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JP2000357584A - 発光素子用回路基板、電子機器および表示装置 - Google Patents

発光素子用回路基板、電子機器および表示装置

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JP2000357584A
JP2000357584A JP11167556A JP16755699A JP2000357584A JP 2000357584 A JP2000357584 A JP 2000357584A JP 11167556 A JP11167556 A JP 11167556A JP 16755699 A JP16755699 A JP 16755699A JP 2000357584 A JP2000357584 A JP 2000357584A
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JP
Japan
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emitting element
light emitting
circuit board
common electrode
light
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JP11167556A
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Mutsumi Kimura
睦 木村
Hiroshi Maeda
浩 前田
Yojiro Matsueda
洋二郎 松枝
Kiyobumi Kitawada
清文 北和田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JP4075028B2 publication Critical patent/JP4075028B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131Interconnections, e.g. wiring lines or terminals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共通電極における電圧降下を防止し明るい画
像表示が可能な発光素子用回路基板を提供する。 【解決手段】 本発明は、電流を供給することにより発
光する電界発光素子を形成するために適する発光素子用
回路基板である。特に外部への取出端子61が当該基板
の一辺に集積された取出端子群6と、共通した電流が流
れる共通電極10と取出端子群との間に、取出端子群6
の一部の取出端子61と共通電極10とを電気的に接続
するコンタクトパターン2と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる電界発光
(Electro-Luminescence)素子を形成するために適する
回路基板の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電界発光素子を用いた表示装置における
基板配置に関する公知技術としては、本願出願人の発明
に係る特開平11−24604号公報に記載されるよう
なものがあった。この公報には、電界発光素子の形成領
域を取り囲んで、駆動回路を配した回路基板が開示され
ていた。
【0003】電界発光素子は電流を供給して発光させる
ものであるため、配線の抵抗が高いと電圧降下が大きく
なり、輝度が低くなり易い。これに対処するために、従
来、技術常識から抵抗率の低い金属を配線層の材料とし
て使用することが必要であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、回路基板の全
体的な電圧降下の防止について十分に考慮されていなか
った。
【0005】特に、最も大きな電流が流れるのは、複数
の電界発光素子からの電流が流れる共通電極である陰極
である。この陰極パターンにおいて、抵抗率が高いと多
量の電流により大きな電圧降下を生じ、画像表示全体を
暗くしかねない。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、共通電
極における電圧降下を少なくし、明るい画像表示を可能
にするための発光素子用回路基板およびその基板を使用
した電子機器を提供することを目的とする。
【0007】本発明は、発光素子の形成に用いられる発
光素子用回路基板において、外部への取出端子が当該基
板の一辺に集積された取出端子群と、所定の共通電極が
配置される領域と前記取出端子群との間に、前記取出端
子群の一部の取出端子と前記共通電極とを電気的に接続
するコンタクトパターンと、を備えていることを特徴と
する発光素子用回路基板である。
【0008】「取出端子」は、必ずしも基板の一辺にの
み設けられることを意味しない。「回路基板」は、電界
発光素子のように多量に電流を消費する素子の例示であ
り、回路基板に設けられる回路がこれに限定されること
はない。「共通電極」は、後の工程で設けられるもので
あり、回路基板に共通電極が既に形成されていることに
限定されない。「共通電極」が形成されることになるで
あろう「領域」に対応してコンタクトパターンを設けて
あることに意味がある。したがって共通電極などの表示
に関わる構造を備えない回路基板のまま流通する態様も
考えられる。
【0009】例えば、この回路基板は、電流を供給する
ことにより発光する発光素子の形成に用いられ、前記コ
ンタクトパターンは、前記取出端子群の一部と前記発光
素子の電流が共通して流れる共通電極とを電気的に接続
するように形成される。
【0010】また発光素子は、有機電界発光素子などに
適用される。
【0011】ここでコンタクトパターンは、共通電極の
有する面積の10%以上の面積を備えていることが好ま
しい。「10%」は一応の目安であり、これに限定され
ることはない。
【0012】上記取出端子群は、同一の形状を備えた取
出端子を連設されている。同一形態の取出端子であれ
ば、コネクタなどによる基板との接続が規格化でき経済
的かつ容易だからである。
【0013】形成される共通電極は方形であり、前記共
通電極を介して前記コンタクトパターンと対向する領域
に、走査配線に走査信号を供給するための走査駆動回路
を備えている。
【0014】またコンタクトパターンおよび走査駆動回
路が設けられる前記共通電極の周辺領域以外の領域に、
信号配線に画像信号を供給するための信号駆動回路およ
び/または周辺回路を形成する領域を備えている。信号
駆動回路や周辺回路がいずれの辺に位置するかに限定は
ない。
【0015】いずれの回路も設けられてない前記共通電
極を形成する領域の四隅にアライメントマークを備えて
いることは好ましい。共通電極の四周に設けられる回路
の間隙を有効利用する趣旨である。
【0016】本発明は、本発明の発光素子用回路基板を
備えていることを特徴とする電子機器でもある。電子機
器に限定はないが、携帯情報端末、ビューファインダ、
ヘッドマウントディスプレイ、などを含む。
【0017】例えば表示装置である場合、本発明の発光
素子用回路基板と、前記回路基板上に各画素に対応して
設けられた複数の発光素子と、を備え、前記発光素子に
対する制御により画像を表示するように構成される。
【0018】このような表示装置では、各画素の発光素
子に対応して当該画素の発光素子の駆動制御を行うトラ
ンジスタを備える。
【0019】発光素子が電流制御型の発光素子である場
合、各画素において、前記発光素子の制御用トランジス
タと駆動用トランジスタとを備える。
【0020】各画素における発光素子は、画素電極と、
当該画素電極と前記共通電極との間に少なくとも有機発
光材料からなる発光層を備えている。
【0021】
【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施の形態
を、図面を参照して説明する。
【0022】図1に本実施形態の発光表示素子用回路基
板の平面図を示す。本回路基板は、図1に示すように、
表示領域1、コンタクトパターン2、信号駆動回路3、
走査駆動回路4、周辺回路5、取出端子群6およびアラ
イメントマーク7を備えて構成される。
【0023】表示領域1は、複数の画素領域で構成され
ており、その上面(図面手前)には総ての画素領域を覆
って共通した電流が流れる共通電極10が形成されてい
る。各画素領域に形成される素子に限定はないが、本実
施形態では例えば図2に示すような構造の電界発光素子
12を例示する。共通電極10は通常の表示装置では、
方形に形成されている。
【0024】外部端子群6は、外部への取出端子が複
数、この基板の一辺に集積されたものである。取出端子
群6は、同一の形状を備えた取出端子61を連設するこ
とに構成されている。同一形態の取出端子であれば、端
子を実装したテープからインサートマシンなどにより纏
めて実装することができる。このためコネクタなどによ
る基板との接続が規格化でき経済的かつ容易だからであ
る。各取出端子61は、導電性の端子が機械的に後付け
されるものでも、フォトリソグラフィなどのプロセスで
導電性材料を薄膜形成して設けられるものでもよい。
【0025】コンタクトパターン2は、本発明に係り、
共通電極10と取出端子群6との間に設けられ、コンタ
クト配線21を介して取出端子群6の一部の取出端子6
1と共通電極10とを電気的に接続するパターンとなっ
ている。コンタクト配線21は、取出端子61と同じ材
料で同一の層にパターニングされている。ただしコンタ
クトパターン2と各取出端子61とを直接接続してあっ
てもよい。
【0026】ここでコンタクトパターン2は、共通電極
の有する面積の10%以上の面積を備えていることが好
ましい。すなわち、電界発光素子の駆動電流は10mA
/cm程度である。一方コンタクトパターン2の接触
抵抗は、5Ω・cm程度である。全電界発光素子の発
光面積をAcm2とし、共通電極10に対するコンタク
トパターンの面積比をkとすると、コンタクトパターン
2中で生じる電圧降下Vdrop[mV]は、A×10・5/k
Aとなる。
【0027】ここで電界発光素子に適する駆動電圧から
考えてコンタクトパターンで許容される電圧降下は0.
5V程度までであるので、k>=0.1となり、画素領
域の面積に対するコンタクトパターンの面積の割合は、
10%程度は必要となるのである。
【0028】信号駆動回路3は、表示領域1に配置され
る信号配線sigに画像信号を供給するための駆動回路
である。信号駆動回路3は、バス配線31により取出端
子61の幾つかと接続されている。周辺回路5は、表示
領域1に配置される給電配線comに電源を供給したり
信号配線sigの信号を検出したりするための回路群で
ある。周辺回路5は、バス配線51により取出端子61
の幾つかと接続されている。なお信号駆動回路3および
周辺回路5の配置はこれに限定されず、信号駆動回路3
と周辺回路5との位置が逆に配置されていても構わな
い。
【0029】走査駆動回路4は、表示領域に配置される
走査配線gateに走査信号を供給するための駆動回路
である。この走査駆動回路4は、共通電極を介してコン
タクトパターンと対向する領域に設けられる。走査駆動
回路4は、バス配線41により取出端子61の幾つかと
接続されている。走査駆動回路4をこの位置に設けるの
は、走査配線と信号配線とを比べ信号配線方向に電源供
給のための回路をより多く必要とするため基板の信号配
線方向の端子となる二辺にその回路を設け、走査配線方
向の一辺からコンタクトパターンにより共通電極10の
引出配線を配置するようにしたためである。このため信
号駆動回路4から取出端子群6までの距離は長くなる
が、走査信号の走査周波数が比較的遅いため、配線抵抗
の影響を少なくできるからである。また、走査駆動回路
4に必要とされるバス配線41の本数はそれほど多くな
いので、大きな面積を占有されることはない。
【0030】アライメントマーク7は、これらの回路が
設けられていない共通電極10の四隅に設けられてい
る。電界発光素子では、回路形成工程以降において蒸
着、スパッタ、インクジェットプロセス、陰極(共通電
極)蒸着やスパッタなどの各工程を経る必要がある。基
板の位置決めを正確に行うために、アライメント精度向
上のためのアライメントマークを設けることが好ましい
のである。電界発光素子の形成工程ではフォトリソグラ
フィ法が適用され、露光のためのフォトマスクの他に、
表示領域1より若干大きいフィジカルマスクを施す。ま
た、当該回路基板では、表示領域1の四周には回路が設
けられるが、その四隅は回路が存在していない。アライ
メントマーク7は、このような表示領域1の四隅であっ
てフィジカルマスクで覆われることのない位置に設けら
れる。このように配置すれば、基板スペースの効率的利
用を図ることができ、マークのために基板外形の寸法を
増加することを防止できる。
【0031】図2に図1のA−A切断面における断面図
を示す。図2は一つの取出端子と画素領域について拡大
して示したものである。
【0032】当該回路基板の層構造は、図2に示すよう
に、下層から順に、透明基板100、半導体層101、
ゲート絶縁膜102、第1層間絶縁膜103、第2層間
絶縁膜104、バンク層105および106が形成され
ている。表示領域1には、さらに発光層107が形成さ
れている。配線に関与する層として、タンタル配線層2
01、アルミニウム配線層202およびITO層20
3、陰極層204が形成されている。
【0033】材料に関し、透明基板100は、光透過性
があり、一定の機械的強度を有するガラス、石英などで
形成される。半導体層101は、パターン化されたアモ
ルファスシリコンにエネルギーを加えることで重合化さ
せたポリシリコンで形成され、ソース・ドレインの各領
域に不純物がドーピングされている。ゲート絶縁膜10
2、第1層間絶縁膜103、第2層間絶縁膜104は、
酸化珪素または窒化珪素で形成されている。バンク層1
05および106は、酸化珪素、窒化珪素、ポリイミド
当の絶縁膜で形成されている。タンタル配線層201
は、主として薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Tr
ansistor)のゲート配線に使う他、コンタクトパターン
2の構成材料の一つになっている。アルミニウム配線層
202は、主としてスルーホールおよび配線に利用され
る。この層の材料として、アルミニウムの他、タンタ
ル、モリブデン、チタン、タングステンなどを使用可能
である。ITO電極203は、ITOなど光透過性と導
電性を有する材料で形成される。陰極層204は、共通
電極10の配線を担う層であって、エネルギー順位から
電界発光素子の陰極として使用可能な材料、アルミニウ
ムまたはアルミニウムと他の元素(リチウムなど)の合
金、カルシウムなどで形成される。電界発光層107と
しては、陽極から輸送された正孔と陰極から輸送された
電子とが結合して電界発光現象を生じるような有機発光
材料などの材料であり、発光層の他に正孔輸送層および
/または電子輸送層を備えていてもよい。電界発光層1
07は、画素ごとにパターニングされていてもよい。
【0034】一つの画素領域11に対しては、電界発光
素子12と駆動用トランジスタ13と制御用トランジス
タ(制御用トランジスタは図2に図示しない)が設けら
れている。説明を簡単にするため、制御用トランジスタ
の図示を省略してある。
【0035】電界発光素子12は、画素電極121と陰
極層204とで電界発光層107を挟み込んだ構造を備
えている。陰極層204は総ての画素領域11に共通し
た連続した膜として形成されている。画素電極121は
陽極となっている。
【0036】駆動用トランジスタ13は、薄膜トランジ
スタであり、不純物導入によりソース領域およびドレイ
ン領域が形成された半導体層101上に、ソース電極1
31、ドレイン電極132およびゲート電極133を備
えて構成されている。ソース電極131およびドレイン
電極132はスルーホール301および302の開口中
にアルミニウム配線層202を形成して構成される。ゲ
ート電極133は、制御用トランジスタ14のドレイン
に電気的に接続され、タンタル配線層201で形成され
ている。
【0037】コンタクトパターン2は、層構造上、陰極
層204とコンタクト配線21とを、スルーホール30
3を介して、ITO層203、アルミニウム配線層20
2およびタンタル配線層201により電気的に相互に接
続された構造である。ITO層203は、表示領域1側
の電界発光素子の画素電極121、アルミニウム配線層
202はソース電極131とドレイン電極132、タン
タル配線層201はゲート電極133と同じ材料からな
る層であって、これらの電極がパターニングされる際に
同時にパターン形成される。陰極層204とコンタクト
配線21との接続に用いられているのは、総て導電性層
であるため、極めて低抵抗で電気的な接続をすることが
可能になっている。また、ITO層203、アルミニウ
ム配線層202、タンタル配線層201のうちいずれか
の層が存在しなくてもよい。コンタクト配線21の表示
領域1側と反対側の端部は、スルーホール304内でI
TO層203、アルミニウム配線層202およびタンタ
ル配線層201が積層された構造で、取出端子61実装
テープに接続されている。
【0038】図3に上記画素領域11の集合である電界
発光表示素子全体回路図を示す。
【0039】当該電界発光表示装置において、信号配線
sigは信号駆動回路3に接続され、バス配線31を介
して画像信号を信号配線sigに供給するようになって
いる。給電配線comは、周辺回路5に接続され一定電
圧に電流を給電配線に供給するようになっている。走査
配線gateは走査駆動回路4に接続され、バス配線4
1を介して走査信号を走査配線gateに供給するよう
になっている。信号駆動回路3および走査駆動回路4
は、N型のトランジスタとP型のトランジスタとで相補
型トランジスタ回路が形成されている。相補型トランジ
スタによって、駆動回路として機能させるためのシフト
レジスタ、レベルシフタ、アナログスイッチ、ラッチな
どの基本回路が構成されている。
【0040】信号配線sig、走査配線gateおよび
給電配線comで囲まれているのが画素領域11であっ
て、各々が等価回路として、電界発光素子12、駆動用
トランジスタ13、制御用トランジスタ14および保持
容量capを備えている。
【0041】上記構成において、走査配線gateを介
して走査信号が制御用トランジスタ14のゲートに供給
されると、制御用トランジスタ14がオン状態になり、
信号配線sigを介して画像信号の電位がそのドレイン
に供給される。この電位は保持容量capにおいて保持
される。画像信号として画素を点灯させる電位が供給さ
れていると、駆動用トランジスタ13がオン状態にな
り、ソースを介して画素電極121に電源電流が供給さ
れるようになる。電界発光素子12では、電界発光層1
07では、画素電極121から輸送された正孔と共通電
極10から輸送された電子とが結合して電界発光現象を
生じ発光する。電界発光層107からの光は透明電極で
ある画素電極121を介して透明基板100より射出さ
れる。
【0042】上記構成によれば、電界発光素子12の陰
極は、共通電極10となっており、コンタクトパターン
2を介して一定数の取出端子61に接続されているの
で、陰極における抵抗値が低くなり、電圧降下を少なく
することができ、明るい画像表示が可能になる。抵抗値
の軽減により、消費電力が少なくなり発熱を抑制でき
る。
【0043】回路数の少ない走査方向の一辺から陰極パ
ターンを引き出し、走査駆動回路をその対向する辺に配
置し、他の回路を残された辺に配置したので、電流量が
大きい陰極パターンを相対的に短く配線でき、上記した
効果を奏する。また給電配線を提供する周辺回路までの
配線長を比較的短くできるので、その電圧降下を最小限
にとどめることができる。
【0044】また、取出端子を同一形状で形成したの
で、製造の容易化と経済化を図ることができる。その取
出端子を基板の一辺に配置したので、他の基板との接続
を容易にすることができる。
【0045】さらに、回路の隙間になっておりフィジカ
ルマスクの外側に相当する表示領域の四隅にアライメン
トマークを設けたので、パネル外形を大きくすることな
く、回路の隙間を有効利用して適切なアライメント配置
を提供でき、スペースの効率的利用を図ることができ
る。
【0046】なお、上記したような発光素子用回路基板
は、公知の薄膜プロセスを経て形成することが可能であ
る。つまり、酸化膜類をCVD法で形成し、フォトリソ
グラフィを適用してスルーホールを開口させ、スパッタ
法等で導電性膜を形成し、パターニングするという工程
を繰り返すことで製造される。 (その他の変形例)本発明は、上記実施形態に限定され
ることなく種々に変形して適用することが可能である。
【0047】例えば、上記表示素子は電界発光素子であ
ったが、これに限定なく、比較的大きな電流を消費する
あらゆる素子の回路配置に本発明を適用可能である。
【0048】また、本発明の発光素子用回路基板は、あ
らゆる電子機器に適用可能である。電子機器に限定はな
いが、小型表示装置、ビューファインダ、ヘッドマウン
トディスプレイなどを含む。
【0049】
【発明の効果】本発明の発光素子用回路基板によれば、
共通電極と引出端子との間にコンタクトパターンを設け
たので、電圧降下を極力少なくすることができ、複数の
発光素子を備える明るい画像表示を提供する表示装置の
基板として使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の発光素子用回路基板の平面図。
【図2】実施形態の発光素子用回路基板の断面図。
【図3】電界発光素子を用いた表示装置の全体回路図。
【符号の説明】
1 画素領域 2 コンタクトパターン 3 信号駆動回路 4 走査駆動回路 5 周辺回路 6 取出端子群 61 取出端子 10 共通電極 11 電界発光素子 12 薄膜トランジスタ 101 半導体層(p−Si) 102 ゲート絶縁膜 103、104 層間絶縁膜 105、106 バンク層 107 電界発光層(必要に応じて電子・正孔輸送層含
む) 121 画素電極 131 ソース電極 132 ドレイン電極 133 ゲート電極 201 タンタル配線層(Ta) 202 アルミ配線層(Al) 203 ITO層 204 陰極層 301〜304 コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松枝 洋二郎 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 北和田 清文 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB00 AB05 BB07 CA01 CA02 CB01 CC00 CC05 DA00 DB03 EB00 GA00 5C094 AA02 AA21 BA27 DA09 EA05 EA07 EB02 FB01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子の形成に用いられる発光素子用
    回路基板において、 外部への取出端子が当該基板の一辺に集積された取出端
    子群と、 所定の共通電極が配置される領域と前記取出端子群との
    間に、前記取出端子群の一部の取出端子と前記共通電極
    とを電気的に接続するコンタクトパターンと、を備えて
    いることを特徴とする発光素子用回路基板。
  2. 【請求項2】 電流を供給することにより発光する発光
    素子の形成に用いられ、前記コンタクトパターンは、前
    記取出端子群の一部と前記発光素子の電流が共通して流
    れる共通電極とを電気的に接続するように形成される請
    求項1に記載の発光素子用回路基板。
  3. 【請求項3】 前記発光素子は、有機電界発光素子であ
    る請求項2に記載の発光素子用回路基板。
  4. 【請求項4】 前記コンタクトパターンは、 前記共通電極の面積の10%以上の面積を備えている請
    求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光素子用
    回路基板。
  5. 【請求項5】 前記取出端子群は、 同一の形状を備えた取出端子を連設されている請求項1
    乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光素子用回路基
    板。
  6. 【請求項6】 形成される共通電極は方形であり、 前記共通電極を介して前記コンタクトパターンと対向す
    る領域に、走査配線に走査信号を供給するための走査駆
    動回路を備えている請求項1乃至請求項3のいずれか一
    項に記載の発光素子用回路基板。
  7. 【請求項7】 前記コンタクトパターンおよび走査駆動
    回路が設けられる前記共通電極の周辺領域以外の領域
    に、信号配線に画像信号を供給するための信号駆動回路
    および/または周辺回路を形成する領域を備えている請
    求項6に記載の発光素子用回路基板。
  8. 【請求項8】 いずれの回路も設けられてない前記共通
    電極を形成する領域の四隅にアライメントマークを備え
    ている請求項5に記載の発光素子用回路基板。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に
    記載の発光素子用回路基板を備えていることを特徴とす
    る電子機器。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至請求項8のいずれか一項
    に記載の発光素子用回路基板と、 前記回路基板上に各画素に対応して設けられた複数の発
    光素子と、を備え、 前記発光素子に対する制御により画像を表示する表示装
    置。
  11. 【請求項11】 前記各画素の発光素子に対応して当該
    画素の発光素子の駆動制御を行うトランジスタを備える
    請求項10に記載の表示装置。
  12. 【請求項12】 前記発光素子は、電流制御型の発光素
    子であり、各画素において、前記発光素子の制御用トラ
    ンジスタと駆動用トランジスタとを備える請求項11に
    記載の表示装置。
  13. 【請求項13】 各画素における発光素子は、画素電極
    と、当該画素電極と前記共通電極との間に少なくとも有
    機発光材料からなる発光層を備えている請求項11また
    は請求項12のいずれかに記載の表示装置。
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