專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠精確地顯示特別是顯示黑色的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，一種具有自發(fā)光元件的顯示裝置得到了積極的發(fā)展。薄膜晶體管作為半 導(dǎo)體元件經(jīng)常用于顯示裝置的象素部分。通過開/關(guān)薄膜晶體管來控制自發(fā)光元件的發(fā) 光。當(dāng)薄膜晶體管截止時，可能流過一個被稱為截止電流的小電流。即使流過小的截止電 流，自發(fā)光元件也會發(fā)出光線，這能夠被人眼容易地識別到，并且成為一個問題。作為減小截止電流的常用方法，已知一種LDD (輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu) 中，在溝道形成區(qū)域和源極區(qū)域或者以高濃度摻雜雜質(zhì)元素的漏極區(qū)域之間提供以低濃度 摻雜雜質(zhì)元素的LDD區(qū)域。還建議一種所謂的雙柵極結(jié)構(gòu)，其具有溝道形成區(qū)域插在其間且互相重疊地形成 的導(dǎo)電薄膜(參見專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1公開了一種通過將恒定電壓施加到底層的導(dǎo)電 薄膜上而減小截止電流的方法。[專利文獻(xiàn)1]日本專利公開第2003-23161號然而，當(dāng)薄膜晶體管具有如上述專利文獻(xiàn)等中公開的LDD結(jié)構(gòu)或者雙柵極結(jié)構(gòu) 時，就會增加生產(chǎn)步驟的數(shù)量，而這會降低產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種顯示裝置，其中通過與上述專利文獻(xiàn)等中公開的方法不同的方 法，減小連接到發(fā)光元件的晶體管的截止電流的影響?？紤]到上述內(nèi)容，根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)光元件的一個電極上提供一個元件(下文中 稱為調(diào)整元件(pass element))，使得在不發(fā)光周期內(nèi)從用于驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管中不 流出截止電流。調(diào)整元件允許截止電流流到外部。即，截止電流能夠通過調(diào)整元件被旁路 到外部。下面描述發(fā)明的一種模式。根據(jù)本發(fā)明的一種模式，顯示裝置具有發(fā)光元件、用于驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管、和 連接到發(fā)光元件和晶體管的調(diào)整元件。調(diào)整元件的電阻低于截止時發(fā)光元件的電阻，高于 導(dǎo)通時發(fā)光元件的電阻。在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置中，調(diào)整元件是電阻器、薄膜晶體管和二極管中的一個 或者是其組合。根據(jù)本發(fā)明的另一種模式，顯示裝置具有發(fā)光元件、用于驅(qū)動發(fā)光元件的第一晶 體管、和連接到發(fā)光元件和第一晶體管的用作調(diào)整元件的第二晶體管。當(dāng)?shù)谝痪w管截止
3時用作調(diào)整元件的第二晶體管截止，而當(dāng)發(fā)光元件導(dǎo)通時它還截止。根據(jù)本發(fā)明的另一種模式，顯示裝置具有發(fā)光元件、用于驅(qū)動發(fā)光元件的第一晶 體管、和連接到發(fā)光元件和第一晶體管的用作調(diào)整元件的第二晶體管。當(dāng)?shù)谝痪w管截止 時用作調(diào)整元件的第二晶體管截止，而當(dāng)發(fā)光元件導(dǎo)通時它還截止。用作調(diào)整元件的第二 晶體管的電阻低于截止時發(fā)光元件的電阻，高于導(dǎo)通時發(fā)光元件的電阻。根據(jù)本發(fā)明的另一種模式，顯示裝置具有發(fā)光元件、用于驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管、 和連接到發(fā)光元件和驅(qū)動晶體管的用作調(diào)整元件的P溝道晶體管。P溝道晶體管的柵極連 接到電源線上，P溝道晶體管的一個或者另一個電極連接到發(fā)光元件的反電極上。根據(jù)本發(fā)明的另一種模式，顯示裝置具有發(fā)光元件、用于驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管、 和連接到發(fā)光元件和驅(qū)動晶體管的用作調(diào)整元件的P溝道晶體管。P溝道晶體管的柵極連 接到電源線上，P溝道晶體管的一個或者另一個電極連接到發(fā)光元件的反電極上。P溝道晶 體管的電阻低于截止時發(fā)光元件的電阻，高于導(dǎo)通時發(fā)光元件的電阻。調(diào)整元件允許驅(qū)動晶體管的截止電流當(dāng)發(fā)光元件不發(fā)光時通過調(diào)整元件被旁路。 換言之，調(diào)整元件阻止截止電流流過發(fā)光元件。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。


圖1是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖2A-2D是示出本發(fā)明的調(diào)整元件的橫截面圖。圖3是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖4是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖5A和5B都是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖6A-6C都是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖7A-7C都是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖8是示出本發(fā)明的象素的電路圖。圖9A-9C都是示出本發(fā)明象素的工作的示圖。圖10是示出本發(fā)明的顯示裝置的示圖。圖IlA和IlB都是示出本發(fā)明的象素的工作波形的示圖。圖12A和12B是本發(fā)明的象素的橫截面圖。圖13A和13B是本發(fā)明的象素的橫截面圖。圖14A和14B是本發(fā)明的象素的橫截面圖。圖15A和15B是本發(fā)明的象素的橫截面圖。圖16是本發(fā)明的顯示裝置的橫截面圖。圖17是示出本發(fā)明象素的工作的時間圖。圖18是示出本發(fā)明象素的工作的時間圖。圖19A-19F都是示出利用本發(fā)明的電子設(shè)備的視圖。圖20是示出本發(fā)明象素的工作的時間圖。
具體實施例方式盡管將參考附圖通過實施方式對本發(fā)明進(jìn)行充分的描述，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以理解各種變化和修改是很顯然的。因此，除非這樣的變化和修改脫離了本發(fā)明的 范圍，它們應(yīng)該解釋為包含在本發(fā)明中。注意在用于描述實施方式的所有附圖中，相同的部 件或者具有相同功能的部件利用相同的參考標(biāo)記來表示，并且省略其描述。晶體管具有三個端，即柵極、源極和漏極。但是，由于晶體管的結(jié)構(gòu)而不能清楚地 區(qū)分源極端(源極)和漏極端(漏極)。因此，在本說明書中，源極和漏極被稱為一個電極 或者另一個電極。[實施方式1]在本實施方式中，參考圖1描述象素結(jié)構(gòu)。圖1所示的象素具有信號線10、掃描線11、開關(guān)元件13、驅(qū)動晶體管14、發(fā)光元件 15、和調(diào)整元件16。在本實施方式中，P溝道晶體管用作驅(qū)動晶體管14。說明這種象素中的連接情況。開關(guān)元件13連接到信號線10、掃描線11、驅(qū)動晶體 管14，并通過驅(qū)動晶體管14連接到發(fā)光元件15上。調(diào)整元件16連接到驅(qū)動晶體管14和 發(fā)光元件15 (Pl)上。即調(diào)整元件16可以被稱為連接到驅(qū)動晶體管14上的元件。對這種象素的工作進(jìn)行說明。當(dāng)通過掃描線11選擇開關(guān)元件13時，通過開關(guān)元 件13將視頻信號從信號線10輸入到驅(qū)動晶體管14中。然后，發(fā)光元件15根據(jù)驅(qū)動晶體 管14發(fā)光或者不發(fā)光。根據(jù)本發(fā)明的這種象素結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流 流過調(diào)整元件16。這是因為發(fā)光元件15的電阻要高于調(diào)整元件16的電阻。其結(jié)果是不會 存在由于驅(qū)動晶體管14的截止電流而導(dǎo)致發(fā)光元件15發(fā)光的危險。同時，當(dāng)發(fā)光元件15發(fā)光時，電流應(yīng)該不流過調(diào)整元件16。如果電流流過調(diào)整元 件16，發(fā)光元件15就不能以預(yù)定的亮度發(fā)光。因此，將調(diào)整元件16的電阻Rp設(shè)置為滿足R(Off) > Rp >> R(on)，并且更優(yōu) 選為R(off) >> Rp >> R(on)，其中R(on)是發(fā)光元件15發(fā)光時(即發(fā)光元件15導(dǎo)通 時)的電阻，R(Off)是發(fā)光元件15不發(fā)光時(即發(fā)光元件15截止時)的電阻。優(yōu)選滿足 R(Off) >> Rp >> R(On)，在這種情況下，驅(qū)動晶體管14的大部分截止電流能夠流過調(diào)整 元件16。其結(jié)果是僅僅當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，電流才能流過調(diào)整元件16。為了獲得上述電阻，例如，調(diào)整元件16除Pl之外的一端可以連接到發(fā)光元件15 的反電極上。這是因為發(fā)光元件15的反電極連接到低電位電源上。圖2A-2D示出了調(diào)整元件16的具體的例子。如圖2A所示，電阻器19可以用作調(diào) 整元件16。半導(dǎo)體元件也可以用作調(diào)整元件16。例如，如圖2B所示，P溝道薄膜晶體管 (TFT) 20可以用作調(diào)整元件16。薄膜晶體管20的柵極可以連接到截止薄膜晶體管20的電 位上。如果采用薄膜晶體管20，當(dāng)發(fā)光元件15發(fā)光時，薄膜晶體管20的電阻R(TFT)滿足 R(TFT) > R(On)，更優(yōu)選的是滿足R(TFT) >>R(on)。換言之，優(yōu)選當(dāng)發(fā)光元件15發(fā)光時， 薄膜晶體管20是截止的。另一方面，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，電阻R(TFT)滿足R(Off) > R(TFT)，更優(yōu)選滿足R(off) >> R(TFT)0換言之，優(yōu)選當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，薄膜晶體 管20是截止的。而且，如圖2C所示，P溝道薄膜晶體管的柵極和源極互相連接的二極管81可以用 作調(diào)整元件16?？蛇x擇地，如圖2D所示，N溝道薄膜晶體管的柵極和漏極互相連接的二極
5管82也可以用作調(diào)整元件16。在這種電阻器19、薄膜晶體管20、二極管81和82中，除Pl之外的一個端可以連 接到與低電位電源連接的發(fā)光元件15的反電極上。對圖2B所示的薄膜晶體管20的工作進(jìn)行說明。當(dāng)發(fā)光元件15發(fā)光時，驅(qū)動晶體 管14提供一個電流。此時，柵極維持在高電位的薄膜晶體管20截止。即，將薄膜晶體管20 的電阻設(shè)置成滿足Rp >>R(on)，從而沒有電流流過截止的薄膜晶體管20。同時，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，薄膜晶體管20除Pl之外的一個端與發(fā)光元件15 的反電極連接，并且截止電流從驅(qū)動晶體管14流出。然后，滿足R(Off) >Rp，截止電流流 過薄膜晶體管20。因此，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15。在這個實施方式的象素結(jié)構(gòu)中，發(fā)光元件15的反電極連接到低電位電源上，因 此，P溝道薄膜晶體管用作調(diào)整元件16，然而，也可以采用另一種象素結(jié)構(gòu)，其中，發(fā)光元件 15的反電極連接到高電位電源上。在這種情況下，N溝道薄膜晶體管可以用作調(diào)整元件16， 而驅(qū)動晶體管可以具有N型導(dǎo)電性。如上所述，調(diào)整元件16在不發(fā)光周期阻止驅(qū)動晶體管的截止電流流過發(fā)光元件 15，從而顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將一個反偏電壓施加到發(fā)光元件 15上時，驅(qū)動晶體管的截止電流在不發(fā)光周期不流過發(fā)光元件15，顯示裝置從而能夠?qū)崿F(xiàn) 高質(zhì)量的黑色顯示。當(dāng)使用這種調(diào)整元件時，沒有必要生產(chǎn)具有雙柵極結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)的薄膜晶體 管。因此，可以省略不必要的生產(chǎn)步驟。要注意的是，如果需要，驅(qū)動晶體管可以具有雙柵 極結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)。具有這種調(diào)整元件的象素結(jié)構(gòu)并不局限于本實施方式中所示的結(jié)構(gòu)。S卩，調(diào)整元 件可以應(yīng)用到與電流作為視頻信號被輸入的一種電流輸入方法、電壓作為視頻信號被輸入 的一種電壓輸入方法、視頻信號作為數(shù)字信號被輸入的一種數(shù)字驅(qū)動方法、視頻信號作為 模擬信號被輸入的一種模擬驅(qū)動方法、在線性區(qū)用于操作驅(qū)動晶體管的恒定電壓驅(qū)動器、 或者在飽和區(qū)用于操作驅(qū)動晶體管的恒定電流驅(qū)動器相對應(yīng)的任何象素結(jié)構(gòu)中。[實施方式2]本實施方式中描述的是一種至少具有開關(guān)晶體管、驅(qū)動晶體管、發(fā)光元件和調(diào)整 元件的象素結(jié)構(gòu)。圖3所示的象素具有信號線10、掃描線11、開關(guān)晶體管21、驅(qū)動晶體管14、發(fā)光元 件15、調(diào)整元件16、電源線12和電容器22。電容器22連接在驅(qū)動晶體管14的柵極和源極 與漏極中的一個之間。在本實施方式中，N溝道晶體管用作開關(guān)晶體管21，而P溝道晶體管 用作驅(qū)動晶體管14。當(dāng)通過掃描線11選擇開關(guān)晶體管21時，從信號線10輸入視頻信號。該視頻信號 可以是數(shù)字信號或者是模擬信號。如果采用數(shù)字視頻信號，視頻信號上的數(shù)據(jù)，即電荷就累積在電容器22上。當(dāng)累 積的電荷超過驅(qū)動晶體管14的Vth時，驅(qū)動晶體管14導(dǎo)通。然后，將來自電源線12的電 流提供給發(fā)光元件15，從而發(fā)光元件15就以預(yù)定的亮度發(fā)光。當(dāng)驅(qū)動晶體管14截止時，發(fā)光元件15不發(fā)光。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止 電流，該截止電流就流過發(fā)光元件15。從而，提供調(diào)整元件16使得滿足R(Off) >Rp>>R (on)，并且更優(yōu)選R (off) >>Rp>>R(on)。通過使驅(qū)動晶體管14的截止電流流向調(diào)整 元件16，可以阻止截止電流供給發(fā)光元件15。要注意的是，優(yōu)選滿足R(Off) >>Rp>> R(on)，在這種情況下驅(qū)動晶體管14的大部分截止電流都能夠流過調(diào)整元件16。結(jié)果就能 夠獲得高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將一個反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。在這種 情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，這樣顯示 裝置就能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。當(dāng)如上所述輸入數(shù)字視頻信號時，如果什么都不做，就不能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。 通過采用一種用于控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的定時灰度級方法能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。圖17示出了在采用圖3所示的象素結(jié)構(gòu)執(zhí)行定時灰度級顯示的情況下的時間圖。 縱軸代表第1行到最后一行的掃描線，橫軸代表時間。如果如圖17所示提供三個子幀周期 (SFl到SF3)，則能夠?qū)崿F(xiàn)8級的灰度級顯示。每一個子幀周期都包括寫周期Tal-Ta3。每 一個寫周期都包括在其間從信號線10輸入視頻信號的周期和在其間從信號線10輸入擦除 信號的周期(擦除期)Tel_Te3。通過以這種方式控制發(fā)光元件的發(fā)光時間，能夠?qū)崿F(xiàn)8級 灰度級顯示。如上所述，通過在寫周期，即一個柵極選擇周期輸入視頻信號或者擦除信號，在寫 周期Ta內(nèi)提供擦除周期Te，從而控制灰度級水平。因此，不需要提供擦除晶體管，也不需要 增加象素中的晶體管數(shù)量，從而產(chǎn)生較高的孔徑比。盡管在本實施方式中提供三個子幀周期，但本發(fā)明并不局限于此，還可以提供兩 個子幀周期、四個子幀周期或者更多的子幀周期。除寫周期和發(fā)光周期外，優(yōu)選提供用于將反偏電壓施加到發(fā)光元件上的周期。當(dāng) 將反偏電壓施加到發(fā)光元件上時，發(fā)光元件的質(zhì)量能夠改善并且持續(xù)較長時間。圖20示出 了在施加反偏電壓的情況下的時間圖。要注意的是，在一個幀周期的結(jié)尾或者在每一個幀 周期中不是必須提供施加反偏電壓的周期Tr。在用于施加反偏電壓的周期中，電源線12的 電勢和發(fā)光元件15的陰極的電勢(Vca)彼此反向。結(jié)果，可以將反偏電壓施加到發(fā)光元件 15上。盡管在圖17中子幀周期按順序排列，但它們也可以隨機排列。根據(jù)這一點，可以 防止虛假輪廓。在這一實施方式中，驅(qū)動晶體管14可以在線性區(qū)或飽和區(qū)工作。注意，如果驅(qū)動 晶體管14在線性區(qū)工作，那么就不需要增加驅(qū)動電壓，并且降低了功率消耗。注意，如果需 要，驅(qū)動晶體管可以具有雙柵極結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)。[實施方式3]在這一實施方式中描述的是將擦除晶體管增加到實施方式2中所示的象素結(jié)構(gòu) 中的一種象素結(jié)構(gòu)。圖4所示的象素具有信號線10、掃描線11、擦除掃描線23、開關(guān)晶體管21、驅(qū)動晶 體管14、擦除晶體管24、發(fā)光元件15、調(diào)整元件16、電源線12和電容器22。在本實施方式 中，將N溝道晶體管用作開關(guān)晶體管21和擦除晶體管24，將P溝道晶體管用作驅(qū)動晶體管 14。當(dāng)通過掃描線11選擇開關(guān)晶體管21時，從信號線10輸入視頻信號。該視頻信號可以是數(shù)字信號或者模擬信號。例如，如果采用數(shù)字視頻信號，視頻信號上的數(shù)據(jù)即電荷就 累積在電容器22上。當(dāng)累積的電荷超過驅(qū)動晶體管14的Vgs時，驅(qū)動晶體管14就導(dǎo)通。 然后，將來自電源線12的電流提供給發(fā)光元件15，從而發(fā)光元件15以預(yù)定的亮度發(fā)光。當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，通過擦除掃描線23導(dǎo)通擦除晶體管24，同時累積在電容 器22上的電荷放電。從而驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止電流，該 截止電流就會流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動晶體管14的 截止電流流過調(diào)整元件16，調(diào)整元件16滿足R(Off) > Rp >> R(on)，并且更優(yōu)選R(off) >> Rp >> R (on)。優(yōu)選滿足R(off) >> Rp >> R (on)，在這種情況下驅(qū)動晶體管14的 大部分截止電流可以流過調(diào)整元件16。結(jié)果，就可以實現(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明。在這種情況 下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而顯示裝置 能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。當(dāng)如上所述輸入數(shù)字視頻信號時，如果什么都不做，就不能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。 通過采用一種用于控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的定時灰度級方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。圖18示出了在采用圖4所示的象素結(jié)構(gòu)執(zhí)行定時灰度級顯示的情況下的時間圖。 縱軸代表第1行到最后一行的掃描線，橫軸代表時間。如果如圖18所示提供三個子幀周期 (SFl到SF3)，就可以實現(xiàn)8級的灰度級顯示。每一個子幀周期都包括寫周期Tal-Ta3之一。 在寫周期Tal-Ta3之后，分別啟動發(fā)光周期Tsl_Ts3。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)8級的灰度級 顯示。進(jìn)一步，在如Ts3的短發(fā)光周期中，為了啟動下一個幀周期的第一寫周期Tal，優(yōu)選提 供一個擦除周期SE，在該擦除周期SE中通過擦除晶體管24使電容器22的電荷放電以強制 停止發(fā)光元件15發(fā)光。結(jié)果，可以增加占空比。盡管在圖18中子幀周期按順序排列，但它們也可以隨機排列。根據(jù)這一點，可以 防止虛假輪廓。盡管在本實施方式中提供三個子幀周期，但本發(fā)明并不局限于此，也可以提供兩 個子幀周期、四個子幀周期或者更多的子幀周期。除寫周期和發(fā)光周期外，可以提供一個用于將反偏電壓施加到發(fā)光元件上的周 期。隨著施加反偏電壓，發(fā)光元件的質(zhì)量可以得到改善并且持續(xù)較長時間。例如，與圖20 所示的時間圖相似，可以在一個幀周期的結(jié)尾提供一個用于施加反偏電壓的周期Tr。在這個實施方式中，驅(qū)動晶體管14可以在線性區(qū)或飽和區(qū)工作。注意，如果驅(qū)動 晶體管14在線性區(qū)工作，則不需要增加驅(qū)動電壓，同時降低了功率消耗。注意，如果需要， 驅(qū)動晶體管可以具有雙柵極結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)。[實施方式4]在這個實施方式中描述的是將電流控制晶體管增加到實施方式2和3所示的象素 結(jié)構(gòu)中的一種象素結(jié)構(gòu)。圖5A所示的象素具有信號線10、掃描線11、恒定電勢線26、開關(guān)晶體管21、驅(qū)動 晶體管14、電流控制晶體管25、發(fā)光元件15、調(diào)整元件16、電源線12和電容器22。在本實 施方式中，將N溝道晶體管用作開關(guān)晶體管21，將P溝道晶體管用作驅(qū)動晶體管14和電流 控制晶體管25。當(dāng)通過掃描線11選擇開關(guān)晶體管21時，從信號線10輸入視頻信號。該視頻信號可以是數(shù)字信號或者模擬信號。例如，如果采用數(shù)字視頻信號，則視頻信號上的數(shù)據(jù)即電荷 就累積在電容器22上。當(dāng)累積的電荷超過電流控制晶體管25的Vgs時，電流控制晶體管 25就導(dǎo)通。此時，驅(qū)動晶體管14和電流控制晶體管25導(dǎo)通。然后，將來自電源線12的電 流提供給發(fā)光元件15，從而發(fā)光元件15以預(yù)定的亮度發(fā)光。因為驅(qū)動晶體管14的柵極連 接到恒定電勢線26上，所以驅(qū)動晶體管14的柵-源電壓Vgs保持恒定。恒定的柵極電位 允許驅(qū)動晶體管14穩(wěn)定地工作，同時防止柵-源電壓Vgs由于寄生電容或者布線電容而發(fā) 生變化。因此，可以防止由驅(qū)動晶體管特性的變化引起的發(fā)光不均衡。從而進(jìn)一步減少了 導(dǎo)致顯示不均衡的原因，并且能夠極大地提高顯示裝置的質(zhì)量。當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止 電流，則該截止電流流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動晶體管 14的截止電流流過調(diào)整元件16，該調(diào)整元件16滿足R(Off) > Rp >> R (on)，并且更優(yōu)選 R(Off) >> Rp >> R(on)。結(jié)果可以實現(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖5A所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。當(dāng)如上所述輸入數(shù)字視頻信號時，如果什么都不做，則不能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。 通過采用一種用于控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的定時灰度級方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。圖6A-6C示出了具有和圖5A中所示的等效電路相同功能的等效電路的例子。在 圖6A-6C中，采用P溝道薄膜晶體管20作為調(diào)整元件16，并且P溝道薄膜晶體管20的一個 電極連接到發(fā)光元件15的反電極上。在圖6A中，P溝道薄膜晶體管20與發(fā)光元件15相連接，該薄膜晶體管20的柵極 連接到電源線12上。其它的結(jié)構(gòu)與圖5A所示的結(jié)構(gòu)相同，因此省略對其的描述。當(dāng)這樣 的象素電路中的發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有 截止電流，該截止電流就會流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，該截 止電流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp > > R(on)， 并且更優(yōu)選R(off) >> Rp >> R(On)。當(dāng)滿足R(off) >>Rp>>R(on)時，驅(qū)動晶體管 14的大部分截止電流能夠流過P溝道薄膜晶體管20。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖6A所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。圖6B所示的等效電路圖與圖6A所示的不同在于，其中驅(qū)動晶體管14的柵極連接 到由與掃描線11相同的材料形成的控制掃描線30上。由于這一點，能夠減少電源線的數(shù) 量。其它的結(jié)構(gòu)與圖6A中所示的相同，因此，可以參照圖5A所示的電路圖。當(dāng)在這樣的象 素電路中發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止 電流，該截止電流流過發(fā)光元件15。為了防止驅(qū)動晶體管14的截止電流提供給發(fā)光元件 15，該截止電流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp >> R (on)，并且更優(yōu)選 R (off) >>Rp>>R(on)。當(dāng)滿足 R (off) >> Rp >> R(on)時，驅(qū)動 晶體管14的大部分截止電流能夠流過P溝道薄膜晶體管20。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的 黑色顯示。
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特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖6B所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。圖6C所示的等效電路圖與圖6A所示的不同在于，其中電流控制晶體管25的柵極 連接到驅(qū)動晶體管14的柵極上。由于這一點，能夠減少控制掃描線和電源線的數(shù)量。其它 的結(jié)構(gòu)與圖6A中所示的相同，因此，可以參照圖5A所示的電路圖。當(dāng)在這樣的象素電路中 發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止電流，該截 止電流流過發(fā)光元件15。為了防止驅(qū)動晶體管14的截止電流提供給發(fā)光元件15，該截止 電流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp > > R(on)，并 且更優(yōu)選R (off) >> Rp >> R (on)。當(dāng)滿足R (off) >> Rp >> R(on)時，驅(qū)動晶體管 14的大部分截止電流能夠流過P溝道薄膜晶體管20。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯
7J\ ο特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖6C所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。無需指出，也可采用其它的元件代替圖6A-6C中所示的P溝道薄膜晶體管來作為 調(diào)整元件。接下來說明圖5B中所示的象素。該象素具有信號線10、掃描線11、擦除掃描線23、 恒定電勢線26、開關(guān)晶體管21、驅(qū)動晶體管14、擦除晶體管24、電流控制晶體管25、發(fā)光元 件15、調(diào)整元件16、電源線12和電容器22。在本實施方式中，將N溝道晶體管用作開關(guān)晶 體管21和擦除晶體管24，將P溝道晶體管用作驅(qū)動晶體管14和電流控制晶體管25。當(dāng)通過掃描線11選擇開關(guān)晶體管21時，從信號線10輸入視頻信號。該視頻信號 可以是數(shù)字信號或者模擬信號。例如，如果采用數(shù)字視頻信號，視頻信號上的數(shù)據(jù)即電荷就 累積在電容器22上。當(dāng)累積的電荷超過電流控制晶體管25的Vgs時，電流控制晶體管25 就導(dǎo)通。此時，驅(qū)動晶體管14和電流控制晶體管25導(dǎo)通。然后，將來自電源線12的電流 提供給發(fā)光元件15，從而發(fā)光元件15以預(yù)定的亮度發(fā)出光線。因為驅(qū)動晶體管14的柵極 連接到恒定電勢線26上，所以驅(qū)動晶體管14的柵-源電壓Vgs保持恒定。恒定的柵極電 位允許驅(qū)動晶體管14穩(wěn)定地工作，同時防止柵-極電壓Vgs由于寄生電容或者布線電容而 發(fā)生變化。因此，能夠阻止由驅(qū)動晶體管特性的變化引起的發(fā)光不均衡。從而進(jìn)一步減少 了導(dǎo)致顯示不均衡的原因，并且能夠極大地提高顯示裝置的質(zhì)量。當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，利用擦除掃描線23導(dǎo)通擦除晶體管24，同時累積在電 容器22上的電荷放電。從而使驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止電 流，該截止電流就會流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動晶體管 14的截止電流流過調(diào)整元件16，該調(diào)整元件16滿足R(Off) > Rp >> R(on)，并且更優(yōu)選 R (off) > > Rp > > R (on)。當(dāng)滿足 R(off) > > Rp > > R (on)時，驅(qū)動晶體管 14 的大部 分截止電流能夠流過調(diào)整元件16。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖5B中所示的象素。 在這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從 而顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。
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當(dāng)如上所述輸入數(shù)字視頻信號時，如果什么都不做，就不能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。 通過采用一種用于控制發(fā)光元件的發(fā)光時間的定時灰度級方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多灰度級顯示。圖7A-7C示出了具有和圖5B所示的等效電路相同功能的等效電路的例子。在圖 7A-7C中，采用P溝道薄膜晶體管20作為調(diào)整元件16，并且P溝道薄膜晶體管20的一個電 極連接到發(fā)光元件15的反電極上。在圖7A中，P溝道薄膜晶體管20與發(fā)光元件15相連接，該薄膜晶體管20的柵極 連接到電源線12上。其它的結(jié)構(gòu)與圖5B所示的結(jié)構(gòu)相同，因此省略對其的描述。當(dāng)在這 樣的象素電路中發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有 截止電流，該截止電流就會流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動 晶體管14的截止電流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp >> R(on)，并且更優(yōu)選 R(off) >> Rp >> R(on)。當(dāng)滿足 R(off) >> Rp >> R(on) 時，驅(qū)動晶體管14的大部分截止電流能夠流過P溝道薄膜晶體管20。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高 質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖7A所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。圖7B所示的等效電路圖與圖7A所示的不同在于，其中驅(qū)動晶體管14的柵極連接 到由與掃描線11相同材料形成的控制掃描線30上。因此能夠減少電源線的數(shù)量。其它的 結(jié)構(gòu)與圖7A中所示的相同，因此，可以參照圖5B中所示的電路圖。當(dāng)在這樣的象素電路中 發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止電流，該截止 電流就會流過發(fā)光元件15。為了防止截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動晶體管14的該截 止電流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp >> R(on)， 并且更優(yōu)選R(off) >> Rp >> R(On)。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖7B所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。圖7C所示的等效電路圖與圖7A所示的不同在于，其中電流控制晶體管25的柵極 連接到驅(qū)動晶體管14的柵極上。因此能夠減少控制掃描線和電源線的數(shù)量。其它的結(jié)構(gòu) 與圖7A中所示的相同，因此可以參照圖5B中所示的電路圖。當(dāng)在這樣的象素電路中發(fā)光 元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具有截止電流，該截止電 流流過發(fā)光元件15。為了防止該截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動晶體管14的該截止電 流流過P溝道薄膜晶體管20，該P溝道薄膜晶體管20滿足R(Off) > Rp >> R(on)，并且 更優(yōu)選R(off) >> Rp >> R(on)。當(dāng)滿足R(off) > Rp >> R(on)時，驅(qū)動晶體管14的 大部分截止電流能夠流過P溝道薄膜晶體管20。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。特別是當(dāng)將反偏電壓提供給發(fā)光元件15時，能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用圖7C所示的象素。在 這種情況下，當(dāng)發(fā)光元件15不發(fā)光時，驅(qū)動晶體管14的截止電流不流過發(fā)光元件15，從而 顯示裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。要注意的是，如果需要，驅(qū)動晶體管可以具有雙柵極 結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)。盡管在圖5A-7C中采用P溝道薄膜晶體管作為調(diào)整元件，但無需指出，也可采用其它如圖2A-2D中所示的元件來作為調(diào)整元件。[實施方式5]本實施方式中描述的是具有本發(fā)明的象素的顯示裝置的一種模式。如圖10所示，一種包括上述實施方式中描述的象素的顯示裝置具有其中以矩陣 形式排列有多個上述象素的象素區(qū)201、第一柵極驅(qū)動器41、第二柵極驅(qū)動器42、和源極驅(qū) 動器43。第一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器42被布置成彼此相對且其間插入象素區(qū) 201，或者設(shè)置在象素區(qū)201的四條邊(左側(cè)、右側(cè)、頂部和底部)中的一條邊上。源極驅(qū)動器43具有脈沖輸出電路44、鎖存器45、和選擇電路46。鎖存器45包括 第一鎖存器47和第二鎖存器48。選擇電路46包括晶體管49 (下文中稱為TFT49)和模 擬開關(guān)50。為對應(yīng)于信號線(Sl-Sm)的每一列提供TFT49和模擬開關(guān)50。反相器51產(chǎn) 生WE (寫擦除)信號的反信號，并且當(dāng)從外部提供WE信號的反信號時不必提供反相器51。 TFT49的柵極連接到選擇信號線52，并且其源極和漏極中的一個連接到信號線(Sl-Sm)，同 時另一個連接到電源53。在第二鎖存器48和信號線(Sl-Sm)之間提供模擬開關(guān)50。艮口， 模擬開關(guān)50的輸入節(jié)點連接到第二鎖存器48，其輸出節(jié)點連接到信號線Sm。模擬開關(guān)50 的兩個控制節(jié)點中的一個連接到選擇信號線52，同時另一個通過反相器51連接到選擇信 號線52。電源53的電位是使象素中的驅(qū)動晶體管14截止的電位，當(dāng)驅(qū)動晶體管14是N溝 道晶體管時其為L(低)電平，當(dāng)驅(qū)動晶體管14是P溝道晶體管時其為H(高)電平。第一柵極驅(qū)動器41具有脈沖輸出電路54和選擇電路55。第二柵極驅(qū)動器42具 有脈沖輸出電路56和選擇電路57。雖然第二柵極驅(qū)動器42中包含的選擇電路57通過反 相器58連接到選擇信號線52，但是選擇電路55和57連接到選擇信號線52。S卩，從選擇信 號線52輸入到選擇電路55和57中的TO信號被彼此反相。選擇電路55和57中的每一個都具有三態(tài)緩沖器。三態(tài)緩沖器的輸入節(jié)點連接到 脈沖輸出電路54或者脈沖輸出電路56，三態(tài)緩沖器的控制節(jié)點連接到選擇信號線52。三 態(tài)緩沖器的每一個輸出節(jié)點都連接到對應(yīng)的掃描線(Gl-Gn)上。當(dāng)從選擇信號線52傳送 H電平信號時，三態(tài)緩沖器進(jìn)入操作狀態(tài)，當(dāng)從選擇信號線52傳送L電平信號時，三態(tài)緩沖 器進(jìn)入浮動狀態(tài)。包含在源極驅(qū)動器43中的脈沖輸出電路44、包含在第一柵極驅(qū)動器41中的脈沖 輸出電路54和包含在第二柵極驅(qū)動器42中的脈沖輸出電路56每一個都具有解碼器電路 或者由多個觸發(fā)電路組成的移位寄存器。當(dāng)采用解碼器電路作為脈沖輸出電路44、54和56 時，可以隨機選擇信號線(Sl-Sm)或者掃描線(Gl-Gn)。隨機選擇信號線(Sl-Sm)或者掃描 線(Gl-Gn)可以防止當(dāng)采用定時灰度級方法時產(chǎn)生虛假輪廓。源極驅(qū)動器43的結(jié)構(gòu)并不局限于上述結(jié)構(gòu)，還可以附加地提供電平移動器和緩 沖器。第一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器42的結(jié)構(gòu)也不局限于上述結(jié)構(gòu)，還可以附加 地提供電平移動器和緩沖器。而且，源極驅(qū)動器43、第一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器 42可以具有保護(hù)電路。該保護(hù)電路可以降低靜電放電損害等。本發(fā)明的顯示裝置還可以具有電源控制電路。該電源控制電路具有控制器和用于 將電源提供給發(fā)光元件15的電源電路。該電源電路通過驅(qū)動晶體管14和電源線(Vl-Vm) 連接到發(fā)光元件15的象素電極。該電源電路還通過電源線連接到發(fā)光元件15的反電極上。當(dāng)通過這種電流源控制電路將正向偏壓(正向電壓)施加到發(fā)光元件15上，從而使得發(fā)光元件15被提供電流并且發(fā)光時，設(shè)置電源線Vl和發(fā)光元件15的反電極之間的電 位差，使得電源線Vl的電位高于發(fā)光元件15的反電極的電位。同時，當(dāng)將反偏電壓施加到 發(fā)光元件15上時，設(shè)置電源線Vl和發(fā)光元件15的反電極之間的電位差，使得電源線Vl的 電位低于發(fā)光元件15的反電極的電位。通過從控制器將預(yù)定信號施加到電源電路上能夠 實現(xiàn)對電源的上述設(shè)置。當(dāng)將反偏電壓施加到發(fā)光元件15上時，能夠抑制其隨時間的退化并且可以增加 可靠性。此外，可以防止發(fā)光元件15的初始缺陷，其中由于外來雜質(zhì)的沉積、由陽極或者陰 極的細(xì)微不均勻引起的針孔和場致發(fā)光層的不均勻使得陽極和陰極短路。顯示裝置還可以具有監(jiān)測電路和控制電路。監(jiān)測電路根據(jù)周圍的溫度(下文中稱 為環(huán)境溫度)工作?？刂齐娐肪哂泻愣娏髟春途彌_器。監(jiān)測電路具有監(jiān)測發(fā)光元件。這種控制電路可以將一個信號提供給電流源控制電路，用于根據(jù)監(jiān)測電路的輸出 來改變電源電位。然后，電源控制電路根據(jù)控制電路提供的信號改變提供給象素區(qū)201的 電源電位。其結(jié)果是能夠抑制由于環(huán)境溫度的變化引起的電流變化，從而改善可靠性。[實施方式6]本實施方式中說明的是用于驅(qū)動象素的信號。根據(jù)個實施方式中所示的驅(qū)動方 法，與圖17中所示的時間圖類似，一個柵極選擇周期具有視頻信號的寫周期和擦除信號的 寫周期。可以將這種驅(qū)動方法應(yīng)用到上述實施放式所示的任何一種象素結(jié)構(gòu)中。此外，在 包含擦除晶體管的象素結(jié)構(gòu)中，可以省略擦除晶體管以實現(xiàn)高孔徑比。注意可以參照圖10 來配置顯示裝置。參照圖IlA和圖IlB來描述顯示裝置的操作。首先，參照圖IlA來描述源極驅(qū)動器 的工作。將時鐘信號(下文中稱作SCK)、時鐘反信號(下文中稱為SCKB)、和啟動脈沖(下 文中稱為SSP)輸入到脈沖輸出電路44。在這些信號的時間內(nèi)將采樣脈沖輸出到第一鎖存 器47中。當(dāng)向第一鎖存器47輸入采樣脈沖時，輸入數(shù)據(jù)的第一鎖存器47保持第一列到最 后一列的視頻信號。當(dāng)將鎖存脈沖輸入到第二鎖存器48中時，保持在第一鎖存器47中的 視頻信號被同時傳送到第二鎖存器48中。當(dāng)假設(shè)在周期Tl期間從選擇信號線52傳送L電平TO信號而在周期T2期間傳送 H電平WE信號時，選擇電路46在下述方式的每一個周期內(nèi)工作。周期Tl和T2的每一個都 與水平掃描周期的一半對應(yīng)，周期Tl稱為第一子?xùn)艠O選擇周期，周期T2稱為第二子?xùn)艠O選 擇周期。在周期Tl期間(第一子?xùn)艠O選擇周期)，從選擇信號線52傳送L電平TO信號， TFT49導(dǎo)通，模擬開關(guān)50進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)。然后，多根信號線(Sl-Sm)通過每一列中提供的 TFT49電連接到電源53上。即，信號線(Sl-Sm)的電位變得與電源53的電位相等。此時， 包含在象素200中的開關(guān)元件13導(dǎo)通，電源53的電位通過開關(guān)元件13傳送到驅(qū)動晶體管 14的柵極上。因此，驅(qū)動晶體管14截止并且發(fā)光元件15的兩個電極具有相同的電位。艮口， 沒有電流流過發(fā)光元件15的兩個電極，因此不發(fā)光。以這種方式，無論視頻信號處于何種 狀態(tài)，電源53的電位都被傳送到驅(qū)動晶體管14的柵極上，從而開關(guān)元件13截止，并且發(fā)光 元件15的兩個電極具有相同的電位。上述操作稱為擦除操作。在周期T2期間(第二子?xùn)艠O選擇周期)，從選擇信號線52傳送H電平TO信號， TFT49截止，模擬開關(guān)50進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。然后，保存在第二鎖存器48中的視頻信號同時傳
13送到一行中的多根信號線(Sl-Sm)上。此時，包含在象素中的開關(guān)元件13導(dǎo)通，視頻信號通 過開關(guān)元件13傳送到驅(qū)動晶體管14的柵極上。因此，驅(qū)動晶體管14根據(jù)輸入的視頻信號 而導(dǎo)通或者截止，從而發(fā)光元件15的兩個電極具有不同電位或者相同電位。更具體地說， 當(dāng)驅(qū)動晶體管14導(dǎo)通時，發(fā)光元件15的兩個電極具有不同電位并且有電流流過其間，然 后，發(fā)光元件15發(fā)光。注意，相同的電流流過發(fā)光元件15和驅(qū)動晶體管14的源極與漏極 之間。另一方面，當(dāng)驅(qū)動晶體管14截止時，發(fā)光元件15的兩個電極具有相同電位并且沒有 電流流過其間，即發(fā)光元件15不發(fā)光。以這種方式，驅(qū)動晶體管14根據(jù)視頻信號而導(dǎo)通或 者截止，并且發(fā)光元件15的兩個電極具有不同電位或者相同電位。上述操作稱為寫操作。下面參照圖IlB來描述第一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器42的工作。將第一 柵極驅(qū)動器的時鐘信號(GlCK)、第一柵極驅(qū)動器的時鐘反信號(GlCKB)、和第一柵極驅(qū)動 器的啟動脈沖信號(GlSP)輸入到脈沖輸出電路54，并在這些信號的時間內(nèi)將這些脈沖順 序輸出到選擇電路55。將第二柵極驅(qū)動器的時鐘信號(G2CK)、第二柵極驅(qū)動器的時鐘反信 號(G2CKB)、和第二柵極驅(qū)動器的啟動脈沖信號(G2SP)輸入到脈沖輸出電路56，并在這些 信號的時間內(nèi)將這些脈沖順序輸出到選擇電路57。圖IlB示出了提供給第i，j，k和ρ行 (i，j，k，和ρ是自然數(shù)，1 = i，j，k，ρ = η)的選擇電路55和57的脈沖的電位。與對源極驅(qū)動器43的操作說明相似，當(dāng)假設(shè)在周期Tl期間從選擇信號線52傳送 L電平WE信號而在周期Τ2期間傳送H電平TO信號時，第一柵極驅(qū)動器41中的選擇電路 55和第二柵極驅(qū)動器42中的選擇電路57在各個周期中以下面的方式工作。注意在圖IlB 的時間圖中，接收來自第一柵極驅(qū)動器41的信號的掃描線(Gl-Gn)的電位用Gn41表示，接 收來自第二柵極驅(qū)動器42的信號的掃描線(Gl-Gn)的電位用Gn42表示。無需指出的是， Gn41和Gn42表示相同的布線。在周期Tl期間(第一子?xùn)艠O選擇周期)，從選擇信號線52傳送L電平TO信號。 因此，L電平TO信號輸入到第一柵極驅(qū)動器41的選擇電路55中，因此選擇電路55進(jìn)入浮 動狀態(tài)。另一方面，反相WE信號即H電平TO信號輸入到第二柵極驅(qū)動器42的選擇電路57 中，因此選擇電路57進(jìn)入工作狀態(tài)。即，選擇電路57將H電平信號(行選擇信號)傳送給 第i行的掃描線Gi，使得掃描線Gi具有與H電平信號相同的電位。換言之，第二柵極驅(qū)動 器42選擇第i行的掃描線Gi。其結(jié)果是包含在象素中的開關(guān)元件13導(dǎo)通。然后，包含在 源極驅(qū)動器43中的電源53的電位傳送給驅(qū)動晶體管14的柵極，因此驅(qū)動晶體管14截止 并且發(fā)光元件15的兩個電極具有相同的電位。即，在這個周期中實現(xiàn)發(fā)光元件15不發(fā)光 的擦除操作。在周期T2期間(第二子?xùn)艠O選擇周期)，從選擇信號線52傳送H電平TO信號。 因此，H電平TO信號輸入到第一柵極驅(qū)動器41的選擇電路55中，因此選擇電路55進(jìn)入工 作狀態(tài)。即，選擇電路57將H電平信號傳送給第i行的掃描線Gi，使得掃描線Gi具有與H 電平信號相同的電位。從而第一柵極驅(qū)動器41選擇第i行的掃描線Gi。其結(jié)果是包含在 象素中的開關(guān)元件13導(dǎo)通。然后，從源極驅(qū)動器43的第二鎖存器48中將視頻信號傳送給 驅(qū)動晶體管14的柵極，因此驅(qū)動晶體管14導(dǎo)通或者截止，并且發(fā)光元件15的兩個電極具 有不同的電位或者相同的電位。即，在這個周期中實現(xiàn)發(fā)光元件15發(fā)光或者不發(fā)光的寫操 作。同時，L電平信號輸入到第二柵極驅(qū)動器42中的選擇電路57，同時選擇電路57進(jìn)入浮 動狀態(tài)。
如上所述，在周期T1 (第一子?xùn)艠O選擇周期)期間，第二柵極驅(qū)動器42選擇掃描 線Gn，在周期T2(第二子?xùn)艠O選擇周期)期間，第一柵極驅(qū)動器41選擇掃描線Gn。S卩，第 一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器42以互補的方式控制掃描線。在第一和第二子?xùn)艠O選 擇周期中的一個期間執(zhí)行擦除操作，在其它的周期執(zhí)行寫操作。在一個周期中，當(dāng)?shù)谝粬艠O驅(qū)動器41選擇第i行的掃描線Gi時，第二柵極驅(qū)動器 42不工作(選擇電路57處于浮動狀態(tài))，或者將行選擇信號傳送給除第i行之外的其它行 的掃描線。同樣地，在一個周期中，當(dāng)?shù)诙艠O驅(qū)動器42將行選擇信號傳送給第i行的掃 描線Gi時，第一柵極驅(qū)動器41處于浮動狀態(tài)，或者將行選擇信號傳送給除第i行之外的其 它行的掃描線。根據(jù)執(zhí)行上述操作的本發(fā)明，可以強制性地使發(fā)光元件15截止，即使當(dāng)灰度級增 加時也能產(chǎn)生增加的占空比。此外，在不提供用于使電容器的電荷放電的TFT的情況下，也 能強制性地使發(fā)光元件15截止，這使得具有高的孔徑比。當(dāng)實現(xiàn)了高的孔徑比時，能夠通 過增加發(fā)光區(qū)域來降低發(fā)光元件的亮度。即，能夠降低驅(qū)動電壓并從而減少功率消耗。本發(fā)明并不局限于將柵極選擇周期分為兩個周期的這個實施方式。柵極選擇周期 可以分為三個或者更多的周期。這個實施方式可以和上述實施方式自由地組合。需要注意的是在柵極選擇周期的第一半部分(第一子?xùn)艠O選擇周期)期間將擦除 信號輸入到象素中，同時在柵極選擇周期的第二半部分(第二子?xùn)艠O選擇周期)期間將視 頻信號輸入到該象素中，但是本發(fā)明并不局限于此?？蛇x擇地，可以在柵極選擇周期的第一 半部分(第一子?xùn)艠O選擇周期)期間將視頻信號輸入到象素中，同時在柵極選擇周期的第 二半部分(第二子?xùn)艠O選擇周期)期間將擦除信號輸入到該象素中。此外，可選擇地，在柵極選擇周期的第一半部分(第一子?xùn)艠O選擇周期)期間和柵 極選擇周期的第二半部分(第二子?xùn)艠O選擇周期)期間都可以將視頻信號輸入到象素中。 在這種情況下，可以在每一個周期期間輸入與不同的子幀周期對應(yīng)的信號。其結(jié)果是可以 提供子幀周期，使得在不沒有擦除周期的情況下按順序排列發(fā)光周期。因為在這種情況下 不需要擦除周期，所以能夠增加占空比。[實施方式7]本實施方式中描述的是不同于上述實施方式所示的象素結(jié)構(gòu)的一種象素結(jié)構(gòu)。圖8所示的象素具有發(fā)光元件15、開關(guān)晶體管103、保持晶體管104、驅(qū)動晶體管 14、轉(zhuǎn)換晶體管102、調(diào)整元件16和電容器112。開關(guān)晶體管103的柵極連接到第一掃描線 107，其源極和漏極中的一個連接到信號線10，另一個連接到轉(zhuǎn)換晶體管102的柵極上。轉(zhuǎn) 換晶體管102的源極和漏極中的一個連接到電源線110上，另一個連接到轉(zhuǎn)換晶體管102 的柵極上。保持晶體管104的柵極連接到第二掃描線108，其源極和漏極中的一個連接到轉(zhuǎn) 換晶體管102的柵極上，另一個連接到驅(qū)動晶體管14的柵極上。驅(qū)動晶體管14的源極和 漏極中的一個連接到電源線110上，另一個連接到發(fā)光元件15的象素電極上。發(fā)光元件15 的反電極連接到第二電源114上。電容器112連接在驅(qū)動晶體管14的柵極和電源線110 之間，調(diào)整元件16連接到發(fā)光元件15的象素電極上。信號線10連接到根據(jù)亮度數(shù)據(jù)而被 控制的電流源106上，電源線110連接到第一電源111上。不對開關(guān)晶體管103和保持晶體管104的導(dǎo)電性進(jìn)行限制，并且也可以采用N溝 道或者P溝道晶體管。也不對驅(qū)動晶體管14和轉(zhuǎn)換晶體管102的導(dǎo)電性進(jìn)行限制，但是它們需要具有相同的導(dǎo)電性。如果電流從象素電極流到發(fā)光元件15的反電極中以發(fā)光，希望 采用P溝道晶體管作為驅(qū)動晶體管14和轉(zhuǎn)換晶體管102，如圖8所示。同時，如果電流從反 電極流到發(fā)光元件15的象素電極中以發(fā)光，希望采用N溝道晶體管作為驅(qū)動晶體管14和 轉(zhuǎn)換晶體管102。調(diào)整元件16在發(fā)光元件15發(fā)光時截止并且在發(fā)光元件15不發(fā)光時具有流過驅(qū) 動晶體管14的截止電流的功能。調(diào)整元件16可以是圖2A-2D所示的P溝道薄膜晶體管20 和其它元件中的任何一種。設(shè)置調(diào)整元件16使得在不發(fā)光周期內(nèi)當(dāng)驅(qū)動晶體管14具有截止電流時，該截止 電流流過調(diào)整元件16。具體地說，提供該調(diào)整元件16使其滿足R(off) >Rp>> R(on)， 并且更優(yōu)選R(off) >>Rp>>R(on)。當(dāng)滿足R(off) >>Rp>>R(on)時，驅(qū)動晶體管 14的大部分截止電流能夠流過該調(diào)整元件16。通過使截止電流流過調(diào)整元件16而不將驅(qū) 動晶體管14的截止電流提供給發(fā)光元件15，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。描述圖8中所示象素結(jié)構(gòu)的操作。如圖9A-9C所示，能夠?qū)⑾笏氐牟僮鞣譃榫幊?周期、發(fā)光周期和不發(fā)光周期。在圖9A所示的編程周期期間，將H電平信號輸入到第一掃描線107和第二掃描線 108中，使開關(guān)晶體管103和保持晶體管104導(dǎo)通，從而電流源106連接到轉(zhuǎn)換晶體管102， 并且與亮度數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號電流Idata在轉(zhuǎn)換晶體管102的源極和漏極之間流動。此時， 因為轉(zhuǎn)換晶體管102的柵極和漏極互相連接，所以轉(zhuǎn)換晶體管102在飽和區(qū)工作。因此，使 信號電流Idata在轉(zhuǎn)換晶體管102的源極和漏極之間流動所需的柵-源電壓保存在電容器 112中。然后將L電平信號輸入到第一掃描線107和第二掃描線108中，使開關(guān)元件103和 保持晶體管104截止，從而結(jié)束編程周期，開始發(fā)光周期。優(yōu)選在這種情況下將L電平信號 在輸出到第一掃描線107之前先輸出到第二掃描線108中，并在開關(guān)晶體管103截止之前 使保持晶體管104截止。在圖9B所示的發(fā)光周期期間，根據(jù)在編程周期期間電容器112中保持的電位差， 從驅(qū)動晶體管14將電流Idriv提供給發(fā)光元件15。此時，必須控制第二電源114使得驅(qū) 動晶體管14在飽和區(qū)工作。如果驅(qū)動晶體管14和轉(zhuǎn)換晶體管102具有相同的遷移率和閾 值，則由信號電流Idata和驅(qū)動晶體管14與轉(zhuǎn)換晶體管102的每一個的溝道寬度與溝道長 度之間的比值來確定提供給發(fā)光元件15的電流Idriv。在這種情況下，提供給發(fā)光元件15 的電流Idriv由下式(1)表示，其中L1和W1分別表示驅(qū)動晶體管14的溝道長度和溝道寬 度，L2和W2分別表示轉(zhuǎn)換晶體管102的溝道長度和溝道寬度Idriv = (W1/L1)/(W2/L2) X Idata ...(1)以這種方式，即使當(dāng)象素之間的晶體管的特性發(fā)生變化，如果相鄰晶體管(驅(qū)動 晶體管14與轉(zhuǎn)換晶體管102)的特性如遷移率和閾值沒有發(fā)生變化，那么提供給各個象素 中的發(fā)光元件的電流還是唯一地取決于電流源106提供的信號電流Idata，這使得具有高 質(zhì)量的顯示而不發(fā)生亮度變化。在圖9C所示的不發(fā)光周期期間，驅(qū)動晶體管14截止。如果驅(qū)動晶體管14此時具 有截止電流，該截止電流流過發(fā)光元件15。為了防止該截止電流提供給發(fā)光元件15，驅(qū)動 晶體管14的該截止電流流過調(diào)整元件16，該調(diào)整元件16滿足R(off) >Rp>> R(on)，并 且更優(yōu)選R(off) >> Rp >> R(on)0當(dāng)滿足R(off) >> Rp >> R(on)時，驅(qū)動晶體管
1614的大部分截止電流能夠流過調(diào)整元件16。其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。注意在圖8所示的象素電路中，可以將反偏電壓施加到發(fā)光元件15上。一般來說， 當(dāng)施加反偏電壓到發(fā)光元件15時沒有電流流過發(fā)光元件15。然而，如果發(fā)光元件15具有 短路部分，則電流集中在該短路部分上使其燒毀，那么就會因此減緩發(fā)光元件15的退化并 且改善可靠性。施加這種反偏電壓能夠使?jié)u進(jìn)的短路部分和初始短路部分燒毀，從而減緩 發(fā)光元件15的退化并增加可靠性。根據(jù)本實施方式中所示的象素結(jié)構(gòu)，調(diào)整元件防止驅(qū)動晶體管的截止電流在不發(fā) 光周期流過發(fā)光元件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的黑色顯示。此外，本實施方式中所示的象素結(jié) 構(gòu)能夠提供高可靠性的顯示裝置，其無論晶體管如何變化都能夠維持高圖像質(zhì)量。注意，如 果需要，驅(qū)動晶體管可以具有雙柵極結(jié)構(gòu)或者LDD結(jié)構(gòu)。[實施方式8]本實施方式中所描述的是上述實施方式中所示的象素的橫截面結(jié)構(gòu)。圖12A和12B都是示出開關(guān)元件13、驅(qū)動晶體管14和發(fā)光元件15的橫截面圖。 在形成于絕緣基板60上的基底絕緣薄膜61上，提供薄膜晶體管作為開關(guān)晶體管13和驅(qū)動 晶體管14。在本實施方式中，采用P溝道晶體管作為薄膜晶體管13，采用N溝道晶體管作 為薄膜晶體管14。絕緣基板60可以為玻璃基板，如硼硅酸鋇玻璃和硼硅酸鋁玻璃、石英玻璃等。作 為具有絕緣表面的另一種基板，有一種由合成樹脂，如以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚 乙烯萘酯(PEN)和聚醚砜(PES)為代表的塑料和丙烯酸類制造的柔性基板。薄膜晶體管13和14都具有將成為有源層的半導(dǎo)體薄膜，以及位于該半導(dǎo)體薄膜 上的柵極絕緣薄膜62和柵極。半導(dǎo)體薄膜可以是非晶半導(dǎo)體、既具有非晶狀態(tài)又具有結(jié)晶狀態(tài)的SAS、在非晶半 導(dǎo)體中可以觀察到0. 5-20nm大小的晶粒的微晶半導(dǎo)體、和結(jié)晶半導(dǎo)體中的任何一種。在本實施方式中，采用通過加熱處理使一種非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶而獲得的結(jié)晶半 導(dǎo)體薄膜?？梢酝ㄟ^熔爐、激光照射、用來電燈的光線而非激光進(jìn)行照射(下文中稱為燈退 火)或者其組合來執(zhí)行熱處理。如果采用激光照射，可以使用等幅波激光束(CW激光束)或者脈沖的激光束(脈 沖激光束)。作為激光束，可以采用Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、YAG激光 器、Y203激光器、YV04激光器、YLF激光器、YAI03激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石 激光器、Ti 蘭寶石激光器、銅汽化激光器、和金蒸氣激光器中的一種或多種。當(dāng)采用這種 激光束的基波或者基波的二次到四次諧波時，可以獲得大粒度尺寸的晶體。例如，可以采用 Nd:YV04激光器(基波1064nm)的二次諧波(532nm)或者三次諧波(355nm)。此時，需要大 約0. 01-100MW/cm2 (優(yōu)選0. l-10MW/cm2)的能量密度。以大約10-2000cm/sec的掃描速度 來照射激光?？梢哉丈浠ǖ牡确す馐椭C波的等幅波激光束，或者也可以照射基波的等 幅波激光束和諧波的脈沖激光束。多個激光束能夠補償能量。當(dāng)采用脈沖激光束時，可以照射具有這樣照射頻率的脈沖激光束，從而使得在凝 固之前用下一個脈沖激光照射被激光熔化的半導(dǎo)體薄膜。根據(jù)具有這樣的頻率的激光束， 能夠獲得在掃描方向上按順序生長的結(jié)晶顆粒。更具體地說，可以采用具有10MHz或更大
17的振蕩頻率的激光束，這是比幾十到幾百HZ的常用激光束的頻率大得多的頻率?？梢栽诙栊詺怏w的氣氛，如惰性氣體和氮氣中進(jìn)行激光照射。根據(jù)這一點，能夠抑 制由于激光照射引起的半導(dǎo)體表面的粗糙度，從而提高均勻性，這防止了由界面態(tài)密度的 變化引起的閾值的變化。可選擇地，可以利用SiH4和F2或者SiH4和H2形成微晶半導(dǎo)體薄膜，然后通過上述 激光照射使其結(jié)晶。當(dāng)采用熔煉來作為另一種熱處理時，以500-550°C的溫度下加熱非晶半導(dǎo)體薄膜 2-20小時。此時優(yōu)選在500-550°C范圍內(nèi)多級別設(shè)置溫度，以便逐漸增加。在第一低溫加熱 步驟，非晶半導(dǎo)體的氫等被排出，從而能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的氫排出以抑制結(jié)晶中薄膜的粗糙度。 而且，當(dāng)一種加速結(jié)晶的金屬元素例如鎳(Ni)形成在非晶半導(dǎo)體薄膜上時，可以降低加熱 溫度。甚至在采用上述金屬元素的結(jié)晶中，可以以600-950°C的溫度對薄膜進(jìn)行加熱。然而如果形成金屬元素，那么它可能對半導(dǎo)體元件的電特性產(chǎn)生不好的影響，因 此需要通過吸氣法減少或者除去金屬元素。作為吸氣步驟，例如，可以將非晶半導(dǎo)體薄膜作 為吸氣接收器(gettering sink)來俘獲金屬元素?？蛇x擇地，可以在基底絕緣薄膜上直接形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。在這種情況下，可以 采用如GeF4和F2的氟氣與如SiH4和Si2H6的硅烷氣體，利用加熱或等離子體直接形成結(jié)晶 半導(dǎo)體薄膜。當(dāng)在這種生產(chǎn)半導(dǎo)體薄膜的方法中需要進(jìn)行高溫處理時，優(yōu)選采用一種高耐熱性 的石英基板。柵極絕緣薄膜和柵極按順序形成在所形成的半導(dǎo)體薄膜上。柵極絕緣薄膜可以由 包含硅的氧化膜或者包含硅的氮化膜形成。接下來，利用柵極作為掩模以自校準(zhǔn)的方式摻雜雜質(zhì)元素，從而形成摻雜有雜質(zhì) 元素的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，以及位于柵極下的溝道形成區(qū)域。此時，柵極的端部形成為錐 形，從而形成一個低濃度雜質(zhì)區(qū)域(LDD區(qū)域)。具有低濃度雜質(zhì)區(qū)域的結(jié)構(gòu)稱為LDD (輕 摻雜漏極)結(jié)構(gòu)。根據(jù)LDD結(jié)構(gòu)，能夠提高抗熱載流子減少的性能，減少截止漏電流。如果 低濃度雜質(zhì)區(qū)域的部分與柵極重疊，那么這種結(jié)構(gòu)就稱為柵極重疊LDD結(jié)構(gòu)(GOLD結(jié)構(gòu))。 GOLD結(jié)構(gòu)具有高電流驅(qū)動能力，和大幅度提高的抗熱載流子減少的性能。例如當(dāng)柵極具有 層疊結(jié)構(gòu)并且第一柵極和第二柵極具有不同的錐形結(jié)構(gòu)時，可以獲得LDD結(jié)構(gòu)或者GOLD結(jié) 構(gòu)。這種柵極優(yōu)選以氮化鉭(TaN)和鎢(W)、氮化鉭(TaN)和鈦(Ti)、氮化鉭(TaN)和鋁 (A1)或者氮化鉭(TaN)和銅(Cu)這樣的順序?qū)盈B形成，分別作為第一和第二柵極?？蛇x擇 地，可以利用以摻雜有雜質(zhì)元素如磷(P)或者一種AgPdCu合金的多晶硅薄膜為代表的半導(dǎo) 體薄膜來形成第一和第二柵極。而且，為了防止可能隨著溝道形成區(qū)域的最小化而產(chǎn)生的 短溝道效應(yīng)，優(yōu)選采用一種所謂的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，其中絕緣體形成在柵極的側(cè)壁上，低濃度雜質(zhì) 區(qū)域形成在絕緣體的下面。然后，在柵極絕緣薄膜上形成一個開口，形成連接到源極區(qū)域和漏極區(qū)域的布線 (分別稱為源極布線和漏極布線)，由此形成薄膜晶體管。然而，在這個實施方式中，進(jìn)一步形成鈍化薄膜63以覆蓋柵極和半導(dǎo)體薄膜。鈍 化薄膜63可以防止柵極的表面氧化。此外，包含在鈍化薄膜63中的氫允許消除半導(dǎo)體薄 膜的缺陷(不飽和鍵)。鈍化薄膜63可以由包含硅的氧化膜或者包含硅的氮化膜形成，更具體的說，是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNY) (x > y)、氧氮化硅(SiNx0Y) (x > y) (x,y = 1,2,…)及類似物質(zhì)。而且，在本實施方式中，提供一個層間絕緣薄膜以改善 均勻性。層間絕緣薄膜可以由有機材料或者無機材料構(gòu)成。作為有機材料，可以使用聚酰亞 胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、樹脂材料、苯并環(huán)丁烯、硅氧烷和聚硅氨烷。硅氧烷由硅 (Si)和氧(0)鍵形成的骨架組成，其中包括至少包含氫(如烷基或者芳烴)的有機基團(tuán)作 為取代基?？蛇x擇地，可以采用氟代基團(tuán)作為取代基。進(jìn)一步可選擇地，可以采用至少包含 氫的氟代基團(tuán)和有機基團(tuán)作為取代基。由一種包含具有硅(Si)和氮(N)鍵的聚合物材料 的液體物質(zhì)形成聚硅氨烷作為原材料。無機物質(zhì)包括一種包含氧或者氮，如氧化硅(SiOx)、 氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNY) (x > y)、氧氮化硅(SiNx0Y) (x > y) (x, y = 1,2,…)的 絕緣薄膜?？蛇x擇地，層間絕緣薄膜可以通過層疊這些絕緣薄膜形成。例如，如果將一種有 機絕緣材料用于層間絕緣薄膜，可以增加均勻性但是容易吸收水分和氧氣。為了防止這種 情況發(fā)生，可以在有機材料上形成包含無機物質(zhì)的絕緣薄膜。如果將包含氮的絕緣薄膜用 作無機物質(zhì)，能夠阻止堿離子如Na和水分的進(jìn)入。在本實施方式中，第一層間絕緣薄膜64 由有色有機物質(zhì)形成，第二層間絕緣薄膜65由發(fā)光有機物質(zhì)形成。注意，可以通過將顆粒 如碳黑分散到有機物質(zhì)中來獲得有色物質(zhì)。有色有機物質(zhì)防止由布線等引起的閃光，而且 能夠用作所謂的黑色矩陣。隨后，在第一和第二層間絕緣薄膜64和65、鈍化膜63和柵極絕緣薄膜62中形成 開口，以及形成源極/漏極布線66。源極/漏極布線66利用導(dǎo)電材料由單層或者疊層構(gòu) 成。例如，可以采用鈦(Ti)、鋁硅(Al-Si)，和鈦(!1)^0、41-51，和船，或者船141-5士和 MoN的層疊結(jié)構(gòu)。作為導(dǎo)電材料，可以采用一種包含碳和鎳(l_20wt%)的鋁合金(稱為 Al(C+Ni))薄膜。該Al(C+Ni)薄膜即使在激勵或者熱處理后也具有高耐熱性，并且具有接 近如下所示的象素電極(IT0或者ITS0)的電位的氧化-還原電位。因此，在該Al(C+Ni) 薄膜中，不容易產(chǎn)生由電池效應(yīng)引起的電侵蝕并且接觸電阻值具有很小的變化。然后，在連接到薄膜晶體管13和14的源極/漏極布線66上形成象素電極73。該 象素電極73由透光或者不透光的材料形成。作為透光材料，可以采用IT0(氧化錫銦)、將 2-20%的氧化鋅(ZnO)混合到氧化銦中獲得的IZ0(氧化鋅銦)、將2-20%的氧化硅(Si02) 混合到氧化銦中得到的IT0-Si0x(為方便起見稱作ITS0)等。作為不透光材料，可以采用銀 (Ag)和從鉭、鎢、鈦、鉬、鋁和銅中選擇的一種元素，或者主要包含這些元素的合金物質(zhì)或化 合物。形成絕緣薄膜67使其覆蓋象素電極73的端部。當(dāng)形成場致發(fā)光層時該絕緣薄膜 67用作隔墻(提)。與層成絕緣薄膜類似，絕緣薄膜67可以由無機材料或者有機材料形成。接下來，在絕緣薄膜67中形成開口，在該開口中形成場致發(fā)光層74。因為此時形 成場致發(fā)光層74使其與絕緣薄膜67接觸，所以希望絕緣薄膜67具有連續(xù)改變的曲率半徑 的形狀，使針孔等不形成在場致發(fā)光層74中。此外，希望在不暴露于大氣中的情況下按順 序執(zhí)行從熱處理絕緣薄膜67到形成場致發(fā)光層74的這些步驟。場致發(fā)光層74可以由有機材料(包括低分子量物質(zhì)和高分子量物質(zhì))，或者有機 材料和無機材料的復(fù)合材料形成。場致發(fā)光層74可以通過液滴排放、利用液體的涂覆、或 者汽相沉積來形成。高分子量物質(zhì)優(yōu)選通過液滴排放或者利用液體的涂覆來形成，低分子 量物質(zhì)優(yōu)選通過汽相沉積特別是真空沉積來形成。在本實施方式中，場致發(fā)光層74是利用低分子量物質(zhì)通過真空沉積形成的。場致發(fā)光層74的分子激發(fā)狀態(tài)可以是激發(fā)單重態(tài)或者激發(fā)三重態(tài)?；鶓B(tài)一般是 激發(fā)單重態(tài)。場致發(fā)光層中的發(fā)光包括激發(fā)單重態(tài)產(chǎn)生的發(fā)光(熒光)和激發(fā)三重態(tài)產(chǎn)生 的發(fā)光(磷光)?？梢越Y(jié)合熒光和磷光，并且可以根據(jù)其發(fā)光特性(亮度、使用壽命等)為 每一個RGB選擇其中的任一個。例如，用于R的場致發(fā)光層由激發(fā)三重態(tài)中的一種物質(zhì)構(gòu) 成，用于G和B的場致發(fā)光層由激發(fā)單重態(tài)中的一種物質(zhì)構(gòu)成。具體地說，場致發(fā)光層74具有層疊結(jié)構(gòu)，其中HIL(空穴注入層)、HTL(空穴傳輸 層)、EML (發(fā)射層)、ETL (電子傳輸層)和EIL (電子注入層)以這種順序?qū)盈B在象素電極 73上。注意，場致發(fā)光層74可以具有單層結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)以及層疊結(jié)構(gòu)。更具體地說，將CuPc或PED0T用作HIL，將a -NPD用作HTL，將BCP或者Alq3用作 ETL，將BCP:Li或者CaF2用作EIL。EML可以由摻雜有對應(yīng)于R、G、B(用于R的DCM或類似 物，用于G的DMQD或類似物)的每一發(fā)射顏色的摻雜劑的Alq3形成。場致發(fā)光層74的材料并不局限于上述物質(zhì)。例如，可以同時沉積氧化物如氧化鉬 (MoOx:x = 2-3)和a -NPD或者紅熒烯來取代CuPc和PED0T，從而改善空穴注入特性。可 選擇地，可以將一種苯并惡唑衍生物(稱作BzOS)用于電子注入層。而且，可以利用濾色器形成用于RGB的場致發(fā)光層以實現(xiàn)高分辨率顯示。濾色器 使每一個RGB的發(fā)射光譜的寬峰尖銳。盡管上面已經(jīng)形成了 RGB的場致發(fā)光層，但還可以利用發(fā)射單色光的場致發(fā)光 層。在這種情況下，通過結(jié)合濾色器和顏色轉(zhuǎn)換層可以實現(xiàn)全色顯示。例如，當(dāng)形成發(fā)射白 色或者橙色光線的場致發(fā)光層時，通過提供濾色器或者與顏色轉(zhuǎn)換層結(jié)合的濾色器可以實 現(xiàn)全色顯示。無需指出的是，通過形成發(fā)射單色光的場致發(fā)光層可以實現(xiàn)單色顯示。例如，利用 單色光可以實現(xiàn)區(qū)域彩色顯示，這適于顯示字母或者符號。接下來，形成發(fā)光元件15的第二電極75，使其覆蓋場致發(fā)光層74和絕緣薄膜67。需要考慮功函數(shù)來確定象素電極(為方便起見，稱為第一電極)73和第二電極75 的材料。根據(jù)象素結(jié)構(gòu)，第一電極73和第二電極75可以是陽極或者陰極。下面描述陽極 和陰極的電極材料。陽極優(yōu)選由都具有高功函數(shù)(4. OeV或更大的功函數(shù))的金屬、合金、導(dǎo)電化合物 及其混合物形成。更具體地說，可以采用IT0、Zn0、IZO、ITS0、金、鉬、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、 銅、鈀、金屬物質(zhì)的氮化物(如氮化鈦)及類似物質(zhì)。陰極優(yōu)選由都具有低功函數(shù)(3. 8eV或更小的功函數(shù))的金屬、合金、導(dǎo)電化合物 及其混合物形成。更具體地說，可以采用屬于元素周期表的1族或者2族中的元素，即堿金 屬如鋰和銫；鎂、鈣、鍶、包含它們的合金(Mg:Ag，Al:Li)或者化合物(LiF, CsF, CaF2)以及 包含稀土金屬的過渡金屬元素?？梢愿鶕?jù)第一電極73和第二電極75是否透射光來選擇場致發(fā)光層74的光發(fā)射 方向。例如，當(dāng)?shù)谝浑姌O73和第二電極75都由透光材料形成時，來自場致發(fā)光層74的光 線能夠在基板60和密封基板的方向上發(fā)射(二發(fā)射)。當(dāng)來自場致發(fā)光層74的光在基板60的方向上發(fā)射時，第一電極73可以由透光材 料形成，而第二電極75可以由不透光材料形成。其結(jié)果是能夠獲得底部發(fā)射顯示裝置。當(dāng)來自場致發(fā)光層74的光在密封基板的方向上發(fā)射時，第一電極73可以由不透光材料形成， 而第二電極75可以由透光材料形成。其結(jié)果是能夠獲得頂部發(fā)射顯示裝置。在發(fā)光方向 的相對側(cè)提供的不透光的電極可以由具有高反射率的導(dǎo)電薄膜形成，從而能夠有效地利用 光線。在本實施方式中，有色有機材料可以用于第一層間絕緣薄膜64，該第層間絕緣薄 膜64能夠作為黑色矩陣使用。而且，第一電極73由不透光材料形成，而第二電極75由透 光材料如IT0形成，從而獲得頂部發(fā)射顯示裝置。如果不將有色有機材料用于第一層間絕 緣薄膜64，同時將透明材料如IT0用于第一電極73，那么可以獲得底部發(fā)射顯示裝置。如果在本實施方式中需要第一電極73或者第二電極75透射光，可以采用非常薄 的金屬薄膜或者包含該金屬的合金?？蛇x擇地，可以將透明的導(dǎo)電薄膜如IT0、IZ0和ITS0 或者其它的透明導(dǎo)電薄膜(包括合金)層疊在該薄金屬上?？梢砸赃@種方式形成象素部分。為了防止信號線和掃描線之間的串?dāng)_，優(yōu)選增加層間絕緣薄膜的厚度。此時，可以 將有機材料用于層間絕緣薄膜的一部分以獲得能夠防止串?dāng)_的厚度，而且，也可以采用層 疊結(jié)構(gòu)。如果將無機材料用于層間絕緣薄膜，優(yōu)選使用低介電常數(shù)的材料(低k材料)。當(dāng)層疊層間絕緣薄膜并且從下面發(fā)射來自發(fā)光元件的光時，優(yōu)選防止在不同材料 之間的界面上的光折射。例如，在第一層間絕緣薄膜中形成開口和形成第二層間絕緣薄膜 使其掩埋該開口。其結(jié)果是能夠防止在第一層間絕緣薄膜和第二層間絕緣薄膜之間的界面 上的光折射，從而提高光提取效率。圖12B示出了這種層疊層間絕緣薄膜的結(jié)構(gòu)的例子。圖12B不同于圖12A，其中層疊層間絕緣薄膜并且第一層間絕緣薄膜具有開口。其 開口位于形成場致發(fā)光層74的區(qū)域中。利用具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管形成開關(guān)元件 13，在該薄膜晶體管中多個柵極形成在半導(dǎo)體薄膜上。其它的結(jié)構(gòu)與圖12A中所示的結(jié)構(gòu) 相似，因此省略對其的描述。因此，即使將有色有機材料用于第一層間絕緣薄膜，也能夠獲 得底部發(fā)射顯示裝置。而且，即使不使用有色有機材料，通過在第一層間絕緣薄膜中形成開 口，也能夠減少在層間絕緣薄膜等之間的界面上的光折射。與圖12A中所示的結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極都由透光材料形成時，能夠 獲得雙發(fā)射顯示裝置。無需指出的是，當(dāng)?shù)谝浑姌O由不透光材料形成而第二電極由透光材 料形成時，能夠獲得頂部發(fā)射顯示裝置。圖13A不同于圖12A，其中在形成象素電極73之后形成布線66。其它的結(jié)構(gòu)與圖 12A中所示的結(jié)構(gòu)相似，因此省略對其的描述。圖13B不同于圖13A，其中在第一層間絕緣薄膜上形成有開口。第一層間絕緣薄膜 上的開口形成在形成場致發(fā)光層74的區(qū)域中。利用具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管形成開 關(guān)元件13，在該薄膜晶體管中多個柵極形成在半導(dǎo)體薄膜上。其它的結(jié)構(gòu)與圖13A中所示 的結(jié)構(gòu)相似，因此，可以參照圖12A中所示的結(jié)構(gòu)。因此，即使將有色有機材料用于第一層 間絕緣薄膜，也能夠獲得底部發(fā)射顯示裝置。而且，即使不使用有色有機材料，通過在第一 層間絕緣薄膜中形成開口，也能夠減少在層間絕緣薄膜等之間的界面上的光折射。與圖12A中所示的結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極都由透光材料形成時，能夠 獲得如圖13B中所示的雙發(fā)射顯示裝置。無需指出的是，當(dāng)?shù)谝浑姌O由不透光材料形成而
21第二電極由透光材料形成時，能夠獲得頂部發(fā)射顯示裝置。圖14A不同于圖12A，其中鈍化膜具有層疊結(jié)構(gòu)、在形成層間絕緣薄膜之前形成布 線66、在層間絕緣薄膜64上形成開口，以及形成象素電極73使之與布線66連接。作為鈍 化膜，可以以氧氮化硅(SiNO)薄膜和氮氧化硅(SiON)薄膜這樣的順序進(jìn)行層疊。在圖14A 所示的象素中，可以層疊第一層間絕緣薄膜64和第二層年絕緣薄膜65。其它的結(jié)構(gòu)與圖 12A中所示的結(jié)構(gòu)相似，因此省略對其的描述。圖14B不同于圖14A，其中在第一層間絕緣薄膜上形成開口。第一層間絕緣薄膜上 的開口形成在形成場致發(fā)光層74的區(qū)域中。利用具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管形成開關(guān) 元件13，在該薄膜晶體管中多個柵極形成在半導(dǎo)體薄膜上。其它的結(jié)構(gòu)與圖14A中所示的 結(jié)構(gòu)相似，因此，可以參照圖12A中所示的結(jié)構(gòu)。因此，即使將有色有機材料用于第一層間 絕緣薄膜，也能夠獲得底部發(fā)射顯示裝置。而且，即使不使用有色有機材料，通過在第一層 間絕緣薄膜中形成開口，也能夠減少在層間絕緣薄膜等之間的界面上的光折射。與圖12A中所示的結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極都由透光材料形成時，能夠 獲得如圖14B中所示的雙發(fā)射顯示裝置。無需指出的是，當(dāng)?shù)谝浑姌O由不透光材料形成而 第二電極由透光材料形成時，能夠獲得頂部發(fā)射顯示裝置。圖15A不同于圖12A，其中布線66包括兩層。即，在第一層間絕緣薄膜64上形成 開口以形成布線66a，然后形成第二層間絕緣薄膜65，并在其上形成開口以形成布線66b。 例如，可以將Al(C+Ni)用于布線66a，將Ti、Al-Si和Ti的疊層用于布線66b。其它的結(jié)構(gòu) 與圖14A中所示的結(jié)構(gòu)相似，因此，可以參照圖12A中所示的結(jié)構(gòu)。圖15B不同于圖15A，其中在第一層間絕緣薄膜上形成開口。第一層間絕緣薄膜上 的開口形成在形成場致發(fā)光層74的區(qū)域中。利用具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管形成開關(guān) 元件13，在該薄膜晶體管中多個柵極形成在半導(dǎo)體薄膜上。其它的結(jié)構(gòu)與圖15A中所示的 結(jié)構(gòu)相似，因此，可以參照圖12A中所示的結(jié)構(gòu)。因此，即使將有色有機材料用于第一層間 絕緣薄膜，也能夠獲得底部發(fā)射顯示裝置。而且即使不使用有色有機材料，通過在第一層間 絕緣薄膜中形成開口，也能夠減少在層間絕緣薄膜等之間的界面上的光折射。此外，當(dāng)?shù)谝?電極和第二電極都由透光材料形成時，能夠獲得如圖15B中所示的雙發(fā)射顯示裝置。無需 指出的是，當(dāng)?shù)谝浑姌O由不透光材料形成而第二電極由透光材料形成時，也能夠獲得頂部 發(fā)射顯示裝置。當(dāng)在一個平表面上如層間絕緣薄膜上如此構(gòu)成象素電極73時，可以均勻地施加 電壓，從而具有高質(zhì)量的圖像顯示?？梢詾槿绱诵纬傻娘@示裝置提供偏振器或者圓偏振器以增加對比度。在這種情況 下，可以在發(fā)光元件的發(fā)射側(cè)提供一個將發(fā)光元件的波長作為中心波長并使該波長范圍偏 振的薄膜(偏振膜)，從而提高對比度并且阻止由布線等引起的閃光?？梢栽谂c上述象素部分相同的基片上形成驅(qū)動電路部分，如信號線驅(qū)動電路和掃 描線驅(qū)動電路。在這種情況下，優(yōu)選將多晶硅薄膜用于半導(dǎo)體薄膜。圖16是圖10所示的象素部分、第一柵極驅(qū)動器41和第二柵極驅(qū)動器42的橫截 面圖。盡管在圖14A和14B中沒有示出，但電容器22還是由柵極的材料、層間絕緣薄膜64 等的絕緣材料和布線66構(gòu)成。在第一和第二柵極驅(qū)動器41和42的一部分上提供密封元 件408。可以在相對基板(counter substrate)406上附加該密封元件408。可以在通過附加該相對基板406而形成的空間中填充一種惰性氣體如氮氣、樹脂材料或者干燥劑。根據(jù) 這一點，可以防止由于濕氣和氧氣導(dǎo)致的發(fā)光元件15的退化。當(dāng)如圖16所示在柵極41和42上提供該密封元件408時，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示裝置的較 窄結(jié)構(gòu)。也可以將該密封元件408置于源極驅(qū)動器上。但是在這種情況下，必須注意許多 布線等。上述密封結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到圖12A和12B、圖13A和13B、圖14A和14B以及圖15A 和15B所示的任何一種象素結(jié)構(gòu)中。本實施方式可以和其它實施方式任意組合。[實施方式9]具有包括發(fā)光元件的象素區(qū)域的顯示裝置能夠應(yīng)用到各種電子裝置，如電視機組 件(電視、電視接收機)、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、移動電話組件(移動電話)、如PDA的便攜 式信息終端、便攜式游戲機、監(jiān)控器、計算機、如車載音頻系統(tǒng)的音頻再現(xiàn)裝置、以及如家用 游戲機的具有記錄媒體的圖像再現(xiàn)裝置中。參考圖19A-19F對它們的具體例子進(jìn)行描述。圖19A示出了利用本發(fā)明顯示裝置的手提式信息終端，其包括主體9201、顯示部 分9202等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗。圖19B示出了利用本發(fā)明顯示裝置的數(shù)碼攝像 機，其包括顯示部分9701和9702等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗。圖19C示出了利用本 發(fā)明顯示裝置的便攜式終端，其包括主體9101、顯示部分9102等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低 功耗。圖19D示出了利用本發(fā)明顯示裝置的便攜式電視組件，其包括主體9301、顯示部分 9302等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗。圖19E示出了利用本發(fā)明顯示裝置的便攜式計算 機，其包括主體9401、顯示部分9402等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗。圖19F示出了利用 本發(fā)明顯示裝置的電視機組件，其包括主體9501、顯示部分9502等。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn) 低功耗。如果上述電子裝置使用電池，因為降低了功耗所以電池能夠持續(xù)很長的時間，并且 可以節(jié)約電池電量。本發(fā)明以于2004年5月21日向日本專利局提交的日本專利申請2004-152543為 基礎(chǔ)，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
一種顯示裝置，包括發(fā)光元件；用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的晶體管；以及用于阻止所述晶體管的截止電流流過所述發(fā)光元件的調(diào)整元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述調(diào)整元件包括電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述調(diào)整元件包括P溝道晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述調(diào)整元件包括N溝道晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，其中所述調(diào)整元件的電阻低于處于不發(fā)光 狀態(tài)的發(fā)光元件的電阻，而高于處于發(fā)光狀態(tài)的發(fā)光元件的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，其中所述調(diào)整元件的電阻在所述用于驅(qū)動 所述發(fā)光元件的晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)時低于所述發(fā)光元件的電阻，而在所述用于驅(qū)動所述 發(fā)光元件的晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時高于所述發(fā)光元件的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，所述顯示裝置還包括連接到所述用于驅(qū)動 所述發(fā)光元件的晶體管的開關(guān)元件，其中通過掃描線選擇所述開關(guān)元件；并且當(dāng)所述開關(guān)元件被選擇時，將視頻信號從信號線輸入到所述開關(guān)元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，所述顯示裝置還包括設(shè)置在所述發(fā)光元件 和所述用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的晶體管之間的電流控制晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的顯示裝置，其中所述用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的晶體管的柵極具有 恒定電位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，所述顯示裝置還包括設(shè)置在所述用于驅(qū) 動所述發(fā)光元件的晶體管的柵極和所述用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的晶體管的源極之間的電容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的顯示裝置，所述顯示裝置還包括用于使所述電容器的電荷放電 的擦除晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，所述顯示裝置還包括具有溫度校正功能 的第三元件，所述第三元件設(shè)置在具有所述發(fā)光元件的象素區(qū)域和驅(qū)動器之間，所述驅(qū)動 器用于產(chǎn)生提供給所述用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的晶體管的信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的顯示裝置，其中利用密封元件將相對基板提供在所述驅(qū)動器之上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的顯示裝置，所述顯示裝置還包括設(shè)置在具有所述發(fā) 光元件的象素區(qū)域和驅(qū)動器之間的保護(hù)電路，所述驅(qū)動器用于產(chǎn)生提供給所述用于驅(qū)動所 述發(fā)光元件的晶體管的信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的顯示裝置，其中利用密封元件將相對基板提供在所述驅(qū)動器之上。
全文摘要
當(dāng)薄膜晶體管具有LDD結(jié)構(gòu)或者雙柵極結(jié)構(gòu)時，生產(chǎn)步驟的數(shù)量增加，這會導(dǎo)致產(chǎn)量降低。本發(fā)明提供了一種顯示裝置，該顯示裝置通過不同于常規(guī)方法的方法降低了截止電流的影響。根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)光元件的一個電極處提供調(diào)整元件，從而使得在不發(fā)光周期用于驅(qū)動發(fā)光元件的晶體管的截止電流不流過發(fā)光元件。該調(diào)整元件允許截止電流流到外部，即截止電流能夠通過調(diào)整元件被旁路到外部。
文檔編號G09G5/00GK101976547SQ20101053296
公開日2011年2月16日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者安西彩, 山崎優(yōu), 納光明 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所