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    重庆时时彩凤凰平台骗局: 半导体器件.pdf

    关 键 词:
    半导体器件
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110117418.7

    申请日:

    2006.11.21

    公开号:

    CN102222464A

    公开日:

    2011.10.19

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G09G 3/32申请日:20061121|||公开
    IPC分类号: G09G3/32 主分类号: G09G3/32
    申请人: 株式会社半导体能源研究所
    发明人: 木村肇
    地址: 日本神奈川
    优先权: 2005.12.02 JP 2005-349780
    专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 屠长存
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110117418.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.04.01|||2011.11.30|||2011.10.19

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    公开了一种半导体器件,其包括:晶体管;第一开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第一开关的一端;第二开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第二开关的一端;电连接到所述晶体管的源极和漏极中的一个的电极;以及电容器;其中所述电容器的第一端电连接到所述电极以及所述晶体管的源极和漏极中的所述一个,并且其中所述电容器的第二端电连接到所述晶体管的栅极。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种半导体器件,包括:
    晶体管;
    第一开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第一开关的一端;
    第二开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第二开关的一端;
    电连接到所述晶体管的源极和漏极中的一个的电极;以及
    电容器;
    其中所述电容器的第一端电连接到所述电极以及所述晶体管的源极和漏极中的所述一个,并且
    其中所述电容器的第二端电连接到所述晶体管的栅极。

    2.  如权利要求1所述的半导体器件,
    其中第一开关是第二晶体管,所述第一开关的所述一端是所述第二晶体管的源极和漏极中的一个,并且
    其中第二开关是第三晶体管,所述第二开关的所述一端是所述第三晶体管的源极和漏极中的一个。

    3.  如权利要求1所述的半导体器件,
    其中所述第二开关的另一端电连接到第一布线,并且
    其中所述晶体管的源极和漏极中的另一个电连接到第二布线。

    4.  如权利要求1所述的半导体器件,还包括第三开关,
    其中所述晶体管的栅极通过所述第三开关电连接到所述电容器的第二端,并且
    其中所述第三开关的一端电连接到所述电容器的第二端和所述第二开关的所述一端。

    5.  如权利要求1-4中任何一项所述的半导体器件,其中所述第一开关、所述第二开关以及所述晶体管中的每一个都是N沟道晶体管。

    6.  如权利要求1-3中任何一项所述的半导体器件,还包括第三开关,
    其中所述晶体管的栅极通过所述第三开关电连接到所述电容器的第二端,并且
    其中所述第三开关的一端电连接到所述晶体管的栅极和所述第二开关的所述一端。

    7.  如权利要求1-3中任何一项所述的半导体器件,还包括第三开关和布线,
    其中所述晶体管的源极和漏极中的另一个通过所述第三开关电连接到所述布线。

    8.  如权利要求1-3中任何一项所述的半导体器件,还包括第三开关,其中所述晶体管的源极和漏极中的所述一个通过所述第三开关电连接到所述电极和所述电容器的第一端。

    9.  如权利要求1所述的半导体器件,还包括第三开关,
    其中第三开关的第一端电连接到所述电容器的第一端、所述电极以及所述晶体管的所述源极和漏极中的所述一个,并且
    其中所述第三开关的第二端电连接到布线。

    10.  如权利要求1或4所述的半导体器件,还包括整流器元件,
    其中所述整流器元件的第一端电连接到所述电容器的第一端、所述电极以及所述晶体管的所述源极和漏极中的所述一个,并且
    其中所述整流器元件的第二端电连接到布线。

    11.  如权利要求4所述的半导体器件,还包括第四开关,其中所述第四开关的第一端电连接到所述电容器的第一端、所述电极以及所述晶体管的所述源极和漏极中的所述一个,并且
    其中所述第四开关的第二端电连接到布线。

    12.  如权利要求1或2所述的半导体器件,其中所述晶体管具有多栅结构,其中两个晶体管被串联。

    13.  如权利要求1或4所述的半导体器件,其中所述电极是EL元件的电极。

    说明书

    说明书半导体器件
    本分案申请是基于申请号为200680043532.7(PCT申请号为PCT/JP2006/323632),申请日为2006年11月21日,发明名称为“半导体器件、显示设备以及电子设备”的中国专利申请的分案申请。
    技术领域
    本发明涉及一种半导体器件和一种显示设备,该半导体器件具有利用晶体管来控制提供给负载的电流的功能,而该显示设备包括利用其亮度根据信号而改变的电流驱动显示元件形成的像素以及驱动像素的信号线驱动器电路和扫描线驱动器电路。本发明也涉及一种这样的半导体器件和显示设备的驱动方法。此外,本发明涉及一种在显示部分中具有该显示设备的电子设备。
    背景技术
    近年来,具有利用诸如电致发光(EL)元件(即,发光器件)之类的发光元件形成的像素的自发光显示设备已经引起了关注。作为用于这种自发光显示设备的发光元件,有机发光二极管(OLED)和EL元件已经引起了关注,其已用于EL显示器等。由于这些发光元件通过自身发光,所以其相对于液晶显示器来讲的优点在于:具有更高的像素可见性、不需要背光以及更快的响应速度。应该注意,大部分发光元件的亮度由流入发光元件的电流值控制。
    此外,已经提高了有源矩阵显示设备的开发,其中每个像素被提供有用于控制发光元件的发光的晶体管。期望将有源矩阵显示设备投入实际的应用中,这是因为它不仅可以实现相对于无源矩阵显示器而言难以达到的高分辨率和大屏幕的显示器,而且其利用低于无源矩阵显示设备的功耗来操作。
    在图45中示出了传统有源矩阵显示设备的像素配置(参考文献1:日本公布的专利申请No.H8-234683)。图45中示出的像素包括薄膜晶体管(TFT)11和12、电容器13和发光元件14,并且被连接到信号线15和扫描线16。应该注意,TFT 12的源电极或漏电极以及电容器13的一个电极被提供有电源电位Vdd,而发光元件14的对置电极被提供有接地电位。
    当将非晶硅用于控制提供给发光元件的电流值的TFT 12(即,驱动TFT)的半导体层时,由于衰退等造成阈值电压(Vth)的波动。在那种情况下,尽管相同的电位通过信号线15被施加到不同的像素,但是流入发光元件14的电流在各个像素之间不同并且在像素当中所得亮度不均匀。应该注意,在对于驱动TFT的半导体层使用多晶硅的情况下,晶体管的特性衰退或者发生改变。
    为了克服以上问题,在参考文献2(参考文献2:日本公布的专利申请No.2004-295131)中提出了使用图46中的像素的操作方法。图46中示出的像素包括晶体管21、控制提供给发光元件24的电流值的驱动晶体管22、电容器23以及发光元件24,并且像素被连接到信号线25和扫描线26。应该注意,驱动晶体管22是NMOS晶体管。驱动晶体管22的源电极或漏电极被提供有接地电位,而发光元件24的对置电极被提供有Vca。
    图47示出这种像素操作的时序图。在图47中,一帧周期被分成初始化周期31、阈值(Vth)写入周期32、数据写入周期33和发光周期34。应该注意,一帧周期对应于显示一个屏幕的图像的周期,而初始化周期、阈值(Vth)写入周期以及数据写入周期被统称为寻址周期。
    首先,在阈值写入周期32中,驱动晶体管22的阈值电压被写入电容器23。此后,在数据写入周期33中,表示像素亮度的数据电压(Ddate)被写入电容器23,并且因此Vdata+Vth被累积在电容器23中。然后,在发光周期34中,使驱动晶体管22导通,从而发光元件24通过改变Vca而按照数据电压指定的亮度发光。这样的操作可以减少由驱动晶体管的阈值电压的波动引起的亮度变化。
    参考文献3也公开了将驱动TFT的栅-源电压设置在对应于数据电位和驱动TFT的阈值电压的总和的电压,并且因此,甚至当TFT的阈值电压波动时,流入发光元件的电流不改变(参考文献3:日本公布的专利申请No.2004-280059)。
    在公开于参考文献2和3中的每种操作方法中,在每帧周期中通过改变Vca的电位若干次来执行初始化、阈值电压写入和发光。在这些像素中,被提供有电位Vca的发光元件的一个电极,即,对置电极被完全地形成在像素区上。所以,如果存在除了初始化和阈值电压写入之外还执行数据写入操作的甚至单个像素,那么发光元件不发光。因此,发光周期相对一帧周期的比(即,占空比)降低,如图48所示。
    当占空比低时,通过驱动晶体管提供给发光元件的电流量必定增加;所以,施加到发光元件的电压变得较高,这导致高功耗。此外,因为发光元件和驱动晶体管由于低占空比而容易使性能变差,所以甚至需要更高的功率来获得与性能变差之前的亮度电平相同的亮度电平。
    此外,由于对置电极被连接到所有的像素,所以发光元件起到具有大电容的元件的作用。因此,为了改变对置电极的电位,需要大的功耗。
    发明内容
    鉴于前述的问题,本发明的目的在于提供一种具有低功耗和高占空比的显示设备。本发明的另一目的在于提供一种像素配置、半导体器件和显示设备,其中与由数据电位指定的电平的亮度偏离较小。
    应该注意,本发明不只是针对具有发光元件的显示设备,所以,本发明的另一目的在于抑制由晶体管的阈值电压变化引起的电流值的变化。所以,利用驱动晶体管控制的电流的目标不限于发光元件。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括:晶体管;第一开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第一开关的一端;第二开关,其中所述晶体管的栅极电连接到所述第二开关的一端;电连接到所述晶体管的源极和漏极中的一个的电极;以及电容器;其中所述电容器的第一端电连接到所述电极以及所述晶体管的源极和漏极中的所述一个,并且其中所述电容器的第二端电连接到所述晶体管的栅极。
    本发明的一方面提供了一种具有像素的半导体器件,其包括晶体管、第一开关、第二开关、第一布线和第二布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电极和第二开关;晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第一开关被电连接到第二布线。根据像素的灰度值的信号被输入到晶体管的栅电极。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关和第三开关。晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电极并且也通过第三开关被电连接到第三布线;晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第二开关被电连接到第二布线并且也通过第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过存储电容器被电连接到晶体管的栅电极。
    第三布线可以是从分别控制前一行或下一行的第一至第三开关的三条布线中选择的布线。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电极并且也通过第三开关被电连接到第三布线;晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第四开关和第二开关被电连接到第二布线并且也通过第四开关和第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过存储电容器和第四开关被电连接到晶体管的栅电极。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电极并且也通过第三开关被电连接到第三布线;晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第二开关被电连接到第二布线并且也通过第四开关和第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过存储电容器和第四开关被电连接到晶体管的栅电极。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电极并且也通过第三开关被电连接到第三布线;晶体管的源电极和漏电极中的另一个通过第四开关被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第二开关被电连接到第二布线并且也通过第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过存储电容器被电连接到晶体管的栅电极。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过第四开关被电连接到像素电极并且也通过第四开关和第三开关被电连接到第三布线;晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布线;以及晶体管的栅电极通过第二开关被电连接到第二布线并且也通过第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通过第四开关和存储电容器被电连接到晶体管的栅电极。
    第三布线可以与控制第三开关的布线相同。
    第三布线可以是从分别控制前一行和下一行的第一至第四开关的四条布线中选择的布线。
    晶体管可以是n沟道晶体管。此外,晶体管的半导体层可以由非晶态半导体膜形成。此外,晶体管的半导体层可以由非晶硅形成。
    可供选择地,晶体管的半导体层可以由晶态半导体膜形成。
    在前述的发明中,提供给第二布线的电位可以高于提供给第三布线的电位,并且该两个电位之间的差可以大于晶体管的阈值电压。
    晶体管也可以是p沟道晶体管。在这种情况下,提供给第二布线的电位可以低于提供给第三布线的电位,并且该两个电位之间的差可以大于晶体管的阈值电压的绝对值。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括:晶体管,其源电极和漏电极中的一个被电连接到第一布线,其源电极和漏电极中的另一个被电连接到第三布线,而其栅电极被电连接到第二布线和第四布线;存储电容器,其保持晶体管的栅-源电压;用于通过向存储电容器施加提供给第二布线的第一电位和提供给第三布线的第二电位而在存储电容器中保持第一电压的装置;用于将存储电容器的电压放电降至第二电压的装置;用于通过向存储电容器施加作为第一电位和第三电压的总和的电位而在存储电容器中保持作为第二电压和第四电压的总和的第五电压的装置;以及用于根据第五电压向负载提供为晶体管设置的电流的装置。
    本发明的一方面提供了一种半导体器件,其包括:晶体管,其源电极和漏电极中的一个被电连接到第一布线,其源电极和漏电极中的另一个被电连接到第三布线,而其栅电极被电连接到第二布线和第四布线;存储电容器,其保持晶体管的栅-源电压;用于通过向存储电容器施加提供给第二布线的第一电位和提供给第三布线的第二电位而在存储电容器中保持第一电压的装置;用于将存储电容器的电压放电降至晶体管的阈值电压的装置;用于通过向存储电容器施加作为第一电位和第二电压的总和的电位而在存储电容器中保持作为晶体管的阈值电压和第三电压的总和的第四电压的装置;以及用于根据第四电压向负载提供为晶体管设置的电流的装置。
    晶体管可以是n沟道晶体管。此外,晶体管的半导体层可以由非晶态半导体膜形成。此外,晶体管的半导体层可以由非晶硅形成。
    可供选择地,晶体管的半导体层可以由晶态半导体膜形成。
    在前述的发明中,第一电位可以高于第二电位,并且第一电位和第二电位之间的差可以大于晶体管的阈值电压。
    晶体管也可以是p沟道晶体管。在这种情况下,第一电位可以低于第二电位,并且第一电位和第二电位之间的差可以大于晶体管的阈值电压的绝对值。
    本发明的一方面提供了一种显示设备,其包括前述的半导体器件,并且也提供一种电子设备,其包括该显示设备作为显示部分。
    应该注意,不具体限制本说明书中描述的开关,其可以是电子开关或机械开关,只要它可以控制电流。该开关可以是晶体管、二极管或组合它们的逻辑电路。在用晶体管作为开关的情况下,晶体管只作为开关来操作。所以,不具体地限制晶体管的极性(导电类型)。然而,使用具有较小截止电流特性的晶体管是令人满意的。就具有较小截止电流的晶体管而言,存在具有LDD区的晶体管和具有多栅结构的晶体管等。此外,当将作为开关操作的晶体管在其源电极的电位较接近于低电位侧电源(例如,Vss、GND、0V等)的状态下操作时,使用n沟道晶体管是令人满意的,而当晶体管在其源电极的电位较接近于高电位侧电源(例如,Vdd等)的状态下操作时,使用p沟道晶体管是令人满意的。这是因为可以增加栅-源电压的绝对值,从而晶体管容易作为开关来操作。应该注意,该开关可以是使用n沟道晶体管和p沟道晶体管两者的CMOS电路。
    应该注意,在本发明中的描述“连接”与“电连接”是同义的。因此,可以插入另外的元件或开关等。
    应该注意,负载可以是任何元件。例如,可以使用其对比度随电磁作用而改变的显示媒介,诸如包括EL元件(例如,有机EL元件、无机EL元件或包含有机材料和无机材料的EL元件)的发光元件、电子发射元件以及液晶元件或电子墨水。应该注意,使用电子发射元件的显示设备包括场致电子发射显示器(FED)和SED平板显示器(SED:表面传导电子发射显示器)等。此外,使用电子墨水的显示设备包括电子纸。
    不具体限制可应用到本发明的晶体管,而它可以是使用以非晶硅膜或多晶硅膜为代表的非单晶态半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、使用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体或碳纳米管的晶体管或者其它晶体管。此外,不具体限制其上形成晶体管的衬底,而可以在单晶态衬底、SOI衬底、玻璃衬底或塑料衬底等上形成晶体管。
    应该注意,如上所述,在本发明中的晶体管可以是任何类型的并且可以被形成在任何类型的衬底上。所以,可以将所有电路形成在玻璃衬底、塑料衬底、单晶态衬底、SOI衬底或任何其它衬底上??晒┭≡竦?,可以将一部分电路形成在一衬底上,而可以将另一部分电路形成在另一衬底上。即,不需要将所有的电路形成在同一衬底上。例如,可以将一部分电路形成在使用TFT的玻璃衬底上,而可以将另一部分电路形成在使用单晶态衬底的IC芯片上,从而通过COG(玻璃上芯片)将IC芯片连接到玻璃衬底上??晒┭≡竦?,可以通过TAB(带式自动接合)或使用印刷电路板将IC芯片连接到玻璃衬底上。
    在本说明书中,一个像素意味着一个色彩单元。所以,在包括R(红)、G(绿)和B(蓝)色彩单元的全彩色显示设备的情况下,一个像素意味着R、G和B色彩单元中的任何一种。
    应该注意,在本说明书中“以矩阵形式布置像素”的描述不仅包括以作为垂直条和水平条的组合的栅格图案布置像素的情况,而且包括当利用三种色彩单元(例如,RGB)执行全彩色显示时构成图像的最小单元的三种色彩单元的像素以所谓的德耳塔图案来布置的情况。此外,根据色彩单元,每个像素的尺寸可以彼此不同。
    应该注意,在说明书中的“半导体器件”意味着具有包括半导体元件(诸如晶体管或二极管)的电路的器件。此外,“显示设备”不仅包括显示面板的主体而且包括具有附接于其柔性印刷电路(FPC)或印刷线路板(PWB)的显示面板,在显示面板的主体中,各自包括负载和用于驱动像素的外围驱动电路的多个像素被形成在衬底上。
    根据本发明,可以抑制由晶体管的阈值电压变化引起的电流值变化。所以,可以将期望的电流提供给诸如发光元件的负载。尤其,当将发光元件用所负载时,可以提供很少亮度改变和高占空比的显示设备。
    附图说明
    在附图中,
    图1示出了在实施方式1中显示的像素配置;
    图2是图解说明图1中示出的像素操作的时序图;
    图3A至3D图解说明了图1中示出的像素操作;
    图4是根据沟道长度调制的电压-电流特性的模型图;
    图5图解说明了在实施方式1中示出的像素配置;
    图6图解说明了在实施方式1中示出的像素配置;
    图7图解说明了在实施方式1中示出的像素配置;
    图8图解说明了在实施方式1中示出的像素配置;
    图9图解说明了在实施方式1中示出的显示设备;
    图10是图解说明在实施方式1中示出的显示设备的写入操作的图;
    图11图解说明了在实施方式2中示出的像素配置;
    图12图解说明了在实施方式4中示出的像素配置;
    图13图解说明了在实施方式4中示出的像素配置;
    图14图解说明了在实施方式4中示出的像素配置;
    图15图解说明了在实施方式4中示出的像素配置;
    图16A至16F图解说明了在实施方式3中示出的像素配置;
    图17是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图18A和18B图解说明了在实施方式8中示出的发光元件;
    图19A至19C图解说明了在实施方式8中示出的发光方向;
    图20A和20B是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图21A和21B是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图22A和22B是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图23是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图24是在实施方式8中示出的像素的部分截面视图;
    图25A和25B的每一个图解说明了在实施方式9中示出的显示设备;
    图26A和26B的每一个图解说明了在实施方式9中示出的显示设备;
    图27A和27B的每一个图解说明了在实施方式9中示出的显示设备;
    图28是在实施方式9中示出的像素的部分截面视图;
    图29是在实施方式5中示出的像素配置;
    图30是在实施方式5中示出的像素配置;
    图31是在实施方式6中示出的像素配置;
    图32是图解说明图31中示出的像素操作的时序图;
    图33A至33H是可以应用本发明的电子设备的视图;
    图34示出了移动电话的示例性配置;
    图35示出了EL??榈氖纠?;
    图36是示出EL电视接收机的主要配置的框图;
    图37图解说明了在实施方式6中示出的像素配置;
    图38图解说明了在实施方式6中示出的像素配置;
    图39图解说明了在实施方式7中示出的像素配置;
    图40是图解说明图39中示出的像素操作的时序图;
    图41A至41D图解说明了图39中示出的像素的操作;
    图42图解说明了在实施方式2中示出的像素配置;
    图43是图11所示出的像素的顶视图;
    图44是图11所示出的像素的顶视图;
    图45图解说明了利用传统技术的像素配置;
    图46图解说明了利用传统技术的像素配置;
    图47图解说明了利用传统技术使像素操作的时序图;
    图48图解说明了在使用传统技术的情况下发光周期相对一帧周期的比;以及
    图49图解说明了组合数字灰度方法和时间灰度方法的驱动方案。
    附图标记说明
    110:晶体管;111:第一开关;112:第二开关;113:第三开关;114:第四开关;115:电容器;116:发光元件;117:信号线;118:第一扫描线;119:第二扫描线;120:第三扫描线;121:第四扫描线;122:第一电位供应线;123:第二电位供应线;124:电源线;125:对置电极;511:第一开关晶体管;512:第二开关晶体管;513:第三开关晶体管;514:第四开关晶体管;614:第四开关;714:第四开关;814:第四开关;911:信号线驱动器电路;912:扫描线驱动器电路;913:像素部分;914:像素;1200:像素;1218:第一扫描线;1300:像素;1319:第二扫描线;1400:像素;1420:第三扫描线;1500:像素;1521:第四扫描线;1613:整流器元件;1620:第三扫描线;1651:肖特基势垒二极管;1652:PIN二极管;1653:PN二极管;1654:晶体管;1655:晶体管;2910:晶体管;3010:晶体管;3101:晶体管;3102:晶体管;3103:第五开关;3104:第六开关;3111:第一开关;3112:第二开关;3113:第三开关;3114:第四开关;3115:电容器;3116:发光元件;3117:信号线;3118:第一扫描线;3119:第二扫描线;3120:第三扫描线;3121:第四扫描线;3122:第一电位供应线;3123:第二电位供应线;3123:对置电极;3124:电源线;3125:对置电极;3910:晶体管;3911:第一开关;3912:第二开关;3913:第三开关;3914:第四开关;3915:电容器;3916:发光元件;3917:信号线;3918:第一扫描线;3919:第二扫描线;3920:第三扫描线;3921:第四扫描线;3922:第一电位供应线;3923:第二电位供应线;3924:电源线;3925:对置电极;4215:栅电容;4240:像素电极;4301:第一开关晶体管;4302:第二开关晶体管;4303:第三开关晶体管;4310:导电层;4311:导电层;4312:导电层;4313:导电层;4314:布线;4315:导电层;4316:导电层;4317:布线;4318:导电层;4319:导电层;4320:导电层;4321:导电层;4322:导电层;4323:布线;4324:布线;4333:半导体层;4334:半导体层;4335:半导体层;4336:半导体层;4344:像素电极;4401:导电层;4402:布线;以及4422:第一电位供应线。
    具体实施方式
    下文中,将说明本发明的实施例和实施方式。应该注意,本领域的技术人员容易理解,本发明可以以多种不同的模式来体现并且可以以各种方式来改变而不偏离本发明的精神和范围。所以,不将本发明限制于以下的描述。应该注意,在整个说明本发明的结构的附图中,相同的附图标记被用来表示类似的元素。
    (实施方式1)
    参考图1来描述本发明的像素的基本配置。图1中示出的像素包括晶体管110、第一开关111、第二开关112、第三开关113、第四开关114、电容器115和发光元件116。该像素被连接到信号线117、第一扫描线118、第二扫描线119、第三扫描线120、第四扫描线121、第一电位供应线122、第二电位供应线123和电源线124。在本实施方式中,晶体管110是n沟道晶体管,当其栅-源电压(Vgs)超过阈值电压(Vth)时,该晶体管被导通。此外,发光元件116的像素电极是阳极,而其对置电极125是阴极。应该注意,晶体管的栅-源电压由Vgs表示;漏-源电压由Vds表示;阈值电压由Vth表示;以及在电容器中累积的电压由Vcs表示。此外,电源线124、第一电位供应线122、第二电位供应线123和信号线117也分别被称作第一布线、第二布线、第三布线和第四布线。
    晶体管110的第一电极(源电极和漏电极中的一个)被连接到发光元件116的像素电极;其第二电极(源电极和漏电极中的另一个)被连接到电源线124;以及其栅电极通过第四开关114和第二开关112被连接到第一电位供应线122。应该注意,第四开关114被连接在晶体管110的栅电极和第二开关112之间。当第四开关114和第二开关112的连接点由结点130表示时,结点130通过第一开关111被连接到信号线117。此外,晶体管110的第一电极也通过第三开关113被连接到第二电位供应线123。
    此外,电容器115被连接在结点130和晶体管110的第一电极之间。即,电容器115的第一电极通过第四开关114被连接到晶体管110的栅电极,而电容器115的第二电极被连接到晶体管110的第一电极。电容器115可以通过将绝缘膜夹在布线、半导体层和电极之间来形成,或者可以通过利用晶体管110的栅电容而省略。这样一种用于保持电压的装置被称作存储电容器。应该注意,结点130、第一开关111和电容器115的第一电极的连接点由结点131来表示,而晶体管110的第一电极、电容器115的第二电极和发光元件116的像素电极的连接点由结点132表示。
    应该注意,通过分别向第一扫描线118、第二扫描线119、第三扫描线120和第四扫描线121输入信号来控制第一开关111、第二开关112、第三开关113和第四开关114的接通/断开。
    根据对应于视频信号的像素的灰度值的信号,即,根据亮度数据的电位被输入到信号线117。
    接着,参考图2和图3A至3D中的时序图来描述在图1中示出的像素的操作。应该注意,对应于显示一个屏幕的图像的周期的一帧周期被分成图2中的初始化周期、阈值写入周期、数据写入周期和发光周期。初始化周期、阈值写入周期和数据写入周期被统称为寻址周期。不具体地限制一帧周期的长度,但1/60秒或更小是优选的,从而图像观众不会察觉闪烁。
    电位V1被输入到发光元件116的对置电极125和第一电位供应线122,而电位V1-Vth-α(α:任意正数)被输入到第二电位线123。此外,电位V2被输入到电源线124。
    在此,为了说明的目的,将发光元件116的对置电极125的电位设置为等于第一电位供应线122的电位。然而,假设对于发光元件116进行发光来讲是必要的最小电位差由VEL来表示,只要对置电极125的电位高于电位V1-Vth-α-VEL,就可接受。此外,只要电源线124的电位V2高于对置电极125的电位和对于发光元件116进行发光来讲是必要的最小电位差(VEL)的总和,就可接受。然而,由于为了说明的目的,对置电极125的电位在此被设置在V1,所以只要V2高于V1+VEL,就可接受。
    首先,使第一开关111断开,而在初始化周期中接通第二开关112、第三开关113和第四开关114,如图2的(A)和图3A中所示。此时,晶体管110的第一电极用作源电极,而其电位等于第二电位供应线123的电位,其为V1-Vth-α。另一方面,晶体管110的栅电极的电位是V1。因此,晶体管110的栅-源电压Vgs是Vth+α,并且因此晶体管110被导通。然后,Vth+α被保持在提供在栅电极和晶体管110的第一电极之间的电容器115中。尽管在此所示的第四开关114处于接通状态,但是其可以处于断开状态。
    接着,在图2的(B)和图3B中所示的阈值写入周期中,第三开关113被断开。所以,第一电极的电位,即,晶体管110的源电极的电位逐渐升高,并且当其达到V1-Vth时,换句话讲,当晶体管110的栅-源电压Vgs达到阈值电压(Vth)时,晶体管110被截止。因此,在电容器115中保持的电压成为Vth。
    在图2的(C)和图3C中所示的下一个数据写入周期中,第二开关112和第四开关114被接通,然后第一开关111被接通,从而从信号线117输入根据亮度数据的电位(V1+Vdata)。应该注意,晶体管110可以通过断开第四开关114而被保持在截止状态。所以,可以抑制在数据写入时从电源线124提供的电流引起的电容器115的第二电极的电位波动。此时,保持在电容器115中的电压Vcs可以由公式(1)表示,其中电容器115和发光元件116的电容分别是C1和C2。
    Vcs=Vth+Vdata×C2C1+C2---(1)]]>
    应该注意,因为发光元件116较薄并且具有比电容器115大的电极面积,所以C2>>C1。因此,根据C2/(C1+C2)≈1,在电容器115中保持的电压Vcs由公式(2)表示。应该注意,当控制发光元件116在下一个发光周期中不发光时,输入Vdata≤0的电位。
    Vcs=Vth+Vdata    (2)
    接着,在图2的(D)和图3D中示出的发光周期中,第一开关111被断开,而第四开关114被接通。此时,晶体管110的栅-源电压Vgs等于Vth+Vdata,因此根据Vdata的值使晶体管110导通。然后,根据亮度数据的电流流入晶体管110和发光元件116,从而发光元件116发光。
    应该注意,当使晶体管110在饱和区操作时,流入发光元件的电流I由公式(3)表示。
    I=12[WL]μCox(Vgs-Vth)2]]>
    =12[WL]μCox(Vth+Vdata-Vth)2]]>
    =12[WL]μCox(Vdata)2---(3)]]>
    此外,当使晶体管110在线性区操作时,流入发光元件的电流I由公式(4)表示。
    I=[WL]μCox[(Vgs-Vth)Vds-12Vds2]]]>
    =[WL]μCox[(Vth+Vdata-Vth)Vds-12Vds2]]]>
    =[WL]μCox[(Vdata)Vds-12Vds2]---(4)]]>
    在公式中,W是晶体管110的沟道宽度;L是沟道长度;μ是迁移率;而Cox是累积的电容。
    根据公式(3)和(4),不管晶体管110的操作区,即,饱和区或线性区,流入发光元件116的电流不取决于晶体管110的阈值电压(Vth)。所以,可以抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化,并且可以将根据亮度数据的电流值提供给发光元件116。
    因此,可以抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的亮度变化。此外,因为利用固定在恒定电位的对置电极来执行所述操作,所以可以降低功耗。
    此外,当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度变化。当发光元件116的衰退时,发光元件116的VEL增加,并且因此第一电极的电位,即,晶体管110的源电极的电位升高。此时,晶体管110的源电极被连接到电容器115的第二电极;晶体管110的栅电极被连接到电容器115的第一电极;并且栅电极侧处于浮置状态。所以,根据源电位的增加,晶体管110的栅电位也增加相同的量。因此,晶体管110的Vgs不改变。所以,即使发光元件衰退,也不影响流入晶体管110和发光元件116的电流。应该注意,在公式(3)中也可以看到,流入发光元件的电流I不取决于源电位或漏电位。
    所以,当使晶体管110在饱和区操作时,可以抑制由晶体管110的阈值电压的变化和发光元件116的衰退引起的流入晶体管110的电流值的变化。
    应该注意,当使晶体管110在饱和区操作时,由于沟道长度L较短,所以通过按照雪崩击穿显著地增加漏电压,更大量的电流容易流过晶体管110。
    当使漏电压增加到超过夹断电压时,夹断点移动到源侧,并且基本起到沟道作用的有效沟道长度减少。这增加了电流值,并且这种现象被称作沟道长度调制。应该注意,夹断点是沟道消失的边界部分,并且在边界部分中的栅下的沟道厚度为0。此外,夹断电压意味着夹断点处于漏边缘时的电压。当沟道长度较短时,这种现象也更易发生。例如,图4中示出了根据沟道长度调制的电压-电流特性的模型图。应该注意,在图4中晶体管(a)、(b)和(c)的沟道长度L满足(a)>(b)>(c)。
    因此,在使晶体管110操作于饱和区的情况下,对于漏-源电压Vds的电流I优选地是尽可能的恒定。所以,晶体管110的沟道长度优选为较长。例如,晶体管的沟道长度L优选地长于其沟道宽度W。此外,沟道长度L优选地在10μm至50μm的范围内,并且包括10μm和50μm在内,而更优选地在15μm至40μm的范围内,并且包括15μm和40μm在内。然而,沟道长度L和沟道宽度W不限于这样的范围。
    此外,由于在初始化周期中将反偏压施加到发光元件116,所以可以使发光元件缩短的部分被绝缘,并且可以抑制发光元件的衰退。因此,可以延长发光元件的寿命。
    应该注意,由于可以抑制由晶体管阈值电压的变化引起的电流值的变化,所以不具体地限制由晶体管控制的电流的供应目的地。所以,EL元件(有机EL元件、无机EL元件或包含有机材料和无机材料的EL元件)、电子发射元件、液晶元件或电子墨水等可被用作图1中所示的发光元件116。
    此外,只要晶体管110具有控制提供给发光元件116的电流值的功能,就可接受,并且不具体限制晶体管的种类。所以,可以使用利用晶态半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、使用以非晶硅膜或多晶硅膜为代表的非单晶态半导体膜的薄膜晶体管、利用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极晶体管、利用有机半导体或碳纳米管的晶体管或者其它晶体管。
    在向电容器输入根据像素的灰度值的信号时,选择第一开关111,并且第一开关111控制提供给晶体管110的栅电极的信号。在向晶体管110的栅电极施加预定电位时,选择第二开关112,并且第二开关112控制是否向晶体管110的栅电极提供预定电位。在施加预定电位以初始化写入电容器115的电位时,选择第三开关113,并且第三开关113减小晶体管110的第一电极的电位。第四开关114控制晶体管110的栅电极和电容器115之间的连接。所以,不具体地限制第一开关111、第二开关112、第三开关113和第四开关114,只要它们具有以上功能。例如,每个开关可以是晶体管、二极管或者组合它们的逻辑电路。应该注意,如果可以在以上定时将信号或和电位施加到像素,那么第一至第三开关不是特别必要的。此外,实施方式2描述了可以省略的第四开关的情况。
    图5示出了利用n沟道晶体管作为第一开关111、第二开关112、第三开关113和第四开关114。应该注意,图1和图5相同的部分由相同的附图标记表示,并且因此,省略其描述。
    第一开关晶体管511对应于第一开关111;第二开关晶体管512对应于第二开关112;第三开关晶体管513对应于第三开关113;而第四开关晶体管514对应于第四开关114。应该注意,晶体管110的沟道长度优选地大于第一开关晶体管511、第二开关晶体管512、第三开关晶体管513和第四开关晶体管514的任何一个的沟道长度。
    第一开关晶体管511的栅电极被连接到第一扫描线118;其第一电极被连接到信号线117;而其第二电极被连接到结点131。
    此外,第二开关晶体管512的栅电极被连接到第二扫描线119;其第一电极被连接到第一电位供应线122;而其第二电极被连接到结点130。
    第三开关晶体管513的栅电极被连接到第三扫描线120;其第一电极被连接到结点132;而其第二电极被连接到第二电位供应线123。
    第四开关晶体管514的栅电极被连接到第四扫描线121;其第一电极被连接到晶体管110的栅电极;而其第二电极被连接到结点130。
    当输入到每条扫描线的信号具有H电平时,每个开关晶体管被导通,而当输入的信号具有L电平时,每个开关晶体管被截止。
    图5中的像素配置也可以通过使用类似于图1的操作方法来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,根据亮度数据的电流可以被提供给发光元件116,并且可以抑制亮度的变化。当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度变化。
    此外,因为可以只利用n沟道晶体管来形成像素,所以可以简化制造工艺。此外,诸如非晶形半导体或半非晶形半导体(也被称作微晶半导体)之类的非晶态半导体可以被用于包括在像素中的每个晶体管的半导体层。例如,非晶硅(a-Si:H)可以被用作非晶形半导体。通过使用这种非晶态半导体,可以进一步简化制造工艺。所以,可以降低制造成本和提高产率。
    应该注意,第一开关晶体管511、第二开关晶体管512、第三开关晶体管513和第四开关晶体管514只作为开关来操作。所以,不具体限制晶体管的极性(导电类型)。然而,期望使用具有较小截止电流特性的晶体管。就具有小截止电流特性的晶体管的示例而言,存在具有LDD区的晶体管以及具有多栅结构的晶体管等??晒┭≡竦?,开关可以是使用n沟道晶体管和p沟道晶体管两者的CMOS电路。
    图1中示出的第四开关114可以被连接在结点130和结点131之间。这种配置被显示在图6中。图1中的第四开关114对应于第四开关614,而图1至图6的共同部分由共同的附图标记来表示,并且因此省略其描述。
    图6中的像素配置也可以通过使用类似于图1的操作方法来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,根据亮度数据的电流可以被提供给发光元件116,并且亮度的变化可以被抑制。当使晶体管110在饱和区操作时,其也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度的变化。
    可以将图1中示出的第四开关114提供在结点132和晶体管110的第二电极与电源线124的连接点之间的通道上。
    在图7中说明了这种配置的一个示例。在图7的配置中,图1中的第四开关114对应于第四开关714,并且它被连接在晶体管110的第二电极和电源线124之间。应该注意,图1和图7的共同部分由共同的附图标记来表示,并且因此,省略其描述。
    即使当在数据写入周期中由第四开关714使晶体管110导通时,也可以通过断开第四开关714来停止向晶体管110的电流供给。所以,可以抑制在数据写入周期中电容器115的第二电极的电位波动。
    因此,图7中的像素配置也可以通过使用类似于图1的操作方法来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,可以向发光元件116提供根据亮度数据的电流,并且可以抑制亮度的变化。当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度变化。此外,当在初始化周期中使第四开关714截止时,可以降低功耗。
    图8中示出了像素配置的另一示例。在图8中,图1中的第四开关114对应于第四开关814,其被连接在晶体管110的第一电极和结点132之间。应该注意,图1和图8的共同部分由共同的附图标记来表示,并且因此,省略其表述。
    即使当在数据写入周期中由第四开关814来使晶体管110导通时,也可以通过断开第四开关814来停止向结点132的电流供给。所以,可以抑制在数据写入周期中电容器115的第二电极的电位波动。
    因此,图8中的像素配置通过使用类似于图1的操作方法也可以抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,可以将根据亮度数据的电流提供给发光元件116,并且可以抑制亮度的变化。当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度的变化。此外,当在初始化周期中断开第四开关814时,可以降低功耗。
    应该注意,类似于第一至第三开关,第四开关614、第四开关714和第四开关814中的每一个可以是晶体管、二极管或组合它们的逻辑电路。
    在将第四开关提供在结点132和晶体管110的第二电极与电源线124的连接点之间的通道上的情况下,如图7和图8所示,可以在发光周期中通过断开第四开关来强制地产生不发光状态。这种操作使得其可以自由地设置发光周期。此外,通过插入黑色显示,可以使残像不易察觉,并且可以增强运动图像特征。
    接着,参考图9来描述包括本发明的像素的显示设备。
    显示设备包括信号线驱动电路911、扫描线驱动器电路912和像素部分913。像素部分913包括:在列方向上从信号线驱动器电路911延伸的多条信号线S1至Sm、第一电位供应线P1_1至Pm_1以及电源线P1_3至Pm_3;在行方向上从扫描线驱动器电路912延伸的多条第一扫描线G1_1至Gn_1、第二扫描线G1_2至Gn_2、第三扫描线G1_3至Gn_3以及第四扫描线G1_4至Gn_4;以及以对应于信号线Si至Sm的矩阵形式布置的多个像素914。此外,与第一扫描线G1_1至Gn_1平行地提供多条第二电位供应线P1_2至Pn_2。每个像素914被连接到信号线Sj(信号线S1至Sm中的一条)、第一电位供应线Pj_1、电源线Pj_3、第一扫描线Gi_1(扫描线G1_1至Gn_1中的一条)、第二扫描线Gi_2、第三扫描线Gi_3、第四扫描线Gi_4和第二电位供应线Pi_2。
    应该注意,信号线Sj、第一电位供应线Pj_1、电源线Pj_3、第一扫描线Gi_1、第二扫描线Gi_2、第三扫描线Gi_3、第四扫描线Gi_4和第二电位供应线Pi_2分别对应于信号线117、第一电位供应线122、电源线124、第一扫描线118、第二扫描线119、第三扫描线120、第四扫描线121和第二电位供应线123。
    响应从扫描线驱动器电路912输出的信号,选择要操作的像素行,并且在该行中的每个像素中执行图2中所示的操作。应该注意,在图2的数据写入周期中,将从信号线驱动器电路911输出的视频信号写入所选行的每个像素。此时,根据每个像素的亮度数据的电位被输入到信号线S1至Sm中的每一条。
    如图10所示,当终止第i行的数据写入周期时,例如,写入第(i+1)行中的像素的信号开始。应该注意,为了显示每行的数据写入周期,图10只示出了图2的第一开关111的操作。此外,在第i行中的终止了数据写入周期的像素前进至发光周期并且根据写入该像素的信号发光。
    因此,除非在各行中的数据写入周期重叠,可以在各行中自由地设置初始化周期的开始定时。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以明显地增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供亮度变化很小和高占空比的显示设备。
    此外,由于可以将阈值写入周期设置为较长,所以可以将晶体管的阈值电压更准确地写入电容器。因此,提高了显示设备的可靠性。
    应该注意,图9中示出的显示设备的配置只是示例性的,并且本发明不限于此。例如,第一电位供应线P1_1至Pm_1不必与信号线S1至Sm平行,而可以与第一扫描线G1_1至Gn_1平行。
    同时,就对于表达灰度的显示设备的驱动方法而言,存在模拟灰度方法和数字灰度方法。模拟灰度方法包括以模拟方式来控制发光元件的发光强度的方法以及以模拟方式来控制发光元件的发光时间的方法。在这两种方法中,经常使用以模拟方式来控制发光元件的发光强度的方法。另一方面,在数字灰度方法中,以数字方法来控制发光元件的接通/断开以表达灰度。数字灰度方法具有高抗噪的优点,这是因为可以使用数字信号执行数据处理。然而,由于仅存在发光状态和不发光状态这两种状态,所以只可以表示两个灰度值。因此,通过使用另一组合的方法来尝试多级灰度显示。就多级灰度显示的技术而言,存在区域灰度方法和时间灰度方法,在区域灰度方法中,像素的发光区被加权并被选择来执行灰度显示,而在时间灰度方法中,发光时间被加权并被选择来执行灰度显示。
    在组合数字灰度方法和时间灰度方法的情况下,将一帧周期划分为多个子帧周期(SFn),如图49所示。每个子帧周期包括含有初始化周期、阈值写入周期和数据写入周期的寻址周期(Ta)和发光周期(Ts)。应该注意,在一帧周期中提供子帧周期,该子帧周期的数量对应于显示位n的数量。此外,设置发光周期相对子帧周期的长度比以满足2(n-1)∶2(n-2)∶...∶2∶1,并且在每个发光周期中选择发光元件的发光或不发光,从而通过利用在一帧周期中总发光时间的不同来表示灰度。当在一帧周期中总发光时间较长时,亮度较高,而当在一个帧周期中总发光时间较短时,亮度较低。应该注意,图49示出了4位灰度的示例,其中一帧周期被划分为四个子帧周期,并且24=16灰度值可以通过组合发光周期来表示。应该注意,也可以通过在除了二次幂比率之外的基础上设置发光周期的长度比来表示灰度。此外,每个子帧周期可以被进一步划分。
    应该注意,在通过使用如上所述的时间灰度方法来尝试多级灰度显示的情况下,低阶位的发光周期的长度较短。所以,当一旦前一子帧周期的发光周期终止立即开始数据写入操作时,其与前一子帧周期的数据写入操作重叠。在该情况下,不可以执行普通的操作。所以,通过如图7和8所示在结点132和晶体管110的第二电极与电源线124的连接点之间提供的第四开关,并且在发光周期中断开第四开关以强制形成不发光状态,其可以表示具有甚至比对所有行需要的数据写入周期短的长度的发光。因此,第四开关的提供不仅在模拟灰度方法中而且在如上所述的组合数字灰度方法和时间灰度方法的方法中是有效的。
    应该注意,阈值电压的变化不仅包括在像素中每个晶体管的阈值电压之间的差异,而且包括每个晶体管的阈值电压随着时间的波动。此外,每个晶体管的阈值电压的差异包括在制造晶体管时产生的特征差异?;褂Ω米⒁?,此处的晶体管意味着具有向诸如发光元件之类的负载提供电流的功能的晶体管。
    (实施方式2)
    在本实施方式中,参考图11来描述与实施方式1不同配置的像素。应该注意,本实施方式和在前实施方式相同的部分由相同的附图标记表示,并且因此,省略相同部分或具有类似功能部分的详细描述。
    图11中示出的像素包括晶体管110、第一开关111、第二开关112、第三开关113、电容器115和发光元件116。该像素被连接到信号线117、第一扫描线118、第二扫描线119、第三扫描线120、第一电位供应线122、第二电位供应线123和电源线124。
    晶体管110的第一电极(源电极和漏电极中的一个)被连接到发光元件116的像素电极;其第二电极(源电极和漏电极中的另一个)被连接到电源线124;以及其栅电极通过第二开关112被连接到第一电位供应线122。此外,晶体管110的栅电极也通过第一开关111被连接到信号线117,而其第一电极也通过第三开关113被连接到第二电位供应线123。
    此外,电容器115被连接在栅电极和晶体管110的第一电极之间。也就是说,晶体管115的第一电极被连接到晶体管110的栅电极,而晶体管115的第二电极被连接到晶体管110的第一电极。电容器115可以通过将绝缘膜夹在布线、半导体层和电极之间而形成,或者可以通过利用晶体管110的栅电容来省略电容器115。
    也就是说,图11中示出的像素对应于图1中示出的像素,其没有第四开关114。图11中示出的像素也根据图2的时序图来操作。
    与图1中的像素不同,在图2的(C)中示出的数据写入周期中从信号线117输入根据亮度数据的电位(V1+Vdata)时,晶体管110被导通。因此,电容器115的第二电极的电位增加。所以,保持在电容器115中的电压Vcs低于Vth+Vdata。在这种情况下,可以从信号线117输入其中考虑了电容器115的第二电极的电位波动的电位(V1+V’data)。
    然而,取决于电容器115和发光元件116的电容之间的差异,从信号线输入的电位没必要要求是V1+V’data。例如,如果电容器115的第二电极的电位波动对保持在电容器115中的电压影响不大,那么类似于实施方式1,从信号线输入的电位可以是V1+Vdata。
    如实施方式1所示,在向电容器输入根据像素的灰度值的信号的定时,选择第一开关111,而该第一开关111控制提供给晶体管110的栅电极的信号。在将预定电位施加到晶体管110的栅电极的定时,选择第二开关112,而该第二开关112控制是否向晶体管110的栅电极提供预定电位。在施加预定电位以初始化写入电容器115的电位的定时,选择第三开关113,而第三开关113降低晶体管110的第一电极的电位。所以,不具体限制第一开关111、第二开关112和第三开关113,只要它们具有以上功能。例如,每个开关可以是晶体管、二极管或者组合它们的逻辑电路。应该注意,如果可以在以上定时将信号或电位施加到像素上,那么第一至第三开关不是特别需要的。例如,当根据像素的灰度值的信号可以被输入到晶体管110的栅电极时,不需要提供第一开关111,如图42所示。图42中示出的像素包括晶体管110、第二开关112、第三开关113和像素电极4240。晶体管110的第一电极(源极和漏极中的一个)被连接到像素电极4240和第三开关113,而其栅电极通过第二开关112被连接到第一电位供应线122。应该注意,由于晶体管110的栅电容4215被用作存储电容器,所以不特别要求图11中的电容器115。这样的像素也可以以类似于图11的方式通过使每个开关操作并将期望的电位提供给每个电极来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,可以将期望的电流提供给像素电极4240。
    可以与第一扫描线118等平行地提供第一电位供应线122。在图43的顶视图中示出了具有这种配置的一种图11的模式。应该注意,在图43中,每个开关作为开关晶体管被示出。图11中的第一开关111、第二开关112和第三开关113分别对应于第一开关晶体管4301、第二开关晶体管4302和第三开关晶体管4303。
    导电层4310包括用作第一扫描线118的部分和用作开关晶体管4301的栅电极的部分。导电层4311包括用作信号线117的部分和用作第一开关晶体管4301的第一电极的部分。导电层4312包括用作第一开关晶体管4301的第二电极的部分、用作电容器115的第一电极的部分和用作第二开关晶体管4302的第一电极的部分。导电层4313包括用作第二开关晶体管4302的栅电极的部分,并且导电层4313通过布线4314被连接到第二扫描线119。导电层4315包括用作第一电位供应线122的部分和第二开关晶体管4302第二电极。导电层4316包括用作晶体管110的栅电极的部分,并且通过布线4317被连接到导电层4312。导电层4318包括用作电源线124的部分和用作晶体管110的第二电极的部分。导电层4319包括用作晶体管110的第一电极的部分,而且导电层4319被连接到发光元件的像素电极4344。导电层4320包括用作第三开关晶体管4303的第一电极的部分,并且导电层4320被连接到像素电极4344。导电层4321包括用作第三开关晶体管4303的第二电极的部分,而且导电层4321被连接到第二电位供应线123。导电层4322包括用作第三扫描线120的部分和用作第三开关晶体管4303的栅电极的部分。
    应该注意,在各导电层中,形成用作第一开关晶体管4301的栅电极、第一电极和第二电极的部分以与半导体层4333重叠;形成用作第二开关晶体管4302的栅电极、第一电极和第二电极的部分以与半导体层4334重叠;以及形成用作第三开关晶体管4303的栅电极、第一电极和第二电极的部分以与半导体层4335重叠。此外,用作晶体管110的栅电极、第一电极和第二电极的部分是导电层的部分,其被形成以与半导体层4336重叠。电容器115被形成在导电层4312和像素电极4334相互重叠的部分中。
    导电层4310、导电层4313、导电层4316、导电层4322、第二扫描线119和第二电位供应线123可以由相同的材料在同一层中形成。此外,半导体层4333、半导体层4334、半导体层4335和半导体层4336可以由相同的材料在同一层中形成。类似地,导电层4331、导电层4312、导电层4315、导电层4318、导电层4319、导电层4320和导电层4321可以由相同的材料在同一层中形成。此外,布线4314、4317、4323和4324可以由相同的材料在同一层中形成为像素电极4344。应该注意,第一电位供应线122被连接到与布线4324相邻的像素的第一电位供应线。
    接着,图44示出了其中第一电位供应线122被形成在与图43中的第一电位供应线在不同层中的像素的顶视图。应该注意,图43和44相同的部分由相同的附图标记来表示。
    第一电位供应线4222由与第二扫描线119等相同的材料并在与第二扫描线119等相同的层中形成。此外,用作第二开关晶体管4302的第二电极的部分4401由与导电层4312等相同的材料并在与导电层4312等相同的层中形成,并且该部分4401通过布线4402被连接到第一电位供应线4422,布线4402由与像素电极4344相同的材料并在与像素电极4344相同的层中形成。因此,像素的顶视图不限于图43和44中所示的那些。
    此外,在本实施方式中示出的像素可以被应用到图9的显示设备。在那种情况下,类似于实施方式1,除非在各行中的数据写入周期重叠,可以在各行中自由地设置初始化周期的开始定时。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以明显地增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
    此外,由于阈值写入周期可以被设置为较长,所以控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以被更准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    还可以自由地将本实施方式与除了上述的图1之外的其它实施方式中示出的像素配置组合。也就是说,可以在其它实施方式中示出的像素中省略第四开关。
    (实施方式3)
    在本实施方式中,参考图16A至16F来描述具有与实施方式1中的像素不同配置的像素。应该注意,图1和图16A至16F的共同部分由共同的附图标记来表示,并且因此,省略了相同部分或具有类似功能的部分的详细描述。
    在图16A中示出的像素包括晶体管110、第一开关111、第二开关112、第四开关114、电容器115、发光元件116和整流器元件1613。该像素被连接到信号线117、第一扫描线118、第二扫描线119、第四扫描线121、第一电位供应线122、第三扫描线1620和电源线124。
    在图16A中示出的像素中,整流器元件1613被用作图1中的第三开关113,而电容器115的第二电极、晶体管110的第一电极和发光元件116的像素电极通过整流器元件1613被连接到第三扫描线1620。也就是说,连接整流器元件1613,使得电流从晶体管110的第一电极流到第三扫描线1620。不必说,第一开关111、第二开关112和第四开关114可以是晶体管等,如实施方式1中所示。此外,整流器元件1613可以是图16B中示出的肖特基势垒二极管1651、图16C中示出的PIN二极管1652、图16D中示出的PN二极管1653、图16E或16F中示出的二极管接法晶体管等。应该注意,在使用晶体管1654或晶体管1655的情况下,必须根据电流流动的方向适当地选择其极性。
    当H电平信号被输入到第三扫描线1620时,电流不流过整流器元件1613,而当L电平信号被输入时,电流流过整流器元件1613。所以,当以类似于图1中像素的方式来使图16A中的像素操作时,L电平信号在初始化周期中被输入第三扫描线1620,而H电平信号在不同于初始化周期的周期中被输入第三扫描线1620。应该注意,由于对于L电平信号来讲不仅流过整流器元件1613而且将电容器115的第二电极的电位降低到V1-Vth-α(α是任意正数)是必要的,所以L电平信号的电位被设置在V1-Vth-α-β(α是任意正数)。应该注意,β是指在正向偏置方向上的整流器元件1613的阈值电压。
    鉴于前述的情况,图16中示出的像素配置也可以通过以类似于图1中像素的方式使像素操作来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,根据亮度数据的电流可以被提供给发光元件116,因此,可以抑制亮度的变化。此外,当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的亮度变化。此外,整流器元件1613的使用可以减少布线的数量,这导致孔径比的增加。
    此外,在本实施方式中示出的像素可以被应用到图9的显示设备。在那种情况下,类似于实施方式1,除非在各行中的数据写入周期重叠,初始化的开始定时可以在各行中被自由地设置。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以显著地增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
    此外,由于阈值写入周期可以被设置为较长,控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以被更准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    本实施方式可以被自由地与除了上述图1的其它实施方式中所示的像素配置进行组合。例如,第四开关114可以被连接在结点130和结点131之间,或在晶体管110的第一电极和结点132之间。此外,晶体管110的第二电极可以通过第四开关114被连接到电源线124。也就是说,整流器元件1613可以被应用到在其它实施方式中的像素。
    (实施方式4)
    在本实施方式中,参考图12至15来描述具有与实施方式1中的像素不同配置的像素。应该注意,实施方式1和本实施方式的共同部分由共同的附图标记来表示,并且因此,省略了相同部分或者具有类似功能的部分的详细描述。
    图12中示出的像素1200包括晶体管110、第一开关111、第二开关112、第三开关113、第四开关114、电容器115和发光元件116。该像素被连接到信号线117、第一扫描线1218、第二扫描线119、第三扫描线120、第四扫描线121、第一电位供应线122、电源线124和下一行的第一扫描线1218。
    尽管在实施方式1中图1所示的晶体管110的第一电极通过第三开关113被连接到第二电位供应线123,但是晶体管110的第一电极可以被连接到下一行的第一扫描线1218,如图12所示。这是因为,甚至在不使用第二电位供应线123的情况下,只需要在初始化周期中将预定电位提供到晶体管110的第一电极。所以,只要在初始化周期中可以将预定电位从某一布线提供给晶体管110的第一电极,那么用于提供电位的布线不需要一直具有恒定的电位电平。因此,可以使用下一行的第一扫描线1218来代替第二电位供应线。以这种方式,当下一行的布线也被用作不同目的的布线时,可以减少布线的数量,从而可以提高孔径比。
    图12中示出的像素配置也可以通过以图1中像素的类似方式使像素操作来抑制由晶体管110的阈值电压的变化引起的电流变化。因此,根据亮度数据的电流可以被提供给发光元件116,并且可以抑制亮度的变化。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极使像素操作,所以可以降低功耗。此外,尽管不具体地限制晶体管110的操作区,但是当使晶体管110在饱和区操作时可以容易地获得本发明的有益效果。此外,当使晶体管110在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的流入晶体管110的电流值的变化。
    应该注意,断开第一开关111的来自第一扫描线1218的信号具有V1-Vth-α(α是任意正数)的电位。所以,第一开关111必须是通过V1-Vth-α(α是任意正数)的电位断开的开关。此外,必须使像素1200的行操作,以便其初始化周期不与和像素1200共享布线的像素行的数据写入周期重叠。
    应该注意,当n沟道晶体管被用作第三开关113时,用于断开第三开关113的来自第三扫描线120的电位可以被设置为低于V1-Vth-α,其是用于断开第一开关111的来自第一扫描线1281的信号。在那种情况下,截止状态的晶体管的栅-源电压可以具有负值。因此,可以减少当第三开关113为断开时的漏电流。
    可供选择地,如图13中的像素1300所示,下一行的第二扫描线1319也可以被用作图1中的第二电位供应线123。也可以以类似于实施方式1中像素的方式来使像素1300操作。应该注意,断开第二开关112的来自第二扫描线1319的信号具有V1-Vth-α(α是任意正数)的电位。所以,第二开关112必须是由V1-Vth-α(α是任意正数)的电位断开的开关。此外,必须使像素1300的行操作,以便它的初始化周期不与和像素1300共享布线的像素行的数据写入周期重叠。
    应该注意,当n沟道晶体管被用作第三开关113时,用于断开第三开关113的来自第三位线120的电位可以被设置为低于V1-Vth-α,其是用于断开第二开关112的来自第二扫描线1319的信号。在那种情况下,可以减少当断开第三开关113时的漏电流。
    此外,如图14中的像素1400所示,前一行的第三扫描线1420也可以被用作图1中的第二电位供应线123。也可以以类似于实施方式1中像素的方式来使像素1400操作。应该注意,断开第三开关113的来自第三扫描线1420的信号具有V1-Vth-α(α是任意正数)的电位。所以,第三开关113必须是由V1-Vth-α(α是任意正数)的电位断开的开关。此外,必须使像素1400的行操作,以便它的初始化周期不与和像素1400共享布线的像素行的初始化周期重叠;然而,当将初始化周期设置为短于数据写入周期时,这不会成为大的问题。
    此外,当以类似于实施方式2的方式使图12和14中的像素操作时,不特别需要第四开关。
    此外,如图15中像素1500所示,下一行的第四扫描线1521也可以被用作图1中的第二电位供应线123。也以类似于实施方式1中的像素的方式使像素1500操作。应该注意,优选地使用当V1-Vth-α(α是任意正数)的电位被输入到第四扫描线1521时断开的第四开关114。在这种情况下,必须使像素1500的行操作,以便其初始化周期与和像素1500共享布线的像素行的数据写入周期不重叠。此外,当使第四开关114在初始化周期断开时,应该使像素1500操作,以便其初始化周期不与和像素1500共享布线的像素行的初始化周期重叠。
    应该注意,尽管本实施方式描述了下一行或前一行的扫描线也被用作图1中的第二电位供应线的情况,但是可以使用可在初始化周期中提供V1-Vth-α(α是任意正数)的电位的任何其它布线来代替第二位线提供线123。
    此外,可以将在本实施方式中示出的像素应用到图9的显示设备。在该显示设备中,在可以确保图12至15中示出的像素的操作和在各行中数据写入周期不重叠的范围中,可以在各行中自由地设置初始化周期的开始定时。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以显著增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
    此外,由于阈值写入周期可以被设置为较长,所以可以将控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    应该注意,没必要要求第四开关114连接在结点130和晶体管110的栅电极之间。其可以被连接在结点130和结点131之间或者在晶体管110的第一电极和结点132之间。此外,晶体管110的第二电极可以通过第四开关114被连接到电源线124。
    本实施方式可以被自由地与在其它实施方式中示出的像素配置组合。
    (实施方式5)
    在本实施方式中,参考图29来描述具有与实施方式1中的像素不同配置的像素。应该注意,实施方式1和本实施方式相同的部分由相同的附图标记来表示,并且因此省略了相同部分和具有类似功能的部分的详细描述。
    图29中示出的像素包括晶体管2910、第一开关111、第二开关112、第三开关113、第四开关114、电容器115和发光元件116。该像素被连接到信号线117、第一扫描线118、第二扫描线119、第三扫描线120、第四扫描线121、第一电位供应线122、第二电位供应线123和电源线124。
    在本实施方式中的晶体管2910是多栅晶体管,其中两个晶体管被串联并且被提供在与实施方式1中晶体管110相同的部分中。应该注意,不具体限制串联晶体管的数量。
    通过以类似于图1中像素的方式使图29中示出的像素操作,可以抑制由晶体管2910的阈值电压的变化引起的电流值的变化。因此,可以将根据亮度数据的电流提供给发光元件116,并且可以抑制亮度的变化。此外,因为利用固定在恒定电位的对置电极来进行操作,所以可以降低功耗。应该注意,尽管不具体限制晶体管2910的操作区,但是当使晶体管2910在饱和区操作时,可以较容易地获得本发明的有益效果。
    此外,当使晶体管2910在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件116的衰退引起的流入晶体管2910的电流值的变化。
    当串联的两个晶体管的沟道宽度彼此相等时,在本实施方式中的晶体管2910的沟道长度L等于两个晶体管的沟道长度的总和。因此,不管漏-源电压Vds如何,在饱和区中可以容易地获得较接近恒定值的电流值。具体地,当难于制造具有长的沟道长度L的晶体管时,晶体管2910是有效的。应该注意,两个晶体管的连接部分起着电阻的作用。
    应该注意,只要晶体管2910具有控制提供给发光元件116的电流值的功能,就可以接受,并且不具体限制晶体管的种类。所以,可以利用使用晶态半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、使用由非晶硅膜或多晶硅膜表示的非单晶态半导体膜的薄膜晶体管、使用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体或碳纳米管的晶体管、或者其它晶体管。
    在图29所示的像素中,类似于图1所示的像素,晶体管可以被用作第一开关111、第二开关112、第三开关113和第四开关114。
    应该注意,没必要要求第四开关114连接在结点130和晶体管110的栅电极之间。其可以被连接在结点130和结点131之间或者在晶体管110的第一电极和结点132之间。此外,晶体管110的第二电极可以通过第四开关114被连接到电源线124。
    此外,当以实施方式2的方式使像素操作时,不特别地需要第四开关114。
    此外,在本实施方式中示出的像素可以被应用到图9的显示设备。在那种情况下,类似于实施方式1,除非在各行中的数据写入周期重叠,初始化周期的开始定时就可以在各行中被自由地设置。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以显著地增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
    此外,由于阈值写入周期可以被设置为较长,所以控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以被准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    应该注意,晶体管2910不限于串联的晶体管,并且可以利用在图30中示出的并联晶体管的配置。这种晶体管3010可以向发光元件116提供大电流。此外,由于通过使用两个并联的晶体管来平均了晶体管特性,所以可以减少在晶体管3010中包括的晶体管的最初特性的变化。利用减少的变化,较容易抑制由晶体管的阈值电压的变化引起的电流值的变化。
    不将本实施方式限于先前的描述,并且本实施方式也可以被应用到在其它实施方式中示出的任何像素配置。也就是说,晶体管2910或者晶体管3010可以被应用到在其它实施方式中示出的像素配置。
    (实施方式6)
    在本实施方式中,参考图31来描述通过对控制提供给本发明的像素中的发光元件的电流值的晶体管进行周期地转换来平均随时间晶体管衰退的像素配置。
    图31中所示的像素包括第一晶体管3101、第二晶体管3102、第一开关3111、第二开关3112、第三开关3113、第四开关3114、第五开关3103、第六开关3104、电容器3115和发光元件3116。该像素被连接到信号线3117、第一扫描线3118、第二扫描线3119、第三扫描线3120、第四扫描线3121、第一电位供应线3122、第二电位供应线3123和电源线3124。此外,尽管在图31中没有示出,但是该像素也被连接到分别控制第五开关3103和第六开关3104的接通/断开的第五和第六扫描线。在本实施方式中,第一晶体管3101和第二晶体管3102是n沟道晶体管,并且当其栅-源电压(Vgs)超过阈值电压时,使每个晶体管导通。此外,发光元件3116的像素电极是阳极,而其对置电极3125是阴极。应该注意,晶体管的栅-源电压由Vgs表示,并且在电容中累积的电压由Vcs表示。此外,第一晶体管3101的阈值电压由Vth1表示,而第二晶体管3102的阈值电压由Vth2表示。电源线3124、第一电位供应线3122、第二电位供应线3123和信号线3117分别被称作第一布线、第二布线、第三布线和第四布线。
    第一晶体管3101的第一电极(源电极和漏电极中的一个)通过第五开关3103被连接到发光元件3116的像素电极;其第二电极(源电极和漏电极中的另一个)被连接到电源线3124;并且其栅电极通过第四开关3114和第二开关3112被连接到第一电位供应线3122。应该注意,第四开关3114被连接在第一晶体管3101的栅电极和第二开关3112之间。此外,当第四开关3114和第二开关3112的连接点由结点3130表示时,结点3130通过第一开关3111被连接到信号线3117。此外,第一晶体管3101的第一电极也通过第五开关3103和第三开关3113被连接到第二电位供应线3123。
    第二晶体管3102的第一电极(源电极和漏电极中的一个)通过第六开关3104被连接到发光元件3116的像素电极;其第二电极(源电极和漏电极中的另一个)被连接到电源线3124;以及其栅电极通过第四开关3114被连接到结点3130。此外,第二晶体管3102的第一电极也通过第六开关3104和第三开关3113被连接到第二电位供应线3123。应该注意,第一晶体管3101的栅电极和第二晶体管3102的栅电极被相互连接。此外,第一晶体管3101的第一电极和第二晶体管3102的第一电极通过第五开关3103和第六开关3104被相互连接。第五开关3103和第六开关3104的连接点由结点3133表示。
    此外,电容器3115被连接在结点3133和结点3130之间。也就是说,电容器3115的第一电极通过第四开关3114被连接到第一晶体管3101和第二晶体管3102的栅电极,而电容器3115的第二电极通过第五开关3103被连接到第一晶体管3101的第一电极,并且电容器3115的第二电极通过第六开关3104被电连接到第二晶体管3102的第一电极。电容器3115可以通过将绝缘膜夹在布线、半导体层和电极之间而形成,或者电容器3115可以通过利用第一晶体管3101和第二晶体管3102的栅电容而省略。应该注意,电容器3115的第一电极、第一开关3111和结点3130的连接点由结点3131表示,而结点3133、连接到电容器3115的第二电极的布线和发光元件3116的像素电极的连接点由结点3132表示。
    第一开关3111、第二开关3112、第三开关3113和第四开关3114的接通/断开分别通过向第一扫描线3118、第二扫描线3119、第三扫描线3120和第四扫描线3121输入信号来控制。在图31中,省略了控制第五开关3103和第六开关3104的接通/断开的扫描线。
    对应于视频信号的根据像素的灰度值的信号,即,根据亮度数据的电位被输入到信号线3117。
    接着,参考图32的时序图来描述图31中所示的像素的操作。应该注意,对应于在图32中显示一个屏幕的图像的周期的一帧周期被分成初始化周期、阈值写入周期、数据写入周期和发光周期。
    电位V1被输入发光元件3116的对置电极3125和第一电位供应线3122,而电位V1-Vth-α(α是任意正数)被输入第二电位供应线3123。Vth对应于在Vth1和Vth2之间的较高电位。此外,电位V2被输入到电源线3124。此处,为了说明的目的,发光元件3116的对置电极3125的电位被设置为与第一电位供应线3122的电位相等。然而,假设对于发光元件3116进行发光所需的最小电位差由VEL表示,只要对置电极3125的电位高于电位V1-Vth-α-VEL,就可接受。此外,只要电源线3124的电位V2高于对置电极3125的电位和最小电位差(VEL)的总和,就可接受,最小电位差是对于发光元件3116进行发光所需的。然而,由于此处为了说明的目的对置电极3125的电位被设置在V1,只要V2高于V1+VEL,就可接受。
    首先,在图32的(A)中所示的初始化周期中,第一开关3111和第六开关3104被断开,而第二开关3112、第三开关3113、第四开关3114和第五开关3103被接通。此时,第一晶体管3101的第一电极用作源电极,而其电位是V1-Vth-α,其等于第二电位供应线3123的电位。另一方面,第一晶体管3101的栅电极的电位是V1。因此,第一晶体管3101的栅-源电压Vgs是Vth+α,并且因此第一晶体管3101被导通。然后,Vth+α被保持在电容器1215中,其被提供在栅电极和第一晶体管3101的第一电极之间。尽管此处示出的第四开关3114处于接通状态,但是其可以是断开状态。
    接着,第三开关3113在图32的(B)中所示的阈值写入周期中被断开。所以,第一电极的电位,即,第一晶体管3101的第一电极即源电极的电位逐渐上升,并且当该第一电极的电位达到V1-Vth1时,换句话讲,当第一晶体管3101的栅-源电压Vgs达到阈值电压(Vth1)时,第一晶体管3101被截止。因此,在电容器3115中保持的电压成为Vth1。
    在图32的(C)中所示的下一数据写入周期中,第二开关3112和第四开关3114被断开,并且然后第一开关3111被接通,以便根据亮度数据的电位(V1+Vdata)从信号线3117输入。应该注意,第一晶体管3101可以通过断开第四开关3114被保持在截止状态。所以,可以抑制电容器3115的第二电极的电位波动,该电位波动由在数据写入时从电源线3124提供的电流产生。此时,保持在电容器3115中的电压Vcs可以由Vth1+Vdata表示。应该注意,当控制发光元件3116不在下一发光周期中发光时,输入Vdata≤0的电位。
    接着,在图32的(D)中示出的发光周期中,第一开关3111被断开,而第四开关3114被接通,此时,第一晶体管3101的栅-源电压等于Vth1+Vdata,因此第一晶体管3101被导通。然后,根据亮度数据的电流流入第一晶体管3101和发光元件3116,从而发光元件3116发光。
    根据这样的操作,不管第一晶体管3101的操作区如何,即,饱和区或线性区,流入发光元件3116的电流可以不取决于第一晶体管3101的阈值电压(Vth1)。
    此外,在图32的(E)中示出的下一帧周期的初始化周期中,第五开关3103被断开,而第二开关3112、第三开关3113、第四开关3114和第六开关3104被接通。此时,第二晶体管3102的第一电极用作源电极,并且其电位是等于第二电位供应线3123的电位的V1-Vth-α。另一方面,第二晶体管3102的栅电极的电位是V1。因此,第二晶体管3102的栅-源电压Vgs是Vth+α,因此第二晶体管3102被导通。然后,Vth+α被保持在电容器3115中,该电容器3115被提供在栅电极和第二晶体管的第一电极之间。尽管在此示出的第四晶体管3114处于接通状态,但是其可以是断开状态。
    接着,在图32的(F)中示出的阈值写入周期中,第三开关3113被断开。所以,第二晶体管3102的第一电极,即,源电极的电位逐渐上升,并且当其达到V1-Vth2时,换句话讲,当第二晶体管3102的栅-源电压Vgs达到阈值电压(Vth2)时,第二晶体管3102被截止。因此,在电容器3115中保持的电压是Vth2。
    在图32的(G)中的下一数据写入周期中,第二开关3112和第四开关3114被断开,然后第一开关3111被接通,从而使根据亮度数据的电位(V1+Vdata)从信号线3117输入。应该注意,可以通过断开第四开关3114而将第二晶体管3102保持在截止状态。所以,可以抑制电容器3115的第二电极的电位波动,该电位波动由在数据写入时从电源线3124提供的电流产生。此时,保持在电容器3115中的电压Vcs可以由Vth2+Vdata表示。
    接着,在图32的(H)中所示的发光周期中,第一开关3111被断开,而第四开关3114被接通。此时,第二晶体管3102的栅-源电压Vgs等于Vth2+Vdata,因此第二晶体管3102被导通。然后,根据亮度数据的电流流入第二晶体管3102和发光元件3116,从而发光元件3116发光。
    根据这样的操作,不管第二晶体管3102的操作区如何,即,饱和区或线性区,流入发光元件3116的电流可以不取决于阈值电压(Vth2)。
    所以,通过使用第一晶体管3101或第二晶体管3102来控制提供给发光元件3116的电流,可以抑制由晶体管的阈值电压的变化引起的电流值的变化,以及根据亮度数据的电流值可以被提供给发光元件3116。应该注意,通过借助在第一晶体管3101和第二晶体管3102之间的切换来减少在每个晶体管上的负载,可以减少晶体管的阈值电压随时间的变化。
    所以,可以抑制由第一晶体管3101和第二晶体管3102的阈值电压的变化引起的亮度变化。此外,由于对置电极的电位被固定,所以可以降低功耗。
    此外,在使晶体管3101和晶体管3102在饱和区操作的情况下,也可以抑制由发光元件的衰退引起的、流入每个晶体管的电流的变化。
    在使晶体管3101和晶体管3102在饱和区操作的情况下,这些晶体管的沟道长度L优选为较长。
    此外,由于将反偏压在初始化周期中施加到发光元件3116,所以可以使发光元件的缩短部分被绝缘,并且可以抑制发光元件的衰退。因此,可以延长发光元件的寿命。
    应该注意,由于可以抑制由晶体管的阈值电压的变化引起的电流值的变化,所以不具体限制由晶体管控制的电流的供应目的地。因此,图31中示出的发光元件3116可以是EL元件(有机EL元件、无机EL元件或者包含有机材料和无机材料的EL元件)、电子发射元件、液晶元件或电子墨水等。
    此外,只要第一晶体管3101和第二晶体管3102具有控制提供给发光元件3116的电流值的功能,那么就可接受,并且不具体限制晶体管的种类。所以,可以利用使用晶态半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、使用通过非晶硅膜或多晶硅膜表示的非单晶态半导体膜的薄膜晶体管、使用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体或碳纳米管的晶体管或者其它晶体管。
    在将根据像素的灰度值的信号输入电容器的定时选择第一开关3111。在将预定电位施加到第一晶体管3101或第二晶体管3102的栅电极的定时选择第二开关3112。在施加预定电位以初始化写入电容器3115的电位的定时选择第三开关3113。第四开关3114断开第一晶体管3101或第二晶体管3102的栅电极和电容器3115之间的连接。所以,不具体限制第一开关3111、第二开关3112、第三开关3113和第四开关3114,只要它们具有上述功能。例如,每个开关可以是晶体管、二极管或组合它们的逻辑电路。也不具体限制第五开关3103和第六开关3104,并且它们中的每一个可以是晶体管、二极管或组合它们的逻辑电路。
    在使用n沟道晶体管作为第一开关3111、第二开关3112、第三开关3113、第四开关3114、第五开关3103和第六开关3104的情况下,只使用n沟道晶体管可以形成像素。所以,可以简化制造工艺。此外,对于包括在像素中的每个晶体管的半导体层来讲,可以使用诸如非晶形半导体或半非晶形半导体之类的非晶态半导体(也被称作微晶半导体)。例如,可以将非晶硅(a-Si:H)用作非晶形半导体。通过使用这样的非晶态半导体,可以进一步简化制造工艺。所以,可以实现制造成本的降低和产率的提高。
    应该注意,在针对第一开关3111、第二开关3112、第三开关3113、第四开关3114、第五开关3103和第六开关3104使用晶体管的情况下,不具体限制晶体管的极性(导电类型)。然而,期望使用具有较小截止电流特性的晶体管。
    也可以转换第一晶体管3101和第五开关3103的状态以及第二晶体管3102和第六开关3104的状态,如图37所示。也就是说,第一晶体管3101和第二晶体管3102的第一电极通过电容器3115被连接到第一晶体管3101和第二晶体管3102的栅电极。第一晶体管3101的第二电极通过第五开关3103被连接到电源线3124,而第二晶体管3102的第二电极通过第六开关3104被连接到电源现3124。
    图31和37示出了其中并行布置的元件数量为二的示例,其中使用晶体管和开关作为一个组,即,使用第一晶体管3101和第五开关3103作为一组,而第二晶体管3102和第六开关3104作为一组。然而,不具体限制并行布置的元件数量。
    应该注意,没有必要要求将第四开关14提供在结点3130和第一晶体管3101和第二晶体管3102的栅电极之间。其可以被连接在结点3130和结点3131之间或者在结点3133和结点3132之间。
    可供选择地,如图38所示,可以省略第四开关3114。在本实施方式中示出的像素中,在不使用第四开关3114的情况下,但代替地通过在数据写入周期中断开第五开关3103和第六开关3104,可以停止从电源线3124提供给结点3133的电流。所以,可以抑制电容器3115的第二电极的电位波动,因此在不提供第四开关3114的情况下,Vth1+Vdata或Vth2+Vdata的电压可以被保持在电容器3115中。不必说,对于图31中所示的配置,同样可以认为,其中第五开关3103被连接在第一晶体管3101的第一电极和结点3133之间,而第六开关3104被连接在第二晶体管3102的第一电极和结点3133之间。
    此外,通过在发光周期中断开第五开关3103和第六开关3104,可以强制形成不发光状态。这样的操作使得其可以自由地设置发光周期。此外,通过插入黑色显示,可以使残像不易察觉,并且可以增强运动图像特性。
    此外,可以将本实施例中示出的像素应用到图9的显示设备。在那种情况下,类似于实施方式1,除非在各行中的数据写入周期重叠,可以在各行中自由地设置初始化周期的开始定时。此外,由于每个像素除了在其写入周期可以发光,所以可以显著增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
    此外,由于阈值写入周期可以被设置为较长,所以控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以准确地被写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    应该注意,类似于实施方式4,可以将另一行的布线用作第二电位供应线3123。此外,第一晶体管3101和第二晶体管3102中的每个可以是多栅晶体管,其中两个晶体管被串联或者可以具有并联晶体管的配置。本实施方式不仅可以应用于这样的情况,而且可以应用于在实施方式1至5所示的像素配置。
    (实施方式7)
    在本实施方式中,参考图39描述其中p沟道晶体管被用作控制提供给发光元件的电流值的晶体管的示例。
    图39中示出的像素包括晶体管3910、第一开关3911、第二开关3912、第三开关3913、第四开关3914、电容器3915和发光元件3916。该像素被连接到信号线3917、第一扫描线3918、第二扫描线3919、第三扫描线3920、第四扫描线3921、第一电位供应线3922、第二电位供应线3923和电源线3924。在本实施方式中,晶体管3910是p沟道晶体管,当其栅-源电压(|Vgs|)的绝对值超过阈值电压的绝对值(|Vth|)时(当Vgs成为低于Vth时),该p沟道晶体管导通。此外,发光元件3916的像素电极是阴极,而其对置电极3925是阳极。应该注意,晶体管的栅-源电压的绝对值由|Vgs|表示,而晶体管的阈值电压的绝对值由|Vth|表示。此外,电源线3924、第一电位供应线3922、第二电位供应线3923和信号线3917也分别被称作第一布线、第二布线、第三布线和第四布线。
    晶体管3910的第一电极(源电极和漏电极中的一个)被连接到发光元件3916的像素电极;其第二电极(源电极和漏电极中的另一个)被连接到电源线3924;以及其栅电极通过第四开关3914和第二开关3912被连接到第一电位供应线3922。应该注意,第四开关3914被连接在晶体管3910的栅电极和第二开关3912之间。当第四开关3914和第二开关3912的连接点由结点3930表示,结点3930通过第一开关3911被连接到信号线3917。此外,晶体管3910的第一电极也通过第三开关3913被连接到第二电位供应线3923。
    此外,电容器3915被连接在结点3930和晶体管3910的第一电极之间。也就是说,电容器3915的第一电极通过第四开关3914被连接到晶体管3910的栅电极,而电容器3915的第二电极被连接到晶体管3910的第一电极。电容器3915可以通过将绝缘膜夹在布线、半导体层和电极之间来形成,或者可以通过利用晶体管3910的栅电极而省略。结点3930、第一开关3911和电容器3931的第一电极之间的连接点由结点3931来表示,而晶体管3910的第一电极、电容器3915的第二电极和发光元件3916的像素电极之间的连接点由结点3932来表示。
    应该注意,通过将信号输入到第一扫描线3918、第二扫描线3919、第三扫描线3920和第四扫描线3921来分别控制第一开关3911、第二开关3912、第三开关3913和第四开关3914的接通/断开。
    根据对应于视频信号的像素灰度值的信号,即,根据亮度数据的电位被输入到信号线3917。
    接着,参考图40和图41A至41D的时序图来描述图39中所示的像素的操作。应该注意,在图40中,对应于显示一个屏幕图像的周期的一帧周期被分成初始化周期、阈值写入周期、数据写入周期和发光周期。初始化周期、阈值写入周期和数据写入周期被统称为寻址周期。不具体地限制一帧周期的长度,但是其优选地是1/60秒或更少,从而图像观看者不会察觉到闪烁。
    电位V1被输入到发光元件3916的对置电极3925和第一电位供应线3922,而电位V1+|Vth|+α(α:任意正数)被输入第二电位供应线3923。此外,电位V2被输入到电源线3924。
    此处,为了说明的目的,发光元件3916的对置电极3925的电位被设置为等于第一电位供应线3922的电位。然而,给定对于发光元件3916进行发光所需的最小电位差由VEL表示,只要对置电极3925的电位低于电位V1+|Vth|+α+VEL,就可接受。此外,只要电源线3924的电位V2低于通过从对置电极3925的电位中减去对于发光元件3916进行发光所需的最小电位差(VEL)而获得的电位,就可接受。然而,由于此处为了说明而将对置电极3925的电位设置在V1,所以只要V2低于V1-VEL,就可以接受。
    首先,第一开关3911被断开,而第二开关3912、第三开关3913和第四开关3914在初始化周期中被接通,如图40的(A)和图41A所示。此时,晶体管3910的第一电极用作源电极,并且其电位是等于第二电位供应线3923的电位的V1+|Vth|+α。另一方面,晶体管3910的栅电极的电位是V1。因此,晶体管3910的栅-源电压的绝对值|Vgs|是|Vth|+α,因此晶体管3910被导通。然后,|Vth|+α被保持在电容器3915中,该电容器3915被提供在栅电极和晶体管3910的第一电极之间。尽管在此示出的第四开关3914处于接通状态,但是其可以被断开。
    接着,第三开关3913在图40的(B)和图41B中示出的阈值写入周期中被断开。所以,第一电极的电位,即,晶体管3910的源电极的电位逐渐升高,并且当其达到V1+|Vth|时,晶体管3910被截止。因此,保持在电容器3915中的电压成为|Vth|。
    在图40的(C)和图41C中示出的下一个数据写入周期中,第二开关3912和第四开关3914被断开,然后第一开关3911被接通,使得从信号线3917输入根据亮度数据的电位(V1-Vdata)。应该注意,晶体管3910可以通过断开第四开关3914而被保持于截止状态。所以,可以抑制由在数据写入时从电源线3924提供的电流导致的电容器3915的第二电极的电位波动,此时,在电容器3915中保持的电压Vcs可以由公式(5)来表示,其中电容器3915和发光元件3916的电容分别是C1和C2。
    Vcs=|-|Vth|-Vdata×C2C1+C2|---(5)]]>
    应该注意,因为发光元件3916较薄并且具有比电容器3915大的电极区,所以C2>>C1。因此,根据C2/(C1+C2)≈1,保持在电容器3915中的电压Vcs由公式(6)表示。应该注意,当控制发光元件3916在下一个发光周期中不发光时,输入Vdata≤0的电位。
    Vcs=|-|Vth|-Vdata|          (6)
    接着,在图40的(D)和图41D中所示的发光周期中,第一开关3911被断开,而第四开关3914被接通。此时,晶体管3910的栅-源电压Vgs等于-Vdata-|Vth|,因此,晶体管3901被接通。然后,根据亮度数据的电流流入晶体管3910和发光元件3916,从而发光元件3916发光。
    应该注意,当使晶体管3910在饱和区操作时,流入发光元件的电流I由公式(7)表示。
    I=12[WL]μCox(Vgs-Vth)2]]>
    =12[WL]μCox(-Vdata-|Vth|-Vth)2---(7)]]>
    由于晶体管3910是p沟道晶体管,所以Vth<0。因此,可以将公式(7)转换为公式(8)。
    I=12[WL]μCox(-Vdata)2---(8)]]>
    此外,当使晶体管3910在线性区操作时,流入发光元件的电流I由公式(9)表示。
    I=[WL]μCox[(Vgs-Vth)Vds-12Vds2]]]>
    =[WL]μCox[(-Vdata-|Vth|-Vth)Vds-12Vds2]---(9)]]>
    由于Vth<0,所以公式(9)可以被转换为公式(10)。
    I=[WL]μCox[(-Vdata)Vds-12Vds2]---(10)]]>
    在公式中,W是晶体管3910的沟道宽度;L是沟道长度;μ是迁移率;而Cox是累积的电容。
    不论晶体管3910的操作区(即,饱和区或线性区)如何,根据公式(8)和(10),流入发光元件3916的电流不取决于晶体管3910的阈值电压(Vth)。所以,可以抑制由晶体管3910的阈值电压的变化引起的电流变化,并且可以将根据亮度数据的电流值提供给发光元件3916。
    所以,可以抑制由晶体管3910的阈值电压的变化引起的亮度变化。此外,因为利用固定在恒定电位的对置电极执行所述操作,所以可以降低功耗。
    此外,当使晶体管3910在饱和区操作时,也可以抑制由发光元件3916的衰退引起的亮度变化。当发光元件3916衰退时,发光元件3916的VEL增加,并且第一电极的电位,即,晶体管3910的源电极的电位减少。此时,晶体管3910的源电极被连接到电容器3915的第二电极;晶体管3910的栅电极被连接到电容器3915的第一电极;而栅电极侧处于浮置状态。所以,根据源电位的减少,晶体管3910的栅电位也减少相同的量。因此,晶体管3910的Vgs不改变。所以,即使发光元件衰退,也不影响流入晶体管3910和发光元件3916的电流。应该注意,在公式(8)中也可以了解,流入发光元件的电流I不取决于源电位或漏电位。
    所以,当使晶体管3910在饱和区操作时,可以抑制由晶体管3910的阈值电压的变化和发光元件3916的衰退引起的流入晶体管3910的电流值的变化。
    应该注意,当使晶体管3910在饱和区操作时,为了抑制由于雪崩击穿或沟道长度调整导致的电流量的增加,晶体管3910的沟道长度L优选为较长。
    此外,由于在初始化周期中将反偏压施加到发光元件3916,所以可以使发光元件的短路部分(shorted portion)绝缘,并且可以抑制发光元件的衰退。因此,可以延长发光元件的寿命。
    应该注意,由于可以抑制由晶体管的阈值电压的变化引起的电流值变化,所以不具体限制通过晶体管控制的电流的供应目的地。所以,图39中所示的发光元件3916可以是EL元件(有机EL元件、无机EL元件或包含有机材料和无机材料的EL元件)、电子发射元件、液晶元件或电子墨水等。
    此外,只要晶体管3910具有控制提供给发光元件3916的电流值的功能,就可接受,并且不具体限制晶体管的种类。所以,可以利用使用晶态半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、使用以非晶硅膜或多晶硅膜为代表的非单晶态半导体膜的薄膜晶体管、使用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体或碳纳米管的晶体管或者其它晶体管。
    在将根据像素的灰度值的信号输入电容器的定时选择第一开关3911,并且第一开关3911控制提供给晶体管3910的栅电极的信号。在将预定电位施加到第一晶体管3910的栅电极的定时选择第二开关3912,并且第二开关3912控制是否将预定的电位提供给晶体管3910的栅电极。在施加预定电位以初始化写入电容器3915的电位的定时选择第三开关3913,并且第三开关3913在高电平处设置晶体管3910的第一电极的电位。第四开关3914控制是否连接晶体管3910的栅电极和电容器3915。所以,不具体限制第一开关3911、第二开关3912、第三开关3913和第四开关3914,只要它们具有上述功能。例如,每个开关可以是晶体管、二极管或组合它们的逻辑电路。
    应该注意,在使用晶体管的情况下,不具体限制其极性(导电类型)。然而,期望使用具有较小截止电流特性的晶体管。就较小截止电流的晶体管示例而言,存在具有LDD区的晶体管和具有多栅结构的晶体管等??晒┭≡竦?,所述开关可以是使用n沟道晶体管和p沟道晶体管的CMOS电路。
    例如,当p沟道晶体管被用作第一开关3911、第二开关3912、第三开关3913和第四开关3914时,L电平信号被输入到控制各自开关的接通/断开的扫描线,从而接通开关,而为了断开开关,输入H电平信号。
    由于在以上的情况下可以只利用p沟道晶体管来形成像素,所以可以简化制造工艺。
    此外,在这种半导体模式中示出的像素可以被应用到图9的显示设备。在那种情况下,类似于实施方式1,除非在各行中的数据写入周期重叠,可以在各行中自由设置初始化周期的开始定时。此外,由于每个像素除了在其寻址周期之外可以发光,所以可以显著增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。所以,可以提供亮度变化很少和高占空比的显示设备。
    此外,由于可以将阈值写入周期设置为较长,所以可以将控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压更准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    应该注意,可以自由地将本实施方式与在其它实施方式中示出的像素配置组合。例如,可以将第四开关3914连接在结点3930和结点3931之间或者在晶体管3910的第一电极和结点3932之间。此外,可以通过第四开关3914将晶体管3910的第二电极连接到电源线3924??晒┭≡竦?,可省略第四开关,如实施方式2所示。不将本实施方式限于前述的说明,并且也可以将本实施方式应用到任何一种在其它实施方式中示出的像素配置。
    (实施方式8)
    在本实施方式中,参考图17来描述本发明像素的一种模式的不完整部分视图。应该注意,在本实施方式中的不完整部分视图中示出的晶体管是具有控制提供给发光元件的电流值的功能的晶体管。
    首先,将基础膜1712形成在具有绝缘表面的衬底1711上。就具有绝缘表面的衬底1711而言,可以使用具有形成在其表面上的绝缘膜的诸如玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底(例如,聚酰亚胺、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、多芳基化合物或聚醚砜膜等)或者陶瓷衬底的绝缘衬底;或者金属衬底(例如,钽、钨或钼等)或半导体衬底等。应该注意,有必要使用可以抵挡至少在处理期间产生的热的衬底。
    利用单层或多层(两层或更多层)的诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅(SiOXNY)膜之类的绝缘膜来形成基础膜1712。应该注意,可以通过溅射方法或CVD方法等来形成基础膜1712。尽管在本实施方式中基础膜1712具有单层,但是其可以具有多层(两层或更多的层)。
    接着,将晶体管1713形成在基础膜1712上。晶体管1713包括至少半导体层1714、形成在半导体层1714上的栅绝缘膜1715以及形成在半导体层1714上的栅电极1716,并且在半导体层1714和栅电极1716之间介入栅绝缘膜1715。半导体层1714具有源区和漏区。
    可以利用具有非晶态的膜(即,非晶态半导体膜)来形成半导体层1714,该具有非晶态的膜从含有作为其主要成分的非晶硅(a-Si:H)、硅或锗化硅(SiGe)等的非晶形半导体;其中混合非晶态和晶态的半非晶态半导体;或其中可以在非晶形半导体中看到的0.5至20nm的晶粒的微晶半导体中选择??晒┭≡竦?,也可以利用由多晶硅(p-Si:H)等构成的晶态半导体膜形成半导体层1714。应该注意,其中可以看到0.5至20nm的晶粒的微晶态被称作微晶体。应该注意,当使用非晶态半导体膜时,可以通过溅射方法或CVD方法等来形成半导体层1714,并且当使用晶态半导体膜时,可以通过例如形成非晶态半导体膜并且然后使其晶状化来形成半导体层1714。如果必要的话,那么为了控制晶体管的阈值电压除了以上的主要成分外,还可以使少量的杂质元素(诸如磷、砷或硼)包含在半导体层1714中。
    接着,形成栅绝缘膜1715以覆盖半导体层1714。通过使用例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等来形成栅绝缘膜1715以具有单层或多个堆叠层。应该注意,可以将CVD方法或溅射方法等用作膜沉积方法。
    然后,使栅电极1716形成在半导体层1714上,并且其间介入了栅绝缘膜1715??梢孕纬烧さ缂?716以具有单层或多层堆叠的金属膜。应该注意,可以利用从钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)或铬(Cr)中选择的金属元素或者包含这样的作为主要成分的元素的合金或混合材料来形成栅电极。例如,将氮化钽(TaN)用作第一导电层和将钨(W)用作第二导电层,栅电极可以由第一导电膜和第二导电膜形成。
    接着,使用作为栅电极1716的掩?;蛐纬晌M巫吹目故醇晾唇秤鑞型或p型导电性的杂质选择性地加入半导体层1714。以这种方式,使沟道形成区和杂质区(包括源区、漏区、GOLD区和LDD区)形成在半导体层1714中。取决于加入半导体层1714的杂质元素的导电类型可以将晶体管1713形成为n沟道晶体管或p沟道晶体管。
    应该注意,为了以自对准方式形成图17中的LDD区1720,形成诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜之类的硅混合物以覆盖栅电极1716,并且然后使其回蚀以形成侧壁1717。其后,可以通过将赋予导电性的杂质加入半导体层1714来形成源区1718、漏区1719和LDD区1720。所以,使LDD区1720位于侧壁1717下面。应该注意,没有必要要求提供侧壁1717,因为仅提供它来以自对准的方式形成LDD区1720。应该注意,磷、砷或硼等被用作赋予传导性的杂质。
    接着,通过堆叠第一绝缘膜1721和第二绝缘膜1722来形成第一夹层绝缘膜1730,从而覆盖栅电极1716。就第一绝缘膜1721和第二绝缘膜1722而言,可以使用诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅(SiOXNY)膜之类的无机绝缘膜或者具有低介电常数的有机树脂膜(感光或非感光有机树脂膜)??晒┭≡竦?,可以使用含硅氧烷的膜。应该注意,硅氧烷是具有硅(Si)和氧(O)键合的骨架结构的材料。作为硅氧烷的替代物,使用有机基(例如,烃基或芳香基)?;箍梢园ǚ魑娲?。
    应该注意,由相同材料组成的绝缘膜可以被用作第一绝缘膜1721和第二绝缘膜1722。在本实施方式中,第一夹层绝缘膜1730具有两层的堆叠结构;然而,它可以具有单层或者三层或更多层的堆叠结构。
    应该注意,可以通过溅射方法、CVD方法或旋涂方法等来形成第一绝缘膜1721和第二绝缘膜1722。在使用有机树脂膜或含硅氧烷的膜的情况下,可以使用涂层方法。
    其后,将源和漏电极1723形成在第一夹层绝缘膜1730上。通过接触孔分别使源和漏电极1723连接到源区1718和漏区1719。
    应该注意,可以使用诸如银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、铑(Rh)、钨(W)、铝(Al)、
    钽(Ta)、钼(Mo)、镉(Cd)、锌(Zn)、铁(Fe)、钛(Ti)、硅(Si)、锗(Ge)、锆(Zr)或钡(Ba)这类的金属、其合金、其金属氮化物或者其堆叠膜来形成源和漏电极1723。
    接着,形成第二夹层绝缘膜1731以覆盖源和漏电极1723。就第二夹层绝缘膜1731而言,可以使用无机绝缘膜、树脂膜或这些膜的堆叠层。就无机绝缘膜而言,可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或这些膜的堆叠层。就树脂膜而言,可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸、聚酰亚胺酰胺(polyimide amide)或环氧化物等。
    将像素电极1724形成在第二夹层绝缘膜1731上。接着,形成绝缘体1725以覆盖像素电极1724的边缘。优选地形成绝缘体1725以具有在其上端或下端具有曲率的曲面,从而随后容易沉积含发光物质的层1726。例如,在将正光感丙烯酸用作绝缘体1725的材料的情况下,优选地形成绝缘体1725以具有只在上端具有曲率半径(0.2至3μm)的曲面??梢越ü涠谑纯碳林胁蝗芙獾母盒钥故醇粱蛘咄ü涠谑纯碳林腥芙獾恼钥故醇劣米骶堤?725。此外,不仅有机材料而且诸如氧化硅或氮氧化硅之类的无机材料可以被用作绝缘体1725的材料。
    接着,将含发光物质的层1726和对置电极1727形成在像素电极1724和绝缘体1725上。
    应该注意,使发光元件1728形成在其中含发光物质的层1726被夹在像素电极1724和对置电极1727之间的区域中。
    接着,参考图18A和18B来详细地描述发光元件1728。应该注意,图17中的像素电极1724和对置电极1727分别对应于图18A和18B中的像素电极1801和对置电极1802。在图18A中,像素电极是阳极,而对置电极是阴极。
    如图18A所示,发光层1813以及空穴注入层1811、空穴传输层1812、电子传输层1814和电子注入层1815等被提供在像素电极1801和对置电极1802之间。堆叠这些层,使得在施加用于设置像素电极1801的电位为高于对置电极1802的电位的电压时,从像素电极1801侧注入空穴,而从对置电极1802侧注入电子。
    在这种发光元件中,在发光层1813中重新组合从像素电极1801注入空穴和从对置电极1802注入电子,从而激发发光物质。然后,当返回到基态时,激发的发光物质发光。不具体限制发光物质,只要它可以提供发光(电致发光)。
    对形成发光层1813的物质不具体限制,所以,发光层1813可以只包含发光物质。然而,当存在可能发生浓度猝灭的可能性时,发光层1813优选地是这样的层,其中发光物质被分散在具有其能隙大于发光物质的能隙的物质(基质(host))中。这样可以防止发光物质的浓度猝灭。应该注意,能隙是指分子最低空轨道(LUMO)级和分子最高占有轨道(HOMO)级之间的能差。
    此外,对发光物质没有具体限制,并且可以使用可发出期望发光波长的光的物质。例如,为了实现发出红光,可以使用在600至680nm呈现具有发射光谱峰值的光的物质,例如,4-二氰亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(4-dicyanomethylene-2-isopropyl-6-[2-(1,1,7,7-tetramethylj ulolidine-9-yl)ethenyl-4H-pyran)(简写式:DCJTI)、4-二氰亚甲基-2-甲基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[2-(1,1,7,7-tetramethylj ulolidine-9-yl)ethenyl-4H-pyran)(简写式:DCJT)、4-二氰亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(4-dicyanomethylene-2-tert-butyl-6-[2-(1,1,7,7-tetramethylj ulolidine-9-yl)ethenyl-4H-pyran)(简写式:DCJTB)、periflanthene、或者2,5-二氰-1,4-二[2-(10-甲氧基-1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯(2,5-dicyano-1,4-bis[2-(10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidine-9-yl)ethenyl]benzene)。
    为了发出绿光,可以使用在500至550nm呈现具有发射光谱峰值的光的物质,诸如,N,N’-二甲基喹吖啶酮(N,N’-dimethylquinacridon)(简写式:DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-羟基喹啉)铝(tris(8-q uinolinolato)aluminum)(简写式:Alq)、或者N,N’-联苯二羟基喹啉并吖啶(N,N’-diphenylquinacridon)(DPQd)。为了发出蓝光,可以使用在420至500nm呈现具有发射光谱峰值的光的物质,诸如,9,10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(9,10-di(2-naphthyl)-tert-butylanthracene)(简写式:t-BuDNA)、9,9’-联蒽(9,9’-bianthryl)、9-10-联苯蒽(9,10-diphenylanthracene)(简写:DPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(9,10-bis(2-naphthyl)anthracene)(简写式:DNA)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-镓(bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-phenylphenolate-gallium)(简写式:BGaq)、或者二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-铝(bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-phenylphenolate-aluminum)(简写式:BAlq)。
    对于分散发光物质而使用的物质没有具体地限制,并且,例如,可以使用诸如9,10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(9,10-di(2-naphthyl)-tert-butylanthracene)(简写式:t-BuDNA)之类的蒽衍生物、诸如4,4’-二(N-咔唑基)联苯(4,4′-bis(N-carbazolyl)biphenyl)(简写式:CBP)之类的咔唑衍生物或者诸如二[2-(2-羟苯基)吡啶]锌(bis[2-(2-hydroxyphenyl)pyridinato]zinc)(简写式:Znpp2)或二[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌(bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazolato]zinc)(简写式:ZnBOX)之类的金属络合物等。
    尽管不具体限制形成像素电极1801的阳极材料,但是优选地使用具有高功函数(4.0eV或更高)的金属、合金、电传导化合物或其混合物。这种阳极材料的特定示例包括金属氧化物材料,诸如氧化铟锡(简写式:ITO)、含氧化硅的ITO或氧化铟锌(简写式:IZO),该氧化铟锌利用其中氧化铟被混合有2至20wt%的氧化锌(ZnO)的靶来形成。此外,可以给定金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或者金属氮化物材料(例如,TiN)。
    另一方面,就形成对置电极1802的物质而言,可以使用具有低功函数(3.8eV或更低)的金属、合金、电传导化合物或其混合物。这种阴极材料的特定示例包括属于周期表的第1族或第2族的元素,即,诸如锂(Li)或铯(Cs)之类的碱金属;诸如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)之类的碱土金属;或含这些的合金(MgAg或AlLi)。此外,当具有优质电子注入特性的层被提供在对置电极1802和发光层1813之间以使具有优质电子注入特性的层与对置电极1802接触时,可以通过使用包括描述为用于像素电极1801的材料的诸如Al、Ag、ITO或含氧化硅的ITO之类的各种传导材料来形成对置电极1802,而不管功函数的量值如何??晒┭≡竦?,通过使用具有用于形成电子注入层1815的特定优质的电子注入作用的材料可以获得类似的效果,随后对其进行描述。
    应该注意,为了向外部引出发出的光,优选地,像素电极1801和对置电极1802中的一个或两个是由ITO等构成的透明电极或者是由几个到几十个nm厚度形成的透明电极,从而它/它们可以传输可见光。
    将空穴传输层1812提供在像素电极1801和发光层1813之间,如图18A所示??昭ù洳闶蔷哂写酉袼氐缂?801向发光层1813传输注入的空穴的功能的层。通过提供空穴传输层1812来使像素电极1801和发光层1813彼此分开,可以防止由于金属引起的发光猝灭。
    应该注意,使用具有优质空穴特性的物质而优选地形成空穴传输层1812,并且具体地,优选地使用具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的物质。应该注意,具有优质空穴传输特性的物质是指具有比电子的迁移率更高的空穴迁移率。就可以被用来形成空穴传输层1812的物质的示例而言,存在4,4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-联苯(简写式:NPB)、4,4’-二(N-[3-甲基苯基]-N-苯基氨基)-联苯(简写式:TPD)、4,4’,4”-三(N,N-联苯基氨基)-三苯氨(简写式:TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯氨(简写式:MTDATA)、4,4’-二{N-[4-(N,N-双-m-甲苯氨基)苯基]-N-苯氨基}联苯(简写式:DNTPD)、1,3,5-三[N,N-二(m-甲苯基)氨基]苯(简写式:m-MTDAB)、4,4’,4”-三(N-咔唑基(carbazolyl))三苯氨(简写式:TCTA)、酞菁染料(简写式:H2Pc)、酞菁铜(简写式:CuPc)和酞菁钒(简写式:VOPc)等。此外,空穴传输层1812可以是具有多层结构的层,该多层结构通过将由前述的物质形成的两层或更多层进行组合而形成。
    此外,可以将电子传输层1814提供在对置电极1802和发光层1813之间,如图18A所示。此处,电子传输层是具有从对置电极1802向发光层1813传输注入的电子的功能的层。通过提供电子传输层1814而将对置电极1802和发光层1813彼此分开,可以防止由于金属引起的发光猝灭。
    不具体限制电子传输层1814的材料,并且可以利用具有喹啉衍生物架构或苯并喹啉架构的金属络合物来形成电子传输层1814,该金属络合物诸如三(8-羟基喹啉)铝(简写式:Alq)、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝(简写式:Almq3)、二(10-羟基苯并[h]-羟基喹啉)铍(简写式:BeBq2)或者二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-phenylphenolato-铝(简写式:BAlq)等??晒┭≡竦?,可以利用具有氧氮杂茂配合基(oxazole ligand)或间硫氮茂配合基(thiazole ligand)的金属络合物来形成电子传输层1814,这些诸如二[2-(2-羟苯基)苯并噁唑]锌(bis[2-(2-hydroxyphenyl])benzoxazolate)zinc)(简写式:Zn(BOX)2)或者二[2-(2-羟苯基)苯并噻唑]锌(bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolate]zinc)(简写式:Zn(BTZ)2)等。此外,形成电子传输层1814可以利用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole)(简写式:PBD);1,3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基)苯(1,3-bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-yl]benzene)(简写式:OXD-7);3-(4-叔丁基苯基]-4-苯基-5-(4-联苯基)-1,2,4-三唑(3-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazole)(简写式:TAZ);3-(4-叔丁基苯基]-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1,2,4-三唑(3-(4-tert-butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazole)(简写式:p-EtTAZ);红菲绕啉(bathophenanthroline)(简写式:BPhen);或者浴铜灵(bathocuproin)(简写式:BCP)等。利用具有比上述的空穴迁移率更高的电子迁移率的物质来优选地形成电子传输层1814。此外,利用具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的物质来优选地形成电子传输层1814。应该注意,电子传输层1814可以是具有多层结构的层,通过将由前述的物质形成的两层或更多层进行组合而形成该多层结构。
    此外,可以将空穴注入层1811提供在像素电极1801和空穴传输层1812之间,如图18A所示。此处,空穴注入层是指具有从用作阳极的电极向空穴传输层1812引发空穴注入的层。
    不具体限制空穴注入层1811的材料,并且可以利用诸如氧化钼(MoOX)、氧化钒(VOX)、氧化钌(RuOX)、氧化钨(WOX)或氧化锰(MnOX)之类的金属氧化物来形成空穴注入层1811??晒┭≡竦?,可以利用诸如酞菁染料(缩写为H2Pc)或酞菁铜(CuPc)之类的基于酞菁染料的化合物、诸如4,4-二{N-[4-(N,N-二-m-甲苯胺基)苯基]-N-苯胺基}联苯(简写式:DNTPD)之类的基于芳族胺的化合物、以及诸如聚(乙撑二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)的高分子化合物等来形成空穴注入层1811。
    此外,可以将前述的金属氧化物和具有优质空穴传输特性的物质的混合物提供在像素电极1801和空穴传输层1812之间。这样的层不会引起驱动电压的升高,甚至在加厚该层时;所以,可以通过调整层的厚度来实施利用微腔效应或光干涉效应的光设计。所以,可以制造具有优质色彩纯度和根据视角色彩改变较少的高品质发光元件。此外,可以控制这样层的膜厚度,从而防止像素电极1801和对置电极1802之间的短路,这是由于在像素电极1801的表面上膜沉积时造成的不规则变化或者由于在电极表面上剩余的细小残余引起的。
    此外,可以将电子注入层1815提供在对置电极1802和电子传输层1814之间,如图18A所示。在此,电子注入层是具有从用作阴极的电极向电子传输层1814引发电子注入的层。当不具体提供电子传输层时,可以通过在用作阴极的电极和发光层之间提供电子注入层而有助于向发光层的电子注入。
    不具体限制电子注入层1815的材料,并且可以利用诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2)之类的碱金属或碱土金属的化合物来形成电子注入层1815??晒┭≡竦?,可以利用诸如Alq或4,4-二(5-甲基苯并恶唑-2-基)均二苯代乙烯(BzOs)之类的具有优质电子传输特性的物质和诸如镁或锂之类的碱金属或碱土金属的混合物来形成电子注入层1815。
    应该注意,可以通过使用蒸镀方法、喷墨方法或涂覆方法等来形成空穴注入层1811、空穴传输层1812、发光层1813、电子传输层1814和电子注入层1815中的每一个。此外,也可以通过使用溅射方法或蒸镀方法等来形成像素电极1801或对置电极1802。
    此外,不将发光元件的层结构限制于图18A中所示的情况,所以,可以通过顺序形成用作阴极的电极并在其上形成上部层来形成发光元件,如图18B所示。即,可以将像素电极1801形成为阴极,然后,可以在像素电极1801上顺序地堆叠电子注入层1815、电子传输层1814、发光层1813、空穴传输层1812、空穴注入层1811和对置电极1802。应该注意,对置电极1802起作阳极的作用。
    尽管在此示出了具有单发光层的发光元件,但是发光元件可以包括多个发光层。当形成多个发光层并且混合来自各自发光层的发光时,可以获得白光。例如,在形成包括两个发光层的发光元件的情况下,优选地在第一发光层和第二发光层之间提供间隔层、产生空穴的层和产生电子的层。这种结构使得从各自发光层向外部发出的光能够被可视地混合并被感知为白光。
    在图17中通过像素电极1724和对置电极1727中的一个或两个将发出的光引到外部。所以,像素电极1724和对置电极1727中的一个或两个由发光物质形成。
    当仅仅对置电极1727由发光物质形成时,通过对置电极1727从衬底的反侧引出发出的光,如图19A所示。当仅仅像素电极1724由发光物质形成时,通过像素电极1724从衬底侧引出发出的光,如图19B所示。当像素电极1724和对置电极1727都由发光物质形成时,通过像素电极1724和对置电极1727从衬底侧和其反侧引出发出的光,如图19C所示。
    接着,描述通过使用用于晶体管1713的半导体层的非晶态半导体膜而形成的具有交错结构的晶体管。图20A和20B示出了像素的部分结构视图。应该注意,在图20A和20B的每个图中,示出了具有交错结构的晶体管,并且也结合描述了包括在像素中的电容器。
    如图20A所示,基础膜2012被形成在衬底2011上。此外,像素电极2013被形成在基础膜2012上。此外,第一电极2014与像素电极2013由相同的材料形成并且它们在同一层中。
    此外,布线2015和布线2016被形成在基础膜2012上,并且像素电极2013的边缘用布线2015覆盖。具有n型导电性的n型半导体层2017和n型半导体层2018中的每一个被分别形成在布线2015和布线2016上。此外,半导体层2019被形成在基础膜2012上并且在布线2015和布线2016之间。延伸一部分半导体层2019,使得与n型半导体层2017和n型半导体层2018重叠。应该注意,该半导体层由诸如非晶硅(a-Si:H)的非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶半导体构成的非晶态半导体膜形成。此外,栅绝缘膜2020被形成在半导体层2019上。由与栅绝缘膜2020相同材料构成并与其在同一层中的绝缘膜2021也被形成在第一电极2014上。
    此外,栅电极2022被形成在栅绝缘膜2020上,并且因此,形成晶体管2025。此外,由与栅电极2022相同材料构成的和与其在同一层中的第二电极2023被形成在具有在其间介入绝缘膜2021的第一电极2014上,并且形成电容器2014以具有其中绝缘膜2021被夹在第一电极2014和第二电极2023之间的结构。形成夹层绝缘膜2026以覆盖像素电极2013、晶体管2025和电容器2024的边缘。
    包含发光物质的层2027和对置电极2028被形成在夹层绝缘膜2026和位于夹层绝缘膜2026的开口中的像素电极2013上,并且发光元件2029被形成在其中含有发光物质的层2027被夹在像素电极2013和对置电极2028之间的区域中。
    在图20A中示出的第一电极2014可以由与布线2015和2016相同的材料构成并与其在相同的层中,如图20B所示,并且可以形成电容器2031以具有其中绝缘膜被夹在第一电极2030和第二电极2023之间的结构。尽管n沟道晶体管被用作图20A和20B中的晶体管2025,但也可以使用p沟道晶体管。
    衬底2011、基础膜2012、像素电极2013、栅绝缘膜2020、栅电极2022、夹层绝缘膜2026、含发光物质的层2027和对置电极2028的材料可以与图17中示出的衬底1711、基础膜1712、像素电极1724、栅绝缘膜1715、栅电极1716、夹层绝缘膜1730和1731、含发光物质的层1726和对置电极1727的材料类似。此外,布线2015和布线2016可以通过使用与图17中的源和漏电极1723的材料相类似的材料来形成。
    作为具有作为半导体层的非晶态半导体膜的晶体管的示例结构,图21A和21B示出了像素的部分截面视图,该像素包括具有其中栅电极被夹在衬底和半导体层之间的结构的晶体管,即,其中栅电极被位于半导体层之下的底栅晶体管。
    基础膜2112被形成在衬底2111上。栅电极2113被形成在基础膜2112上。此外,第一电极2114由与栅电极2113相同的材料构成并与栅电极2113在同一层中??梢岳糜胪?7中所示的栅电极1716相同的材料形成栅电极2113,该材料诸如掺有磷的多晶硅或者金属和硅的化合物的硅化物。
    形成栅绝缘膜2115以覆盖栅电极2113和第一电极2114。
    半导体层2116被形成在栅绝缘膜2115上。由与半导体层2116相同的材料构成的并与其在相同层中的半导体层2117被形成在第一电极2114上。应该注意,该半导体层由诸如非晶硅(a-Si:H)的非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶半导体构成的非晶态半导体膜形成。
    具有n型导电性的n型半导体层2118和n型半导体层2119中的每一个被形成在半导体层2116上,而n型半导体层2120被形成在半导体层2117上。
    布线2121和布线2122被分别形成在n型半导体层2118和n型半导体层2119上,并且因此,形成晶体管2129。由与布线2121和布线2122相同的材料构成的并与其在同一层的导电层2123被形成在n型半导体层2120上。导电层2123、n型半导体层2120和半导体层2117形成第二电极。应该注意,电容器2130被形成为具有其中栅绝缘膜2115被夹在该第二电极和第一电极2114之间的结构。
    延伸布线2121的一端,并且在布线2121的延伸部分上形成像素电极2124。
    形成绝缘体2125以覆盖像素电极2124、晶体管2129和电容器2130的端部。
    使含发光物质的层2126和对置电极2127形成在像素电极2124和绝缘体2125上,并且使发光元件2128被形成在其中含发光物质的层2126被夹在像素电极2124和对置电极2127之间的区域中。
    不具体要求提供用作电容器2130的第二电极的一部分的半导体层2117和n型半导体层2120。即,可以形成电容器以具有其中导电层2123被用作第二电极并且栅绝缘膜2115被夹在第一电极2114和导电层2123之间的结构。
    尽管将n沟道晶体管用作晶体管2129,但是也可以使用p沟道晶体管。
    应该注意,当形成图21A中的布线2121之前形成电极2124时,可以形成图21B中示出的电容器2132,其具有其中栅绝缘膜2115被夹在第一电极2114和第二电极2131之间的结构,其由与像素电极2124相同的材料构成并与其在相同的层中。
    尽管描述了具有沟道蚀刻结构的反交错晶体管(inversely staggered transistor),但也可以使用具有沟道?;そ峁沟木骞?。接着,参考图22A和22B来描述具有沟道?;そ峁沟木骞艿氖纠?。应该注意,图21A和21B以及图22A和22B相同的部分由相同的附图标记来表示。
    图22A中示出的具有沟道?;そ峁沟木骞?201不同于图21A中示出的具有沟道蚀刻结构的晶体管2129在于:将用于蚀刻掩模的绝缘体2202提供在其中形成沟道的半导体层2116的区域上。
    类似地,图22B中示出的具有沟道?;そ峁沟木骞?201不同于图21B中示出的具有沟道蚀刻结构的晶体管2129在于:将用于蚀刻掩模的绝缘体2202提供在其中形成沟道的半导体层2116的区域上。
    对于包括在本发明的像素中的晶体管的半导体层,可以通过使用非晶态半导体膜来降低制造成本。应该注意,参考图17描述的材料可以被用作各自的材料。
    不将晶体管和电容器的结构限于上述的那些,并且可以使用具有各种结构的晶体管和电容器。
    此外,由多晶硅(p-Si:H)等构成的晶态半导体膜以及由诸如非晶硅(a-Si:H)之类的非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶半导体构成的非晶态半导体膜可以被用于晶体管的半导体层。
    现在参考图23,描述了包括晶体管的像素的部分截面视图,该晶体管具有作为半导体层的晶态半导体膜。应该注意,图23中示出的晶体管2318是图29中示出的多栅晶体管。
    如图23所示,基础膜2302被形成在衬底2301上,并且半导体层2303被形成在其上。应该注意,通过使晶态半导体膜形成图案为理想的形状而形成半导体层2303。
    下面描述形成晶态半导体膜的示例方法。首先,通过溅射方法或CVD方法等将非晶硅膜沉积在衬底2301上。不将沉积的材料限于非晶硅膜,而可以使用由非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶半导体构成的非晶态半导体膜。此外,也可以使用诸如非晶硅锗膜之类的具有非晶结构的化合物半导体膜。
    然后,利用热结晶方法、激光结晶方法或使用诸如镍等之类的催化元素的热结晶方法等来晶化沉积的非晶硅膜。因此,获得晶态半导体膜。也可以通过组合这些结晶方法来执行晶化。
    在通过热结晶方法来形成晶态半导体膜的情况下,可以使用加热炉、激光照射、RTA(快速热处理)或组合这些的方法。
    当通过激光结晶方法来形成晶态半导体膜时,可以使用连续波激光束(CW激光束)或脉冲激光束。就可以在此使用的激光束而言,可以使用从以下一种或多种激光器发出的激光束,该一种或多种激光器是诸如Ar激光器、Kr激光器或准分子激光器之类的气体激光器;使用单晶YAG、TVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3或GdVO4或者掺杂有作为掺杂物的Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4作为介质的激光器;玻璃激光器;红宝石激光器、紫翠玉激光器;Ti:蓝宝石激光器;铜蒸汽激光器;和金蒸汽激光器??梢酝ü靡陨霞す馐幕ɑ蚨涡巢ㄖ了拇涡巢す馐丈浒氲继迥だ椿竦么罅>兜慕峋?。例如,可以使用Nd:YVO4激光(基波:1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。此时,需要激光的能量密度为大约0.01至100MW/cm2(优选地,0.1至10MW/cm2)。对于照射来讲,扫描速率被设置为大约10至2000cm/sec(厘米/秒)。
    应该注意,使用单晶YAG、TVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3或GdVO4或者掺杂有作为掺杂物的Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4作为介质的激光器;Ar离子激光器;或Ti:蓝宝石激光器可以是CW激光器??晒┭≡竦?,可以通过执行Q转换操作或模式锁定(mode locking)等使这样的激光以10MHz或更高的重复率脉动。当以10MHz或更高的重复率使激光束脉动时,在通过先前的激光熔化后和在被固化前用以下的脉动激光照射半导体膜。所以,与使用低重复率的脉动激光的情况不同,可以在半导体膜中连续移动在固相和液相之间的分界面,从而可以获得在扫描方向上持续生长的晶粒。
    在使用诸如镍之类的催化剂元素、通过热结晶方法而形成晶态半导体膜的情况下,为了去除诸如镍之类的催化剂元素,在结晶后执行吸气处理(gettering treatment)是优选的。
    通过前述的结晶,在部分非晶形半导体膜中形成结晶区。使部分结晶的晶态半导体膜形成图案为期望的形状,从而形成岛形半导体膜。该半导体膜被用于晶体管的半导体层2303。
    结晶半导体层被用于用作晶体管2318的源区或漏区的杂质区2305和沟道形成区2304以及用作电容器2319的底部电极的杂质区2308和半导体层2306。应该注意,不具体要求提供杂质区2308。此外,可以对沟道形成区2304和半导体层2306执行沟道掺杂。
    接着,将栅绝缘膜2309形成在半导体层2303和电容器2319的底部电极上。此外,将栅电极2310形成在具有插在其间的栅绝缘膜2309的半导体层2303上,并且将由与栅电极2310相同的材料构成的并与其在相同层中的顶部电极2311形成在具有插在其间的栅绝缘膜2309的电容器2319的半导体层2306上。以这种方式,制造晶体管2318和电容器2319。
    接着,形成夹层绝缘膜2312以覆盖晶体管2318和电容器2319,并且使布线2313形成在夹层绝缘膜2313上,从而通过接触孔与杂质区2305接触。然后,使像素电极2314形成在夹层绝缘膜2312上以与布线2313接触,并且形成绝缘体2315以覆盖像素电极2314的端部和布线2313。此外,将包含发光物质的层2316和对置电极2317形成在像素电极2314上。因此,发光元件2320被形成在其中包含发光物质的层2316被夹在像素电极2314和对置电极2317之间的区中。
    图24示出了包括底栅晶体管的像素的部分截面,该底栅晶体管使用用于半导体层的由多晶硅(p-Si:H)等构成的晶态半导体膜。
    使基础膜2402形成在衬底2401上,并且使栅电极2403形成在其上。此外,电容器2423的第一电极2404由与栅电极2403相同的材料形成并与栅电极2403在相同的层中。
    形成栅绝缘膜2405以覆盖栅电极2403和第一电极2404。
    将半导体层形成在栅绝缘膜2405上。应该注意,通过使用热结晶方法、激光晶化方法或使用诸如镍之类的催化剂元素的热结晶方法等来晶化由非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶半导体等构成的非晶态半导体膜而形成半导体层,然后使晶化的半导体膜形成图案为期望的形状。
    应该注意,半导体层被用于形成沟道形成区2406、LDD区2407、和用作晶体管2422的源区或漏区的杂质区2408,以及用作第二电极的区域2409、和电容器2423的杂质区2410和2411。应该注意,没有必要要求提供杂质区2410和2411。此外,可以用杂质掺杂沟道形成区2406和区2409。
    应该注意,电容器2423具有其中栅绝缘膜2405被夹在第一电极2404和第二电极之间的结构,该第二电极包括由半导体层等形成的区域2409。
    接着,形成第一夹层绝缘膜2412以覆盖半导体层,并且将布线2413形成在第一夹层绝缘膜2412上,从而通过接触孔与杂质区2408接触。
    使开口2415形成在第一夹层绝缘膜2412中。形成第二夹层绝缘膜2416以覆盖晶体管2422、电容器2423和开口2415,并且使像素电极2417形成在第二夹层绝缘膜2416上,从而通过接触孔连接到布线2413。此外,形成绝缘体2418以覆盖像素电极2417的端部。然后,使包含发光物质的层2419和对置电极2420形成在像素电极2417上。因此,发光单元2421被形成在其中包含发光物质的层2419被夹在像素电极2417和对置电极2420之间的区域中。应该注意,开口2415位于发光元件2421之下。即,由于第一夹层绝缘膜2412具有开口2415,所以当使来自发光元件2421的发出光从衬底侧引出时,可以增加透射率。
    通过使用用于包括在本发明像素中的晶体管的半导体层的晶态半导体膜,较容易例如在与像素部分913相同的衬底上形成图9中的扫描线驱动电路912和信号线驱动电路911。
    应该注意,不将利用用于半导体层的晶态半导体膜的晶体管的结构限于上述结构,因此晶体管具有各种结构。对于电容器来讲,可以是同样的情况。在本实施方式中,可以适当地使用用于图17中的材料,除非另有说明。
    在本实施方式中示出的晶体管可以被用作包括在实施方式1至7的任何一个中描述的像素中的晶体管,其控制提供给发光元件的电流值。所以,通过类似于实施方式1至7来使像素操作,可以抑制由晶体管的阈值电压的变化引起的电流变化。所以,可以将根据亮度数据的电流提供给发光元件,并且因此可以抑制亮度的变化。此外,因为利用固定在恒定电位的对置电极来进行操作,所以可以降低功耗。
    此外,当将这样的像素应用到图6的显示设备时,每个像素除了在其寻址周期之外都可以发光。所以,可以显著地增加发光周期相对一帧周期的比(即,占空比),并且其可以是大约100%。因此,可以提供没有多少亮度变化且高占空比的显示设备。
    此外,由于可以将阈值写入周期设置为较长,所以控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以被准确地写入电容器。所以,提高了显示设备的可靠性。
    (实施方式9)
    在本实施方式中,参考图25A和25B描述本发明显示设备的一种模式。
    图25A是示出显示设备的顶视图,而图25B是图25A的A-A’线的截面视图(沿着线A-A’的截面视图)。该显示设备包括在衬底2510上的信号线驱动器电路2501、像素部分2502、第一扫描线驱动器电路2503和第二扫描线驱动器电路2506,这些在附图中通过虚线表示出来。该显示设备也包括密封衬底2504和密封剂2505,并且通过它们围绕的部分显示设备是间隔2507。
    应该注意,布线2508是用于传输信号以便被输入到第一扫描线驱动器电路2503、第二扫描线驱动器电路2506和信号线驱动器电路2501的布线,并且通过用作外部输入端的FPC(柔性印刷电路)2509接收视频信号、时钟信号和起始信号等。通过COG(玻璃上芯片)等在FPC2509和显示设备的连接部分上安装IC芯片(具有存储器电路和缓冲器电路等的半导体芯片)2518和2519。尽管在此只示出了FPC,但是可以将印刷线路板(PWB)附接到FPC。本发明的显示设备不仅包括显示设备的主体而且包括具有附接到其FPC或PWB的显示设备。此外,其也可以包括安装IC芯片等的显示设备。
    参考图25来描述截面结构。尽管像素部分2502和其电位驱动器电路(第一扫描驱动器电路2503、第二扫描驱动器电路2506和信号线驱动器电路2501)被实际形成在衬底2510上,但是在附图中只示出了信号线驱动器电路2501和像素部分2502。
    应该注意,信号线驱动器电路2501包括诸如n沟道晶体管2520和2521之类的具有单极性的晶体管。不必说,可以使用p沟道晶体管,或者可以不仅通过使用n沟道晶体管而且通过使用p沟道晶体管来形成CMOS电路。在本实施方式中,描述其中外围驱动电路被形成在与像素部分相同的衬底上的显示面板,然而,本发明不被限于此。所有或部分外围驱动器电路可以被形成在IC芯片等上并且通过COG等被安装在显示面板上。
    在实施方式1至7中的任何一个中描述的像素被用于像素部分2502。应该注意,图25B示出了用作开关的晶体管2511、控制提供给发光元件的电流值的晶体管2512和发光元件2528。应该注意,晶体管2512的第一电极被连接到发光元件2528的像素电极2513。此外,形成绝缘体2514以覆盖像素电极2513的端部。在此,使用正感光丙烯酸树脂膜来形成绝缘体2514。
    形成绝缘体2514以在其上端或下端具有曲率的曲面,从而获得理想的覆盖范围。例如,在将正感光丙烯酸树脂膜用作绝缘体2514的材料的情况下,优选地形成绝缘体2514而只在上端具有曲率半径(0.2至3μm)的曲面??梢越ü庹丈湓谑纯碳林谐晌豢扇艿母盒钥故醇粱蛘咄ü庹丈湓谑纯碳林谐晌扇艿恼钥故醇劣米骶堤?514。
    使包含发光物质的层2516和对置电极2517形成在像素电极2513上。只要包含发光物质的层2516被至少提供有发光层,那么不对除了发光层的层进行具体地限制,因此,可以适当地选择这些层。
    通过使用密封剂2505将密封衬底2504附接到衬底2510,获得一种结构,其中发光元件2528被提供在由衬底2510、密封衬底2504和密封剂2505围绕的间隔2507中。应该注意,间隔2507可以被填有惰性气体(例如,氮或氩等)或密封剂2505。
    应该注意,环氧树脂被优选地用作密封剂2505。该材料允许尽可能少的湿气和氧透过它是优选的。就密封衬底2504的材料而言,可以使用由FRP(纤维玻璃增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚脂薄膜、聚酯或丙烯酸等形成的塑料衬底而非玻璃衬底或石英衬底。
    通过对于像素部分2502使用在实施方式1至7中描述的任何像素,可以抑制随时间像素亮度的变化或者像素亮度的波动。因此,可以获得具有较高占空比和较高品质的显示设备。此外,因为利用固定在恒定电位的对置电极执行本发明的操作,所以可以降低功耗。
    如图25A和25B所示,通过在相同的衬底上形成所有的信号线驱动器电路2501、像素部分2502、第一扫描线驱动器电路2503和第二扫描线驱动器电路2506,可以降低显示设备的成本。此外,在那种情况下,通过针对信号线驱动器电路2501、像素部分2502、第一扫描线驱动器电路2503和第二扫描线驱动器电路2506使用具有单极性的晶体管,可以简化制造工艺。所以,可以进一步降低成本。
    可以用前述方式获得本发明的显示设备。应该注意,前述的结构仅仅是示例性的,而本发明显示设备的结构不限于此。
    显示设备也可以具有图26A中所示的结构,其中信号线驱动器电路2601被形成在IC芯片上,而IC芯片通过COG等被安装在显示设备上。应该注意,图26A的衬底2600、像素部分2602、第一扫描线驱动器电路2603、第二扫描线驱动器电路2604、FPC 2605、IC芯片2606、IC芯片2607、密封衬底2608和密封剂2609分别对应于图25A中的衬底2510、像素部分2502、第一扫描线驱动器电路2503、第二扫描线驱动器电路2506、FPC 2509、IC芯片2518、IC芯片2519、密封衬底2504和密封剂2505。
    也就是说,只将需要高速操作的信号线驱动器电路形成在使用CMOS等的IC芯片上来降低功耗。此外,通过将由硅圆晶等构成的半导体芯片用作IC芯片可以实现更高速的操作和更低的功耗。
    应该注意,通过在与像素部分2602相同的衬底上形成第一扫描线驱动器电路2603和第二扫描线驱动器电路2604,可以降低成本。此外,通过形成第一扫描线驱动器电路2603、第二扫描线驱动器电路2604和使用具有单极性的晶体管的像素部分2602,可以进一步降低成本。此时,可以通过对于第一扫描线驱动器电路2603和第二扫描线驱动器电路2604使用启动陷阱(boot trap)电路来防止输出电位的下降。此外,在针对包括在第一扫描线驱动器电路2603和第二扫描线驱动器电路2604中的晶体管的半导体层使用非晶硅的情况下,由于衰退导致每个晶体管的阈值电压变化。所以,提供纠正变化的功能是优选的。
    通过使用用于像素部分2602的在实施方式1至7中描述的任何像素,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得更高占空比和更高品质的显示设备。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,通过在FPC2605和衬底2600的连接部分上安装被提供有功能电路(存储器或缓冲器)的IC芯片可以有效地利用衬底区。
    此外,也可以使用图26B中示出的结构,其中对应于图25A的信号线驱动器电路2501、第一扫描线驱动器电路2503和第二扫描线驱动器电路2506的信号线驱动器电路2611、第一扫描线驱动器电路2613和第二扫描线驱动器电路2614被形成在IC芯片上,并且IC芯片通过COG等被安装在显示设备上。应该注意,图26B的衬底2610、像素部分2612、FPC 2615、IC芯片2616、IC芯片2617、密封衬底2618和密封剂2619分别对应于图25A的衬底2510、像素部分2502、FPC 2509、IC芯片2518、IC芯片2519、密封衬底2504和密封剂2505。
    此外,通过使用用于像素部分2612中晶体管的半导体层的诸如非晶硅(a-Si:H)膜之类的非晶态半导体膜,可以降低成本。此外,可以形成大尺寸的显示面板。
    此外,在像素的行方向上和列方向上没有必要要求提供第一扫描线驱动器电路、第二扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路。例如,如27A所示的形成在IC芯片上的外围驱动器电路2701可以合并图26B中所示的第一扫描线驱动器电路2613、第二扫描线驱动器电路2614和信号线驱动器电路2611的功能。应该注意,图27A的衬底2700、像素部分2702、FPC 2704、IC芯片2705、IC芯片2706、密封衬底2707和密封剂2708分别对应于图25A的衬底2510、像素部分2502、FPC 2509、IC芯片2518、IC芯片2519、密封衬底2504和密封剂2505。
    图27B示出了在图27A的显示设备中的布线连接的示意图。图27B示出了衬底2710、外围驱动器电路2711、像素部分2712、FPC 2713和FPC 2714。
    FPC 2713和FPC 2714从外部向外围驱动器电路2711输入信号和电源电位。然后,使外围驱动器电路2711的输出输入到在行方向上和列方向上的被连接到包括在像素部分2712中的像素的布线。
    在使用白光发光单元作为发光单元的情况下,可以通过提供具有滤色片的密封衬底来实现全彩色显示。本发明也可以被应用到这样的显示设备。图28示出了像素部分的部分截面视图的示例。
    如图28所示,基础膜2802被形成在衬底2800上;控制提供给发光元件的电流值的晶体管2801被形成在基础膜2802上;并且与晶体管2801的第一电极接触地形成像素电极2803。在像素电极2803上形成包含发光物质的层2804和对置电极2805。
    应该注意,其中包含发光物质的层2804被夹在像素电极2803和对置电极2805之间的部分用作发光元件。应该注意,在图28中发出白光。红色滤色片2806R、绿色滤色片2806G和蓝色滤色片2806B被提供在发光元件上从而实现全彩色显示。此外,提供黑色矩阵(也被称作“BM”)2807来分开这些彩色滤色片。
    可以适当地将本实施方式的显示设备与实施方式8所示的结构以及实施方式1至7中所示的结构组合。此外,本发明的显示设备的结构不限于前述的结构,并且因此本发明的显示设备的结构可以被应用到具有不同结构的显示设备。
    (实施方式10)
    本发明的显示设备可以被应用到各种电子设备。具体地,其可以被应用到电子设备的显示部分。电子设备包括相机(例如,视频摄像机或数码相机等)、护目镜(goggle)显示器、导航系统、音频再生设备(例如,汽车音响或音频组件装置等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(例如,移动计算机、移动电话、便携式游戏机或电子书等)以及具有记录介质的图像再现设备(具体地,用于再现诸如多功能数码光盘(DVD)的记录介质以及具有显示再现图像的设备)。
    图33A示出了包括机架3301、支撑体3302、显示部分3303、扬声器部分3304和视频输入端3305等。
    应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3303。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。所以,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的显示器。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。应该注意,该显示器在其分类中包括被用于显示信息的所有显示设备,例如,个人计算机、TV广播接收机和广告显示器等。
    尽管近年来对大尺寸显示器的需求增加,但是显示器尺寸的增加使得成本增加成了问题。所以,基本任务是减少成本和尽可能低地抑制高品质产品的价格。
    由于可以利用具有单极性的晶体管来制造本发明的像素,所以可以减少制造步骤的数目并且可以降低制造成本。此外,通过使用用于包括在像素中的每个晶体管的半导体层的诸如非晶硅(a-Si:H)膜的非晶态半导体膜,可以简化工艺并且可以进一步降低成本。在那种情况下,将像素部分的外围驱动器电路形成在IC芯片上并且通过COG(玻璃上芯片)等将IC芯片安装在显示面板上是优选的。应该注意,可以在IC芯片上形成高速操作的信号线驱动器电路,并且利用包括具有单极性晶体管的电路,可以在与像素部分相同的衬底上形成相对低速操作的扫描线驱动器电路。
    图33B示出了包括主体3311、显示部分3312、图像接收部分3313、操作键3314、外部连接端口3315和快门3316等的相机。
    应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3312。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。所以,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的相机。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。
    近年来,性能的提高验证了数码相机等的制造竞争。所以,有必要尽可能低地抑制高性能产品的价格。
    由于可以利用单极性晶体管来制造本发明的像素,所以可以减少制造步骤的数目并且可以降低制造成本。此外,通过使用用于包括在像素中的每个晶体管的半导体层的诸如非晶硅(a-Si:H)膜的非晶态半导体膜,可以简化工艺并且可以进一步降低成本。在那种情况下,将像素部分的外围驱动器电路形成在IC芯片上并且通过COG(玻璃上芯片)等将IC芯片安装在显示面板上是优选的。应该注意,可以在IC芯片上形成高速操作的信号线驱动器电路,并且利用包括具有单极性晶体管的电路,可以在与像素部分相同的衬底上形成相对低速操作的扫描线驱动器电路。
    图33C示出了包括主体3321、机架3322、显示部分3323、键盘3324、外部连接端口3325和定位设备3326等的计算机。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3323。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。所以,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的计算机。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    图33D示出了移动计算机,其包括主体3331、显示部分3332、开关3333、操作键3334和红外端口3335等。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3332。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的移动计算机。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    图33E示出了提供有记录介质的便携式图像再现设备(具体地,DVD播放器),其包括主体3341、机架3342、显示部分A 3343、显示部分B 3344、记录介质(DVD等)读取部分3345、操作键3346和扬声器部分3347等。显示部分A 3343主要显示图像数据,而显示部分B 3344主要显示文本数据。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分A 3343和显示部分B 3344。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的图像再现设备。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    图33F示出了护镜显示器,其包括主体3351、显示部分3352和臂部3353等。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3352。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的护镜显示器。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    图33G示出了视频摄像机,其包括主体3361、显示部分3362、机架3363、外部连接端口3364、??亟邮詹糠?365、图像接收部分3366、电池3367、音频输入部分3368、操作键3369和目镜部分3360等。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3362。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的视频摄像机。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    图33H示出了移动电话,其包括主体3371、机架3372、显示部分3373、音频输入部分3374、音频输出部分3375、操作键3376、外部连接端口3377和天线3378等。应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于显示部分3373。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的移动电话。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    如上所述,可以将本发明应用到各种电子设备。
    (实施方式11)
    在本实施方式中,参考图34描述了在显示部分中包括本发明的显示设备的移动电话的示例结构。
    显示面板3410以可随意拆开的方式被并入机壳3400中??梢愿菹允久姘?410的尺寸来适当地改变机壳3400的形状和尺寸。使固定显示面板3410的机壳3400适于印刷电路板3401,并且使其作为??槎樽?。
    通过FPC 3411使显示面板3410连接到印刷电路板3401。印刷电路板3401被提供有扬声器3402、麦克风3403、发送/接收电路3404和包括CPU和控制器等的信号处理电路3405。将这样的???、输入装置3406和电池3407组合以及并入机架3409和机架3412中。应该注意,布置显示部分3410的像素部分,使得可以从机架3412中形成的窗口看到它。
    在显示面板3410中,可以利用晶体管在相同的衬底上形成像素部分和一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有低操作频率的驱动器电路),并且可以将另一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有高操作频率的驱动器电路)形成在IC芯片上。然后,可以通过COG(玻璃上芯片)将IC芯片安装在显示面板3410上??晒┭≡竦?,可以利用TAB(卷带自动结合)或印刷电路板将IC芯片连接到玻璃衬底上。此外,可以将所有外围驱动器电路形成在IC芯片,并且可以通过COG等将IC芯片安装在显示面板上。
    应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于像素部分。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的显示面板3410。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    在本实施方式中示出的移动电话的结构仅为示例性的,而本发明的显示设备不仅可以被应用于具有前述结构的移动电话中而且可以被应用到具有各种结构的移动电话中。
    (实施方式12)
    在本实施方式中,参考图35和36来描述通过组合显示面板和电路板而获得的EL???。
    参考图35,显示面板3501包括像素部分3503、扫描线驱动器电路3504和信号线驱动器电路3505。例如在电路板3502上形成控制电路3506和信号驱动电路3507等。应该注意,显示面板3501和电路板3502通过连接布线3508被相互连接。就连接布线3508而言,可以使用FPC等。
    在显示面板3501中,可以在相同的衬底上利用晶体管来形成像素部分和一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有低操作频率的驱动器电路),并且可以将另一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有高操作频率的驱动器电路)形成在IC芯片上。然后,可以通过COG(玻璃上芯片)将IC芯片安装在显示面板3501上??晒┭≡竦?,可以利用TAB(卷带自动结合)或印刷电路板将IC芯片连接到玻璃衬底上。此外,可以将所有的外围驱动器电路形成在IC芯片上,并且可以通过COG等将IC芯片安装在显示面板上。
    应该注意,在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可以被用于该像素部分。根据本发明,可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此,可以获得具有更高占空比和更高品质的显示部分的显示面板3410。此外,由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行本发明的操作,所以可以降低功耗。此外,可以通过将具有单极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。
    可以利用这样的EL??槔词迪諩L TV接收器。图36是示出ELTV接收器的主要配置的方框图。调谐器3601接收视频信号和音频信号。通过视频信号放大器电路3602、视频信号处理电路3603和控制电路3506来处理视频信号,该视频信号处理电路3603将从视频信号放大器电路3602输出的信号转换成对应于红、绿和蓝的每种颜色的彩色信号,而该控制电路3506将视频信号转换成满足驱动器电路的输入规约的信号??刂频缏?506向扫描线侧和信号线侧的每一个输出信号。在执行数字驱动的情况下,可以采用其中信号驱动电路3507被提供在信号线侧的结构,使得输入数字信号在被提供给像素部分之前被划分成m段。
    在通过调谐器3601接收的信号中,音频信号被发送到音频信号放大器电路3604,并且其输出通过音频信号处理电路3605被提供给扬声器3606??刂频缏?607接收有关接收台(接收频率)的控制数据或来自输入部分3608的音量,并且向调谐器3601和音频信号处理电路3605发送信号。
    通过将图35中的EL??椴⑷氡幻枋鲈谑凳┓绞?中的图33A的机架3301中,可以实现TV接收器。
    不必说,本发明不限于TV接收器,并且可以具体地被应用于作为大尺寸显示媒介的各种用途,诸如在火车站或机场等处的信息显示板或者在街上的广告显示板以及个人计算机的监视器。
    本申请基于2005年12月2日在日本专利局提交的日本专利申请No.2005-349780。通过引用将其全部内容合并于此。

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