半导体装置、具有该半导体装置的显示装置及电子设备的制作方法

专利名称：半导体装置、具有该半导体装置的显示装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置。具体而言，本发明涉及有源矩阵显示器中置制造。此外，本发明涉及设有所述半导体装置的显示装置和配备有所 述显示装置的电子设备。文中描述的半导体装置是指任何能够利用半导体特性工作的装置。
背景技术：
近年来，对主要用于TV、 PC监视器、移动终端等的薄显示器的需 求迅速增长，从而促进了其进一步发展。所述薄显示器包括液晶显示装 置(LCD)和设有发光元件的显示装置。具体而言，人们预期利用发光 元件的有源矩阵显示器将成为下一代显示器，因为除了厚度薄、重量 轻、图像质量高等常规LCD的优点之外，其还具有响应速度高、视角 宽等特征。在采用发光元件的有源矩阵显示器中，图17A所示的结构可以作为 最基本的像素结构(参见非专利文献1: M. Mizukami， K. Inukai, H. Yamagata等，SID '00 Digest, vol.31, pp.912-915)。在图17A中，每 一像素具有用于控制向发光元件204的电流供应的驱动晶体管202、通 过扫描线205将数据线206的电势施加到驱动晶体管202的栅极节点G 上的开关晶体管201以及用于保持节点G的电势的保持电容器203。发明内容在图17A中，可以通过;^莫拟驱动方法或数字驱动方法驱动发光元件 204。在模拟驱动方法中，向驱动晶体管202的栅极节点G提供模拟值， 并连续改变所述模拟值，由此表现灰度级。在数字驱动方法中，向节点 G提供数字值，由此表现灰度级。通过连续改变发光周期的数字时间灰 度级法执行对灰度级的表现。与模拟驱动相比，数字驱动的优点在于图 像质量高，因为数字驱动几乎不受TF T的变化的影响。 图17B中示出了在驱动图17A中的像素时电势关系和操作定时的具 体例子，并将描述其操作。这时，通过数字驱动方法驱动发光元件204。在图17A中，将发光元件204的反电极的电势设置为GND (下文 中为OV)，将电流供应线207的电势设为7V,将数据线206的高电势 设为7V,将其低电势设为OV,将扫描线205的高电势设为10V,将其 低电势设为0V。在一个周期内，当扫描线205具有IOV的电势时，开关晶体管201 导通，由此将数据线206的电势施加到节点G。在将扫描线205的电势 从10V切换至0V时，在节点G处保持数据线206的电势。如果所保持 的电势为高电势7V,那么驱动晶体管202截止，发光元件204处于非 发光状态。如果所保持的电势为低电势OV，那么驱动晶体管202导通， 发光元件204处于发光状态。这时，由于驱动晶体管202在线性区内工 作，因而Vds (源极-漏极电压)极低，并且将在发光元件204的相反 电极之间生成大约7V的电势差，由此将在发光元件204内产生电流。在这里描述的像素结构中，在节点G内写入数据线206的电势。由 于驱动晶体管202根据节点G的电势而导通或截止，因而至少数据线 206的高电势必须大于等于电流供应线207的电势，并且就数字驱动而 言，低电势必须是在线性区内导通驱动晶体管202的电势。从扫描线驱动电路依次向相应行的扫描线205输出选择脉冲，根据 所述选择脉冲从数据线驱动电路向相应列的数据线206输出数据信号。数据线驱动电路中用于对数据线206充电/放电的緩冲部分的电功 率占驱动电路功耗的主要部分。通常通过下述公式(1 )计算功率消耗P, 其中F为频率，C为电容，V为电压。P=FCV2 (1)因此，从公式(1)可以理解，降低数据线206的幅度对于降低功 耗是有效的。但是考虑到阈值的变化以及在驱动晶体管202之间的温度、保持周 期内的噪声、开关晶体管201的截止泄漏等因素的影响下阈值的波动， 不容易降低数据线206的幅度。此外，在时间灰度级法中，将一个帧周 期划分为多个子帧，以控制发光周期；因此，增大了对数据线206充电 /放电的次数，其将进一步影响数据线驱动电路的功耗。鉴于上述问题，本发明提供了一种半导体装置及其驱动方法，其 中，不将数据线的电势写入到驱动晶体管内，从而使数据线的幅度为小 幅度，以降低功耗。本发明的半导体装置包括发光元件；扫描线；数据线；电流供应 线；节点；第一晶体管，其栅极被连接至所述节点，其源极和漏极之一 被连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被连接至所述发光 元件的一个电极；第二晶体管，其根据所述数据线和所述扫描线的电势 导通或截止，并且其决定着所述节点的电势；以及用于将所述节点的电 势设置为在不取决于所述数据线的电势的情况下使所述第一晶体管截 止的电势的装置。本发明的半导体装置包括发光元件；扫描线；数据线；电流供应 线；第一和第二节点；第一晶体管，其栅极被连接至所述第一节点，其 源极和漏极之一被连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被 连接至所述发光元件的一个电极；第二晶体管，其根据所述数据线和所 述扫描线的电势导通或截止，并且其决定着所述第二节点的电势；用于 将所述第二节点的电势设置为在不取决于所述数据线的电势的波动的 情况下使所述第一晶体管截止的电势的装置；以及用于控制所述第一节 点和所述第二节点之间的电连接或断开的开关。在本发明的这些半导体装置中，所述电流供应线的电势高于所述发 光元件的所述另一个电极的电势。此外，所述第一晶体管为P沟道晶体 管，所述第二晶体管为N沟道晶体管。本发明的半导体装置包括第一晶体管，其源极和漏极之一被连接 至所述电流供应线；发光元件，它的一个电极被连接至所述第一晶体管 的源极和漏极中的另一个；以及第二晶体管，其源极和漏极之一被连接 至扫描线，其中，所述第二晶体管的栅极被连接至数据线，所述第二晶 体管的源极和漏极中的另 一 个被连接至所述第 一 晶体管的栅极。本发明的半导体装置包括第一晶体管，其源极和漏极之一被连接 至所述电流供应线；发光元件，它的一个电极被连接至所述第一晶体管 的源极和漏极中的另一个；第二晶体管，其源极和漏极之一被连接至第 一扫描线；以及第三晶体管，其栅极被连接至第二扫描线，其中，所述 第二晶体管的栅极被连接至数据线，所述第二晶体管的源极和漏极中的
另一个被通过所述第三晶体管连接至所述第一晶体管的栅极。本发明的半导体装置包括第一晶体管，其源极和漏极之一被连接至所述电流供应线；发光元件，它的一个电极被连接至所述第一晶体管 的源极和漏极中的另一个；第二晶体管，其源极和漏极之一被连接至第 一扫描线；第三晶体管，其栅极以及源极和漏极之一#:连接至所述第一 扫描线；以及第四晶体管，其栅极被连接至第二扫描线，其中，所述第 二晶体管的栅极被连接至数据线，所述第二晶体管的源极和漏极中的另 一个被通过所述第四晶体管连接至所述第一晶体管的栅极，并且所述第 二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一 个被连接至所述第三晶体管的 所述的源才及和漏才及中的另 一个。本发明的半导体装置包括第一晶体管，其源极和漏极之一被连接 至所述电流供应线；发光元件，它的一个电极被连接至所述第一晶体管 的源极和漏极中的另一个；第二晶体管，其源极和漏极之一被连接至第 一扫描线；第三晶体管，其栅极被连接至所述第一扫描线，其源极和漏 极之一被连接至一条线路；以及第四晶体管，其栅极被连接至第二导扫 描线，其中，所述第二晶体管的栅极被连接至数据线，所述第二晶体管 的源极和漏极中的另 一 个被通过所述第四晶体管连接至所述第 一 晶体 管的栅极，并且所述第二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一个被连接 至所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个。此外，可以采用所述电流 供应线作为所述的线^各。本发明的第三晶体管可以是二极管，所述二极管的 一个电极被连接 至所述第一扫描线，所述二极管的另一个电极被连接至所述第二晶体管 的源4及或漏才及。此外，除了从数据线输入到第二晶体管的栅极的用于控制发光元件 是否发光的信号之外，所述半导体装置可以具有用于向第一晶体管的栅 极输入使所述第 一 晶体管截止的信号的装置。此外，所述半导体装置可以具有用于在输入将要从数据线输入到第 二晶体管的栅极的用于控制发光元件是否发光的信号之前，向第一晶体管的栅极输入使所述第 一 晶体管截止的信号的装置。本发明的第 一 晶体管可以是P沟道晶体管，第二晶体管可以是N沟道晶体管。本发明的所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述反电极 的电势。本发明的半导体装置中包含的发光元件是EL元件，其具有处于一 对电极之间的表现出电致发光(以下简称EL)的发光层。以有机化合物形成发光层的EL元件的电致发光包括在从单峰激发 态返回至基态时产生的光发射(荧光)以及从三重峰激发态返回至基态 时产生的光发射(磷光)。本发明的发光元件可以采用任何一种光发射。发光层由无机材料形成的EL元件通过这样的方式发光，即，通过 高电场对从绝缘层和发光层之间的界面获得的电子加速，并使其通过与 局域化发光中心的碰撞而受激。作为所述无机材料，给出了ZnS、 SrS、 BaA1^4等。此外，作为添加至所述无机材料的发光中心l会出了 Mn、 Tb、 Tm、 Eu等。采用本发明的半导体装置的像素结构，有可能单独设置施加至驱动 晶体管的栅极的导通/截止电势和数据线的幅度。因此，在考虑开关噪 声、阈值、发光周期内的截止泄漏等的情况下，施加至本发明的半导体 装置的驱动晶体管的栅电极的电势能够具有足够的裕量。此外，采用本发明的半导体装置的像素结构，能够将数据线的幅度 设置为小幅度。因此，能够急剧降低功耗。


图1是实施模式1的电路图；图2A和图2B示出了实施模式1的一个模式；图3A和图3B示出了实施模式1的一个模式；图4是实施模式2的电路图；图5是实施模式3的电路图；图6A和6B示出了实施模式3的一个模式；图7A和7B示出了实施模式3的一个模式；图8是实施例1的截面图；图9是实施例2的透^^图；图IO是实施例3的电路图；图11示出了实施例4的电子设备；图12示出了实施例4的电子设备；图13A和13B示出了实施例4的电子设备；
图14A和14B示出了实施例4的电子设备；图15示出了实施例4的电子设备；图16A到16E示出了实施例4的电子设备；以及图17A和17B示出了常规实例。
具体实施方式
[实施模式1]在本发明的半导体装置的基本结构中，将数据线连接至选择晶体管 的栅电极，并将选择晶体管的源电极和漏电极之一 电连接至驱动晶体管 的4册电才及。将参考图1详细说明具体的像素结构和驱动时序。尽管这里仅示出 了一个像素，但是所述半导体装置的像素部分实际上具有多个按照处于 行方向和列方向的矩阵布置的像素。本发明的每一像素具有通过第一扫描线107和数据线109确定节点 D的电势的选择晶体管101 (也称为第二晶体管)和复位晶体管102 (也 称为第三晶体管)、用于通过第二扫描线108电连接节点D和节点G 的开关晶体管103 (也称为第四晶体管)、用于通过节点G的电势控制 从电流供应线110 (也称为电源线)向发光元件106的电流供应驱动晶 体管104 (也称为第一晶体管)以及用于保持节点G的电势的保持电容 器105。第一晶体管104为P沟道晶体管，第二晶体管101、第三晶体 管102和第四晶体管103为N沟道晶体管。但是，每一晶体管的极性不 受限制，只要能够通过适当改变连接至所述晶体管的端子的线的电势， 使所述晶体管与本发明的晶体管按照相同的方式工作即可。此外，在本 说明书中，节点G也被称为第一节点，节点D也被称为第二节点。将第一晶体管104的源极和漏极之一连接至电流供应线110。此 外，将第一晶体管104的源极和漏极中的另一个连接至发光元件106的 一个电极。发光元件106的另一电极起着反电极111的作用。将第二晶 体管101的源极和漏极之一连接至第一扫描线107。将第二晶体管101 的栅极连接至数据线109。将第二晶体管101的源极和漏极中的另一个 连接至第四晶体管103的源极和漏极之一。将第四晶体管103的栅极连 接至第二扫描线108。将第四晶体管103的源极和漏极中的另一个连接 至第一晶体管104的栅极。此外，将保持电容器105的一个电极连接至
第一晶体管104的栅极，将其另一电极连接至电流供应线110。将第三 晶体管102的栅极以及其源极和漏极之一连接至第一扫描线107。将第 三晶体管102的源极和漏极中的另一个连接至第二晶体管101的源极和 漏极中的另一个。在本实施模式中，可以采用驱动晶体管104的栅电容形成电容器。 在这种情况下，未必一定要提供保持电容器105。在这一实施模式中，可以提供二极管来替代第三晶体管(复位晶体 管)102,这一点是显然的，因为连接第三晶体管102的目的在于使其 充当二极管。发光元件106的反电极111具有比电流供应线IIO低的电势(Vss)。 Vss满足Vss<Vdd,其中，作为电流供应线IIO在像素的发光周期内的 电势的Vdd为参考电势。例如，Vss可以等于GND (地电势)。接下来，将参考图2A和2B以及图3A和3B描述图1的像素结构。图2A是本发明的像素结构中第一扫描线107、第二扫描线108、数 据线109、节点D和节点G的电势的时间图。在本发明的像素结构中， 通过复位周期、选择周期或维持周期(也称为发光周期或非发光周期) 选择是否令每一像素发光。在本发明的像素结构中，并非从数据线输入导通或截止第一晶体管 (驱动晶体管)的电势。在像素中的驱动晶体管的栅极(第一节点)之前，即在保持电容器之前输入用于截止驱动晶体管的电势。在本说明书 中，将在像素中的驱动晶体管的栅极(第一节点)之前输入用于截止驱 动晶体管的信号的周期称为复位周期。图2B示出了线的电势以及在图1所示的像素结构的复位周期中晶 体管的导通或截止。为了描述驱动，电流供应线的具体电势设置如下 数据线109的高电势为3V,其低电势为OV,第一扫描线107和第二扫 描线108的高电势为IOV，其低电势为0V，电流供应线110的电势为 8V，发光元件106的反电极111的电势为0V。这里示出的线的具体电 势只是例子，本发明不限于此，只要这些电势是用于导通或截止晶体管 的电势即可。首先，在所述复位周期中，向第一扫描线107和第二扫描线108输 出选择脉沖，以提供10V的电势，由此导通复位晶体管102和开关晶体 管103。这时，如果每一晶体管中阈值的绝对值为IV,那么节点D和
节点G的电势降至9V,因为该电势将从第一扫描线107的电势降低， 其降幅为复位晶体管102的阈值。由于电流供应线110具有8V的电势， 因而驱动晶体管104截止。在这一复位周期内，选择晶体管IOI根据数据线109的电势变化导 通。例如，假设在复位周期之前节点D具有OV的电势，那么当数据线 109具有3V的电势时，选择晶体管101导通。但是，在复位周期内， 来自复位晶体管102的电势输入在节点D内占据主导，当节点D的电势 变得高于选择晶体管101的栅极电势时，选择晶体管101截止。因此， 即使数据线109的电势发生了变化，驱动晶体管104的栅极端子的电势 也不变。图3A和3B示出了在图1的像素结构中，在选择周期内选择发光元 件的发光状态或非发光状态时，线的电势以及晶体管的导通或截止。在 选择周期内，第一扫描线107具有OV的电势。同时，在向数据线109输入作为发光信号的3V的电势时，选择晶 体管101导通，节点D和节点G的电势变为第一扫描线107的OV电势， 驱动晶体管104导通，并且电流从电流供应线110流向发光元件106的 反电极lll，发光元件106由此发光，如图3A所示。此外，在向数据线109输入作为非发光信号的OV电势时，选择晶 体管101保持截止，节点D和节点G的电势仍然保持9V，驱动晶体管 104也保持截止，如图3B所示。接下来，发光周期开始，第二扫描线108具有OV电势，开关晶体 管103截止。之后，由保持电容器105保持在选择周期内确定的节点G 的电势。如到目前为止所描述的，采用本发明的半导体装置的像素结构，有 可能单独设置施加至第一晶体管(驱动晶体管)的栅电极的导通/截止电 势和数据线的幅度。因此，能够将数据线的幅度设置为小幅度，由此能 够急剧降低功耗。能够将这一实施模式与其他实施模式和实施例自由组合。 [实施模式2]实施模式2将示出改变了图1所示的像素结构中复位晶体管102的 连接的例子。图4示出了描述所依据的基本结构。尽管这里仅示出了一 个像素，但是所述半导体装置的像素部分实际上具有多个按照处于行方
向和列方向的矩阵布置的^f象素。本发明的每一像素具有通过第一扫描线307和数据线309确定节点 D的电势的选择晶体管(也称为第二晶体管)301和复位晶体管302 (也 称为第三晶体管)、用于通过第二扫描线308电连接节点D和节点G 的开关晶体管303 (也称为第四晶体管)、用于通过节点G的电势控制 从电流供应线310向发光元件306的电流供应驱动晶体管304 (也称为 第一晶体管)以及用于保持节点G的电势的保持电容器305。在本实施模式中，可以采用驱动晶体管304的栅电容形成电容器。 在这种情况下，未必一定要形成保持电容器305。将第一晶体管304的源极和漏极之一连接至电流供应线310,同时 将第一晶体管304的源极和漏极中的另一个连接至发光元件306的一个 电极。发光元件306的另一电极起着反电极311的作用。将第二晶体管 301的源极和漏极之一连接至第一扫描线307,将第二晶体管301的栅 极连接至数据线309，将第二晶体管301的源极和漏极中的另一个连接 至第四晶体管303的源极和漏极之一。将第四晶体管303的栅极连接至 第二扫描线，同时将第四晶体管303的源极和漏极中的另一个连接至第 一晶体管304的栅极。将保持电容器305的一个电极连接至第一晶体管 304的栅极，同时将其另一个电极连接至电流供应线310。将第三晶体 管302的栅极连接至第一扫描线307。将第三晶体管302的源极和漏极 之一连接至电流供应线310。将第三晶体管302的源极和漏极中的另一 个连接至第二晶体管301的源极和漏极中的另一个。与图1中的复位晶体管102类似，在复位周期内，复位晶体管302 将节点D的电势设为IOV的高电势，由此截止驱动晶体管304。复位周 期、选择周期和发光周期内的驱动方法、定时等与图2A和图2B以及图 3A和图3B中类似。在本实施模式中，将复位晶体管302的源极和漏极之一连接至电流 供应线310;但是，可以额外提供连接至复位晶体管302的元件和漏极 之一的电流供应线。能够将这一实施模式与其他实施模式和实施例自由组合。 [实施模式3]实施模式3将示出与图1所示的不同的像素结构的例子。图5示出 了描述所依据的具体结构。尽管仅示出了一个像素，但是所述半导体装
置的像素部分实际上具有多个按照处于行方向和列方向的矩阵布置的 像素。如图5所示，本实施模式中的每一像素具有通过扫描线408和数据 线409确定节点G的电势的选择晶体管401 (也称为第二晶体管)和复 位晶体管402 (也称为第三晶体管)、基于节点G的电势控制从电流供 应线410向发光元件406的电流供应的驱动晶体管404 (也称为第一晶 体管)以及保持节点G的电势的保持电容器405。应当指出，第一晶体 管404为P沟道晶体管，第二晶体管401和第三晶体管402为N沟道晶 体管。但是，每一晶体管的极性不受特殊限制，只要能够通过适当改变 连接至所述晶体管的端子的线的电势，使晶体管按照与本发明的晶体管 相同的方式工作即可。在本实施模式中，可以采用驱动晶体管404的栅电容提供电容器。 在这种情况下，不一定总是需要保持电容器405。此外，在本实施模式中，可以用二极管来替代第三晶体管(复位晶 体管)402。这一点是显然的，因为连接第三晶体管402的目的在于使 其充当二极管。将发光元件406的反电极411设置为具有比电流供应线410的电势 低的电势Vss。 Vss满足Vss<Vdd,其中，作为发光周期内内电流供应 线410的电势的Vdd为参考电势。例如，Vss可以等于GND(地电势)。此外，将扫描线408的高电势设置为高于电流供应线410的电势， 将其在选择周期内的电势(以下将该电势称为低电势1)设置为与数据 线409的低电势相同，将其在发光周期内的电势(以下将该电势称为低 电势2)设置为与数据线409的高电势相同。接下来，将参考图6A和6B以及图7A和7B描述具有图5的像素 结构的工作方法。图6A是示出了在本发明的像素结构内扫描线408、数据线409和 节点G的电势的时序图。在本发明的像素结构中，根据复位周期、选择 周期和维持周期(也称为发光周期或非发光周期)选择每一像素的发光 状态或非发光状态。在本发明的像素结构中，并非从数据线输入导通或截止第一晶体管 (驱动晶体管)的电势。在像素中的驱动晶体管的栅极之前(第一节 点)，即在保持电容器之前输入用于截止驱动晶体管的电势。在本说明
书中，将在像素中的驱动晶体管的栅极之前输入用于截止驱动晶体管的 信号的周期称为复位周期。图6B示出了线的电势以及在图5所示的像素结构的复位周期中晶 体管的导通或截止。为了说明驱动，将数据线409的高电势设为0V, 将其低电势设为-3V,将扫描线408的高电势设为10V,将其低电势1 设为0V,将其低电势2设为-3V,将电流供应线410的电势设为8V, 将发光元件406的反电极411的电势设为0V。各条线的这些具体电势 只是例子，本发明不限于此，只要能够通过这些线的电势使晶体管导通 或截止即可。首先，在复位周期内，向扫描线408输出选择脉冲，从而使扫描线 408的电势从0V变为10V,由此使复位晶体管402导通。如果这时晶体 管的阈值的绝对值均为IV,那么节点G具有9V的电势，因为该电势从 扫描线408的电势降低，降幅为复位晶体管402的阈值。由于电流供应 线410具有IOV的电势，因而驱动晶体管404截止。在这一复位周期内，选择晶体管401根据数据线409的电势变化导 通。例如，如果在复位周期之前节点D具有OV的电势，并且数据线具 有3V的电势，那么选择晶体管401导通。但是，当在复位周期内来自 复位晶体管的电势输入在节点D处占据主导，从而导致节点D具有高 于选择晶体管401的栅极电势的电势时，选择晶体管401截止。因此， 即使数据线409的电势发生了变化，驱动晶体管404的栅极端子的电势 也不变。图7A和7B示出了当在图5的像素结构中，在选择周期内选择发光 元件的发光状态或非发光状态时，线的电势以及晶体管的导通或截止。 在选择周期内，扫描线408具有-3V的电势。这时，如果向数据线409输入0V的电势作为发光信号，那么如图 7A所示，选择晶体管401导通，并且节点G具有与扫描线408的电势 相同的-3V的电势，因而驱动晶体管404导通。因而，将电流从电流供 应线410给送到了发光元件406的反电极411,由此使发光元件406发 光。在将作为非发光信号的-3V的电势输入到数据线409时，选择晶体 管401保持截止，如图7B所示。因此，节点G的电势保持9V,驱动晶 体管404也保持截止。
接下来，发光周期开始，扫描线408具有0V的电势。在选择周期 内，如果节点G具有9V的电势，那么选择晶体管401保持截止，并在 保持电容器405内保持节点G的电势(9V)。当节点G在选择周期内 具有-3V的电势时，如果数据线409在发光周期内甚至只具有一次0V 的高电势，选择晶体管401就会导通。这时，如果选择晶体管401的阈 值电压为IV，那么节点G具有-lV的电势，因为该电势从扫描线408 的电势(OV)降低，降幅为选择晶体管401的阈值。但是，驱动晶体管 404仍然导通。这时，在每一像素内的驱动晶体管404导通的情况下，Vgs (栅电 极和源电极之间的电压)为-7V或-llV,其取决于发光周期内数据线409 的电势。但是，Vgs不会对发光元件406的亮度造成那么大的影响，因 为不论在那种情况下都是在线性区内对发光元件406进行驱动的。能够将这一实施模式与其他实施模式和实施例自由组合。 [实施例1]将参考附图，通过实施例1描述设有本发明的半导体装置的发光装 置的横截面结构。这里，将参考图8描述包括选择晶体管101、驱动晶 体管104和发光元件的发光装置的多层结构的横断面。可以采用玻璃基板、石英基板、不锈钢基板等作为具有绝缘表面的 基板1201 (第一基板)。也可以采用由软合成树脂形成的基板，只要所 述基板能够承受制造过程中的处理温度即可，例如，所述软合成树脂可 以是丙烯酸树脂或以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二曱酸乙二 酯(PEN)等为典型例子的塑料。首先，在基板1201上形成基础膜1202。可以采用氧化硅膜、氮化 硅膜或氧氮化硅膜等绝缘膜形成基础膜1202。接下来，在基础膜1202 上形成无定形半导体膜。无定形半导体膜的厚度处于25到100nm的范下来，根据^要使所述无口定形半导体膜结晶，由此形成晶体半导体膜、。 可以采用加热炉、激光照射、采用灯光的照射或其组合作为所述结晶方 法。例如，向所述无定形半导体膜添加金属元素，并采用加热炉执行热 处理，以形成晶体半导体膜。通过这种方式添加金属膜是优选的做法， 因为能够在低温下执行结晶。由于与采用非晶半导体形成的TFT相比，采用晶态半导体形成的薄
膜晶体管(薄膜晶体管)具有更高的电场作用迁移率和更大的导通电 流，因而采用晶态半导体形成的TFT更适用于半导体装置。接下来，执行蚀刻，从而将所述晶态半导体膜修整为预定外形。之后，形成起着栅极绝缘膜作用的绝缘膜。形成具有10到150nm的厚度 的绝缘膜，从而使之覆盖所述半导体膜。例如，可以在单层或多层结构 内形成氮氧化硅膜、氧化硅膜等。接下来，在晶态半导体膜上形成起着栅电极作用的导电膜，其间插 置有栅极绝缘膜。所述栅电极可以具有单层或多层结构，这里通过叠置 多个导电膜形成所述对册电才及。采用从Ta、 W、 Ti、 Mo、 Al和Cu中选出 的元素或者以上述元素中的任何一种元素作为主要成分的合金或复合 材料形成导电膜1203A和1203B。在这一实施例中，采用厚度为10到 50nm的氮化钽形成导电膜1203A,采用厚度为200到400nm的鴒膜形 成导电膜1203B。接下来，采用栅电极作为掩模向晶态半导体膜内添加杂质元素，由 此形成杂质区。这时，可以在高浓度杂质区之外形成低浓度杂质区。将 所述低浓度杂质区称为LDD (轻掺杂漏极)区。接下来，形成起着层间绝缘膜1206的作用的绝缘膜1204和1205。 优选采用含有氮的绝缘膜形成绝缘膜1204,这里通过等离子体CVD法 形成100nm厚的氮化硅膜。优选采用有机材料或无机材料形成绝缘膜 1205。作为有机材料，可以采用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺 -酰胺、苯并环丁烯或硅氧烷。硅氧烷的骨架结构具有硅(Si)和氧(O ) 的键。采用至少含有氢的有机基团(例如烷基或芳香烃)作为取代基。 可以采用氟代基或者至少含有氢的氟代基和有机基作为取代基。作为无 机材料，可以采用含有氧或氮的绝缘膜，例如，氧化硅(SiOx)膜、氮 化硅(SiNx)膜、氮氧化硅(SiOxNy ) ( x〉y, x和y为自然数)膜或氧 氮化硅(SiNxOy) (x<y, x和y为自然数)膜。注意，含有有机材料的 膜具有有利的平坦度，但有机材料吸收水份和氧气。为了防止吸收湿气 和氧气，优选在含有有机材料的绝缘膜上形成含有无机材料的绝缘膜。接下来，在层间绝缘膜1206内形成接触孔之后，形成起着晶体管 的源极线和漏极线的作用的导电膜1207。导电膜1207可以由从铝(Al )、 钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)和硅(Si)中选出的元素或者含有这些 元素中的任何一种的合金形成。在这一实施例中，导电膜1207由包括 钛膜、氮化钛膜、钛铝合金膜和另一钛膜的多层膜形成。接下来，形成覆盖导电膜1207的绝缘膜1208。可以采用作为层间 绝缘膜1206的材料提及的材料形成绝缘膜1208。接下来，在设置于绝 缘膜1208内的开口部分内形成像素电极(也称为第一电极)1209。在 所述开口部分内，为了改善像素电极1209的台阶覆盖，优选^f吏所述开 口部分的边缘表面具有圓润的形状，从而使之具有多个曲率半径。像素电极1209优选由导电材料形成，例如，金属、合金、导电化 合物或其混合物等，其中每者均具有高功函数(大于等于4.0eV的功函 数)。作为导电材料的具体例子，可以给出含有氧化钨的氧化铟(IWO )、 含有氧化钨的氧化铟锌(IWZO)、含有氧化钛的氧化铟(ITiO)、含 有氧化钛的氧化铟锡(ITTiO)等。不用说，也可以采用氧化铟锡(ITO)、 氧化铟锌(IZO)、添加了氧化硅的氧化铟锡(ITSO)等。所述导电材料的成分比如下。含有氧化鹤的氧化铟的成分比可以是 氧化鴒氧化铟-1.0wt。/。99.0wt。/。。含有氧化鵠的氧化铟锌的成分比可 以是氧化钨氧化锌氧化铟二1.0wt0/0 : 0.5wt% : 98.5wt%。含有氧化 钛的氧化铟的成分比可以是氧化钛氧化铟=1.0到5.0wt% : 99.0到 95.0wt%。氧化铟锡UTO)的成分比可以是氧化锡氧化铟-10.0wt。/。 90.0wt%。氧化铟锌(IZO)的成分比可以是氧化锌氧化铟^10.7wt。/o: 89.3wt%。含有氧化钛的氧化铟锡的成分比可以是氧化钛氧化锡氧 化铟二5.0wt。/0 : 10.0wt% : 85.0wt%。这些成分比只是例子，可以适当地确 定所述成分比。接下来，通过蒸发法或喷墨法形成电致发光层1210。通过适当地组 合电子注入层(EIL)、电子输运层(ETL)、发光层(EML)、空穴输 运层(HTL)、空穴注入层(HIL)等，采用有机材料或无机材料形成 所述电致发光层1210。各个层之间的界限未必总是明确的。在某些情况 下，所述层的材料发生了部分混合，从而导致界面不明确。所述电致发光层优选由具有不同功能的多个层形成，例如，空穴注 入/输运层、发光层、电子注入/输运层等。空穴注入/输运层优选由具有空穴输运特性的有机化合物材料和相 对于所述有机化合物材料具有电子接收特性的无机化合物材料形成。这 一结构在最初几乎没有任何固有载流子的有机化合物内生成了大量空 穴载流子，以提供良好的空穴注入/输运特性。相应地，所述驱动电压可 以低于常规驱动电压。此外，由于可以在不提高驱动电压的情况下使空 穴注入/输运层具有大厚度，因而能够降低由于灰尘等导致的发光元件的 短路。作为具有空穴输运特性的有机化合物，可以举出如下例子铜酞菁 (简写为CuPc)、氧钒酞菁(简写为VOPc) 、 4,4',4"-三(N,N-二苯胺) 三苯胺(简写为TDATA) 、 4,4',4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯 胺(简写为MTDATA ) 、 1,3,5-三[N,N-二(m-甲苯基)氨基]苯(筒写为 m-MTDAB) 、 N,N'-联苯-N,N'-双(3-曱基苯基)-l,l'-联苯-4,4'-联胺(筒写 为TPD) 、 4,4'-双[N-(l-萘基)-N-苯基氨基]联苯(筒写为NPB) 、 4,4'-双(N—[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基H关苯(筒写为DNTPD)或 4,4',4"-三(N-。卡唑基)三苯胺(筒写为TCTA)等。但是，所述有机化合 物不限于这些。作为具有电子接收特性的无机化合物材料，给出了氧化钛、氧化 锆、氧化钒、氧化钼、氧化鴒、氧化铼、氧化钌、氧化锌等。具体而言， 优选采用氧化钒、氧化钼、氧化鴒和氧化4来，因为这些化合物可以通过 真空蒸发形成，并且易于处理。所述电子注入/输运层由具有电子输运特性的有机化合物材料形 成。具体而言，给出了三(8-羟基喹啉)铝(简写为Alq3)、三(4-甲基-8-羟 基喹啉)铝(筒写为Almq3)、双(10-羟基苯[h]-羟基喹啉)铍(简写为 BeBq2)、双(2-曱基-8-羟基喹啉)(4-苯并苯酚)铝(简写为BAlq )、双[2-(2，-羟苯基)苯并嚅唑]锌(简写为Zn(BOX)2)、双[2-(2，-羟苯基)苯并噻唑] 锌(简写为Zn(BTZ)2)、红菲绕啉(简写为BPhen) 、 bathocuproin (简 写为BCP) 、 2-(4-联二苯基)-5-(4-三元胺-丁基苯基)-l,3,4-氧二氮茂(筒 写为PBD) 、 1,3-双[5-(4-三元胺-丁基苯基)-1,3，4-氧二氮茂-2-基]苯(筒 写为OXD-7) 、 2,2',2"-(l,3,5-benzenetriyl)-三(l-苯基-lH-苯并咪唑)(简 写为TPBI)、3-(4-三元胺-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联二苯基)-l,2,4-三唑(筒 写为TAZ)或3-(4-三元胺-丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-三元胺-联二苯 基)-l,2,4-三唑(简写为p-EtTAZ)等。但是，所述有机化合物材料不限 于这些。作为发光层，可以给出下述化合物作为例子9,10-二(2-萘基) 蒽(简写为DNA)、 9,10-二(2-萘基)-2-特-丁基蒽(筒写为t-BuDNA) 、 4,4'-双(2,2-二苯基乙烯基)二笨基(筒写为DPVBi)、香豆素30、香豆素6、 香豆素545、香豆素545T、 二萘嵌苯、红萸烯、periflanthene、 2,5,8,11-
四(特-丁基)二萘嵌苯(简写为TBP) 、 9,10-二苯蒽(筒写为DPA) 、 5,12-二苯并四苯、4-(氰基亚曱基)-2-甲基-[p-(二甲基胺基)苯乙烯基]-4H-吡喃(简写为DCM1) 、 4-(氰基亚曱基)-2-曱基-6-[2-(久洛尼定-9-基)乙烯 基]-4H-吡喃(简写为DCM2) 、 4-(氰基亚甲基)-2,6-双[p-(二甲基胺基) 苯乙烯基]-4H-吡喃(简写为BisDCM)等。此外，还可以采用能够发出 荧光的化合物，例如双[2-(4',6'-二氟苯基)pyndinato-N,C2']铱(吡啶盐)(缩写FIrpic)、双(2-[3',5'-双(三氟曱基)苯基]pyridinato-N,C2)铱(吡啶 盐)(缩写Ir(CF3ppy)2(pic》、三(2-苯基pyridmato-N,C2')铱(缩写 Ir(ppy)3)、双(2-苯基pyridmato-N,c2')铱(乙酰丙酮化物)(缩写 Ir(ppy)2(acac))、双[2-(2'-噻吩基)pyridmato-N,C3')铱(乙酰丙酮化物)(缩 写Ir(thp)2(acac))、双(2-苯基羟基喹啉-N,c2')铱(乙酰丙酮化物)(缩 写Ir(pq)2(acac))、双[2-(2'-苯噻吩基)pyridinato-N,C3')铱(乙酰丙酮化 物)(缩写Ir(btp)2(acac))等。所述发光层可以采用激发单峰发光材料和包括金属络合物的激发 三重峰的材料。例如，在发射红光的像素、发射绿光的像素和发射蓝光 的像素中，采用激发三重峰的发光材料形成亮度半衰周期相对较短的发 射红光的像素，采用激发单峰的发光材料形成另外两种像素。由于具有 高发光效率，因而要想获得相同的亮度，激发三重峰的发光材料的功耗 小于激发单峰的发光材料的功耗。换言之，如果采用激发三重峰的发光 材料形成发射红光的像素，那么由于提供给发射红光的像素的发光元件 的电流量小，因而提高了其可靠性。为了降低功耗，可以采用激发三重 峰的发光材料形成发射红光的像素和发射绿光的像素，可以采用激发单 峰的发光材料形成发射蓝光的像素。通过采用激发三重峰的发光材料形 成对人眼具有高能见度的发射绿光的元件，能够取得进一步降低的功 耗。将所述发光层形成为针对每一像素具有不同的发光波长，从而使所 述发光层可以具有用于彩色显示的结构。典型地，形成每者对应于R (红)、G(绿)、B(蓝)中的每种颜色的发光层。即使在这种情况下， 通过提供在像素的发光侧设置使具有发光波段的光通过的滤光片的结 构，能够提供色纯度，并且能够防止像素部分的反射(刺眼)。通过提 供滤光片，有可能省略常规所需的圆形偏振板等，从而避免对发光层所 发射的光造成损失。此外，能够降低从斜向观看像素部分(显示屏)时 产生的色调变化。此外，作为适用于发光层的电致发光材料，给出了高分子量材料， 例如，基于聚对苯撑乙烯撑的材料、基于聚对苯撑的材料、基于聚p塞吩 的材料、基于聚芴的材料等。可以通过任何方式修改电致发光层的层结构。在获得作为发光元件 的功能的范围内，允许做出这样的修改，即采用具有相同功用的电极层 替代预定的空穴或电子注入/输运层和发光层，或者通过对其进行漫射而 提供发光材料。此外，可以在密封基板上形成滤色器(着色层)。可以通过蒸发法 或微滴释放法形成所述滤色器(着色层)。采用滤色器(着色层)能够执行高清晰度显示，因为滤色器(着色层)能够将具有RGB中的每种 颜色的发光光谱中的宽峰补偿为锐峰。此外，通过形成表现单一颜色的光发射的材料并将所述材料与滤色 器或色彩转换层相结合能够获得全色显示。可以在，例如，第二基板(密 封基板)上形成所述滤色器(着色层)或色彩转换层，并将其粘合到基 板1201上。之后，通过溅射法或蒸发法形成反电极(也称为第二电极)1211。 像素电极1209和反电极1211之一起着阳极的作用，其中的另一个起着 阴极的作用。作为阴极材料，优选采用每者均具有低功函数(小于等于3.8eV的 功函数)的金属、合金、导电化合物或其混合物等。作为阴极材料的具 体例子，可以采用属于元素周期表中的1族或2族的元素，即，诸如Li 或Cs的碱金属、诸如Mg、 Ca或Sr的碱土金属、诸如Mg:Ag或Al丄i 的含有这些金属的合金、诸如LiF、 CsF或CaF2的含有这些金属的化合 物或者含有稀土金属的过渡金属。但是，由于所述阴极必须具有发光特 性，因此要将这些金属或含有所述金属的合金形成得极薄，并在其上叠 置诸如ITO的其他金属(包括合金)。之后，可以提供包括氮化硅膜或DLC (金钢石类碳)膜的保护膜， 从而使之覆盖反电极1211。通过上述步骤完成了本发明的发光装置。可以将这一实施例与上述实施才莫式和其他实施例自由组合。 [实施例2]将参考图9，通过实施例2描述采用本发明的像素结构的有源矩阵 显示器的例子。所述有源矩阵显示器包括其上形成了晶体管和线的基板501、用于将所述线与外部连接的FPC 508、发光元件以及用于密封所述发光元件 的反基板502。在基板501上提供包括按照矩阵布置的多个像素的显示部分506、 数据线驱动电^各503、扫描线驱动电3各A 504、扫描线驱动电3各B 505 和连接至要为其输入各种电源和信号的FPC 508的FPC连接部分507。数据线驱动电路503具有诸如移位寄存器、锁存器、电平移动器和 緩冲器的电路，并将数据信号输出至每一列的数据线。每一扫描线驱动 电路A 504和扫描线驱动电路B 505具有诸如移位寄存器、电平移动器 和緩冲器的电路。扫描线驱动电路A 504向每一行的第二扫描线输出顺 序选择脉冲，同时扫描线驱动电路B 505向每一行的第一扫描线输出顺 序选择脉冲。根据从扫描线驱动电路A 504和扫描线驱动电路B 505输出选择脉 冲之时写入到每一像素内的数据信号控制发光元件是否发光。除了上述驱动电路之外，可以在基板501上以集成的方式形成诸如 CPU和控制器的电路。这样有可能降低所要连接的外部电路(IC)的数 量，并进一步降低重量和厚度，对于移动终端等而言，这种做法尤为有 效。在本说明书中，如图9所示，将已经对其执行到了安装FPC的步骤 并且将EL元件用于所述发光元件的屏板称为EL模块。可以将这一实施例与上述实施才莫式和实施例自由组合。 [实施例3]将通过实施例3描述这样一个例子，其中，将通过补偿电流供应线 的电势来抑制由于环境温度的变化和随时间的变化导致的发光元件的 电流值的波动带来的影响。阻值)与采用无机材料的发光元件相比更易于随环境温度发生变化。具 体地，在将室温设为标准温度时，如果温度高于标准温度，电阻值就会 降低，如果温度低于标准温度，电阻值就会增大。因此，在施加相同的 电压的情况下，如果温度升高，电流值就会增大，从而使亮度超过预期 亮度。在施加相同的电压的情况下，如果温度降低，电流值就会降低，
从而使亮度降到预期亮度以下。发光元件具有电流值随时间推移而降低 的特性。具体地，在累积发光周期和非发光周期时，电阻值随着发光元 件的劣化而增大。因而，在施加相同的电压的情况下，如果累积发光周 期和非发光周期，电流值将降低，从而使亮度落到预期亮度以下。由于发光元件的上述特性，亮度因环境温度的变化或者随时间的变 化而改变。在这一实施例中，通过采用本发明的电流供应线的电势进行 补偿，有可能抑制由环境温度的变化和随时间的变化导致的发光元件内 的电流值的波动所带来的影响。在发光元件是电阻值易于随环境温度的变化以及随时间的变化而发生波动的有机EL元件时，这一实施例尤为有效。图IO示出了一种电路结构。在像素中提供了图1所示的半导体装 置。将省略对与图1中相同的部分的描述。在图10中，电流供应线1401 和反电极1402通过驱动晶体管1403和发光元件1404相互连接，这一 点如图1所示。于是，电流从电流供应线1401流向反电极1402。发光 元件1404才艮据从电流供应线1401流向反电极1402的电流量发光。附 图标记1405表示数据线驱动电路。就这^^的像素结构而言，如果电流供应线1401和反电才及1402的电 势是固定的，并且电流持续流向发光元件1404，那么发光元件1404的 特性将劣化。此外，发光元件1404的特性将根据环境温度而变化。具体地，如果电流持续流向发光元件1404,那么电压-电流特性将 开始漂移。换言之，发光元件1404的电阻值将增大，因而即使施加相 同的电压量，发生流动的电流量也将变小。此外，即使提供相同的电流 量，发光效率也会降低，从而使亮度下降。就温度特性而言，如果温度降低，电压-电流特性将发生漂移，从 而提高发光元件1404的电阻值。因此，采用监视电路补偿上述由波动导致的劣化和影响。在这一实 施例中，通过调整电流供应线1401的电势，补偿了由于发光元件1404 的温度导致的劣化和波动。这里，将描述监视电路的结构。通过监视电流源1408和监视发光 元件1409使第一监视电源线1406和第二监视电源线1407相互连接。 将用于输出监视发光元件1409的电势的抽样电路1410的输入端子连接 至监—见发光元件1409和监视电流源1408的连接点。将电流供应线1401
连接至抽样电路1410的输出端子。因此，通过抽样电路1410的输出控 制电流供应线1401的电势。接下来，将说明监视电路的操作。首先，监视电流源1408给送电 流，所述电流具有使发光元件1404发射具有最大数量的灰度级的光所 需的量。这时的电^K直为Imax 。之后，在监视发光元件1409的两端施加电压，该电压具有给送量 为Imax的电流所必须的电平。如果监视发光元件1409的电流-电压特 性根据劣化、温度等变化，那么施加在监视发光元件1409的相对两端 的电压也发生变化，从而变为最佳值。因此，能够补偿监视发光元件1409 中的波动(例如劣化或温度变化)的影响。将要施加至监视发光元件1409的电压输入到抽样电路1410的输入 端子。因此，通过监视电路补偿了抽样电路1410的输出端子的电势， 即电流供应线1410的电势，由此能够补偿由劣化或温度导致的发光元 件1404的波动。抽样电路1410可以是任何类型的电路，只要能够根据输入电流输 出电压即可。例如，电压输出电路也是一种放大器电路；但是，所述电 路不限于此。可以采用运算放大器、双极晶体管和MOS晶体管中的任 何一种或者这些元件的组合形成所述电路。按照预期，采用相同的制造方法将监视发光元件1409与像素的发 光元件1404同时形成于相同的基板上，因为如果用于监视的发光元件和要布置到像素中的发光元件之间存在特性差別，就会使补偿不重合 (misaligned )。由于布置在像素中的发光元件1404经常具有不产生流动电流的周 期，如果电流持续流量监视发光元件1409,那么劣化在监视发光元件 1409中的发展程度就会高于在发光元件1404中的发展程度。因此，从 抽样电路1410输出的电势变成了受到过度补偿的电势。相应地，由抽 样电路1410输出的电势可以遵循像素的实际劣化度。例如，如果整个 屏幕的光比平均为30%,那么可以在对应于30%的亮度的周期内向监视 发光元件1409输送电流。这时，监视发光元件1409具有不产生流动电 流的周期；但是必须从抽样电路1410的输出端子恒定地提供电压。为 了实现这一目的，可以为抽样电路1410的输入端子提供电容器元件， 在所述电容器元件处保持向监视发光元件1409输送电流时产生的电势。如果按照最大数量的灰度级操作所述监视电路，那么将输出受到过度补偿的电势。但是，由于像素中的局部额外曝光(burning-in)(由于 每个像素内劣化度的波动而导致的亮度的变化)变得不可察觉，因此优 选按照最大数量的灰度级操作所述监视电路。在这一实施例中，更优选使所述驱动晶体管1403在线性区内工作。 驱动晶体管1403基本上是作为在线性区内工作的开关操作的。因此， 有可能抑制由驱动晶体管1403的劣化、温度等导致的特性波动的影响。 就驱动晶体管1403仅在线性区工作的情况而言，通过数字的方式控制 是否向发光元件1404输送电流。在这种情况下，为了提高灰度级数量， 优选结合时间灰度级法、面积灰度级法等。可以将这一实施例与上述实施才莫式和实施例自由组合。 [实施例4]作为配备有本发明的半导体装置的电子设备，给出了电视接收设 备、诸如摄像机或数字照相机的摄影设备、护目镜型显示器、导航系统、 还音装置(例如汽车音频部件)、计算机、游戏机、移动信息终端(例 如，移动计算才几、移动电话、移动游戏机或电子书)以及配备有记录介 质的图像再现装置(具体而言是再现诸如数字通用盘(DVD)的记录介 质的装置，其设有用于显示再现后的图像的显示器)等。图11、图12、 图13A和图13B、图14A和图14B、图15以及图16A到图16E示出了 这些电子设备的具体例子。图11示出了显示屏板5001与电路基板5011相结合的EL模块。在 电路基板5011上形成控制电路5012、信号划分电路5013等，显示屏板 5001与电路基板5011通过连接线5014相互连接。这一显示屏板5001设有提供了多个像素的像素部分5002、扫描线 驱动电路5003和用于向所选的像素提供视频信号的数据线驱动电路 5004。就EL模块的制造而言，可以采用上述实施例制造构成像素部分 5002内的像素的半导体装置。此外，可以采用通过上述实施例形成的 TFT制造诸如扫描线驱动电路5003和数据线驱动电路5004的控制驱动 电路部分。因而，能够完成图11所示的EL模块电势的制造。图12是示出了 EL电视接收机的主要构造的方框图。采用调谐器 5101接收视频信号和音频信号。通过图像信号放大电路5102、用于将
图像信号放大电路5102输出的信号转化为对应于红色、绿色或蓝色的彩色信号的图像信号处理电路5103和用于根据驱动IC的输入规格转换 图像信号的控制电路5012处理所述视频信号。控制电路5012分别向扫 描线一侧和数据线一侧输出信号。就数字驱动而言，可以在数据线一侧 提供信号划分电路5013，从而将输入的数字信号划分为数量m个信号 并提供所述信号。在通过调谐器5101接收的信号中，音频信号被发送至音频信号放 大电路5105，并通过音频信号处理电路5106发送至扬声器5107。控制 电路5108从输入部分5109接收诸如接收台(接收频率)或音量的控制 信息，并向调谐器5101或音频信号处理电路5106发送信号。如图13A所示，可以通过将EL模块结合到外壳5201中完成电视接 收机的制造。凭借EL模块形成了显示屏5202。此外，适当地提供扬声 器5203、操作开关5204等。图13B示出了只能无线安装显示器的电视接收设备。机架5212包 括电池和信号接收器，通过电池驱动显示部分5213和扬声器部分 5217。可以采用电池充电器5210对电池反复充电。电池充电器5210能 够发送和接收视频信号，并且能够将视频信号发送到显示器的信号接收 器内。通过操作键5216控制机架5212。由于能够通过操作操作键5216 使图13B所示的设备将信号从机架5212发送至电池充电器5210,因而 也可以将该设备称为双路视频/音频通信装置。此外，通过操作操作键 5216,能够从机架5212向电池充电器5210发送信号，并且还能从电池 充电器5210向另一电子设备发送信号，因而对另一电子设备的通信控制也是可能的。因此，也将其称为通用遥控装置。可以将本发明用于显 示部分5213。通过在图11、图12以及图13A和13B所示的电视接收设备中采用 本发明的半导体装置，有可能单独设置要施加到第一晶体管(驱动晶体 管)的栅电极的导通/截止电势以及显示部分的像素中的数据线的幅度的 电势。因此，能够将数据线的幅度设置为小幅度，由此能够提供消耗更 少的电功率的半导体装置。相应地，能够向客户提供显著抑制功率消耗 的产品。不用说，本发明不限于电祸L接收机，可以将本发明应用到各种用途 当中，例如，用于个人计算机的监视器、火车站或飞机场的信息显示板 等大型显示介质或者街道广告显示板。图14A示出了显示屏板5301与印刷线路基板5302相结合的模块。 所述显示屏板5301设有提供了多个像素的像素部分5303、第一扫描线 驱动电路5304、第二扫描线驱动电路5305和用于向所选的像素提供碎见 频信号的数据线驱动电路5306。印刷线路基板5302设有控制器5307、中央处理单元(CPU) 5308、 存储器5309、电源电路5310、音频处理电路5311、发送/接收电路5312相互连接。印刷线路基板5302可以设有电容器元件、緩冲电路等，从 而避免电源电压和信号中的噪声以及信号上升时间的延迟。此外，可以 通过COG(玻璃上芯片)法将控制器5307、音频处理电路5311、存储 器5309、 CPU 5308、电源电路5310等安装到显示屏板5301上。通过 COG法，能够降低印刷线路基板5302的尺度。通过向印刷线路基板5302提供的接口 ( I/F )部分5314输入/输出各 种控制信号。此外，向印刷线路基板5302提供用于在天线和印刷线路 基板5302之间发送/接收信号的天线端口 5315。图14B是示出了图14A所示的模块的方框图。这一模块具有作为存 储器5309的VRAM 5316、DRAM 5317、闪速存4诸器5318等。VRAM 5316 存储要在屏板上显示的图像数据，DRAM 5317存储图像数据或音频数 据，闪速存储器5318存储各种程序。电源电路5310提供操作显示屏板5301、控制器5307、 CPU 5308、 音频处理电路5311、存储器5309和发送/接收电路5312的电功率。电 源电路有时根据屏板的规格配备电流源。CPU 5308具有控制信号发生电路5320、 i奪码器5321 、寄存器5322、 运算电路5323、 RAM 5324、针对CPU 5308的接口 ( I/F )部分5319等。 将通过接口部分5319输入到CPU 5308的各种信号在寄存器5322内保 持过一次之后输入到运算电路5323、译码器5321等。运算电路5323基 于输入的信号执行计算并指定将各种指令发送到的地址。同时，对输入 到译码器5321的信号译码，并将经过译码的信号输入到控制信号发生 电路5320。控制信号发生电路5320基于输入的信号生成包括各种指令 的信号，并将所述信号发送至由运算电路5323指定的地址，具体而言， 发送至存储器5309、发送/接收电路5312、音频处理电路5311、控制器 5307等。存储器5309、发送/接收电路5312、音频处理电路5311和控制器 5307根据接收到的指令进行操作。在下文中，将对所述操作进行简要说 明。将从输入装置5325输入的信号通过I/F部分5314发送至安装在印 刷线路基板5302上的CPU 5308。控制信号发生电路5320根据从诸如 点击设备或键盘的输入装置5325发送的信号将存储在VRAM 5316内的 图像数据转化为预定格式，并将经转化的图像数据发送至控制器5307。控制器5307根据屏板的规格处理CPU 5308发送的包括图像数据的 信号，并将所述信号提供给显示屏板5301。控制器5307基于从CPU 5308 输入的各种信号和从电源电路5310输入的电源电压生成Hsync信号、 Vsync信号、时钟信号CLK、交流电压(AC Cont)和开关信号L/R,并 将这些信号提供给显示屏板5301。发送/接收电路5312处理由天线5328发送和接收的作为电波的信 号，具体地，发送/接收电路5312包括诸如隔离器、带通滤波器、VCO (电压控制振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器或平衡-不平衡变 换器(balun)的高频电路。在由发送/接收电路5312发送和接收的信号 当中，根据来自CPU 5308的指令将包括音频信息的信号发送至音频处 理电3各5311。在音频处理电路5311中将根据CPU 5308的指令发送的包括音频信 息的信号解调为音频信号，并将其发送至扬声器5327。在音频处理电路 5311内对由传声器5326发送的音频信号进行调制，并根据来自CPU 5308的指令将其发送至发送/接收电路5312。在这一实施例中，可以将控制器5307、 CPU 5308、电源电路5310、 音频处理电路5311和存储器5309作为一个封装进行安装。可以将这一 实施例应用于任何电路，而不仅限于诸如隔离器、带通滤波器、VCO(电 压控制振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器或平衡-不平衡变换器 的高频电路。图15示出了包括图14A和14B所示的模块的移动电话的模式。将 显示屏板5301以可拆卸的方式安装到外壳5330内。外壳5330可以才艮 据显示屏板5301的尺寸而具有任何形状和尺寸。将固定了显示屏板 5301的外壳5330安放到印刷基板5331内，并作为一个模块进行组装。 将显示屏板5301通过FPC 5313连接至印刷基板5331。印刷基板 5331设有扬声器5332、传声器5333、发送/接收电路5334以及包括 CPU、控制器等的信号处理电路5335。将这样的模块与输入装置5336、 电池5337和天线5340组合并放到外壳5339内。将显示屏板5301的像 素部分设置为能够从形成于外壳5339内的开放窗口看到。可以根据功能和目标用途将这一 实施例的移动电话改变为各种模 式。例如，可以提供多个显示屏板，或者可以将外壳适当地划分为多个 外壳，并使所述外壳通过铰链相互连接，以实现开启和闭合的目的。图15所示的移动电话具有这样的结构，其中，在显示屏板5301内按照矩阵布置包含在半导体装置内的与实施模式1中描述的类似的像 素。在所述半导体装置中，可以向驱动晶体管的栅电极施加导通/截止电 势，并且能够单独设置像素内数据线的幅度的电势。因此，能够将数据 线的幅度设置为小幅度，并且能够显著抑制半导体装置的功耗。由于包 括半导体装置的显示屏板5301具有类似的特性，因而在所述移动电话 内实现了功耗的显著降低。这一特性使得显箸降低电源电路的数量或降 低其尺寸成为了可能；因此，能够使外壳5339的重量更轻。由于本发 明的移动电话消耗的电功率更低，并且重量轻，因而能够向客户提供具 有提高的便携性的产品。图16A示出了包括外壳6001、底座6002和显示部分6003等的电 视装置。在这一电视装置中，在显示部分6003内按矩阵布置与实施模 式1中描述的类似的包含在半导体装置内的像素。在所述半导体装置 中，可以向驱动晶体管的栅电极施加导通/截止电势，并且能够单独设置 像素内数据线的幅度的电势。因此，能够将数据线的幅度设置为小幅 度，并且能够显著抑制半导体装置的功耗。由于包括所述半导体装置的 显示部分6003具有类似的特性，因而在所述电视装置内实现了功耗的 显著降低。这一特性使得显著降低电源电路的数量或降低其尺寸成为了 可能；因此，能够使外壳6001的重量更轻。由于本发明的电视装置消 耗的电功率更低，并且重量更轻，因而能够向客户提供适于居住环境的产品o图16B示出了包括主体6101、外壳6102、显示部分6103、键盘 6104、外部连接端口 6105和点击鼠标6106等的计算才几。在所述计算枳^ 中，在显示部分6103内按矩阵布置与实施模式1中描述的类似的包含
在半导体装置内的像素。在所述半导体装置中，可以向驱动晶体管的栅 电极施加导通/截止电势，并且能够单独设置像素内数据线的幅度的电 势。因此，能够将数据线的幅度设置为小幅度，并且能够显著抑制半导 体装置的功耗。由于包括所述半导体装置的显示部分6103具有类似的 特性，因而在所述计算机内实现了功耗的显著降低。这一特性使得显著减少电源电路的数量或降低其尺寸成为了可能；因此，能够使主体6101 和外壳6102的重量更轻。由于本发明的计算机消耗的电功率更低，并 且重量更轻，因而能够向客户提供具有高便利性的产品。图16C示出了包括主体6201、显示部分6202、开关6203、操作键 6204、红外端口 6205等的移动计算机。在所述移动计算机中，在显示 部分6202内按矩阵布置与实施模式1中描述的类似的包含在半导体装 置内的像素。在所述半导体装置中，可以向驱动晶体管的栅电极施加导 通/截止电势，并且能够单独设置像素内数据线的幅度的电势。因此，能 够将数据线的幅度设置为小幅度，并且能够显著抑制半导体装置的功 耗。由于包括所述半导体装置的显示部分6202具有类似的特性，因而在所述移动计算机内实现了功耗的显著降低。这一特性使得显著降低电 源电路的数量或降低其尺寸成为了可能；因此，能够使主体6201的重 量更轻。由于本发明的移动计算机消耗的电功率更低，并且重量更轻， 因而能够向客户提供具有高便利性的产品。图16D示出了包括外壳6301、显示部分6302、扬声器部分6303、 操作4建6304、记录介质插入部分6305等的移动游戏机。在所述移动游 戏机中，在显示部分6302内按矩阵布置与实施模式1中描述的类似的 包含在半导体装置内的像素。在所述半导体装置中，可以向驱动晶体管 的栅电极施加导通/截止电势，并且能够单独设置像素内数据线的幅度的 电势。因此，能够将数据线的幅度设置为小幅度，并且能够显著抑制半 导体装置的功耗。由于包括所述半导体装置的显示部分6302具有类似 的特性，因而在所述移动游戏机内实现了功耗的显著降低。这一特性使 得显著降低电源电路的数量或降低其尺寸成为了可能；因此，能够使外 壳6301的重量更轻。由于本发明的移动游戏机消耗的电功率更低，并 且重量更轻，因而能够向客户提供具有高便利性的产品。图16E示出了一种配备有记录介质的移动图像再现装置(具体为 DVD再现装置)，其包括主体6401、外壳6402、显示部分A6403、显
示部分B 6404、记录介质(例如DVD)读取部分6405、操作键6406、 扬声器部分6407等。显示部分A6斗(B主要显示图像信息，显示部分B 6404主要显示文本信息。在这一图像再现装置中，在显示部分A 6403 和B 6404内按矩阵布置了与实施模式1中描述的类似的包含在半导体 装置中的像素。在所述半导体装置中，可以向驱动晶体管的栅电极施加 导通/截止电势，并且能够单独设置像素内数据线的幅度的电势。因此， 能够将数据线的幅度设置为小幅度，并且能够显著抑制半导体装置的功 耗。由于包括所述半导体装置的显示部分A 6403和B 6404具有类似的 特性，因而在所述图像再现装置内实现了功耗的显著降低。这一特性使 得显著减少电源电路的数量或降低其尺寸成为了可能；因此，能够使主 体6401和外壳6402的重量更轻。由于本发明的图像再现装置消耗的电 功率更低，并且重量更轻，因而能够向客户提供具有高便利性的产品。 根据尺寸、强度和目标用途，不仅可以采用玻璃基板，还可以采用耐热 塑料基板形成这些电子设备中采用的显示装置。相应地，能够实现重量 的进一步降低。这一实施例中给出的例子只是出于举例的目的，本发明不限于此。 可以将这一实施例与上述实施模式和实施例的任何说明自由结合。本申请以2005年4月18日在日本专利局提交的日本专利申请No. 2005-119676为基础，在此将其全文引入以供参考。
权利要求
1.一种半导体装置，包括发光元件；扫描线；数据线；电流供应线；第一晶体管，其源极和漏极之一被连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另一个被连接至所述发光元件的一个电极；第二晶体管，其栅极被连接至所述数据线，其源极和漏极之一被连接至所述扫描线，其源极和漏极中的另一个被连接至所述第一晶体管的栅极；以及第三晶体管，其栅极以及源极和漏极之一被连接到所述扫描线，其源极和漏极中的另一个被连接到所述第二晶体管的所述的源极和漏极中的另一个。
2. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管和所述第 三晶体管为N沟道晶体管。
3. —种半导体装置，包括 发光元件；扫描线； 数据线； 电流供应线；第一晶体管，其源极和漏极之一^c连接至所述电流供应线，其源极 和漏极中的另 一个被连"t妄至所述发光元件的一个电极；第二晶体管，其栅极被连接至所述数据线，其源极和漏极之一被连 接至所述扫描线，其源极和漏极中的另 一 个被连接至所述第 一 晶体管的 栅极；以及二极管，其一个电极被连接至所述扫描线，其另一个电极被连接至 所述第二晶体管的所述的源极和漏中的另 一 个。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管为N沟道 晶体管。
5. 根据权利要求1或3所述的半导体装置，还包括电容器，其中，所述电容器包括连接至所述第一晶体管的所述栅极的一个电 极和连接至所述电流供应线的另 一 个电极。
6. 根据权利要求1或3所述的半导体装置，还包括用于控制所述 第二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一个与所述第 一晶体管的所述 栅极之间的电连接或断开的开关。
7. 根据权利要求1或3所述的半导体装置，其中，所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述另 一个电极 的电势。
8. —种半导体装置，包括 发光元件；扫描线； 数据线； 电流供应线； 节点；第一晶体管，其栅极被连接至所述节点，其源极和漏极之一被连接 至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被连接至所述发光元件的 一个电才及；以及第二晶体管，其根据所述数据线和所述扫描线的电势导通或截止， 并且其决定着所述节点的电势，其中，将所述节点的电势设置为在不取决于所述数据线的电势的情 况下使所述第一晶体管截止的电势。
9. 根据权利要求8所述的半导体装置，其中，将所述第二晶体管的栅极连接至所述数据线，将所述第二晶 体管的源极和漏极之 一 连接至所述扫描线，将所述源极和漏极中的另一 个连接至所述节点。
10. 根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述另 一 个电极 的电势。
11. 根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管为N沟道 晶体管。
12. —种半导体装置，包括发光元件；扫描线；数据线；电流供应线；第一节点；第二节点；第一晶体管，其栅极被连接至所述第一节点，其源极和漏极之一被 连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被连接至所述发光元件的一个电才及；第二晶体管，其根据所述数据线和所述扫描线的电势导通或截止， 并且其决定着所述第二节点的电势；以及开关，其用于控制所述第一节点和所述第二节点之间的电连接或断开，其中，将所述第二节点的电势设置为在不取决于所述数据线的电势 的情况下使所述第一晶体管截止的电势。
13. 根据权利要求12所述的半导体装置，其中，将所述第二晶体管的栅极连接至所述数据线，将所述第二晶 体管的源极和漏极之一连接至所述扫描线，将所述源极和漏极中的另一 个连接至所述第二节点。
14. 根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述另 一 个电极 的电势。
15. 根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管为N沟道 晶体管。
16. —种半导体装置，包括 发光元件；第一扫描线； 第二扫描线； 数据线； 电流供应线； 第一晶体管，其源极和漏极之一被连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被连接至所述发光元件的一个电极；第二晶体管，其栅极被连接至所述数据线，其源极和漏极之一被连 接至所述第一扫描线，其源极和漏极中的另一个被连接至所述第一晶体 管的栅极；第三晶体管，其4册极以及源极和漏极之一 #皮连^妄到所述第 一 扫描 线，其源极和漏极中的另 一个被连接到所述第二晶体管的所述的源极和 漏才及中的另一个；以及第四晶体管，其栅极被连接至所述第二扫描线，其源极和漏极之一 被连接至所述第二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一个，其源极和漏 极中的另 一个被连接至所述第一晶体管的栅极。
17. 根据权利要求16所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二到第四晶体管为 N沟道晶体管。
18. —种半导体装置，包括 发光元件；第一扫描线； 第二扫描线； 数据线； 电流供应线；第一晶体管，其源极和漏极之一被连接至所述电流供应线，其源极 和漏极中的另 一个被连接至所述发光元件的 一个电极；第二晶体管，其栅极被连接至所述数据线，其源极和漏极之一被连 接至所述第一扫描线，其源极和漏极中的另一个被连接至所述第一晶体 管的栅极；二极管，其一个电极被连接至所述第一扫描线，其另一个电极被连 接至所述第二体管的所述的源极和漏极中的另 一 个；以及第四晶体管，其栅极被连接至所述第二扫描线，其源极和漏极之一 被连接至所述第二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一个，其源极和漏 极中的另 一个被连接至所述第 一晶体管的栅极。
19. 根据权利要求18所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二和第四晶体管为 N沟道晶体管。
20. 根据权利要求16或18所述的半导体装置，还包括电容器， 其中，所述电容器包括连接至所述第一晶体管的所述栅极的一个电极和连4妻至所述电流供应线的另 一 个电才及。
21. 根据权利要求16或18所述的半导体装置，其中，所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述另 一个电极 的电势。
22. —种半导体装置，包括 发光元件；第一扫描线； 第二扫描线； 数据线； 电流供应线；第一晶体管，其源极和漏极之一被连接至所述电流供应线，其源极 和漏极中的另一个被连接至所述发光元件的一个电极；第二晶体管，其栅极被连接至所述数据线，其源极和漏极之一被连 接至所述第 一 扫描线，其源极和漏极中的另 一 个被连接至所述第 一 晶体 管的栅才及；第三晶体管，其栅极纟皮连接至所述第一扫描线，其源极和漏极之一 被连接至所述电流供应线，其源极和漏极中的另 一个被连接至所述第二 晶体管的所述的源极和漏极中的另一个；以及第四晶体管，其栅极被连接至所述第二扫描线，其源极和漏极之一被连接至所述第二晶体管的所述的源极和漏极中的另 一 个，其源极和漏 极中的另 一 个被连接至所述第 一 晶体管的栅极。
23. 根据权利要求22所述的半导体装置，其中，所述第一晶体管为P沟道晶体管，所述第二到第四晶体管为 N沟道晶体管。
24. 根据权利要求22所述的半导体装置，还包括电容器，其中，所述电容器包括连接至所述第一晶体管的所述栅极的一个电 极和连4妻至所述电流供应线的另 一个电极。
25. 根据权利要求22所述的半导体装置，其中，所述电流供应线的电势高于所述发光元件的所述另 一个电极的电势。
26. —种显示装置，其中，每一个像素包括根据权利要求1、 3、 8、12、 16、 18和22中的任何一项所述的半导体装置。
27. —种装备了根据权利要求26所述的显示装置的电子设备。
全文摘要
本发明提供了一种半导体装置及其驱动方法，其中，降低了数据线的幅度，以降低功耗。在复位周期内，复位晶体管和开关晶体管导通。在所述复位周期内，来自复位晶体管的电势输入在节点D内占据主导，当节点D的电势变得高于选择晶体管的栅极电势时，选择晶体管截止。因而，即使数据线的电势变化，节点G的电势也不变。由于并非将数据线的电势直接写入到驱动晶体管的栅极内，因而有可能单独设置施加至驱动晶体管的栅极的导通/截止电势和数据线的幅度。
文档编号G09G3/30GK101164094SQ20068001304
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月18日
发明者宫崎彩, 纳光明 申请人:株式会社半导体能源研究所