专利名称：显示器件和采用该显示器件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个像素和多个存储单元的显示器件。本发明还涉及采用具有多个像素和多个存储单元的该显示器件的电子设备。
背景技术：
近年来，人们研制开发了包括在衬底上设置的各种电路的显示器件。例如，有单片显示器件，其中，在同一衬底上设置了用于显示图像的有源矩阵电路和用于控制有源矩阵电路操作的驱动电路(例如，参见专利文献1)。
日本专利申请JP特开平10-228248当用于存储数据的存储电路与用于显示图像的像素部分和用于控制像素部分操作的驱动电路一起设置在衬底上时，可提供高性能、多功能、且高净增值的显示器件。作为存储电路，可给出DRAM(动态随机存储器)、SRAM(静态随机存储器)、FeRAM(铁电随机存储器)、掩模ROM(只读存储器)、EPROM(用电可编程只读存储器)、EEPROM(用电可擦除只读存储器)、闪存等。DRAM和SRAM是易失性存储器，缺陷在于，当关闭电源时，数据必须重新写入存储器中。FeRAM是非易失性存储器，缺陷在于，由于采用包括铁电层的电容器元件，增加了制造步骤的数量。掩模ROM包括简单结构；然而，它的缺陷在于，数据必须在制造过程中写入，新的数据不能附加地写入掩模ROM中。EPROM、EEPROM和闪存是非易失性存储器；然而，由于它们采用各包括两个栅电极的元件，因此存在增加了制造步骤的数量的缺陷。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种具有非易失性存储器电路的显示器件和采用该显示器件的电子设备，在没有增加制造步骤数量的情况下，数据可以附加的写入该存储器电路中。
本发明提供一种具有存储电路的显示器件，该存储电路包括具有简单结构的存储元件，在该存储元件中有机化合物层插入在一对导电层之间。根据具有以上结构的本发明，可提供一种具有非易失性存储器电路的显示器件，其中，在没有增加制造步骤数量的情况下，数据可以附加的写入。
在本发明的一个方案中，显示器件具有在衬底上设置的、用于显示图像的多个像素和用于存储数据的多个存储器单元。多个像素的各具有发光元件。多个存储器单元各具有存储器元件。发光元件和存储器元件各具有第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的第二导电层。
在本发明的另一方案中，显示器件包括在衬底上设置的像素部分和存储器单元部分。像素部分具有多个像素。存储器单元部分具有多个存储器单元。多个像素各具有发光元件。多个存储器单元各具有存储器元件。像素部分和存储器单元部分分别具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线。发光元件和存储器元件各具有用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的并用作第二布线的第二导电层。
在本发明的另一方案中，显示器件具有在衬底上设置的像素部分和存储器单元部分。像素部分具有多个像素。存储器单元部分具有多个存储器单元。多个像素各具有发光元件和驱动晶体管(它对应于第一晶体管)。多个存储器单元各具有存储器元件和开关晶体管(它对应于第二晶体管)。发光元件和存储器元件各具有第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的第二导电层。包括在各发光元件中的第一导电层或第二导电层连接到驱动晶体管的源区或漏区。包括在各存储器元件中的第一导电层或第二导电层连接到开关晶体管的源区或漏区。
在本发明的另一方案中，显示器件具有在衬底上设置的像素部分和存储器单元部分。像素部分具有多个像素。存储器单元部分具有多个存储器单元。多个像素各具有发光元件和驱动晶体管。各发光元件具有一对导电层和插入该对导电层之间的有机化合物层。包括在发光元件中的该对导电层之一连接到驱动晶体管的源区或漏区。存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线。多个存储器单元分别具有存储器元件。各存储器元件具有用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的并用作第二布线的第二导电层。
在本发明的另一方案中，显示器件具有在衬底上设置的像素部分、存储器单元部分和驱动器电路部分。像素部分具有多个像素。存储器单元部分具有多个存储器单元。驱动器电路部分具有多个晶体管。多个像素分别具有发光元件和驱动晶体管。各发光元件具有一对导电层和插入该对导电层之间的有机化合物层。包括在各发光元件中的该对导电层之一连接到驱动晶体管的源区或漏区。存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线。多个存储器单元分别具有存储器元件。各存储器元件具有用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的并用作第二布线的第二导电层。将存储器单元部分设置成与驱动器电路部分重叠。
在本发明的另一方案中，显示器件具有在衬底上设置的像素部分和存储器单元部分。像素部分具有多个像素。存储器单元部分具有多个存储器单元。多个像素分别具有液晶元件和晶体管。存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线。多个存储器单元分别具有存储器元件。各存储器元件具有用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的并用作第二布线的第二导电层。
在具有以上结构的显示器件中，存储器元件是其导电性因光学作用而改变的元件。此外，存储器元件的电阻因光学效用而改变。并且，存储器元件的电阻因电效应而改变。有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂(photo acid generator)的共轭聚合物材料制成。此外，有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料形成。并且，本发明提供采用具有以上结构的显示器件的电子设备。
在具有以上结构的显示器件中，存储器元件是第一导电层和第二导电层之间的距离因电效应而改变的元件。这表示当利用电效应将数据写入存储器元件中时，电压施加于存储器元件，第一和第二导电层有时彼此短路。也就是说，当电压施加于存储器元件且第一和第二导电层彼此短路时，与在第一和第二导电层彼此短路之前相比，在第一和第二导电层之间的距离改变。
有机化合物层至少包括具有载流子传输性能的材料。这是因为当利用电效应将数据写入存储器元件中时，必须传输载流子以使电流流过存储器元件。有机化合物层还具有带载流子传输性能的材料。有机化合物的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
有机化合物层的厚度是5-60nm，优选为10-20nm。如果有机化合物层的厚度是5nm或更薄，则难以控制其厚度，使其厚度发生变化。作为选择，如果有机化合物层的厚度是60nm或更厚，则增加了对于利用电效应将数据写入存储器元件中所需的功耗。当将有机化合物层的厚度设定为10-20nm时，难以使厚度变化，可以抑制功率消耗。并且，衬底可具有挠性。
本发明的显示器件可采用利用任何非晶半导体层、微晶半导体层、单晶半导体层、有机半导体层等形成的晶体管。晶体管可采用其中半导体层、栅绝缘层和栅极顺序层叠的顶栅结构、其中栅极、栅绝缘层和半导体层顺序层叠的底栅结构、以及其中第一栅极、第一栅绝缘层、半导体层、第二栅绝缘层和第二栅极顺序层叠的双栅结构。此外，可采用包括源极、漏极、栅极和沟道形成区的晶体管或者包括源极、漏极、多个栅极和多个沟道形成区的晶体管。
此外，将例如视频信号和各种控制信号等数据存储在本发明的显示器件中所包括的存储单元部分中。将在存储器单元部分中存储的数据任意供应到像素部分。图像根据由存储器单元部分提供的视频信号或各种信号在显示部分显示。通过在同一衬底上形成用于显示图像的像素部分和用于存储数据的存储器单元部分，可减少连接到外部的IC芯片的数量，可以提供小、薄、轻的显示器件。
利用光效应或电效应将数据写入包括在本发明显示器件中的存储器电路中。存储器电路是非易失性的，因此数据可附加地写入存储器电路中。因此，可在防止数据被非法写入、保证安全的同时将新的数据附加写入存储器电路中。因此，本发明可提供实现了多功能、高性能和高附加值的显示器件。
本发明的一个特点在于，显示器件具有包括存储器元件的存储器电路，所述存储器元件具有其中将有机化合物层插入一对导电层之间的结构。由于该存储器元件具有与发光元件的存储器相同的或类似的结构并具有简单结构，因此可在不增加制造步骤数量的条件下容易地制造该存储器元件，可提供价格便宜的显示器件。此外，由于可容易地缩小存储器的面积，因此存储器元件可容易地高度集成化。因此，可提供包括高容量存储器电路的显示器件。
并且，本发明的显示器件的另一特点在于，在同一衬底上设置了用于显示图像的多个像素和存储器电路。根据此特点，可减少连接到外部的IC芯片的数量，因此，提供了小、薄、轻的显示器件。在要求小、薄、轻的便携式终端中，本发明的这一特点是有效的。
图1A至1C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式1)；图2是表示根据本发明的显示器件的横截面图(实施方式1)；图3A-3C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式1)；图4A和4B是表示根据本发明的显示器件的横截面图(实施方式1)；
图5A-5C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式1)；图6A和6B是表示根据本发明的显示器件的横截面图(实施方式1)；图7A-7C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式1)；图8是表示根据本发明的显示器件的横截面图(实施方式1)；图9A和9B是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式2)；图10A-10C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施方式2)；图11A-11C是表示根据本发明的显示器件的示图(实施例1)；图12A和12B是表示根据本发明的显示器件的示图(实施例2)；图13是表示根据本发明的显示器件的示图(实施例3)；图14是表示采用本发明的显示器件的电子设备的示图(实施例4)；图15A-15F是表示采用本发明的显示器件的电子设备的示图(实施例4)；图16是表示存储器元件的电流-电压特性的曲线(实施例5)；图17是表示存储器元件的电流-电压特性的曲线(实施例5)；图18A和18B是表示存储器元件的电流-电压特性的曲线(实施例6)；图19A和19B是表示存储器元件的电流-电压特性的曲线(实施例6)；图20A和20B是表示存储器元件的电流-电压特性的曲线。
具体实施例方式
下面，参照附图描述根据本发明的实施方式。本领域的技术人员很容易理解，在不脱离本发明的目的和范围的情况下，可以以各种方式对在此公开的实施方式和具体细节进行修改。本发明不应当被解释为限于以下给出的实施方式的描述。此外，表示同一部分的参考标记共用于附图中。
参照图1A-1C、图2、图3A-3C、图4A和4B、图5A-5C、图6A和6B、图7A-7C和图8描述本发明的显示器件的结构。本发明的显示器件包括像素部分11和存储器单元部分12。根据像素部分11的结构和存储器单元部分12的结构，显示器件大致分成以下三种情况情况A，像素部分11具有无源矩阵类型，存储器单元部分12具有无源矩阵类型；情况B，像素部分11具有有源矩阵类型，存储器单元部分12具有有源矩阵类型；情况C，像素部分11具有有源矩阵类型，存储器单元部分12具有无源矩阵类型。下面描述这三种情况。
参照图1A-1C和图2描述像素部分11具有无源矩阵类型、存储器单元部分12具有无源矩阵类型的情况A。
在衬底25上设置像素部分11和存储器单元部分12(参见图1A)。像素部分11具有多个像素13，存储器单元部分12具有多个存储器单元14(参见图1B)。像素13分别具有发光元件15，而存储器单元14分别具有存储器元件16。像素部分11包括沿第一方向延伸的多条第一布线Sa(1≤a≤x，其中a和x是自然数，也将它们称作源极线)和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线Gb(1≤b≤y，其中b和y是自然数，也将它们称作栅极线)。存储器单元部分12包括沿第一方向延伸的多条第一布线Ba(1≤a≤m，其中m是自然数，也将它们称作位线)和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线Wb(1≤b≤n，其中n是自然数，也将它们称作字线)。
接下来，参照图2描述具有以上结构的显示器件的横截面结构。图2的横截面图的线A-B对应于图1A的顶视图的线A-B。
在像素部分11中，设置发光元件15。发光元件15分别包括用作第一布线Sa的第一导电层17、有机化合物层18和用作第二布线Gb的第二导电层19(参见图2)。第一导电层17、有机化合物层18和第二导电层19层叠在各发光元件中。用作堤部(banks)的绝缘层26设置在相邻的发光元件15之间。
在存储器单元部分12中，设置存储器元件16。存储器元件16包括用作第一布线Ba的第一导电层20、有机化合物层21和用作第二布线Wb的第二导电层22。第一导电层20、有机化合物层21和第二导电层22层叠在各存储器元件中。用作堤部(banks)的绝缘层27设置在相邻的存储器元件之间。
在衬底25上设置密封材料28。衬底25和相对衬底29利用密封材料28相互贴紧。此外，在衬底25上设置连接膜30和连接膜31，连接膜30通过各向异性导电层31连接到第一导电层17，连接膜31通过各向异性导电层33连接到第一导电层20。具体而言，连接膜30和31对应于挠性印刷电路(FPC)或类似物。将用于控制构成像素部分11和存储器单元部分12的多个元件的操作的信号和电源电压从外部通过连接膜30和31输入。
在以上结构中，由于像素部分11和存储器单元部分12都具有无源矩阵类型，因此在衬底25上没有设置晶体管。因此，为了控制像素部分11和存储器单元部分12，采用IC芯片。IC芯片例如可如下设置。将用作驱动器电路的IC芯片34和35贴到连接膜30和31上(参见图1A和图2)。作为选择，在衬底25上设置IC芯片34和35。这可减少连接到外部的IC芯片的数量，由此实现显示器件的小型化和厚度减薄。也就是说，可减少在外部设置的印刷线路板上放置的IC芯片的数量，可以实现显示器件的小型化和厚度减薄。
此外，利用电效应读出在包括在存储器单元14中的存储器元件16中写入的数据。具体而言，通过将电压施加在电容器元件16的第一导电层20和第二导电层22之间并读出存储器元件16的电阻，读出数据。当以这种方式读出数据时，存储器元件16有时在被施加电压时发光。
因此，在包括在发光元件15中的有机化合物层18和包括在存储器元件16中的有机化合物层21由相同材料制成时，优选将外壳设置成通过肉眼不能识别存储器单元部分12和存储器元件16的光发射。这在采用本发明的显示器件作为电子设备的情况下是有效的。
并且，包括在发光元件15中的有机化合物层18和包括在存储器元件16中的有机化合物层21可形成为彼此具有不同结构。例如，各有机化合物层18可形成为具有电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层的五层结构。各有机化合物层21可形成为具有除发光层之外的上述其它层。具体而言，有机化合物层21可具有仅包括电子注入层的结构、或仅包括电子注入层和电子传输层的结构、或仅包括空穴传输层和空穴注入层的结构。这种结构使存储器元件16在施加有电压时不发光。
此外，从发光元件15中发出的光包括在从单一激发态返回到基态时的光发射(磷光)和从三重激发态返回到基态时的光发射(荧光)。可采用荧光和磷光的一种或多种。
参照图3A-3C和图4A和4B描述像素部分11具有有源矩阵类型、存储器单元部分12具有有源矩阵类型的情况B。
在衬底25上设置像素部分11和存储器单元部分12。在图3A中，在衬底25上还设置了驱动器电路部分61和62。驱动器电路部分61和62包括多个晶体管，该晶体管用于控制像素部分11和存储器单元部分12之一或两者。如果不需要，可不提供驱动器电路部分61和62。
像素部分11包括多个像素13，存储器单元部分12包括多个存储器单元14(参见图3B和3C)。并且，像素13分别包括发光元件15、用于控制图像信号向像素13的输入的开关晶体管(也称作第一晶体管)41和用于控制流过发光元件15的电流的供应的驱动晶体管(也称作第二晶体管)42。存储器单元14分别包括存储器元件16和用于控制数据相对于存储器元件16的读出或写入操作的开关晶体管43。此外，像素部分11包括沿第一方向延伸的多条第一布线Sa(1≤a≤x，其中a和x是自然数)、沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线Gb(1≤b≤y，其中b和y是自然数)和沿第一方向延伸的多条第三布线Va(1≤a≤x，也称作电源线)。存储器单元部分12包括沿第一方向延伸的多条第一布线Ba(1≤a≤m，其中m是自然数)和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线Wb(1≤b≤n，其中n是自然数)。
接下来，描述具有以上结构的显示器件的横截面结构。图4A和4B所示的横截面图的线A-B对应于图3A的顶视图的线A-B。
在像素部分11中，设置发光元件15，发光元件15包括第一导电层44、有机化合物层45和第二导电层46(参见图4A)。第一导电层44、有机化合物层45和第二导电层46层叠。包括在发光元件15中的第一导电层44连接到用作驱动晶体管42的源极布线或漏极布线的导电层50。用作堤部(banks)的绝缘层58设置在相邻的发光元件15之间。
在存储器单元部分12中，设置存储器元件16。各存储器元件16包括第一导电层47、有机化合物层48和第二导电层49(参见图4B)。第一导电层47、有机化合物层48和第二导电层49层叠。包括在存储器元件16中的第一导电层47连接到用作开关晶体管43的源极布线或漏极布线的导电层51。用作堤部(banks)的绝缘层59设置在相邻的存储器元件16之间。
在驱动器电路部分61中设置元件组52。在驱动器电路部分62中设置元件组53。元件组52和53具有多个晶体管。元件组52构成用于控制像素部分11工作的驱动器电路。元件组53构成用于控制存储器单元部分12工作的驱动器电路。用于控制像素部分11工作的驱动器电路对应于例如移位寄存器、解码器、缓冲器、采样电路、锁存器或类似器件。并且，用于控制存储器单元部分12工作的驱动器电路对应于例如解码器、读出放大器、选择器、缓冲器、读出电路、写入电路或类似器件。
在衬底25上设置密封材料54。衬底25和相对衬底29利用密封材料54相互贴紧。在衬底25上设置连接膜56，连接膜56通过各向异性导电层55连接到连接导电层57。将用于控制构成像素部分11、存储器单元部分12和驱动器电路部分61和62的多个元件的操作的信号和电源电压从外部通过连接膜56输入。
将连接导电层57连接到导电层36。将导电层36连接到包括在元件组53中的晶体管的栅极或与包括在元件组53中的晶体管连接的源极布线或漏极布线。
在包括在发光元件15中的有机化合物层45和包括在存储器元件16中的有机化合物层48利用相同材料形成的情况下，优选将外壳设置成通过肉眼不能识别存储器单元部分12，从而不能通过肉眼识别存储器元件16的光发射。这在采用本发明的显示器件作为电子设备的情况下是有效的。
作为选择，包括在发光元件15中的有机化合物层45和包括在存储器元件16中的有机化合物层48可形成为彼此具有不同结构。这使存储器元件16在施加有电压时不发光。
此外，上述结构表示底部发射结构，在该结构中在发光元件15中产生的光朝向衬底25发出。然而，本发明不限于此结构。作为选择，可采用顶部发射结构，在该结构中在发光元件15中产生的光朝相对衬底29发出。并且，通过采用具有透光性的材料形成第一和第二导电层44和46、或通过将第一和第二导电层形成为具有可透光的厚度，采用其中在发光元件15中产生的光朝衬底25和相对衬底29同时发出的双发射结构。
参照图5A-5C、图6A和6B、图7A至7C和图8描述像素部分11具有有源矩阵类型、存储器单元部分12具有无源矩阵类型的情况C。
在衬底25上设置像素部分11和存储器单元部分12。在如图5A所示的结构中，在衬底25上还设置了驱动器电路部分63。驱动器电路部分63包括多个晶体管，该晶体管控制像素部分11和存储器单元部分12之一或两者。如果不需要，可不提供驱动器电路部分63。
像素部分11包括多个像素13，存储器单元部分12包括多个存储器单元14(参见图5B和5C)。如图5B所示的像素部分11具有与图3B所示的像素部分11相同的结构，并且如图5C所示的存储器单元部分12具有与如图1C所示的存储器单元部分12相同的结构。
接下来，参照图6A和6B描述具有以上结构的显示器件的横截面结构。图6A的横截面图的线A-B对应于图5A的顶视图的线A-B。此外，有以下两种类型的横截面结构一种情况将存储器单元部分12和驱动器电路部分63设置在同一层上(参见图6A)；另一种情况将存储器单元部分12层叠在驱动器电路部分63上(参见图6B)。
首先，描述前一种类型的横截面结构(参见图6A)。在像素部分11中，设置驱动晶体管42和发光元件15。像素部分11的横截面结构与图4A所示的像素部分11相同。在存储器单元部分12中，设置存储器元件16。存储器单元部分12的横截面结构与图2B所示的存储器单元部分12的结构相同。
上述结构的一个特点在于，在同一衬底25上设置具有有源矩阵类型的像素部分11和具有无源矩阵类型的存储器单元部分12。它的另一特点在于，存储器元件16的第一导电层20连接到用作包括在元件组60中的晶体管的源极布线或漏极布线的导电层64。
接着，描述后一种类型的横截面结构(参见图6B)。在像素部分11中，设置驱动晶体管42和发光元件15。图6B所示的像素部分11的横截面结构与图4A和图6A所示的像素部分11的横截面结构相同。在存储器单元部分12中，设置存储器元件16。如图6B所示的存储器单元部分12的横截面结构与图2B和图6A所示的存储器单元部分12的横截面结构相同。
上述结构的一个特点在于，在同一衬底25上设置具有有源矩阵类型的像素部分11和具有无源矩阵类型的存储器单元部分12。它的另一特点在于，存储器单元部分12层叠在驱动器电路部分63之上。
在衬底25上设置密封材料54，使得衬底25和相对衬底29利用密封材料54相互贴紧。并且，在衬底25上设置连接膜56，连接膜56通过各向异性导电层55连接到连接导电层57。将用于控制构成像素部分11、存储器单元部分12和驱动器电路部分63的多个元件的操作的信号和电源电压从外部通过连接膜56输入。
将连接导电层57连接到导电层36。将导电层36连接到包括在元件组60中的晶体管的栅极或与包括在元件组60中的晶体管连接的源极布线或漏极布线。
接下来，参照图7A-7C和图8描述具有与上述结构不同结构的本发明的显示器件。
在衬底25上设置像素部分11和存储器单元部分12。在如图7A所示的结构中，在衬底25上还设置了驱动器电路部分71和72。驱动器电路部分71和72包括多个晶体管，该晶体管控制像素部分11和存储器单元部分12之一或两者。如果不需要，可不提供驱动器电路部分71和72。
像素部分11包括多个像素13。存储器单元部分12包括多个存储器单元14。像素13分别包括用于控制图像信号向像素13的输入的开关晶体管73和液晶元件74。像素部分11还包括沿第一方向延伸的多条第一布线Sa(1≤a≤x，其中a和x是自然数)和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线Gb(1≤b≤y，其中b和y是自然数)。此外，存储器单元部分12具有与图1C所示的存储器单元部分12相同的结构。
接下来，参照图8描述具有上述结构的显示器件的横截面结构。图8所示的横截面图的线A-B对应于图7A的顶视图的线A-B。
在像素部分11中，设置开关晶体管73、液晶元件74和电容器元件75。液晶元件74包括用作像素电极的第一导电层76、液晶层80和用作对电极的第二导电层78。在第一导电层76和液晶层80之间设置定向层77。并且，在第二导电层78和液晶层80之间设置定向层79。
在存储器单元部分12中，设置存储器元件16。在图8中所示的存储器元件12的横截面结构对应于在图2B、图6A和6B所示的存储器部分12的横截面结构。
在驱动器电路部分61中设置元件组82。在驱动器电路部分72中设置元件组83。元件组82和83分别具有多个晶体管。元件组82构成用于控制像素部分11工作的驱动器电路，并且，元件组83构成用于控制存储器单元部分12工作的驱动器电路。
在衬底25上设置密封材料54。衬底25和相对衬底29利用密封材料54相互贴紧。在衬底25上设置连接膜56，连接膜56通过各向异性导电层55连接到连接导电层57。将用于控制构成像素部分11、存储器单元部分12和驱动器电路部分71和72的多个元件的操作的信号和电源电压从外部通过连接膜56输入。
图8所示的衬底的一个特点在于，在同一衬底25上设置具有有源矩阵类型的像素部分11和具有无源矩阵类型的存储器单元部分12。它的另一特点在于，在衬底25和相对衬底29之间设置液晶层80。
参照图9A和9B以及图10A和10B描述包括在本发明的显示器件中的存储器电路的工作方式。存储器电路包括其中存储单元14以矩阵形式设置的存储器单元部分12、解码器123和124、选择器125和读出/写入电路126(参见图9A)。
存储器元件16分别包括用作第一布线Ba(1≤a≤m)的第一导电层127、用作第二布线Wb(1≤b≤n)的第二导电层128、以及在第一导电层127和第二导电层128之间设置的有机化合物层129(参见图10A)。包括第一导电层127、有机化合物层129和第二导电层128的叠层体对应于一个存储器元件16。在相邻的有机化合物层129之间设置绝缘层133。
将用作第一布线Ba的第一导电层127设置成沿第一方向延伸，将用作字线Wb的第二导电层128设置成沿垂直于第一方向的第二方向延伸。也就是说，第一导电层127和第二导电层128以矩阵形式彼此交叉。
此外，有时根据有机化合物层129的结构、利用光效应将数据写入存储器元件16中，将在下面描述。在此情况下，第一导电层127和第二导电层128之一或两者需要具有透光性。采用透明导电材料如氧化铟锡(ITO)形成具有透光性的导电层。作为选择，将除透明导电材料之外的材料形成为可透光的厚度。
图9A所示的等效电路图表示无源矩阵类型的情况。作为选择，可采用有源矩阵类型，在此情况下，在如图3C所示的各存储单元14中设置存储器元件16和开关晶体管43。
可采用现有材料形成第一导电层127和第二导电层128。第一导电层127或第二导电层128之一用作阳极，另一个用作阴极。
作为阳极材料，优选采用具有大的功函数(作为优选，4.0eV或更高)的金属材料、合金材料和导电化合物材料。并且，优选采用这些材料的混合物或类似物。具体而言，可采用氧化铟锡、含硅的氧化铟锡、含2-20％氧化锌(ZnO)的氧化铟、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。
另一方面，作为阴极材料，优选采用具有小的功函数(作为优选，3.8eV或更低)的金属材料、合金材料和导电化合物材料。并且，优选采用这些材料的混合物或类似物。具体而言，可采用属于元素周期表的1或2族的元素，即，碱金属如锂(Li)和铯(Cs)、碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)、包括碱金属和碱土金属的合金(例如，MgAg、AlLi等)、稀土金属如铕(Er)和镱(Yb)、包括稀土金属的合金、或类似材料。并且，通过采用具有强电子注入性能的电子注入层，具有大功函数的材料即通常用于阳极的材料可用于形成阴极。例如，可利用导电无机金属化合物如Al、Ag和ITO形成阴极。
可利用现有材料形成有机化合物层129。可采用低分子量材料、高分子量材料、单态材料和三态材料。并且，不仅可利用有机化合物材料形成有机化合物层129，而且可利用部分地含有无机化合物的有机材料形成有机化合物层129。此外，各有机化合物层129是通过任意地组合空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层等而形成的。有机化合物层可包括单层或多层。作为选择，有机化合物层可具有包括多层的混合结构，其中层间的界面是不清晰的。通过典型为喷墨法、蒸镀或类似方法的液滴排放法形成有机化合物层129。通过采用液滴排放法，可提供这样一种显示器件提高了材料的利用率，并且由于简化了制造工艺，因此缩减了制造时间和制造成本。
作为用于有机化合物层129的具体有机化合物材料，例如，可以采用具有优异空穴传输性能的物质，例如，芳族胺(即，具有苯环氮键)化合物，例如4，4’-双(N-(1-萘基)-N-苯基-氨基)-联苯(缩写α-NPD)，N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基苯(缩写TPD)、4，4，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(缩写TDATA)、4，4’，4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基)-三苯胺(缩写MTDATA)；酞菁化合物如酞菁(缩写H2Pc)、铜酞菁(CuPc)和氧钒酞菁(缩写VOPc)；或类似材料。
并且，可采用具有优异的电子传输性能的材料作为有机化合物材料。例如，可采用包括具有喹啉骨架或苯喹啉骨架的金属络合物的材料，如三(8-羟基喹啉)铝(缩写Alq3，即tris(8-quinolinolato)aluminum)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写Almq3，即tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum)、双(10-羟基苯并[h]-羟基喹啉)铍(缩写BeBq2，即bis(10-hydroxybenzo[h]-quinolinato)beryllium)以及双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚根-铝(缩写BAlq，即bis(2-methyl-8-quinolinolato-4-phenylphenolate-aluminum)；和具有噁唑(oxazole)配合体或噻唑配合体的金属络合物，如二[2-(羟基苯基)苯噁唑]锌(缩写Zn(BOX)2)和二[2-(羟基苯基)苯噻唑]锌(缩写Zn(BTZ)2)。此外，除了金属络合物之外，可采用以下化合物如2-(4-联苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(oxadiazole)(缩写PBD)、1，3-二[5-(p-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(oxadiazole)-2-yl]苯(缩写OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-三唑(缩写TAZ)、3-(4-联苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，2，4-三唑(缩写p-EtTAZ)、红菲咯啉(缩写BPhen)和浴铜灵(缩写BCP)。
此外，作为有机化合物材料，可采用4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛里定-9-yl)乙烯基]-4H-吡喃(缩写DCJT)、periflanthene、N，N’-二甲基喹吖啶酮(缩写DMQd)、香豆素6、香豆素545T、9，9’-二蒽、9，10-二苯基蒽(缩写DPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(缩写DNA)、2，5，8，11-四-t-丁基二萘嵌苯(缩写TBP)等。并且，作为上述发光材料向其中分散的主材料，例如，可采用蒽的衍生物，如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写t-BuDNA)；咔唑衍生物，如4，4’-二(N-咔唑基)联苯(缩写CBP)；金属络合物，如二[2-(2-羟基苯基)吡啶]锌(缩写Znpp2)和二[2-(2’-羟基苯基)苯并噁唑]锌(缩写ZnBOX)；和类似材料。此外，可采用二(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(缩写BAlq)和类似材料。
并且，可采用与金属氧化物材料混合的上述有机化合物材料。作为金属氧化物材料，例如，可采用氧化钼、氧化锌、氧化铟等。作为优选，可采用与一种或多种的这些金属氧化物材料混合的有机化合物材料。
此外，可利用通过光效应改变其性能的材料形成有机化合物层129。例如，可采用掺杂有通过吸收光而产生酸的化合物(即，光致酸产生剂)的共轭聚合物。作为共轭聚合物，可采用聚乙炔、聚亚苯基乙烯撑、聚噻吩、聚苯胺、聚亚苯基乙炔撑和类似材料。并且，作为光致酸产生剂，可采用芳基硫盐、芳基碘盐、邻硝基苄基甲苯磺酸盐、芳基磺酸对硝基苄酯、磺酰苯乙酮、Fe-丙二烯络合物PF6盐、和类似材料。
接下来，介绍在具有上述结构的存储器电路中写入数据的操作。此外，利用光效应或电效应在存储器电路中写入数据。
首先，介绍利用电效应在存储器电路中写入数据的情况(参见图9A)。
在此情况下，通过解码器123和124和选择器125选择一种存储器单元14。此后，通过读出/写入电路126在选择的存储器单元14中写入数据。具体而言，将所需电压施加于包括在所选择的存储器单元14中的存储器元件16中，使大量电流流过存储器元件，以使包括在存储器元件16中的一对导电层彼此短路。与其它存储器元件16相比，该短路的存储器元件16的电阻急剧下降。因此，利用通过添加电场而改变存储器元件16的电阻的机理，将数据写入存储器电路中。例如，当在施加有电场之前具有数据“0”的一个存储器元件16中写入数据“1”时，电压施加于该存储器元件16，使大量电流从此流过，因此存储器元件16短路。
并且，本发明不限于其中通过向存储器元件16施加所需电压并使存储器元件短路的方式将数据写入存储器元件中的方法。作为选择，通过调整存储器元件16的元件结构并控制施加于存储器元件的电压，从而将所需电压施加于存储器元件16以电隔离插在一对导电层之间的有机化合物层129。这使数据写入存储器单元中。在此情况下，与其它存储器元件16相比，包括电隔离有机化合物层129的存储器元件16的电阻急剧升高。因此，利用通过添加电场而改变存储器元件16的电阻的机理，将数据写入存储器电路中。例如，当在施加有电场之前具有数据“0”的一个存储器元件16中写入数据“1”时，电压施加于该存储器元件16，使插在一对导电层之间的有机化合物层129电隔离。
接下来，介绍利用光效应在存储器电路中写入数据的情况(参见图10B和10C)。在此情况下，利用激光照射装置132从具有透光性的导电层(在此对应于第二导电层128)一侧用激光照射有机化合物层129，从而在存储器单元中写入数据。具体而言，用激光照射包括在所选择的存储器元件16中的有机化合物层129，从而破坏有机化合物层129。被破坏的有机化合物层129电隔离，因此，与其它存储器元件16相比，所选择的存储器元件16的电阻急剧升高。因此，利用通过激光照射而改变存储器元件16的电阻的机理，将数据写入存储器电路中。例如，当在激光照射之前具有数据“0”的一个存储器元件16中写入数据“1”时，通过用激光照射存储器元件以破坏有机化合物层129，从而升高存储器元件16的电阻。
并且，本发明不限于其中通过用激光照射存储器元件16以电隔离有机化合物层129的方式将数据写入存储器电路中的方法。作为选择，可改变存储器元件16的元件结构，可调节激光的强度，然后，用激光照射存储器元件16以破坏有机化合物层129。通过破坏有机化合物层，该对导电层彼此短路，从而将数据写入存储器电路。在此情况下，与其它存储器元件16相比，其中该对导电层彼此短路的存储器元件16的电阻极低。通过利用由施加光效应而改变存储器元件16的电阻的机理将数据写入存储器电路中。
同时，在将掺杂有由吸收光而产生酸的化合物(即，光致酸产生剂)的共轭聚合物用作有机化合物层129的情况下，当用激光照射有机化合物层129时，用激光照射的有机化合物层129的导电性升高，使得存储器元件16的电阻下降。另一方面，没有用激光照射的其它有机化合物层129不具有导电性，因此，具有该有机化合物层的存储器元件16的电阻不变。在此情况下，通过利用由激光照射所选择的有机化合物层129而改变存储器元件16的电阻的机理，将数据写入存储器电路中。例如，当在激光照射之前具有数据“0”的一个存储器元件16中写入数据“1”时，通过用激光照射存储器元件16的有机化合物层129，从而增加有机化合物层129的导电性。
接着，介绍读出数据的操作(参见图9A和9B)。这里，读出/写入电路126包括电阻元件146和读出放大器147。此外，读出/写入电路126可包括任何结构，而不限于以上结构。
通过将电压施加在第一导电层127和第二导电层128之间并读出存储器元件16的电阻，从而读出数据。如上所述，例如，当通过施加电效应而将数据写入存储器电路中时，施加有电效应的存储器元件16的电阻不同于没有施加有电场的其它存储器元件16的电阻。通过电力地读出存储器元件电阻中的差别，读出数据。
类似地，在通过用激光照射有机化合物层129的方式将数据写入存储器电路中的情况下，通过电力地读出在施加有光效应的存储器元件16和没有被施加光效应的存储器元件16之间在电阻上的差别，从而读出数据。
对于将掺杂有由吸收光而产生酸的化合物(即，光致酸产生剂)的共轭聚合物用作有机化合物层129的情况也是一样的。通过电力地读出在施加有光效应的存储器元件16和没有被施加光效应的其它存储器元件之间在电阻上的差别，从而读出数据。
例如，当读出包括在存储器单元部分12中的多个存储器单元14之中的、位于第x列、第y行的一个存储器单元14的数据时，通过解码器123和124和选择器125选择在第x列的位线Bx和在第y行的字线Wy。因此，包括在所选择的存储器单元14中的存储器元件16和电阻元件146串联连接。在将电压施加于串联连接的存储器元件16和电阻元件146的各端时，根据存储器元件16的电阻，在节点α的电位变为低于在电阻元件146的一端的电位。将节点α的电位提供给读出放大器147。读出放大器147确定电位是否具有关于“0”的信息或关于“1”的信息。此后，把在读出放大器147中确定的、包括关于“0”的信息或关于“1”的信息的信号提供给外部。
根据上述方法，依靠通过利用在电阻上的差别的电压量，读出存储器元件16的信息。作为选择，可采用用于比较电流量的方法。具体而言，例如，该方法利用了由于在施加有电效应的存储器元件16和没被施加电效应的其它存储器元件16之间在电阻上的差别引起的电流量的差别。通过以此方式电力地读出在电流量上的差别，从而可读出数据。
作为以上结构的结构差别，可在第一导电层127和有机化合物层129之间设置整流元件。作为整流元件，可采用栅极和漏极相互连接的二极管或晶体管。作为二极管，可采用包括PN结的二极管、包括PIN结的二极管或电子雪崩二极管。
由于以这种方式提供整流元件从而使电流仅沿一个方向流动，因此减少了错误，由此扩大了读取范围。
发光元件的特性在于，根据室温改变电阻。具体而言，在将室温设定为正常温度的情况下，当发光元件的温度变为高于室温时，电阻下降，而当发光元件的温度低于室温时，电阻升高。当升高发光元件的温度时，增大电流量以获得高于所需的亮度值的亮度。当发光元件的温度低于室温时，减小电流量以获得低于预定亮度值的亮度。此外，发光元件的特性在于，电阻也随时间变化。具体而言，电阻随时间升高。因此，电流量随时间减小，使得亮度低于所需的亮度值。因此，将参照图11A-11C介绍利用包括在本发明的显示器件中的存储器电路、利用室温或时间流逝修正发光元件中的特性变化的方法。
在衬底25上设置像素部分11和存储器单元部分12。在衬底25的外侧设置时间检测电路93、修正电路94、温度检测电路95和电源电路96(参见图11)。在衬底25上设置的元件通过连接膜31电连接到时间检测电路93、修正电路94、温度检测电路95和电源电路96。此外，如果需要，可在衬底25上设置构成时间检测电路93、修正电路94、温度检测电路95和电源电路96的元件。
存储器电路包括设置在存储器单元部分12中的多个元件。在存储器电路中存储有关发光元件的电流-电压特性的数据。具体而言，在存储器电路中存储发光元件的电流-电压特性的温度变化特性(参见图11B)和电流-电压特性的时间特性(参见图11C)。
时间检测电路93检测发光元件的发光时间。时间检测电路可通过检测向像素部分11提供功率的时间的方式或通过对在像素部分11内的像素中输入的图像信号进行取样的方式检测发光时间。
温度检测电路95检测温度。温度检测电路包括可商用温度检测器、用于温度监测器的发光元件等元件。此外，用于温度监测器的发光元件是通过以下方式检测温度的元件在使恒定电流流过两电极之间的同时检测由于温度变化引起的发光元件的电阻的变化。
电源电路96将电能提供给包括在衬底25上的像素部分11和存储器元件部分12中的各元件。
修正电路94对输入到像素部分11内的像素中的图像信号和供应到像素部分11的电源电压之一或两者进行修正，从而修正在发光元件特性上的变化。下面具体描述修正电路94的工作方式。
将有关耗用时间的信息和有关温度的信息之一或两者从时间检测电路93和温度检测电路95之一或两者提供给修正电路94。然后，修正电路94将从时间检测电路93和温度检测电路95之一或两者提供的信息与在存储器电路中存储的发光元件的温度改变特性或温度特性进行比较，对图像信号和电源电位之一或两者进行修正，以修正发光元件的特性变化。
具体而言，例如，当从温度检测器95获取了有关温度高于室温的信息时，根据在存储器电路中存储的发光元件的温度特性进行对减小图像信号(的)灰度级数的修正和对降低电源电位的修正之一或两者，从而获得所需亮度。
并且，当从温度检测电路95获得了有关温度低于室温的信息时，根据在存储器电路中存储的发光元件的温度变化特性进行对增加图像信号(的)灰度级数的操作和对增加电源电位的操作之一或两者，从而获得所需亮度。
而且，当通过将由温度检测电路93获得的发光时间的信息与在存储器电路中存储的温度变化特性进行比较从而发现发光元件随时间的变化幅度增大时，执行用于增加图像信号的灰度级数的操作和用于增加电源电位的操作之一或两者，从而获得所需亮度。
由于对在像素部分11中设置的所有像素进行修正电源电位的操作，因此优选根据在特性变化上具有最小幅度的一个发光元件修正电源电压，优选将修正后的图像信号供应至除了在特性变化上具有最小幅度的一个发光元件之外的其它发光元件。
多个像素13设置于在本发明的显示器件中包括的像素部分11中。对于像素13的电路结构，以上描述了在各像素中设置两个晶体管的情况(参见图3B和图5B)。在此实施例中，参照图12A和12B描述与上述结构不同的另一种像素13的电路结构。
介绍在各像素13中设置三个晶体管的情况(参见图12A)。在此情况下，在各像素13中设置用于控制视频信号向像素13的输入的开关晶体管41、用于控制流过发光元件15的电流量的驱动晶体管42和用于强行停止发光元件15的光发射的擦除晶体管(erasingtransistor)84。在像素部分11中，设置源极线Sa、电源线Va、栅极线Gb和复位线Rb。根据此结构，可以强行制造电流不流过发光元件15的情况。因此，发光阶段能够在信号写入所有像素之前、在写入阶段开始的同时开始或者紧随其后。结果，可提高能率比，更好地显示移动图像。
接下来，介绍在各像素13中设置四个晶体管的情况(参见图12B)。在此情况下，在各像素13中设置用于控制视频信号相对于像素13的输入的开关晶体管41、用于强行停止发光元件15的光发射的擦除晶体管(erasing transistor)84、用于确定流过发光元件15的电流量的驱动晶体管85和用于控制电流相对于发光元件15的供应的电流控制晶体管。在像素部分11中，同样设置源极线Sa、电源线Va、电源线Pa、栅极线Gb和复位线Rb。
根据这种结构，将驱动晶体管85的栅极电位维持在恒定值以流过恒定电流，同时驱动晶体管85在饱和区中工作。另一方面，电流控制晶体管86在线性区中工作。在线性区中操作的电流控制晶体管86的源极和漏极之间的电压量小。因此，在电流控制晶体管86的栅极和源极之间的电压的轻微变化没有严重影响流过发光元件15的电流量。由在饱和区中工作的驱动晶体管85确定流过发光晶体管15的电流量。因此，可改善由于晶体管的特性变化引起的发光元件15的亮度波动，从而可提高图像质量。
此外，可在以上结构中设置用于维持在驱动晶体管42和电流控制晶体管86的栅极和源极之间的电压的电容器元件。该电容器元件保持输入像素13中的视频信号。并且，当视频信号保持在寄生电容器或栅极电容器中时，可不设置电容器元件。
参照图13描述本发明的显示器件的一个实施例。显示器件包括数据存储块、显示块、图像处理块和控制块。所有块设置在衬底100上。数据存储块包括用于编程的存储器电路101、用于工作区的存储器电路102、用于音频数据的存储器电路103、用于线缓冲器的存储器电路104a和104b、用于范围内(in-range)的存储器电路105、用于调色的存储器电路106、存储器控制器107、解码器/电阻器108、控制器109、用于音频数据的DA转换器电路和操作放大器电路110、存储器的参考功率产生电路111和灰度级电源112。显示块包括像素部分113和驱动器电路部分114和115。图像处理块包括图像处理电路116。控制块包括CPU(中央处理单元)117。
如上所述，除了显示块之外还具有数据存储块、图像处理块和控制块的显示器件能够减少所连接的IC的数量。结果，可实现小、薄、轻的显示器件。并且，在其中显示块、图像处理块和控制块相互邻接的本发明的显示器件中，根据数据流设置这些块，这使得精确地进行操作。
本发明的一个特点在于，包括存储器元件的存储器电路分别用作存储器电路101-106，所述存储器元件各具有将有机化合物层夹在一对导电层之间的结构。由于上述结构的存储器元件类似于发光元件的结构，因此，可在不增加制造步骤数量的情况下制造这些存储器元件。此外，由于存储器元件的结构简单，它们可被容易地制造，因此，可提供廉价的显示器件。并且，由于可容易地缩小存储器单元的面积，存储器单元可高度地集成，由此提供了具有高容量存储器电路的显示器件。并且，本发明的显示器件的另一特点在于，在同一衬底上设置了用于显示图像的多个像素和存储器电路。根据这一特点，可减少连接到外部的IC芯片的数量，可以提供小、薄、轻的显示器件。本实施例可自由地与以上实施方式组合。
参照图14和图15A-15F描述采用根据本发明的的显示器件的电子设备的例子。图14表示便携式手机，包括外壳2700和2706、面板2701、壳体2702、印刷线路板2703、操作按钮2704和电池2705。面板2701包括像素部分11和存储器单元部分12。面板2701装在壳体2702中并可自由分离。壳体2702牢固地连接到印刷线路板2703。壳体2702的形状和尺寸可根据内嵌有面板2701的电子设备任意地改变。在印刷线路板2703上安装被封装的多个半导体器件(也称作IC芯片)。在印刷线路板2703上安装的多个半导体器件具有控制器、中央处理单元(CPU)、存储器、电源电路、图像处理电路、音频处理电路、发送/接收电路、时间检测电路、修正电路、温度检测电路等的任意功能。
将面板2701与印刷线路板2703结合，同时将连接膜2708夹在它们之间。将面板2701、壳体2702和印刷电路板2703与操作按钮2704和电池2705一起装在外壳2700和2706的内部。对包括在面板2701中的像素部分11进行设置使得像素部分11可通过外壳2700的开口窗2700由肉眼识别。
并且，外壳2700和2706表示为便携式手机的外观的例子。根据本实施例的电子设备可根据其性能和意图改变成各种形式。因此，下面参照图15A-15F描述电子设备的例子。
图15A所示的便携式电话包括像素部分9102等。根据其中将像素部分9102和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻便携式电话。为了携带便携式电话，便携式电话具有小外壳，因此，使外壳内部空间受到限制。然而，尽管具有像素部分9102和存储器电路的本发明的显示器件具有多种功能，但是该显示器件小且薄。因此，该显示器件优选用于形成便携式电话。
图15B所示的便携式游戏机包括像素部分9801等。根据其中将像素部分9801和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻便携式游戏机。为了携带便携式游戏机，便携式游戏机具有小外壳，因此，使外壳内部空间受到限制。然而，尽管具有像素部分9801和存储器电路的本发明的显示器件具有多种功能，但是该显示器件小且薄。因此，该显示器件优选用于形成便携式游戏机。
图15C所示的数码相机包括像素部分9701和9702等。根据其中将像素部分9701和9702和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻的数码相机。为了携带数码相机，数码相机具有小外壳，因此，使外壳内部空间受到限制。然而，尽管具有像素部分2701和2702和存储器电路的本发明的显示器件具有多种功能，但是该显示器件小且薄。因此，该显示器件优选用于形成数码相机。
图15D所示的便携式信息终端包括像素部分9201等。根据其中将像素部分9201和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻的便携式信息终端。为了携带便携式信息终端，便携式信息终端具有小外壳，因此，使外壳内部空间受到限制。然而，尽管具有像素部分9201和存储器电路的本发明的显示器件具有多种功能，但是该显示器件小且薄。因此，该显示器件优选用于形成便携式信息终端。
图15E所示的电视设备包括像素部分9301等。根据其中将像素部分9301和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻的电视设备。
图15F所示的监视设备包括像素部分9401等。根据其中将像素部分9401和存储器电路设置在衬底上的本发明，可提供一种具有高性能、多功能、高附加值的小、薄、轻的监视设备。
如上所述，本发明可应用于各种电子设备，如电视设备(也称作电视或电视接收机)、数码相机、便携式信息终端如便携式电话(也称作便携式手机或手机)和PDA、便携式游戏机、用于计算机的监视设备(也称作监视器)、音频再现设备如汽车音响、以及家用游戏机。本实施例可自由地与以上实施方式和实施例结合。
本实施例将描述试验结果，其中，在衬底上形成存储器元件，当利用电效应在存储器元件中写入数据时测量电流-电压特性。通过依次层叠第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层和第二导电层，形成存储器元件。第一导电层由氧化硅和氧化铟锡的复合物(compound)形成。第一有机化合物层由N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基苯(缩写TPD)形成。第二有机化合物层由4，4’-双(N-(1-萘基)-N-苯基-氨基)-联苯(缩写α-NPD)形成。第二导电层由铝形成。此外，第一有机化合物层形成有10nm厚，而第二有机化合物层形成有50nm厚。
参照图16描述在利用电效应将数据写入存储器元件之前和之后存储器元件的电流-电压特性的测试结果。在图16中，横轴表示电压量，总轴表示电流量。曲线261表示在利用电效应将数据写入存储器元件之前存储器元件的电流-电压特性。曲线262表示在利用电效应将数据写入存储器元件之后存储器元件的电流-电压特性。根据图16，在将数据写入存储器元件之前和之后的电流-电压特性明显不同。例如，在施加电压是1V的情况下，在将数据写入存储器元件之前的电流量是4.8×10-5mA，而在将数据写入存储器元件之后的电流量是1.1×102mA。因此，在将数据写入存储器元件之后电流量增加了107倍。在将数据写入存储器元件之前和之后存储器元件的电阻改变。结果，通过根据电压量或电流量读出存储器元件电阻的变化，存储器元件可用作存储器电路。
当采用上述存储器元件作为存储器电路时，每次读出数据时将所需量的电压(没有导致短路的电压量)施加于存储器元件，读出存储器元件的电阻。因此，存储器元件必须具有即使当反复进行读出操作时或反复将所需量的电压施加于存储器元件时也没有变化的电流-电压特性。因此，参照图17介绍在从存储器元件读出数据之后存储器元件的电流-电压特性的测试结果。此外，在此测试中，每次从存储器元件中读出数据，测量存储器元件的电流-电压特性。总计进行五次数据读出操作，因此总计进行五次存储器元件电流-电压特性的测量。此外，采用通过利用电效应而将数据写入存储器元件中而使其电阻改变的存储器元件和电阻未改变的另一存储器元件进行电流-电压特性的这种测量。
在图17中，横轴表示电压量，总轴表示电流量。曲线271表示通过由电效应而将数据写入存储器元件的方式改变了其电阻的存储器元件的电流-电压特性。曲线272表示其电阻没有变化的另一存储器元件的电流-电压特性。根据曲线271，电阻没有变化的存储器元件的电流-电压特性表现出1V或更高的有利再现性。同样，根据曲线272，电阻变化了的存储器元件的电流-电压特性表现出1V或更高的有利再现性。作为以上测试的结果，当数据读出操作反复进行多次时电流-电压特性没有大的变化，由此获得好的再现性。因此，上述存储器元件可用作存储器电路。
本发明将描述电流-电压特性的测试结果，其中存储器元件形成在衬底上，数据利用电效应写入存储器元件中，参照图18A和18B、19A和19B和图20A和20B。在图18A和18B、19A和19B和图20A和20B中，横轴表示电压量(V)，纵轴表示电流密度量(mA/cm2)。此外，在图18A和18B、19A和19B和图20A和20B中，由开圆标出的曲线表示在将数据写入存储器元件之前存储器元件的电流-电压特性的测试结果，而由开方标出的曲线表示在将数据写入存储器元件之后存储器元件的电流-电压特性的测试结果。此外，利用电效应在存储器元件中写入数据的操作对应于将电压施加于要被短路的存储器元件的操作。
在电流-电压特性的测量中采用六件样品(样品1-6)。在水平面上六个样品的尺寸是2mm×2mm。下面介绍六件样品的层叠结构。
样品1是通过依次层叠第一导电层、有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品1中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，有机化合物层由TPD形成，第二导电层由铝形成。有机化合物层形成为具有50nm的厚度。在图18A中示出了样品1的电流-电压特性的测试结果。
样品2是通过依次层叠第一导电层、有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品2中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，有机化合物层由掺杂有2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰醌二甲烷(缩写F4-TCNQ)的TPD形成，第二导电层由铝形成。有机化合物层采用掺杂有0.01wt％的F4-TCNQ的TPD形成，厚度为50nm。在图18B中示出了样品2的电流电压特性的测试结果。
样品3是通过依次层叠第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品3中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，第一有机化合物层由TPD形成，第二有机化合物层由F4-TCNQ形成，第二导电层由铝形成。此外，将第一有机化合物层的厚度设定为50nm，将第二有机化合物层的厚度设定为1nm。在图19A中示出了样品3的电流-电压特性的测试结果。
样品4是通过依次层叠第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品4中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，第一有机化合物层由F4-TCNQ形成，第二有机化合物层由TPD形成，第二导电层由铝形成。此外，将第一有机化合物层的厚度设定为1nm，将第二有机化合物层的厚度设定为50nm。在图19B中示出了样品4的电流-电压特性的测试结果。
样品5是通过依次层叠第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品5中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，第一有机化合物层由掺杂有F4-TCNQ的TPD形成，第二有机化合物层由TPD形成，第二导电层由铝形成。此外，第一有机化合物层采用掺杂有0.01wt％的F4-TCNQ的TPD形成，厚度为40nm。并且，将第二有机化合物层的厚度设定为40nm。在图20A中示出了样品5的电流-电压特性的测试结果。
样品6是通过依次层叠第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层和第二导电层形成的元件。在样品6中，第一导电层由含氧化硅的ITO形成，第一有机化合物层由TPD形成，第二有机化合物层由掺杂有F4-TCNQ的TPD形成，第二导电层由铝形成。此外，第一有机化合物层形成有40nm的厚度。第二有机化合物层采用掺杂有0.01wt％的F4-TCNQ的TPD形成，厚度为10nm。在图20B中示出了样品6的电流-电压特性的测试结果。
根据图18A和18B、19A和19B以及20A和20B的测试结果，可以看出在将数据写入存储器元件之前(在存储器元件短路前)和在将数据写入存储器元件之后(在存储器元件短路后)各存储器元件的电流-电压特性存在着明显差别。
样品1的写入电压(V)是8.4。样品2的写入电压(V)是4.4。样品3的写入电压(V)是3.2。样品4的写入电压(V)是5.0。样品5的写入电压(V)是6.1。样品6的写入电压(V)是7.8。样品1-6的写入电压具有可重复性，在各样品的写入电压中的差别在0.1V以内。
下面，介绍在样品1-6中写入数据之前和之后电流密度的变化。通过将在将数据写入存储器元件之后施加有1V的一个存储器元件的电流密度A除以在将数据写入存储器元件之前施加有1V的存储器元件的电流密度B，得到表示在电流密度中的变化的值R1(即，R1＝A÷B)。通过将在将数据写入存储器元件之后施加有3V的一个存储器元件的电流密度C除以在将数据写入存储器元件之前施加有3V的存储器元件的电流密度D，得到表示在电流密度中的变化的值R2(即，R2＝C÷D)。
样品1的R1是1.9×107，R2是8.4×103。样品2的R1是8.0×108，R2是2.1×102。样品3的R1是8.7×104，R2是2.0×102。样品4的R1是3.7×104，R2是1.0×101。样品5的R1是2.0×105，R2是5.9×101。样品6的R1是2.0×104，R2是2.5×102。根据这些结果可知，当将1V施加于各存储器元件时电流量的变化幅度是当将3V施加于各存储器元件时的电流量的变化幅度的103倍或更高。
权利要求
1.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的多个像素；和在衬底上设置的、用于存储数据的多个存储器单元，其中所述多个像素各具有发光元件，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件，并且其中发光元件和存储器元件各包括第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的第二导电层。
2.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的像素部分；和在衬底上设置的、用于存储数据的存储器单元部分，其中像素部分具有多个像素，其中存储器单元部分具有多个存储器单元，其中所述多个像素各具有发光元件，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件，其中像素部分和存储器单元部分分别具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线，并且其中发光元件和存储器元件各包括用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触并用作第二布线的第二导电层。
3.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的像素部分，和在衬底上设置的、用于存储数据的存储器单元部分，其中像素部分具有多个像素，其中存储器单元部分具有多个存储器单元，其中所述多个像素各具有发光元件和第一晶体管，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件和第二晶体管，其中发光元件和存储器元件各包括第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的第二导电层，其中包括在发光元件中的第一导电层或第二导电层连接到第一晶体管的源区或漏区，并且其中包括在存储器元件中的第一导电层或第二导电层连接到第二晶体管的源区或漏区。
4.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的像素部分；和在衬底上设置的、用于存储数据的存储器单元部分，其中像素部分具有多个像素，其中存储器单元部分具有多个存储器单元，其中所述多个像素各具有发光元件和晶体管，其中发光元件包括第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触的第二导电层，其中包括在发光元件中的第一导电层或第二导电层连接到第一晶体管的源区或漏区，其中存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件，并且其中存储器元件包括用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触并用作第二布线的第二导电层。
5.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的像素部分；和在衬底上设置的、用于存储数据的存储器单元部分，其中像素部分具有多个像素，其中存储器单元部分具有多个存储器单元，其中所述多个像素各具有液晶元件和晶体管，其中存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件，并且其中存储器元件包括用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触并用作第二布线的第二导电层。
6.一种显示器件，包括在衬底上设置的、用于显示图像的像素部分，和在衬底上设置的、用于存储数据的存储器单元部分，在衬底上设置的、用于驱动像素部分和存储器单元部分的驱动器电路部分，其中像素部分具有多个像素，其中存储器单元部分具有多个存储器单元，其中驱动器电路部分具有多个晶体管，其中所述多个像素各具有发光元件和晶体管，其中发光元件包括第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层和与有机化合物层接触的第二导电层；其中包括在发光元件中的第一导电层或第二导电层连接到第一晶体管的源区或漏区，其中存储器单元部分具有沿第一方向延伸的多条第一布线和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的多条第二布线，其中所述多个存储器单元各具有存储器元件，其中存储器元件包括用作第一布线的第一导电层、与第一导电层接触的有机化合物层、以及与有机化合物层接触并用作第二布线的第二导电层，并且其中将存储器单元部分设置成与驱动器电路部分相重叠。
7.根据权利要求1的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
8.根据权利要求2的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
9.根据权利要求3的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
10.根据权利要求4的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
11.根据权利要求5的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
12.根据权利要求6的显示器件，其中存储器元件的导电性通过光效应而改变。
13.根据权利要求1的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
14.根据权利要求2的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
15.根据权利要求3的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
16.根据权利要求4的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
17.根据权利要求5的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
18.根据权利要求6的显示器件，其中存储器元件的电阻通过光效应而改变。
19.根据权利要求1的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
20.根据权利要求2的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
21.根据权利要求3的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
22.根据权利要求4的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
23.根据权利要求5的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
24.根据权利要求6的显示器件，其中存储器元件的电阻通过电效应而改变。
25.根据权利要求1的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
26.根据权利要求2的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
27.根据权利要求3的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
28.根据权利要求4的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
29.根据权利要求5的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
30.根据权利要求6的显示器件，其中在存储器元件的第一导电层和第二导电层之间的距离通过电效应而改变。
31.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
32.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
33.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
34.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
35.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
36.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层由掺杂有光致酸产生剂的共轭聚合物材料制成。
37.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
38.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
39.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
40.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
41.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
42.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层由电子传输材料或空穴传输材料制成。
43.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
44.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
45.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
46.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
47.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
48.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层由具有载流子传输性能的材料制成。
49.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
50.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
51.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
52.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
53.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
54.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层包括具有载流子传输性能的材料，有机化合物层的导电率小于等于1.0×10-3S·cm且大于等于1.0×10-15S·cm。
55.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
56.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
57.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
58.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
59.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
60.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层的厚度是5-60nm。
61.根据权利要求1的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
62.根据权利要求2的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
63.根据权利要求3的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
64.根据权利要求4的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
65.根据权利要求5的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
66.根据权利要求6的显示器件，其中有机化合物层的厚度是10-20nm。
67.根据权利要求1的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
68.根据权利要求2的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
69.根据权利要求3的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
70.根据权利要求4的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
71.根据权利要求5的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
72.根据权利要求6的显示器件，其中包括在发光元件中的有机化合物层和包括在存储器元件中的有机化合物层是利用不同材料形成的。
73.一种电子设备，采用了权利要求1中所公开的显示器件。
74.一种电子设备，采用了权利要求2中所公开的显示器件。
75.一种电子设备，采用了权利要求3中所公开的显示器件。
76.一种电子设备，采用了权利要求4中所公开的显示器件。
77.一种电子设备，采用了权利要求5中所公开的显示器件。
78.一种电子设备，采用了权利要求6中所公开的显示器件。
全文摘要
本发明提供一种包括非易失性存储器电路的显示器件和利用该显示器件的电子设备，能够在不增加制造步骤的数量的情况下将数据加入到该存储器电路中。本发明的显示器件具有存储器电路，该存储器电路包括具有简单结构的存储器元件，在该存储器元件中将有机化合物层插入一对导电层之间。根据具有上述结构的本发明，可在不增加制造步骤的数量的情况下提供一种具有可加入数据的易失性存储器电路的显示器件。
文档编号H01L27/32GK1767203SQ20051011609
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年10月29日
发明者渡边康子, 荒井康行, 安部宽子, 岩城裕司, 汤川干央, 山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所