发光器件及其驱动方法

专利名称：发光器件及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及到发光器件，其中的发光元件和用来控制此发光元件 的晶体管被提供在半导体村底或绝缘表面上，本发明还涉及到驱动发 光器件的方法。更具体地说，本发明涉及到发光器件及其驱动方法， 其中消除了控制发光元件的晶体管的特性起伏的影响。本发明属于有 关采用诸如晶体管之类的半导体元件的发光器件的技术领域。
背景技术：
近年来，采用发光元件的发光器件(图象显示器件)的发展正在 取得进展。发光器件大致分成无源型和有源型。有源型发光器件各在 绝缘表面上具有发光元件和用来控制此发光元件的晶体管。
采用多晶硅膜的晶体管的场效应迁移率(也称为迁移率)高于由 非晶硅膜制作的常规晶体管的迁移率，因而能够比由非晶硅膜制作的 晶体管在更高的速度下工作。因此，能够利用与象素制作在同一个绝 缘表面上的驱动电路来进行对象素的控制，而在常规情况下则是利用 村底外部的驱动电路来进行的。这种有源发光器件具有各种优点，包 括生产成本降低、尺寸减小、成品率上升、以及借助于在同一个绝缘 表面上建立各种各样的电路和元件而得到的产率改善。
有源发光器件的大多数驱动方法是模拟方法和数字方法。模拟方 法对流入发光元件的电流进行控制，以控制亮度并获得灰度。另一方 面，数字方法借助于仅仅在发光元件处于开通状态(其亮度几乎是
100%)的开通态和发光元件处于关断状态(其亮度几乎为o)的关断态
之间进行转换而驱动器件。这只能得到二个灰度，因此，对于数字方 法，已经提出了借助于将其与时间灰度方法和面积比灰度等进行组合 而获得多灰度的技术。
现在参照图14以及图15A和15B来详细描述发光器件的驱动方法。 首先参照图14来描述发光器件的结构。图14示出了发光器件中象素 部分1800的电路图例子。将馈自栅信号线驱动电路的栅信号传送到象素的栅信号线(G1-Gy)，被连接到开关晶体管的栅电极。开关晶体管 被提供在各个象素中，并用1801表示。各个象素的开关晶体管1801 具有源区和漏区，其中之一被连接到用来输入视频信号的源信号线 (SI-Sx)之一，而另一被连接到各个象素的驱动晶体管1804的栅电 极和各个象素的电容器1808。
各个象素的驱动晶体管1804具有连接到电源线(Vl-Vx)之一的 源区，并具有连接到发光元件1806的漏区。电源线(Vl-Vx)的电位 被称为电源电位。各个电源线(Vl-Vx)被连接到各个象素的电容器 1808。
发光元件1806具有阳极、阴极、以及插入在阳极与阴极之间的有 机化合物层。若发光元件1806的阳极被连接到驱动晶体管1804的漏 区，则阳极用作象素电极，而发光元件1806的阴极用作反电极。另一 方面，若发光元件1806的阴极被连接到驱动晶体管1804的漏区，则 发光元件1806的阳极用作反电极，而阴极用作象素电极。
反电极的电位被称为反电位，而为反电极提供反电位的电源被称 为反电源。象素电极的电位与反电极的电位之差，就是驱动电压，且 此驱动电压被施加到有机化合物层。
图15A和15B是当图14的发光器件被模拟方法驱动时的时间图。 在图15A和15B中，从选择一个栅信号线开始到选择下一个栅信号线 结束的周期，被称为一行周期(L)。从一个图象被显示开始到下一个 图象被显示结束的周期被称为一帧周期(F)。图l4的发光器件具有y 个栅信号线，因此，在一个帧周期中提供了 y个行周期(Ll-Ly)。
电源线(VI-Vx)被保持在恒定的电源电位下。反电位即反电极的 电位也被保持恒定。反电位被设置成其与电源电位之差大得足以使发 光元件发光。
在笫一行周期(L1)中，栅信号线(Gl)被馈自栅信号线驱动电 路的栅信号选择。栅信号线被选择意味着其栅电极被连接到此栅信号 线的晶体管被开通。
模拟视频信号被依次输入到源信号线(S1-Sx)。由于被连接到栅 信号线(Gl )的各个开关晶体管1801被开通，故输入到源信号线(Sl-Sx ) 的视频信号，通过开关晶体管1801被输入到驱动晶体管1804的栅电 极。驱动晶体管1804的沟道形成区中流动的电流量，被输入到驱动晶 体管1804的栅电极的信号的电位(电压)电平控制。因此，施加到发 光元件1806的象素电极的电位电平决定于输入到驱动晶体管1804的 柵电极的视频信号的电位电平。简言之，电流以相应于视频信号电位 电平的量而在发光元件1806中流动，发光元件1806从而根据此电流 量而发光。
上述的操作被重复，直至完成对源信号线(S1-Sx)的视频信号输 入。这是第一行周期(Ll)的终点。然后开始第二行周期(L2)，栅 信号线(G2)被栅信号选择。相似于第一行周期(Ll)，视频信号被 依次输入到源信号线(S1-Sx)。
上述的操作被重复，直至完成对所有栅信号线(Gl-Gy)的栅信号 输入，从而结束一帧周期。在一帧周期中，所有的象素被用来形成显 示图象。
如上所述，采用视频信号来控制流入到发光元件中的电流量，且 其中的灰度相应于此电流量而被确定的方法，是一种被称为模拟类型 的驱动方法。简言之，在模拟驱动方法中，根据输入到象素的视频信 号的电位而确定灰度。
另一方面，如上所述，在数字驱动方法中，利用与时间灰度方法 等的组合，得到了多灰度。在与时间灰度方法组合的数字驱动方法中， 根据电流在发光元件的二个电极之间流动的周期的长度来确定灰度 (其详细的时间图未提供)。
下面参照图11A-13所述的是驱动晶体管1804和发光元件1806的 电压-电流特性。图IIA仅仅示出了图14所示象素中的驱动晶体管1804 和发光元件1806。图IIB示出了图IIA的驱动晶体管1804和发光元件 1806的电压-电流特性。图11B中的驱动晶体管1804的电压-电流特性 曲线示出了与源区与漏区之间的电压VDS相关的流动在驱动晶体管 1804的漏区中的电流量。图12示出了驱动晶体管18(M的源区与栅电 极之间的电压V。s彼此不同的多个电压-电流特性曲线。
如图IIA所示，施加在发光元件1806的象素电极与反电极之间的 电压被给定为VBL，而施加在连接到电源线的端子3601与发光元件1806 的反电极之间电压被给定为VT。 VT的数值被电源线(Vl-Vx)的电位固 定。V。s表示驱动晶体管1804的源区与漏区之间的电压，而Ves表示连接到驱动晶体管1804的栅电极的布线3602与源区之间的电压，亦即 驱动晶体管1804的栅电极与源区之间的电压。
驱动晶体管1804和发光元件1806被彼此串联连接。这意味着相 同的电流量在元件(驱动晶体管1804和发光元件1806 )中流动。因此， 图IIA所示的驱动晶体管1804和发光元件1806在表示元件电压-电流 特性的曲线的交叉点(工作点)处被驱动。在图11B中，l对应于反 电极1809的电位与工作点处的电位之间的电压。V。s对应于驱动晶体管 1804在端子3601处的电位与1804在工作点处的电位之间的电压。因
此，Vt等于V壯与Vds之和。
此处考虑V^被改变的情况。如从图IIB可见，随着驱动晶体管18(M 的l V6S - VTB l的增大，换言之，随着l V。s l的增大，流入到驱动晶体 管1804中的电流量也增大。VTH表示驱动晶体管18(M的阈值电压。因 此，如图11B所示，I Ves l的增大自然随之以在工作点处流入到发光 元件1806中的电流量的增大。发光元件1806的亮度正比于流入到发 光元件1806中的电流量而增大。
当流入到发光元件1806中的电流量伴随l VfiS l的上升而增大时， V肚因而增大。当V^增大时，因为VT被是一个被电源线(Vl-Vx)的电 位确定的固定数值，故Vds咸小同等幅度。
如图IIB所示，驱动晶体管1804的电压-电流特性曲线能够被Vcs 和V。s的数值分成二个范围。I Vcs-Vtb |<| VDS l的一个范围是饱和区， 而l Vcs - VTH |>| VDS l的一个范围是线性区。
在饱和区内，下列数学表达式(1)被满足。Ins;故给定为流入到驱 动晶体管1804的沟道形成区中的电流量。P = nC。W/L，其中M表示驱 动晶体管1804的迁移率，C。表示单位面积的栅电容，而W/L表示沟道 形成区的沟道宽度W对其沟道长度L的比率。
IDS =P (Vcs - VTB)2 ……(1) 在线性区中，下列数学表达式(2)被满足。 [数学表达式2]
IDS =P "Vcs - VTB) VDS- VDS2} ...... (2)
从数学表达式(1)可见，饱和区内的电流量很难被Vns改变，而
仅仅决定于Vcs。从数学表达式(2)可见，线性区内的电流量决定于V。s和Ves。随 着l Vesl的增大，驱动晶体管1804开始工作于线性区。、也逐渐增大。 因此，Vds咸小，其减小量与Vel的増大量相同。当Vns减小时，线性区 内的电流量也减小。因此，尽管l Vcs |增大，电流量却不容易增大。 但l Vos 1 = >时，电流量达到IMAX。换言之，无论| Vcs l多么大，也不
流动大于I臨的电流。I阻表示VBL-VT时在发光元件1806中流动的电流 量。
借助于以这种方式对l ves l的电平进行控制，工作点能够被移动
到饱和区或移动到线性区。
理想地说，每个驱动晶体管1804具有相同的特性。但实际上，各 个驱动晶体管1804之间的阈值电压V^和迁移率n常常变化。当各个 驱动晶体管1804之间的阈值电压VTB和迁移率M变化时，如数学表达 式(1)和(2)所示，即使V。s相同，驱动晶体管18(H沟道区这流动 的电流量也要起伏。
图12示出了其阈值电压vtb和迁移率y偏离于理想情况的驱动晶 体管1804的电压-电流特性。实线3701表示理想电压-电流特性曲线。 3702和3703各表示其阈值电压V^和迁移率)li偏离于理想情况的驱动 晶体管1804的电压-电流特性。
饱和区内的电压-电流特性曲线3702和3703偏离于理想电流-电 压曲线3701相同的电流量AI"电压-电流特性曲线3702的工作点 3705处于饱和区内，而电压-电流特性曲线3703的工作点3706处于线 性区内。在此情况下，工作点3705处的电流量和工作点31706处的电 流量偏离于理想电压-电流特性曲线3701在工作点3704处的电流量分 别为AlB和AIc。线性区内工作点3706处的AIc小于饱和区内工作点 3705处的AlB。
总结上述的工作分析，图13示出了驱动晶体管1804的电流量相 对于栅电压IVJ的曲线。当IVesl增大，直至超过驱动晶体管1804的阈 值电压的绝对值IVJ时，驱动晶体管1804被开通，电流开始流动。若 lVcsl进一步增大，则lVj达到满足lVcs-VtJHVmI的数但(此处，用A 表示此数值)，且曲线离开饱和区而进入线性区。若l VM l继续进一
步增大，则电流量增大且最终达到饱和。此时IV。s卜w。
如从图13可见，在lVcsl《IVtbI的范圃内，几乎没有电流流动。满足IVJ《HI < A的范围被称为饱和区，在此范围内，电流量被IVcsl
改变。这意味着，若在饱和区中施加到发光元件1806的电压即使被稍 许改变，发光元件1806中流动的电流量也指数地改变。发光元件1806 的亮度几乎正比于发光元件1806中流动的电流量而上升。总之，在根 据I Ves I而控制流入发光元件中的电流量的模拟驱动方法中，器件主要 工作于饱和区，以便控制亮度并获得灰度。
另一方面，图13中A《IVssl的范围是线性区，在此范围内，流入 到发光元件的电流量被IVesl和lV。sl改变。在线性区中，当施加到发光 元件1806的电压电平被改变时，流入到发光元件1806中的电流量不 太改变。数字驱动方法借助于仅仅在发光元件处于开通(其亮度几乎 为100%)的开通态与发光元件处于关断(其亮度几乎为0%)的关断态 二种状态之间进行转化而驱动器件。当器件工作于A《I Ves I的范围以便 开通发光元件时，电流数值必定接近I隠，且发光元件的亮度达到几乎 100%。另一方面，当器件工作于IVJ > IVcsl的范围以便关断发光元件 时，电流数值几乎为0,且发光元件的亮度达到几乎0%。简言之，由
数字方法驱动的发光器件主要工作于IVTHl > IVJ和A《IVesl的范围内。
在由模拟方法驱动的发光器件中，当开关晶体管被开通时，输入 到象素模拟视频信号转变成驱动晶体管的栅电压。此时，驱动晶体管 漏区的电位根据输入到驱动晶体管栅电极的模拟视频信号的电压而被 确定，且给定的漏电流流入到发光元件。发光元件以相应于漏电流的 量(亮度)发光。如上所述，发光元件的光发射量被控制，从而获得 灰度显示。
然而，上述的模拟方法的缺点是其抗驱动晶体管特性起伏的能力 非常差。利用各个象素的特性起伏的驱动晶体管，即使当相同电平的 栅电压被施加到各个驱动晶体管时，也不可能馈送相同量的漏电流。 换言之，即使发光元件接受相同电压电平的视频信号，各个驱动晶体 管中的特性的稍许起伏也引起发光元件发射光量大幅度变化的光。
模拟驱动方法于是对驱动晶体管之间的特性起伏很敏感，并且是 用常规有源发光器件进行灰度显示的一个不利条件。
若发光器件被数字方法驱动以便处置驱动晶体管之间的特性起 伏，则伴随着有机化合物层的退化，流入到发光元件的有机化合物层 中的电流量^t改变。这是因为发光元件随着老化而自然退化。图18A的曲线示出了发 光元件在退化之前和之后的电压-电流特性曲线。在数字驱动方法中， 如上所述，发光器件工作于线性区。当发光元件退化时，其电压-电流 特性曲线如图18A所示被改变，使其工作点被偏移。这就引起发光元 件二个电极之间流动的电流量的改变。

发明内容
考虑到上述问题而提出了本发明，因此，本发明的目的是提供一 种发光器件及其驱动方法，其中的发光器件用模拟方法来驱动，并消 除了晶体管之间特性起伏的影响以获得清晰的多灰度显示。本发明的 另一目的是提供以此发光器件作为其显示器件的电子设备。
本发明的再一目的是提供一种发光器件及其驱动方法，其中在发 光元件二个电极之间流动的电流量随老化的变化被减小，以便获得清 晰的多灰度显示。本发明的还一目的是提供以此发光器件作为其显示 器件的电子设备。
根据上述情况，本发明提供了一种发光器件及其驱动方法，其中 借助于对提供在象素中的驱动晶体管的特性进行规定，以及借助于根 据特性规定而修正待要输入到象素的视频信号，来消除驱动晶体管之 间特性起伏的影响。
本发明利用了下列事实，即发光元件的发光量(亮度)受流入到 发光元件中的电流量的控制。换言之，若发光元件接收所希望的电流 量，就有可能使发光元件以所希望的量发光。因此，适合于各个象素 的驱动晶体管特性的视频信号被输入到各个象素，致使所希望的电流
量流入到各个发光元件中。以这种方式，发光元件能够以所希望的量 发光，而不受驱动晶体管之间特性起伏的影响。
下面描述的是本发明的关键，即驱动晶体管特性的规定方法。首 先，安培表被连接到向发光元件馈送电流的引线，以便测量流入到发 光元件中的电流。例如，安培表被连接到向发光元件馈送电流的引线， 例如电源线或反电源线，并测量流入到发光元件中的电流。在测量电 流的过程中，要确保视频信号从源信号线驱动电路仅仅被输入到特定 的象素(最好是一个象素，但也可以是多个特定的象素)而没有电流 在其它象素的发光元件中流动。以这种方式，安培表能够测量仅仅在 特定象素中流动的电流。若不同电压值的视频信号被输入，则能够对各个象素测量与不同电压值相关的多个电流值。
在本发明中，用P(P" P2，…，Pn, n是至少等于或大于2的自 然数)表示视频信号。借助于计算显示平板中的每个象素不发光时的 电流值1。与显示平板中只有一个象素发光时的电流值It， 12，…，In 之间的差别，而得到对应于视频信号P (P,， P2， ... ， Pn)的电流值Q (Q,， Q2， ... ， Qn)。对各个象素得到P和Q，以便用插入法获得象素 的特性。插入法是一种用来获得在函数的二个或更多个点处函数值之 间一个点的近似的计算方法，或一种借助于在二个点之间的一个点处 提供(插入)函数值而展开函数的方法。用来提供近似的表达式被称 为插入表达式，示于表达式(3).
<formula>formula see original document page 13</formula> ……(3)
借助于用对各个象素测得的视频信号P (P" P2，…，Pn)的值和 对应于视频信号的电流值Q (Qi， Q2，…，Qn)替换数学表达式(3) 中的P和Q，来获得插入函数F。得到的插入函数F被存储在提供于发 光器件中的诸如半导体存储器或磁性存储器之类的存储媒质中。
为了使发光器件显示一个图象，用存储在存储媒质中的插入函数F 来计算适合于各个象素的驱动晶体管特性的视频信号(P)。当得到的 视频信号(P)被输入到象素时，所希望的电流量就在各个发光元件中 流动，从而得到所希望的亮度。
根据本发明的发光器件的定义包括具有发光元件和驱动电路的 象素部分被密封在衬底与覆盖元件之间的显示平板(发光屏)、借助 于将IC等安装到显示平板而得到的发光模块、以及用作显示器件的发 光显示器。换言之，"发光器件"是发光平板、发光模块、发光显示 器的通用术语。发光元件不是本发明不可缺少的组成部分，在本说明 书中，不包括发光元件的器件也被称为发光器件。
根据本发明，提供了包括具有象素的显示平板的发光器件，各个 象素包括发光元件，此器件的特征是包含
用来测量象素的电流值的电流测量装置；
利用由电流测量装置输出的电流值来计算对应于象素的插入函数 的计算装置；
用来存储各个象素的插入函数的存储装置；以及利用存储在存储装置中的插入函数来修正视频信号的信号修正装置。
电流测量装置具有用来测量发光元件二个电极之间流动的电流的 装置，相当于例如安培表或由电阻元件和电容器元件组成的利用电阻 分配来测量电流的电路。计算装置和信号修正装置具有进行计算的装
置，相当于例如微计算机或CPU。存储装置相当于诸如半导体存储器或
磁性存储器之类的熟知的存储媒质。象素的不发光状态指的是象素的 发光元件不发光的状态，亦即其中被输入"黑色"图象信号的象素的 状态。象素的发光状态指的是象素的发光元件发光的状态，亦即其中 被输入"白色"图象信号的象素的状态。
根据本发明，提供了一种驱动具有显示平板的发光器件的方法，
此方法的特征是包含
测量显示平板中每个象素不发光时的电流值1。；
测量视频信号P" P2，…，Pn (n是自然数)被输入到显示平板的 象素时的电流值I" 12，…，In;
利用是为电流值I。与电流值H…，In之间的差别的Q"Q2，…， Qn、视频信号P,， P2，…，Pn、以及插入表达式Q-F(P)，计算插入函 数F;以及
利用插入函数F，修正输入到显示平板的象素的视频信号。
本发明中的象素的典型结构包括用来控制发光元件二个电极之间 流动的电流的第一半导体元件、用来控制视频信号到象素的输入的第 二半导体元件、以及用来保持视频信号的电容器元件。半导体元件相 当于晶体管或具有开关功能的其它元件。电容器元件具有保持电荷的 功能，其材料没有特别的限制。
如上所述构成的本发明能够提供发光器件及其驱动方法，其中用 模拟方法来驱动发光器件，并消除了晶体管之间特性起伏的影响，从 而获得清晰的多灰度显示。而且，本发明能够提供发光器件及其驱动 方法，其中减小了发光元件二个电极之间流动的电流量随老化的变化， 从而获得清晰的多灰度显示。


在附图中
图l是本发明的发光器件的电路图；图2是本发明的发光器件的电路图3A和3B示出了根据本发明的发光器件的驱动方法；
图4A-4D是输入到本发明的发光器件的信号的时间图5示出了视频信号与电流值之间的关系；
图6是本发明的发光器件中的象素的电路图7示出了本发明的发光器件的剖面结构(向下发射)；
图8A-8C示出了本发明的发光器件，其中图8A示出了器件外部；
图9示出了本发明的发光器件的外部；
图10A-10H示出了具有本发明的发光器件的电子设备的例子； 图11A和11B分别为示出了发光元件与驱动晶体管的连接结构的 视图，和示出了发光元件与驱动晶体管的电压-电流特性的视图； 图12示出了发光元件与驱动晶体管的电压-电流特性； 图13示出了驱动晶体管的栅电压与漏电流之间的关系； 图14是发光器件的象素部分的电路图； 图15A和15B是输入到发光器件的信号的时间图； 图16示出了视频信号与电流值之间的关系； 图17A和17B示出了本发明的发光器件的剖面结构(向上发射)；
而
图18A-18C示出了发光元件和驱动晶体管的电压-电流特性以及象 素的电路图。
具体实施方式
实施方案模式
下面参照图1-5来描述本发明的实施方案模式。
图1是发光器件的电路图例子。在图1中，发光器件具有象素部 分103、以及被安排在象素部分103外围的源信号线驱动电路101和栅 信号线驱动电路102。图1的发光器件具有一个源信号线驱动电路101 和一个栅信号线驱动电路102，但本发明不局限于此。取决于象素IOO 的结构，可以随意设定源信号线驱动电路101和栅信号线驱动电路102 的数目。
源信号线驱动电路101具有移位寄存器101a、緩冲器101b、以及 取样电路101c。但本发明不局限于此，101可以具有保持电路等。
时钟信号(CLK)和起始脉冲(SP)被输入到移位寄存器101a。响应于时钟信号(CLK)和起始脉冲(SP)，移位寄存器101a顺序产生 时间信号，这些时间信号通过缓冲器101b被顺序输入到取样电路 lOlc。
馈自移位寄存器101a的时间信号被緩冲器101b緩冲并放大。时 间信号被输入其中的布线，被连接到许多电路或元件，因而具有大的 负载电容。緩冲器101b被提供来避免大负载电容引起的时间信号的迟 钝升降。
取样电路101c响应于从緩冲器101b输入的时间信号而将视频信 号顺序输出到象素100。取样电路101c具有视频信号线125和取样线 (SAl-SAx)。注意，本发明不局限于这种结构，101c可以具有模拟开 关或其它的半导体元件。
象素部分103具有源信号线(S1-Sx)、栅信号线(Gl-Gy)、电 源线(Vl-Vx)、以及反电源线(El-Ey)。多个象素IOO;故排列在象 素部分103中，使之形成矩阵图形。
电源线(Vl-Vx)通过安培表130被连接到电源131。安培表l30 和电源131可以被形成在不同于其上形成象素部分103的衬底上，通 过连接件等被连接到象素部分103。作为变通，如果有可能的话， 和131可以被形成在与形成象素部分103的衬底相同的村底上。安培 表130的数目和电源131的数目没有特别的限制，可以随意设定。若 安培表130被连接到向发光元件111供应电流的布线，就足够了。例 如，安培表130可以被连接到反电源线(El-Ey)。简言之，安培表l30 的位置没有特别的限制。安培表130相当于测量装置。
安培表130测得的电流值作为数据被送到修正电路210。修正电路 210具有存储媒质(存储装置)211、计算电路(计算装置)202、以及 信号修正电路(信号修正装置)204。信号修正电路210的结构不局限 于图l所示的，210可以具有放大电路、转换电路等。如有需要，修正 电路210可以仅仅具有存储媒质211。可以随意设定修正电路210的结 构。
存储媒质211具有第一存储器200、第二存储器201、以及第三存 储器203。但本发明不局限于此，存储器的数目可以由设计者随意设定。 诸如ROM、 RAM、快速存储器、或磁带之类的熟知存储媒质能够被用作 存储媒质211。当存储媒质211与其上放置象素部分的衬底集成时，最好用半导体存储器特别是ROM作为存储媒质211。若本发明的发光器件 被用作计算机的显示器件，则存储媒质211可以被提供在计算机中。
计算电路202具有计算措施。更具体地说，计算电路202具有从 电流值L， 12，…，In减去象素部分103不发光时的电流值1。而计算 电流值Q,， Q2，…，Q-的计算措施。计算电路202具有从在视频信号 Pi， P2， ... ， Pn被输入到象素100时的电流值Qi, Q2，…，0 计算上 述表达式(3)的插入函数的措施。熟知的计算电路或微计算机能够被 用作计算电路202。若本发明的发光器件被用作计算机的显示器件，则 计算电路202可以被提供在计算机中。
信号修正电路204具有修正视频信号的措施。更具体地说，204具 有利用存储在各个象素100的存储媒质211中的插入函数F和上述表 达式(3)而修正输入到象素100的视频信号的措施。熟知的信号修正 电路、微计算机等能够被用作信号修正电路204。若本发明的发光器件 被用作计算机的显示器件，则信号修正电路2(M可以被提供在计算机 中。
源信号线(Sl-Sx )通过取样晶体管126被连接到视频信号线125。 取样晶体管126具有源区和漏区，其中之一被连接到源信号线S(Sl-Sx 之一)，另一被连接到视频信号线125。取样晶体管126的栅电极被连 接到取样线SA ( SA1-Sax之一 )。
图2示出了一个象素100，即行j和列i上的一个象素的放大图。 在此象素(i，j)中，111表示发光元件，112表示开关晶体管，ll3 表示驱动晶体管，而114表示电容器。
开关晶体管112的栅电极被连接到栅信号线(Gj)。开关晶体管 112具有源区和漏区，其中之一被连接到源信号线(Si)，另一被连接 到驱动晶体管113的栅电极。开关晶体管112是在信号被输入到象素 (i， j)时用作开关元件的晶体管。如图1所示而不是如图2所示，其上 连接开关晶体管112的源信号线(Si)，通过取样晶体管U6被连接 到视频信号线125。
电容器114被提供来保持开关晶体管112不被选择(关断状态) 时的驱动晶体管113的栅电压。虽然本实施方案模式采用了电容器 114，但本发明不局限于此。电容器114可以,皮略去。
驱动晶体管113的源区被连接到电源线(Vi)，而113的漏区被连接到发光元件111。电源线(Vi)通过安培表130被连接到电源131， 并接收恒定的电源电位。电源线Vi还被连接到电容器114。驱动晶体 管113是用作控制馈送到发光元件111的电流的元件(电流控制元件) 的晶体管。
发光元件111由阳极、阴极、以及插入在阳极与阴极之间的有机 化合物层组成。若阳极被连接到驱动晶体管113的漏区，则阳极用作 象素电极，而阴极用作反电极。另一方面，若阴极被连接到驱动晶体 管113的漏区，则阴极用作象素电极，而阳极用作反电极。
发光元件被构造成有机化合物层被夹在一对电极(阳极和阴极) 之间。有机化合物层可以由熟知的发光材料组成。存在着二种有机化 合物层结构单层结构和多层结构。二种结构都可以采用。有机化合 物层的发光被分成从单重激发态返回到基态时的发光(荧光)和从三 重激发态返回到基态时的发光(磷光)。二种发光都可以作用。
发光元件的反电极被连接到反电源121。反电源121的电位被称为 反电位。象素电极的电位与反电极电位之差，是施加到有机化合物层 的驱动电压。
接着，参照图3A来描述根据本发明的有关对提供在各个象素100 中的驱动晶体管113的特性进行规定以及基于图1和2所示发光器件 中的规定而修正待要输入到各个象素100的视频信号的方法。为了使 解释易于理解，此方法的各个阶段被称为步骤l-步骤5,图3B示出了 修正电路210，在图3A和3B之间可进行交叉参考。
图4A-4D是从提供在发光器件中的驱动电路(源信号线驱动电路 101和栅信号线驱动电路102)输出的信号的时间图。由于象素部分103 具有y个栅信号线，故在一帧周期中提供了 y个行周期(Ll-Ly)。
图4A示出了借助于在一行周期(L)中反复选择一个栅信号线G (Gl-Gy之一)而完成y个栅信号线(Gl-Gy)的选择之后，如何度过 一帧周期。图4B示出了借助于同时反复选择一个取样线SA (SAl-SAx 之一)而完成所有x个取样线(SAl-SAx)的选择之后，如何度过一行 周期。图4C示出了在步骤1中视频信号P。如何被输入到源信号线 (Sl-Sx)。图4D示出了在步骤2中视频信号P" P2， P3和P。如何被 输入到源信号线(Sl-Sx)。
首先，在步骤1中，使象素部分103处于全黑状态。全黑状态指的是每个发光元件111都停止发光的状态，亦即没有象素发光的状态。
图4C示出了在步骤1中视频信号P。如何被输入到源信号线(S1-Sx)。 在图4C中，视频信号P。仅仅在一行周期中被输入到源信号线(Sl-Sx)。 实际上，视频信号P。在一帧周期(F)中提供的所有行周期(Ll-Ly) 中被输入到源信号线。当在一帧周期中完成将相同的视频信号P。输入 到所有象素100时，提供在象素部分103中的每个发光元件111就停 止发光(全黑状态)。
在达到这一状态之后，用安培表130测量电源线(VI-Vx)中流动 的电流值I。。此时测得的电流值1。相当于若在发光元件111的阳极与 阴极之间存在着短路，或在某些象素100中存在着短路，或若FPC未 被牢固地连接到象素部分103时，意外流动的电流值。测得的电流值 Io被存储在提供于连接电路210中的第一存储器200中，从而结束步 骤1。
接着，在步骤2中，不同的视频信号P" P2， P3和P。被输入到提 供在象素部分103中的象素100。
在本实施方案模式中，如图4D所示，4个彼此台阶状变换的视频 信号P" P2, P3和P。被输入到源信号线(S1-Sx)。简言之，在一行周 期(L)中，4个视频信号P" P2， P3和P。被输入到象素IOO之一，并 借助于重复此操作，在一帧周期(F)中，4个视频信号Pn P2， P3和 P。被输入到象素部分103中的所有象素100。
然后，响应于3个视频信号P" P2， P3，流入驱动晶体管113中亦 即电源线(Vl-Vx)中的电流值净皮安培表130测量。
虽然在本实施方案模式中，在一行周期(L)中，4个彼此台阶状 变换的视频信号P15 P2， P3和P。被输入到一个象素，但本发明不局限 于此。例如，可以在一行周期(L)中仅仅输入视频信号Pi，以便在下 一个行周期(L)中输入视频信号P"再在下一个行周期中输入视频信 号P"在本实施方案模式中输入的4个视频信号P15 P2， P3和P。被彼 此台阶状变换。但在本发明中，若电压值不同的视频信号被输入以测 量与电压值不同的视频信号相关的电流值，就足够了。例如，彼此以 斜坡状方式(如锯齿)变换的视频信号可以被输入，以便用安培表130 以规则的间多巨测量多个电流值。
现在，作为例子来描述第j行上的栅信号线(Gj)被馈自栅信号线驱动电路102的栅信号选择的情况。在一行周期(Lj)中，4个视频 信号P" P2， P3和P。被输入到象素(1， j)，象素(1， j)之外的象素 因而都被关断。因此，安培表130测得的电流值是在特定象素(1， j) 的驱动晶体管113中流动的电流值与步骤1中测得的电流值1。之和。 然后，在象素(l，j)中测量分别与P15 P2， P3相关的电流值L， 12, 13，且测得的电流值L， 12， 13被存储在第二存储器201中。
接着，视频信号P。被输入到象素(1， j)，以使象素(1， j)的发 光元件lll停止发光，致使象素(l，j)不再发光。这是为了防止电流 在测量下一个象素(2， j)的过程中流动。
然后，4个视频信号P" P2， P3和P。被输入到象素(2，j)。分别 与视频信号Pi， P2， P3相关的电流值L， 12， 13，被获得并存储在第二 存储器201中。
以这种方式重复上述操作，直至完成将视频信号输入到行j和列 l-x上的象素。换言之，当视频信号到所有源信号线(Sl-Sx)的输入 结束时，就结束了一行周期Lj。
然后开始下一个行周期Lj+1,栅信号线Gj+,被馈自栅信号线驱动电 路102的栅信号选择。然后，4个视频信号P" P2， P3和P。被输入到 每一个源信号线(Sl-Sx)。
重复上述操作，直至完成将栅信号输入到所有栅信号线(G1-Gy)。 这就完成了所有的行周期(Ll-Ly)。当所有行周期(L1-Ly)被完成 时， 一帧周期就结束。
以这种方式，分别与输入到象素部分103中的象素100的3个视 频信号P" P2， P3相关的电流值L， 12， 13就被测量。获得的数据被存 储在笫二存储器201中。
从对象素部分103中各个象素IOO测得的电流值I" I" I"计算 电路202计算其与步骤1中存储在第一存储器200中的电流值Io之差。
于是得到电流值Q" Q2和Q"于是得到下列表达式。 Q产I「 I。 Q2= 12- I。 Q3= 13- I。
电流值(h, Q2和Q3被存储在第二存储器201中，从而结束步骤2。 若象素部分103没有短路的象素，且若FPC被牢固地连接到象素部分103，则测得的电流值I。为O或几乎为0。在此情况下，可以略去 对象素部分103中各个象素100的从电流值L， 12， 13减去电流值I。 的操作以及测量电流值1。的操作。这些操作可以是可选的。
在步骤3中，计算电路202利用上述表达式(1)计算各个象素的 驱动晶体管的电流-电压特性(Ids-Vm特性)。若表达式(1)中的IDS、 Vcs、 Vth分別是I、 P、 B，且Q产I。，则得到下列表达式(4)。
Q=A*(P-B)2 ......(4)
在表达式(4)中，A和B各为常数。当已知至少二组数据(P，Q) 时，能够得到常数A和常数B。详细地说，借助于用已经在步骤2中得 到的至少二个电压值不同的视频信号(P)以及与此视频信号(P)相 关的至少二个电流值(Q)替换表达式(3)中的变量，能够获得常数A 和常数B。常数A和常数B被存储在第三存储器203中。
使具有一定电流值(Q)的电流流动所需的视频信号(P)的电压 值，能够从存储在第三存储器203中的常数A和常数B得到。此计算
使用了下列表达式(5)。
P= (Q/A)1/2+B =U I- I。)/A}m+B……(5)
此处给出了一个例子，并用表达式(4)和(5)计算了象素D、 E、 F的常数A和常数B。结果被示于图5。如图5所示，当同一视频信号 (作为例子，此处是视频信号P2)被输入到象素D、 E、 F时，Iq所示 的电流在象素D中流动，Ir所示的电流在象素E中流动，而Ip所示的 电流在象素F中流动。即使输入相同的视频信号(PJ ，由于提供在象 素D、 E、 F中的晶体管的特性彼此不同，各个象素D、 E、 F中的电流 值仍然变化。本发明借助于利用上述表达式(4)来输入适合于各个象 素100特性的视频信号，消除了特性起伏的这种影响。
虽然在图5中，利用表达式(4)和(5)，象素D、 E、 F中的特 性被表示为二次曲线，但本发明不局限于次。图16示出了一些曲线， 其中利用下列表达式(6)，输入到象素D、 E、 F的视频信号(P)和 与此视频信号(P)相关的电流值(Q)之间的关系被表示为直线。Q=a*P+B ......(6)
借助于用步骤2中对各个象素得到的电压值(P)和电流值(Q) 替换表达式(6)中的变量，计算了常数a和常数b。得到的常数a和 常数b被存储在各个象素100的第三存储器203中，从而结束步骤3。
在图16的曲线中，相似于图5所示的曲线，当同一个视频信号(作 为例子，此处是视频信号P2) ^皮输入到象素D、 E、 F时，Iq所示的电 流在象素D中流动，Ir所示的电流在象素E中流动，而Ip所示的电流 在象素F中流动。即使输入同一个视频信号(P2),由于提供在象素D、 E、 F中的晶体管的特性彼此不同，各个象素D、 E、 F中的电流值仍然 变化。本发明借助于利用上述表达式(6)来输入适合于各个象素100 特性的视频信号，消除了特性起伏的这种影响。
对于规定视频信号电压值(P)与电流值(Q)之间关系的规定方 法，可以使用图5所示的二次曲线或图16所示的直线。样条曲线或 Bezier曲线也可以被用于规定方法。若电流值在曲线中不好表示，则 可以利用最小二乘方方法来优化曲线。规定方法没有特别的限制。
接着，在步骤4中，利用上述表达式(5)和(6)等，信号修正 电路204计算适合于各个象素100特性的视频信号电压值。然后结束 步骤4而进入步骤5，其中计算得到的视频信号被输入到象素100。这 使得有可能消除驱动晶体管之间特性起伏的影响并使所希望的电流量 在发光元件中流动。结果，能够得到所希望的发光量(亮度)。对各 个象素100计算得到的常数一旦被存储在第三存储器203中，就只需 要交替地重复步骤4和步骤5。
再参照图5。若象素D、 E、 F要以相同的亮度发光，则各个象素必 须接收相同的电流值Ir。如图5所示，为了使相同的电流量在各个象 素中流动，适合于其驱动晶体管特性的视频信号必须被输入到各个象 素，且视频信号P,必须被输入到象素D，视频信号P2必须被输入到象 素E，视频信号P3必须被输入到象素F。因此，必须在步骤4中得到适 合于各个象素特性的视频信号，并将得到的信号输入到各个象素。
可以在图象被实际显示之前或之后，立即用安培表进行测量 与多个不同视频信号相关的多个电流值的操作(步骤1-步骤3的操作)， 或可以按规则的间隔进行。作为变通，可以在给定信息被存储在存储 装置中之前进行操作。也可能在发货之前只进行一次操作。在此情况下，计算电路202中计算的插入函数F被存储在存储媒质211中，然 后，存储媒质211与象素部分103集成。以这种方式，借助于查询存 储在存储媒质211中的插入函数F，能够计算适合于各个象素特性的视 频信号，发光器件因而不需要具有安培表130。
在本实施方案模式中， 一旦插入函数F被存储在存储媒质211中， 随着需要的出现待要输入到象素100的视频信号被计算电路202基于 插入函数F计算，计算得到的视频信号然后被输入到象素100。但本发 明不局限于此。
例如，可以利用计算电路202，基于存储在存储媒质211中的插入 函数F，对各个象素IOO预先计算对应于待要显示的图象的灰度数目的 视频信号的数目，以便将计算得到视频信号存储在存储媒质211中。 若要以例如16个灰度来显示图象，则预先对各个象素IOO计算对应于 16个灰度的16个视频信号进行计算，并将计算得到的视频信号存储在 存储媒质211中。以这种方式，当要得到给定灰度时待要输入的视频 信号的信息，被存储在各个象素100的存储媒质211中，使得有可能 基于此信息来显示图象。简言之，利用存储在存储媒质211中的信息， 能够显示图象而无需在发光器件中提供计算电路202。
在利用计算电路202预先对各个象素100计算对应于待要显示的 图象的灰度数目的视频信号的数目情况下，存储媒质211可以存储借 助于用Y值对计算得到的视频信号进行Y修正而得到的视频信号。所 用的Y值可以是对整个象素公共的，或可以在象素之间变化。这使得 有可能显示清晰的图象。
实施方案1
本发明还可应用于象素结构不同于图2的发光器件。本实施方案 参照图6以及图18B和18C来描述其例子。
图6所示的象素(i， j )具有发光元件311、开关晶体管312、驱 动晶体管313、擦除晶体管315、以及电容器存储器314。象素(i，j) 被置于由源信号线(Si)、电源线(Vi)、栅信号线(Gj)、以及擦 除栅信号线(Rj)环绕的区域内。
开关晶体管312的栅电极被连接到栅信号线(Gj)。开关晶体管 312具有源区和漏区，其中之一被连接到源信号线(Si)，另一被连接 到驱动晶体管313的栅电极。开关晶体管312是当信号被输入到象素(i， j )时用作开关元件的晶体管。
电容器314被提供来保持开关晶体管312不被选择(关断状态) 时的驱动晶体管313的栅电压。虽然本实施方案采用电容器314,但本 发明不局限于此。电容器314可以被略去。
驱动晶体管313的源区被连接到电源线(Vi)，而313的漏区被 连接到发光元件311。电源线(Vi)通过安培表130被连接到电源131， 并接收恒定的电源电位。电源线(Vi)还被连接到电容器314。驱动晶 体管313是用作控制馈送到发光元件311的电流的元件(电流控制元 件)的晶体管。
发光元件311由阳极、阴极、以及夹在阴极与阴极之间的有机化 合物层组成。若阳极被连接到驱动晶体管313的漏区，则阳极用作象 素电极，而阴极用作反电极。另一方面，若阴极被连接到驱动晶体管 313的漏区，则阴极用作象素电极，而阳极用作反电极。
擦除晶体管315的栅电极被连接到擦除栅信号线(Rj)。擦除晶 体管315具有源区和漏区，其中之一被连接到电源线(Vi)，另一被 连接到驱动晶体管313的栅电极，擦除晶体管315是用作擦除(复位)
写入在象素(i，j)中的信号的元件的晶体管。
当擦除晶体管315被开通时，保持在电容器n4中的电容被放电。
这就擦除(复位)了已经写入在象素(i， j)中的信号，从而使发光元 件停止发光。简言之，借助于开通擦除晶体管315,象素(i，j)被强 迫停止发光。提供擦除晶体管315来强迫象素(i， j )停止发光，获得 了各种效果。例如，在数字驱动方法中，能够随意设定发光元件发光 的周期长度，从而能够显示高灰度图象。在模拟驱动方法的情况下， 有可能每当一个新帧周期开始时，使象素停止发光，从而能够清晰地 显示动画而无余像。
电源线(Vi)通过安培表130被连接到电源131。安培表130和电 源131可以被制作在不同于其上形成象素部分103的村底的衬底上， 通过连接件等连接到象素部分103。作为变通，若有可能，lM和l31 可以被制作在形成象素部分103的同一个衬底上。安培表l30的数目 和电源131的数目没有特别的限制，可以随意设定。
安培表130测得的电流值作为数据被送到修正电路no。修正电路
210具有存储媒质211、计算电路202、以及信号修正电路2(H。修正电路210的结构不局限于图6所示的，210可以具有放大电路等，修正 电路210的结构可以根据设计者的意愿来设定。
在象素部分(图中未示出)中，与图6所示象素(i， j)完全相同 的象素被安排成形成矩阵图形。象素部分具有源信号线(Sl-Sx)、栅 信号线(G1-Gy)、电源线(Vl-Vx)、以及擦除栅信号线(Rl-Ry)。
图18B示出了借助于增加复位线Rj到图2所示象素中而得到的象 素的结构，在图18B中，电容器114被连接到复位线Rj，而不是电源 线Vi。在此情况下，电容器114使象素(i， j)复位。图18C示出了借 助于增加复位线Rj和二极管150到图2所示象素中而得到的象素的结 构。二极管使象素(i， j)复位。
本发明被应用于其中的发光器件的象素的结构是一种具有发光元 件和晶体管的结构。发光元件和晶体管在象素中如何彼此连接没有特
别的限制，本实施方案所示的象素结构是其一个例子。
作为图6所示象素的一个例子，下面简要地描述一下象素的工作。 数字驱动方法和模拟驱动方法都可应用于此象素。此处描述当应用与 时间灰度方法组合的数字方法时象素的工作。如JP 2001-343933 A详 细报道的那样，时间灰度是一种借助于控制发光元件发光的周期长度 而获得灰度显示的方法。具体地说， 一帧周期被分成多个长度彼此不 同的子帧周期，并对各个子帧周期确定发光元件是否发光，致使灰度 被表示为一帧周期中发光周期长度的差别。简言之，借助于用视频信 号控制发光周期的长度而得到灰度。
本发明借助于对待要输入到各个象素的视频信号进行修正而消除 了象素之间特性起伏的影响。在采用模拟方法的发光器件中，视频信 号的修正相当于视频信号幅度的修正。在采用与时间灰度方法组合的 数字方法的发光器件中，视频信号的修正相当于视频信号输入其中的 象素的发光周期长度的修正。
在采用与时间灰度方法组合的数字方法的发光器件中，最好使用 直线表示的表达式(6)。但当不发光时，数字方法不需要进行测量， 表达式(6)中的常数b因而被设定位0。借助于仅仅测量一次各个象 素的特性而得到常数a。
具有上述结构的本发明能够提供发光器件及其驱动方法，其中的 发光器件被模拟方法驱动，且晶体管之间特性起伏的影响被消除，从而获得清晰的多灰度显示。而且，本发明能够提供发光器件及其驱动 方法，其中在发光元件二个电极之间流动的电流量随老化的变化被减 小，从而获得清晰的多灰度显示。
本实施方案可以与实施方案模式自由地组合。
实施方案2
参照图7，本实施方案描述象素剖面结构的例子。
在图7中，是为用熟知方法制作的n沟道晶体管的开关晶体管 4502,被提供在衬底4501上。本说明书中的晶体管具有双栅结构。但 也可以采用单栅结构、三栅结构、或具有3个以上栅的多栅结构。开 关晶体管4502可以是用熟知方法制作的p沟道晶体管。
驱动晶体管4503是用熟知方法制作的n沟道晶体管。开关晶体管 4502的漏布线4504通过布线(图中未示出)被电连接到驱动晶体管 4503的栅电极4506。
驱动晶体管4503是一种用来控制发光元件4510中流动的电流量 的元件，而大量电流流过驱动晶体管，从而增大了热或热载流子引起 其退化的危险。因此，在驱动晶体管4503的漏区中，或在漏区和其源 区的每个中提供LDD区，以便与栅电极重叠以栅绝缘膜夹于其间，是 非常有效的。图7作为例子示出了 LDD区被形成在各个驱动晶体管4503
的源区和漏区中的情况。
本实施方案中的驱动晶体管4503具有单栅结构，但也可以采用多 栅结构，其中多个晶体管被串联连接。可以采用另一种结构，其中多 个晶体管被并联连接，且基本上将一个沟道形成区分割成多个区域以 便高效率地散热。作为对抗热引起的退化的措施，此结构是有效的。
包括驱动晶体管4503的栅电极4506的布线(图中未示出)，与 驱动晶体管4503的漏布线4512部分地重叠之间夹以绝缘膜。电容存 储器被制作在这一重叠区域中。电容存储器具有保持施加到驱动晶体 管4503的栅电极4506的电压的功能。
第一层间绝缘膜4514被制作在开关晶体管4502和驱动晶体管 4503上。在第一层间绝缘膜上。由树脂绝缘膜形成笫二层间绝缘膜 4515。
4517表示的是由高度透明的导电膜形成的象素电极(发光元件的 阳极)。象素电极被制作成部分覆盖驱动晶体管4503的漏区，并被电连接到其上。象素电极4517可以由氧化铟与氧化锡的化合物(称为 ITO)或氧化铟与氧化锌的化合物组成。其它透明导电膜当然也可以用 来形成象素电极4517。
接着，在象素电极4517上形成有机树脂膜4516，并对面向象素电 极4517的膜部分进行图形化以形成有机化合物层4519。虽然在图7 中未示出，但可以分别形成发红光的R有机化合物层4519、发绿光的 G有;bL化合物层4519、以及发蓝光的B有机化合物层4519。有机化合 物层4519的发光材料是一种7T共轭聚合物基材料。聚合物基材料的典 型例子包括聚对位亚苯基乙烯(PPV)基材料、聚乙烯^t唑(PVK)基 材料、以及聚芴基材料。在本发明中，有机化合物层"19可以是单层 结构或多层结构。可以自由地组合熟知的材料和结构以形成有机化合 物层4519 (用来发光、移动载流子、以及注入载流子的层)。
例如，虽然本实施方案示出了聚合物基材料被用于有机化合物层 4519的离子，但也可以采用低分子量有机发光材料.也可以用碳化硅 或其它无机材料作为电荷输运层和电荷注入层。这些有机发光材料和 无机材料可以是熟知的材料。
当制作阴极4523时，就完成了发光元件4510。此处，发光元件 4510指的是由象素电极4517、有机化合物层4519、空穴注入层"22、 以及阴极4523组成的叠层。
在本实施方案中，钝化膜被制作在阴极4523上。最好用氮 化硅膜或氮氧化硅膜作为钝化膜4524。这是为了使发光元件4510隔绝
漏。从而提高了发光器件的可靠性。
在本实施方案中，如上所述的发光器件具有象素结构如图7所示 的象素部分，并具有关断电流值足够低的选择晶体管和能够承受热载 流子注入的驱动晶体管。因此，能够获得高度可靠并能显示优异图象 的发光器件。
在具有本实施方案所述结构的发光器件中，有机化合物层"19中 产生的光，如箭头所示向着其上制作晶体管的衬底4501的方向发射。 光从发光元件4510向着衬底4501的方向发射，被称为向下发射。
接着，参照图17A和17B来描述发光器件的剖面结构，其中光从 发光元件向着背向衬底的方向发射(向上发射)。被制作在衬底1600上。驱动晶体 管1601具有源区1604a、漏区1604c、以及沟道形成区1604b。驱动晶 体管还在沟道形成区1604b上方具有栅电极1603a，以栅绝缘膜1605 插入其间。熟知的结构能够被自由地用于驱动晶体管1601而不局限于 图17A所示的结构。
层间膜1606被制作在驱动晶体管1601上。接着，形成ITO膜或 其它透明导电膜，并图形化成所需形状以获得象素电极1608。此处的 象素电极1608用作发光元件1614的阳极。
在层间膜1606中制作达及驱动晶体管1601的源区1604a和漏区 1604c的接触孔。然后制作由Ti层、含Ti的Al层、以及另一 Ti层组 成的叠层，并图形化成所需的形状。这样得到的是布线1607和1609。
随后，制作由丙烯酸或其它有机树脂材料组成的绝缘膜。在绝缘 膜中与发光元件1614象素电极1608的位置重合的位置处制作窗口， 以获得绝缘膜1610。窗口的侧壁必须足够平緩，以避免有机化合物层 由于窗口侧壁的高程差而退化和连接断开等。
制作有机化合物层1611，然后由叠层形成发光元件1614的反电极 (阴极)1612。此叠层具有厚度为2nm或更小的铯(Cs)膜和其上厚 度为10nm或更小的银(Ag)膜。借助于形成发光元件1614的非常薄 的反电极1612，从有机化合物层1611发射的光通过反电极1612透射， 并沿与衬底1600相反的方向射出。为了保护发光元件1614，制作保护 膜1613。
图17B是不同于图17A的结构的剖面图。在图17B中，与图17A 完全相同的元件用相同的参考号表示。直至形成图17B结构的驱动晶 体管1601和层间膜1606的各个步骤，与结构17A的步骤相同。其解 释因而从略。
在层间膜1606中制作达及驱动晶体管1601的源区16(Ma和漏区 1604c的接触孔。然后制作由Ti层、含Ti的Al层、以及另一 Ti层组 成的叠层。随后，制作透明导电膜，典型为ITO膜。由Ti层、含Ti 的Al层、以及另一Ti层组成的叠层以及典型为ITO膜的透明导电膜， 被图形化成所需的形状，以便得到布线1607、 1608和1609以及象素 电极1620。象素电极1620用作发光元件1624的阳极。
随后，由丙烯酸或其它有机树脂材料形成绝缘膜。在绝缘膜中与发光元件1624象素电极1620的位置重合的位置处制作窗口 ，以获得 绝缘膜1610。窗口的侧壁必须足够平緩，以避免有机化合物层由于窗 口侧壁的高程差而退化和连接断开等。
制作有机化合物层1611，然后由叠层形成发光元件1624的反电极 (阴极)1612。此叠层具有厚度为2nm或更小的铯(Cs)膜和其上厚 度为10nm或更小的银(Ag)膜。借助于形成发光元件1624的非常薄 的反电极1612，从有机化合物层1611发射的光通过反电极1612透射， 并沿与村底1600相反的方向射出。为了保护发光元件1624,随后制作 保护膜1613。
如上所述，由于从发光元件1614发射的光不必通过制作在衬底 1600上的驱动晶体管1601和其它元件来观察，故沿与衬底1600相反 的方向发光的发光器件能够具有更大的窗口比。
如图17B所示构成的象素能够使用同一个光掩模来图形化连接到 驱动晶体管源区或漏区的布线1619和图形化象素电极1620。因此，比 之如图17A所示构成的象素，减少了制造工艺中所需的光掩模的数量 并简化了工艺。
本实施方案可以与实施方案模式和实施方案1自由地组合。 实施方案3
在本实施方案中，参照图U和8B来描述发光器件的外貌。
图8A是发光器件的俯视图，图8B是沿图8A中A-A，线的剖面图， 而图8C是沿图8A中B-B，线的剖面图。
密封元件4009被提供成环绕制作在村底4001上的象素部分4002、 源信号线驱动电路4003、以及第一和第二栅信号线驱动电路40(Ma和 4004b。而且，密封材料4008被提供在象素部分4002、源信号线驱动 电路4003、以及第一和第二栅信号线驱动电路40(Ma和40(Mb上。象 素部分4002、源信号线驱动电路4003、以及第一和笫二栅信号线驱动 电路4004a和4004b， ^t村底4001、密封元件4009、以及密封材料4008 与填充剂4210—起密封。
顺便说一下，在本实施方案中， 一对(二个)栅信号线驱动电路 被制作在衬底上。但本发明不局限于此，栅信号线驱动电路和源信号 线驱动电路的数目由设计者随意提供。
而且，提供在村底4001上的象素部分4002、源信号线驱动电路4003、以及笫一和第二栅信号线驱动电路4004a和4004b，具有多个晶 体管。在图8B中，典型地示出了制作在基底膜4010上的包括在源信 号线驱动电路4003中的驱动电路晶体管(但此处示出了 n沟道晶体管 和P沟道晶体管)4201以及包括在象素部分4002中的驱动晶体管(控 制流到发光元件的电流的晶体管)4202。
在本实施方案中，用熟知方法制作的p沟道晶体管或n沟道晶体 管，被用作驱动电路晶体管4201，而用熟知方法制作的p沟道晶体管， 被用作驱动晶体管4202。而且，象素部分4002配备有连接到驱动晶体 管4202栅电极的存储电容器(未示出)。
层间绝缘膜(整平膜)4301被制作在驱动电路晶体管4201和驱动 晶体管4202上，并在其上制作电连接到驱动晶体管4202的漏的象素 电极(阳极)4203。功函数大的透明导电膜被用于象素电极4203。氧 化铟与氧化锡的化合物、氧化铟与氧化锌的化合物、氧化锌、氧化锡、 或氧化铟，可以被用于透明导电膜。也可以使用掺镓的上述透明导电 膜。
然后，绝缘膜4302被制作在象素电极4203上，且绝缘膜"02在 象素电极4203上被制作成具有窗口部分。在此窗口部分中，在象素电 极4203上形成有机化合物层4204。熟知的有机发光材料或无机发光材 料可以被用于有机化合物层4204。而且作为有机发光材料，存在着低 分子量(单体)材料和高分子量(聚合物)材料，二种材料都可以使 用。
熟知的蒸发技术或涂敷技术可以被用作形成有机化合物层4 2 04的 方法。而且，有机化合物层的结构可以借助于自由组合空穴注入层、 空穴输运层、发光层、电子输运层、以及电子注入层而取叠层结构或 单层结构。
由具有遮光性质的导电膜(典型为含铝、铜、或银作为其主要成 分的导电膜，或上述导电膜与其它导电膜的叠层膜)组成的阴极4205, 被制作在有机化合物层4204上。而且，希望尽可能多地清除存在于阴 极4205与有机化合物层4204之间界面上的潮气和氧。因此，这种器 件必须在氮气或稀有气体气氛中制作有机化合物层4204，然后制作阴 极4205而不暴露于氧和潮气。在本实施方案中，利用多工作室型(组 合工具型)制膜装置实现了上述的膜淀积。此外，预定的电压被施加到阴极4205。
如上所述，制作了由象素电极(阳极)4203、有;I/L化合物层4204、 以及阴极4205组成的发光元件4303。而且，保护膜4209被制作在绝 缘膜4302上，以便覆盖发光元件4303。在防止氧和潮气等渗透发光元 件4303方面，保护膜4209是有效的。
参考号4005a表示延伸连接到电源线的布线，且布线4005a被电 连接到驱动晶体管4202的源区。延伸布线4005a通过密封元件4009 与衬底4001之间，并通过各向异性导电膜4300净皮电连接到FPC 4006 的FPC布线4301。
玻璃材料、金属材料(典型为不锈钢材料)、陶瓷材料、或塑料 材料(包括塑料膜)，能够被用于密封材料4008。 FRP(玻璃纤维加固 的塑料)板、PVF (聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜、或丙烯酸树脂 膜，可以被用作塑料材料。而且，也可以使用具有铝箔被PVF膜或Mylar
膜夹在中间的结构的片。
但在发光元件的光向着覆盖元件侧发射的情况下，覆盖元件必须 透明。在此情况下，采用诸如玻璃片、塑料片、聚酯膜、或丙烯酸膜 之类的透明衬底。
而且，除了氮气或氩气之类的惰性气体外，可紫外线固化的树脂 或热塑树脂可以被用作填充剂4103，致使能够使用PVC (聚氯乙烯)、 丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅酮树脂、PVB (聚丁缩醛乙烯)、或 EVA(聚乙烯醋酸乙烯)。在本实施方案中，氮气被用作填充剂。
而且，在衬底4001侧上的密封材料4008的表面上提供凹陷部分 4007，吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207被安置在其中，以便填充 剂4103被暴露于吸湿性物质(最好是氧化钡)或能够吸收氧的物质。 然后用凹陷部分覆盖元件4208将吸湿性物质或能够吸收氧的物质 4207夹持在凹陷部分4007中，使吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207 不致分散。注意，凹陷部分覆盖元件4208具有细小网格形状，并具有 空气和潮气可穿透而吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207不穿透的结 构。借助于提供吸湿性物质或能够吸收氧的物质4207，能够抑制发光 元件4303的退化。
如图8C所示，制作象素电极4203，且同时制作导电膜4203a，以 便接触延伸布线4005a。而且，各向异性导电膜4300具有导电填充剂4300a。借助于对衬 底4001和FPC 4006进行热压，衬底4001上的导电膜4203a与FPC 4006 上的FPC布线4301被导电填充剂4300a彼此电连接。
本发明的发光器件的安培表和修正电路被制作在不同于衬底4001 的衬底(未示出)上，并通过FPC 4006被电连接到制作在衬底4001 上的电源线和阴极4205。
注意，借助于与实施方案模式以及实施方案1和2进行自由组合， 能够实现本实施方案。
实施方案4
在本实施方案中，参照图9，利用本发明来描述不同于实施方案3 的发光器件的外貌。更具体地说，参照图9描述了一种发光器件的外 貌，其中安培表和修正电路被制作在不同于其上制作象素部分的衬底 的衬底上，并被诸如引线键合方法或COG(玻璃上芯片)方法之类的装
置连接到其上制作象素部分的衬底上的布线。
图9是本实施方案发光器件的外貌图，密封元件5009被提供成环 绕提供在衬底5001上的象素部分5002、源信号线驱动电路5003、以 及第一和笫二栅信号线驱动电路5004a和5004b。而且，密封材料5008 被提供在象素部分5002、源信号线驱动电路5003、以及第一和第二栅 信号线驱动电路5004a和5004b上。于是，象素部分5002、源信号线 驱动电路5003、以及第一和第二栅信号线驱动电路500"和S0(Mb， 被衬底5001、密封元件5009、以及密封材料5008与填充剂(未示出) 一起密封。
注意，在本实施方案中，虽然二个栅信号线驱动电路被制作在衬 底5001上，但本发明不局限于此。栅信号线驱动电路和源信号线驱动 电路的数目由设计者随意提供。
在村底5001侧上的密封材料5008的表面上提供凹陷部分5007， 吸湿性物质或能够吸收氧的物质被安置在其中。
延伸到衬底5001的布线(延伸布线)通过密封元件5009与衬底 5001之间，并通过FPC 5006被连接到发光器件的外部电路或元件。
安培表和修正电路被制作在不同于村底5001的衬底(以下称为芯 片)5020上。用诸如COG (玻璃上芯片)方法之类的装置，芯片5020 ^L固定到村底5001，并^皮电连接到制作在衬底5001上的电源线和阴极在本实施方案中，利用引线键合方法和COG方法等，其上制作安 培表、可变电源、以及修正电路的芯片5020被固定到衬底5001。能够 基于一个衬底来构成发光器件，因此，器件本身被做得紧凑并改善了 机械强度。
注意，关于将芯片连接到村底上的方法，可以采用熟知的方法。 而且，安培表和修正电路之外的电路和元件可以被固定到衬底5001上。
借助于与实施方案模式以及实施方案1-3进行自由组合，能够实 现本实施方案。
实施方案5
发光器件是自发光的，因而在明亮环境中的清晰度优越于液晶显 示器件，并具有更广阔的视角。因此，本发明的发光器件能够被应用 于各种电子设备的显示单元。
采用本发明的发光器件的电器的例子是摄象机；数码相机；风 镜式显示器(头戴显示器)；导航系统；声音重放装置(车辆音响、 音响元件等)；膝上计算机；游戏机；便携式信息终端(移动计算机、 蜂窝电话、便携式游戏机、电子记事本等)；包括记录媒质的图象重 放装置(具体地说是能够处理诸如数字万能视盘(DVD)之类的记录媒 质中的数据，并具有能够显示数据图象的显示器件的电器)。特别是 对于便携式信息终端，由于常常被倾斜地观察而要求宽广的视角，具 有发光元件的发光器件是可取的。图10A-10H示出了这种电子装置的 具体例子。
图10A示出了发光器件，它包含机箱3001、支座3002、显示单元 3003、扬声器单元3004、 -f见频输入端子3005等。采用了本发明的发光 器件，能够被用于显示单元3003。本发明的发光器件是自发光的，不 需要后照光，致使能够制作比液晶显示器件更薄的显示单元。术语显 示器件包括用来显示信息的各种显示器件，例如个人计算机的显示器 件、接收电视广播的显示器件、以及广告显示器件。
图IOB示出了数码静物相机，它包含主体3101、显示单元3102、 图象接收单元3103、操作键3104、外部连接端口 n05、快门3106等。 将本发明的发光器件用于显示单元3102，制作了数码静物相机。
图IOC示出了膝上计算机，它包含主体3201、机箱3202、显示单元3203、键盘3204、外部连接端口 3205、定位鼠标3206等。将本发 明的发光器件用于显示单元3203，制作了膝上计算机。
图IOD示出了移动计算机，它包括主体3301、显示单元3302、开 关3303、操作键3304、红外端口 3305等。将本发明的发光器件用于 显示单元3302，制作了移动计算机。
图10E示出了配备有记录媒质的便携式图象重放装置(具体地说 是DVD碟机)，此装置包含主体3401、机箱3402、显示单元A 3403、 显示单元B 3404、记录媒质(例如DVD)读出单元3405、操作键3406、 扬声器单元3407等。显示单元A 3403主要显示图象信息，而显示单 元B 3404主要显示文本信息。将本发明的发光器件用于显示单元A 3403和B 3404，制作了便携式图象重放装置。术语配备有记录媒质的 图象重放装置包括家用游戏机。
图IOF示出了风镜式显示器(头戴显示器)，它包含主体3501、 显示单元3502、以及镜臂单元3503。将本发明的发光器件用于显示单 元3502,制作了风镜式显示器。
图10G示出了摄象机，它包含主体3601、显示单元3602、机箱3603、 外部连接端口 3604、遥控接收单元3605、图象接收单元"06、电池 3607、声音输入单元3608、操作键3609等。将本发明的发光器件用于 显示单元3602，制作了摄象机。
图IOH示出了蜂窝电话，它包含主体3701、机箱"02、显示单元 3703、声音输入单元3704、声音输出单元3705、操作键3706、外部连 接端口 3707、天线3708等，将本发明的发光器件用于显示单元3703， 制作了蜂窝电话。若显示单元3703在黑色背景上显示白色字符，则能 够降低蜂窝电话的功耗。
如果有机材料发射的光的亮度将来得到了提高，则本发明的发光 器件还能够被用于正投型或背投型投影仪，其中携带被输出的图象信 息的光被透镜等放大投射到屏幕上。
上述电子装置经常显示通过诸如互连网和CATV (有线电视)之类 的电子通信线路传播的信息，特别是频率越来越高的动画信息。本发 明的发光器件由于有机材料具有快速的响应速度而适合于显示动画。
在发光器件中，发光的部分消耗功率。因此，希望以尽可能小部 分的发光来显示信息。因此，若发光器件被用于诸如便携式信息终端特别是蜂窝电话以及声音重放装置之类的主要显示文本信息的显示单 元，则希望指定发光部分来显示文本信息，而不发光部分用作背景。
如上所述，采用本发明的发光器件的应用范围非常广阔，各种领 域的电器都能够采用此器件。
本发明计算适合于各个象素的驱动晶体管特性的视频信号而不改 变象素的结构。得到的视频信号被输入到象素，以便使电流以所希望 的量在发光元件中流动，从而能够得到所需的发光。结果，提供了一 种发光器件及其驱动方法，其中消除了用来控制发光元件的晶体管之 间特性起伏的影响。
如上所述构成的本发明能够提供发光器件及其驱动方法，其中用 模拟方法来驱动发光器件，并消除了晶体管之间特性起伏的影响，从 而得到了清晰的多灰度显示。而且，本发明能够提供发光器件及其驱 动方法，其中减小了发光元件二个电极之间流动的电流量随老化的变 化，从而得到了清晰的多灰度显示。
权利要求
1. 一种驱动发光器件的方法，包括将具有第一电位的第一信号输入多个像素的每一个；在将所述第一信号输入所述多个像素的每一个之后获得所有所述多个像素的第一电流值；将具有第二电位的第二信号输入所述多个像素的第一像素；在将所述第二信号输入所述第一像素之后获得所有所述多个像素的第二电流值；将具有第三电位的第三信号输入所述第一像素；在将所述第三信号输入所述第一像素之后获得所有所述多个像素的第三电流值；以及至少使用第一值和第二值校正将被输入所述第一像素的第四信号，其中所述第一值是所述第二电流值和所述第一电流值之间的差，并且所述第二值是所述第三电流值和所述第一电流值之间的差。
2. 根据权利要求1的驱动发光器件的方法，还包括至少使用所述 第一值和所述第二值计算对应于所述第一像素特性的数据的步骤。
3. 根据权利要求2的驱动发光器件的方法，还包括将所述数据存储到存储媒质的步骤。
4. 根据权利要求3的驱动发光器件的方法，其中所述存储媒介是快速存储器。
5. 根据权利要求3的驱动发光器件的方法，其中使用存^f^在所述存储媒介中的所述数据计算所述第四信号。
6. 根据权利要求1的驱动发光器件的方法，其中当所述第一像素 正存储所述笫一信号时，所述第一像素不发光。
7. 根据权利要求1的驱动发光器件的方法，其中所述第一电流值、 所述第二电流值和所述第三电流值是通过测量流过电连接到所述多个像素的发光元件的阴极的反电源线的电流而获得的。
8. 根据权利要求1的驱动发光器件的方法，其中所述第一电位不 同于所述第二电位、所述第二电位不同于所述第三电位并且所述第三 电位不同于所述第一电位。
9. 一种驱动发光器件的方法，包括将具有第一电位的第一信号输入多个像素的每一个； 在将所述第一信号输入所述多个像素的每一个之后获得所有所述 多个像素的第一电流值；将具有第二电位的第二信号输入所述多个像素的第一像素；在将所述第二信号输入所述笫一像素之后获得所有所述多个像素的第二电流值；将具有第三电位的第三信号输入所述第一像素；在将所述第三信号输入所述第一像素之后获得所有所述多个像素 的第三电流值；以及计算第一值和第二值，其中所述笫一值是所述第二电流值和所述 第 一电流值之间的差，并且所述第二值是所述第三电流值和所述第一 电流值之间的差。
10. 根据权利要求9的驱动发光器件的方法，还包括至少使用所 述第一值和所述第二值计算对应于所述第一像素特性的数据的步骤。
11. 根据权利要求10的驱动发光器件的方法，还包括将所述数据存储到存储媒质的步骤。
12. 根据权利要求11的驱动发光器件的方法，其中所述存储媒介是快速存储器。
13. 根据权利要求11的驱动发光器件的方法，还包括使用存储在 所述存储媒介中的所述数据校正将被输入所述第 一像素的第四信号的 步骤。
14. 根据权利要求9的驱动发光器件的方法，还包括步骤 将所述第二信号输入所述多个像素的第二像素； 在将所述第二信号输入所述第二像素之后获得所有所述多个像素的第四电流值；将所述笫三信号输入所述第二像素；在将所述第三信号输入所述第二像素之后获得所有所述多个像素 的第五电流值；计算第三值和笫四值，其中所述第三值是所述第四电流值和所述 第 一 电流值之间的差，并且所述第四值是所述第五电流值和所述第一 电流值之间的差。
15. 根据权利要求9的驱动发光器件的方法，其中当所述第一像素正存储所述第一信号时，所述第一像素不发光。
16. 根据权利要求9的驱动发光器件的方法，其中所述第一电流 值、所述第二电流值和所述第三电流值是通过测量流过电连接到所述 多个像素的发光元件的阴极的反电源线的电流而获得的。
17. 根据权利要求9的驱动发光器件的方法，其中所述第一电位 不同于所述第二电位、所述第二电位不同于所述第三电位并且所述第 三电位不同于所述第一电位。
18. —种驱动发光器件的方法，包括将具有第一电位的第一信号输入多个像素的每一个;在将所述第一信号输入所述多个像素的每一个之后获得所有所述多个像素的第一电流值；将具有第二电位的第二信号输入所述多个像素的第一像素；在将所述第二信号输入所述第一像素之后获得所有所述多个像素 的第二电流值；以及计算第 一值，其中所述第 一值是所述第二电流值和所述第 一电流 值之间的差。
19. 根据权利要求18的驱动发光器件的方法，还包括至少使用所 述第一值计算对应于所述第一像素特性的数据的步骤。
20. 根据权利要求19的驱动发光器件的方法，还包括将所述数据存储到存储媒质的步骤。
21. 根据权利要求20的驱动发光器件的方法，其中所述存储媒介是快速存储器。
22. 根据权利要求20的驱动发光器件的方法，还包括使用存储在 所述存储媒介中的所述数据校正将被输入所述第 一像素的第三信号的 步骤。
23. 根据权利要求18的驱动发光器件的方法，还包括步骤 将所述第二信号输入所述多个像素的第二像素； 在将所述第二信号输入所述第二像素之后获得所有所述多个像素的第三电流值；以及计算第二值，其中所述第二值是所述第三电流值和所述笫一电流值之间的差。
24. 根据权利要求18的驱动发光器件的方法，其中当所述第一像素正存储所述第一信号时，所述笫一像素不发光。
25. 根据权利要求18的驱动发光器件的方法，其中所迷第一电流 值和所述第二电流值是通过测量流过电连接到所述多个像素的发光元 件的阴极的反电源线的电流而获得的。
26. 根据权利要求18的驱动发光器件的方法，其中所迷笫一电位不同于所述笫二电位。
全文摘要
本发明提供了一种发光器件及其驱动方法。本发明对提供在象素中的驱动晶体管的特性进行规定，并基于此规定来修正待要输入到象素的视频信号。结果，提供了一种发光器件及其驱动方法，其中减少了晶体管之间特性起伏的影响，从而获得清晰的多灰度。本发明还提供一种发光器件及其驱动方法，其中减少了发光元件二个电极之间流动的电流量随老化的变化，从而获得清晰的多灰度显示。
文档编号H01L51/50GK101425260SQ20081018430
公开日2009年5月6日 申请日期2002年9月6日 优先权日2001年9月7日
发明者木村肇 申请人:株式会社半导体能源研究所