CN1691118A - 显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明人发现在进行低灰度级显示(其中供应到发光元件的电流非常小)的情况下，驱动晶体管的阈值电压的变化由于栅－源电压低而变得显著。鉴于此，本发明提供了一种显示器件及其驱动方法，该显示器件中即使在低灰度级显示时驱动晶体管的阈值电压的变化也减小。根据本发明，设定驱动晶体管的栅－源电压使其在低灰度级显示中比在高灰度级显示中高。作为实现它的一种方式，为低灰度级显示和高灰度级显示提供了不同的电源线，并对它们设定不同的电位。

Description

显示器件
技术领域
本发明涉及一种具有自发光元件的显示器件。
背景技术
近年来，采用发光元件(自发光元件)的显示器件已经得到了人们积极地研究和开发。利用其图像质量高、薄型设计以及重量轻等优点，这种显示器件被广泛地用作便携电话的显示器或计算机的显示器。特别地，这种显示器件提供了适合显示移动图像的高响应速度、低电压和低功耗驱动等，因此，期望得到更广泛的应用，如新一代便携电话和便携信息终端(PDA)。
发光元件也被称作有机发光二极管(OLED)，其结构包括阳极、阴极、以及阳极、阴极之间包含有机化合物的层。供应给发光元件的电流大小与发光元件的发光具有一定的关系。发光元件的发光亮度依赖于供应到包含有机化合物的层中的电流的大小。
通过采用了发光元件的发光器件显示多灰度级图像的主要方法有电压输入方法和电流输入方法。按照电压输入方法，输入给像素的视频信号输入到驱动元件，从而控制发光元件的发光。按照电流输入方法，一组信号电流供应到发光元件，从而控制发光元件的发光。两种方法都可以采用模拟驱动方法(模拟灰度级方法)和数字驱动方法(数字灰度级方法)。
为了防止驱动薄膜晶体管的元件(对应于电压输入方法中发光元件的驱动元件)的特性变化，建议在驱动电源和驱动薄膜晶体管的元件之间提供具有补偿薄膜晶体管的半导体器件。
【专利文献1】
日本待审专利第2002-175029号
在上述专利文献中，没有考虑用来根据灰度级控制驱动电流的晶体管(称作驱动晶体管)的阈值电压的变化。然而，发明人指出，在进行其中供应到发光元件的电流非常小的低灰度级显示的情况下，由于驱动晶体管的栅—源电压(Vgs)，即栅电极和源电极之间的电位差很小，所以阈值电压(Vth)的变化会变得显著。
发明内容
本发明提供了一种即使在低灰度级显示中也可以减小驱动晶体管的阈值电压(Vth)的变化的显示器件，及其驱动方法。
考虑到上述问题，根据本发明，在低灰度级显示中，提高驱动晶体管的栅—源电压(Vgs)使其高于传统的栅—源电压。这样，即使在低灰度级显示时也可以降低驱动晶体管的阈值电压(Vth)的变化造成的影响。作为本发明的一种方式，为低灰度级显示和高灰度级显示提供不同的电源线，并将它们的电位确定为不同的电位。通过将用于低灰度级显示的电源线的电位设置得比用于高灰度级显示的电源线的电位高，可以使驱动晶体管的栅—源电压(Vgs)设置得高。
在这种情况下，控制发光周期(显示周期)以获得预定的低灰度级显示。作为本发明的一种模式，驱动晶体管和电源线是断开的。作为这种像素结构的一种模式，提供开关以使来自电源线的电流不会供应到发光元件。
根据本发明的显示器件的一种模式，提供了有模拟信号向其输入的信号线、用来驱动发光元件的第一晶体管和第二晶体管、以及用来断开第二晶体管和电源线的开关。通过基于模拟信号地使用第一晶体管，从第一电源线向发光元件提供电流。通过基于模拟信号地使用第二晶体管，从第二电源线向发光元件提供电流，由此开关每预定周期断开，并在该预定周期之后导通。换句话说，通过使用该开关断开第二晶体管和发光元件。
根据本发明，在进行低灰度级显示时可以抑止驱动晶体管的阈值电压(Vth)的变化造成的影响。从而，可以减小发光元件的亮度变化。
通过在进行低灰度级显示时使用开关控制发光周期，可以抑止由高栅—源电压(Vgs)引起的亮度增大，从而可以获得预定的亮度。
附图说明
图1显示了本发明的像素电路。
图2显示了本发明的像素电路。
图3显示了本发明的像素电路。
图4显示了本发明的像素电路。
图5显示了本发明的像素电路。
图6显示了本发明的像素电路。
图7A到7C显示了本发明的像素结构。
图8A到8E显示了分别含有本发明的像素电路的电子装置。
图9显示了流经驱动晶体管的电流相对于灰度级的变化。
图10是本发明的时序图。
图11是本发明的时序图。
图12A和12B是本发明的时序图。
具体实施方式
尽管将通过实例并参考附图全面描述本发明，但是可以理解，对于本领域技术人员各种变化和修改是显而易见的。因此，除非这种变化和修改脱离本发明的范围，否则它们都应被看作是包含在本发明的范围内。注意，实施方式中相同的部分由相同的参考数字表示，并省略了它们的详细描述。
在下面的描述中，晶体管包括三个电极：栅极、源极和漏极，然而，由于晶体管的结构，尤其是源电极和漏电极不能清楚地区分。因此，当描述元件之间的连接时，源电极和漏电极中的一个被称作第一电极，而另一个称作第二电极。
【实施方式1】
在本实施方式中，描述了包含用于高灰度级显示的驱动晶体管和用于低灰度级显示的驱动晶体管的像素。
首先，结合图1描述像素结构。本实施方式中的像素结构包括向其输入模拟信号的信号线10、写入开关(SW11)、用于高灰度级显示的第一驱动晶体管12、用于低灰度级显示的第二驱动晶体管13、以及发光元件14。第一驱动晶体管12和第二驱动晶体管13分别具有驱动发光元件14的功能。第一驱动晶体管12和第二驱动晶体管13电连接到发光元件14。第一电源线16连接到第一驱动晶体管，而第二电源线17通过控制开关(SW20)连接到第二驱动晶体管。举例来说，第一电源线16作为用于高灰度级显示的阳极线，而第二电源线17作为用于低灰度级显示的阳极线。
电容线19通过一个不一定要提供的电容器(Cs18)连接到写入开关11。换句话说，当第一和第二晶体管分别具有大的栅极电容并且每个晶体管的漏电流的大小可以接受时，不需要提供该电容器。例如，当第一电源线或第二电源线具有恒定电位时，它们中的一个可以用作电容线。
在这种像素结构中，不要求提供用于高灰度级显示的信号线和用于低灰度级显示的信号线，所以可以避免开口率(aperture ratio)的降低。
接下来，描述它的工作。
作为模拟信号的视频信号输入到信号线10，该模拟信号具有模拟电位(下文中该信号称为视频信号电位)。确定用于高灰度级显示的视频信号电位，使其满足(用于高灰度级显示的视频信号电位)＝(用于高灰度级显示的阳极线电位一第一驱动晶体管的|Vth|)。当如此确定了用于高灰度级显示的视频信号电位时，预定的电流从用于高灰度级显示的阳极线供应到发光元件。尽管可能有非常少量的电流从用于低灰度级显示的阳极线供应，但是它在很多情况下可以被忽略。
确定用于低灰度级显示的视频信号电位，以便满足(用于高灰度级显示的阳极线的电位—第一驱动晶体管的|Vth|)＜(用于低灰度级显示的视频信号电位)＜(用于低灰度级显示的阳极线的电位—第二驱动晶体管的|Vth|)。当如此确定了用于低灰度级显示的视频信号电位时，在低灰度级显示的情况下，预定电流从用于低灰度级显示的阳极线提供到发光元件。另一方面，在这一状态的高灰度级显示中，电流不从用于高灰度级显示的阳极线提供到发光元件。
基于这种视频信号电位，在高灰度级显示中电流从第一驱动晶体管12供应到发光元件14。具体地，当写入开关11导通时，电荷聚集在电容器18中。然后，当第一驱动晶体管12的栅—源电压(|Vgs|)变得大于阈值电压(|Vth|)时，第一驱动晶体管12导通。于是，从第一电源线提供与预定的亮度相对应的电流。如上所述，根据该视频信号电压和阳极线电压，也会有非常少量的电流从用于低灰度级显示的阳极线供应，然而，它在很多情况下可以被忽略。也可以考虑到该非常少量的电流来确定该视频信号电压和该阳极线电压。
在低灰度级显示中，电流从第二驱动晶体管13供应到发光元件14。具体地，类似于高灰度级显示，当写入开关11导通时，电荷聚集在电容器18中。然后，当第二驱动晶体管13的栅—源电压(|Vgs|)变得大于阈值电压(|Vth|)时，第二驱动晶体管13导通。于是，从第二电源线供应与预定亮度相对应的电流。如此，发光元件14发光。即使写入开关11断开，发光元件也可以通过使用累积在电容器中的电荷保持发光。
在低灰度级显示中，可以通过使用控制开关20缩短发光周期。具体地，经过预定周期后，控制开关20断开。结果，用于低灰度级显示的驱动晶体管13的|Vgs|可以被设定得更高，从而可以减小阈值电压的变化造成的影响。例如，在将发光周期缩短到1/5的情况下，可以对第二驱动晶体管13施加高得足够提供5倍电流的|Vgs|。这样，控制开关20断开并且发光周期缩短，从而获得预定的亮度。注意，控制开关20可以按照与写入开关11相同的频率通过行顺序扫描来工作。
在本实施方式中，如写入开关11和控制开关20的开关可以由模拟开关等形成。图4显示了一个像素电路，其中包含多晶硅的薄膜晶体管(TFT)用作开关和像素的每个晶体管。
晶体管40对应于写入开关11(也被称为开关晶体管)，并且晶体管41对应于控制开关20。晶体管40是由n沟道TFT构成的，而晶体管41是由p沟道TFT构成的。注意，晶体管40可以具有多栅极结构(其中为一个半导体薄膜提供多个栅电极)，例如其中提供了两个栅电极的双栅结构。晶体管40的栅极连接到第一扫描线42，而晶体管41的栅极连接到第二扫描线43。晶体管12和13可以由p沟道TFT形成。
注意，TFT的工作区可以被分成线性区和饱和区。优选地，使作为开关的晶体管40和41工作在线性区，而使用来驱动发光元件14的晶体管12和13工作在饱和区。
对于晶体管，既可以使用多晶硅薄膜晶体管，也可以使用非晶硅薄膜晶体管或者其它薄膜晶体管。换句话说，在本实施方式中并不限制晶体管的结构。
在这种像素中，确定对应于控制开关的晶体管41的接通或断开的时序。控制开关和写入开关可以工作在相同的驱动频率下，并且它们也可以通过行顺序扫描来工作。因此，可以简化本实施方式中的驱动，即像素的操作。
图10是晶体管40和41的时序图。High信号或Low信号在一个帧周期中输入到晶体管40和41。在本实施方式中，Low信号在一个帧周期的30％内输入到晶体管41。这样，在低灰度级显示中发光周期可以为30％。通过将其中Low信号输入到晶体管41的周期设定为其中High信号输入到晶体管40的周期的整数倍，可以使它们工作于相同的驱动频率。
High信号或Low信号输入到这些开关的时序并不局限于图10所示。例如，晶体管40和41可以同时导通。这是因为晶体管40和41的驱动器是分别提供的。Low信号输入到晶体管41的周期并不局限于图10所示。例如，在进行低灰度级显示的情况下，Low信号输入到晶体管41的周期可以根据第二驱动晶体管13的栅—源电压(|Vgs|)来确定。
通过导通和断开晶体管41，即使在增加第二驱动晶体管13的栅—源电压(|Vgs|)的情况下，也可以在低灰度级显示中获得预定的亮度。
以上所述是将灰度级分成高灰度级显示和低灰度级显示的情况，然而，它们也可以被分成三个或更多组。例如，通过提供第一到第三电源线作为用于高灰度级显示、中灰度级显示和低灰度级显示的阳极线，并提供与它们中的每一个连接的驱动晶体管，灰度级可以被显示为高灰度级显示、中灰度级显示和低灰度级显示。
根据本实施方式，驱动晶体管的栅—源电压(|Vgs|)可以在低灰度级显示中设定得更高，因此，可以减小变化造成的影响。此外，不需要额外提供用于高灰度级显示的信号线和用于低灰度级显示的信号线，所以可以避免开口率的降低。
【实施方式2】
在本实施方式中，描述了一种不同于实施方式1的像素结构。
如图2所示，本实施方式的像素结构与实施方式1的不同之处在于，提供了驱动晶体管25以及连接到驱动晶体管25的一个电极的第一控制开关(SW20a)和第二控制开关(SW20b)。举例来说，第一电源线16作为用于高灰度级显示的阳极线，而第二电源线17作为用于低灰度级显示的阳极线。该像素结构的其它部件与实施方式1的相似，因此省略了对它们的描述。同样，在本实施方式中，不一定需要提供电容线19。例如，当第一电源线或第二电源线具有恒定电位时，它们中的一个可以用作电容线。
在这种像素结构中，不需要提供用于高灰度级显示的信号线和用于低灰度级显示的信号线，所以可以避免开口率降低。
接下来，描述它的工作。
在本实施方式中，输入到信号线的视频信号电压的确定与实施方式1相类似。基于这样的视频信号电压，根据高灰度级显示或低灰度级显示决定第一控制开关(SW20a)和第二控制开关(SW20b)接通或断开。也就是说，第一控制开关(SW20a)和第二控制开关(SW20b)排他地切换。这样，可以选择使驱动晶体管25连接到第一电源线16或第二电源线17。通过切换该连接，也就切换了驱动晶体管的栅—源电压(|Vgs|)。这样，发光元件基于用于低灰度级显示或高灰度级显示的视频信号来发光。注意，第一和第二控制开关20a和20b可以按照与写入开关11相同的频率通过行顺序扫描来工作。
例如，在输入用于低灰度级显示的视频信号的情况下，由于驱动晶体管25的|Vgs|低，所以即使该驱动晶体管连接到用于高灰度级显示的第一电源线16，也不会有电流流过。当通过切换控制开关使驱动晶体管25连接到用于低灰度级显示的第二电源线17时，由于|Vgs|高，所以有电流流过，从而发光元件14发光。以此方式，可以进行低灰度级显示或高灰度级显示。
在低灰度级显示中，通过切换第一控制开关(SW20a)和第二控制开关(SW20b)，可以缩短发光周期。这样，低灰度级显示时驱动晶体管25的|Vgs|可以较高，从而可以减小阈值电压的变化造成的影响。
在本实施方式中，如写入开关11和控制开关20a和20b的开关可以由模拟开关等形成。图5显示了其中使用包含多晶硅的薄膜晶体管(TFT)作为开关和像素的每个晶体管的像素电路。
提供了对应于写入开关11的晶体管40(也被称为开关晶体管)，以及对应于控制开关20a和20b的晶体管41a和41b。晶体管40是由n沟道TFT形成的，而晶体管41a和41b是由p沟道TFT形成的。注意，晶体管40可以具有多栅极结构(其中为一个半导体薄膜提供多个栅电极)，例如提供了两个栅电极的双栅结构。晶体管40的栅极连接到第一扫描线42，而晶体管41a和41b的栅极分别连接到第二扫描线43a和第三扫描线43b。注意，通过改变晶体管41a和41b的极性，可以共享第二扫描线43a和第三扫描线43b。因此，可以增加像素的开口率。晶体管25可以由p沟道TFT形成成。
注意，TFT的工作区可以被分成线性区和饱和区。优选使作为开关的晶体管40、41a和41b工作在线性区，而用来驱动发光元件14的晶体管25工作在饱和区。
对于晶体管，既可以使用多晶硅薄膜晶体管，也可以使用非晶硅薄膜晶体管或者其它薄膜晶体管。换句话说，在本实施方式中并不限制晶体管的结构。
在这种像素中，确定与控制开关20a和20b相对应的晶体管41a和41b的导通或关断的时序。例如，该时序可以确定为使晶体管41a在一个帧周期的95％内导通，而晶体管41b在其余下的5％内导通。这样，在低灰度级显示中可以缩短发光周期。换句话说，即使升高了第二驱动晶体管的栅—源电压(|Vgs|)，也可以进行预定亮度的低灰度级显示。
控制开关和写入开关可以工作在相同的驱动频率下，它们也可以通过行顺序扫描来工作。因此，可以简化本实施方式中的驱动，即像素的操作。
图11是晶体管40、41a和41b的时序图。High信号或Low信号在一个帧周期中输入到晶体管40、41a和41b。在本实施方式中，描述的是晶体管41a和41b为p沟道晶体管的情况。High信号输入到晶体管41a，且同时Low信号输入到晶体管41b。在使用图5所示的晶体管41a和41b的情况下，同时向它们输入High或Low信号。在本实施方式中，在一个帧周期的30％中向晶体管41a输入High信号并向晶体管41b输入Low信号。因此，低灰度级显示中的发光周期可以为一个帧周期的30％。通过将其中High信号输入到晶体管41a和41b的周期设定为其中High信号输入到晶体管40的周期的整数倍，可以使它们工作于相同的驱动频率。
High信号或Low信号输入到这些晶体管时序并不局限于图11所示。例如，可以与晶体管40同时向晶体管41a输入High信号以及向晶体管41b输入Low信号。这是因为晶体管40、41a和41b的驱动器是分别提供的。其中High信号输入到晶体管41a的周期并不局限于图11所示。例如，在进行低灰度级显示的情况下，可以根据驱动晶体管25的栅—源电压(|Vgs|)来确定晶体管41a和41b导通的周期。
以上所述是将灰度级分成高灰度级显示和低灰度级显示的情况，然而，它们也可以被分成三个或更多组。例如，通过提供第一到第三电源线作为用于高灰度级显示、中灰度级显示和低灰度级显示的阳极线，并提供与它们中的每一个连接的控制开关，灰度级可以显示为高灰度级显示、中灰度级显示和低灰度级显示。
【实施方式3】
在本实施方式中，描述了一种不同于实施方式1和2的像素结构。
如图3所示，本实施方式的像素结构与实施方式2的不同之处在于：在电容器18和电源线26之间提供了第一控制开关(SW20c)，在电容器18和电容线19之间提供了第二控制开关(SW20d)，并且晶体管25连接到电源线26。举例来说，电源线26作为用于高灰度级显示的阳极线，而电容线19作为用于低灰度级显示的阳极线。该像素结构的其它部件与实施方式2的相似，因此这里省略了对它们的描述。
根据本实施方式的像素结构，由于电源线的数量少，所以可以提高开口率。此外，本实施方式与实施方式1和2的相似之处在于：不需要额外提供用于高灰度级显示的信号线和用于低灰度级显示的信号线。
如下所述确定这种像素结构中的视频信号电位。确定用于高灰度级显示的视频信号电位，使其满足(用于高灰度级显示的视频信号电位)＝(用于高灰度级显示的阳极线的电位—驱动晶体管的|Vth|)，这与实施方式1相类似。
确定用于低灰度级显示的视频信号电位，使其满足(电容线电位—驱动晶体管的|Vth|)＜(电源线电位—驱动晶体管的|Vth|)＜(用于低灰度级显示的视频信号电位)。这被称为条件1。可选地，也可以使其满足(电源线电位—驱动晶体管的|Vth|)＜(用于低灰度级显示的视频信号电位)＜(电容线电位—驱动晶体管的|Vth|)。这被称为条件2。此外，还满足(用于低灰度级显示的视频信号电位)—{(电源线电位)—(电容线电位)}＜(电源线电位—驱动晶体管的|Vth|)。这被称为条件3。通过在写入视频信号时接通第一控制开关(SW20c)或第二控制开关(SW20d)来确定该用于低灰度级显示的视频信号电位。
在低灰度级显示中，通过控制开关20c和20d可以缩短发光周期。同时，通过利用电容线19和电源线26之间的电位差改变控制开关20c和20d，可以提高驱动晶体管25的|Vgs|，从而可以减小阈值电压的变化造成的影响。注意，第一和第二控制开关20c和20d可以按照与写入开关11相同的频率通过行顺序扫描来工作。
在本实施方式中，如写入开关11和控制开关20c和20d的开关可以由模拟开关等形成。图6显示了其中使用包含多晶硅的薄膜晶体管(TFT)作为开关和像素的每个晶体管的像素电路。
提供了对应于写入开关11的晶体管40(也称为开关晶体管)，以及对应于控制开关20c和20d的晶体管41c和41d。晶体管40是由n沟道TFT形成的，而晶体管41a和41b是由p沟道TFT形成的。注意，晶体管40可以具有多栅极结构(其中为一个半导体薄膜提供多个栅电极)，例如提供了两个栅电极的双栅结构。晶体管40的栅极连接到第一扫描线42，同时晶体管41c和41d的栅极分别连接到第二扫描线43c和第三扫描线43d。注意，通过改变晶体管41c和41d的极性，可以共享第二扫描线43c和第三扫描线43d。这样，可以提高像素的开口率。晶体管25可以由p沟道TFT形成。
注意，TFT的工作区可以被分成线性区和饱和区。优选使作为开关的晶体管40、41a和41b工作在线性区，而用来驱动发光元件14的晶体管25工作在饱和区。
对于晶体管，既可以使用多晶硅薄膜晶体管，也可以使用非晶硅薄膜晶体管或者其它薄膜晶体管。换句话说，在本实施方式中并不限制晶体管的结构。
在这种像素中，确定与控制开关20c和20d相对应的晶体管41c和41d的接通或关断时序。例如，使晶体管41c在一个帧周期的95％内导通，而使晶体管41d在其余下的5％内导通。相反，也可以使晶体管41d在一个帧周期的95％内导通，而使晶体管41c在其余下的5％内导通。结果，在低灰度级显示中，可以缩短发光周期。换句话说，即使在增加第二驱动晶体管的栅—源电压(|Vgs|)的情况下，也可以进行预定亮度下的低灰度级显示。
控制开关和写入开关可以工作在相同的驱动频率下，它们也可以通过行顺序扫描来工作。因此，可以简化本实施方式中的驱动，即像素的操作。
图12A和12B分别是晶体管40、41c和41d在条件1和2下的时序图。在图12A和12B中，在一个帧周期中，High信号或Low信号输入到晶体管40、41c和41d。图12A和12B彼此的相似之处在于：在写入视频信号时，Low信号输入到连接电源线26和电容线19中的高电位端的晶体管41c或41d。也就是说，High或Low信号要根据条件1或2输入到晶体管41c或41d。在本实施方式中，在条件1下，其中Low信号输入到晶体管41c的周期和其中High信号输入到晶体管41d的周期为一个帧周期的30％。在条件2下，其中High信号输入到晶体管41c的周期和其中Low信号输入到晶体管41d的周期为一个帧周期的30％。因而，低灰度级显示中的发光周期可以设定为30％。通过将其中High信号输入到晶体管41c的周期设定为其中High信号输入到晶体管40的周期的整数倍，可以使它们工作于相同的驱动频率。
High信号或Low信号输入到这些开关的时序并不局限于图12A和12B所示。例如，可以与晶体管40同时，将High信号输入到晶体管41c，以及将Low信号输入到晶体管41d。不过，当晶体管40是高电位的时候，不容易把信号切换到晶体管41c和41d。这是因为晶体管41c和41d分别设在电容器18和电源线26之间以及电容器18和电容线19之间。特别地，当在选择晶体管40时电荷基于视频信号电压在电容器18中累积时，要求晶体管41c和41d固定为导通或关断。此外，其中High信号输入到晶体管41c和41d的周期并不局限于图12A和12B所示。例如，在低灰度级显示的情况下，可以根据驱动晶体管25的栅—源电压(|Vgs|)来确定其中晶体管41c和41d导通的周期。
以上所述是将灰度级分成高灰度级显示和低灰度级显示的情况，然而，它们也可以被分成三个或更多组。例如，通过提供第一和第二电容线，以及与它们中的每一个连接的控制开关，灰度级可以被显示为高灰度级显示、中灰度级显示和低灰度级显示。
【实施方式4】
在本实施方式中，描述了一种包含发光元件的像素结构。注意，在本实施例方式中使用了含有多晶硅的薄膜晶体管(TFT)作为晶体管。
如图7A所示，在具有绝缘表面的衬底300上提供p沟道驱动TFT(TFT用作晶体管)301，该TFT301使用结晶硅薄膜作为半导体薄膜。结晶半导体薄膜可以通过热结晶化或激光照射、或者利用金属元素(如镍和钛)的催化作用来形成。在照射激光的情况下，可以使用连续振荡激光器(CW激光器)或脉冲振荡激光器(脉冲激光器)发出的激光。作为激光光源，可以使用Ar激光器、Kr激光器、准分子激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、变石激光器、Ti：蓝宝石激光器、铜蒸汽激光器或金蒸汽激光器。通过照射这些激光的基波以及基波的二次至四次谐波，可以形成大的晶粒。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)和三次谐波(355nm)。
在半导体薄膜上提供栅电极和栅极线，其间插有栅极绝缘膜。栅电极下面的半导体薄膜对应着沟道形成区。半导体薄膜包括与源区或漏区对应的杂质区。杂质区可以通过使用栅电极作为掩膜以自对准的方式向半导体薄膜中掺入杂质元素(例如硼)来形成。提供第一绝缘膜316以便覆盖栅电极，并且在半导体薄膜的杂质区上的第一绝缘膜中提供接触孔。在接触孔中提供布线，作为源极布线和漏极布线。绝缘膜可以由有机材料和无机材料形成。对于有机材料，可以使用光敏或非光敏有机材料(有机树脂材料，例如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、苯并环丁烯和硅氧烷)和抗蚀剂。硅氧烷是一种材料，其包括由硅和氧的键形成的骨架，并且包括至少包含氢的基团(如烷基或芳烃)的有机基团或者氟基团(fluoro group)或者同时包含这两种基团作为取代基。或者，氟基团可以用作取代基。对于无机材料，可以使用包含氧或氮的绝缘膜，比如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)(x＞y)、氧氮化硅(SiNxOy)(x＞y)(x，y＝1，2...)和聚硅氨烷，聚硅氨烷是由包含具有硅(Si)和氮(N)的键的聚合物材料的液体材料形成的。对于绝缘膜，也可以使用这些薄膜的叠层结构。对于绝缘膜，特别地，优选形成有机材料以平坦化该薄膜，然后在其上形成无机材料以防止湿气和氧被有机材料吸收。
提供发光元件的第一电极311使其电连接到漏电极。第一电极311作为发光元件的阳极。提供第二绝缘膜以便覆盖第一电极311。第二绝缘膜317具有在第一电极上的开孔。在该开孔中提供电致发光层312，并且提供发光元件的第二电极313以覆盖电致发光层和第二绝缘膜。第二电极用作发光元件的阴极。即，发光元件包括第一电极311、电致发光层312和第二电极313。
电致发光层312包括从第一电极311一侧依次叠置的HIL(孔穴注入层)、HTL(孔穴输运层)、EML(发光层)、ETL(电子输运层)和EIL(电子注入层)。典型地，CuPu用作HIL，a-NPD用作HTL，BCP用作ETL，BCP:Li用作EIL。
对于电致发光层312，可以使用能够发出红(R)、绿(G)和蓝(B)色光的材料。这样，就可以进行全色显示。这种能够发出红(R)、绿(G)和蓝(B)色光的材料可以通过使用蒸发掩膜的蒸发方法、微滴释放(dropletdischarging)方法(也被称为喷墨方法)等选择性地形成。具体地，CuPu或PEDOT用于HIL，a-NPD用于HTL，BCP或Alq3用于ETL，以及BCP:Li或CaF2用于EIL。例如，可以将掺有分别与发光颜色R、G和B相对应的掺杂剂(DCM等用于R，且DMQD等用于G)的Alq3用于EML。
电致发光层312的结构并不局限于上述的叠层结构。例如，电致发光层312可以具有单层结构、叠层结构、以及没有层间界面的混合层结构中的任何结构。此外，可以使用单态(singlet)材料、三重态(triplet)材料、或者它们的混合材料。例如，使用三重态材料作为发出红光(R)的材料，而可以使用单态材料作为发出绿光(G)和蓝光(B)的材料。此外，也可以使用包含低聚材料、高聚材料和中聚材料的有机材料、电子注入特性优越的无机材料(典型地如氧化钼)、以及有机和无机材料的混合材料中的任何材料。
在形成发射白光的电致发光层的情况下，可能要额外提供滤色器或者滤色器和颜色转换层等。这样，就可以进行全色显示。该滤色器和颜色转换层可以形成在之后将要贴附在第一衬底上的第二衬底315上。
考虑到功函数选择第一电极311和第二电极313的材料。
例如，作为阳极的第一电极311优选由分别具有大的功函数(功函数为4.0eV或更高)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物形成。作为具体的材料，可以使用ITO(氧化铟锡)、通过向氧化铟中掺入2％到20％的氧化锌(ZnO)而获得的IZO(氧化铟锌)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(TiN)等。
另一方面，作为阴极的第二电极313优选由分别具有低的功函数(功函数为3.8eV或更小)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物形成。作为具体的材料，它们是属于元素周期表中1或2族的元素，即碱金属(如Li、Cs、Mg、Ca和Sr)、包含它们的合金(Mg:Ag、Al:Li)、化合物(LiF、CsF、CaF2)、以及包含稀土金属的过渡金属。此外，当要求第二电极透光时，上述金属或包含它们的合金要形成得很薄，并堆叠到诸如ITO(包含合金)的金属。
第一电极311和第二电极313可以通过蒸发方法、溅射方法、以及喷墨方法等来形成。
根据像素结构，第一电极311和第二电极313都可以为阳极或阴极。例如，在形成的驱动TFT为n沟道TFT的情况下，第一电极311用作阴极而第二电极313用作阳极。在形成的驱动TFT为n沟道TFT的情况下，像素中的其它TFT也可以由n沟道TFT形成。因此，可以简化TFT制造的工艺过程。
优选在第二电极313上提供含有氮的钝化膜314。例如，氮化硅薄膜是优选的。也可以提供类金刚石的碳(DLC)薄膜作为钝化膜。钝化膜314可以通过溅射方法和CVD方法形成。钝化膜314可以防止会引起退化的湿气和氧的进入。
在彼此贴附的第一衬底300和第二衬底(密封衬底)315之间的空间内可以注入氮气，也可以额外在其中提供干燥剂。代替注入氮气，也可以用透光并具有高吸水性的树脂填充该空间。这样，就可以防止氧和湿气的进入。
使第一衬底300和第二衬底315彼此贴附在一起后，这些衬底的边缘可以由第一电极311、第二电极313、其它电极和绝缘膜覆盖。这样，就可以防止氧和湿气的进入。
为了提高对比度，可以在第一衬底300的显示区域或第二衬底315的显示区域中提供偏振器或圆偏振器。这样，可以增强黑色显示的质量并提高对比度。
具有这种像素结构的显示器件基于从信号线输入的视频信号发光。特别地，如上所述，视频信号是具有电压值的模拟信号。当在开关TFT导通时输入模拟信号，驱动TFT导通，并且发光元件基于驱动TFT的栅—源电压(Vgs)发光。
例如，在具有由透光材料形成的第一电极311和第二电极313的显示器件中，光相对于发光元件从两个方向(箭头的方向)上发射出，如图7A所示。这种显示器件在没有光发射时也可以透光。
在具有由透光材料形成的第二电极313的显示器件中，光只向密封衬底315的一侧发射，如图7B所示。因此，第一电极311由不透光的材料形成。此外，优选地使用高反射材料形成第一电极311。其它部分与图7A类似，因此，这里省略了对它们的描述。在开口率可能会由于像素中的晶体管而减小的情况下，优选使光向密封衬底315一侧发射，如图所示。
在具有由透光材料形成的第一电极311的显示器件中，光只向第一衬底300一侧发射，如图7C所示。因此，第二电极313由不透光的材料形成。此外，优选使用高反射材料形成第二电极313。其它部分与图7A类似，因此，这里省略了对它们的描述。
如图7B和7C所示，通过将高反射导电膜用于设置在不发射光的一侧的电极，可以使光得到有效地利用。
在本实施方式中，透光电极是通过形成薄得足以透光的不透光导电膜、并在其上叠置透光的导电膜(例如ITO)来形成的。
【实施方式5】
具有以上实施方式所述的像素结构的显示器件可以应用于各种电子装置中。这些电子装置包括便携信息终端(便携电话、移动计算机、便携游戏机、电子书等)、摄像机、数码照相机、护目镜型显示器、显示器、导航系统等。图8A到8E显示了这些电子装置的具体实例。
图gA示出了一个显示器，包括机架4001、音频输出部分4002、显示部分4003等。具有本发明的像素结构的显示器件可以应用于显示部分4003。这样，即使在低灰度基显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。注意，这种显示器件包括所有用来显示信息的显示器件，比如用于计算机、电视广播接收机、以及广告显示器的显示器件。
图8B示出了一个移动计算机，包括主体4101、触笔4102、显示部分4103、操作按钮4104、外部接口4105等。具有本发明的像素结构的显示器件可以应用于显示部分4103。这样，即使在低灰度级显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。
图8C示出了一个游戏机，包括主体4201、显示部分4202、操作按钮4203等。具有本发明的像素结构的显示器件可以应用于显示部分4202。这样，即使在低灰度级显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。
图8D示出了一个便携电话，包括主体4301、音频输出部分4302、音频输入部分4303、显示部分4304、操作开关4305、天线4306等。具有本发明的像素结构的显示器件可以应用于显示部分4304。这样，即使在低灰度级显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。
图8E示出了一个电子书阅读器，包括显示部分4401等。具有本发明的像素结构的显示器件可以应用于显示部分4401。这样，即使在低灰度级显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。
如上所述，本发明的应用范围是非常广泛的，本发明可以应用于各领域的电子装置。通过采用本发明，即使在低灰度级显示中，也可以较少受到驱动晶体管变化的影响进行显示。此外，通过将柔性衬底用于有源矩阵衬底的绝缘衬底，可以实现轻薄的装置。
下面，示出了在64灰度级(6位)显示的情况下驱动TFT的变化的评估结果。
在高灰度级显示的最高亮度63中，电流设定为0.56μA(200cd/m2)，驱动TFT的漏—源电压(Vds)设定为-15V。表1显示了当每个样品的驱动TFT的沟道长度为L、垂直于每个样品的驱动TFT的沟道长度的长度(宽度)为W时的L/W的值。
【表1】
  样品1   样品2   样品3   样品4
  L/W   80/4   120/4   320/4   480/4
图9显示了在上述条件下通过向信号线输入视频信号电压进行64灰度级(6位)显示时，流经驱动TFT的电流(Ids)的变化。此时流经驱动TFT的电流(Ids)的变化的出现比率为3s。也就是说，该变化是通过公式：变化＝Ids(3s)/Ids(平均)来获得的。
如图9所示，流经驱动TFT的电流(Ids)的变化在低灰度级显示时升高。根据这个实验可以发现，驱动TFT的变化在低灰度级显示的情况下显著，在低灰度级显示的情况下只有非常少量的电流供应到发光元件。本发明人从该实验中发现，驱动TFT的阈值电压的变化在低灰度级显示的情况下显著。
本申请基于2004年4月28日向日本专利局提交的日本专利申请第2004-134723号，其全部内容在此引用以作参考。

Claims (30)

1.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
用于驱动发光元件的第一晶体管和第二晶体管；
第一电源线；
第二电源线；以及
在第二晶体管和第二电源线之间提供的开关，
其中通过基于模拟信号地使用第一晶体管从第一电源线向发光元件供应电流，
其中通过基于模拟信号地使用第二晶体管从第二电源线向发光元件供应电流，以及
其中第二晶体管和第二电源线之间的连接每预定周期通过所述开关断开。
2.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
通过电容器连接到信号线的电容线；
用于驱动发光元件的第一晶体管和第二晶体管；
第一电源线；
第二电源线；以及
在第二晶体管和第二电源线之间提供的开关，
其中第一晶体管的栅电极连接到所述电容器，并且第一晶体管的一个电极连接到第一电源线，以及
其中第二晶体管的栅电极连接到所述电容器，并且第二晶体管的一个电极连接到第二电源线。
3.根据权利要求2的显示器件，其中第一晶体管的另一电极和第二晶体管的另一电极连接到发光元件的一个电极。
4.根据权利要求1的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极。
5.根据权利要求2的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极。
6.根据权利要求1的显示器件，其中第二电源线的电位高于第一电源线的电位。
7.根据权利要求2的显示器件，其中第二电源线的电位高于第一电源线的电位。
8.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
用于驱动发光元件的晶体管；
第一电源线；
第二电源线；
在该晶体管和第一电源线之间提供的第一开关；以及
在该晶体管和第二电源线之间提供的第二开关，
其中基于模拟信号将电流从第一电源线提供给发光元件；
其中基于模拟信号将电流从第二电源线提供给发光元件，以及
其中该晶体管和第二电源线之间的连接每预定周期通过第二开关断开。
9.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
通过电容器连接到信号线的电容线；
用于驱动发光元件的晶体管；
第一电源线；
第二电源线；
在该晶体管和第一电源线之间提供的第一开关；以及
在该晶体管和第二电源线之间提供的第二开关，
其中该晶体管的栅电极连接到电容器，并且该晶体管的一个电极连接到第一开关和第二开关。
10.根据权利要求9的显示器件，其中该晶体管的另一电极连接到发光元件的一个电极。
11.根据权利要求8的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到晶体管的栅电极。
12.根据权利要求9的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到晶体管的栅电极。
13.根据权利要求8的显示器件，其中第二电源线的电位高于第一电源线的电位。
14.根据权利要求9的显示器件，其中第二电源线的电位高于第一电源线的电位。
15.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
用于驱动发光元件的晶体管；
电源线；
电容线；
在电容器和电源线之间提供的第一开关；以及
在该电容器和电容线之间提供的第二开关，
其中基于模拟信号和电源线的电位将电流从电源线提供给发光元件；
其中基于模拟信号和电容线的电位将电流从电容线提供给发光元件，以及
其中该晶体管和电容线之间的连接每预定周期通过第二开关断开。
16.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
通过电容器连接到信号线的电容线；
用于驱动发光元件的晶体管；
电源线；
在该电容器和电源线之间提供的第一开关；以及
在该电容器和电容线之间提供的第二开关，
其中该晶体管的栅电极连接到该电容器，并且该晶体管的一个电极连接到电源线。
17.根据权利要求16的显示器件，其中该晶体管的另一电极连接到发光元件。
18.根据权利要求15的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到晶体管的栅电极。
19.根据权利要求16的显示器件，还包括：
开关晶体管；
其中该开关晶体管的一个电极连接到信号线，并且该开关晶体管的另一电极连接到晶体管的栅电极。
20.根据权利要求15的显示器件，其中电源线的电位高于电容线的电位。
21.根据权利要求16的显示器件，其中电源线的电位高于电容线的电位。
22.根据权利要求15的显示器件，其中电源线的电位低于电容线的电位。
23.根据权利要求16的显示器件，其中电源线的电位低于电容线的电位。
24.根据权利要求1的显示器件，其中该显示器件应用于选自下述组中的电子装置，所述组包括：诸如数码照相机和摄像机的摄影机、护目镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器。
25.依照权利要求2的显示器件，其中该显示器件应用于选自下述组中的电子装置，所述组包括：诸如数码照相机和摄像机的摄影机、护目镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器。
26.依照权利要求8的显示器件，其中该显示器件应用于选自下述组中的电子装置，所述组包括：诸如数码照相机和摄像机的摄影机、护目镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器。
27.依照权利要求9的显示器件，其中该显示器件应用于包括数码照相机和摄像机、眼镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器在内的电子装置中。
28.依照权利要求15的显示器件，其中该显示器件应用于选自下述组中的电子装置，所述组包括：诸如数码照相机和摄像机的摄影机、护目镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器。
29.依照权利要求16的显示器件，其中该显示器件应用于选自下述组中的电子装置，所述组包括：诸如数码照相机和摄像机的摄影机、护目镜型显示器、导航系统、移动计算机、游戏机、显示器、电子书、便携电话和电子书阅读器。
30.一种显示器件，包括：
向其输入模拟信号的信号线；
晶体管；
发光元件；
第一电源线；
第二电源线；
电容器；以及
选择性地将第一电源线和第二电源线之一连接到发光元件的装置，
其中该晶体管的栅电极连接到所述电容器。
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