CN100595818C

CN100595818C - 显示装置和电子设备

Info

Publication number: CN100595818C
Application number: CN200610099875A
Authority: CN
Inventors: 山崎舜平; 小山润; 棚田好文; 纳光明; 木村肇; 福本良太; 柳井宏美
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: US20110181786A1; US8059109B2; CN1873748A; US20120056862A1

Abstract

提供一种在黑暗环境或强烈的外部光照都可以实现显示的显示装置。该显示装置通过根据外部光强来控制灰度级数量而实现显示，这意味着显示模式可以根据将要在显示屏上显示的数据切换。在每一种显示模式中以下述方式控制视频信号产生电路，即直接输出具有模拟值的输入视频信号，输出具有二进制数字值的信号，或输出具有多值数字值的信号。其结果是，像素内显示的灰度级可以及时地变化。因此，在很宽的范围内如从黑暗地方或室内(如荧光灯下)到室外(如阳光下)的多种环境中都可以显示清晰的图像并保持高清晰度。

Description

显示装置和电子设备

技术领域

本发明涉及一种具有用于显示文本、静止图像、移动图像、以及相似图像的显示屏的显示装置。此外，本发明还涉及一种在各种使用环境下都能提高显示屏的清晰度的技术。

背景技术

近年来，一种所谓的自发光显示装置正在受到关注，它的每一个像素内都形成有发光元件如发光二极管(LED)。作为一种应用在所述自发光显示装置内的发光元件，现在有有机发光二极管(也称为OLED(有机发光二极管)、有机EL元件、电致发光(EL)元件、或相似元件)，其正在受到关注并被用于EL显示器中(如，有机EL显示器)。因为发光元件如OLED是自发光型的，与液晶显示器相比其优点在于可以确保像素的高清晰度、不需要背光源、可以得到高响应速度等。可以通过在其中流动的电流值来控制发光元件的亮度。

控制所述显示器的灰度级(亮度)的方法有数字灰度级方法和模拟灰度级方法。在数字灰度级方法中，通过以数字方式控制发光元件的开/关来表示灰度级。另一方面，作为模拟灰度级方法，存在以模拟方式控制发光元件的发光强度的方法或以模拟方式控制发光元件的发光时间的方法。

在数字灰度级方法中，发光元件只有两种状态可以被选择，即发光状态和不发光状态；因此，仅可以表示两种灰度级。因而，数字灰度级方法经常与其他方法一起使用来实现多灰度级显示。作为实现多灰度级的方法，其经常与时间灰度级方法结合使用(见专利文献1和2)。

通过与时间灰度级方法结合的数字控制像素的发光状态来表示灰度级的显示器的例子有使用数字灰度级方法的有机EL显示器、等离子显示器等。

时间灰度级方法是一种通过控制发光周期的长度或发光操作的数量表示灰度级的方法。也就是说，将一帧分成多个子帧，并且为每个子帧被加权一定数量的发光操作，发光周期的长度等，从而为了表示每个灰度级，使在不同灰度级之间的总权重(发光操作的总和或发光周期的总和)不同。

迄今为止，上述显示面板需要提供高图像显示质量，并且具有自动或手动调节亮度或对比度功能的显示面板也已经广泛使用。例如，有这样一种液晶显示装置其具有通过改变液晶的透射率来调节灰度级的清晰度的功能(见专利文献3)。

[专利文献1]日本特开平公开号No.2001-324958

[专利文献2]日本特开平公开号No.2001-343933

[专利文献3]日本特开平公开号No.2003-186455

然而，虽然液晶面板在照明度为300-700lx的室内环境中显示出高清晰度，但其存在的问题是在照明度为1,000lx或更高的室外环境中仅能显示出很低的清晰度。有一种称之为反射型液晶面板的面板，其具有通过像素电极反射外部光的结构；然而，其在室内荧光灯环境内图像质量较差；因此，其不能解决根本问题。也就是说，其不可能保证在从例如从黑暗环境或室内(例如，荧光灯下)到室外(如，阳光下)范围内的多种环境中的清晰度。

发明内容

考虑到前面所述的，本发明的一个目的是提供一种显示装置，该显示装置无论在黑暗环境还是在强烈外部光环境中都可以辨认其显示。

本发明的一个特征是提供一种显示装置，该显示装置包括排列有多个像素的矩阵结构。该显示装置进一步包括源极驱动器，栅极驱动器，和至少两种显示模式。显示模式根据外部光强以下述方式切换，即在第一显示模式中将模拟信号提供到源极驱动器内，而在第二显示模式中将数字信号提供到源极驱动器内。

本发明的一个特征是提供一种包含排列有多个像素的矩阵结构的显示装置。该显示装置进一步包括源极驱动器，栅极驱动器，和至少两种显示模式。显示模式根据外部光强以下述方式切换，即在第一显示模式中将模拟信号提供到源极驱动器以将该信号提供到其像素内，而在第二显示模式中将数字信号提供到源极驱动器以将该信号提供到其像素内。

本发明的一个特征是提供一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括排列有多个像素的矩阵结构，源极驱动器，和栅极驱动器，其中该驱动方法包括以下步骤，根据外部光强在第一显示模式和第二显示模式之间切换。在第一显示模式中，将模拟信号提供到源极驱动器，而在第二显示模式中，将数字信号提供到源极驱动器。

本发明的一个特征是提供一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括排列有多个像素的矩阵结构，源极驱动器，和栅极驱动器，其中该驱动方法包括以下步骤，根据外部光强在第一显示模式和第二显示模式之间切换。在第一显示模式中，将模拟信号提供到源极驱动器以将该信号提供到其像素内，而在第二显示模式中，将数字信号提供到源极驱动器以将该信号提供到其像素内。

应当注意，各种晶体管都可以用作本发明的晶体管。因此，应用在本发明的晶体管不限于特定类型。因而，本发明可以采用使用以非晶硅或多晶硅为代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)，利用半导体基板或SOI基板形成的MOS晶体管，结型晶体管，双极晶体管，利用化合物半导体诸如ZnO或者InGaZnO形成的晶体管，利用有机半导体或碳纳米管形成的晶体管，或其他晶体管。在使用非单晶半导体膜的情况下，其可以包含氢或卤素。此外，有晶体管形成在其上的基板也不限于特定类型，可以使用各种类型的基板。因此晶体管可以形成在单晶基板，SOI基板，玻璃基板，塑料基板，纸基板，玻璃纸基板，石英基板等上。作为选择，在基板上形成了晶体管后，可以将晶体管转移到其他基板上。

还应当注意，晶体管的结构也不限于特定类型并且可以使用各种结构。例如，可以使用具有两个或多个栅极的多栅极结构。通过使用多栅极结构，可以降低关断电流并提高耐电压以提高晶体管的可靠性，并且即使晶体管工作在饱和区域时漏-源电压随时间波动时，也可以得到平坦的特性而不导致漏-源电流波动。此外，也可以使用下述结构，即栅电极形成为中间夹有沟道。通过使用形成中间夹有沟道的栅电极的这种结构，可以增大沟道区域的面积以增加在其内流动的电流值，并且可以很容易地形成耗尽层以增大S值。此外，也可以使用下述结构中的任何一种：栅电极形成在沟道上面；栅电极形成在沟道下面；交错结构；反相交错结构；其中沟道区域分为多个区域并且并联的结构；或其中沟道区域分为多个区域并且串联的结构。此外，沟道(或其一部分)可以与源电极或漏电极交迭。通过形成沟道(或其一部分)与源电极或漏电极交迭的结构，可以防止不稳定的操作，这另外也会在电荷在沟道的一部分重聚集的情况中发生。此外，可以提供LDD区域。通过提供LDD区域，可以降低关断电流并且提高耐电压以提高晶体管的可靠性，并且即使晶体管工作在饱和区域时漏-源电压随时间波动，也可以得到平坦的特性而不导致漏-源电流波动。

在本发明中，连接的意思是电连接和直接连接。因此，在本发明公开的结构中，可以将电连接的其他元件(如开关，晶体管，电容器，电感器，电阻器，或二极管)插入在两个具有预定连接关系的元件之间。作为选择，本发明的元件可以互相直接连接而在其间不插入其他元件。应当注意，当元件直接连接而没有在其间插入能电连接的其他元件时，除了电连接之外，连接的元件将描述为“直接连接”。同样，当元件描述为“直接连接”时，将有两种情况即元件电连接和直接连接。

在本发明中，像素的意思是一种其亮度可以被控制的元件。例如，像素是一种彩色元件，并且在这种情况下，利用一种彩色元件表示亮度。因而，在具有R(红)、G(绿)和B(蓝)彩色元件的彩色显示装置中，图像中最小的单元由三个像素即R像素、G像素和B像素构成。应当注意彩色元件不限于三种颜色，其也可以由三种以上颜色组成。例如，其中有RGBW(W是白色)，或RGB加黄色，青色，和/或品红色。作为另外一个例子，其中有使用多个区域控制一种彩色元件的亮度的情况。在这种情况下，一个区域对应一个像素。例如，在执行区域灰度级显示的情况下，一个彩色元件具有多个用于控制亮度的区域，从而所有区域都可以用作表示灰度级。在这种情况下，一个控制亮度的区域对应一个像素。因此，在上述情况下，一个彩色元件由多个像素构成。此外，也有这样的情况，即用于显示灰度级的区域在像素之间具有不同的大小。此外，通过提供稍微不同的信号到多个区域用于控制一个彩色元件的亮度，也就是，形成一个彩色元件的多个像素的亮度，可以加宽视角。

应当注意在本发明中，像素可以形成为(排列为)矩阵。在此，当描述为像素形成为(排列为)矩阵，有这样一种情况，即像素形成为垂直条形和横向条形的栅格结构从而使每个彩色元件的点都排列为条形。在利用三种彩色元件(如RGB)实现全彩色显示的情况下，可以有这样一种情况即三种彩色元件的点排列为三角形。此外，还有这样一种情况即彩色元件形成为拜耳(Bayer)结构。每个彩色元件的各个点之间的发光区域的面积可以不同。

应当注意，晶体管是一种具有至少三个端子即栅极，漏极和源极的元件。栅极的意思是栅电极和栅极配线(也称为栅极线或栅极信号线)的一部分或全部。栅电极的意思是一种导电膜，该导电膜与形成沟道区域或LDD(轻掺杂漏极)区域的半导体交迭并在其间插入有栅极绝缘膜。栅极配线的意思是连接不同像素的栅电极的线，或连接栅电极与其他配线的线。

应当注意，栅极配线包括既起到栅电极功能又起到栅极配线功能的部分。该区域既可以称之为栅电极也可以称之为栅极配线。也就是，存在其中不能清楚地区分栅电极和栅极配线的区域。例如，在沟道区域与延伸的栅极配线交迭的情况下，栅极配线的交迭区域既起到栅极配线的功能又起到栅电极的功能。因此，该区域既可以称之为栅电极也可以称之为栅极配线。

此外，使用与栅电极相同材料并连接到栅电极的区域也可以称之为栅电极。相似地，使用与栅极配线相同材料并连接到栅极配线的区域也可以称之为栅极配线。严格来讲，上述区域可以不与沟道区域交迭或可以不具有连接到其他栅电极的功能。然而，有这样一种情况，即为了提供足够的制造余量，上述区域使用与栅电极或栅极配线相同的材料形成，并连接到栅电极或栅极配线。因此，上述区域既可以称之为栅电极也可以称之为栅极配线。

此外，在多栅极晶体管的情况下，例如，通过使用与栅电极相同材料形成的导电膜将晶体管的栅电极连接到另一晶体管的栅电极。因为该区域是用于将栅电极连接到另一栅电极的区域，可以将其称之为栅极配线，同时因为多栅极晶体管可以被看作一个晶体管，也可以将其称之为栅电极。也就是，只要利用与栅电极或栅极配线相同材料形成并连接到其上的区域都可以称之为栅电极或栅极配线。此外，例如也可以将连接栅电极到栅极配线的导电膜的一部分称之为栅电极或栅极配线。

应当注意，栅极端的意思是栅电极区域或电连接到栅电极的部分区域。

应当注意，源极的意思是源极区域，源电极，和源极配线(也称之为源极线，源极信号线等)的一部分或全部。源极区域是包含大量p-型杂质(如硼或镓)或n-型杂质(如磷或砷)的半导体区域。因此，其不包括包含少量p-型杂质或n-型杂质的区域，其是所谓的LDD(轻掺杂漏极)区域。源电极是由与源极区域不同材料形成并电连接到源极区域的导电层。应当注意有这样一种情况即源电极和源极区域统称之为源电极。源极配线是连接不同像素的源电极的配线，或连接源电极和其他配线的线。

应当注意，源极配线包括起到源电极和源极配线功能的部分。该区域既可以称之为源电极又可以称之为源极配线。也就是，其中存在不能清楚地区分源电极和源极配线的区域。例如，在其中源极区域与延伸的源极配线交迭的情况下，源极配线的交迭区域即起到源极配线的功能又起到源电极的功能。因此，既可以将该区域称之为源电极又可以将其称之为源极配线。

此外，使用与源电极相同的材料形成并连接到源电极的区域也可以称之为源电极。与源极区域交迭的源极配线的一部分也可以称之为源电极。相似地，使用与源极配线相同的材料形成并连接到源极配线的区域也可以称之为源极配线。严格来讲，上述区域可以不具有连接到其他源电极的功能。然而，有这样一种情况，即为了提供足够的制造余量，上述区域使用与源电极或源极配线相同的材料形成，并连接到源电极或源极配线。因此，上述区域既可以称之为源电极也可以称之为源极配线。

此外，例如也可以将连接源电极到源极配线的导电膜的一部分称之为源电极或源极配线。

应当注意，源极端的意思是源极区域的一部分，源电极，或电连接到源电极的部分区域。

还应当注意漏极与源极具有相似的结构。

在本发明中，当描述为一个物体形成在另一个物体之上时，并不意味着必需是该物体与另一个物体直接接触。在上述两种物体没有互相直接接触的情况下，也可以有其他物体插入在它们之间。因此，当描述为层B形成在层A上面时，其意思既可以是层B形成为直接与层A接触，也可以是另外的层(如，层C或层D)形成为与层A直接接触，然后层B形成为与层C或D直接接触。此外，当描述为一个物体形成在另一个物体上面或上方时，并不意味着必需是该物体与另一个物体直接接触，也可以有其他层插入在它们之间。因此当描述为层B形成在层A上面或上方时，其意思既可以是层B形成为直接与层A接触，也可以是另外的层(如，层C或层D)形成为与层A直接接触，然后层B形成为与层C或D直接接触。相似地，当描述为一个物体形成在另一个物体下面或下方时，其意思是该物体既可以与其他物体直接接触也可以不直接接触。

根据本发明，通过根据外部光强控制将要显示的图像的灰度级数量可以得到良好清晰度的显示装置。也就是，可以得到在很宽的范围内如从黑暗地方或室内(如荧光灯下)到室外(如阳光下)的多种环境中都可以显示高清晰度的显示装置。

附图说明

在附图中，

图1图示了本发明的显示装置的构造；

图2图示了本发明的显示装置的构造；

图3图示了本发明的显示装置的构造；

图4A到4C图示了本发明的显示装置的驱动方法；

图5图示了本发明的显示装置的构造；

图6A和6B图示了本发明的显示装置的构造；

图7图示了本发明的显示装置的构造；

图8图示了本发明的显示装置的构造；

图9图示了本发明的显示装置的构造；

图10图示了本发明的显示装置的结构；

图11图示了本发明的显示装置的结构；

图12A和12B图示了本发明的显示装置的结构；

图13A和13B图示了本发明的显示装置的结构；

图14A到14D图示了本发明的显示装置的构造；

图15图示了本发明的显示装置的构造；

图16A和16B图示了本发明的显示装置的构造；

图17图示了本发明的显示装置的布局结构；

图18图示了本发明的显示装置的构造；

图19图示了使用本发明的电子设备；

图20A和20B图示了本发明的显示装置的构造；

图21图示了本发明的显示装置的构造；

图22图示了本发明的显示装置的构造；

图23A到23H图示了使用本发明的电子设备；

图24图示了本发明的显示装置的构造；

图25图示了本发明的显示装置的构造；

图26图示了本发明的显示装置的构造；

图27图示了本发明的显示装置的构造；

图28图示了本发明的显示装置的构造；

图29图示了本发明的显示装置的构造；

图30图示了本发明的显示装置的构造；

图31图示了本发明的显示装置的构造；

图32图示了本发明的显示装置的构造；

图33图示了本发明的显示装置的构造；

图34图示了本发明的显示装置的构造；

图35A和35B图示了本发明的显示装置的结构；

图36图示了本发明的显示装置的构造；

图37图示了本发明的显示装置的构造；

图38图示了本发明的显示装置的构造；

图39图示了本发明的显示装置的构造。

具体实施方式

虽然将参考附图以实施例方式全面描述本发明，可以理解对于本领域的普通技术人员来说各种变化和修改是显而易见的。因此，除非另有说明，上述变化和修改落入在本发明的范围内，并包含在其中。

[实施方式1]

图1示出了显示装置的示意图。为了驱动像素阵列101设置了源极驱动器102和栅极驱动器103。源极驱动器102接收视频信号。应当注意源极驱动器102和栅极驱动器103的数目可以是多于一个。

光学传感器113检测外部光(显示装置接收的外部光)，并且将其输出提供到放大器114。放大器114将从光学传感器113输出的电信号放大，并且将放大的信号提供到控制器107。应当注意如果从光学传感器113输出的电信号足够大，则不需要放大器114。

应当注意可以将源极驱动器的一部分或全部提供在具有像素阵列101的基板的外面，并且例如，其可以是构成外部IC芯片。

还应当注意可以将放大器114和光学传感器113与像素阵列101提供在同一基板上。在这种情况下，它们可以与像素阵列101形成在同一基板上。作为选择，也可以通过COG(玻璃上芯片)焊接或者凸点焊接将放大器114和光学传感器113连接到具有像素阵列101的基板上。

应当注意本发明的晶体管可以是任何类型的晶体管并且可以形成在上述的任何类型的基板上。因此，图1中所示的所有电路都可以形成在玻璃基板，塑料基板，单晶基板，和SOI基板，或其他任何类型的基板上。作为选择，可以采用如下结构，即图1中所示电路的一部分形成在一个基板上，而电路的其它部分形成在另一个基板上。也就是，并不是图1示出的全部电路都需要形成在公共基板上。例如，可以采用下述结构，即通过使用多个TFT将像素阵列101和栅极驱动器103形成在玻璃基板上，而将源极驱动器102(或其一部分)形成在单晶基板上从而通过COG(玻璃上芯片)焊接将IC芯片连接到玻璃基板上。作为选择，可以通过TAB(带式自动焊接)或使用印刷电路将IC芯片连接到玻璃基板上。

相似地，本发明中的光学传感器可以是任何类型的光学传感器，并且可以形成在任何类型的基板上。作为光学传感器的例子，它们可以是PIN结二极管，PN结二极管，肖特基二极管等。此外，可以利用任何材料形成光学传感器。其可以利用非晶硅，多晶硅，单晶硅，SIO等形成。当利用非晶硅或多晶硅形成光学传感器时，可以将其形成在与像素阵列相同的基板上并且通过与像素阵列相同的制造过程形成，这样可以节省成本。

因此，可以将光学传感器和放大器形成在玻璃基板，塑料基板，单晶基板，SOI基板，或其他基板的任何一种上。作为选择，可以采用如下结构，即光学传感器或放大器的一部分形成在一个基板上，而它的其它部分形成另一个基板上。也就是，并不是光学传感器和放大器都需要形成在公共基板上。例如，可以采用下述结构，通过使用多个TFT，图1中所示的光学传感器113，像素阵列101，和栅极驱动器103形成在玻璃基板上，而源极驱动器102(或其一部分)形成在单晶基板上从而通过COG(玻璃上芯片)焊接将IC芯片连接到玻璃基板上。作为选择，可以通过TAB(带式自动焊接)或使用印刷电路将IC芯片连接到玻璃基板上。

根据每一种显示模式，在用于每一种显示模式的视频信号产生电路106内(下文种简称为视频信号产生电路106)产生输入到源极驱动器102的视频信号。控制器107控制视频信号产生电路106。视频信号产生电路106接收原始视频信号。然后视频信号产生电路106基于原始视频信号产生对应每一种显示模式的视频信号，输出信号到源极驱动器102。

控制器107基于从光学传感器113输入的信号来控制视频信号产生电路106。因而，通过利用来自于光学传感器113的信号，也就是根据周围亮度来控制提供到源极驱动器102的视频信号的灰度级数量。为了控制灰度级的数量，可以根据周围亮度逐渐改变灰度级的数量，或者其可以通过提供多种显示模式而改变，从而一种显示模式被切换到另一种显示模式。

显示模式可以大体分为模拟模式和数字模式。在模拟模式中，输入到像素的视频信号是模拟值。另一方面，在数字模式中，输入到像素的视频信号是数字值。

显示模式也就是将要显示的灰度级的数量可以根据光学传感器113的输出而改变。确切地讲，当显示装置从外部接收强光并且光学传感器113的输出超过特定值时，控制将要在屏幕上显示的图像的灰度级的总数量以使其减少。当显示装置从外部接收强光时，相邻灰度级之间的边界变得模糊，因此将要在屏幕上显示的图像变得模糊。然而，如果灰度级的总数量根据显示装置接收的外部光而减少，则相邻灰度级之间的边界可以变得清楚，因此可以提高将要在显示面板上显示的图像的清晰度。

在利用光学传感器113的输出控制将要在屏幕上显示的图像以具有总计两种灰度级的情况下，黑色图像通常被显示在白色背景上；然而，可以反转其颜色从而使白色图像显示在黑色背景上。因此，可以进一步提高显示屏幕的清晰度。此外，通过提高白色图像的亮度，可以再一次提高屏幕的清晰度。背景图像和主图像的结合不限于前面所述的，各种颜色的任意组合都可以采用，只要可以保证清楚的对比度(清晰的亮/暗比率)即可。

通过放大器114将光学传感器113的输出传送到控制107。控制器107检测光学传感器113的输出是否大于或等于预定值。如果光学传感器113的输出小于预定值，则不改变将要输出到显示面板的视频信号的灰度级的总数量。另一方面，如果光学传感器113的输出大于或等于预定值，则校正将要输出到显示面板的视频信号的灰度级的总数量以使其变小。

如表1所示，室内和室外的亮度根据发光的状态，气候条件如天气，时间等而广泛变化。例如，具有照明设备的室内的照明度大约是800到1000lx，多云天气下白天的照明度大约是32,000lx，而晴朗天气下白天的照明度是100,000lx或更高。

[表1]

表2示出了使用电致发光(EL面板)，透射型液晶面板(透射型LCD面板)，半透射型液晶面板(半透射型LCD面板)，以及反射型液晶面板(反射型LCD)的显示面板之间的清晰度的比较结果。

表2

结果是，在亮度达到大约1,500lx(主要是，室内或具有阳光的会堂)的环境中，除了反射型LCD面板之外的EL面板和LCD面板的显示图案(如，自然图像或文本如字符和符号)都能得到高清晰度。同时，在照明度为10,000lx的情况下(在多云天气中的白天)，可以看到低对比度部分如在EL面板和透射型LCD面板显示的自然图像中中间灰度级部分具有很低的清晰度。然而，也是在这种表情况下，EL面板具有比透射型LCD面板更高的清晰度。此外，在减少EL面板内的灰度级(2到8灰度级)数量的情况下，可以恢复清晰度并且可以得到实际上较好的清晰度，尤其是在显示文本中。另一方面，对于透射型LCD面板，无论在室内还是室外环境中对比度都较低。然而，其在10,000lx的环境中能显示高清晰度。考虑到能量消耗，反射型LCD面板具有较好的特性；然而，它具有在照明度相对较低的环境中如室内环境中清晰度较低的倾向。透射型LCD面板消耗背光部分中的能量；因此它比反射型LCD面板的能耗高。相反，EL显示面板在设置较少数量的灰度级的显示模式下可以实现低能耗。

从表2明显可以看出，使用EL面板可以提供具有低能耗并且同时无论在室内还是室外都能保持较高的清晰度的显示装置，并且可以根据外部光强控制灰度级数量来设定显示模式。

例如，在图1中所示的显示装置中，当光学传感器113检测到显示装置接收具有10到100lx的外部光时，灰度级的总数量保持不变，如64到1024。同时，当光学传感器113检测到显示装置接收具有100到1,000lx的外部光时，将灰度级的总数量调整为16到64。当光学传感器113检测到显示装置接收具有1,000到10,000lx的外部光时，将灰度级的总数量调整为4到16。当光学传感器113检测到显示装置接收具有10,000到100,000lx的外部光时，将灰度级的总数量调整为2到4。

可以注意到可以为显示装置提供选择开关从而使用户可以选择显示模式。在这种情况下，用户可以通过操作选择开关来选择显示模式。可选的，即使利用选择开关选择了显示模式，与选择的显示模式对应的灰度级也可以根据来自光学传感器113的信号(外部光强)自动地增加或减小。

接下来，将描述电路。图2示出了源极驱动器102的构造。移位寄存器231是一种输出用于顺序选择采样开关的信号(称之为采样脉冲)的电路。因此，本发明并不限于移位寄存器，只要能实现相同的功能即可。例如，也可以使用解码器电路。

移位寄存器输出的采样脉冲输入到采样开关201到203。接下来，视频信号顺序输入到视频信号线221，并且采样开关201到203根据采样脉冲顺序接通，从而使视频信号输入到像素阵列101。像素阵列101具有像素211的矩阵结构。

虽然图2示出了两行三列的像素211的情况，但本发明并不限于该结构。因而，可以提供任意数量的像素。

图15示出了作为一个像素的像素221的例子。用栅极信号线1701控制选择晶体管1704。当选择晶体管1704接通时，来自于源极信号线1702的视频信号被输入到保持电容器1705。接下来，根据视频信号接通或关断驱动晶体管1706，这样来自于电源线1703的电流就通过发光元件1707流入到反向电极1708。

应当注意到像素结构并不限于图15所示的结构。例如，可以使用具有校正偏差的驱动晶体管的结构。

在具有校正了驱动晶体管的偏差的像素结构中，主要有两种类型的结构即(1)校正晶体管的阈值电压的偏差的结构，和(2)输入电流作为视频信号的结构。

图31示出了类型(1)即校正了晶体管的阈值电压偏差的像素结构。通过控制开关3107将驱动晶体管3101的阈值电压存储在保持电容器3104内。开关3103起到初始化驱动晶体管3101的栅极电压的功能。然后，通过开关3102从源极信号线3111输入视频信号。

虽然在图31中需要用于初始化驱动晶体管3101的栅极电压的配线3112，然而图32示出了没有配线3112的像素结构。将驱动晶体管3101的栅极通过开关3203连接到其漏极。

应当注意到有很多类型的像素结构，其中可以校正晶体管的阈值电压的偏差；因此，本发明并不限于图31和图32中的结构。这样，通过使用可以校正晶体管的阈值电压的偏差的像素结构，可以减小在发光元件内流动的电流的变化。该结构尤其对于在模拟模式中保持亮度均匀是优选的。

接下来，图33示出了其中输入电流作为视频信号的像素结构类型(2)。根据视频信号将电流提供到源极信号线。然后，电流流入到驱动晶体管3301，并且因此产生了栅-源电压。将栅-源电压一次存储在保持电容器3305内，并且随后将电流提供到发光元件。虽然图33示出了一个晶体管起到接收电流信号的晶体管和提供电流到发光元件的晶体管的两个晶体管的功能的例子，也可以分别提供上述晶体管。图34示出了这样的例子。接收信号电流的晶体管3401与提供电流到发光元件的晶体管3421分开提供。

应当注意到有很多可以通过输入电流校正晶体管的阈值电压偏差的像素结构；因此，本发明不限于图33和图34示出的结构。在这种方式下，通过使用通过输入电流校正晶体管的阈值电压偏差的像素结构，可以减少发光元件内流动的电流变化。尤其是在模拟模式中保持均匀亮度的结构是优选的。

应当注意到设置在像素内的元件并不限于特定类型的显示元件。作为设置在像素内的显示元件的例子，有一种通过电磁功能改变其对比度的显示介质，如EL元件(例如，有机EL元件，无机EL元件，或包含有机材料和无机材料的EL元件)，电子发射元件，液晶元件，电子墨水，光学衍射元件，放电元件，数字微镜装置(DMD)，压电元件，或碳纳米管。此外，使用EL元件的显示装置包括EL显示器；使用电子发射元件的显示装置包括场致发射显示器(FED)或表面传导电子发射显示器(SED)；使用液晶元件的显示装置包括液晶显示器；使用电子墨水的显示装置包括电子纸；使用光学衍射元件的显示装置包括使用光栅光阀(GLV)的显示器；使用放电元件的显示器包括等离子体显示面板(PDP)；使用数字微镜装置(DMD)的显示装置包括数字光处理(DLP)显示装置；使用压电元件的显示器包括压电陶瓷显示器；使用碳纳米管的显示装置包括NED(纳米发光显示器)。

应当注意到保持电容器1705起到保持驱动晶体管1706的栅极电压的功能。虽然保持电容器1705连接在驱动晶体管1706的栅极和电源线1703之间，但本发明并不限于上述结构。可以将保持电容器1705设置在任何地方，只要能保持驱动晶体管1706的栅极电压即可。此外，在驱动晶体管1706的栅极电容等可以用于保持驱动晶体管1706的栅极电压的情况下，可以省略保持电容器1705。

视频信号产生电路106可以形成在与像素阵列101、FPC(柔性印刷电路)、或PCB(印刷电路板)相同的基板上。

此外，可以使用与构成像素阵列101相同的晶体管来形成视频信号产生电路106。作为选择，视频信号产生电路106也可以利用其他晶体管形成。例如，可以采用下面的结构，即像素阵列101利用薄膜晶体管形成，而视频信号产生电路106利用MOS晶体管或形成在体基板或SOI基板上的双极晶体管形成。

接下来，图3示出了视频信号产生电路106的详细构造。显示模式控制电路301基于从控制器107输入的信号执行控制，从而可以根据每一种显示模式实现显示。例如，当选择数字模式时接通开关303和304。然后，利用二进制化电路302处理输入视频信号，该二进制化电路输出新信号到源极驱动器102。在这种情况下，开关305关断。另一方面，当选择模拟模式时，开关305接通以直接将输入信号输出到源极驱动器102。如果输入到视频信号产生电路106的视频信号是模拟值，则其不需要前述的任何处理就可以直接输出；从而，将具有模拟值的信号输出到源极驱动器102。

虽然图3图示了使用两种显示模式即模拟模式和数字模式的情况，但本发明并不限于此。使用离散值，而不是二进制值的显示模式称之为多值模式。图4A到4C都示出了视频信号和亮度的示例关系。

图4A示出了模拟模式的情况。在该实施例方式中，当视频信号以模拟方式变化时，亮度也与此对应以模拟方式变化。

图4B示出可数字模式的情况。视频信号是二进制值。当输入视频信号是两个值中的一个值时像素发光，而当输入视频信号是两个值中的另一个值时像素不发光。

图4C示出了多值模式的情况。虽然视频信号是离散值，但在本实施例方式中其不是二进制值。

图5示出了视频信号产生电路106的详细构造，该电路对应于除了前面的模拟模式和数字模式之外的多值模式。显示模式控制电路501基于从控制器107输入的信号执行控制，从而可以根据每一种显示模式实现显示。例如，当选择数字模式时接通开关303和304。然后，利用二进制化电路302处理输入视频信号，该二进制化电路输出新信号到源极驱动器102。在这种情况下，开关403、404和305都关断。另一方面，当选择模拟模式时，开关305接通以直接将输入信号输出到源极驱动器102。如果输入到视频信号产生电路106的视频信号是模拟值，则其不需要前述的任何处理就可以直接输出；从而，将具有模拟值的信号输出到源极驱动器102。当选择多值模式时，开关403和404接通。然后，利用信号值转换电路402处理输入视频信号以将其输出到源极驱动器102。在这种情况下，开关303、304、和305都关断。应当注意到信号值转换电路是将模拟信号转换成具有两个或更多离散值的信号的电路。

图6A和6B示出了二进制化电路302的详细构造。如图6A所示的电路图，通过使用运算放大器构成比较器电路。根据输入电压是高于还是低于参考电势Vref，输出H信号或L信号，从而执行二进制化。虽然此处运算放大器用于构成比较器电路，但本发明并不限于此。可以利用斩波器反相比较器电路或其他电路构成比较器电路。

图6B示出了产生参考电势Vref的电路。参考电势Vref的电平对应于电压V1和V2之间的电压差，电压V1和V2是由电阻器R1和R2分压得到的。仅仅当操作二进制化电路时才需要接通开关602和603。结果是，可以缩短电流流过电阻器R1和R2的周期，从而降低能耗。

应当注意为了根据外界环境改变参考电势Vref，可以将多个电阻器连接成如图7所示，从而可以切换输出节点。

接下来，图8示出了信号值转换电路402的详细构造。将一个输入信号输入到每个判定电路811。此外，将对应于参考电势的两个电压输入到判定电路811。当输入到判定电路811内的信号的电势落入在两个参考电势的范围内时，判定电路811输出H信号。结果是，开关821到824中的一个接通以输出通过采样视频数据得到的电压。仅仅当操作信号值转换电路402时才需要接通开关801到804。结果是，可以缩短电流流过Va到Vb的周期，从而降低了能耗。

图9示出了判定电路811的详细构造。利用运算放大器901和902构成了比较器电路。当输入信号的电势Vin不低于参考电势Vx并且不高于参考电势Vy时，运算放大器901和902分别输出H信号。然后，信号被输入到AND电路903。当输入到AND电路903的两个信号都是H信号时，AND电路903输出H信号。

虽然图9示出了使用AND电路的例子，但本发明并不限于上述构造。

使用OR电路、NAND电路、或NOR电路也可以实现相同的功能。

在这种方式中，当利用数字模式或多值模式执行显示时，执行阙值处理以采样视频数据。结果是，即使图像混合了噪声，当实际显示图像时也能除去噪声。此外，因为相邻灰度级之间具有较大的亮度差，所以可以得到对比度提高了的清晰图像。

可以根据外部光强控制上述显示模式的选择。在这种方式中，通过根据周围亮度控制将要显示的图像的灰度级数量，可以得到具有较好清晰度的显示装置。也就是，可以得到在如从黑暗地方或室内(例如在荧光灯下)到室外(例如在阳光下)的很宽范围内的多种环境中都能展示高清晰度的显示装置。

应当注意很多类型的元件如电子开关或机械开关都可以用于图2、3、和5所示的开关，如采样开关201。也就是，可以使用任何可以控制电流的元件，并且可以使用多种元件而不限于特定的元件。例如，它可以是二极管(例如，PN结二极管，PIN二极管，肖特基二极管，或二极管连接的晶体管)，或由上述元件构成的逻辑电路。因此，在利用晶体管作为开关元件的情况下，因为仅是作为开关操作所以并不特别限定其极性(导电性)。然而，当关断电流优选很小时，最好使用具有较小关断电流极性的晶体管。作为具有较小关断电流的晶体管，可以是提供有LDD区域的晶体管或具有多栅极结构的晶体管。此外，当作为开关操作的晶体管的源极端的电势接近于低电势侧的电源电势(如Vss，GND，或0V)时，最好使用n-沟道晶体管，而当晶体管的源极端的电势接近于高电势侧的电源电势(例如Vdd)时，最好使用P-沟道晶体管。因为这样能提高晶体管的栅-源电压的绝对值，从而有助于开关的有效操作。还应当注意可以通过使用n-沟道和p-沟道晶体管构造CMOS开关。当使用CMOS作为开关时，不管通过开关将要输出的电压(也就是，开关的输入电压)是高于还是低于输出电压，都可以准确操作该开关。

图14A到14D示出了开关的例子。图14A图示了一个开关。图14B示出了使用AND电路的开关。来自于输入端1501的信号是否被传送到输出端1503都是被控制线1501控制。应当注意到在图14B中，这样控制是可能的，即与输入信号无关，L信号从输出端1503输出。然而，输出1503端从来都不处于浮置状态。因此，图14B所示的开关最好用在输出端1503连接到数字信号电路的输入端等的情况下。在将输出端1503设置在浮置状态的情况下，不能使用图14B示出的开关。这是因为即使数字电路的输入端被设置在浮置状态，其也没有处于浮置状态的输出端，假如将数字电路的输入端设置在浮置状态，其输出将变得很不稳定。因此，为了将其连接到数字电路的输入端，最好使用图14B所示的开关。

虽然图14B示出了使用AND电路的构造，但本发明并不限于此。可以通过使用OR电路，NAND电路，或OR电路实现相同的功能。

另一方面，为了将输入端设置在浮置状态，最好使用图14C或14D示出的开关。图14C示出了称之为传输门或模拟开关的电路。在图14C中，输入端1511的电势基本上直接被传输到输出端1513。因此，其适于传输模拟信号。图14D是一种称之为时钟反相器的电路。在图14D中，将来自于输入端1521的信号反相并传输到输出端1523。因此，其适于传输数字信号。

因而，图14C示出的开关最好用作采样开关201，开关305，开关602，开关801等。同时，因为开关304等需要具有处于浮置状态的输出端，所以最好使用图14C或图14D示出的开关。应当注意到因为对开关304的输入是数字信号，所以更优选使用图14D示出的开关。

[实施方式2]

在实施方式1中，已经描述了其中输入到视频信号产生电路106的视频信号具有模拟值的情况。接下来，将描述具有数字值的信号被输入的情况。

图24示出了显示装置的示意图。输入到源极驱动器102的视频信号根据每种显示模式，在根据每种显示模式用于产生视频信号的电路2306内产生(下文中简单称之为视频信号产生电路2306)。视频信号产生电路2306受控制器2307控制。视频信号产生电路2306接收原始视频信号。然后，视频信号产生电路2306基于原始视频信号产生与每种显示模式对应的视频信号，并且输出该信号到源极驱动器102。

光学传感器2313检测外部光(显示装置从外部接收的光)，并且将其输出提供到放大器2314。放大器2314将光学传感器2313输出的电信号放大，并且将放大了的信号提供给控制器2307。应当注意如果光学传感器2313输出的电信号足够大则不需要放大器2314。

控制器2307基于光学传感器2313输入的信号控制视频信号产生电路2306。因而，通过使用来自于光学传感器2313的信号，也就是根据周围亮度控制提供到源极驱动器102的视频信号的灰度级数量。为了控制灰度级数量，灰度级数量可以根据周围亮度逐渐变化，或者可以通过提供多种显示模式而变化，从而一种显示模式被切换到另一种显示模式。

显示模式，也就是将要显示的灰度级数量基于光学传感器2313的输出而变化。确切地讲，当显示装置从外部接收强光并且光学传感器2313的输出超过某个值时，控制将要在显示屏上显示的图像的灰度级数量总和以使其减少。当显示装置从外部接收强光时，相邻灰度级之间的边界变得不明确，从而使将要在显示屏上显示的图像变得模糊。然而，当灰度级数量根据显示装置接收的外部光减少时，相邻灰度级之间得边界可以变得清晰，从而可以提高将要在显示屏上显示的图像的清晰度。

应当注意，可以将放大器2314和光学传感器2313提供在与像素阵列101相同的基板上。在那种情况下，它们可以形成在与像素阵列101相同的基板上。作为选择，也可以通过COG(玻璃上芯片)焊接或者凸点焊接将放大器2314和光学传感器2313连接到具有像素阵列101的基板上。

显示模式可以大体分为模拟模式和数字模式。在模拟模式中，输入到像素的视频信号具有模拟值。在数字模式中，输入到像素的视频信号具有数字值。

图25示出了视频信号产生电路2306的详细结构。显示模式控制电路2501基于控制器2307输入的信号执行控制，从而根据每种显示模式执行显示。例如，当选择数字模式时，开关2513和2514接通并且仅将具有最高有效位的视频信号输出到源极驱动器102。应当注意，有时也存在这样的情况，即模拟模式中具有最高有效位的视频信号的电势电平与数字模式中视频信号的电势电平不对应。在那种情况下，需要将电势电平升高到所需的值。因而，在那种情况下，需要设置电平转换器电路2504。另一方面，当选择模拟模式时，视频信号输入到D/A转换器2502内，其通过开关2511输出具有合适模拟值的新信号到源极驱动器102。

虽然图25图示了使用两种显示模式的情况，即模拟模式和数字模式，但本发明并不限于此。

图26示出了对应于除了上述模拟模式和数字模式之外的多值模式的视频信号产生电路2306的详细结构。显示模式控制电路2501基于控制器2307输入的信号执行控制，从而根据每种显示模式执行显示。例如，当选择模拟模式或数字模式时，执行与图25相似的操作。当选择多值模式时，仅将具有高阶位的视频信号输入到D/A转换器电路2503内，并且不输入具有低阶位的信号。因而实现了粗糙的显示而非平滑的图像显示。

应当注意，在多值模式中虽然仅需要执行采样而不使用低阶位，但本发明并不限于图26的结构。例如，如图27所示，可以将低阶位数据清除电路2401设置在D/A转换器电路2502的输入侧。结果是，根据来自于显示模式控制电路的信号将低阶位的值强制变为0(或L信号)。因而，实现了粗糙的显示而非平滑的图像显示。

图28示出了低阶位数据清除电路2401的例子。通过使用AND电路使三个低阶位上的数据强制变为0(或L信号)。

虽然图28示出了使用AND电路的例子，但本发明并不限于该结构。也可以通过使用OR电路，NAND电路，或NOR电路执行相似功能。此外，虽然图28示出了输入6位视频信号并且将三个低阶位的数据被强制变为0(或L信号)的例子，但本发明并不限于此。因而该结构可以适当地修改。

下述修改是可能的，即在实际操作电路时决定强制变为0(或L信号)的位数据的数量。图29示出了这种情况的电路图。因为将单独的信号输入到各自的AND电路，所以每个电路可以彼此单独被控制。

接下来，图30示出了图25到图27内的D/A转换器电路的详细结构。解码器3021对数字信号输入的数量进行解码，从而接通在开关3011到3016中相应数量的开关。因而，输出了模拟电压。只有当操作D/A转换器电路时才需要接通开关3001和3002。结果是，可以缩短电流流过电阻器的周期以降低能耗。

以这种方式，当以数字模式或多值模式执行显示时，执行阙值处理以采样视频数据。结果是，即使图像混和有噪声，在实际显示图像时也可以除去噪声。此外，因为相邻灰度级可以在亮度上具有很大的不同，可以实现具有改善对比度的清晰图像。

可以根据外部光强控制上述显示模式的选择。这样，通过根据周围亮度控制将要显示的图像的灰度级数量，可以得到具有高清晰度的显示装置。也就是，可以得到在从例如黑暗地方或室内(例如，荧光灯下)到室外(如，阳光下)的很宽的范围内的各种环境中都可以展示高清晰度的显示装置。

该实施方式也可以与其他任何合适的实施方式组合。

[实施方式3]

在该实施方式中，将描述模拟模式中像素的驱动方法。

图16A和16B示出了施加到驱动晶体管和发光元件的电压之间的关系，并且在其间流动有电流。图16A示出了驱动晶体管631和发光元件632的电路。驱动晶体管631和发光元件632串联在配线633和配线634之间。因为配线633具有高于配线634的电压，则电流从驱动晶体管631流到发光元件632。

图15中的驱动晶体管1706对应于图16A中的驱动晶体管631，并且图15中的发光元件1707对应于图16A中的发光元件632。

图16B示出了驱动晶体管631的栅-源电压(也就是，绝对值)和在驱动晶体管631和发光元件632内流动的电流之间的关系。当栅源电压(也就是，绝对值)增大时，电流值也相应的增大。这是因为驱动晶体管631工作在饱和区域。在饱和区域中，晶体管内流动的电流与其栅-源电压的平方正成比例增加。当栅-源电压(也就是，绝对值)进一步增加时，提供到发光元件632的电压增加，则其漏-源电压降低以在线性区域内操作驱动晶体管631。然后，电流值的增加率随着漏-源电压的降低而变小。接下来，高于某一值的电流值将不再流入到晶体管内。

在模拟模式中，使用模拟灰度级方法表示灰度级。因而，最好以下述方式操作驱动晶体管631和发光元件632，即通过改变模拟模式中驱动晶体管631的栅-源电压(也就是，绝对值)来改变模拟模式中流入到其中的电流。

例如，根据620指示的条件可以控制驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)，其具有一个范围，该范围从其处较少电流在驱动晶体管内流动的点到该晶体管刚好在饱和区域内开始操作之前的点。较少电流在驱动晶体管内流动的情况对应驱动晶体管631的栅源电压(即，绝对值)大约等于驱动晶体管631的阈值电压的情况。

可选择的，依据621指示的条件可以控制驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)，从而使驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)从低于驱动晶体管631的阈值电压的状态下逐渐提高，从而最后在饱和区域内操作晶体管。在这种方式中，为了实现黑色显示，通过控制驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)以确定低于驱动晶体管631的阈值电压，当然可以实现黑色显示。例如，当驱动晶体管631的电流特性改变时，其阈值电压也相应改变。因此，即使在某些像素中执行黑色显示时，其他像素轻微发光也是可能的。结果是，降低了对比度。因而，为了防止上述情况发生，最好在621指示的电压范围内操作驱动晶体管631。

虽然即使当驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)增大时，驱动晶体管631也在条件620和621下操作在饱和区域，但本发明并不限于此。例如，驱动晶体管631可以工作在线性区域以及饱和区域。只有通过改变模拟模式中驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)使模拟模式中在驱动晶体管631和发光元件632内流动的电流发生改变，就可以使驱动晶体管631工作在线性区域。

接下来，为了保持适当的彩色平衡将描述根据发光元件632的发光颜色优化驱动晶体管631的栅源电压的情况。发光元件632的亮度或电流值根据发光颜色而变化。因此，需要保持合适的彩色平衡。为了保持合适的彩色平衡，最好改变对于每种颜色的驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)。作为选择，最好改变对于每种颜色的驱动晶体管631的电流提供能力(也就是，晶体管的宽度)。作为另一种选择，最好改变每种颜色的发光元件632的发光区域。此外，前面所述的方法可以彼此结合。因此，可以保持合适的彩色平衡。

应当注意，改变对于每种颜色的配线633的电压也是可以的。然而，那样会出现一个缺点即关断驱动晶体管631的电压也会在每种颜色之间变化。因此，配线633的电压最好在所有颜色中都相同。

虽然前面已经描述了驱动晶体管631是P-沟道晶体管的情况，但本发明并不限于此。对于本领域的普通技术人员来说对驱动晶体管631使用n-沟道晶体管可以容易改变电流方向。在这种情况下，发光元件632的电压-电流特性影响驱动晶体管631的栅源电压值。

虽然上述实施方式描述了模拟模式的情况，其也可以类似地用于多值模式。

应当注意，上述实施方式对应于实施方式1中像素的详细描述。因此，该实施方式可以适当地与实施方式1和实施方式2中任何一个组合。

[实施方式4]

在该实施例中，将描述数字模式中像素的驱动方法。

图16B示出了驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)和在驱动晶体管631和发光元件632内流动的电流之间的关系。在数字模式中，使用二进制值控制操作，如接通/关断或H/L。也就是，控制是否向发光元件632提供电流。首先，考虑不提供电流到发光元件632的情况。在这种情况下，在没有电流提供的情况下需要将驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)设置为至少0V，也就是，不超过在624，625，和626指示的驱动晶体管631的阈值电压。

接下来，考虑提供电流到发光元件632的情况。在这种情况下，需要将驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)保持在下述范围内，即624，625，和626所指示的晶体管工作在饱和区域或线性区域、或电流值不再增加的区域。

例如，在驱动晶体管631工作在饱和区域的情况下，其优点是即使其电压-电流特性变差，在发光元件632内流动的电流值也不会改变。因此，不容易发生图像拖尾(重影)。然而，当驱动晶体管631的电流特性变化时，在其内流动的电流也变化。在这种情况下，可能出现显示不均匀。

相反，当驱动晶体管631工作在线性区域时，即使驱动晶体管631的电流特性变化，也几乎不影响在其内流动的电流值。因此，不太可能发生显示不均匀。此外，由于阻止了驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)过快提高，并且不需要提高配线633和配线634之间的电压，所以可以抑制能耗。

此外，当驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)增大时，即使驱动晶体管631的电流特性变化，也几乎不影响在其内流动的电流值。然而，当发光元件632的电压-电流特性变差时，在其内流动的电流值也改变。因此，可能发生图像拖尾。

这样，当驱动晶体管631工作在饱和区域时，即使发光元件632的电流特性变化，在其内流动的电流值也不变。因此，在这种情况下，可以将驱动晶体管631看作作为电流源工作。因而，该驱动方式称之为恒电流驱动。

此外，当驱动晶体管631工作在线性区域时，即使驱动晶体管631的电流特性变化，在其内流动的电流值也不变。因此，在这种情况下，可以将驱动晶体管631看作作为一个开关工作。此外，可以看作是将配线633的电压直接施加到发光元件632。因而，该驱动方式称之为恒电压驱动。

在数字模式中，可以使用恒电压驱动或恒电流驱动。应当注意，最好使用恒电压驱动，因为其不受晶体管的改变的影响，并且可以抑制能耗。

接下来，为了保持适当的彩色平衡，将描述根据发光元件632的发光颜色来优化驱动晶体管631的栅源电压的情况。恒电流驱动中的优化方式与模拟模式中的相似。

在恒电压驱动的情况下，即使驱动晶体管631的栅源电压(也就是，绝对值)或其电流提供能力(也就是，晶体管的宽度)对于每种颜色而改变，在驱动晶体管631内流动的电流值也不变。这是因为驱动晶体管631起一个开关的作用。

因此，最好改变对于每种颜色的发光元件632的发光区域。作为选择，可以改变对于每种颜色的配线633的电压。作为另一种选择，上述的方法最好互相结合。因此，可以保持合适的彩色平衡。

应当注意，在以数字模式执行彩色显示器的情况下，使用二进制值显示每个RGB；因此，共可以显示八种颜色。

还应该注意，本实施方式对应于实施方式1中详细描述的像素。因此，本实施方式可以适当地与实施方式1到3中的任何一个结合。

[实施方式5]

接下来，将描述本发明的显示装置的像素的布局图。图17是出了图15中示出的电路图的布局图。应当注意，电路图和布局图并不限于图15和图17中示出的。

设置有选择晶体管1704，驱动晶体管1706，和发光元件1707的电极1707A。选择晶体管1704的源极和漏极分别连接到源极信号线1702和驱动晶体管1706的栅极。选择晶体管1704的栅极连接到栅极信号线1701。驱动晶体管1706的源极和漏极分别连接到电源线1703和发光元件1707的电极1707A。电容器1705连接在驱动晶体管1706的栅极和电源线1703之间。

源极信号线1702和电源线1703由第二配线形成，而栅极信号线1701由第一配线形成。

在顶栅型结构中，为形成膜，顺序形成基板，半导体层，栅绝缘膜，第一配线，层间绝缘膜，和第二配线。在底栅型结构中，为形成膜，顺序形成基板，第一配线，栅绝缘膜，半导体层，层间绝缘膜，和第二配线。

接下来，图10示出了具有薄膜晶体管(TFT)和连接到其上的发光元件的像素的横截面图。

在图10中，将基层701、用于形成TFT 750的半导体层702、和用于形成电容器751的一个电极的半导体层752形成在基板700上。第一绝缘层703形成在它们上面，其起到TFT 750的栅绝缘层以及用于形成电容器751的电容的介电层的功能。

栅电极704和用于形成电容器751的另一电极的导电层754形成在第一绝缘层703上。连接到TFT 750的配线707连接到发光元件712的第一电极708上。第一电极708形成在第三绝缘层706上。第二绝缘层705可以形成在第一绝缘层703和第三绝缘层706之间。发光元件712由第一电极708，EL层709，和第二电极710构成。此外，第四绝缘层711形成为覆盖第一电极的外围边缘以及第一电极708和配线707之间的连接部分。

接下来，将详细描述前面的结构。基板700可以是例如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃的玻璃基板，石英基板，陶瓷基板等。作为选择，其可以是包含不锈钢的金属基板或具有覆盖有绝缘膜的表面的半导体基板。作为另一种选择，也可以使用由柔性合成树脂例如塑料形成的基板。可以通过抛光例如化学机械抛光(CMP)使基板700的表面平面化。

基层701可以是由氧化硅，氮化硅，氧氮化硅等形成的绝缘膜。基层701可以起到防止包含在基板700内的碱金属如钠或者碱土金属扩散到半导体层702内的功能，这种扩散会对TFT 750的特性带来负面影响。虽然图10示出了基层701是单层结构的例子，其也可以具有两层或多层。应当注意，当杂质的扩散对其没有太大影响例如使用石英基板时，则不需要基层701。

此外，可以在微波激励，电子温度为2eV或更低，离子能量为5eV或更低，并且电子密度大约为10¹¹到10¹³/cm³的条件下，利用高密度的等离子体直接对玻璃基板的表面进行处理。可以通过在使用径向槽天线、利用微波刺激的情况中使用等离子体处理设备产生等离子体。同时，通过增加氮气体如氮气(N₂)，氨气(NH₃)或氧化氮(N₂O)，玻璃基板的表面可以被氮化。形成在玻璃基板的表面上的氮化物层具有氮化硅作为主要成分；因此，其可以用作阻挡从基板侧扩散的杂质的阻挡层。可以通过等离子体CVD将氧化硅膜或氮氧化硅膜形成在氮化物层上，从而使其也可以用作基层701。

作为选择，当使用氧化硅，氮氧化硅等对基层701的表面上执行相似处理时，基层701的表面或基层701的一部分(从表面到1-10nm的深度)可以被氮化。这种超薄的氮化硅层可以起到阻挡层的功能而没有对形成在其上的半导体层带来不利影响。

半导体层702和半导体层752中的每一层都最好由形成图案的晶体半导体膜形成。应当注意，形成图案的意思是通过光刻技术等利用掩膜图案蚀刻将薄膜转换成特定图形的处理(如，在光敏丙烯酸内形成接触孔或将光敏丙烯酸形成为衬垫形状的处理)。晶体半导体膜可以通过结晶非晶半导体膜得到。作为结晶方法，有激光结晶，使用RTA或退火炉的热结晶，使用促进结晶的金属元素的热结晶等等。半导体层702具有沟道形成区域和一对掺杂有赋予一种导电类型的杂质元素的杂质区域。应当注意，也可以在沟道形成区域和一对杂质区域之间提供掺杂有前面所述的低浓度的杂质元素的另一对杂质区域。半导体层752可以是下面的结构，即整个层都掺杂有赋予一种导电类型的杂质元素或赋予相反导电类型的杂质元素。

第一绝缘层703可以通过层叠氧化硅，氮化硅，氧氮化硅和/或相似物形成，并且其可以形成为单层或多层。在这种情况下，可以执行与上面相似的处理，氧化或氮化绝缘膜的表面从而在微波激励，、子温度为2eV或更低、离子能量为5eV或更低并且电子密度大约为10¹¹到10¹³/cm³的条件下，利用高密度的等离子体处理使其密度增加。可以在第一绝缘层703的膜沉积之前执行上述处理。也就是，可以对半导体层702的表面执行等离子体处理。同时，可以利用将要堆积在其上的栅绝缘层、通过在基板温度为300-450℃并且在氧气气氛(例如O₂或N₂O)或氮气气氛(N₂或NH₃)的条件下执行等离子体处理而形成合适的界面。

栅电极704和导电层754中的每一个都可以用从Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd中选择的元素或者包含上述元素的合金或化合物形成为单层结构和叠层结构。

TFT 750由半导体层702，栅电极704，和插入在半导体层702和栅电极704之间的第一绝缘层703形成。图10示出了构成像素的TFT 750连接到发光元件712的第一电极708的例子。TFT 750具有其中有多个栅电极704形成在半导体层702上的多栅极结构。也就是，多个TFT串联连接。对于上述结构，可以防止关断电流升高到大于必要的情况。虽然图10示出了其中TFT 750是顶栅型TFT，同样也可以使用栅极位于半导体层下面的底栅型TFT，或具有位于半导体层上面和下面的两个栅电极的双栅型TFT。

电容器751由起电介质功能的第一绝缘层703和一对电极构成，即使半导体层752和导电层754互相面对而在其间插入第一绝缘层703。虽然图10示出了将与TFT 750的半导体层702同时形成的半导体层752用作像素内设置的电容器的一对电极中的一个，将与栅极704同时形成的导电层754用作另一电极的例子，但本发明并不限于上述结构。

第二绝缘层705最好是具有阻挡离子杂质的阻挡性质的隔离绝缘膜，如氮化硅膜。第二绝缘层705由氮化硅或氮氧化硅形成。第二绝缘层705具有防止污染半导体层702的保护膜的功能。在沉积了第二绝缘膜705之后，可以利用氢气的微波激励、通过与上述处理相似的高密度等离子体处理使其氢化。作为选择，可以通过添加氨气使第二绝缘膜705氮化和氢化。作为另一种选择，可以通过添加氧气，N₂O，氢气等使第二绝缘膜705氮氧化或氢化。通过利用上面的方法执行氮化，氧化，或氮氧化处理，可以增加第二绝缘层705表面的密度。因此，可以加强其保护膜的功能。可以通过在400到450℃下执行热处理来释放添加到由氮化硅构成的第二绝缘层705内的氢气，这样就使半导体层702氢化。

第三绝缘层706可以利用无机绝缘膜或有机绝缘膜形成。无机绝缘膜包括通过CVD形成的氧化硅膜，SOG(玻璃上旋涂)膜(通过涂覆形成的氧化硅膜)等。有机绝缘膜包括由聚酰亚胺，聚酰胺，BCB(苯并环丁烯)，丙烯酸，正性光敏有机树脂，负性光敏有机树脂等构成的膜。此外，第二绝缘层705可以利用具有硅(Si)和氧(O)的骨架结构的材料形成。作为取代上述材料的物质，可以使用至少包含氢的有机基团(如，烷基团或芳香族烃)。作为替代物，可以使用氟代基团。作为另外的替代物，也可以使用含氢的有机基团和氟代基团。

配线707可以形成为具有单层结构或叠层结构，该结构中具有从Al，Ni，C，W，Mo，Ti，Pt，Cu，Ta，Au，和Mu中选择的元素或含有上述元素的合金。

第一电极708或第二电极710中的任何一个可以形成为光透射电极。作为光透射电极，其具有含三氧化钨的氧化铟(IWO)，含氧化钨的氧化铟(IWZO)，含氧化钛的氧化铟(ITiO)，含氧化钛的氧化铟锡(ITTiO)，含钼的氧化铟锡(ITMO)等。不需要说明，也可以使用氧化铟锡(ITO)，氧化锌锡(IZO)，掺杂有氧化硅的氧化铟锡(ITSO)等。

第一电极708或第二电极710中的至少一个可以利用非光透射电极形成。例如，其可以利用碱金属如Li或Cs，碱土金属如Mg、Ca或Sr，包含上述金属的合金(如，MgAg、AlLi、或MgIn)，包含上述金属的化合物(如CaF₂或Ca₃N₂)，或稀土金属如Yb或Er形成。

第四绝缘层711可以利用与第三绝缘层706相似的材料形成。

发光元件712由第一电极708，第二电极710，和插入在其间的EL层709构成。第一电极708或第二电极710中的任一个可以对应于阳极，而另一个对应于阴极。当将高于阈值电压的电压主动施加在阳极和阴极之间时，发光元件712利用从阳极流到阴极的电流发光。

EL层709可以形成为单层或多层。当EL层709形成为多层时，根据载流子传输特性将上述层分为空穴注入层，空穴传输层，发光层，电子传输层，电子注入层等。应当注意，每层之间的边界不需要很清楚，并且也可以是下面一种情况，即因为形成每层的材料互相混合而使边界不清楚。每一层都可以利用有机材料或无机材料形成。作为有机材料，可以使用高分子化合物，中分子化合物，和低分子化合物中的任一种。

EL层709最好利用具有不同功能的多层形成，如空穴注入/传输层，发光层，和电子注入/传输层。空穴注入/传输层最好利用包含具有空穴传输特性的有机化合物材料和相对于有机化合物材料显示有电子接受特性的无机化合物材料的复合材料形成。通过使用上述结构，在本质上具有少数载流子的有机化合物内产生了很多空穴载流子，从而可以得到良好的空穴注入/传输特性。根据上述结果，可以使驱动电压低于传统结构内的驱动电压。此外，因为空穴注入/传输层可以形成为很厚而没有引起驱动电压升高，可以抑制由于灰尘等造成的发光元件的短路。

作为具有空穴传输特性的有机化合物材料，其中有例如，铜酞菁(缩写为：CuPc)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺]三苯胺(缩写为：MTDATA)；1，3，5-三[(N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(缩写为：m-MTDAB)；N，N’-联苯-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺(缩写为：TPD)；4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基胺]联苯(缩写为：NPB)；4，4′-二[N-[4-{N，N-二(3-甲基苯基)氨基}苯基]-N-苯基胺]联苯(缩写为：DNTPD)等。然而，本发明并不限于此。

作为显示有电子接受特性的无机化合物材料，其中有氧化钛，氧化锆，氧化钒，氧化钼，氧化钨，氧化铼，氧化锌等。尤其是，最好是氧化钒，氧化钼，氧化钨和氧化铼，因为它们可以在真空中沉积，并且易于被处理。

电子注入/传输层可以利用具有电子传输特性的有机化合物材料形成。具体而言，有三(8-羟基喹啉)铝(缩写为：Almq₃)；二(2-甲基-8-羟基喹啉)4-苯基苯酚)铝(缩写为：BAlq)；浴铜灵(缩写为：BCP)；2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(缩写为：PBD)；3-(4-联苯基)-4苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(缩写为：TAZ)等。然而，本发明并不限于此。

EL层可以利用下述材料形成，如9，10-二(2-萘基)蒽(缩写为：DNA)；9，10-二(2-二苯基)-2-叔丁蒽(缩写为：t-BuDNA)；4，4’-二(2，2-二苯基乙烯基)联苯)(缩写为：DPVBi)；香豆素30；香豆素6；香豆素545；香豆素545T；红荧烯；2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(缩写为：TBP)；9，10-二苯蒽(缩写为DPA)；4-(氰亚甲基)-2-甲基-6-(p-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(缩写为：DCM1)；4-(氰亚甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定基)乙炔基-4H-吡喃(缩写为：DCM2)等。作为选择，也可以使用能产生磷光的下述化合物：二{2-[3′，5′-二(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C²′}铱(甲代吡啶化物)(缩写为：Ir(CF₃ppy)₂(pic)))；三(2-甲基吡啶-N，C²′)铱(缩写为：Ir(ppy)₃)；二(2-苯基吡啶-N，C²′)铱(乙酰丙酮化物)(缩写为：Ir(ppy)₂(acac))；二[2-(2′-噻吩基)吡啶-N，C³′]铱(乙酰丙酮化物)(缩写为：Ir(thp)₂(acac))；二(2-苯基喹啉-N，C²′)铱(乙酰丙酮化物)(缩写为：Ir(pq)₂(acac))等。

此外，EL层可以通过使用单态激励发光材料以及包含金属络合物的三态激励发光材料形成。例如，在发生红光、绿光、和蓝光的发光像素中，使用三态激励发光材料形成具有相对较短的亮度半衰期的发射红光的发光像素，而可以使用单态激励发光材料形成其他发光像素。三态激励发光材料具有高发光效率，其优点是仅需较低的能耗就能得到相同的亮度。也就是，当将三态激励发光材料应用到发射红光的像素时，可以降低提供到发光元件的电流量，结果是提高了可靠性。为了降低能耗，可以利用三态激励发光材料形成发射红光和绿光的发光像素，而可以利用单态激励发光材料形成发射蓝光的发光元件。当利用三态激励发光材料形成对于人眼来说可见度高的发射绿光的发光元件时，可以进一步降低能耗。

作为EL层的结构，可以在每个像素内形成具有不同发光光谱的发光层以实现彩色显示。有代表性地，形成对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)各种颜色的发光层。也是在这种情况下，通过采用下述结构可以提高颜色纯度并且可以防止像素部分的镜像表面(闪耀)的产生，在所述结构中传输具有上述发光光谱的滤光器形成在像素的发光侧。通过提供滤光器，可以省略传统中需要的圆形的偏振片，这样可以恢复发光层发出的光损失。此外，可以减少当像素部分(显示屏)倾斜时发生的色调的变化。

当将具有图10示出的结构的像素与外部光强检测器结合时，可以通过改变发光元件的发光时间控制显示屏的亮度。此外，由于通过利用外部光强检测器控制发光元件的发光可以防止发光时间高于必要的情况，所以可以降低显示面板的能耗，其能延长使用寿命。

应当注意，晶体管不限于使用多晶硅作为其半导体层的一种，并且因此，也可以使用非晶硅的晶体管。

接下来，将描述将非晶硅(a-Si:H)膜用作晶体管的半导体层的情况。图12A和图12B示出了顶栅型晶体管的例子，而图13A和图13B以及图35A和图35B示出了底栅型晶体管的例子。

图12A示出了使用非晶硅作为其半导体层的顶栅型晶体管的横截面图。如图12A所示，基膜2802形成在基板2801上。另外，像素电极2803形成在基膜2802上。此外，第一电极2804利用与像素电极2803相同的材料形成在相同的层上。

基板可以是玻璃基板，石英基板，陶瓷基板等中的任何一种。此外，基膜2802可以利用氮化铝(AlN)，氧化硅(SiO₂)，和/或氮氧化硅(SiO_xN_y)形成为单层或叠层结构。

此外，配线2805和配线2806形成在基膜2802上，并且配线2805覆盖像素电极2803的末端。在配线2805和配线2806上，分别形成具有n-型导电性的n-型半导体层2807和n-型半导体层2808。半导体层2809形成在配线2806和配线2805之间以及基膜2802上。延伸半导体层2809的一部分以覆盖n-型半导体层2807和n-型半导体层2808。应当注意，半导体层2809利用非晶体半导体膜如非晶硅(a-Si:H)或微晶半导体(μ-Si:H)形成。栅绝缘膜2810形成在半导体层2809上。此外，绝缘膜2811利用与栅绝缘膜2810相同的材料形成在相同的层上，即形成在第一电极2804上。应当注意，栅绝缘膜2810由氧化硅膜，氮化硅膜等形成。

栅电极2812形成在栅绝缘膜2810上。此外，第二电极2813利用与栅电极2812相同的材料形成在同一层上，即形成在第一电极2820上，绝缘膜2811插入在其间。因而，电容器2819形成在其中绝缘膜2811插入在第一电极2804和第二电极2813之间的区域内。层间绝缘膜2814形成为覆盖像素电极2813，驱动晶体管2818，和电容器2819的端部。

包含有机化合物的层2815和反向电极2816形成在层间绝缘膜2814和设置在层间绝缘膜2814的开口内的像素电极2803上。因而，发光元件2817形成在其中含有有机化合物的层2815插入在像素电极2803和反向电极2816之间的区域内。

图12A示出的第一电极2804可以用图12B所示的第一电极2820代替。第一电极2820利用与配线2805和2806相同的材料形成在同一层上。

图13A和图13B示出了具有利用非晶硅作为其半导体层的底栅型晶体管的显示装置面板的部分横截面图。

基膜2902形成在基板2901上。另外，栅电极2903形成在基膜2902上。此外，第一电极2904可以利用与栅电极2903相同的材料形成在相同层上。作为栅电极2903的材料，可以使用掺杂有磷的多晶硅。不仅是多晶硅，也可以使用由金属和硅化合而成的硅化物。

此外，栅绝缘膜2905形成为覆盖栅电极2903和第一电极2904。栅绝缘膜2905由氧化硅膜，氮化硅膜等形成。

半导体层2906形成在栅绝缘膜2905上。此外，半导体层2907可以利用与半导体层2906相同的材料形成在相同层上。

基板可以是玻璃基板，石英基板，陶瓷基板等中的任何一种。此外，基膜2802利用氮化铝(AlN)，氧化硅(SiO₂)，和/或氮氧化硅(SiO_xN_y)形成为单层或叠层结构。

具有n-型导电性的n-型半导体层2908和2909形成在半导体层2906上，而n-型半导体层2910形成在半导体层2907上。

配线2911，2912，和2913分别形成在n-型半导体层2908，2909，和2910上，并且导电层2913利用与配线2911和2912相同的材料形成相同层上，即形成在n-型半导体层2910上。

第二电极由半导体层2907，n-型半导体层2910，和导电层2913形成。应当注意，电容器2920形成在其中栅绝缘膜2905插入在第二电极和第一电极2904之间的区域内。

此外，延伸部分配线2911，并且像素电极2914形成为与配线2911的延伸部分的顶表面接触。

绝缘体2915形成为覆盖像素电极2914，驱动晶体管2919，和电容器2920的末端。

包含有有机化合物的层2916和反向电极2917形成在像素电极2914和绝缘体2915上，并且发光元件2918形成在其中包含有机化合物的层2916插入在像素电极2914和反向电极2917之间的区域内。

没有必要提供部分起到电容器的第二电极功能的半导体层2907和n-型半导体层2910。也就是，可以仅将导电层2913用作第二电极从而提供具有下述结构的电容器，即栅绝缘膜插入在第一电极2904和导电层2913之间。

应当注意，如图13A所示通过在形成配线2911之前形成像素电极2914，可以形成图13B所示的电容器2920，其具有下述结构，即栅绝缘膜2905插入在第二电极2921和第一电极2914之间，其中第二电极2921利用与像素电极2914相同的材料形成。

虽然图13A和图13B示出了利用沟道蚀刻结构的反向交错型晶体管，也可以使用具有沟道保护结构的晶体管。接下来，将参考图35A和图35B描述具有沟道保护结构的晶体管的例子。

图35A所示的具有沟道保护结构的晶体管与图13A所示的具有沟道蚀刻结构的驱动晶体管2919的区别在于，在半导体层2906的沟道形成区域上提供作为蚀刻掩膜的绝缘体3001。图35A和图13A之间相同的部分利用相同的附图标记表示。

相似地，图35B所示的具有沟道保护结构的晶体管与图13B所示的具有沟道蚀刻结构的驱动晶体管2919的区别在于，在半导体层2906的沟道形成区域内提供作为蚀刻掩膜的绝缘体3001。图35B和图13B之间相同的部分利用相同的附图标记表示。

通过使用非晶硅膜作为构成本发明像素的晶体管的半导体层(如，沟道形成区域，源极区域，或漏极区域)，可以降低制造成本。例如，也可以将非晶半导体膜应用在图10所示的像素结构内。

应当注意，本发明像素结构中的晶体管或电容器结构并不限于前面描述的结构，并且也可以使用各种结构的晶体管或电容器。

还应当注意本实施方式可以适当地与实施方式1到4中的任何一个组合。

[实施方式6]

检测外部光强的光学传感器可以构成为显示装置的一部分。可以将光学传感器作为其组成部分安装在显示装置上或集成到显示面板内。当将其集成到显示面板内时，可以将显示表面用作光学传感器的接收表面，从而为设计带来有利影响。也就是，可以基于外部光强控制灰度级而没有被用户认出光学传感器集成在显示装置内。

图11示出了其中光学传感器集成在显示面板内的例子。应当注意图11示出了其中利用电致发光的发光元件和控制其操作的TFT构成像素的情况。

在图11中，驱动TFT 8801，由光透射材料形成的第一电极(像素电极)8802，EL层8803，和由光透射材料形成的第二电极(反向电极)8804形成在光透射基板8800上。第一电极(像素电极)8802形成在绝缘膜8841上。发光元件8825向上(箭头方向)发射光。在形成在第二电极8804上方的绝缘膜8812上，提供有包括p-沟道层8831，实际固有(i-型)层8832，和n-型层8833的叠层结构的光电转换元件8838以及连接到p-型层8831的电极8830和连接到n-型层8833的电极8834。应当注意，光电转换元件8838也可以形成在绝缘膜8841上。

在该实施例中，光电转换元件8838用作光学传感器元件。发光元件8825和光电转换元件8838形成在相同的基板8800上，并且发光元件8825发出的光构成将要被用户看到的图像。同时，光电转换元件起到检测外部光并且传送检测信号到控制器的功能。以这种方式，发光元件和光学传感器(光电转换元件)可以形成在相同的基板上，这样就有利于缩小装置的尺寸。

应当注意，本实施方式可以适当地与实施方式1到5的任何一个结合。

[实施方式7]

在本实施方式中，描述了实施方式1到5中描述的用于控制显示装置的硬件。

图18示出了示意图。像素阵列2704提供在基板2701上。在很多情况下源极驱动器2706和栅极驱动器2705都形成在相同的基板上。除此以外，也可以提供电源电路，预充电电路，定时产生电路等。也存在下面的一种情况即源极驱动器2706或栅极驱动器2705不形成在相同的基板上。在这种情况下，不形成在基板2701上的电路经常形成在IC内。经常利用COG(玻璃上芯片)焊接将IC安装在基板2701上。作为选择，也可以将IC安装在用于将外部电路基板2702连接到基板2701上的连接板2707上。

将信号2703输入到外围电路基板2702内，并且控制器2708控制信号以使其存储在存储器2709，存储器2710等内。在信号2703是模拟信号的情况下，经常在将其存储在存储器2709、存储器2710等内之前对其执行模数转换。通过使用存储在存储器2709、存储器2710等内的信号，控制器2708输出信号到基板2701内。

为了实现实施方式1到5所示的驱动方法，控制器2708可以控制各种信号例如脉冲信号，并将其输出到基板2701。

应当注意，本实施方式可以适当地与实施方式1到6的任何一个结合。

[实施方式8]

下面将参考图19描述具有本发明的显示装置的移动电话的优选结构。

将显示面板5410可连接地/可拆卸地方式并入到壳体5400内。壳体5400的形状和大小可以根据显示面板5410的大小适当地改变。将其中固定有显示面板5410的壳体5400装在印刷电路板5401上从而组成模块。

显示面板5410通过FPC 5411连接到印刷电路板5401上。在印刷电路板5401上，形成有扬声器5402，麦克风5403，发射/接收电路5404，以及包括CPU和控制器等的信号处理电路5405。将上述模块与输入装置5406和电池5407结合，并且然后将其合并到壳体5409和5412内。设置显示面板5410的像素部分从而能从形成在壳体5412内的开口窗口看到。

可以以下述方式构造显示面板5410，即通过使用TFT将外围驱动器电路的一部分(如，多个驱动器电路中具有低工作频率的驱动器电路)形成在与像素部分相同的基板上，而将外围驱动器电路的其他部分(如，多个驱动器电路中具有高工作频率的驱动器电路)形成在一个IC芯片内。然后，可以通过COG(玻璃上芯片)焊接将IC芯片安装在显示面板5410上。作为选择，可以通过TAB(带式自动焊接)或通过使用印刷电路将IC芯片连接到玻璃基板上。图20A示出了下述显示面板的示例性结构，即其中外围驱动器电路的一部分形成在与像素部分相同的基板上，而外围驱动器电路的其他部分形成在IC芯片内，其中IC芯片通过COG(玻璃上芯片)焊接或相似方法安装在基板上。通过使用上述结构，可以降低显示装置的能耗并且可以延长移动电话的每次充电的工作时间。此外，还可以降低移动电话的成本。

此外，通过利用缓冲器对设置到扫描线或信号线的信号进行阻抗转换，可以缩短一行内写入信号到像素中的时间。因而，可以得到高分辨率的显示装置。

此外，为了进一步降低能耗，可以使用下述结构，即将像素部分形成在具有多个TFT的基板上，并且将所有外围电路都形成在IC芯片内，其中IC芯片通过COG(玻璃上芯片)焊接安装在显示面板上。

对于本发明上述的显示装置，可以得到质量好并且高对比度的图像。

应该注意，本实施方式示出的结构仅是一种移动电话的示意图，并且因此，本发明的显示装置也可以用在具有其他结构的移动电话中而不限定在上述结构的移动电话中。

还应当注意，本实施方式可以适当地与实施方式1到7的任何一个结合。

[实施方式9]

图21示出了将显示面板5701和电路板5702组合在一起的EL模块。显示面板5701包括像素部分5703，扫描线驱动器电路5704，和信号线驱动器电路5705。在电路板5702上形成有例如控制电路5706，信号驱动电路5707等。显示面板5701和电路板5702利用连接线5708互相连接在一起。连接线可以用FPC等形成。

控制电路5706对应于实施方式7中的控制器2708，存储器2709，存储器2710等。控制电路5706主要控制子帧等的排列顺序。

可以以下述方式构造显示面板5701，即通过使用多个TFT将外围驱动器电路的一部分(如，多个驱动器电路中具有低工作频率的驱动器电路)形成在与像素部分相同的基板上，而将外围驱动器电路的其他部分(如，多个驱动器电路中具有高工作频率的驱动器电路)形成在一个IC内，从而可以通过COG(玻璃上芯片)焊接将IC芯片安装在显示面板5701上。作为选择，可以通过TAB(带式自动焊接)或通过使用印刷电路将IC芯片连接到显示面板5701上。图20A示出了下述显示面板的示意性结构，即其中外围驱动器电路的一部分形成在与像素部分相同的基板上，而外围驱动器电路的其他部分形成在IC芯片内，其中IC芯片通过COG(玻璃上芯片)焊接安装在基板上。通过使用上述结构，可以降低显示装置的能耗并且可以延长移动电话的每次充电的工作时间。此外，还可以降低移动电话的成本。

此外，通过利用缓冲器对设置到扫描线或信号线的信号进行阻抗转换，可以缩短一行内写入信号到像素内的时间。因而，可以得到高分辨率的显示装置。

此外，为了进一步降低能耗，可以使用下述结构，即将像素部分形成在具有多个TFT的基板上，并且将所有信号线驱动器电路都形成在IC芯片内，其中IC芯片通过COG(玻璃上芯片)焊接安装在显示面板上。

应当注意，最好是使用下述结构，像素部分形成在具有多个TFT的基板上，并且所有外围驱动器电路都形成在IC芯片内，其中IC芯片通过COG(玻璃上芯片)焊接安装在显示面板上。图20B示出了这样一种示例性结构，即像素部分形成在具有多个TFT的基板上，并且形成在IC芯片内的外围驱动器电路通过COG焊接等安装在基板上。

使用上述EL模块，可以实现EL电视接收机。图22是EL电视接收机的主要结构的方块图。调谐器5801接收视频信号和音频信号。利用视频放大器电路5802处理视频信号；用于将视频信号放大器电路5802输出的信号转换成对应于红，绿，和蓝色的彩色信号的视频信号处理电路5803；以及转换输入到驱动电路的视频信号的控制电路5706。控制电路5706输出信号到每一扫描线侧和信号线侧。在执行数字驱动的情况下，信号分离电路5007可以提供在信号线侧，从而将在将输入数字信号提供到像素部分之前将该输入数字信号分成m个信号。

在调谐器5801接收到的信号中，将音频信号传送到音频信号放大器电路5804，并且将其输出信号通过音频信号处理电路5805提供到扬声器5806。控制电路5807接收位于接收站上(接收频率)的控制数据或来自于输入部分5808的音量控制并将上述信号传送到调谐器5801以及音频信号处理电路5805。

通过将EL模块合并到壳体内，可以实现TV接收机。TV接收机的显示部分利用上述的EL模块形成。此外，也适当地提供有扬声器，视频输入端等。

不需说明，本发明并不限于TV接收机，并且可以应用在如显示媒介的各种对象内，例如个人计算机的监视器，火车站、机场等的信息显示板，或大街上的广告显示板。

以上述方式，通过使用本发明的显示装置，可以得到质量好、对比度高的图像。

应当注意，本实施方式可以适当地与实施方式1到8的任何一个结合。

[实施方式10]

本实施方式图示光学传感器和放大器的例子。

图39示出了基本结构。当对光电转换元件3601照射光时，电流依照照明度在其内流动。在电流/电压转换电路3902内将该电流转换成电压信号。以这种方式，光学传感器113由光电转换元件3601和电流/电压转换电路3902构成。将光学传感器113输出的信号输入到放大器114内。虽然图39示出了使用运算放大器作为电压跟随电路的例子，但本发明并不限于此。

作为电流/电压转换电路3902的例子，可以使用图36所示的电阻器3602。然而，本发明并不限于此。也可以使用运算放大器构成上述电路。

虽然图39和图36使用在光电转换元件3601内流动的电流，但电流也可以被放大。例如，如图37所示，通过使用电流镜电路3703增加在作为电流/电压转换电路的电阻器3702流动的电流。结果是，提高了光敏度以及抗干扰度。

此外，如图38所示，可以采用下述结构，即将通过光电转换元件3601和电流镜电路3803流动的电流全部提供到电路/电压转换电路3802内，从而提高光敏度以及抗干扰度。通过使用上述结构，将连接到光电转换元件3601的配线连接到电流镜电路的输出端；因此，可以减少连接端的数量。

还应当注意，本实施方式可以适当地与实施方式1到9的任何一个结合。

[实施方式11]

本发明可以应用到各种电子设备中。确切地讲，本发明可以应用到电子设备的显示部分。作为上述电子设备的例子，其中有摄像机，数码相机，护目镜显示器，导航系统，声音再现设备(如，汽车用立体声收音机或音频成分组件)，计算机，游戏机，便携式信息终端(如，移动计算机，移动电话，便携式游戏机，或电子书)，提供有记录介质的图像再现装置(确切的是，用于再现记录媒介如数字化视频光盘(DVD)和具有用于显示再现图像的发光装置的装置)，或相似装置。

图23A示出了其中包括壳体35001，支撑基底35002，显示部分35003，扬声器部分35004，视频输入端35005等的发光装置。本发明的显示装置可以应用在显示部分35003。应当注意，发光装置包括用于信息显示的所有发光装置，如用于个人计算机，电视广播接收，或广告显示板的装置。对于具有将本发明的显示装置作为显示部分35003的发光装置，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23B是示出了其中包括主体部分35101，显示部分35102，图像接收部分35103，操作键35104，外部连接部分35105，快门35106等的照相机。

对于具有使用本发明的显示装置作为显示部分35103的数码相机，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23C示出了其中包括主体部分35201，壳体35202，显示部分35203，键盘35204，外部连接部分35205，指示鼠标35206等的计算机。对于具有使用本发明的显示装置作为显示部分35203的计算机，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23D示出了其中包括主体部分35301，显示部分35302，开关35303，操作键35304，IR端口35305等的移动计算机。对于具有使用本发明的显示装置作为显示部分35302的移动计算机，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23E示出了一种提供有记录介质的便携式图像再现装置(确切的是，DVD再现装置)，该装置包括主体部分35401，壳体35402，显示部分A 35403，显示部分B35404，记录媒介(DVD)读取部分35405，操作键35406，扬声器部分35407等。显示部分A35403可以主要显示图像数据，而显示部分B35404可以主要显示文本数据。对于具有使用本发明的显示装置作为其显示部分A35403和B35404的图像再现装置，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23F示出了其中包括主体部分35501，显示部分35505，和支臂部分35503的护目镜显示器。对于具有使用本发明的显示装置作为其显示部分35502的护目镜显示器，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23G示出了其中包括主体部分35601，显示部分35602，壳体35603，外部连接端口35604，远程控制接收部分35605，图像接收部分35606，电池35607，音频输入部分35608，操作键35609等的摄像机。对于具有使用本发明的显示装置作为其显示部分35602的摄像机，可以得到质量好并且对比度高的图像。

图23H示出了其中包括主体部分35701，壳体35702，显示部分35703，音频输入部分35704，音频输出部分35705，操作键35706，外部连接端口35707，天线35708等的移动电话。对于具有使用本发明的显示装置作为其显示部分35703的移动电话，可以得到质量好并且对比度高的图像。

如上所述，本发明的应用范围很宽从而其可以应用到各种领域的电子设备。

本发明基于2005年5月20日在日本专利局申请的申请号为No.2005-148833的日本专利的优先权，在此引用了其全部内容作为参考。

Claims

1、一种包括多个像素的矩阵排列的显示装置，包括：

源极驱动器；

栅极驱动器；和

像素部分，

其中，所述显示装置在所述像素部分中至少根据第一显示模式显示第一图像和根据第二显示模式显示第二图像，和

其中，所述显示模式根据外部光强以下述方式进行切换：在所述第一显示模式中将模拟视频信号提供到所述源极驱动器，而在所述第二显示模式中将数字视频信号提供到所述源极驱动器。

2、根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示装置是EL显示器。

3、根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示装置在所述第一显示模式中使用模拟灰度级方法来驱动。

4、根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述外部光强由光学传感器检测。

5、一种电子设备，包括权利要求1所述的显示装置。

6、一种包括多个像素的矩阵排列的显示装置，包括：

源极驱动器；

栅极驱动器；

视频信号产生电路；和

像素部分，

其中，在所述第一显示模式中所述视频信号产生电路提供模拟视频信号到所述源极驱动器，

其中，在所述第二显示模式中所述视频信号产生电路提供数字视频信号到所述源极驱动器，并且

其中，所述显示模式根据外部光强进行切换。

7、根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述显示装置是EL显示器。

8、根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述显示装置在所述第一显示模式中使用模拟灰度级方法来驱动。

9、根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述外部光强由光学传感器检测。

10、根据权利要求9所述的显示装置，还包括：

控制器，配置成基于所述光学传感器的输出对所述视频信号产生电路进行控制。

11、根据权利要求10所述的显示装置，还包括：

放大器，配置成放大从所述光学传感器输出的电信号并向所述控制器提供所述所放大信号。

12、根据权利要求6所述的显示装置，还包括：

显示模式控制电路；以及

二进制化电路。

13、根据权利要求6所述的显示装置，还包括：

显示模式控制电路；

D/A转换器；以及

电平转换器电路。

14、一种电子设备，包括权利要求6所述的显示装置。

15、一种显示装置的驱动方法，所述显示装置包括多个像素的矩阵排列、源极驱动器和栅极驱动器，所述方法包括根据外部光强在第一显示模式和第二显示模式之间进行切换的步骤，

其中，在所述第一显示模式中将模拟视频信号提供到所述源极驱动器，

其中，在所述第二显示模式中将数字视频信号提供到所述源极驱动器。

16、根据权利要求15所述的驱动方法，其中，所述显示装置在所述第一显示模式中使用模拟灰度级方法来驱动。

17、根据权利要求15所述的驱动方法，其中，所述外部光强由光学传感器检测。

18、根据权利要求17所述的驱动方法，还包括：

用控制器基于所述光学传感器的输出对所述视频信号产生电路进行控制。

19、根据权利要求18所述的驱动方法，还包括：

用放大器放大从所述光学传感器输出的电信号；以及

向所述控制器提供所述所放大信号。