專利名稱：半導(dǎo)體器件及顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠用晶體管控制供給負(fù)載的電流的半導(dǎo)體器件。特別地，本發(fā)明涉及一種由亮度可由電流改變的電流驅(qū)動型發(fā)光元件形成的像素，一種包括掃描線驅(qū)動電路和信號線驅(qū)動電路的顯示器件，及其驅(qū)動方法。進(jìn)一步，本發(fā)明還涉及在顯示部分具有該顯示器件的電子器件。
背景技術(shù)：
近年來，具有由例如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光元件形成的像素的所謂自發(fā)光型顯示器件引起了注意。作為發(fā)光元件應(yīng)用于這種自發(fā)光型顯示器件，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)EL元件、以及電致發(fā)光(也稱電致發(fā)光(EL)元件)元件值得注意，并應(yīng)用于EL顯示等等。發(fā)光元件例如自發(fā)光的OLED，與液晶顯示比較的優(yōu)勢在于像素可見度高，不要求背光，響應(yīng)快等等。發(fā)光元件的亮度是由流經(jīng)的電流值控制。
作為表示這種顯示器件的灰度的驅(qū)動方法，有模擬灰度法和數(shù)字灰度法。模擬方法包括以模擬方式控制發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度的方法和以模擬方式控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的方法。模擬灰度法通常采用以模擬方式控制發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度的方法。然而，以模擬方式控制發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度的方法容易受每個像素的薄膜晶體管(下文中也稱TFT)的性能變化的影響，該變化導(dǎo)致每個像素的光發(fā)射改變。另一方面，數(shù)字灰度法，以數(shù)字方式控制發(fā)光元件的導(dǎo)通/關(guān)斷來表示灰度。在數(shù)字灰度法的情況下，每個像素的亮度的一致性很好；然而，由于只有兩個狀態(tài)發(fā)光或不發(fā)光，僅能表示兩個灰度等級。所以，采用另一種結(jié)合的方法以實(shí)現(xiàn)多等級灰度。有區(qū)域灰度法，以選擇加權(quán)的像素發(fā)光區(qū)域來表示灰度，有時間灰度法，以選擇加權(quán)的像素發(fā)光時間來表示灰度。在數(shù)字灰度法中，通常采用能夠獲得高分辨率的時間灰度法。
專利文獻(xiàn)1日本專利文獻(xiàn)特開No.2001-343933

發(fā)明內(nèi)容
在時間灰度法中，以數(shù)字方式開啟或關(guān)斷驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管。所以，由形成像素的晶體管的特性變化導(dǎo)致的像素的亮度變化影響不大。
通常，當(dāng)晶體管導(dǎo)通，在P溝道晶體管的情況下，輸入一個低(下文中也稱為L電平)電勢。該L電平電勢比P溝道晶體管的源端電勢更低，且P溝道晶體管的源端電勢與L電平電勢之間的電勢差等于或低于P溝道晶體管的閾值電壓。進(jìn)一步，在N溝道晶體管中，輸入一個高(下文中也稱為H電平)電勢。該H電平電勢比N溝道晶體管的源端電勢更高，且H電平電勢與N溝道晶體管的源端電勢之間的電勢差等于或高于N溝道晶體管的閾值電壓。注意通常P溝道晶體管的閾值電壓是一個低于0V的電壓。進(jìn)一步，通常N溝道晶體管的閾值電壓是一個高于0V的電壓。所以，當(dāng)晶體管的柵源電壓是0V，晶體管是關(guān)斷的，沒有電流流動。這種晶體管被稱為增強(qiáng)型晶體管(也稱為常斷型)。
另一方面，有的晶體管在柵源電壓為0V的時候也有電流流動。注意這種晶體管被稱為耗盡型晶體管(也稱為常通型)。
通常晶體管都被制造為常斷型的。然而，由于制造的多樣性，存在晶體管被制造為常通型的情況。當(dāng)驅(qū)動晶體管是常通型，有這樣一種情況，即使當(dāng)一個像素沒有被要求不發(fā)光時，電流流過驅(qū)動晶體管，電流也流過發(fā)光元件。因而，不能實(shí)現(xiàn)精確顯示。
考慮到這點(diǎn)，有一種情況是通過將驅(qū)動晶體管的溝道形成區(qū)內(nèi)摻雜與源區(qū)和漏區(qū)相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)而將驅(qū)動晶體管完全制造為常斷型。也就是說，驅(qū)動晶體管在一些情況下更完全地制造成增強(qiáng)型晶體管，通常被稱為溝道摻雜?？蛇x地，在驅(qū)動晶體管是P溝道晶體管的情況下，關(guān)斷驅(qū)動晶體管(電勢輸入到驅(qū)動晶體管的柵極端)的視頻信號的電勢被設(shè)置得比輸入到驅(qū)動晶體管的源極端的電勢更高以關(guān)斷該驅(qū)動晶體管。類似地，在驅(qū)動晶體管是N溝道晶體管的情況下，關(guān)斷驅(qū)動晶體管(電勢輸入到驅(qū)動晶體管的柵極端)的視頻信號的電勢被設(shè)置得比輸入到驅(qū)動晶體管的源極端的電勢更低以關(guān)斷該驅(qū)動晶體管。
此處，在數(shù)字灰度法中，采用同時執(zhí)行對像素的信號的寫入操作和對像素的信號的擦除操作的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高分辨率和高灰度顯示。也就是說，在驅(qū)動方法中，寫入信號的像素立刻開始發(fā)光周期(維持周期)，寫入該像素的信號在對像素寫入下一個信號之前被擦除，以保證發(fā)光周期比信號對像素的寫入周期(尋址周期)更短。圖8描述了這種驅(qū)動方法。
圖8顯示了一幀周期內(nèi)隨時間流逝進(jìn)行的操作。在圖8中，橫向表示時間的流逝，縱向表示掃描線的掃描行的數(shù)量。
當(dāng)顯示圖像時，寫入操作和發(fā)光操作被重復(fù)執(zhí)行。為一幅圖像(一幀)執(zhí)行寫入操作和發(fā)光操作的時間被稱為一個幀周期。對一幀的信號的處理沒有特別的限制，然而最好每秒至少大約60次，使看圖像的人不感到閃爍。
如圖8所示，一個幀周期被分為四個子幀周期，包括尋址周期Ta1、Ta2、Ta3和Ta4，以及維持周期Ts1、Ts2、Ts3和Ts4。也就是說，每個像素行都按時間分割為寫入時間Tb1、Tb2、Tb3和Tb4，以及發(fā)光時間Ts1(i)、Ts2(i)、Ts3(i)和Ts4(i)。當(dāng)發(fā)光信號輸入到像素時，發(fā)光元件處于在維持周期的發(fā)光狀態(tài)。每個子幀的發(fā)光時間的比例為Ts1(i)∶Ts2(i)∶Ts3(i)∶Ts4(i)＝23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1，因而可以表示一個4位的灰度。然而，位數(shù)和灰度的等級并不僅限于此處的描述，例如，八個子幀周期可以表示8位的灰度。
一個幀周期的操作描述如下。首先，在尋址周期Ta1，在從第一到最后一行的每一行的寫入周期Tb1內(nèi)進(jìn)行寫操作。也就是說，連續(xù)輸入掃描信號從第一行開始掃描，從而選擇像素。然后，當(dāng)像素被選中，視頻信號從信號線輸入到該像素。根據(jù)其電勢，控制每個像素在維持周期Ts1內(nèi)發(fā)光或者不發(fā)光。因此，對像素的寫入操作的開始時間根據(jù)各行而不同。寫入操作終止的行繼而開始維持周期Ts1。在維持周期，被輸入發(fā)光信號的像素的發(fā)光元件處于發(fā)光狀態(tài)。進(jìn)一步，維持周期Ts1終止的行繼而開始下一個子幀周期的信號寫入操作，繼而在每個信號寫入時間Tb2中寫入操作類似地從第一到最后一行進(jìn)行。這樣，在尋址周期Ta2、Ta3和Ta4，視頻信號類似地輸入像素，根據(jù)其電勢，每個像素在維持周期Ts2、Ts3和Ts4內(nèi)被控制發(fā)光或不發(fā)光。重復(fù)上述操作，直到維持周期Ts4，操作終止。
如維持周期Ts4，在發(fā)光時間在寫入操作到最后一行終止之前已經(jīng)終止的行中，當(dāng)維持周期被要求強(qiáng)制終止，被寫入像素的視頻信號在擦除時間Te內(nèi)被擦除，以控制強(qiáng)制產(chǎn)生不發(fā)光狀態(tài)。在強(qiáng)制產(chǎn)生不發(fā)光狀態(tài)的行中，不發(fā)光狀態(tài)被維持一定周期(該周期是不發(fā)光周期Te4)。一旦最后一行的寫入周期結(jié)束，下一幀周期(或子幀周期)的尋址周期繼而從第一行開始。從而，可以提供了發(fā)光周期比尋址周期短的子幀周期。
這樣，子幀周期中的發(fā)光時間的整體時間對應(yīng)于每個像素在一個幀周期內(nèi)的發(fā)光時間，由此表示灰度。
注意子幀周期繼而以最長的維持周期的次序安排；然而，不是必需依此安排。例如，子幀周期可以按最短的維持周期安排，或者具有一個長維持周期和一個短維持周期的子幀周期可以隨機(jī)安排。
圖2示出了執(zhí)行這種驅(qū)動方法的常規(guī)顯示器件的像素結(jié)構(gòu)。提供驅(qū)動晶體管201，開關(guān)晶體管202，電容器203，發(fā)光元件204，第一掃描線205，信號線206，電源線207，擦除晶體管209，以及第二掃描線210。注意驅(qū)動晶體管201是P溝道晶體管，開關(guān)晶體管202是N溝道晶體管，以及擦除晶體管209是N溝道晶體管。
開關(guān)晶體管202具有柵端連接到掃描線205，第一端(源端或漏端)連接到信號線206，以及第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管201的柵端。進(jìn)一步，開關(guān)二極管202的第二端通過電容器203連接到電源線207。驅(qū)動晶體管201具有連接到電源線207的第一端(源端或漏端)，以及連接到發(fā)光元件204的第一電極(像素電極)的第二端(源端或漏端)。發(fā)光元件204的第二電極(相對電極)208設(shè)置在低電源電勢Vss上。注意低電源電勢Vss是滿足Vss＜Vdd的電勢，標(biāo)準(zhǔn)的高電源電勢Vdd設(shè)置在電源線207上。低電源電勢Vss可以被設(shè)為GND、0V等等。高電源電勢Vdd和低電源電勢Vss之間的電勢差施加到發(fā)光元件204上，給發(fā)光元件204提供電流以發(fā)光，所以，高電源電勢Vdd和低電源電勢Vss被設(shè)置成此二者之間的電勢差成為發(fā)光元件204的正向閾值電壓。
擦除晶體管被設(shè)置為與電容器203并聯(lián)。即，擦除晶體管209的第一端(源端或漏端)與驅(qū)動晶體管201的柵端連接，以及第二端(源端或漏端)連接到電源線207。進(jìn)一步，擦除晶體管209的柵端連接到第二掃描線210。注意當(dāng)驅(qū)動晶體管201的柵電容器作為代替時，可以去掉電容器203。
接下來，介紹實(shí)現(xiàn)上述驅(qū)動方法的對像素的操作。注意具有這種像素的顯示器件使用電壓輸入電壓驅(qū)動法，由對像素寫入視頻信號的電壓數(shù)據(jù)來控制像素的發(fā)光或不發(fā)光。當(dāng)像素發(fā)光，電壓施加到該像素的發(fā)光元件，由此獲得基于該電壓的亮度。從而，由操縱驅(qū)動晶體管201作為開關(guān)，可以施加電壓到發(fā)光元件204。
首先，介紹對像素的信號的寫入操作。當(dāng)一個像素被第一掃描線205選中，這是開關(guān)晶體管202導(dǎo)通的情況，視頻信號從信號線206輸入到像素。然后，與該視頻信號的電壓對應(yīng)的電荷積累在電容器203中，當(dāng)開關(guān)晶體管202關(guān)斷，電容器203保持該電壓。該電壓是驅(qū)動晶體管201的柵端和第一端之間的電壓，并且對應(yīng)于驅(qū)動晶體管201的柵源電壓Vgs。
注意晶體管(此處簡單以N溝道晶體管為例)的工作區(qū)通?？梢苑譃榫€性區(qū)和飽和區(qū)。當(dāng)源漏電壓是Vds，柵源電壓是Vgs，以及閾值電壓是Vth，線性區(qū)和飽和區(qū)的邊界是當(dāng)滿足(Vgs-Vth)＝Vds時。當(dāng)滿足(Vgs-Vth)＜Vds時，晶體管在飽和區(qū)工作，并且理想地，即使Vds改變，電流值也幾乎不改變。也就是說，電流值僅僅由Vgs的電平?jīng)Q定。另一方面，當(dāng)滿足(Vgs-Vth)＞Vds時，晶體管在線性區(qū)工作，電流值由Vds和Vgs的電平?jīng)Q定。接著，當(dāng)晶體管在線性區(qū)工作時，由于Vgs是高電壓，Vds可以是低電壓。也就是說，源端和漏端的電勢可以幾乎相等。所以，當(dāng)晶體管在線性區(qū)工作時，晶體管可以作為一個開關(guān)工作。
所以，在該像素的電壓輸入電壓驅(qū)動法的情況下，足以使驅(qū)動晶體管201導(dǎo)通或關(guān)斷的視頻信號輸入到柵端，以使得驅(qū)動晶體管201作為開關(guān)運(yùn)行。
所以，當(dāng)像素發(fā)光，使處于線性區(qū)的驅(qū)動晶體管201導(dǎo)通的視頻信號從信號線206輸入。接著，驅(qū)動晶體管201幾乎作為開關(guān)運(yùn)行；所以，將設(shè)置在電源線207上的電源電勢Vdd理想地全部施加給發(fā)光元件204的第一電極。另一方面，當(dāng)像素不發(fā)光時，從信號線206輸入足以使驅(qū)動晶體管201關(guān)斷的視頻信號。
也就是說，理想地，施加到發(fā)光元件204的電壓是恒定的，并且發(fā)光元件204獲得的亮度是恒定的。然后，在一個幀周期中提供多個子幀周期，并且在每個子幀周期中的信號寫入周期(尋址周期)內(nèi)將視頻信號寫入每個像素。在發(fā)光周期(維持周期)，每個像素保持該視頻信號。然后，像素發(fā)光或不發(fā)光取決于該視頻信號。注意在發(fā)光時間比尋址周期短的子幀中，在每個像素中保持的信號在擦除周期被擦除。然后，在每個子幀周期內(nèi)控制像素發(fā)光或不發(fā)光，由一個幀周期中發(fā)光時間的總和表示灰度光標(biāo)。
接下來，介紹對像素寫入的視頻信號在擦除周期的擦除操作。第二掃描線210選擇一個像素并開啟擦除晶體管209，由此擦除保持在電容器203中的電壓。也就是說，釋放在電容器203中積蓄的電荷，電容器203的相對電極的電勢達(dá)到相等。這樣，使驅(qū)動晶體管201的柵和源的電壓達(dá)到近似相等以關(guān)斷驅(qū)動晶體管201。
然而，此時，當(dāng)由于制造的變化等使得驅(qū)動晶體管201是常通(耗盡晶體管)時，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管201的柵和源電壓相等，電流仍流向驅(qū)動晶體管201，從而發(fā)光元件204發(fā)光。因此，由于不可能使像素不發(fā)光，不能實(shí)現(xiàn)精確顯示，導(dǎo)致產(chǎn)量減少。
在視頻信號使像素不發(fā)光的情況下，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管201是常通型，也可以由視頻信號的電勢滿足Vgs＞0。然而在圖2的像素結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)通過擦除使像素不發(fā)光時，只要滿足Vgs＝0即可。因此，電流流向驅(qū)動晶體管201，發(fā)光元件204發(fā)光。所以，發(fā)生顯示錯誤，產(chǎn)量降低。
考慮到這點(diǎn)，本發(fā)明提供一種顯示器件，抑制制造成本的增加，提高產(chǎn)量。
本發(fā)明的原理是當(dāng)用于擦除的信號線電勢升高，驅(qū)動晶體管的柵端電勢因此升高?？蛇x地，當(dāng)掃描線電勢下降，驅(qū)動晶體管的柵電勢因此下降。例如，掃描線和驅(qū)動晶體管的柵端通過整流元件連接。
進(jìn)一步，本發(fā)明的整流元件是電阻器、PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、二極管連接的晶體管或由碳納米管形成的二極管或它們的組合。
電勢傳輸元件可以代替整流元件使用。作為電勢傳輸元件，具有柵端、第一端和第二端的晶體管或該晶體管和電流電壓轉(zhuǎn)換元件，其中該晶體管的柵端和第二端通過該電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接。
本發(fā)明的半導(dǎo)體元件包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管，每個都包括柵端、第一端和第二端，并且本發(fā)明包括電流電壓轉(zhuǎn)換元件、第一配線、第二配線、第三配線、第四配線，以及電極。第一晶體管的第一端連接到第一配線，其柵端連接到第二配線，并且其第二端連接到第二晶體管的柵端。第二晶體管的第一端連接到第三配線并且其第二端連接到電極。第三晶體管的第一端連接到第二晶體管的柵端，其柵端連接到第四配線，并且其第二端通過電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線。
在本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，電流電壓轉(zhuǎn)換元件是電阻器、PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、晶體管、二極管連接的晶體管或它們的組合。
在本發(fā)明具有上述配置的半導(dǎo)體器件中，第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管并且第二晶體管是P溝道晶體管。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管，每個都包括柵端、第一端和第二端，并且本發(fā)明包括電流電壓轉(zhuǎn)換元件、第一配線、第二配線、第三配線、第四配線，以及發(fā)光元件，其中發(fā)光層夾在像素電極和相對電極之間。第一晶體管的第一端連接到第一配線，其柵端連接到第二配線，并且其第二端連接到第二晶體管的柵端。第二晶體管的第一端連接到第三配線并且其第二端連接到發(fā)光元件的像素電極。第三晶體管的第一端連接到第二晶體管的柵端，其柵端連接到第四配線，并且其第二端通過電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線。
在本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)的顯示器件中，電流電壓轉(zhuǎn)換元件是電阻器、PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、晶體管、二極管連接的晶體管或它們的組合。
在本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)的顯示器件中，第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管并且第二晶體管是P溝道晶體管。
本發(fā)明的電子器件在顯示部分具有上述結(jié)構(gòu)的顯示器件。
本發(fā)明使用的開關(guān)可以是任何開關(guān)，例如電子開關(guān)或機(jī)械開關(guān)。也就是說，它可以是只要能控制電流的任何東西，不限于特別類型。它可以是晶體管、二極管(PN二極管、PIN二極管、肖特基二極管、二極管連接的晶體管等等)或者由它們組成的邏輯電路。所以，在應(yīng)用晶體管作為開關(guān)的情況下，其極性(導(dǎo)電性)沒有特別限制，因?yàn)樗鼉H作為開關(guān)工作。然而，當(dāng)希望關(guān)斷電流更小時，最好使用具有小關(guān)斷電流極性的晶體管。例如，具有LDD區(qū)域或多柵結(jié)構(gòu)的晶體管具有小關(guān)斷電流。進(jìn)一步，當(dāng)作為開關(guān)的晶體管的源端電勢接近低電勢側(cè)的電源(Vss、GND、0V等等)時最好使用N溝道晶體管，并且當(dāng)源端電勢接近高電勢側(cè)的電源(Vdd等等)時最好使用P溝道晶體管。當(dāng)提高晶體管的柵源電壓的絕對值時，這有助于開關(guān)的有效操作。也要注意，通過使用N溝道晶體管和P溝道晶體管，也可以使用CMOS開關(guān)。用CMOS開關(guān)，即使當(dāng)情況改變使得輸出通過開關(guān)的電壓(也就是輸入電壓)比輸出電壓低或高時，操作也可以正常進(jìn)行。
本發(fā)明中，“連接”指“電連接”和“直接連接”。所以，在本發(fā)明披露的結(jié)構(gòu)中，在預(yù)定的連接中可以提供能進(jìn)行電連接的另一個元件(例如，開關(guān)、晶體管、電容器、電感器、電阻器、二極管等等)。可選地，可以實(shí)現(xiàn)不插入其它元件的連接。注意當(dāng)元件在不插入提供電連接的其它元件的情況下被連接，且不是電聯(lián)接而是直接連接時，稱為“被直接連接”或“處于直接連接”。注意當(dāng)描述成“被電連接”時，包括元件電連接的情況和元件被直接連接的情況。
注意，發(fā)光元件可以使用不同樣式。例如，可以使用由電磁作用改變對比度的顯示介質(zhì)，例如EL元件(有機(jī)EL元件、無機(jī)EL元件或包含有機(jī)材料和無機(jī)材料的EL元件)、電子釋放元件、液晶元件、電子墨水、光衍射元件、放電元件、數(shù)字微鏡器件(DMD)、壓電元件以及碳納米管。注意，使用EL元件的EL面板型顯示器件包括EL顯示器，使用電子釋放元件的顯示器件包括包括場發(fā)射顯示器(FED)、SED型平板顯示器(表面導(dǎo)電電子發(fā)射顯示器)等等，液晶面板型顯示器件包括液晶顯示器，使用電子墨水的數(shù)字紙型顯示器包括電子紙，使用光衍射元件的顯示器件包括光柵閥(GLV)型顯示器，使用放電元件的PDP(等離子體顯示面板)型顯示器包括等離子體顯示器，使用微鏡元件的DMD面板型顯示器件包括數(shù)字光處理(DLP)型顯示器件，使用壓電元件的顯示器件包括壓電陶瓷顯示器，使用碳納米管的顯示器件包括納米發(fā)射顯示器(NED)，等等。
注意本發(fā)明中的晶體管可以運(yùn)用各種樣式的晶體管。所以，本發(fā)明中運(yùn)用的晶體管類型沒有限制。因此，使用以非晶硅和多晶硅為代表的非晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)、使用半導(dǎo)體襯底或SOI襯底形成的MOS晶體管、使用半導(dǎo)體襯底或SOI襯底形成的結(jié)型晶體管或二極管、使用化合物半導(dǎo)體例如ZnO(氧化鋅)或基于InGaZnO(銦鎵鋅氧化物)的非晶半導(dǎo)體的晶體管、使用有機(jī)半導(dǎo)體或碳納米管的晶體管以及其它晶體管。注意非晶半導(dǎo)體膜可以包含氫或鹵素。在其上形成晶體管的襯底不限于特定類型，可以使用各種類型的襯底。所以，晶體管可以在例如單晶襯底、SOI襯底、玻璃襯底、塑料襯底、紙襯底、玻璃紙襯底、石英襯底等等之上形成。進(jìn)一步，可將在一個襯底上形成的晶體管移到另一襯底上。
注意本發(fā)明中的晶體管可以是在各種襯底上形成的各種類型的晶體管。所以，所有電路可以形成在玻璃襯底、塑料襯底、單晶襯底和SOI襯底或任何襯底上。當(dāng)所有電路形成于襯底上，組件數(shù)量的降低可以降低成本，并且組件之間的連接數(shù)量的減少可以增強(qiáng)可靠性。可選地，電路的一部分可以形成在一個襯底上且電路的另一部分可以形成在另一襯底上。也就是說，不要求所有電路都形成在同一襯底上。例如，電路的一部分可以形成在使用晶體管的玻璃襯底上且電路的另一部分可以形成在可以由COG(玻璃上的芯片)提供在玻璃襯底上的IC芯片中的單晶襯底上?？蛇x地，IC芯片可以由TAB(帶式自動鍵合)連接到玻璃襯底，或連接到印刷襯底。這樣，當(dāng)電路中的各部分形成在同一個襯底上時，組件數(shù)量的降低可以降低成本，并且組件之間的連接數(shù)量的減少可以提高可靠性。進(jìn)一步，具有高驅(qū)動電壓或高驅(qū)動頻率、消耗更多能量的部分最好不形成在同一襯底上，所以可以避免增加功耗。
注意一種晶體管可以有多種模式的結(jié)構(gòu)，不限于特定的結(jié)構(gòu)。例如，也可以使用具有兩個或多個柵線的多柵結(jié)構(gòu)。使用多柵結(jié)構(gòu)，可以降低關(guān)斷電流，由于改善晶體管的壓力阻力可以提高可靠性，并進(jìn)一步得到平滑特性即使在飽和區(qū)內(nèi)漏源電壓在工作中改變，漏源電流也幾乎不變。進(jìn)一步，可以在溝道上和下面提供柵電極。因此，溝道區(qū)增大，由此能改善S值(亞閾值系數(shù))，因?yàn)槿菀滋岣唠娏髦挡⑶胰菀仔纬珊谋M層。進(jìn)一步，可以在溝道之上或溝道之下提供柵電極?？梢圆捎们敖徊婊蚍唇徊娼Y(jié)構(gòu)。溝道區(qū)可以分為多個區(qū)域，并聯(lián)或串聯(lián)。進(jìn)一步，源電極或漏電極可以重疊在溝道(或溝道的部分)上。因此，電荷積蓄在溝道的一部分中，可以避免不穩(wěn)定的操作。進(jìn)一步，可以提供LDD區(qū)。由提供LDD區(qū)，能夠減小關(guān)斷電流并且由于改善晶體管的壓力阻力可以提高可靠性，以及進(jìn)一步獲得平滑特性即使在飽和區(qū)內(nèi)漏源電壓在工作中改變，漏源電流也幾乎不變。
注意在本發(fā)明中，一個像素對應(yīng)一個可以控制亮度的元件。所以，例如，一個像素表示一個用來表示亮度的彩色元件。因此，在由R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的彩色元件形成的彩色顯示器件的情況下，圖像的最小單元是由一個R像素、一個G像素和一個B像素組成的三個像素形成。注意彩色元件不限于由三種顏色組成，可以有更多顏色例如RGBW(W指白色)。進(jìn)一步，作為另一個例子，當(dāng)用多個區(qū)域控制一個彩色元件的亮度時，多個區(qū)域中的一個對應(yīng)于一個像素。所以，例如，在執(zhí)行區(qū)域灰度顯示的情況下，為了一個彩色元件提供多個區(qū)域以控制亮度，其作為一個整體表示灰度。其中一個控制亮度的區(qū)域?qū)?yīng)于一個像素。因此，在該情況下，一個彩色元件是由多個像素形成。而且，在該情況下，用來顯示的區(qū)域根據(jù)像素而彼此尺寸不同。在為了控制一個彩色元件的亮度的多個區(qū)域中，即形成一個彩色元件的多個像素，向每個像素供應(yīng)稍微不同的信號可以擴(kuò)展視角。注意，“一個像素(三色)”對應(yīng)一個包括R、G和B三像素的一個像素?！耙粋€像素(單色)”對應(yīng)于為一個彩色元件提供多個像素并且該多個像素統(tǒng)稱為一個像素的情況。
注意在本發(fā)明中，像素呈矩陣排列的情況不僅對應(yīng)于像素按縱條與橫條相互交叉的格子結(jié)構(gòu)排列的情況，也對應(yīng)當(dāng)全彩色顯示是由三種彩色元件(例如RGB)實(shí)現(xiàn)時三個彩色元件的點(diǎn)呈所謂三角配置排列的情況。注意彩色元件不限于三種顏色，可以有多種顏色例如RGBW(W指白色)。發(fā)光區(qū)域的尺寸可以因彩色元件的點(diǎn)而不同。
一個晶體管包括至少三個端。例如，具有至少三個端的晶體管具有柵電極、漏區(qū)和源區(qū)。在漏區(qū)和源區(qū)之間提供溝道區(qū)。此處，難以區(qū)分源區(qū)或漏區(qū)，這是由于它們?nèi)Q于晶體管的結(jié)構(gòu)、工作條件等等。所以，在本說明書中，柵電極被稱為柵端，作為源或漏的功能的區(qū)被稱為第一端或第二端。
注意柵包括柵電極和柵線(也被稱為柵連線、柵信號線等等)或它們的一部分。柵電極對應(yīng)于通過柵絕緣膜而部分覆蓋溝道區(qū)和形成LDD(輕摻雜漏)區(qū)的半導(dǎo)體等的導(dǎo)電膜。柵線對應(yīng)于連接像素的柵電極之間以及柵電極和其它線之間的配線。
然而，有作為柵電極并且也作為柵線工作的部分。該區(qū)域可以被稱為柵電極或柵線。也就是說，有不能區(qū)分是柵電極還是柵線的區(qū)域。例如，當(dāng)有溝道區(qū)覆蓋著延長的柵線時，該區(qū)域作為柵線并且也作為柵電極工作。所以，這一區(qū)域可以被稱為柵電極或柵線。
進(jìn)一步，以與柵電極同樣的材料形成并且連接到柵電極的區(qū)域也可以被稱為柵電極。類似地，以與柵線同樣的材料形成并且連接到柵線的區(qū)域也可以被稱為柵線。在嚴(yán)格意義上，在某些情況下這些區(qū)域不覆蓋溝道區(qū)域或不具有連接到另一個柵電極的功能。然而，由于制造成本與售價的差額等等，有以與柵電極或柵線同樣的材料形成并且連接到柵電極或柵線的區(qū)域。所以，這種區(qū)域也可以被稱為柵電極或柵線。
例如，在多柵晶體管中，一個晶體管和另一個晶體管的柵電極往往通過以與柵電極相同的材料形成的導(dǎo)電膜連接起來。當(dāng)多柵晶體管被當(dāng)作一個晶體管時，這種連接?xùn)烹姌O的區(qū)域可以被稱為柵線或柵電極。也就是說，以與柵電極或柵線同樣的材料形成的并且連接到柵電極或柵線的元件可以被稱為柵電極或柵線。而且，例如，連接?xùn)烹姌O和柵線的部分導(dǎo)電膜可以被稱為柵電極或柵線。
注意柵端對應(yīng)于柵電極的區(qū)域的一部分或電連接到柵電極的區(qū)域。
注意，源包括源區(qū)、源電極和源線(也稱為源連線、源信號線等等)或它們的一部分。源區(qū)對應(yīng)于包含大量P型雜質(zhì)(硼、鎵等等)或N型雜質(zhì)(磷、砷等等)的半導(dǎo)體區(qū)域。所以，源區(qū)中不包括包含少量P型雜質(zhì)或N型雜質(zhì)的區(qū)域，也就是LDD(輕摻雜漏)區(qū)。源電極對應(yīng)于由不同于源區(qū)的材料形成并電連接到源區(qū)的部分導(dǎo)電層。然而，源電極有時被稱為包括源區(qū)的源電極。源線對應(yīng)于用于連接像素的源電極之間和連接源電極和其它線之間的線。
然而，有作為源電極同時也作為源線工作的部分。該區(qū)域可以被稱為源電極或源線。也就是說，有不能區(qū)分是源電極還是源線的區(qū)域。例如，當(dāng)有源區(qū)覆蓋著延長的源線時，該區(qū)域作為源線并且也作為源電極工作。所以，這一區(qū)域可以被稱為源電極或源線。
進(jìn)一步，由與源電極同樣的材料形成并且連接到源電極的部分也可以被稱為源電極。連接在一個源電極和另一個源電極之間的部分也可以被稱為源電極。進(jìn)一步，覆蓋源區(qū)并且連接到源電極的部分可以被稱為源電極。類似地，由與源線同樣的材料形成并且連接到源線的部分可以被稱為源線。在嚴(yán)格意義上，在某些情況下這一部分可以不具有連接一個源電極到另一個源電極的功能。然而，由于制造成本與售價的差額等等，該部分是由與源電極或源線同樣的材料形成并且連接到源電極或源線。所以，該部分也可以被稱為源電極或源線。
例如，連接在源電極和源線之間的部分導(dǎo)電膜可以被稱為源電極或源線。
注意源端對應(yīng)于源區(qū)、源電極或電連接到源電極的區(qū)域的一部分。
注意漏與源類似。
注意在本發(fā)明中，半導(dǎo)體器件對應(yīng)于包括具有半導(dǎo)體元件(晶體管、二極管等等)的電路的器件。進(jìn)一步，半導(dǎo)體器件可以是利用半導(dǎo)體特性工作的普通器件。顯示器件對應(yīng)于包括顯示元件(液晶元件、發(fā)光元件等等)的器件。注意顯示器件可以是顯示板的主體，其中在半導(dǎo)體襯底上形成多個包括顯示元件例如液晶元件和EL元件的像素，或用來驅(qū)動像素的外圍驅(qū)動電路。而且，顯示器件可以包括配備柔性印刷電路(FPC)或印刷線路板(PWB)的器件。進(jìn)一步，發(fā)光器件對應(yīng)于包括自發(fā)光元件例如EL元件和特別用于FED的元件的顯示器件。液晶顯示器件對應(yīng)于包括液晶元件的顯示器件。
注意在本說明書中當(dāng)晶體管關(guān)斷時流動的微小電流和整流元件的反向電流統(tǒng)稱為關(guān)斷電流。
根據(jù)本發(fā)明，可以減少流向整流元件或晶體管的關(guān)斷電流。所以，能夠阻止輸入不發(fā)光(顯示黑色)的信號的像素的發(fā)光元件輕微發(fā)光。
進(jìn)一步，能夠提供一種顯示器件，不增加制造步驟而減小晶體管或整流元件的關(guān)斷電流，能夠抑制生產(chǎn)成本的增加并提高產(chǎn)量。
能夠提供一種在顯示部分具有該顯示器件的電子器件。


圖1是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖2是顯示傳統(tǒng)像素配置的圖。
圖3是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖4是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖5是顯示具有本發(fā)明的像素配置的顯示器件的圖。
圖6是顯示具有本發(fā)明的像素配置的顯示器件的圖。
圖7是顯示具有本發(fā)明的像素配置的顯示器件的圖。
圖8顯示了時序圖。
圖9是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖10是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖11是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖12是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖13是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖14是顯示像素布圖的圖。
圖15A到15C是本發(fā)明的像素的部分的截面圖。
圖16是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖17是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖18是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖19是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖20是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖21是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖22是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖23是顯示像素布圖的圖。
圖24是顯示像素布圖的圖。
圖25A和25B是顯示本發(fā)明的像素的操作的圖。
圖26A是本發(fā)明的像素的部分的截面圖，以及圖26B是像素布圖的部分的放大圖。
圖27A是本發(fā)明的像素的部分的截面圖，以及圖27B是像素布圖的部分的放大圖。
圖28A和28B是顯示發(fā)光元件的圖。
圖29A到29C是顯示板的部分的截面圖。
圖30是顯示板的部分的截面圖。
圖31是顯示EL模塊圖。
圖32是顯示EL電視接收器的主要結(jié)構(gòu)的圖。
圖33是顯示便攜式電話的結(jié)構(gòu)示例的圖。
圖34是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖35A到35H是本發(fā)明可以應(yīng)用于的電子器件的示例。
圖36A和36B是本發(fā)明的顯示板的示例。
圖37A和37B是本發(fā)明的顯示板的示例。
圖38A和38B是本發(fā)明的顯示器件的示例。
圖39A是本發(fā)明的顯示板的示例以及圖39B是本發(fā)明的顯示器件的示例。
圖40是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖41是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖42是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖43是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖44是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖45是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖46是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖47是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖48顯示了時序圖。
圖49是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖50是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖51是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖52A是顯示第一掃描線信號的電勢的圖，以及圖52B是顯示視頻信號電勢的圖。
圖53是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖54是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖55是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖56是顯示本發(fā)明的像素配置的圖。
圖57是本發(fā)明的像素配置的部分的截面圖。
圖58A是顯示本發(fā)明的顯示板的配置的示意圖以及圖58B是顯示本發(fā)明的顯示板的配置的示意圖。
圖59是本發(fā)明的顯示板的像素部分的示意圖。
圖60是本發(fā)明的顯示板的像素部分的示意圖。
圖61A是顯示第二掃描線信號的電勢的圖，以及圖61B是顯示視頻信號電勢的圖。
圖62是顯示第一掃描線信號、第二掃描線信號和視頻信號的電勢的圖。
具體實(shí)施例方式
雖然將經(jīng)由實(shí)施方式和參考附圖的實(shí)施例充分描述本發(fā)明，應(yīng)理解各種改變和修正是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的。所以，除非這種改變和修正超出本發(fā)明的范圍之外，否則它們應(yīng)當(dāng)解釋為被包含其中。
參考圖49描述本發(fā)明的像素的基本配置。
圖49所示的像素包括開關(guān)單元4901、驅(qū)動單元4902、電勢傳輸單元4903、發(fā)光元件4904、信號線4905、掃描線4906和電源線4907。開關(guān)單元4901控制信號線4905和驅(qū)動單元4902的控制端之間的導(dǎo)通或不導(dǎo)通。驅(qū)動單元4902按照輸入到控制端的信號來控制發(fā)光元件4904的驅(qū)動。也就是說，當(dāng)使像素發(fā)光的信號輸入到驅(qū)動單元4902的控制端時，電源從電源線4907供應(yīng)給發(fā)光元件4904。進(jìn)一步，當(dāng)使像素不發(fā)光的信號輸入到驅(qū)動單元4902的控制端，電源不從電源線4907供應(yīng)給發(fā)光元件4904。注意，預(yù)定電勢供應(yīng)給發(fā)光元件4904的相對電極4908。
電勢傳輸元件4903連接在掃描線4906和驅(qū)動單元4902的控制端之間，按照輸入到掃描線4906的信號(電勢)控制供應(yīng)給驅(qū)動單元4902的控制端的電勢。接著，輸入到驅(qū)動單元4902的控制端的電勢的電平取決于輸入到掃描線4906的電勢的電平而變化。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素時，開關(guān)單元4901變成導(dǎo)通，輸入到信號線4905的視頻信號(電壓)輸入到驅(qū)動單元4902的控制端。這樣，信號被寫入到像素。驅(qū)動單元4902保持著輸入到控制端的信號。
發(fā)光元件4904按照輸入到驅(qū)動單元4902的驅(qū)動端的信號發(fā)光或不發(fā)光。也就是說，像素發(fā)光或不發(fā)光。
在像素的擦除操作的情況下，信號被輸入到掃描線4906。這個信號包含電勢信息。足夠的電勢被輸入到驅(qū)動單元4902的控制端以使驅(qū)動單元4902不從電源線4907供應(yīng)電源給發(fā)光元件4904。這樣，避免了電源從驅(qū)動單元4902泄漏并且供應(yīng)給發(fā)光元件4904。
實(shí)施方式1在此實(shí)施方式中，描述了在將整流元件作為電源傳輸單元并應(yīng)用于具有像素的顯示器件的情況下的像素配置。
首先，參考圖1描述本實(shí)施方式的基本像素配置。此處，只示出了一個像素，但在顯示器件的像素部分中多個像素是排列成行方向和列方向的矩陣。
圖1所示的像素包括驅(qū)動晶體管101、開關(guān)晶體管102、電容器103、發(fā)光元件104、第一掃描線105、信號線106、電源線107、整流元件109和第二掃描線110。注意驅(qū)動晶體管101是P溝道晶體管以及開關(guān)晶體管102是N溝道晶體管。開關(guān)晶體管102具有連接到第一掃描線105的柵端、連接到信號線106的第一端(源端或漏端)、以及連接到驅(qū)動晶體管101的柵端的第二端(源端或漏端)。驅(qū)動晶體管101具有通過整流元件109連接到第二掃描線110的柵端。進(jìn)一步，開關(guān)晶體管102的第二端通過電容器103連接到電源線107。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管101具有連接到電源線107的第一端(源端或漏端)以及連接到發(fā)光元件104的第一電極(像素電極)的第二端(源端或漏端)。發(fā)光元件104的第二電極(相對電極)108設(shè)置在低電源電勢上。注意，在標(biāo)準(zhǔn)的高電源電勢設(shè)置在電源線107上時，低電源電勢滿足關(guān)系低電源電勢＜高電源電勢。例如GND、0V或類似值可以設(shè)置為低電源電勢。高電源電勢和低電源電勢的每一個都被設(shè)置為它們之間的電勢差與發(fā)光元件104的正向閾值電壓相等或更高。因此，高電源電勢和低電源電勢之間的電勢差施加到發(fā)光元件104上，給發(fā)光元件104供應(yīng)電流以發(fā)光。
注意電容器103可以連接到能夠保持驅(qū)動晶體管101的柵電勢的位置。例如，電容器103的一個電極可以連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，其另一電極可以連接到與電源線107不同的線。進(jìn)一步，當(dāng)驅(qū)動晶體管101的柵電容作為代替時，可以去掉電容器103。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號被寫入到像素時，開啟開關(guān)晶體管102的H電平信號被輸入到第一掃描線105。接著，開關(guān)晶體管102開啟，被信號寫入的像素被選中。接著，視頻信號從信號線106寫入像素。也就是說，對應(yīng)于視頻信號的電壓的電荷在電容器103中積累。當(dāng)?shù)谝粧呙杈€105被設(shè)為L電平以關(guān)斷開關(guān)晶體管102，電容器103保持該電壓。注意在驅(qū)動晶體管101的柵端和第一端之間的電壓對應(yīng)于驅(qū)動晶體管101的柵源電壓Vgs。
此處，在電壓輸入電壓驅(qū)動法的情況下，足以開啟或關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的視頻信號(用于開啟的Vsig(L)，用于關(guān)斷的Vsig(H))輸入到驅(qū)動晶體管101的柵端。也就是說，驅(qū)動晶體管101在線性區(qū)作為開關(guān)工作。
所以，當(dāng)輸入開啟驅(qū)動晶體管101的視頻信號Vsig(L)時，供應(yīng)給電源線107的電源電勢Vdd理想地全部供應(yīng)給發(fā)光元件104的第一電極。
輸入到第一掃描線105的H電平信號優(yōu)選是一個比使像素不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))高出一個開關(guān)晶體管102的閾值電壓Vth的電壓V1。因?yàn)?，?dāng)Vsig(H)輸入到信號線106時，作為N溝道晶體管的開關(guān)晶體管102的第一端成為漏端。所以，當(dāng)?shù)诙?此時源端)的電勢比柵端電勢低出一個開關(guān)晶體管102的閾值電壓Vth時，開關(guān)晶體管102被關(guān)斷。也就是說，當(dāng)開關(guān)晶體管102的柵電勢比V1低，輸入到信號線106的Vsig(H)不能輸入驅(qū)動晶體管101的柵端。那么，驅(qū)動晶體管101不能完全關(guān)斷，由此一些情況下發(fā)光元件104輕微發(fā)光。
輸入到第一掃描線105的L電平信號優(yōu)選是比Vsig(L)低的電勢。例如，在輸入到第一掃描線105的L電平信號的電勢等于使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))的電勢的情況下，當(dāng)Vsig(L)輸入到信號線106以用于寫入信號到另一行的像素時，在Vsig(H)寫入的像素中開關(guān)晶體管102的柵源電壓成為0V。那么，當(dāng)開關(guān)晶體管102是常通時，關(guān)斷電流流動。因此，在電容器103中積累的電荷被釋放，驅(qū)動晶體管101的柵電勢變低，所以電流流過驅(qū)動晶體管101使得一些情況下發(fā)光元件104輕微發(fā)光。
接下來，描述擦除操作。在擦除操作中，H電平信號輸入到第二掃描線110。接著，電流流過整流元件109，所以由電容器103保持的驅(qū)動晶體管101的柵端電勢能夠?yàn)橐欢ǖ念A(yù)定電勢。也就是說，能夠?qū)Ⅱ?qū)動晶體管101的柵端電勢設(shè)為預(yù)定電勢，并且不管在信號寫入周期寫入到像素的視頻信號如何，強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管101。注意，驅(qū)動晶體管101的柵端電勢變得比第二掃描線110的電勢低出一個整流元件109的閾值電壓。
此時，輸入第二掃描線110的H電平信號優(yōu)選是與輸入到電源線107的高電源電勢相等或更高的電勢。通過適當(dāng)設(shè)置H電平信號的電勢，當(dāng)在擦除周期強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管101時，驅(qū)動晶體管101的柵端電勢能夠設(shè)置得比其源端的電勢更高。因此，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管101是常通的，能夠強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管101以避免發(fā)光元件104輕微發(fā)光。
注意輸入到第二掃描線110的H電平可以是輸入到第一掃描線105的H電平。結(jié)果，可以減少電源線的數(shù)量。
注意除了在擦除操作中之外，L電平信號輸入到第二掃描線110。最好L電平信號的電勢是與使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))的電勢相等或更低的電勢。然而，如果L電平信號的電勢被設(shè)置過低，在不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))寫入像素的情況下，施加到整流元件109上的反偏置電壓變高。因此，流向整流元件109的關(guān)斷電流(也稱為反向電流)增大，保持在電容器103中的電荷泄漏。這樣，驅(qū)動晶體管101的柵電勢降低，由此驅(qū)動晶體管101的關(guān)斷電流增大。所以，最好L電平信號的電勢與使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))的電勢相等。
注意擦除操作擦除寫入到像素的視頻信號，并且對應(yīng)于圖8所示的時序圖中的擦除時間Te。進(jìn)一步，擦除周期是像素的擦除操作之后直到對像素的信號寫入操作的周期，對應(yīng)于圖8所示的時序圖中的擦除時間Te4。
如圖40所示，在本發(fā)明的像素中，電容器103的一個電極可以連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，并且其另一個電極可以連接到第二掃描線110。當(dāng)視頻信號被寫入到像素并且該像素保持該信號，第二掃描線110保持在L電平。所以，能夠保持驅(qū)動晶體管101的柵電勢。在擦除操作中，第二掃描線110設(shè)在H電平。因此，電容器103的一個電極的電勢升高。所以，能夠容易地迅速關(guān)斷驅(qū)動晶體管101。接著，電流流過整流元件109直到獲得關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的預(yù)定電勢。也就是說，能夠擦除寫入到像素的視頻信號，并且在整個擦除周期中第二掃描線110保持在H電平。
同樣在圖1中，在整個擦除周期中第二掃描線110保持在H電平。因此，能夠避免驅(qū)動晶體管101的柵電勢由于電荷泄漏而降低。
整流元件109可以采用二極管連接的晶體管。此外，也可以使用PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、由碳納米管形成的二極管等等。
圖3顯示了在二極管連接的N溝道晶體管用作整流元件109的情況下的像素配置。二極管連接的晶體管301的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。此外，二極管連接的晶體管301的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并連接到第二掃描線110。當(dāng)?shù)诙呙杈€110被設(shè)在L電平時，二極管連接的晶體管301的第二端作為源端工作。由于柵端和源端相連接，沒有電流流動。然而，當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，二極管連接的晶體管301的第二端作為漏端工作；所以，電流流過二極管連接的晶體管301。因此，二極管連接的晶體管301具有整流作用。
圖4顯示了在運(yùn)用二極管連接的P溝道晶體管的情況下的像素配置。二極管連接的晶體管401的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。此外，二極管連接的晶體管401的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。當(dāng)?shù)诙呙杈€110被設(shè)在L電平，由于柵端和源端相連接，所以沒有電流流過二極管連接的晶體管401。然而，當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，二極管連接的晶體管401的第二端作為漏端工作；所以，電流流過二極管連接的晶體管401。因此，二極管連接的晶體管401具有整流作用。
此時，輸入到第二掃描線110的H電平信號的電勢優(yōu)選是比電源線107的電勢更高的電勢。因此，能夠減少驅(qū)動晶體管101的關(guān)斷電流。進(jìn)一步，輸入到第二掃描線110的L電平信號的電勢優(yōu)選是與使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))相等或更低的電勢。然而，如果L電平信號的電勢被設(shè)置過低，則在不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))被寫入到像素的情況下，二極管連接的晶體管301和401的漏源電壓變高。因此，關(guān)斷電流增大。所以，最好L電平信號的電勢與使像素不發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))的電勢相等。
此處，圖14顯示了圖3所示的像素的布圖的例子。像素包括驅(qū)動晶體管1401、開關(guān)晶體管1402、電容器1403、像素電極1404、第一掃描線1405、信號線1406、電源線1407、二極管連接的晶體管1409以及第二掃描線1410。開關(guān)晶體管1402具有由第一掃描線1405的一部分形成的柵端，連接到信號線1406的第一端(源端或漏端)，以及連接到驅(qū)動晶體管1401的柵端的第二端(源端或漏端)。二極管連接的晶體管1409具有由第二掃描線1410的一部分形成的柵端，連接到驅(qū)動晶體管1401的柵端的第一端(源端或漏端)，以及連接到第二掃描線1410的第二端(源端或漏端)。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管1401具有連接到電源線1407的第一端(源端或漏端)以及連接到像素電極1404的第二端(源端或漏端)。電容器1403具有由形成驅(qū)動晶體管1401的柵端的電極的一部分形成的第一電極，以及由電源線1407的一部分形成的第二電極，以及在與作為驅(qū)動晶體管1401的第一端的雜質(zhì)區(qū)域(源區(qū)或漏區(qū))的同一層中形成的半導(dǎo)體層。圖14的像素布圖只是圖3顯示的像素的布圖的一個例子，該像素布圖不限于此。圖14中的驅(qū)動晶體管1401、開關(guān)晶體管1402、電容器1403、第一掃描線1405、信號線1406、電源線1407、二極管連接的晶體管1409以及第二掃描線1410分別對應(yīng)于圖3中的驅(qū)動晶體管101、開關(guān)晶體管102、電容器103、第一掃描線105、信號線106、電源線107、二極管連接的晶體管301以及第二掃描線110。由在像素電極1404上形成發(fā)光層和相對電極，完成圖3顯示的發(fā)光元件104。
為了更詳細(xì)描述像素配置，圖15A中顯示了沿虛線A-B的截面圖，以及圖15B中顯示了沿虛線C-D的截面圖。
基于截面圖15A和15B進(jìn)行描述?；?502形成在襯底1501上。襯底1501是由例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底和陶瓷襯底的絕緣襯底、或金屬襯底、半導(dǎo)體襯底或類似物形成?；?502可以由CVD法或?yàn)R射法形成。例如由使用SiH4、N2O和NH3作為源材料的CVD法形成的氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜或類似物。此外，也可以使用由這些層構(gòu)成的疊層。注意提供基膜1502是為了避免雜質(zhì)從襯底1501擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中。當(dāng)襯底1501是由玻璃襯底或石英襯底形成時，不必提供基膜1502。
島形的半導(dǎo)體層形成于基膜1502上。在半導(dǎo)體層中形成以下形成N溝道的溝道形成區(qū)1503、作為N溝道晶體管的源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)1505、低濃度雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))1504、形成P溝道的溝道形成區(qū)1518、作為P溝道晶體管的源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)1519以及形成電容器1527的第一電極的一部分的半導(dǎo)體層1520。柵電極1507、第一線1508和第二線1522形成在溝道形成區(qū)1503、溝道形成區(qū)1518和半導(dǎo)體層1520上，柵絕緣膜1506插在其間。作為柵絕緣膜1506，可以使用用CVD法或?yàn)R射法形成的氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜或類似物。進(jìn)一步，鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鋁或銅作為主要成分的薄膜、鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鈦(Ti)膜、鎢(W)膜、鉬(Mo)膜或類似物可以用作柵電極1507、第一線1508和第二線1522。
側(cè)壁1517形成在柵電極1507的側(cè)面上。在形成硅化合物例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜以覆蓋柵電極1507之后，使用回蝕刻處理以形成側(cè)壁1517。
LDD區(qū)1504形成在側(cè)壁1517之下。也就是說，LDD區(qū)1504是以自對準(zhǔn)的方式形成的。
層間絕緣膜1509形成在柵電極1507、第一線1508、第二線1522、側(cè)壁1517和柵絕緣膜1506之上。層間絕緣膜1509包括無機(jī)絕緣膜作為下層以及樹脂膜作為上層。作為無機(jī)絕緣膜，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或由這些層層疊構(gòu)成的膜。作為樹脂膜，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亞胺酰胺、環(huán)氧樹脂等等。
第三線1510、第四線1511、第五線1524、第六線1523和像素電極1525形成在層間絕緣膜1509上。第三線1510通過接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)域1505。進(jìn)一步，第四線1511通過接觸孔連接到雜質(zhì)區(qū)域1505和第一線1508。鈦(Ti)膜、鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含Ti的鋁膜或類似物可以用作第三線1510、第四線1511、第五線1524和第六線1523。注意在與第三線1510、第四線1511、第五線1524和第六線1523的同一層中提供例如信號線的配線的情況下，最好采用具有低電阻的銅。進(jìn)一步，作為用于像素電極1525的材料，最好采用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用氮化鈦(TiN)膜、鉻(Cr)膜、鎢(W)膜、鋅(Zn)膜、鉑(Pt)膜或類似物的單層、氮化鈦膜和含有鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜以及氮化鈦膜的三層的疊層。具有疊層結(jié)構(gòu)，作為配線的電阻低，能夠獲得更好的歐姆接觸，并進(jìn)一步獲得作為陽極的功能。使用反射光的金屬膜，能夠形成不透射光的陽極。
絕緣體1512形成在第三線1510、第四線1511、第五線1524、第六線1523和層間絕緣膜1510上，以覆蓋像素電極1525的末端部分。作為絕緣體1512，可以使用例如正型感光丙烯酸樹脂膜。
在絕緣體1512和像素電極1525上提供包含有機(jī)化合物的層1513，在包含有機(jī)化合物的層1513上提供相對電極1514。包含有機(jī)化合物的層1513夾在像素電極1525和相對電極1514之間的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件1528。作為用于相對電極1514的材料，最好使用具有低功函數(shù)的材料。例如，可以采用鋁(Al)、銀(Ag)、鋰(Li)、鈣(Ca)、這些的合金、MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、Ca3N2或類似物的金屬薄膜。通過使用這種方式的金屬薄膜，能夠形成能透射光的陰極。
這樣，形成了N溝道晶體管1515、N溝道晶體管1516、P溝道晶體管1526、電容器1527和發(fā)光元件1528。N溝道晶體管1515、N溝道晶體管1516、P溝道晶體管1526、電容器1527、發(fā)光元件1528的像素電極1525分別對應(yīng)于圖14中的開關(guān)晶體管1402、二極管連接的晶體管1409、驅(qū)動晶體管1401、電容器1403和像素電極1404。注意描述是基于具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的顯示器件作為例子的情況，然而，本發(fā)明不限于此。
此外，上述的僅是一個例子，本發(fā)明的像素的布圖不限于此。晶體管結(jié)構(gòu)不限于此，例如，也可以采用沒有側(cè)壁的結(jié)構(gòu)。
接下來，參考圖11和12中描述二極管連接的多柵晶體管用作整流元件109的配置。注意多柵晶體管具有兩個或多個電連接并形成在溝道形成區(qū)上的柵電極。在圖11和12顯示的多柵晶體管中，兩個晶體管的柵端彼此連接，然而，本發(fā)明不限于此。也就是說，在圖11和12中，柵端彼此連接的兩個晶體管是用來更清楚地顯示多柵結(jié)構(gòu)以描述使用二極管連接的多柵晶體管作為整流元件109的作用。在本實(shí)施例中，開關(guān)晶體管102或驅(qū)動晶體管101可以是多柵晶體管。
在圖11顯示的像素中，二極管連接的N溝道多柵晶體管用作圖1中所示的整流元件109。二極管連接的多柵晶體管1101的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。進(jìn)一步，二極管連接的多柵晶體管1101的第二端(源端或漏端)連接到連接了兩個柵電極的柵端，并且進(jìn)一步連接到第二掃描線110。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過二極管連接的多柵晶體管1101，因?yàn)闁哦撕驮炊吮舜诉B接。當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，電流流過二極管連接的多柵晶體管1101，因?yàn)槎O管連接的多柵晶體管1101的第二端作為漏端工作。所以，二極管連接的多柵晶體管1101具有整流作用。
進(jìn)一步，在圖12所示的像素中，二極管連接的多柵晶體管1201的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。此外，二極管連接的多柵晶體管1201的第二端(源端或漏端)連接到連接了兩個柵電極的柵端，并且進(jìn)一步連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過二極管連接的多柵晶體管1201，因?yàn)闁哦撕驮炊吮舜诉B接。當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，電流流過二極管連接的多柵晶體管1201，因?yàn)槎O管連接的多柵晶體管1201的第二端作為漏端工作。所以，二極管連接的多柵晶體管1201具有整流作用。
注意圖11顯示的二極管連接的多柵晶體管1101或圖12顯示的二極管連接的多柵晶體管1201不限于具有兩個柵電極，可以具有三個或更多柵電極。通過形成多柵晶體管，能夠減小流向晶體管的柵電極的柵極漏電流。所以，能夠避免寫入像素的視頻信號(驅(qū)動晶體管101的柵電勢)被柵極漏電流干擾。
參考圖9和10描述多個二極管連接的晶體管用作整流元件109的配置。
在圖9顯示的像素中，兩個二極管連接的N溝道晶體管用作整流元件109。也就是說，第一二極管連接的晶體管901和第二二極管連接的晶體管902用作整流元件109。也就是說，二極管連接的晶體管901的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。二極管連接的晶體管901的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到第二二極管連接的晶體管902的第一端(源端或漏端)。二極管連接的晶體管902的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到第二掃描線110。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過第一二極管連接的晶體管901和第二二極管連接的晶體管902，因?yàn)樗鼈兠恳粋€的柵端和源端彼此連接。當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，電流流過第一二極管連接的晶體管901和第二二極管連接的晶體管902，因?yàn)榈谝欢O管連接的晶體管901和第二二極管連接的晶體管902各自的第二端都作為漏端工作。所以第一二極管連接的晶體管901和第二二極管連接的晶體管902具有整流作用。
這樣，由將第二掃描線110的H電平電勢和驅(qū)動晶體管101的柵電勢之間的電勢差分散成第一二極管連接的晶體管901的漏源電壓和第二二極管連接的晶體管902的漏源電壓，與使用一個晶體管形成整流元件109的情況相比，能夠提供更高的電阻。因此，能夠容易地設(shè)定關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢。進(jìn)一步，一個晶體管的漏源電壓降低，這導(dǎo)致關(guān)斷電流減小。
注意盡管使用了N溝道晶體管作為圖9中的多個二極管連接的晶體管，也可以使用P溝道晶體管。進(jìn)一步，在圖9中，使用了兩個二極管連接的晶體管，也可以使用三個或更多個。
如圖10所示，二極管連接的N溝道晶體管和二極管連接的P溝道晶體管可以結(jié)合作為整流元件109。
在圖10所示的像素中，二極管連接的N溝道晶體管和二極管連接的P溝道晶體管用作整流元件109。也就是說，二極管連接的N溝道晶體管的第一二極管連接的晶體管1002和二極管連接的P溝道晶體管的第二二極管連接的晶體管1001用作整流元件109。也就是說，二極管連接的晶體管1001的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。二極管連接的晶體管1001的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到二極管連接的晶體管1002的第二端(源端或漏端)。二極管連接的晶體管1002的第二端(源端或漏端)連接到其柵端。二極管連接的晶體管1002的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過第一二極管連接的晶體管1001和第二二極管連接的晶體管1002，因?yàn)樗鼈兊拿恳粋€的柵端和源端彼此連接。當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，電流流過第一二極管連接的晶體管1001和第二二極管連接的晶體管1002，因?yàn)榈谝欢O管連接的晶體管1001和第二二極管連接的晶體管1002各自的第二端都作為漏端工作。所以，第一二極管連接的晶體管1001和第二二極管連接的晶體管1002具有整流作用。
此處，通常容易在N溝道晶體管中形成LDD區(qū)，所以，使用具有LDD區(qū)的二極管連接的N溝道晶體管作為整流元件109能夠減小關(guān)斷電流。然而，使用多晶硅膜作為有源層(溝道形成區(qū))，可能將為N溝道晶體管的晶體管相當(dāng)趨向于耗盡型晶體管。此時P溝道晶體管趨向于增強(qiáng)型晶體管，使用二極管連接的N溝道晶體管和二極管連接的P溝道晶體管相結(jié)合以進(jìn)一步減小關(guān)斷電流。所以類似地，在P溝道晶體管變?yōu)楹谋M型晶體管，N溝道晶體管趨向于增強(qiáng)型晶體管的情況下，能夠減小關(guān)斷電流。
此外，二極管連接的晶體管和PN結(jié)二極管相結(jié)合可以用作整流元件109。因此，能夠進(jìn)一步減小關(guān)斷電流。在圖16中，提供PN結(jié)二極管1602作為位于作為二極管連接的N溝道晶體管的二極管連接的晶體管1601和第二掃描線110之間的整流元件109。在圖17中，提供PN結(jié)二極管1702作為位于作為二極管連接的N溝道晶體管的二極管連接的晶體管1701和驅(qū)動晶體管101的柵端之間的整流元件109。在圖46中，提供PN結(jié)二極管4602作為位于作為二極管連接的P溝道晶體管的二極管連接的晶體管4601和第二掃描線110之間的整流元件109。在圖42中，提供PN結(jié)二極管4202作為位于作為二極管連接的P溝道晶體管的二極管連接的晶體管4201和驅(qū)動晶體管101的柵端之間的整流元件109。
首先，簡單地描述圖16。二極管連接的晶體管1601的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，并且其柵端連接到其第二端(源端或漏端)。進(jìn)一步，二極管連接的晶體管1601的第二端連接到PN結(jié)二極管1602的N型半導(dǎo)體區(qū)，并且PN結(jié)二極管1602的P型半導(dǎo)體區(qū)連接到第二掃描線110。
進(jìn)一步，簡單地描述圖46。二極管連接的晶體管4601的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。二極管連接的晶體管4601的第一端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管4602的N型半導(dǎo)體區(qū)。PN結(jié)二極管4602的P型半導(dǎo)體區(qū)連接到第二掃描線110。
簡單地描述圖17。二極管連接的晶體管1701的第一端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管1702的P型半導(dǎo)體區(qū)，并且PN結(jié)二極管1702的N型半導(dǎo)體區(qū)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。進(jìn)一步，二極管連接的晶體管1701的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到第二掃描線110。
簡單地描述圖42。二極管連接的晶體管4201的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并且其第一端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管4202的P型半導(dǎo)體區(qū)。PN結(jié)二極管4702的N型半導(dǎo)體區(qū)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。二極管連接的晶體管4201的第一端連接到第二掃描線110。
參考圖41和47描述二極管連接的P溝道晶體管、二極管連接的N型晶體管和PN結(jié)二極管相結(jié)合用作整流元件109的情況。
簡單地描述圖41。第一二極管連接的晶體管4101、第二二極管連接的晶體管4102和PN結(jié)二極管4103用作整流元件109。第一二極管連接的晶體管4101是N溝道晶體管，第二二極管連接的晶體管4102是P溝道晶體管。第一二極管連接的晶體管4101的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。第一二極管連接的晶體管4101的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到PN結(jié)二極管4103的N型半導(dǎo)體區(qū)。第二二極管連接的晶體管4102的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到PN結(jié)二極管4103的P型半導(dǎo)體區(qū)。以這種連接，能夠減少接觸的數(shù)量。第二二極管連接的晶體管4102的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過第一二極管連接的晶體管4101和第二二極管連接的晶體管4102，因?yàn)樗鼈兏髯缘臇哦撕驮炊吮舜诉B接。當(dāng)H電平的信號輸入到第二掃描線110，第一二極管連接的晶體管4101和第二二極管連接的晶體管4102各自的第二端作為漏端工作。此時，正偏電壓施加到PN結(jié)二極管4103上。因此，電流流過第一二極管連接的晶體管4101、第二二極管連接的晶體管4102和PN結(jié)二極管4103。所以，第一二極管連接的晶體管4101、第二二極管連接的晶體管4102和PN結(jié)二極管4103具有整流作用。
簡單地描述圖47。第一二極管連接的晶體管4701、第二二極管連接的晶體管4702和PN結(jié)二極管4703用作整流元件109。第一二極管連接的晶體管4701是P溝道晶體管，第二二極管連接的晶體管4702是N溝道晶體管。第一二極管連接的晶體管4701的第二端(源端或漏端)連接到其柵端并進(jìn)一步連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。第一二極管連接的晶體管4701的第一端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管4703的N型半導(dǎo)體區(qū)。第二二極管連接的晶體管4702的第二端(源端或漏端)連接到其柵端和第二掃描線110。第二二極管連接的晶體管4702的第一端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管4703的P型半導(dǎo)體區(qū)。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，電流不流過第一二極管連接的晶體管4701和第二二極管連接的晶體管4702，因?yàn)樗鼈兏髯缘臇哦撕驮炊吮舜诉B接。當(dāng)H電平的信號輸入到第二掃描線110，第一二極管連接的晶體管4701和第二二極管連接的晶體管4702各自的第二端作為漏端工作。此時，正偏電壓施加到PN結(jié)二極管4703上。因此，電流流過第一二極管連接的晶體管4701、第二二極管連接的晶體管4702和PN結(jié)二極管4703。所以，第一二極管連接的晶體管4701、第二二極管連接的晶體管4702和PN結(jié)二極管4703具有整流作用。
注意，在上述的本發(fā)明的像素中開關(guān)晶體管102或驅(qū)動晶體管101的極性可以適當(dāng)?shù)馗淖?。在改變?qū)動晶體管101的極性的情況下，相反設(shè)置整流元件109的正向電流。作為例子，圖45顯示了N溝道晶體管用作圖1的像素中的驅(qū)動晶體管101的例子。
在圖45中，提供了驅(qū)動晶體管4501、開關(guān)晶體管4502、電容器4503、發(fā)光元件4504、第一掃描線4505、信號線4506、電源線4507、整流元件4509和第二掃描線4510。注意驅(qū)動晶體管4501和開關(guān)晶體管4502是N溝道晶體管。開關(guān)晶體管4502的柵端連接到第一掃描線4505，其第一端(源端或漏端)連接到信號線4506，以及其第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管4501的柵端。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管4501的柵端通過整流元件4509連接到第二掃描線4510。開關(guān)晶體管4502的第二端(源端或漏端)通過電容器4503連接到電源線4507。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管4501的第二端(源端或漏端)連接到電源線4507并且其第一端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件4504的第一電極(像素電極)。發(fā)光元件4504的第二電極(相對電極)設(shè)置在低電源電勢。注意在標(biāo)準(zhǔn)的高電源電勢設(shè)置在電源線4507時，低電源電勢滿足關(guān)系低電源電勢＜高電源電勢。作為低電源電勢，可以設(shè)置例如GND、0V等。所以，高電源電勢和低電源電勢的電勢被設(shè)置為施加在發(fā)光元件4504上的電壓與發(fā)光元件4504的正向閾值電壓相等或更高。
注意，電容器4503可以連接在能夠保持驅(qū)動晶體管4501的柵電勢的位置。例如，電容器4503的一個電極可以連接到驅(qū)動晶體管4501的柵端，并且其另一個電極可連接到與電源線4507不同的配線。電容器4503可以設(shè)置在驅(qū)動晶體管4501的柵和源之間。進(jìn)一步，當(dāng)驅(qū)動晶體管4501的柵電容用作代替時，可以去掉電容器4503。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素，開啟開關(guān)晶體管4502的H電平信號輸入到第一掃描線4505。接著，開關(guān)晶體管4502導(dǎo)通，被寫入信號的像素被選中。因此，視頻信號從信號線4506寫入到像素。也就是說，對應(yīng)于視頻信號的電壓的電荷在電容器4503中積累。當(dāng)L電平信號被輸入到第一掃描線4505以關(guān)斷開關(guān)晶體管4502，電容器4503保持該電壓。注意這個電壓是在驅(qū)動晶體管101的柵端和第二端之間的電壓，其對應(yīng)于驅(qū)動晶體管4501的柵漏電壓。
注意，輸入到第一掃描線4505的H電平信號比使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管4501的柵電勢Vsig(H))高出開關(guān)晶體管4502的閾值電壓或更多。在輸入到第一掃描線4505的L電平信號的電勢等于使像素不發(fā)光(關(guān)斷驅(qū)動晶體管4501的柵電勢Vsig(L))的視頻信號的電勢的情況下，當(dāng)Vsig(L)輸入到信號線106以寫入信號到另一行的像素，在被寫入Vsig(H)的像素中開關(guān)晶體管4502的柵源電壓變?yōu)?V，這樣電流可以流動。因此，第一掃描線4505的L電平信號設(shè)為比Vsig(L)低。
接下來，描述擦除操作。在擦除操作中，L電平信號輸入到第二掃描線4510。然后，電流流過整流元件4509，因此由電容器4503保持的驅(qū)動晶體管4501的柵電勢可以是某一預(yù)定電勢。也就是說，能夠?qū)Ⅱ?qū)動晶體管4501的柵端的電勢設(shè)為預(yù)定電勢，并在信號寫入周期中不管寫入像素的視頻信號任何，強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管4501。注意驅(qū)動晶體管4501的柵端的電勢變得比第二掃描線4510的電勢高出整流元件4509的閾值電壓。
此時，輸入到第二掃描線4510的L電平信號優(yōu)選是與設(shè)置在相對電極4508的低電源電勢相等或更低的電勢。通過適當(dāng)設(shè)置L電平信號的電勢，驅(qū)動晶體管4501的柵端的電勢能夠設(shè)置得比當(dāng)在擦除周期中強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管4501時的其源端的電勢更低。因此，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管4501是常通的，能夠強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管4501以避免發(fā)光元件4504輕微發(fā)光。
注意除了在擦除操作中之外，H電平信號輸入到第二掃描線4510。H電平信號的電勢優(yōu)選是與使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管4501的柵電勢Vsig(H))的電勢相等或更高的電勢。然而，如果H電平信號的電勢設(shè)置得過高，在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管4501的柵電勢Vsig(L))寫入到像素的情況下，施加到整流元件4509上的反偏電壓變高。因此，流向整流元件4509的關(guān)斷電流(也稱為反向電流)增大。這樣，驅(qū)動晶體管4501的柵電勢下降，因此驅(qū)動晶體管4501的關(guān)斷電流增大。所以，最好H電平信號的電勢與使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管4501的柵電勢Vsig(H))的電勢相等。
在驅(qū)動晶體管4501中，連接到電源線4507的第二端作為源端工作，所以，最好開啟驅(qū)動晶體管4501的視頻信號Vsig(H)是比輸入到電源線4507的電勢高出驅(qū)動晶體管4501的閾值電壓或更多的電勢。因此，電源線4507的電勢可以輸入到發(fā)光元件4504的像素電極。
二極管連接的晶體管能夠用作整流元件4509。進(jìn)一步，除了二極管連接的晶體管之外，也可以使用PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、由碳納米管形成的二極管或類似物。
進(jìn)一步，本發(fā)明的像素配置不限于上述的。例如，本發(fā)明可以運(yùn)用到如圖13所示的像素上。
在圖13所示的像素中，提供了驅(qū)動晶體管1301、開關(guān)晶體管1302、電流控制晶體管1311、電容器1303、發(fā)光元件1304、第一掃描線1305、第二掃描線1310、信號線1306、電源線1307和配線1312。注意驅(qū)動晶體管1301是P溝道晶體管，開關(guān)晶體管1302是N溝道晶體管，以及電流控制晶體管1311是P溝道晶體管。開關(guān)晶體管1302的柵端連接到第一掃描線1305，其第一端(源端或漏端)連接到信號線1306，以及其第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管1301的柵端。開關(guān)晶體管1302的第二端通過電容器1303連接到電源線1307。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管1301的第一端(源端或漏端)連接到電源線1307，并且其第二端(源端或漏端)連接到電流控制晶體管1311的第一端(源端或漏端)。電流控制晶體管1311的第二端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件1304的像素電極，以及其柵端連接到配線1312。也就是說，驅(qū)動晶體管1301和電流控制晶體管1311串聯(lián)連接。注意低電源電勢輸入到發(fā)光元件1304的相對電極1308。注意在標(biāo)準(zhǔn)的高電源電勢設(shè)置在電源線1307時低電源電勢滿足關(guān)系低電源電勢＜高電源電勢。作為低電源電勢，可以設(shè)置例如GND、0V等。
在這種像素配置中，當(dāng)像素發(fā)光時，電流控制晶體管1311在飽和區(qū)工作以供應(yīng)恒定電流給發(fā)光元件1304。當(dāng)驅(qū)動晶體管1301的柵電容用作代替時，可以去掉電容器1303。
當(dāng)H電平信號輸入到第一掃描線1305并且選中像素，也就是當(dāng)開關(guān)晶體管1302開啟，視頻信號從信號線1306輸入到像素。然后，對應(yīng)于視頻信號的電壓的電荷在保持電壓的電容器1303中積累。這個電壓是在驅(qū)動晶體管1301柵端和第一端之間的電壓，其對應(yīng)于驅(qū)動晶體管1301的柵源電壓Vgs。注意第二掃描線1310設(shè)在L電平。
然后，輸入足以開啟或關(guān)斷驅(qū)動晶體管1301的視頻信號。也就是說，驅(qū)動晶體管1301在線性區(qū)工作。
所以，當(dāng)輸入開啟驅(qū)動晶體管1301的視頻信號時，輸入到電源線1307的高電源電勢Vdd理想地全部輸入到電流控制晶體管1311的第一端。此時，電流控制晶體管1311的第一端作為源端工作，并且供應(yīng)給發(fā)光元件1304的電流由通過配線1312和電源線1307輸入的電流控制晶體管1309的柵源電壓決定。
也就是說，供應(yīng)給發(fā)光元件1304的電流恒定，使發(fā)光元件1304a的亮度恒定。能夠抑制由于環(huán)境溫度的變化和隨時間導(dǎo)致的發(fā)光元件1304的亮度的變化。
在擦除操作中，H電平電勢輸入到第二掃描線1310。然后，電流流到整流元件1309，并且驅(qū)動晶體管1301的電勢可以設(shè)為一定的電勢。這個電勢關(guān)斷驅(qū)動晶體管1301，所以避免發(fā)光元件1304輕微發(fā)光。
所以，使用本實(shí)施方式的像素配置，例如，能夠?qū)崿F(xiàn)參考圖8描述的驅(qū)動方法。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式，描述其中具有三端的電路元件用作電勢傳輸單元的配置。
首先，參考圖53描述本實(shí)施方式的基本像素配置。在該像素中，提供了晶體管5301、開關(guān)5302、電勢保持元件5303、發(fā)光元件5304、第一掃描線5305、信號線5306、電源線5307、第二掃描線5310和電勢傳輸元件5309。開關(guān)5302被連接以控制在信號線5306和晶體管5301的柵端之間的導(dǎo)通或不導(dǎo)通。進(jìn)一步，開關(guān)5302的控制端連接到第一掃描線5305。因此，開關(guān)5302根據(jù)輸入到第一掃描線5305的信號開啟或關(guān)斷，由此控制在信號線5306和晶體管5301的柵端之間的導(dǎo)通或不導(dǎo)通。此外，晶體管5301的第一端(源端或漏端)連接到電源線5307，以及其第二端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件5304的像素電極。注意，預(yù)定電勢供應(yīng)給發(fā)光元件5304的相對電極5308。進(jìn)一步，電勢傳輸元件5309的第一端連接到晶體管5301的控制端，以及其第二端連接到第二掃描線5310。一定的電勢輸入到電勢傳輸元件5309的第三端5311。電勢傳輸元件5309能夠依靠在第三端5311和第二端的電勢之間的關(guān)系控制是否將輸入到第二端的電勢供應(yīng)給第一端。進(jìn)一步，也能夠控制電勢的電平。電勢保持元件5303連接到晶體管5301的柵端，并保持輸入到晶體管5301的柵端的電勢。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素，信號輸入到第一掃描線5305以開啟開關(guān)5302。然后，視頻信號從信號線5306輸入到晶體管5301的控制端。電勢保持元件5303保持該視頻信號。這樣，信號寫入到像素。
在信號寫入到像素之后，晶體管5301根據(jù)電勢保持元件5303保持的電勢保持開啟或關(guān)斷。也就是說，發(fā)光元件5304保持發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。
在擦除操作中，信號輸入到第二掃描線5310。然后，電勢從電勢傳輸元件5309供應(yīng)給晶體管5301的控制端。供應(yīng)給控制端的電勢可以設(shè)為足以關(guān)斷晶體管5301的電勢。
所以，當(dāng)要求發(fā)光元件5304不發(fā)光時，關(guān)斷晶體管5301，以使電源線5307和發(fā)光元件5304的像素電極變?yōu)椴粚?dǎo)通。這樣，能夠避免發(fā)光元件5304輕微發(fā)光。
注意P溝道晶體管或N溝道晶體管都可以用作晶體管5301。
在運(yùn)用P溝道晶體管作為晶體管5301的情況下，最好運(yùn)用P溝道晶體管作為電勢傳輸元件5309。參考圖54描述這種結(jié)構(gòu)。
在圖54顯示的像素中，提供了第一晶體管5401、開關(guān)5402、電容器5403、發(fā)光元件5404、第一掃描線5405、信號線5406、電源線5407、第二掃描線5410和第二晶體管5409。注意第一晶體管5401和第二晶體管5409都是P溝道晶體管。連接開關(guān)5402以使得在信號線5406和第一晶體管5401的柵端導(dǎo)通或不導(dǎo)通。進(jìn)一步，開關(guān)5402的控制端連接到第一掃描線5405。因此，開關(guān)5402依照輸入到第一掃描線5405的信號開啟或關(guān)斷，由此信號線5406和第一晶體管5401的柵端能夠?qū)ɑ虿粚?dǎo)通。第一晶體管5401的第一端(源端或漏端)連接到電源線5407，以及其第二端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件5404的像素電極。進(jìn)一步，第二晶體管5409的第一端(源端或漏端)連接到第一晶體管5401的柵端，以及其第二端(源端或漏端)連接到第二掃描線5410。進(jìn)一步，一定的電勢輸入到第二晶體管5409的柵端5411。電容器5403具有連接到第一晶體管5401的柵端的一個端子和連接到電源線5407的另一端子，并且保持輸入到第一晶體管5401的柵端的電勢。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素，信號輸入到第一掃描線5405以開啟開關(guān)5402。然后，視頻信號從信號線5406輸入到第一晶體管5401的柵端。視頻信號由電容器5403保持。這樣，信號寫入到像素。注意此時第二掃描線5410設(shè)在L電平。
在信號寫入到像素之后，第一晶體管5401由電容器5403保持的電勢決定保持開啟或關(guān)斷。也就是說，發(fā)光元件5404保持發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。
在擦除操作中，H電平信號輸入到第二掃描線5410。然后，通過第二晶體管5409提供電勢給第一晶體管5401的柵端。注意輸入到第二掃描線5410的H電平電勢最好設(shè)得比輸入到第二晶體管5409的柵端5411的電勢或輸入到電源線5407的電勢更高。所以，供應(yīng)給第一晶體管5401的柵端的電勢能夠設(shè)為足以關(guān)斷第一晶體管5401的電勢。
此外，輸入到第二掃描線5410的L電平信號的電勢最好設(shè)為比輸入到第二晶體管5409的柵端5411的電勢低出閾值電壓的絕對值的電勢。
所以，當(dāng)要求發(fā)光元件5404不發(fā)光時，關(guān)斷第一晶體管5401以使得電源線5407和發(fā)光元件5404的像素電極變?yōu)椴粚?dǎo)通。這樣，能夠避免發(fā)光元件5404輕微發(fā)光。
圖44顯示了圖54所示的像素的具體例子。
圖44中示的像素對應(yīng)于參考圖1的實(shí)施方式1中所示的像素，其中用晶體管代替整流元件109。所以，與圖1所示的像素公共部分用同樣的數(shù)字表示。晶體管4401的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110，以及其第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。進(jìn)一步，晶體管4401的柵端連接到電源線107。當(dāng)?shù)诙呙杈€110設(shè)在L電平，晶體管4401的第一端連接到第二掃描線110，以及其第二端連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。所以，該第一端作為漏端工作，以及該第二端作為源端工作。即使當(dāng)寫入到像素的視頻信號(驅(qū)動晶體管101的柵電勢)是H電平信號時，當(dāng)該H電平的電勢和電源線107的電勢幾乎彼此相等，電流不流過晶體管4401。無需說明，當(dāng)視頻信號為L電平時電流不流過晶體管4401。另一方面，當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，晶體管4401的第一端連接到第二掃描線110，以及其第二端連接到驅(qū)動晶體管101的柵端。所以，第一端作為源端工作，并且第二端作為漏端工作。當(dāng)該H電平電勢高于電源線107的電勢(確切地，與晶體管4401的閾值電壓的絕對值|Vth|相等或更高)，開啟晶體管4401并且電流流過。因此，預(yù)定電勢可以設(shè)在驅(qū)動晶體管101的柵端，這個情況下其可以設(shè)為與第二掃描線110的H電平電勢相同的電勢。也就是說，能夠擦除寫入到像素的視頻信號。
在N溝道晶體管用作晶體管5301的情況下，最好用N溝道晶體管作為電勢傳輸元件5311。參考圖55描述這種結(jié)構(gòu)。
在圖55所示的像素中，提供了第一晶體管5501、開關(guān)5502、電容器5503、發(fā)光元件5504、第一掃描線5505、信號線5506、電源線5507、第二掃描線5510和第二晶體管5509。注意第一晶體管5501和第二晶體管5509是N溝道晶體管。連接開關(guān)5502以使得信號線5506和第一晶體管5501的柵端變得導(dǎo)通或不導(dǎo)通。開關(guān)5502的控制端連接到第一掃描線5505。所以，開關(guān)5502依照輸入到第一掃描線5505的信號而開啟/關(guān)斷，由此信號線5506和第一晶體管5501的柵端能夠?qū)ɑ虿粚?dǎo)通。進(jìn)一步，第一晶體管5501的第一端(源端或漏端)連接到電源線5507，以及其第二端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件5504的像素電極。第二晶體管5509的第一端(源端或漏端)連接到第一晶體管5501的柵端，以及其第二端(源端或漏端)連接到第二掃描線5510。一定的電勢輸入到第二晶體管5509的柵端。進(jìn)一步，電容器5503具有連接到第一晶體管5501的柵端的一個端子，以及連接到電源線5507的另一端子，并保持輸入到第一晶體管5501的柵端的電勢。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素，信號輸入到第一掃描線5505以開啟開關(guān)5502。接著，視頻信號從信號線5506輸入到第一晶體管5501的柵端。該視頻信號由電容器5503保持。這樣，信號寫入到了像素。注意第二掃描線5510此時設(shè)在H電平。
信號寫入到像素之后，第一晶體管5501根據(jù)由電容器5503保持的第一晶體管5501的柵電勢保持開啟或關(guān)斷。也就是說，發(fā)光元件5504當(dāng)?shù)谝痪w管5501的柵端的電勢在H電平時發(fā)光，在L電平時不發(fā)光。
在擦除操作中，L電平信號輸入到第二掃描線5510。接著，通過第二晶體管5509供應(yīng)電勢給第一晶體管5501的柵端。注意輸入到第二掃描線5510的L電平電勢最好是與供應(yīng)給第一晶體管5501的柵端以使像素不發(fā)光的視頻信號的電勢(Vsig(L))相等或更低。也就是說，第二掃描線5510的L電平電勢可以是與Vsig(L)相同的電勢。供應(yīng)給第一晶體管5501的柵端的電勢可以設(shè)為足以關(guān)斷第一晶體管5501的電勢。
此外，輸入到第二掃描線5510的H電平電勢最好設(shè)為比輸入到第二晶體管5509的柵端5511的電勢高出一個閾值電壓的絕對值。
所以，當(dāng)要求發(fā)光元件5504不發(fā)光時，關(guān)斷第一晶體管5501以使得電源線5507和發(fā)光元件5504的像素電極變?yōu)椴粚?dǎo)通。這樣，能夠避免發(fā)光元件5504輕微發(fā)光。
圖51顯示了圖55所示的像素的具體例子。
在圖51所示的像素中，提供了驅(qū)動晶體管5101、開關(guān)晶體管5102、電容器5103、發(fā)光元件5104、第一掃描線5105、信號線5106、電源線5107、晶體管5109和第二掃描線5110。注意驅(qū)動晶體管5101、開關(guān)晶體管5102和晶體管5109是N溝道晶體管。開關(guān)晶體管5102的柵端連接到第一掃描線5105，其第一端(源端或漏端)連接到信號線5106、以及其第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管5101的柵端。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管5101的柵端連接到晶體管5109的第一端(源端或漏端)。晶體管5109的第二端(源端或漏端)連接到第二掃描線5110，以及其柵端連接到配線5111。開關(guān)晶體管5102的第二端通過電容器5103連接到電源線5107。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管5101的第一端(源端或漏端)連接到電源線5107，以及其第二端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件5104的像素電極。低電壓電勢輸入到發(fā)光元件5104的相對電極5108。注意在標(biāo)準(zhǔn)的高電源電勢設(shè)在電源線5107時低電源電勢滿足關(guān)系低電源電勢＜高電源電勢。作為低電源電勢，可以設(shè)置例如GND、0V或類似值。為了將在高電源電勢和低電源電勢之間的電勢差施加到發(fā)光元件5104上以供應(yīng)電流給發(fā)光元件5104以發(fā)光，設(shè)置每個高電源電勢和低電源電勢以使高電源電勢和低電源電勢之間的電勢差變?yōu)榕c發(fā)光元件5104的正向閾值電壓相等或更高。
注意電容器5103可以連接在能夠保持驅(qū)動晶體管5101的柵電勢的位置。例如，電容器5103的一端可以連接到驅(qū)動晶體管5101的柵端，以及其另一端可以連接到與電源線5107不同的配線。進(jìn)一步，當(dāng)驅(qū)動晶體管5101的柵電容用作代替時，可以去掉電容器5103。
接下來，描述像素的操作。
當(dāng)信號寫入到像素，開啟開關(guān)晶體管5102的H電平信號輸入到第一掃描線5105。接著，開啟開關(guān)晶體管5102，被信號寫入的像素被選中。接著，視頻信號從信號線5106寫入到像素。也就是說，對應(yīng)于視頻信號的電壓的電荷在電容器5103中積累。接著，第一掃描線5105設(shè)在L電平以關(guān)斷開關(guān)晶體管5102，由此電容器5103保持該電壓。注意驅(qū)動晶體管5101的柵端和第一端之間的電壓對應(yīng)于驅(qū)動晶體管5101的柵漏電壓。
在電壓輸入電壓驅(qū)動法的情況下，用以開啟或關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101的視頻信號Vsig(H)或Vsig(L)輸入到驅(qū)動晶體管5101的柵端。也就是說，驅(qū)動晶體管5101在線性區(qū)作為開關(guān)工作。
所以，當(dāng)開啟驅(qū)動晶體管5101的視頻信號Vsig(H)被輸入時，施加到電源線5107上的電源電勢Vdd理想地全部施加到發(fā)光元件5104的第一端。
注意第一掃描線5105的H電平信號最好是比使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管5101的柵電勢Vsig(H))高出開關(guān)晶體管5102的閾值電壓Vth或更多的電勢V1。因?yàn)?，由于開關(guān)晶體管5102是N溝道晶體管，當(dāng)Vsig(H)輸入到信號線5106時，第一端作為漏端工作。所以，當(dāng)其第二端(此處是源端)比柵端低出開關(guān)晶體管5102的閾值電壓Vth時，開關(guān)晶體管5102關(guān)斷。也就是說，當(dāng)開關(guān)晶體管5102的柵電勢比V1低，輸入到信號線5106的Vsig(H)不能輸入到驅(qū)動晶體管5101的柵端。這樣，驅(qū)動晶體管5101不能被開啟，發(fā)光元件5104的像素電極的電勢不能升高到等于輸入到電源線5107的電勢。
進(jìn)一步，最好將第一信號線5105的L電平信號設(shè)為比Vsig(L)低的電勢。例如，在第一掃描線5105的L電平信號具有等于使像素不發(fā)光的視頻信號的電勢(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101的柵電勢Vsig(L))的情況下，當(dāng)Vsig(L)輸入到信號線5106以寫入信號到另一行的像素，在被Vsig(H)寫入的像素中開關(guān)晶體管5102的柵源電壓變?yōu)?V。接著，當(dāng)開關(guān)晶體管5102是常通型時，關(guān)斷電流流動。因此，積累在電容器5103中的電荷被釋放，驅(qū)動晶體管5101的柵電勢降低，這樣不能得到希望的亮度。
接下來，描述擦除操作。在擦除操作中，L電平信號輸入到第二掃描線5110。接著，電流流過晶體管5109，由此由電容器5103保持的驅(qū)動晶體管5101的柵電勢可以是某一預(yù)定電勢。也就是說，能夠?qū)Ⅱ?qū)動晶體管5101的柵端的電勢設(shè)為預(yù)定電勢以在信號寫入周期中不管寫入到像素的視頻信號如何，強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101。注意驅(qū)動晶體管5101的柵端的電勢變得比第二掃描線5110的電勢高出晶體管5109的閾值電壓。
此時，輸入到第二掃描線5110的L電平信號最好是比使像素不發(fā)光的視頻信號Vsig(L)低出晶體管5109的閾值電壓的電勢。由適當(dāng)設(shè)置該L電平信號的電勢，在擦除周期中強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101的情況下，驅(qū)動晶體管5101的柵端的電勢能夠設(shè)為比其源端的電勢低。因此，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管5101是常通型，能夠關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101以避免發(fā)光元件5104輕微發(fā)光。
注意第二掃描線5110的H電平可以與第一掃描線5105的H電平相等。結(jié)果，能夠減少電源線的數(shù)量。
注意除了在擦除操作中之外，H電平信號輸入到第二掃描線5110。最好H電平信號的電勢是與使像素發(fā)光的視頻信號(開啟驅(qū)動晶體管5101的柵電勢Vsig(H))的電勢相等或更高的電勢。然而，如果H電平信號的電勢設(shè)置過高，在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5101的柵電勢Vsig(L))寫入到像素的情況下，施加到晶體管5109上的反偏電壓變高。因此，流向整流元件109的關(guān)斷電流(也稱為反偏電流)增大，電容器5103中保持的電荷泄漏。接著，驅(qū)動晶體管5101的柵電勢降低，由此驅(qū)動晶體管5101的關(guān)斷電流增大。所以，最好L電平信號的電勢設(shè)得與使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管5101的柵電勢Vsig(H))相等。
進(jìn)一步，晶體管和電流電壓轉(zhuǎn)換元件可以組合使用以替換參照圖1的實(shí)施方式1所示的像素的整流元件109，由此能夠更有效地減小關(guān)斷電流。參照圖18描述N溝道晶體管用作此處的晶體管的情況。
N溝道晶體管1801的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，以及其柵端連接到第二掃描線110。N溝道晶體管1801的第二端(源端或漏端)通過電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802連接到第二掃描線110。
注意電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802是當(dāng)電流流動時在其相對的兩端之間產(chǎn)生電壓的元件。
也就是說，如圖25A中的箭頭所示，當(dāng)電流從晶體管1801的第一端向第二端流過，第二端的電勢變得比第二掃描線110的電勢高。相反，如圖25B中的箭頭所示，當(dāng)電流從晶體管1801的第二端向第一端流過，第二端的電勢變得比第二掃描線110的電勢低。
注意此時輸入到第二掃描線110的H電平信號的電勢最好比上述電源線107的電勢高。因此，能夠減小驅(qū)動晶體管101的關(guān)斷電流。此外，輸入到第二掃描線110的L電平信號的電勢設(shè)為與使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))相等或更低。然而，如果L電平信號的電勢設(shè)置過低，在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))寫入到像素的情況下，晶體管1801的漏源電壓變高，這導(dǎo)致關(guān)斷電流增大。所以，最好L電平信號的電勢設(shè)為與使像素不發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))相等。
此處，不考慮輸入到像素的視頻信號，當(dāng)晶體管1801是增強(qiáng)型晶體管，在第二掃描線110設(shè)在L電平的情況下，第一端作為漏端工作，第二端作為源端工作。因此，電流不流過晶體管1801。然而，當(dāng)晶體管1801是耗盡型晶體管，在使像素不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))被輸入的情況下，電流有時從晶體管1801的第一端流向第二端。然而，在電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802的相對端之間產(chǎn)生電壓，所以，晶體管1801的第二端的電勢變得比第二掃描線110的L電平電勢高。當(dāng)晶體管1801的第二端此處對應(yīng)于源端時，源端電勢變得比晶體管1801的柵端電勢高。因此，抑制了流過晶體管1801的電流。也就是說，降低了關(guān)斷電流。
另一方面，當(dāng)H電平信號輸入到第二掃描線110，晶體管1801的第二端作為漏端工作，以及其第一端作為源端工作。接著，電流流過晶體管1801。此時，當(dāng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802產(chǎn)生的電壓是低的時，晶體管1801在飽和區(qū)工作。然而，由于第一端作為源端工作，晶體管1801的柵源電壓不取決于電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802上的電壓降。這樣，容易將驅(qū)動晶體管101的柵電勢設(shè)置為使像素不發(fā)光。進(jìn)一步，即使當(dāng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802產(chǎn)生的電壓是高的，由于晶體管1801在線性區(qū)工作，容易將驅(qū)動晶體管101的柵電勢設(shè)置為使像素不發(fā)光。
注意可以使用電阻器、晶體管或整流元件作為電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802。圖21顯示了使用電阻器作為例子的配置。
N溝道晶體管1801的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，以及其柵端連接到第二掃描線110。進(jìn)一步，晶體管1801的第二端(源端或漏端)通過電阻器2101連接到第二掃描線110。注意當(dāng)電流流過電阻器2101時出現(xiàn)電壓降，由此能夠執(zhí)行與圖18中的電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802相同的功能。
圖23和24顯示了在晶體管1801的第二端和第二掃描線110之間提供電阻器1802的像素配置的布圖的例子。
首先，描述圖23的像素布圖。在像素中，提供了驅(qū)動晶體管2301、開關(guān)晶體管2302、電容器2303、像素電極2304、第一掃描線2305、信號線2306、電源線2307、電阻器2308、晶體管2309和第二掃描線2310。開關(guān)晶體管2302的柵端是由第一掃描線2305的一部分形成，其第一端(源端或漏端)連接到信號線2306，以及其第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管2301的柵端。此外，晶體管2309的柵端是由第二掃描線2310的一部分形成，其第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管2301的柵端，以及其第二端(源端或漏端)通過電阻器2308連接到第二掃描線2310。注意電阻器2308是由與對應(yīng)于晶體管2309的第一端的雜質(zhì)區(qū)(源區(qū)或漏區(qū))相同層的半導(dǎo)體層形成，并且形成于第二掃描線2310之下。注意此處該半導(dǎo)體層的寬度可以形成得比第二掃描線2310的寬度更寬?？梢栽诓槐坏诙呙杈€2310覆蓋的半導(dǎo)體中增加雜質(zhì)，所以，能夠通過調(diào)節(jié)增加雜質(zhì)的部分的面積來控制電阻。進(jìn)一步，驅(qū)動晶體管2301的第一端(源端或漏端)連接到電源線2307，以及其第二端(源端或漏端)連接到像素電極2304。進(jìn)一步，電容器2303具有由形成驅(qū)動晶體管2301的柵端的電極的一部分形成的第一電極、由電源線2307的一部分以及與作為驅(qū)動晶體管2301的第一端的雜質(zhì)區(qū)(源端或漏端)相同層中的半導(dǎo)體層的一部分形成的第二電極。注意圖23顯示的像素布圖是圖21的像素布圖的例子，本發(fā)明不限于此。在圖23中的驅(qū)動晶體管2301，開關(guān)晶體管2302，電容器2302，第一掃描線2305，信號線2306，電源線2307，電阻器2308，晶體管2309和第二掃描線2310分別相應(yīng)于圖21中的驅(qū)動晶體管101，開關(guān)晶體管102，電容器103，第一掃描線105，信號線106，電源線107，電阻器2101，晶體管1801和第二掃描線110。而且，通過在像素電極2304之上形成發(fā)光層和相對電極，完成圖21示出的發(fā)光元件104。
為了更詳細(xì)地描述電阻器2308的結(jié)構(gòu)，圖26B顯示了橢圓2311包圍的區(qū)域的放大圖。另外，圖26A顯示了沿虛線A-B的截面圖以更詳細(xì)地描述該截面。注意在圖26B中由虛線示出在第二掃描線2310下提供的半導(dǎo)體層。
參考圖26A的截面圖進(jìn)行描述。在襯底2601上形成基膜2602。襯底2601可由絕緣襯底例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底和陶瓷襯底，或金屬襯底、半導(dǎo)體襯底等形成。該基膜2602可通過CVD方法或?yàn)R射方法形成。例如使用SiH4、N2O或和NH3作為源材料，通過CVD方法形成例如氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。而且，也可以使用這些層的疊層。注意提供基膜2602以防止雜質(zhì)從襯底2601擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體層。當(dāng)由玻璃襯底或石英襯底形成襯底2601時，不需要提供基膜2602。
在基膜2602上形成島形的半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體層中，形成N溝道的溝道形成區(qū)2603，用作N溝道晶體管的源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)2605，低濃度雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))2604和用作電阻器的半導(dǎo)體層2606被形成。接著，在溝道的形成區(qū)2603和半導(dǎo)體層2606上提供柵電極2608和第一配線2609，柵絕緣膜2607插入其間。作為柵絕緣膜2607，可通過使用通過CVD方法或?yàn)R射方法形成的氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。另外，鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鋁或銅作為主要成分的薄膜，鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鈦(Ti)膜、鎢(W)膜、鉬(Mo)膜等可以被用來作為柵電極2608。
在柵電極2608的側(cè)面上形成側(cè)壁2617。在形成硅化合物，例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜以覆蓋柵電極2608之后，施加回蝕刻處理以形成側(cè)壁2617。
在側(cè)壁2617下面形成LDD區(qū)2604。即，LDD區(qū)2604以自對準(zhǔn)的方式形成。
在柵電極2608、側(cè)壁2617和柵絕緣膜2607上形成第一層間絕緣膜2610。第一層間絕緣膜2610包括無機(jī)絕緣膜作為下層和樹脂膜作為上層。作為無機(jī)絕緣膜，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或這些層的疊層形成的膜。作為樹脂膜可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亞胺酰胺、環(huán)氧樹脂等。
在第一層間絕緣膜2610上形成第二配線2611、第二配線2612和像素電極2613。第二配線2611經(jīng)接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)2606。另外，第二配線2612經(jīng)接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)2618和第一配線2609。鈦(Ti)膜、鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鈦的鋁膜等可用作第二配線2611和第二配線2612。注意，在相同層中提供例如信號線的配線作為第二配線2611和第二配線2612的情況下，優(yōu)選使用具有低電阻的銅。另外，作為用作像素電極2613的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用氮化鈦(TiN)膜、鉻(Cr)膜、鎢(W)膜、鋅(Zn)膜、鉑(Pt)膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層疊層。對于疊層結(jié)構(gòu)，作為配線的電阻低，可以獲得更好的歐姆接觸，另外，可以獲得作為陽極的功能。通過使用反射光的金屬膜，可形成不能透射光的陽極。
在第二配線2611、第二配線2612和第一層間絕緣膜2610上形成絕緣體2614以覆蓋像素電極2613的末端部分。例如可以使用正型感光性丙烯酸樹脂膜作為絕緣體2614。
在絕緣體2614和像素電極2613上提供包含有機(jī)化合物的層2615，以及在包含有機(jī)化合物的層2615上提供相對電極2616。其中包含有機(jī)化合物的層2615夾在像素電極2613和相對電極2616之間的區(qū)相應(yīng)于發(fā)光元件。作為用于相對電極的2616的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料。例如可以使用鋁(Al)、銀(Ag)、鋰(Li)、鈣(Ca)，這些材料的合金，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、Ca3N2等的金屬薄膜。在該方式中，通過使用金屬薄膜，可以形成能透射光的陰極。
在該方式中，形成晶體管2619、晶體管2620和電阻器2621。晶體管2619、晶體管2620和電阻器2621分別對應(yīng)于圖23中的開關(guān)晶體管2302、晶體管2309和電阻器2308。注意在用具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的顯示器的情況作為例子進(jìn)行描述，然而，本發(fā)明不限于此。
接著，描述圖24中示出的像素布圖。在該像素中，提供驅(qū)動晶體管2401、開關(guān)晶體管2402、電容器2403、像素電極2404、第一掃描線2405、信號線2406、電源線2407、電阻器2408、晶體管2409和第二掃描線2410。開關(guān)晶體管2402具有由第一掃描線2405的一部分形成的柵端，連接到信號線2406的第一端(源端或漏端)，以及連接到驅(qū)動晶體管2401的柵端的第二端(源端或漏端)。另外，晶體管2409具有由第二掃描線2410的一部分形成的柵端，連接到驅(qū)動晶體管2401的柵端的第一端(源端或漏端)，以及經(jīng)電阻器2408連接到第二掃描線2410的第二端(源端或漏端)。注意由與將成為晶體管2409第一端的雜質(zhì)區(qū)(源區(qū)或漏區(qū))相同層中的半導(dǎo)體層形成電阻器2408并且該電阻器在第二掃描線2410下面形成。注意這里形成的半導(dǎo)體層的寬度比第二掃描線2410的寬度更寬。可以將雜質(zhì)添加到與第二掃描線2410不重疊的半導(dǎo)體層，因此，可以通過調(diào)整添加雜質(zhì)的部分的面積來控制電阻。另外，驅(qū)動晶體管2401的第一端(源端或漏端)連接到電源線2407，它的第二端(源端或漏端)連接到像素電極2404。另外，電容器2403具有由形成驅(qū)動晶體管2401的柵端的電極的一部分形成的第一電極，和由電源線2407的一部分和在與將成為驅(qū)動晶體管2401的第一端的雜質(zhì)區(qū)(源區(qū)或漏區(qū))的相同層中的半導(dǎo)體層的一部分形成的第二電極。注意在圖24中示出的像素布圖是圖21的像素布圖的范例，本發(fā)明并不限于此。圖24中的驅(qū)動晶體管2401、開關(guān)晶體管2402、電容器2403、第一掃描線2405、信號線2406、電源線2407、電阻器2408、晶體管2409和第二掃描線2410分別對應(yīng)于圖21中的驅(qū)動晶體管101、開關(guān)晶體管102、電容器103、第一掃描線105、信號線106、電源線107、電阻器2101、晶體管1801和第二掃描線110。而且，通過在像素電極2404上形成發(fā)光層和相對電極，完成如圖21示出的發(fā)光元件104。
為了更詳細(xì)地描述電阻器2408的結(jié)構(gòu)，圖27B顯示了橢圓2411包圍的區(qū)域的放大圖。另外，圖27A顯示了沿虛線A-B的截面圖以更詳細(xì)地描述該截面。注意在圖27B中由虛線示出在第二掃描線2410下提供的半導(dǎo)體層。
參考圖27A的截面圖進(jìn)行描述。在襯底2701上形成基膜2702。襯底2701可由絕緣襯底例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底和陶瓷襯底，或由金屬襯底、半導(dǎo)體襯底等形成。可通過CVD方法或?yàn)R射方法形成該基膜2702。例如使用SiH4、N2O或NH3作為源材料，通過CVD方法形成例如的氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。而且，也可以使用這些層的疊層。注意提供基膜2702以防止雜質(zhì)從襯底2701擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體層。當(dāng)由玻璃襯底或石英襯底形成襯底2701時，不需要提供基膜2702。
在基膜2702上形成島形的半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體層中，形成N溝道的溝道形成區(qū)2703，用作N溝道晶體管的源區(qū)或漏樓區(qū)的雜質(zhì)區(qū)2705，低濃度雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))2704和用作電阻器的半導(dǎo)體層2706被形成。接著，在溝道形成區(qū)2703和半導(dǎo)體層2706上提供柵電極2708和第一配線2709，柵絕緣膜2707插入其間。作為柵絕緣膜2707，可通過使用CVD方法或?yàn)R射方法形成氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。另外，鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鋁或銅作為主要成分的薄膜，、鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鈦(Ti)膜、鎢(W)膜、鉬(Mo)膜等能被用來作為柵電極2708。
在柵電極2708的側(cè)面上形成側(cè)壁2717。在形成硅化合物，例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜以覆蓋柵電極2708之后，施加回蝕刻處理以形成側(cè)壁2717。
在側(cè)壁2717下面形成LDD區(qū)2704。即，以自對準(zhǔn)的方式形成LDD區(qū)2704。
在柵電極2708、側(cè)壁2717和柵絕緣膜2707上形成第一層間絕緣膜2710。第一間絕緣膜2710包括無機(jī)絕緣膜作為下層和樹脂膜作為上層。作為無機(jī)絕緣膜，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或這些層的疊層形成的膜。作為樹脂膜可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亞胺酰胺、環(huán)氧樹脂等。
在第一層間絕緣膜2710上形成第二配線2711和第二配線2712。第二配線2711經(jīng)接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)2706。另外，第二配線2712經(jīng)接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)2718和第一配線2709。鈦(Ti)膜、鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鈦的鋁膜等可用作第二配線2711和第二配線2712。注意，在相同層中提供例如信號線的配線作為第二配線2711和第二配線2712的情況下，優(yōu)選使用具有低電阻的銅。
在第二配線2711、第二配線2712和第一層間絕緣膜2710上形成絕緣體2714。例如可以使用正型感光性丙烯酸樹脂膜作為絕緣體2714。
在絕緣體2714上提供包含有機(jī)化合物的層2715，以及在包含有機(jī)化合物的層2715上提供相對電極2716。作為用作相對電極2716的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料。例如可以使用，鋁(Al)、銀(Ag)、鋰(Li)、鈣(Ca)，這些材料的合金，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、Ca3N2等的金屬薄膜。在該方式中，通過使用金屬薄膜，可以形成能透射光的陰極。
在該方式中，形成晶體管2719、晶體管2720和電阻器2721。晶體管2719、晶體管2720和電阻器2721分別對應(yīng)于圖24中的開關(guān)晶體管2402、晶體管2409和電阻器2408。注意在用具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的顯示器的情況作為例子進(jìn)行描述，然而，本發(fā)明不限于此。
圖19顯示整流元件1901用作電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802的配置。N溝道晶體管1801的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，且它的柵端連接到第二掃描線110。另外，晶體管1801的第二端(源端或漏端)經(jīng)過整流元件1901連接到第二掃描線110。注意連接整流元件1901以使正向電流從第二掃描線110流到晶體管1801的第二端。
在該配置中，在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))輸入到像素且第二掃描線110處于L電平的情況中，因?yàn)榉聪螂妷菏┘拥秸髟?901，所以即使當(dāng)晶體管1801是常通的，電流也不流動。另外，在反向電流(關(guān)斷電流)流到整流元件1901的情況中，將一定的電壓施加到整流元件1901。因此，晶體管1801的第二端的電勢變成比第二掃描線110的L電平電勢高。即晶體管1801的源端的電勢變成比柵端的電勢高，因此，其中電流幾乎不流過。即減小了關(guān)斷電流。
注意可使用PIN結(jié)二極管、PN結(jié)二極管、肖特基二極管，由碳納米管形成的二極管、晶體管、二極管連接的晶體管等作為整流元件1901。更優(yōu)選地使用PN結(jié)二極管。參考圖20描述在使用PN結(jié)二極管作為整流元件1901的情況。
N溝道晶體管1801的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管101的柵端且它的柵端連接到第二掃描線110。另外，晶體管1801的第二端(源端或漏端)連接到PN結(jié)二極管2001的N型半導(dǎo)體區(qū)。PN結(jié)二極管2001的P型半導(dǎo)體區(qū)連接到第二掃描線110。N溝道晶體管1801的第二端包括N型雜質(zhì)區(qū)，因此，N溝道晶體管1801的N型雜質(zhì)區(qū)可用作PN結(jié)二極管2001的N型半導(dǎo)體。即可以在柵端和晶體管1801的柵端和第二端之間提供P型雜質(zhì)區(qū)。根據(jù)作為圖14的截面圖的圖15C描述該像素的布圖。
在該像素的配置中，在晶體管1516的一個雜質(zhì)區(qū)的側(cè)面上提供P型雜質(zhì)區(qū)1529。即在圖14示出的布圖中，在晶體管1409的第二端側(cè)面上的雜質(zhì)區(qū)中，接近溝道形成區(qū)的側(cè)面是N型雜質(zhì)區(qū)，以及另一側(cè)對應(yīng)于P型雜質(zhì)區(qū)。因此，PN結(jié)二極管1530由晶體管1516的一個雜質(zhì)區(qū)的一部分和P型雜質(zhì)區(qū)1529形成。對于其它的公共部分，參考圖15A中的描述。如此，PN結(jié)二極管2001的N型雜質(zhì)區(qū)可由添加N型雜質(zhì)并且將成為晶體管1801的第二端的雜質(zhì)區(qū)形成。因此，通過將P型雜質(zhì)添加到其中形成該雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體層中來形成P型半導(dǎo)體區(qū)，直接連接PN結(jié)二極管2001和晶體管1801。因此，不需要提供用于接觸的端子，考慮到在像素布圖中提高孔徑比這是有好處的。注意在P型雜質(zhì)區(qū)和N型雜質(zhì)區(qū)之間可以有不添加雜質(zhì)的區(qū)。在這種情況下，形成PIN結(jié)二極管替代PN結(jié)二極管1602。PIN結(jié)二極管可進(jìn)一步減少關(guān)斷電流。而且，在PIN結(jié)二極管處產(chǎn)生較高的電壓，因此，晶體管1801更容易關(guān)斷。
在圖20中的像素配置中，在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))輸入到像素且第二掃描線110處于L電平的情況中，因?yàn)榉聪螂妷菏┘拥絇N結(jié)二極管2001，即使當(dāng)關(guān)斷電流通過晶體管1801時，它的量也是很小的。在反向電流流到PN結(jié)二極管2001的情況中，在PN結(jié)二極管2001的相對端之間產(chǎn)生電壓。即晶體管1801的第二端的電勢變成比第二掃描線110的L電平電勢高。即晶體管1801的源端的電勢變成比柵端的電勢高，因此，其中電流幾乎不流過。即減小了關(guān)斷電流。
也可使用P溝道晶體管作為電流電壓轉(zhuǎn)換元件1802。這里參考圖22進(jìn)行描述。晶體管1801的第一端連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，且它的第二端連接到P溝道型晶體管2201的第二端(源端或漏端)。而且，晶體管1801的柵端連接到第二掃描線110。P溝道型晶體管2201的柵端連接到電源線107且它的第一端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。
當(dāng)用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))輸入到像素且第二掃描線110處于L電平的情況中，即使當(dāng)晶體管1801是常通的，晶體管2201的第二端的電勢也不高。因此，在晶體管2201中，當(dāng)?shù)诙说碾妱葑兂杀冗B接到柵端的電源線107的電勢低時，P溝道晶體管2201被關(guān)斷。晶體管2201的第二端的電勢越低，流經(jīng)晶體管2201的關(guān)斷電流越小。另一方面，當(dāng)晶體管2201的第二端的電勢變高時，晶體管1801的第二端的電勢變成比它的柵端的電勢高。因此，幾乎沒有關(guān)斷電流流經(jīng)晶體管1801。即，對于該配置，可以大幅度地減小關(guān)斷電流。注意當(dāng)?shù)诙呙杈€110處于H電平時，第二配線的電勢比電源線107的電勢高，因此，P溝道晶體管2201開啟。另外，當(dāng)晶體管1801的第二端的電勢比第二配線110的電勢低時，晶體管1801也開啟。因此，使像素不發(fā)光的信號可以輸入到驅(qū)動晶體管101的柵端。
這里，在N溝道晶體管中一般容易地形成LDD區(qū)，因此，可通過使用N溝道晶體管減小關(guān)斷電流。然而，通過使用多晶硅膜作為有源層(溝道形成區(qū))，可能成為N溝道晶體管的晶體管較傾向于成為耗盡型晶體管。同時作為P溝道晶體管傾向于增強(qiáng)型晶體管，N溝道晶體管和P溝道晶體管結(jié)合使用以進(jìn)一步有效地減少關(guān)斷電流。
在圖22中示出的像素配置中，在晶體管1801和晶體管2201之間可提供PN結(jié)二極管。即，如圖43中所示，PN結(jié)二極管4301的N型半導(dǎo)體區(qū)連接到晶體管1801的第二端且PN結(jié)二極管4301的P型半導(dǎo)體區(qū)連接到晶體管2201的第二端。注意這里將成為晶體管2201的第二端的雜質(zhì)區(qū)可以被用作PN結(jié)二極管4301的P型半導(dǎo)體區(qū)，將成為晶體管1801的第二端的雜質(zhì)區(qū)可以被用作PN結(jié)二極管4301的N型半導(dǎo)體區(qū)，因此，不需要提供用于連接晶體管1801和PN結(jié)二極管4301或連接P溝道晶體管2201和PN結(jié)二極管4301的接觸。這類似地于應(yīng)用于圖15C和圖20的情境況且具有在像素布圖中提高孔徑比的好處。注意在P型雜質(zhì)區(qū)和N型雜質(zhì)區(qū)之間可以有不添加雜質(zhì)的區(qū)。在這種情況下，形成PIN結(jié)二極管替代PN結(jié)二極管4301。PIN結(jié)二極管可進(jìn)一步減少關(guān)斷電流，。此外，在PIN結(jié)二極管中產(chǎn)生更高的電壓，因此，晶體管1801更容易關(guān)斷。
參考圖50描述結(jié)合使用P溝道晶體管和電流電壓轉(zhuǎn)換元件替代實(shí)施方式1的圖1中示出的像素的整流元件109的情況。
P溝道晶體管5001的第一端(源端或漏端)經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件5002連接到驅(qū)動晶體管101的柵端，且它的柵端連接到第二掃描線110。另外，晶體管5001的第二端(源端或漏端)連接到第二掃描線110。
注意電流電壓轉(zhuǎn)換元件5002是當(dāng)電流流過時在它的相對端之間產(chǎn)生電壓的元件。
因此，使用在本實(shí)施方式中描述的像素配置，例如，參考圖8可實(shí)現(xiàn)所描述的驅(qū)動方法。
在本實(shí)施方式中，示出像素配置，當(dāng)像素不需要發(fā)光(黑顯示)時其可進(jìn)一步防止發(fā)光元件輕微地發(fā)光。即當(dāng)關(guān)斷電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管時，防止該電流流到發(fā)光元件。
在圖56示出的像素配置中，提供驅(qū)動晶體管5601，互補(bǔ)晶體管5611，開關(guān)晶體管5602，發(fā)光元件5604，整流元件5609，第一掃描線5605，信號線5606，電源線5607和第二掃描線5610。注意驅(qū)動晶體管5601是P溝道晶體管，以及互補(bǔ)晶體管5611和開關(guān)晶體管5602是N溝道晶體管。開關(guān)晶體管5602的第一端(源端或漏端)連接到信號線5606，以及它的第二端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611的柵端。驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611具有連接到發(fā)光元件5604的像素電極的第二端(源端或漏端)。驅(qū)動晶體管5601的第一端連接到電源線5607。另外，互補(bǔ)晶體管5611的第二端(源端或漏端)連接到配線5612。驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611的柵端連接到電容器5603的一個電極。電容器5603的另一個電極連接到電源線5607。驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611的柵端經(jīng)過整流元件5609連接到第二掃描線5610。
注意高電源電勢輸入到電源線5607且低電源電勢輸入到發(fā)光元件5604的相對電極5608。高電源電勢和低電源電勢滿足關(guān)系高電源電勢＞低電源電勢且它們被設(shè)置為使得在它們之間的電勢差等于發(fā)光元件5604的正向閾值電壓。
而且，配線5612的電勢優(yōu)選等于或小于發(fā)光元件5604的相對電極5608的電勢。
首先，描述對像素的信號寫入操作。當(dāng)信號寫入到像素時，H電平信號輸入到第一掃描線5605以開啟開關(guān)晶體管5602。接著，視頻信號經(jīng)過信號線5606寫入到像素。即，視頻信號輸入到驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611的柵端。注意此時第二掃描線5610被設(shè)置在L電平。
此時，電荷在電容器5603中積聚。因此，當(dāng)L電平信號輸入到第一掃描線5605且開關(guān)晶體管5602關(guān)斷時，視頻信號的電勢由電容器5603保持。
因此，在使得像素發(fā)光的Vsig(L)作為視頻信號被輸入的情況中，開啟驅(qū)動晶體管5601且關(guān)斷互補(bǔ)晶體管5611。接著，輸入到電源線5607的電勢可以經(jīng)過驅(qū)動晶體管5601供給發(fā)光元件5604的象素電極。
在作為使在像素不發(fā)光的Vsig(H)的視頻信號被輸入的情況中，關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601且開啟互補(bǔ)晶體管5611。因此，輸入到電源線5607的電勢沒有供給發(fā)光元件5604的像素電極。然而，當(dāng)驅(qū)動晶體管5601是常通的，在某些情況中，電流少量地流經(jīng)驅(qū)動晶體管5601。通常，該關(guān)斷電流流到發(fā)光元件，因此，發(fā)光元件輕微地發(fā)光且不能使得像素不發(fā)光(黑顯示)，其導(dǎo)致了顯示缺陷。然而，在該像素配置中，流經(jīng)驅(qū)動晶體管5601的關(guān)斷電流經(jīng)過互補(bǔ)晶體管5611流到配線5612，因此，電流不能流動到發(fā)光元件5604。即，由于當(dāng)互補(bǔ)晶體管5611開啟時，這時電流流到配線5612，使得像素不發(fā)光(黑顯示)。
通過設(shè)置配線5612的電勢比發(fā)光元件5604的相對電極5608的電勢低，可將反向偏壓施加到發(fā)光元件5604。即使當(dāng)以這種方式將反向偏壓施加到發(fā)光元件5604時，電流也不會流到正常的發(fā)光元件5604。另一方面，當(dāng)發(fā)光元件5604具有短路部分時，電流流到該短路部分。接著，電流匯聚到短路部分且發(fā)光元件5604的短路部分是絕緣的。通過絕緣發(fā)光元件5604的短路部分，可改善像素的顯示缺陷。另外，可延長發(fā)光元件5604的壽命。
注意第一掃描線5605的H電平信號優(yōu)選是比使像素不發(fā)光的視頻信號的電勢(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601的柵電勢Vsig(H))高出開關(guān)晶體管5602的閾值電壓Vth或更多的電勢V1。因?yàn)?，?dāng)開關(guān)晶體管5602是N溝道晶體管時，當(dāng)將Vsig(H)輸入信號線5606時第一端起漏端的作用。因此，當(dāng)開關(guān)晶體管5602的第二端(這里是源端)的電勢比柵端的電勢低出開關(guān)晶體管5602的閾值電壓Vth時，開關(guān)晶體管5602關(guān)斷。即，當(dāng)開關(guān)晶體管5602的柵電勢低于V1時，輸入到信號線5606的Vsig(H)不能輸入到驅(qū)動晶體管5601的柵端。因此，不能完全關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601且在某些情況下發(fā)光元件5604輕微地發(fā)光。
另外，優(yōu)選地設(shè)置第一掃描線5605的L電平信號為比Vsig(L)低的電勢。例如，在第一掃描線5605的L電平信號具有的電勢等于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管5601的柵電勢Vsig(L))的情況下，當(dāng)將Vsig(L)輸入到信號線5606用于寫信號到另一行的像素時，開關(guān)晶體管5602的柵源電壓在被寫入Vsig(H)的像素中為0V。接著，當(dāng)開關(guān)晶體管5602是常通時關(guān)斷電流流動。因此，釋放在電容器5603中積聚的電荷并且驅(qū)動晶體管5601的柵電勢變低并且且電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管5601，從而發(fā)光元件5604在某些情況下輕微地發(fā)光。
接下來，描述擦除操作。在擦除操作中，將H電平信號輸入到第二掃描線5610。接著，電流流經(jīng)整流元件5609，從而驅(qū)動晶體管5601和互補(bǔ)晶體管5611的柵電勢可為某一預(yù)先設(shè)定的電勢。注意該電勢比第二掃描線5610的H電平電勢低出整流元件5609的閾值電壓。因此，優(yōu)選地設(shè)置輸入到第二掃描線5610的H電平電勢比視頻信號Vsig(H)高出整流元件5609的閾值電壓。
此時，輸入到第二掃描線5610的H電平信號優(yōu)選地與輸入到電源線5607的高電源電勢相等或更高。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置H電平信號的電勢，當(dāng)在擦除周期中強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601時可設(shè)置驅(qū)動晶體管5601的柵端的電勢比源端的電勢更高。因此，即使當(dāng)驅(qū)動晶體管5601是常通的時，可以關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601且防止發(fā)光元件5604輕微地發(fā)光。
注意第二掃描線5610的H電平可以和第一掃描線5605的H電平相同。結(jié)果，可減少電源線的數(shù)量。
注意除了在擦除操作中之外，將L電平信號輸入到第二掃描線5610。優(yōu)選地，L電平信號的電勢等于或低于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601的柵電勢Vsig(L))。然而，如果L電平信號的電勢設(shè)置過低，則在用于不發(fā)光的視頻信號(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601的柵電勢Vsig(H))寫入到像素的情況下，施加到整流元件5609的反向偏壓變高。因此，流到整流元件5609的關(guān)斷電流(也稱為反向電流)增加且在電容器5603中保持的電荷泄漏。接著，驅(qū)動晶體管5601的柵電勢降低，從而驅(qū)動晶體管5601的關(guān)斷電流增加。因此，優(yōu)選地，L電平信號的電勢等于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(關(guān)斷驅(qū)動晶體管5601的柵電勢Vsig(L))。
注意可使用電阻器、PIN結(jié)二極管、PN結(jié)二極管、肖特基二極管、二極管連接的晶體管、由碳納米管形成的二極管中的一個或它們的組合作為圖56中的整流元件5609?？砂葱枰褂脤?shí)施方式1中示出的配置。
可使用電勢傳輸元件代替整流元件。作為電勢傳輸元件，可使用實(shí)施方式2中示出各種配置。
在該像素配置中，可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置視頻信號的電勢和輸入到第二掃描線的電勢，減小驅(qū)動晶體管的關(guān)斷電流。另外，通過提供以互補(bǔ)型方式開啟/關(guān)斷的互補(bǔ)晶體管作為驅(qū)動晶體管，即使當(dāng)關(guān)斷電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管時也能夠使像素不發(fā)光(黑顯示)，從而阻止顯示缺陷。
在輸入到配線5612和發(fā)光元件5604的相對電極5608的電勢彼此相等的情況下，配線5612和相對電極5608相互連接，從而減小相對電極的電阻和減少功耗。
參照關(guān)于在那種情況下的像素的一部分的截面的圖57來進(jìn)行描述。
在襯底5701上形成基膜5702。襯底5701可由絕緣襯底例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底和陶瓷襯底，或由金屬襯底、半導(dǎo)體襯底等形成。該基膜5702可通過CVD方法或?yàn)R射方法形成。例如使用SiH4、N2O和NH3作為源材料，通過CVD方法，形成例如氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。而且，也可以使用這些的疊層。注意提供基膜5702以防止雜質(zhì)從襯底5701擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體層。當(dāng)由玻璃襯底或石英襯底形成襯底5701時，不需要提供基膜5702。
在基膜5702上形成島形的半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體層中，形成其中形成P溝道的溝道形成區(qū)5703、用作源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)5704、其中形成N溝道的溝道形成區(qū)5705、用作源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)5720，和低濃度雜質(zhì)區(qū)(LDD區(qū))5721。接著，在溝道形成區(qū)5703和溝道形成區(qū)5705上提供柵電極5707，柵絕緣膜5706插入其間。作為柵絕緣膜5706，使用通過CVD方法或?yàn)R射方法形成的氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等。另外，鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鋁或銅作為主要成分的薄膜，鉻(Cr)膜、鉭(Ta)膜、氮化鉭(TaN)膜、鈦(Ti)膜、鎢(W)膜、鉬(Mo)膜等可以被用來作為柵電極5707。
在柵電極5707的側(cè)面上形成側(cè)壁5722。在形成硅化合物，例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜以覆蓋柵電極5707之后，施加回蝕刻處理以形成側(cè)壁5722。
在側(cè)壁5722下面形成LDD區(qū)5721。即，LDD區(qū)5721以自對準(zhǔn)的方式形成。注意提供側(cè)壁5722以便用自對準(zhǔn)方式形成LDD區(qū)5721，因此不是必須提供側(cè)壁5722。
在柵電極5707、側(cè)壁5722和柵絕緣膜5706上形成第一層間絕緣膜。第一層間絕緣膜包括無機(jī)絕緣膜5718作為下層和樹脂膜5708作為上層。作為無機(jī)絕緣膜5718，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或這些層的疊層形成的膜。作為樹脂膜5708可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亞胺酰胺、環(huán)氧樹脂等。
在第一層間絕緣膜上形成第一電極5709和第二電極5724。第一電極5709經(jīng)過接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)5704和雜質(zhì)區(qū)5720。另外，第二電極5724經(jīng)過接觸孔電連接到雜質(zhì)區(qū)5720。鈦(Ti)膜、鋁(Al)膜、銅(Cu)膜、包含鈦的鋁膜等可用作第一電極5709和第二電極5724。注意，在相同層中提供例如信號線的配線作為第一電極5709和第二電極5724的情況下，優(yōu)選使用具有低電阻的銅。
在第一電極5709、第二電極5724和第一層間絕緣膜上形成第二層間絕緣膜5710。第二層間絕緣膜可由無機(jī)絕緣膜、樹脂膜或這些的疊層形成。作為無機(jī)絕緣膜，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或這些層的疊層形成的膜。作為樹脂膜可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亞胺酰胺、環(huán)氧樹脂等。
在第二層間絕緣膜5710上形成像素電極5711和配線5719。第一像素電極5711和配線5719由相同的材料制成，即同時在相同層中。作為用作形成像素電極5711和配線5719的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用氮化鈦(TiN)膜、鉻(Cr)膜、鎢(W)膜、鋅(Zn)膜、鉑(Pt)膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層的疊層等。對于疊層結(jié)構(gòu)，作為配線的電阻是低的，可以獲得更好的歐姆接觸，另外，可以獲得作為陽極的功能。通過使用反射光的金屬膜，可形成不透射光的陽極。
形成絕緣體5712以覆蓋像素電極5711和配線5719的末端部分?？梢允褂谜透泄庑员┧針渲ぷ鳛榻^緣體5712。
在像素電極5711上提供包含有機(jī)化合物的層5713，且包含有機(jī)化合物的層5713的一部分重疊在絕緣體5712上。注意包含有機(jī)化合物的層5713沒有形成在配線5719上。
在包含有機(jī)化合物的層5713、絕緣體5712和配線5719上形成相對電極5714。作為用作相對電極5714的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料。例如可以使用鋁(Al)、銀(Ag)、鋰(Li)、鈣(Ca)，這些材料的合金，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、Ca3N2等的金屬薄膜。在該方式中，通過使用這樣的金屬薄膜，可以形成透射光的陰極。
其中包含有機(jī)化合物的層5713夾在相對電極5714和像素電極5711之間的區(qū)對應(yīng)于發(fā)光元件5716。
在通過絕緣體5712隔離層5713的區(qū)中，形成連接部分5717以使相對電極5714和配線5719相互接觸。因此，配線5719起到相對電極5714的輔助電極的作用，從而可實(shí)現(xiàn)相對電極5714的低電阻。因此，相對電極5714的膜厚度可以是薄的，這導(dǎo)致透光性增加。因此，在頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)中可獲得更高的亮度，其中來自發(fā)光元件5716的光是從頂部表面提取的。
可使用金屬薄膜的疊層和光透射導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫)、氧化銦鋅(LZO)、氧化鋅(ZnO)或類似物)以實(shí)現(xiàn)相對電極5714的更低的電阻。這樣，也可通過使用金屬薄膜和透射光的光透射導(dǎo)電膜來形成可透射光的陰極。
注意用P型雜質(zhì)摻雜雜質(zhì)區(qū)5704。另外，用N型雜質(zhì)摻雜雜質(zhì)區(qū)5720。因此，晶體管5715是P溝道晶體管且晶體管5723是N溝道晶體管。
即，晶體管5715對應(yīng)于圖56的像素中的驅(qū)動晶體管5601且晶體管5723對應(yīng)于圖56的像素中的互補(bǔ)晶體管5611。另外，配線5719對應(yīng)于圖56的像素中的配線5612且相對電極5714對應(yīng)于圖56的像素中的發(fā)光元件5604的相對電極5608。即，發(fā)光元件5604的配線5612和相對電極5608在圖56的像素中是連接的。
在圖57中示出的顯示板中，可較薄地形成相對電極5714的膜，從而能可以以良好的透射性從頂部表面發(fā)射光。因此，可增強(qiáng)來自頂部表面的亮度。另外，通過連接相對電極5714和配線5719，可實(shí)現(xiàn)相對電極5714和配線5719的低電阻。因此，可減小功耗。
接下來，參照圖58A和58B來進(jìn)行描述顯示板的結(jié)構(gòu)。在襯底5800上形成信號線驅(qū)動電路5801、掃描線驅(qū)動電路5802和像素部分5803。注意襯底5801連接到FPC5804并且從作為外部輸入端的FPC(柔性印刷電路)5804中接收信號，例如輸入到信號線驅(qū)動電路5801和掃描線驅(qū)動電路5802的視頻信號、時鐘信號和啟動信號。通過COG(玻璃上芯片)或類似物，將IC芯片(包括存儲電路、緩沖電路等的半導(dǎo)體芯片)5805安裝在FPC5804和襯底5800的連接部分上。注意這里僅顯示了FPC 5804，然而，可將印刷線路板(PWB)連在FPC 5804上。本該說明書中的顯示器不僅包括顯示板的主體，還包括帶有FPC或PWB連在其上的主體和安裝有IC芯片或類似物的主體。
在圖58A示出的像素部分5803中，像素呈矩陣排列。以對于每個彩色元件的像素列來排列像素。為每個彩色的一個像素列提供包含有機(jī)化合物的層5807。在像素部分中沒有提供包含有機(jī)化合物的層5807的區(qū)5806中，形成相對電極和由與像素電極相同材料形成的配線的連接部分。即，在圖58A中的區(qū)5806中形成圖57的截面圖中的連接部分5717。另外，圖59顯示了像素部分的頂視圖的示意圖。在圖59中，以和像素電極5901相同的材料形成配線5902。像素電極5901對應(yīng)于圖57中的像素電極5711，配線5902對應(yīng)于圖57中的配線5719。在像素電極5901的一列上形成包含有機(jī)化合物的層，且在像素電極5901和相對電極之間所夾的區(qū)域內(nèi)形成發(fā)光元件。當(dāng)相對電極和配線5902在連接部分相互接觸時，可實(shí)現(xiàn)相對電極的低電阻。即，配線5902起到相對電極的輔助電極的作用。對于圖59中所示的像素部分的結(jié)構(gòu)，可提供具有高孔徑比和低電阻的相對電極的顯示板。
在圖58B中示出的顯示板的像素部分5803中，像素呈矩陣排列。以每個彩色元件的像素列來排列像素。為每個彩色的一個像素列提供包含有機(jī)化合物的層5817。在像素部分中沒有提供包含有機(jī)化合物的層5817的區(qū)5816中，形成相對電極和由與像素電極相同材料形成的配線的連接部分。即，在圖58B中的區(qū)5816中形成圖57的截面圖中的連接部分5717。另外，圖60顯示了像素部分的頂視圖的示意圖。在圖60中，以和像素電極6001相同的材料形成配線6002。像素電極6001對應(yīng)于圖57中的像素電極5711，配線6002對應(yīng)于圖57中的配線5719。在像素電極6001的每一個上形成包含有機(jī)化合物的層，且在像素電極6001和相對電極之間所夾的區(qū)域內(nèi)形成發(fā)光元件。當(dāng)相對電極和配線6002在連接部分相互接觸時，可實(shí)現(xiàn)相對電極的低電阻。即，配線6002起到相對電極的輔助電極的作用。對于圖60中所示的像素部分的結(jié)構(gòu)，可提供具有低電阻的相對電極的顯示板。
本實(shí)施方式中示出的顯示板有具有良好透光性的相對電極和具有高孔徑比的像素，因此，即使以低亮度也可獲得所需的亮度。因此，提高了發(fā)光元件的可靠性。由于可實(shí)現(xiàn)相對電極的低電阻，所以也可減少功耗。
因此，通過使用本該實(shí)施例中描述的像素配置，例如，可實(shí)現(xiàn)參照圖8描述的驅(qū)動方法。
接下來，描述具有前面提到的像素的顯示器件。在圖5中示出的顯示器中，提供了信號線驅(qū)動電路501、第一掃描線驅(qū)動電路502、第二掃描線驅(qū)動電路505和像素部分503。提供從信號線驅(qū)動電路501沿列方向延伸的信號線S1到Sn，提供從第一掃描線驅(qū)動電路502沿行方向延伸的第一掃描線G1到Gm，提供從第二掃描線驅(qū)動電路505沿列方向延伸的第二掃描線R1到Rm。在對應(yīng)于信號線S1到Sn、第一掃描線G1到Gm和第二掃描線R1到Rm的像素部分503中呈矩陣排列多個的像素504。即，將信號線S1到Sn中的一個、第一掃描線G1到Gm中的一個和第二掃描線R1到Rm中的一個連接到一個像素。注意可將圖1、3、4、9、10、11、12、13、16、17、18、19、20、21、22、34、40、41、42、43、44、45、46、47、50、51、53、54、55和56中示出的像素配置應(yīng)用于像素504。
將信號例如時鐘信號(G_CLK)、時鐘反向信號(G_CLKB)和啟動脈沖信號(G_SP)輸入到第一掃描線驅(qū)動電路502。依照這些信號，將信號輸出到所選出的像素列的第一掃描線RGi(第一掃描線G1到Gm中的一個)。注意該第一掃描線Gi對應(yīng)于在圖1、3、4、9、10、11、12、13、16、17、18、19、20、21、22、34、40、41、42、43、44、45、46、47、50、51、53、54、55和56中示出的像素配置中的第一掃描線105、1305、4505、5305、5605等。
將信號例如時鐘信號(R_CLK)、時鐘反向信號(R_CLKB)和啟動脈沖信號(R_SP)輸入到第二掃描線驅(qū)動電路505。依照這些信號，將信號輸出到所選出的像素列的第二掃描線Ri(第二掃描線R1到Rm中的一個)。注意該第二掃描線Gi對應(yīng)于在圖1、3、4、9、10、11、12、13、16、17、18、19、20、21、22、34、40、41、42、43、44、45、46、47、50、51、53、54、55和56中示出的像素配置中的第二掃描線110、1310、4510、5310、5610等。
將信號例如時鐘信號(S_CLK)、時鐘反向信號(S_CLKB)、啟動脈沖信號(S_SP)和視頻信號(視頻數(shù)據(jù))輸入到信號線驅(qū)動電路501。依照這些信號，將對應(yīng)于每列中的像素的視頻信號輸出到信號線S1到Sn中的每一個。注意信號線S1到Sn中的一個信號線Sj對應(yīng)于在圖1、3、4、9、10、11、12、13、16、17、18、19、20、21、22、34、40、41、42、43、44、45、46、47、50、51、53、54、55和56中示出的像素配置中的掃描線106、1306、4506、5306、5606等。
因此，將輸入到信號線S1到Sn的視頻信號寫入到由通過掃描線Gi(掃描線G1到Gm中的一個)輸入的信號所選擇的行的像素504。接著，通過掃描線G1到Gm中的每一個來選擇每一個像素行，從而將對應(yīng)于像素504的每一個的視頻信號輸入到所有的像素504。像素504的每一個都為某一周期保持被寫入的視頻信號的數(shù)據(jù)。接著，像素504的每一個都可一通過為某一周期保持被寫入的信號的數(shù)據(jù)來保持發(fā)光或不發(fā)光的狀態(tài)。
這里，本該實(shí)施方式的顯示器是使用時間灰度法，該方法依照寫入到像素504中的每一個的視頻信號的數(shù)據(jù)來控制該像素504中的每一個是發(fā)光或不發(fā)光，從而根據(jù)發(fā)光周期的長度來表示灰度。注意顯示用于一個顯示區(qū)(一幀)的整個圖像的周期是指一個幀周期且本該實(shí)施方式的顯示器件在一個幀周期中具有多個子幀周期。在一個幀周期中的子幀周期的長度可近似相同或不同。即，在一個幀周期中的每個子幀周期中控制每一個像素504中的發(fā)光或不發(fā)光，從而根據(jù)每個像素504的總的發(fā)光時間的不同來表示灰度。
注意本發(fā)明的顯示器可使用點(diǎn)序列(dot sequential)方法或者線序列(linesequential)方法，在點(diǎn)序列方法中當(dāng)選擇像素行時將視頻信號從信號線驅(qū)動電路輸入到每一列信號線，在線序列方法中同時將信號寫入到所選擇的像素行的所有像素。
圖6顯示了使用線序列方法的顯示器的示意圖。其它公共部分通過和圖5中相同的標(biāo)記數(shù)字來標(biāo)記且忽略對其的描述。
信號線驅(qū)動電路601包括脈沖輸出電路602、第一鎖存電路603和第二鎖存電路604。
將時鐘信號(S_CLK)、時鐘反向信號(S_CLKB)和啟動脈沖信號(S_SP)等輸入到脈沖輸出電路602。依照這些信號的時序，從脈沖輸出電路602輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路602輸出的采樣脈沖輸入到第一鎖存電路603。將視頻信號(數(shù)字視頻數(shù)據(jù))輸入到第一鎖存電路603。依照輸入采樣脈沖的時序，在第一鎖存電路603的每一級中保持視頻信號的數(shù)據(jù)。
在將視頻信號的數(shù)據(jù)保持到第一鎖存電路603中的最后級之后，將鎖存脈沖信號(鎖存脈沖)輸入到第二鎖存電路604且立刻將在第一鎖存電路603中保持的視頻信號的數(shù)據(jù)傳送到第二鎖存電路604。接著，將在第二鎖存電路604中保持的視頻信號的數(shù)據(jù)輸出到信號線S1到Sn，每次一個像素行。
接下來，圖7顯示了使用點(diǎn)序列方法的顯示器的示意圖。信號線驅(qū)動電路701對應(yīng)于圖5中示出的顯示器的信號線驅(qū)動電路501。其它公共部分通過和圖5中相同的標(biāo)記數(shù)字來標(biāo)記且忽略對其描述。
信號線驅(qū)動電路701包括脈沖輸出電路702和開關(guān)組703。
將時鐘信號(S_CLK)、時鐘反向信號(S_CLKB)和啟動脈沖信號(S_SB)等輸入到脈沖輸出電路702。依照這些信號的時序，從脈沖輸出電路702中輸出采樣脈沖。
將從脈沖輸出電路702輸出的采樣脈沖輸入到開關(guān)組703。將視頻信號(數(shù)字視頻數(shù)據(jù))輸入到開關(guān)組703的每個開關(guān)的一端且其另一端通過輸出控制電路704連接到信號線S1到Sn。依照輸入采樣脈沖的時序，順序地開啟開關(guān)組703中的每一級的開關(guān)。接著，將視頻信號輸出到對應(yīng)于開啟的開關(guān)的那一級的信號線S1到Sn。
本發(fā)明的顯示器并不限定于此。
另外，可將本發(fā)明應(yīng)用于電流輸入電流驅(qū)動型像素，其中通過電流寫入信號且通過電流驅(qū)動。參考圖34來描述這種像素。
在圖34中示出的像素中，提供了驅(qū)動晶體管3401、保持晶體管3402、開關(guān)晶體管3403、電容器3404、整流元件3405、發(fā)光元件3406、第一掃描線3407、第二掃描線3411、信號線3409、電源線3408和第三掃描線3410。注意將低電源電勢Vss輸入到發(fā)光元件34065的相對電極3412。注意驅(qū)動晶體管3401、保持晶體管3402和開關(guān)晶體管3403是N溝道晶體管。
驅(qū)動晶體管3401的第一端(源端或漏端)連接到發(fā)光元件3406的像素電極和開關(guān)晶體管3403的第二端(源端或漏端)。開關(guān)晶體管3403的第一端(源端或漏端)連接到信號線3409且其柵端連接到第二掃描線3411。驅(qū)動晶體管3401的第二端(源端或漏端)連接到電源線3408。驅(qū)動晶體管3401的柵端連接到電容器3404的一個電極且其第一端連接到電容器3404的另一電極。即，驅(qū)動晶體管3401的柵端和第一端通過電容器3404相互連接。保持晶體管3402的第一端(源端或漏端)連接到驅(qū)動晶體管3401的柵端且其第二端(源端或漏端)連接到電源線3408。保持晶體管3402的柵端連接到第一掃描線3407。驅(qū)動晶體管3401的柵端和第三掃描線3410通過整流元件3405相互連接。注意整流元件3405的正向電流的方向是從驅(qū)動晶體管3401的柵端到第三掃描線3410的流動方向。
接下來，進(jìn)行關(guān)于像素操作的描述。
在對像素進(jìn)行信號寫入操作的情況下，將信號輸入到第一掃描線3407和第二掃描線3411。接著，開啟保持晶體管3402和開關(guān)晶體管3403。
另外，設(shè)置電源線3408的電勢為L電平。設(shè)置該L電平以使在L電平電勢和發(fā)光元件3406的相對電極3412的電勢之間的電勢差的絕對值不超過發(fā)光元件3406的閾值電壓的絕對值。
這樣，從信號線3409輸入的信號電流(對應(yīng)于視頻信號)被分開且流到晶體管3401和電容器3404。當(dāng)電流最終停止流到電容器3404時，在電容其3404中積聚驅(qū)動晶體管3401的柵源電壓，該柵源電壓使信號電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管3401。接著，終止對第一掃描線3407和第二掃描線3411的信號輸入并且保持晶體管3402和開關(guān)晶體管3403被關(guān)斷。電容器3404保持使信號電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管3401的柵源電壓。
隨后，在發(fā)光操作中設(shè)置電源線3408的電勢為H電平。接著，與信號電流相等的電流流到發(fā)光元件3406。
在擦除操作中，設(shè)置第三掃描線3410為L電平，從而電流流經(jīng)整流元件3405。可將驅(qū)動晶體管3401的柵端的電勢設(shè)置得比其源端的電勢低。即，可以強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動晶體管3401。
注意，可將二極管連接的晶體管用作整流元件3405。另外，除了二極管連接的晶體管之外，也可使用PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管、肖特基二極管、由碳納米管形成的二極管或晶體管、或它們的組合。可按需求使用實(shí)施例1中顯示的整流元件。
在該實(shí)施方式中，參照關(guān)于圖48中示出的時序圖描述將本發(fā)明的像素用于顯示器的另一種驅(qū)動方式。
橫坐標(biāo)代表時間，而縱坐標(biāo)代表掃描線的掃描行的數(shù)量。
當(dāng)顯示圖像時，重復(fù)寫入操作和發(fā)光操作。對一個圖像(一幀)進(jìn)行寫入操作和發(fā)光操作的周期稱為指一個幀周期。對于一幀周期的信號的處理并沒有特殊的限制，然而，至少每秒約60次是優(yōu)選的，以便使人看圖像不感覺閃爍。
通過寫入操作，將對應(yīng)于像素的灰度的視頻信號寫入到本實(shí)施例的顯示器中的像素。即，將模擬信號寫入到像素。該視頻信號可以是電流信號或電壓信號。
通過在維持周期中保持視頻信號來表示灰度。這里，具有本發(fā)明的像素的顯示器通過擦除操作來擦除寫入到像素的信號。接著，提供擦除周期直到下一個幀周期。即，當(dāng)插入黑顯示時，幾乎看不到后面的圖像。這樣，可改善移動圖像的特性。
例如，可將在圖1中顯示的像素應(yīng)用于該本實(shí)施例的顯示器的像素。在圖1中顯示的像素中，使用模擬信號作為輸入到信號線106的視頻信號。
當(dāng)將信號寫入到像素時，將H電平信號輸入到第一掃描線105以開啟開關(guān)晶體管102。接著，將模擬信號輸入到驅(qū)動晶體管101的柵端。這樣，將信號寫入到像素。
在發(fā)光操作中，將第一掃描線105設(shè)置在L電平以關(guān)斷開關(guān)晶體管102。接著，電容器1032保持模擬信號的電勢。依照輸入到驅(qū)動晶體管101的柵端的模擬信號的電勢，控制流經(jīng)驅(qū)動晶體管101的電流的數(shù)量。即，驅(qū)動晶體管101主要在飽和區(qū)操作。
在擦除操作中，將H電平信號輸入到第二掃描線110且電流流過整流元件109。接著，可以將驅(qū)動晶體管101的柵端電勢設(shè)置為預(yù)定的電勢。這樣，可以擦除信號。可將預(yù)定電勢設(shè)置得比電源線107的電勢高，這導(dǎo)致減小驅(qū)動晶體管101的關(guān)斷電流。
用本發(fā)明的顯示器減小了關(guān)斷電流。因此，防止了顯示缺陷且提高了產(chǎn)量。
注意除了在實(shí)施方式1到3、5和6中示出的那些之外，還可將本發(fā)明的驅(qū)動方法應(yīng)用于具有像素的其它顯示器。
在本該實(shí)施例中，參照圖36A和圖36B描述用于顯示器的顯示板的結(jié)構(gòu)。
在本該實(shí)施例中，參照圖36A和36B描述可應(yīng)用于本發(fā)明的顯示器的顯示板。注意圖36A是顯示板的頂視圖且圖36B是沿圖36A的A-A’′的截面圖。提供了以虛線示出的信號線驅(qū)動電路3601、像素部分3602、第二掃描線驅(qū)動電路3603和第一掃描線驅(qū)動電路3606。另外，提供密封襯底3604和密封材料3605。通過密封材料3605來包圍空間3607。注意可將絕緣體注入到空間3607。
注意配線3608是用于傳輸輸入到第二掃描線驅(qū)動電路36036、第一掃描線驅(qū)動電路3606和信號線驅(qū)動電路3601的信號的配線并且接收視頻信號、時鐘信號、啟動信號和來自作為外部輸入端的FPC(柔性印刷電路)3609的類似的信號等。通過COG(玻璃上芯片)或類似物，將IC芯片(包括存儲電路、緩存電路等的半導(dǎo)體芯片)3619安裝在FPC3609的連接部分和顯示板之上。注意這里僅顯示了FPC 3609，然而，可將印刷線路板(PWB)連接在FPC 3609上。本該說明中的顯示器不僅包括顯示板的主體，還包括帶有FPC或PWB連在其上的主體和安裝有IC芯片或類似物的主體。
接下來，參照圖36B描述截面結(jié)構(gòu)。在襯底3610上形成像素部分3602和外圍驅(qū)動電路(第二掃描線驅(qū)動電路3603、第一掃描線驅(qū)動電路3606和信號線驅(qū)動電路3602)。這里，示出了信號線驅(qū)動電路3601和像素部分3602。
注意信號線驅(qū)動電路3601使用N溝道TFT3620和P溝道TFT3621形成CMOS電路。另外，在該本實(shí)施例中，顯示了在襯底上集成外圍驅(qū)動電路的顯示板，然而，本發(fā)明并不局限于此。可將所有或部分的外圍驅(qū)動電路形成到IC芯片或類似物中且通過COG或類似物安裝。
另外，像素部分3602包括形成每個都具有開關(guān)TFT3611和驅(qū)動TFT3612的像素的多個電路。注意驅(qū)動TFT3612的第一電極連接像素電極3613。形成絕緣體3614以覆蓋像素電極3613的末端部分。這里，將正型光敏丙烯酸樹脂膜用于絕緣體3614。
為了獲得有利良好的覆蓋，形成絕緣體3614以使在絕緣體3614的頂端部分或末端部分上形成具有曲率的彎曲表面。例如，在使用正型光敏丙烯酸樹脂作為用于絕緣體3614的材料的情況下，優(yōu)選僅絕緣體3614的頂端部分具有曲率半徑(0.2到3μm)的彎曲表面。而且，可將通過光敏光在蝕刻劑中變得不能溶解的負(fù)型光敏丙烯酸樹脂或通過光敏光在蝕刻劑中變得可溶解的正型光敏丙烯酸樹脂用作絕緣體3614。
在像素電極3613上形成包含有機(jī)化合物的層3616和相對電極3617。這里，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料作為用于起陽極作用的像素電極3613。例如，可以使用ITO(氧化銦錫)膜、氧化銦鋅(IZO)膜、氮化鈦(TiN)膜、鉻(Cr)膜、鎢(W)膜、鋅(Zn)膜、鉑(Pt)膜和類似物的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。注意使用疊層結(jié)構(gòu)，配線的電阻低，可以獲得更好的歐姆接觸，另外，可以獲得作為陽極的功能。
通過用使用蒸發(fā)罩的蒸發(fā)方法或噴墨法形成包含有機(jī)化合物的層3616。將屬于元素周期表的第4族的金屬絡(luò)合物用于包含有機(jī)化合物的層3616的一部分。此外，也可以將低分子材料或高分子材料組合使用。另外，通常將單層或疊層的有機(jī)化合物作為用于包含有機(jī)化合物的層3616的材料，然而，在本該實(shí)施方式中，可在由有機(jī)化合物形成的膜的一部分中使用無機(jī)化合物。而且，可使用公知的三重態(tài)材料。
另外，當(dāng)在包含有機(jī)化合物的層3616上形成用于相對電極3617的材料時，可使用具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca或這些材料的合金例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或Ca3N2)的材料。在從包含有機(jī)化合物的層3616產(chǎn)生的光傳輸通過相對電極3617的情形下，優(yōu)選使用具有更薄厚度的金屬薄膜的疊層和透射光導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫合金)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)或類似物)。這樣，可形成起陰極作用的相對電極3617。
另外，通過密封材料3605將密封襯底3604粘接到襯底3610，在由襯底3610、密封襯底3604和密封材料3605包圍的空間3607中提供發(fā)光元件3618?？捎妹芊獠牧?605和惰性氣體(氮、氬或類似物)填充空間3607。
注意優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂作為密封材料3605。另外，優(yōu)選地，這些材料盡可能地不透過濕氣或氧。作為密封襯底3604的材料，可使用玻璃襯底、石英襯底、由FRP(增強(qiáng)玻璃纖維的塑料)、PVF(聚乙烯氟化物)、myler、聚酯、丙烯或類似物形成的塑料襯底。
如上所述，可獲得顯示板。
如圖36所示，通過集成信號線驅(qū)動電路3601、像素部分3602、第二掃描線驅(qū)動電路3603和第一掃描線驅(qū)動電路3606可減少顯示器的成本。
注意顯示板的配置不限于圖36A示出的結(jié)構(gòu)，其中信號線驅(qū)動電路3601、像素部分3602、第二掃描線驅(qū)動電路3603和第一掃描線驅(qū)動電路3606是集成的，但是可將對應(yīng)于信號線驅(qū)動電路3601的圖37A中示出的信號線驅(qū)動電路3701形成在IC芯片中，且通過COG或類似物安裝到顯示板上。注意圖37A中的襯底3700、像素部分3702、第二掃描線驅(qū)動電路3703、第一掃描線驅(qū)動電路3704、FPC3705、IC芯片3706、IC芯片3707、密封襯底3708和密封材料3709分別對應(yīng)于圖36A中的襯底3610、像素部分3602、第二掃描線驅(qū)動電路3603、第一掃描線驅(qū)動電路3606、FPC3609、IC芯片3619、密封襯底3604和密封材料3605。
即，使用CMOS或類似物，僅將需要具有高速操作的驅(qū)動電路的信號線驅(qū)動電路形成在IC芯片中，從而實(shí)現(xiàn)低功率損耗。另外，通過在由硅晶片或類似物形成的半導(dǎo)體芯片中形成IC芯片，可實(shí)現(xiàn)較高操作和較低功率損耗。
通過集成第一掃描線驅(qū)動電路3703和帶有像素部分3702的第二掃描線驅(qū)動電路3704，可實(shí)現(xiàn)成本的降低。
這樣，可實(shí)現(xiàn)高分辨率顯示器的成本降低。另外，通過在FPC3705的連接部分和襯底3700處安裝包括功能電路(存儲器或緩存器)的IC芯片，可有效地利用襯底的面積。
而且，將對應(yīng)于圖36A中示出的信號線驅(qū)動電路3601、第二掃描線驅(qū)動電路3603、第一掃描線驅(qū)動電路3606的圖37B中示出的信號線驅(qū)動電路3711、第二掃描線驅(qū)動電路3714、第一掃描線驅(qū)動電路3713形成在IC芯片中，且通過COG或類似物安裝到顯示板上。在這種情況下，可實(shí)現(xiàn)較高分辨率顯示器的較低功率損耗。因此，為了獲得具有較低功率損耗的顯示器，對于在像素部分中使用的晶體管的半導(dǎo)體層優(yōu)選使用多晶硅(p-Si:H)。注意圖37B中的襯底3710、像素部分3712、FPC3715、IC芯片3716、IC芯片3717、密封襯底3718和密封材料3719分別對應(yīng)于圖36A中的襯底3610、像素部分3602、FPC3609、IC芯片3619、密封襯底3604和密封材料3605。
另外，對于像素部分3712的半導(dǎo)體層，通過使用非晶硅(a-Si:H)可實(shí)現(xiàn)成本的降低。而且，可以制造大顯示板。
圖38A中示出了前述顯示板的配置的示意圖。在襯底3801上提供多個像素排列的像素部分3802。在像素部分3802的周圍提供第二掃描線驅(qū)動電路3803、第一掃描線驅(qū)動電路3804和信號線驅(qū)動電路3805。
輸入到第二掃描線驅(qū)動電路3803、第一掃描線驅(qū)動電路3804和信號線驅(qū)動電路3805的信號是經(jīng)柔性印刷電路(FPC)3806從外部供給的。
盡管沒有示出，可通過COG(玻璃上芯片)、TAB(帶式自動健合)或類似方法將IC芯片安裝到FPC3806上。即，不容易與像素部分3802集成的第二掃描線驅(qū)動電路3803、第一掃描線驅(qū)動電路3804和信號線驅(qū)動電路3805的部分存儲器和緩存器可被形成到IC芯片中并安裝在顯示器上。
這里，如圖38B所示，在本發(fā)明的顯示器中，在像素部分3802的一側(cè)上可提供第二掃描線驅(qū)動電路3803、第一掃描線驅(qū)動電路3804。注意在第二掃描線驅(qū)動電路3803的排列上中，圖38B中示出的顯示器不同于圖38A中示出的顯示器，因此，使用相同的參考數(shù)字。而且，可形成第二掃描線驅(qū)動電路3803、第一掃描線驅(qū)動電路3804作為一個驅(qū)動電路以提供類似的功能...即，根據(jù)像素的配置和驅(qū)動方法，可按照需要改變配置。
另外，不需要在像素的行方向和列方向提供第一掃描線驅(qū)動電路、第二掃描線驅(qū)動電路和信號線驅(qū)動電路。例如，圖39A所示，形成在IC芯片內(nèi)的外圍驅(qū)動電路3901可具有圖37B中示出的第二掃描線驅(qū)動電路3714、第一掃描線驅(qū)動電路3713和信號線驅(qū)動電路3711的功能。注意圖39A中的襯底3900、像素部分3902、FPC3904、IC芯片3905、IC芯片3906、密封襯底3907和密封材料3908分別對應(yīng)于圖36A中的襯底3610、像素部分3602、FPC3609、IC芯片3619、密封襯底3604和密封材料3605。
圖39B中示出了圖39A中示出的顯示器的信號線的連接示意圖。提供襯底3910、外圍驅(qū)動電路3911、像素部分3912、FPC3913和FPC3914。信號和電源電勢是從FPC3913外部輸入到外圍驅(qū)動電路3911。來自外圍驅(qū)動電路3911的輸出被輸入到行方向的掃描線和列方向的信號線，其連接到像素部分3912的像素。
另外，圖28A和28B示出了發(fā)光元件的例子，可將該元件應(yīng)用于發(fā)光元件3618。即，參考圖28A和28B進(jìn)行描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，可將該元件應(yīng)用于實(shí)施例1中示出的像素。
圖28A中示出的發(fā)光元件中，在襯底2801上層疊陽極2802、由空穴注入材料形成的空穴注入層2803、由空穴傳輸材料形成的空穴傳輸層2804、發(fā)光層2805、由電子傳輸材料形成的電子傳輸層2806、由電子注入材料形成的電子注入層2807和陰極2808。這里，發(fā)光層2805有時是僅由一種發(fā)光材料形成的，然而，它也可由兩種或更多種發(fā)光材料形成。本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)不限于此。
除了圖28中示出的疊層結(jié)構(gòu)，其中每個功能層是層疊的，還有很多變化，例如由聚合物化合物形成的元件、利用在發(fā)光層通過三重激發(fā)態(tài)發(fā)光的三重發(fā)光材料的高效元件。也可應(yīng)用白光發(fā)光元件，其可以通過使用空穴阻擋層等控制載流子的復(fù)合區(qū)，通過將發(fā)光區(qū)分成兩個區(qū)來獲得。
圖28中示出的本發(fā)明的發(fā)光元件通過在具有陽極2802(ITO)的襯底2801上順序沉積空穴注入材料、空穴傳輸材料和發(fā)光材料來形成。接下來，沉積電子傳輸材料和電子注入材料以及最后沉積陰極2808。
適合用于空穴注入材料、空穴傳輸材料、電子傳輸材料、電子注入材料和發(fā)光材料的材料如下。
作為空穴注入材料，卟啉基化合物、酞菁(此后稱為“H2Pc”)、銅酞菁(此后稱為“CuPc”)等作為有機(jī)化合物是有效的。另外，也可將具有比使用的空穴傳輸材料更小的電離電勢的值，和具有空穴傳輸功能的材料用作空穴注入材料。其也可以是通過化學(xué)摻雜導(dǎo)電的高分子化合物獲得的材料，包括摻雜聚磺苯乙烯(此后稱為“PSS”)的聚苯胺和聚乙烯二氧噻吩(此后稱為“PEDOT”)。同樣，在平面化陽極方面，高分子化合物的絕緣體是有效的，以及通常使用聚酰亞胺(此后稱為“PI”)。另外，也可使用無機(jī)化合物，其包括除了例如金或鉑的金屬薄膜之外的超薄的氧化鋁膜(此后稱為“氧化鋁”)。
芳香族的胺基(即，具有苯環(huán)-氮鍵的基)化合物非常廣泛地用作空穴傳輸材料。廣泛使用的材料包括28′二(二苯胺)聯(lián)苯(此后稱為“TAD”)、它的衍生物例如28′二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(此后稱為“TPD”)、28′-二[N-(1萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(此后稱為“α-NPD”)和星爆式芳香族的氨基化合物，例如28′，4″-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(此后稱為“TDATA”)和28′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺此后稱為“MTDATA”)。
經(jīng)常使用金屬絡(luò)合物作為空穴傳輸材料，其包括具有半喹啉(quinolinemoiety)或半苯并喹啉的金屬絡(luò)合物，例如Alq3和上面提到的BAlq、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(此后稱為“Almq”)、或二(10-羥基苯并[h]-羥基喹啉)鈹(此后稱為“BeBq”)，并且另外具有例如二[2-(2-羥基苯并)-苯并惡唑合]鋅(此后稱為“Zn(BOX)2”)或二[2-(2-羥基苯并)-苯并噻唑合]鋅(此后稱為“Zn(BTZ)2”)的惡唑基或噻唑基配合基的金屬絡(luò)合物。另外，除了金屬絡(luò)合物之外，惡二唑衍生物例如2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-惡二唑(此后稱為“PBD”)和OXD-7、三唑衍生物例如TAZ和3-(4-叔-丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-2，0，4-三唑(此后稱為“p-EtTAZ”)和菲咯啉衍生物例如紅菲繞啉(此后稱為“BPhen”)和BCP具有電子傳輸特性。
可將上述電子傳輸材料用作電子注入材料。另外，通常使用絕緣體的超薄膜，例如金屬鹵化物，例如氟化鈣、氟化鋰或氟化銫，或堿金屬氧化物，例如氧化鋰。另外，堿金屬絡(luò)合物，例如乙酰丙酮鋰(此后稱為“Li(acac)”)或8-羥基喹啉-鋰(此后稱為“Liq”)也是有效的。
作為發(fā)光材料，除了上述金屬絡(luò)合物之外例如Alq3、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)2，和Zn(BTZ)2，各種熒光顏料是有效的。熒光顏料包括藍(lán)色的28′-二(2，2-聯(lián)苯-乙烯基)-聯(lián)苯和紅-橙色的4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(P-二甲基氨基苯乙烯)-4H-吡喃。同樣，可用三重發(fā)光材料，其主要包括具有鉑或銥作為中心金屬的絡(luò)合物。作為三重發(fā)光材料，三(2-苯基吡啶)銥、二(2-(4′-tryl)吡啶合-N，C2′)乙酰丙酮合銥(此后稱為“acacIr(tpy)2”)、2，3，7，8，20，13，17，18-八乙基-21H，23H卟啉-鉑等是公知的。
通過組合使用上述材料，可以形成高可靠的發(fā)光元件。
通過在實(shí)施方式1中示出的像素配置中將驅(qū)動晶體管的極性改變?yōu)镹溝道晶體管且使發(fā)光元件的相對電極的電勢和電源線的電勢的高和低顛倒，可獲得其中形成與圖28A的發(fā)光元件的層反序的層的發(fā)光元件。即，如圖28B所示，在襯底2801上順序地層疊陰極2808、由電子注入材料形成的電子注入層2807、由電子傳輸材料形成的電子傳輸層2806、發(fā)光層2805、由空穴傳輸材料形成的空穴傳輸層2804、由空穴注入材料形成的空穴注入層2803、陽極2802。
另外，為了提取顯示元件發(fā)出的光，陽極和陰極中的至少一個可以透射光。在襯底上形成TFT和發(fā)光元件；具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中經(jīng)過與襯底相對的表面提取該發(fā)光元件發(fā)出的光、具有底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，經(jīng)過襯底側(cè)上的表面提取該發(fā)光元件發(fā)出的光和具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)，其中分別經(jīng)過與襯底相對的表面和襯底側(cè)的表面提取該發(fā)光元件發(fā)出的光。本發(fā)明的像素配置可應(yīng)用于具有任何發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
參考圖29A描述具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
在襯底2900上形成驅(qū)動TFT2901，基膜2905插入其間，且形成第一電極2902與驅(qū)動晶體管2901的源電極接觸，在其上形成包含有機(jī)化合物的層2903和第二電極2904。
另外，第一電極2902是發(fā)光元件的陽極。第二電極2904是發(fā)光元件的陰極。即，夾在第一電極2902和第二電極2904之間的包含有機(jī)化合物的層2903的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件。
另外，作為起陽極作用的第一電極2902的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用氮化鈦(TiN)膜、鉻(Cr)膜、鎢(W)膜、鋅(Zn)膜、鉑(Pt)膜或類似物的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層疊層。對于疊層結(jié)構(gòu)，配線的電阻低，可以獲得更好的歐姆接觸，另外，可以獲得作為陽極的功能。通過使用反射光的金屬膜，可形成不能透射光的陽極。
作為起陰極作用的第二電極2904的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca或這些材料的合金例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或Ca3N2)、透光導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)或類似物)形成的金屬薄膜的疊層。通過以這種方式使用金屬薄膜和透光導(dǎo)電膜，可形成能透射光的陰極。
這樣，來自發(fā)光元件的光可被引出到圖29A中由箭頭所示的頂表面，即，在應(yīng)用圖29A所示的像素到圖36中所示的顯示板的情況下，光發(fā)射到襯底3610側(cè)。因此，使用對于顯示器具有頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，將透射光的襯底用作密封襯底3604。
在提供光學(xué)膜的情況下，可在密封襯底3604上提供光學(xué)膜。
在上述實(shí)施方式1的圖36中示出的像素配置的情況下，可將起陰極作用和具有低功函數(shù)的材料形成的金屬膜，例如，MgAg、MgIn、AlLi用作第一電極2902。對于第二電極2904，可使用透光膜例如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。因此，對于這種結(jié)構(gòu)可改善頂部發(fā)光的透射率。
另外，參考圖29B描述具有底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。除了發(fā)光結(jié)構(gòu)外，圖29A中的那些相同的參考數(shù)字用于相同的結(jié)構(gòu)。
這里，作為起陽極作用的第一電極2902的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可使用透光膜例如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。通過使用透光導(dǎo)電膜，可形成能透射光的陽極。
作為起陰極作用的第二電極2904的材料，可使用由具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca或這些材料的合金例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或Ca3N2)形成的金屬膜。通過使用反射光的金屬膜，可形成不能透射光的陰極。
這樣，來自發(fā)光元件的光可被引出到圖29B中由箭頭所示的底表面，即，在應(yīng)用圖29B所示的像素到圖36中所示的顯示板的情況下，光發(fā)射到襯底3610側(cè)。因此，使用對于顯示器具有底部發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，將透射光的襯底用作襯底3610。
在提供光學(xué)膜的情況下，可在襯底3610上提供光學(xué)膜。
另外，參考圖29C描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。除了發(fā)光結(jié)構(gòu)外，圖29A中的那些相同的參考數(shù)字用于相同的結(jié)構(gòu)。
這里，作為起陽極作用的第一電極2902的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可使用透光膜例如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。通過使用透光導(dǎo)電膜，可形成能透射光的陽極。
作為起陰極作用的第二電極2904的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca或這些材料的合金例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或Ca3N2)、透光導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)或類似物)形成的金屬薄膜的疊層。通過以這種方式使用金屬薄膜和透光導(dǎo)電膜，可形成能透射光的陰極。
這樣，來自發(fā)光元件的光可被引出到圖29C中由箭頭所示的兩個表面，即，在應(yīng)用圖29C所示的像素到圖36中所示的顯示板的情況下，光發(fā)射到襯底3610側(cè)和襯底3604側(cè)。因此，在使用對于顯示器具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件的情況下，將透射光的襯底用作襯底3610和密封襯底3604。
在提供光學(xué)膜的情況下，可在襯底3610和密封襯底3604上提供光學(xué)膜。
本發(fā)明可應(yīng)用到通過使用白光發(fā)光元件和濾色器實(shí)現(xiàn)全色顯示的顯示器。
如圖30中所示，在襯底3000上形成基膜3002且其上形成驅(qū)動TFT3001。形成與驅(qū)動TFT3001的源極接觸的第一電極3003和其上形成包含有機(jī)化合物的層3004和第二電極3005。
第一電極3003是發(fā)光元件的陽極。第二電極3005是發(fā)光元件的陰極。即，夾在第一電極3003和第二電極3005之間的包含有機(jī)化合物的層3004的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件。在圖30中示出的結(jié)構(gòu)中，省略了發(fā)射白光。在發(fā)光元件上提供紅色濾色器3006R、綠色濾色器3006G和藍(lán)色濾色器3006B，從而可實(shí)現(xiàn)全色顯示。另外，提供黑矩陣(也稱作BM)3007用于隔離這些濾色器。
可結(jié)合使用前述的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，和適合的用于本發(fā)明的顯示器。上面描述的顯示板的結(jié)構(gòu)和上面描述的發(fā)光元件是例子，無需說明的其它結(jié)構(gòu)也用于本發(fā)明的顯示器。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種電子設(shè)備，具體地本發(fā)明可應(yīng)用于各種電子設(shè)備的顯示部分。這些電子設(shè)備包括照相機(jī)例如攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)、護(hù)目型顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)設(shè)備(汽車音頻裝置、音頻組件裝置等)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動計(jì)算機(jī)、便攜式電話、便攜式游戲機(jī)、電子書等)、被提供有記錄介質(zhì)的圖象再現(xiàn)設(shè)備(具體地，再現(xiàn)記錄介質(zhì)例如DVD(數(shù)字多功能盤)和具有能顯示再現(xiàn)圖像的發(fā)光器件的設(shè)備)等。
圖35A說明了包括外殼35001、支撐基座35002、顯示部分35003、揚(yáng)聲器部分35004、視頻輸入端35005等的發(fā)光器件。本發(fā)明的顯示器可應(yīng)用到顯示部分35003。注意發(fā)光器件包括用于顯示信息的所有發(fā)光器件，例如用于個人計(jì)算機(jī)，電視廣播接收和廣告的發(fā)光器件。在發(fā)光部分35003中具有本發(fā)明的顯示器的發(fā)光元件可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35B說明包括主體35101、顯示部分35102、圖像接收部分35103、操作鍵35104、外部連接端口35105、快門35106等的照相機(jī)。
在顯示部分35102中具有本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35C說明包括主體35201、外殼35202、顯示部分35203、鍵盤35204、外部連接端口35205、指針式鼠標(biāo)35206等的計(jì)算機(jī)。在顯示部分35203中具有本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35D說明包括主體35301、顯示部分35302、開關(guān)35303、操作鍵35304、紅外端口35305等的移動計(jì)算機(jī)。在顯示部分35302中具有本發(fā)明的移動計(jì)算機(jī)可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35E說明了被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖像再現(xiàn)設(shè)備(尤其是DVD再現(xiàn)設(shè)備)，包括主體35401、外殼35402、顯示部分A35403、顯示部分B35404、存儲介質(zhì)(DVD或類似物)讀取部分35405、操作鍵35406、揚(yáng)聲器部分35407等。顯示部分A35403主要顯示圖像數(shù)據(jù)而顯示部分B35404主要顯示文本數(shù)據(jù)。在顯示部分A 35403或顯示部分B35404中使用本發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35F說明包括主體35501、顯示部分35502和臂部分35503的護(hù)目型顯示器。在顯示部分35502中使用本發(fā)明的護(hù)目型顯示器可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35G說明包括主體35601、顯示部分35602、外殼35603、外部連接端口35604、遠(yuǎn)程控制接收部分35605、圖像接收部分35606、電池35607、音頻輸入部分35608、操作鍵35609、目鏡部分35610等的攝像機(jī)。在顯示部分35602中具有本發(fā)明的攝像機(jī)可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
圖35H說明包括主體35701、外殼35702、顯示部分35703、音頻輸入部分35704、音頻輸出部分35705、操作鍵35706、外部連接端口35707、天線35708等的便攜式電話。在顯示部分35703中具有本發(fā)明的便攜式電話可以減小由關(guān)斷電流產(chǎn)生的輕微發(fā)光且提供清晰顯示。
這樣，本發(fā)明可應(yīng)用到各種電子設(shè)備。
在本該實(shí)施方式中，參考圖33描述具有在顯示部分中使用本發(fā)明的像素配置的顯示器的便攜式電話的結(jié)構(gòu)例子。
顯示板3310可拆卸地合并到外殼3300中。根據(jù)顯示板3310的尺寸按著需要改變外殼3300的形狀和尺寸。其中固定顯示板3310的外殼3300適合地裝配到印刷基板3301中并形成為模塊。
顯示板3310經(jīng)過FPC3311連接到印刷基板3301。在印刷基板3301中形成揚(yáng)聲器3302、麥克風(fēng)3303、發(fā)送/接收電路3304和包括CPU、控制器等的信號處理電路3305等。這些模塊，，輸入單元3306和電池3307被組合且放在外殼3309中。顯示板3310的像素部分被布置成能夠通過在外殼3309中形成的開窗看見像素部分。
在顯示板3310中，通過使用TFT可在襯底上集成像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分(在多個驅(qū)動電路之間具有低工作頻率的驅(qū)動電路)和將外圍驅(qū)動電路的其它部分(在多個驅(qū)動電路之間具有高工作頻率的驅(qū)動電路)形成到IC芯片中，從而通過COG(玻璃上芯片)在顯示板3310上安裝IC芯片?？商鎿Q地，通過TAB(帶式自動健合)或通過使用印刷基板將IC芯片連接到玻璃襯底。注意圖37A示出了顯示板的結(jié)構(gòu)的例子，其中在襯底上集成像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分和通過COG或類似方法安裝由外圍驅(qū)動電路的其它部分形成的IC芯片。對于該結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)顯示器的低功耗損耗且可延長充滿電的便攜式電話的使用時間。另外可以實(shí)現(xiàn)降低便攜式電話的成本。
另外，如圖37B所示，為了進(jìn)一步減少功率耗損，在使用TFT在襯底上形成像素部分，將所有的外圍驅(qū)動電路形成到IC芯片中，且通過COG(玻璃上芯片)或類似方法在顯示板上安裝IC芯片。
在本該實(shí)施方式中示出的結(jié)構(gòu)是便攜式電話的例子且本發(fā)明的像素配置不限于帶有該結(jié)構(gòu)的便攜式電話，且可應(yīng)用到具有不同結(jié)構(gòu)的便攜式電話。
圖31示出了EL模塊，其中結(jié)合顯示板3101和電路基板3102。顯示板3101包括像素部分3103、掃描線驅(qū)動電路3104和信號線驅(qū)動電路3105。在該電路基板3102中，例如形成控制電路3106、信號除法電路3107等。顯示板3101和電路基板3102經(jīng)連接配線3108連接。連接配線可以是FPC或類似物。
在顯示板3101中，通過使用TFT可在襯底上集成像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分(在多個驅(qū)動電路之間具有低工作頻率的驅(qū)動電路)和將外圍驅(qū)動電路的其它部分(在多個驅(qū)動電路之間具有高工作頻率的驅(qū)動電路)形成到IC芯片中，從而通過COG(玻璃上芯片)在顯示板3101上安裝IC芯片?？商鎿Q地，通過TAB(帶式自動健合)或通過使用印刷基板將IC芯片安裝在顯示板3101上。注意圖37A示出了顯示板的結(jié)構(gòu)的例子，其中在襯底上集成像素部分和外圍驅(qū)動電路的一部分和通過COG或類似方法安裝由外圍驅(qū)動電路的其它部分形成的IC芯片。
為了進(jìn)一步減少功率耗損，在使用TFT在玻璃襯底上形成像素部分，將所有的外圍驅(qū)動電路形成到IC芯片中。圖37B示出了結(jié)構(gòu)的例子，其中在襯底上形成像素部分和通過COG或類似方法在襯底上安裝包括外圍驅(qū)動電路的IC芯片。
用該ELl模塊，可實(shí)現(xiàn)EL電視接收器。圖32是示出EL電視接收器的主要結(jié)構(gòu)的框圖。調(diào)諧器3201接收視頻信號和音頻信號。通過視頻信號放大電路3202、視頻信號處理電路3203和控制電路3106來處理視頻信號，視頻信號處理電路3203將從視頻信號放大電路輸出的信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于紅、綠和藍(lán)的每一個的彩色信號，控制電路3106將視頻信號轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動電路的輸入規(guī)范?？刂齐娐?106輸出信號到掃描線側(cè)和信號線側(cè)。在數(shù)字驅(qū)動的情況下，在信號線側(cè)提供信號除法電路3107以及可以將輸入數(shù)字信號分成m個信號并供給。
通過調(diào)諧器3201，將在接收的信號中的音頻信號傳輸?shù)揭纛l信號放大電路3204且將它的輸出經(jīng)音頻信號處理電路3205供給到揚(yáng)聲器3206。控制電路3207從輸入部分3208接收控制數(shù)據(jù)，例如接收狀態(tài)(接收頻率)和音量并傳送這些信號到調(diào)諧器3201和音頻信號處理電路3205。
如圖35A中所示，可將圖31中示出的EL模塊合并到外殼35001中以完成電視接收器。使用EL模塊形成顯示部分35003。另外，如需要，提供揚(yáng)聲器部分35004、視頻輸入端35005等。
無需說本發(fā)明不限于電視接收器且可用于各種應(yīng)用，特別用于大的顯示介質(zhì)如在火車站、飛機(jī)場等的信息顯示板、在街上等的廣告顯示板，也用于個人計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器。
在本該實(shí)施例中詳細(xì)地描述了圖1的像素中示出的第一掃描線105和第二掃描線110的H電平和L電平的電勢、輸入到信號線106(使像素發(fā)光的Vsig(L)和使像素不發(fā)光的Vsig(H))的視頻信號的電勢和電源線107的電勢和相對電極108的電勢的關(guān)系。
在顯示器的像素部分，其中像素排列成n行，提供n個第一掃描線105。將脈沖輸出到如圖52A中所示的第一掃描線105的每一個中。接著，將視頻信號輸入到脈沖被輸入到的行的像素。注意圖52A顯示了輸入到第j列的像素的視頻信號。將使像素不發(fā)光的視頻信號(Vsig(H))寫入到第一行和第j列的像素。進(jìn)一步將使像素發(fā)光的視頻信號(Vsig(L))寫入到第二行和第j列的像素。
優(yōu)選地Vsig(H)是滿足關(guān)系當(dāng)輸入到電源線107的高電源電勢是Vdd和驅(qū)動晶體管101的閾值電壓是Vthp時，Vsig(H)＞Vdd+Vthp的電勢。即，在驅(qū)動晶體管101是增強(qiáng)型晶體管的情形下，Vthp是負(fù)電壓，因此，得到關(guān)系Vsig(H)＝Vdd。然而在驅(qū)動晶體管101是耗盡型晶體管的情形下，Vthp是正電壓，因此，優(yōu)選地Vsig(H)滿足關(guān)系Vsig(H)＞Vdd。另一方面，當(dāng)Vsig(H)的電勢太高時，視頻信號的振幅會變得太大，這導(dǎo)致增加功耗。因此，例如，Vsig(H)優(yōu)選地比高電源電勢Vdd高出1-3V。
Vsig(L)可以是能使驅(qū)動晶體管101在線性區(qū)工作的電勢。因此，它可以等于或高于相對電極108的電勢。通過設(shè)定Vsig(L)等于相對電極108的電勢，可減少電源線的數(shù)量。通過設(shè)定Vsig(L)高于相對電極108的電勢，可減小視頻信號的振幅，這導(dǎo)致減小功耗。
輸入到第一掃描線105的H電平電勢和L電平電勢分別稱為VGH和VGL。
優(yōu)選的VGH是能將輸入到信號線106的視頻信號Vsig(H)輸入到驅(qū)動晶體管101的柵端的電勢。即，優(yōu)選VGH比使像素不發(fā)光的Vsig(H)的Vsig(H)高出一個開關(guān)晶體管102的閾值電壓Vthn。因此，優(yōu)選VGH是滿足關(guān)系VGH＞Vsig(H)+Vthn的電勢。優(yōu)選地，VGH比Vsig(H)高1-3V。
優(yōu)選地，第一掃描線105的L電平電勢VGL低于Vsig(L)。例如，在第一掃描線105的L電平的電勢等于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的Vsig(L))的情形下，當(dāng)將Vsig(L)輸入到信號線106用于寫信號到另一行的像素時，在被寫入Vsig(H)的像素中開關(guān)晶體管102的柵源電壓變成0伏。另外，當(dāng)開關(guān)晶體管102是常通時，關(guān)斷電流從其流過。因此，釋放在電容器103中積聚的電荷且驅(qū)動晶體管101的柵極電勢下降，從而，電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管101且發(fā)光元件104輕微發(fā)光。為了防止寫入到像素的信號從開關(guān)晶體管102泄漏，優(yōu)選VGL是滿足關(guān)系VGL＜Vsig(L)+Vthn的電勢。例如，優(yōu)選VGL比Vsig(L)低1-3V。注意當(dāng)驅(qū)動晶體管102是增強(qiáng)型晶體管時，滿足VGL＝Vsig(L)。因此，可減少電源線的數(shù)量且降低功耗。
因此，如圖52B所示，可設(shè)置輸入到第一掃描線105的信號的H電平電勢VGH和L電平電勢VGL和輸入到像素的視頻信號的電勢Vsig(H)和Vsig(L)以滿足關(guān)系VGH＞Vsig(H)＞Vsig(L)＞VGL?？商鎿Q的，當(dāng)使用增強(qiáng)型晶體管作為開關(guān)晶體管102時，優(yōu)選滿足關(guān)系VGH＞Vsig(H)＞Vsig(L)＝VGL。
如圖61A中所示，H電平電勢順序輸入到第二掃描線110，從L電平變化。這樣，輸入H電平電勢的行中的像素不發(fā)光。通過在擦除操作中設(shè)置第二掃描線處于H電平，可防止電荷從輸入使像素不發(fā)光的電勢的驅(qū)動晶體管101的柵端中泄漏露和電勢下降。
注意輸入到第二掃描線110的H電平電勢和L電平電勢分別稱為VG2H和VG2L。
優(yōu)選的VG2H是能使輸入到信號線106的電勢完全關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的電勢。因此，對于整流元件109的閾值電壓Vthd，優(yōu)選地VG2H是滿足關(guān)系VG2H-Vthd＞Vdd+Vthp的電勢。即，在驅(qū)動晶體管101是增強(qiáng)型晶體管的情形下，Vthp是負(fù)電壓，因此，得到關(guān)系VG2H-Vthd＝Vdd。然而，在驅(qū)動晶體管101是耗盡型晶體管的情形下，Vthp是正電壓，因此，優(yōu)選地VG2H滿足關(guān)系VG2H＞Vdd+Vthd。另一方面，當(dāng)VG2H的電勢太高時，視頻信號的振幅會變得太大，這導(dǎo)致增加功耗。因此，例如VG2H優(yōu)選地比高電源電勢Vdd高出1-3V。另外，通過設(shè)置VG2H和VGH為相同的電勢，可減少電源線的數(shù)量。
另外，優(yōu)選地第一掃描線105的L電平的電勢VG2L是等于或低于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))。然而，當(dāng)設(shè)置L電平的電勢VGL太低時，在將用于不發(fā)光(關(guān)斷驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(H))的視頻信號寫入到像素的情況下，施加給整流元件109的反偏電壓會變高。因此，流經(jīng)整流元件109的關(guān)斷電流(也指反向電流)增加，從而電容器103保持的電荷泄漏。因此，驅(qū)動晶體管101的柵電勢會變低且更多的關(guān)斷電流流經(jīng)驅(qū)動晶體管101。因此，優(yōu)選地設(shè)置L電平的電勢VGL等于使像素發(fā)光的視頻信號的電勢(開啟驅(qū)動晶體管101的柵電勢Vsig(L))。
因此，如圖62B所示，設(shè)置輸入到第二掃描線110的信號的H電平的電勢VG2H和L電平的電勢VG2L和輸入到像素的視頻信號的電勢Vsig(H)和Vsig(L)以滿足關(guān)系VG2H＞Vsig(H)＞Vsig(L)＝VG2L。
因此，通過如圖62所示設(shè)置VG2H和VG2L為相同的電勢以及Vss和VGL為相同的電勢，可減少電源線的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件包括電阻器、整流元件、晶體管、二極管連接的晶體管中的至少一個。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中整流元件是PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管和肖特基二極管中的任一個。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
6.一種包含如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
7.一種包含如權(quán)利要求6所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；電容器元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端且經(jīng)電容器元件連接到第三配線的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件包括電阻器、整流元件、晶體管、二極管連接的晶體管中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中整流元件是PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管和肖特基二極管中的任一個。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
13.一種包含如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
14.一種包含如權(quán)利要求13所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
15.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件是電阻器。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
17.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
18.一種包含如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
19.一種包含如權(quán)利要求18所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
20.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件是電阻器，和其中在一個島形的半導(dǎo)體層中包括有第五端、第六端和電阻器。
21.如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
22.如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
23.一種包含如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
24.一種包含如權(quán)利要求23所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
25.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件是整流元件。
26.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中整流元件是PN結(jié)二極管、PIN結(jié)二極管和肖特基二極管中的任一個。
27.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
28.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
29.一種包含如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
30.一種包含如權(quán)利要求29所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
31.一種半導(dǎo)體器件，包括電極；電流電壓轉(zhuǎn)換元件；第一晶體管，包括連接到第一配線的第一端；第二端；和連接到第二配線的第一柵端；第二晶體管，包括連接到第三配線的第三端；連接到電極的第四端；和連接到第二端的第二柵端；和第三晶體管，包括連接到第二柵端的第五端；經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換元件連接到第四配線的第六端；和連接到第四配線的第三柵端，其中電流電壓轉(zhuǎn)換元件是具有第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)的PN結(jié)二極管，其中在一個島形的半導(dǎo)體層中包括第五端、第六端、第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，其中第五端、第六端和、第一摻雜區(qū)包括第一摻雜劑，和以及其中第二摻雜區(qū)包括第二摻雜劑。
32.如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體器件，其中第一晶體管和第三晶體管是N溝道晶體管以及第二晶體管是P溝道晶體管。
33.如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體器件，其中電極包含在電致發(fā)光元件中。
34.一種包含如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
35.一種包含如權(quán)利要求34所述的顯示器件的電子設(shè)備，其中電子設(shè)備是從由照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動計(jì)算機(jī)、被提供有記錄介質(zhì)的便攜式圖象再現(xiàn)設(shè)備、護(hù)目型顯示器、攝像機(jī)和便攜式電話組成的組中選擇的一個。
全文摘要
當(dāng)通過設(shè)置驅(qū)動晶體管的柵端和源端的電勢相等來擦除輸入到像素的信號時，在某些情況下，電流少量地流經(jīng)晶體管，這導(dǎo)致發(fā)生顯示缺陷。本發(fā)明提供了提高產(chǎn)量而抑制制造成本增加的顯示器。當(dāng)用于擦除的掃描線的電勢升高時，驅(qū)動晶體管的柵端的電勢相應(yīng)升高。例如，驅(qū)動晶體管的柵端和掃描線經(jīng)過整流元件連接。
文檔編號G09G3/30GK1877678SQ200610089888
公開日2006年12月13日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者木村肇 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所