专利名称：发光模块和驱动所述发光模块的方法以及光检测器的制作方法
本分案申请的母案申请的申请号为01121475.9。
本发明涉及一种模块(下文称为发光模块)，其包括一种器件(下文称为发光器件)，所述器件包括在电极之间夹着发光材料的元件(下文称为发光元件)。具体地说，本发明涉及一种包括发光元件(下文称为EL元件)的发光模块，其中使用产生EL(场致发光)作为发光材料。其中，在按照本发明的发光器件中，包括有机EL显示器和有机发光二极管(下文称为OLED)。
此外，在本发明中使用的发光材料包括通过单态激励(singletexcitation)、三态激励(triplet excitation)或者通过单态和三态两种激励发光的所有的发光材料(磷光与/或荧光)。
近些年来，使用产生EL(场致发光)的有机化合物作为发光层的EL元件有了很大的发展，提出了使用多种有机EL膜的EL元件。已经研制了使用这种EL元件作为发光元件的平屏显示器。
作为使用EL元件的发光器件，已知有无源阵列型发光器件和有源阵列型发光器件。无源阵列型发光器件是一种这样的发光器件，其中使用一种具有这样的结构的EL元件，在所述结构中EL膜被夹在以直角相交被设置的带状阳极和阴极之间。此外有源阵列型发光器件是这样一种发光器件，其中每个像素具有薄膜晶体管(下文称为TFT)，所述TFT和EL元件的阳极和阴极中的一个相连，用于控制通过EL元件的电流。
无源型发光器件的优点在于，其具有能够降低成本的简单的结构，但是其缺点是，当像素具有较高的分辨率时(像素数量增加)，EL元件的发光强度需要增加，即需要较大的电流，因而使得增加功率消耗和较少寿命。
在另一方面，在有源阵列型发光器件中，因为像素被TFT控制，所以像素能够保持数据，并且可以使EL元件的亮度保持恒定，而和像素的数量无关，即，EL元件的亮度可以被减到最小，只要用户可以看到即可，从而防止增加功率消耗和减少寿命。
由上述可见，可以认为，有源阵列型发光器件具有较小的功率消耗。不过，因为有源阵列型发光器件由电流驱动，所以需要减少功率消耗。
本发明的一个目的在于提供一种具有小的功率消耗和极好的能见度的发光器件。此外，本发明的另一个目的在于，提供一种电气设备，其具有使用这种发光器件的显示部分，并且具有小的功率消耗和极好的能见度。
按照本发明的发光模块的特征在于，其包括检测器部分，用于检测使用所述发光模块的环境的亮度(下文称为环境亮度)，以及这样的装置，所述装置用于按照环境亮度调节发光元件的亮度，并用于保持发光元件的亮度和环境亮度的比(发光元件的亮度和环境亮度之间的对比度)为一个恒定值。
换句话说，按照本发明的发光模块的特征在于，EL元件的亮度在亮的环境中可以被增加，以便改善能见度，并且在暗的使用环境中，EL元件的亮度可以被减少，以便减少功率消耗而不降低能见度。
最好环境亮度由光检测器检测。本发明的特征还在于，在同一个绝缘基体上形成有包括一个或几个光检测器(一般为光二极管)的检测器部分和用于显示图像的像素部分。即，本发明的特征还在于，包括光二极管的检测器部分利用和晶体管(包括薄膜晶体管和使用块硅制成的MOS晶体管)以及像素部分上的EL元件相同的处理被形成。
在按照本发明的发光模块中，环境亮度利用被形成在发光器件中的检测器部分检测，并通过校正电路根据检测器部分的输出信号计算用于获得EL元件的正确的亮度所需的校正信号。然后，根据校正信号校正流过EL元件的电流的数量，从而保持EL元件的亮度对环境亮度的比(对比度)为恒值。
按照本发明的发光模块在亮的环境中的能见度是极好的，这是因为此时其能够进行足够亮的显示，并且在暗的环境中，能够减少功率消耗，这是因为此时其能够把亮度减到最小，同时保持好的能见度。因此，在显示部分中使用按照本发明的发光模块的电气设备具有极好的能见度，并且能够减少功率消耗。
下面根据附图详细说明本发明的优选实施例，其中
图1A-1C表示发光模块的结构；
图2表示校正电路的结构；图3表示校正电路的结构；图4表示发光模块的截面图；图5A-5E表示发光模块的制造过程；图6表示发光模块的截面结构；图7表示发光模块的截面结构；图8表示发光模块的结构；图9A、9B表示光检测器的结构；图10表示光检测器的结构；图11A、11B表示发光模块的像素部分的结构；图12A、12B表示发光模块的顶部结构和截面结构；图13A、13B表示其中含有驱动电路的发光模块的结构；图14A、14B表示具有外部控制器的发光模块的结构；图15A-15F表示电气设备的具体例子；图16A-16B表示电气设备的具体例子；以及图17表示发光模块的截面结构。
下面说明本发明的优选实施例。图1A是按照本发明的发光模块的电路方块图。发光器件100包括像素部分101，数据信号(视频信号)侧驱动电路102，控制(gate)信号侧驱动电路103，和检测器部分104，校正电路105和发光器件100相连。校正电路105具有运算电路，用于根据来自检测器部分104的信号计算像素部分101的发光元件的亮度。
单片IC，混合IC，或MCM(多片模块)可以用作校正电路105。当使用单片IC时，其可以直接被封装于发光器件100中，并且可以被封装在TAB(自动连接带(Tape Automated Bonding))带上，并作为TCP(Tape Carrier Package)和发光器件100相连。此外当使用混合IC或MCM时，最好利用TAB带的发光器件100相连。
图1B表示检测器部分104的电路结构的一个例子。其中，检测器部分104包括光二极管106，复位TFT 107，缓冲TFT 108，和恒流TFT 109。
复位TFT 107是用于向光二极管106提供反向偏压从而使其回到(复位)初始状态的TFT，返回初始状态的定时由向作为栅极的复位信号线110传递的信号控制。此外，缓冲TFT 108是用于放大由光二极管106检测的信号的TFT，恒流TFT 109是作为恒流源的TFT。其中，缓冲TFT 108和恒流TFT 109起源极跟随器的作用，并且输出信号被传送到输出线111。
其中，恒定电压V1-V3是被施加到光二极管106、复位TFT 107、缓冲TFT 108和恒流TFT 109的固定的电压。一般地说，使用电源电压或地电压作为固定电压。
其中，图1B所示的电路结构是一个例子，可以使用任何公知的电路结构，只要其能够作为光检测器即可。此外，虽然在这个例子中使用TFT作为有源器件，在像素部分由MOS晶体管(具有被形成在半导体衬底上的具有MOS结构的晶体管)构成的情况下，则使用MOS晶体管。
图1C表示像素部分101的电路结构的一个例子。其中，像素部分101包括EL元件112，开关TFT113，电流控制TFT114和电容器115。
开关TFT113是用于控制电流控制TFT114的栅极并使用控制线116作为门把传递给数据线(视频线)117的信号发送给电流控制TFT114的栅极的TFT。此外，电流控制TFT114是用于控制流经EL元件12的电流并把传送给电源线118的信号传递给EL元件12的TFT。
其中图1C所示的电路结构是一个例子，可以使用任何公知的电路结构，只要所述电路结构可以控制EL元件的发光即可。此外，虽然在这个例子中使用TFT作为有源器件，但是也有像素部分由MOS晶体管形成的情况。
图2和图3所示是校正电路105的结构的例子。其中，图2是发光器件100由模拟信号驱动的情况(模拟驱动系统)，图3是发光器件100由数字信号驱动的情况(数字驱动系统)。
在图2中，校正电路105包括A/D转换电路(A/D转换器)201，运算电路202，校正存储器203，和D/A转换电路(D/A转换器)204。其中，最好是，运算电路202和校正存储器203由MCM制成，因为MCM可以提高数据的传送速度。
其中，校正存储器203是用于存储校正数据的存储器，所述校正数据用于校正EL元件的亮度，使得所述亮度对环境亮度的比是常数，即，校正存储器203是用于存储(记忆)相应于环境亮度的亮度校正值数据的存储器，使得确保对于环境亮度的恒定的对比度。当然，需要事先得到和存储相应于环境亮度的亮度的校正值数据。
下面说明在图2所示的模拟驱动系统情况下的信号流。在模拟驱动系统的情况下，决定EL元件的电流数量的信号是图1C中传递给数据线117的信号。
由检测器部分104传递的环境亮度数据(检测器输出信号)由A/D转换电路201转换成数字信号，并被输入给运算电路202。运算电路202根据输入的检测器输出信号和存储在校正存储器203中的数据计算用于获得对于环境亮度的正确亮度所需的数据信号(视频信号)的正确值。
用这种方式，来自信号发生器205的数据信号(视频信号)根据检测器输出信号和存储在校正存储器203中的数据被校正为正确的值，并且被校正过的数据信号再由D/A转换电路204被转换成模拟信号，并被输入给数据信号侧驱动电路102。
下面说明在图3所示的数字驱动系统的情况下的信号流。在数字驱动系统的情况下，决定EL元件的电流数量的信号是在图1c中被传递给电流源线118的信号。
由检测器部分104传递的环境亮度的数据(检测器输出信号)被A/D转换器301转换成数字信号，并被输入给运算电路302。运算电路302根据输入的检测器输出信号和存储在校正存储器303中的数据计算用于获得对于环境亮度的正确亮度所需的电流数量的正确值，并输出具有这个信息的校正信号。
用这种方式，根据检测器输出信号和在校正存储器303中存储的数据计算的校正信号由D/A转换电路304被转换成模拟信号，并被输入给EL驱动电源305。EL驱动电源305是被发送给像素部分101的电流源线的信号(下文称为电源数据信号)的电源，以及用于最后确定流入EL元件的电流的电源。一个电压改变器件306和EL驱动电源305相连，并且电源数据信号根据由校正电路105传递的校正信号被校正，并把被校正过的电源数据信号输入到像素部分101。
用这种方式，首先，由被提供在发光器件中的检测器部分104检测环境亮度，并且校正电路105根据输出信号(检测器输出信号)计算用于获得EL元件的正确亮度所需的数据信号或校正信号。然后，流经EL元件的电流的数量根据数据信号或校正信号被校正，从而产生具有正确的对比度的亮度。
在按照本发明的优选实施例中所述的发光模块在亮的环境中具有极好的能见度，这是因为此时能够进行足够亮的显示，并且在暗的环境中能够减少功率消耗，这是因为此时其能够把亮度减到最小，同时确保好的能见度。因而，在使用本发明的发光模块的电气设备中，能够实现能见度极好的显示和减少功率消耗。
实施例1在本实施例中说明按照本发明的发光模块中包括的截面结构(在密封前的状态下)。在本实施例中，说明发光器件的一个例子(在密封前的状态下)，其中具有检测器部分，像素部分，和在同一绝缘基体上的用于驱动像素部分的驱动电路。其中，检测器部分表示复位TFT和与复位TFT相连的光二极管，驱动电路表示作为基本单元的CMOS电路，像素部分表示一个像素。
在图4中，标号400是绝缘基体(由绝缘衬底、绝缘膜或在表面上具有绝缘膜的衬底构成)，在所述基体上形成有检测器部分、驱动电路和像素部分。检测器部分具有复位TFT451和光二极管452。此外，驱动电路具有N沟道型TFT453和P沟道型TFT454，它们构成CMOS电路。此外，像素部分具有开关TFT455，电流控制TFT456和EL元件457。在这方面，各个TFT可以是具有任何公知结构的TFT。在本实施例中，各个TFT是底栅型(bottom gate type)TFT(特别是，反交错型(inversestagger type)TFT)，但是也可以使用顶栅型(top gate type)TFT(一般地说，平面型TFT)。
此外，在本发明中的检测器部分的电路结构具有图1B所示的结构，像素部分的电路结构具有图1C所示的结构。不过，不仅这种电路结构，而且具有3个或多个TFT的电路结构也可以产生本发明的效果。
下面说明在绝缘基体400上形成的各个TFT的结构。在N沟道型TFT453中，标号401表示栅极，402表示栅极绝缘膜，403表示由n型半导体区(下文称为n型区)构成的源极区，404表示由n型区构成的漏极区，405a，405b表示LDD(轻掺杂漏极)区，406表示沟道形成区，407表示沟道保护膜，408表示第一中间层绝缘膜，409表示源极引线，410表示漏极引线。
此外，在P沟道型TFT454中，标号411表示栅极，402表示栅极绝缘膜，412表示表示由p型半导体区(下文称为p型区)构成的源极区，413表示由p型区构成的漏极区，414表示沟道形成区，415表示沟道保护膜，408表示第一中间层绝缘膜，416表示源极引线，410表示作为和N沟道型TFT453共用的引线的漏极引线。
此外，基本上，复位TFT451具有和N沟道型TFT453相同的结构(它们只有源极引线或漏极引线互不相同)，因而省略其说明。此外，复位TFT451也可以和P沟道型TFT454具有相同的结构。在复位TFT451的情况下，无定形半导体膜(一般是无定形硅膜)419被形成在由n型区构成的漏极区417和p型区418之间，从而形成具有PIN结的光二极管452。其中，标号420表示用于对p型区418提供电压的引线。
此外，一般地说，开关TFT455和N沟道型TFT453具有相同的结构，因而省略其详细说明。也可以利用和P沟道型TFT454相同的结构形成开关TFT455。此外，也可以利用这样的结构形成开关TFT455，在所述的结构中在源极区和漏极区之间形成有两个或多个沟道形成区(多栅极结构)。
此外，基本上，电流控制TFT456具有和P沟道型TFT454相同的结构(它们之间的相互差别是漏极引线是像素电极423)，因而省略其详细说明。此外，也可以利用和N沟道型TFT453相同的结构形成电流控制TFT456。
然后，形成第二中间层绝缘膜(拉平膜)421，其盖住复位TFT451，光二极管452，N沟道型TFT453，P沟道型TFT454，开关TFT455和电流控制TFT456。
此外，第二中间层绝缘膜421具有延伸到电流控制TFT456的漏极区422的连接孔，并且像素电极423和漏极区422相连。像素电极423作为EL元件的阳极，并由具有大的逸出功的导电膜(一般是氧化物导电膜)制成。最好是氧化物导电膜由氧化铟、氧化锡、氧化锌或其化合物制造。此外，在氧化物导电膜中可以添加锗的氧化物。
接着，标号424表示用于盖住像素电极423的端部在本说明中被称为岸(bank)的绝缘膜。最好是岸424由含有硅或树脂膜的绝缘膜构成。在使用树脂膜的情况下，如果在树脂膜中加入碳颗粒或金属颗粒，使得树脂膜的电阻率为1×106欧姆到1×1012欧姆(最好是从1×108欧姆到1×1010欧姆)，则可以防止在膜形成时发生介电击穿。
标号425表示EL层。在这方面，在本说明中，从空穴注入层、空穴输送层、空穴阻止层、电子输送层、电子注入层和电子阻止层选择的层组合中的层叠体相对于发光层被定义为EL层。发光层可以由任何公知的材料制成，并且可以对发光层添加任何公知的掺杂剂(一般为荧光染料)。此外，最好使用通过三态激励发光的有机材料作为掺杂剂，因为这样可以产生高的发光效率。
标号426表示EL元件的阴极，其由具有小的逸出功的导电膜制成。最好是使用含有属于周期表中第一组或第二组的元素的导电膜作为具有小的逸出功的导电膜。在本实施例中，使用由锂和铝的化合物制成的导电膜。
在这方面，像素电极(阳极)423，EL层425和阴极426的层叠体457是一个EL元件。由EL元件457发出的光向着绝缘体400(图4中箭头所示的方向)发射。此外，在使用P沟道型TFT作为电流控制TFT的情况下，如本实施例所述，最好EL元件的阳极和电流控制TFT的漏极相连。
在这方面，有效的是，完全覆盖EL元件457的保护膜(钝化膜)427在形成阴极426之后被形成。可以使用一层碳膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜(silicon nitride oxide film)的绝缘膜，或者使用上述绝缘膜的组合叠层作为保护膜427。
最好使用具有好的覆盖率的膜作为保护膜427，尤其是碳膜，DLC(钻石状碳)碳膜可以被有效地使用。DLC膜可以在从室温到100度的温度范围内被形成，因而也可以以低的热组容易地形成在EL层425上。此外，DLC膜具有高的隔离氧的效果，因而可以有效地阻止EL层425的氧化。因而，DLC膜可以阻止EL层425在密封处理之后的期间内被氧化。
图5表示用于生产图4所示的结构的制造过程。首先，在玻璃衬底501上形成由铬膜制成的栅极电极502-506，并在其上形成氮氧化硅膜(由SiOxNy表示的绝缘膜)制成的绝缘膜507。在栅极绝缘膜507上形成无定形硅膜，并通过构图利用激光退化进行晶体化，从而形成由晶体硅膜制成的半导体膜508-513。这些处理可以利用公知的材料和技术进行(图5A)。
其中，半导体膜508和半导体膜509之间的距离不大于1微米，最好是0.3-0.5微米。
接着在半导体膜508-513上形成由氧化硅膜构成的绝缘膜514-519，并利用公知的方法对其添加磷或砷。用这种方式，形成n型区520-525。n型区520-525含有浓度为1×1020原子/cm3-1×1021原子/cm3的磷或砷(图5B)。
接着，使用栅极电极502-506作为掩模利用背面光刻形成绝缘膜514-519的图形，从而形成绝缘膜(沟道保护膜)526-530。然后，在这种状态下，利用公知的方法再次对其加入磷或砷。用这种方式，形成n型区531-541。n型区531-541含有浓度为1×1017原子/cm3-1×1019原子/cm3的磷或砷(图5C)。
接着形成抗蚀膜542-544，利用公知的方法对其加入硼。用这种方式，形成p型区545-549。p型区545-549含有浓度为3×1020原子/cm3-5×1021原子/cm3的硼。其中，虽然对p型区545-549已经添加有磷或砷，但是加入的硼的浓度是磷或砷的3倍或更多倍，因而p型区545-549被完全从n型区变为p型区(图5D)。
接着除去抗蚀膜542-544，并形成具有氧化硅膜和氮化氧化硅膜的层叠结构的第一中间层绝缘膜550。在第一中间层绝缘膜550上形成连接孔，并形成具有钼和钨的层叠结构的引线551-558。然后，形成由半导体膜构成的转换层559。转换层559是用于吸收光并在光二极管中产生载流子的层，其相应于太阳能电池中的i层(光电转换层)(图5E)。
在这方面，可以使用具有PIN结的公知的层结构作为转换层559。此外，从光的入射侧看来，转换层559可以具有PIN结或NIP结。此外，可以使用无定形半导体膜、晶体半导体膜、或微晶半导体膜作为转换层559的材料。
然后，如图4所示，形成第二中间层绝缘膜421、像素电极423、岸424、EL层425、阴极426、和保护膜427，从而制成具有图4所示的截面结构的发光器件。
如果使用具有本实施例的截面结构的发光器件，则可以提供在亮的环境中能见度极好在暗的环境中能够提供好的能见度同时又能减少功率消耗的发光模块。其中，在本实施例中，图1和图2或者图1和图3所示的结构可以组合。
实施例2在本实施例中，说明一种具有和实施例1不同结构的发光器件(不过，是在密封前的状态下的)的例子。其中，在本实施例中，将说明和实施例1不同的部分。可以参看具有和图4中相同标号的实施例1的说明部分。
在图6中，检测器部分，驱动电路，和像素部分被形成在绝缘基体400上。检测器部分包括有复位TFT451和光二极管(光检测器)601。驱动电路包括由N沟道型TFT453和P沟道型TFT454构成的CMOS电路。像素部分具有开关TFT455，电流控制TFT456和EL元件457。
本实施例和实施例1的区别在于光二极管601的结构。该光二极管由要作为复位TFT451的源极或漏极的引线603、转换层604和反射侧电极(在光的反射侧的电极)605构成。此外，在本实施例中，由含有硅的绝缘膜构成的缓冲层606被形成在第二中间层绝缘膜421上。缓冲层606使引线603和第二中间层绝缘膜421实现紧密接触，并使得第二中间层绝缘膜421能够在形成转换层604时防止被刻蚀。
其中，引线603相对于可见光是透明的，因为其借助于和像素电极423相同的处理被形成。此外，要作为反射侧电极的导电膜最好是具有高的反射率的导电膜，推荐使用含有铝或银为主要成分的导电膜。其中，如果形成氧化物导电膜作为转换层604和反射侧电极605之间的缓冲层，则可以防止转换层604和反射侧电极605发生反应。
如果使用具有本实施例的截面结构的发光器件，则可以提供在亮的环境中能见度极好在暗的环境中能够提供好的能见度同时又能减少功率消耗的发光模块。其中，在本实施例中，图1和图2或者图1和图3所示的结构可以组合。
实施例3在本实施例中，将说明一个和实施例1的结构不同的发光器件的例子(不过是在密封前的状态下)。其中，在本实施例中，将说明和实施例1不同的部分。可以参看具有和图4中相同标号的实施例1的说明部分。
在图7中，检测器部分，驱动电路，和像素部分被形成在绝缘基体400上。检测器部分包括有复位TFT701和光二极管(光检测器)702。驱动电路包括由N沟道型TFT703和P沟道型TFT704构成的CMOS电路。像素部分具有开关TFT705，电流控制TFT706和EL元件457。
首先，本实施例的特征在于，每个TFT的源极线或漏极线被这样形成，使得盖住沟道区域。本实施例的结构具有如图7所示的形状，这是为了遮挡直接进入TFT的沟道形成区的光，从而防止增加漏电流。
此外，在本实施例中，N沟道型TFT被用作电流控制TFT706。其中电流控制TFT706具有基本上和图4所示的N沟道型TFT453相同的结构(它们的区别仅在于源极电极的形状不同)，因而省略其详细说明。其中，电流控制TFT706可以具有和图4所示的P沟道型TFT454相同的结构。
此外，本实施例和实施例1的不同在于光二极管702的结构，并且光二极管由要作为复位TFT701的源极或漏极的引线711、转换层712和发射侧电极(在发光侧的电极)713构成。转换层712可以具有和实施例2的转换层604相同的结构。此外推荐发射侧电极713由氧化物导电膜制成。
在像素部分中，以和引线714相同的处理形成像素电极715。像素电极715是作为EL元件707的阴极的电极，并由含有属于周期表中的第一组或第二组的元素的导电膜构成。在本实施例中，使用由锂和铝的化合物制成的导电膜。其中，在阴极和电流控制TFT相连的情况下，如本实施例所述，最好使用N沟道型TFT作为电流控制TFT。
在形成像素电极715之后，形成绝缘膜(岸)424、EL层716、由氧化物导电膜制成的阳极717和保护膜718，从而制成具有图7所示的结构的发光器件(不过是在密封前的状态下)。推荐EL层716、阳极717和保护膜718的材料和结构参考实施例的材料和结构。
如果使用具有本实施例的截面结构的发光器件，则可以提供在亮的环境中能见度极好在暗的环境中能够提供好的能见度同时又能减少功率消耗的发光模块。其中，在本实施例中，图1和图2或者图1和图3所示的结构可以组合。
实施例4在本实施例中，将说明一个和实施例1的结构不同的发光器件的例子(不过是在密封前的状态下)。其中，在本实施例中，将说明和实施例1不同的部分。可以参看具有和图4中相同标号的实施例1的说明部分。
在图17中，检测器部分和像素部分被形成在绝缘基体400上。其中，驱动电路可以被形成在和实施例2或实施例3相同的绝缘基体上。
检测器部分包括有复位TFT1701和光二极管(光检测器)1702。像素部分具有开关TFT1703，电流控制TFT1704和EL元件17057。
在本实施例中，P沟道型TFT被用作电流控制TFT1704。其中电流控制TFT1704具有基本上和图4所示的电流控制TFT456相同的结构，因而省略其详细说明。其中，电流控制TFT1704可以具有和图4所示的N沟道型TFT455相同的结构。
此外，本实施例和实施例1的不同在于光二极管1702的结构，并且光二极管1702由要作为复位TFT1701的源极或漏极的引线1711、n型半导体层1712、转换层(i型半导体层)1713、p型半导体层1714和光接收侧电极(在接收光的一侧的电极)1715构成。
此外，引线1711以和像素电极(EL元件1705的阳极)1716相同的处理被形成。此外，光接收侧电极1715可以由氧化物导电膜制成。其中，在像素部分，以和引线1711相同的处理形成的像素电极1716和电流控制TFT1704的漏极电气相连。
在形成像素电极1716之后，形成绝缘膜(岸)424、EL层425、阴极426和保护膜427，从而制成具有图17所示的结构的发光器件(不过是在密封前的状态下)。推荐EL层425、阴极426和保护膜427的材料和结构参考实施例的材料和结构。
如果使用具有本实施例的截面结构的发光器件，则可以提供在亮的环境中能见度极好在暗的环境中能够提供好的能见度同时又能减少功率消耗的发光模块。其中，在本实施例中，图1和图2或者图1和图3所示的结构可以组合。
实施例5在本实施例中，说明一种发光器件，所述发光器件的检测器部分、校正电路、驱动电路和像素部分被形成在同一个绝缘基体上。
在图8中，标号800表示本实施例的发光器件，801表示像素部分，802表示数据信号侧驱动电路，803表示控制信号侧驱动电路，804表示检测器部分，805表示校正电路。其中，推荐像素部分801的结构参看图1C，检测器部分804的结构参看图1B。
本发明的特征在于，具有图2或图3所示的结构的校正电路805被形成在和检测器部分、驱动电路、像素部分同一个绝缘基体上。即，在本实施例的发光器件800中，根据由检测器部分804检测的环境亮度由校正电路805输出校正数据信号，用于把像素部分801的亮度调整到正确的强度。
当然，在本实施例的结构中，校正电路805只由晶体管(TFT或MOS晶体管)形成。其中，推荐通过使用包括图4所示的N沟道型TFT453和P沟道型TFT454的CMOS电路设计校正电路。
在这方面，本实施例的结构可以利用实施例1到实施例4的任何一个结构来实现。因为包括本实施例的发光器件的发光模块具有内置的校正电路，和图1所示的结构相比，其重量可以减少，并且可以减少用于连接校正电路和驱动电路所需的管脚数。
实施例6作为光检测器的一个电路可以用作被包括在本发明的发光模块中的检测器部分。在本实施例中，将说明如图9A，9B所示的有源型光检测器的电路结构的例子。
图9A所示的光检测器包括光二极管901，第一复位TFT902，缓冲TFT 903，负载电容904，第二复位TFT905。此外，第一复位信号线906和第一复位TFT902的栅极相连，第二复位信号线907和第二复位TFT905的栅极相连。此外，标号908表示输出线。
此外，图9B中所示的光检测器包括光二极管911，复位TFT912，缓冲TFT913，负载电阻(或负载电容)914。此外，复位信号线915和复位TFT912的栅极相连。此外，标号916表示输出线。
其中在图9A，9B中，恒定电压V1、V2是被提供给光二极管、复位TFT和缓冲TFT的固定电压。一般地说，电源电压或地电压被用作固定电压。
在按照本实施例的发光模块的检测器部分中可以提供一个或几个具有如图9A，9B所示的电路结构的光检测器。此外，图9A，9B所示的电路结构是简单的例子。虽然此处使用TFT作为有源元件，但在像素部分由MOS晶体管构成的情况下，自然使用MOS晶体管。此外，在使用TFT的情况下，可以使用顶栅极型TFT或底栅极型TFT。
在这方面，本实施例的结构可以由实施例1到实施例5的任何一种结构来实现。
实施例7一种作为光检测器的电路可以用作在本发明的发光模块中包括的检测器部分。在本实施例中，说明图10所示的无源型光检测器电路结构的例子。
图10所示的光检测器包括光二极管1001和复位TFT1002。此外，复位信号线1003和复位TFT1002的栅极相连。此外，标号1004表示输出线。
其中，在图10中，恒定电压V1是提供给光二极管的固定电压。一般使用电源电压或地电压作为固定电压。
在按照本实施例的发光模决的检测器部分中可以提供一个或几个具有如图10所示的电路结构的光检测器。此外，图10所示的电路结构是简单的例子。虽然此处使用TFT作为有源元件，但在像素部分由MOS晶体管构成的情况下，自然使用MOS晶体管。此外，在使用TFT的情况下，可以使用顶栅极型TFT或底栅极型TFT。
在这方面，本实施例的结构可以由实施例1到实施例5的任何一种结构来实现。
实施例8在本实施例中，将说明像素部分的像素结构和图1B不同的情况。其中，和图1B标号相同的部分可以参看图1B。
图11A所示的结构的特征在于，清除TFT1101被设置在开关TFT113和电流控制TFT114的栅极之间。清除TFT1101是用于强制被提供给电流控制TFT114的栅极电压转变为0V。清除TFT1101的源极或漏极和电流控制TFT114的栅极相连，并且另一个电极和电流源线118相连，其栅极和要作为清除TFT1101的栅极的引线(清除控制线)1102相连。
此外，图11B所示的结构是一种公知的结构，其中提供有第一TFT1103、第二TFT1104、第三TFT1105、第四TFT1106、第一电容器1107和第二电容器1108。此外，还提供有数据线1109、第一控制线1110、第二控制线1111，第三控制线1112、和电流源线1113，如图11B所示，用于向各个TFT传递信号。
在按照本实施例的发光模块的像素部分中可以形成多个具有如图11A或11B所示的电路结构的像素。此外，图11A，11B所示的电路结构是简单的例子。虽然此处使用TFT作为有源元件，但像素部分可以由MOS晶体管构成。此外，可以使用顶栅极型TFT或底栅极型TFT。
在这方面，本实施例的结构可以由实施例1到实施例7的任何一种结构来实现。
实施例9在按照本发明的发光模块中，可以通过公知的分裂驱动方法利用减少的操作频率驱动数据信号侧驱动电路。分裂驱动方法是一种用于减少操作频率的驱动方法，其中通过在利用点顺序型驱动方法进行驱动的同时把数据信号写在多个像素中。
在这种情况下，需要n个数据信号(视频信号)进行n个分裂的分裂驱动。数据信号和移位寄存器的输出定时同步地被写入n个像素的块中。用这种方式，数据信号侧驱动电路的操作频率可以被减少到1/n。
此外，可以和移位寄存器的输出定时同步地把数据信号写在每个n个像素中。在这种情况下，数据信号侧驱动电路的操作频率也可以被减少到1/n。
在这方面，本实施例的结构可以由实施例1到实施例7的任何一种结构来实现。
实施例10在本实施例中，将参照图12A，12B说明在进行密封处理之后以便保护EL元件的按照本发明的发光模块。其中，本实施例的密封结构可以用于实施例1到实施例4所示的任何结构。如果需要，参看图4的标号。
图12A是表示处理已经进行到对EL元件进行密封的步骤的状态的平面图。图12B是沿图12A的线A-A’取的截面图。由虚线表示的部分1200是像素部分，部分1201是源极信号侧驱动电路，部分1202是栅极信号侧驱动电路，部分1203是检测器部分。此外，标号1204表示覆盖元件，1205表示第一密封元件，1206表示第二密封元件。
此外，标号1207表示作为外部输入端的TAB带，其接收来自外部驱动电路和校正电路的视频信号或时钟信号。其中，虽然只示出了TAB带，但TAB带可以配备有印刷线路板(PWB)或者是TCP。
下面参照图12B说明截面结构。在绝缘基体400上形成有像素部分1200，源极信号侧驱动电路1201和检测器部分1203。像素部分1200包括多个像素，其中每个像素包括电流控制TFT456和与电流控制TFT456的漏极电气连接的像素电极423。此外，源极信号侧驱动电路1201包括由N沟道型TFT453和P沟道型TFT454构成的CMOS电路。另外，检测器部分1203包括和复位TFT451相连的光二极管452。其中，起偏振片(一般是圆形的起偏振片)可以置于绝缘基体400上。
像素电极423作为EL元件的阳极。此外，在像素电极423的两侧形成岸424，并在像素电极423上形成EL层425和EL元件的阴极426。阴极426也作为所有像素的公共线，并最后和TAB带1207电气相连。此外，在像素部分1200、源极信号侧驱动电路1201和检测器部分1203中包括的所有元件都被保护膜427覆盖住。
此外，覆盖元件1204被置于具有密封元件1205的绝缘基体400上。其中，可以这样提供一个垫片，使得在覆盖元件1204和EL元件之间有一间隙。垫片1208被形成在第一密封元件12-5的内部。其中，最好是第一密封元件1205由不允许湿气或氧气通过的材料制成。此外，有效的是，在空间1208淀积具有吸收湿气和防止氧化的效果的物质。
在这方面，推荐形成厚度为2nm-30nm的碳膜(特别是钻石状碳膜)1209a，1209b作为覆盖元件1204的正面和反面上的保护膜。这种碳膜能够阻止氧气和水进入，并在机械上保护覆盖元件1204的表面。
此外，在覆盖元件1204被粘结之后，这样形成第二密封元件，使得其盖住第一密封元件1205的暴露的表面。第二密封元件1206可以用和第一密封元件1205相同的材料制成。
通过利用上述的结构对EL元件进行密封，可以使EL元件和外界完全隔离，从而阻止能够通过氧化使EL层变劣的物质流入湿气和氧气进入。因而，可以提供具有高的可靠性的发光器件。
如图12A，12B所示，具有在同一个绝缘基体上形成的像素部分、驱动电路、和检测器部分以及TAB带的发光模块在本说明中被称为内置驱动电路型的发光模块。
实施例11在实施例10中，图12A，12B所示的内置驱动电路型的发光模块是像素部分和驱动电路被集成在同一个绝缘基体上的例子，但是驱动电路可以作为外部IC(集成电路)来提供。在这种情况下，其结构如图13A所示。
在图13A所示的模决中，TAB带14被连接到有源阵列衬底10上(包括像素部分11，引线12a，12b和检测器部分13)，在所述衬底上形成有包括TFT和EL元件的像素部分，并且印刷线路板15通过TAB带14和所述衬底相连。其中，印刷线路板15的电路方块图如图13B所示。
如图13B所示，至少I/O端口(也叫做输入/输出部分)16，19，源极信号侧驱动电路17，数据信号侧驱动电路18和作为校正电路20的IC被安装在印刷线路板15上。
如上所述，具有这样的结构的模块在本说明中叫做外部驱动电路型的发光模块，在所述结构中具有被形成在同一个绝缘基体上的像素部分和检测器部分的衬底配备有TAB带和作为驱动电路的印刷线路板。
此外，在图14A所示的模块中，内置驱动电路型的发光模块30(包括像素部分31、源极信号侧驱动电路32，数据信号侧驱动电路33，写部分33a，33b，检测器部分34和TAB带35)通过TAB带35配备有印刷线路板36。图14B示出了印刷线路板36的电路方块图。
如图14B所示，在印刷线路板36中，提供有至少I/O端口37，40，控制部分38和作为存储部分39的IC。其中，存储部分39作为图2或图3所示的校正存储器，并且通过被包括在控制部分38中的校正电路调节亮度。此外，控制部分38可以控制各种信号，例如被传递给驱动电路的信号或定时信号。
如上所述，具有这样的结构的模块被叫做外部控制型发光模块，其中具有被形成在同一个绝缘基体上的像素部分、驱动电路就检测器部分的内置驱动电路型的发光模块配备有作为控制器的印刷线路板。
实施例12利用本发明形成的发光模块适用于各种电气设备，其中的像素部分用作图像显示部分。按照本发明的电气设备包括视频摄像机；数字照相机；护目镜型显示器(头戴显示器)；导航系统；音频装置；笔记本个人计算机；游戏机；便携装置(例如易动计算机，便携电话，便携游戏机或电子书)；以及装有记录介质的图像播放装置，这些电气设备的具体例子如图15A-16B所示。
图15A是一种EL显示装置，包括壳体2001，支撑部分2002，和显示部分2003。按照本发明的发光模决可以用作显示部分2003。通过应用按照本发明的发光模块，可以改善EL显示装置的能见度和减少功率消耗。
图15B是一种视频摄像机，其具有主体2101，显示部分2102，声音输入部分2103，操作开关2104，电池2105，和图像接收部分2106。按照本发明的发光模块可以用于显示部分2102中。
图15C是一种数字照相机，其包括主体2201，显示部分2202，和操作开关2204。按照本发明的发光模块可以用作显示部分2202。
图15D是装有记录介质的图像播放装置(特别是DVD播放装置)，其具有主体2301，记录介质(例如CD，LD，DVD)2302，操作开关2303，显示部分(a)2304和显示部分(b)2305。显示部分(a)主要显示图像信息，显示部分(b)主要显示字符信息，按照本发明的发光模块可以用作显示部分(a)和显示部分(b)其中，本发明可以用于装有记录介质的图像播放装置例如CD播放装置和游戏机。
图15E是一种便携(移动)式计算机，其具有主体2401，显示部分2402，图像接收部分2403，操作开关2404和存储器槽2405。按照本发明的发光模块可以用作显示部分2402。这种便携计算机可以在记录介质上记录信息，其中装有快速存储器和非易失存储器，因而可以重现信息。
图15F是一种个人计算机，其具有主体2501，壳体2502，显示部分2503和键盘2504。按照本发明的发光模块可以用作显示部分2503。
此外，利用上述的电气设备显示通过电子通信线路例如互联网，CATV(有线电视)等分配的信息的情况不断增加，特别是，利用这些设备显示运动图形的情况不断增加。在使用利用EL元件的发光模块作为显示部分的情况下，能够显示运动图像而没有延迟，这是因为EL元件具有非常高的响应速度。
此外，因为在发光模块中发光部分消耗电功率，所以最好是在所述发光部分上要被显示的信息被作得尽量小。因而，在发光模块用作主要显示字符信息的情况下，例如便携信息终端，特别是便携电话，音频装置等，最好利用这样的方式驱动发光模块，使得由发光部分形成的字符信息相对于非发光部分的背景被形成。
图16A表示一种便携电话，其具有键操作部分(操作部分)2601，和通过连接部分2603和操作部分2601相连的信息显示部分2602。此外，操作部分2601具有话音输入部分2604和操作键2605，信息显示部分2602具有话音输出部分2606和显示部分2607。
按照本发明的发光模块可以用作显示部分2607。在这方面，在发光模块被用作显示部分2607的情况下，相对于黑色背景显示白色字符可以减少便携电话的功率消耗。
在图16A所示的便携电话的情况下，也可以使用便携电话作为认证系统终端，借助于在被用作显示部分2604的发光模块中设置一个由CMOS电路构成的检测器(CMOS检测器)，通过读取用户的指纹或手掌，对用户进行检验。此外，可以读取外面的亮度，并以这样的方式发光，使得以设置的对比度显示信息。
此外，通过在操作开关2605被使用时减少显示部分2604的亮度，在操作开关的使用完成之后，增加亮度，可以减少便携电话的功率消耗。此外，通过在接收信号时增加显示部分2604的亮度，在电话会话期间减少亮度，可以减少便携电话的功率消耗。另外，通过借助于时间控制，使便携电话具有关断功能，在继续使用时再进行复位，可以减少便携电话的功率消耗。其中，这些功能可以手动地被控制。
图16B表示被安装在机动车辆上的音频装置，其包括壳体2701，显示部分2702，操作开关2703、2704。按照本发明的发光模块可以用作显示部分2702。虽然作为本实施例中的音频装置的一个例子示出了安装在机动车辆上的音频装置(汽车音频装置)，按照本发明的发光模块也可以用于家庭中的音频装置(音频部分)。其中，在发光模块被用作显示部分2704的情况下，通过相对于黑色背景显示白色字符可以减少功率消耗。
如上所述，本发明具有广阔的应用范围，其可以用于各种电气设备。因此，通过使用在亮的和暗的环境中具有极好的能见度的发光模块，可以改善电气设备的显示部分的能见度并减少功率消耗，并且可以在暗的环境中把功率消耗减到最小。此外，具有从实施例1到实施例11的任何结构的发光模块都可以用于本实施例的电气设备中。
按照本发明，利用被提供在发光器件中的检测器部分检测环境亮度，并根据检测器部分的输出信号，由校正电路计算EL元件的正确亮度和为获得正确亮度所需的校正信号。然后，根据校正信号校正通过EL元件的电流，从而保持EL元件的亮度对环境亮度的比为恒值。
因此，按照本发明，能够获得这样一种发光模块，其在亮的和暗的环境中具有极好的能见度，在暗的环境中能够把功率消耗减到最小。因此，使用按照本发明的发光模块的电气设备在显示部分具有极好的能见度，同时能够减少功率消耗。
权利要求
1.一种电子装置，包括发光模块，包括像素部分，包括电流控制TFT和在所述电流控制TFT上并与其电连接的发光元件；传感器部分，包括复位TFT和位于所述复位TFT上并与其电连接的光电二极管，校正电路和驱动器电路，安装在印刷线路板上，通过接线电连接到所述像素部分和传感器部分；其中所述校正电路根据所述传感器部分所感测到的环境亮度来调节发光元件的亮度，并且把亮度与环境亮度的比值保持为恒定的值，其中所述传感器部分安置在所述像素部分外部。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中所述传感器部分包括薄膜光电二极管。
3.一种电子装置，包括发光模块，包括像素部分，包括电流控制TFT和在所述电流控制TFT上并与其电连接的薄膜发光元件；传感器部分，用于感测环境的亮度，包括复位TFT和位于所述复位TFT上并与其电连接的薄膜光电二极管，校正电路和驱动器电路，安装在印刷线路板上，通过接线电连接到所述像素部分和传感器部分；其中所述传感器部分安置在所述像素部分外部。
4.一种电子装置，包括发光模块，包括像素部分，包括电流控制TFT和在所述电流控制TFT上并与其电连接的发光元件；驱动器电路，包括含有n沟道类型的TFT和p沟道类型的TFT的CMOS电路；传感器部分，包括复位TFT和位于所述复位TFT上并与其电连接的光电二极管，控制部分，包括校正电路和存储器部分，安装在印刷线路板上，通过接线电连接到所述像素部分、驱动器电路和传感器部分；其中所述校正电路根据所述传感器部分所感测到的环境亮度来调节发光元件的亮度，并且把亮度与环境亮度的比值保持为恒定的值，其中所述传感器部分安置在所述像素部分外部。
5.如权利要求4所述的电子装置，其中所述传感器部分包括薄膜光电二极管。
6.一种电子装置，包括发光模块，包括像素部分，包括电流控制TFT和在所述电流控制TFT上并与其电连接的薄膜发光元件；驱动器电路，包括含有n沟道类型的TFT和p沟道类型的TFT的CMOS电路；传感器部分，用于感测环境的亮度，包括复位TFT和位于所述复位TFT上并与其电连接的薄膜光电二极管，控制部分，包括校正电路和存储器部分，安装在印刷线路板上，通过接线电连接到所述像素部分、驱动器电路和传感器部分；其中所述传感器部分安置在所述像素部分外部。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中校正电路包括运算电路，用于根据从检测器部分传送的信号来计算发光元件的亮度。
8.如权利要求3所述的电子装置，其中校正电路包括运算电路，用于根据从检测器部分传送的信号来计算发光元件的亮度。
9.如权利要求4所述的电子装置，其中校正电路包括运算电路，用于根据从检测器部分传送的信号来计算发光元件的亮度。
10.如权利要求6所述的电子装置，其中校正电路包括运算电路，用于根据从检测器部分传送的信号来计算发光元件的亮度。
11.如权利要求2所述的电子装置，其中发光元件和薄膜二极管电连接到一晶体管。
12.如权利要求3所述的电子装置，其中发光元件和薄膜二极管电连接到一晶体管。
13.如权利要求4所述的电子装置，其中发光元件和薄膜二极管电连接到一晶体管。
14.如权利要求6所述的电子装置，其中发光元件和薄膜二极管电连接到一晶体管。
15.如权利要求11所述的电子装置，其中晶体管是底栅极型薄膜晶体管。
16.如权利要求12所述的电子装置，其中晶体管是底栅极型薄膜晶体管。
17.如权利要求13所述的电子装置，其中晶体管是底栅极型薄膜晶体管。
18.如权利要求14所述的电子装置，其中晶体管是底栅极型薄膜晶体管。
19.如权利要求1所述的电子装置，其中发光元件是EL元件。
20.如权利要求3所述的电子装置，其中发光元件是EL元件。
21.如权利要求4所述的电子装置，其中发光元件是EL元件。
22.如权利要求6所述的电子装置，其中发光元件是EL元件。
23.如权利要求1所述的电子装置，其中所述电子装置是视频摄像机、数字照相机、计算机以及便携电话之一。
24.如权利要求3所述的电子装置，其中所述电子装置是视频摄像机、数字照相机、计算机以及便携电话之一。
25.如权利要求4所述的电子装置，其中所述电子装置是视频摄像机、数字照相机、计算机以及便携电话之一。
26.如权利要求6所述的电子装置，其中所述电子装置是视频摄像机、数字照相机、计算机以及便携电话之一。
27.如权利要求1所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、第一复位TFT、缓冲器TFT、负载电容和第二复位TFT。
28.如权利要求3所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、第一复位TFT、缓冲器TFT、负载电容和第二复位TFT。
29.如权利要求4所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、第一复位TFT、缓冲器TFT、负载电容和第二复位TFT。
30.如权利要求6所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、第一复位TFT、缓冲器TFT、负载电容和第二复位TFT。
31.如权利要求1所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、复位TFT、缓冲器TFT以及负载电阻或者负载电容。
32.如权利要求3所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、复位TFT、缓冲器TFT以及负载电阻或者负载电容。
33.如权利要求4所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、复位TFT、缓冲器TFT以及负载电阻或者负载电容。
34.如权利要求6所述的电子装置，其中所述传感器部分包括至少一个光学传感器，包括光电二极管、复位TFT、缓冲器TFT以及负载电阻或者负载电容。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种具有极好的能见度又能减少功率消耗的发光模块。所述发光模块包括发光器件，其包括至少像素部分101和检测器部分104，它们被形成在同一个绝缘基体上，此外还包括用于利用检测器部分104检测所使用的环境的亮度并按照所述亮度调节发光器件的亮度，使得保持对于环境亮度的亮度比为恒值的装置。
文档编号H01L25/16GK1835056SQ200610004689
公开日2006年9月20日 申请日期2001年6月11日 优先权日2000年6月12日
发明者山崎舜平, 小山润 申请人:株式会社半导体能源研究所