半导体装置以及具有该半导体装置的显示器件和电子设备的制作方法

专利名称：半导体装置以及具有该半导体装置的显示器件和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置。本发明特别涉及包括发光元件且使用半导体装置而制造 的有源矩阵型显示器中的像素的结构。本发明还涉及配置有半导体装置的显示器件，以及 配置有该显示器件的电子设备。注意，在此所述的半导体装置指的是通过利用半导体特性而能够发挥作用的所有
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背景技术：
近年，对以电视、PC监视器、移动用终端等为主要用途的薄型显示器的需要迅速地 扩大，而正在进行对其的进一步的开发研究。作为薄型显示器有液晶显示器件0XD)和具 有发光元件的显示器件，特别是使用发光元件的有源矩阵型显示器不但具有现有LCD所具 有的厚度薄、重量轻、图像质量高等的优点，而且还具有响应速度快、视野特性广等的特征， 因此它被期望为下一代显示器。作为使用发光元件的有源矩阵型显示器中的最基本的像素结构，可以举出图24A 所示的结构(例如，参照专利文件1的图19和图20A、20B)。在图24A中，像素包括控制 向发光元件2404的电流供给的驱动晶体管2402 ；利用扫描线2405而将数据线2406的电 位导入于驱动晶体管2402的栅极(以下，也称为nodeG)的开关晶体管2401 ；以及用于保 持上述nodeG的电位的存储电容器2403。[专利文件1]日本专利申请公开2004-004910号公报在图24A中，作为具有发光 元件2404的有源矩阵型显示器的驱动方法，可以分类为模拟驱动和数字驱动。模拟驱动是 通过将模拟值供给于驱动晶体管2402的栅极，并使该模拟值连续地变化而表现灰度的。而 数字驱动将数字值供给于驱动晶体管2402的栅极。数字驱动包括将一个帧周期分割为多 个子帧，并通过控制发光周期而表现灰度的数字时间灰度方法。数字驱动与模拟驱动相比， 具有晶体管的不均勻性小等的优点。在图24B中示出当驱动上述图24A的像素时的电位关系以及工作时序的具体例 子，而说明其工作。此时，发光元件2404的驱动方法为数字驱动。如图24B所示，在图24A 所示的像素结构中，当扫描线2405成为使驱动晶体管2402接通(ON)的电位(在此，High 电位)时，数据线2406的电位被导入到nodeG。在图24A中，由于开关晶体管2401为N沟道型晶体管而且驱动晶体管2402为P沟 道型，因此当扫描线2405的电位成为High时，开关晶体管2401就接通，且数据线2406的 电位导入到nodeG。设定各电位并使通过接收数据线2406的Low电位而使发光元件2404 发光，而且通过将数据线2406的High电位导入到nodeG而使发光元件2404成为不发光状 态(light off)。
以下将举出各电位的具体例子而说明。在图24A中，发光元件2404的相对电极的 电位为GND(以下，为0V)，电流供给线2407的电位为7V，数据线2406的High电位为7V，其 Low电位为0V，扫描线2405的High电位为10V，其Low电位为0V。参照图24C说明各布线的电位的变化。在扫描线2405为10V的期间中，开关晶体 管2401接通，数据线2406的电位被导入到nodeG。当0V的电位被导入到nodeG时，7V的 Vgs(栅极和源极之间的电压)就施加于驱动晶体管2402，从而使驱动晶体管2402在线性 区内充分地工作。此时，发光元件2404施加有大约7V的电压，依靠发光元件2404的电阻 电流流动从而使发光元件发光。此外，当7V的电位被导入到nodeG时，对驱动晶体管2402 施加的Vgs成为0V而不接通(OFF)，因此发光元件2404成为不发光状态。在直到扫描线 2405的电位再次成为High期间，存储电容器2403保持nodeG的电位。在图24A所说明的例子中，数据线2406的High电位或Low电位为nodeG的电位。 通常，将数据线2406的High电位设定为跟电流供给线2407的电位相等或更高。因此，如果 提高施加到发光元件2404的电压，就是电流供给线2407的电位，则需要也提高数据线2406 的电压。在数字驱动中，选择脉冲从扫描线驱动电路依次被输入到扫描线2405的各行中， 同时根据输入到各行中的选择脉冲，数据信号从数据线驱动电路被输出到数据线2406的 列中。数字驱动显示器件的驱动电路的耗电量主要为对数据线2406进行充电/放电的上 述数据线驱动电路的缓冲部分的耗电量。当使频率为F，电容为C，电压为V时，通常用算式 ⑴而可以算出耗电量P。P = FCV2(F 频率 C 电容 V 电压)(1)因此，通过算式(1)而可以得知通过将数据线2406的电压设定为小可以有效地 减少耗电量。

发明内容
鉴于上述课题，本发明提出了一种像素结构和驱动方法。该像素结构和驱动方法 关于发光元件的发光状态 不发光状态的控制，其能够使数据线的电压为小，而且能够减少 耗电量。本发明的半导体装置之一具有如下的结构。即，其包括第一扫描信号通过第一扫 描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线而施加到栅极的第二晶体 管；按照施加到栅极的第一信号以及第二信号而被驱动控制的第三晶体管；像素电极；利 用在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中，通过第一晶体管 从电流供给线供给的第一信号为将通过第三晶体管的电流供给线和像素电极的电连接割 断的信号，通过第二晶体管从数据线供给的第二信号为通过第三晶体管而将电流供给线与 像素电极电连接的信号。再者，其他的本发明的半导体装置之一具有如下的结构。即，其包括第一扫描信 号通过第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线而施加到栅 极的第二晶体管；按照施加到栅极的第一信号以及第二信号而被驱动控制的第三晶体管； 像素电极；利用在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中，通过 第一晶体管从电源线供给的第一信号为将通过第三晶体管的电流供给线和像素电极的电连接割断的信号，通过第二晶体管从数据线供给的第二信号为通过第三晶体管而将电流供 给线与像素电极电连接的信号。此外，也可以采用如下的结构，即电源线的电位跟电流供给线的电位不同。此外，也可以采用如下的结构，即第一晶体管以及第二晶体管为N沟道型晶体管， 第三晶体管为P沟道型晶体管。而且，其他的本发明的半导体装置之一具有如下的结构。即，其包括第一扫描信 号通过第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线而施加到栅 极的第二晶体管；按照电流供给线的电位而被驱动控制的第三晶体管；按照施加到栅极的 第一信号以及第二信号而被驱动控制的第四晶体管；像素电极；利用在像素电极和相对电 极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中，通过第一晶体管以及第三晶体管从第一 扫描线供给的第一信号为将通过第四晶体管的电流供给线和像素电极的电连接割断的信 号，通过第二晶体管从数据线供给的第二信号为通过第四晶体管而将电流供给线与像素电 极电连接的信号。此外，也可以采用如下的结构，即第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管为N沟 道型晶体管，第四晶体管为P沟道型晶体管。其他的本发明的半导体装置之一具有如下的结构。即，其包括第一扫描信号通过 第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线而施加到栅极的第 二晶体管；按照电流供给线的电位而被驱动控制的第三晶体管；由第一扫描信号驱动控制 的第四晶体管；按照施加到栅极的第一信号以及第二信号而被驱动控制的第五晶体管；像 素电极；利用在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中，通过第 一晶体管以及第四晶体管从第一扫描线供给的第一信号为将通过第五晶体管的电流供给 线和像素电极的电连接割断的信号，通过第二晶体管从数据线供给的第二信号为通过第五 晶体管而将电流供给线与像素电极电连接的信号。此外，也采用如下的结构，即第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体 管为N沟道型晶体管，第五晶体管为P沟道型晶体管。此外，也采用如下的结构，即第一扫描信号的振幅比第二扫描信号的振幅大。此外，本发明的半导体装置的驱动方法之一具有如下的结构。即，其包括第一扫 描信号通过第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线而施加 到栅极的第二晶体管；按照施加到栅极的电位而被驱动控制的第三晶体管；像素电极；利 用在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件。其还具有第一期间、第 二期间以及第三期间。在所述第一期间中，通过第一扫描信号而接通第一晶体管，并且通过 第一晶体管从电流供给线将第一信号输入到第三晶体管的栅极。该第一信号是为了割断通 过第三晶体管的电流供给线和像素电极的电连接的信号。在所述第二期间中，通过第一扫 描信号而使第一晶体管不接通，且通过第二扫描信号而使第二晶体管不接通。在所述第三 期间中，第二扫描信号被输入到第二晶体管。在该第三期间中，当数据线的电位为小于第二 扫描信号的电位时，通过第二晶体管从数据线将第二信号输入到第三晶体管的栅极，该第 二信号是为了通过第三晶体管使电流供给线与像素电极电连接的信号。此外，也可以采用如下的结构，即通过第一晶体管从具有跟电流供给线不同的电 位的布线输入第一信号。
此外，也可以采用如下的结构，即第一晶体管以及第二晶体管为N沟道型晶体管， 第三晶体管为P沟道型晶体管。而且，其他的本发明的半导体装置的驱动方法之一具有如下的结构。即，其包括 第一扫描信号通过第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线 而施加到栅极的第二晶体管；由电流供给线的电位驱动控制的第三晶体管；按照施加到栅 极的信号而被驱动控制的第四晶体管；像素电极；利用在像素电极和相对电极之间流过的 驱动电流而发光的发光元件。其还具有第一期间、第二期间以及第三期间。在所述第一期 间中，通过第一扫描信号而接通第一晶体管，并且通过第一晶体管以及第三晶体管从第一 扫描线将第一信号输入到第四晶体管的栅极。该第一信号是为了割断通过第四晶体管的电 流供给线和像素电极的电连接的信号。在所述第二期间中，通过第一扫描信号而使第一晶 体管不接通，且通过第二扫描信号而使第二晶体管不接通。在所述第三期间中，第二扫描信 号被输入到第二晶体管。在该第三期间中，当数据线的电位为小于第二扫描信号的电位时， 通过第一晶体管以及第二晶体管从数据线将第二信号输入到第四晶体管的栅极。该第二信 号是为了通过第四晶体管使电流供给线与像素电极电连接的信号。此外，也可以采用如下的结构，即第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管为N沟 道型晶体管，第四晶体管为P沟道型晶体管。而且，其他的本发明的半导体装置的驱动方法之一具有如下的结构。即，其包括 第一扫描信号通过第一扫描线而施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描 线而施加到栅极的第二晶体管；由电流供给线的电位驱动控制的第三晶体管；由第一扫描 信号驱动控制的第四晶体管；按照施加到栅极的信号而被驱动控制的第五晶体管；像素电 极；利用在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件。其还具有第一期 间、第二期间以及第三期间。在所述第一期间中，通过第一扫描信号而接通第一晶体管以及 第四晶体管，并且通过第一晶体管以及第四晶体管从第一扫描线将第一信号输入到第五晶 体管的栅极。该第一信号是为了割断通过第五晶体管的电流供给线和像素电极的的电连接 的信号。在所述第二期间中，通过第一扫描信号而使第一晶体管不接通，且通过第二扫描信 号而使第二晶体管不接通。在所述第三期间中，第二扫描信号被输入到第二晶体管。在该 第三期间中，当数据线的电位为小于第二扫描信号的电位时，通过第一晶体管从数据线将 第二信号输入到第四晶体管的栅极。该第二信号是为了通过第四晶体管使电流供给线与像 素电极电连接的信号。此外，也可以采用如下的结构，即第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四 晶体管为N沟道型晶体管，第五晶体管为P沟道型晶体管。此外，也采用如下的结构，即第一扫描信号的振幅比第二扫描信号的振幅大。通过采用本发明的半导体装置以及其驱动方法，可以从数据线供给施加到驱动晶 体管的栅极而使驱动晶体管接通的电位，而且可以从电流供给线等的其他布线供给使驱动 晶体管不接通的电位。因此，本发明的半导体装置以及驱动方法能够将数据线的电压设定 为低，从而可以大幅度地减少耗电量。


图1为本发明的实施方式1的电路图2A和2B为本发明的实施方式1的时序图；图3A和3B为本发明的实施方式1的一个方式的图；图4A和4B为本发明的实施方式1的一个方式的图；图5为本发明的实施方式2的电路图；图6A和6B为描述本发明的实施方式2的图；图7为本发明的实施方式3的电路图；图8A和8B为本发明的实施方式3的时序图；图9A和9B为本发明的实施方式3的一个方式的图；图10A至10D为本发明的实施方式3的一个方式的图；图11为本发明的实施方式4的电路图；图12A和12B为本发明的实施方式4的时序图；图13A和13B为本发明的实施方式4的一个方式的图；图14A和14B为本发明的实施方式4的一个方式的图；图15为本发明的实施例1的截面图；图16为本发明的实施例2的透视图；图17为本发明的实施例3的电路图；图18为本发明的实施例4的电子设备的图；图19为本发明的实施例4的电子设备的图；图20A和20B为本发明的实施例4的电子设备的图；图21A和21B为本发明的实施例4的电子设备的图；图22为本发明的实施例4的电子设备的图；图23A至23E为本发明的实施例4的电子设备的图；图24A至24C为显示现有技术的例子的图。本发明的选择图为图1。
具体实施例方式下面，关于本发明的实施方式和实施例，参照附图而说明。但是，所属领域的普通 人员可以很容易地理解一个事实，就是本发明能够以多个不同方式而实施，其方式和详细 内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该 被解释为仅限定在以下所示的本实施方式所记载的内容中。注意，对以下所示的各个附图 中的共同部分或者具有相似的功能的部分使用相同的符号，而省略反复地说明。实施方式1下面将对本发明的半导体装置的第一实施方式进行说明。在图1示出具体的像素 结构，并对其详细内容进行说明。尽管这里仅示出一个像素，但实际上在半导体装置的像素 部分中有多个像素设置在行和列方向的矩阵中。本发明的像素结构包括第一晶体管101 (也称为复位晶体管)、第二晶体管102(也 称为选择晶体管)、第三晶体管103 (也称为驱动晶体管)、以及存储电容器104。所述第一 晶体管101在第一扫描线106被第一扫描信号选择的期间中，将电流供给线109的电位导 入于nodeG。所述第二晶体管被控制为在第二扫描线107被选择的期间中，根据数据线108的电位和第二扫描线107的电位来决定接通或不接通nodeG与数据线108。所述第三晶体 管103根据nodeG的电位而控制将电流从电流供给线109供给到发光元件105。所述存储 电容器104保持nodeG的电位。注意，在本实施方式中为了说明而作为第一晶体管101、第 二晶体管102使用N沟道型晶体管，作为第三晶体管103使用P沟道型晶体管。这里说明 的发光元件105是通过使电流从电流供给线109向相对电极110的方向流过，而使其发光 的发光元件。但是，当改变发光元件的结构时或当改变晶体管的极性时，可以适当地改变各 晶体管的端子的连接或发向各布线的信号而构成像素。注意，存储电容器104所具有的两个电极中，一个连接到第三晶体管103的栅极， 另一个连接到电流供给线109。设置存储电容器104是为了更确实地维持第三晶体管103 的栅极和源极之间的电压(栅极电压)。但是，如果可以由第三晶体管103等的寄生电容而 保持nodeG的电位，就不一定必须设置存储电容器。此外，如果可以保持第三晶体管103的 栅极的电位，就不需要将存储电容器104的一个电极连接到电流供给线109。注意，在本说明书中作为晶体管的一个例子，对于使用薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)的情况进行说明。作为用于沟道形成区的半导体，使用非晶硅或晶性硅。 此外，作为用于沟道形成区的半导体，也可以使用化合物半导体，优选使用氧化物半导体。 作为氧化物半导体，例如可以使用氧化锌(ZnO)、氧化钛(Ti02)、氧化镁锌(MgxZni_x0)、氧化 镉锌(CdxZni_x0)、氧化镉(CdO)或In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体(a_IGZ0)等。注意，在本说明书中，除非特别有记载，连接意味着电连接。反之，割断意味着通过 晶体管等的开关而电分离的情况。第一晶体管101的源极和漏极中的一个连接到电流供给线109。此外，第一晶体管 101的源极和漏极中的另一个连接到第三晶体管103的栅极。此外，第一晶体管101的栅极 连接到第一扫描线106。此外，第二晶体管102的源极和漏极中的一个连接到数据线108。 此外，第二晶体管102的源极和漏极中的另一个连接到第三晶体管103的栅极。此外，第二 晶体管102的栅极连接到第二扫描线107。此外，第三晶体管103的源极和漏极中的一个连 接到电流供给线109。此外，第三晶体管103的源极和漏极中的另一个连接到像素电极(未 图示)。此外，发光元件105的一个电极连接到像素电极，另一个电极连接到相对电极110。 此外，存储电容器104的一个电极连接到第三晶体管103的栅极，另一个电极连接到电流供 给线109。注意，在本说明书中，可以采用发光元件夹在像素电极和相对电极之间的结构。在本实施方式中采用了如下结构，即发光元件的一个电极连接到像素电极，其另 一个电极连接到相对电极。但是也可以采用像素电极兼作发光元件的一个电极，并且相对 电极兼作发光元件的另一个电极的结构。在这种情况下，像素电极用作发光元件的阳极，相 对电极用作发光元件的阴极。注意，发光元件105的相对电极110被设定为具有比电流供给线109低的电位 Vss。注意，Vss是以电位Vdd为基准而满足Vss < Vdd的电位。该Vdd为在像素发光期间 中设定于电流供给线109的电位。例如，Vss也可以等于GND(接地电位)。接下来，参照图2A和2B、图3A和3B以及图4A和4B而说明图1所示的像素结构 的工作方法。首先，在图2A中，示出关于本发明的图1所示的像素结构的第一扫描线106、第二
11扫描线107、数据线108、以及nodeG的时序图。本发明的像素结构具有复位期间、空白期间、 持续期间(根据数据信号而成为发光或不发光状态，在直到下一个数据信号进入的期间， 由存储电容器维持状态的期间)。在本发明的像素结构中，预先将用于使驱动晶体管不接通的电位输入到像素内的 驱动晶体管的栅极，即存储电容器。在本说明书中，将这种预先将用于使驱动晶体管不接通 的信号输入到像素内的驱动晶体管的栅极的期间称为复位期间。此外，在本发明的像素结构中，用第一扫描线和第二扫描线控制用于控制驱动晶 体管的接通或不接通的信号。因此，在本发明的像素结构中，如果第一扫描线和第二扫描线 同时使第一晶体管和第二晶体管接通，就会在电流供给线和数据线之间通上电流，而这是 不希望发生的。于是，在本发明的像素结构中，为了防止在电流供给线和数据线之间通上电 流而设置空白期间，所以设置第一晶体管和第二晶体管都不接通的期间。在本实施方式中， 将这种由于第一扫描线和第二扫描线的控制而使第一晶体管和第二晶体管都不接通的期 间称为空白期间。当然，在本发明的像素结构中，在为了防止在电流供给线和数据线之间通 上电流而另外设置别的开关等的情况下，不一定设置这种空白期间。在图2A、2B，图3A、3B，以及图4A、4B中，关于在复位期间、空白期间、持续期间中的 各部分的电位变化和时序，以及各晶体管的接通/不接通，将举出具体例子而说明。当将对 发光元件施加的电压设定为8V时，电流供给线109的电位成为8V而相对电极110的电位 成为0V，使第一扫描线106的High电位为10V，其Low电位为0V，第二扫描线107的High 电位为3V，其Low电位为0V，数据线108的High电位为3V，其Low电位为0V。此外，使第 一晶体管101和第二晶体管102的阈值为IV，并使第三晶体管103在线性区内足够地工作。首先，在复位期间中，第一扫描线106的电位成为High (10V)，而使第一晶体管101 接通。nodeG成为电流供给线109的电位8V，第三晶体管103的Vgs (栅极和源极之间的电 压)成为0V，而使第三晶体管103不接通(图3A)。接着，设置空白期间，以防止第一晶体管101和第二晶体管102同时接通而在电流 供给线109和数据线108之间通上电流。此外，在使第二扫描线107为High(3V)之前，需 要确定数据信号的电位。如果使发光元件发光，数据线108的电位就为Low(OV)。如果使发 光元件不发光，数据线108的电位就为High(3V)(图3B)。在持续期间中，当使第二扫描线107为High(3V)时，如果数据线108的电位为 High(3V)，则第二晶体管102的Vgs (栅极和源极之间的电压)成为0V而第二晶体管102 不接通，nodeG维持8V (图4B)。此外，当使第二扫描线107为High (3V)时，如果数据线108 的电位为Low(OV)，则第二晶体管102的Vgs成为3V而第二晶体管102接通，nodeG成为与 数据线108的电位相同的0V (图4A)。据此，确定nodeG的电位是High (8V)还是Low(OV)， 而由存储电容器104保持一定期间。如上所述，本发明的半导体装置的像素结构以及驱动方法，在关于按照数据信号 的发光元件的发光状态 不发光状态的控制中，其中在发光状态中，可以以数据线的电位作 为用于驱动的第三晶体管的栅极电位，而在不发光状态中，可以将用于驱动的第三晶体管 的栅极作为电流供给线的电位。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。本实施方式可以跟其他实施方式以及实施例子自由组合。
实施方式2在本实施方式中，说明图1所示的像素结构以外的本发明的结构。在图5示出具 体的结构，而说明。尽管这里仅示出一个像素，但实际上在半导体装置的像素部分中有多个 像素设置在行和列方向的矩阵中。在实施方式1中，使发光元件不发光时的驱动晶体管的栅极为与电流供给线相同 的电位。在本实施方式中，配置能够供给与电流供给线不同的电位的电源线，从而可以更确 实地使驱动晶体管不接通。据此，当用存储电容器在一定期间保持电位时，对当晶体管不接 通时的漏电流等的变动因素有应付的余地。如图5所示，本实施方式的像素结构包括第一晶体管101 (也称为复位晶体管)、第 二晶体管102 (也称为选择晶体管)、第三晶体管103 (也称为驱动晶体管)、以及存储电容 器104。所述第一晶体管101通过第一扫描线106而导入电源线551的电位，所述第二晶 体管102通过第二扫描线107而将数据线108的电位导入于nodeG，所述第三晶体管根据 nodeG的电位控制从电流供给线109到发光元件105的电流供给，所述存储电容器104保持 nodeG的电位。注意，在本实施方式中为了说明，作为第一晶体管101、第二晶体管102使用 N沟道型晶体管，作为第三晶体管103使用P沟道型晶体管。作为发光元件105，将说明电 流从电流供给线109流向相对电极110的方向流动而发光的发光元件。但是，当改变发光 元件的结构或改变晶体管的极性时，可以适当地改变端子的连接或信号而构成像素。关于 存储电容器，也跟实施方式1所示的同样。第一晶体管101的源极和漏极中的一个连接到电源线551。此外，第一晶体管101 的源极和漏极中的另一个连接到第三晶体管103的栅极。此外，第一晶体管101的栅极连 接到第一扫描线106。此外，第二晶体管102的源极和漏极中的一个连接到数据线108。此 外，第二晶体管102的源极和漏极中的另一个连接到第三晶体管103的栅极。此外，第二晶 体管102的栅极连接到第二扫描线107。此外，第三晶体管103的源极和漏极中的一个连接 到电流供给线109。此外，第三晶体管103的源极和漏极中的另一个连接到像素电极(未 图示)。此外，发光元件105的一个电极连接到像素电极，另一个电极连接到相对电极110。 此外，存储电容器104的一个电极连接到第三晶体管103的栅极，另一个电极连接到电源线 551。注意，在实施方式中，采用了如下结构，即发光元件的一个电极连接到像素电极， 发光元件的另一个电极连接到相对电极。但是，也可以采用像素电极兼作发光元件的一个 电极的结构，并且相对电极兼作发光元件的另一个电极的结构。在图6A和6B示出晶体管的Vgs (栅极和源极之间的电压)-Ids (漏极和源极之间 的电流)曲线的例子。在图6A和6B中，图6A为N沟道型晶体管的特性，图6B为P沟道型 晶体管的特性。理想的晶体管，如图6A的曲线601、图6B的曲线603所示，当Vgs为0V时 Ids变得足够小，以可以发挥作为晶体管的功能。然而，如图6A的曲线602、图6B的曲线 604所示，即使当晶体管的特性改变而Vgs为0V时电流也流过，因此引起工作不良或耗电量 的增加等的缺陷。特别在发光效率好的发光元件中，即使流过微量的电流视觉也会确认到 发光，而容易成为显示不良。在本实施方式中，设置电源线551。电源线551的电位Vdd2为跟电流供给线109 的电位Vddl相比满足Vddl < Vdd2的电位。举个例子，电流供给线109的电位为8V，则电
13源线551的电位为10V。据此，不发光状态时的驱动晶体管103的栅极成为10V，而驱动晶 体管103成为确实地不接通的电位。注意，在本实施方式的图5所示的像素结构中，驱动方法和时序等跟实施方式1所 示的图2A、2B，图3A、3B，图4A、4B以及其说明部分相同。此外，虽然电源线551被设置得跟 数据线108平行，但是不用说，电源线551也可以被配置得跟数据线108垂直，其配置是没 有限定的。根据本实施方式，通过将电流供给线和电源线的电位分别设定，可以确实地将使 驱动晶体管不接通的信号输入到驱动晶体管的栅极，同时，可以从数据线供给施加于驱动 晶体管的栅极而使驱动晶体管接通的电位，并可以从电流供给线等的别的布线供给使驱动 晶体管不接通的电位。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。本实施方式可以跟其他实施方式以及实施例子自由组合。实施方式3在本实施方式中，说明图1和图5所示的像素结构以外的本发明的结构。在图7 示出具体的结构，而说明。尽管这里仅示出一个像素，但实际上在半导体装置的像素部分中 有多个像素设置在行和列方向的矩阵中。在本发明的像素结构中，使第一扫描线706为三个阶段的电位，即高电位(High电 位)、中间电位(Middle电位)、低电位(Low电位)。在第一扫描线706被选择的期间中，第 一扫描线706的电位成为高电位(High电位)，并第三晶体管711以及第一晶体管701都 接通，且从第一扫描线706的高电位(High电位)减去第三晶体管711的阈值的绝对值程 度的电位被导入于nodeG。接着，第一扫描线706成为中间电位(Middle电位)，而第三晶 体管711就不接通。此外，本实施方式的像素结构具有第二晶体管702、第一晶体管701、第 四晶体管703 (也称为驱动晶体管)、第三晶体管711以及存储电容器704。其中，所述第二 晶体管702根据数据线708的电位、第二扫描线707的电位被控制；所述第一晶体管701根 据为中间电位(Middle电位)的第一扫描线706的电位被控制；所述第四晶体管703根据 nodeG的电位控制从电流供给线709到发光元件705的电流供给；所述第三晶体管711根 据第一扫描线的电位而被控制；并且所述存储电容器704保持nodeG的电位。而且，在第二 扫描线707被选择的期间中，由第二晶体管702以及第一晶体管701控制nodeG和数据线 之间的导通。注意，在本实施方式中为了方便说明，作为第一晶体管701、第二晶体管702使 用N沟道型晶体管，作为第三晶体管711、第四晶体管703使用P沟道型晶体管。作为发光 元件705，以从电流供给线709向相对电极710的方向流过电流而发光的发光元件进行说 明。但是，当改变发光元件的结构或改变晶体管的极性时，可以适当地改变端子的连接或信 号而构成像素。注意，存储电容器704具有的两个电极中，一个连接到第四晶体管703的栅极，另 一个连接到电流供给线709。设置存储电容器704是为了更确实地维持第四晶体管的栅极 和源极之间的电压(栅极电压)，但是如果用第四晶体管703等的寄生电容能够保持nodeG 的电位，就不一定设置存储电容器。此外，如果能够保持第四晶体管703的栅极的电位，就 不需要将存储电容器704的一个电极连接到电流供给线709。第一晶体管701的源极和漏极中的一个通过第三晶体管711而连接到第一扫描线 706。此外，第一晶体管701的源极和漏极中的另一个连接到第四晶体管703的栅极。此外，
14第一晶体管701的栅极连接到第一扫描线706。此外，第二晶体管702的源极和漏极中的一 个连接到数据线708。此外，第二晶体管702的源极和漏极中的另一个连接到第一晶体管 701的源极和漏极中的一个。此外，第二晶体管702的栅极连接到第二扫描线707。此外， 第三晶体管711的源极和漏极中的一个连接到第一扫描线706。此外，第三晶体管711的源 极和漏极中的另一个连接到第一晶体管701的源极和漏极中的一个。此外，第三晶体管711 的栅极连接到电流供给线709。此外，第四晶体管703的源极和漏极中的一个连接到电流供 给线709。此外，第四晶体管703的源极和漏极中的另一个连接到像素电极(未图示)。此 外，发光元件705的一个电极连接到像素电极，另一个电极连接到相对电极710。此外，存储 电容器704的一个电极连接到第四晶体管703的栅极，另一个电极连接到电流供给线709。注意，在本说明书中，可以采用发光元件夹在像素电极和相对电极之间的结构。在本实施方式中采用了如下结构，即发光元件的一个电极连接到像素电极，其另 一个电极连接到相对电极。但是也可以采用像素电极兼作发光元件的一个电极，并且相对 电极兼作发光元件的另一个电极的结构。在这种情况下，像素电极用作发光元件的阳极，相 对电极用作发光元件的阴极。注意，发光元件705的相对电极710被设定为具有比电流供给线709低的电位 Vss。注意，Vss是以电位Vdd为基准而满足Vss < Vdd的电位。该Vdd为在像素发光期间 中设定于电流供给线709的电位。例如，Vss也可以等于GND(接地电位)。接下来，参照图8A和8B、图9A和9B以及图10A至10D而说明图7所示的像素结 构的工作方法。首先，在图8A示出，关于本发明的图7所示的像素结构的第一扫描线706、第二扫 描线707、数据线708、以及nodeG的时序图。在本发明的像素结构中有复位期间、空白期间、 持续期间(根据数据信号成为发光或不发光状态，并在直到下一个数据信号进入的期间， 由存储电容器维持状态的期间)。在本发明的像素结构中，预先将用于使驱动晶体管不接通的电位输入到像素内的 驱动晶体管的栅极，即存储电容器。在本说明书中，将这种预先将用于使驱动晶体管不接通 的信号输入到像素内的驱动晶体管的栅极的期间称为复位期间。此外，在本发明的像素结构中，用第一扫描线和第二扫描线控制用于控制驱动晶 体管的接通或不接通的信号。因此，在本发明的像素结构中，如果第一扫描线和第二扫描线 同时使第一晶体管和第二晶体管接通，就在第一扫描线和数据线之间通上电流，而这是不 希望发生的。于是，在本发明的像素结构中，设置空白期间以防止在第一扫描线和数据线之 间通上电流。该空白期间为第一晶体管和第二晶体管都不接通的期间。在本实施方式中， 将这种依据第一扫描线和第二扫描线而第一晶体管和第二晶体管都不接通的期间称为空 白期间。当然，在该像素结构中，在为了防止在第一扫描线和数据线之间通上电流而另外设 置别的开关等的情况下，不一定设置这种空白期间。在图8B，图9A、9B，以及图10A至10D中，关于在复位期间、空白期间、持续期间中 的各部分的电位变化和时序，以及各晶体管的接通/不接通，将举出具体例子而说明。在将 对发光元件施加的电压设为8V时，电流供给线709的电位成为8V而相对电极710的电位成 为0V，使第一扫描线706的High电位为10V，其Middle电位为3V，其Low电位为0V，第二 扫描线707的High电位为3V，其Low电位为0V，数据线708的High电位为3V，其Low电位为0V。此外，第一晶体管701、第二晶体管702以及第三晶体管711的阈值的绝对值为IV， 并使第四晶体管703在线性区内足够地工作。首先，如图9A所示，在复位期间中，第一扫描线706的电位成为High(lOV)，而使第 一晶体管701、第三晶体管711都接通，并且nodeG成为从第一扫描线706的电位10V减去 第一晶体管701的阈值程度的值9V，而使第四晶体管703不接通。接着，如图9B所示，设置空白期间，以防止第二晶体管702和第三晶体管711同时 接通而在第一扫描线706和数据线708之间通上电流。通过使第一扫描线706的电位为小 于电流供给线709的电位的中间电位(3V)，而使第三晶体管711不接通，而可以防止在第一 扫描线706和数据线708之间通上电流。此外，在使第二扫描线707为High(3V)之前，需 要确定数据信号的电位。如果要使发光元件发光，数据线708的电位就为Low(0V)。如果要 使发光元件不发光，数据线708的电位就为High(3V)。接着，如图10A至10D所示，在持续期间中，当使第二扫描线707为High(3V)时， 第一扫描线706也为中间电位(3V)，如果数据线708的电位为High (3V)，则第二晶体管702 的Vgs成为0V而第二晶体管702不接通，并且第一晶体管701也不接通，nodeG维持9V (图 10C、10D)。此外，当使第二扫描线707为High (3V)时，如果数据线708的电位为Low (0V)，则 第二晶体管702的Vgs成为3V而第二晶体管702接通，并且第一晶体管701也接通，nodeG 成为与数据线708的电位相同的0V (图10A、10B)。因此，确定nodeG的电位是High (9V)还 是Low (0V)，而由存储电容器704保持一定期间。如上所述，通过使用本发明的半导体装置的像素结构或驱动方法，来控制依据数 据信号的发光元件的发光状态 不发光状态，其中在发光状态中，可以将第四晶体管的电位 用作为数据线的电位，而在不发光状态中，可以将第四晶体管的栅极电位用作为电流供给 线的电位。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。本实施方式可以跟其他实施方式以及实施例子自由组合。实施方式4在本实施方式中，对图1、图5、图7所示的像素结构以外的本发明的结构进行说 明。在图11示出具体的结构而说明。尽管这里仅示出一个像素，但实际上在半导体装置的 像素部分中有多个像素设置在行和列方向的矩阵中。在本发明的像素结构中，在第一扫描线1106被选择的期间内，第一晶体管1101接 通，并将High电位通过第四晶体管1112从第一扫描线1106导入于nodeG，且使第五晶体管 1103不接通。nodeG的High电位比电流供给线1109的电位高，而成为从第一扫描线1106 减去第四晶体管1112的阈值的绝对值程度的值。接着，本实施方式的像素结构为具有第二 晶体管1102、第一晶体管1101、第五晶体管1103 (也称为驱动晶体管)、第三晶体管1111、 第四晶体管1112以及存储电容器1104的结构。其中，所述第二晶体管1102根据数据线 1108的电位和第二扫描线1107的电位而被控制；所述第五晶体管1103根据nodeG的电位 控制从电流供给线1109到发光元件1105的电流供给；所述第三晶体管1111由源极端子或 漏极端子的电位控制；所述第四晶体管1112由第一扫描线1106的电位控制；并且，所述存 储电容器1104保持nodeG的电位。而且，在第二扫描线1107被选择的期间中，通过第二晶 体管1102而控制在nodeG和数据线之间的导通。注意，在本实施方式中为了方便说明，作 为第一晶体管1101、第二晶体管1102、第三晶体管1111以及第四晶体管1112使用N沟道
16型晶体管，作为第五晶体管1103使用P沟道型晶体管。作为发光元件1105，以电流从电流 供给线1109向相对电极1110的方向流过而发光的发光元件进行说明。但是，当改变发光 元件的结构或改变晶体管的极性时，可以适当地改变端子的连接或信号而构成像素。注意，存储电容器1104具有的两个电极中，一个连接到第五晶体管1103的栅极， 另一个连接到电流供给线1109。设置存储电容器1104是为了更确实地维持第五晶体管 1103的栅极和源极之间的电压(栅极电压)，但是如果能够用第五晶体管1103等的寄生电 容保持nodeG的电位，就不一定设置存储电容器。此外，如果能够保持第五晶体管1103的 栅极的电位，就不需要将存储电容器1104的一个电极连接到电流供给线1109。第一晶体管1101的源极和漏极中的一个通过第四晶体管1112而连接到第一扫描 线1106。此外，第一晶体管1101的源极和漏极中的另一个连接到第五晶体管1103的栅极。 此外，第一晶体管1101的栅极连接到第一扫描线1106。此外，第二晶体管1102的源极和漏 极中的一个连接到数据线1108。此外，第二晶体管1102的源极和漏极中的另一个连接到 第五晶体管1103的栅极。此外，第二晶体管1102的栅极连接到第二扫描线1107。此外， 第三晶体管1111的源极和漏极中的一个连接到电流供给线1109。此外，第三晶体管1111 的源极和漏极中的另一个连接到第一晶体管1101的源极和漏极中的一个。此外，第三晶体 管1111的栅极连接到电流供给线1109。此外，第四晶体管1112的源极和漏极中的一个连 接到第一扫描线1106。此外，第四晶体管1112的源极和漏极中的另一个连接到第一晶体 管1101的源极和漏极中的一个。此外，第四晶体管1112的栅极连接到第一扫描线1106。 此外，第五晶体管1103的源极和漏极中的一个连接到电流供给线1109。此外，第五晶体管 1103的源极和漏极中的另一个连接到像素电极(未图示)。此外，发光元件1105的一个电 极连接到像素电极，另一个电极连接到相对电极1110。此外，存储电容器1104的一个电极 连接到第五晶体管1103的栅极，另一个电极连接到电流供给线1109。注意，在本实施方式中采用了如下结构，即发光元件的一个电极连接到像素电极， 其另一个电极连接到相对电极。但是也可以采用像素电极兼作发光元件的一个电极，并且 相对电极兼作发光元件的另一个电极的结构。注意，将发光元件1105的相对电极1110设定为比电流供给线1109低的电位Vss。 注意，Vss是以电位Vdd为基准而满足Vss < Vdd的电位。该Vdd为在像素发光期间中设定 于电流供给线1109的电位。例如，Vss也可以等于GND(接地电位)。接下来，参照图12A 和12B、图13A和13B以及图14A和14B而说明图11所示的像素结构的工作方法。首先，在图12A示出，关于本发明的图11所示的像素结构的第一扫描线1106、第二 扫描线1107、数据线1108、以及nodeG的时序图。在本发明的像素结构中有复位期间、空白 期间、持续期间(根据数据信号成为发光或不发光状态，并在直到下一个数据信号进入的 期间，由存储电容器维持状态的期间)。在本发明的像素结构中，预先将用于使驱动晶体管不接通的电位输入到像素内的 驱动晶体管的栅极，即存储电容器。在本说明书中，将这种预先将用于使驱动晶体管不接通 的信号输入到像素内的驱动晶体管的栅极的期间称为复位期间。此外，在本发明的像素结构中，用第一扫描线和第二扫描线控制用于控制驱动晶 体管的接通或不接通的信号。因此，在本发明的像素结构中，如果第一扫描线和第二扫描线 同时使第一晶体管和第二晶体管接通，就在电流供给线或第一扫描线1106和数据线之间
17通上电流，而这是不希望发生的。于是，在本发明的像素结构中，设置空白期间以防止在电 流供给线或第一扫描线1106和数据线之间通上电流。该空白期间为第一晶体管和第二晶 体管都不接通的期间。在本实施方式中，将这种依据第一扫描线和第二扫描线而第一晶体 管和第二晶体管都不接通的期间称为空白期间。当然，在该像素结构中，在为了防止在电流 供给线或第一扫描线和数据线之间通上电流而另外设置别的开关等的情况下，不一定设置 这种空白期间。在图12B，图13A、13B以及图14A、14B中，关于在复位期间、空白期间、持续期间中 的各部分的电位变化和时序，以及各晶体管的接通/不接通，将举出具体例子而说明。在将 对发光元件施加的电压设为8V时，电流供给线1109的电位成为8V而相对电极1110的电 位成为0V，使第一扫描线1106的High电位为10V，其Low电位为0V，第二扫描线1107的 High电位为3V，其Low电位为0V，数据线1108的High电位为3V，其Low电位为0V。此夕卜， 第一晶体管1101、第二晶体管1102、第三晶体管1111以及第四晶体管1112的阈值的绝对 值为IV，并使第五晶体管1103在线性区内足够地工作。首先，如图13A所示，在复位期间中，第一扫描线1106的电位成为High(lOV)，而使 第一晶体管1101接通，根据第三晶体管1111和第四晶体管1112而nodeG成为High(9V)。 在此，第三晶体管1111从电流供给线1109导入电流，而第四晶体管1112从第一扫描线 1106导入电流。但是，关于电流供给能力，从布线电阻方面考虑，将电流从电流供给线1109 导入更有利。将电流从电流供给线和第一扫描线双方导入是因为可以缩短nodeG的Hi gh 电位期间而且可以使其电位高于电流供给线的缘故。因此，当不发光时，可以更确实地使第 五晶体管不接通。接着，如图13B，设置空白期间，以防止第一晶体管1101和第二晶体管1102同时 接通而在第一扫描线1106或电流供给线1109和数据线1108之间通上电流。此外，在使第 二扫描线1107为High(3V)之前，需要确定数据信号的电位。如果要使发光元件发光，则 数据线1108的电位就为Low(OV)。如果要使发光元件不发光，则数据线1108的电位就为 High(3V)。接着，如图14A和14B所示，在持续期间中，当使第二扫描线1107为High(3V)时， 如果数据线1108的电位为High (3V)，则第二晶体管1102的Vgs成为0V而第二晶体管1102 不接通，并且nodeG维持High (9V)(图14B)。此外，当使第二扫描线1107为High (3V)时， 如果数据线1108的电位为Low(OV)，则第二晶体管1102的Vgs成为3V而第二晶体管1102 接通，并且nodeG成为与数据线1108的电位相同的0V(图14A)。因此，确定nodeG的电位 是High(9V)还是Low (0V)，并由存储电容器1104保持一定期间。如上所述，通过使用本发明的半导体装置的像素结构或驱动方法，来控制依据数 据信号的发光元件的发光状态 不发光状态，其中在发光状态中，可以将数据线的电位用作 为用于驱动的第五晶体管的栅极电位，而在不发光状态中，可以将电流供给线的电位写入 到用于驱动的第五晶体管的栅极。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。本实施方式可以跟其他实施方式以及实施例子自由组合。实施例1参照附图而说明具有本发明的半导体装置的发光器件的截面结构。在此，使用图15按顺序说明图1所示的包括用于选择的第二晶体管、用于驱动的第三晶体管、以及发光 元件的发光器件的叠层结构的截面结构。玻璃衬底、石英衬底、不锈钢衬底等可以用作具有绝缘表面的衬底1201。或者，如 果可承受制造步骤中的处理温度，则可以使用由有柔性的合成树脂，如聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的塑料或丙烯酸等而形成的衬底。首先，在衬底1201上形成基底膜。作为基底膜，可以使用由氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅等形成的绝缘膜。然后，在该基底膜上形成非晶半导体膜。该非晶半导体膜的厚度为 25至lOOnm。另外，非晶半导体膜不仅可以使用硅而且可以使用硅锗来形成。随后，根据需 要使非晶半导体膜结晶，从而形成结晶半导体膜1202。可以使用加热炉、激光辐照、用从灯 中发出的光辐照，或者它们的组合而进行结晶。举例来说，在将金属元素添加入非晶半导体 膜后，用加热炉进行热处理，形成结晶半导体膜。如上所述，因为可以在低温下进行结晶，所 以优选添加金属元素。注意，由结晶半导体形成的薄膜晶体管(TFT)比由非晶半导体形成的TFT具有更 高的电场效应迁移率，而具有更大的导通电流，因此更适合于作为用于半导体装置的晶体管。然后，将结晶半导体膜1202图案化而形成预定的形状。然后，形成绝缘膜作为栅 绝缘膜。形成覆盖半导体膜的10至150nm厚的绝缘膜。举例来说，绝缘膜可以通过使用氧 氮化硅膜、氧化硅膜等来形成，并且可以形成为具有单层结构或者叠层结构。然后，中间夹栅绝缘膜形成用作栅极的导电膜。尽管栅极可以为单层或者叠层，但 是此处通过层叠形成导电膜来形成栅极。导电膜1203A和1203B由选自Ta、W、Ti、Mo、Al和 Cu中的元素，或者以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料来形成。在本实施例中， 作为导电膜1203A形成10至50nm厚的氮化钽膜，并且作为导电膜1203B形成200至400nm 厚的钨膜。接下来，将栅极作为掩模而添加杂质元素，从而形成杂质区。此时，除了高浓度杂 质区外，还可以形成低浓度杂质区。低浓度杂质区被称作LDD(轻掺杂的漏极)区。接下来，形成绝缘膜1204和1205，以作为层间绝缘膜发挥作用。绝缘膜1204优 选是含氮的绝缘膜，在此使用通过等离子体CVD法形成的厚度为lOOnm的氮化硅膜。绝缘 膜1205优选使用有机材料或无机材料来形成。有机材料有聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰 亚胺-酰胺、苯并环丁烯或硅氧烷。硅氧烷的骨架结构由硅(Si)氧(0)键形成，其取代基 包括至少含有氢的有机基团(例如烷基或芳香烃)。或者，可以使用氟基团作为该取代基， 或者可以使用氟基团和至少包含氢的有机基团作为该取代基。无机材料有包含氧或氮的绝 缘膜，例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy) (x > y)或氮氧化硅(SiNxOy) (x > y)(其中x和y分别是自然数)。注意，尽管由有机材料形成的膜具有有利的平整性，但 是有机材料会吸入湿气或氧气。为了防止这一点，优选在由有机材料形成的绝缘膜上形成 包含无机材料的绝缘膜。接下来，在层间绝缘膜1206中形成接触孔后，形成导电膜1207用作晶体管的源极 布线和漏极布线。作为导电膜1207，可以使用由选自铝(A1)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)和硅 (Si)中的元素来形成的膜，或者包含这些元素的合金膜。在本实施例中，形成钽膜、氮化钛 膜、钛-铝合金膜和钛膜的叠层膜作为导电膜1207。
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然后，形成覆盖导电膜的绝缘膜1208。绝缘膜1208可以使用层间绝缘膜1206所 示例的材料来形成。然后，在提供在绝缘膜1208上的开口部分中形成像素电极1209(也称 作第一电极)。在开口部分中，为了提高像素电极1209的台阶覆盖度，优选将开口部分的侧 面形成为具有多个曲率半径的圆形。优选使用具有高功函率(4.0eV或更高)的导电材料，例如金属、合金、导电化合 物，或这些的混合物等来形成像素电极1209。作为导电材料的具体实例，有包含氧化钨的氧 化铟(IW0)、包含氧化钨的氧化铟锌(IWZ0)、包含氧化钛的氧化铟(ITiO)、包含氧化钛的氧 化铟锡(ITTiO)等。不用说，也可以使用氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌(IZ0)、掺杂有氧化硅的 氧化铟锡(ITS0)等。上述导电材料的组成比例为如下所述。包含氧化钨的氧化铟的组成比优选为氧 化钨为1. 0wt%并且氧化铟为99. 0wt%。包含氧化钨的氧化铟锌的组成比优选为氧化钨 为1. 0wt%、氧化锌为0. 5wt%，并且氧化铟为98. 5wt%。包含氧化钛的氧化铟的组成比优 选为氧化钛为1.0衬％至5. 并且氧化铟为99. 0衬％至95. 0wt%。氧化铟锡(IT0) 的组成比优选为氧化锡为10. 并且氧化铟为90. 0wt%。氧化铟锌(IZ0)的组成比优 选为氧化锌为10. 7wt%并且氧化铟为89. 3wt%。包含氧化钛的氧化铟锡的组成比优选 为氧化钛为5. 、氧化锡为10. 0wt%，并且氧化铟为85. 0wt%。上述组成比只是些实 例，可以适当地设定这些组成比。接下来，通过气相沉积法或者喷墨法形成场致发光层1210。场致发光层1210包含 有机材料或无机材料，并且通过适当地组合电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、发光层 (EML)、空穴传输层(HTL)、空穴注入层(HIL)等来形成。注意，每层之间的界限不必是清晰 的，会有形成各层的材料彼此部分混合，而使界面不清晰的情况。注意，优选使用具有不同功能的多个层，例如空穴注入/传输层、发光层和电子注 入/传输层等来形成场致发光层。注意，空穴注入/传输层优选通过使用具有空穴传输性质的有机化合物材料和对 该有机化合物材料具有电子接受性质的无机化合物材料的复合材料来形成。通过采用这种 结构，使本身几乎没有载流子的有机化合物中产生大量的空穴载流子，因而可以获得极其 优异的空穴注入/传输性质。根据该效果，可以使驱动电压低于现有技术。此外，因为可以 形成厚的空穴注入/传输层而不会增加驱动电压，所以可以抑制源于灰尘等的发光元件的 短路。注意，作为具有空穴传输性质的有机化合物材料，可以举出例如酞菁铜(缩写 CuPc)、钒氧酞菁(缩写V0Pc)、4，4，，4，，-三(N，N-二苯胺)三苯胺(缩写TDATA)、4，4，， 4，，-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺(缩写MTDATA)、1，3，5-三[N，N_ 二 (间-甲苯 基)氨基]苯(缩写m-MTDAB)、N，N’ -双(3-甲基苯)-N，N’ - 二苯基-[1，1’ -联苯]-4， 4，-二胺(缩写:TPD)、4，4，_ 二 [N-(l-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)、4，4，_双 {N-[4-二(间-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}联苯(缩写DNTPD)、4，4，，4”_三 (N-咔唑基)三苯胺(缩写TCTA)等。然而，具有空穴传输性质的有机化合物材料不局限 于这些化合物。注意，作为具有电子接受性质的无机化合物材料，可以举出氧化钛、氧化锆、氧化 钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化锌等。特别是因为氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼
20容易处理，能够在真空下气相沉积，所以是优选的。注意，使用具有电子传输性质的有机化合物材料形成电子注入/传输层。具体 地说，可以举出三(8-喹啉醇合)铝(缩写Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)铝(缩写 Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(缩写BeBq2)、双(2-甲基_8_喹啉醇合)-(4_苯 基苯酚)-铝(缩写BAlq)、双[2_(2’ -羟基苯基)_苯并恶唑]锌(缩写Zn(B0X)2)、 双[2-(2’ -羟基苯基)-苯并噻唑]锌(缩写Zn(BTZ)2)、红菲绕啉(缩写BPhen)、浴铜 灵(缩写BCP)、2-(4-联苯基)-5-(4-tert-丁基苯基)-1，3，4_ 恶二唑(缩写PBD)、1， 3-双[5-(4-tert-丁基苯基)-1，3，4_ 恶二唑-2-某基]苯(缩写:0XD_7) 2，2，，2，，-(1， 3，5-三价苯基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(缩写TPBI)、3_ (4-联苯基)-4-苯 基-5-(4-tert-丁基苯基)-1，2，4_三唑(缩写TAZ)、3_ (4-联苯基)-4-(4-乙基苯 基)-5-(4_三元胺-丁基苯基)-1，2，4_三唑(缩写p-EtTAZ)等。然而，具有电子传输性 质的有机化合物材料不局限于这些化合物。注意，作为发光层可以举出9，10_ 二(2-萘基)蒽(缩写DNA)、9，10-二(2_萘 基)-2-tert-丁基蒽(缩写:t-BuDNA)、4，4，_二 (2，2-二苯基乙烯基)联苯(缩写DPVBi)、 香豆素30、香豆素6、香豆素545、香豆素545T、二萘嵌苯、红荧烯、吡啶醇、2，5，8，11-四(叔 丁基)二萘嵌苯(缩写TBP)、9，10- 二苯基蒽(缩写DPA)、5，12- 二苯基并四苯、4_( 二氰 基亚甲基)-2-甲基_(p-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(缩写DCMl)、4-( 二氰基亚甲 基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写DCM2)、4-( 二氰基亚甲 基)-2，6-2[p-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(缩写Bi sDCM)等。或者，可以使用 如下能够发出磷光的化合物双[2-(4’，6’ - 二氟苯基)吡啶-N，(？’ ]铱(吡啶甲酸盐) (缩写FIrpic)、双{2-[3，，5，-双(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2，}铱(吡啶甲酸盐) (缩写:Ir(CF3ppy)2(pi c))、三(2-苯基吡啶基 _N，C2，)铱(缩写Ir(ppy)3)、双(2-苯基 吡啶-N，C2，)铱(乙酰基丙酮盐)(缩写Ir(ppy)2(acac))、双[2-(2’_噻吩基)吡啶-N， C3，]铱(乙酰基丙酮盐)(缩写Ir(thp)2(acac))、双(2-苯基喹啉-N，C2，)铱(乙酰基 丙酮盐)(缩写lr(pq)2(acac))、或者双[2-(2’ -苯基噻吩基)吡啶_N，C3’ ]铱(乙酰基 丙酮盐)(缩写:Ir(btp)2(acac))等。此外，使用除了单态激发发光材料以外的包括金属配合物等的三态激发材料来形 成发光层。举例来说，在用于发红光、发绿光和发蓝光的发光像素中，使用三态激发发光材 料形成亮度半衰期较短的发红光的发光像素，而使用单态激发发光材料形成其它的发光像 素。三态激发发光材料具有高的发光效率，这在获得相同亮度需要较低耗电量方面是有利 的。即，当对于红光的像素适用三态激发发光材料时，可以抑制流向发光元件的电流量，从 而提高了可靠性。从节能角度来看，使用三态激发发光材料形成发红光和发绿光的发光像 素，而使用单态激发发光材料形成发蓝光的发光像素。当人的视感度高的发绿光的发光元 件也使用三态激发发光材料来形成时，可以实现更低的耗电量。作为发光层的结构，可以采用在每个像素中形成具有不同发光波长带的发光层而 进行颜色显示的结构。典型地，形成相应于R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)各种颜色的发 光层。在此情况下，通过采用在像素的发光面上提供用于传透过发光波长带内的光的滤光 器的结构，也可以提高色纯度并且防止像素部分的镜面化(眩光)。通过提供该滤光器，可 以省略现有技术所需要的圆偏振板等，这会挽回从发光层发射的光的损失。此外，可以降低当侧着看像素部分(显示屏)时看到的色调变化。此外，作为可以用于形成发光层的高分子的电致发光材料，可以举出例如聚对苯 撑乙炔基和聚对苯撑基、聚噻吩基或聚芴基。在任何情况中，只要能实现发光元件的功能，就可以改变场致发光层的层结构，并 且可以是这样一种情形，即，不提供特定的空穴或电子注入/传输层或发光层，取而代之的 是提供主要用于空穴或电子注入/传输层或发光层的电极层，或者在层中分散发光材料。另外，也可以在密封衬底上形成滤色片(着色层)。可以通过气相沉积法或液滴喷 射法形成该滤色片(着色层)。采用该滤色片(着色层)，也可以进行高分辨的显示。这是 因为提供滤色片(着色层)可以将RGB每种发光光谱的宽峰校正为尖峰。另外，通过形成显示单色的发光材料并且组合该发光材料和滤色片或颜色变换 层，可以进行全彩色显示。举例来说，可以在第二衬底(密封衬底)上形成该滤色片(着色 层)或颜色变换层，然后将它和衬底1201粘在一起。然后，通过溅射法或气相沉积法形成相对电极1211 (也称作第二电极)。像素电极 1209和相对电极1211中的一个用作阳极而另一个用作阴极。优选使用具有低功函率(3.8eV或更低)的材料，例如金属、合金、导电化合物，或 者它们的混合物等作为阴极材料。阴极材料的具体实例有属于元素周期表1族或2族的 金属，即诸如Li或Cs等的碱金属、例如Mg、Ca或Sr等的碱土金属、包含这些金属的合金 (Mg Ag或A1 Li)、包含这些金属的化合物(LiF、CsF或CaF2)、或者包含稀土金属的过 渡金属。注意，因为阴极需要有透光性，所以将上述金属或含有上述金属的合金形成得很 薄，并且在其上面堆叠例如IT0等的金属(包括合金)。然后，也可以提供覆盖相对电极1211的由氮化硅膜或DLC(类金刚石碳)膜形成 的保护膜。通过上述步骤，完成本发明的发光器件。本实施例可以跟上述实施方式和实施例自由组合。即，可以将施加于驱动晶体管 的栅极而使驱动晶体管接通的电位从数据线供给，而且将使驱动晶体管不接通的电位从电 流供给线等的别的布线供给。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。实施例2在本实施例中，将使用本发明的像素结构的有源矩阵型显示器的一个例子示出在 图16中，而进行说明。上述有源矩阵型显示器包括形成有晶体管和布线的衬底501、将上述布线部分连 接到外部的FPC508、发光元件以及将上述发光元件密封的相对衬底502。衬底501包括由以矩阵状配置的多个像素构成的显示部分506、数据线驱动电路 503、扫描线驱动电路A504、扫描线驱动电路B505、以及与将各种电源和信号输入的FPC508 连接的FPC连接部分507。数据线驱动电路503包括移位寄存器、锁存器、电平转移电路以及缓冲等的电路， 其将数据输入到各列的数据线中。此外，扫描线驱动电路A504和扫描线驱动电路B505各 包括移位寄存器、电平转移电路以及缓冲等的电路。扫描线驱动电路A504依次将选择脉冲 输出到各行的第二扫描线中，而扫描线驱动电路B505依次将选择脉冲输出到各行的第一 扫描线中。
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按照扫描线驱动电路输出选择脉冲时写入到各像素中的数据信号，控制发光元件 的发光。另外，除了上述驱动电路以外，可以将如中央处理单元和控制器等的电路与衬底 501集成形成为一体。因此，由于可以减少连接的外部电路(IC)的数量，并且可以谋求实现 进一步的轻量化和薄型化，所以对于便携式终端等尤其有效。注意，如图16所示，在本说明书中，将进行到连接有FPC的步骤并且EL元件被用 于发光元件的面板称为EL模块。本实施例可以跟上述实施方式和实施例自由组合。即，可以将施加于驱动晶体管 的栅极而使驱动晶体管接通的电位从数据线供给，而且将使驱动晶体管不接通的电位从电 流供给线等的别的布线供给。因此，可以将数据线的电压设定为低，而大幅度地减少耗电量。实施例3在本实施例中，对于为了抑制由于周围温度的变化和随着时间的退化引起的发光 元件电流值的波动影响而校正电流供给线的电位的例子进行说明。发光元件具有其电阻值(内电阻值)根据周围温度的变化而变化的特性。具体地 说，假定室温是通常温度，当周围温度变得高于通常温度时，发光元件的电阻值降低，而当 周围温度变得低于通常温度时，发光元件的电阻值升高。因此，当周围温度变高时，发光元 件的电流值增加，而其亮度变得高于所希望的亮度。另一方面，当周围温度变低时，即使在 施加相同电压的情况下，发光元件的电流值也会降低，因此其亮度变得低于所希望的亮度。 另外，发光元件具有其电流值随着时间推移而降低的特性。具体地说，当发光时间和不发光 时间积累时，随着发光元件的退化而电阻值增加。因此，当发光时间和不发光时间积累时， 即使在施加相同电压的情况下，发光元件的电流值也会降低，因此其亮度变得低于所希望 的亮度。由于上述发光元件具有的特性，当周围温度变化或发生随着时间引起的退化时， 其亮度成为不均勻。在本实施例中，通过使用本发明的电流供给线的电位进行校正，可以抑 制由于周围温度的变化和随着时间的退化而引起的发光元件电流值的波动影响。图17示出了电路的结构。在像素中配置有在图1所示的半导体装置，因此，省略与 图1相同部分的说明。在图17中，在电流供给线1401和相对电极1402之间连接用于驱动 的第三晶体管1403和发光元件1404。而且，电流从电流供给线1401流向相对电极1402。 发光元件1404按照其中流过的电流量而发光。在这种像素结构中，如果固定电流供给线1401和相对电极1402的电位，而且电流 连续流入发光元件1404，发光元件1404的特性会退化。另外，按照其温度的变化，发光元件 1404的特性也会变化。具体地说，如果电流连续流入发光元件1404，其电压-电流特性就逐渐改变。艮口， 发光元件1404的电阻值增加，并且即使施加相同电压，其中流动的电流值也会降低。另外， 即使相同的电流量注入发光元件1404时，发光效率也会降低并且亮度变低。作为温度特 性，当周围温度变低时，发光元件1404的电压-电流特性改变，因此发光元件1404的电阻 值增加。因此，通过使用监控电路校正上述的退化和波动的影响。在本实施例中，通过调节电流供给线1401的电位，来校正发光元件1404的退化和根据温度的波动。这里，对监控电路的结构进行说明。在第一监控电源线1406和第二监控电源线 1407之间连接监控用电流源1408和监控用发光元件1409。再者，用于输出监控用发光元 件1409的电位的采样电路1410的输入端子被连接到监控用发光元件1409和监控电流源 1408的接点。采样电路1410的输出端子与电流供给线1401连接。因此，通过采样电路 1410的输出控制电流供给线1401的电位。接下来，说明监控用电路的工作。首先，在以最明亮的灰度数使发光元件1404发 光的情况下，监控用电流源1408向发光元件1404供应所要数量的电流。将此时的电流值 假设为Imaxo然后，对监控用发光元件1409的两头的电压施加为流动Imax的电流需要的电压。 即使监控用发光元件1409的电压-电流特性因退化或温度等而变化，监控用发光元件1409 的两头的电压也根据该变化而变化，而成为最合适的值。因此，可以校正监控用发光元件 1409的波动(退化或温度的变化等)的影响。施加到监控用发光元件1409的电压被输入到采样电路1410的输入端子。因此， 采样电路1410的输出端子，即电流供给线1401的电位由监控用电路校正，而且校正发光元 件1404的因退化或温度的波动。注意，采样电路1410可以为能够将与输入电流相应的电压输出的任何电路。例 如，电压输出电路(voltage follower circuit)也为放大电路的一种，但是不局限于此。可 以使用运算放大器、双极晶体管和M0S晶体管中的任何一个，或者其组合来构成该电路。注意，优选通过与像素的发光元件1404相同的制造方法并且与其同时在同一衬 底上形成监控用发光元件1409。这是因为如果监控用发光元件和配置在像素中的发光元件 之间存在特性差异，则不能进行精确的校正。注意，由于在配置在像素中的发光元件1404中频繁发生不供应电流的期间，因此 如果连续地向监控用发光元件1409供应电流，监控用发光元件1409会以更快的速度退化。 因此，从采样电路1410输出的电位成为施加最高程度校正的电位。因此，也可以相应于在 像素中配置的发光元件1404的实际退化程度来控制监控用发光元件1409的退化程度。举 例来说，如果整个显示屏的平均发光率为30%，也可以仅在相应于30%亮度的期间，向监 控用发光元件1409供应电流。此时，会发生不向监控用发光元件1409供应电流的期间，但 是需要从采样电路1410的输出端子连续供应电压的情况。为了实现这一点，可以在采样电 路1410的输入端子提供电容器，以保持当向监控用发光元件1409供应电流时的电位。注意，当相应最明亮的灰度数而使监控用电路工作时，输出接受最高程度校正的 电位，这会使像素的老化(burning-in)(由于像素中退化程度的变化而使亮度成为不均 勻)变得不太明显。因此，优选相应最明亮的灰度数使监控用电路工作。在本实施例中， 更优选使用于驱动的第三晶体管1403在线性区工作。通过使用于驱动的第三晶体管1403 在线性区工作，可以使它可以大体作为开关而工作。因此，可以减小用于驱动的第三晶体 管1403由于退化或者温度等的特性变化的影响。在仅在线性区使用于驱动的第三晶体管 1403工作的情况下，大多以数字方式控制向发光元件1404供应电流与否。在此情况下，优 选组合时间灰度方法、面积灰度方法等以实现多灰度化。本实施例可以跟上述实施方式和实施例自由组合。
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实施例4作为具有本发明半导体装置的电子设备，可以举出电视接收机、摄像机、数码相 机、护目镜型显示器、导航系统、声音再现装置(汽车音响组件等)、计算机、游戏机、便携式 信息终端(移动计算机、手机、便携式游戏机或电子书籍等)、具备记录介质的图像再现设 备(具体地说，具有能够再现例如数字通用光盘(DVD)等的记录介质并显示其图像的显示 器的设备)等。将这些电子设备的具体例子表示在图18、图19、图20A和图20B、图21A和 图21B、图22、以及图23A至图23E中。图18显示了组合显示面板5001和电路衬底5011而形成的EL模块。在电路衬底 5011上形成控制电路5012、信号分割电路5013等，该电路衬底5011通过连接布线5014与 显示面板5001电连接。该显示板5001包括提供有多个像素的像素部分5002、扫描线驱动电路5003和向 被选择了的像素供应视频信号的信号线驱动电路5004。注意，在制造EL模块的情况下，可 以使用上述实施例而制造构成像素部分5002的像素的半导体装置。另外，可以使用根据上 述实施例形成的TFT而制造扫描线驱动电路5003和信号线驱动电路5004等的用于控制的 驱动电路部分。根据上述方法，可以完成图18所示的EL模块电视机。图19为表示EL电视接收机的主要结构的方块图。调谐器5101接收视频信号和 声频信号。通过视频信号放大电路5102 ；将从视频信号放大电路5102输出的信号改变为 与红、绿、蓝的各种颜色相应的彩色信号的视频信号处理电路5103 ；以及将该视频信号改 变为驱动IC的输入规格的控制电路5012来处理视频信号。控制电路5012向扫描线侧和 信号线侧分别输出信号。当进行数字驱动时，也可以采用如下的结构，即在信号线侧提供信 号分路电路5013，从而将输入数字信号分成m个而供给。在调谐器5101所接收的信号中，声频信号被传送到声频信号放大电路5105中， 并且通过声频信号处理电路5106向扬声器5107供应其输出。控制电路5108从输入部分 5109接受接收站(接收频率)或音量的控制信息，并且将该信号传送给调谐器5101或声频 信号处理电路5106。如图20A所示，可以通过将EL模块组合到框体5201中而完成电视接收机。由EL 模块形成显示屏5202。另外，适当地提供扬声器5203、操作开关5204等。此外，图20B显示了无线且可仅搬运其显示器的电视接收机。在框体5212中装有 电池和信号接收器，并且用该电池驱动显示部分5213和扬声器部分5217。该电池可以用充 电器5210重复充电。另外，该充电器5210可以传送和接收视频信号，并且将该视频信号向 显示器的信号接收器传送。用操作键5216控制框体5212。此外，图20B所示的装置还可以 通过操作操作键5216将来自框体5212的信号传送给充电器5210，因此它也可以被称作视 频/声频双向通讯装置。另外，通过操作操作键5216，可以从框体5212向充电器5210传送 信号，而且通过使其他电子设备接受充电器5210能够传送的信号，还可以控制其他电子设 备的通讯，因此这样的装置也可以称为通用遥控装置。本发明可以适用于显示部分5213。通过将本发明的半导体装置运用于图18、图19、图20A和图20B所示的电视接收 机，在显示部分的像素中，可以分别设定施加于驱动晶体管的栅极以控制该晶体管的接通/ 不接通的电位以及数据线的振幅的电位。因此，可以将数据线的振幅设定为低，并且可以提 供耗电量被大幅度地抑制了的半导体装置。因此，可以向顾客提供耗电量被大幅度抑制了的商品。不用说，本发明不局限于电视接收机，并且可以运用于各种各样的用途，如个人计 算机的监视器、尤其是大面积的显示介质如火车站或机场的信息显示板或者街头的广告显 示板等。图21A显示了通过组合显示面板5301和印刷线路板5302而形成的模块。显示面 板5301配置有提供有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和向被选择了的像素供应视频信号的信号线驱动电路5306。印刷线路板5302中配置有控制器5307、中央处理单元(CPU) 5308、存储器5309、电 源电路5310、声频处理电路5311以及传送/接收信号电路5312等。印刷线路板5302和显 示面板5301通过柔性印刷线路板(FPC) 5313连接。在印刷线路板5313中可以设置电容器、 缓冲电路等以成为可以防止噪音对电源电压或信号的干扰或使信号的启动延迟的结构。另 外，可以通过COG (玻璃上载芯片)方法在显示面板5301上安装控制器5307、声频处理电路
5311、存储器5309、中央处理单元5308、电源电路5310等。通过COG方法，可以缩小印刷线 路板5302的规模。通过在印刷线路板5302上提供的接口(I/F)部分5314输入/输出各种控制信号。 另外，在印刷线路板5302上提供有天线端口 5315，以便跟天线之间进行传送/接收信号。图21B为图21A中所示的模块的方块图。作为存储器5309，该模块包括VRAM 5316,DRAM 5317、快闪存储器5318等。VRAM 5316存储在显示面板上显示的图像数据，DRAM 5317存储图像数据或声频数据，并且快闪存储器5318存储各种程序。电源电路5310供给电力。该电力用于使显示面板5301、控制器5307、中央处理单 元5308、声频处理电路5311、存储器5309和传送/接收信号电路5312工作。此外，根据显 示面板的规格，有可能在电源电路5310设置有电流源。中央处理单元5308包括控制信号产生电路5320、译码器5321、寄存器5322、计算 电路5323、RAM 5324、用于中央处理单元5308的接口 5319等。通过接口 5319输入到中央处 理单元5308的各种信号暂且由寄存器5322保持后，被输入到计算电路5323、译码器5321 等。在计算电路5323中基于输入的信号进行计算，并且指定发送各种指令的地点。另一方 面，对输入到译码器5321的信号进行译码，并且被译码后的信号被输入到控制信号产生电 路5320。控制信号产生电路5320基于被输入的信号而产生包含各种指令的信号，并且将其 传送到计算电路5323指定的地点，具体地说传送到例如存储器5309、传送/接收信号电路
5312、声频处理电路5311、控制器5307等中。存储器5309、传送/接收信号电路5312、声频处理电路5311、控制器5307各自根 据接收的指令而工作。下面简要地说明这种工作。从输入装置5325输入的信号通过接口部分5314被传送到安装在印刷线路板5302 上的中央处理单元5308。控制信号产生电路5320根据从例如定位器或键盘等的输入装置 5325传送的信号，将存储在VRAM5316中的图像数据变换为规定的格式，然后将该变换了的 图像数据传送给控制器5307。控制器5307根据显示面板的规格处理包含从中央处理单元5308传送来的图像数 据的信号，然后将该信号提供给显示面板5301。另外，控制器5307基于从电源电路5310输 入的电源电压和从中央处理单元5308输入的各种信号产生Hsync信号、Vsyne信号、时钟
26信号CLK、交流电压(AC Cont)和开关信号L/R，并且将其供给于显示面板5301。传送/接收信号电路5312处理在天线5328中作为电波被传送/接收的信号，传 送/接收信号电路5312具体包括例如隔离器、带通滤波器、VC0 (电压控制振荡器)、LPF (低 通滤波器)、耦合器或平衡不平衡转换器等的高频电路。在传送/接收信号电路5312中被 传送/接收的信号中的包含声频数据的信号，根据中央处理单元5308的指令而被传送到声 频处理电路5311。根据中央处理单元5308的指令传送来的包含声频数据的信号在声频处理电路 5311中被解调为声频信号，然后被传送到扬声器5327。此外，从麦克风5326传送来的声频 信号在声频处理电路5311中被调制，然后根据中央处理单元5308的指令而被传送到传送 /接收信号电路5312。控制器5307、中央处理单元5308、电源电路5310、声频处理电路5311和存储器 5309可以安装为本实施例的组装样式。除了高频电路，例如隔离器、带通滤波器、VC0(电压 控制振荡器)、LPF (低通滤波器)、耦合器或平衡不平衡转换器等以外，本实施例还可以运 用于任何电路。图22显示了包括图21A和图21B所示的模块的手机的一种方式。显示面板5301 以可自由装卸的方式被组合到外壳5330中。外壳5330的形状和尺寸可以根据显示面板 5301的尺寸适当地改变。固定有显示面板5301的外壳5330被嵌入印刷板5331中，从而被 组装为模块。 显示面板5301通过柔性线路板5313与印刷板5331连接。在印刷板5331上形成 扬声器5332、麦克风5333、传送/接收信号电路5334，以及包括中央处理单元以及控制器等 的信号处理电路5335。将这种模块与输入装置5336、电池5337和天线5340组合，然后将 其收入框体5339中。配置显示面板5301的像素部分并使其能够从形成在框体5339中的 开口窗中视觉确认到。本实施例的手机根据其功能和用途可以被改变为各种方式。举例来说，也可以采 用提供有多个显示面板，或将框体适当地分成多个并通过使用铰链使其成为开关式的结 构。在图22的手机中，将与实施方式1所述的同样的半导体装置矩阵排列而构成显 示面板5301。该半导体装置可以在像素中将施加到驱动晶体管的栅极而控制该晶体管的 接通或不接通的电位，以及数据线的振幅的电位分别设定。因此，具有如下的特征，即可以 将输入于数据线的信号的振幅设定为低，而可以提供耗电量被大幅度地抑制了的半导体装 置。因为由这种半导体装置构成的显示面板5301也具有相似的特征，所以该手机可以实现 大幅度的低耗电量化。由于这种特征，可以给顾客提供耗电量被大幅度地抑制了的商品。图23A为包括框体6001、支撑台6002、显示部分6003等的电视机。在该电视机中， 作为显示部分6003，将与在实施方式1中描述的同样的半导体装置矩阵排列而构成。该半 导体装置在像素中可以将施加到驱动晶体管的栅极而控制该晶体管的接通或不接通的电 位，以及数据线的振幅的电位分别设定。因此，具有如下的特征，即可以将输入于数据线的 信号的振幅设定为低，而可以提供耗电量被大幅度地抑制了的半导体装置。因为由这种半 导体装置构成的显示部分6003也具有相似的特征，所以该电视机可以实现大幅度的低耗 电量化。由于这种特征，可以给顾客提供耗电量被大幅度地抑制了的商品。
图23B为包括主体6101、框体6102、显示部分6103、键盘6104、外部连接端口 6105、定位鼠标6106等的计算机。在该计算机中，作为显示部分6103，将与在实施方式1中 描述的同样的半导体装置矩阵排列而构成。该半导体装置在像素中可以将施加到驱动晶体 管的栅极而控制该晶体管的接通或不接通的电位，以及数据线的振幅的电位分别设定。因 此，具有如下的特征，即可以将输入于数据线的信号的振幅设定为低，而可以提供耗电量被 大幅度地抑制了的半导体装置。因为由这种半导体装置构成的显示部分6103也具有相似 的特征，所以该计算机可以实现大幅度的低耗电量化。由于这种特征，可以给顾客提供耗电 量被大幅度地抑制了的商品。图23C为包括主体6201、显示部分6202、开关6203、操作键6204、红外端口 6205 等的便携式计算机。在该便携式计算机中，作为显示部分6202，将与在实施方式1中描述的 同样的半导体装置矩阵排列而构成。该半导体装置在像素中可以将施加到驱动晶体管的栅 极而控制该晶体管的接通或不接通的电位，以及数据线的振幅的电位分别设定。因此，具有 如下的特征，即可以将输入于数据线的信号的振幅设定为低，而可以提供耗电量被大幅度 地抑制了的半导体装置。因为由这种半导体装置构成的显示部分6202也具有相似的特征， 所以该便携式计算机可以实现大幅度的低耗电量化。由于这种特征，可以给顾客提供耗电 量被大幅度地抑制了的商品。图23D为包括框体6301、显示部分6302、扬声器部分6303、操作键6304、记录介质 插入部分6305等的便携式游戏机。在该便携式游戏机中，作为显示部分6302，将与在实施 方式1中描述的同样的半导体装置矩阵排列而构成。该半导体装置在像素中可以将施加到 驱动晶体管的栅极而控制该晶体管的接通或不接通的电位，以及数据线的振幅的电位分别 设定。因此，具有如下的特征，即可以将输入于数据线的信号的振幅设定为低，而可以提供 耗电量被大幅度地抑制了的半导体装置。因为由这种半导体装置构成的显示部分6302也 具有相似的特征，所以该便携式游戏机可以实现大幅度的低耗电量化。由于这种特征，可以 给顾客提供耗电量被大幅度地抑制了的商品。图23E为包括主体6401、框体6402、显示部分A6403、显示部分B6404、记录介质 (DVD等)读出部分6405、操作键6406、扬声器部分6407等并且具有记录介质的便携式图像 再现装置(具体地说DVD再现装置)。显示部分A6403主要显示图像数据，并且显示部分 B6404主要显示文本数据。在该便携式图像再现装置中，作为显示部分A6403和显示部分 B6404，将与在实施方式1中描述的同样的半导体装置矩阵排列而构成。该半导体装置在像 素中可以将施加到驱动晶体管的栅极而控制该晶体管的接通或不接通的电位，以及数据线 的振幅的电位分别设定。因此，具有如下的特征，即可以将输入于数据线的信号的振幅设定 为低，而可以提供耗电量被大幅度地抑制了的半导体装置。因为由这种半导体装置构成的 显示部分A6403和显示部分B6404也具有相似的特征，所以该便携式图像再现装置可以实 现大幅度的低耗电量化。由于这种特征，可以给顾客提供耗电量被大幅度地抑制了的商品。根据尺寸、强度和使用目的，不仅可以使用玻璃衬底而且可以使用耐热性塑料衬 底来形成在这些电子设备中使用的显示器件。据此，可以谋求实现进一步的轻量化。注意，在本实施例中所示的实施例不过为一个例子而已，本发明不局限于这些用 途。再者，本实施例可以与上述实施方式和上述实施例中的任何记载自由组合而实
28施。 本说明书根据2005年10月18日在日本专利局受理的日本专利申请编号 2005-303756而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
一种半导体装置，包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管；依据施加到其栅极的第一信号和第二信号而被接通或不接通的第三晶体管；电连接到第三晶体管的栅极和电流供给线的电容器；像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体；其中，从电源线通过所述第一晶体管而供给的所述第一信号为将通过所述第三晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接割断的信号，其中，从数据线通过所述第二晶体管而供给的所述第二信号为通过所述第三晶体管使所述电流供给线和所述像素电极相互电连接的信号，以及其中，所述电源线的电位大于所述电流供给线的电位。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述电容器与第一和第二晶体管电连接。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管为N沟 道型晶体管。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一扫描信号的振幅大于所述第二扫 描信号的振幅。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述氧化物半导体选自氧化锌、氧化钛、 氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
6.一种在其各像素中包括根据权利要求1的半导体装置的显示器件。
7.一种半导体装置，包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管； 第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管； 依据电流供给线的电位而被接通或不接通的第三晶体管； 依据施加到栅极的第一信号和第二信号而被接通或不接通的第四晶体管； 像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件， 其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体； 其中，从第一扫描线通过所述第一晶体管和第三晶体管而供给的所述第一信号为将通 过所述第四晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接割断的信号，其中，从数据线通过所述第二晶体管而供给的所述第二信号为通过所述第四晶体管使 所述电流供给线和所述像素电极相互电连接的信号。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中在所述第四晶体管的栅极和所述电流供给 线之间提供存储电容器。
9.根据权利要求7所述的半导体装置，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管为N沟 道型晶体管。
10.根据权利要求7所述的半导体装置，其中所述第一扫描信号的振幅大于所述第二 扫描信号的振幅。
11.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述氧化物半导体选自氧化锌、氧化钛、 氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
12.—种在其各像素中包括根据权利要求7的半导体装置的显示器件。
13.一种半导体装置，包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管；第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管；依据电流供给线的电位而被接通或不接通的第三晶体管；依据第一扫描信号而被接通或不接通的第四晶体管；依据施加到栅极的第一信号和第二信号而被接通或不接通的第五晶体管；像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件， 其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体； 其中，从第一扫描线通过所述第一晶体管和第四晶体管而供给的所述第一信号为将通 过所述第五晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接割断的信号，其中，从数据线通过所述第二晶体管而供给的所述第二信号为通过所述第五晶体管使 所述电流供给线和所述像素电极相互电连接的信号。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中在所述第五晶体管的栅极和所述电流供 给线之间提供存储电容器。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述 第三晶体管和所述第四晶体管为N沟道型晶体管。
16.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述第一扫描信号的振幅大于所述第二 扫描信号的振幅。
17.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，所述氧化物半导体选自氧化锌、氧化 钛、氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
18.一种在其各像素中包括根据权利要求13的半导体装置的显示器件。
19.一种半导体装置的驱动方法， 所述半导体装置包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管； 第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管； 依据施加到其栅极的电位而被接通或不接通的第三晶体管； 像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件， 所述驱动方法包括第一期间，其中所述第一晶体管通过所述第一扫描信号而接通，并且第一信号从电流 供给线通过所述第一晶体管输入到所述第三晶体管的栅极，所述第一信号割断通过所述第 三晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接；第二期间，其中所述第一晶体管根据所述第一扫描信号而不接通，并且所述第二晶体 管根据所述第二扫描信号而不接通；以及第三期间，其中所述第二扫描信号被输入到所述第二晶体管中，其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体，以及 其中，在所述第三期间中，当所述数据线的电位小于所述第二扫描信号的电位时，第二 信号从所述数据线通过所述第二晶体管而输入到所述第三晶体管的栅极，所述第二信号通 过所述第三晶体管使所述电流供给线和所述像素电极电连接。
20.根据权利要求19所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体选自氧 化锌、氧化钛、氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
21.根据权利要求19所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述第一信号从具有与所 述电流供给线不同的电位的布线通过所述第一晶体管被输入。
22.根据权利要求19所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述第一晶体管和所述第 二晶体管为N沟道型晶体管。
23.一种半导体装置的驱动方法， 所述半导体装置包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管； 第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管； 依据电流供给线的电位而被接通或不接通的第三晶体管； 依据施加到栅极的信号而被接通或不接通的第四晶体管； 像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件， 所述驱动方法包括第一期间，其中所述第一晶体管通过所述第一扫描信号而接通，并且第一信号从第一 扫描线通过所述第一晶体管和第三晶体管输入到所述第四晶体管的栅极，所述第一信号割 断通过所述第四晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接；第二期间，其中所述第一晶体管根据所述第一扫描信号而不接通，并且所述第二晶体 管根据所述第二扫描信号而不接通；以及第三期间，其中所述第二扫描信号被输入到所述第二晶体管中， 其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体，以及 其中，在所述第三期间中，当所述数据线的电位小于所述第二扫描信号的电位时，第二 信号从所述数据线通过所述第一晶体管和第二晶体管而输入到所述第四晶体管的栅极，所 述第二信号通过所述第四晶体管使所述电流供给线和所述像素电极电连接。
24.根据权利要求23所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体选自氧 化锌、氧化钛、氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
25.根据权利要求23所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述第一晶体管、所述第二 晶体管和所述第三晶体管为N沟道型晶体管。
26.一种半导体装置的驱动方法， 所述半导体装置包括第一扫描信号通过第一扫描线被施加到栅极的第一晶体管； 第二扫描信号通过第二扫描线被施加到栅极的第二晶体管； 依据电流供给线的电位而被接通或不接通的第三晶体管； 依据第一扫描信号而被接通或不接通的第四晶体管；依据施加到栅极的信号而被接通或不接通的第五晶体管； 像素电极；以及由在所述像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件， 所述驱动方法包括第一期间，其中所述第一晶体管和第四晶体管通过所述第一扫描信号而接通，并且第 一信号从第一扫描线通过所述第一晶体管和第四晶体管输入到所述第五晶体管的栅极，所 述第一信号割断通过所述第五晶体管的所述电流供给线和所述像素电极之间的电连接；第二期间，其中所述第一晶体管根据所述第一扫描信号而不接通，并且所述第二晶体 管根据所述第二扫描信号而不接通；以及第三期间，其中所述第二扫描信号被输入到所述第二晶体管中， 其中，第一、第二和第三晶体管中的至少一个包含氧化物半导体，以及 其中，在所述第三期间中，当所述数据线的电位小于所述第二扫描信号的电位时，第二 信号从所述数据线通过所述第一晶体管而输入到所述第四晶体管的栅极，所述第二信号通 过所述第四晶体管使所述电流供给线和所述像素电极电连接。
27.根据权利要求26所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体选自氧 化锌、氧化钛、氧化镁锌、氧化镉锌、氧化镉和In-Ga-Zn-0系的非晶氧化物半导体。
28.根据权利要求26所述的半导体装置的驱动方法，其中，所述第一晶体管、所述第二 晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管为N沟道型晶体管。
29.根据权利要求19、23和26中任一项所述的半导体装置的驱动方法，其中所述第一 扫描信号的振幅大于所述第二扫描信号的振幅。
全文摘要
一种半导体装置以及具有该半导体装置的显示器件和电子设备。本发明目的在于当控制发光元件发光、不发光状态时，使数据线的振幅为小，从而减少耗电量。本发明的半导体装置，采用如下结构，其包括通过第一扫描线而将第一扫描信号供给的第一晶体管；通过第二扫描线而将第二扫描信号供给的第二晶体管；按照从电流供给线通过第一晶体管被供给的第一信号以及从数据线通过第二晶体管被供给的第二信号，而被驱动控制的第三晶体管；像素电极；以及根据在像素电极和相对电极之间流过的驱动电流而发光的发光元件，其中第一信号为将通过第三晶体管的电流供给线和像素电极的电连接割断的信号，第二信号为通过第三晶体管使电流供给线与像素电极电连接的信号。
文档编号H01L27/32GK101859540SQ20101017093
公开日2010年10月13日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者纳光明 申请人:株式会社半导体能源研究所