CN101232040A - 发光器件、发光器件驱动方法、以及电子设备 - Google Patents

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    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
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    • H01L27/127—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
    • H01L27/1274—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
    • H01L27/1285—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor using control of the annealing or irradiation parameters, e.g. using different scanning direction or intensity for different transistors
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    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
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    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
    • H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors
    • H01L29/66757—Lateral single gate single channel transistors with non-inverted structure, i.e. the channel layer is formed before the gate
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    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/1201—Manufacture or treatment
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/87—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K59/874—Passivation; Containers; Encapsulations including getter material or desiccant
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及发光器件、发光器件驱动方法、以及电子设备。通过不利用待要施加到TFT的电压而是利用在信号线驱动电路中控制流到TFT的电流来控制发光元件的亮度，流到发光元件的电流被保持在所希望的数值，而不依赖于TFT的特性。而且，每个预定的周期，反偏置电压被施加到发光元件。由于上述二种结构提供了放大效应，故有可能防止由有机发光层的退化造成的亮度退化，而且有可能将流到发光元件的电流保持到所希望的数值，而不依赖于TFT的特性。

Description

发光器件、发光器件驱动方法、以及电子设备
本发明申请是本发明申请人于2002年9月23日提交的、申请号为02142517.5、发明名称为“发光器件、发光器件驱动方法、以及电子设备”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及发光平板，其中制作在衬底上的发光元件被包封在衬底与覆盖元件之间。本发明还涉及发光模块，其中IC等被安装在发光平板上。注意，在本说明书中，发光平板和发光模块通常都称为发光器件。本发明还涉及驱动发光器件的方法以及采用发光器件的电器。
背景技术
发光元件本身发光，因而具有高的能见度。此发光元件不需要液晶显示器件(LCD)必须的后照光，适合于减小发光器件的厚度。此发光元件还对视角没有限制。因此，采用此发光元件的发光器件作为取代CRT或LCD的显示器件，新近一直吸引着各方的注意。
顺便说一下，在本说明书中，发光元件意味着其亮度受电流或电压控制的一种元件。此发光元件包括OLED(有机发光二极管)、用于FED(场发射显示器)的MIM型电子源元件(电子发射元件)等。
OLED包括含有其中借助于施加电场而得到产生的发光(电致发光)的有机化合物(有机发光材料)的层(以下称为有机发光层)、阳极层、以及阴极层。作为有机化合物中的发光，存在着从单重激发态返回基态过程中的光发射(荧光)以及从三重激发态返回基态过程中的光发射(磷光)。本发明的发光器件可以采用上述光发射中的一种或二者。
注意，在本说明书中，提供在OLED的阳极与阴极之间的所有的层都被定义为有机发光层。有机发光层具体包括发光层、空穴注入层、电子注入层、空穴输运层、电子输运层等。这些层中可以具有无机化合物。OLED基本上具有阳极、发光层、阴极被依次层叠的结构。除了这种结构，OLED还可以具有阳极、空穴注入层、发光层、阴极依次层叠的结构或阳极、空穴注入层、发光层、电子输运层、阴极依次层叠的结构。
图41示出了一般发光器件中的象素结构。图41所示的象素具有TFT 50和51、存储电容器52、以及发光元件53。
在TFT 50中，栅被连接到扫描线55。源和漏之一被连接到信号线54，而另一被连接到TFT 51的栅。在TFT 51中，源被连接到电源56，而漏被连接到发光元件53的阳极。发光元件53的阴极被连接到电源57。存储电容器52被提供来保持TFT 51的栅与源之间的电压。
当TFT 50被扫描线55的电压开通时，输入到信号线54的视频信号，被输入到TFT 51的栅。当视频信号被输入时，TFT 51的栅电压(栅与源之间的电压差)根据输入的视频信号的电压而被确定。因栅电压而流动的TFT 51的漏电流，被馈送到发光元件53，发光元件53由于馈送的电流而发光。
由多晶硅制作的TFT的场效应迁移率高于由非晶硅制作的TFT的场效应迁移率，并具有更大的开通电流。由多晶硅制作的TFT比由非晶硅制作的TFT更适合于用作发光平板的晶体管。
然而，采用多晶硅的TFT的电学特性无法与制作在单晶硅衬底上的MOS晶体管的电学特性相比拟。例如，采用多晶硅的TFT的场效应迁移率为单晶硅的1/10或更小。而且，采用多晶硅的TFT具有这样的缺点，亦即形成在晶粒边界中的缺陷容易引起特性的分散。
在图41所示的象素中，当诸如TFT 51的阈值、开通电流等在不同象素之间分散时，则尽管视频信号的电压相同，TFT 51的漏电流的幅度也在不同象素之间变化，导致发光元件53的亮度分散。
在将采用OLED的发光器件投入实际应用方面存在的一个问题是，由于有机发光层的退化而造成OLED的寿命短。有机发光材料的抗潮性、抗氧性、抗光和热性很差，从而加速其退化。确切地说，退化的速度依赖于驱动发光器件的器件的结构、有机发光材料的特性、电极的材料、以及发光器件的驱动方法等。
当有机发光层退化时，即使施加到有机发光层的电压相同，OLED的亮度也降低，导致显示的图象不清晰。
而且，有机发光层的温度依赖于外界空气的温度或OLED平板本身发射的热等。通常，在OLED中，电流值依赖于温度。确切地说，当电压相同时，倘若有机发光层的温度上升，则流到OLED的电流变大。由于流到OLED的电流与OLED的亮度成正比，故流到OLED的更大的电流导致OLED更大的亮度。如上所述，由于OLED的亮度随有机发光层的温度而变化，故难以显示所希望的色调，且伴随着温度的上升，发光器件的电流消耗也增大。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种发光器件，此发光器件能够防止发光元件的亮度由于控制馈送到发光元件的电流的TFT的特性而造成的分散；能够防止发光元件的亮度由于有机发光层的退化而造成的下降；并能够提供不依赖于有机发光层的退化或温度改变等的恒定亮度。
本发明人观察到，与保持施加到OLED的一定的电压恒定的发光方法相比，保持流入到OLED的一定的电流量的发光方法能够使有机发光层退化所引起的OLED亮度下降尽可能减小。应该指出的是，以下在下列描述中，流入到发光器件中的电流被称为“驱动电流”，而施加到发光器件的电压被称为“驱动电压”。
本发明人设想，有可能将流入到发光器件中的电流量保持在所希望的恒定数值而不受TFT特性的影响，并借助于适当控制经由信号线驱动电路流入到TFT中的电流，代替借助于对TFT施加电压而控制发光器件亮度的方法，来防止OLED亮度由于OLED本身的退化而被改变。
如先前论文“TSUTSUI T，JPN J Appl.Phys.Part 2，Vol.37，No.11B，Page L1406-L1408，1998”所介绍的那样，发现借助于每特定周期时间内将具有反极性的驱动电压施加到发光器件，能够降低发光器件电流/电压特性的退化。除了上述结构之外，利用探测到的特性，本发明提供了一种在每个特定周期时间内具有这种沿反方向偏置的电压的发光器件。由于发光元件相当于二极管，故当偏压沿正常方向施加时，发光元件就发光，而当它接收沿反方向的偏压时，则不发光。
如上所述，利用发光器件的AC驱动方法，其中在每个预定的周期中施加沿反方向偏置的驱动电压，有可能将各个发光元件的电流/电压特性的退化减为最小，于是，比之采用常规驱动方法的情况，有可能延长各个发光元件的实际工作寿命。
上述的双向构造提供了多个效果，从而使得能够防止OLED的亮度由于有机发光层可能的退化而降低，还有可能将流入到发光元件中的电流量保持在所希望的数值而不受TFT特性的不利影响。
而且，如上所述，当通过AC电流驱动显示一帧周期图象时，显示的象素可能产生可看到的闪烁。因此，当采用AC电流驱动时，希望借助于用比仅仅施加正常方向偏压的DC电流驱动不引起产生可见闪烁的频率更高的频率，来防止发生闪烁。
与图41所示常规发光器件不同，根据上述安排，在本发明中，即使当用来控制馈送到每个象素发光元件的电流的TFT的特性改变时，也有可能防止各个象素之间发光元件亮度的变化。而且，与在线性区中驱动图41所示包含电压输入型象素的常规TFT 51的情况不同，有可能防止亮度由于发光元件退化而降低。而且，即使有机发光层的温度受到外界温度或发光平板本身产生的热的影响，仍然有可能防止发光元件亮度的变化，还有可能防止由于温度上升而更多地消耗电流。
在根据本发明的发光器件中，用来组成象素的晶体管可以是单晶硅晶体管、采用多晶硅或非晶硅的薄膜晶体管、或采用有机半导体的晶体管。
而且，为本发明发光器件的象素提供的晶体管可以包括单栅结构、双栅结构、或组合有多于双栅电极的多栅结构。
附图说明
图1是根据本发明的发光器件的方框图；
图2是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图3A-3C是象素工作的示意图；
图4是施加到扫描线和电源线的电压的时间图；
图5是施加到扫描线和电源线的电压的时间图；
图6是施加到扫描线和电源线的电压的时间图；
图7是施加到扫描线和电源线的电压的时间图；
图8是施加到扫描线和电源线的电压的时间图；
图9是根据本发明的信号线驱动电路的方框图；
图10是电流设定电路和开关电路的电路图；
图11是扫描线驱动电路的方框图；
图12是根据本发明的信号线驱动电路的方框图；
图13是电流设定电路和开关电路的电路图；
图14是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图15A-15C是象素工作的示意图；
图16是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图17A-17C是象素工作的示意图；
图18是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图19A-19C是象素工作的示意图；
图20是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图21A-21C是象素工作的示意图；
图22是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图23A-23C是象素工作的示意图；
图24是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图25A-25C是象素工作的示意图；
图26是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图27A-27C是象素工作的示意图；
图28是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图29A-29C是象素工作的示意图；
图30是根据本发明的发光器件的象素的电路图；
图31A-31C是象素工作的示意图；
图32A-32D示出了根据本发明的发光器件的制造方法；
图33A-33C示出了根据本发明的发光器件的制造方法；
图34A-34B示出了根据本发明的发光器件的制造方法；
图35是根据本发明的发光器件的象素的俯视图；
图36是根据本发明的发光器件的象素的剖面图；
图37是根据本发明的发光器件的象素的剖面图；
图38是根据本发明的发光器件的象素的剖面图；
图39A-39C是根据本发明的发光器件的外形图和剖面图；
图40A-40H是采用根据本发明的发光器件的电子设备图；
图41是一般象素的电路图；而
图42示出了根据本发明的发光器件的制造方法。
具体实施方式
图1是方框图，示出了根据本发明的发光器件的结构。参考号100表示象素部分，其中多个象素101被排列成矩阵形状。参考号102表示信号线驱动电路。参考号103表示扫描线驱动电路。
在图1中，信号线驱动电路102和扫描线驱动电路103被制作在象素部分100所在的同一个衬底上。但本发明的范围不局限于上述安排。作为变通，也可以实现信号线驱动电路102和扫描线驱动电路103被制作在不同于象素部分100所在的衬底上，并通过诸如FPC之类的连接件被连接到象素部分100的安排。在图1中，提供了信号线驱动电路102和扫描线驱动电路103的各个单个单元。但本发明的范围不局限于这种安排，信号线驱动电路102和扫描线驱动电路103的数目可以由设计工程师任意确定。
在本说明书中，除非另有说明，术语“连接”意味着电连接，而术语“断开”意味着电断开的状态。
虽然在图1中未示出，但象素部分100配备有多个信号线S1-Sx、电源线V1-Vx、以及扫描线G1-Gy。信号线的数目和电源线的数目可以不总是相一致。而且不总是要求一起提供二种布线，而是除此之外，也可以提供其它不同的布线。
对于信号线驱动电路102，有可能将与输入的视频信号电压相适应的电流量馈送到各个信号线S1-Sx。在将沿反方向偏置的电压馈送到图2所示发光元件的情况下，信号线驱动电路102本身起着对相应TFT的栅施加电压使其足以开通用来控制应该馈送到发光元件104的电流或电压幅度的TFT的作用。更确切地说，在本发明中，信号线驱动电路102包含：移位寄存器102a、用来存储数字视频信号的存储电路A 102b、存储电路B 102c、用来借助于施加恒定电流源而产生与数字视频信号所承载的电压相适应的电流的电流转换电路102d、以及将产生的电流馈送到信号线并仅仅在对发光元件施加沿反方向偏置的电压的周期中施加电压使其足以开通用来控制馈送到发光元件的电流或电压幅度的TFT的开关电路102e。应该理解的是，建立在本发明的发光器件中的信号线驱动电路102的结构不局限于上面所述。虽然图1举例说明了与数字视频信号相适应的信号线驱动电路102，但本发明的信号线驱动电路的范围不仅仅局限于上面所述，而是本发明的信号线驱动电路也可以与模拟视频信号相适应。
图2示出了图1所示象素101的详细结构。图2所示的象素101包含作为信号线组成S1-Sx之一的信号线Si、作为扫描线组成G1-Gy之一的Gj、以及作为电源线组成V1-Vx之一的Vi。此外，象素101还包含晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、发光元件104、以及存储电容器105。存储电容器105被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的预定栅电压。但不总是必须提供存储电容器105。注意，除非另外具体定义，本说明书所述的术语“电压”意味着对地的电位差。
晶体管Tr4和晶体管Tr5的栅都被连接到扫描线Gj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子(一个被定义为“源”；而另一个被定义为“漏”)之一被连接到信号线Si，而另一被连接到晶体管Tr1的第二端子。同样，晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一被连接到晶体管Tr3的栅。
晶体管Tr1和Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1和Tr2的第一端子都被连接到电源线Vi。晶体管Tr2的栅和第二端子被彼此连接，而第二端子被连接到晶体管Tr3的第一端子。
晶体管Tr3的第二端子被连接到包括在发光元件104中的象素电极。发光元件104具有阳极和阴极。此处，当阳极被用作象素电极时，阴极被称为“反电极”；而当阴极被用作象素电极时，阳极被称为“反电极”。反电极的电压被保持在预定的电平。
晶体管Tr4和Tr5可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr4和Tr5具有相同的极性。
而且，晶体管Tr1、Tr2、Tr3可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1、Tr2、Tr3具有相同的极性。而当阳极用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1、Tr2、Tr3最好是p沟道晶体管。相反，当阳极用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1、Tr2、Tr3最好是n沟道晶体管。
包括在存储电容器105中的二个电极之一被连接到晶体管Tr3的栅，而另一被连接到电源线Vi。虽然存储电容器105被提供来可靠地保持晶体管Tr3的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供。还可以制作用来可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅电压的存储电容器。
接着，参照图3来描述根据本发明实施方案模式的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作被描述为分割成各行每个象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图3示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、Tr3以及发光元件104的连接。此处给出了Tr1、Tr2、Tr3由p沟道TFT组成，且发光元件104的阳极被用作象素电极的例子。
首先，当在各行象素处开始写入周期Ta时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr3为p沟道TFT且发光元件104的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极的电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr3为n沟道TFT且发光元件104的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极的电压。
虽然图1示出了显示单色图象的发光器件的结构，但本发明也可以被应用于显示彩色图象的发光器件。在此情况下，各个电源线V1-Vx的电压可能不被保持在相同的电平，而是可以对应于各个颜色来改变其电压。
各行的扫描线被扫描线驱动电路103依次选择，晶体管Tr4和Tr5从而被开通。各个扫描线的选择周期彼此不重叠。当幅度对应于视频信号电压的电流Ic(以下称为“信号电流Ic”)根据输入到信号线驱动电路102的视频信号被馈送到信号线S1-Sx时，Tr3的栅电压下降，最终达到电源线Vi电压减去Tr2和Tr3的阈值的电压。当Tr1、Tr2、Tr3是n沟道TFT时，其幅度使Tr3的栅电压增大的信号电流Ic从而被馈送到信号线S1-Sx，致使电压最终达到电源线Vi电压加上Tr2和Tr3的阈值的电压。
此处，由于栅和漏被彼此连接，故Tr2工作于饱和区。因此，Tr2和Tr3被开通，且漏电流开始流动。由于Tr2与Tr1经由其栅和源被彼此连接，故当Tr2被开通时，漏电流也开始流到Tr1。
Tr1的漏电流I1被保持在与信号电流Ic被馈送到信号线S1-Sx时相同的幅度下。此时，Tr2的栅电压VGS与Tr3的栅电压VGS组合的电压，被保持在存储电容器105中。因此，若Tr1、Tr2、Tr3的特性相同，则由于成为|VGS-VTH|＜|VDS|，故Tr1工作于饱和区。
图3A示出了象素101在写入周期Ta中的示意图。参考号106表示用来连接对反电极馈送电压的电源的端子。参考号107表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
如上所述，由于Tr1工作于饱和区，故Tr1根据表达式1而工作。此处，“VGS”表示栅电压；“μ”表示迁移率；“C0”表示单位面积的栅电容；“W/L”表示形成在沟道中的区域的沟道宽度W与沟道长度L之间的比率；“VTH”表示阈值；而“I”表示漏电流。
[表达式1]
I＝μC0W/L(VGS-VTH)2/2
在表达式1中，“μ”、“C0”、“W/L”、以及“VTH”都是固定的数值，分别决定于各个晶体管。由于Tr1的信号电流Ic与漏电流I1彼此相等，故表达式1显示出晶体管Tr1的栅电压VGS决定于信号电流的电流值Ic。
由于晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅；同时晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源，故晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。因此，晶体管Tr2的漏电流正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当其μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1的漏电流与晶体管Tr2的漏电流彼此相等，得到I2＝Ic。
晶体管Tr2的漏电流I2经由晶体管Tr3沟道形成的区域流到发光元件104。因此，流到发光元件的驱动电流的幅度对应于恒流源107确定的信号电流Ic。发光元件104以对应于驱动电流幅度的亮度发光。当流到发光元件104的电流非常接近0时，或当流到发光元件的电流为反方向偏置时，发光元件104不发光。
当漏电流I2流到晶体管Tr3沟道形成的区域时，晶体管Tr3根据表达式1产生幅度相应于漏电流I2数值的栅电压。
当写入周期Ta结束时，就完成了各行扫描线的选择。当各行象素的写入周期Ta完成时，就在各行象素处开始显示周期。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。
图3B示出了象素在显示周期Td中的示意图。晶体管Tr4和晶体管Tr5处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到电源线Vi。
在显示周期Td中，晶体管Tr1的漏处于所谓“浮置”状态，其中其它布线、电源等不提供电压。另一方面，在晶体管Tr2和Tr3中，写入周期Ta中确定的VGS被保持。因此，晶体管Tr2的漏电流I2被保持在与Ic相同的幅度，且漏电流I2经由晶体管Tr3沟道形成的区域被馈送到发光元件104。因此，在显示周期Td中，发光元件104以对应于写入周期Ta中确定的驱动电流幅度的亮度发光。
紧接着，在写入周期Ta之后，总是出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta，或出现反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在当晶体管Tr2和Tr3被开通时反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr3是p沟道TFT且发光元件104的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极的电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr3是n沟道TFT且发光元件104的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极的电压。
各行的扫描线被扫描线驱动电路103依次选择，晶体管Tr4和Tr5被开通。且开通晶体管Tr2和Tr3的电压被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。亦即，施加低于Tr2的阈值电压VTH和Tr3的阈值电压VTH组合的电压。当Tr1、Tr2、Tr3是n沟道TFT时，施加高于Tr2的阈值电压VTH和Tr3的阈值电压VTH组合的电压。
图3C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr2和Tr3被开通，反偏置电压被施加到发光元件104。当反偏置电压被施加到其上时，发光元件104进入不发光状态。
在图2所示的象素中，在反偏置周期Ti中，由于Tr3被输入到信号线的电压开通并工作于线性区，故源与漏之间的电压差变为大约等于0。但由于Tr2的栅和源被彼此连接且电源线的电压Vi低于反电极的电压，故Tr2处于关断状态，Tr2的源和漏电压不变为彼此相等。因此，施加到发光元件104的反偏置电压不变成等于电源线Vi与反电极之间的电压差，但变成反电极与电源线Vi之间的电压差减去Tr2的VDS的数值。但由于有可能可靠地将反偏置电压施加到发光元件104，故有可能防止亮度由于发光元件退化而下降。
设计者有可能在考虑占空率(一帧周期中显示周期长度之和的比率)的情况下恰当地设定反偏置周期Ti的长度。
在采用数字视频信号的时间色调驱动方法(数字驱动方法)的情况下，有可能借助于使对应于各位数字视频信号的写入周期Ta和显示周期Td重复地出现在一帧周期中而显示一个图象。例如，当图象被n位视频信号显示时，在一帧周期中至少提供n次写入周期和n次显示周期。n次写入周期(Ta1-Tan)和n次显示周期(Td1-Tdn)对应于视频信号的各个位。
例如，在写入周期Tam(m是1-n的任何数)之后，出现对应于同一位数的显示周期，在次情况下亦即Tdm。写入周期Ta和显示周期Td的组合被称为“子帧周期SF”。包括对应于m位的写入周期Tam和显示周期Tdm的子帧周期被称为“SFm”。
当采用数字视频信号时，可以在显示周期Td1-Tdn之后立即提供反偏置周期Ti，或在于Td1-Tdn内一帧周期中最后出现的显示周期之后立即提供反偏置周期Ti。同样，不总是必须为每个帧周期提供反偏置周期Ti，但可以提供成每隔几个帧周期出现一次。设计者可以恰当地设定反偏置周期Ti出现的次数、时刻、以及长度。
图4示出了在反偏置周期Ti出现在一帧周期中最后的情况下，施加到扫描线的电压、施加到电源线的电压、以及施加到象素(i，j)处的发光元件的电压的时间图。图4示出了Tr4和Tr5都是n沟道TFT；Tr1、Tr2、Tr3都是p沟道TFT的情况。在每个写入周期Ta1-Tan和反偏置周期Ti中，扫描线Gj被选择，Tr4和Tr5被开通。在每个显示周期Td1-Tdn中，扫描线Gj不被选择，Tr4和Tr5被关断。而且，电源线Vi的电压被保持在一个电平，致使在每个写入周期Ta1-Tan和每个显示周期Td1-Tdn中当Tr2和Tr3被开通时，正向偏置的电流流到发光元件104；并在反偏置周期Ti中，电源线Vi的电压被保持在一个电平，致使反偏置电压被施加到发光元件104。施加的发光元件电压在每个写入周期Ta1-Tan和每个显示周期Td1-Tdn中被保持在正向偏置，而在反偏置周期Ti中被保持沿反偏置。
子帧周期SF1-SFn的长度满足下列条件，亦即：SF1∶SF2∶...∶SFn＝20∶21∶...∶2n-1。
在每个子帧周期中，用各位数字视频信号选择是否使发光元件发光。并借助于控制一帧周期中发光的各个显示周期长度之和，有可能控制色调数目。
为了改善显示器上图象的质量，具有长的显示周期的子帧周期可以被分割成几个区段。在日本专利申请No.2000-267164中，公开了实用的分区。
色调还可以与面积色调组合显示。
在采用模拟视频信号显示色调的情况下，当写入周期Ta和显示周期Td结束时，就完成一帧周期。在一帧周期中，一个图象被显示。然后，开始下一个一帧周期，写入周期Ta再次开始，并重复上述操作。
在采用模拟视频信号的情况下，在显示周期Td之后立即提供反偏置周期Ti。不总是必须为每个帧周期提供反偏置周期Ti，但可以提供成每隔几个帧周期出现一次。设计者可以恰当地设定反偏置周期Ti出现的次数、时刻、以及长度。
比之图41所示的一般发光器件，根据本发明，即使当各个象素中晶体管Tr2和Tr3的特性分散时，也有可能防止象素中发光元件亮度的分散。而且，比之图41所示配备有电压输入型象素的TFT 51工作于线性区的情况，有可能防止亮度由于发光元件的退化而下降。而且，即使当有机发光层的温度受到外界空气温度、发光平板本身发射的热等的影响，也能够防止发光元件亮度的变化。还有可能防止伴随温度上升而增大电流消耗。
在根据本发明的象素中，若在写入周期Ta中Tr4和Tr5如图3A所示被连接；在显示周期Td中如图3B所示被连接；以及在反偏置周期Ti中如图3C所示被连接，是可以接受的。
至于用于本发明的发光元件，可以用单个无机化合物，或用有机化合物与无机化合物混合的材料来制作空穴注入层、电子注入层、空穴输运层、电子输运层等。而且，其一部分可以彼此混合。
实施例
以下描述本发明的实施例。
实施例1
以图2所示的象素作为例子，对此实施例的描述涉及到使反偏置周期Ti根据不同于图4所示的时刻出现的情况。现在参照图5来描述根据此实施例的驱动方法。
图5举例说明了此实施例中施加到各个扫描线的电压、施加到电源线的电压、以及馈送到象素(i，j)中的发光元件的电压的时间图。图5举例说明了晶体管Tr1、Tr2、Tr3由p沟道TFT组成，而晶体管Tr4和Tr5都由n沟道TFT组成的情况。
定义包含写入周期Ta1-Tan和显示周期Td1-Tdn的总长度对应于T_1，而写入周期和显示周期中电源线Vi与发光元件反电极之间的电位差被表示为V_1。而且，反偏置周期Ti的长度被表示为T_2，而反偏置周期Ti中电源线Vi与发光元件反电极之间的电位差被表示为V_2。在此实施例中，电源线Vi的电压被保持为适应于下面所示方程：
|T_1×V_1|＝|T_2×V_2|
而且，电源线Vi的电压被保持为幅度刚好足以使发光元件104能够接收反方向偏置的电压。
设想借助于使一些离子性杂质存在于待要淀积在电极一侧上的有机发光层中，具有某个低于其它部分的电阻值的部分被制作在部分有机发光层中，以便电流剧烈地流入低阻部分，从而促进有机发光层的退化。根据本发明，利用反驱动方法，有可能防止这些离子性杂质淀积在电极上，于是进一步防止了有机发光层遭受不希望有的退化。特别是在本发明的这一实施例中，基于上述的结构，而不是仅仅利用反驱动方法，有可能防止离子性杂质仅仅被淀积在一个电极上，从而更可靠地防止有机发光层遭受不希望有的退化。
实施例2
以图2所示的象素作为例子，对此实施例的描述涉及到使反偏置周期Ti根据不同于图4和5所示的时刻出现的情况。现在参照图6来描述根据此实施例的驱动方法。
图6举例说明了此实施例中施加到各个扫描线的电压、施加到电源线的电压、以及馈送到象素(i，j)中的发光元件的电压的时间图。图6举例说明了晶体管Tr1、Tr2、Tr3由p沟道TFT组成，而晶体管Tr4和Tr5由n沟道TFT组成的情况。
在此实施例中，在刚刚结束各个显示周期Td1-Tdn之后，换言之，在刚刚结束各个子帧周期之后，立即分别出现反偏置周期Ti1-Tin。例如，在继续第m子帧周期SFm的情况下(其中m对应于1-n中的任何数)，在结束写入周期Tam之后，立即出现显示周期Tdm。反偏置周期Tim被安排成在刚刚结束显示周期Tdm之后立即出现。
在此实施例中，各个反偏置周期Ti1-Tin的长度被安排成彼此准确相同，且幅度完全相同的电源线Vi电压在所有工作周期中被馈送。但本发明的范围不局限于上述安排。可以由设计工程师可选地设定各个反偏置周期Ti1-Tin的长度以及可施加电压。
实施例3
以图2所示的象素作为例子，对此实施例的描述涉及到使反偏置周期Ti根据不同于图4-6所示的时刻出现的情况。现在参照图7来描述根据此实施例的驱动方法。
图7举例说明了此实施例中施加到各个扫描线的电压、施加到电源线的电压、以及馈送到象素(i，j)中的发光元件的电压的时间图。图7举例说明了晶体管Tr1、Tr2、Tr3都由p沟道TFT组成，而晶体管Tr4和Tr5都由n沟道TFT组成的情况。
在此实施例中，在刚刚结束各个显示周期Td1-Tdn之后，换言之，在刚刚结束各个子帧周期之后，立即分别出现反偏置周期Ti1-Tin。例如，在继续第m子帧周期SFm的情况下(其中m是1-n的任何数)，在结束写入周期Tam之后，立即出现显示周期Tdm。于是，反偏置周期Tim在刚刚结束显示周期Tdm之后立即出现。
而且，在此实施例中，紧接反偏置周期之前出现的显示周期的长度被安排成愈长，各个反偏置周期中电源线Vi电压与发光元件反电极电压之间的电位差的绝对值愈大。幅度完全相同的电源线Vi电压被用于各个反偏置周期Ti1-Tin。利用上述安排，有可能比图4-6所示驱动方法更有效地防止有机发光层退化。
实施例4
以图2所示的象素作为例子，对此实施例的描述涉及到使反偏置周期Ti根据不同于图4-7所示的时刻出现的情况。现在参照图8来描述根据此实施例的驱动方法。
图8举例说明了此实施例中施加到各个扫描线的电压、施加到电源线的电压、以及馈送到象素(i，j)中的发光元件的电压的时间图。图8举例说明了晶体管Tr1、Tr2、Tr3由p沟道TFT组成，而晶体管Tr4和Tr5都由n沟道TFT组成的情况。
在此实施例中，在刚刚结束各个显示周期Td1-Tdn之后，换言之，在刚刚结束各个子帧周期之后，立即分别出现反偏置周期Ti1-Tin。例如，在继续第m子帧周期SFm的情况下(其中m是1-n的任何数)，在结束写入周期Tam之后，立即出现显示周期Tdm。于是，反偏置周期Tim在刚刚结束显示周期Tdm之后立即出现。
而且，在此实施例中，紧接反偏置周期之前出现的显示周期的长度被安排成愈长，各个反偏置周期中电源线Vi电压与发光元件反电极电压之间的电位差的绝对值愈大。在各个反偏置周期Ti1-Tin中延续完全相同的长度。利用上述安排，有可能比图4-6所示驱动方法更有效地防止有机发光层退化。
实施例5
下面的描述涉及到为用数字视频信号驱动的本发明发光器件提供的信号线驱动电路和扫描线驱动电路的结构。
图9举例说明了用来实施本发明的信号线驱动电路102的示意方框图。参考号102a表示移位寄存器，102b表示存储电路A，102c表示存储电路B，102d表示电流转换电路，而参考号102e表示选择电路。
时钟信号CLK和起始脉冲信号SP被输入到移位寄存器102a。数字视频信号被输入到存储电路A 102b，而锁存信号被输入到另一个存储电路B 102c。而且，选择信号被输入到选择电路102e。下面根据信号流来描述各个电路的工作。
根据经由预定布线路径对移位寄存器102a的时钟信号CLK和起始脉冲信号SP输入，产生时间信号。此时间信号然后被馈送到包括在存储电路A 102b中的各个多个锁存器A LATA_1-LATA_x。作为变通，在移位寄存器102a中产生的时间信号可以在通过缓冲装置等放大时间信号之后被输入到包括在存储电路A 102b中的多个锁存器ALATA_1-LATA_x。
当时间信号被输入到存储电路A 102b时，与输入的时间信号同步，多个对应于一位的数字视频信号被依次写入到上述多个锁存器ALATA_1-LATA_x中，以便在最终被馈送到视频信号线130之前存储于其中。
在此实施例中，多个数字视频信号被依次写入到包含LATA_1-LATA_x的存储电路A中。但本发明的范围不仅仅局限于这种安排。例如，也可以将存储电路A 102b中的多个锁存器级分成多个组，以便使数字视频信号能够被同时输入到彼此平行的各个组。此方法被称为例如“分割驱动”。分成的组的数目被称为分割数。例如，当各个锁存器被分成多个4级组时，称为四分驱动。
直至完成将多个数字视频信号依次写入到存储电路A 102b中所有多个锁存器级的过程所用的时间周期，被称为一行周期。存在着行周期涉及到其中加入了水平返回周期的情况。
在结束一行周期之后，锁存信号经由锁存信号线131被馈送到另一个存储电路B 102c中的多个锁存器B LATB_1-LATB_x。同时，被存储电路A 102b中的多个锁存器LATA_1-LATA_x保持的多个数字视频信号，立即被写入到上述存储电路B 102c中的多个锁存器B LATB_1-LATB_x，以便存储在其中。
在将保持的数字视频信号全部馈送到存储电路B 102c之后，与馈自上述移位寄存器102a的时间信号同步，对应于下一位的数字视频信号被依次写入到存储电路A 102b中。在进行第二轮一行周期的过程中，存储在存储电路B 102c中的数字视频信号被馈送到电流转换电路102d。
电流转换电路102d包含多个电流设定电路C1-Cx.根据输入到各个电流设定电路C1-Cx的数字视频信号的二进制数据1或0，确定待要馈送到下一个选择电路102e的信号的信号电流Ic的幅度。具体地说，信号电流Ic的幅度刚刚足以使发光元件发光，或使发光元件不发光。
根据从选择信号线132接收到的选择信号，选择电路102e确定上述信号电流Ic应该被馈送到相应的信号线，抑或能够使晶体管Tr2开通的电压应该被馈送到相应的信号线。
图10举例说明了上述电流设定电路C1和选择电路D1的具体结构。应该理解的是，各个电流设定电路C2-Cx的结构完全与上述电流设定电路C1的结构相同。同样，各个电流选择电路D2-Dx的结构完全与电流选择电路D1的结构相同。
电流设定电路C1包含：恒流源631、4个传输门SW1-SW4、以及一对倒相器Inb1和Inb2。应该指出的是，为恒流源631提供的晶体管650的极性与为各个象素提供的上述晶体管Tr1和Tr2的极性完全相同。
传输门SW1-SW4的转换操作由从存储电路B 102c中的锁存器LATB_1输出的数字视频信号控制。馈送到传输门SW1和SW3的数字视频信号以及馈送到传输门SW2和SW4的数字视频信号，分别被倒相器Inb1和Inb2倒相。由于这一安排，当传输门SW1和SW3仍然开通时，传输门SW2和SW4被关断，反之亦然。
当传输门SW1和SW3仍然开通时，预定值非0的电流Id经由传输门SW1和SW3，从恒流源631被馈送到选择电路D1作为信号电流Ic。
相反，当传输门SW2和SW4保持开通时，从恒流源631输出的电流Id经由传输门SW2被接地。而且，流过电源线V1-Vx的电源电压，经由传输门SW4被施加到选择电路D1，从而进入Ic0的状态。
选择电路D1包含一对传输门SW5和SW6以及倒相器Inb3。传输门SW5和SW6的转换操作由转换信号控制。分别馈送到传输门SW5和SW6的的转换信号的极性，被倒相器Inb3彼此倒相，于是，当传输门SW5仍然开通时，其它传输门SW6仍然被关断，反之亦然。当传输门SW5仍然开通时，上述信号电流Ic被馈送到信号线S1。当传输门SW6仍然开通时，足以开通上述晶体管Tr2的电压，被馈送到信号线S1。
再次参照图9，在电流转换电路102d内的所有电流设定电路C1-Cx中，在一行周期内同时执行上述一系列过程。结果，待要馈送到所有信号线的信号电流Ic的实际数值被相应的数字视频信号选择。
用来实施本发明的驱动电路的结构不仅仅局限于上述那些。而且，上面举例说明的电流转换电路也不仅仅局限于图10所示的结构。就用于本发明的电流转换电路能够将数字视频信号用来选择某个二进制数值以取得信号电流Ic，然后将带有被选择数值的信号电流馈送到信号线而言，可以采用任何结构。而且，就选择电路能够选择将信号电流Ic馈送到信号线或将足以开通晶体管Tr2的某个电压馈送到信号线而言，除了图10所示的之外，也可以采用任何结构作为选择电路10。
也可以利用像能够选择任一信号线的译码电路那样的不同电路来代替移位寄存器。
下面接着描述扫描线驱动电路的结构。
图11举例说明了扫描线驱动电路641的方框图，它包含移位寄存器642和缓冲电路643。若有需要，还可以提供电平移位器。
在扫描线驱动电路641中，在输入时钟信号CLK和起始脉冲信号SP时，产生时间信号。产生的时间信号被缓冲电路643缓冲并放大，然后被馈送到相应的扫描线。
包含对应于一行的象素的晶体管的多个栅，被连接到各个扫描线。由于要求包括在对应于一行的象素中的多个晶体管同时开通，故缓冲电路643能够适应大电流流动。
应该指出的是，为本发明发光器件提供的扫描线驱动电路641的结构不仅仅局限于图11所示的。例如，也可以利用像能够选择任一信号线的译码电路那样的不同电路来代替上述移位寄存器。
也可以借助于与实施例1-4进行自由组合来实现根据此实施例的结构。
实施例6
下面的描述涉及到为用模拟驱动方法驱动的本发明发光器件提供的信号线驱动电路的结构。由于此实施例中的扫描线驱动电路采用了前面实施例5所示的结构，故其进一步描述从略。
图12举例说明了用来实施本发明的信号线驱动电路401的示意方框图。参考号402表示移位寄存器，403表示缓冲电路，404表示取样电路，405表示电流转换电路，而参考号406表示选择电路。
时钟信号CLK和起始脉冲信号SP被输入到移位寄存器402。当时钟信号CLK和起始脉冲信号SP被输入到移位寄存器402时，产生时间信号。
产生的时间信号被缓冲电路403缓冲并放大，然后被输入到取样电路404。也可以用电平移位器代替缓冲电路404来放大时间信号。作为变通，可以提供缓冲电路和电平移位器二者。
接着，与时间信号同步，取样电路404将馈自视频信号线430的模拟视频信号馈送到位于后续级的电流转换电路405。
电流转换电路405产生幅度对应于输入的模拟视频信号电压的信号电流Ic，然后将产生的信号电流Ic馈送到下面的选择电路406。选择电路406选择将信号电流Ic馈送到信号线，抑或将能够使晶体管Tr2关断的电压馈送到信号线。
图13示出了为电流转换电路405提供的取样电路404以及电流设定电路C1-Cx的具体结构。取样电路404经由端子410被连接到缓冲电路403。
取样电路404配备有多个开关411。取样电路404接收馈自视频信号线430的模拟视频信号。与时间信号同步，开关411分别对输入的模拟视频信号进行取样，然后将取样得到的模拟视频信号馈送到位于后续级的电流设定电路C1。应该指出的是，图13仅仅举例说明了上述电流设定电路C1-Cx中连接到建立在取样电路404中的一个开关411的电流设定电路C1。但假设图13所示的电流设定电路C1被连接到为取样电路404提供的各个后续级中的各个开关411。
在本实施例中，单个开关411仅仅利用一个晶体管。但应该指出的是，就模拟视频信号能够与时间信号同步地恰当被取样而言，对上述开关411的结构不存在限制。
被取样的模拟视频信号然后被输入到为电流设定电路C1提供的电流输出电路412。电流输出电路412输出数值对应于输入模拟视频信号的电压的信号电流。在图12中，电流输出电路412由放大器和晶体管形成。但本发明的范围不仅仅局限于这种结构，而是也可以利用能够输出对应于输入的模拟视频信号电压的电流的任何电路。
上述信号电流被馈送到电流设定电路C1中的复位电路417，其中的复位电路417包含一对传输门413和414以及倒相器416。
复位信号(Res)被输入到传输门414，而另一个传输门413接收被倒相器416倒相了的复位信号(Res)。传输门413和另一个传输门414分别与被倒相了的复位信号和复位信号同步地单独工作，于是，当传输门413和414中任何一个保持开通时，另一个就保持关断。
当传输门413保持开通时，信号电流被馈送到下一个选择电路D1。另一方面，当传输门414保持开通时，电源415的电压被馈送到位于后续级的选择电路D1。在返回周期中，希望信号线被复位。但除了象素的显示周期外，也可以按要求在返回周期之外的周期内对信号线进行复位。
选择电路D1包含一对传输门SW1和SW2以及倒相器Inb。传输门SW1和SW2的转换操作由转换信号控制。分别馈送到传输门SW1和SW2的转换信号的极性，被倒相器Inb彼此倒相，于是，当传输门SW1保持开通时，另一个传输门SW2保持关断，反之亦然。当传输门SW1保持开通时，上述信号电流Ic被馈送到信号线S1。当传输门SW2保持开通时，足以开通上述晶体管Tr2的电压，被馈送到信号线S1。
也可以利用像能够选择任一信号线的译码电路那样的不同电路来代替移位寄存器。
用来驱动本发明的发光器件的信号线驱动电路的实际结构不仅仅局限于本实施例所举例说明的。借助于与前面各个实施例1-4举例说明的结构进行自由组合，也可以实现根据本实施例的结构。
实施例7
在本实施例中，描述不同于图2所示的根据本发明的发光器件的象素的结构。
图14示出了实施例7的象素的结构。图1所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
象素101具有诸如Tr1、Tr2、Tr3、Tr4的TFT、发光元件204、以及存储电容器205。
Tr3和Tr4的栅都被连接到第一扫描线Gj。Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr2的第一端子。而且，Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到Tr2的第一端子，而另一个被连接到Tr1的栅。换言之，Tr3的第一端子和第二端子中的任一个被连接到Tr4第一端子和第二端子中的任一个。
Tr1的第一端子被连接到电源线Vi，而第二端子被连接到Tr2的第一端子。Tr2的栅被连接到第二扫描线Pj。Tr2的第二端子被连接到包括在发光元件204中的象素电极，发光元件204具有象素电极、反电极、以及提供在象素电极与反电极之间的有机发光层。发光元件204的反电极被馈以来自提供在发光平板外部的电源的恒定电压。
Tr3和Tr4可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr3和Tr4具有相同的极性。Tr1也可以是n沟道TFT或p沟道TFT。而且，Tr2可以是n沟道TFT或p沟道TFT。对于发光元件的象素电极和反电极，其中之一是阳极，而另一是阴极。在Tr2是p沟道TFT的情况下，最好阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极。相反，在Tr2是n沟道TFT的情况下，最好阴极被用作象素电极而阳极被用作反电极。
存储电容器205被制作在Tr1的栅与源之间。虽然存储电容器被提供来可靠地保持Tr1的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器。
接着，参照图15来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被分成各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图15简要示出了各个周期中晶体管Tr1和Tr2以及发光元件204的连接。此处作为例子给出了Tr1是p沟道TFT且发光元件204的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期在各行的象素开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2和Tr3被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1是p沟道TFT且发光元件204的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1是n沟道TFT且发光元件204的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。但各个第一扫描线的被选择周期彼此不重叠。而且，第二扫描线P1-Py不被选择。根据输入到信号线驱动电路102的视频信号的电压，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图15A示出了当信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号206表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。而且，参考号207表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3和Tr4处于开通状态，故当信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与第一端子之间流动。此时，Tr1的第一端子被连接到电源线Vi。
由于栅和漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区。因此，如表达式1所示，晶体管Tr1的栅电压VGS由信号电流Ic的数值确定。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中相同的电平。而且，在显示周期Td中，所有第一扫描线G1-Gy不被选择，而所有第二扫描线P1-Py被选择。
图15B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，Tr1的源被连接到电源线Vi。在显示周期Td中，写入周期Ta中确定的VGS保持不变，因此，与写入周期Ta的幅度相同的驱动电流流到发光元件204，且发光元件204以根据此驱动电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即随之以显示周期Td。在显示周期Td之后，立即随之以下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1是p沟道TFT且发光元件204的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1是n沟道TFT且发光元件204的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
根据本实施例，在反偏置周期中，与显示周期Td一样，晶体管Tr3和Tr4处于关断状态，而Tr2处于开通状态。
图15C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。当反偏置电压被施加到其上时，发光元件204进入不发光状态。在写入周期Ta中，当Tr1完全开通且若Tr1的源与漏之间的电压差基本上等于0时，电源线Vi与反电极之间的电压差原封不动地被施加到发光元件204。
设计者可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来确定反偏置周期Ti的所需长度。
在根据本实施例的发光器件中，有可能不仅采用数字视频信号，而且采用模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例8
在本实施例中，描述不同于图2和图14所示的根据本发明的发光器件的象素的结构。
图16示出了图1所示的象素101的详细结构。图16所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
根据本实施例的象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr 3、Tr4、发光元件224、以及存储电容器225。
晶体管Tr3和晶体管Tr4的栅都被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr1的栅。而且，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr1的第一端子被连接到电源线Vi，而第二端子被连接到晶体管Tr2的第一端子。晶体管Tr2的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr2的第二端子被连接到包括在发光元件224中的象素电极，反电极的电压被保持在预定电平。
晶体管Tr3和晶体管Tr4可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr3和晶体管Tr4具有相同的极性。
晶体管Tr1和晶体管Tr2也可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。但晶体管Tr1和晶体管Tr2具有相同的极性。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。
存储电容器225被制作在晶体管Tr1的栅与源之间。虽然存储电容器225被提供来保持晶体管Tr1的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器。
接着，参照图17来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图17简要示出了各个周期中晶体管Tr1和Tr2以及发光元件224中的连接。此处作为例子给出了Tr1是p沟道TFT且发光元件224的阳极被用作象素电极的情况。
首先，在写入周期Ta中，当写入周期Ta在各行的象素开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1是p沟道TFT且发光元件224的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1是n沟道TFT且发光元件224的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，其栅被连接到第一扫描线Gj的晶体管Tr3和Tr4被开通。各个第一扫描线的被选择周期彼此不重叠。在写入周期Ta中，第二扫描线Pj不被选择，且Tr2关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号的电压，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图17A示出了当信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号227表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。而且，参考号226表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。
在写入周期Ta中，由于晶体管Tr3和Tr4处于开通状态，故当信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的源与漏之间流动。此时，由于栅和漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区。因此，如表达式1所示，晶体管Tr1的栅电压VGS由信号电流Ic的数值确定。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。而且，在显示周期Td中，第一扫描线Gj不被选择，而第二扫描线Pj被选择。
图17B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr2被开通。
在显示周期Td中，在晶体管Tr1，写入周期Ta中确定的VGS保持不变。因此，晶体管Tr1的漏电流被保持在与信号电流Ic相同的数值。而且，由于晶体管Tr2被开通，故漏电流经由晶体管Tr2流到发光元件224。因此，在显示周期Td中，与信号电流Ic幅度相同的驱动电流流到发光元件224，且发光元件224以根据此驱动电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即随之以显示周期Td。在显示周期Td之后，立即随之以下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1是p沟道TFT且发光元件224的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1是n沟道TFT且发光元件224的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
根据本实施例，在反偏置周期中，与显示周期Td一样，晶体管Tr3和Tr4处于关断状态，而Tr2处于开通状态。
图17C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。当反偏置电压被施加到其上时，发光元件224进入不发光状态。在写入周期Ta中，当Tr1完全开通且若Tr1的源与漏之间的电压差基本上等于0时，电源线Vi与反电极之间的电压差原封不动地被施加到发光元件224。
设计者可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来确定反偏置周期Ti的所需长度。
在根据本实施例的发光器件中，有可能不仅采用数字视频信号，而且采用模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例9
下面描述不同于图2、图14、图16所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图18示出了图1所示的象素101的详细结构。图18所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、发光元件234、以及存储电容器235。存储电容器235被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的栅电压，但不总是必须提供存储电容器235。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr1的第二端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr2的第二电极端子。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1和晶体管Tr2的第一端子都被连接到电源线Vi。而且，晶体管Tr2的第二端子被连接到发光元件234的象素电极。而且，反电极被保持在预定电压。
包括在存储电容器235中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到电源线Vi。
晶体管Tr1和Tr2可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1和Tr2的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。
接着，参照图19来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图19简要示出了各个周期中晶体管Tr1和Tr2以及发光元件234的连接。此处作为例子给出了Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件234的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件234的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件234的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5关断。第一扫描线和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图19A示出了当对应于视频信号的信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号236表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号237表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3处于开通状态，故当对应于视频信号的信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅和漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据信号电流Ic而被确定。
晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。因此，晶体管Tr2的漏电流的幅度成为正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝I1＝Ic。
而且，晶体管Tr2的漏电流流到发光元件234。流到发光元件的电流的幅度对应于恒流源237中的预定信号电流Ic，发光元件234于是以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光。在流到发光元件的电流无限接近0的情况下，或在流到发光元件的电流为反偏置的情况下，发光元件不发光。
当各行象素处的写入周期Ta完成时，就完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。其理由是，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器235的电荷通过Tr4泄漏。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。在显示周期Td开始时，第三扫描线被依次选择，晶体管Tr5被开通。由于第一扫描线和第二扫描线不被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图19B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到电源线Vi。
在晶体管Tr1和晶体管Tr2中，写入周期Ta中确定的VGS保持不变。因此，对应于信号电流Ic的晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2的漏电流I2，都保持不变。由于晶体管Tr5被开通，故晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2的漏电流I2，都流到发光元件234。发光元件234于是以根据漏电流I1和漏电流I2的组合电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期Ti开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件234的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件234的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一、第二、以及第三扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3、Tr4、和Tr5被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。
图19C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，Tr1和Tr2被开通，反偏置电压被施加到发光元件234。当施加反偏置电压时，发光元件234进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件234以根据流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。虽然发光元件在写入周期Ta中也以根据漏电流量I1的亮度发光，但此光对灰度的影响被认为小得足以在实际显示平板中被忽略。这是因为，例如在VGA级显示平板的情况下，其象素部分具有480行象素，一行象素的写入周期Ta短达一帧周期的1/480。当然，借助于考虑在写入周期Ta中流入到发光元件中的电流对灰度的影响，可以修正信号电流量Ic。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I1和漏电流I2之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于晶体管Tr1的漏电流I1的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一被连接到晶体管Tr1的栅。但本实施例不局限于这种结构。在此实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5在Ta中可以如图19A所示被连接；在Td中如图19B所示被连接；而在Ti中如图19C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例10
下面描述不同于图2、图14、图16、图18所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图20示出了图1所示的象素101的详细结构。图20所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6、发光元件244、以及存储电容器245。存储电容器245被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅电压，但不总是必须提供存储电容器245。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr1和Tr2的第一端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到电源线Vi，而另一个被连接到Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的第一端子，而另一个被连接到发光元件244的象素电极。
晶体管Tr6的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr6的第一端子和第二端子之一被连接到电源线Vi，而另一个被连接到Tr2的第二端子。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1的第二端子被连接到电源线Vi。
包括在存储电容器245中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到晶体管Tr1和Tr2的源。反电极保持预定的电压。
晶体管Tr1和Tr2可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1和Tr2的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5、Tr6可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。但由于晶体管Tr5和Tr6的栅都被连接到第三扫描线Rj，故其极性必须相同。当晶体管Tr5和Tr6的栅不被连接到同一个布线时，其极性可以不相同。
接着，参照图21来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图21简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、Tr5以及发光元件244的连接。此处作为例子给出了Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件244的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2、Tr5、Tr6被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件244的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件244的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被选择，晶体管Tr3和Tr4因而被开通。第一和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5和Tr6关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图21A示出了当信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号246表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号247表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3处于开通状态，故当信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据信号电流数值Ic而被确定。
晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。
在写入周期Ta中，晶体管Tr2的漏处于所谓浮置状态，其中的漏不被提供来自其它布线和电源等的任何电压。因此，没有漏电流流到晶体管Tr2。
当写入周期Ta完成时，就依次完成了各行的第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器245的电荷通过Tr4泄漏。
另一方面，当各行象素处的写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，各行的第三扫描线被依次选择，晶体管Tr5和Tr6被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图21B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi。
另一方面，在晶体管Tr1和晶体管Tr2中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。因此，与晶体管Tr1相同的栅电压被提供给晶体管Tr2。而且，由于晶体管Tr6被开通，且晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi，故晶体管Tr2的漏电流幅度变成正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝I1＝Ic。
而且，由于晶体管Tr5被开通，故晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2的漏电流I2，都流到发光元件244。因此，在显示周期Td中，其幅度由漏电流I1和漏电流I2组合而成的电流流到发光元件244，发光元件244以根据流到发光元件的电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期Ti开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2、Tr5、Tr6被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件244的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件244的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一、第二、以及第三扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3、Tr4、Tr5、Tr6被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。
图21C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，Tr2、TR5、Tr6被开通，反偏置电压被施加到发光元件244。当施加反偏置电压时，发光元件244进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr2、TR5、Tr6被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件244以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I1和漏电流I2之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于晶体管Tr1的漏电流I1的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5、Tr6在Ta中可以如图21A所示被连接；在Td中如图21B所示被连接；而在Ti中如图21C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
而且，提供晶体管Tr5，以便在写入周期Ta中使信号电流Ic和晶体管Tr1的漏电流I1更接近相同的数值。不总是必须晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的第一端子而另一被连接到发光元件244的象素电极。晶体管Tr5可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr2的源在写入周期Ta中被连接到象素电极和发光元件244的信号线Si中的任何一个。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而且，在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例11
下面描述不同于图2、图14、图16、图18、图20所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图22示出了图1所示的象素101的详细结构。图22所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6、发光元件254、以及存储电容器255。存储电容器255被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅电压，但不总是必须提供存储电容器255。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到Tr1的第一端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到电源线Vi，而另一个被连接到Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr6的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr6的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第一端子，而另一个被连接到发光元件254的象素电极。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第一端子，而另一个被连接到发光元件254的象素电极。反电极保持预定的电压。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1和Tr2的第二端子被连接到电源线Vi。
包括在存储电容器255中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到晶体管Tr1的源。
晶体管Tr1和Tr2可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1和Tr2的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5、Tr6可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。但由于晶体管Tr5和Tr6的栅都被连接到第三扫描线Rj，故其极性必须相同。当晶体管Tr5和Tr6的栅不被连接到同一个布线时，其极性可以不相同。
接着，参照图23来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图23简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、Tr6、以及发光元件254的连接。此处作为例子给出了Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件254的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2和Tr6被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件254的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件254的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被选择，晶体管Tr3和Tr4因而被开通。第一和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5和Tr6关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图23A示出了当信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号256表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号257表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3处于开通状态，故当信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据信号电流数值Ic而被确定。
在显示周期Td中，由于晶体管Tr6被关断，故晶体管Tr2的漏处于所谓浮置状态，其中的漏不被提供来自其它布线和电源等的任何电压。因此，没有漏电流流到晶体管Tr2。
在各行的象素处，当写入周期Ta完成时，就依次完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器255的电荷通过Tr4泄漏。
当各行象素处的写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，第三扫描线被选择。因此，在各行的象素处，晶体管Tr5和Tr6被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图23B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi。
另一方面，在晶体管Tr1中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。而且，由于晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi，故晶体管Tr2的漏电流I2的幅度正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝I1＝Ic。
而且，由于晶体管Tr5被开通，故晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2的漏电流I2，流到发光元件254。因此，在显示周期Td中，其幅度由漏电流I1和漏电流I2组合而成的电流流到发光元件254，发光元件254以根据流到发光元件的电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2和Tr6被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件254的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件254的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一、第二、以及第三扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3、Tr4、Tr5、Tr6被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。
图23C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr2和Tr6被开通，故反偏置电压被施加到发光元件254。当施加反偏置电压时，发光元件254进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr2和Tr6被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件254以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I1和漏电流I2之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于晶体管Tr1的漏电流I1的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5、Tr6在Ta中可以如图23A所示被连接；在Td中如图23B所示被连接；而在Ti中如图23C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而且，在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例12
下面描述不同于图2、图14、图16、图18、图20、图22所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图24示出了图1所示的象素101的详细结构。图24所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6、发光元件264、以及存储电容器265。存储电容器265被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器265。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr6的栅被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。晶体管Tr6的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr5的第一端子或第二端子。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr6的第一端子或第二端子。
晶体管Tr1、晶体管Tr2、晶体管Tr6的栅被彼此连接。晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到电源线Vi。晶体管Tr2的第二端子被连接到发光元件264的象素电极。反电极保持预定的电压。
包括在存储电容器265中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到电源线Vi。
晶体管Tr1、Tr2、Tr6可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1、Tr2、Tr6的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。
接着，参照图25来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图25简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、Tr6、以及发光元件264的连接。此处作为例子给出了Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件264的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件264的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件264的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被选择，晶体管Tr3和Tr4因而被开通。第一和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图25A示出了当对应于视频信号的信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号266表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号267表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3被开通，故当对应于视频信号的信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据信号电流数值Ic而被确定。此时，电流数值Ic被确定成使根据电流数值Ic的晶体管Tr1的栅电压VGS低于由Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加而得到的电压。当Tr1、Tr2、Tr6是n沟道TFT时，电流数值Ic被确定成高于由Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加而得到的数值。
晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。因此，晶体管Tr2的漏电流正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝Ic。
晶体管Tr2的漏电流I2流到发光元件264。流到发光元件的电流的幅度对应于恒流源267所确定的信号电流Ic，发光元件264以对应于流到其中的电流的幅度的亮度发光。当流到发光元件的电流非常接近0时，或当流到发光元件的电流为反偏置的时，发光元件264不发光。
当写入周期Ta完成时，就完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器265的电荷通过Tr4泄漏。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，第三扫描线被选择，晶体管Tr5被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图25B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到电源线Vi。
另一方面，在晶体管Tr1和Tr2中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。VGS低于Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加的电压。而且，晶体管Tr6的栅被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。因此，晶体管Tr1的漏电流和晶体管Tr6的漏电流被保持相同的幅度。如表达式1所示，晶体管Tr1的漏电流依赖于晶体管Tr6的沟道长度和沟道宽度。
假设栅电压、迁移率、单位面积栅电容、阈值、以及沟道宽度在晶体管Tr1与Tr6之间相同，则从表达式1得到表达式2。在表达式2中，晶体管Tr1的沟道长度表示为L1；Tr6的沟道长度表示为L6；而Tr1和Tr6的漏电流表示为I3。
[表达式2]
I3＝I1×L1/(L1+L6)
另一方面，晶体管Tr2的漏电流值I2保持在对应于信号电流Ic的幅度。而且，由于晶体管Tr5被开通，故晶体管Tr1和Tr6的漏电流I3以及晶体管Tr2的漏电流I2，流到发光元件264。因此，发光元件264以对应于漏电流I3和I2的组合电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件264的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr6是n沟道TFT且发光元件264的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。且其电平使晶体管Tr1、Tr2、Tr6开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。第三扫描线可以被选择或不被选择。图25c示出了第三扫描线不被选择且Tr5被关断的情况。
图25C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr2被开通，故反偏置电压被施加到发光元件264。当施加反偏置电压时，发光元件264进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件264以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。在写入周期Ta中，虽然发光元件也以对应于漏电流I1的幅度的亮度发光，但可以假设其对实际平板的色调的影响非常小，以至于可忽略。这是因为例如在VGA情况下，由于象素区配备有480行象素，故一行象素的写入周期Ta非常小，约为一帧周期的1/480。当然，在考虑对写入周期Ta中流到发光元件的电流对色调的影响的情况下，可以修正信号电流Ic的幅度。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I2和漏电流I3之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于信号电流Ic的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
而且，比之图2、图14、图16、图18、图20、图22所示的象素，在根据本实施例的象素中，由于显示周期中Tr1的漏电流小于写入周期中晶体管Tr1的漏电流，故流到发光元件的电流对信号电流Ic的比率变得更小。因此，由于有可能使信号电流Ic更大，故不容易受到噪声的影响。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
而且，根据本实施例，晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr6的第一端子或第二端子。但本实施例不局限于这种结构。在根据本实施例的象素中，晶体管Tr5可以被连接到另一元件或布线，使晶体管Tr1的漏和象素电极在写入周期Ta中被彼此分隔开，而晶体管Tr1的漏和象素电极在显示周期Td中被彼此连接。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5在Ta中可以如图25A所示被连接；在Td中如图25B所示被连接；而在Ti中如图25C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而且，在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例13
下面描述不同于图2、图14、图16、图18、图20、图22、图24所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图26示出了图1所示的象素101的详细结构。图26所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、发光元件274、以及存储电容器275。存储电容器275被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器275。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子和电源线Vi，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1和晶体管Tr2的第一端子都被连接到发光元件274的象素电极。
包括在存储电容器275中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到发光元件274的象素电极。反电极保持预定的电压。
晶体管Tr1和Tr2可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1和Tr2的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。
接着，参照图27来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图27简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、以及发光元件274的连接。此处作为例子给出了Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件274的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件274的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件274的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择。第一和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。晶体管Tr3和Tr4因而被开通。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图27A示出了当对应于视频信号的信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号276表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号277表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3被开通，故当对应于视频信号的信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据信号电流数值Ic而被确定。
晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。因此，晶体管Tr2的漏电流正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝Ic。
晶体管Tr2的漏电流I2流到发光元件274。流到发光元件的电流的幅度对应于恒流源277所确定的信号电流Ic，发光元件274以对应于流到其中的电流的幅度的亮度发光。当流到发光元件的电流非常接近0时，或当流到发光元件的电流为反偏置的时，发光元件274不发光。
当写入周期Ta完成时，就完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器275的电荷通过Tr4泄漏。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，各行的第三扫描线被依次选择，晶体管Tr5被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图27B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到发光元件274的象素电极。
另一方面，在晶体管Tr1和Tr2中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然成为晶体管Tr2的栅电压。而且，由于晶体管Tr1的漏和晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi，故晶体管Tr2漏电流I2的幅度正比于晶体管Tr1的漏电流I1。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝I1＝Ic。
而且，由于晶体管Tr5开通，故晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2的漏电流I2流到发光元件274。因此，在显示周期Td中，其幅度由漏电流I1和漏电流I2组合的电流，流到发光元件274，发光元件274以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件274的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件274的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。第三扫描线可以被选择或不被选择。图27c示出了第三扫描线不被选择且Tr5被关断的情况。
图27C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr1和Tr2被开通，故电源线Vi的电压被施加到发光元件274的象素电极，且反偏置电压被施加到发光元件274。当施加反偏置电压时，发光元件274进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件274以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I1和漏电流I2之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于信号电流Ic的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
而且，在本实施例中，晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr6的第一端子或第二端子。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr5可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的漏与象素电极在写入周期Ta中被彼此分隔开，而晶体管Tr1的漏和象素电极在显示周期Td中被彼此连接。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5在Ta中可以如图27A所示被连接；在Td中如图27B所示被连接；而在Ti中如图27C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而且，在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例14
下面描述不同于图2、图14、图16、图18、图20、图22、图24、图26所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图28示出了图1所示的象素101的详细结构。图28所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6、发光元件284、以及存储电容器285。存储电容器285被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器285。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子和电源线Vi，而另一个被连接到晶体管Tr6的第一或第二端子。
晶体管Tr6的栅被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。晶体管Tr6的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr5的第一端子或第二端子。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr1和晶体管Tr2的第一端子都被连接到发光元件284的象素电极。反电极保持预定的电压。
包括在存储电容器285中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到发光元件284的象素电极。
晶体管Tr1、Tr2和Tr6可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1、Tr2和Tr6的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1、Tr2、Tr6最好是n沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1、Tr2、Tr6最好是p沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。
接着，参照图29来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图29简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、以及发光元件284的连接。此处作为例子给出了Tr1、Tr2、Tr6是n沟道TFT且发光元件284的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr6是n沟道TFT且发光元件284的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件284的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择。晶体管Tr3和Tr4因而被开通。第一和第二扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图29A示出了当对应于视频信号的信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号286表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号287表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3被开通，故当对应于视频信号的信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据电流数值Ic而被确定。此时，电流值Ic被确定成使依赖于电流值Ic的晶体管Tr1的栅电压VGS高于由Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加而得到的电压。当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT时，电流值Ic被确定成低于由Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加而得到的电压。
晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然是晶体管Tr2的栅电压。因此，晶体管Tr2的漏电流正比于晶体管Tr1的漏电流。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝Ic。
晶体管Tr2的漏电流I2流到发光元件284。流到发光元件的电流的幅度对应于恒流源287所确定的信号电流Ic，发光元件284以对应于流到其中的电流的幅度的亮度发光。当流到发光元件的电流非常接近0时，或当流到发光元件的电流为反偏置的时，发光元件284不发光。
当写入周期Ta完成时，就完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器285的电荷通过Tr4泄漏。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，各行的第三扫描线被依次选择，晶体管Tr5被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图29B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的源被连接到发光元件284的象素电极。
另一方面，在晶体管Tr1和Tr2中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。VGS高于将Tr1的阈值VTH与Tr6的阈值VTH相加而得到的电压。而且，晶体管Tr6的栅被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。因此，晶体管Tr1的漏电流和晶体管Tr6的漏电流被保持幅度相同。如表达式1所示，晶体管Tr1的漏电流依赖于晶体管Tr6的沟道长度和沟道宽度。
如上所述，假设晶体管Tr1和Tr6的栅电压、迁移率、单位面积栅电容、阈值、以及沟道宽度相同，则从表达式1得到表达式2。
另一方面，晶体管Tr2的漏电流值I2被保持在对应于信号电流Ic的幅度。
而且，由于晶体管Tr5开通，故晶体管Tr1和Tr6的漏电流I1和晶体管Tr2漏电流I2都流到发光元件284。因此，发光元件284以对应于漏电流I1和I2组合的电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1、Tr2、Tr6是n沟道TFT且发光元件284的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1、Tr2、Tr6是p沟道TFT且发光元件284的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。第三扫描线可以被选择或不被选择。图29C示出了第三扫描线不被选择且Tr5被关断的情况。
图29C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr2被开通，故反偏置电压被施加到发光元件284。当施加反偏置电压时，发光元件284进入不发光状态。
电源线的电压可以处于这样一个电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。设计者也可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件284以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I2和漏电流I3之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于信号电流Ic的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
而且，与图2，图14，图16，图18，图20，图22和图26所示象素比较，在根据本实施例的象素中，由于在显示周期中Tr1的漏电流小于在写入周期中Tr1的漏电流，流到发光元件的电流相对于信号电流Ic的比率变为更小。因此，由于可能使信号电流Ic更大，这就不易受到噪音的影响。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
而且，在本实施例中，晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第二端子，而另一被连接到Tr2的第二端子。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr5可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的漏与象素电极在写入周期Ta中被彼此分隔开，而晶体管Tr1的漏和象素电极在显示周期Td中被彼此连接。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5在Ta中可以如图29A所示被连接；在Td中如图29B所示被连接；而在Ti中如图29C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一种或二种布线。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而且，在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例15
下面描述不同于图2、图14、图16、图18、图20、图22、图24、图26、图28所示的根据本发明另一实施例的发光器件的象素的结构。
图30示出了图1所示的象素101的详细结构。图30所示的象素101具有信号线Si(S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(P1-Py之一)、第三扫描线Rj(R1-Ry之一)、以及电源线Vi(V1-Vx之一)。
而且，象素101具有晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、发光元件294、以及存储电容器295。存储电容器295被提供来更可靠地保持晶体管Tr1和Tr2的栅与源之间的电压(栅电压)，但不总是必须提供存储电容器295。
晶体管Tr3的栅被连接到第一扫描线Gj。晶体管Tr3的第一端子和第二端子之一被连接到信号线Si，而另一个被连接到晶体管Tr1的第二端子。
晶体管Tr4的栅被连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一个被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅。
晶体管Tr5的栅被连接到第三扫描线Rj。晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第一端子和发光元件294的象素电极，而另一个被连接到晶体管Tr1的第一端子。
晶体管Tr1和晶体管Tr2的栅被彼此连接。晶体管Tr2的第一端子被连接到发光元件294的象素电极。晶体管Tr1和晶体管Tr2的第二端子都被连接到电源线Vi。反电极保持预定的电压。
包括在存储电容器295中的二个电极之一被连接到晶体管Tr1和Tr2的栅，而另一被连接到发光元件294的象素电极。
晶体管Tr1和Tr2可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。但晶体管Tr1和Tr2的极性相同。当阳极被用作象素电极而阴极被用作反电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是n沟道晶体管。相反，当阳极被用作反电极而阴极被用作象素电极时，晶体管Tr1和Tr2最好是p沟道晶体管。
晶体管Tr3、Tr4、Tr5可以是n沟道晶体管和p沟道晶体管。
接着，参照图31来描述根据本实施例的发光器件的工作。根据本发明的发光器件的工作将被描述成分为各行象素上的写入周期Ta、显示周期Td、以及反偏置周期Ti。图31简要示出了各个周期中晶体管Tr1、Tr2、以及发光元件294的连接。此处作为例子给出了Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件294的阳极被用作象素电极的情况。
首先，当写入周期Ta在各行的象素处开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，致使当晶体管Tr1和Tr2被开通时，正向偏置的电流流到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件294的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件294的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。
各行的第一扫描线和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择。晶体管Tr3和Tr4因而被开通。各个扫描线的各个被选择的周期彼此不重叠。由于第三扫描线未被选择，故晶体管Tr5关断。
根据输入到信号线驱动电路102的视频信号，对应于此视频信号的信号电流Ic分别在信号线S1-Sx与电源线V1-Vx之间流动。
图31A示出了当对应于视频信号的信号电流Ic在写入周期Ta中流到信号线Si时的象素101的示意图。参考号296表示用来连接向反电极提供电压的电源的端子。参考号297表示包括在信号线驱动电路102中的恒流源。
由于晶体管Tr3被开通，故当信号电流Ic流到信号线Si时，信号电流Ic在晶体管Tr1的漏与源之间流动。此时，由于栅与漏被连接，故晶体管Tr1工作于饱和区并满足表达式1。因此，晶体管Tr1的栅电压VGS根据电流数值Ic而被确定。晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。
当写入周期Ta完成时，就完成了第一扫描线和第二扫描线的选择。此时，最好在选择第一扫描线之前完成第二扫描线的选择。这是因为，若晶体管Tr3提前关断，则存储电容器295的电荷通过Tr4泄漏。
当写入周期Ta完成时，显示周期Td开始。在显示周期Td中，电源线Vi的电压被保持在与写入周期Ta中电压相同的电平。当显示周期Td开始时，第三扫描线被选择，晶体管Tr5被开通。由于第一扫描线和第二扫描线未被选择，故晶体管Tr3和Tr4被关断。
图31B示出了显示周期Td中象素的示意图。晶体管Tr3和晶体管Tr4处于关断状态。而且，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏被连接到发光元件294的象素电极。
另一方面，在晶体管Tr1和Tr2中，写入周期Ta中已经被确定的VGS保持不变。晶体管Tr2的栅被连接到晶体管Tr1的栅。而且，晶体管Tr2的源被连接到晶体管Tr1的源。因此，晶体管Tr1的栅电压仍然成为晶体管Tr2的栅电压。而且，由于晶体管Tr1的漏和晶体管Tr2的漏被连接到电源线Vi，故晶体管Tr2的漏电流I2的幅度正比于晶体管Tr1的漏电流I1。确切地说，当μC0W/L与VTH彼此相等时，晶体管Tr1和晶体管Tr2的漏电流变成彼此相等，得到I2＝I1＝Ic。
而且，由于晶体管Tr5开通，故晶体管Tr1的漏电流I1和晶体管Tr2漏电流I2都流到发光元件294。因此，在显示周期Td中，其幅度由漏电流I1和I2组合而成的电流，流到发光元件294，发光元件294以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光。
在写入周期Ta之后，总是立即出现显示周期Td。在显示周期Td之后，立即出现下一个写入周期Ta或反偏置周期Ti。
当反偏置周期开始时，电源线V1-Vx的电压被保持在一定电平，使当晶体管Tr2被开通时，反偏置电压被施加到发光元件。亦即，当Tr1和Tr2是n沟道TFT且发光元件294的阳极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成低于反电极电压。相反，当Tr1和Tr2是p沟道TFT且发光元件294的阴极被用作象素电极时，电源线Vi的电压被设定成高于反电极电压。
各行的第一和第二扫描线依次被扫描线驱动电路103选择，晶体管Tr3和Tr4被开通。且其电平使晶体管Tr1和Tr2开通的电压，被信号线驱动电路102施加到各个信号线S1-Sx。第三扫描线可以被选择或不被选择。图31c示出了第三扫描线不被选择且Tr5被关断的情况。
图31C示出了象素101在反偏置周期Ti中的示意图。在反偏置周期Ti中，由于Tr1和Tr2被开通，故反偏置电压被施加到发光元件294。当施加反偏置电压时，发光元件294进入不发光状态。
在图30所示的象素中，在反偏置周期Ti中，由于Tr2的栅和源被彼此连接，且电源线的电压Vi低于反电极电压，故Tr2处于关断状态，且Tr2的源和漏处的电压不一样。因此，施加到发光元件294的反偏置电压不同于电源线Vi与反电极之间的电压差，而是成为反电极与电源线Vi之间的电压减去Tr2的VDG。但由于能够可靠地将反偏置电压施加到发光元件294，故有可能防止发光元件退化所造成的亮度下降。
而且，设计者可以根据与占空比(一帧周期中显示周期长度总和的比率)的关系来适当地确定反偏置周期Ti的长度。
由于发光元件294以对应于流到发光元件的电流的幅度的亮度发光，故各个象素的色调依赖于显示周期Td中流到发光元件的电流的幅度。在写入周期Ta中，虽然发光元件也以对应于Tr2的漏电流幅度的亮度发光，但可以假设其对实际平板色调的影响非常小，以至于能够被忽略。例如，在VGA情况下，由于象素区配备有480行象素，故一行象素的写入周期Ta非常小，约为一帧周期的1/480。
在根据本实施例的象素中，显示周期中流到发光元件的电流是漏电流I1和漏电流I2之和。因此，流到发光元件的电流不仅仅依赖漏电流I2。因此，即使当晶体管Tr1和晶体管Tr2的特性变得彼此不同，并引起各个象素中晶体管Tr2的漏电流I2相对于信号电流Ic的比率差别，也有可能在各个象素之间防止流到发光元件的电流值变得彼此不同。结果就可以防止看到亮度的起伏。
而且，在根据本实施例的象素中，在写入周期Ta中，晶体管Tr1的漏电流不流到发光元件。因此，从电流被信号线驱动电路馈送到象素以及晶体管Tr1的漏电流流动且栅电压开始改变，到电压数值变得稳定之间的时间，不依赖于发光元件的容量。因此，由于从馈送的电流转换的电压迅速变得稳定，故有可能缩短写入电流的时间。结果就有可能在动画显示过程中防止看到余像。
在本实施例中，晶体管Tr4的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr1的第二端子，而另一被连接到晶体管Tr1的栅和晶体管Tr2的栅。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr4可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的栅和漏在写入周期Ta中被彼此连接，而晶体管Tr1的栅和漏在显示周期中被彼此分隔开。
而且，在本实施例中，晶体管Tr5的第一端子和第二端子之一被连接到晶体管Tr2的第一端子，而另一被连接到晶体管Tr1的第一端子。但本实施例不局限于这种结构。在本实施例中，就象素而论，晶体管Tr5可以被连接到其它的元件或布线，使晶体管Tr1的源与象素电极在写入周期Ta中被彼此分隔开，而晶体管Tr1的源与象素电极在显示周期中被彼此连接。
亦即，Tr3、Tr4、Tr5在Ta中可以如图31A所示被连接；在Td中如图31B所示被连接；而在Ti中如图31C所示被连接。而且，虽然Gj、Pj、Rj被提供为3种分立的布线，但它们也可以被集成为一或二布线。
亦即，在Ta中，流过Tr1的所有电流可以流到电流源，且流过电流源的所有电流可以流到Tr1。而在Td中，流过Tr1和Tr2的电流可以流到发光元件。
根据本实施例的发光器件能够采用数字视频信号或模拟视频信号来进行显示。
可以与实施例1-6相结合来实施本实施例。
实施例16
在本实施例中，利用有机发光材料能够明显地改进发光外量子效率，有机发光材料的来自三重态激发的磷光能够被用来发光。结果，发光元件的功耗能够降低，寿命能够延长，且重量能够减轻。
以下是利用三重态激发改善发光外量子效率的报道(T.Tsutsui，C.Adachi，S.Saito，Photochemical Processes in OrganizedMolecular Systems，ed.K.Honda，(Elsevier Sci.Pub.Tokyo，1991)p.437)。
上述论文报道的有机发光材料(香豆素颜料)的分子式表示如下：
(化学式1)
Figure S2007103054075D00571
(M.A.Baldo，D.F.O’Brien，Y.You，A.Shoustikov，S.Sibley，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Nature，395(1998)，p.151)上述论文报道的有机发光材料(Pt络合物)的分子式表示如下。
(化学式2)
Figure S2007103054075D00581
(M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burrows，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Appl.Phys.Lett.75(1999)p4)
(T.Tsutsui，M.-J.Yang，M.Yahiro，K.Nakamura，T.Watanabe，T.Tsuji，Y.Fukuda，T.Wakimoto，S.Mayaguchi，Jpn.Appl.Phys.38(12B)(1999)L1502)
上述论文报道的有机发光材料(Ir络合物)的分子式表示如下：
(化学式3)
Figure S2007103054075D00582
如上所述，若能够实际利用来自三重态激发的磷光，则原则上能够实现是利用来自单重态激发的荧光3-4倍的发光外量子效率。
借助于与实施例1-15自由地进行组合，能够实施根据本实施例的结构。
实施例17
用于OLED的有机发光材料粗略地分为低分子量材料和高分子量材料。本发明的发光器件能够采用低分子量有机发光材料和高分子量有机发光材料二者。
用蒸发方法将低分子量有机发光材料制作成薄膜。这使得容易形成叠层结构，并借助于层叠诸如空穴输运层和电子输运层之类的不同功能的薄膜而提高效率。
低分子量有机发光材料的例子包括以喹啉作为配合基的铝络合物(Alq3)以及三苯胺衍生物(TPD)。
另一方面，高分子量有机发光材料的物理强度比低分子量有机发光材料更高，提高了元件的耐用性。而且，能够用涂敷方法将高分子量材料制作成薄膜，元件的制造因而比较容易。
采用高分子量有机发光材料的发光元件的结构与采用低分子量有机发光材料的发光元件的结构基本上相同，并具有阴极、有机发光层、以及阳极。当由高分子量有机发光材料制作有机发光层时，在已知的结构中，二层结构是流行的。这是因为与采用低分子量有机发光材料的情况不同，用高分子量材料制作叠层结构是困难的。具体地说，采用高分子量有机发光材料的元件具有阴极、有机发光层、空穴输运层、以及阳极。Ca可以被用作采用高分子量有机发光材料的发光元件中的阴极材料。
从元件发射的光的颜色决定于其发光层的材料。因此，借助于选择适当的材料，能够制作发射所需颜色的光的发光元件。能够用来制作发光层的高分子量有机发光材料是：聚对苯亚乙烯基polyparaphenylene vinylene-based材料、聚对亚苯基polyparaphenylene-based材料、聚噻吩基材料、或聚芴基材料。
聚对苯亚乙烯基材料是一种聚(亚乙烯聚对苯)poly(paraphenylene vinylene)(表示为PPV)衍生物，例如聚(2，5-二烷氧-1，4-亚乙烯苯)poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene vinylene)(表示为RO-PPV)、聚(2-(2’-乙基-己氧)-5-甲氧-1，4-亚乙烯苯)poly(2-(2’-ethyl-hexoxy)-5-metoxy-1，4-phenylenevinylene)(表示为MEH-PPV)、以及聚(2-(二烷氧苯基)-1，4-亚乙烯苯)poly(2-(dia lkoxyphenyl)-1，4-phenylene vinylene)(表示为ROPh-PPV)。
聚对苯基材料是一种聚对苯polyparaphenylene衍生物(表示为PPP)，例如聚(2，5-二烷氧-1，4-苯撑)poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene)(表示为RO-PPP)以及聚(2，5-二己氧-1，4-苯撑)poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene)。
聚噻吩基材料是一种聚噻吩(表示为PT)衍生物，例如聚(3-烷基噻吩)(表示为PAT)、聚(3-己基噻吩)(表示为PHT)、聚(3-环己基噻吩)(表示为PCHT)、聚(3-环己基-4-甲基噻吩)(表示为PCHMT)、聚(3，4-二环己基噻吩)(表示为PDCHT)、聚[3-(4-辛基苯基)噻吩](表示为POPT)、以及聚[3-(4-辛基苯基)-2，2-二噻吩](表示为PTOPT)。
聚芴基材料是一种聚芴(表示为PF)衍生物，例如聚(9，9-二烷基芴)(表示为PDAF)以及聚(9，9-二辛基芴)(表示为PDOF)。
若由能够输运空穴的高分子量有机发光材料组成的层被夹在阳极与由高分子量有机发光材料发光层之间，则能够改善从阳极的空穴注入。此空穴输运材料通常与受主材料一起被溶解到水中，并用甩涂方法等涂敷此溶液。由于空穴输运材料不溶于有机溶剂，故其膜能够与上述发光材料层形成发光的叠层。
借助于将PEDOT与用作受主材料的樟脑磺酸(表示为CSA)进行混合，得到了能够输运空穴的高分子量有机发光材料。也可以采用聚苯胺(表示为PANI)与作为受主材料的聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物。
本实施例的结构可以与实施例1-16的任何一种结构自由地进行组合。
实施例18
下面参照图32-35来描述根据本发明的发光器件制造方法的实施例。此处，将根据代表性的步骤来详细地解释用来同时制造图2所示的象素晶体管Tr2和象素晶体管Tr4以及提供在象素部分外围中的驱动部分TFT的方法。还可以根据晶体管Tr2和晶体管Tr4的生产方法来制造晶体管Tr1和晶体管Tr3。
首先，在本实施例中，采用由诸如以Coning公司#7059玻璃和#1737玻璃为代表的钡硼硅酸盐玻璃和铝硼硅酸盐玻璃之类的玻璃制成的衬底900。任何具有透光性的衬底都能够被用作衬底900，致使也可以采用石英衬底。而且，也可以采用具有耐受本实施例工艺温度的抗热性的塑料衬底。
接着，如图32A所示，在衬底900上制作包含诸如氧化硅膜、氮化硅膜、和氮氧化硅膜之类的绝缘膜的基底膜901。虽然在本实施例中采用双层结构作为基底膜901，但也可以采用上述绝缘膜的单层膜或2层以上层叠的结构。用等离子体CVD方法，以SiH4、NH3、N2O作为反应气体产生的氮氧化硅膜901a，被制作成10-200nm(最好是50-100nm)，作为基底膜901的第一层。在本实施例中，制作了厚度为50nm的氮氧化硅膜901a(结构比率为：Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)。接着，用等离子体CVD方法，以SiH4和N2O作为反应气体产生的氮氧化硅膜901b，被制作成50-200nm(最好是100-150nm)，作为基底膜901的第二层。在本实施例中，制作了厚度为100nm的氮氧化硅膜901b(结构比率为：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。
接着，在基底膜901上制作半导体层902-905。借助于用熟知的方法(溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等)产生具有非晶结构的半导体膜，并执行熟知的晶化工艺(激光晶化方法、热晶化方法、采用镍之类的催化剂的热晶化方法)而得到结晶半导体膜，再将此结晶半导体膜图形化成所希望的图形，从而制作了半导体层902-905。此半导体层902-905被制作成厚度为25-80nm(最好是30-60nm)。结晶半导体膜的材料没有特别的限制，但最好用硅或硅锗(SixGe1-x(x＝0.0001-0.02))合金制作。在本实施例中，在用等离子体CVD方法制作55nm非晶硅膜之后，在非晶硅膜上保持一个含镍的溶液。在对非晶硅膜执行去氢化(500℃，1小时)之后，执行热晶化(550℃，4小时)，并进一步执行改进结晶性的激光退火工艺，以便形成结晶硅膜。根据采用光刻方法的结晶硅膜的图形化工艺来制作半导体层902-905。
而且，在形成半导体层902-905之后，也可以对半导体层902-905掺入少量的杂质元素(硼或磷)，以便控制TFT的阈值。
而且，在用激光晶化方法产生结晶半导体膜的情况下，采用了脉冲振荡型或连续发光型的准分子激光器、YAG激光器、或YVO4激光器。在采用这些激光器的情况下，最好使用由光学系统将激光振荡器输出的激光束集中成线状并将其引向半导体膜的方法。晶化条件可以由操作人员任意地选择，在采用准分子激光器的情况下，脉冲振荡频率被设定为300Hz，而激光能量密度被设定为每平方厘米100-400mJ(典型为每平方厘米200-300mJ)。而且，在采用YAG激光器的情况下，脉冲振荡频率最好利用其二次谐波设定为30-300kHz，而激光能量密度设定为每平方厘米300-600mJ(典型为每平方厘米350-500mJ)。而且，最好将线状集中在宽度为100-1000微米例如400微米内的激光束指向衬底整个，线状激光束的重叠比为50-90％。
注意，可以采用连续振荡型或脉冲振荡型的气体激光器或固体激光器。诸如准分子激光器、Ar激光器、Kr激光器之类的气体激光器以及诸如YAG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、紫翠玉激光器、掺Ti的蓝宝石激光器之类的固体激光器，能够被用作激光束。诸如其中掺有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器之类的晶体，也能够被用作固体激光器。激光器的基波根据掺杂的材料而不同，从而得到基波约为1微米的激光束。利用非线性光学元件，能够得到对应于基波的谐波。
接着，在固体激光器发射的红外激光被非线性光学元件改变为绿色激光之后，能够用另一个非线性光学元件得到紫外激光。
当进行非晶半导体膜的晶化时，为了得到大晶粒尺寸的晶体，最好用能够连续振荡的固体激光器来施加基波的二次谐波到四次谐波。典型地说，最好施加掺Nd的YVO4激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。具体地说，利用非线性光学元件，输出为10W的连续振荡型YVO4激光器发射的激光束被转换成谐波。还存在着一种利用YVO4晶体和非线性光学元件将谐波发射到谐振腔中的方法。然后，更优选的是，用光学系统将激光束成形为具有矩形或椭圆形形状，从而辐照待要处理的衬底。此时，需要大约每平方厘米0.01-100MW(最好是每平方厘米01.-10MW)的能量密度。半导体膜以大约10-2000cm/s的速率相对于对应的激光束移动，以便辐照半导体膜。
接着，制作覆盖半导体层902-905的栅绝缘膜906。用等离子体CVD方法或溅射方法，栅绝缘膜906被形成具有包含硅的厚度为40-150nm的绝缘膜。在本实施例中，用等离子体CVD方法形成了厚度为110nm的氮氧化硅膜(结构比率为：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。当然，栅绝缘膜不局限于氮氧化硅膜，也可以采用包含硅的单层或叠层结构的其它绝缘膜。
而且，在当采用氧化硅膜的情况下，可以用等离子体CVD方法混合TEOS(原硅酸四乙酯)和O2，并以40Pa的反应压力、300-400℃的衬底温度、以及每平方厘米0.5-0.8W的高频(13.56MHz)功率密度进行放电。根据这样制造的氧化硅膜，利用400-500℃下的热退火，能够得到良好的栅绝缘膜特性。
然后，在栅绝缘膜906上制作用来形成栅电极的抗热导电层907，厚度为200-400nm(最好是250-350nm)。抗热导电层907能够被制作成单层，或按需要制作成包含多个层例如二层或三层的叠层结构。抗热导电层包含选自Ta、Ti、W的元素、以这些元素为组分的合金、或这些元素组合的合金膜。用溅射方法或CVD方法来制作抗热导电层。为了达到低的电阻，最好降低所含杂质的浓度。确切地说，氧的浓度最好为30ppm或更低。在本实施例中，制作了厚度为300nm的W膜。可以利用溅射方法，以W作为靶来制作W膜，或用热CVD方法，用六氟化钨(WF6)来制作W膜。无论在何种情况下，为了用作栅电极，都应该达到低电阻，W膜的电阻率最好为20μΩcm或更低。虽然借助于增大晶粒能够在W膜中得到低电阻，但在W中包含大量诸如氧之类的杂质元素的情况下，晶化受到阻碍，致使电阻率高。因此，在溅射方法的情况下，借助于采用纯度为99.9999％的W靶并充分注意在薄膜制作时不使杂质从气相混入来制作W膜，能够实现9-20μΩcm的电阻率。
与之对照，在Ta膜被用于抗热导电层907的情况下，同样能够用溅射方法来制作。对于Ta膜，Ar被用作溅射气体。而且，借助于在溅射时在气体中加入适量的Xe或Kr，由于降低了被制作的膜的内应力而能够防止膜的剥离。α相Ta膜的电阻率约为20μΩcm，致使能够被用作栅电极，但β相Ta膜的电阻率约为180μΩcm，致使不能适用于栅电极。由于TaN膜的晶体结构接近α相，故借助于制作TaN膜作为Ta膜的基底膜，能够容易地得到α相Ta膜。而且，虽然图中未示出，但在抗热导电层907下方制作厚度约为2-20nm的掺磷(P)的硅膜是有效的。从而能够获得制作在其上的导电膜的紧密接触性质和并防止氧化，还能够防止包含在抗热导电层907中的少量碱性金属元素扩散到第一形状的栅绝缘膜906。无论在哪种情况下，抗热导电层907的电阻率最好在10-50μΩcm的范围内。
接着，用光刻技术形成抗蚀剂掩模908。然后执行第一腐蚀工艺。在本实施例中，采用ICP腐蚀装置，Cl2和CF4作为腐蚀气体，并在1Pa的压力下，引入每平方厘米3.2W的RF(13.56MHz)功率形成的等离子体来执行。借助于将每平方厘米224mW的RF(13.56MHz)功率引入到衬底侧(样品台)，施加了明显负的自偏压。在此条件下，W膜的腐蚀速率约为100nm/min。对于第一腐蚀工艺，根据腐蚀速率估计了仅仅腐蚀W膜所需的时间，从这一时间提高20％的腐蚀时间被设定为腐蚀时间。
利用第一腐蚀工艺，形成了具有第一锥形的导电层909-913。导电层909-913被制作成具有角度为15-30度的锥形部分。为了执行腐蚀而不留下残留物，采用了腐蚀时间增加大约10-20％的过腐蚀。由于氮氧化硅膜(栅绝缘膜906)对W膜的选择比为2-4(典型为3)，故氮氧化硅膜的暴露表面能够被过腐蚀过程腐蚀大约20-50nm(图32B)。
然后，借助于执行第一掺杂工艺，一种导电类型的杂质元素被加入到半导体层。此处执行了应用n型的杂质加入步骤。利用实际留下被形成的具有第一形状导电层的掩模908，用离子掺杂方法，利用具有第一锥形形状的导电层909-913，用来自对准加入提供n型的杂质元素。为了加入提供n型的杂质元素通过栅电极端部的锥形部分和排列在其下方的栅绝缘膜906达到半导体层，剂量被设定为每平方厘米1×1013-5×1014原子，而加速电压被设定为80-160keV。属于15族的元素，典型为磷(P)或砷(As)，能够被用作提供n型的杂质元素。但此处采用磷(P)。根据离子掺杂方法，在第一杂质区914-914中，提供n型的杂质元素以每立方厘米1×1020-1×1021原子的浓度被加入(图32C)。
在此步骤中，依赖于掺杂条件，杂质可以被置于第一形状导电层909-913下方，致使第一掺杂区914-917能够叠加在第一形状导电层909-913上。
接着，如图32D所示，执行第二腐蚀工艺。同样，用ICP腐蚀装置执行此第二腐蚀工艺，用CF4和Cl2的气体混合物作为腐蚀气体，RF(13.56MHz)功率为每平方厘米3.2W，偏置功率(13.56MHz)为每平方厘米45mW，压力为1.0Pa。从而能够提供此条件形成的具有第二形状的导电层918-922。锥形部分被形成在其端部，锥形的厚度从端部向内增加。与第一腐蚀工艺相比，由于施加到衬底侧的偏置功率比较低，故各向同性腐蚀比率增加，致使锥形部分的角度变成30-60度。掩模908的端部被腐蚀切割，以便提供掩模923。而且，在图32D的步骤中，栅绝缘膜906的表面被腐蚀大约40mm。
然后，在高的加速电压条件下，以小于第一掺杂工艺的剂量，提供n型的杂质元素被掺入。例如，以70-120keV的加速电压和每平方厘米1×1013的剂量执行此操作，以便形成杂质浓度较高的第一杂质区924-927以及与第一杂质区924-927接触的第二杂质区928-931。在此步骤中，依赖于掺杂条件，杂质可以被置于第二形状导电层918-922下方，致使第二掺杂区928-931能够叠加在第二形状导电层918-922上。第二杂质区的杂质浓度被设定为每立方厘米1×1016-1×1018原子(图33A)。
然后，如所示(图33B)，在用来形成p沟道TFT的半导体层902和905中，制作导电类型相对于一种导电类型相反的杂质区933(933a，933b)以及934(934a，934b)。在此情况下，也借助于用第二形状导电层918、921、922作为掩模加入提供p型的杂质元素，以自对准方式形成杂质区。此时，用来制作n沟道TFT的半导体层903和904具有制作来覆盖整个表面的抗蚀剂掩模932。此处形成的杂质区933和934是由采用双硼烷(B2H6)的离子掺杂方法形成的。用来提供p型杂质区933和934的杂质元素的浓度被设定为每立方厘米2×1020-2×1021原子。
但杂质区933和934可以被具体认为是含有用来提供n型的杂质元素的二个区域。第三杂质区933a和934a含有浓度为每立方厘米1×1020-1×1021原子的提供n型的杂质元素，而第四杂质区933b和934b含有浓度为每立方厘米1×1017-1×1020原子的提供n型的杂质元素。但借助于使杂质区933b和934b的提供p型的杂质元素的浓度为每立方厘米1×1019原子或以上，并使杂质区933a和934a中的提供p型的杂质元素的浓度为提供n型的杂质元素的浓度的1.5-3倍，则对于作为第三杂质区中的p沟道TFT的源区和漏区的功能不产生任何问题。
然后，如图33C所示，在具有第二形状的导电层918-922以及栅绝缘膜906上，制作第一层间绝缘膜937。第一层间绝缘膜937可以由氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、或它们的组合叠层膜形成。无论在哪种情况下，第一层间绝缘膜937都由无机绝缘材料制作。第一层间绝缘膜937的厚度被设定为100-200nm。在氧化硅膜被用作第一层间绝缘膜937的情况下，可以借助于混合TEOS和O2，并以40Pa的反应压力、300-400℃的衬底温度、以及每平方厘米0.5-0.8W的高频(13.56MHz)功率密度执行等离子体放电来形成。而且，在氮氧化硅膜被用作第一层间绝缘膜937的情况下，可以采用利用等离子体CVD方法由SiH4、NH3、N2O制作的氮氧化硅膜或由SiH4和N2O制作的氮氧化硅膜。作为此情况的生产条件，可以提供20-200Pa的反应压力，300-400℃的衬底温度，以及每平方厘米0.1-1.0W的高频(60MHz)功率密度。而且，由SiH4、N2O、H2产生的氢化氮氧化硅膜也可以被用作第一层间绝缘膜937。同样，也可以由SiH4和NH3产生氮化硅膜。
然后，执行对以各种浓度加入的用来提供n型或p型的杂质元素的激活步骤。利用热退火方法，用退火炉子来执行这一步骤。此外，也可以使用激光退火方法或快速热退火方法(RTA方法)。热退火方法在400-700℃，典型为500-600℃的温度下，于1ppm或更低，最好是0.1ppm或更低的氮气气氛中执行。在本实施例中，在550℃下执行4小时热处理。并且，在抗热温度低的塑料衬底被用作衬底900的情况下，最好采用激光退火方法。
当采用激光退火方法时，可以采用晶化过程中所用的激光器。当执行激活时，移动速度如晶化处理那样设定，并需要大约每平方厘米0.01-100MW(最好是每平方厘米0.01-10MW)的能量密度。
在激活步骤之后，在300-450℃的温度下，使气氛气体改变为含有3-100％的氢的气氛，借助于执行1-12小时热处理而执行半导体层的氢化步骤。此步骤是为了用热激发的氢来终止半导体层的每立方厘米1016-1018的悬挂键。作为另一种氢化方法，可以执行等离子体氢化(利用等离子体激发的氢)。无论在哪种情况下，半导体层902-905中的缺陷密度最好是每立方厘米1016或更低。因此，可以提供大约0.01-0.1原子百分比的氢。
然后，制作平均厚度为1.0-2.0微米的由有机绝缘材料组成的第二层间绝缘膜939。聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、BCB(苯并环丁烯)等可以被用作有机树脂材料。例如，在采用涂敷到衬底上之后可热聚合的聚酰亚胺的情况下，借助于用洁净的炉子于300℃烘焙来制作。而且在采用丙烯酸的情况下，其制作可以利用二种液体型将主材料与硬化剂混合，用甩涂机涂敷到衬底整个表面上，用电炉在80℃下执行60秒钟预定的加热操作，并用洁净的炉子在250℃下烘焙60分钟。
借助于用有机绝缘材料形成第二层间绝缘膜939，能够使表面平坦。而且，由于有机树脂材料通常具有低的介电常数，故能够减小寄生电容。但由于具有吸潮性质而不适合于作为保护膜，在与制作成第一层间绝缘膜937的氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜等组合时，能够被很好地使用。
然后，制作预定图形的抗蚀剂掩模，并制作达及形成在各个半导体层中的源区或漏区的接触孔。用干法腐蚀方法来制作接触孔。在此情况下，用CF4、O2、He的气体混合物作为腐蚀气体，由有机树脂材料组成的第二层间绝缘膜939被首先腐蚀，然后，用CF4和O2作为腐蚀气体，第一层间绝缘膜937被腐蚀。而且，为了改善相对于半导体层的选择比，可以借助于将腐蚀气体改变为CHF3而腐蚀第三形状的栅电极906来形成接触孔。
然后，借助于用溅射方法或真空淀积方法形成导电金属膜、用掩模进行图形化、以及腐蚀，制作源布线940-943和947以及漏布线944-946。在本说明书中，源布线和漏布线都被称为连接布线。虽然在本说明书中未示于图中，此连接布线被制作成厚度为50nm的Ti膜和厚度为500nm的合金膜(Al和Ti的合金膜)的叠层膜。
接着，借助于在其上提供厚度为80-120nm的透明导电膜并图形化，制作象素电极948(图34A)。在本实施例中，氧化铟锡(ITO)膜或氧化铟中加入了2-20％氧化锌(ZnO)的透明导电膜，被用作透明电极。
而且，借助于形成相同的重叠，象素电极948可以被电连接到晶体管Tr2的漏区，并连接到漏布线946。
图35是完成图34A所示步骤时象素的俯视图。为了布线的位置和半导体层的位置清晰起见，省略了绝缘膜和层间绝缘膜。沿图35中A-A’线的剖面图对应于图34A中沿A-A’线的部分。
图42是沿图35中B-B’线的剖面图。晶体管Tr4具有作为扫描线974一部分的栅电极975，其中的栅电极975还连接到晶体管Tr5的栅电极920。而且，晶体管Tr3的半导体层的杂质区977被连接到作为一侧上的信号线的连接布线942和另一侧上的连接布线971。
晶体管Tr1具有作为电容布线一部分的栅电极976，其中的栅电极976也连接到晶体管Tr2的栅电极922。而且，晶体管Tr1的半导体层的杂质区978被连接到一侧上的连接布线971和另一侧上的用作电源线Vi的连接布线947。
连接布线947还与晶体管Tr2的杂质区934a连接。而且，参考号970是保持电容，它具有半导体层972、栅绝缘膜906、以及电容布线973。半导体层972的杂质区979与连接布线943连接。
接着，如图34B所示，制作第三层间绝缘膜949，它在对应于象素电极948处具有窗口部分。具有绝缘性质的第三层间绝缘膜949用作堤坝，起分隔相邻象素有机发光层的作用。在本实施例中，用抗蚀剂形成第三层间绝缘膜949。
在本实施例中，第三层间绝缘膜949的厚度被提供为大约1微米，窗口部分制作成所谓反锥形形状，向着象素电极948加宽。这借助于在形成抗蚀剂薄膜之后覆盖除了用来形成窗口部分之外的薄膜，将其暴露于UV光，以及用显影液清除暴露的部分，来进行制作。
由于有机发光层在后面步骤中制作有机发光层时对相邻的象素被分割，如本实施例中那样，第三绝缘膜949具有反锥形形状，故即使在有机发光层和第三层间绝缘膜949的热膨胀系数不同的情况下，也能够限制有机发光层的破裂或剥离。
虽然在本实施例中抗蚀剂膜被用作第三层间绝缘膜，但在某些情况下，也可以采用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸、BCB(苯并环丁烯)、氧化硅膜等。只要具有绝缘性质，有机或无机第三层间绝缘膜949都可以采用。
接着，用蒸发方法制作有机发光层950，并进一步用蒸发方法制作阴极(MgAg电极)951和保护电极952。此时，最好对象素电极948进行热处理，以便在制作有机发光层950和阴极951之前完全清除潮气。虽然在本实施例中MgAg电极被用作OLED的阴极，但也可以采用其它熟知的材料。
熟知的材料可以被用作有机发光层950。虽然在本实施例中，包含空穴输运层和发光层的二层结构被提供为有机发光层，但在某些情况下，可以提供空穴注入层、电子注入层、或电子输运层中的任何一个。因此，已经提出了各种各样的组合例子，可以采用任何一种结构。
在本实施例中，利用淀积方法，聚亚苯基乙烯被制作成空穴输运层。而且，用淀积方法制作了具有30-40％的1，3，4-二恶唑衍生物分子弥散在聚乙烯咔唑中的发光层，其中加入大约1％的香豆素6作为绿色发光中心。
而且，借助于保护电极952，也可以保护有机发光层950免受潮气或氧的影响，但提供保护膜953更好。在本实施例中，厚度为300nm的氮化硅膜被提供为保护膜953。保护膜可以在保护电极952之后不暴露于大气的情况下连续地制作。
而且，保护电极952被提供来防止阴极951退化，以铝作为主要成分的金属膜是其代表。当然也可以采用其它的材料。而且，由于发光层950和阴极951抗潮性非常差，故最好连续地制作到保护电极952而不暴露于大气，以便保护有机发光层免受外界空气的影响。
有机发光层950的厚度可以被提供为10-400nm(典型为60-150nm)，而阴极951的厚度可以被提供为80-200nm(典型为100-150nm)。
因此，可以完成具有图34B所示结构的发光器件。象素电极948、有机发光层950、以及阴极951层叠的部分954，对应于OLED。
p沟道TFT 960和n沟道TFT 961是组成提供CMOS的驱动电路的TFT。晶体管Tr2和晶体管Tr4是象素部分的TFT，且驱动电路TFT和象素部分TFT可以制作在同一个衬底上。
在采用OLED的发光器件的情况下，由于驱动电路的电源电压约为5-6V足够，最多约为10V，故不涉及到TFT中热电子引起的退化。而且，由于驱动电路需要高速工作，故TFT的栅电容最好小。因此，如在本实施例中那样，结构中TFT的半导体层的第二杂质区929和第四杂质区933b最好不与栅电极918和919重叠。
根据本发明的发光器件的制造方法不局限于本实施例解释的制造方法，而是可以用熟知的方法来制造本发明的发光器件。
借助于与实施例1-17进行自由组合，能够实施实施例18。
实施例19
在本实施例中，描述作为本发明一种半导体器件的发光器件的象素的结构。图36示出了建立在根据本发明的发光器件中的象素的剖面图。为了简化有关的描述，略去了晶体管Tr1、Tr2、Tr4。但可以采用相同于晶体管Tr3和Tr5的结构。
参考号751表示相当于图2所示晶体管Tr5的n沟道TFT。参考号752表示相当于图2所示晶体管Tr3的p沟道TFT。n沟道TFT 751包含半导体膜753、第一绝缘膜770、一对第一电极754和755、第二绝缘膜771、一对第二电极756和757。半导体膜753包含具有第一杂质浓度的一种导电类型的杂质区758、具有第二杂质浓度的一种导电类型杂质区759、以及一对沟道形成区760和761。
在本实施例中，第一绝缘膜770由一对层叠绝缘膜770a和770b组成。作为变通，也可以提供由单层绝缘膜或包含3个或更多个叠层的绝缘膜组成的第一绝缘膜770。
一对沟道形成区760和761通过安置在其间的第一绝缘膜770正对着一对第一电极754和755。借助于将第二绝缘膜771夹在其间，其它的沟道形成区760和761也叠加在一对第二电极756和757上。
p沟道TFT 752包含半导体膜780、第一绝缘膜770、第一电极782、第二绝缘膜771、以及第二电极781。半导体膜780包含具有第三浓度的一种导电类型的杂质区783以及沟道形成区784。
沟道形成区784与第一电极782通过第一绝缘膜770彼此正对着。而且，沟道形成区784与第二电极781通过安置在其间的第二绝缘膜771也彼此正对着。
在本实施例中，虽然图中未示出，但一对第一电极754和755与一对第二电极756和757被彼此电连接。应该指出的是，本发明的范围不仅仅局限于上述连接关系，而是也可以实现这样一种结构，其中的第一电极754和755从第二电极756和757电断开，并被馈以预定的电压。作为变通，也可以实现这样一种结构，其中的第一电极782从第二电极781电断开，并被馈以预定的电压。
比之仅仅使用一个电极的情况，借助于将预定电压施加到第一电极782，能够防止出现阈值的电位变化，而且能够抑制关断电流。而且，借助于将相同的电压施加到第一和第二电极，以与主要减小半导体膜的厚度的情况相同的方式，耗尽层迅速扩展，使得有可能尽量减小亚阈值系数，从而进一步改善场效应迁移率。因此，比之使用一个电极的情况，有可能提高开通电流。而且，利用基于上述结构的上述TFT，有可能降低驱动电压。而且，由于有可能提高开通电流值，故有可能缩小实际尺寸，特别是TFT的沟道宽度，有可能提高集成度。
注意，借助于与实施例1-17中的任何一个进行自由组合，能够执行实施例19。
实施例20
在实施例20中，描述作为根据本发明的半导体器件的一个例子的发光器件的象素的结构。图37是实施例20的发光器件的象素的剖面图。虽然为了简化解释而略去了Tr1、Tr2、Tr4，但也可以采用与用于晶体管Tr5和Tr3的结构相同的结构。
参考号311表示图37中的衬底，而参考号312表示成为基底(以下称为基底膜)的绝缘膜。透光衬底，典型为玻璃衬底、石英衬底、玻璃陶瓷衬底、或结晶玻璃衬底，可以被用作衬底311。但所用的衬底必须能够承受制造过程中的最高工艺温度。
参考号8201表示Tr5，参考号8202表示Tr3，二者分别由n沟道TFT和p沟道TFT构成。当有机发光层的方向向着衬底下侧(不制作TFT和有机发光层的表面)时，上述结构是优选的。但Tr3和Tr5可以是n沟道TFT或p沟道TFT。
Tr5 8201具有包含源区313、漏区314、LDD区315a-315d、分隔区316的有源层、以及包括沟道区317a和317b、栅绝缘膜318、栅电极319a和319b、第一层间绝缘膜320、源信号线321的有源层、以及连接布线322。注意，栅绝缘膜318和第一层间绝缘膜320可以在衬底上所有的TFT中共用，或可以根据电路或元件而不同。
而且，图37所示的Tr5 8201被电连接到栅电极317a和317b，成为双栅结构。当然不仅双栅结构，而且也可以采用诸如三栅结构的多栅结构(包含具有二个或更多个串联连接的沟道区的有源层的结构)。
多栅结构在降低关断电流方面是非常有效的，且倘若开关TFT的关断电流被充分地降低，则连接道Tr3 8202的栅电极的电容器的电容被减小到必须的最小值。亦即，电容器的表面积能够被尽量减小，从而采用多栅结构在扩大有机发光元件的有效发光表面积方面也是有效的。
此外，制作LDD区315a-315d，以便不通过Tr5 8201中的栅绝缘膜318重叠于栅电极319a和319b。这种结构在减小关断电流方面是非常有效的。而且，LDD区315a和315b的长度(宽度)可以被设定为0.5-3.5微米，典型为2.0-2.5微米。而且，当采用具有二个或更多个栅电极的多栅结构时，分隔区316(其中加入了浓度与加入到源区或漏区的相同的相同杂质元素的区域)在减小关断电流方面是有效的。
接着，制作Tr3 8202，它具有包含源区326、漏区327、沟道区329的有源层；栅绝缘膜318；栅电极330，第一层间绝缘膜320；连接布线331；以及连接布线332，在实施例20中，Tr3 8202是p沟道TFT。
顺便说一下，栅电极330是单栅结构；栅电极330可以是多栅结构。
上面解释了制作在象素中的TFT的结构，但此时还同时制作了驱动电路。图37示出了成为用来制作驱动电路的基本单元的CMOS电路。
其结构中降低了热载流子注入而不过量降低工作速度的TFT，被用作图37中CMOS电路的n沟道TFT 8204。注意，此处术语驱动电路指的是源信号线驱动电路和栅信号线驱动电路。也可以制作其他的逻辑电路(例如电平移位器、A/D转换器、以及信号分割电路)。
CMOS电路的n沟道TFT 8204的有源层包含源区335、漏区336、LDD区337、以及沟道区338。LDD区337通过栅绝缘膜318而与栅电极339重叠。
仅仅在漏区336侧上形成LDD区337是为了不降低工作速度。而且，不必非常关心n沟道TFT 8204的关断电流，而最好多注意工作速度。于是，希望LDD区337被制作成完全重叠栅电极，以便将电阻分量减为最小。因此，最好消除所谓的偏离。
而且，几乎不需要关心CMOS电路的p沟道TFT 8205由于热载流子注入的退化，因而不需要特为形成LDD区。其有源层因而包含源区340、漏区341、以及沟道区342，且栅绝缘膜318和栅电极343被制作在有源层上。当然，也可以借助于形成相似于n沟道TFT 8204的LDD区来采取对抗热载流子注入的措施。
参考号361-365是用来形成沟道区342、338、317a、317b、329的掩模。
而且，n沟道TFT 8204和p沟道TFT 8205在其源区上通过第一层间绝缘膜320分别具有源布线344和345。此外，n沟道TFT 8204和p沟道TFT 8205的漏区被连接布线346彼此电连接。
注意，借助于与实施例1-17进行自由组合，能够执行本实施例。
实施例21
关于本实施例的下列描述涉及到用阴极作为象素电极的象素的结构。
图38举例说明了根据本实施例的象素的剖面图。在图38中，制作在衬底3501上的晶体管Tr5 3502是用常规方法制造的。在本实施例中，采用基于双栅结构的晶体管Tr5 3502。但也可以采用单栅结构或三栅结构或组合了3个以上的栅电极的多栅结构。为了简化说明，略去了晶体管Tr1、Tr2、Tr4。但可以采用与用于晶体管Tr5和Tr3的结构相同的结构。
图38所示的晶体管Tr3 3503是能够用熟知方法制造的n沟道TFT。参考号38表示的布线相当于用来电连接上述晶体管Tr5 3502的栅电极39a与其另一栅电极39b的扫描线。
在图38所示的实施例中，上述晶体管Tr3 3503被举例说明为具有单栅结构。但晶体管Tr3 3503可以具有多栅结构，其中多个TFT被彼此串联连接。而且，也可以引入这样的结构，其中将一个沟道形成区分割成彼此并联连接多个TFT的多个部分，从而使之能够高效率辐射热。这种结构对于对抗TFT的热退化是非常有效的。
第一层间绝缘膜41被制作在晶体管Tr5 3502和Tr3 3503上。而且，由树脂绝缘膜组成的第二层间绝缘膜42被制作在第一层间绝缘膜41上。利用第二层间绝缘膜42来完全整平掉由于提供TFT而产生的台阶，是极为重要的，这是因为，由于稍后待要制作的有机发光层是非常薄的，由于存在这种台阶而可能引起出现错误的发光。考虑到这一点，在形成象素电极之前，希望尽可能整平掉上述台阶，以便有机发光层能够被制作在完全整平了的表面上。
图38中的参考号43表示象素电极，亦即为发光元件提供的由高反射导电膜组成的阴极。象素电极43被电连接到晶体管Tr3 3503的漏区。对于象素电极43，希望采用诸如铝合金膜、铜合金膜、或银合金膜之类的低电阻导电膜或这些合金膜的叠层。当然也可以采用诸如使用包含上述合金膜与其它具有导电性的金属膜组合的叠层的结构。
图38举例说明了制作在沟槽内的发光层45(这相当于象素)，此沟槽形成在一对由树脂绝缘膜组成的堤坝44a和44b之间。虽然图20中未示出，但也可以分立地制作分别对应于红、绿、蓝3种颜色的多个发光层。诸如π共轭聚合物材料的有机发光材料被用来组成发光层。典型地说，可用的聚合物材料包括例如：聚对亚苯基乙烯(PPV)、聚乙烯咔唑(PVK)、以及聚芴。
存在着各种有机发光材料，包含上述的PPV。例如，可以采用论文H.Shenk，H.Becker，O.Gelsen，E.Kluge，W.Spreitzer，“Polymersfor Light Emitting Diodes”，Euro Display，Proceedings，1999，pp.33-37中列举的材料，以及JP-10-92576A提出的材料。
作为上述发光层的特例，可以采用聚亚苯基乙烯氰cyano-polyphenylene-vinylene来组成红色发光层；聚亚苯基乙烯来组成绿色发光层；以及聚苯或聚烷基苯撑polyalkylphenylene来组成蓝色发光层。建议各个发光层的厚度应该确定为30-150nm，最好是40-100nm。
但上述描述仅仅是可用来组成发光层的有机发光材料的典型例子，可应用的有机发光材料因而不必局限于上述那些。于是，有机发光层(用来发光和使其载流子运动的层)可以彼此自由组合发光层、电荷输运层、以及电荷注入层。
例如，本实施例已经举例说明了聚合物材料被用来组成发光层的情况。但也可以采用包含例如低分子量化合物的有机发光材料。也可以采用诸如碳化硅之类的无机材料来组成电荷输运层和电荷注入层。常规所知的材料可以被用作有机材料和无机材料。
在本实施例中，制作了具有叠层结构的有机发光层，其中由聚噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PAni)组成的空穴注入层46，被制作在发光层45上。由透明导电膜组成的阳极47，被制作在空穴注入层46上。发光层45产生的光沿TFT上表面的方向发射。因此，阳极47必须透光。可以采用包含氧化铟和二氧化锡的化合物和包含氧化铟和氧化锌的化合物来形成透明导电膜。但由于透明导电膜是在完成抗热性差的发光层45和空穴注入层46的制作之后制作的，故希望在尽可能低的温度下制作阳极47。
当完成阳极47的制作时，就完成了发光元件3505。此处，发光元件3505配备有象素电极(阴极)43、发光层45、空穴注入层46、以及阳极47。由于象素电极43的面积与象素总面积基本上相同。故整个象素本身起发光元件的作用。因此，在实际应用中达到了非常高的发光效率，从而使得有可能显示高亮度图象。
本实施例还在阳极47上提供了第二钝化膜48。希望用氮化硅或氮氧化硅来组成第二钝化膜48。第二钝化膜48将发光元件3505屏蔽于外部，以便防止由有机发光材料的氧化引起其不希望有的退化，并防止气体组分留在有机发光材料上。由于上述安排，进一步提高了发光器件的可靠性。
如上所述，图38所示的本发明的发光器件包括各个具有此处举例说明的结构的象素部分。特别是发光器件采用了关断电流值足够低的晶体管Tr5和完全能够承受热载流子注入的晶体管Tr3。由于这些有利的特点，故图38所示的发光器件的可靠性得到了提高，从而能够显示清晰的图象。
注意，借助于与实施例1-17中所示的结构进行自由组合，能够实现实施例21的结构。
实施例22
在实施例22中，用图39来描述具有图2所示的象素元件的发光器件的结构。
图39是借助于用密封材料对具有晶体管的元件衬底进行密封而制造的发光器件的俯视图，图39B是沿图39A中A-A’线的剖面图，而图39C是沿图39A中B-B’线的剖面图。
密封元件4009被提供成环绕制作在衬底4001上的象素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一和第二扫描线驱动电路4004a和4004b。而且，密封元件4008被提供在象素部分4002上、信号线驱动电路4003上、以及第一和第二扫描线驱动电路4004a和4004b上。因此，象素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一和第二扫描线驱动电路4004a和4004b，被衬底4001、密封元件4009、以及密封材料4008与填充剂4210一起密封。
制作在衬底4001上的象素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一和第二扫描线驱动电路4004a和4004b，具有多个TFT。在图39B中，典型地示出了制作在基底膜4010上的包括在信号线驱动电路4003中的驱动电路TFT(此处图中示出了n沟道TFT和p沟道TFT)4201以及包括在象素部分4002中的晶体管Tr3 4202。
在本实施例中，用已知方法制造的p沟道TFT或n沟道TFT被用作驱动TFT 4201，而用已知方法制造的p沟道TFT被用作晶体管Tr34202。
层间绝缘膜(整平膜)4301被制作在驱动TFT 4201上和晶体管Tr5 4202上，并在其上制作电连接到晶体管Tr3 4202的漏的象素电极(阳极)4203。功函数大的透明导电膜被用作象素电极4203。氧化铟和氧化锡的化合物、氧化铟和氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡、或氧化铟，能够被用作透明导电膜。也可以将镓掺入到上述透明导电膜中。
然后，绝缘膜4302被制作在象素电极4203上，且绝缘膜4302被制作成在象素电极4203上具有窗口部分。在此窗口部分中，有机发光层4204被制作在象素电极4203上。熟知的有机发光材料或无机发光材料可以被用作此有机发光层4204。而且，还存在着低分子量(单体)材料和高分子量(聚合)材料，且二种材料都可以使用。
可以用已知的蒸发技术或涂敷技术作为制作有机发光层4204的方法。而且，有机发光层的结构可以是借助于自由组合空穴注入层、空穴输运层、发光层、电子输运层、以及电子注入层而形成的叠层结构或单层结构。
在有机发光层4204上，制作由具有遮光性质的导电膜(通常是包含铝、铜、或银作为其主要组分的导电膜，或上述导电膜与其它导电膜的叠层膜)组成的阴极4205。而且，希望尽可能多地清除存在于阴极4205与有机发光层4204之间的界面上的潮气和氧。因此，这种器件必须在氮气或稀有气体气氛中制作有机发光层4204，然后制作阴极4205而不暴露于氧和潮气。在本实施例中，可以利用多工作室类型(组合工具型cluster tool type)的制膜装置来实现如上所述的薄膜淀积。此外，预定的电压被提供给阴极4205。
如上所述，制作了发光元件4303，它包含象素电极(阳极)4203、有机发光层4204、以及阴极4205。而且，在绝缘膜4302上制作了保护膜4209，以便覆盖发光元件4303。保护膜4209能够防止氧和潮气等渗透到发光元件4303中。
参考号4005a表示要连接到电源线的迂回布线，此布线4005a被电连接到晶体管Tr2 4202的源区。迂回的布线4005a穿过密封元件4009与衬底4001之间，并通过各向异性导电膜4300被电连接到FPC 4006的FPC布线4206。
玻璃材料、金属材料(典型为不锈钢材料)、陶瓷材料、或塑料材料(包括塑料膜)，能够被用作密封材料4008。FRP(玻璃纤维加固的塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜、或丙烯酸树脂膜，可以被用作塑料材料。而且，也可以采用具有铝箔被夹在PVF膜或Mylar膜之间的结构的片。
然而，在光从发光元件向着覆盖元件侧发射的情况下，覆盖元件必须透明。在此情况下，采用诸如玻璃片、塑料片、聚酯膜、或丙烯酸膜之类的透明物质。
而且，除了氮气或氩气之类的惰性气体之外，可紫外线固化的树脂或热塑树脂可以被用作填充剂4210。致使能够采用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅酮树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、或EVA(乙烯醋酸乙烯)。在本实施例中，氮气被用作填充材料。
而且，为了使填充剂4210暴露于吸湿性物质(最好是氧化钡)或能够吸收氧的材料，在衬底4001侧上的密封元件4008的表面上提供了凹陷部分4007，并将吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207置于其中。吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207于是被凹陷部分覆盖元件4208夹持在凹陷部分4007中，致使吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207不散开。注意，凹陷部分覆盖元件4208具有细网格形状，其结构可渗透空气和潮气而不渗透吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207。借助于提供吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207，能够抑制发光元件4303的退化。
如图39C所示，制作了象素电极4203，同时制作导电膜4203a，以便接触到迂回布线4005a。
而且，各向异性导电膜4300具有导电的填充剂4300a。借助于对衬底4001和FPC 4006进行热压，衬底4001上的导电膜4203a与FPC4006上的FPC布线4301被导电的填充剂4300a彼此电连接。
注意，借助于与实施例1-21所示的结构自由地进行组合，能够实现实施例22的结构。
实施例23
采用此发光元件的发光器件是自发光的，因而比之液晶显示器件，在明亮环境中表现出更为优异的显示图象的清晰度。而且，发光器件具有更宽广的视角。因此，此发光器件能够被用于各种电器的显示部分。
采用本发明的发光器件的电器包括：摄像机；数码相机；风镜式显示器(头戴式显示器)；导航系统；放声装置(汽车音响和组合音响)；膝上计算机；游戏机；便携式信息终端(移动计算机、移动电话、便携式游戏机、电子记事本等)；包括记录媒质的放像装置(更具体地说是能够重现诸如数字万能碟盘(DVD)之类的记录媒质的装置，并包括用来显示重放的图象的显示器)等。特别是在便携式信息终端的情况下，由于多半被从倾斜方向观察的便携式信息终端常常要求具有广阔的视角，故采用发光器件是优选的。图40分别示出了这些电器的各种具体例子。
图40A示出了一种发光元件显示器件，它包含机箱2001、支座2002、显示部分2003、扬声器部分2004、视频输入端子2005等。本发明可应用于显示部分2003。此发光器件是自发光的，因而不需要后照光，于是，其显示部分能够具有比液晶显示器件更薄的厚度。有机发光显示器件包括用来显示信息的各种显示器件，例如个人计算机、电视广播接收机、以及广告显示器。
图40B示出了一种数码静像照相机，它包含主体2101、显示部分2102、图象接收部分2103、操作键2104、外部连接端口2105、快门2106等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2102，完成了本发明的数码静像照相机。
图40C示出了一种膝上计算机，它包含主体2201、机箱2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接端口2205、鼠标2206等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2203，完成了本发明的膝上计算机。
图40D示出了一种移动计算机，它包含主体2301、显示部分2302、开关2303、操作键2304、红外线端口2305等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2302，完成了本发明的移动计算机。
图40E示出了一种包括记录媒质(更具体地说是DVD重放装置)的便携式图像再现装置。它包含主体2401、机箱2402、显示部分A2403、另一个显示部分B 2404、记录媒质(DVD等)读出端口2405、操作键2406、扬声器部分2407等。显示部分A 2403主要用来显示图象信息，而显示部分B 2404主要用来显示字符信息。包括记录媒质放像装置还包括游戏机等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分A 2403和B 2404，完成了本发明的放像装置。
图40F示出了一种风镜式显示器(头戴式显示器)，它包含主体2501、显示部分2502、镜臂部分2503等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2502，完成了本发明的风镜式显示器。
图40G示出了一种摄像机，它包含主体2601、显示部分2602、机箱2603、外部连接端口2604、遥控接收部分2605、图象接收部分2606、电池2607、声音输入部分2608、操作键2609、目镜2610等。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2602，完成了本发明的摄像机。
图40H示出了一种移动电话，它包含主体2701、机箱2702、显示部分2703、声音输入部分2704、声音输出部分2705、操作键2706、外部连接端口2707、天线2708等。注意，借助于在黑色背景上显示白色字符，显示部分2703能够降低移动电话的功耗。利用根据本发明的发光器件作为显示部分2703，完成了本发明的移动电话。
倘若将来能够获得从有机发光材料发射的更明亮的光，则根据本发明的发光器件将可应用于正投式或背投式投影仪，其中包括输出图象信息的光被透镜等放大而被投影。
上述电子设备常常被用来显示通过诸如互连网和CATV(有线电视)之类的通信线路传播的信息，特别是常常显示动画信息。由于有机发光材料能够表现出高的响应速度，故发光器件适合于显示动画。
发光器件中发光的部分消耗功率，因此希望以发光部分尽可能小的方式来显示信息。因此，若发光器件被用于主要显示字符信息的显示部分，例如便携式信息终端，更确切地说是便携式电话或放声装置的显示部分，则希望驱动发光器件使发光器件由发光部分来形成字符信息而不发光部分对应于背景。
如上所述，本发明能够应用于范围广阔的各种领域的电子设备。利用具有其中实施例1-22的结构被自由组合的结构的发光器件，能够获得本实施例的电子设备。
根据本发明，由于如上所述的结构，故比之图41所示的一般发光器件，即使各个象素中TFT的特性分散，也能够防止各个象素中发光元件亮度分散。而且，比之配备有图41所示电压输入型象素的TFT 51工作于线性区的情况，能够防止亮度由于发光元件退化而降低。而且，即使有机发光层的温度受到外界空气温度和发光平板本身发射的热等的影响，也有可能防止发光元件的亮度发生变化。还有可能防止伴随着温度升高的功耗增大。
而且，根据本发明，借助于采用反偏置驱动电压每隔预定的周期被施加到发光元件的驱动方法(交流驱动)，改善了发光元件电流-电压特性的退化。结果，有可能延长发光元件的寿命。

Claims (9)

1.一种发光器件，包括：
提供在像素中的电源线；
提供在该像素中的电容器，包括第一电极和第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的绝缘膜；
提供在该像素中的发光元件，包括像素电极和反电极以及设置在像素电极和反电极之间的发光层；
提供在该像素中的第一晶体管，其中第一晶体管的栅电极与电容器的第一电极相连接，并且第一晶体管的源区和漏区的其中之一与电容器的第二电极连接；以及
提供在该像素中的第二晶体管，其中第二晶体管的栅电极与电容器的第一电极连接，并且第二晶体管的源区和漏区的其中之一与电源线和电容器的第二电极连接，并且第二晶体管的源区和漏区的另一个与发光元件的像素电极连接，
其中输入到发光器件的视频信号是数字信号，并且
其中第一晶体管工作在饱和区。
2.权利要求1的发光器件，其中发光层包括有机发光材料。
3.权利要求1的发光器件，其中发光器件被合并到选自显示器件、照相机、计算机、包括记录介质的便携式图像再现设备和移动电话的一个中。
4.权利要求1的发光器件，其中第一晶体管和第二晶体管具有相同的极性。
5.权利要求1的发光器件，其中阳极被用作像素电极，阴极被用作反电极，并且第一和第二晶体管是p沟道晶体管。
6.权利要求1的发光器件，其中阴极被用作像素电极，阳极被用作反电极，并且第一和第二晶体管是n沟道晶体管。
7.权利要求1的发光器件，其中第一晶体管在写周期工作在饱和区。
8.权利要求1的发光器件，其中阳极被用作像素电极，并且第一和第二晶体管是p沟道晶体管，并且在反偏置周期电源线的电压低于反电极的电压。
9.权利要求1的发光器件，其中阴极被用作像素电极，并且第一和第二晶体管是n沟道晶体管，并且在反偏置周期电源线的电压高于反电极的电压。
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