專利名稱：半導體器件，顯示器件，驅(qū)動方法及其電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件，其具有由晶體管控制施加到負載上的電流的功能，并且尤其涉及一種具有由電流驅(qū)動型發(fā)光元件構成的像素的顯示器件以及其信號線驅(qū)動器電路，其中該顯示器件的亮度由電流改變。另外，本發(fā)明涉及這些器件的驅(qū)動方法。此外，本發(fā)明涉及一種電子裝置，該電子裝置具有應用該顯示器件的顯示部。
背景技術：
近些年來，其像素由諸如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光元件構成的自發(fā)光型顯示器件已經(jīng)引起了人們的注意。作為使用在這種自發(fā)光型顯示器件中的發(fā)光元件，有機發(fā)光二極管(也被稱作有機EL元件的OLED(有機發(fā)光二極管)，電致發(fā)光(EL)元件等)也引起了人們的注意并且開始使用在EL顯示器等中。由于諸如OLED的發(fā)光元件是自發(fā)光型的，像素的可見度相對液晶顯示器更高，這樣不需要背光并且其響應更加迅速。另外，發(fā)光元件的亮度受流過其中的電流值的控制。
作為表示這種顯示器件等級的驅(qū)動方法，具有數(shù)字方法和模擬方法。數(shù)字方法中，發(fā)光元件受數(shù)字控制導通/關斷，將發(fā)光時間控制成表示等級；這種方法的優(yōu)點在于每個像素的亮度均勻性很高，而所需要的頻率增加并且功耗變大。另一方面，模擬方法包括了通過模擬控制來控制發(fā)光元件的發(fā)光強度的方法以及通過模擬控制來控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的方法。通過模擬控制來控制發(fā)光強度的方法容易受到每個像素的薄膜晶體管(下文中也稱作TFT)特性變化的影響，并且每個像素的發(fā)光也是變化的。同時，模擬時間等級方法通過模擬控制來控制發(fā)光時間，這樣每個像素的亮度均勻性很高；具有模擬時間等級方法的顯示器件已經(jīng)在非專利文獻1(見非專利文獻1)中描述。
尤其是，在非專利文獻1中描述的顯示器件的像素中，反相器由發(fā)光元件和驅(qū)動該發(fā)光元件的晶體管構成。驅(qū)動晶體管的柵極端對應于該反相器的輸入端，發(fā)光元件的陽極對應于反相器的輸出端。在圖像信號電壓被寫入到像素中時，將該反相器設置在導通和關斷的中間。然后，在發(fā)光周期將三角波電壓輸入到像素中，從而控制反相器的輸出。也就是說，反相器的輸出受到了控制，該反相器的輸出就是設置到發(fā)光元件陽極的電壓，這樣控制了發(fā)光元件是否發(fā)光。
SID 04 DIGEST P1394-1397隨著顯示器件的分辨率增加，從一個像素得到的亮度減小。這里應該注意的是，亮度為表示從特定方向獲得的光源發(fā)光度的量，另外，發(fā)光度表示每個單位面積的光源亮度。
本文中，在不同的像素中，在其中的每個發(fā)光元件具有相同發(fā)光度的情況下，當像素的發(fā)光區(qū)的面積增加時，從一個像素獲得的亮度更高。也就是說，如果由一個像素中非光傳遞區(qū)(也稱作黑色矩陣)以外的光傳遞區(qū)的面積與一個像素的面積的比率示出的圖像寬高比很高，那么即使通過增加分辨率減小了一個像素的面積，仍然可以從一個像素中得到期望亮度而不需要增加驅(qū)動電壓。
本文中，如果構成該像素的晶體管和導線數(shù)量大，那么像素的圖像寬高比低。因此，本發(fā)明的目的是減小構成像素的晶體管和導線數(shù)量，從而增加圖像寬高比。

發(fā)明內(nèi)容
取代其上設置特定電壓的電源線，提供一種通過信號控制電壓的電壓源線。也就是說，施加到發(fā)光元件上的電壓源可通過不提供開關的電壓源線的信號來進行控制。
本發(fā)明的半導體器件的結構包括具備電極的像素，具有柵極端，第一端和第二端的晶體管，第一導線，第二導線，用于將晶體管柵極端的電壓與第一導線的電壓之間的電壓差進行保持的保持裝置，以及使晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電/不導電的開關裝置，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端連接到電極上。
本發(fā)明另一種結構的半導體器件包括具備電極的像素，具有柵極端，第一端和第二端的晶體管，第一導線，第二導線，用于將晶體管柵極端的電壓與第一導線的電壓之間的電壓差進行保持的電容器，以及使晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電/不導電的開關，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端電連接到電極上。
本發(fā)明的半導體器件的另一種結構包括具備電極的像素，具有柵極端，第一端和第二端的晶體管，第一導線，第二導線，電容器，以及開關，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端電連接到電極，晶體管的柵極端和第二端通過開關彼此電連接，并且晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線上。
本發(fā)明的顯示器件包括具備發(fā)光元件的像素，具有柵極端，第一端和第二端的驅(qū)動晶體管，第一導線，第二導線，用于將驅(qū)動晶體管柵極端的電壓與第一導線的電壓之間的電壓差進行保持的保持裝置，以及使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電/不導電的開關裝置，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上。
本發(fā)明的另一種結構的顯示器件包括具備發(fā)光元件的像素，具有柵極端，第一端和第二端的驅(qū)動晶體管，第一導線，第二導線，用于將驅(qū)動晶體管柵極端的電壓與第一導線的電壓之間的電壓差進行保持的電容器，以及使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電/不導電的開關，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上。
本發(fā)明的又一種結構的顯示器件包括具備發(fā)光元件的像素，具有柵極端，第一端和第二端并用于驅(qū)動該發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管，第一導線，第二導線，電容器，以及開關，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，而其第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上，驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端通過開關彼此電連接，并且驅(qū)動晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線上。
另外，在本發(fā)明另一種結構的顯示器件中，將雙態(tài)電壓施加到上述結構中的第二導線上。
本發(fā)明的電子裝置具有應用上述結構的顯示器件的顯示部。
本發(fā)明的顯示器件的驅(qū)動方法包括具備發(fā)光元件的像素，具有柵極端，第一端和第二端并用于驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管，第一導線，第二導線，用于將驅(qū)動晶體管柵極端的電壓和第一導線的電壓之間的電壓差進行保持的保持裝置，以及用于使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電/不導電的開關裝置，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線并且其第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上。在像素的信號寫入周期，開關裝置使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導電，將視頻信號輸入到第一導線上，并且在像素的信號寫入周期將第一電壓輸入到第二導線，其中該第一電壓與發(fā)光元件的對電極的電壓差等于或者高于發(fā)光元件的正向閾值電壓，并且當信號的寫入周期完成之后，開關裝置使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分不導電，將其與發(fā)光元件對電極之間的電壓差小于發(fā)光元件的正向閾值電壓的電壓輸入到第二導線。在發(fā)光周期，將以模擬方式變化的電壓輸入到第一導線，同時將第一電壓輸入到第二導線。
應該注意到，本說明書中所述的開關可以是任何模式的任何開關，例如電開關或者機械開關。也就是說，只要它能控制電流，它可以是任何類型的。例如，可以使用晶體管，二極管或者由它們構成的邏輯電路。因此，在采用晶體管作為開關的情況下，其極性(導電性)并未專門限定，這是因為晶體管僅起到開關的作用。然而，當關斷電流優(yōu)選為較小時，具有小關斷電流的極性晶體管優(yōu)先使用；例如，具有LDD區(qū)以及類似區(qū)域的晶體管可以使用。此外，希望的是，當用作開關的晶體管的源極端電壓接近低壓側(cè)電源(例如Vss，GND或者0V)時使用n型晶體管，而當其源極端電壓接近高壓側(cè)電源(例如Vdd)時使用p型晶體管。這是因為，由于晶體管柵源電壓的絕對值增加，開關容易動作。應該注意到，由于可以同時使用n型和p型晶體管，也可以使用CMOS型開關。
應該注意到，本發(fā)明中，連接意味著的是電連接，因此，能進行電連接的其他元件(例如，開關，晶體管，電容器，電感器，電阻器或二極管)可置于該連接中。
應該注意到，可以使用各種模式的發(fā)光元件；例如，可使用其對比度可由電磁動作而變化的顯示媒介，例如EL元件(有機EL元件，無機EL元件，或包含有機和無機物的EL元件)，電子發(fā)射體元件，液晶元件，電子油墨(electronicink)，光柵閥(grating light valve)(GLV)，等離子顯示板(PDP)，數(shù)字微型鏡設備(DMD)，壓電陶瓷顯示器，以及碳納米管(carbon nanotube)。應該注意到，存在EL顯示器作為采用EL元件的顯示器件，場致發(fā)射顯示器(FED)，表面條件電子發(fā)射體顯示器(SED)等作為采用電子發(fā)射體元件的顯示器件，液晶顯示器作為采用液晶元件的顯示器件，以及電子紙作為采用電子油墨的顯示器件。
應該注意到，在本發(fā)明中，可使用各種模式的晶體管，因此，將要使用的可用晶體管的種類并未限制。因此，采用由非晶硅或多晶硅代表的非單晶半導體薄膜的薄膜晶體管(TFT)，采用半導體襯底或者SOI襯底形成的MOS晶體管，結晶體管，雙極晶體管，采用例如ZnO或a-InGaZnO的復合半導體的晶體管，采用有機半導體或碳納米管的晶體管，或者其他晶體管均可使用。另外，晶體管可設置在任何類型的襯底上，襯底的種類并不專門限定。因此，例如，晶體管可設置在單晶襯底，SOI襯底，玻璃襯底，塑料襯底，紙襯底，玻璃紙襯底，石襯底等襯底上。此外，可采用襯底形成晶體管，并且此后晶體管可移動到另一襯底上，從而設置在整個襯底上。
應該注意到，可使用晶體管的各種模式結構。該結構并未專門限定。例如，可使用具有兩個或多個柵電極的多柵結構；通過采用該多柵結構，由于關斷電流減小或者承受壓力增大，因此可以改進晶體管的可靠性，并且由于晶體管工作在飽和區(qū)時即使漏源電壓改變漏源電流也不會改變太多，因此可實現(xiàn)其平面特性。此外，其中可采用將柵電極設置在溝道的上面和下面的結構作為阱；通過采用將柵電極設置在溝道的上面和下面的結構，溝道區(qū)增加，從而使得電流值增加，可增加S值，也容易形成耗盡層，等等。此外可替換的是，具有其中柵電極設置在溝道之上的結構，其中柵電極設置在溝道下面的結構，交錯TFT結構，或者反相交錯TFT結構。此外，其溝道區(qū)可分成多個區(qū)域，并且可以并聯(lián)或者串聯(lián)連接。此外，源電極和漏電極可用溝道(或者其一部分)重疊；通過采用其中源電極和漏電極用溝道(或者其一部分)重疊的結構，可防止一部分溝道中由于電荷的累積而使得操作不穩(wěn)定。此外，可提供LDD區(qū)，通過提供LDD區(qū)，由于關斷電流減小或者耐壓提高而改進晶體管的可靠性，并且由于即使在晶體管工作在飽和區(qū)時漏源電壓改變漏源電流也不會改變太多而實現(xiàn)其平面特性。
在本說明書中，像素意味著一個彩色素。因此，在具有R(紅)，G(綠)，以及B(藍)的色素的全色顯示器件中，圖像的最小單元由R像素，G像素以及B像素三個像素構成。注意，色素并不僅限于三種顏色，可使用更多的顏色，例如，可以是RGBW(W是白色)。
晶體管是具有包括柵電極，漏極區(qū)，源極區(qū)的至少三個端子的元件，并且在漏極區(qū)和源極區(qū)之間具有溝道形成區(qū)。這里，由于源極區(qū)和漏極區(qū)依據(jù)晶體管的結構，操作條件等變化，因此難于識別哪個是源極區(qū)或者漏極區(qū)。因此，在本說明書中，用作源極區(qū)和漏極區(qū)的每個區(qū)域可稱作第一端和第二端。
注意，在本說明書中，以矩陣形式排列像素意味著是以柵格形式帶狀排列像素，其中將垂直帶和水平帶彼此進行組合，此外，表示當采用三個色素(例如，RGB)實現(xiàn)全色顯示時，以三角形形式排列與一個圖像的最小元件對應的三個色素的每個像素。注意，色素并不局限于三種顏色，可采用更多的顏色，例如，可以時RGBW(W是白色)。此外，發(fā)光區(qū)的面積對于色素的每個像素是不同的。
注意，在本說明書中，半導體器件意味著具有包括半導體元件(例如，晶體管或者二極管)的電路的器件。此外，半導體器件還表示采用半導體特性工作的各種器件。此外，顯示器件表示具有顯示元件(例如，液晶元件或者發(fā)光元件)的器件。此外，顯示器件還表示顯示面板的主體，其中分別包括例如液晶元件或者EL元件的顯示元件的多個像素以及用于驅(qū)動像素的外圍驅(qū)動器電路形成在基底上，其還可包括具有柔性印刷電流(FPC)或者印刷線路板(PWB)的顯示板。此外，發(fā)光器件表示具有特別是例如EL元件或者用于FED的元件的自發(fā)光顯示元件的顯示器件。液晶顯示器件表示具有液晶元件的顯示器件。
注意，本說明書中，數(shù)字意味著二進制狀態(tài)，而模擬則意味著其中出連續(xù)狀態(tài)以外分散三個或者多個狀態(tài)的狀態(tài)(分散)。因此，例如，以模擬方式改變電位包括隨著時間改變電位的情況，，此外，還包括隨著時間采樣電位變化(也稱作“采樣”或者“隨著時間分散”)以及在某個時間段改變電位以成為采樣電位的情況。注意，采樣表示其中數(shù)據(jù)值連續(xù)變化從而在某個時間段的某個時間點上得到其值的情況。
數(shù)字信號本身意味著具有直接傳輸二進制狀態(tài)的數(shù)據(jù)值的信號，而模擬信號意味著具有直接傳輸其本身三個或者更多狀態(tài)的數(shù)據(jù)值的信號。此外，模擬信號包括其數(shù)據(jù)值(電位，電壓或者電流)隨著時間連續(xù)變化的信號，此外，還包括通過采樣連續(xù)變化的信號(也稱作“采樣”或者“隨著時間分散”)并且在某個時間段上獲取采樣數(shù)據(jù)值的信號。注意，采樣表示其中數(shù)據(jù)值連續(xù)變化從而在某個時間段的某個時間上得到其值的情況。注意，數(shù)字信號可間接傳輸三個或者多個狀態(tài)。這是因為，例如，數(shù)字信號也包括通過采樣其數(shù)據(jù)值隨著時間變化的模擬信號并且進一步分散采樣數(shù)據(jù)值而得到的信號。也就是說，這是因為通過量化模擬信號得到的信號也可被認做是數(shù)字信號。
注意，在本說明書中，發(fā)光元件的陽極和陰極表示當將正向電壓施加到發(fā)光元件時的各個電極。
將施加的電源提供到發(fā)光元件上可收到電壓源線信號的控制而不提供開關，因此，當晶體管用作開關時可減小晶體管的數(shù)量。此外，輸入控制晶體管導通/關斷的信號的導線數(shù)量也可減小。因此，像素的圖像寬高比提高，并且可提供高分辨率顯示器件。
此外，由于提高了圖像寬高比，即使在減小發(fā)光度時也能得到所需的亮度，這樣可提高發(fā)光元件的可靠性。


圖1圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖2圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件。
圖3圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖4圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖5圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖6圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖7圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖8圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖9圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖10圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖11圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖12圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件。
圖13圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件。
圖14圖示出上升和下降過程中信號延遲的發(fā)生。
圖15a到15d分別圖示出應用到具有本發(fā)明的像素結構的顯示器件上的緩沖電路。
圖16a和16b分別圖示出應用到具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的緩沖電路。
圖17圖示出應用到具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的D/A轉(zhuǎn)換器電路的實例。
圖18圖示出應用到具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的D/A轉(zhuǎn)換器電路的實例。
圖19a和19b是示出具有本發(fā)明像素結構的顯示板的示意圖。
圖20a和20b是分別圖示出應用到具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的發(fā)光元件的實例。
圖21a到21c是分別示出發(fā)光元件的發(fā)光結構的示意圖。
圖22是用于采用濾色鏡實現(xiàn)全色顯示的顯示板的剖視圖。
圖23a和23b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖24a和24b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖25a和25b分別是本發(fā)明顯示器件的結構圖。
圖26a和26b分別圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示板。
圖27a和27b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖28a和28b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖29a和29b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖30a和30b分別是顯示板的局部剖視圖。
圖31a和31b示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖32a和32b示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖33示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖34示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖35a和35b示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖36a和36b示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖37示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖38示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖39示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖40示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖41a和41b示出應用到本發(fā)明顯示器件的信號線驅(qū)動電路的實例。
圖42a和42b分別圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示板。
圖43a到43g分別圖示出周期性變化的波形。
圖44a到44h是示出其中具有本發(fā)明像素結構的顯示器件應用到像素區(qū)域的電子裝置的實例的示意圖。
圖45示出EL模塊的實例。
圖46是示出EL TV接收器的主要構件的框圖。
圖47示出可應用本發(fā)明的移動電話的實例。
圖48圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖49圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖50a到50d圖示出本發(fā)明像素結構的操作。
圖51示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖52示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖53圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖54圖示出像素布線。
圖55圖示出反相器的特性。
圖56圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖57圖示出具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的時序圖。
圖58圖示出本發(fā)明的顯示器件。
圖59a1到59a3分別圖示出提供給信號線的視頻信號和三角波電位之間的關系。
圖60a1到60a3分別圖示出提供給信號線的視頻信號和三角波電位之間的關系。
圖61圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖62是本發(fā)明顯示板的剖視圖。
圖63a和63b分別圖示出本發(fā)明顯示板的結構。
圖64圖示出本發(fā)明顯示板的像素區(qū)。
圖65圖示出本發(fā)明顯示板的像素區(qū)。
圖66圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖67圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖68a到68c分別圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖69圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖70圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖71圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖72圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖73圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖74圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖75圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖76圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖77圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖78圖示出本發(fā)明的像素結構。
圖79圖示出本發(fā)明的像素結構。
具體實施例方式
盡管參考附圖通過實施方式以及實施例全面描述本發(fā)明，但應該知道各種變化和變形對于本領域技術人員來說也是顯而易見的。因此，除非這些變化和變形脫離了本發(fā)明的范圍，否則它們均應構成包括在其中。
(實施方式1)在該實施方式中描述的本發(fā)明顯示器件的像素結構，以及其工作原理。
首先，參考圖1詳細描述本發(fā)明顯示器件的像素結構。盡管這里僅示出一個像素，但實際上在顯示器件的像素區(qū)中有多個像素設置在行和列方向的矩陣中。
像素包括驅(qū)動晶體管101，電容器102，開關103，發(fā)光元件104，電壓源線(照明線)105，信號線(數(shù)據(jù)線)106，以及掃描線(復位線)107。注意，驅(qū)動晶體管101是p型晶體管。
驅(qū)動晶體管101的第一端(源極端或漏極端)連接到電壓源線105上，其柵極端通過電容器102連接到信號線106，并且其第二端(源極端或漏極端)連接到發(fā)光元件104的陽極(像素電極)。另外，驅(qū)動晶體管101的柵極端和第二端(源極端或漏極端)通過開關103彼此連接。因此，當開關103導通時，驅(qū)動晶體管101的柵極端和第二端(源極端或漏極端)之間的部分導通。然后，當開關103關斷時，驅(qū)動晶體管101的柵極端和第二端(源極端或漏極端)之間的部分不導通，此時驅(qū)動晶體管101的柵極端(或第二端)的電位與信號線106的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器102中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件104的陰極(陰極)108上。注意，將在像素的發(fā)光器件設置到電壓源線105上的電源電位Vdd作為標準，Vss是滿足Vss＜Vdd的電位，例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
接著，詳細描述圖1中所示的像素結構的工作原理。
在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位設置到信號線106上。該模擬信號電位對應于視頻信號。注意，該視頻信號是由三個值或者更多值表示的信號，并且該模擬信號電位是隨著時間變化并具有三個值或者更多值的狀態(tài)的電位。當將視頻信號寫入到像素中時，將信號輸入到掃描線107中，從而導通開關103，并且此外，將電壓源線105上的電位設定為電源電位Vdd，這樣使得將電源電位Vdd設定到驅(qū)動晶體管101的第一端。那么，電流流過驅(qū)動晶體管101以及發(fā)光元件104，電容器102存儲或者釋放電荷。
此時，驅(qū)動晶體管101的第一端是源極端，而其第二端是漏極端。當流過驅(qū)動晶體管101的電流增加同時開關103導通時，流過發(fā)光元件104的電流也增加，這樣發(fā)光元件104中的電壓降增加，發(fā)光元件104的電極之間的電位差增加。也就是說，發(fā)光元件104的陽極電位變?yōu)榻咏妷涸淳€105的電位。其結果是，驅(qū)動晶體管101的柵極端的電位也變?yōu)榻咏妷涸淳€105的電位，使得驅(qū)動晶體管101的柵極端和源極端之間的電位差減小，流過驅(qū)動晶體管101的電流減小。同時，流過發(fā)光元件104的電流減小，使得發(fā)光元件104中的電壓降減小，發(fā)光元件104的電極之間的電位差減小。也就是說，發(fā)光元件104的陽極電位變?yōu)榻咏帢O108的電位。接著，驅(qū)動晶體管101的柵極端的電位也變?yōu)榻咏帢O108的電位，這樣，驅(qū)動晶體管101的柵極端和源極端之間的電位差增加，流過驅(qū)動晶體管101的電流增加。以這種方式，驅(qū)動晶體管101的柵極端的電位穩(wěn)定在使恒定電流流過驅(qū)動晶體管101的電位上。接著電容器102保持此時與驅(qū)動晶體管101的柵極端電位和信號線106電位之間的電位差對應的電荷。
以這種方式，完成將視頻信號寫入到該像素中。
如上所述，當?shù)竭_其中流過驅(qū)動晶體管101和發(fā)光元件104的電流恒定的穩(wěn)態(tài)時，開關103關斷。因此，當開關103關斷時，電容器102保持信號線106的電位和驅(qū)動晶體管101的柵極端(或者漏極端)電位之間的電位差(Vp)(電壓)。
在將信號寫入到像素的期間，當寫入視頻信號到像素后，像素中的電壓源線105的電位這樣進行設定即使驅(qū)動晶體管101導通，施加到發(fā)光元件104的電壓也等于或者小于發(fā)光元件104的閾值電壓VEL。例如，電壓源線105的電位可以等于或者低于發(fā)光元件104的陰極108的電位Vss。注意，在關斷開關103的同時或者之后執(zhí)行設定該電壓到電壓源線105上。
注意，在其中視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中并且電壓源Vdd已經(jīng)被設定到連接到驅(qū)動晶體管101的第一端上的電壓源線105時，基于當視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時已經(jīng)被設定到信號線106的模擬信號電位，根據(jù)信號線106的電位變化來控制驅(qū)動晶體管101的導通/關斷。也就是說，在信號線106的電位等于或者高于視頻信號已經(jīng)在信號寫入期間被寫入到像素時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管101關斷，而在信號線106的電位低于當視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時的模擬信號電位的情況下，導通驅(qū)動晶體管101。
這是因為，由于當將視頻信號寫入到像素中時，電位差(Vp)已經(jīng)由電容器102保持，因此在其中視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時信號線106的電位等于或者高于模擬信號電位的情況下，當視頻信號被寫入到像素中時驅(qū)動晶體管101的柵極端的電位也變成等于或者高于柵極端的電位，由此驅(qū)動晶體管101關斷。另一方面，在其中視頻信號已經(jīng)在像素的信號寫入期間被寫入像素中時信號線106的電位低于模擬信號電位的情況下，當視頻信號被寫入像素中時驅(qū)動晶體管101的柵極端的電位也變成低于柵極端的電位，從而接通驅(qū)動晶體管101。
因此，在像素的發(fā)光期間，通過改變以模擬方式設定到信號線106的電位同時具有其中電源電壓Vdd已經(jīng)被設定到連接到驅(qū)動晶體管第一端的電壓源線105上并且開關103關斷的狀態(tài)，驅(qū)動晶體管101的導通/關斷得到了控制。也就是說，使電流流過發(fā)光元件104的時間以模擬方式得到了控制，從而顯示了灰度。
下面對在像素的發(fā)光期間設定到信號線106的電位進行描述。當電位設定到信號線106時，可使用其波形周期性改變的模擬電位。注意，該模擬電位是隨著時間連續(xù)變化的電位。另外，優(yōu)選的是，該模擬電位是在與視頻信號對應的模擬信號電位范圍內(nèi)從最小電位連續(xù)變化到最大電位的電位，從最大電位連續(xù)變化到最小電位的電位，或者從最大電位到最小電位以及從最小電位到最大電位重復連續(xù)變化的電位。
例如，在發(fā)光期間將以模擬方式從低電位變化到高電位的電位設定到信號線106上。作為一個實施例，該電位可如圖43a所示的波形4301那樣線性增加；注意，這種波形也稱作鋸齒波形。
另外，也可設定以模擬方式從高電位變化到低電位的電位。例如，該電位可如波形4302那樣線性減小。
另外，也可設定將它們進行組合的波形。也就是說，作為一個實施例，可設定如波形4303那樣的從低電位線性增加到高電位并且從高電位減小到低電位的電位。注意，波形4303在下文中被稱作三角波電位。此外，也可設定如波形4304那樣的從高電位線性減小到低電位并且從低電位線性增加到高電位的電位。
此外，設定到信號線106的電位可不線性變化；可以設定例如波形4305的與全波整流器電路的輸出波形的一個周期對應的波形電位，或者設定波形4306的電位。
通過采用上述波形，可任意設定視頻信號的發(fā)光時間。因此，也可進行灰度系數(shù)校正等等。
在像素的發(fā)光期間，波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305或者波形4306的多個脈沖可依次設定。作為一個實施例，如波形4307，可在像素的發(fā)光期間連續(xù)兩次提供波形4301的脈沖。
據(jù)此，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻表現(xiàn)出被改進并且可防止屏幕跳動。
接下來，參考圖2描述包括像素區(qū)的顯示器件，該像素區(qū)具有圖1所示的像素結構。圖2的顯示器件包括電壓源線驅(qū)動器電路201，掃描線驅(qū)動器電路202，信號線驅(qū)動器電路203，以及具有多個像素205的像素區(qū)204。像素205設置在與呈行排列的每個掃描線(復位線)R1到Rm以及電壓源線(照明線)I1到Im以及呈列排列的每個信號線(數(shù)據(jù)線)D1到Dn對應的矩陣中。
像素205包括驅(qū)動晶體管206，電容器207，開關208，發(fā)光元件209，掃描線(R1到Rm中的一個)，電壓源線Ii(I1到Im中的一個)，以及信號線Dj(D1到Dn中的一個)。注意，驅(qū)動晶體管206是p型晶體管。此外，像素205示出了在像素區(qū)204中排列的多個像素中的一個。
驅(qū)動晶體管206的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線Ii，其柵極端通過電容器207連接到信號線Dj，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件209的陽極(像素電極)。用于將期望電流流過發(fā)光元件209的電源電位Vdd在發(fā)光期間設置到電壓源線(P1到Pn)。
此外，驅(qū)動晶體管206的柵極端和第二端(源極端或漏極端)通過開關208彼此連接。因此，當開關208導通時，驅(qū)動晶體管206的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。另一方面，當開關208關斷時，驅(qū)動晶體管206的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚ǎ⑶因?qū)動晶體管206柵極端(或第二端)的電位與那時信號線Dj的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器207中。此外，將低電源電位Vss設置到發(fā)光元件209的陰極(陰極)210上。注意，低電源電位是比電源電位Vdd更低的電位。
應該注意到，盡管電壓源線驅(qū)動器電路201和掃描線驅(qū)動器電路202分別設置在左右側(cè)，但本發(fā)明并不局限于此?？蓪⑺鼈兗性谝粋?cè)。
另外，設置到電壓源線I1到Im的電源電位并不局限于Vdd。例如，在其中采用RGB色素實現(xiàn)全色顯示的情況下，對于RGB的每個色素的每個像素可改變電源電位。
也就是說，為每排像素提供RGB色素的每個電源線，并且在每個色素的一列的像素中，驅(qū)動晶體管的第一端(源極端或者漏極端)連接到行上色素的每個電壓源線上。這里，其中施加到發(fā)光元件的電壓對于每個色素的每個像素改變的情況將參考圖48進行描述。
圖48圖示出圖2中的像素區(qū)204的一部分。由于除電壓源線以外，圖48中所示的像素4801具有與圖2中的像素205相同的結構，所以省略了驅(qū)動晶體管，電容器，開關以及每個像素的發(fā)光元件的附圖標記。因此，關于像素4801的這些元件的附圖標記參考圖2及其描述。在圖48中，第i行(1到m行中的一行)的像素4801具有電壓源線Iri，Igi，和Ibi。在色素R的一列的像素4801中，驅(qū)動晶體管206的第一端連接到Iri，在色素G的一列的像素4801中，驅(qū)動晶體管206的第一端連接到Igi，在色素B的一列的像素4801中，驅(qū)動晶體管206的第一端連接到Ibi。在電壓源線Iri上設置的是用于在發(fā)光期間使期望電流流過色素R的列上像素中的發(fā)光元件209的電位Vdd1。在電壓源線Igi上設置的是用于在發(fā)光期間使期望電流流過色素G的列上像素中的發(fā)光元件209的電位Vdd2。在電壓源線Ibi上設置的是用于在發(fā)光期間使期望電流流過色素B的列上像素中的發(fā)光元件209的電位Vdd3。以這種方式，可為每個色素設置施加到像素4801中發(fā)光元件209的電壓。
接下來，參考圖2和3描述本發(fā)明的顯示器件的工作原理。圖3圖示出圖2中所示的顯示器件的像素區(qū)204中的一個像素列(第j列)的時序圖。應該注意到，由于像素區(qū)204中排列的多個像素結構與像素205相同，因此為了描述將每個像素的驅(qū)動晶體管，電容器，開關，以及發(fā)光元件用與像素205相同的附圖標記表示。
如圖3所示，在寫入期間將模擬信號電壓輸入到信號線Dj(第j列的一條信號線)。在第i行的像素的寫入期間Ti中，當將脈沖信號分別輸入到掃描線Ri(第i行的復位線)以及電壓源線Ii(第i行的照明線)，從而導通第i行像素的開關208，來自電壓源線Ii的電壓源電位Vdd設置到驅(qū)動晶體管206的第一端(源極端或者漏極端)，并且電流流過電容器207，驅(qū)動晶體管206，以及發(fā)光元件209。
然后，電容器207存儲或者釋放電荷；也就是說，依據(jù)初始存儲在電容器207中的電荷與設置到信號線Dj(數(shù)據(jù)線)的電位(Va)之間的相互關系，或者進行電荷累積或者放電。
一段時間之后，電流停止流過電容器207并且流過驅(qū)動晶體管206和發(fā)光元件209的電流變?yōu)楹愣?。此時，只要得到控制驅(qū)動晶體管206的導通/關斷的柵極電壓就沒有達到完全的穩(wěn)態(tài)。優(yōu)選的是，驅(qū)動晶體管206此時變?yōu)楣ぷ髟陲柡蛥^(qū)。
隨后，關斷第二開關208。電容器207保持控制導通/關斷所必須的驅(qū)動晶體管206的柵極端的電位和當?shù)诙_關208關斷的時候設置到信號線Dj(數(shù)據(jù)線)的模擬信號電位之間的電位差。
另外，在第二開關208關斷的同時或者之后，使得電壓源線Ii(照明線)的信號從高電平(電源電壓Vdd)下降到低電平。此外，在隨后的寫入期間中，即使驅(qū)動晶體管206導通，仍使得施加到發(fā)光元件209的電壓等于或者低于其閾值電壓；也就是說，在另一行的像素的信號寫入期間中設置成第i行像素的發(fā)光元件209不發(fā)光。
也就是說，在第i行像素的寫入期間Ti中，使掃描線Ri(復位線)和電壓源線Ii(照明線)的信號為高電平直到得到控制驅(qū)動晶體管206的導通/關斷所必須的驅(qū)動晶體管206的柵極端的電壓為止，在得到控制驅(qū)動晶體管206的導通/關斷所必須的驅(qū)動晶體管206柵極端的電壓之后，使掃描線Ri(復位線)和電壓源線Ii(照明線)的信號同時或者交替地下降為低電平，在掃描線Ri(復位線)的信號下降為低電平之后，使電壓源線Ii(照明線)的信號下降為低電平。自然，在第i行像素的信號寫入期間Ti之前的像素的信號寫入期間，使得掃描線Ri(復位線)和電壓源線Ii(照明線)的信號為低電平。
以這種方式，在第i行像素的寫入期間Ti將視頻信號從信號線Dj(數(shù)據(jù)線)寫入到第i行和第j列的像素中。此時，在第i行像素的寫入期間Ti中，將模擬信號電壓分別從信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)提供給所有的像素列，并且將每個視頻信號寫入到每列的第i行的像素中。
接下來，在第(i+1)行像素的信號寫入期間Ti+1，將脈沖信號輸入到掃描線Ri+1(復位線)以及電壓源線Ii+1(照明線)，這樣將電壓(Vb)輸入到第(i+1)行第j列的像素的信號線Dj(數(shù)據(jù)線)，將視頻信號寫入到像素中。應該注意到，此時，將模擬信號電壓從信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)分別輸入到所有的像素列中，并且將每個視頻信號寫入到每列第(i+1)行的像素中。
以這種方式，將脈沖信號分別輸入到所有行的像素的掃描線R1到Rm(復位線)以及電壓源線I1到Im(照明線)，并且將視頻信號寫入到每個像素中，這樣就完成了一個幀周期的像素區(qū)204的信號寫入期間。
隨后，在發(fā)光期間，為了將電源電位Vdd設置到所有行像素205的驅(qū)動晶體管206的第一端(源極端或者漏極端)上，將高電平信號(Vdd)輸入到圖3所示的電壓源線I1到Im(照明線)上。此外，將三角波電位設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)。因此，第j列第i行的像素在其中信號線Dj(數(shù)據(jù)線)的電位高于Va期間保持發(fā)光元件209的不發(fā)光狀態(tài)，而在其中信號線Dj(數(shù)據(jù)線)的電位低于Va的期間(Ta)發(fā)光元件209發(fā)光。同樣，在第(i+1)行第j列的像素中，發(fā)光元件209在期間(Tb)發(fā)光。
注意，關于在信號寫入期間完成之后，像素的發(fā)光元件209在其中將高于寫入視頻信號的模擬信號電位的電位設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的期間不發(fā)光，而當設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的電位低于寫入的模擬信號電位時像素的發(fā)光元件209發(fā)光的原理，可應用采用圖1的像素結構進行的上述說明，因此這里省略其說明。
如上所述，在發(fā)光期間，將三角波電位設置到所有像素的信號線D1到Dn上，依據(jù)在寫入期間將信號寫入時的模擬信號電位，設置發(fā)光元件209的各個發(fā)光時間。以這種方式可實現(xiàn)模擬時間灰度顯示。
應該注意到，如上所述，控制發(fā)光元件209的發(fā)光/不發(fā)光的驅(qū)動晶體管206的導通/關斷取決于在寫入期間設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的模擬信號電位是高于還是低于在發(fā)光期間輸入到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的三角波電位，其可以數(shù)字方式進行控制。因此，可對驅(qū)動晶體管206的導通/關斷進行控制，同時對驅(qū)動晶體管206的各種特性變化影響較?。灰簿褪钦f，可提高像素的發(fā)光變化。
應該注意到，如圖43a到43g所示，作為在發(fā)光期間設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的電位，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306或者波形4307，或者連續(xù)設置它們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，在一幀內(nèi)可分散發(fā)光時間。因此，幀頻表現(xiàn)為被提高并且防止了屏幕跳動。
應該注意到，設置到陰極210(陰極)的低電源電位在像素的信號寫入期間和發(fā)光期間是不同的。如圖3所示，像素的信號寫入期間陰極210(陰極)的電位優(yōu)選的是高于發(fā)光期間陰極210(陰極)的電位。也就是說，在像素的信號寫入期間陰極210(陰極)的電位是Vss2，發(fā)光期間陰極210(陰極)的電位是Vss，此時滿足Vdd＞Vss2＞Vss；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
如上所述，通過將像素的信號寫入期間陰極210(陰極)的電位設置為高于發(fā)光期間的電位，可減小像素的信號寫入期間的功耗。
另外，通過任意設定陰極210(陰極)的電位，在寫入信號到電容器207的過程中驅(qū)動晶體管206的柵源電壓Vgs可以是像素的信號寫入期間的閾值電壓Vth。也就是說，設置到信號線D1到Dn(數(shù)據(jù)線)的模擬信號電位與柵極電位的電位差可保持在每個像素205的電容器207中，其中柵極電位使得當已經(jīng)將電源電位Vdd設置到驅(qū)動晶體管206的第一端時，驅(qū)動晶體管206的柵源電壓Vgs是閾值電壓Vth。通過如上設置陰極210(陰極)的電位，可實現(xiàn)信號寫入，同時在像素的信號寫入期間較少的電流流過發(fā)光元件209。因此，可進一步減小功耗。
此外，本發(fā)明的像素結構并不局限于圖1所示的結構。若采用當電流反向流過發(fā)光元件104時施加正向電壓的發(fā)光元件，則也可使用圖4所示的結構。注意，盡管這里僅示出一個像素，但實際上可以矩陣形式排列多個像素在顯示器件的像素區(qū)中的行和列方向上。
該像素包括驅(qū)動晶體管401，電容器402，開關403，發(fā)光元件404，電壓源線(照明線)405，信號線(數(shù)據(jù)線)406，以及掃描線(復位線)407。注意，驅(qū)動晶體管401是n型晶體管。
驅(qū)動晶體管401的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線405上，其柵極端通過電容器402連接到信號線406上，并且其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件404的陰極上。另外，驅(qū)動晶體管401的柵極端和漏極端通過開關403彼此連接。因此，當開關403導通時，驅(qū)動晶體管401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。然后，當開關403關斷時，驅(qū)動晶體管401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管401柵極端(或第二端)的電位和信號線406的電位之間的電位差(電壓)被保持在電容器402中。應該注意到，將電位Vdd設置到發(fā)光元件404的陽極(陽極)上。注意，Vdd是高電源電位并且其中在發(fā)光期間設置到電壓源線405上的電位是低電源電位Vss，Vss是滿足Vdd＞Vss的電位。
接下來，如果圖4所示的像素是以矩陣形式排列在像素區(qū)的像素的第i行第j列像素，隨意采用圖5所示的時序圖來描述其工作原理。
在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位設置到圖5所示的第j列像素中的信號線(數(shù)據(jù)線)406上。該模擬信號電位對應于視頻信號。當將視頻信號寫入到第i行的像素時(寫入時間Ti)，將高電平信號輸入到掃描線(復位線)407，從而導通開關403，此外，將電壓源線405的電位設置成低電源電位Vss，這樣將低電源電位Vss設置到驅(qū)動晶體管401的第一端上。接著，電流流過驅(qū)動晶體管401以及發(fā)光元件404，電容器402存儲或者釋放電荷。
此時，驅(qū)動晶體管401的第一端是源極端而其第二端是漏極端。當流過驅(qū)動晶體管401的電流增加同時開關403導通時，流過發(fā)光元件404的電流也增加，這樣發(fā)光元件404中的電壓降增加，發(fā)光元件404的電極之間的電位差增加。也就是說，發(fā)光元件104的陰極電位變?yōu)榻咏妷涸淳€405的電位。結果是，驅(qū)動晶體管401的柵極端的電位也變?yōu)榻咏妷涸淳€405的電位，使得驅(qū)動晶體管401的柵極端和源極端之間的電位差減小，流過驅(qū)動晶體管401的電流減小。同時，流過發(fā)光元件404的電流減小，這樣發(fā)光元件404的電壓降減小，發(fā)光元件404電極之間的電位差減小。也就是說，發(fā)光元件404的陰極電位變?yōu)榻咏枠O408的電位。接著，驅(qū)動晶體管401的柵極端的電位也變?yōu)榻咏枠O408的電位，這樣驅(qū)動晶體管401的柵極端和源極端之間的電位差增加并且流過驅(qū)動晶體管401的電流增加。以這種方式，驅(qū)動晶體管401柵極端的電位穩(wěn)定在使恒定電流流過驅(qū)動晶體管401的電位上。接著，電容器402保持此時與驅(qū)動晶體管401柵極端的電位和信號線406的電位之間的電位差對應的電荷。
以這種方式，完成了第i行像素的視頻信號寫入。
如上所述，一旦達到其中流過驅(qū)動晶體管401和發(fā)光元件404的電流恒定的穩(wěn)態(tài)，掃描線(復位線)407的信號變?yōu)榈碗娖讲⑶议_關403關斷。因此，電容器402保持開關403關斷時信號線(數(shù)據(jù)線)406的電位和驅(qū)動晶體管401的柵極端(或漏極端)的電位之間的電位差Vp(電壓)。
在像素的信號寫入期間，將視頻信號寫入到第i行像素之后，這樣設置第i行像素中電壓源線405的電位，使得即使驅(qū)動晶體管401導通，施加到發(fā)光元件404的電壓也等于或者低于發(fā)光元件404的閾值電壓VEL。例如，電壓源線405的電位等于或者高于發(fā)光元件404的陽極408的電位Vdd。注意，設在關斷開關403的同時或者在那之后將該電壓設置到電壓源線405上。
隨后，開始第(i+1)行像素的寫入時間Ti+1，同樣將視頻信號寫入到第(i+1)行像素中。以這種方式，完成所有行像素的寫入時間，從而將一幀的各個視頻信號寫入到像素中，這樣完成了像素的信號寫入期間。
注意，在其中已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中并且已經(jīng)將電源電位Vss設置到連接到驅(qū)動晶體管401的第一端上的電壓源線405上的情況下，基于當已經(jīng)將視頻信號寫入到像素時設置到信號線406的模擬信號電位，根據(jù)信號線406電位的變化來控制驅(qū)動晶體管401的導通/關斷。也就是說，在其中信號線406的電位等于或者低于在信號寫入期間將視頻信號寫入到像素中的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管401關斷，而在其中信號線406的電位高于當將模擬信號寫入到像素時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管401導通。
這是因為，由于當將視頻信號寫入到像素中時由電容器402保持電位差(Vp)，在其中信號線406的電位等于或者低于在將視頻信號寫入到像素時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管401的柵極端的電位也變成等于或者低于將視頻信號寫入到像素中時的柵極端的電位，因此關斷驅(qū)動晶體管401。另一方面，在其中信號線106的電位高于在像素的信號寫入期間已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管401的柵極端的電位也變成高于當將視頻信號寫入到像素中時柵極端的電位，由此導通驅(qū)動晶體管401。
因此，如圖5所示，在像素的發(fā)光期間，通過將三角波電位設置到信號線(數(shù)據(jù)線)406上，從而將驅(qū)動晶體管401的導通/關斷控制在其中將Vss設置到連接到驅(qū)動晶體管401第一端的電壓源線(照明線)405上并將掃描線(復位線)407設置為低電平從而關斷開關403的狀態(tài)。也就是說，控制發(fā)光元件404發(fā)光/不發(fā)光的驅(qū)動晶體管401的導通/關斷取決于在寫入期間設置到數(shù)據(jù)線(信號線406)的模擬信號電位高于還是低于在發(fā)光期間輸入到數(shù)據(jù)線(信號線406)的三角波電位，其可以數(shù)字方式進行控制。因此，可以控制驅(qū)動晶體管401的導通/關斷，同時對驅(qū)動晶體管401的特性變化影響較??；也就是說，可提高像素的發(fā)光改變。
注意，當在像素的發(fā)光期間將電位設置到信號線(數(shù)據(jù)線)406時，可采用波形周期性變化的模擬電位。例如，如圖43a到43g所示，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306，或者波形4307，或者連續(xù)設置它們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻表現(xiàn)為被提高并且可防止屏幕跳動。
另外，如圖5所示，通過在像素的信號寫入期間將低于發(fā)光期間電位的電位設置到陽極(陽極408)上，可減小在像素的信號寫入期間的功耗。
另外，根據(jù)在該實施方式中所述的像素結構(圖1，2，和4)，可減小晶體管和導線的數(shù)量，由此增加了像素的圖像寬高比，實現(xiàn)了高分辨率顯示。
另外，當在具有高圖像寬高比的像素和在具有低圖像寬高比的像素中得到同樣的亮度時，與具有低圖像寬高比的像素相比在具有高圖像寬高比的像素中可減小發(fā)光元件的亮度，這樣提高了發(fā)光元件的可靠性。特別是，在其中使用EL元件作為發(fā)光元件情況下，可提高EL元件的可靠性。
另外，n型晶體管的遷移率μ總的來說高于p型晶體管的。因此，對于流過相同的電流，要求p型晶體管的溝道寬度與溝道長度的比W/L大于n型晶體管的W/L。因此，通過使用n型晶體管，可減小晶體管大小。因此，通過采用如圖4所示的像素結構，可進一步提高像素的圖像寬高比。
(實施方式2)在本實施方式中描述的是與實施方式1不同的結構。在本實施方式所述的像素結構中，將當將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位和用于控制像素的發(fā)光/不發(fā)光的模擬電位分別由不同的導線設置到像素上。
首先，參考圖56具體描述本發(fā)明顯示器件的像素結構。該像素包括驅(qū)動晶體管5601，電容器5602，第一開關5603，發(fā)光元件5604，電源線5605，第二開關5606，第三開關5607，掃描線(復位線)5608，第一信號線(數(shù)據(jù)1線)5609，以及第二信號線(數(shù)據(jù)2線)5610。注意，驅(qū)動晶體管5601是p型晶體管。
驅(qū)動晶體管5601的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線5605，其柵極端連接到電容器5602的一個電極上，電容器5602的另一個電極通過第二開關5606連接到第一信號線5609上并且通過第三開關5607連接到第二信號線5610上。另外，驅(qū)動晶體管5601的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過第一開關5603彼此連接。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件5604的陰極(陰極)5611上。注意，如果把設置到電壓源線5605的電源電位Vdd作為一個標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
接下來，參考圖57簡要描述圖56所示的像素結構的工作原理。注意，圖57示出了顯示器件中第j列的像素列的時序圖，在顯示器件中以矩陣形式排列圖56所示的多個像素。另外，當在圖57所示的時序圖中掃描線5608(復位線)的信號是高電平時，第一開關5603導通，而當該信號是低電平時關斷。
在圖56所示的像素中，將與視頻信號對應的模擬信號電位設置到第一信號線5609上，并且將用于控制發(fā)光時間的模擬電位設置到第二信號線5610上。
注意，如實施方式1中圖43a到43g所示，作為設置到第二信號線5310上的電位，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306，或者波形4307，或者連續(xù)設置它們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻表現(xiàn)為被提高并且可防止屏幕跳動。
注意，在具有本實施方式所述的像素結構的顯示器件中，為像素區(qū)的每行設置信號寫入期間和發(fā)光期間。也就是說，在整個像素區(qū)上同時進行寫入期間和發(fā)光期間。注意，每行像素的信號寫入期間稱作寫入時間。
這里描述第i行像素的信號寫入時間。圖5所示的期間Ti示出了第i行像素的信號寫入期間。除期間Ti以外的期間是第i行像素的發(fā)光期間。
首先，在期間Ti，第二開關5606導通，第三開關5607關斷。接著，在期間Ti將高電平信號輸入到掃描線5608(復位線)，從而導通第一開關5603。將來自電源線5605的電源電位Vdd設置到第i行中每個像素的驅(qū)動晶體管5601的第一端(源極端或者漏極端)，電流流過電容器5602，驅(qū)動晶體管5601，以及發(fā)光元件5604。接著，電容器5602存儲或者釋放電荷；特別是，依據(jù)最初存儲在電容器5602中的電荷與設置到第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)的電位之間的關系，或者進行電荷累積，或者放電。接著，掃描線5608(復位線)的信號從高電平下降為低電平，由此第一開關5603關斷。當?shù)谝婚_關5603關斷時，電容器5602保持此時驅(qū)動晶體管5601的柵極端的電位和第一信號線5609的電位之間的電位差。
以這種方式，將視頻信號從第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)寫入到第j列第i行的像素中。應該注意到，此時，將每個模擬信號電位從第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)輸入到所有的像素列中，將每個視頻信號寫入到每列的第i行的每個像素中。
當?shù)趇行像素的信號寫入期間Ti以這種方式完成時，開始第(i+1)行像素的信號寫入期間Ti+1，在第i行像素中開始發(fā)光期間。
在第i行像素的發(fā)光期間，第i行每個像素中的第二開關5606關斷，其第三開關5607導通，而第一開關5603關斷。
注意，將三角波電位設置到如圖57所示的第二信號線5610(數(shù)據(jù)2線)。第j列第i行的像素在其中第二信號線(數(shù)據(jù)2線)的電位高于在第i行像素的信號寫入期間Ti中設置到第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)的模擬信號電位的期間保持發(fā)光元件5604的不發(fā)光狀態(tài)，而發(fā)光元件5604在其中第二信號線5610(數(shù)據(jù)2線)的電位低于第i行像素的信號寫入期間Ti設置到第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)的模擬信號電位的期間發(fā)光。因此，依據(jù)在每個像素的寫入期間將視頻信號寫入的模擬信號電位設置發(fā)光元件5604的發(fā)光時間。以這種方式可實現(xiàn)模擬時間等級顯示。
如上所述，在具有本實施方式中所述的像素結構的顯示器件中，對每個像素行順序開始信號寫入期間，當完成信號寫入期間之后是每個像素行的發(fā)光期間。在其中以與本實施方式相同的行序方式將信號寫入到像素中的情況下，所需的寫入期間可是一個像素的，這樣可使發(fā)光時間更長。也就是說，占空比(發(fā)光期間與一幀周期的比)高，這樣可減小發(fā)光元件的瞬時亮度。因此，可提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，由于可使每行像素的寫入期間更長，因此可減小用于輸入模擬信號電位到第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)的信號線驅(qū)動器電路的頻率。因此，可減小功耗。
注意，如上所述，控制發(fā)光元件5604的發(fā)光/不發(fā)光的驅(qū)動晶體管5601的導通/關斷取決于在寫入期間設置到第一信號線5609(數(shù)據(jù)1線)的模擬信號電位高于還是低于在發(fā)光期間輸入到第二信號線(數(shù)據(jù)2線)的三角波電位，其可以數(shù)字方式進行控制。因此，可控制驅(qū)動晶體管5601的導通/關斷，同時對驅(qū)動晶體管5601的特性變化影響較??；也就是說，可提高像素的發(fā)光變化。
另外，盡管在圖56中采用p型晶體管作為驅(qū)動晶體管5601，但也可使用n型晶體管。那時，從陰極5611向電源線5605流動的電流方向反向；也就是說，發(fā)光元件5604中的正向電壓反向。在本實施方式的像素結構中，采用n型晶體管作為控制發(fā)光元件發(fā)光/不發(fā)光的驅(qū)動晶體管。n型晶體管的遷移率μ通常高于p型晶體管的。因此，流過相同的電流，可減小晶體管大?。灰虼?，可增加像素的圖像寬高比，可提供高分辨率顯示以及功耗減小的顯示器件。
注意，在本實施方式中，當正向電壓施加到發(fā)光元件時發(fā)光元件時，驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管的源極端和漏極端，發(fā)光元件的陽極和陰極分別表示端子和電極。
(實施方式3)在本實施方式中，描述其中晶體管用作實施方式1所述的像素中的開關的情況。
首先，圖6所示的是其中n型晶體管用作圖1所示的像素中的開關103的像素結構。該像素包括驅(qū)動晶體管601，電容器602，開關晶體管603，發(fā)光元件604，電壓源線(照明線)605，信號線(數(shù)據(jù)線)606，以及掃描線(復位線)607。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管601，n型晶體管用作開關晶體管603。
驅(qū)動晶體管601的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線605，其柵極通過電容器602連接到信號線606，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件604的陽極(像素電極)。另外，驅(qū)動晶體管601的柵極連接到開關晶體管603的第一端(源極端或者漏極端)，驅(qū)動晶體管601的第二端(源極端或者漏極端)連接到開關晶體管603的第二端(源極端或者漏極端)。因此，當將高電平信號輸入到掃描線607并且開關晶體管603導通時，驅(qū)動晶體管601柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷ā＝又?，當將低電平信號輸入到掃描線607并且開關晶體管603關斷時，驅(qū)動晶體管601的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管601的柵極端(或者第二端)的電位與信號線606的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器602中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件604的陰極(陰極)608上。注意，將在像素的發(fā)光期間設置到電壓源線605的電源電位Vdd作為標準，Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
因此，開關晶體管603起到與圖1所示像素中的開關103類似的作用。此外，驅(qū)動晶體管601，電容器602，開關晶體管603，發(fā)光元件604，電壓源線(照明線)605，信號線(數(shù)據(jù)線)606，以及掃描線(復位線)607分別對應于圖1所示像素中的驅(qū)動晶體管101，電容器102，開關103，發(fā)光元件104，電壓源線(照明線)105，信號線(數(shù)據(jù)線)106，以及掃描線(復位線)107。因此，由于圖6所示的像素工作原理與圖1所示的像素相同，因此這里省略其描述。
注意，要求電容器602在發(fā)光期間繼續(xù)保持在寫入期間已經(jīng)保持的電位差。因此，要求減小開關晶體管603的漏電流(其表示晶體管關斷時在源極和漏極之間流過的關斷電流以及在柵極和源極或漏極之間流過的柵漏電流)以及驅(qū)動晶體管601的柵漏電流。
因此，優(yōu)選的是n型晶體管用作開關晶體管603，如圖6所示。這是因為容易在n型晶體管中形成低濃度雜質(zhì)區(qū)(也稱作“輕摻雜漏極LDD區(qū)”)，其可減小關斷電流。
另外，任意優(yōu)選驅(qū)動晶體管601和開關晶體管603的每個柵絕緣薄膜的材料和厚度從而減少柵漏電流。此外，通過形成具有多柵結構的柵電極，同樣可減小柵漏電流。
可替換地，與圖1所示像素中的開關103相同，對開關晶體管可使用p型晶體管。那時，控制開關晶體管的導通/關斷的信號的高電平和低電平與使用n型晶體管的情況相反操作。也就是說，當信號是低電平時導通開關晶體管，而當信號是高電平時關斷。
另外，通過與圖1所示像素中的開關103相同使用p型晶體管作為開關晶體管，可提供僅由p型晶體管構成，包括整個像素區(qū)并且有時還包括外圍驅(qū)動器電路的電路。因此，可通過減小數(shù)量的步驟低成本提供具有單一導電類型的顯示板。
另外，通過與圖1所示像素中的開關103相同使用p型晶體管作為開關晶體管，可省略與圖1所示的電壓源線105對應的導線。參考圖8描述這種結構。
該像素包括驅(qū)動晶體管801，電容器802，開關晶體管803，發(fā)光元件804，信號線(數(shù)據(jù)線)806，以及掃描線807。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管801和開關晶體管803。
第(i+1)行像素中的驅(qū)動晶體管801的第一端(源極端或者漏極端)連接到第i行像素中的掃描線807上，其柵極端通過電容器802連接到信號線806，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件804的陽極(像素電極)。另外，驅(qū)動晶體管801的柵極端連接到開關晶體管803的第一端(源極端或者漏極端)，而驅(qū)動晶體管801的第二端(源極端或者漏極端)連接到開關晶體管803的第二端(源極端或者漏極端)。因此，當?shù)碗娖叫盘栞斎氲綊呙杈€807而且開關晶體管803導通時，驅(qū)動晶體管801的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。接著，當高電平信號輸入到掃描線807并且開關晶體管803關斷時，驅(qū)動晶體管801的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管801的柵極端(或第二端)的電位與信號線806的電位之間的電位差保持在電容器802中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件804的陰極(陰極)805上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到驅(qū)動晶體管801的第一端(源極端或者漏極端)的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以存在Vss＝GND(地電位)。
圖9中示出了具有圖8所示的像素結構的顯示期間的時序圖。當開始寫入時間時每個像素行的掃描線807的信號從高電平降為低電平，當寫入時間完成時，信號從低電平上升到高電平。期間Ti和期間Ti+1是第i行和第(i+1)行像素的各個寫入時間，其中掃描線807的信號是低電平。
因此，由于在發(fā)光期間掃描線807的信號是高電平，因此通過增加輸出信號到掃描線807的電路的電流源容量，掃描線807可用作用于設置將要施加到發(fā)光元件804的電壓的電壓源線。注意，下一行的掃描線807在圖8所示的結構中用作電壓源線。然而，本發(fā)明并不局限于此，只要掃描線807是另一行的電壓源線即可。
注意，在圖8所示的結構中，在寫入期間，發(fā)光元件804也可在另一行像素的寫入期間發(fā)光，因此，陰極(陰極805)電位優(yōu)選的是設置成高于發(fā)光期間的。更優(yōu)選的是，如實施方式1所述，這樣進行設置，使得驅(qū)動晶體管801的柵源電壓Vgs等于寫入信號到像素中時的閾值電壓。也就是說，設置陰極(陰極805)的電位，使得此時施加到發(fā)光元件804的電壓等于或者低于發(fā)光元件804的正向閾值電壓VEL。
根據(jù)圖8所示的結構，可減小導線的數(shù)量，使得圖像寬高比進一步提高。
接下來，圖7示出的是其中n型晶體管用作圖4所示像素結構中的開關403的結構。
圖7所示的像素包括驅(qū)動晶體管701，電容器702，開關晶體管703，發(fā)光元件704，電壓源線(照明線)705，信號線(數(shù)據(jù)線)706，以及掃描線(復位線)707。應該注意到，n型晶體管用作驅(qū)動晶體管701和開關晶體管703。
驅(qū)動晶體管701的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線705，其柵極端通過電容器702連接到信號線706，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件704的陰極。此外，驅(qū)動晶體管701的柵極端連接到開關晶體管703的第一端(源極端或者漏極端)，驅(qū)動晶體管701的第二端(源極端或者漏極端)連接到開關晶體管703的第二端(源極端或者漏極端)。因此，當將高電平信號輸入到掃描線707并且開關晶體管703導通時，驅(qū)動晶體管701的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷ā＝又?，當將低電平信號輸入到掃描線707并且開關晶體管703關斷時，驅(qū)動晶體管701的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚ǎ藭r驅(qū)動晶體管701的柵極端(或第二端)的電位與信號線706的電位之間的電位差可保持在電容器702中。此外，將電位Vdd設置到發(fā)光元件704的陽極(陽極)708上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到電壓源線705上的低電源電位Vss作為標準，那么Vdd是滿足Vdd＞Vss的電位。
因此，開關晶體管703起到與圖4所示的像素中的開關403類似的作用。此外，驅(qū)動晶體管701，電容器702，開關晶體管703，發(fā)光元件704，電壓源線(照明線)705，信號線(數(shù)據(jù)線)706，以及掃描線(復位線)707分別與圖4所示像素中的驅(qū)動晶體管401，電容器402，開關403，發(fā)光元件404，電壓源線(照明線)405，信號線(數(shù)據(jù)線)406，以及掃描線(復位線)407對應。因此，由于圖7中所示的像素的工作原理與圖4所示的像素相同，因此這里省略其描述。
注意，要求電容器702在發(fā)光期間繼續(xù)保持在寫入期間已經(jīng)保持的電位差。因此，要求減小開關晶體管703的漏電流(其表示晶體管關斷時在源極和漏極之間流過的關斷電流以及在柵極和源極或漏極之間流過的柵漏電流)以及驅(qū)動晶體管701的柵漏電流。
因此，優(yōu)選的是將n型晶體管用作開關晶體管703，如圖7所示。這是因為在n型晶體管中容易形成低濃度雜質(zhì)區(qū)(也稱作“輕摻雜漏極區(qū)LDD區(qū)”)，其可以減小關斷電流。
此外，優(yōu)選的是任意選擇驅(qū)動晶體管701和開關晶體管703各自的柵絕緣薄膜的材料和厚度，從而減小柵漏電流。此外，通過形成具有多柵結構的柵電極，也可減小柵漏電流。
注意，n型晶體管的遷移率μ高于p型晶體管的。因此，對于流過相同的電流，可減小晶體管大小。因此，根據(jù)圖7所示的像素結構可增加像素的圖像寬高比。
此外，根據(jù)圖7所示的結構，可提供僅由n型晶體管構成的，包括整個像素區(qū)并且有時還包括外圍驅(qū)動器電路的電路。因此，可通過數(shù)量減小的步驟低成本提供具有單一導電類型的顯示板。
此外，由于可僅由n型晶體管形成使用在包括在顯示板中的電路的薄膜晶體管，可在其半導體成中使用非晶半導體或者半非晶半導體(也稱作多晶半導體)。例如，將非晶硅(a-Si:H)用作非晶半導體。因此，可進一步減小步驟的數(shù)量。
此外，通過采用n型晶體管作為開關晶體管，與圖4所示的像素中的開關403相同，可省略圖4所示的電壓源線405對應的導線。將參考圖10描述這種結構。
該像素包括驅(qū)動晶體管1001，電容器1002，開關晶體管1003，發(fā)光元件1004，信號線(數(shù)據(jù)線)1006，以及掃描線(復位線)1007，注意，n型晶體管用作驅(qū)動晶體管1001和開關晶體管1003。
第(i+1)行的像素中驅(qū)動晶體管1001的第一端(源極端或者漏極端)連接到第i行像素中的掃描線1007，其柵極端通過電容器1002連接到信號線1006，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件1004的陰極上。此外，驅(qū)動晶體管1001的柵極端連接到開關晶體管1003的第一端(源極端或者漏極端)，驅(qū)動晶體管1001的第二端(源極端或者漏極端)連接到開關晶體管1003的第二端(源極端或者漏極端)。因此，當將高電平信號輸入到掃描線1007并且開關晶體管1003導通時，驅(qū)動晶體管1001的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。接著，當將低電平信號輸入到掃描線1007并且開關晶體管1003關斷時，驅(qū)動晶體管1001的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚ǎ藭r驅(qū)動晶體管1001的柵極端(或第二端)的電位和信號線1006的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器1002中。此外，將電位Vdd設置到發(fā)光元件1004的陽極(陽極)1005。注意，如果把在像素的發(fā)光期間設置到驅(qū)動晶體管1001的第一端(源極端或者漏極端)的低電源電位Vss作為標準，那么Vdd是滿足Vdd＞Vss的電位。
圖11中示出了具有圖10所示的像素結構的顯示器件的時序圖。當寫入時間開始時每個像素行的掃描線1007的信號從低電平上升為高電平，當寫入時間完成時信號從高電平下降為低電平。期間Ti和期間Ti+1是第i行和第(i+1)行像素的各個寫入時間，其中掃描線1007的信號是高電平。
因此，由于掃描線1007的信號在發(fā)光期間是低電平，因此通過增加用于輸出信號到掃描線1007的電路的電流源容量，掃描線1007可用作設置將要施加到發(fā)光元件1004的電壓的電壓源線。注意，在圖10所示的結構中，下一行的掃描線1007用作電壓源線，然而，本發(fā)明并不局限于此，只要掃描線1007是另一行的即可。
注意，在圖10所示的結構中，在寫入期間，發(fā)光元件1004也可在另一行像素的寫入時間發(fā)光，因此，陽極1005(陽極)的電位優(yōu)選地設置成低于發(fā)光元件中的電位。更優(yōu)選的是，如實施方式1所示，這樣進行設置，使得驅(qū)動晶體管1001的柵源電壓Vgs等于將信號寫入到像素中時的閾值電壓。也就是說，可設置陽極1005(陽極)的電位，使得此時施加到發(fā)光元件1004的電壓等于或者低于發(fā)光元件1004的正向閾值電壓VEL。
根據(jù)圖10所示的結構，可減少導線的數(shù)量，從而可進一步提高圖像寬高比。
注意，可以確定的是，p型晶體管也可用于圖4中的開關403。
(實施方式4)在該實施方式中，描述的是一種驅(qū)動方法以及一種像素結構及其驅(qū)動方法，其中該驅(qū)動方法進一步提高實施方式1中所述的像素結構的發(fā)光元件的可靠性，該像素結構相較實施方式1中所述的像素結構可進一步提高發(fā)光元件的可靠性。
首先，采用實施方式1中所述的圖1所示的像素結構，描述該實施方式的驅(qū)動方法。
在該實施方式中，一幀周期包括正向偏置期間(寫入期間和發(fā)光期間)以及反向偏置期間。在正向偏置期間中寫入期間和發(fā)光期間中的操作與實施方式1中所述的相同，因此在此省略其描述。
在反向偏置期間，在發(fā)光期間設置到電壓源線(照明線)105上的電位Vdd和設置到陰極(陰極)108的電位Vss彼此反向，如圖51所示；也就是說，在反向偏置期間，將低電源電位Vss設置到電壓源線(照明線)105，并且將電源電位Vdd設置到陰極(陰極)108上。此外，開關103關斷。這樣的結果是，驅(qū)動晶體管101的源極端和漏極端分別與正向偏置期間中的相反；也就是說，在正向偏置期間驅(qū)動晶體管101的第一端用作源極端，而其第二端用作漏極端，而在反向偏置期間，驅(qū)動晶體管101的第一端用作漏極端，而其第二端用作源極端。另外，發(fā)光元件104的陽極和陰極也變?yōu)橄喾?。此時，將電位設置到信號線106上，使得驅(qū)動晶體管101充分導通。
注意，驅(qū)動晶體管101柵極端的電位可在反向偏置期間的開始設置。也就是說，如圖52所示，可在反向偏置期間的開始提供柵極電位設置期間Tr。此時，將高電平信號設置到掃描線107(復位線)，從而導通開關103。接著，將電壓源線105(照明線)的電位設置成高電平(Vdd)并且將高電平電位(此處高電平表示高于三角波電位最低電位的電位，并且優(yōu)選的是高于三角波電位中間電位的電位)設置到信號線106上。因此，控制驅(qū)動晶體管101的導通/關斷所必須的柵極端的電位和信號線106的高電平電位之間的電位差保持在電容器102中。
在反向偏置期間，當完成柵極電位設置期間Tr時，掃描線107的電位變?yōu)榈碗娖?，由此關斷開關103。接著，信號線106的電位從高電平變?yōu)榈碗娖?這里低電平表示低于設置到信號線106的電位的電位，并且優(yōu)選的是低于三角波電位的中間電位的電位)。這樣的結果是，信號線106的電位減小，同時電容器102繼續(xù)保持電位差。因此，通過任意設置在反向偏置期間設置到信號線106上的高電平和低電平的各個電位，可充分導通驅(qū)動晶體管101。
因此，驅(qū)動晶體管101導通，并且可將與正向偏置期間相反的電壓施加到發(fā)光元件104上。
即使如上所述將與正向偏置期間相反的電壓在反向偏置期間施加到發(fā)光元件104上時，電流并不流過正常的發(fā)光元件104(或者流過的非常少)。另一方面，如果在發(fā)光元件104中存在短路部分，電流流過該短路部分，并且接著隔離該短路部分。因此，在反向偏置期間，將反向電壓施加到發(fā)光元件104上，使得流過足夠隔離該短路部分的電流。
因此，如上所述，在反向偏置期間設置到電壓源線105的電位并不局限于Vss。同樣，設置到陰極108的電位并不局限于Vdd。因此，必須是在反向偏置期間流過足夠隔離發(fā)光元件104的短路部分的電流。
如上所述，通過隔離發(fā)光元件104的短路部分，可改進像素的顯示缺陷。此外，可延長發(fā)光元件104的壽命。
接下來，參考圖53描述采用與實施方式1中所述的圖1不同的像素結構改進發(fā)光元件可靠性的像素。注意，同樣根據(jù)該結構，包括正向偏置期間(寫入期間和發(fā)光期間)以及反向偏置期間。
該像素包括驅(qū)動晶體管5301，電容器5302，開關5303，發(fā)光元件5304，電壓源線(照明線)5305，信號線(數(shù)據(jù)線)5306，掃描線(復位線)5307，反向偏置開關5309，以及導線5310。注意，驅(qū)動晶體管5301是p型晶體管。
驅(qū)動晶體管5301的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線5305，其柵極端通過電容器5302連接到信號線5306，并且其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件5304的陽極(像素電極)。此外，驅(qū)動晶體管5301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關5303彼此連接。因此，當開關5303導通時，驅(qū)動晶體管5301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷ā＝又?，當開關5303關斷時，驅(qū)動晶體管5301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管5301的柵極端(或第二端)的電位和信號線5306的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器5302中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件5304的陰極(陰極)5308上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到電壓源線5305上的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。此外，發(fā)光元件5304的陽極通過反向偏置開關5309連接到已經(jīng)設置電位Vss3的導線5310上。注意，Vss3是滿足Vss3＜Vss的電位，并且當在反向偏置期間反向偏置開關5309導通時，將與正向偏置期間相反的電壓施加到發(fā)光元件5304上。因此，此時發(fā)光元件5304的陽極和陰極的各個電位高度反向。
接下來，具體描述圖53所示的像素結構的工作原理。
在像素的信號寫入期間，反向偏置開關5309關斷，將模擬信號電位設置到信號線5306上。該模擬信號電位對應于視頻信號。接著，當將視頻信號寫入到像素中時，將信號輸入到掃描線5307中從而導通開關5303，此外，將電源電位Vdd設置到電壓源線5305上，使得將電源電位Vdd設置到驅(qū)動晶體管5301的第一端。這樣的結果是，電流流過驅(qū)動晶體管5301和發(fā)光元件5304，電容器5302存儲或者釋放電荷。
注意，此時可導通反向偏置開關5309，由此當寫入時可防止電流流過發(fā)光元件5304。
此時，驅(qū)動晶體管5301的第一端是源極端而其第二端是漏極端。當流過驅(qū)動晶體管5301的電流增加而開關5303導通時，流過發(fā)光元件5304的電流也增加，這樣發(fā)光元件5304中的電壓降增加，發(fā)光元件5304電極之間的電位差增加。也就是說，發(fā)光元件5304的陽極電位變?yōu)榻咏妷涸淳€5305的電位。這樣的結果是，驅(qū)動晶體管5301的柵極端的電位也變?yōu)榻咏妷涸淳€5305的電位，使得驅(qū)動晶體管5301的柵極端和源極端的電位差減小，流過驅(qū)動晶體管5301的電流減小。同時，流過發(fā)光元件5304的電流減小，這樣發(fā)光元件5304中的電壓降減小，發(fā)光元件5304的電極之間的電位差減小。也就是所，發(fā)光元件5304的陽極電位變?yōu)榻咏帢O5308的電位。接著，驅(qū)動晶體管5301的柵極端的電位也變?yōu)榻咏帢O5308的電位，這樣，驅(qū)動晶體管5301的柵極端和源極端之間的電位差增加并且流過驅(qū)動晶體管5301的電流增加。以這種方式，驅(qū)動晶體管5301的柵極端的電位穩(wěn)定在使恒定電流流過驅(qū)動晶體管5301的電位上。然后電容器5302保持此時與驅(qū)動晶體管5301的柵極端電位和信號線5306的電位之間的電位差對應的電荷。
以這種方式，完成了該像素的視頻信號寫入。
如上所述，如果達到其中流過驅(qū)動晶體管5301和發(fā)光元件5304的電流恒定的穩(wěn)態(tài)，開關5303關斷。因此，電容器5302保持在開關5303關斷時信號線5306的電位和驅(qū)動晶體管5301的柵極端(或者漏極端)的電位之間的電位差Vp(電壓)。
在寫入視頻信號到像素中之后，這樣設置電壓源線5305的電位，使得即使驅(qū)動晶體管5301導通，施加到發(fā)光元件5304的電壓等于或者低于發(fā)光元件5304的閾值電壓VEL。例如，電壓源線5305的電位可等于或者低于發(fā)光元件5304的陰極5308的電位Vss。注意，在關斷開關5303的同時或者之后將該電位設置到電壓源線5305上。
注意，在其中視頻信號已經(jīng)寫入到像素中并且電源電位Vdd已經(jīng)被設置到連接到驅(qū)動晶體管5301的第一端的電壓源線5305的情況下，基于當視頻信號已經(jīng)寫入像素中時設置到信號線5306的模擬信號電位，根據(jù)信號線5306的電位變化而控制驅(qū)動晶體管5301的導通/關斷。也就是說，在其中信號線5306的電位等于或者高于視頻信號在信號寫入期間已經(jīng)寫入到像素時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管5301關斷，而在其中信號線5306的電位低于當模擬信號已經(jīng)被寫入到像素時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管5301導通。
這是因為，由于當視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時，電位差(Vp)已經(jīng)由電容器5302保持，因此在其中信號線5306的電位等于或者高于當視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管5301的柵極端電位也變?yōu)榈扔诨蛘吒哂诋斠曨l信號已經(jīng)被寫入到像素中時的柵極端電位，由此關斷驅(qū)動晶體管5301。另一方面，在其中信號線5306的電位低于在信號寫入期間視頻信號已經(jīng)被寫入到像素中時的模擬信號電位的情況下，驅(qū)動晶體管5301的柵極端的電位也變?yōu)榈陀诋斠曨l信號已經(jīng)被寫入到像素中時的柵極端電位，由此導通驅(qū)動晶體管5301。
因此，在像素的發(fā)光期間，通過在反向偏置開關5309導通的同時將Vdd設置到連接到驅(qū)動晶體管5301的第一端的電壓源線5305，并且以其中開關5303關斷的狀態(tài)中以模擬方式改變設置到信號線5306的電位，驅(qū)動晶體管5301的導通/關斷受到控制。也就是說，以顯示灰度的模擬方式控制電流流過發(fā)光元件5304的時間。
已經(jīng)針對在像素的發(fā)光期間設置到信號線5306的電位進行描述。作為設置到信號線5306的電位，可使用其波形周期性變化的模擬電位。
注意，如實施方式1所述，作為在發(fā)光期間設置到信號線5306的電位，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306，或者波形4307，或者可連續(xù)設置它們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻表現(xiàn)出被提高，并且防止了屏幕跳動。
在反向偏置期間，開關5303關斷并且使電壓源線5305的電位為低電平，從而關斷驅(qū)動晶體管5301。接著，反向偏置開關5309導通。
另外，在正向偏置期間(表示寫入期間和發(fā)光期間)用作發(fā)光元件5304陽極的電極連接到導線5310。因此，在正向偏置期間設置到發(fā)光元件5304的陽極和陰極電極的各個電位的高度在反向偏置期間變成反向；也就是說，在反向偏置期間，與正向偏置期間反向的電壓施加到發(fā)光元件5304上。
如上所述，即使當與正向偏置期間反向的電壓在反向偏置期間施加到發(fā)光元件5304中時，電流不流過正常的發(fā)光元件5304。另外，如果在發(fā)光元件5304中存在短路部分，電流流過短路部分，并且接著隔離短路部分。因此，在反向偏置期間，將反向電壓施加到發(fā)光元件5304上，使得足夠隔離短路部分的電流流過。
如上所述，通過隔離發(fā)光元件5304的短路部分，可改進像素的顯示缺陷。此外，可延長發(fā)光元件5304的壽命。
注意，在反向偏置期間設置到陰極(陰極)5308的電位優(yōu)選地設置成高于正向偏置期間的電位。以這種方式，設置用于足夠隔離發(fā)光元件5304的短路部分的電流的電壓。
(實施方式5)本實施方式中描述的是具有延長每個像素的寫入時間的像素結構的顯示器件。
圖12所示的顯示器件包括電壓源線驅(qū)動器電路1201，信號線驅(qū)動器電路1202，掃描線驅(qū)動器電路1203，以及其中提供多個像素1205的像素區(qū)1204。像素1205分別以對應于以行排列的電壓源線(照明線)I1到Im和以列排列的信號線(數(shù)據(jù)線)Da1到Dan以及Db1到Dbn的矩陣排列。以行排列的掃描線(復位線)R1到Rm/2分別共享用于控制兩行像素的開關的導通/關斷。
例如，第(m-1)行中的每個像素1205包括驅(qū)動晶體管1206，電容器1207，開關1208，發(fā)光元件1209，電壓源線Im-1，信號線(Da1到Dan中的一個)，以及掃描線Rm/2。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管1206。像素1205示出了在像素區(qū)1204中排列的多個像素中一個像素。
驅(qū)動晶體管1206的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線Im-1，其柵極端通過電容器1207連接到每條信號線(Da1到Dan)，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件1209的陽極(像素電極)。此外，驅(qū)動晶體管1206的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關1208彼此連接。因此，當將信號輸入到掃描線Rm/2并且開關1208導通時，驅(qū)動晶體管1206的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。接著，當開關1208關斷時，驅(qū)動晶體管1206的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，?qū)動晶體管1206的柵極端(或者漏極端)電位和此時信號線(Da1到Dan中的一個)電位之間的電位差(電壓)保持在電容器1207中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件1209的陰極(陰極)1210上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到電壓源線I1到Im 5305的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
也就是說，由設置到掃描線Rm/2上的信號來控制第(m-1)行的每個像素1205的開關1208的導通/關斷。此外，第m行的每個像素1205中的開關1208也由設置到掃描線Rm/2的信號來控制導通/關斷。此外，第m行的每個像素1205的驅(qū)動晶體管1206的柵極端通過電容器1207連接到每個信號線(Db1到Dbn)上。
因此，通過設置到掃描線Rm/2的信號，在第(m-1)行的像素和第m行像素中同時開關寫入時間。接著，將各個模擬信號電位從信號線(Da1到Dan)設置到第(m-1)行像素上，這樣，實現(xiàn)視頻信號的寫入。另外，將各個模擬信號電位從信號線(Db1到Dbn)設置到第m行像素上，這樣實現(xiàn)視頻信號的寫入。
盡管已經(jīng)針對第(m-1)行像素和第m行像素的情況進行了描述，但其他行類似，同時由一條掃描線Ri(R1到Rm/2中的一條)選擇兩行像素，從而開始寫入時間。因此，如果顯示器件與圖2所示的顯示器件具有相同的分辨率，那么像素的寫入時間可以是圖2的兩倍快。
注意，圖12示出了其中兩行像素同時被寫入的結構，然而，本發(fā)明并不局限于兩行，也可通過與多行像素共享一條掃描線并且提供將要共享的行數(shù)的掃描線而任意延長寫入時間。
因此，在常規(guī)結構中增加分辨率的同時減小寫入時間，同時根據(jù)本實施方式的顯示器件可得到足夠的寫入時間。
此外，由于根據(jù)本實施方式中所述的顯示器件可延長寫入時間，因此可減小運行頻率并且可實現(xiàn)低功耗。
注意，圖12所示的顯示器件結構并不局限于此。例如，圖4，圖6，圖7等等的像素也可用于這種結構的顯示器件的像素1205。
(實施方式6)在本實施方式中，描述的是具有本發(fā)明像素結構的全色顯示的優(yōu)選顯示器件。
如實施方式1所述，在全色顯示的情況下，為每種顏色的每個像素提供電壓源線(照明線)，并且為每種顏色設置電壓源線的信號電平電位，這樣可以為每種顏色調(diào)節(jié)發(fā)光元件的發(fā)光度。因此，即使每種顏色的發(fā)光元件都具有不同的發(fā)光特性，也可以調(diào)節(jié)色調(diào)。例如，在具有圖48所示的像素的情況下，根據(jù)各種顏色的各個發(fā)光特性，確定每個高電平電位輸入到用于設置電位到R像素的發(fā)光元件的陽極的Iri，用于設置電位到G像素的發(fā)光元件的陽極的Igi，用于設置電位到B像素的發(fā)光元件的陽極的Ibi。
然而，在采用RGB色素的全色顯示情況下，每個像素行要求三條導線，在采用RGBW色素的全色顯示情況下，每個像素行要求四條導線。
下面本實施方式中描述的是顯示器件，其進一步提高了像素的圖像寬高比，采用了兩個或多個色素，并且可實現(xiàn)高分辨率全色顯示。
作為第一種結構，例如將白色(W)的發(fā)光元件用于像素的發(fā)光元件，并且將濾色鏡用于實現(xiàn)全色顯示，由此每種顏色從像素得到的發(fā)光度可大致相等。
此外，作為第二種結構，圖58示出了本實施方式的顯示器件的示意圖。注意，圖58是分別采用作為實例的RGB元件包括每種顏色的像素的全色顯示器件的示意圖。該顯示器件包括三角波電位發(fā)生電路5801R，5801G和5801B，開關電路5802，以及像素區(qū)5803。多個像素5804以矩陣形式排列在像素區(qū)5803中。將信號從信號線Dr輸入到R像素列，從信號Dg輸入到G像素列，從信號線Db輸入到B像素列。
此外，三角波電位發(fā)生電路5801R產(chǎn)生用于R像素列的三角波電位。三角波電位發(fā)生電路5801G產(chǎn)生用于G像素列的三角波電位，并且三角波電位發(fā)生電路5801B產(chǎn)生用于B像素列的三角波電位。
在像素的信號寫入期間，將視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))輸入的端子和信號線Dr，Dg和Db分別通過開關電路5802連接。接著，在發(fā)光期間，將三角波從三角波電位發(fā)生電路5801R輸入到其上的端子連接到信號線Dr，將三角波從三角波電位發(fā)生電路5801G輸入到其上的端子連接到信號線Dg，并且將三角波從三角波電位發(fā)生電路5801B輸入到其上的端子通過開關電路5802連接到信號線Db。
以這種方式，為每種顏色的像素設置不同的三角波。因此，可根據(jù)每種顏色的發(fā)光元件的亮度特性來控制發(fā)光時間，由此可實現(xiàn)高分辨率全色顯示。此外，不必為像素5804中每種顏色的像素提供導線，因此增加了圖像寬高比。
注意，圖1所示的像素結構用于像素5804，然而，本發(fā)明并不局限于此，只要像素結構通過在發(fā)光期間輸入的三角波電位高于還是低于在像素的信號寫入期間輸入的視頻信號電位可控制像素的發(fā)光時間即可。因此，實施方式1到5所述的像素也可任意使用，例如，也可使用下面描述的圖66到78所示的像素結構。
圖66所示的像素包括晶體管6601，電容器6602，晶體管6603，晶體管6604，晶體管6605，電容器6606，發(fā)光元件6607，信號線6608，掃描線6609，以及電源線6610。
晶體管6601的第一端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件6607的像素電極，其第二端(源極端或者漏極端)連接到電源線6610。此外，其柵極端通過電容器6602連接到導線6613上。晶體管6603的第一端(源極端或者漏極端)連接到晶體管6601的柵極端，其第二端(源極端或者漏極端)及其柵極連接到導線6612。晶體管6604的第一端(源極端或者漏極端)連接到晶體管6601的柵電極，其第二端(源極端或者漏極端)連接到導線6612，其柵極端通過電容器6606連接到信號線6608。晶體管6605的柵極端連接到掃描線6609，其第一端(源極端或者漏極端)連接到晶體管6601的柵電極，其第二端(源極端或者漏極端)連接到晶體管6604的柵極端。注意，各個預定電位已經(jīng)提供到導線6613以及對電極6611上。
簡要描述像素的工作原理。首先，信號線6612的電位從低電平改變?yōu)楦唠娖?。接著，電流從信號線6612流到晶體管6603。此外，將掃描線6609的電位從低電平改變?yōu)楦唠娖?，從而導通晶體管6605。以這種方式，晶體管6604的柵極端具有足夠?qū)ǖ碾娢?，該電位也施加到電容?606的一個電極上。此后，信號線6612的電位從高電平變化為低電平，使得存儲在電容器6606中的電荷通過晶體管6604流過導線6612，晶體管6604的電壓達到閾值電壓。電容器6606的電極電位此時達到晶體管6604的柵極電位。此時，將對應于視頻信號的模擬電位提供到信號線6608上。因此，電容器6606保持與晶體管6604具有閾值電壓時的柵極電位和與視頻信號對應的模擬信號電位之間的電位差對應的電荷。接著，通過將掃描線6609的電位從高電平變?yōu)榈碗娖剑娢徊羁杀槐３衷陔娙萜?606中。
此后，導線6612的電位從低電平變化為高電平。接著，電流流過晶體管6603，將足夠?qū)ňw管6601的電位輸入到晶體管6601的柵極端。該電位也施加到電容器6602的電極上。以這種方式，電流流過晶體管6606和發(fā)光元件6607。接著，導線6612的電位從高電平變化到低電平，在對應于視頻信號的模擬信號電位的范圍內(nèi)從最小電位連續(xù)變化到最大電位的電位，從最大電位連續(xù)變化到最小電位的電位，或者從最小電位連續(xù)變化到最大電位并從最大電位連續(xù)變化到最小電位的電位輸入到信號線6608中。這樣的結果是，在其中在發(fā)光期間連續(xù)提供給信號線6608的電位高于在寫入期間已經(jīng)被寫入的視頻信號對應的模擬信號電位時，導通晶體管6604。因此，已經(jīng)存儲在電容器6602中的電荷通過晶體管6604放電到導線6612上。以這種方式關斷晶體管6601。因此，發(fā)光元件6607可在發(fā)光期間內(nèi)的任意時刻發(fā)光，由此實現(xiàn)灰度顯示。
圖67所示的像素包括驅(qū)動晶體管(第一晶體管)6701，互補晶體管(第二晶體管)6702，電容器6703，開關6704，發(fā)光元件6705，掃描線6706，信號線6707，以及電源線6708。注意，采用p型晶體管作為驅(qū)動晶體管6701，采用n型晶體管作為互補晶體管6702。
驅(qū)動晶體管6701的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線6708，其第二端(源極端或者漏極端)連接到互補晶體管6702的第二端(源極端或者漏極端)，其柵極端連接到互補晶體管6702的柵極端。此外，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的柵極端通過電容器6703連接到信號線6707，并通過開關6704連接到驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的第二端(每一個源極端或者漏極端)。也就是說，通過導通/關斷開關6704，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的各部分導通或者不導通。開關6704的導通/關斷通過輸入信號到掃描線6706而進行控制。此外，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的第二端(每一個源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件6705的像素電極上。將低電源電位Vss提供給發(fā)光元件6705的對電極6709。注意，如果將提供給電源線6708的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。此外，互補晶體管6702的第一端連接到導線6712。當互補晶體管6702導通時，將提供給導線6712的電位施加到發(fā)光元件6705的像素電極上，并不局限于此，只要發(fā)光元件6705那時不發(fā)光即可。因此，也可提供Vss。
接下來，具體描述圖67所示的像素結構的工作原理。
在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位提供給信號線6707。該模擬信號電位對應于視頻信號。接著，當寫入視頻信號到像素中時，將高電平信號輸入到掃描線6706，從而導通開關6704。注意，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702用作反相器。當作為反相器工作時，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的柵極端之間的連接點是反相器的輸入端6710，而驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的第二端之間的連接點是反相器的輸出端6711。同樣當作為反相器工作時，驅(qū)動晶體管6701和互補晶體管6702的第一端分別是源極端，而其第二端是漏極端。
當以這種方式導通開關6704時，反相器的輸入端6710和其輸出端6711之間的部分形成導通，電流流過驅(qū)動晶體管6701，互補晶體管6702，以及發(fā)光元件6705，電容器6703存儲或者釋放電荷。
以這種方式，可實現(xiàn)反相器的偏移量抵消。注意，偏移量抵消意味著輸入端6710和輸出端6711之間的部分形成導通，輸入電位和輸出電位相等，輸入端6710的電位形成為反相器的邏輯閾值電位Vinv。因此，理想化的是，該邏輯閾值電位Vinv是反相器輸出的低電平和高電平之間的中間電位。
注意，反相器輸出的高電平電位是電源線6708的電源電位Vdd，而反相器的低電平電位是提供給導線6712的電位。將對電極6709的電位作為標準，設置反相器高電平輸出的電源電位Vdd和提供給導線6712的反相器低電平輸出的電位。接著，設定為當反相器的輸出是高電平時發(fā)光元件6705發(fā)光，而當反相器的輸出是低電平是發(fā)光元件不發(fā)光。
也就是說，在當發(fā)光元件6705開始發(fā)光時的電壓是VEL的地方，要求反相器的低電平電位(提供給導線6712)低于Vss+VEL。同時，要求反相器的高電平電位高于Vss+VEL。
注意，在其中反相器的低電平電位低于提供給對電極6709的電位的情況下，將反向偏壓施加到發(fā)光元件6705上。因此，可抑制發(fā)光元件6705的損壞，這是我們所希望的。
注意，在電容器6703中或者釋放電荷或者累積電荷取決于初始存儲在電容器6703中的電荷與提供給信號線6707的電位之間的關系。接著，當完成電容器6703中的釋放電荷或者累積電荷時，信號線6707的電位與邏輯閾值Vinv之間的電位差(電壓Vp)的電荷已經(jīng)被存儲在電容器6703中。然后，通過將掃描線6706的信號改變?yōu)榈碗娖?，關斷開關6704，從而將該電壓Vp保持在電容器6703中。
注意，在寫入期間，可將對電極(陰極)6709的電位設置成Vss2。該Vss2是滿足Vss＜Vss2的電位，并且這樣進行設置，使得在實現(xiàn)反相器的偏移量抵消過程中施加到發(fā)光元件6705的電壓低于發(fā)光元件6705的正向閾值電壓VEL。也就是說，將Vss2設置成滿足Vinv-Vss2＜VEL。據(jù)此，可以防止由于發(fā)光元件6705在寫入期間的發(fā)光而出現(xiàn)的顯示缺陷。此外，可以使得在寫入期間更少的電流流過發(fā)光元件，由此減小了功耗。
此外，可增加Vss2從而將反向偏壓施加到發(fā)光元件6705上。通過施加該反向偏壓，可提高發(fā)光元件6705的可靠性，并且可消除發(fā)光元件6705的瑕疵部，等等。
注意，也可應用另一種方法，只要電流不流過對電極6709即可。例如，對電極6709可處于懸浮狀態(tài)；因此，電流不流過發(fā)光元件6705?？商鎿Q地，可在電源線6708和發(fā)光元件6705的像素電極之間通過晶體管6701設置開關。通過控制該開關，可防止電流流過發(fā)光元件6705。也就是說，如圖68a所示，開關6801可連接在晶體管6701的第一端和電源線6708之間?？商鎿Q地，如圖68b所示，開關6802可連接在節(jié)點6711和發(fā)光元件6705的像素電極之間。進一步可替換地，開關6803可連接在晶體管6701的第二端和節(jié)點6711之間。據(jù)此，在像素的信號寫入期間，可防止像素的信號寫入之后的另一行像素的信號寫入期間中發(fā)光元件6705發(fā)光。
以這種方式，完成了該像素的視頻信號寫入。
注意，在將視頻信號寫入到該像素之后，基于當已經(jīng)將視頻信號寫入到該像素時已經(jīng)提供給信號線6707的模擬信號電位，根據(jù)信號線6707的電位變化而控制反相器的輸出電平。也就是說，在其中信號線6707的電位高于在像素的信號寫入期間已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸出變?yōu)榈碗娖?，而在其中信號線6707的電位低于在已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸出變?yōu)楦唠娖健?br> 這是因為，由于當將視頻信號已經(jīng)寫入到像素中時電位差(Vp)已經(jīng)由電容器6703保持，因此在其中信號線6707的電位高于將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸入端6710的電位變成高于當將是平信號已經(jīng)寫入到像素中時輸入端6710的電位，因此驅(qū)動晶體管6701關斷，互補晶體管6702導通，反相器的輸出變成低電平。另一方面，在其中信號線6707的電位低于在像素的信號寫入期間已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸入端6710的電位也變成低于已經(jīng)將模擬信號寫入到像素中時的輸入端6710的電位，因此導通驅(qū)動晶體管6701，互補晶體管6702關斷，反相器的輸出變成高電平。
因此，在像素的發(fā)光期間，通過以模擬方式改變提供給信號線6707的電位，像素中反相器的輸出電平得到控制。因此，以表現(xiàn)等級的模擬方式控制了使電流流過發(fā)光元件6705的時間。
圖69中所示的像素包括驅(qū)動晶體管(第一晶體管)6901，互補晶體管(第二晶體管)6902，電容器6903，開關6904，發(fā)光元件6905，掃描線6906，第一開關6907，第二開關6908，第一信號線6909，第二信號線6910，以及電源線6911。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管6901，n型晶體管用作互補晶體管6902和開關6904。
驅(qū)動晶體管6901的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線6911，其第二端(源極端或者漏極端)連接到互補晶體管6902的第二端(源極端或者漏極端)，其柵極端連接到互補晶體管6902的柵極端。此外，驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的柵極端連接到電容器6903的一個電極并通過開關6904連接到驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的第二端(每一個源極端或者漏極端)。因此，通過導通/關斷開關6904，在驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)的各個部分導通或者不導通。通過將信號輸入到掃描線6906而控制開關6904的導通/關斷。注意，電容器6903的另一電極通過第一開關6907連接到第一信號線6909，而通過第二開關6908連接到第二信號線6910。此外，驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的第二端(每個源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件6905的像素電極。將低電源電位Vss提供給發(fā)光元件6905的對電極6912。注意，如果將提供給電源線6911的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。注意，電源線6911的電位并不局限于此。對于像素的每種顏色可改變電源電位的值；也就是說，在采用RGB色素的像素進行全色顯示的情況下，可對RGB的每個像素提供電源線的電位，并且在采用RGBW色素的像素進行全色顯示的情況下對RGBW的每個像素提供電源線電位。
接下來，具體描述圖69所示的像素結構的工作原理。
首先，在像素的信號寫入期間，第一開關6907導通，而第二開關6908關斷。驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902用作反相器。因此，驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的柵極端之間的連接點是反相器的輸入端6913，而驅(qū)動晶體管6901和互補晶體管6902的第二端之間的連接點是反相器的輸出端6914。
此外，將高電平信號輸入到掃描線6906從而導通開關6904。因此，反相器輸入端6913和輸出端6914之間的部分導通，并且實現(xiàn)了偏移量抵消。也就是說，反相器的輸入端6913具有反相器的邏輯閾值電位Vinv。因此，此時反相器的輸入端6913的電位是控制反相器輸出電平所要求的電位。
接著，電容器6903存儲反相器的邏輯閾值電位Vinv和在寫入操作中提供給第一信號線6909的電位Va之間的電位差(電壓Vp)的電荷。
隨后，第一開關6907關斷，而第二開關6908導通。此外，掃描線6906的電平變化為低電平。這樣結果是，開關6904關斷，而電壓Vp保持在電容器6903中。以這種方式，將模擬信號從第一信號線6909寫入到像素中。
注意，已經(jīng)將三角波電位提供給第二信號線6910。在其中第二信號線6910的電位高于在像素的信號寫入操作中提供給第一信號線6909的模擬信號電位期間，像素保持發(fā)光元件6905的不發(fā)光狀態(tài)，而在其中第二信號線6910的電位低于在像素的信號寫入操作中提供給第一信號線6909的模擬信號電位期間，發(fā)光元件6905發(fā)光。因此，依據(jù)在像素的信號寫入期間寫入模擬信號時的模擬信號電位來控制發(fā)光元件6905的發(fā)光時間。以這種方式可實現(xiàn)模擬時間等級顯示。
圖70所示的像素包括驅(qū)動晶體管(第二晶體管)7001，互補晶體管(第三晶體管)7002，電容器7003，開關晶體管(第一晶體管)7004，發(fā)光元件7005，掃描線7006，信號線7007，以及電源線7008。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管7001，n型晶體管用作互補晶體管7002和開關晶體管7004。
驅(qū)動晶體管7001的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線7008，其第二端(源極端或者漏極端)連接到互補晶體管7002的第二端(源極端或者漏極端)，其柵極端連接到互補晶體管7002的柵極端。此外，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的柵極端通過電容器7003連接到信號線7007，并通過開關晶體管7004連接到驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的第二端(每個源極端或者漏極端)。也就是說，由于開關晶體管7004的第一端(源極端或者漏極端)連接到驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的第二端(每個源極端或者漏極端)，而其第二端(源極端或者漏極端)連接到驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的柵極端，因此，通過導通/關斷開關晶體管7004，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的各個部分導通或者不導通。通過將信號輸入到連接到開關晶體管7004的柵極端的掃描線7006而控制開關晶體管7004的導通/關斷。此外，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的第二端(每個源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件7005的像素電極。將低電源電位Vss提供給發(fā)光元件7005的對電極7009。注意，如果將提供給電源線7008的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
此外，互補晶體管7002的第一端(源極端或者漏極端)連接到另一行像素的掃描線7006A。這里，驅(qū)動晶體管7001是用于驅(qū)動發(fā)光元件7005的晶體管并且互補晶體管7002是其極性與驅(qū)動晶體管7001相反的晶體管。也就是說，當掃描線7006A的信號是低電平時，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002在反相器中互補地導通/關斷。
接下來，具體描述圖70所示的像素結構的工作原理。
在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位提供給信號線7007。該模擬信號電位對應于視頻信號。接著，將視頻信號寫入到像素中時，將高電平信號輸入到掃描線7006，從而導通開關晶體管7004。此時，將低電平信號提供給選擇另一像素行的掃描線7006A。因此，在將信號寫入到像素中時，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002用作反相器。當作為反相器工作時，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的柵極端之間的連接點是反相器的輸入端7010，而驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的第二端之間的連接點是反相器的輸出端7011。同樣當作為反相器工作時，驅(qū)動晶體管7001和互補晶體管7002的第一端分別是源極端而其第二端是漏極端。
當開關晶體管7004以這種方式導通時，反相器的輸入端7010和輸出端7011之間的部分導通，電流流過驅(qū)動晶體管7001，互補晶體管7002，和發(fā)光元件7005，電容器7003存儲或者釋放電荷。
以這種方式，實現(xiàn)反相器的偏移量抵消。注意，偏移量抵消意味著輸入端7010和輸出端7011之間的部分導通，輸入電位和輸出電位相等，輸入端7010的電位形成為反相器的邏輯閾值電位Vinv。因此，理想的是該邏輯閾值電位Vinv是反相器輸出的高電平和低電平之間的中間電位。
注意，反相器輸出的高電平電位是電源線7008的電源電位Vdd，而反相器的低電位是掃描線7006A的低電平電位。將對電極7009的電位作為標準，設置反相器高電平輸出的電源電位Vdd和提供給掃描線7006A的信號的低電平電位。然后，將其設置成當反相器的輸出是高電平時發(fā)光元件7005發(fā)光，而當反相器的輸出是低電平時不發(fā)光。
也就是說，在發(fā)光元件7005開始發(fā)光時的電壓是VEL時，要求反相器的低電平電位(提供給掃描線7006或者掃描線7006A的信號的低電平電位)低于Vss+VEL。同時，要求反相器的高電平電位高于Vss+VEL。
注意，在其中反相器的低電平電位低于對電極7009電位的情況下，將反向偏壓施加到發(fā)光元件7005。因此，可抑制發(fā)光元件7005的損壞，這是我們所期望的。
注意，依據(jù)初始存儲在電容器7003中的電荷與提供到信號線7007的電位之間的關系來確定電容器7003中是釋放電荷還是累積電荷。接著，當完成電容器7003中電荷的釋放或者累積時，在電容器7003中已經(jīng)存儲信號線7007的電位和邏輯閾值Vinv之間的電位差(電壓Vp)的電荷。接著，通過將掃描線7006的信號改變?yōu)榈碗娖剑P斷開關晶體管7004，從而將該電壓Vp保持在電容器7003中。
注意，在寫入期間，可將對電極(陰極)7009的電位設置為Vss2。Vss2是滿足Vss＜Vss2的電位，并且這樣進行設置，使得施加到發(fā)光元件7005的電壓低于在實現(xiàn)反相器的偏移量抵消時發(fā)光元件7005的正向閾值電壓VEL。也就是說，將Vss2設置成滿足Vinv-Vss2＜VEL。據(jù)此，可以防止由于寫入期間發(fā)光元件7005的發(fā)光而出現(xiàn)的顯示缺陷。此外，可以在寫入期間使得更少的電流流過發(fā)光元件，由此減小功耗。
此外，可增加Vss2，從而將反向偏壓施加到發(fā)光元件7005上。通過施加反向偏壓，可提高發(fā)光元件7005的可靠性，消除發(fā)光元件7005的缺陷部分，等等。
注意，也可采用另一種方法，只要電流不流過對電極7009即可。例如，對電極7009可處于懸浮狀態(tài)；因此，電流不流過發(fā)光元件7005。可替換地，可在電源線7008和發(fā)光元件7005的像素電極之間通過晶體管7001設置開關。通過控制該開關，可防止電流流過發(fā)光元件7005。也就是說，如圖71所示，開關7101可連接在晶體管7001的第一端和電源線7008之間?？商鎿Q地，開關可連接在節(jié)點7011和發(fā)光元件7005的像素電極之間。進一步可替換地，開關可連接在晶體管7001的第二端和節(jié)點7011之間。據(jù)此，在像素的信號寫入期間，可在完成該像素的信號寫入之后的另一行像素的信號寫入期間防止發(fā)光元件7005發(fā)光。
以這種方式，完成該像素的視頻信號寫入。
注意，在將視頻信號寫入到像素中之后，基于在已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時已經(jīng)提供給信號線7007的模擬信號電位，根據(jù)信號電位7007的電位變化來控制反相器的輸出電平。也就是說，在其中信號線7007的電位高于在像素的信號寫入期間將視頻信號已經(jīng)寫入到像素中的模擬信號電位時，反相器的輸出變?yōu)榈碗娖蕉谛盘柧€7007的電位低于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號時，反相器的輸出變?yōu)楦唠娖健?br> 這是因為，由于電位差(Vp)在將信號寫入到像素中時已經(jīng)保持電容器7003中，因此，在其中信號線7007的電位高于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸入端7010的電位也變得高于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時輸入端7010的電位，因此驅(qū)動晶體管7001關斷，互補晶體管7002導通，反相器的輸出變?yōu)榈碗娖健Ａ硪环矫?，在其中信號線7007的電位低于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，反相器的輸入端7010的電位也變得低于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時輸入端7010的電位，因此驅(qū)動晶體管7001導通，互補晶體管7002關斷，反相器的輸出變?yōu)楦唠娖健?br> 因此，在像素的發(fā)光期間，通過以模擬方式在其中掃描線(掃描線7006，7006A，等等)的電位是低電平的狀態(tài)中改變提供給信號線7007的電位，控制了像素中反相器的輸出電平。以這種方式，以顯示等級的模擬方式控制了電流流過發(fā)光元件7005的時刻。
此外，由于互補晶體管7002的第一端(源極端或者漏極端)連接到掃描線7006A，可減小導線數(shù)量，從而改進圖像寬高比。因此，可提高發(fā)光元件的可靠性。此外，可提高產(chǎn)量，并且減小了顯示板成本。
圖72所示的像素包括驅(qū)動晶體管(第二晶體管)7201，互補晶體管(第三晶體管)7202，電容器7203，開關晶體管(第一晶體管)7204，發(fā)光元件7205，掃描線7206，第一開關7207，第二開關7208，第一信號線7209，第二信號線7210，以及電源線7211。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管7201，n型晶體管用作互補晶體管7202和開關晶體管7204。
驅(qū)動晶體管7201的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線7211，其第二端(源極端或者漏極端)連接到互補晶體管7202的第二端(源極端或者漏極端)，其柵極端連接到互補晶體管7202的柵極端。此外，驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的柵極端連接到電容器7203的一個電極，并且通過開關晶體管7204連接到驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的第二端(每個源極端或者漏極端)。也就是說，由于開關晶體管7204的第一端(源極端或者漏極端)連接到驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的第二端(每個源極端或者漏極端)，而其第二端(源極端或者漏極端)連接到驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的柵極端，因此通過導通/關斷開關晶體管7204，驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的各個部分導通/或者不導通。通過輸入信號到連接到開關晶體管7204的柵極端的掃描線7206而控制開關晶體管7204的導通/關斷。此外，電容器7203的另一電極通過第一開關7207連接到第一信號線7209，并且通過第二開關7208連接到第二信號線7210。此外，驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202的第二端(每個源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件7205的陽極(像素電極)。發(fā)光元件7205的陰極連接到導線(陰極)7212上，在該導線上提供低電源電位Vss。注意，如果將提供給電源線7211的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。注意，電源線7211的電位并不局限于此?？蔀橄袼氐拿糠N顏色改變電源電位的值；也就是說，在采用RGB色素的像素進行全色顯示的情況下為RGB的每個像素提供電源線電位，并且在采用RGBW色素進行全色顯示情況下為RGBW的每個像素提供電源線電位。
此外，互補晶體管7202的第一端(源極端或者漏極端)連接到另一行像素的掃描線7206A上。這里，驅(qū)動晶體管7201是驅(qū)動發(fā)光元件7205的晶體管，互補晶體管7202是極性與驅(qū)動晶體管7201相反的晶體管。也就是說，當掃描線7006A的信號是低電平時，驅(qū)動晶體管7201和互補晶體管7202在反相器中互補導通/關斷。
圖72中示出的像素的工作原理與圖70中示出的像素的工作原理相同，對于其中在寫入操作中將視頻信號輸入到像素中的導線以及在發(fā)光期間連續(xù)改變提供電源給像素的導線分別設置的情況，參考實施方式2和圖69的描述。
圖73中示出的像素包括驅(qū)動晶體管7301，電容器7302，開關7303，發(fā)光元件7304，電源線7305，信號線7306，掃描線7307，和開關7309。注意，將p型晶體管用作驅(qū)動晶體管7301。
驅(qū)動晶體管7301的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線7305，其柵極端通過電容器7302連接到信號線7306上，其第二端(源極端或者漏極端)通過開關7309連接到發(fā)光元件7304的陽極(像素電極)。此外，驅(qū)動晶體管7301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關7303彼此連接。因此，當開關7303導通時，驅(qū)動晶體管7301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分導通。接著，當開關7303關斷時，驅(qū)動晶體管7301的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管7301的柵極端(或第二端)電位和信號線7306的電位之間的電位差(電壓)可保持在電容器7302中。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件7304的對電極7308上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到電源線7305的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
接下來，描述圖73所示的像素結構的工作原理。
在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位提供給信號線7306。該模擬信號電位對應于視頻信號。注意，該視頻信號是由三個值或者多個值表示的信號，模擬信號電位是隨著時間改變并具有三個值或者多個值狀態(tài)的電位。當將視頻信號寫入到像素中時，將信號輸入到掃描線7307中，從而導通開關7303。此外，開關7309導通。接著，電流流過驅(qū)動晶體管7301和發(fā)光元件7304，電容器7302存儲或者釋放電荷。
此時，驅(qū)動晶體管7301的第一端是源極端，而其第二端是漏極端。當開關7303導通的同時流過驅(qū)動晶體管7301的電流增加時，流過發(fā)光元件7304的電流也增加，這樣發(fā)光元件7304中的壓降增加并且發(fā)光元件7304的電極之間的電位差增加。也就是說，發(fā)光元件7304的陽極電位變?yōu)榻咏妷涸淳€7305的電位。結果是，驅(qū)動晶體管7301的柵極端電位也變?yōu)榻咏妷涸淳€7305的電位，這樣，驅(qū)動晶體管7301的柵極端和源極端之間的電位差減小，流過驅(qū)動晶體管7301的電流減小。同時，流過發(fā)光元件7304的電流減小，這樣發(fā)光元件7304中的壓降減小，發(fā)光元件7304電極之間的電位差減小。也就是說，發(fā)光元件7304的陽極電位變?yōu)榻咏帢O7308的電位。接著，驅(qū)動晶體管7301的柵極端電位也變?yōu)榻咏帢O7308的電位，使得驅(qū)動晶體管7301的柵極端和源極端之間的電位差也增加，流過驅(qū)動晶體管7301的電流增加。以這種方式，驅(qū)動晶體管7301的柵極端電位穩(wěn)定在使得恒定電流流過驅(qū)動晶體管7301的電位上。電容器7302然后保持對應于那時驅(qū)動晶體管7301的柵極端的電位和信號線7306的電位之間的電位差的電荷。
以這種方式，完成了該像素的視頻信號寫入。
一旦達到其中如上所述流過驅(qū)動晶體管7301和發(fā)光元件7304的電流恒定的穩(wěn)態(tài)，開關7303關斷。因此，電容器7302保持信號線7306的電位和在開關7303關斷時驅(qū)動晶體管7301的柵極端(或者漏極端)的電位之間的電位差Vp(電壓)。
在像素的信號寫入期間，在將視頻信號寫入到像素中之后并且在進行另一行像素的信號寫入過程中，開關7309關斷。注意，在關斷開關303的同時或者之后關斷開關7309。
注意，在其中已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中的情況下，基于在已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時已經(jīng)設置到信號線7306的模擬信號電位，根據(jù)信號線7306的電位變化來控制驅(qū)動晶體管7301的導通/關斷。也就是說，在其中信號線7306的電位等于或者高于已經(jīng)在信號寫入期間將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，關斷驅(qū)動晶體管7301，而在其中信號線7306的電位低于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，導通驅(qū)動晶體管7301。
這是因為，由于當視頻信號已經(jīng)寫入到像素中時電位差(Vp)已經(jīng)由電容器7302保持，因此在其中信號線7306的電位等于或者高于已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7301的柵極端的電位也變?yōu)榈扔诨蛘吒哂谝呀?jīng)將視頻信號寫入到像素中時柵極端的電位，由此關斷驅(qū)動晶體管7301。另一方面，在其中信號線7306的電位低于在像素的信號寫入期間已經(jīng)將視頻信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7301的柵極端的電位也變?yōu)榈陀谝呀?jīng)將視頻信號寫入到像素中時柵極端的電位，因此，導通驅(qū)動晶體管7301。
因此，在像素的發(fā)光期間，通過以模擬方式改變設置到信號線7306的電位并且同時具有其中開關7303已經(jīng)關斷并且開關7309已經(jīng)導通的狀態(tài)，可控制驅(qū)動晶體管7301的導通/關斷。也就是說，以表現(xiàn)等級的模擬方式控制了電流流過發(fā)光元件7304的時間。
此外，驅(qū)動晶體管7301的第二端也通過開關連接到導線上，該導線上的電位等于對電極7308。也就是說，如圖79所示，驅(qū)動晶體管7301的第二端可通過開關7901連接到導線7902上。當將信號寫入到像素中時開關7901導通而完成寫入時關斷。接著，在下一行像素的信號寫入期間和發(fā)光期間，關斷開關7901。這樣的結果是，可在將信號寫入到像素中的過程中防止該像素發(fā)光。對于其他，參考圖73的操作。
圖74的像素包括驅(qū)動晶體管7401，電容器7402，第一開關7403，發(fā)光元件7404，電源線7405，第二開關7406，第三開關7407，掃描線7408，第一信號線7409，以及第二信號線7410。注意，將p型晶體管用作驅(qū)動晶體管7401。
驅(qū)動晶體管7401的第一端(源極端或者漏極端)連接到電源線7405，其柵極端連接到電容器7402的一個電極。電容器7402的另一個電極通過第二開關7406連接到第一信號線7409，并通過第三開關7407連接到第二信號線7410。此外，驅(qū)動晶體管7401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關7403彼此連接。此外，將電位Vss設置到發(fā)光元件7404的陰極7411上。注意，如果將設置到電源線7405的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
接下來，描述圖74的像素操作。在像素的信號寫入操作中，導通第二開關7406，同時關斷第三開關7407。接著，將高電平信號輸入到掃描線7408中，從而導通第一開關7403。結果是，電流流過電容器7402，驅(qū)動晶體管7401和發(fā)光元件7404。接著掃描線7408的信號從高電平降為低電平，由此關斷第一開關7403。當關斷第一開關7403時，電容器7402保持此時驅(qū)動晶體管7401的柵極端電位和第一信號線7409的電位之間的電位差。
以這種方式，將視頻信號從第一信號線7409寫入到像素中。
注意，在發(fā)光期間將以模擬方式變化的電位提供到第二信號線7410上。在其中第二信號線7410的電位高于在第i行像素的信號寫入期間Ti設置到第一信號線7409的模擬信號電位時像素保持發(fā)光元件7404的不發(fā)光狀態(tài)，而在其中第二信號線7410的電位低于第i行像素的信號寫入期間設置到第一信號線7409的模擬信號電位時發(fā)光元件7404發(fā)光。因此，依據(jù)在每個像素的寫入期間將視頻信號寫入時的模擬信號電位來設置發(fā)光元件7404的發(fā)光時間。以這種方式可實現(xiàn)模擬時間等級顯示。
圖75所示的像素包括驅(qū)動晶體管7501，電容器7502，第一開關7503，第二開關7504，發(fā)光元件7505，第一掃描線7506，第二掃描線7507，信號線7508，電源線7509，以及導線7510。注意，將n型晶體管用作驅(qū)動晶體管7501。
驅(qū)動晶體管7501的源極端連接到發(fā)光元件7504的陽極(像素電極)，其柵極端通過電容器7502連接到信號線7508，其漏極端通過第一開關7503連接到電源線7509。注意，將電源電位Vdd設置到電源線7509上。此外，驅(qū)動晶體管7501的柵極端和漏極端通過第二開關7504彼此連接。因此，當?shù)诙_關7504導通時，驅(qū)動晶體管7501的柵極端和漏極端之間的部分變?yōu)閷ā＝又?，當?shù)诙_關7504關斷時，驅(qū)動晶體管7501的柵極端和漏極端之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管7501的柵極端(或者漏極端)電位和信號線7508的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器7502中，此外，將發(fā)光元件7505的陰極連接到設置電位Vss的導線7510上。注意，Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
接下來，描述圖75所示的像素的工作原理。
在像素的信號寫入期間，將信號輸入到第一掃描線7506和第二掃描線7507，從而導通第一開關7503和第二開關7504。因此，電源線7509的電源電位(Vdd)設置到驅(qū)動晶體管7501的漏極端和柵極端。結果是，電流流過電容器7502，驅(qū)動晶體管7501和發(fā)光元件7505，電容器7502存儲或者釋放電荷。注意，在像素的信號寫入期間，將模擬信號電位設置到信號線7508。該模擬信號電位對應于視頻信號。
之后，電流停止流過電容器7502，電流流過驅(qū)動晶體管7501和發(fā)光元件7505。這是因為，由于驅(qū)動晶體管7501的柵極端和其漏極端之間的部分由第二開關7504導通，因此柵極端的電位變成電源電位(Vdd)，從而導通驅(qū)動晶體管7501。
在該狀態(tài)下，當?shù)谝婚_關7503關斷時，電流流過驅(qū)動晶體管7501和電容器7502，然后停止流過。以這種方式，關斷驅(qū)動晶體管7501。此時，驅(qū)動晶體管7501的柵源電壓Vgs大致等于閾值電壓Vth。
一旦到達該狀態(tài)，第二開關7504關斷。電容器7502保持關斷驅(qū)動晶體管7501所必須的驅(qū)動晶體管7501的柵極端電位和在關斷第二開關7504時設置到信號線7508上的模擬信號電位之間的電位差(Vp)。以這種方式，將模擬信號寫入到像素中。
注意，如上所述，通過分別將脈沖信號輸入到第一掃描線7506和第二掃描線7507中而控制第一開關7503和第二開關7504的導通/關斷。
在將模擬信號寫入到像素中之后，基于在寫入模擬信號時已經(jīng)提供給信號線7508的模擬信號電位，根據(jù)信號線7508的電位改變來控制驅(qū)動晶體管7501的導通/關斷。也就是說，在其中信號線7508的電位等于或者低于在信號寫入期間將模擬信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7501關斷，而在其中信號線7508的電位高于在將模擬信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7501導通。
在已經(jīng)將模擬信號寫入到像素中時由電容器7502保持電位差(Vp)；因此，在其中信號線7508的電位等于或者低于已經(jīng)將模擬信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7501的柵極端的電位也變?yōu)榈扔诨蛘叩陀谝呀?jīng)將模擬信號寫入到像素中時柵極端的電位，因此關斷驅(qū)動晶體管7501。另一方面，在其中信號線7508的電位高于在寫入期間已經(jīng)將模擬信號寫入到像素中時的模擬信號電位時，驅(qū)動晶體管7501的柵極端電位也變得高于已經(jīng)將模擬信號寫入到像素中時柵極端的電位，因此導通驅(qū)動晶體管7501。
因此，在像素的發(fā)光期間，通過以模擬方式改變設置到信號線7508的電位，同時具有其中第二開關7504已經(jīng)關斷而第一開關7503已經(jīng)導通的狀態(tài)，可控制驅(qū)動晶體管7501的導通/關斷，這樣，可以表現(xiàn)等級的模擬方式控制提供電流給發(fā)光元件7505的時間。
圖76所示的像素包括驅(qū)動晶體管7601，電容器7602，第一開關7603，第二開關7604，發(fā)光元件7605，第三開關7606，第四開關7607，第一掃描線7608，第二掃描線7609，第一信號線7610，第二信號線7611，以及電源線7612。注意，將n型晶體管用作驅(qū)動晶體管7601。
驅(qū)動晶體管7601的源極端連接到發(fā)光元件7605的陽極(像素電極)，其柵極端連接到電容器7602的一個電極。電容器7602的另一個電極通過第三開關7606連接到第一信號線7610，并通過第四開關7607連接到第二信號線7611。驅(qū)動晶體管7601的漏極端通過第一開關7603連接到電源線7612。注意，設置電源電位Vdd到電源線7612上。設置到電源線的電位并不局限于Vdd，例如，在采用RGB色素進行全色顯示的情況下，對于RGB每種顏色的每個像素可改變電源線的電位值。
此外，驅(qū)動晶體管7601的柵極端和漏極端通過第二開關7604彼此連接。因此，當?shù)诙_關7604導通時，驅(qū)動晶體管7601的柵極端以及漏極端之間的部分變?yōu)閷ā＝又數(shù)诙_關7604關斷時，驅(qū)動晶體管7601的柵極端和漏極端之間部分變?yōu)椴粚ǎ藭r驅(qū)動晶體管7601的柵極端(或者漏極端)電位與第一信號線7610設置的模擬信號電位之間的電位差(電壓)保持在電容器7602中。此外，發(fā)光元件7605的陰極連接到設置電位Vss的導線7613。注意，Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
圖77所示的像素包括晶體管7701，電容器7702，開關7703，放大器7704，發(fā)光元件7705，信號線7706，掃描線7707，電源線7708，導線7709，以及導線7710。
驅(qū)動晶體管7701的第一端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件7705的像素電極，其第二端(源極端或者漏極端)連接到電源線7708，其柵極端連接到比較器電路7704的輸出端。比較器電路7704的第一輸入端通過開關7703連接到信號線7706，而其第二輸入端連接到導線7710。比較器電路7704的第一輸入端還通過電容器7702連接到導線7709。注意，通過將信號輸入到掃描線7707而控制開關7703的導通/關斷。
下面描述的是像素的操作。在像素的信號寫入期間，導通開關7703。接著，將與視頻信號對應的電位從信號線7706施加到電容器7702的一個電極上。接著，開關7703關斷，并且與該視頻信號對應的模擬電位保持在電容器7702中。此時，將導線7709的電位優(yōu)選地設定為預定電位。以這種方式，完成像素的信號寫入。
隨后，在像素的發(fā)光操作中，將在與視頻信號對應的模擬電位范圍內(nèi)從最小電位連續(xù)變化到最大電位的電位，從最大電位連續(xù)變化到最小電位的電位，或者從最大電位到最小電位以及從最小電位到最大電位重復連續(xù)變化的電位輸入到導線7710。因此，將保持在電容器7702中的模擬電位輸入到比較器電路7704的第一輸入端，而將在模擬電位范圍內(nèi)連續(xù)變化的電位輸入到其第二輸入端。然后，輸入到第一輸入端和第二輸入端的各個電位的高度在比較器電路7704中互相進行比較，這樣結果是，確定了其輸出電位。由比較器電路7704的輸出電位控制了晶體管7701的導通/關斷。
因此，在其中晶體管導通的期間對應于發(fā)光元件7705的發(fā)光期間，因此，發(fā)光元件7705可在發(fā)光期間內(nèi)的任意時間上發(fā)光，這樣可實現(xiàn)等級顯示。
圖78所示的像素包括反相器7801，電容器7802，開關7803，開關7804，發(fā)光元件7805，信號線7806，第一掃描線7807，以及第二掃描線7808。
反相器7801的輸入端連接到電容器7802的一個電極，其輸出端連接到發(fā)光元件7805的像素電極。電容器7802的另一個電極通過開關7804連接到信號線7806。此外，反相器7801的輸入端和輸出端通過開關7803彼此連接。注意，由輸入到第一掃描線7807的信號控制開關7804的導通/關斷，由輸入到第二掃描線7808的信號控制開關7803的導通/關斷。
在像素的寫入操作中，開關7804和開關7803導通。然后，將對應于視頻信號的模擬電位提供給信號線7806。因此，將與反相器7801的邏輯閾值對應的電位輸入到電容器7802的一個電極，而將與視頻信號對應的模擬電位輸入到其另一個電極。然后，關斷開關7803和7804，使得電容器7802保持反相器7801的邏輯閾值電位和與視頻信號對應的模擬電位之間的電位差。以這種方式，完成了像素的信號寫入。
隨后，在像素的發(fā)光操作中，將在與視頻信號對應的模擬電位范圍內(nèi)從最小電位連續(xù)變化到最大電位的電位，從最大電位連續(xù)變化到最小電位的電位，或者從最大電位到最小電位以及從最小電位到最大電位重復連續(xù)變化的電位輸入到信號線7806。因此，依據(jù)在發(fā)光期間中連續(xù)提供給信號線7806的電位是高于還是低于在寫入期間已經(jīng)寫入到像素中的視頻信號對應的模擬電位而改變施加到發(fā)光元件7805的像素電極上的電位，因此，發(fā)光元件7805可在發(fā)光期間內(nèi)的任意時間發(fā)光，從而實現(xiàn)等級顯示。
接下來，描述發(fā)光元件的亮度特性與輸入到信號線上的模擬電位之間的關系。例如，在其中輸入三角波作為發(fā)光期間的模擬電位時，發(fā)光元件的亮度特性與三角波之間的關系示于圖59a1，59a2以及59a3中。作為一個實例，將R像素的發(fā)光元件的亮度特性作為標準，對其中從像素G的發(fā)光元件得到的亮度高而從像素B的發(fā)光元件得到的亮度低的情況進行描述。
此時，當將輸入到信號線Dr(數(shù)據(jù)線R像素)的三角波電位作為標準時，輸入到信號線Dg(數(shù)據(jù)線G像素)的三角波電位急劇傾斜；也就是說，三角波電位的幅值增加。另一方面，輸入到信號線Db(數(shù)據(jù)線B像素)的三角波電位略微傾斜；也就是說，三角波電位的幅值減小。
這樣的結果是，當顯示相同的等級時可對每種顏色的每個像素改變發(fā)光時間。例如，在R像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(R)，在G像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(G)，在B像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(B)。
可替換地，作為第三種結構，對每種顏色的每個像素可改變視頻信號的電位寬度。也就是說，如圖60a1，60a2以及60a3所示，如果將R像素作為標準，那么在從G像素的發(fā)光元件得到亮度高時將與G的視頻信號的每個等級對應的電位轉(zhuǎn)換到低電平側(cè)。同時，在從像素B的發(fā)光元件得到的亮度低時將與B的視頻信號的每個等級對應的電位轉(zhuǎn)換到高電平側(cè)。以這種方式，在表現(xiàn)出相同的等級時可為每種顏色的每個像素改變發(fā)光時間。例如，在R像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(R)，在G像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(G)，在B像素的一幀周期內(nèi)的最高等級的顯示期間是Tmax(B)。
可替換地，作為第四種結構，為每種顏色將與視頻信號的等級對應的每個電位進行轉(zhuǎn)換的結構以及為每種顏色改變?nèi)遣娢坏慕Y構彼此進行組合。這樣的結果是，可減小幅值并且可實現(xiàn)功耗的減小。
可替換地，作為第五種結構，為像素的每種顏色設置不同的電位到連接到驅(qū)動晶體管的第一端上的電源線上。例如，可為每種顏色的每個像素改變圖66中的電源線6610，圖67中的電源線6708，圖68a，68b和68c中的電源線6708，圖69中的電源線6911，圖70中的電源線7008，圖71中的電源線7008，圖72中的電源線7211，圖73中的電源線7305，圖74中的電源線7405，圖75中的電源線7509，圖76中的電源線7612，圖77中的電源線7708，圖79中的電源線7305等等上的電位。
可替換地，作為第六種結構，為像素的每種顏色轉(zhuǎn)換與視頻信號等級對應的各個電位的結構或者為每種顏色改變?nèi)遣娢坏姆档慕Y構，以及為每種顏色改變連接到驅(qū)動晶體管第一端上的電源線的電位的結構可彼此進行組合。
(實施方式7)在本實施方式中，描述的是其中CMOS反相器用作用于控制像素內(nèi)發(fā)光元件的發(fā)光/不發(fā)光的反相器的結構。
參考圖61描述在圖1所示的像素結構中在像素內(nèi)采用CMOS反相器的結構。
該像素包括驅(qū)動晶體管6101，互補晶體管6108，電容器6102，開關6103，發(fā)光元件6104，電壓源線(照明線)6105，信號線(數(shù)據(jù)線)6106，掃描線(復位線)6107，以及導線6110。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管6101，n型晶體管用作互補晶體管6108。
驅(qū)動晶體管6101的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線6105，其第二端(源極端或者漏極端)連接到互補晶體管6108的第二端(源極端或者漏極端)，其柵極端連接到互補晶體管6108的柵極端。此外，驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的柵極端通過電容器6102連接到信號線6106上，并通過開關6103連接到驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的第二端(每個源極端或者漏極端)。因此，通過導通/關斷開關6103，驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的各個部分變成導通或不導通。通過輸入信號到掃描線6107來控制開關6103的導通/關斷。此外，驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的第二端(每個源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件6104的陽極(像素電極)。將低電源電位Vss提供給發(fā)光元件6104的陰極(陰極)6109。注意，如果將在發(fā)光期間輸入到電壓源線6105的高電平信號(電源電位Vdd)作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位；例如，可以是Vss＝GND(地電位)。
此外，互補晶體管6108的第一端連接到導線6110。這里，驅(qū)動晶體管6101是驅(qū)動發(fā)光元件6104的晶體管，互補晶體管6108是極性與驅(qū)動晶體管6101相反的晶體管。也就是說，當電壓源線6105的信號是高電平(電源電位Vdd)時，驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108在互補導通/關斷的同時用作反相器。注意，這樣設置導線6110的電位，使得當互補晶體管6108導通時施加到發(fā)光元件6104的電壓等于或者低于發(fā)光元件6104的正向閾值電壓VEL。
簡要地描述其操作。在寫入信號到像素的過程中，將信號輸入到掃描線6107，從而導通開關6103。此外，使得電壓源線6105的電位為高電平，這樣驅(qū)動晶體管6101的第一端的電位變成電源電位Vdd。因此，驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108用作CMOS反相器，其中它們互補導通/關斷。因此，對應于CMOS反相器的輸出端的驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的第二端之間的部分，和對應于CMOS反相器的輸入端的驅(qū)動晶體管6101和互補晶體管6108的柵極端變成導通，實現(xiàn)偏移量抵消。也就是說，CMOS反相器的輸入端具有CMOS反相器的邏輯閾值電位。接著，電容器6102存儲與輸入端的電位和輸入到信號線6106的模擬信號電位之間的電位差(Vp)對應的電荷。以這種方式，完成信號到像素的寫入，并且改變掃描線6107的信號以關斷開關6103。電壓Vp因此保持在電容器6102中。此外，將電壓源線6105改變?yōu)榈碗娖剑瑥亩词跪?qū)動晶體管6101導通，施加到發(fā)光元件6104的電壓也會等于或者低于正向閾值電壓。
此后，在發(fā)光期間，將電壓源線6105的電位改變?yōu)楦唠娖?，同時開關6103關斷。此外，通過以模擬方式改變設置到信號線6106的電位，控制了CMOS反相器輸出的電平。以這種方式，可以表現(xiàn)等級的模擬方式控制電流流過發(fā)光元件6104的時間。注意，在其中發(fā)光元件6104將要發(fā)光的情況下，驅(qū)動晶體管6101導通，互補晶體管6108關斷，這樣CMOS反相器的輸出變?yōu)楦唠娖?。高電平電位是電壓源線6105的高電平電源電位Vdd。另一方面，在其中發(fā)光元件6104不發(fā)光的情況下，驅(qū)動晶體管6101關斷，互補晶體管6108導通，這樣CMOS反相器的輸出變?yōu)榈碗娖?。該低電平是已?jīng)設置到導線6110上的電位。
下面對像素的發(fā)光期間設置到信號線6106上的電位進行描述。作為設置到信號線6106的電位，可使用波形周期性變化的模擬電位。
注意，如實施方式1所述，作為在發(fā)光期間設置到信號線6106的電位，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306或者波形4307，或者連續(xù)設置它們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻可表現(xiàn)出被改進并且可防止屏幕跳動。
注意，其特定操作與實施方式1所述的圖1相同，因此，這里省略其描述。
如本實施方式所述，通過由CMOS反相器的輸出控制發(fā)光元件的導通/關斷，由于像素晶體管特性的變化而減小了像素亮度的變化。這是因為，由于反相器由n型晶體管和p型晶體管形成，因此其輸出電平快速改變，即使在晶體管特性中出現(xiàn)變化，也能以反相器的邏輯閾值電壓進行跳躍。
此外，在該像素結構中，導線6110和發(fā)光元件6104的陰極6109優(yōu)選地是彼此連接。
接下來參考圖62的截面圖描述具有圖61的像素的顯示板的截面結構實例。
將基極薄膜6202形成在基底6201上。作為基底6201，可采用例如玻璃基底，石英基底，塑料基底以及陶瓷基底的絕緣基底，金屬基底，半導體基底等等?；鶚O薄膜6202可由CVD或者濺射法形成。例如，可采用由CVD采用SiH4，N2O，NH3等形成的氧化硅薄膜，氮化硅薄膜，氮氧化硅薄膜等作為源極材料?？商鎿Q地，這些薄膜可進行堆疊。注意，設置基極薄膜6202用以防止雜質(zhì)從基底6201擴散到半導體層中；因此，當采用玻璃基底或者石英基底作為基底6201時可不設置基極薄膜6202。
將島形半導體層形成在基極薄膜6202上。在半導體層中，形成構成p溝道的溝道形成區(qū)6203，形成源極區(qū)或者漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)6204，形成n溝道的溝道形成區(qū)6205，形成源極區(qū)或者漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)6220，以及低濃度雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))6221。柵電極6207分別形成在溝道形成區(qū)6203和溝道形成區(qū)6205上面，其間插入柵絕緣薄膜6206?？刹捎醚趸璞∧?，氮化硅薄膜，氮氧化硅薄膜等由CVD或者濺射法形成柵絕緣薄膜6206。此外，采用鋁(Al)膜，銅(Cu)膜，包含鋁或銅作為其主要成分的薄膜，鉻(Cr)膜，鉭(Ta)膜，氮化鉭(TaN)膜，鈦(Ti)膜，鎢(W)膜，鉬(Mo)膜等形成柵電極6207。
在柵電極6207的側(cè)面形成側(cè)壁6222。可通過形成例如氧化硅膜，氮化硅膜，或者氮氧化硅膜的硅化合物來覆蓋柵電極6207然后深腐蝕而形成側(cè)壁6222。
注意，LDD區(qū)6221設置在側(cè)壁6222下面。也就是說，將LDD區(qū)6221以自對準方式形成。注意，設置側(cè)壁6222從而以自對準方式形成LDD區(qū)6221，但也可不設置。
將第一夾層絕緣膜形成在柵電極6207，側(cè)壁6222以及柵絕緣膜6206上。第一夾層絕緣膜由下層無機絕緣膜6218以及上層樹脂膜6208形成。作為無機絕緣膜6218，可采用氮化硅膜，氧化硅膜，氮氧化硅膜或者通過堆疊它們所得到的膜。樹脂膜6208可由聚酰亞胺，聚酰胺，聚丙烯，聚酰亞胺-酰胺，環(huán)氧樹脂等等形成。
第一電極6209和第二電極6224形成在第一夾層絕緣膜上。第一電極6209通過接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)6204和雜質(zhì)區(qū)6220，第二電極6224通過接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)6220。作為第一電極6209和第二電極6224，可采用鈦(Ti)膜，鋁(Al)膜，銅(Cu)膜，包含Ti的鋁膜等等。注意，在其中例如信號線的導線設置在與第一電極6209和第二電極6224相同的層中時，優(yōu)選采用具有低阻值的銅。
在第一電極6209，第二電極6224以及第一夾層絕緣膜上，形成第二夾層絕緣膜6210。作為第二夾層絕緣膜，可采用無機絕緣膜，樹脂膜，或者通過堆疊它們所得到的膜。作為無機絕緣膜，可采用氮化硅膜，氧化硅膜，氮氧化硅膜或者通過堆疊它們所得到的膜。作為樹脂膜，可采用聚酰亞胺，聚酰胺，聚丙烯，聚酰亞胺-酰胺，環(huán)氧樹脂等等。
在第二夾層絕緣膜6210上，形成像素電極6211和導線6219，其采用相同的材料形成；也就是說，它們同時形成在相同的層中。像素電極6211和導線6219的材料優(yōu)選具有大的功函。例如，可采用例如氮化鈦(TiN)膜，鉻(Cr)膜，鎢(W)膜，鋅(Zn)膜，或鉑(Pt)膜等的單層膜，氮化鈦膜和包含鋁作為其主要成分的疊層，氮化鈦膜，包含鋁作為其主要成分以及氮化鈦膜的三層結構，等等。注意，如果這里采用疊層結構，由于導線的電阻值較低，因此可以得到好的歐姆接觸，此外，其可用作陽極。通過使用反光金屬膜，可形成不透光的陽極。
設置絕緣體6212以便覆蓋像素電極6211和導線6219的各個端部。例如，可使用正態(tài)感光丙烯酸樹脂膜作為絕緣體6212。
在像素電極6211上，形成包含有機化合物的層6213，局部重疊絕緣體6212。注意，包含有機化合物的層6213不形成在導線6219上。
在包含有機化合物的層6213，絕緣體6212，和導線6219上，設置對電級6214。對電極6214的材料優(yōu)選具有低的功函。例如，可使用鋁(Al)，銀(Ag)，鋰(Li)，鈣(Ca)或者其合金，或者MgAg，MgIn，AlLi，CaF2，CaN等等的金屬薄膜。通過使用上述金屬薄膜，可形成透光的陰極。
將發(fā)光元件6216形成在其中包含有機化合物的層6213夾在對電極6214和像素電極6211之間的區(qū)域中。
在其中包含有機化合物的層6213由絕緣體6212隔開的區(qū)域中，形成連接區(qū)6217，其中對電極6214和導線6219彼此接觸。因此，導線6219用作對電極6214的輔助電極，可減小對電極6214的電阻值。因此，可使對電極6214的厚度變薄，可增加透光率。因此，在從頂面得到發(fā)光元件6212的光的頂部發(fā)射結構中，可得到高亮度。
注意，對電極6214可由金屬薄膜和透明導電膜(氧化錫銦(ITO)，氧化鋅銦(IZO)，氧化鋅(ZnO)等)的疊層形成，從而進一步減小其阻值。如上所述，通過采用金屬薄膜和透明導電膜，形成可透光的陰極。
注意，雜質(zhì)區(qū)6204摻有p型雜質(zhì)，而雜質(zhì)區(qū)6220摻有n型雜質(zhì)。因此，晶體管6215是p型晶體管，晶體管6223是n型晶體管。
也就是說，晶體管6215對應于圖61所示的像素的驅(qū)動晶體管6101，晶體管6223對應于圖61所示的像素的互補晶體管6108。此外，導線6219對應于圖61中像素的導線6110，對電極6214對應于圖61中的像素的發(fā)光元件6104的陰極6109。因此，發(fā)光元件6104的導線6110和陰極6109在圖61所示的像素中彼此連接。
注意，在圖62所示的顯示板中可將對電極6214的厚度形成為很薄，因此，從頂面發(fā)出的光的半透明性是很高的。因此，可增加頂部發(fā)射的亮度。此外，通過將對電極6214和導線6219彼此連接，可減小對電極6214和導線6219的阻值，因此可實現(xiàn)功耗減小。因此，例如，發(fā)光元件7304的導線7902和對電極7308在圖79所示的像素中彼此連接。
接下來，參考圖63a和63b的結構圖描述顯示板的結構。信號線驅(qū)動器電路6301，掃描線驅(qū)動器電路6302，和像素區(qū)6303形成在基底6300上。注意，將基底6300連接到FPC(柔性印刷電路)6304上，并且通過外部輸入端FPC 6304提供輸入到信號線驅(qū)動器電路6301和掃描線驅(qū)動器電路6302的例如視頻信號，時鐘信號和開始信號的信號。通過COG(玻璃芯片)等將IC芯片(具有存儲電路，緩沖電路等等)6305安裝到FPC 6304和基底6300之間的連接區(qū)上。注意，盡管這里僅示出FPC 6304，但可將印刷線路板(PWB)附著在FPC 6304上。本說明書中的顯示器件不僅包括顯示板主體，而且包括具有FPC或者PWB的顯示板主體，此外，還包括安裝有IC芯片等的顯示板主體。
將像素以矩陣形式排列在圖63a所示的顯示板的象素區(qū)6303中，從而為每種顏色形成像素列。為每種顏色的一列的像素設置包含有機化合物的層6307。此外，在其中設置包含有機化合物的層6307的區(qū)域以外的區(qū)域6306中，在由與像素電極相同的材料形成的導線和對電極之間的連接區(qū)形成在像素區(qū)中。也就是說，圖62的截面圖所示的連接區(qū)6217形成在圖63a中的區(qū)域6306中。圖64是像素區(qū)的頂部結構圖。在圖64中，導線6402由與像素電極6401相同的材料形成。此外，像素電極6401對應于圖62中的像素電極6211，導線6402對應于圖62中的導線6219。對一列的像素電極6401形成包含有機化合物的層，將發(fā)光元件形成在其中包含有機化合物的層夾在像素電極6401和對電極之間的區(qū)域中。在其中對電極和導線6402彼此接觸的連接區(qū)中，可減小對電極的電阻值。也就是說，導線6402用作對電極的輔助電極。注意，通過應用圖64所示的像素區(qū)結構，可提供具有高開口比并且減小對電極電阻值的顯示板。
將像素以矩陣形式排列在圖63b所示的顯示板的象素區(qū)6303中，從而為每種顏色形成像素列。為每種顏色的一列的像素設置包含有機化合物的層6317。此外，在其中設置包含有機化合物的層6317的區(qū)域以外的區(qū)域6316中，在由與像素電極相同的材料形成的導線和對電極之間的連接區(qū)形成在像素區(qū)中。也就是說，圖62的截面圖所示的連接區(qū)6217形成在圖63b中的區(qū)域6316中。圖65是像素區(qū)的頂部結構圖。在圖65中，導線6502由與像素電極6501相同的材料形成。此外，像素電極6501對應于圖62中的像素電極6221，導線6502對應于圖62中的導線6219。對每個像素電極6401形成包含有機化合物的層，將發(fā)光元件形成在其中包含有機化合物的層夾在像素電極6501和對電極之間的區(qū)域中。在其中對電極和導線6502彼此接觸的連接區(qū)中，可減小對電極的電阻值。也就是說，導線6502用作對電極的輔助電極。注意，通過應用圖65所示的像素區(qū)結構，可提供減小對電極電阻值的顯示板。
本實施方式中描述的顯示板具有高的對電極半透明性并且具有像素的高開口比，這樣即使發(fā)光度減小也能得到必要的亮度。因此，可提高發(fā)光元件的可靠性。此外，也可實現(xiàn)對電極的電阻值減小，從而可減小功耗。
(實施方式8)在本實施方式中，描述的是具有實施方式1，實施方式2，實施方式3，實施方式4，實施方式5，或者實施方式6中所述的像素結構的顯示器件的更優(yōu)選的結構。
根據(jù)本實施方式的顯示器件，將緩沖電路設置在掃描線，信號線以及電壓源線中。也就是說，將來自掃描線驅(qū)動器電路的信號輸入到緩沖電路中，將信號從緩沖電路輸出到掃描線。此外，將來自信號線驅(qū)動器電路的信號輸入到緩沖電路中，將信號從緩沖電路輸出到信號線。此外，將來自電壓源線驅(qū)動器電路的信號輸入到緩沖電路，將信號從緩沖電路輸出到電壓源線。以這種方式，可實現(xiàn)掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路，或者電壓源線驅(qū)動器電路的輸出信號的阻抗變換，從而改進電流源容量。
注意，代替在掃描線，信號線，或電壓源線中設置緩沖電路，可將緩沖電路設置在掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路或者電壓源線驅(qū)動器電路中，從而可改進這種驅(qū)動器電路輸出的電流源容量。
參考圖13描述本實施方式中描述的顯示器件的基本結構。在實施方式8中，對于與參考圖2描述的顯示器件中相同的部分采用相同的附圖標記。
每條掃描線R1到Rm控制一行像素的開關。例如，在其中晶體管用作開關的情況下，每行像素的開關晶體管的柵極端連接到掃描線R1到Rm。此外，要求一行的開關晶體管突然導通。特別是，隨著分辨率增加，突然導通的晶體管數(shù)量也增加。因此，使用在本實施方式中的緩沖電路優(yōu)選具有高的電流源容量。
此外，要求從電壓源線I1到Im設置到驅(qū)動晶體管206的第一端的信號提供電流給驅(qū)動晶體管206和每行像素的發(fā)光元件209。因此，特別是輸入到電壓源線I1到Im的信號優(yōu)選具有高電流源容量。
此外，圖13所示的顯示器件的每條掃描線R1到Rm以及電壓源線I1到Im具有線電阻，在信號線D1到Dn和掃描線R1到Rm或者電壓源線I1到Im之間的交叉點處形成寄生電容(交叉電容)。因此，每條掃描線R1到Rm可采用電阻器1401和電容器1402由圖14所示的等效電路進行表示。
如果將具有矩形波形的輸入脈沖1403輸入到該等效電路，其響應波具有具有鈍度的波形作為輸出脈沖1404。也就是說，延遲脈沖上升和下降。因此，開關208不在正常的時刻導通，從而不能實現(xiàn)精確地將視頻信號寫入到像素中。因此，在本實施方式中的顯示器件中，通過緩沖電路而改進從掃描線輸出的信號電流源容量，從而減小信號輸出的鈍度。同樣，將同樣的脈沖施加到電壓源線I1到Im。特別是，要求每條電壓源線I1到Im具有足夠使一行像素205的發(fā)光元件210發(fā)光的電流源容量，因此，可由緩沖電路實現(xiàn)其信號的阻抗變換，從而改進電流源容量。
同樣，如果在信號線D1到Dn中形成寄生電容，則延遲了設置與視頻信號對應的模擬信號電位，這樣不能實現(xiàn)精確地將信號寫入到像素中。因此，在本實施方式中的顯示器件中，優(yōu)選的是也通過緩沖電路提供從信號線輸出的信號，從而改進電流源容量。
在圖13中示出的顯示器件中，將從電壓源線驅(qū)動器電路201輸出的信號通過設置在電壓源線I1到Im中的每個緩沖電路1301輸入到電壓源線I1到Im中。也就是說，通過緩沖電路1301輸入，增加了從電壓源線驅(qū)動器電路201輸出的信號的電流源容量。同樣，將緩沖電路1302分別設置在掃描線R1到Rm中。此外，將緩沖電路1303分別設置在信號線D1到Dn中。注意，采用模擬緩沖電路作為緩沖電路803。
因此，從每個驅(qū)動器電路輸出的信號具有高的電流源容量，這樣可減小上述的脈沖信號的鈍度。結果是，一行像素的開關晶體管可快速導通，并且可快速實現(xiàn)視頻信號的寫入。因此，可縮短像素的寫入期間。
接下來描述的是在本實施方式中使用的緩沖電路的實例。下文中，對于緩沖電路，輸入輸入電位Vin的一端稱作輸入端，而將輸出輸出電位Vout的一端稱作輸出端。
例如，圖15a所示的電壓跟隨器電路1501的輸入端連接到信號線驅(qū)動器電路的輸出端，而電壓跟隨器電路1501的輸出端連接到信號線。用作緩沖電路的電壓跟隨器電路1501優(yōu)選形成在可形成具有更少的特性變化的晶體管的IC芯片上。注意，在本說明書中，IC芯片表示形成在基底之上后芯片上單獨的集成電路。特別是，將IC芯片優(yōu)選地這樣形成將電路形成在用作基底的單晶硅之上，通過元件分離等，然后以任意形狀切割單晶硅晶片。
因此，當采用電壓跟隨器電路1501作為緩沖電路時，優(yōu)選的是將除掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路以及電壓源線驅(qū)動器電路以外還具有緩沖電路的IC芯片通過COG(玻璃芯片)等安裝在顯示板上。注意，盡管電壓跟隨器電路可應用到圖13中所示的顯示器件中的緩沖電路1301，緩沖電路1302以及緩沖電路1303上，但用作模擬緩沖電路的電壓跟隨器電路特別適合緩沖電路1302。
可替換地，如圖15b所示由n型晶體管1502和p型晶體管1503構成的反相器用作緩沖電路。n型晶體管1502的柵極端和p型晶體管1503的柵極端都連接到輸入端，在該輸入端上輸入輸入電位Vin。n型晶體管1502的源極端連接到電源電位Vss，其漏極和p型晶體管1503的漏極連接到輸出端。該輸出端輸出輸出電位Vout。串聯(lián)連接的多個反相器可用作緩沖電路。此時，將輸出電位Vout從反相器中輸出到其上的下一級中的反相器的電流源容量優(yōu)選為大約三倍，因此可有效提高電流源容量；也就是說，在其中首先將從反相器輸入端輸出的電位待輸入到下一級反相器中的情況下，將三倍大的電流源容量的反相器串聯(lián)連接。偶數(shù)個以這種方式連接的反相器可用作緩沖電路。注意，通過控制設計n型晶體管1502和p型晶體管1503時溝道寬度W和溝道長度L的比W/L而控制電流源容量。注意，可將采用圖15b所示的反相器的緩沖電路應用到圖13中的顯示器件的緩沖電路1301和緩沖電路1303中。采用該反相器的緩沖電路可簡單構造，除制造具有薄膜晶體管的顯示板的像素以外，在掃描線驅(qū)動器電路和信號線驅(qū)動器電路形成在相同基底上的情況下，也可將緩沖電路設置在相同的基底上。通過在相同的基底上形成緩沖電路，可實現(xiàn)成本降低。此外，在圖15b所示的由n型晶體管1502和p型晶體管1503構成的CMOS反相器中，當反相器的邏輯閾值Vinv附近的電位輸入到輸入端時電流流過n型晶體管1502和p型晶體管1503；然而，當高電平或者低電平電位輸入到該輸入端時關斷它們中的一個，這樣可防止功耗浪費。因此，通過采用圖15b所示的CMOS反相器可實現(xiàn)功耗減小。
進一步可替換地，可采用源極跟隨器電路形成緩沖電路，如圖15c所示。其由源極跟隨器晶體管1504和電流源1505構成，其中源極跟隨器晶體管1504的柵極端連接到輸入端，其漏極端連接到其上設置電源電位Vdd的導線上，其源極端連接到電流源1505的一端以及輸出端。電流源1505的另一端連接到其上設置低電源電位Vss的導線。采用源極跟隨器晶體管1504的柵源電壓Vgs，輸出電壓Vout可由下面的公式(1)表示。
Vout＝Vin-Vgs…(1)這里，Vgs是由源極跟隨器晶體管1504流過的電流I0所需要的電壓。
因此，輸出電壓Vout比輸入電位Vin低Vgs。然而，如果輸入到輸入電位Vin的信號是數(shù)字信號，那么即使當源極跟隨器晶體管1504的柵源電壓Vgs變化時源極跟隨器電路仍可用作緩沖電路。因此，該源極跟隨器電路可用作圖13中所示的顯示器件的緩沖電路1301或者緩沖電路1303。
圖15c所示的這種源極跟隨器電路結構簡單并且容易采用薄膜晶體管制造而成。因此，除制造具有薄膜晶體管的顯示板的像素以外，在其中掃描線驅(qū)動器電路和信號線驅(qū)動器電路形成在相同基底上的情況下，可在相同基底上設置緩沖電路。通過在相同的基底上形成緩沖電路，可實現(xiàn)成本降低。
此外，通過采用n型晶體管作為源極跟隨器晶體管1504，如圖15c所示，在形成在相同基底上具有像素，掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路，電壓源線驅(qū)動器電路，以及緩沖電路的顯示板時，可制造僅由n型晶體管構成的單導電類型的顯示板。
在其中源極跟隨器電路還用作緩沖電路的情況下，如圖15d所示，通過形成具有雙柵極的源極跟隨器晶體管1506，可減小晶體管的閾值電壓。注意，除源極跟隨器晶體管1506以外的結構與圖15c相同，因此，用相同的附圖標記表示，并且這里省略其說明。
如果根據(jù)圖15d所示的源極跟隨器晶體管電路而減小閾值電壓Vth，并且減小分別構成源極跟隨器晶體管的晶體管的變化，那么該源極跟隨器電路也可用作模擬緩沖電路。因此，圖15d所示的源極跟隨器電路不僅可應用到緩沖電路1301和緩沖電路1303上，而且可應用到圖13中所示的顯示器件的緩沖電路1302中。
可替換地，圖16b所示的結構可應用于緩沖電路。源極跟隨器電路由源極跟隨器晶體管1604，電容器1605，第一開關1606，第二開關1607，第三開關1608，電流源1609，電壓源1610構成。源極跟隨器晶體管1604的漏極端連接到其上設置電源電位Vdd的導線上，其源極端連接到輸出端，并通過電流源1609連接到設置低電源電位Vss到其上的導線，以及第一開關1606的一端。第一開關1606的另一端連接到電容器的一端，并通過第三開關1608連接到輸入端。電容器1605的另一端連接到源極跟隨器晶體管1604的柵極端，并通過第二開關1607和電壓源1610連接到其上設置低電源電位Vss的導線上。
簡要描述圖16b所示的源極跟隨器電路的操作。在預充電期間導通第一開關1606和第二開關1607。接著電容器1605存儲電荷，使得源極跟隨器晶體管1604具有流過電流I0所需的柵源電壓Vgs。接著，第一開關1606和第二開關1607關斷，從而電容器1605保持源極跟隨器晶體管1604的柵源電壓Vgs。接著，第三開關1608導通，這樣輸入電位Vin輸入到輸入端，而電容器1605保持柵源電壓Vgs。因此，將柵源電壓Vgs和輸入電位Vin相加所得的電位設置到源極跟隨器晶體管1604的柵極端上，其柵極端連接到電容器1605的另一端。另一方面，從輸出端輸出的輸出電位Vout是將源極跟隨器晶體管1604的柵極端電位減去柵源電壓Vgs所得的電位。因此，從輸出端輸出的電位以及輸入到輸入端的電位彼此變得相等，即Vin＝Vout。
因此，圖16b所示的源極跟隨器電路可不僅應用到緩沖電路1301和緩沖電路1303，而且可應用到緩沖電路1302，其改進圖13所示的顯示器件中視頻信號的電流源容量。
此外，圖16b所示的源極跟隨器電路可比電壓跟隨器電路更為簡單，在形成在相同基底上設有像素，掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路，以及電壓源線驅(qū)動器電路的具有薄膜晶體管的顯示板的情況下，其可用作緩沖電路在相同基底上形成。此外，圖16b所示的源極跟隨器電路可由具有相同導電類型的晶體管構成，因此，可制造單導電類型的顯示板。
注意，作為圖15c和15d所示的電源流1505以及圖16b所示的電流源1609，可使用運行在飽和區(qū)的晶體管，電阻器或者整流元件。作為整流元件，特別的是，也可使用pn結二極管或者二極管連接的晶體管。
這里，參考圖16a描述圖15d中二極管連接的晶體管應用到電流源1505的情況。其由源極跟隨器晶體管1506以及二極管連接的晶體管1507構成。源極跟隨器晶體管1506的漏極端連接到設置電源電位Vdd的導線上，其源極端連接到二極管連接的晶體管1507的漏極端以及輸出端。此外，二極管連接的晶體管1507的漏極端和柵極端彼此連接，其源極端連接到設置低電位Vss的導線上。
應用到本實施方式中的顯示器件的像素結構并不局限于圖13中所示的結構，可采用實施方式2，實施方式3，實施方式4以及實施方式5中所述的各種像素結構。此外，可不在所有的掃描線，信號線或者掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路或者電壓源線驅(qū)動器電路的輸出輸入到其上的電壓源線上設置緩沖電路，其可任意設置。由于要求從電壓源線輸出的信號具有使電流流過特定的一行像素的發(fā)光元件的電流，因此僅需要電壓源線驅(qū)動器電路側(cè)的緩沖電路1303設置為例如圖13所示的結構。
(實施方式9)
本實施方式中描述的是具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路，以及電壓源線驅(qū)動器電路。也就是說，本實施方式中描述的掃描線驅(qū)動器電路，信號線驅(qū)動器電路以及電壓源線驅(qū)動器電路可任意使用在具有實施方式1，實施方式2，實施方式3，實施方式4或者實施方式5中所述的像素結構的顯示器件中，或者使用在實施方式6或者實施方式7所述的顯示器件中。
在圖25a所示的顯示器件中，具有多個像素的像素區(qū)2502形成在基底2501上，電壓源線驅(qū)動器電路2503，掃描線驅(qū)動器電路2504以及信號線驅(qū)動器電路2505形成在像素區(qū)2502的外圍。電壓源線驅(qū)動器電路2503對應于圖2中的電壓源線驅(qū)動器電路201，掃描線驅(qū)動器電路2504對應于圖2中的掃描線驅(qū)動器電路202，信號線驅(qū)動器電路2505對應于圖2中的信號線驅(qū)動器電路203。
通過FPC(柔性印刷電路)2506從外部將信號輸入到電壓源線驅(qū)動器電路2503，掃描線驅(qū)動器電路2504，以及信號線驅(qū)動器電路2505中。
注意，盡管未示出，但IC芯片可通過COG(玻璃芯片)，TAB(自動帶粘合)等安裝到FPC 2506上。也就是說，電壓源線驅(qū)動器2503，掃描線驅(qū)動器電路2504以及信號線驅(qū)動器電路2505的一部分存儲電路，緩沖電路等可形成在將要安裝到顯示器件中的IC芯片上，其中這些電路難于形成在與像素區(qū)2502相同的基底上。
此外，如圖25b所示，電壓源線驅(qū)動器電路2503以及掃描線驅(qū)動器電路2504可設置在像素區(qū)2502的一側(cè)上。注意，圖25b所示的顯示器件與圖25a所示的顯示器件的不同之處僅在于電壓源線驅(qū)動器電路2503的設置，因此，采用相同的附圖標記。此外，可采用其中一個驅(qū)動器電路實現(xiàn)電壓源線驅(qū)動器電路2503和掃描線驅(qū)動器電路2504的功能的結構。
隨后，描述圖25a和25b所示的顯示器件的信號線驅(qū)動器電路2505的結構實例。信號線驅(qū)動器電路是用于將信號設置到圖2所示的顯示器件的信號線(D1到Dn)的驅(qū)動器電路。圖31a所示的信號線驅(qū)動器電路包括脈沖輸出電路3101，第一鎖存電路3102，第二鎖存電路3103，D/A轉(zhuǎn)換器電路(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器電路)3104，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3105以及模擬緩沖電路3106。
采用圖33的特定結構描述圖31a所示的信號線驅(qū)動器電路的工作原理。
脈沖輸出電路3301由多級觸發(fā)器電路(FF)3309等構成，其上輸入時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)以及開始脈沖信號(S-SP)。根據(jù)這些信號的時刻連續(xù)輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路3301輸出的采樣脈沖輸入到第一鎖存電路3302。將數(shù)字視頻信號輸入到第一鎖存電路3302，并且在輸入采樣脈沖的時刻保持在每一級中。這里，每級由三位輸入數(shù)字視頻信號。每位的視頻信號保持在第一鎖存電路3302中。第一鎖存電路3302的每級的三個鎖存電路由一個采樣脈沖并行工作。
當?shù)谝绘i存電路3302完成保持數(shù)字視頻信號到最后一級時，在水平回掃期間將鎖存脈沖(鎖存脈沖)輸入到第二鎖存電路3303中，并且將已經(jīng)保持在第一鎖存電路3302的數(shù)字視頻信號突然傳遞到第二鎖存電路3303。此后，一行的保持在第二鎖存電路3303的數(shù)字視頻信號同時輸入到DAC(D/A轉(zhuǎn)換器電路)3304。
DAC 3304將輸入數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成具有模擬電位的視頻信號，并且將它們輸入到包括在寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3305中的開關電路3307中。
在已經(jīng)保持在第二鎖存電路3303的數(shù)字視頻信號輸入到DAC 3304的同時，脈沖輸出電路3301再次輸出采樣脈沖。在寫入期間重復上述操作，從而處理一幀的視頻信號。
寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3305還包括三角波電位產(chǎn)生電路3308。在發(fā)光期間，由三角波電位產(chǎn)生電路3308產(chǎn)生的三角波電位輸入到開關電路3307中。
以這種方式，在寫入期間開關電路3307輸入來自DAC 3304的視頻信號，在發(fā)光期間輸入來自三角波電位產(chǎn)生電路3308的三角波電位。接著，開關電路3307在寫入期間輸入視頻信號并且在發(fā)光期間輸入三角波電位給模擬緩沖電路3306。
模擬緩沖電路3306進行阻抗變換，這樣將與輸入電位相同的電位設置到信號線D1到Dn上。也就是說，在模擬緩沖電路3306中可改進視頻信號的電流源容量，然后作為模擬信號電位設置到信號線D1到Dn。注意，例如，信號線D1到Dn對應于圖2或13中所示的顯示器件的信號線D1到Dn。
在圖31a中，輸入的數(shù)字視頻信號(數(shù)字視頻數(shù)據(jù))在某些情況下優(yōu)選地在轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))之前進行校正。因此，如圖31b所示，優(yōu)選的是，在由校正電路3107校正之后將數(shù)字視頻信號(數(shù)字視頻數(shù)據(jù))輸入到第一鎖存電路3102。例如，可在校正電路3107中進行灰度系數(shù)校正等。
此外，可在將D/A轉(zhuǎn)換器的輸出輸入到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路中之前進行阻抗變換。也就是說，在圖31a所示的結構中，可采用其中D/A轉(zhuǎn)換器電路3104的輸出在變換其阻抗之后輸入到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3105中的結構，其在圖35a中示出。此時，示出了圖35a的結構的構造在圖37中具體示出。脈沖輸出電路3701，第一鎖存電路3702，第二鎖存電路3703，D/A轉(zhuǎn)換器電路3704，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3705，模擬緩沖電路3706，開關電路3707，三角波電位產(chǎn)生電路3708，以及觸發(fā)器電路3709的功能等與圖33中的脈沖輸出電路3301，第一鎖存電路3302，第二鎖存電路3303，D/A轉(zhuǎn)換器電路3304，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3305，模擬緩沖電路3306，開關電路3307，三角波電位產(chǎn)生電路3308以及觸發(fā)器電路3309相同。此外，在圖31b所示的結構中，可采用其中D/A轉(zhuǎn)換器電路3104的輸出在變換其阻抗之后輸入到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3105中的結構，其在圖35b中示出。
參考圖31a，31b和33描述其中將數(shù)字視頻信號輸入到信號線驅(qū)動器電路中的情況。下面參考圖32a，32b和34具體描述將模擬視頻信號輸入的情況。此時，不像圖31a和31b中的那些，可不提供D/A轉(zhuǎn)換器電路。此外，用于保持模擬視頻信號的第一模擬鎖存電路和第二模擬鎖存電路可為每級中的一位設置。如圖32a所示，包括脈沖輸出電路3201，第一模擬鎖存電路3202，第二模擬鎖存電路3203，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3204，以及模擬緩沖電路3205。
采用圖34所示的特定結構描述圖32a所示的信號線驅(qū)動器電路的工作原理。
脈沖輸出電路3401由多級觸發(fā)器電路(FF)3408等構成，其上輸入時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)以及開始脈沖信號(S-SP)。根據(jù)這些信號的時刻連續(xù)輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路3401輸出的采樣脈沖輸入到第一模擬鎖存電路3402。將模擬視頻信號輸入到第一模擬鎖存電路3402，并且在輸入采樣脈沖的時刻保持在每一級中。這里，每級由一位輸入模擬視頻信號。每位的視頻信號保持在每級的第一模擬鎖存電路3402中。
當?shù)谝荒M鎖存電路3402完成保持模擬視頻信號到最后一級時，在水平回掃期間將鎖存脈沖(鎖存脈沖)輸入到第二模擬鎖存電路3403中，并且將已經(jīng)保持在第一模擬鎖存電路3402的模擬視頻信號突然傳遞到第二模擬鎖存電路3403。此后，一行的保持在第二模擬鎖存電路3403的模擬視頻信號同時輸入到包括在寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3404的開關電路3406中。
接著，在寫入期間，開關電路3406將從第二模擬鎖存電路3403輸出的視頻信號輸入到模擬緩沖電路3405中，模擬緩沖電路3405變換其阻抗并將各個模擬信號電位輸入到信號線D1到Dn。注意，例如，信號線D1到Dn對應于圖2或者8所示的顯示器件的信號線D1到Dn。
在一個像素行的模擬信號電位被設置到信號線D1到Dn的同時，脈沖輸出電路3401再次輸出采樣脈沖。在寫入期間重復進行上述操作，從而處理一幀的視頻信號。
寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3404還包括三角波電位產(chǎn)生電路3407。在發(fā)光期間，由三角波電位產(chǎn)生電路3407產(chǎn)生的三角波電位輸入到開關電路3406。在模擬緩沖電路3305中進行阻抗變化，這樣在發(fā)光期間將與輸入的三角波電位相同的電位設置到信號線D1到Dn。也就是說，在模擬緩沖電路中改進電流源容量。
以這種方式，開關電路3406在寫入期間輸入來自第二模擬鎖存電路3403的視頻信號，在發(fā)光期間輸入來自三角波電位產(chǎn)生電路3407的三角波電位。接著，開關電路3406在寫入期間輸入視頻信號并且在發(fā)光期間輸入三角波電位給模擬緩沖電路3405。
在其中外部視頻信號是數(shù)字視頻信號的情況下，該數(shù)字視頻信號可在圖32b中所示的D/A轉(zhuǎn)換器電路3206中轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號之后輸入到第一模擬鎖存電路3202中。
此外，可在輸入第二鎖存電路的輸出到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路之前進行阻抗變換。也就是說，在圖32a所示的結構中，可采用其中第二模擬鎖存電路3203的輸出在轉(zhuǎn)換其阻抗之后輸入到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3204中的結構，其在圖36a中示出。脈沖輸出電路3801，第一模擬鎖存電路3802，第二模擬鎖存電路3803，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3804，模擬緩沖電路3805，開關電路3806，三角波電位產(chǎn)生電路3806以及觸發(fā)器電路3807的功能與圖34中的脈沖輸出電路3401，第一模擬鎖存電路3402，第二模擬鎖存電路3403，寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3404，模擬緩沖電路3405，開關電路3406，三角波電位產(chǎn)生電路3407以及觸發(fā)器電路3408相同。此外，在圖32b中示出的結構中，可采用其中第二模擬鎖存電路3203的輸出在轉(zhuǎn)換其阻抗之后輸入到寫入期間/發(fā)光期間選擇電路3204中的結構，其在圖36b中示出。
接下來參考圖39和40描述的是應用在具有像素結構的顯示器件中的信號線驅(qū)動器電路，其中與視頻信號對應的模擬信號電位以及以模擬方式變化用于控制驅(qū)動晶體管的導通/關斷的電位通過不同的信號線輸入到像素中(例如，圖56中所示的像素結構)。
首先，描述圖39的結構。
脈沖輸出電路3901由多級觸發(fā)器電路(FF)3907等構成，其上輸入時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)，以及開始脈沖信號(S-SP)。根據(jù)這些信號的時刻順序輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路3901輸出的采樣脈沖輸入到第一鎖存電路3902中。將數(shù)字視頻信號輸入到第一鎖存電路3902，并在輸入采樣脈沖的時刻保持在每級中。這里，每級輸入三位數(shù)字視頻信號。每位視頻信號保持在每個第一數(shù)字鎖存電路3902中。第一鎖存電路3902中每級的三個鎖存電路由一個采樣脈沖并行操作。
當?shù)谝绘i存電路3902完成保持模擬視頻信號直到最后一級時，在水平回掃期間將鎖存脈沖(鎖存脈沖)輸入到第二模擬鎖存電路3903中，將已經(jīng)保持在第一鎖存電路3902中的數(shù)字視頻信號突然轉(zhuǎn)換到第二模擬鎖存電路3903中。此后，將對于一行已經(jīng)保持在第二模擬鎖存電路3903中的數(shù)字視頻信號同時輸入到DAC(D/A轉(zhuǎn)換器電路)3904中。
DAC 3904將輸入的數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成具有模擬電位的視頻信號，并且將它們輸入到模擬緩沖電路3905中。
將每個模擬信號電位從模擬緩沖電路3905設置到信號線D1a1到D1an中。同時，將三角波電位從三角波電位產(chǎn)生電路3906設置到信號線D2a1到D2an中。注意，每個信號線D1a1到D1an對應于具有圖4或者圖7所示的像素的顯示器件的第一信號線410或者信號線390。每個信號線D2a1到D2an對應于具有圖4或者圖7所示的像素的顯示器件的第二信號線411或者第二信號線391。
接下來，描述圖40的結構。
脈沖輸出電路4001由多級觸發(fā)器電路(FF)4006等構成，其上輸入時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)，以及開始脈沖信號(S-SP)。根據(jù)這些信號的時刻順序輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路4001輸出的采樣脈沖輸入到第一模擬鎖存電路4002中。將模擬視頻信號(模擬數(shù)據(jù))輸入到第一模擬鎖存電路4002中，并在輸入采樣脈沖的時刻保持在每級中。這里，對于每級輸入一位模擬視頻信號。將一位的視頻信號保持在每級的每個第一模擬鎖存電路4002中。
當?shù)谝荒M鎖存電路4002完成保持模擬視頻信號直到最后一級，在水平回掃期間將鎖存脈沖(鎖存脈沖)輸入到第二模擬鎖存電路4003中，并且突然將已經(jīng)保持在第一模擬鎖存電路4002中的數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)移到第二模擬鎖存電路4003中。此后，將已經(jīng)保持一行的第二模擬鎖存電路4003中的數(shù)字視頻信號同時輸入到模擬緩沖電路4004。
將每個模擬信號電位從模擬緩沖電路4004設置到信號線D1a1到D1an中。同時，將三角波電位從三角波電位產(chǎn)生電路4005設置到信號線D2a1到D2an中。
盡管已經(jīng)對將信號突然寫入到所選擇行的像素(也稱作行序法)時的信號線驅(qū)動器電路進行了描述，但輸入到信號線驅(qū)動器電路的視頻信號可根據(jù)從脈沖輸出電路的信號輸出直接寫入到像素中(也稱作點序法)。
參考圖41a描述應用于實施方式1的像素結構的采用點序法的信號線驅(qū)動器電路。包括脈沖輸出電路4101，第一開關組4102，以及第二開關組4103。第一開關組4102和第二開關組4103中的每個包括多級開關。該多級分別對應于信號線。
在第一開關組4102中每級的開關的一端連接到其上輸入與視頻信號對應的模擬視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))的導線，另一端連接到相應的信號線上。此外，第二開關組4103中每級的開關的一端連接到設置三角波電位的導線，另一端連接到相應的信號線。
在像素的信號寫入期間，將時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)，以及開始脈沖信號(S-SP)輸入到脈沖輸出電路4101中。根據(jù)這些信號的時間順序輸出采樣脈沖。注意，此時，設置用于控制第二開關組4103的導通/關斷的控制信號以便關斷所有級的開關。
接著，根據(jù)采樣脈沖的輸出一級接著一級地導通第一開關組4102中的開關。
因此，在寫入期間，將模擬視頻數(shù)據(jù)輸入到與在第一開關組4102中導通的開關所在的級對應的信號線。以這種方式，第一開關組4102中每級開關順序?qū)ǎ瑥亩鴮⒛M視頻數(shù)據(jù)順序?qū)懭氲剿x擇行的像素中。
隨后，選擇下一個像素行，將信號同樣寫入到像素中。對所有行的像素進行信號寫入，從而完成信號寫入期間。
像素的信號寫入期間之后是發(fā)光期間。在像素的發(fā)光期間中，采樣脈沖不從脈沖輸出電路4101輸出。也就是說，脈沖輸出電路4101的輸出不被輸入到第一開關組4102，或者開始脈沖信號(S-SP)不被輸入到脈沖輸出電路4101中；也就是說，第一開關組4102中的開關關斷。
此外，輸入控制信號從而導通第二開關組4103中所有的開關。因此，對所有的信號線設置三角波電位。注意，在發(fā)光期間，由于所有行的像素都被選擇，因此將三角波電位設置到所有行的像素上。輸入該三角波電位。
當以這種方式結束發(fā)光期間時完成一幀周期。
接下來，參考圖41b描述可應用于實施方式2所述的像素結構的采用點序法的信號線驅(qū)動器電路。包括脈沖輸出電路4111以及開關組4112。該開關組4112包括多級開關。該多級開關分別對應于第一信號線。
開關組4112中每級的開關的一端連接到輸入與視頻信號對應的模擬視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))的導線，另一端連接到與像素列對應的第一信號線。此外，其上設置三角波電位的導線連接到分別與像素列對應的第二信號線上。
在像素的信號寫入期間，將時鐘信號(S-CLK)，反相時鐘信號(S-CLKB)，以及開始脈沖信號(S-SP)輸入到脈沖輸出電路4111中。根據(jù)這些信號的時間順序輸出采樣脈沖。
接著，根據(jù)采樣脈沖的輸出，一級接著一級導通開關組4112中的開關。
因此，在像素的信號寫入期間，將模擬視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))輸入到與開關組4112中導通的開關所在的級對應的信號線上。以這種方式，開關組4112中的每級開關順序?qū)?，從而將模擬視頻信號(模擬視頻數(shù)據(jù))順序?qū)懭氲剿x擇行的像素中。
注意，將未被選擇行的像素連接到第二信號線并且處于發(fā)光期間。
如上所述，圖41b所示的結構可應用于實施方式2所述的這種像素中，其為每個像素行設置寫入期間，并且當一個像素行處于寫入期間時，其他像素行處于發(fā)光期間。
接下來描述的是掃描線驅(qū)動器電路和電壓源線驅(qū)動器電路的結構。
掃描線驅(qū)動器電路或者電壓源線驅(qū)動器電路包括脈沖輸出電路。在寫入期間，將來自脈沖輸出電路的采樣脈沖輸出到掃描線或者電壓源線上。接著，在發(fā)光期間，停止采樣脈沖的輸出，而將未選擇所有像素行的信號輸入到掃描線上。此外，設置用于施加正向電壓到發(fā)光元件的電位到電壓源線上。
通過由一個驅(qū)動器電路構建掃描線驅(qū)動器電路和電壓源線驅(qū)動器電路，可減小驅(qū)動器電路的空間，并且可減小框架尺寸。
接下來描述的是其中可應用到本實施方式中的D/A轉(zhuǎn)換器電路的結構。
圖17示出了電阻器串D/A轉(zhuǎn)換器電路，其將三位的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
多個電阻器串聯(lián)連接。將參考電源電位Vref設置到電阻器組的一端，而將低電源電位(例如，GND)設置到其另一端。電流流過電阻器組，并且由于電壓降，每個電阻器兩端的每個電位是不同的。根據(jù)分別輸入到輸入端1，輸入端2以及輸入端3的信號，選擇開關的導通/關斷，從而從輸出端提供八種電位。特別是，由輸入到輸入端3的信號從八種電位中選擇四個電位的高電位組以及四個電位的低電位組中的任意一組，然后，由輸入到輸入端2的信號從由輸入端3選擇的四個電位中選擇兩個電位的高電位組以及兩個電位的低電位組中的任意一組。此外，由輸入到輸入端1的信號從由輸入端2選擇的兩個電位中選擇高電位以及低電位中的任意一個。以這種方式從八種電位中選擇一個電位。因此，可將輸入到輸入端1，輸入端2以及輸入端3的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號電位。
圖18示出電容器陣列D/A轉(zhuǎn)換器電路，其可將六位的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
并聯(lián)連接分別具有不同靜電電容值的多個電容器。根據(jù)數(shù)字信號控制開關1到6的導通/關斷，這樣，電容器中的任意一個電容器存儲參考電源電位Vref和低電源電位(例如，GND)之間的電位差的電荷。此后，將所存儲的電荷分布到多個電容器之間。因此，可將多個電容器的電壓穩(wěn)定為某個特定值。通過采用具有該電壓的放大器來監(jiān)測一個電位，可將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號電位。
此外，也可使用將電阻器串型和電容器陣列型互相組合的D/A轉(zhuǎn)換器電路。上述D/A轉(zhuǎn)換器電路僅是實例，可任意使用各種D/A轉(zhuǎn)換器電路。
(實施方式10)在該實施方式中，將參考圖19a和19b描述顯示板的結構，該顯示板具有實施方式1，實施方式2，實施方式3，實施方式4或?qū)嵤┓绞?中所述的像素結構。
在該實施方式中，參考圖19a和19b描述在像素區(qū)具有本發(fā)明結構的像素的顯示板。圖19a是顯示板的頂視圖，圖19b是沿圖19a的線A-A′截取的剖視圖。包括了信號線驅(qū)動器電路(數(shù)據(jù)線驅(qū)動器)1901，像素區(qū)1902，電壓源線驅(qū)動器電路(照明線驅(qū)動器)1903，以及由虛線示出的掃描線驅(qū)動器電路(復位線驅(qū)動器)1906。另外，提供了密封基底1904和密封劑1905。由密封劑1905包圍在里面的是空間1907。
導線1908是用于傳輸輸入到電壓源線驅(qū)動器電路1903，掃描線驅(qū)動器電路1906，以及信號線驅(qū)動器電路1901的信號的導線。導線1908從FPC(柔性印刷電路)1909接收視頻信號，時鐘信號，啟動信號等等，其是外部輸入端。在FPC 1909和顯示板的連接區(qū)上，通過COG(玻璃芯片)等安裝IC芯片(具有存儲電路，緩沖電路等的半導體芯片)。應該注意到，盡管這里僅示出FPC，但印刷線路板(PWB)可附著到FPC上。本說明書中的顯示器件不僅包括顯示板的主體，而且包括具有FPC或者PWB的顯示板的主體，另外，還包括安裝有IC芯片等的顯示板的主體。
參考圖19b描述其局部結構。像素區(qū)1902和外圍驅(qū)動器電路(電壓源線驅(qū)動器電路1903，掃描線驅(qū)動器電路1906，以及信號線驅(qū)動器電路1902)形成在基底1910上。這里示出信號線驅(qū)動器電路1901和像素區(qū)1902。
應該注意到，信號線驅(qū)動器電路1901由例如n型TFT 1920和n型TFT 1921的具有相同導電類型的晶體管構成。另外，優(yōu)選的是，電壓源線驅(qū)動器電路1903和掃描線驅(qū)動器電路1906也由n型晶體管構成。應該注意到，通過應用圖7或10所示的像素結構，像素可由具有相同導電類型的晶體管構成，這樣可制造單導電類型的顯示板。不必說，晶體管并不局限于具有相同導電類型，并且可采用p型晶體管形成CMOS電路。盡管在該實施方式中外圍驅(qū)動器電路形成在顯示板中的相同基底上，但本發(fā)明并不局限于此，外圍電路的全部或部分可形成在IC芯片等上，然后通過COG等進行安裝。在那種情況下，驅(qū)動器電路并不必是單導電類型的，可組合使用p型晶體管。另外，盡管在該實施方式描述的顯示板中并未示出圖13中所示的顯示器件中的緩沖電路1301，緩沖電路1302，和緩沖電路1303，但各種緩沖電路可提供在外圍驅(qū)動器電路中。
像素區(qū)1902具有多個電路，該多個電路各自形成包括切換TFT 1911和驅(qū)動TFT 1912的像素。驅(qū)動TFT 1912的源電極連接到第一電極1913。另外，形成絕緣體1914，以便覆蓋第一電極1913的端部，這里其采用正感光丙烯酸樹脂薄膜形成。
為了改進覆蓋率，將絕緣體1914的上端部或底端部形成為具有包括曲率的曲面。例如，在其中采用正感觀丙烯酸作為絕緣體1914的材料時，優(yōu)選的是，僅將絕緣體1914的上端部形成為具有曲率半徑(0.2微米到3微米)的曲面。由于感光性而在蝕刻劑不能溶解的負型樹脂或者由于光而在蝕刻劑中溶解的正型樹脂可用作絕緣體1914。
在第一電極1913上，形成包括有機化合物1916和第二電極1917的層。優(yōu)選的是，采用具有高工函的材料形成用作陽極的第一電極1913。例如，可使用例如ITO(氧化錫銦)膜，氧化鋅銦(IZO)膜，氮化鈦默，鉻膜，鎢膜，鋅膜，或者鉑膜的單層膜，氮化鈦膜和包括鋁作為主要成分的膜的夾層，氮化鈦膜，包括鋁作為主要成分的膜以及氮化鈦膜的三層結構，等等。應該注意到，夾層結構可以減小作為導線的電阻值，并且實現(xiàn)好的歐姆接觸，并且可用作陽極。
通過采用蒸汽沉積掩模的蒸汽沉積或者噴墨來形成包含有機化合物1916的層。作為包含有機化合物1916的層，可部分使用周期表第四族的金屬絡合物，并且可結合這種金屬絡合物使用低分子量材料或者高分子量材料?？偟膩碚f，在許多情況下，作為包含有機化合物的層的材料，將有機化合物用作單層或者夾層；然而，在本實施方式中包括其中有機化合物部分使用在由有機化合物形成的膜中的結構。另外，也可使用公知的三重材料。
作為形成在包括有機化合物1916的層上的第二電極(陰極)1917的材料，使用具有低功函(鋁，銀，鋰，鈣，或者例如MgAg，MgIn，AlLi，CaF2或者CaN)的它們的合金)的材料。在其中包含有機化合物1916的層中產(chǎn)生的光通過第二電極1917發(fā)光時，金屬薄膜和透明導電膜(例如，ITO(氧化銦和氧化錫銦的合金)，氧化銦和氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)，或者氧化鋅(ZnO))的夾層優(yōu)選用作第二電極(陰極)1917。
隨后，密封基底1904由密封劑1905附著在基底1910上，這樣顯示元件1918被提供在由基底1910，密封基底1904和密封劑1905圍繞的空間1907中。應該注意到，空間1907可被填充有惰性氣體(例如，氮氣或者氬氣)或者密封劑1905。
應該注意到環(huán)氧樹脂優(yōu)選用于密封劑1905。另外，優(yōu)選的是，該材料盡可能不傳遞濕氣和氧氣。作為密封基底1904，可使用玻璃基底，石英基底，或者由FRP(玻璃鋼)，PVF(聚氟乙烯)，聚脂薄膜，聚酯，丙烯酸等形成的塑料基底。
因此，可制造具有本發(fā)明的像素結構的顯示板。
如圖19a和19b所示，通過在相同的基底上形成信號線驅(qū)動器電路1901，像素區(qū)1902，電壓源線驅(qū)動器電路1903以及掃描線驅(qū)動器電路1906，可實現(xiàn)顯示器件的成本降低。同樣，在該情況下，通過對信號線驅(qū)動器電路1901，像素區(qū)1902，電壓源線驅(qū)動器電路1903以及掃描線驅(qū)動器電路1906采用具有相同導電類型的晶體管，可簡化制造工藝，由此進而實現(xiàn)成本降低。
應該注意到，顯示板的構造并不局限于圖19a所示的結構，在圖19a中信號線驅(qū)動器電路1901，像素區(qū)1902，電壓源線驅(qū)動器電路1903以及掃描線驅(qū)動器電路1906形成在相同的基底上，可采用其中圖42a和42b所示的與信號線驅(qū)動器電路1901對應的信號線驅(qū)動器電路4201形成在IC芯片上并且通過COG等安裝在顯示板上的結構。注意，圖42a中的基底4200，像素區(qū)4202，電壓源線驅(qū)動器電路4203，掃描線驅(qū)動器電路4204，F(xiàn)PC 4205，IC芯片4206，IC芯片4207，密封基底4208以及密封劑4209分別對應于圖19a中的基底1910，像素區(qū)1902，電壓源線驅(qū)動器電路1903，掃描線驅(qū)動器電路1906，F(xiàn)PC1909，IC芯片1918，IC芯片1919，密封基底1904，和密封劑1905。
也就是說，為了減小功耗，可僅有信號線驅(qū)動器電路采用CMOS等在IC芯片上形成，其中信號線驅(qū)動器電路要求快速運行。另外，通過采用例如硅晶片的半導體芯片作為IC芯片，可進一步實現(xiàn)高速運行和低功耗。
另外，通過在與像素區(qū)4202相同的基底上形成掃描線驅(qū)動器電路4204和電壓源線驅(qū)動器電路4203，可實現(xiàn)成本降低。另外，通過由相同導電類型的晶體管構成掃描線驅(qū)動器電路4204，電壓源線驅(qū)動器電路4203和像素區(qū)4202，可實現(xiàn)成本的進一步降低。對于包括在像素區(qū)4202中的像素的結構，可應用實施方式1，2，3，4或5中所述的像素。因此，可提供具有高圖像寬高比的像素。
以這種方式，可實現(xiàn)高分辨率顯示器件的成本降低。另外，通過將具有功能電路(存儲電路或緩沖電路)的IC芯片安裝到FPC 4205和基底4200之間的連接部上，可有效實現(xiàn)基底區(qū)。
另外，分別與圖19a中的信號線驅(qū)動器電路1901，電壓源線驅(qū)動器電路1903以及掃描線驅(qū)動器電路1906對應的圖42b中的信號線驅(qū)動器電路4211，電壓源線驅(qū)動器電路4214，以及掃描線驅(qū)動器電路4213形成在IC芯片上，并且然后也通過COG等安裝到顯示板上。在這種情況下，可進一步減小高分辨率顯示器件的功耗。因此，為了進一步減小顯示器件的功耗，優(yōu)選的是對使用在像素區(qū)中的晶體管的半導體層采用多晶硅。注意，圖42b中的基底4210，像素區(qū)4212，F(xiàn)PC 4215，IC芯片4216，IC芯片4217，密封基底4218，以及密封劑4219分別對應于圖19a中的基底1910，像素區(qū)1902，F(xiàn)PC 1909，IC芯片1918，IC芯片1919，密封基底1904以及密封劑1905。
可替換地，通過對使用在像素區(qū)4212中晶體管的半導體層采用非晶硅，可實現(xiàn)成本降低。此外，可制造大顯示板。
另外，掃描線驅(qū)動器電路，電壓源線驅(qū)動器電路以及信號線驅(qū)動器電路不必設置在像素的行方向和列方向。例如，如圖26a所示，形成在IC芯片上的外圍驅(qū)動器電路2601具有圖42b所示的電壓源線驅(qū)動器電路4214，掃描線驅(qū)動器電路4213以及信號線驅(qū)動器電路4211的功能。注意，圖26a中的基底2600，像素區(qū)2602，F(xiàn)PC 2604，IC芯片2605，IC芯片2606，密封基底2607以及密封劑2608分別對應于圖19a中的基底1910，像素區(qū)1902，F(xiàn)PC 1909，IC芯片1918，IC芯片1919，密封基底1904以及密封劑1905。
參考圖26b的圖表描述圖26a中所示的顯示器件的信號線的連接。包括基底2610，外圍驅(qū)動器電路2611，像素區(qū)2612，F(xiàn)PC 2613以及FPC 2614。將外部信號和電源電壓通過FPC 2613輸入到外圍驅(qū)動器電路2611中。將外圍驅(qū)動器電路2611的輸出輸入到分別連接到像素區(qū)2612中的像素上的行方向和列方向上的信號線中。
在圖20a和20b中示出了應用到發(fā)光元件1918的發(fā)光元件的實例。也就是說，參考圖20a和20b描述應用在實施方式1，實施方式2，實施方式3，實施方式4或?qū)嵤┓绞?中所述的像素中的發(fā)光元件的結構。
圖20a中所示的發(fā)光元件具有這樣的元件結構，其中陽極2002，由空穴注入材料形成的空穴注入層2003，由空穴遷移材料形成的空穴遷移層2004，發(fā)光層2005，由電子遷移材料形成的電子遷移層2006，由電子注入材料形成的電子注入層2007，以及陰極2008按這個順序堆疊在基底2001上。這里，發(fā)光層2005有時候由一種發(fā)光材料形成，但其也可由兩種或多種材料形成。另外，本發(fā)明的元件結構并不局限于該結構。
除圖20a中所示的堆疊功能層的堆疊層結構以外，可使用各種元件，例如采用采用聚合化合物的元件或者從三重激發(fā)態(tài)發(fā)射的三重發(fā)光材料形成發(fā)光層的高效元件，其被應用到發(fā)白光元件上，該發(fā)白光元件通過將載體重組區(qū)由空穴阻隔層等控制而將發(fā)光區(qū)分成兩個區(qū)域而實現(xiàn)。
在圖20a所示的本發(fā)明元件的制造方法中，首先，將空穴注入材料，空穴遷移材料以及發(fā)光材料以這種順序沉積在具有陽極(ITO)2002的基底2001。然后，將電子遷移材料和電子注入材料進行沉積，最后通過沉積形成陰極2008。
下面描述的是分別適合于空穴注入材料，空穴遷移材料，電子遷移材料，電子注入材料以及發(fā)光材料的材料。
作為空穴注入材料，在有機化合物中，卟啉化合物，酞菁(下文中稱作“H2Pc”)，酞菁藍(下文中稱作“CuPc”)等等是有效的。另外，離子電位值比將要使用的空穴遷移材料更小并且具有空穴遷移功能的材料也可用作空穴注入材料。還具有化學摻雜導電聚合物的材料，其包括摻有聚磺苯乙烯(下文中稱作“PSS”)的聚二氧噻吩乙烯(下文中稱作“PEDOT”)，聚苯胺等。另外，就陽離子的平面化來說，絕緣聚合體是有效的，并且經(jīng)常使用聚酰亞胺(下文中稱作“PI”)。另外，還使用無機化合物，其包括鋁氧化物(下文中稱作“氧化鋁”)的超薄薄膜，還包括例如金或者鉑的金屬薄膜。
作為空穴遷移材料，最廣泛使用的是芳族胺基化合物(即，具有苯環(huán)氮鍵的化合物)。廣泛使用的材料包括4，4′-二(二苯胺)-聯(lián)二苯(下文中稱作“TAD”)，其衍生物，例如4，4′-二[N-(3-甲苯基)N-苯基-胺]-聯(lián)二苯(下文中稱作“TPD”)或者4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基-胺]-聯(lián)二苯(下文中稱作“a-NPD”)，另外，還包括星爆式芳族胺化合物，例如4，4′，4″-三(N，N-二苯基-胺)-三苯胺(下文中稱作“TDATA”)以及4，4′，4″-三[N-(3-甲苯基)-N-苯基-胺]-三苯胺(下文中稱作“MTDATA”)。
作為電子遷移材料，經(jīng)常使用金屬絡合物，其包括具有喹啉結構或者苯并喹啉結構的金屬絡合物，例如Alq3，BAlq，三(4-甲基-8-喹啉)鋁(下文中稱作“Almq”)，或者三(10-羥基苯[h]-喹啉)鈹(下文中稱作“Bebq”)，并且另外，還包括，具有惡唑基或者噻唑基的配合基的金屬絡合物，例如二[2-(2-羥基苯)-苯并惡嗪]鋅(下文中稱作“Zn(BOX)2”)或者二[2-(2-羥基苯)-苯并噻唑]鋅(下文中稱作“Zn(BTZ)2”)。另外，除金屬絡合物以外，例如2-(4-二苯基)-5-(4-三-丁基苯)-1，3，4-哦二唑(下文中稱作“PBD”)以及OXD-7的哦二唑衍生物，例如TAZ和3-(4-三-丁基苯)-4-(4-乙基苯)-5-(4-二苯基)-2，0，4-三唑(下文中稱作“p-EtTAZ”)的三唑衍生物，以及例如菲羅啉鋇(下文中稱作“BPhen”)以及BCP的菲羅啉衍生物具有電子遷移特性。
作為電子注入材料，可使用上述的電子遷移材料。另外，經(jīng)常使用例如金屬鹵化物或者堿金屬氧化物的絕緣體超薄薄膜，該金屬鹵化物例如氟化鈣，氟化鋰或者氟化銫，堿金屬氧化物例如氧化鋰。此外，例如乙酰鋰丙酮鹽(下文中稱作“Li(acac)”)或者8-喹啉-鋰(下文中稱作“Liq”)也是有效的。
作為發(fā)光材料，除例如Alq3，Almq，BeBq，BAlq，Zn(BOX)2以及Zn(BTZ)2的上述金屬絡合物以外，各種熒光顏料也是有效的。熒光顏料包括藍色的4，4′-二(2，2-聯(lián)二苯-乙烯基)-聯(lián)二苯，桔紅色的4-(氰亞甲基)-2-甲-6-(p-二甲基胺苯乙烯基)-4H-吡喃，等等。同樣，三重發(fā)光材料也是可用的，其主要是具有鉑或者銥作為中心金屬的絡合物。作為三重發(fā)光材料，三(2-苯基吡啶)銥，二(2-(4′-三)吡啶-N，C2′)乙酰丙酮銥(下文中稱作“acacIr(tpy)2”)，2，3，7，8，20，13，17，18，-八乙基-21H，23H卟啉-鉑，等等已經(jīng)是公知的。
通過結合具有各個功能的上述材料，可制造具有高可靠性的發(fā)光元件。
此外，在實施方式1中描述圖4，7或10中示出的像素時，可使用圖20b所示的發(fā)光元件，其具有與圖20a相反的順序堆疊的層。也就是說，在該元件結構中，陰極2018，由電子注入材料形成的電子注入層2017，由電子遷移材料形成的電子遷移層2016，發(fā)光層2015，由空穴遷移材料形成的空穴遷移層2014，由空穴注入材料形成的空穴注入層2013以及陽極2012以這種順序堆疊在基底2011上。
另外，為了提取出發(fā)光元件的光發(fā)射，需要陽極和陰極中的至少一個是透明的。TFT和發(fā)光元件形成在基底上；并且具有這樣的發(fā)光元件，其具有其中光發(fā)射通過與基底相對的表面提取出的上發(fā)射結構，具有其中光發(fā)射通過基底側(cè)上的表面提取出的下發(fā)射結構，以及具有其中光發(fā)射分別通過與基底相對的表面以及基底側(cè)的表面上提取出的雙向發(fā)射結構。對于具有任何發(fā)射結構的發(fā)光元件，可應用本發(fā)明的像素結構。
參考圖21a描述具有上發(fā)射結構的發(fā)光元件。
在基底2100上，形成驅(qū)動器TFT 2101，并且形成第一電極2102以便連接驅(qū)動TFT 2101的源電極。其上形成包含有機化合物的層2103以及第二電極2104。
第一電極2102是發(fā)光元件的陽極，而第二電極2104是發(fā)光元件的陰極。也就是說，發(fā)光元件形成在其中包含有機化合物的層2103夾在第一電極2102和第二電極2104之間的區(qū)域中。
用作陽極的第一電極2102優(yōu)選的是采用具有高功函的材料形成。例如，可采用例如氮化鈦膜，鉻膜，鎢膜，鋅膜，或者鉑膜的單層膜，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的夾層，氮化鈦膜，包含鋁作為主要成分的膜以及氮花酞膜的三層結構。應該注意到，夾層結構可以減小作為導線的電阻值并且實現(xiàn)好的歐姆接觸，并且可以用作陽極。通過采用反光金屬膜，可實現(xiàn)不透光的陽極。
用作陰極的第二電極2104優(yōu)選的是采用由具有低功函的材料(Al，Ag，Li，Ca，或其合金，例如MgAg，MgIn，AlLi，CaF2或者CaN)形成的金屬薄膜和透明導電膜(氧化錫銦(ITO)，氧化鋅銦(IZO)，氧化鋅(ZnO)等等)的夾層形成。通過采用上述的金屬薄膜和透明導電膜，可形成透光的陰極。
因此，發(fā)光元件的光可從圖21a中的箭頭所示的頂面提出。也就是說，在其中發(fā)光元件應用在圖19a和19b中所示的顯示板中時，光向著基底1910側(cè)發(fā)射。因此，當在顯示器件中使用具有上發(fā)射結構的發(fā)光元件時，采用透光的基底作為密封基底1904。
另外，如果提供光學薄膜，可為密封基底1904提供光學薄膜。
注意，在實施方式1中所述的圖4所示的像素結構的情況下，可采用由具有例如MgAg，MgIn或者AlLi的低功函材料形成的金屬薄膜形成第一電極2102以用作陰極。另外，采用例如ITO(氧化錫銦)薄膜或者氧化鋅銦(IZO)薄膜的透明導電薄膜形成第二電極2104。根據(jù)該結構，可改進上發(fā)射的透光率。
接下來，參考圖21b描述具有下發(fā)射結構的發(fā)光元件。使用與圖21a相同的附圖標記，這是因為除發(fā)光元件的下發(fā)射結構以外其結構是相同的。
用作陽極的第一電極2102優(yōu)選的是采用具有高功函的材料形成。例如，采用例如ITO(氧化錫銦)薄膜或者氧化鋅銦(IZO)薄膜的透明導電膜。通過采用透明導電膜，可形成能透光的陽極。
用作陰極的第二電極2104優(yōu)選的是采用具有的工函的材料(Al，Ag，Li，Ca，或其合金，例如MgAg，MgIn，AlLi，CaF2或者CaN)說形成的金屬薄膜形成。通過采用上述的發(fā)光金屬薄膜，可形成不透光的陰極。
因此，發(fā)光元件的光可從圖21b中的箭頭所示的底面提取出。也就是說，在其中圖19a和19b中所示的顯示板應用發(fā)光元件的情況下，光向著基底1910側(cè)發(fā)射。因此，當在顯示器件中使用具有下發(fā)射結構的發(fā)光元件時，透光的基底用作基底1910。
另外，如果提供光學薄膜，該光學薄膜可提供給基底1910。
參考圖21c描述具有雙向發(fā)射結構的發(fā)光元件。采用與圖21a相同的附圖標記，這是因為除發(fā)光元件的發(fā)射結構以外的結構是相同的。
用作陽極的第一電極2102優(yōu)選的是采用具有高功函的材料形成。例如，可采用例如ITO(氧化錫銦)薄膜或者氧化鋅銦(IZO)薄膜的透明導電膜。通過采用透明導電膜，可形成能透光的陽極。
用作陰極的第二電極2104優(yōu)選的是采用具有低功函的材料(Al，Ag，Li，Ca，或其合金，例如MgAg，MgIn，AlLi，CaF2或者CaN)形成的金屬薄膜和透明導電薄膜(氧化錫銦(ITO)，氧化銦和氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)，氧化鋅(ZnO)等)的夾層形成。通過采用上述的金屬薄膜和透明導電膜，可形成能透光的陰極。
因此，發(fā)光元件的光可從圖21c中的箭頭所示的兩個表面提取出。也就是說，在圖19a和19b中示出的顯示板中應用發(fā)光元件的情況下，光向基底1910側(cè)以及密封基底1904側(cè)發(fā)射。因此，當在顯示器件中使用具有雙向發(fā)射結構的發(fā)光元件時，透光的基底分別用作基底1910和密封基底1904。
另外，如果提供光學薄膜，可分別將光學薄膜提供給基底1910和密封基底1904。
另外，本發(fā)明也可應用在其中通過采用發(fā)白光元件和濾色鏡而實現(xiàn)全色顯示的顯示器件中。
如圖22所示，在基底2200上，形成基極薄膜2202和驅(qū)動器TFT 2201，并且形成第一電極2203以便接觸驅(qū)動器TFT 2201的源電極。其上形成包含有機化合物的層2204和第二電極2205。
第一電極2203是發(fā)光元件的陽極，而第二電極2205是發(fā)光元件的陰極。也就是說，發(fā)光元件形成在其中包含有機化合物的層2204夾在第一電極2203和第二電極2205之間的區(qū)域中。由圖22所示的結構發(fā)射白光。分別在發(fā)光元件上提供紅濾色鏡2206R，綠濾色鏡2206G，以及藍濾色鏡2206B，從而實現(xiàn)全色顯示。另外，提供用于隔開這些濾色鏡的黑色矩陣(也叫做“BM”)2207。
可結合使用發(fā)光元件的上述結構，并且可在具有本發(fā)明像素結構的顯示器件中使用上述結構的發(fā)光元件。注意，上述顯示板和發(fā)光元件的構造僅為實例，并且不必說，本發(fā)明的像素結構可用于到具有其他結構的顯示器件中。
接下來描述的顯示板像素區(qū)的局部剖視圖。
首先，參考圖23a，23b，24a和24b描述多晶硅(p-Si)薄膜用作晶體管的半導體層的情況。
例如，為了形成該半導體層，這里非晶硅(a-Si)薄膜通過公知的薄膜形成法形成在基底上。注意，可采用出非晶硅薄膜以外的任何具有非晶結構的半導體薄膜(包括微晶半導體薄膜)。此外，也可采用例如非晶硅鍺薄膜的具有非晶結構的化合物半導體薄膜。
隨后，通過激光結晶法，采用RTA或者退火爐的熱結晶法，或者采用加快結晶的金屬元素的熱結晶法將非晶硅薄膜結晶。不必說，上述方法可組合實施。
上述結晶的結果是，在非晶半導體薄膜中局部形成結晶區(qū)。
接著，將其中局部增強結晶的結晶半導體薄膜成型為期望圖形，從而從結晶區(qū)形成島形半導體薄膜。該半導體薄膜用作晶體管的半導體層。
如圖23a和23b所示，將基極薄膜23102形成在基底23101上，并且其上形成半導體層。該半導體層包括溝道形成區(qū)23103，用以形成驅(qū)動晶體管23118的源極區(qū)或漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)23105，用以形成電容器23119的底部電極的溝道形成區(qū)23106，LDD區(qū)23107，以及雜質(zhì)區(qū)23108。注意，可對溝道形成區(qū)23103和溝道形成區(qū)23106實現(xiàn)溝道摻雜。
作為基底，可使用玻璃基底，石英基底，陶瓷基底，等等。采用氮化鋁(AlN)，二氧化硅(SiO2)，氮氧化硅(SiOxNy)等等，或者其疊層來形成基極薄膜23102。
在半導體層上形成柵電極23110和電容器的頂部電極23111，柵絕緣薄膜23109插入其中。
形成層間絕緣膜23112從而覆蓋驅(qū)動晶體管23118和電容器23119。在層間絕緣膜23112中開出接觸孔，通過該接觸孔，導線23113接觸雜質(zhì)區(qū)23105。形成像素電極23114以接觸導線23113，并且形成第二層間絕緣體23115以覆蓋像素電極23114的端部以及導線23113，這里采用正的感光丙烯酸樹脂薄膜形成。然后，將包含有機化合物的層23116和對電極23117形成在像素電極23114上。將發(fā)光元件23120形成在其中包含有機化合物的層23116夾在像素電極23114和對電極23117之間的區(qū)域中。
另外，如圖23b所示，提供LDD區(qū)域23202，以便重疊頂部電極23111，該LDD區(qū)域形成電容器23119底部電極的一部分。注意，對相同的部分使用與圖23a相同的附圖標記，并且省略其描述。
另外，如圖24a所示，可提供第二頂部電極23301，其形成在與導線23113相同的接觸驅(qū)動晶體管23118的雜質(zhì)區(qū)23105的層中。注意，對相同的部分采用與圖23a相同的附圖標記，并且省略其描述。通過將層間絕緣膜23112夾在第二頂部電極23301和頂部電極23111之間形成第二電容器。另外，第二頂部電極23301接觸雜質(zhì)區(qū)23108，這樣使得第一電容器和第二電容器并聯(lián)形成由該第一電容器和第二電容器構成的電容器23302，在第一電容器中柵絕緣膜23102夾在頂部電極23111和溝道形成區(qū)23106之間，在第二電容器中層間柵絕緣23112夾在頂部電極23111和第二頂部電極23301之間。電容器23302具有第一電容器和第二電容器容量的合成容量，由此可在較小的區(qū)域中形成具有大容量的電容器。也就是說，通過在本發(fā)明的像素結構中使用電容器，可進一步改進圖像寬高比。
此外，可替換地，也可采用圖24b所示的電容器結構。在基底24101上形成基極薄膜24102，并且其上形成半導體層。該半導體層包括溝道形成區(qū)24103以及用以形成驅(qū)動晶體管24118的源極區(qū)或漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)24105。注意，對溝道形成區(qū)24103可實現(xiàn)溝道摻雜。
作為基底，可使用玻璃基底，石英基底，陶瓷基底等等?？刹捎玫X(AlN)，二氧化硅(SiO2)，氮氧化硅(SiOxNy)等等，或者其疊層來形成基極薄膜23102。
在半導體層上形成柵電極24107和第一電極24108，同時柵絕緣膜24106插入其中。
形成第一層間絕緣膜24109以覆蓋驅(qū)動晶體管24118和第一電極24108。在第一層間絕緣膜24109中開出接觸孔，通過該接觸孔導線24110接觸雜質(zhì)區(qū)24105。另外，在由與導線24110相同的材料形成的相同層中形成第二電極24111。
然后，形成第二層間絕緣膜24112以覆蓋導線24110和第二電極24111。在第二層間絕緣膜24112中開出接觸孔，通過該接觸孔將像素電極24113形成為接觸導線24110。在由與像素電極24113相同的材料形成的相同層中形成第三電極24114。因此，電容器24119由第一電極24108，第二電極24111，以及第三電極24114構成。
形成絕緣體24115以便覆蓋像素電極24113的端部以及第三電極24114，然后，在像素電極24113以及第三電極24114上形成包含有機化合物的層24116以及對電極24117。在包含有機化合物的層24116夾在像素電極24113和對電極24117之間的區(qū)域中形成發(fā)光元件24120。
如前所述，具有圖23a，23b，24a，24b所示的結構來作為采用結晶半導體薄膜作為其半導體層的晶體管結構。注意，圖23a，23b，24a，24b是具有頂部柵結構的晶體管。也就是說，該晶體管可以是p型的或者n型的。在n型晶體管的情況下，LDD區(qū)域可重疊柵電極或者不重疊柵電極，或者LDD區(qū)域可局部重疊柵電極。此外，柵電極可具有錐形形狀，可將LDD區(qū)以自對準方式設置在柵電極的錐形部下。此外，柵電極的數(shù)量并不局限于兩個，可采用具有三個或者多個柵電極的多柵結構，或者可以采用單柵結構。
通過采用結晶半導體薄膜作為構成本發(fā)明像素的晶體管的半導體層(例如，溝道形成區(qū)，源極區(qū)，以及漏極區(qū))，例如，電壓源線驅(qū)動器電路201，掃描線驅(qū)動器電路202以及信號線驅(qū)動器電路203可以容易地形成在與圖2中的像素區(qū)204相同的基底上。此外，在圖13中示出的結構中，緩沖電路1301，1302和1303也可很容易地形成在該基底上。另外，圖13中信號線驅(qū)動器電路203的一部分可形成在與像素區(qū)204相同的基底上，并且其另一部分形成在將要由COG等進行安裝的IC芯片上，如圖19a和19b所示的顯示板中一樣。以這種方式，可減小生產(chǎn)成本。
接下來，關于采用多晶硅(p-Si)作為其半導體層的晶體管結構，圖27a和27b分別是顯示板的局部剖視圖，其中晶體管具有柵電極夾在基底和半導體層之間的結構，即采用其中柵電極設置在半導體層下的底部柵極結構。
基極薄膜2702形成在基底2701上。接著，柵電極2703形成在基極薄膜2702上。第一電極2704形成在由與柵電極相同的材料形成的相同層中。作為柵電極2703的材料，可使用添加磷的多晶硅。除多晶硅以外，也可使用硅化物，該硅化物是金屬和硅的化合物。
接著，將柵絕緣薄膜2705形成為覆蓋柵電極2703和第一電極2704。采用氧化物薄膜，氮化硅薄膜等等形成柵絕緣薄膜2705。
在柵絕緣薄膜2705上，形成半導體層。該半導體層包括溝道形成區(qū)2706，形成驅(qū)動晶體管2722源極區(qū)或者漏極區(qū)的LDD區(qū)2707以及雜質(zhì)區(qū)2708，形成第二電極的溝道形成區(qū)2709，電容器2723的LDD區(qū)2710以及雜質(zhì)區(qū)2711。注意，可在溝道形成區(qū)2706和溝道形成區(qū)2709上進行溝道摻雜。
作為基底，可使用玻璃基底，石英基底，陶瓷基底等等?？刹捎脝螌拥X(AlN)，氧化硅(SiO2)，氮氧化硅(SiOxNy)等等或者其疊層來形成基極薄膜2702。
將第一夾層絕緣薄膜2712形成為覆蓋半導體層。在第一夾層絕緣薄膜2712中開有接觸孔，通過該接觸孔導線2713接觸雜質(zhì)區(qū)2708。第三電極2714形成在與導線2713相同的材料所形成的相同的層中。電容器2723由第一電極2704，第二電極，和第三電極2714構成。
另外，在第一夾層絕緣薄膜2712中形成開口2715。將第二夾層絕緣薄膜2716形成為覆蓋驅(qū)動晶體管2722，電容器2723，以及開口2715。將像素電極2717形成為通過第二夾層絕緣薄膜2716上的接觸孔。接著，將絕緣體2718形成為覆蓋像素電極2717的端部。例如，可采用正感光性丙烯酸樹脂薄膜。接著，在像素電極2717上形成包含有機化合物的層2719和對電極2720，在其中包括有機化合物的層2719夾在像素電極2717和對電極2720之間的區(qū)域中形成發(fā)光元件2721。開口2715設置在發(fā)光元件2721下面；也就是說，在從基底側(cè)面獲得來自發(fā)光元件2721的發(fā)光時，由于開口2715的存在可改進透光率。
此外，在與圖27a中的像素電極2717相同的材料形成的相同層中形成第四電極2724，示于圖27b。此時，電容器2725可由第一電極2704，第二電極，第三電極2714，以及第四電極2724構成。
接下來描述的是其中非晶硅(a-Si:H)用作晶體管的半導體層的情況。圖28a和28b示出了分別具有頂部柵結構的晶體管，而圖29a，29b，30a和30b示出了分別具有底部柵結構的晶體管。
圖28a是采用非晶硅作為其半導體層的具有頂部柵結構的晶體管的截面圖。如圖28a所示，在基底2801上形成基極薄膜2802。在基極薄膜2802上，形成像素電極2803。另外，在與像素電極2803相同的材料形成的相同層中形成第一電極2804。
作為基底，可使用玻璃基底，石英基底，陶瓷基底等等。可采用單層氮化鋁(AlN)，氧化硅(SiO2)，氮氧化硅(SiOxNy)等等或者其疊層來形成基極薄膜2802。
在基極薄膜2802上形成導線2805和導線2806，用導線2805覆蓋像素電極2803的端部。在導線2805和導線2806上，分別形成具有n型導電型的n型半導體層2807和n型半導體層2808。此外，在基極薄膜2802上的導線2805和導線2806之間形成半導體層2809，其局部延伸到n型半導體層2807和n型半導體層2808上。注意，采用例如非晶硅(a-Si:H)或者微晶半導體(μ-Si:H)的非晶半導體薄膜形成該半導體層。接著，在第一電極2804上，在半導體層2809上形成柵絕緣薄膜2810，在與柵絕緣薄膜2810相同的材料形成的相同層中形成絕緣薄膜2811。注意，使用氧化硅薄膜，氮化硅薄膜等作為柵絕緣薄膜2810。
在柵絕緣薄膜2810上形成柵電極2812。此外，在具有夾在其間的絕緣薄膜2811的第一電極2804之上，在與柵電極相同的材料形成的相同層中形成第二電極2813。通過將絕緣薄膜2811夾在第一電極2804和第二電極2813之間而形成電容器2819。將夾層絕緣薄膜2814形成為覆蓋像素電極2803的端部，驅(qū)動晶體管2818，以及電容器2819。
在與夾層絕緣薄膜2814的開口對應的夾層絕緣薄膜2814和像素電極2803上，形成包含有機化合物的層2815以及對電極2816。在其中包含化合物的層2815夾在像素電極2803以及對電極2816之間的區(qū)域中形成發(fā)光元件2817。
注意，如圖22所示，采用的是非白色發(fā)光元件。也就是說，通過分別為R(紅色)，G(綠色)，和B(藍色)發(fā)光元件提供R(紅色)，G(綠色)，和B(藍色)的濾色鏡，可去掉從R(紅色)，G(綠色)，和B(藍色)發(fā)光元件中得到的不必要頻率成分，這樣可提高顏色純度。因此，可提供具有可靠顏色再現(xiàn)性的顯示器件。此外，通過提供濾色鏡，可減小反射光，從而即使不提供偏光鏡，也可以防止外部光出現(xiàn)。因此，通過單獨提供偏光鏡，可防止出現(xiàn)透光率減小，此外，還可抑制外部光出現(xiàn)。
圖28a的第一電極2804可以是圖28b所示的第一電極2820。第一電極2820形成在由與導線2805和2806相同的材料形成的相同層中。
圖29a和29b分別是采用非晶硅作為其半導體層的具有底部柵結構的晶體管的顯示板的界面圖。
基極薄膜2902形成在基底2901上。在基極薄膜2902上，形成柵電極2903。另外，在由與柵電極2903相同的材料形成的相同層中形成第一電極2904。作為柵電極2903的材料，可采用添加磷的多晶硅。除多晶硅以外，也可采用硅化物，氮化硅是金屬和硅的化合物。
接著，將柵絕緣薄膜2905形成為覆蓋柵電極2903和第一電極2904。采用氧化硅薄膜，氮化硅薄膜等形成柵絕緣薄膜2905。
在柵絕緣薄膜2905上形成半導體層2906。此外，在由與半導體層2906相同的材料形成的相同層中形成半導體層2907。
作為基底，可使用玻璃基底，石英基底，陶瓷基底等等。可采用單層氮化鋁(AlN)，氧化硅(SiO2)，氮氧化硅(SiOxNy)等等或者其疊層來形成基極薄膜2902。
在半導體層2906上形成具有n型導電性的N型半導體層2908和2909，而在半導體層2907上形成n型半導體層2910。
導線2911和2912分別形成在n型半導體層2908和2909上，而在n型半導體層2910上，在由與導線2911和2912相同的材料形成的相同層中形成導體層2913。
半導體層2907，n型半導體層2910，以及導體層2913構成第二電極。注意，通過將柵絕緣薄膜2905夾在第二電極和第一電極2904之間而形成電容器2920。
延伸導線2911的一個端部，在延伸的導線2911上形成像素電極2914。
此外，將絕緣體2915形成為覆蓋像素電極2914的端部以及驅(qū)動晶體管2919和電容器2920。
包含有機化合物的層2916以及對電極2917形成在像素電極2914以及絕緣體2915上，發(fā)光元件2918形成在其中包含有機化合物的層2916夾在像素電極2914以及對電極2917之間的區(qū)域中。
可不提供形成電容器第二電極的一部分的半導體層2907以及n型半導體層2910。也就是說，第二電極僅有導體層2913構成，這樣可通過將柵絕緣薄膜2905夾在第一電極2904和導體層2913之間而形成電容器2922。
另外，可在形成圖29a中的導線2911之前形成像素電極2914，通過將柵絕緣薄膜2905夾在第二電極2921和圖29b所示的第一電極2904之間而形成電容器2922，其中第二電極2921由像素電極2914形成。
注意，圖29a和29b示出了反向交錯的溝道蝕刻型晶體管；然而，可采用溝道保護型晶體管。參考圖30a和30b描述溝道保護型晶體管的情況。
圖30a所示的溝道保護型晶體管與圖29a示出的溝道蝕刻型驅(qū)動晶體管2919的不同之處在于作為蝕刻掩模的絕緣體3001提供在半導體層2906中的溝道形成區(qū)。與圖29a相同的其他部分由相同的附圖標記表示。
同樣，圖30b所示的溝道保護型晶體管與圖29b所示的溝道蝕刻型驅(qū)動晶體管2919的區(qū)別之處在于作為蝕刻掩模的絕緣體3001設置在半導體層2906中的溝道形成區(qū)上。與圖29b相同的其他部分由相同的附圖標記表示。
通過采用非晶半導體薄膜作為構成本發(fā)明像素的晶體管的半導體層(如，溝道形成區(qū)，源極區(qū)和漏極區(qū))，可以減小制造成本。例如，通過采用圖7所示的像素結構，可應用非晶半導體薄膜。
注意，應用到本發(fā)明像素結構的晶體管結構和電容器結構并不局限于上述結構，可采用各種結構。
(實施方式11)本發(fā)明可應用在各種電子裝置中，尤其是應用在電子裝置的顯示部中。該電子裝置包括攝影機，數(shù)字照相機，護目型顯示器，導航系統(tǒng)，放聲裝置(例如，汽車音頻心痛和音頻元件系統(tǒng))，計算機，游戲機，便攜式信息終端(例如，移動計算機，移動電話，便攜式游戲機，電子書記)，具有記錄媒介的圖像顯示裝置(特別是，可再現(xiàn)例如數(shù)字化視頻光盤(DVD)記錄媒介，包括用于顯示的顯示器的裝置)，等等。
圖44a示出了顯示器，其包括殼體44001，支撐支座44002，顯示部44003，揚聲器部44004，視頻輸入端44005等等。具有本發(fā)明像素結構的顯示器件可用于顯示部44003中。注意，該顯示器表示用于顯示信息的包括用于個人計算機，TV廣播接收，以及廣告的一個的所有顯示器件。
近些年來，對增加顯示器的尺寸的要求已經(jīng)增加。根據(jù)顯示器的增大，出現(xiàn)了價格上升的問題。因此，一個目的就是降低制造成本并且低價格提供高質(zhì)量產(chǎn)品。
例如，通過在顯示板的像素區(qū)中采用圖7的像素結構，該顯示板可由具有相同導電類型的晶體管構成。因此，可減少步驟并且可降低制造成本。
另外，通過在如圖19a所示的相同基底之上形成像素區(qū)和外圍驅(qū)動器電路，該顯示板可由包括導電類型相同的晶體管的電路構成。通過在大顯示器的顯示部采用該顯示板，可降低顯示器的制造成本。
另外，通過在構成像素區(qū)的電路中采用非晶半導體(例如，非晶硅(a-Si:H)作為晶體管的半導體層，可簡化制造工藝，并且實現(xiàn)成本的進一步降低。此時，優(yōu)選的是像素區(qū)的外圍中的驅(qū)動器電路形成在IC芯片上并且通過COG等安裝到顯示板上，如圖42b所示。以這種方式，通過采用非晶半導體很容易增加顯示器的尺寸。
圖44b示出了照相機，其包括主體44101，顯示部44102，圖像接收部44103，操作鍵44104，外部連接部44105，快門44106等。
近些年來，根據(jù)數(shù)字照相機等的功能增加，其競爭性的制造也到了白熱化階段。因此，存在的問題就是低價格提供高功能產(chǎn)品。
通過在像素區(qū)采用圖7的像素結構，該像素區(qū)可由具有相同導電類型的晶體管構成。另外，如圖42b所示，通過在IC芯片上形成高運行速度的信號線驅(qū)動器電路，在與像素區(qū)相同的基底上形成由具有相同導電類型的晶體管構成的運行速度相對低的掃描線驅(qū)動器電路和電壓源線驅(qū)動器電路，可實現(xiàn)高功能，并且可實現(xiàn)成本降低。此外，通過在與像素區(qū)相同的基底上形成的像素區(qū)和掃描線驅(qū)動器電路中的晶體管的半導體層采用例如非晶硅的非晶半導體，可實現(xiàn)成本的進一步降低。
圖44c示出了計算機，其包括主體44201，殼體44202，顯示部44203，鍵盤44204，外部連接接口44205，鼠標44206等等。在顯示部44203中采用本發(fā)明的計算機中增加像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。另外，可實現(xiàn)成本降低。
圖44d示出了移動計算機，其包括主體44301，顯示部44302，開關44303，操作鍵44304，紅外接口44305等等。在顯示部44302中采用本發(fā)明的移動計算機中增加了像素的圖像寬高比，并且可實現(xiàn)高分辨率顯示。此外，可實現(xiàn)成本降低。
圖44e示出了具有記錄媒介的便攜式圖像顯示器(特別是，DVD唱機)，其包括主體44401，殼體44402，顯示部A 44403，顯示部B 44404，記錄媒介(DVD等等)讀取部44405，操作鍵44406，揚聲器部44407等等。顯示部A 44403主要顯示圖像信息，顯示部B 44404主要顯示文本信息。在顯示部A 44403和顯示部B 44404中采用本發(fā)明的圖像顯示器中增加了像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。此外，可實現(xiàn)成本降低。
圖44f示出了護目型顯示器，其包括主體44501，顯示部44502，支架部44503。在顯示部44502中采用本發(fā)明的護目型顯示器中增加了像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。此外，可實現(xiàn)成本降低。
圖44g是示出了攝影機，其包括主體44601，顯示部44602，殼體44603，外部連接接口44604，遙控接收部44605，圖像接收部44606，電池44607，音頻輸入部44608，操作鍵44609，接目鏡44610等等。在顯示部44602中采用本發(fā)明的攝影機中增加了像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。此外，可實現(xiàn)成本降低。
圖44h示出了移動電話，其包括主體44701，殼體44702，顯示部44703，音頻輸入部44704，音頻輸出部44705，操作鍵44706，外部連接接口44707，天線44708等等。
近些年來，移動電話設有游戲功能，照相功能，電子錢包功能等等，增加加入高價值移動電話的需求。此外，要求高分辨率顯示。在顯示部44703中采用本發(fā)明的移動電話增加了像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。此外，實現(xiàn)了成本降低。
例如，通過在像素區(qū)中應用圖7的像素結構，可改進像素的圖像寬高比。特別是，通過采用n型晶體管作為驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管，增加了像素的圖像寬高比。因此，可提供具有高分辨率顯示部的移動電話。
此外，由于改進了圖像寬高比，因此可通過在顯示部中引用具有圖21c中所示的雙發(fā)射結構的顯示器件而提供具有高分辨率顯示部的加有高價值的移動電話。
盡管移動電話已經(jīng)是多功能的，并且已經(jīng)增加了其使用頻率，但要求每次充電的壽命變長。
例如，通過在圖42b所示的IC芯片上形成外圍驅(qū)動器電路通過采用CMOS等等，可減小功耗。
如前所述，本發(fā)明可應用到各種電子裝置中。
在本實施例中，進一步具體描述具有本發(fā)明像素結構的顯示器件的驅(qū)動方法的一個實例。在圖49中所示的該實施例的一個像素結構中僅示出了一個像素，然而，實際上在顯示器件的像素區(qū)中在行方向和列反向上以矩陣形式排列了多個像素。
該像素包括驅(qū)動晶體管4901，電容器4902，開關4903，發(fā)光元件4909，電壓源線(照明線)4905，信號線(數(shù)據(jù)線)4906。注意，p型晶體管用作驅(qū)動晶體管4901。
驅(qū)動晶體管4901的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線4905上，其柵極端通過電容器4902連接到信號線4906上，其第二端(源極端或者漏極端)連接到發(fā)光元件4904的陽極(像素電極)上。此外，驅(qū)動晶體管4901的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關4903彼此連接。因此，當開關4903導通時，驅(qū)動晶體管4901的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷?。然后當開關4903關斷時，驅(qū)動晶體管4901的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管4901的柵極端(或第二端)的電位與信號線4906的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器4902中。注意，發(fā)光元件4904的陰極連接到導線(陰極)4908，其中低電源電位的電位Vss已經(jīng)設置到該導線上。注意，如果將在像素的發(fā)光期間設置到電壓源線4905的電源電位Vdd作為標準，那么Vss是滿足Vss＜Vdd的電位。在本實施例中，Vss是0V。
參考圖50a到50d以及圖55描述圖49的像素結構中的工作原理。在本實施例中，電源電位Vdd是8V。將模擬信號電位Vsig設置到信號線4906上，從而在像素中表示八個等級。
在像素的信號寫入期間，設置到信號線4906的模擬信號電位Vsig的值是在灰度等級是0的情況下0V，在灰度等級是1的情況下是1V，在灰度等級是2的情況下是2V，在灰度等級是3的情況下是3V，在灰度等級是4的情況下是4V，在灰度等級是5的情況下是5V，在灰度等級是6的情況下是6V，這里在灰度等級是7的情況下是7V。此外，在像素的發(fā)光期間設置到信號線4906上的模擬信號電位Vsup是規(guī)則并且周期性變化的模擬信號電位。
這里描述的是其中將表示灰度等級為3(Vsig＝3V)的信號通過信號線4906寫入到像素中的情況。注意，在本實施例中特定描述的電壓值，電位，以及灰度等級是特定的實施例，本發(fā)明并不局限于此。
首先，導通開關4903。將電源電位Vdd＝8V設置到電壓源線4905上。因此，電流流過電容器4902，驅(qū)動晶體管4901，以及發(fā)光元件4904，如圖50a中的箭頭所示。
這里，將發(fā)光元件4904看作阻性元件。因此，在已經(jīng)將電源電位Vdd設置到連接到驅(qū)動晶體管4901的第一端的電壓源線4905期間，驅(qū)動晶體管4901和發(fā)光元件4904構成反相器。也就是說，當高電平信號(足夠關斷驅(qū)動晶體管4901的電位)輸入到驅(qū)動晶體管4901的柵極端(反相器的輸入端)時，驅(qū)動晶體管4901的第二端(反相器的輸出端)輸出低電平信號(發(fā)光元件4904的閾值電壓)。同時，當將低電平信號(足夠?qū)?qū)動晶體管4901的電位)輸入到驅(qū)動晶體管4901的柵極端(反相器的輸入端)時，驅(qū)動晶體管4901的第二端(反相器的輸出端)輸出高電平信號(電源電位Vdd)。
這里，作為反相器的一個特性，在其中abscissa軸表示輸入電位Vin，ordinate軸表示輸出電位Vout的地方得到圖55所示的線路5501。這里，如果發(fā)光元件4904不具有正向閾值電壓，那么如虛線所示反相器的低電平輸出是0V，然而，發(fā)光元件4904具有閾值電壓VEL，這樣當發(fā)光元件4904的陽極電位達到VEL時電流停止流過發(fā)光元件4904。因此，反相器的低電平輸出的電位是發(fā)光元件4904的閾值電壓VEL＝4V，其高電平電位是電源電位Vdd＝8V。此外，反相器的邏輯閾值Vinv＝6V由等于輸入電位Vin和輸出電位Vout之間的電位限定。注意，由箭頭表示的點是驅(qū)動晶體管4901的柵源電壓Vgs大致是閾值Vth的點。
因此，當開關4903導通時反相器輸入端和輸出端之間的部分變?yōu)閷ǎ@樣就實現(xiàn)取消了反相器輸入端和輸出端的電位之間的偏移量。注意，當實現(xiàn)取消偏移量時反相器的輸入端和輸出端的電位是反相器的邏輯閾值電壓Vinv＝6V。
因此，如圖50b所示將視頻信號寫入到像素中，開關4903關斷，這樣電容器4902保持驅(qū)動晶體管4901的柵極端的電位Vinv＝6V與模擬信號電位Vsig＝3V之間的電位差Vp＝3V。以這種方式，完成了像素的視頻信號寫入。
由于具有該狀態(tài)(具有在電容器4902中保持電位差Vp＝3V的狀態(tài))，因此，連接到電容器4902的一個電極的信號線4906的電位變化，即使僅僅是微小的變化，連接到電容器4902的另一個電極上的驅(qū)動晶體管4901的柵極端的電位也因此變化。也就是說，反相器的輸入端電位改變。
因此，如圖50c所示，由于具有已經(jīng)將電源電位Vdd＝8V設置到電壓源線4905上的狀態(tài)，因此如果信號線4906的電位Vsup高于在寫入期間已經(jīng)設置的模擬信號電位Vsig＝3V，那么反相器的輸入電位高于邏輯閾值Vinv＝6V并且反相器的輸出為低電平。
另一方面，如圖50d所示，由于具有已經(jīng)將電源電位Vdd＝8V設置到電壓源線4905上的狀態(tài)，因此如果信號線4906的電位Vsup低于在寫入期間已經(jīng)設置的模擬信號電位Vsig＝3V，那么反相器的輸入電位低于邏輯閾值Vinv＝6V并且反相器的輸出為高電平。
因此，通過在像素的發(fā)光期間設置規(guī)則并且周期性變化的模擬信號電位Vsup到信號線4906上，那么可控制圖50c所示的不發(fā)光狀態(tài)和圖50d所示的發(fā)光狀態(tài)。
注意，如實施方式1中的圖43a到43g所示，作為模擬信號電位Vsup，可設置波形4301，波形4302，波形4303，波形4304，波形4305，波形4306，或者波形4307，或者連續(xù)設置他們中的多個。
通過連續(xù)設置波形，可在一幀內(nèi)分散發(fā)光時間。因此，幀頻可表現(xiàn)為被提高并且可防止屏幕跳動。
此外，根據(jù)本實施方式中所示的像素結構，可減少晶體管和導線的數(shù)量，由此可增加像素的圖像寬高比，可實現(xiàn)高分辨率顯示。
此外，當在具有高圖像寬高比的像素和具有低圖像寬高比的像素中得到相同的亮度時，與具有低圖像寬高比的像素相比，在具有高圖像寬高比的像素中可減小發(fā)光元件的發(fā)光度，這樣可提高發(fā)光元件的可靠性。特別是，在其中EL元件用作發(fā)光元件的情況下，可提高EL元件的可靠性。
在本實施例中，參考圖54描述圖6中所示的像素結構的設計。
該像素的電路包括驅(qū)動晶體管5401，并聯(lián)連接的電容器5402a和電容器5402b，開關晶體管5403，像素電極5404，電壓源線(照明線)5405，信號線(數(shù)據(jù)線)5406，以及掃描線(復位線)5407。注意，將p型晶體管用作驅(qū)動晶體管5401，將n型晶體管用作開關晶體管5403。
注意，像素電極5404對應于圖6所示的像素的發(fā)光元件604的陽極。因此，當包含有機物的層和對電極(對應于發(fā)光元件604的陰極)形成在像素電極5404上時，發(fā)光元件604形成在其中包含有機物的層夾在像素電極5404和對電極之間的區(qū)域中。
驅(qū)動晶體管5401的第一端(源極端或者漏極端)連接到電壓源線5405，其柵極端通過電容器5402連接到信號線5406，其第二端(源極端或者漏極端)連接到像素電極5404。此外，驅(qū)動晶體管5401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)通過開關晶體管5403彼此連接。因此，當開關晶體管5403導通時，驅(qū)動晶體管5401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)閷ā＝又?，當開關晶體管5403關斷時，驅(qū)動晶體管5401的柵極端和第二端(源極端或者漏極端)之間的部分變?yōu)椴粚?，此時驅(qū)動晶體管5401的柵極端(或者第二端)的電位和信號線5406的電位之間的電位差(電壓)保持在電容器5402中。
注意，在一行像素中，將使得任何像素中輸入用于發(fā)光的視頻信號的發(fā)光元件發(fā)光的電流輸入到電壓源線5405上。因此，電壓源線5405的線電阻高，壓降受影響，這樣不能將期望電位設置到遠離將電位設置到電壓源線5405的驅(qū)動器電路的像素上。因此，優(yōu)選采用銅(Cu)作為電壓源線5405的材料，從而形成低電阻導線。
由于驅(qū)動晶體管5401是p型晶體管，其載流子的遷移率μ與n型晶體管相比通常很低。因此，在其中將p型晶體管用于驅(qū)動晶體管5401的情況下，要求驅(qū)動晶體管的溝道寬度W和溝道長度L之間的比W/L很大，以便提供合適的電流到發(fā)光元件。另一方面，由于開關晶體管5403是n型晶體管，載流子的遷移率μ很大，因此，可減小W/L。此外，形成LDD區(qū)以減小關斷電流，另外，開關晶體管5403可以是多柵晶體管，從而減小柵漏電流。因此，增加了其溝道長度。因此，優(yōu)選地將開關晶體管5403形成為具有較小的W/L。注意，在本實施例中，開關晶體管5403具有三柵結構，然而，其也可具有雙柵結構，柵極的數(shù)量并不受限制。
因此，考慮到溝道寬度W和溝道長度L之間的比W/L，優(yōu)選的是將驅(qū)動晶體管5401和開關晶體管5403排列在使得流過晶體管的電流的各個方向彼此垂直的各個方向上。這樣的結果是，在像素的設計中，可實現(xiàn)有效的排列，從而使得構成像素的元件(晶體管或者電容器)或者導線的面積很小，其中構成像素的元件(晶體管或者電容器)或者導線是黑色矩陣。
此外，考慮驅(qū)動晶體管5401的溝道寬度W增加，由于成為其連接到電壓源線5405的第一端的雜質(zhì)區(qū)面積增加，因此其被優(yōu)選的設置成與電壓源線5405重疊。也就是說，將驅(qū)動晶體管5401優(yōu)選地進行設置，使得流過電壓源線5405的電流方向與流過驅(qū)動晶體管5401的電流方向彼此垂直。
此外，將與視頻信號對應的模擬信號電位輸入到信號線5406中，因此信號線5406優(yōu)選地由與晶體管的源電極和漏電極相同的材料形成，其線電阻低。此外，由于信號線5406在像素的一側(cè)方向延伸，并且在該像素設計中，在矩形形狀的像素的長度側(cè)方向上延伸，其面積變大。因此，將信號線5406用于電容器的頂部電極。其底部電極由與晶體管的柵電極相同的材料形成。因此，電容器5402a和電容器5402b形成在晶體管的夾層絕緣薄膜夾在頂部電極和底部電極之間的地方。電容器5402a和電容器5402b各自的頂部電極彼此連接，其各自的底部電極彼此連接。因此，結果是，電容器5402a和電容器5402b并聯(lián)連接。因此，它們可被認為是具有通過簡單疊加電容器5402a和電容器5402b的各個靜電電容值而得到的合成電容值的一個電容器5402。因此，電容器5402a和電容器5402b對應于圖6所示的電容器602。
注意，要求電容器602保持電壓一個特定的時間。因此，需要具有大電容值的可積累大電荷量的電容器。為了增加電容器602的電容值，盡管夾在形成電容器602的電極之間的介電質(zhì)可由高介電常數(shù)材料形成，或者其薄膜厚度可能很薄，這要求改變制造工藝，從而形成了限制。另一方面，通過增加電容器602的電極面積，可容易增加電容值。
這里，在具有圖54所示的像素的顯示器件中，以矩陣形式排列像素，其中該矩陣對應于在列方向上設置電壓源線并且在行方向上設置信號線，在與像素列方向(長度側(cè)方向)上的長度相同的長度上的信號線5406用作每個像素的電容器5402的頂部電極。
也就是說，具有大電容值的電容器5402可由信號線5406實現(xiàn)，其基本為黑色矩陣，這樣，可減小為形成電容器5402而單獨提供的區(qū)域。因此，可強烈增加圖像寬高比。
另外，由于電容器5402保持電壓一個特定時間，因此必須防止存儲的電荷放電。因此，優(yōu)選的是開關晶體管5403的漏電流(關斷電流或者柵漏電流)減小。本實施例像素中的開關晶體管5403具有低濃度雜質(zhì)區(qū)(也稱作“LDD”)，并采用多柵結構，從而減小開關晶體管5403的漏電流。
此外，在本實施例的像素中，將開關晶體管5403和驅(qū)動晶體管5401設置在各自的溝道長度方向彼此垂直的方向上，這樣構成像素的元件可有效設置在成為像素的黑色矩陣的區(qū)域中。
此外，如本實施例中的像素中，通過將電容器形成為長度大致與像素的長度側(cè)方向，可實現(xiàn)具有足夠高電壓保持容量的電容器。此外，通過采用信號線5406作為頂部電極，可將電容器5402形成在成為黑色矩陣的導線的區(qū)域中，從而可極大增加像素的圖像寬高比。
在本實施例中，參考圖47描述的是移動電話的結構的實施例，其顯示部采用使用本發(fā)明的像素結構的顯示器件。
將顯示板4710包括在殼體4700中從而成為可拆卸的。根據(jù)顯示板4710的尺寸，殼體4700的形式和尺寸可任意改變。具有顯示板4710的殼體4700固定在印刷電路板4701中從而形成模塊。
顯示板4710通過FPC4711連接到印刷電路板4701上。在印刷電路板4701上，形成揚聲器4702，麥克風4703，發(fā)送和接收電路4704，以及包括CPU，控制器等等的信號處理電路4705。將該模塊，輸入裝置4706，以及電池4707進行組合，將其存儲在外殼4709中。將顯示板4710的像素區(qū)設置成可以從形成在外殼中的窗口4712看到。
通過采用TFT在相同基底上形成像素區(qū)和一部分外圍驅(qū)動器電路(在多個驅(qū)動器電路中運行頻率較低的驅(qū)動器電路)而形成顯示板4710，在IC芯片上形成一部分外圍驅(qū)動器電路(在多個驅(qū)動器電路中運行頻率高的驅(qū)動器電路)，通過COG(玻璃芯片)將IC芯片安裝到顯示板4710上?？商鎿Q地，可通過采用TAB(自動帶粘合)或者印刷電路板而將IC芯片連接到玻璃基底上。注意，圖42a示出了這樣的一種顯示板的結構實例，其中該顯示板為一部分外圍驅(qū)動器電路形成在與像素區(qū)相同的基底上，具有另一部分外圍驅(qū)動器電路的IC芯片通過COG等進行安裝。通過采用上述結構，可減小顯示器件的功耗，并且可延長移動電話的平均電荷壽命。此外，實現(xiàn)了移動電話的成本降低。
可將實施方式1-6所述的像素結構任意應用到像素區(qū)上。
例如，應用實施方式3所述的圖7的像素結構，通過由具有相同導電類型的晶體管將像素區(qū)和外圍驅(qū)動器電路形成在與像素區(qū)相同的基底，減少了制造工藝，從而實現(xiàn)了成本降低。
可替換地，通過應用實施方式2所述的圖56的像素結構，可使發(fā)光時間變長，這樣可減小發(fā)光元件的瞬時發(fā)光度，提高發(fā)光元件的可靠性。
此外，通過采用緩沖器電路來轉(zhuǎn)換設置到掃描線或者信號線上的信號阻抗以提高電流源容量，防止了信號延遲，可縮短一行像素的寫入時間。因此，可提供高分辨率顯示器件。
此外，為了進一步減小功耗，像素區(qū)可采用TFT在基底上形成，所有的外圍驅(qū)動器電路可形成在IC芯片上，IC芯片可通過COG(玻璃芯片)等安裝到顯示板上，如圖42b所示。
注意，本實施例中所述的結構是移動電話的一個實例，本發(fā)明的像素結構不僅可應用到具有上述結構的移動電話中，而且可應用到具有各種結構的移動電話中。
圖45示出了組合顯示板4501和電路板4502的EL模塊。顯示板4501包括像素區(qū)4503，掃描線驅(qū)動器電路4504，信號線驅(qū)動器電路4505。在電路板4502上，形成控制電路4506，信號驅(qū)動電路4507等。顯示板4501和電路板4502通過連接導線4508彼此連接。作為連接導線，可使用FPC等等。
通過采用TFT在相同基底上形成像素區(qū)和一部分外圍驅(qū)動器電路(在多個驅(qū)動器電路中運行頻率低的驅(qū)動器電路)而形成顯示板4501，在IC芯片上形成一部分外圍驅(qū)動器電路(在多個驅(qū)動器電路中運行頻率高的驅(qū)動器電路)，將IC芯片通過COG(玻璃芯片)等等安裝到顯示板4501上?？商鎿Q地，采用TAB(自動帶粘合)或者印刷電路板將IC芯片安裝到顯示板4501上。注意，圖42a示出了這樣的結構實例，其中一部分外圍驅(qū)動器電路形成在與像素區(qū)相同的基底上，具有另一部分外圍驅(qū)動器電路的IC芯片通過COG等進行安裝。
在像素區(qū)中，可任意使用實施方式1到6所述的像素結構。
例如，應用實施方式3所述的圖7的像素結構，通過由具有相同導電類型的晶體管將像素區(qū)和外圍驅(qū)動器電路形成在與像素區(qū)相同的基底，減少了制造工藝，從而實現(xiàn)了成本降低。
可替換地，通過應用實施方式2所述的圖56的像素結構，可使發(fā)光時間變長，這樣可減小發(fā)光元件的瞬時發(fā)光度，提高發(fā)光元件的可靠性。
此外，通過采用緩沖器電路來轉(zhuǎn)換設置到掃描線或者信號線上的信號阻抗以提高電流源容量，防止了信號延遲，可縮短一行像素的寫入時間。因此，可提供高分辨率顯示器件。
此外，為了進一步減小功耗，像素區(qū)可采用TFT在基底上形成，所有的外圍驅(qū)動器電路可形成在IC芯片上，IC芯片可通過COG(玻璃芯片)等等安裝到顯示板上。
此外，通過應用實施方式3所述的圖7的像素結構，像素可僅由n型晶體管形成，這樣非晶半導體(例如非晶硅)可用作晶體管的半導體層。也就是說，在難于形成均勻結晶半導體薄膜的地方可制造大的顯示器件。此外，通過采用非晶半導體薄膜作為構成像素的晶體管的半導體層，可減少制造工藝，并且可實現(xiàn)制造成本的降低。
優(yōu)選的是，在其中將非晶半導體薄膜應用到構成像素的晶體管的半導體層時，像素區(qū)可采用TFT在基底上形成，所有的外圍驅(qū)動器電路可形成在IC芯片上，并且IC芯片可通過COG(玻璃芯片)安裝到顯示板上。圖42b示出了這種結構的實例，其中像素區(qū)形成在基底上，將具有外圍驅(qū)動器電路的IC芯片通過COG等安裝到基底上。
由上述EL模塊可完成EL TV接收器。圖46是示出EL TV接收器的主要結構的框圖。調(diào)諧器4601接收視頻信號和音頻信號。視頻信號由視頻信號放大器電路4602，視頻信號處理電路4603，以及控制電路4506進行處理，其中視頻信號處理電路4603用于將從視頻信號放大器電路4602輸出的信號轉(zhuǎn)換成分別對應于紅色，綠色和藍色的顏色信號，控制電路4506用于將視頻信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器電路的輸入格式?？刂齐娐?506輸出信號到掃描線側(cè)和信號線側(cè)的每一個。在以數(shù)字模式進行驅(qū)動時，可采用這樣的結構，其中信號分頻線路4507設置在信號線側(cè)，以在分頻成m個信號的同時提供輸入信號。
將由調(diào)諧器4601接收的音頻信號發(fā)送到音頻信號放大器電路4604，其輸出通過音頻信號處理電路4605提供給揚聲器4606?？刂齐娐?607接收接收站(所接收的頻率)數(shù)據(jù)以及來自輸入部4608的音量控制數(shù)據(jù)，并且發(fā)送信號給調(diào)諧器4601以及音頻信號處理電路4605。
通過將圖45所示的EL模塊組合到殼體44001中，可完成TV接收器，如圖44A所示。顯示部44003由EL模塊構成。此外，任意提供揚聲器部44004，視頻輸入端44005等。
不必說，本發(fā)明可應用到除TV接收器以外的各種裝置中，例如個人計算機的監(jiān)視器，并且特別是應用到例如信息顯示板的車站或者飛機上的大顯示媒介，以及街道上的廣告板。
本申請基于2005年3月18日在日本專利局提交的序列號為no.2005080214的日本專利申請，其全部內(nèi)容在此被引作參考。
權利要求
1.一種包括像素的半導體器件，包括電極；具有柵極端、第一端和第二端的晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在晶體管的柵極端和第二端之間，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，并且晶體管的第二端電連接到該電極。
2.一種包括像素的半導體器件，包括電極；具有柵極端、第一端和第二端的晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在晶體管的柵極端和第二端之間，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，并且晶體管的第二端電連接到該電極，以及其中第一導線通過電容器和開關電連接到該電極。
3.一種包括像素的半導體器件，包括電極；具有柵極端、第一端和第二端的晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在晶體管的柵極端和第二端之間，其中晶體管的第一端電連接到第二導線，并且晶體管的第二端電連接到該電極，其中第一導線通過電容器和開關電連接到該電極，以及其中晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線。
4.一種包括像素的半導體器件，包括電極；具有柵極端、第一端和第二端的晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；開關，設置在晶體管的柵極端和第二端之間；以及至少第一和第二電壓發(fā)生電路；其中晶體管的第一端電連接到第二導線，并且晶體管的第二端電連接到該電極，其中第一導線通過電容器和開關電連接到該電極，以及其中晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線。
5.一種包括像素的顯示器件，包括發(fā)光元件；具有柵極端、第一端和第二端并用于驅(qū)動該發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持驅(qū)動晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，并且驅(qū)動晶體管的第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極。
6.一種包括像素的顯示器件，包括發(fā)光元件；具有柵極端、第一端和第二端并用于驅(qū)動該發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持驅(qū)動晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，并且驅(qū)動晶體管的第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上，以及其中第一導線通過電容器和開關電連接到電極上。
7.一種包括像素的顯示器件，包括發(fā)光元件；具有柵極端、第一端和第二端并用于驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持驅(qū)動晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及開關，設置在驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，驅(qū)動晶體管的第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上，其中第一導線通過電容器和開關電連接到電極上，以及其中驅(qū)動晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線上。
8.一種包括像素的顯示器件，包括發(fā)光元件；具有柵極端、第一端和第二端并用于驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持驅(qū)動晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；開關，設置在驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間，以及至少第一和第二電壓發(fā)生電路，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，并且驅(qū)動晶體管的第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極，其中第一導線通過電容器和開關電連接到電極上，以及其中晶體管的柵極端通過電容器電連接到第一導線上。
9.一種顯示器件，包括多條掃描線；多條信號線；多個像素，其以對應于多條掃描線和多條信號線的矩陣方式設置，并且其每一個連接到多條掃描線中的一條上并且連接到多條信號線中的一條上；信號寫入裝置，用于給信號線提供被寫入到像素中的視頻信號；像素選擇裝置，用于給多條掃描線提供用于選擇將要被寫入的像素的信號；以及電壓供給裝置，用于給信號線提供電壓，該電壓用于基于在像素中被寫入的視頻信號的電壓控制像素的一個發(fā)光/不發(fā)光上的全部。
10.根據(jù)權利要求4的半導體器件，還包括信號線驅(qū)動器，以及設置在信號線驅(qū)動器和第一導線之間的開關。
11.根據(jù)權利要求8的顯示器件，信號線驅(qū)動器，以及設置在信號線驅(qū)動器和第一導線之間的開關。
12.根據(jù)權利要求9的顯示器件，其中電壓供給裝置包括在多條信號線中每某些信號線提供不同的電壓的裝置。
13.一種電子裝置，其中根據(jù)權利要求5的顯示器件包括在顯示部中。
14.一種電子裝置，其中根據(jù)權利要求6的顯示器件包括在顯示部中。
15.一種電子裝置，其中根據(jù)權利要求7的顯示器件包括在顯示部中。
16.一種電子裝置，其中根據(jù)權利要求8的顯示器件包括在顯示部中。
17.一種包括像素的顯示器件的驅(qū)動方法，包括發(fā)光元件；具有柵極端、第一端和第二端并用于驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；第一導線；第二導線；電容器，用于保持驅(qū)動晶體管的柵極端和第一導線之間的電位差；以及使驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導通/不導通的開關，其中驅(qū)動晶體管的第一端電連接到第二導線，并且驅(qū)動晶體管的第二端電連接到發(fā)光元件的像素電極上，該驅(qū)動方法包括在像素的信號寫入期間中的寫入信號到像素中時，通過開關使得驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分導通，輸入視頻信號到第一導線，并且給第二導線輸入第一電壓，該第一電壓與發(fā)光元件的對電極之間的電壓差等于或者高于發(fā)光元件的正向閾值電壓；當信號寫入到像素中完成時，通過開關使得驅(qū)動晶體管的柵極端和第二端之間的部分不導通，并且給第二導線輸入第二電壓，該第二電壓與發(fā)光元件對電極之間的電壓差小于發(fā)光元件的正向閾值電壓；以及在發(fā)光期間給第一導線輸入以模擬方式變化的電壓，并給第二導線輸入第一電壓。
全文摘要
當發(fā)光元件具有相同的亮度時，當像素的發(fā)光區(qū)域面積(也叫做圖像寬高比)增加時，從一個像素得到的發(fā)光度更高。如果構成像素的晶體管和導線數(shù)量大，那么像素的圖像寬高比低。因此，本發(fā)明旨在減少構成像素的晶體管和導線的數(shù)量，從而增加圖像寬高比。代替其上設置特定電壓的電源線，提供通過信號控制電壓的電壓源線；將所施加的電壓提供到發(fā)光元件上可由電壓源線的信號控制，而不提供開關。
文檔編號H05B33/08GK1848223SQ200610082029
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權日2005年3月18日
發(fā)明者木村肇 申請人:株式會社半導體能源研究所