專利名稱：顯示器件及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括晶體管構(gòu)成的顯示器件，以及該顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法。具體地，本發(fā)明涉及包含包括薄膜晶體管(此后還稱為晶體管)構(gòu)成的像素的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
有源矩陣顯示器，其通過(guò)組合電致發(fā)光元件(還被稱為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和EL元件或本說(shuō)明書中的發(fā)光元件)和晶體管來(lái)構(gòu)成，已經(jīng)吸引了人們的注意，并在國(guó)內(nèi)和國(guó)際上作為薄且重量輕的顯示器進(jìn)行了積極的研究和開發(fā)。在致カ于小型2英寸顯示器到40英寸或更大的大型顯示器的實(shí)際應(yīng)用階段中，對(duì)這種也被稱為有機(jī)EL顯示器(OLED)的顯示器進(jìn)行了廣泛的研究和開發(fā)。EL元件的亮度和流經(jīng)其的電流值在理論上具有線性關(guān)系。因此，對(duì)于利用EL元件作為顯示介質(zhì)的有機(jī)EL顯示器來(lái)說(shuō)，通過(guò)控制提供給EL元件的電流值來(lái)表示灰度級(jí)的方法是已知的。此外，作為控制提供給EL元件的電流值的方法，電壓輸入驅(qū)動(dòng)方法和電流輸入驅(qū)動(dòng)方法是已知的。在電壓輸入驅(qū)動(dòng)方法中，提供給驅(qū)動(dòng)晶體管(此后也稱為驅(qū)動(dòng)晶體管)和EL元件 的電流值通過(guò)將電壓信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極以便在其中保持從而獲得的柵源電壓來(lái)控制，該驅(qū)動(dòng)晶體管串聯(lián)連接到EL元件。在電流輸入驅(qū)動(dòng)方法中，提供給驅(qū)動(dòng)晶體管和EL元件的電流值通過(guò)將電流信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)晶體管而獲得的驅(qū)動(dòng)晶體管的柵源電壓來(lái)控制(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。然而，在傳統(tǒng)的電流輸入驅(qū)動(dòng)方法中，需要將微量的電流從源信號(hào)線提供以表示低灰度級(jí)。由于需要用于為源信號(hào)線等的寄生電容充電的時(shí)間以便將微量電流作為視頻信號(hào)輸入到像素，因此存在需要長(zhǎng)寫入時(shí)間的問(wèn)題。此外，作為電流輸入驅(qū)動(dòng)方法的另ー個(gè)示例，這種像素是已知的，其中通過(guò)在兩個(gè)電容器中保持作為電流輸入到驅(qū)動(dòng)TFT的Vgs及其閾值電壓并將它們?nèi)菪择詈?，在補(bǔ)償該閾值電壓的同時(shí)，提供給EL元件的電流可以小于實(shí)際的視頻信號(hào)(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。然而，即使是這種像素配置也需要周期Tl來(lái)獲得閾值電壓，并需要周期T2來(lái)寫入視頻信號(hào)。由于ー個(gè)像素的面積是有限的，因此兩個(gè)電容器的電容也是有限的。因此，存在這樣的問(wèn)題，即，沒有足夠的寫入時(shí)間用于寫入微量電流作為視頻信號(hào)，特別是在大型面板中，每像素的寫入周期相比于小型面板變得更短。[專利文獻(xiàn)I]國(guó)際公布No. 9848403[專利文獻(xiàn)2]日本專利公開No. 2004-31000
發(fā)明內(nèi)容
鑒于這些問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種顯示器件以及驅(qū)動(dòng)方法，其中每像素的寫入時(shí)間被進(jìn)ー步縮短，并且其能夠擴(kuò)大面板。本發(fā)明的特征包括第一晶體管、第二晶體管、保持對(duì)應(yīng)于流經(jīng)其中的電流的第一晶體管的柵源電壓的第一電容器、以及保持第二晶體管的閾值電壓并與第一電容器容性耦合的第二電容器。根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的一個(gè)特征，該顯示器件包括像素，其包括第一晶體管，具有連接到第一布線的第一端、經(jīng)過(guò)第一開關(guān)元件連接到第二布線并經(jīng)過(guò)第二開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第二晶體管，具有連接到第一布線的第一端，和經(jīng)過(guò)第三開關(guān)元件連接到柵極的第二端；第ー電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極，和連接到該第一晶體管的柵極的另ー個(gè)電極；第二電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極，和連接到該第二晶體管的柵極并經(jīng)過(guò)第四開關(guān)元件連接到第一電容器的另ー個(gè)電極的另ー個(gè)電極；以及發(fā)光元件，具有經(jīng)過(guò)第五開關(guān)元件連接到第一晶體管的第二端的ー個(gè)電扱。
本發(fā)明的顯示器件的另ー個(gè)特征包括像素，其包括第一晶體管，具有連接到第一布線的第一端，和經(jīng)過(guò)第一開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第二晶體管，具有連接到第一布線的第一端，和經(jīng)過(guò)第二開關(guān)元件連接到第二布線并經(jīng)過(guò)第三開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第一電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極，和連接到該第一晶體管的柵極的另ー個(gè)電極；第二電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極，和連接到該第二晶體管的柵極并經(jīng)過(guò)第四開關(guān)元件連接到第一電容器的另ー個(gè)電極的另ー個(gè)電極；以及發(fā)光元件，具有經(jīng)過(guò)第五開關(guān)元件連接到第一晶體管的第二端的ー個(gè)電扱。在本發(fā)明的顯示器件中，第一晶體管的溝道長(zhǎng)度可以比第二晶體管的溝道長(zhǎng)度更長(zhǎng)。第一晶體管的溝道寬度可以比第二晶體管的溝道寬度更寬。本發(fā)明提供了ー種具有像素的顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器件包括第一晶體管，第二晶體管，第一電容器，其保持對(duì)應(yīng)于流經(jīng)其中的電流的第一晶體管的柵源電壓，以及與第一電容器容性稱合的第二電容器，其中進(jìn)行在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作，在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作，以及容性地耦合保持在第一電容器中的電壓和保持在第二電容器中的電壓的操作。在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作和在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作可以同時(shí)進(jìn)行。本發(fā)明提供了ー種具有像素的顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器件包括第一晶體管，具有連接到第一布線的第一端和經(jīng)過(guò)第一開關(guān)元件連接到第二布線并經(jīng)過(guò)第二開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第二晶體管，具有連接到第一布線的第一端和經(jīng)過(guò)第三開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第二電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極和連接到該第ニ晶體管的柵極的另ー個(gè)電極；第一電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極和連接到該第一晶體管的柵極并經(jīng)過(guò)第四開關(guān)元件連接到第二晶體管的柵極和該第二電容器的另一個(gè)電極的另ー個(gè)電極；以及發(fā)光元件，具有經(jīng)過(guò)第五開關(guān)元件連接到第一晶體管的第二端的一個(gè)電極，其中進(jìn)行在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作，在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作，以及容性地耦合保持在第一電容器中的電壓和保持在第二電容器中的電壓的操作。在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作和在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作可以同時(shí)進(jìn)行。本發(fā)明提供了ー種具有像素的顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器件包括第一晶體管，具有連接到第一布線的第一端和經(jīng)過(guò)第一開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第二晶體管，具有連接到第一布線的第一端和經(jīng)過(guò)第二開關(guān)元件連接到第二布線并經(jīng)過(guò)第三開關(guān)元件連接到其柵極的第二端；第ニ電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極和連接到該第一晶體管的柵極的另ー個(gè)電極；第一電容器，具有連接到該第一布線的ー個(gè)電極，和連接到該第一晶體管的柵極并經(jīng)過(guò)第四開關(guān)元件連接到第二電容器的另ー個(gè)電極的另ー個(gè)電極；以及發(fā)光元件，具有經(jīng)過(guò)第五開關(guān)元件連接到第一晶體管的第二端的一個(gè)電極，其中進(jìn)行在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作，在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作，以及容性地耦合保持在第一電容器中的電壓和保持在第二電容器中的電壓的操作。在第一電容器中獲得第一晶體管的柵源電壓的操作和在第二電容器中獲得第二晶體管的柵源電壓的操作可以同時(shí)進(jìn)行。各種模式的開關(guān)可以用作本發(fā)明中所描述的開關(guān)。例如，可以使用電開關(guān)、機(jī)械開關(guān)等等。這就是說(shuō)，它可以是任何事物，只要它能控制電流。它可以是晶體管、ニ極管(例如，PN ニ極管、PIN ニ極管、肖特基ニ極管、連接成ニ極管的晶體管等等)、閘流晶體管、或利用它們配置的邏輯電路。因此，在應(yīng)用晶體管作為開關(guān)的情況中，由于其僅作為開關(guān)工作，因此并不特別限定其極性(導(dǎo)電類型)。然而，當(dāng)截止電流優(yōu)選為小時(shí)，有利地使用具有較 小截止電流的極性的晶體管。例如，提供有LDD區(qū)的晶體管、具有多棚極結(jié)構(gòu)的晶體管等等具有小的截止電流。此外，期望在作為開關(guān)的晶體管的源極端電位接近于低電位側(cè)電源電位(Vss、GND、0V等等)時(shí)，使用n溝道晶體管，在源極端電位接近于高電位側(cè)電源電位(Vdd等等)時(shí)，期望使用P溝道晶體管。由于可以增加晶體管的柵源電壓的絕對(duì)值，因此這有助于開關(guān)有效地工作。還應(yīng)當(dāng)注意的是，CMOS開關(guān)也可以通過(guò)使用n溝道和p溝道晶體管來(lái)形成。如果P溝道晶體管或n溝道晶體管變?yōu)閷?dǎo)通的，則CMOS開關(guān)可以使電流流動(dòng)；因此，可以有助于作為開關(guān)的功能。例如，當(dāng)?shù)介_關(guān)的輸入信號(hào)的電壓是高或低時(shí)，可以輸出適當(dāng)?shù)碾妷?。此夕卜，由于用于?dǎo)通或關(guān)斷開關(guān)的信號(hào)的電壓幅度可以設(shè)定為更小，因此也可以減小功率消耗。用作開關(guān)的晶體管包括輸入端(源極端和漏極端中的ー個(gè))、輸出端(源極端和漏極端中的另ー個(gè))、以及控制導(dǎo)通的端(柵極端)。另ー方面，當(dāng)使用ニ極管作為開關(guān)時(shí)，也可以不包括用于控制導(dǎo)通的端。因此，可以減小用于控制端子的布線數(shù)目。在本發(fā)明中應(yīng)當(dāng)注意的是,連接意味著電連接、功能性連接和直接連接。因此,在本發(fā)明披露的結(jié)構(gòu)中，也包括除了預(yù)定連接以外的其他元件。例如，能夠?qū)崿F(xiàn)電連接的ー個(gè)或多個(gè)元件(例如開關(guān)、晶體管、電容器、電感器、電阻器、ニ極管等等)可以設(shè)置在特定部分之間。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)功能性連接的一個(gè)或多個(gè)電路(例如邏輯電路(反相器、NAND電路、NOR電路等等)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器電路(DA轉(zhuǎn)換器電路、AD轉(zhuǎn)換器電路、伽馬修正電路等等)、電位電平轉(zhuǎn)換器電路(諸如升壓器電路和降壓電路的電源電路、其改變H信號(hào)或L信號(hào)的電位電平的電平移位器電路，等等)、電壓源、電流源、開關(guān)電路、放大器電路(可以增加信號(hào)幅度、電流量等等的電路，諸如運(yùn)算放大器、差分放大器電路、源極跟隨器電路、緩沖器電路等等)、信號(hào)發(fā)生電路、存儲(chǔ)器電路、控制電路等等)可以設(shè)置在特定部分之間?；蛘撸梢员恢苯舆B接而無(wú)需在其之間插入其他元件或電路。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)元件被連接而在其之間沒有插入其他元件或電路時(shí)，將描述為直接連接?！氨浑娺B接”的描述包括了電連接(即，另一元件插入在其之間)、功能性連接(即，另ー電路插入在其之間)、和直接連接(即，沒有其他元件或電路插入在其之間)。應(yīng)當(dāng)注意的是，顯示元件、顯示器件、發(fā)光元件和發(fā)光器件可以具有各種模式或元件。例如，作為顯示元件、顯示器件、發(fā)光元件和發(fā)光器件，可以使用通過(guò)電磁效應(yīng)改變對(duì)比度的顯示介質(zhì)，諸如EL元件(有機(jī)EL元件、無(wú)機(jī)EL元件、或包含有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的EL元件)、電子放電元件、液晶元件、電子墨水、光柵光閥(GLV)、等離子體顯示器(PDP)、數(shù)字微鏡器件(DMD)、壓電陶瓷顯示器、和碳納米管。應(yīng)當(dāng)注意的是，使用EL元件的顯示器件包括EL顯示器，使用電子放電元件的顯示器件包括場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、SED型平面顯示器(表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器)等等，使用液晶元件的顯示器件包括液晶顯示器、透射型液晶顯示器、半透射型液晶顯示器、以及反射型液晶顯示器，使用電子墨水的顯示器包括電子紙。應(yīng)當(dāng)注意的是，各種模式的晶體管可以應(yīng)用于本發(fā)明的晶體管。因此，任意類型的晶體管可以應(yīng)用于本發(fā)明而沒有限制。因此，例如，可以使用具有以非晶硅、多晶硅等等為 代表的非單晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)。結(jié)果，晶體管甚至可以在低制造溫度下、以低成本、在大型襯底或透明襯底上制造，或者可以透射光。此外，可以使用利用半導(dǎo)體襯底或SOI襯底形成的MOS晶體管、結(jié)型晶體管、雙極型晶體管等等。利用這些晶體，可以形成具有較小變化的晶體管、具有高電流提供能力的晶體管、具有小型尺寸的晶體管、或具有較小功耗的電路。此外，可以使用包含諸如ZnO、a-InGaZnO、SiGe和GaAs的化合物半導(dǎo)體的晶體管，其薄膜晶體管。結(jié)果，可以在低制造溫度下、在室溫下、或者直接在諸如塑料襯底或膜襯底的低熱阻襯底上制造晶體管。進(jìn)ー步地，可以使用通過(guò)噴墨方法或印刷方法形成的晶體管等。結(jié)果，可以在室溫下、在低真空度中、或者在大型襯底上制造晶體管。由于不要求制造晶體管的掩模(劃線板)，因此可以容易地改變晶體管的布局。此外，可以使用具有有機(jī)半導(dǎo)體或碳納米管的晶體管或其他晶體管。結(jié)果，可以在柔性襯底上形成晶體管。應(yīng)當(dāng)注意的是，氫或鹵素可以包含在非晶半導(dǎo)體膜中。此外，作為在其上設(shè)置晶體管的襯底，可以使用各種類型的襯底而不限于特定類型。因此，例如可以使用單晶襯底、SOI襯底、玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底、紙襯底、玻璃紙襯底、石頭襯底、不銹鋼襯底、由不銹鋼箔形成的襯底等等。或者，晶體管可以形成在特定襯底上，然后轉(zhuǎn)移到另ー襯底上。通過(guò)使用這些襯底，可以形成具有令人滿意的特性的晶體管、具有較小功耗的晶體管、不易于斷裂的晶體管、或具有高熱阻的晶體管。應(yīng)當(dāng)注意的是，晶體管可以具有各種模式而不限于特定的類型。例如，可以使用具有兩個(gè)或多個(gè)柵電極的多柵極結(jié)構(gòu)。借助多柵極結(jié)構(gòu)，溝道區(qū)被串聯(lián)連接，其和串聯(lián)連接的多個(gè)晶體管是相同的。結(jié)果，可以減小截止電流，通過(guò)提高晶體管的耐受電壓可以改進(jìn)可靠性，或者可以獲得平坦特性，其中即使當(dāng)漏源電壓在飽和區(qū)的工作中發(fā)生改變時(shí)，漏源電流也不會(huì)改變很多。柵電極可以設(shè)置在溝道上方和下方。在這種結(jié)構(gòu)中，由于易于形成耗盡層，増加了溝道區(qū)，其可以增加電流值或改進(jìn)S值。當(dāng)柵電極在溝道上方和下方形成吋，該結(jié)構(gòu)和并聯(lián)連接的多個(gè)晶體管是相同的?；蛘撸瑬烹姌O可以設(shè)置在溝道上方或下方?？梢允褂谜蚪诲e(cuò)結(jié)構(gòu)或反向交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，或者溝道區(qū)可以被分成多個(gè)并聯(lián)連接或串聯(lián)連接的區(qū)域。此外，源電極或漏電極可以與溝道(或其部分)交迭。在這種結(jié)構(gòu)中，可以防止由于在溝道的一部分中積累的電荷而引起的不穩(wěn)定操作。此外，還可以提供LDD區(qū)。在這種結(jié)構(gòu)中，可以減小截止電流，通過(guò)提高晶體管的耐受電壓可以改進(jìn)可靠性，或者可以獲得平坦特性，其中即使當(dāng)漏源電壓在飽和區(qū)的工作中發(fā)生改變時(shí)，漏源電流也不會(huì)改變很多。應(yīng)當(dāng)注意的是，作為本發(fā)明的晶體管，可以使用各種類型的晶體管，并且晶體管可以形成在各種襯底上。因此，整個(gè)電路可以形成在玻璃襯底、塑料襯底、單晶襯底、SOI襯底或任意襯底上。在這種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)減小部件的數(shù)目可以減小成本，或者通過(guò)減小與電路部件的連接數(shù)目可以改進(jìn)可靠性。或者，一部分電路可以形成在特定襯底上，而其另一部分形成在另ー襯底上。這就是說(shuō)，整個(gè)電路不需要形成在同一襯底上。例如，一部分電路可以使用晶體管形成在玻璃襯底上，而其另一部分可以形成在單晶襯底上，由此以這種方式形成的IC芯片可以通過(guò)將要連接的COG(玻璃上芯片)設(shè)置在玻璃襯底上。作為另外的選擇，IC芯片可以通過(guò)使用TAB(自動(dòng)載帶接合)連接到玻璃襯底或印刷的襯底。以這種方式，當(dāng)一部分電路形成在同一襯底上時(shí)，通過(guò)減小部件的數(shù)目可以減小成本，或者通過(guò)減小與電路部件的連接數(shù)目可以改進(jìn)可靠性。此外，趨于消耗更多功率的具有高驅(qū)動(dòng)電壓的部分或具有高驅(qū)動(dòng)頻率的部分最好不形成在同一襯底上，以防止功耗增加。 在本發(fā)明中應(yīng)當(dāng)注意的是，一個(gè)像素對(duì)應(yīng)于ー個(gè)元件以便控制亮度。例如，ー個(gè)像素表示通過(guò)其表示亮度的一種顏色元素。因此，此時(shí)，在由R(紅)、G(緑)和B(藍(lán))的顏色元素形成的彩色顯示器件的情況中，圖像的最小単位由R像素、G像素和B像素的三個(gè)像素形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，顔色元素不限于三種顏色，也可以使用三種或更多的顔色，或RGB以外的其他顏色。例如，通過(guò)增加白色，可以利用RGBW(W對(duì)應(yīng)于白色)。或者,例如可以附加地利用黃色、青色、品紅色、鮮綠色、朱紅色等等中的ー種或多種。此外，例如可以附加地利用與RGB中的至少ー種相類似的顏色。例如，可以利用R、G、B1和B2。BI和B2都是具有略微不同頻率的藍(lán)色。采用這種顏色元素，可以進(jìn)行更接近于原始目標(biāo)的顯示，或者可以減小功率消耗。作為另ー個(gè)示例，在通過(guò)使用多個(gè)區(qū)域來(lái)控制ー種顏色元素的亮度的情況下，該多個(gè)區(qū)域中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于ー個(gè)像素。因此，例如，在區(qū)域灰度等級(jí)顯示的情況下，用來(lái)控制亮度的多個(gè)區(qū)域被設(shè)置用于ー種顔色元素以表示灰度等級(jí)，其中用于控制亮度的多個(gè)區(qū)域中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于ー個(gè)像素。因此，在該情況下，一種顏色元素由多個(gè)像素形成。在該情況下，對(duì)于顯示有貢獻(xiàn)的區(qū)域可以對(duì)于每個(gè)像素在一些情況下具有不同的大小。此外，在用于控制一種顏色元素的亮度的多個(gè)區(qū)域中，即構(gòu)成一種顏色元素的多個(gè)像素，提供給每個(gè)像素的信號(hào)可以設(shè)定得略微不同以便擴(kuò)大視角。應(yīng)當(dāng)注意的是，“ー個(gè)像素(三種顏色)”的描述對(duì)應(yīng)于由R、G和B三個(gè)像素形成的ー個(gè)像素?！癌`個(gè)像素(一種顏色)”的描述對(duì)應(yīng)于由ー種顏色元素的多個(gè)像素形成的一個(gè)像素。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明包括了其中像素排列(對(duì)準(zhǔn))成矩陣的情況。這里，像素的矩陣排列(對(duì)準(zhǔn))包括了其中像素在垂直或水平方向上線形排列的情況，或者其中像素排列成Z字形的情況。因此，在通過(guò)三種顔色分量(例如，R、G和B)進(jìn)行全色顯示的情況下，包括了三種顏色分量的點(diǎn)的條形排列或三角形排列。此外，也包括了 Bayer排列。應(yīng)當(dāng)注意的是，顔色分量不限于三種顏色，可以利用三種或更多的顔色。例如，可以利用具有黃色、青色、品紅色等等中的ー種或多種的RGB或RGBW(W對(duì)應(yīng)于白色)。此外，顯示區(qū)域的大小可以在顏色分量的每個(gè)點(diǎn)中是不同的。因此，可以減小功率消耗或可以延長(zhǎng)顯示元件的壽命。應(yīng)當(dāng)注意的是，晶體管是具有包括柵極、漏極和源極的至少三端的元件。溝道區(qū)設(shè)置在漏區(qū)和源區(qū)之間。電流可以流經(jīng)漏區(qū)、溝道區(qū)和源區(qū)。這里，源極和漏極根據(jù)晶體管的結(jié)構(gòu)或工作條件等等而改變；因此，難于確定哪個(gè)是源極或漏扱。在本發(fā)明中，用作源極和漏極的區(qū)域可以不被 稱為源極和漏極。在該情況下，例如，該區(qū)域可以被稱為第一端和第二端。應(yīng)當(dāng)注意的是，晶體管可以是包括基板、發(fā)射極和集電極的至少三端的元件。在這種情況下同樣可以將發(fā)射極和集電極稱為第一端和第二端。應(yīng)當(dāng)注意的是，柵極包括柵電極和柵極布線(也被稱為柵極線、柵極信號(hào)線等等)或其一部分。柵電極對(duì)應(yīng)于與形成溝道區(qū)、LDD(輕摻雜漏)區(qū)等等的半導(dǎo)體相重疊的部分中的導(dǎo)電膜，并且在其之間插有柵絕緣膜。柵極布線對(duì)應(yīng)于在像素的柵電極之間或者在柵電極和另一布線之間連接的布線。然而，存在有用作柵電極和柵極布線的部分。這種區(qū)域可以被稱為柵電極或柵極布線。即，存在有不能被清楚地辨別作為柵電極或柵極布線的區(qū)域。例如，當(dāng)溝道區(qū)與延伸的柵極布線相重疊時(shí)，該溝道區(qū)用作柵極布線也用作柵電扱。因此，這種區(qū)域可以被稱為柵電極或柵極布線。此外，由和柵電極相同的材料形成并連接到柵電極的區(qū)域也可以被稱為柵電扱。類似地，由和柵極布線相同的材料形成并連接到柵極布線的區(qū)域也可以被稱為柵極布線。這種區(qū)域精確地來(lái)說(shuō)可能不與溝道區(qū)重疊，或者可能不具有連接到另ー柵電極的功能。然而，由于制造余量等等，因而存在由和柵電極或柵極布線相同的材料形成并連接到柵電極或柵極布線的區(qū)域。因此，這種區(qū)域可以被稱為柵電極或柵極布線。例如，在多柵晶體管中，一個(gè)晶體管的柵電極和另一晶體管的柵電極通常借助由和柵電極相同的材料形成的導(dǎo)電膜而連接。這種區(qū)域是在柵電極之間連接的區(qū)域；因此，它可以被稱為柵極布線。然而，由于多柵晶體管可以被認(rèn)為是ー個(gè)晶體管，這種區(qū)域也可以被稱為是柵電極。即，由和柵電極或柵極布線相同的材料形成并與其連接的區(qū)域可以被稱為柵電極或柵極布線。此外，例如，在柵電極和柵極布線之間連接的部分中的導(dǎo)電膜也可以被稱為柵電極或柵極布線。應(yīng)當(dāng)注意的是，柵極端對(duì)應(yīng)于柵電極的區(qū)域或電連接到柵電極的區(qū)域的一部分。應(yīng)當(dāng)注意的是，源極包括源區(qū)、源電極和源極布線(也被稱為源極線、源極信號(hào)線等等)或其一部分。源區(qū)對(duì)應(yīng)于包含大量P型雜質(zhì)(硼、鎵等等)或n型雜質(zhì)(磷、神等等)的半導(dǎo)體區(qū)。因此，包含少量P型雜質(zhì)或n型雜質(zhì)的區(qū)域，即LDD (輕摻雜漏)區(qū)不包括在源區(qū)中。源電極對(duì)應(yīng)于由和源區(qū)不同的材料形成并電連接到源區(qū)的部分中的導(dǎo)電層。然而，包括源區(qū)的源電極有時(shí)被稱為源電扱。源極布線對(duì)應(yīng)于在像素的源電極之間或源電極和另一布線之間連接的布線。然而，存在有用作源電極并也用作源極布線的部分。這種區(qū)域可以被稱為源電極或源極布線。即，存在有不能被清楚地辨別作為源電極或源極布線的區(qū)域。例如，當(dāng)源區(qū)與延伸的源極布線相重疊時(shí)，該源區(qū)用作源極布線也用作源電極。因此，這種區(qū)域可以被稱為源電極或源極布線。此外，由和源電極相同的材料形成并連接到源電極的部分、或者連接在源電極之間的部分也可以被稱為源電扱。此外，與源區(qū)重疊的部分也被稱為源電扱。類似地，由和源極布線相同的材料形成并連接到源極布線的區(qū)域也可以被稱為源極布線。這種區(qū)域精確地來(lái)說(shuō)可能不具有連接到另一源電極的功能。然而，由于制造余量等等，因而存在由和源電極或源極布線相同的材料形成并連接到源電極或源極布線的區(qū)域。因此，這種區(qū)域可以被稱為源電極或源極布線。此外，例如，在源電極和源極布線之間連接的部分中的導(dǎo)電膜也可以被稱為源電極或源極布線。應(yīng)當(dāng)注意的是，源極端對(duì)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。注意類似于源極的描述可以應(yīng)用于漏扱。 應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明中，半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)于包括具有半導(dǎo)體元件(晶體管、ニ極管等等)的電路的器件，或者能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性發(fā)揮作用的一般器件。此外，顯示器件對(duì)應(yīng)于包括顯示元件(液晶元件、發(fā)光元件等等)的器件。應(yīng)當(dāng)注意的是，顯示器件也可以對(duì)應(yīng)于由多個(gè)像素構(gòu)成的顯示面板的主體，該多個(gè)像素均具有諸如液晶元件或EL元件的顯示元件或驅(qū)動(dòng)像素的外圍驅(qū)動(dòng)電路,其形成在同一襯底上。此外，顯示器件可以包括通過(guò)引線接合、凸塊等等設(shè)置在襯底上的外圍驅(qū)動(dòng)電路，即玻璃上芯片(C0G)。此外，顯示器件還可以包括柔性印刷電路(FPC)或印刷線路板(PWB)附著于其上的部件(1C、電阻器、電容器、電感器、晶體管等等)。此外，還可以包括光學(xué)板，如偏振片、相位改變片等。此外，可以包括背光単元(可以包括導(dǎo)電片、棱鏡板、擴(kuò)展板、反射板、光源(LED、冷陰極管等等))。此外，發(fā)光器件尤其對(duì)應(yīng)于包括諸如EL元件或用于FED的元件的自發(fā)光型顯示元件的顯示器件。液晶顯示器件對(duì)應(yīng)于包括液晶元件的顯示器件。應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明中，“形成在特定物體上方”或“形成在特定物體上”的描
述中的“在......上方”或“在......上”的描述并不限于與該特定物體直接接觸。這些
描述包括了其中物體不彼此直接接觸的情況，即另一部件夾在其之間的情況。因此，例如，“層B形成在層A上方(或在層A上)”的描述包括了其中層B直接接觸地形成在層A上的情況，以及另ー層(例如層C、D等等)直接接觸地形成在層A上并且層B直接接觸地形成
在其上的情況。此外，對(duì)于“在......之上”的描述也是類似的，其并不限于直接接觸地位
于特定物體上的情況，而是也包括另ー物體夾在其之間的情況。因此，例如，“層B形成在層A之上”的描述包括了其中層B直接接觸地形成在層A上的情況，以及另ー層(例如層C、D等等)直接接觸地形成在層A上并且層B直接接觸地形成在其上的情況。應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于
“在......下”或“在......下方”的描述也是類似的，其包括了部件直接接觸的情況和它
們不直接接觸的情況。在本發(fā)明中，可以通過(guò)獲得驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓同時(shí)在視頻信號(hào)的寫入周期中寫入視頻信號(hào)而縮短寫入周期。因此，每像素的寫入周期可以設(shè)置得更長(zhǎng)，由此可以更精確地寫入視頻信號(hào)，并且可以提供具有更高圖像質(zhì)量的有機(jī)EL顯示器。此外，由于視頻信號(hào)可以在同一寫入周期中被寫入到更多的像素，因此可以提供大型EL顯示器和具有更高分辨率的EL顯示器。


圖I是示出實(shí)施例模式I的示意圖。
圖2是示出實(shí)施例模式I的示意圖。圖3是示出實(shí)施例模式I和2的示意圖。圖4是示出實(shí)施例模式I和2的示意圖。圖5是示出實(shí)施例模式2的示意圖。圖6是示出實(shí)施例模式2的示意圖。圖7是示出實(shí)施例模式3的示意圖。圖8是示出實(shí)施例模式3的示意圖。圖9是示出實(shí)施例模式3和4的示意圖。圖10是示出實(shí)施例模式3和4的示意圖。圖11是示出實(shí)施例模式4的示意圖。圖12是示出實(shí)施例模式4的示意圖。圖13是示出實(shí)施例模式5的示意圖。圖14是示出實(shí)施例模式5的示意圖。圖15是示出實(shí)施例模式5和6的示意圖。圖16是示出實(shí)施例模式5和6的示意圖。圖17是示出實(shí)施例模式6的示意圖。圖18是示出實(shí)施例模式6的示意圖。圖19是示出實(shí)施例模式7的示意圖。圖20是示出實(shí)施例模式7的示意圖。圖21是示出實(shí)施例模式7和8的示意圖。圖22是示出實(shí)施例模式7和8的示意圖。圖23是示出實(shí)施例模式8的示意圖。圖24A和24B是示出實(shí)施例I的示意圖。圖25A至25C是示出實(shí)施例5的示意圖。圖26是示出實(shí)施例6的示意圖。圖27A至27D是示出實(shí)施例7的示意圖。圖28A和28B是示出實(shí)施例2的示意圖。圖29A和29B是示出實(shí)施例2的示意圖。圖30A和30B是示出實(shí)施例2的示意圖。圖31A至31C是示出實(shí)施例3的示意圖。圖32A-1至32D-2是示出實(shí)施例3的示意圖。圖33A-1至33C-2是示出實(shí)施例3的示意圖。圖34A-1至34D-2是示出實(shí)施例3的示意圖。圖35A-1至3OT-2是示出實(shí)施例3的示意圖。圖36A-1至36D-2是示出實(shí)施例3的示意圖。圖37A-1和37B-2是示出實(shí)施例3的示意圖。
圖38A和38B是示出實(shí)施例5的示意圖。圖39A和39B是示出實(shí)施例5的示意圖。圖40A和40B是示出實(shí)施例5的示意圖。圖41是示出實(shí)施例8的示意圖。圖42是示出實(shí)施例9的示意圖。圖43是示出實(shí)施例9的示意圖。圖44是示出實(shí)施例9的示意圖。
圖45是示出實(shí)施例9的示意圖。圖46是示出實(shí)施例8的示意圖。圖47A和47B是示出實(shí)施例8的示意圖。圖48是示出實(shí)施例8的示意圖。圖49是示出實(shí)施例8的示意圖。圖50是示出實(shí)施例8的示意圖。圖5IA和5IB是示出實(shí)施例8的示意圖。
具體實(shí)施例方式盡管將借助實(shí)施例模式和實(shí)施例并參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行完整的描述，然而應(yīng)當(dāng)理解，各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是顯而易見的。因此，除非這種變化和修改偏離了本發(fā)明的范圍，否則都應(yīng)將其解釋為包含在本發(fā)明中。實(shí)施例模式I在該實(shí)施例模式中，參考圖I描述了ー種顯示器件的結(jié)構(gòu)，該顯示器件包括用于寫入視頻信號(hào)并用于控制提供給EL元件的電流的晶體管，以及用于獲得閾值電壓以便縮短每個(gè)像素的寫入時(shí)間的晶體管。在圖I中，第一晶體管100是工作在飽和區(qū)并通過(guò)其柵源電壓控制流EL元件109的電流值的晶體管。第二晶體管101是具有與第一晶體管100類似特性的晶體管，諸如閾值電壓和遷移率，并且與第一晶體管100耦合。第一開關(guān)102、第二開關(guān)103、第三開關(guān)104、第四開關(guān)105和第五開關(guān)106中的每ー個(gè)具有兩端和控制端。它們是通過(guò)控制端來(lái)控制兩端之間的導(dǎo)通(開啟)或非導(dǎo)通(關(guān)斷)的開關(guān)元件。第一電容器107具有一對(duì)電極，并且保持第一晶體管100的柵源電壓。第二電容器108具有一對(duì)電極，并且保持第二晶體管101的柵源電壓。EL元件109是具有一對(duì)電極的EL元件，其亮度與電流值成比例地被確定。電源線110對(duì)于一行或一列是共用的，以便為像素提供電壓。反向電極111作為EL元件109的另ー電極對(duì)于所有像素是共用的，以便為像素提供電壓。源極信號(hào)線112對(duì)于ー行或一列是共用的，以便為像素傳輸電流信號(hào)作為視頻信號(hào)。下面描述圖I中的連接關(guān)系。電源線110連接到第一晶體管100的第一端、第二晶體管101的第一端、第一電容器107的一個(gè)電極、以及第ニ電容器108的ー個(gè)電極。第一電容器107的另ー個(gè)電極連接到第一晶體管100的柵極，第二電容器108的另ー個(gè)電極連接到第二晶體管101的柵極。第一電容器107的另ー個(gè)電極和第一晶體管100的柵極經(jīng)過(guò)第四開關(guān)105連接到第二電容器108的另ー個(gè)電極和第二晶體管101的柵極。第一晶體管100的第二端經(jīng)過(guò)第二開關(guān)103連接到第一晶體管100的柵極、經(jīng)過(guò)第一開關(guān)102連接到源極信號(hào)線112、并且經(jīng)過(guò)第五開關(guān)106連接到EL元件109的ー個(gè)電扱。第二晶體管101的第二端經(jīng)過(guò)第三開關(guān)104連接到第二晶體管101的柵極。這里，第一電容器107的一個(gè)電極和第二電容器108的ー個(gè)電極僅需要連接到其電位在工作中變?yōu)楹愣ǖ亩俗印＠?，它們可以連接到前一行的第一開關(guān)102的控制端，或者可以附加地提供另ー參考線以便連接。第一開關(guān)102、第二開關(guān)103、第三開關(guān)104、第四開關(guān)105和第五開關(guān)106可以設(shè)置在任何位置，只要圖I所示的電路圖在圖2的周期Tl中與圖3等效，并且在圖2的周期T2中與圖4等效即可。也可以增加開關(guān)的數(shù)目。此外，圖3是在周期Tl中如圖I所示的像素電路的等效電路，而圖4是在周期T2中如圖I所示的像素電路的等效電路。參考圖2所示的時(shí)序圖來(lái)描述圖I所示的像素電路的工作。描述在周期Tl中的エ作。在周期Tl中，第二開關(guān)103導(dǎo)通，由此第一晶體管100連接成ニ極管，第三開關(guān)104導(dǎo)通，由此第二晶體管101連接成ニ極管。第四開關(guān)105關(guān)斷，由此第一晶體管100和第二晶體管101電斷開。第五開關(guān)106關(guān)斷，由此阻擋了提供給EL元件109的電流供應(yīng)。第一開 關(guān)102導(dǎo)通，并且通過(guò)來(lái)自源極信號(hào)線112的電流輸入的視頻信號(hào)流向第一晶體管100。第ー電容器107保持第一晶體管100的柵源電壓，使得視頻信號(hào)的電流流經(jīng)第一晶體管100。第二電容器108保持柵源電壓，其使得沒有電流流向第二晶體管101。S卩，由于第二晶體管101的閾值電壓被保持，并且第一晶體管100的諸如閾值電壓的特性和第二晶體管101的那些特性(閾值電壓、遷移率等等)彼此相類似，因此第二電容器108保持了與第一晶體管100的閾值電壓幾乎相等的電壓。此時(shí)，輸入作為視頻信號(hào)的Idata由公式(I)表示，在第ー電容器107中保持的電壓由公式⑵表不。[公式I] Idata - -[K供(Tl)-Vthf (I)
JL[公式2] Vgs(Tl) - j^Idata + Vth (2)在公式⑴和⑵中，Idata是流經(jīng)源極信號(hào)線112的視頻信號(hào)的電流值，其在周期Tl中被輸入到像素。P是包含諸如第一晶體管100的溝道長(zhǎng)度、溝道寬度、遷移率、或氧化膜的電容的參數(shù)的常數(shù)。Vgs(Tl)是第一晶體管100的柵源電壓。Vth是第一晶體管100的閾值電壓以及第ニ晶體管101的閾值電壓，這是由于第一晶體管100和第二晶體管101是成對(duì)的。下面描述在周期T2中的工作。在周期T2中，第二開關(guān)103關(guān)斷，由此第一晶體管100沒有連接成ニ極管。第三開關(guān)104關(guān)斷，由此第二晶體管101沒有連接成ニ極管。第四開關(guān)105導(dǎo)通，由此第一電容器107和第二電容器108連接。在電容器中保持的電壓通過(guò)容性耦合被劃分。第五開關(guān)106導(dǎo)通，并且將與第一晶體管100的柵源電壓相對(duì)應(yīng)的電流提供給EL元件109。第一開關(guān)102關(guān)斷，并且阻擋了來(lái)自第一源極信號(hào)線112的視頻信號(hào)。此時(shí)，第一晶體管100的柵極電壓由公式(3)表示，提供給EL元件109的電流值由公式⑷表示。[公式3]
[公式4]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 第一晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第二晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第三晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第四晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第五晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第一電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極； 第二電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極； 電源線， 其中所述電源線連接到所述第一晶體管的所述第一端、所述第二晶體管的所述第一端、所述第一電容器的所述ー個(gè)電極以及所述第二電容器的所述ー個(gè)電極， 其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第一晶體管的所述第二端通過(guò)第一開關(guān)連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第二晶體管的所述柵扱， 其中所述第二晶體管的所述第二端通過(guò)第二開關(guān)連接到所述第二晶體管的所述柵扱，其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第一晶體管的所述柵極通過(guò)第三開關(guān)連接到所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第二晶體管的所述柵扱。
2.—種半導(dǎo)體器件，包括 第一晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第二晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第三晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第四晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第五晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第六晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第七晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第一電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極； 第二電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極；以及 電源線， 其中所述電源線連接到所述第一晶體管的所述第一端、所述第一電容器的所述ー個(gè)電極、所述第二晶體管的所述第一端以及所述第二電容器的所述ー個(gè)電極， 其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第一晶體管的所述柵極連接到所述第六晶體管的所述第一端， 其中所述第一晶體管的所述第二端連接到所述第四晶體管的所述第一端， 其中所述第四晶體管的所述第二端連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第一晶體管的所述第二端連接到所述第三晶體管的所述第一端， 其中所述第一晶體管的所述第二端連接到所述第七晶體管的所述第一端， 其中所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第二晶體管的所述柵扱， 其中所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第二晶體管的所述柵極連接到所述第六晶體管的所述第二端 其中所述第二晶體管的所述第二端連接到所述第五晶體管的所述第一端，以及 其中所述第五晶體管的所述第二端連接到所述第二晶體管的所述柵扱。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括 第一晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第二晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第三晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第四晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第五晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第六晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第七晶體管，包括柵極、第一端和第二端； 第一電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極； 第二電容器，包括一個(gè)電極和另ー個(gè)電極；以及 電源線， 其中所述電源線連接到所述第一晶體管的所述第一端、所述第二晶體管的所述第一端、所述第一電容器的所述ー個(gè)電極以及所述第二電容器的所述ー個(gè)電極， 其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第一晶體管的所述第二端連接到所述第四晶體管的所述第一端， 其中所述第四晶體管的所述第二端連接到所述第一晶體管的所述柵扱， 其中所述第一晶體管的所述第二端連接到所述第七晶體管的所述第一端， 其中所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極連接到所述第二晶體管的所述柵扱， 其中所述第二晶體管的所述第二端連接到所述第五晶體管的所述第一端， 其中所述第五晶體管的所述第二端連接到所述第二晶體管的所述柵扱， 其中所述第一電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第一晶體管的所述柵極連接到所述第六晶體管的所述第一端， 其中所述第二電容器的所述另ー個(gè)電極和所述第二晶體管的所述柵極連接到所述第六晶體管的所述第二端，以及 其中所述第二晶體管的所述第二端連接到所述第三晶體管的所述第一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管的所述第二端通過(guò)第四開關(guān)連接到源極信號(hào)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管的所述第二端通過(guò)第五開關(guān)連接到發(fā)光元件的電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述第三晶體管的至少ー個(gè)包括金屬氧化物半導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述第三晶體管的至少ー個(gè)包括ZnO、a-InGaZnO、SiGe 和 GaAs 的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第三晶體管的所述第二端連接到源極信號(hào)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第七晶體管的所述第二端連接到發(fā)光元件的電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管、所述第二晶體管、所述第三晶體管、所述第四晶體管、所述第五晶體管、所述第六晶體管和所述第七晶體管的至少ー個(gè)包括金屬氧化物半導(dǎo)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一晶體管、所述第二晶體管、所述第三晶體管、所述第四晶體管、所述第五晶體管、所述第六晶體管和所述第七晶體管的至少ー個(gè)包括ZnO、a-InGaZnO、SiGe和GaAs的至少ー個(gè)。
全文摘要
第一電容器獲得根據(jù)流經(jīng)第一晶體管的編程電流的第一晶體管的柵源電壓，第二電容器獲得第二晶體管的閾值電壓。然后，在第一電容器和第二電容器中保持的電荷被容性耦合。通過(guò)使用以容性耦合獲得的電壓作為第一晶體管的柵源電壓，可以將根據(jù)編程電流的恒定電流提供給發(fā)光元件。
文檔編號(hào)G09G3/20GK102779473SQ201210221938
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者梅崎敦司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所