专利名称：显示器件及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及包括晶体管构成的显示器件，以及该显示器件的驱动方法。具体地，本发明涉及包含包括薄膜晶体管(此后还称为晶体管)构成的像素的半导体器件。
背景技术：
有源矩阵显示器，其通过组合电致发光元件(还被称为有机发光二极管(OLED)和EL元件或本说明书中的发光元件)和晶体管来构成，已经吸引了人们的注意，并在国内和国际上作为薄且重量轻的显示器进行了积极的研究和开发。在致カ于小型2英寸显示器到40英寸或更大的大型显示器的实际应用阶段中，对这种也被称为有机EL显示器(OLED)的显示器进行了广泛的研究和开发。EL元件的亮度和流经其的电流值在理论上具有线性关系。因此，对于利用EL元件作为显示介质的有机EL显示器来说，通过控制提供给EL元件的电流值来表示灰度级的方法是已知的。此外，作为控制提供给EL元件的电流值的方法，电压输入驱动方法和电流输入驱动方法是已知的。在电压输入驱动方法中，提供给驱动晶体管(此后也称为驱动晶体管)和EL元件 的电流值通过将电压信号输入到驱动晶体管的栅极以便在其中保持从而获得的栅源电压来控制，该驱动晶体管串联连接到EL元件。在电流输入驱动方法中，提供给驱动晶体管和EL元件的电流值通过将电流信号提供给驱动晶体管而获得的驱动晶体管的栅源电压来控制(例如，參见专利文献I)。然而，在传统的电流输入驱动方法中，需要将微量的电流从源信号线提供以表示低灰度级。由于需要用于为源信号线等的寄生电容充电的时间以便将微量电流作为视频信号输入到像素，因此存在需要长写入时间的问题。此外，作为电流输入驱动方法的另ー个示例，这种像素是已知的，其中通过在两个电容器中保持作为电流输入到驱动TFT的Vgs及其阈值电压并将它们容性耦合，在补偿该阈值电压的同时，提供给EL元件的电流可以小于实际的视频信号(例如，參见专利文献2)。然而，即使是这种像素配置也需要周期Tl来获得阈值电压，并需要周期T2来写入视频信号。由于ー个像素的面积是有限的，因此两个电容器的电容也是有限的。因此，存在这样的问题，即，没有足够的写入时间用于写入微量电流作为视频信号，特别是在大型面板中，每像素的写入周期相比于小型面板变得更短。[专利文献I]国际公布No. 9848403[专利文献2]日本专利公开No. 2004-31000
发明内容
鉴于这些问题，本发明提供了一种显示器件以及驱动方法，其中每像素的写入时间被进ー步缩短，并且其能够扩大面板。本发明的特征包括第一晶体管、第二晶体管、保持对应于流经其中的电流的第一晶体管的栅源电压的第一电容器、以及保持第二晶体管的阈值电压并与第一电容器容性耦合的第二电容器。根据本发明的显示器件的一个特征，该显示器件包括像素，其包括第一晶体管，具有连接到第一布线的第一端、经过第一开关元件连接到第二布线并经过第二开关元件连接到其栅极的第二端；第二晶体管，具有连接到第一布线的第一端，和经过第三开关元件连接到栅极的第二端；第ー电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极，和连接到该第一晶体管的栅极的另ー个电极；第二电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极，和连接到该第二晶体管的栅极并经过第四开关元件连接到第一电容器的另ー个电极的另ー个电极；以及发光元件，具有经过第五开关元件连接到第一晶体管的第二端的ー个电扱。
本发明的显示器件的另ー个特征包括像素，其包括第一晶体管，具有连接到第一布线的第一端，和经过第一开关元件连接到其栅极的第二端；第二晶体管，具有连接到第一布线的第一端，和经过第二开关元件连接到第二布线并经过第三开关元件连接到其栅极的第二端；第一电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极，和连接到该第一晶体管的栅极的另ー个电极；第二电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极，和连接到该第二晶体管的栅极并经过第四开关元件连接到第一电容器的另ー个电极的另ー个电极；以及发光元件，具有经过第五开关元件连接到第一晶体管的第二端的ー个电扱。在本发明的显示器件中，第一晶体管的沟道长度可以比第二晶体管的沟道长度更长。第一晶体管的沟道宽度可以比第二晶体管的沟道宽度更宽。本发明提供了ー种具有像素的显示器件的驱动方法，该显示器件包括第一晶体管，第二晶体管，第一电容器，其保持对应于流经其中的电流的第一晶体管的栅源电压，以及与第一电容器容性稱合的第二电容器，其中进行在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作，在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作，以及容性地耦合保持在第一电容器中的电压和保持在第二电容器中的电压的操作。在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作和在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作可以同时进行。本发明提供了ー种具有像素的显示器件的驱动方法，该显示器件包括第一晶体管，具有连接到第一布线的第一端和经过第一开关元件连接到第二布线并经过第二开关元件连接到其栅极的第二端；第二晶体管，具有连接到第一布线的第一端和经过第三开关元件连接到其栅极的第二端；第二电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极和连接到该第ニ晶体管的栅极的另ー个电极；第一电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极和连接到该第一晶体管的栅极并经过第四开关元件连接到第二晶体管的栅极和该第二电容器的另一个电极的另ー个电极；以及发光元件，具有经过第五开关元件连接到第一晶体管的第二端的一个电极，其中进行在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作，在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作，以及容性地耦合保持在第一电容器中的电压和保持在第二电容器中的电压的操作。在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作和在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作可以同时进行。本发明提供了ー种具有像素的显示器件的驱动方法，该显示器件包括第一晶体管，具有连接到第一布线的第一端和经过第一开关元件连接到其栅极的第二端；第二晶体管，具有连接到第一布线的第一端和经过第二开关元件连接到第二布线并经过第三开关元件连接到其栅极的第二端；第ニ电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极和连接到该第一晶体管的栅极的另ー个电极；第一电容器，具有连接到该第一布线的ー个电极，和连接到该第一晶体管的栅极并经过第四开关元件连接到第二电容器的另ー个电极的另ー个电极；以及发光元件，具有经过第五开关元件连接到第一晶体管的第二端的一个电极，其中进行在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作，在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作，以及容性地耦合保持在第一电容器中的电压和保持在第二电容器中的电压的操作。在第一电容器中获得第一晶体管的栅源电压的操作和在第二电容器中获得第二晶体管的栅源电压的操作可以同时进行。各种模式的开关可以用作本发明中所描述的开关。例如，可以使用电开关、机械开关等等。这就是说，它可以是任何事物，只要它能控制电流。它可以是晶体管、ニ极管(例如，PN ニ极管、PIN ニ极管、肖特基ニ极管、连接成ニ极管的晶体管等等)、闸流晶体管、或利用它们配置的逻辑电路。因此，在应用晶体管作为开关的情况中，由于其仅作为开关工作，因此并不特别限定其极性(导电类型)。然而，当截止电流优选为小时，有利地使用具有较 小截止电流的极性的晶体管。例如，提供有LDD区的晶体管、具有多棚极结构的晶体管等等具有小的截止电流。此外，期望在作为开关的晶体管的源极端电位接近于低电位侧电源电位(Vss、GND、0V等等)时，使用n沟道晶体管，在源极端电位接近于高电位侧电源电位(Vdd等等)时，期望使用P沟道晶体管。由于可以增加晶体管的栅源电压的绝对值，因此这有助于开关有效地工作。还应当注意的是，CMOS开关也可以通过使用n沟道和p沟道晶体管来形成。如果P沟道晶体管或n沟道晶体管变为导通的，则CMOS开关可以使电流流动；因此，可以有助于作为开关的功能。例如，当到开关的输入信号的电压是高或低时，可以输出适当的电压。此夕卜，由于用于导通或关断开关的信号的电压幅度可以设定为更小，因此也可以减小功率消耗。用作开关的晶体管包括输入端(源极端和漏极端中的ー个)、输出端(源极端和漏极端中的另ー个)、以及控制导通的端(栅极端)。另ー方面，当使用ニ极管作为开关时，也可以不包括用于控制导通的端。因此，可以减小用于控制端子的布线数目。在本发明中应当注意的是,连接意味着电连接、功能性连接和直接连接。因此,在本发明披露的结构中，也包括除了预定连接以外的其他元件。例如，能够实现电连接的ー个或多个元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、ニ极管等等)可以设置在特定部分之间。此外，能够实现功能性连接的一个或多个电路(例如逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等等)、信号转换器电路(DA转换器电路、AD转换器电路、伽马修正电路等等)、电位电平转换器电路(诸如升压器电路和降压电路的电源电路、其改变H信号或L信号的电位电平的电平移位器电路，等等)、电压源、电流源、开关电路、放大器电路(可以增加信号幅度、电流量等等的电路，诸如运算放大器、差分放大器电路、源极跟随器电路、缓冲器电路等等)、信号发生电路、存储器电路、控制电路等等)可以设置在特定部分之间。或者，元件可以被直接连接而无需在其之间插入其他元件或电路。应当注意的是，当元件被连接而在其之间没有插入其他元件或电路时，将描述为直接连接。“被电连接”的描述包括了电连接(即，另一元件插入在其之间)、功能性连接(即，另ー电路插入在其之间)、和直接连接(即，没有其他元件或电路插入在其之间)。应当注意的是，显示元件、显示器件、发光元件和发光器件可以具有各种模式或元件。例如，作为显示元件、显示器件、发光元件和发光器件，可以使用通过电磁效应改变对比度的显示介质，诸如EL元件(有机EL元件、无机EL元件、或包含有机物质和无机物质的EL元件)、电子放电元件、液晶元件、电子墨水、光栅光阀(GLV)、等离子体显示器(PDP)、数字微镜器件(DMD)、压电陶瓷显示器、和碳纳米管。应当注意的是，使用EL元件的显示器件包括EL显示器，使用电子放电元件的显示器件包括场发射显示器(FED)、SED型平面显示器(表面传导电子发射显示器)等等，使用液晶元件的显示器件包括液晶显示器、透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器、以及反射型液晶显示器，使用电子墨水的显示器包括电子纸。应当注意的是，各种模式的晶体管可以应用于本发明的晶体管。因此，任意类型的晶体管可以应用于本发明而没有限制。因此，例如，可以使用具有以非晶硅、多晶硅等等为 代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)。结果，晶体管甚至可以在低制造温度下、以低成本、在大型衬底或透明衬底上制造，或者可以透射光。此外，可以使用利用半导体衬底或SOI衬底形成的MOS晶体管、结型晶体管、双极型晶体管等等。利用这些晶体，可以形成具有较小变化的晶体管、具有高电流提供能力的晶体管、具有小型尺寸的晶体管、或具有较小功耗的电路。此外，可以使用包含诸如ZnO、a-InGaZnO、SiGe和GaAs的化合物半导体的晶体管，其薄膜晶体管。结果，可以在低制造温度下、在室温下、或者直接在诸如塑料衬底或膜衬底的低热阻衬底上制造晶体管。进ー步地，可以使用通过喷墨方法或印刷方法形成的晶体管等。结果，可以在室温下、在低真空度中、或者在大型衬底上制造晶体管。由于不要求制造晶体管的掩模(划线板)，因此可以容易地改变晶体管的布局。此外，可以使用具有有机半导体或碳纳米管的晶体管或其他晶体管。结果，可以在柔性衬底上形成晶体管。应当注意的是，氢或卤素可以包含在非晶半导体膜中。此外，作为在其上设置晶体管的衬底，可以使用各种类型的衬底而不限于特定类型。因此，例如可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石头衬底、不锈钢衬底、由不锈钢箔形成的衬底等等。或者，晶体管可以形成在特定衬底上，然后转移到另ー衬底上。通过使用这些衬底，可以形成具有令人满意的特性的晶体管、具有较小功耗的晶体管、不易于断裂的晶体管、或具有高热阻的晶体管。应当注意的是，晶体管可以具有各种模式而不限于特定的类型。例如，可以使用具有两个或多个栅电极的多栅极结构。借助多栅极结构，沟道区被串联连接，其和串联连接的多个晶体管是相同的。结果，可以减小截止电流，通过提高晶体管的耐受电压可以改进可靠性，或者可以获得平坦特性，其中即使当漏源电压在饱和区的工作中发生改变时，漏源电流也不会改变很多。栅电极可以设置在沟道上方和下方。在这种结构中，由于易于形成耗尽层，増加了沟道区，其可以增加电流值或改进S值。当栅电极在沟道上方和下方形成吋，该结构和并联连接的多个晶体管是相同的。或者，栅电极可以设置在沟道上方或下方。可以使用正向交错结构或反向交错结构，或者沟道区可以被分成多个并联连接或串联连接的区域。此外，源电极或漏电极可以与沟道(或其部分)交迭。在这种结构中，可以防止由于在沟道的一部分中积累的电荷而引起的不稳定操作。此外，还可以提供LDD区。在这种结构中，可以减小截止电流，通过提高晶体管的耐受电压可以改进可靠性，或者可以获得平坦特性，其中即使当漏源电压在饱和区的工作中发生改变时，漏源电流也不会改变很多。应当注意的是，作为本发明的晶体管，可以使用各种类型的晶体管，并且晶体管可以形成在各种衬底上。因此，整个电路可以形成在玻璃衬底、塑料衬底、单晶衬底、SOI衬底或任意衬底上。在这种结构中，通过减小部件的数目可以减小成本，或者通过减小与电路部件的连接数目可以改进可靠性。或者，一部分电路可以形成在特定衬底上，而其另一部分形成在另ー衬底上。这就是说，整个电路不需要形成在同一衬底上。例如，一部分电路可以使用晶体管形成在玻璃衬底上，而其另一部分可以形成在单晶衬底上，由此以这种方式形成的IC芯片可以通过将要连接的COG(玻璃上芯片)设置在玻璃衬底上。作为另外的选择，IC芯片可以通过使用TAB(自动载带接合)连接到玻璃衬底或印刷的衬底。以这种方式，当一部分电路形成在同一衬底上时，通过减小部件的数目可以减小成本，或者通过减小与电路部件的连接数目可以改进可靠性。此外，趋于消耗更多功率的具有高驱动电压的部分或具有高驱动频率的部分最好不形成在同一衬底上，以防止功耗增加。 在本发明中应当注意的是，一个像素对应于ー个元件以便控制亮度。例如，ー个像素表示通过其表示亮度的一种颜色元素。因此，此时，在由R(红)、G(緑)和B(蓝)的颜色元素形成的彩色显示器件的情况中，图像的最小単位由R像素、G像素和B像素的三个像素形成。应当注意的是，顔色元素不限于三种颜色，也可以使用三种或更多的顔色，或RGB以外的其他颜色。例如，通过增加白色，可以利用RGBW(W对应于白色)。或者,例如可以附加地利用黄色、青色、品红色、鲜绿色、朱红色等等中的ー种或多种。此外，例如可以附加地利用与RGB中的至少ー种相类似的颜色。例如，可以利用R、G、B1和B2。BI和B2都是具有略微不同频率的蓝色。采用这种颜色元素，可以进行更接近于原始目标的显示，或者可以减小功率消耗。作为另ー个示例，在通过使用多个区域来控制ー种颜色元素的亮度的情况下，该多个区域中的一个对应于ー个像素。因此，例如，在区域灰度等级显示的情况下，用来控制亮度的多个区域被设置用于ー种顔色元素以表示灰度等级，其中用于控制亮度的多个区域中的一个对应于ー个像素。因此，在该情况下，一种颜色元素由多个像素形成。在该情况下，对于显示有贡献的区域可以对于每个像素在一些情况下具有不同的大小。此外，在用于控制一种颜色元素的亮度的多个区域中，即构成一种颜色元素的多个像素，提供给每个像素的信号可以设定得略微不同以便扩大视角。应当注意的是，“ー个像素(三种颜色)”的描述对应于由R、G和B三个像素形成的ー个像素。“ー个像素(一种颜色)”的描述对应于由ー种颜色元素的多个像素形成的一个像素。应当注意的是，本发明包括了其中像素排列(对准)成矩阵的情況。这里，像素的矩阵排列(对准)包括了其中像素在垂直或水平方向上线形排列的情况，或者其中像素排列成Z字形的情況。因此，在通过三种顔色分量(例如，R、G和B)进行全色显示的情况下，包括了三种颜色分量的点的条形排列或三角形排列。此外，也包括了 Bayer排列。应当注意的是，顔色分量不限于三种颜色，可以利用三种或更多的顔色。例如，可以利用具有黄色、青色、品红色等等中的ー种或多种的RGB或RGBW(W对应于白色)。此外，显示区域的大小可以在颜色分量的每个点中是不同的。因此，可以减小功率消耗或可以延长显示元件的寿命。应当注意的是，晶体管是具有包括栅极、漏极和源极的至少三端的元件。沟道区设置在漏区和源区之间。电流可以流经漏区、沟道区和源区。这里，源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等等而改变；因此，难于确定哪个是源极或漏扱。在本发明中，用作源极和漏极的区域可以不被 称为源极和漏极。在该情况下，例如，该区域可以被称为第一端和第二端。应当注意的是，晶体管可以是包括基板、发射极和集电极的至少三端的元件。在这种情况下同样可以将发射极和集电极称为第一端和第二端。应当注意的是，栅极包括栅电极和栅极布线(也被称为栅极线、栅极信号线等等)或其一部分。栅电极对应于与形成沟道区、LDD(轻掺杂漏)区等等的半导体相重叠的部分中的导电膜，并且在其之间插有栅绝缘膜。栅极布线对应于在像素的栅电极之间或者在栅电极和另一布线之间连接的布线。然而，存在有用作栅电极和栅极布线的部分。这种区域可以被称为栅电极或栅极布线。即，存在有不能被清楚地辨别作为栅电极或栅极布线的区域。例如，当沟道区与延伸的栅极布线相重叠时，该沟道区用作栅极布线也用作栅电扱。因此，这种区域可以被称为栅电极或栅极布线。此外，由和栅电极相同的材料形成并连接到栅电极的区域也可以被称为栅电扱。类似地，由和栅极布线相同的材料形成并连接到栅极布线的区域也可以被称为栅极布线。这种区域精确地来说可能不与沟道区重叠，或者可能不具有连接到另ー栅电极的功能。然而，由于制造余量等等，因而存在由和栅电极或栅极布线相同的材料形成并连接到栅电极或栅极布线的区域。因此，这种区域可以被称为栅电极或栅极布线。例如，在多栅晶体管中，一个晶体管的栅电极和另一晶体管的栅电极通常借助由和栅电极相同的材料形成的导电膜而连接。这种区域是在栅电极之间连接的区域；因此，它可以被称为栅极布线。然而，由于多栅晶体管可以被认为是ー个晶体管，这种区域也可以被称为是栅电极。即，由和栅电极或栅极布线相同的材料形成并与其连接的区域可以被称为栅电极或栅极布线。此外，例如，在栅电极和栅极布线之间连接的部分中的导电膜也可以被称为栅电极或栅极布线。应当注意的是，栅极端对应于栅电极的区域或电连接到栅电极的区域的一部分。应当注意的是，源极包括源区、源电极和源极布线(也被称为源极线、源极信号线等等)或其一部分。源区对应于包含大量P型杂质(硼、镓等等)或n型杂质(磷、神等等)的半导体区。因此，包含少量P型杂质或n型杂质的区域，即LDD (轻掺杂漏)区不包括在源区中。源电极对应于由和源区不同的材料形成并电连接到源区的部分中的导电层。然而，包括源区的源电极有时被称为源电扱。源极布线对应于在像素的源电极之间或源电极和另一布线之间连接的布线。然而，存在有用作源电极并也用作源极布线的部分。这种区域可以被称为源电极或源极布线。即，存在有不能被清楚地辨别作为源电极或源极布线的区域。例如，当源区与延伸的源极布线相重叠时，该源区用作源极布线也用作源电极。因此，这种区域可以被称为源电极或源极布线。此外，由和源电极相同的材料形成并连接到源电极的部分、或者连接在源电极之间的部分也可以被称为源电扱。此外，与源区重叠的部分也被称为源电扱。类似地，由和源极布线相同的材料形成并连接到源极布线的区域也可以被称为源极布线。这种区域精确地来说可能不具有连接到另一源电极的功能。然而，由于制造余量等等，因而存在由和源电极或源极布线相同的材料形成并连接到源电极或源极布线的区域。因此，这种区域可以被称为源电极或源极布线。此外，例如，在源电极和源极布线之间连接的部分中的导电膜也可以被称为源电极或源极布线。应当注意的是，源极端对应于源区、源电极或电连接到源电极的区域的一部分。注意类似于源极的描述可以应用于漏扱。 应当注意的是，在本发明中，半导体器件对应于包括具有半导体元件(晶体管、ニ极管等等)的电路的器件，或者能够通过利用半导体特性发挥作用的一般器件。此外，显示器件对应于包括显示元件(液晶元件、发光元件等等)的器件。应当注意的是，显示器件也可以对应于由多个像素构成的显示面板的主体，该多个像素均具有诸如液晶元件或EL元件的显示元件或驱动像素的外围驱动电路,其形成在同一衬底上。此外，显示器件可以包括通过引线接合、凸块等等设置在衬底上的外围驱动电路，即玻璃上芯片(C0G)。此外，显示器件还可以包括柔性印刷电路(FPC)或印刷线路板(PWB)附着于其上的部件(1C、电阻器、电容器、电感器、晶体管等等)。此外，还可以包括光学板，如偏振片、相位改变片等。此外，可以包括背光単元(可以包括导电片、棱镜板、扩展板、反射板、光源(LED、冷阴极管等等))。此外，发光器件尤其对应于包括诸如EL元件或用于FED的元件的自发光型显示元件的显示器件。液晶显示器件对应于包括液晶元件的显示器件。应当注意的是，在本发明中，“形成在特定物体上方”或“形成在特定物体上”的描
述中的“在......上方”或“在......上”的描述并不限于与该特定物体直接接触。这些
描述包括了其中物体不彼此直接接触的情況，即另一部件夹在其之间的情況。因此，例如，“层B形成在层A上方(或在层A上)”的描述包括了其中层B直接接触地形成在层A上的情況，以及另ー层(例如层C、D等等)直接接触地形成在层A上并且层B直接接触地形成
在其上的情況。此外，对于“在......之上”的描述也是类似的，其并不限于直接接触地位
于特定物体上的情况，而是也包括另ー物体夹在其之间的情況。因此，例如，“层B形成在层A之上”的描述包括了其中层B直接接触地形成在层A上的情况，以及另ー层(例如层C、D等等)直接接触地形成在层A上并且层B直接接触地形成在其上的情況。应当注意对于
“在......下”或“在......下方”的描述也是类似的，其包括了部件直接接触的情况和它
们不直接接触的情况。在本发明中，可以通过获得驱动晶体管的阈值电压同时在视频信号的写入周期中写入视频信号而缩短写入周期。因此，每像素的写入周期可以设置得更长，由此可以更精确地写入视频信号，并且可以提供具有更高图像质量的有机EL显示器。此外，由于视频信号可以在同一写入周期中被写入到更多的像素，因此可以提供大型EL显示器和具有更高分辨率的EL显示器。
图I是示出实施例模式I的示意图。
图2是示出实施例模式I的示意图。图3是示出实施例模式I和2的示意图。图4是示出实施例模式I和2的示意图。图5是示出实施例模式2的示意图。图6是示出实施例模式2的示意图。图7是示出实施例模式3的示意图。图8是示出实施例模式3的示意图。图9是示出实施例模式3和4的示意图。图10是示出实施例模式3和4的示意图。图11是示出实施例模式4的示意图。图12是示出实施例模式4的示意图。图13是示出实施例模式5的示意图。图14是示出实施例模式5的示意图。图15是示出实施例模式5和6的示意图。图16是示出实施例模式5和6的示意图。图17是示出实施例模式6的示意图。图18是示出实施例模式6的示意图。图19是示出实施例模式7的示意图。图20是示出实施例模式7的示意图。图21是示出实施例模式7和8的示意图。图22是示出实施例模式7和8的示意图。图23是示出实施例模式8的示意图。图24A和24B是示出实施例I的示意图。图25A至25C是示出实施例5的示意图。图26是示出实施例6的示意图。图27A至27D是示出实施例7的示意图。图28A和28B是示出实施例2的示意图。图29A和29B是示出实施例2的示意图。图30A和30B是示出实施例2的示意图。图31A至31C是示出实施例3的示意图。图32A-1至32D-2是示出实施例3的示意图。图33A-1至33C-2是示出实施例3的示意图。图34A-1至34D-2是示出实施例3的示意图。图35A-1至3OT-2是示出实施例3的示意图。图36A-1至36D-2是示出实施例3的示意图。图37A-1和37B-2是示出实施例3的示意图。
图38A和38B是示出实施例5的示意图。图39A和39B是示出实施例5的示意图。图40A和40B是示出实施例5的示意图。图41是示出实施例8的示意图。图42是示出实施例9的示意图。图43是示出实施例9的示意图。图44是示出实施例9的示意图。
图45是示出实施例9的示意图。图46是示出实施例8的示意图。图47A和47B是示出实施例8的示意图。图48是示出实施例8的示意图。图49是示出实施例8的示意图。图50是示出实施例8的示意图。图5IA和5IB是示出实施例8的示意图。
具体实施例方式尽管将借助实施例模式和实施例并參考附图对本发明进行完整的描述，然而应当理解，各种变化和修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的。因此，除非这种变化和修改偏离了本发明的范围，否则都应将其解释为包含在本发明中。实施例模式I在该实施例模式中，參考图I描述了ー种显示器件的结构，该显示器件包括用于写入视频信号并用于控制提供给EL元件的电流的晶体管，以及用于获得阈值电压以便缩短每个像素的写入时间的晶体管。在图I中，第一晶体管100是工作在饱和区并通过其栅源电压控制流EL元件109的电流值的晶体管。第二晶体管101是具有与第一晶体管100类似特性的晶体管，诸如阈值电压和迁移率，并且与第一晶体管100耦合。第一开关102、第二开关103、第三开关104、第四开关105和第五开关106中的每ー个具有两端和控制端。它们是通过控制端来控制两端之间的导通(开启)或非导通(关断)的开关元件。第一电容器107具有一对电极，并且保持第一晶体管100的栅源电压。第二电容器108具有一对电极，并且保持第二晶体管101的栅源电压。EL元件109是具有一对电极的EL元件，其亮度与电流值成比例地被确定。电源线110对于一行或一列是共用的，以便为像素提供电压。反向电极111作为EL元件109的另ー电极对于所有像素是共用的，以便为像素提供电压。源极信号线112对于ー行或一列是共用的，以便为像素传输电流信号作为视频信号。下面描述图I中的连接关系。电源线110连接到第一晶体管100的第一端、第二晶体管101的第一端、第一电容器107的一个电极、以及第ニ电容器108的ー个电极。第一电容器107的另ー个电极连接到第一晶体管100的栅极，第二电容器108的另ー个电极连接到第二晶体管101的栅极。第一电容器107的另ー个电极和第一晶体管100的栅极经过第四开关105连接到第二电容器108的另ー个电极和第二晶体管101的栅极。第一晶体管100的第二端经过第二开关103连接到第一晶体管100的栅极、经过第一开关102连接到源极信号线112、并且经过第五开关106连接到EL元件109的ー个电扱。第二晶体管101的第二端经过第三开关104连接到第二晶体管101的栅极。这里，第一电容器107的一个电极和第二电容器108的ー个电极仅需要连接到其电位在工作中变为恒定的端子。例如，它们可以连接到前一行的第一开关102的控制端，或者可以附加地提供另ー參考线以便连接。第一开关102、第二开关103、第三开关104、第四开关105和第五开关106可以设置在任何位置，只要图I所示的电路图在图2的周期Tl中与图3等效，并且在图2的周期T2中与图4等效即可。也可以增加开关的数目。此外，图3是在周期Tl中如图I所示的像素电路的等效电路，而图4是在周期T2中如图I所示的像素电路的等效电路。參考图2所示的时序图来描述图I所示的像素电路的工作。描述在周期Tl中的エ作。在周期Tl中，第二开关103导通，由此第一晶体管100连接成ニ极管，第三开关104导通，由此第二晶体管101连接成ニ极管。第四开关105关断，由此第一晶体管100和第二晶体管101电断开。第五开关106关断，由此阻挡了提供给EL元件109的电流供应。第一开 关102导通，并且通过来自源极信号线112的电流输入的视频信号流向第一晶体管100。第ー电容器107保持第一晶体管100的栅源电压，使得视频信号的电流流经第一晶体管100。第二电容器108保持栅源电压，其使得没有电流流向第二晶体管101。S卩，由于第二晶体管101的阈值电压被保持，并且第一晶体管100的诸如阈值电压的特性和第二晶体管101的那些特性(阈值电压、迁移率等等)彼此相类似，因此第二电容器108保持了与第一晶体管100的阈值电压几乎相等的电压。此时，输入作为视频信号的Idata由公式(I)表示，在第ー电容器107中保持的电压由公式⑵表不。[公式I] Idata - -[K供(Tl)-Vthf (I)
JL[公式2] Vgs(Tl) - j^Idata + Vth (2)在公式⑴和⑵中，Idata是流经源极信号线112的视频信号的电流值，其在周期Tl中被输入到像素。P是包含诸如第一晶体管100的沟道长度、沟道宽度、迁移率、或氧化膜的电容的參数的常数。Vgs(Tl)是第一晶体管100的栅源电压。Vth是第一晶体管100的阈值电压以及第ニ晶体管101的阈值电压，这是由于第一晶体管100和第二晶体管101是成对的。下面描述在周期T2中的工作。在周期T2中，第二开关103关断，由此第一晶体管100没有连接成ニ极管。第三开关104关断，由此第二晶体管101没有连接成ニ极管。第四开关105导通，由此第一电容器107和第二电容器108连接。在电容器中保持的电压通过容性耦合被划分。第五开关106导通，并且将与第一晶体管100的栅源电压相对应的电流提供给EL元件109。第一开关102关断，并且阻挡了来自第一源极信号线112的视频信号。此时，第一晶体管100的栅极电压由公式(3)表示，提供给EL元件109的电流值由公式⑷表示。[公式3]
[公式4]
权利要求
1.一种半导体器件，包括 第一晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第二晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第三晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第四晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第五晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第一电容器，包括一个电极和另ー个电极； 第二电容器，包括一个电极和另ー个电极； 电源线， 其中所述电源线连接到所述第一晶体管的所述第一端、所述第二晶体管的所述第一端、所述第一电容器的所述ー个电极以及所述第二电容器的所述ー个电极， 其中所述第一电容器的所述另ー个电极连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第一晶体管的所述第二端通过第一开关连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第二电容器的所述另ー个电极连接到所述第二晶体管的所述栅扱， 其中所述第二晶体管的所述第二端通过第二开关连接到所述第二晶体管的所述栅扱，其中所述第一电容器的所述另ー个电极和所述第一晶体管的所述栅极通过第三开关连接到所述第二电容器的所述另ー个电极和所述第二晶体管的所述栅扱。
2.—种半导体器件，包括 第一晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第二晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第三晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第四晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第五晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第六晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第七晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第一电容器，包括一个电极和另ー个电极； 第二电容器，包括一个电极和另ー个电极；以及 电源线， 其中所述电源线连接到所述第一晶体管的所述第一端、所述第一电容器的所述ー个电极、所述第二晶体管的所述第一端以及所述第二电容器的所述ー个电极， 其中所述第一电容器的所述另ー个电极连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第一电容器的所述另ー个电极和所述第一晶体管的所述栅极连接到所述第六晶体管的所述第一端， 其中所述第一晶体管的所述第二端连接到所述第四晶体管的所述第一端， 其中所述第四晶体管的所述第二端连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第一晶体管的所述第二端连接到所述第三晶体管的所述第一端， 其中所述第一晶体管的所述第二端连接到所述第七晶体管的所述第一端， 其中所述第二电容器的所述另ー个电极连接到所述第二晶体管的所述栅扱， 其中所述第二电容器的所述另ー个电极和所述第二晶体管的所述栅极连接到所述第六晶体管的所述第二端 其中所述第二晶体管的所述第二端连接到所述第五晶体管的所述第一端，以及 其中所述第五晶体管的所述第二端连接到所述第二晶体管的所述栅扱。
3.一种半导体器件，包括 第一晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第二晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第三晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第四晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第五晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第六晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第七晶体管，包括栅极、第一端和第二端； 第一电容器，包括一个电极和另ー个电极； 第二电容器，包括一个电极和另ー个电极；以及 电源线， 其中所述电源线连接到所述第一晶体管的所述第一端、所述第二晶体管的所述第一端、所述第一电容器的所述ー个电极以及所述第二电容器的所述ー个电极， 其中所述第一电容器的所述另ー个电极连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第一晶体管的所述第二端连接到所述第四晶体管的所述第一端， 其中所述第四晶体管的所述第二端连接到所述第一晶体管的所述栅扱， 其中所述第一晶体管的所述第二端连接到所述第七晶体管的所述第一端， 其中所述第二电容器的所述另ー个电极连接到所述第二晶体管的所述栅扱， 其中所述第二晶体管的所述第二端连接到所述第五晶体管的所述第一端， 其中所述第五晶体管的所述第二端连接到所述第二晶体管的所述栅扱， 其中所述第一电容器的所述另ー个电极和所述第一晶体管的所述栅极连接到所述第六晶体管的所述第一端， 其中所述第二电容器的所述另ー个电极和所述第二晶体管的所述栅极连接到所述第六晶体管的所述第二端，以及 其中所述第二晶体管的所述第二端连接到所述第三晶体管的所述第一端。
4.根据权利要求I所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管的所述第二端通过第四开关连接到源极信号线。
5.根据权利要求I所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管的所述第二端通过第五开关连接到发光元件的电极。
6.根据权利要求I所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管的至少ー个包括金属氧化物半导体。
7.根据权利要求I所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管的至少ー个包括ZnO、a-InGaZnO、SiGe 和 GaAs 的至少一个。
8.根据权利要求2和权利要求3的任一项所述的半导体器件，其中所述第三晶体管的所述第二端连接到源极信号线。
9.根据权利要求2和权利要求3的任一项所述的半导体器件， 其中所述第七晶体管的所述第二端连接到发光元件的电极。
10.根据权利要求2和权利要求3的任一项所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管和所述第七晶体管的至少ー个包括金属氧化物半导体。
11.根据权利要求2和权利要求3的任一项所述的半导体器件， 其中所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管和所述第七晶体管的至少ー个包括ZnO、a-InGaZnO、SiGe和GaAs的至少ー个。
全文摘要
第一电容器获得根据流经第一晶体管的编程电流的第一晶体管的栅源电压，第二电容器获得第二晶体管的阈值电压。然后，在第一电容器和第二电容器中保持的电荷被容性耦合。通过使用以容性耦合获得的电压作为第一晶体管的栅源电压，可以将根据编程电流的恒定电流提供给发光元件。
文档编号G09G3/20GK102779473SQ201210221938
公开日2012年11月14日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月16日
发明者梅崎敦司 申请人:株式会社半导体能源研究所