半导体器件、显示设备以及电子设备的制作方法

专利名称：半导体器件、显示设备以及电子设备的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及一种半导体器件和一种显示设备，该半导体
器件具有利用晶体管来控制提供给负栽的电流的功能，而该显示设备 包括利用其亮度根据信号而改变的电流驱动显示元件形成的像素以 及驱动像素的信号线驱动器电路和扫描线驱动器电路。本发明也涉及 一种这样的半导体器件和显示设备的驱动方法。此外，本发明涉及一 种在显示部分中具有该显示设备的电子设备。
背景技术：
在公开于参考文献2和3中的每种操作方法中，在每帧 周期中通过改变Vca的电位若干次来执行初始化、阈值电压写入和发 光。在这些像素中，被提供有电位Vca的发光元件的一个电极，即， 对置电极被完全地形成在像素区上。所以，如果存在除了初始化和阈 值电压写入之外还执行数据写入操作的甚至单个像素，那么发光元件 不发光。因此，发光周期相对一帧周期的比(即，占空比)降低，如 图48所示。本发明的一方面提供了一种半导体器件，其包括晶体管、 存储电容器、第一开关、第二开关和第三开关。晶体管的源电极和漏 电极中的一个被电连接到像素电极并且也通过第三开关被电连接到 第三布线；晶体管的源电极和漏电极中的另一个被电连接到第一布 线；以及晶体管的栅电极通过第二开关被电连接到第二布线并且也通 过第一开关被电连接第四布线。晶体管的源电极和漏电极中的一个通 过存储电容器被电连接到晶体管的栅电极。第三布线可以是从分别控制前一行或下一行的第一至第 三开关的三条布线中选择的布线。本发明的一方面提供了一种半导体器件，其包括晶体管，其源电极和漏电极中的一个被电连接到第一布线，其源电极和漏 电极中的另一个被电连接到第三布线，而其栅电极被电连接到第二布 线和第四布线；存储电容器，其保持晶体管的栅-源电压；用于通过向存储电容器施加提供给第二布线的第一电位和提供给第三布线的第二电位而在存储电容器中保持第一电压的装置；用于将存储电容器的 电压放电降至第二电压的装置；用于通过向存储电容器施加作为第一 电位和第三电压的总和的电位而在存储电容器中保持作为第二电压 和笫四电压的总和的第五电压的装置；以及用于根据第五电压向负栽 提供为晶体管设置的电流的装置。
晶体管可以是n沟道晶体管。此外，晶体管的半导体层可 以由非晶态半导体膜形成。此外，晶体管的半导体层可以由非晶硅形 成。
在本说明书中， 一个像素意味着一个色彩单元。所以， 在包括R (红)、G (绿)和B (蓝)色彩单元的全彩色显示设备的情 况下， 一个像素意味着R、 G和B色彩单元中的任何一种。
此外，可以将在本实施方式中示出的像素应用到图9的显 示设备。在该显示设备中，在可以确保

图12至15中示出的像素的操作 和在各行中数据写入周期不重叠的范围中，可以在各行中自由地设置 初始化周期的开始定时。此外，由于每个像素除了在其寻址周期之外 可以发光，所以可以显著增加发光周期相对一帧周期的比(即，占空 比)，并且其可以是大约100%。所以，可以提供较少亮度变化和高 占空比的显示设备。
0144此外，由于阈值写入周期可以被设置为较长，所以可以 将控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压准确地写入电容 器。所以，提高了显示设备的可靠性。应该注意，没必要要求第四开关114连接在结点130和晶 体管110的栅电极之间。其可以;故连接在结点130和结点131之间或者 在晶体管110的第一电极和结点132之间。此外，晶体管110的第二电 极可以通过第四开关114被连接到电源线124 。
0146本实施方式可以被自由地与在其它实施方式中示出的像 素配置组合。
0147(实施方式5)
在本实施方式中，参考图29来描述具有与实施方式1中的像素不 同配置的像素。应该注意，实施方式l和本实施方式相同的部分由相 同的附图标记来表示，并且因此省略了相同部分和具有类似功能的部分的详细描述。图29中示出的像素包括晶体管2910、第一开关lll、第二 开关112、第三开关113、第四开关114、电容器115和发光元件116。 该像素被连接到信号线117、第一扫描线118、第二扫描线119、第三 扫描线120、第四扫描线121、第一电位供应线122、第二电位供应线 123和电源线124。
0149在本实施方式中的晶体管2910是多栅晶体管，其中两个 晶体管被串联并且被提供在与实施方式l中晶体管110相同的部分中。 应该注意，不具体限制串联晶体管的数量。
0150通过以类似于图1中像素的方式使图29中示出的像素操 作，可以抑制由晶体管2910的阈值电压的变化引起的电流值的变化。 因此，可以将根据亮度数据的电流提供给发光元件116，并且可以抑 制亮度的变化。此外，因为利用固定在恒定电位的对置电极来进行操 作，所以可以降低功耗。应该注意，尽管不具体限制晶体管2910的操 作区，但是当使晶体管2910在饱和区操作时，可以较容易地荻得本发 明的有益效果。
01511此外，当使晶体管2910在饱和区操作时，也可以抑制由 发光元件116的衰退引起的流入晶体管2910的电流值的变化。应该注意，没必要要求笫四开关114连接在结点130和晶 体管110的栅电极之间。其可以被连接在结点130和结点131之间或者 在晶体管110的第一电极和结点132之间。此外，晶体管110的第二电 极可以通过第四开关114被连接到电源线124。此外，电容器3115被连接在结点3133和结点3130之间。 也就是说，电容器3115的第一电极通过第四开关3114被连接到第一晶 体管3101和第二晶体管3102的栅电极，而电容器3115的第二电极通过 第五开关3103被连接到第一晶体管3101的第一电极，并且电容器3115 的第二电极通过第六开关3104被电连接到第二晶体管3102的第一电 极。电容器3115可以通过将绝缘膜夹在布线、半导体层和电极之间而 形成，或者电容器3115可以通过利用第一晶体管3101和第二晶体管 3102的栅电容而省略。应该注意，电容器3115的第一电极、第一开关 3111和结点3130的连接点由结点3131表示，而结点3133、连接到电容 器3115的第二电极的布线和发光元件3116的像素电极的连接点由结 点3132表示。此外，在图32的(E)中示出的下一帧周期的初始化周期 中，第五开关3103被断开，而第二开关3112、第三开关3113、第四开 关3114和第六开关3104被接通。此时，第二晶体管3102的第一电极用 作源电极，并且其电位是等于第二电位供应线3123的电位的 Vl-Vth-a。另一方面，第二晶体管3102的栅电极的电位是V1。因此， 第二晶体管3102的栅-源电压Vgs是Vth+a，因此笫二晶体管3102被导 通。然后，Vth+a被保持在电容器3115中，该电容器3115被提供在栅 电极和第二晶体管的第一电极之间。尽管在此示出的第四晶体管3114 处于接通状态，但是其可以是断开状态。
0176接着，在图32的(F)中示出的阈值写入周期中，第三开 关3113被断开。所以，第二晶体管3102的第一电极，即，源电极的电 位逐渐上升，并且当其达到V1-Vth2时，换句话讲，当第二晶体管3102 的栅-源电压Vgs达到阈值电压(Vth2)时，第二晶体管3102被截止。 因此，在电容器3115中保持的电压是Vth2。
0177〗在图32的(G)中的下一数据写入周期中，第二开关3112 和第四开关3114被断开，然后第一开关3111被接通，从而使根据亮度 数据的电位(Vl+Vdata)从信号线3117输入。应该注意，可以通过断 开第四开关3114而将第二晶体管3102保持在截止状态。所以，可以抑制电容器3115的第二电极的电位波动，该电位波动由在数据写入时从 电源线3124提供的电流产生。此时，保持在电容器3115中的电压Vcs 可以由Vth2+Vdata表示。此外，只要第一晶体管3101和第二晶体管3102具有控 制提供给发光元件3116的电流值的功能，那么就可接受，并且不具 体限制晶体管的种类。所以，可以利用使用晶态半导体膜的薄膜晶体 管(TFT)、使用通过非晶硅膜或多晶硅膜表示的非单晶态半导体膜 的薄膜晶体管、使用半导体衬底或SOI衬底形成的晶体管、MOS晶 体管、结型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体或碳纳米管的晶体 管或者其它晶体管。图31和37示出了其中并行布置的元件数量为二的示例， 其中使用晶体管和开关作为一个组，即，使用第一晶体管3101和第 五开关3103作为一组，而第二晶体管3102和第六开关3104作为一 组。然而，不具体限制并行布置的元件数量。
0192应该注意，没有必要要求将第四开关14提供在结点3130 和第一晶体管3101和第二晶体管3102的栅电极之间。其可以被连接 在结点3130和结点3131之间或者在结点3133和结点3132之间。此外，可以将本实施例中示出的^^素应用到图9的显示设 备。在那种情况下，类似于实施方式l，除非在各行中的数据写入周 期重叠，可以在各行中自由地设置初始化周期的开始定时。此外，由 于每个像素除了在其写入周期可以发光，所以可以显著增加发光周期
相对一帧周期的比(即，占空比)，并且其可以是大约100%。所以， 可以提供较少亮度变化和高占空比的显示设备。
0196此外，由于阈值写入周期可以被设置为较长，所以控制 流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压可以准确地被写入电容 器。所以，提高了显示设备的可靠性。应该注意，类似于实施方式4，可以将另一行的布线用作 第二电位供应线3123。此外，第一晶体管3101和第二晶体管3102中的 每个可以是多栅晶体管，其中两个晶体管被串联或者可以具有并联晶 体管的配置。本实施方式不仅可以应用于这样的情况，而且可以应用 于在实施方式1至5所示的像素配置。晶体管3910的第一电极(源电极和漏电极中的一个)被 连接到发光元件3916的像素电极；其第二电极(源电极和漏电极中的 另一个)被连接到电源线3924;以及其栅电极通过第四开关3914和第 二开关3912被连接到第一电位供应线3922。应该注意，第四开关3914 被连接在晶体管3910的栅电极和第二开关3912之间。当第四开关3914 和第二开关3912的连接点由结点3930表示，结点3930通过第一开关 3911被连接到信号线3917。此外，晶体管3910的第一电极也通过第三 开关3913被连接到第二电位供应线3923 。电位V1被输入到发光元件3916的对置电极3925和第一电位供应线3922，而电位V1+I Vth|+a (a:任意正数)被输入第二电 位供应线3923。此外，电位V2被输入到电源线3924。接着，在图40的(D)和图41D中所示的发光周期中，第 一开关3911被断开，而第四开关3914被接通。此时，晶体管3910的栅 -源电压Vgs等于-Vdata-1 Vth I ,因此，晶体管3901被接通。然后， 根据亮度数据的电流流入晶体管3910和发光元件3916,从而发光元件 3916发光。不论晶体管3910的操作区(即，饱和区或线性区)如何， 根据公式(8)和(10),流入发光元件3916的电流不取决于晶体管 3910的阈值电压(Vth)。所以，可以抑制由晶体管3910的阈值电压 的变化引起的电流变化，并且可以将根据亮度数据的电流值提供给发 光元件3916。此外，当使晶体管3910在饱和区操作时，也可以抑制由 发光元件3916的衰退引起的亮度变化。当发光元件3916表退时，发光 元件3916的Vel増加，并且第一电极的电位，即，晶体管3910的源电 极的电位减少。此时，晶体管3910的源电极被连接到电容器3915的第 二电极；晶体管3910的栅电极被连接到电容器3915的第一电极；而栅 电极侧处于浮置状态。所以，根据源电位的减少，晶体管3910的栅电 位也减少相同的量。因此，晶体管3910的Vgs不改变。所以，即使发 光元件衰退，也不影响流入晶体管3910和发光元件3916的电流。应该 注意，在公式(8)中也可以了解，流入发光元件的电流I不取决于源 电位或漏电位。此外，由于可以将阈值写入周期设置为较长，所以可以 将控制流入发光元件的电流值的晶体管的阈值电压更准确地写入电 容器。所以，提高了显示设备的可靠性。应该注意，可以自由地将本实施方式与在其它实施方式 中示出的像素配置组合。例如，可以将第四开关3914连接在结点3930 和结点3931之间或者在晶体管3910的第一电极和结点3932之间。此 外，可以通过第四开关3914将晶体管3910的第二电极连接到电源线 3924。可供选择地，可省略第四开关，如实施方式2所示。不将本实 施方式限于前述的说明，并且也可以将本实施方式应用到任何一种在 其它实施方式中示出的像素配置。接着，使用作为栅电极1716的掩模或形成为希望形状的 抗蚀剂来将赋予n型或p型导电性的杂质选择性地加入半导体层1714。 以这种方式，使沟道形成区和杂质区(包括源区、漏区、GOLD区和 LDD区)形成在半导体层1714中。取决于加入半导体层1714的杂质元 素的导电类型可以将晶体管1713形成为n沟道晶体管或p沟道晶体管。如图18A所示，发光层1813以及空穴注入层1811、空穴传 输层1812、电子传输层1814和电子注入层1815等被提供在像素电极 1801和对置电极1802之间。堆叠这些层，使得在施加用于设置像素电 极1801的电位为高于对置电极1802的电位的电压时，从像素电极1801 侧注入空穴，而从对置电极1802侧注入电子。4H-吡喃 (4-dicyanomethylene- 2画isopropy1—6—[2—(hlJJ-
tetramethyljulolidine-^yl) ethenyl-4H-pyran)(简写式DCJTI)、 4画 二氰亚甲基-2-甲基-6-[2-(1， 1， 7， 7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基
-4H- p比 喃 (4-dicyanomethylene誦 2國methyl誦6-[2-(l，l，7，7-tetramethyljulolidine-9画yl)ethenyl-4H-pyran)(简写式DCJT)、 4画二 氰亚甲基-2-叔丁基-6-2-(1， 1， 7， 7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基] -4H- 他 喃 (4-dicyanomethylene國 2國tert画butyl國6國[2-(l，l，7，7-tetramethyljulolidine誦9誦yl)ethenyl-4H画pyran )(简写式DCJTB)、periflanthene、或者2， 5曙二氰誦1， 4-二[2- (10-甲氧基-l， 1,7， 7-四甲 基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯 (2，5-dicyano画 l，4-bis2-(10-methoxy-l，l，7，7- tetramethyljulolidine-9-yl)ethenyl
benzene)。
为了发出绿光，可以使用在500至550nm呈现具有发射光镨峰值 的光的物质，诸如，AyV，-二甲基喹吖啶酮(iV，7V，-dimethylquinacridon ) (简写式DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-羟基喹啉)铝 (tris(8誦qumolinolato)aluminum )(简写式:Alq )、或者AyV，-联苯 二羟基喹啉并吖啶(TV，iV，-diphenylquinacridoii) ( DPQd )。为了发 出蓝光，可以使用在420至500nm呈现具有发射光谱峰值的光的物质， 诸如， 9， 10- 二(2- 萘基)-叔 丁基蒽 (9，10画di(2-naphthyl)-tert誦butylanthracene )(筒写式t-BuDNA )、 9， 9,画联蒽(9， 9,國bianthryl) 、 9画10画联苯蒽(9，10-diphenylanthracene ) (简写DPA )、 9， lO-二( 2-萘基)蒽(9， 10-bis(2画naphthyl)anthracene ) (简写式DNA) 、 二(2-曱基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-镓 (bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4國phenylphenolate-gallium )(简写式 BGaq )、或者二 (2-曱基-8-羟基喹啉)4-苯基苯酴-铝 (bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-phenylphenolate-aluminum )(简 写式BAlq)。 zinc)(简写式Zn(BTZ)2) 等。此外，形成电子传输层1814可以利用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基 )-l， 3， 4- 噁 二 唑
(2-(4國biphenylyl)國5-(4-tert-butylphenyl)-l，3，4-oxadiazole )(筒写式: PBD ) ; 1， 3-二5- ( p-叔丁基苯基)-1， 3， 4-噁二唑-2-基)苯(1，3画bis5-(p-tert-butylphenyl) -l，3，4-oxadiazole-2-ylbenzene)(简写式 OXD國7) ; 3-(4-叔丁基苯基画4-苯基画5画(4-联苯基)-l， 2， 4画三唑 (3-(4—tert-butylphenyl) 一4隱phenyl-5画(4-biphenylyl) 一l，2，4-triazole ) (简写式:TAZ); 3-(4-叔丁基苯基-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1， 2， 4-三峻(3-(4國tert國butylphenyl) -4-(4-ethylphenyl)-5- (4-biphenylyl) 誦l，2，4画triazole )(简写式p-EtTAZ );红菲绕啉(bathophenanthroline ) (简写式BPhen);或者浴铜灵(bathocuproin)(简写式BCP ) 等。利用具有比上述的空穴迁移率更高的电子迁移率的物质来优选地 形成电子传输层1814。此外，利用具有lxlO m"Vs或更高的空穴迁 移率的物质来优选地形成电子传输层1814。应该注意，电子传输层 1814可以是具有多层结构的层，通过将由前述的物质形成的两层或更 多层进行组合而形成该多层结构。此外，可以将电子注入层1815提供在对置电极1802和电 子传输层1814之间，如图18A所示。在此，电子注入层是具有从用作 阴极的电极向电子传输层1814引发电子注入的层。当不具体提供电子 传输层时，可以通过在用作阴极的电极和发光层之间提供电子注入层 而有助于向发光层的电子注入。
02671不具体限制电子注入层1815的材料，并且可以利用诸如 氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2)之类的碱金属或 碱土金属的化合物来形成电子注入层1815。可供选择地，可以利用诸 如Alq或4，4-二(5-甲基苯并恶哇-2-基)均二苯代乙烯(BzOs)之类的具 有优质电子传输特性的物质和诸如镁或锂之类的碱金属或碱土金属 的混合物来形成电子注入层1815。当仅仅对置电极1727由发光物质形成时，通过对置电极 1727从衬底的反侧引出发出的光，如图19A所示。当仅仅像素电极1724 由发光物质形成时，通过像素电极1724从衬底侧引出发出的光，如图 19B所示。当像素电极1724和对置电极1727都由发光物质形成时，通 过像素电极1724和对置电极1727从衬底侧和其反侧引出发出的光，如 图19C所示。包含发光物质的层2027和对置电极2028被形成在夹层绝 缘膜2026和位于夹层绝缘膜2026的开口中的像素电极2013上，并且发
2013和对置电极2028之间的区域中。类似地，图22B中示出的具有沟道保护结构的晶体管2201 不同于图21B中示出的具有沟道蚀刻结构的晶体管2129在于将用于 蚀刻掩模的绝缘体2202提供在其中形成沟道的半导体层2116的区域 上。不将晶体管和电容器的结构限于上述的那些，并且可以 使用具有各种结构的晶体管和电容器。
0297此外，由多晶硅(p-Si:H)等构成的晶态半导体膜以及由 诸如非晶硅(a-Si:H)之类的非晶形半导体、半非晶形半导体或微晶 半导体构成的非晶态半导体膜可以被用于晶体管的半导体层。然后，利用热结晶方法、激光结晶方法或使用诸如镍等 之类的催化元素的热结晶方法等来晶化沉积的非晶硅膜。因此，获得 晶态半导体膜。也可以通过组合这些结晶方法来执行晶化。使开口2415形成在第一夹层绝缘膜2412中。形成第二夹 层绝缘膜2416以覆盖晶体管2422、电容器2423和开口2415，并且使像 素电极2417形成在第二夹层绝缘膜2416上，从而通过接触孔连接到布 线2413。此外，形成绝缘体2418以覆盖像素电极2417的端部。然后， 使包含发光物质的层2419和对置电极2420形成在像素电极2417上。因 此，发光单元2421被形成在其中包含发光物质的层2419被夹在像素电极2417和对置电极2420之间的区域中。应该注意，开口2415位于发光 元件2421之下。即，由于第一夹层绝缘膜2412具有开口2415,所以当 使来自发光元件2421的发出光从衬底侧引出时，可以增加透射率。应该注意，不将利用用于半导体层的晶态半导体膜的晶 体管的结构限于上述结构，因此晶体管具有各种结构。对于电容器来 讲，可以是同样的情况。在本实施方式中，可以适当地使用用于图17 中的材料，除非另有说明。在本实施方式中示出的晶体管可以被用作包括在实施方 式1至7的任何一个中描述的像素中的晶体管，其控制提供给发光元件 的电流值。所以，通过类似于实施方式1至7来使像素操作，可以抑制 由晶体管的阈值电压的变化引起的电流变化。所以，可以将根据亮度 数据的电流提供给发光元件，并且因此可以抑制亮度的变化。此外， 因为利用固定在恒定电位的对置电极来进行操作，所以可以降低功 耗。
0321此外，当将这样的像素应用到图6的显示设备时，每个像 素除了在其寻址周期之外都可以发光。所以，可以显著地增加发光周 期相对一帧周期的比(即，占空比)，并且其可以是大约100%。因 此，可以提供没有多少亮度变化且高占空比的显示设备。也就是说，只将需要高速操作的信号线驱动器电路形成 在使用CMOS等的IC芯片上来降低功耗。此外，通过将由硅圆晶等构 成的半导体芯片用作IC芯片可以实现更高速的操作和更低的功耗。
通过使用用于像素部分2602的在实施方式1至7中描述的 任何像素，可以抑制随时间像素亮度的变化或像素亮度的波动。因此， 可以获得更高占空比和更高品质的显示设备。此外，由于利用固定在 恒定电位的对置电极来执行本发明的操作，所以可以降低功耗。此夕卜， 通过在FPC2605和衬底2600的连接部分上安装被提供有功能电路(存 储器或緩冲器)的IC芯片可以有效地利用衬底区。
此外，在像素的行方向上和列方向上没有必要要求提供 第一扫描线驱动器电路、第二扫描线驱动器电路和信号线驱动器电 路。例如，如27A所示的形成在IC芯片上的外围驱动器电路2701可以 合并图26B中所示的第一扫描线驱动器电路2613、第二扫描线驱动器 电路2614和信号线驱动器电路2611的功能。应该注意，图27A的衬底 2700、像素部分2702、 FPC2704、 IC芯片2705、 IC芯片2706、密封衬 底2707和密封剂2708分别对应于图25A的衬底2510、像素部分2502、 FPC 2509、 IC芯片2518、 IC芯片2519、密封衬底2504和密封剂2505。
FPC 2713和FPC 2714从外部向外围驱动器电路2711输入 信号和电源电位。然后，使外围驱动器电路2711的输出输入到在行方 向上和列方向上的被连接到包括在像素部分2712中的像素的布线。[0345在使用白光发光单元作为发光单元的情况下，可以通过 提供具有滤色片的密封衬底来实现全彩色显示。本发明也可以#皮应用 到这样的显示设备。图28示出了像素部分的部分截面视图的示例。[0346如图28所示，基础膜2802被形成在衬底2800上；控制提 供给发光元件的电流值的晶体管2801被形成在基础膜2802上；并且与晶体管2801的第一电极接触地形成像素电极2803。在像素电极2803上 形成包含发光物质的层2804和对置电极2805。可以适当地将本实施方式的显示设备与实施方式8所示 的结构以及实施方式1至7中所示的结构组合。此外，本发明的显示设 备的结构不限于前述的结构，并且因此本发明的显示设备的结构可以 被应用到具有不同结构的显示设备。尽管近年来对大尺寸显示器的需求增加，但是显示器尺寸的增加使得成本增加成了问题。所以，基本任务是减少成本和尽可 能低地抑制高品质产品的价格。
0353由于可以利用具有单极性的晶体管来制造本发明的像 素，所以可以减少制造步骤的数目并且可以降低制造成本。此外，通 过使用用于包括在像素中的每个晶体管的半导体层的诸如非晶硅 (a-Si:H)膜的非晶态半导体膜，可以简化工艺并且可以进一步降低 成本。在那种情况下，将像素部分的外围驱动器电路形成在IC芯片上 并且通过COG(玻璃上芯片)等将IC芯片安装在显示面板上是优选的。 应该注意，可以在IC芯片上形成高速操作的信号线驱动器电路，并且 利用包括具有单极性晶体管的电路，可以在与像素部分相同的衬底上 形成相对低速操作的扫描线驱动器电路。应该注意，在实施方式1至7的任何模式中示出的#>素可 以被用于显示部分3312。根据本发明，可以抑制随时间像素亮度的变 化或像素亮度的波动。所以，可以获得具有更高占空比和更高品质的 显示部分的相机。此外，由于利用固定在恒定电位的对置电极来执行 本发明的操作，所以可以降低功耗。
0356〗近年来，性能的提高验证了数码相机等的制造竟争。所 以，有必要尽可能低地抑制高性能产品的价格。通过FPC 3411使显示面板3410连接到印刷电路板3401。 印刷电路板3401被提供有扬声器3402、麦克风3403、发送/接收电路 3404和包括CPU和控制器等的信号处理电路3405。将这样的模块、输 入装置3406和电池3407组合以及并入机架3409和机架3412中。应该注 意，布置显示部分3410的像素部分，使得可以从机架3412中形成的窗 口看到它。[0368在显示面板3410中，可以利用晶体管在相同的衬底上形 成像素部分和一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有低操 作频率的驱动器电路)，并且可以将另一部分外围驱动器电路(在多 个驱动器电路中具有高操作频率的驱动器电路)形成在IC芯片上。然 后，可以通过COG (玻璃上芯片)将IC芯片安装在显示面板3410上。 可供选择地，可以利用TAB (巻带自动结合)或印刷电路板将IC芯片 连接到玻璃衬底上。此外，可以将所有外围驱动器电路形成在IC芯片， 并且可以通过COG等将IC芯片安装在显示面板上。[0369应该注意，在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可 以被用于像素部分。根据本发明，可以抑制随时间像素亮度的变化或 像素亮度的波动。因此，可以获得具有更高占空比和更高品质的显示 部分的显示面板3410。此外，由于利用固定在恒定电位的对置电极来 执行本发明的操作，所以可以降低功耗。此外，可以通过将具有单极 性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管的 半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。[0370在本实施方式中示出的移动电话的结构仅为示例性的，0371(实施方式12)在本实施方式中，参考图35和36来描述通过组合显示面板和电路 板而获得的EL模块。[0372参考图35，显示面板MOl包括像素部分3503、扫描线驱 动器电路3504和信号线驱动器电路3505。例如在电路板3502上形成控 制电路3506和信号驱动电路3507等。应该注意，显示面板3501和电路 板3502通过连接布线3508被相互连接。就连接布线3508而言，可以使 用FPC等。[0373在显示面板3501中，可以在相同的衬底上利用晶体管来 形成像素部分和一部分外围驱动器电路(在多个驱动器电路中具有低 操作频率的驱动器电路)，并且可以将另一部分外围驱动器电路(在 多个驱动器电路中具有高操作频率的驱动器电路)形成在IC芯片上。 然后，可以通过COG (玻璃上芯片)将IC芯片安装在显示面板3501 上。可供选择地，可以利用TAB (巻带自动结合)或印刷电路板将IC 芯片连接到玻璃衬底上。此外，可以将所有的外围驱动器电路形成在 IC芯片上，并且可以通过COG等将IC芯片安装在显示面板上。[0374应该注意，在实施方式1至7的任何模式中示出的像素可 以被用于该像素部分。根据本发明，可以抑制随时间像素亮度的变化 或像素亮度的波动。因此，可以获得具有更高占空比和更高品质的显 示部分的显示面板3410。此外，由于利用固定在恒定电位的对置电极 来执行本发明的操作，所以可以降低功耗。此外，可以通过将具有单 极性的晶体管用作包括在像素部分中的晶体管并且利用用于晶体管 的半导体层的非晶态半导体膜来降低成本。0375可以利用这样的EL模块来实现EL TV接收器。图36是示 出ELTV接收器的主要配置的方框图。调谐器3601接收视频信号和音 频信号。通过视频信号放大器电路3602、视频信号处理电路3603和控 制电路3506来处理视频信号，该视频信号处理电路3603将从视频信号放大器电路3602输出的信号转换成对应于红、绿和蓝的每种颜色的彩 色信号，而该控制电路3506将视频信号转换成满足驱动器电路的输入 规约的信号。控制电路3506向扫描线侧和信号线侧的每一个输出信 号。在执行数字驱动的情况下，可以采用其中信号驱动电路3507被提 供在信号线侧的结构，使得输入数字信号在被提供给像素部分之前被 划分成m段。[0376在通过调谐器3601接收的信号中，音频信号被发送到音 频信号放大器电路3604，并且其输出通过音频信号处理电路3605被提 供给扬声器3606。控制电路3607接收有关接收台(接收频率)的控制 数据或来自输入部分3608的音量，并且向调谐器3601和音频信号处理 电路3605发送信号。0377通过将图35中的EL模块并入被描述在实施方式9中的图 33A的机架3301中，可以实现TV接收器。[0378不必说，本发明不限于TV接收器，并且可以具体地被应 用于作为大尺寸显示媒介的各种用途，诸如在火车站或机场等处的信 息显示板或者在街上的广告显示板以及个人计算机的监视器。[0379本申请基于2005年12月2日在日本专利局提交的日本专 利申请No. 2005-349780。通过引用将其全部内容合并于此。
权利要求
1. 一种半导体器件，包括晶体管，用于控制提供给像素电极的电流；存储电容器，用于保持所述晶体管的栅-源电压；第一电路，用于控制从第四布线向所述晶体管的栅电极的信号输入；第二电路，用于控制从第二布线向所述晶体管的所述栅电极的第 一电位输入；以及第三电路，用于控制从第三布线向所述晶体管的源电极的第二电 位输入，其中，所述晶体管的漏电极被电连接到第一布线，而所述晶体管 的所述源电极被电连接到所述像素电极。
2. —种半导体器件，包括晶体管、存储电容器、第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电 极和所述第三开关的笫一端，而所述第三开关的第二端被连接到第三布线；其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个被电连 接到第一布线；其中，所述晶体管的栅电极被电连接到所述第二开关的第一端和 所述第一开关的第一端，所述第二开关的第二端被电连接到第二布 线，而所述第一开关的第二端被电连接到第四布线；并且其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的所述一个被电 连接到所述存储电容器的第一端，而所述晶体管的所述栅电极被电连 接到所述存储电容器的第二端。
3. 如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第三布线是从分 别控制前一行或下一行的所述第一至第三开关的三条布线中选择的 布线。
4. 如权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第一开关至所述 第三开关是晶体管。
5. —种半导体器件，包括晶体管、存储电容器、第一开关、第 二开关、第三开关和第四开关，其中，所述晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电 极和所述第三开关的第一端，而所述第三开关的第二端被连接到第三布线；其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个被电连接到第一布线；其中，所述晶体管的栅电极被电连接到所述第四开关的第一端； 其中，所述第四开关的第二端被电连接到所述第二开关的第一端和所述第一开关的第一端，所述第二开关的第二端被电连接到第二布线，而所述第一开关的第二端被电连接到第四布线；并且其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的所述一个被电连接到所述存储电容器的第一端，而所迷第四开关的所迷第二端被电连接到所述存储电容器的第二端。
6. —种半导体器件，包括晶体管、存储电容器、第一开关、第 二开关、第三开关和第四开关，其中，所述晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电 极和所述第三开关的第一端，而所述第三开关的第二端被连接到第三 布线；其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另 一个被电连 接到第一布线；其中，所述晶体管的栅电极被电连接到所述第二开关的第一端和 所述第四开关的第一端，所述第二开关的第二端被电连接到第二布 线，所述第四开关的第二端被电连接到所述第一开关的第一端，而所 述第一开关的第二端被电连接到笫四布线；并且其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的所述一个被电 连接到所述存储电容器的第一端，而所述第四开关的所述第二端被电连接到所述存储电容器的第二端。
7. —种半导体器件，包括晶体管、存储电容器、第一开关、第 二开关、第三开关和第四开关，其中，所述晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到像素电 极和所述第三开关的第一端，而所述第三开关的第二端被连接到第三布线；其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另 一个被电连 接到所述第四开关的第一端，而所述第四开关的第二端被电连接到第一布线；其中，所述晶体管的栅电极被电连接到所述第二开关的第一端和 所述第一开关的第一端，所述第二开关的第二端被电连接到第二布 线，而所述第一开关的第二端被电连接到第四布线；并且其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的所述一个被电 连接到所述存储电容器的第一端，而所述晶体管的所述栅电极被电连 接到所述存储电容器的第二端。
8. —种半导体器件，包括晶体管、存储电容器、第一开关、第 二开关、第三开关和第四开关，其中，所述晶体管的源电极和漏电极中的一个被电连接到所述第 四开关的第一端，所述第四开关的第二端被连接到像素电极和所述第 三开关的第一端，而所述第三开关的第二端被电连接到第三布线；其中，所述晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另 一个被电速 接到第一布线；其中，所述晶体管的栅电极被电连接到所述第二开关的第一端和 所述第一开关的第一端，所述第二开关的第二端被电连接到第二布 线，而所述第一开关的第二端被电连接到第四布线；并且其中，所述第四开关的所述第二端被电连接到所述存储电容器的 第一端，而所述晶体管的所述栅电极被电连接到所述存储电容器的第。
9. 如权利要求2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件，其中，所述第三布线与控制所述第三开关的布线相同。
10. 如权利要求5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件，其中， 所述第三布线是从分别控制前一行或下一行的所述第一至第四开关 的四条布线中选择的布线。
11. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管是薄膜晶体管。
12. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管是ii沟道晶体管。
13. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管的半导体层由非晶态半导体膜形成。
14. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管的半导体层由非晶硅形成。
15. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管的半导体层由晶态半导体膜形成。
16. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，向所述第二布线提供的电位高于向所述第三布线提供的电位， 并且这两个电位之间的差大于所述晶体管的阈值电压的绝对值。
17. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述晶体管是p沟道晶体管。
18. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，向所述第二布线提供的电位低于向所述第三布线提供的电位， 并且这两个电位之间的差大于所述晶体管的阈值电压的绝对值。
19. 如权利要求5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件，其中， 所述第一开关至所述第四开关是晶体管。
20. 如权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何一项所述的半导体器件， 其中，所述存储电容器是电容器元件。
21. —种显示设备，包括根据权利要求l、 2、 5、 6、 7和8中任何 一项所述的半导体器件。
22. —种电子设备，包括根据权利要求21的所述显示设备作为显示部分。
23. —种半导体器件，包括晶体管，其源电极和漏电极中的一个被连接到第一布线，其源电 极和漏电极中的另一个被电连接到第三布线，而其栅电极被电连接到 第二布线和第四布线；存储电容器，其保持所述晶体管的栅-源电压；用于通过向所述存储电容器施加提供给所述第二布线的第一电 位和提供给所述第三布线的第二电位来在所述存储电容器中保持第 一电压的装置；用于将所述存储电容器的电压放电降至第二电压的装置；用于通过将作为所述第一电位和第三电压的总和的电位施加到 所述存储电容器来在所述存储电容器中保持作为所述第二电压和第 四电压的总和的第五电压的装置；以及用于根据所述第五电压向负载提供为所述晶体管设置的电流的装置。
24. —种半导体器件，包括晶体管，其源电极和漏电极中的一个被连接到第一布线，其源电 极和漏电极中的另一个被电连接到第三布线，而其栅电极被电连接到 第二布线和第四布线；存储电容器，其保持所述晶体管的栅-源电压；用于通过向所述存储电容器施加提供给所述第二布线的第一电 位和提供给所述第三布线的第二电位来在所述存储电容器中保持第 一电压的装置；用于将所述存储电容器的电压放电降至所述晶体管的阈值电压 的装置；用于通过将作为所述第一电位和第二电压的总和的电位施加到 所述存储电容器来在所述存储电容器中保持作为所述晶体管的所述 阈值电压和第三电压的总和的第四电压的装置；以及用于根据所述第四电压向负栽提供为所述晶体管设置的电流。
25. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管是 薄膜晶体管。
26. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管是 n沟道晶体管。
27. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管的 半导体层由非晶态半导体膜形成。
28. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管的 半导体层由非晶硅形成。
29. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管的 半导体层由晶态半导体膜形成。
30. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述第一电位 高于所述第二电位，并且所述第一电位和所述第二电位之间的差大于 所述晶体管的所述阈值电压的绝对值。
31. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述晶体管是 p沟道晶体管。
32. 如权利要求23或24所迷的半导体器件，其中，所述第一电位 低于所述第二电位，并且所述第一电位和所述第二电位之间的差大于 所述晶体管的所述阈值电压的绝对值。
33. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述负载是发 光元件。
34. 如权利要求23或24所述的半导体器件，其中，所述存储电容 器是电容器元件。
35. —种显示设备，包括根据权利要求23或24所述的半导体器件。
36. —种电子设备，包括根据权利要求35的所述显示设备作为显 示部分。
全文摘要
一种显示设备，其包括负载、用于控制提供给该负载的电流值的晶体管、电容器、第一布线、第二布线以及第一至第四开关。通过以下步骤可以抑制由晶体管的阈值电压变化引起的电流值变化(1)在存储电容器中保持晶体管的阈值电压，(2)输入根据视频信号的电位，以及(3)在存储电容器中保持作为阈值电压和根据视频信号的电位的总和的电压。因此，可以将期望的电流提供给诸如发光元件之类的负载。
文档编号G09G3/20GK101313348SQ20068004353
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年12月2日
发明者木村肇 申请人:株式会社半导体能源研究所