクトロルミネッセンス素子用の機能層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の電気光学装置。
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