CN103646627A - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

阻止发光器件中的不规则显示以增加发光器件的图像质量，发光器件中的不规则显示是由于每一像素的供给电流到发光元件的TFT阈值离散形成的。在电容器装置(108)中存储从复位信号线(110)的电位加上或减去TFT(105)的阈值电压后得到的电位。其中相应的阈值电压加入到图像信号的电压施加到TFT(106)的栅电极。像素内的TFT邻近地排列，且不易形成TFT特性离散。即使每一像素中TFT(106)的阈值不同，TFT(105)的阈值被抵销，并且可以提供给EL元件(109)预定的漏极电流。

Description

半导体器件
技术领域
本发明涉及具有晶体管的半导体器件及其驱动方法。进一步，本发明涉及具有半导体器件的有源矩阵发光器件及其驱动方法，该半导体器件具有在绝缘体例如玻璃或塑料上形成的薄膜晶体管(以下简称TFT)。本发明还涉及使用这类发光器件的电子设备。
背景技术
近年来使用发光元件例如电致发光(EL)元件的显示器件的研制很活跃。由于是自发光，因此发光元件可见度高且不需要背景光，背景光在液晶显示器(LCD)等中是必要的，由此能够减小这类器件的厚度。并且，该发光器件几乎没有视角度限制。
术语EL元件指具有发光层的元件，在发光层中可以获得通过施加电场产生的发光。当从单重激发态(荧光)返回基态以及从三重激发态(磷光)返回基态时发光层发出光。本发明的发光器件可以使用上述任何一种发光类型。
EL元件一般具有层叠结构，其中发光层夹在一对电极(阳极和阴极)之间。给出由阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层以及阴极构成的层叠结构作为典型结构。此外，还存在具有在阳极和阴极之间按顺序依次层叠的如下层的结构：空穴注入层、空穴传输层、发光层以及电子传输层；空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层。上述任一种结构都可以用作本发明的发光器件使用的EL元件结构。而且，发光层内还可以掺入荧光颜料等。
这里，在EL元件的阳极和阴极之间形成的所有层通常都称为“EL层”。前面提到的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、以及电子注入层全都包括在EL层的范畴内，由阳极、EL层以及阴极构成的发光元件称为EL元件。
一般发光器件中的像素结构展示图8中。注意使用EL显示器件用作为典型的发光器件的例子。图8中所示的像素具有源极信号线801、栅极信号线802、开关TFT 803、驱动器TFT 804、电容器装置805、EL元件806、电流源线807以及电源线808。
下面解释各个部分之间的连接关系。这里使用的术语TFT指具有栅极、源极以及漏极的三端元件，但是由于TFT的结构难以清楚区分源极和漏极。因此当解释元件之间的连接时，一端，即源极或漏极指第一电极，另一端指第二电极。在需要定义各个元件关于TFT的开关状态(例如，当解释TFT的栅极和源极之间的电压时)的电位的情况下使用术语源极和漏极。
而且，TFT导通态是指这样一种状态，其中TFT的栅极和源极之间的电压超过TFT的阈值，电流在源极和漏极之间流动。TFT截止是指这样一种状态，其中TFT的栅极和源极之间的电压小于TFT的阈值没有电流在源极和漏极之间流动。注意有这样一种情况，其中即使TFT的栅极和源极之间的电压小于阈值，仍有微量电流，称为漏电流在源极和漏极之间流动。但是，该状态同样以截止态对待。
开关TFT803的栅电极连接到栅极信号线802，开关TFT803的第一电极连接到源极信号线801，以及开关TFT803的第二电极连接到驱动器TFT804的栅电极。驱动器TFT804的第一电极连接到电流源线807，以及驱动器TFT804的第二电极连接到EL元件806的第一电极。EL元件806的第二电极连接到电源线808。在电流源线807和电源线808之间存在相互电位差。而且，为了在发光期间保持驱动器TFT 804的栅极和源极之间的电压，可以在驱动器TFT 804的栅电极和具有固定电位的线之间形成电容器装置805，具有固定电位的线如电流源线807。
如果脉冲输入到栅极信号线802且开关TFT 803导通，那么输入到源极信号线801的图像信号输入到驱动器TFT 804的栅电极。驱动器TFT 804的栅极和源极之间的电压和驱动器TFT 804的源极和漏极之间流动的电流量(以下称为漏电流)由输入图像信号的电位决定。该电流提供给EL元件806，EL元件806发光。
由多晶硅(以下称为P-Si)形成的TFT比由非晶硅(以下称为A-Si)形成的TFT具有更高的场效应迁移率，且导通电流大，因此很适合用作发光器件中使用的晶体管。
相反，由P-Si形成的TFT由于晶粒边界的缺陷具有电特性易于离散(dispersion)的问题。
如果TFT阈值有离散，例如图8中的驱动器TFT 804的阈值每一像素有离散，由于对应于TFT阈值离散，TFT的漏电流值离散，那么即使相同的图像信号输入到不同的像素，EL元件806的亮度也将有差异。这对于使用模拟灰度方法的显示器件尤其成为一个问题。
最近已经提出可以纠正这类TFT的阈值离散。图10所示结构可以作为这种提议的一个例子(参考专利文献1)。
[专利文献1]国际公开号99-48403小册子(p.25，图3，图4)。
图10A所示的像素具有源信号线1001、第一到第三栅极信号线1002到1004、TFT 1005至1008、电容器装置1009(C2)和1010(C1)、EL元件1011、电流源线1012，以及电源线1013。
TFT 1005的栅电极连接到第一栅极信号线1002，TFT 1005的第一电极连接到源信号线1001以及TFT 1005的第二电极连接到电容器装置1009的第一电极。电容器装置1009的第二电极连接到电容器装置1010的第一电极，电容器装置1010的第二电极连接到电流源线1012。TFT 1006的栅电极连接到电容器装置1009的第二电极和电容器装置1010的第一电极，TFT 1006的第一电极连接到电流源线1012，TFT 1006的第二电极连接到TFT 1007的第一电极和TFT 1008的第一电极。TFT 1007的栅电极连接到第二栅极信号线1003，TFT 1007的第二电极连接到电容器装置1009的第二电极。TFT 1008的栅电极连接到第三栅极信号线1004，TFT 1008的第二电极连接到EL元件1011的第一电极。EL元件1011的第二电极连接到电源线1013，且与电流源线1012具有相互电位差。
使用图10A和10B以及图11A至11F说明了动作。图10B展示了输入到源信号线1001和第一至第三栅极信号线1002至1004的图像信号，并展示了脉冲时序。图10B被分成部分I至VIII，对应于图11A至11F所示的每个动作。而且，使用四个TFT的结构作为图10A和10B所示像素的例子，四个TFT都是p型TFT。因此当低电平信号输入至TFT的栅电极时TFT导通，当高电平信号输入时截止。而且，尽管这里展示的输入到源极信号线1001的图像信号具有脉冲波形，以便仅为了表明输入周期，但预定的模拟电位也可以用于模拟灰度方法。
首先，低电平输入到第一和第三栅极信号线1002和1004，并且TFT 1005和1008导通(部分I)。然后第二栅极信号线1003变成低电平，TFT 1007导通。如图11A所示，电荷堆积在电容器装置1009和1010中。当电容器装置1010的两个电极之间的电位差，换言之当电容器装置1010维持的电压超过TFT 1006的阈值|Vth|时，TFT 1006导通(第II部分)。
之后第三栅极信号线1004变为高电平，TFT 1008截止。因此积累在电容器装置1009和1010中的电荷再一次移动，电容器装置1010中存储的电压立刻变成等于|Vth|。如11B所示，此时电流源线1012的电位和源极信号线1001的电位都是电位VDD，因此电容器装置1009中保持的电压也变为等于|Vth|。因此TFT 1006很快截止。
如上所述，电容器装置1009和1010中保持的电压变为等于|Vth|之后，第二栅极信号线1003变为高电平，TFT 1007截止(第IV部分)。因此通过该动作|Vth|存储在电容器装置1009中，如图11C所示。
等式(1)为此时存储在电容器装置1010(C1)中的电荷Q1。同样地，等式(2)为此时存储在电容器装置1009(C2)中的电荷Q2。
[等式(1)]                        .........................(1)
Q1＝C1×|Vth|
[等式(2)]
Q2＝C2×|Vth|               ........................(2)
然后，如图11D所示，进行图像信号的输入(第V部分)。图像信号输出到源极信号线1001，源极信号线1001的电位从电位VDD变为图像信号的电位VData(这里TFT 1006是p沟道TFT，因此VDD＞VData)。如果TFT1006的栅电极电位取为电位Vp，在结点的电荷取为Q，那么由于守恒定律电容器装置1009和1010中包括的电荷为等式(3)和等式(4)。
[等式(3)]
Q+Q1＝C1×VDD-Vp)               ..........................(3)
[等式(4)]
Q-Q2＝C2×(Vp-VData)            ...........................(4)
由等式(1)到(4)，TFT 1006的栅电极的电位Vp可以由等式(5)表示。
[等式(5)]
Vp = C 1 C 1 + C 2 V DD + C 2 C 1 + C 2 V Data - | V th | . . . ( 5 )
因此TFT 1006的栅极和源极之间的电压VGS由等式(6)表示。
[等式(6)]
V GS = V p - V DD = C 2 C 1 + C 2 ( V Data - V DD ) - | V th |
= C 2 C 1 + C 2 ( V Data - V DD ) + V th . . . ( 6 )
术语Vth包含于等式(6)的右边。也就是说，每个像素的TFT 1006的阈值电压从源极信号线1001加入图像信号输入，且由电容器装置1009和1010存储这些电压。
当图像信号的输入完成时第一栅极信号线1002变成高电平，TFT 1005截止(第VI部分)。然后源极信号线1001返回预定电位(第VII部分)。因此完成写入图像信号到像素的工作(图11E)。
然后第三栅极信号线1004变成低电平，TFT1008导通，由于电流流入EL元件1011，因此EL元件1011发光，如图11F所示。此时流入EL元件1011的电流量取决于TFT 1006的栅极和源极之间的电压，TFT 1006中流动的漏极电流IDS用等式(7)表示。
[等式(7)]
I DS = β 2 ( V GS - V th ) 2 = β 2 { C 2 C 1 + C 2 ( V Data - V DD ) } 2 . . . ( 7 )
从等式(7)可以看出TFT 1006的漏极电流IDS不依赖阈值Vth。因此即使每一像素的TFT 1006的阈值离散，流入每一像素的EL元件1011的电流值也不改变。因此电流根据图像信号VData正确地流入EL元件1011。
但是，等式(7)中的漏极电流IDS取决于上述结构的电容C1和C2。也就是说，如果电容器装置1009和1010的电容值离散，那么漏极电流IDS离散。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种能够改正由于上述问题的TFT阈值离散的半导体器件，特别，提供一种具有不受电容值离散影响结构的半导体器件。此外，本发明的目的是提供驱动该半导体器件的方法。
使用图14A至14E说明本发明的工作原理。分析图14A或14B的电路。开关元件1403和1413是由输入信号控制的元件，且可以是能够处于导电态或非导电态的元件。例如，可以采用如TFT元件，通过输入信号可以选择导通或截止。
而且，将当电位差施加到该元件的两个电极时仅在一个方向形成电流的该元件定义为整流元件。二极管和在其栅极和漏极之间短路的TFT(该状态指二极管连接)可以作为整流元件的例子。
分析，其中开关元件1403和1413、电容器装置1402和1412以及整流元件1401和1411按如图14A和14B所示连接的电路。整流元件1401使用p沟道TFT，整流元件1411使用n沟道TFT。
每个电路中的端子用α、β、γ以及δ表示。固定电位施加至每个端子α至γ。在图14A中施加到端子α和β的电位取为Vss，施加到端子γ的电位取为VReset(VReset≥Vss+|VthP|，VthP是整流元件1401的阈值)。在图14B中施加到端子α和β的电位取为Vx，施加到端子γ的电位取为VReset(VReset≤Vx-|VthN|，VthN是整流元件1411的阈值)。
在图14C中由符号i表示的期间中开关元件1403和1413导通。在图14A中，整流元件TFT 1401的栅电极和漏电极的电位降为Vss。另一方面，在图14B中，整流元件TFT 1411的栅电极和漏电极的电位上升为Vx。两个TFT 1401和TFT1411的源极和漏极之间的电压高于阈值电压的绝对值，因此两个TFT导通。
在图14C中由符号ii表示的期间中开关元件1403和1413变为非导电。此时TFT 1401和1411都导通，在每个TFT的源极和漏极之间形成电流。在图14A中TFT 1401的栅电极和漏电极的电位增加，在图14B中TFT 1411的栅电极和漏电极的电位下降。因此TFT 1401的源极和漏极之间的电压和TFT 1411的源极和漏极之间的电压，换言之TFT 1401和1411的栅极和源极之间的电压变得更小。
因此TFT 1401和1411每个的栅极和源极之间的电压等于它们各自的TFT的阈值。因此TFT 1401和1411截止。此时通过电容器装置1402和1412存储TFT 1401和1411的漏电极和端子电位之间的电势差。
因此在图14C中由符号iii表示的期间从图14A中的端子δ输出VReset-|VthP|，从图14B中的端子δ输出VReset+|VthN|。
从图14A和14B都能够看出TFT1401和1411的阈值电压可以输出。例如，如果该状态下信号输入到端子α，通过电容器装置1402和1412发生电容耦合，端子δ的电位改变输入信号的电压量。TFT阈值电压已经出现在端子δ，因此根据输入的信号施加了TFT阈值电压量校正。
也可以使用具有同样工作原理的不同结构，如图14D和14E所示，其中形成二极管1410或电容器装置1420替换开关元件1403，通过减小端子β的电位(这里Vss)，TFT 1401的栅电极和漏电极电位降低。此时端子δ的电位降到Vss+|VthD|，(VthD是二极管1410的阈值)。假如在TFT 1401的栅电极和漏电极的电位开始减少之后端子β的电位增加(这里是VDD)，那么图14D中电流在相反方向不流动，因此这类似于开关元件不导通。
注意，尽管这里TFT 1401使用p沟道TFT，但是也可以使用n沟道TFT。在此情况下，TFT 1401的漏电极和栅电极连接到端子γ侧。类似地，尽管TFT1411使用n沟道TFT，但是也可以使用p沟道TFT。对于这种情况，TFT 1411的漏电极和栅电极连接到端子γ侧。
此外，TFT 1401和1411也可以使用二极管。这里使用的二极管，除具有标准p-n结的二极管外，也可以使用具有上述二极管连接的TFT。
校正发光器件中的TFT阈值离散和减小EL元件的亮度离散作为这里的目的，下面说明该目的以及完成该目的的方法。但是，本发明的工作原理不局限于TFT阈值离散的校正，当然也可以将本发明应用于其他电子电路。
下面论述本发明的结构。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
整流元件的第一电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
具有第一电极的第一整流元件；
具有第一电极的第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一整流元件的第一电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极；
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；
具有大于或等于电位V3和小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的信号输入到电容器装置的第二电极；以及
当整流元件的阈值电压取为Vth时从整流元件的第二电极获得具有等于(V1+|Vth|)、V2以及(V1+|Vth|±VData)的任一电位的信号。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极；
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；
具有大于或等于电位V3和小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的信号输入到电容器装置的第二电极；以及
当整流元件的阈值电压取为Vth时从整流元件的第二电极获得具有等于(V1-|Vth|)、V2以及(V1-|Vth|±VData)的任一电位的信号。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
第一整流元件；
第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极；
具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电位的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；
具有大于或等于电位V3和小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的第二信号输入到电容器装置的第二电极；以及
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1和第二整流元件的阈值电压取为Vth2时，从第一整流元件的第二电极获得具有等于(V1-|Vth1|)、(V2+Vth2)以及(V1-|Vth1|±VData)的任何一电位的信号。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件包括：
第一整流元件；
第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极。
具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电压幅度的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；
具有大于或等于电位V3以及小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的第二信号输入到电容器装置的第二电极；以及
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1和第二整流元件的阈值电压取为Vth2时从第一整流元件的第二电极获得具有等于(V1+Vth1)、(V2’-Vth2)以及(V1+Vth1±VData)的任一电位的信号。
根据本发明，提供一种半导体器件，其特征在于：
使用其栅极和其漏极之间有连接的晶体管形成整流元件；
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是n沟道晶体管，那么V1＜V2；以及
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是p沟道晶体管，那么V1＞V2。
根据本发明，提供一种半导体器件，其特征在于：
使用其栅极和其漏极之间有连接的晶体管形成第一整流元件；
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是n沟道晶体管那么V1＜V2；以及
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是p沟道晶体管那么V1＞V2。
根据本发明，提供一种半导体器件，还包括一个晶体管，其特征在于晶体管的栅电极电连接到电容器装置的第一电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该半导体器件包括多个像素，每个像素包括：
源极信号线；
第一栅极信号线；
第二栅极信号线；
复位电源线；
电流源线；
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
第四晶体管；
电容器装置；以及
发光元件，
其特征在于：
第一晶体管的栅电极电连接到第一栅极信号线；
第一晶体管的第一电极电连接到源极信号线；
第一晶体管的第二电极电连接到电容器装置的第一电极；
电容器装置的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；
第二晶体管的第二电极电连接到复位电源线；
第三晶体管的第一电极电连接到电流源线；
第三晶体管的第二电极电连接到发光元件的第一电极；
第四晶体管的栅电极电连接到第二栅极信号线；
第四晶体管的第一电极电连接到源极信号线或第一晶体管的第二电极；以及
第四晶体管的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该半导体器件包括多个像素，每个像素包括：
源极信号线；
第一栅极信号线；
第二栅极信号线；
复位电源线；
电流源线；
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
电容器装置；
二极管；以及
发光元件，
其特征在于：
第一晶体管栅电极电连接到第一栅极信号线；
第一晶体管的第一电极电连接到源极信号线；
第一晶体管的第二电极电连接到电容器装置的第一电极；
电容器装置的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；
第二晶体管的第二电极电连接到复位电源线；
第三晶体管的第一电极电连接到电流源线；
第三晶体管的第二电极电连接到发光元件的第一电极；
二极管的第一电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；以及
二极管的第二电极电连接到第二栅极信号线。
根据本发明，提供一种半导体器件，该半导体器件包括多个像素，每个像素包括：
源极信号线；
第一栅极信号线；
第二栅极信号线；
复位电源线；
电流源线；
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
第一电容器装置；
第二电容器装置；以及
发光元件，
其特征在于：
第一晶体管栅电极电连接到第一栅极信号线；
第一晶体管的第一电极电连接到源极信号线；
第一晶体管的第二电极电连接到第一电容器装置的第一电极；
第一电容器装置的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；
第二晶体管的第二电极电连接到复位电源线；
第三晶体管的第一电极电连接到电流源线；
第三晶体管的第二电极电连接到发光元件；
第二电容器装置的第一电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；以及
第二电容器装置的第二电极电连接到第二栅极信号线。
根据本发明，提供一种半导体器件，该半导体器件包括多个像素，每个像素包括：
源极信号线；
第一栅极信号线；
第二栅极信号线；
第三栅极信号线；
复位电源线；
电流源线；
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
第四晶体管；
第五晶体管；
第一电容器装置；
第二电容器装置；以及
发光元件，
其特征在于：
第一晶体管的栅电极电连接到第一栅极信号线；
第一晶体管的第一电极电连接到源极信号线；
第一晶体管的第二电极电连接到第一电容器装置的第一电极；
第一电容器装置的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；
第二晶体管的第二电极电连接到复位电源线；
第三晶体管的第一电极电连接到电流源线；
第三晶体管的第二电极电连接到发光元件；
第四晶体管的栅电极电连接到第二栅极信号线；
第四晶体管的第一电极电连接到源极信号线或第一晶体管的第二电极；
第四晶体管的第二电极电连接到第二晶体管的栅电极、第二晶体管的第一电极以及第三晶体管的栅电极；
第二电容器装置的第一电极电连接到第一晶体管的第二电极；
第二电容器装置的第二电极电连接到第三晶体管的第二电极；
第五晶体管的栅电极电连接到第三栅极信号线；
第五晶体管的第一电极电连接到第三晶体管的第二电极；以及
第五晶体管的第二电极连接等于或小于发光元件的第二电极电位的电源电位。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其特征在于：
擦除晶体管的栅电极电连接到擦除栅极信号线；
擦除晶体管的第一电极电连接到电流源线；以及
擦除晶体管的第二电极电连接到第三晶体管的栅电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其特征在于：
擦除晶体管的栅电极电连接到擦除栅极信号线；
擦除晶体管的第一电极电连接到电流源线；以及
擦除晶体管的第二电极电连接到第一晶体管的第二电极。
根据本发明，提供一种半导体器件，该器件还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其特征在于：
在电流源线和第三晶体管的第一电极之间，或在第三晶体管的第二电极和发光元件的第一电极之间形成擦除晶体管；以及
擦除晶体管的栅电极电连接到擦除栅极信号线。
根据本发明，提供一种半导体器件，其特征在于第二晶体管和第三晶体管具有相同的极性。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极；以及
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当整流元件的阈值电压取为Vth时，
使开关元件导通以及将整流元件的第二电极的电位设为V2的第一步骤；以及
使开关元件非导通，使整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1+Vth)的第二步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极。
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；以及
具有大于或等于电位V3以及小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的信号输入到电容器装置的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当整流元件的阈值电压取为Vth时，
使开关元件导通以及将整流元件的第二电极的电位设为V2的第一步骤；
使开关元件非导通，使整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1+Vth)的第二步骤；以及
将电容器装置的第二电极的电位改变VData以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1+Vth±VData)的第三步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极；以及
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当整流元件的阈值电压取为Vth时，
使开关元件导通以及将整流元件的第二电极的电位设为V2的第一步骤；以及
使开关元件非导通，使整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1-|Vth|)的第二步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
整流元件；
电容器装置；以及
开关元件，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到整流元件的第一电极；
整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和开关元件的第一电极；
第二电源的电位V2施加到开关元件的第二电极；以及
将具有大于或等于电位V3和小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的信号输入到电容器装置的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当整流元件的阈值电压取为Vth时，
使开关元件导通以及将整流元件的第二电极的电位设为V2的第一步骤；
使开关元件非导通，使整流元件的电极之间的电压收敛于阈值电压Vth以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1-|Vth|)的第二步骤；以及
将电容器装置的第二电极的电位改变VData以及将整流元件的第二电极的电位设为(V1-|Vth|±VData)的第三步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，其特征在于：
该半导体器件还包括晶体管；以及
晶体管的栅电极电连接到整流元件的第二电极。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
具有第一电极和第二电极的第一整流元件；
具有第一电极和第二电极的第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极；以及
具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电位的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1以及第二整流元件的阈值电压取为Vth2时，
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2以及将第一整流元件的第二电极的电位设为(V2+Vth2)的第一步骤；以及
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2’，使第一整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth1，以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V1-|Vth1|)的第二步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
第一整流元件；
第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极；
将具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电位的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；以及
具有大于或等于电位V3以及小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的第二信号输入到电容器装置的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1以及第二整流元件的阈值电压取为Vth2时，
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V2+Vth2)的第一步骤；以及
将第二电容器装置的第二电极电位设为V’2，使第一整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth1，以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V1-|Vth1)的第二步骤；以及
将电容器装置的第二电极电位改变VData以及将第一整流元件的第二电极的电位设为(V1-|Vth1|±VData)的第三步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
第一整流元件；
第二整流元件；以及
电容器装置；
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极；以及
具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电位的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1以及第二整流元件的阈值电压取为Vth2时，
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2’以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V2’-|Vth2|)的第一步骤；以及
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2，使第一整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth1，以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V1+Vth1)的第二步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，该半导体器件包括：
第一整流元件；
第二整流元件；以及
电容器装置，
其特征在于：
第一电源的电位V1施加到第一整流元件的第一电极；
第一整流元件的第二电极电连接到电容器装置的第一电极和第二整流元件的第一电极。
具有大于或等于电位V2以及小于或等于电位V2’的电位的第一信号输入到第二整流元件的第二电极；以及
具有大于或等于电位V3和小于或等于(V3+电位VData)，或大于或等于(V3-VData)以及小于或等于V3的电位的第二信号输入到电容器装置的第二电极；
驱动该半导体器件的方法包括：
当第一整流元件的阈值电压取为Vth1以及第二整流元件的阈值电压取为Vth2时，
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2’以及将第一整流元件的第二电极的电位设为(V2’-|Vth2|)的第一步骤；
将第二电容器装置的第二电极电位设为V2，使第一整流元件的两个电极之间的电压收敛于阈值电压Vth1，以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V1+Vth1)的第二步骤；以及
将电容器装置的第二电极电位改变VData以及将第一整流元件的第二电极电位设为(V1+Vth1±VData)的第三步骤。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，其特征在于：
该半导体器件还包括晶体管；以及
晶体管的栅电极电连接到第一整流元件的第二电极。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，其特征在于：
整流元件由其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管形成；
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是n沟道晶体管那么V1＜V2；以及
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是p沟道晶体管那么V1＞V2。
根据本发明，提供一种驱动半导体器件的方法，其特征在于：
第一整流元件由其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管形成；
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是n沟道晶体管那么V1＜V2；以及
如果在其栅极和其漏极之间具有连接的晶体管是p沟道晶体管那么V1＞V2。
附图说明
在附图中：
图1A和1B是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图2A至2E是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图3A至3E是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图4A至4C是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图5A至5C是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图6A至6C是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图7A至7D是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图8是展示一般发光器件中的像素结构的示图；
图9A至9C是用于说明结合数字灰度方法和时间灰度方法的方法图；
图10A和10B是用于说明能够校正TFT阈值离散的发光器件的像素例子以及该发光器件像素的工作的示图；
图11A至11F是用于说明能够校正TFT阈值离散的发光器件的像素例子以及该发光器件像素的工作的示图；
图12A至12C是用于说明本发明中使用的结合数字灰度方法和时间灰度方法的方法的工作图；
图13A至13H是展示能够应用本发明的电子设备例子的示图；
图14A至14E是用于说明本发明的工作原理的示图；
图15A至15C是发光器件的上表面图和剖面图；
图16A和16B是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图17A至17E是用于说明本发明的实施方式以及实施方式的工作的示图；
图18A至18C是用于说明使用模拟信号方法的发光器件的轮廓图；
图19A和19B分别展示用于图18A至18C中的源极信号线驱动器电路和栅极信号线驱动器电路结构的例示图；
图20A和20B是用于说明使用数字信号方法的发光器件的轮廓图；
图21A和21B分别展示用于图20A至20C中的源极信号线驱动器电路和栅极信号线驱动器电路结构的例示图；
图22是具有图1A和1B所示结构的像素布局的例示图；
图23A和23B是展示使用本发明的阈值校正原理的电流源电路结构的例示图；
图24A和24B是展示使用本发明的阈值校正原理的电流源电路结构的例示图；
图25A和25B是表示使用本发明的阈值校正原理的电流源电路结构的例子的示图；以及
图26A和26B是展示使用本发明的阈值校正原理的电流源电路结构的例示图。
具体实施方式
实施方式1
本发明的实施方式1展示在图1A中。实施方式1具有源极信号线101、第一栅极信号线102、第二栅极信号线103、TFT104至107、电容器装置108、EL元件109、复位电源线110、电流源线111以及电源线112。此外，还可以形成用于存储图像信号的存储电容器装置113。
TFT104的栅电极连接到第一栅极信号线102，TFT104的第一电极连接到源极信号线101，TFT104的第二电极连接到电容器装置108的第一电极。TFT105的栅电极和第一电极彼此连接，且还连接到电容器装置108的第二电极。TFT105的第二电极连接到复位电源线110。TFT106的栅电极连接到电容器装置108的第二电极和TFT105的第一电极和栅电极。TFT106的第一电极连接到电流源线111，TFT106的第二电极连接到EL元件109的第一电极。EL元件109的第二电极连接到电源线112，且与电流源线111具有相互电势差。TFT107的栅电极连接到第二栅极信号线103，TFT107的第一电极连接到源极信号线101，TFT107的第二电极连接到TFT106的栅电极。当形成存储电容器装置113时，可以在TFT106的栅电极和可以获得固定电位的位置之间形成，可以获得固定电位的位置如电流源线111。
图1B展示了输入到第一和第二栅极信号线的脉冲时序。使用图1A和1B以及图2A至2D说明动作。注意尽管这里使用的结构中TFT104和107是n沟道TFT，TFT105和106是p沟道TFT，但是假若它们起简单的开关元件作用，TFT104和107可以具有任一极性。
复位电源线110的电位是VReset，电流源线111的电位是VDD，VReset＜VDD。源极信号线101的电位最初变为Vss(Vss＜VReset)，此外，第二栅极信号线103的电位变为高电平以及TFT107导通。因此TFT105和106的栅电极电位下降。TFT106的栅极和源极之间的电压很快变得小于阈值，TFT106导通。TFT105的栅极和源极之间的电压也变得小于阈值，且TFT105也导通(见图2A)。尽管在图2A中此时TFT104截止，但是在此期间它也可以导通。
当TFT105导通时从复位电源线110到TFT105到TFT107以及到源极信号线101形成电流路径。因此在TFT105导通之后，第二栅极信号线103变为低电平且TFT107截止。同时第一栅极信号线102变为高电平，TFT104导通。因此电荷如2B所示移动。TFT105导通，因此TFT105和106的栅电极电位增加。当TFT105的栅极和源极之间的电压，也就是说，TFT105的源极和漏极之间的电压变得等于阈值时，由于TFT105的栅极和漏极连接，因此此时TFT105截止。此时TFT105和106的栅电极的电位是(VReset-|Vth|)。但是，关注电容器装置108，电荷堆积以致电容器装置108的两个电极之间的电压变为(VReset-|Vth|-Vss)。
然后从源极信号线101输入图像信号(见图2C)。源极信号线的电位从Vss改变VData。由于与电容器装置108电容耦合，TFT105和106的栅电极的电位也改变VData。此时TFT105不导通。下面论述此时VData值的条件。另一方面，TFT106的源极电位是VDD(VDD＞VReset)，TFT106的栅极和源极之间的电压变为(VReset-|Vth|+VData-VDD)。对应于TFT106的栅极和源极之间电压的漏极电流提供给EL元件109，EL元件109发光(见图2D)。
这里使用图2E说明复位电源线110的电位VReset、电流源线111的电位VDD、源极信号线101的电位以及图像信号VData大小之间的关系。
首先，固定的电位大小关系遵循Vss＜VReset＜VDD。
接下来，考虑TFT105和106的栅电极电位。由于图2A的初始化，TFT105和106的栅电极电位变为由图2E中的符号[1]所示的电位，亦即Vss。在进行阈值存储期间，TFT105和106的栅电极电位上升，最终达到图2E中由符号[2]所示的电位，亦即，(VReset-|Vth|)。然后当图像信号输入时电位又从符号[2]所示的电位改变VData。在VData是负值的情况下TFT105和106的栅电极电位变得比符号[2]的电位低。也就是说，TFT105的栅极和源极之间的电压变得低于阈值，TFT105导通，这与先前的条件相反。因此VData必须是正值。由于输入图像信号，TFT105和106的电位变为由图2E中的符号[3]所示的电位，亦即，(VReset-|Vth|+VData)。而且，如果TFT106的栅电极电位高于VDD-|Vth|，那么TFT106截止，因此图像信号VData能够采取的电位值的范围是由图2E中的参考标记200表示的范围。换言之，必需遵循以下关系：0≤VData≤VDD-VReset(优选0＜VData≤VDD-VReset以保证TFT105截止)。但是，在灰度0处，亦即，当EL元件109处于完全不发光状态，那么可以应用稍微高于TFT106截止电位的电位，换言之，稍微高于(VDD-VReset)。
此时VData越靠近零，TFT106的栅极和源极之间的电压绝对值越大，因此EL元件109的亮度变得越高。VData变得越大，TFT106的栅极和源极之间的电压绝对值越小，因此EL元件109的亮度越低。
通过在一个屏幕上执行上述工作进行图像显示。如上所述，本发明仅通过使用电容器装置108完成阈值存储，因此可以精确的进行阈值校正，而没有电容值离散影响EL元件109中流动的电流值。
实施方式2
提出一种不同于上述模拟灰度方法的数字灰度方法，仅以两种状态控制EL元件109，一种状态具有100％的亮度和另一种状态具有0％的亮度，通过使用一个区，其中TFT阈值等难以影响导通电流。通过该方法仅可以获得两种灰度，白色和黑色，因此通过将该方法与时间灰度方法、表面积灰度方法等结合实现多种灰度。
术语时间灰度方法指其中通过利用EL元件109发光的时间差可以实现可见亮度差的方法。该方法的工作将在本说明书的其他部分详细描述，仅有两种状态的EL元件109，亦即发光和不发光，需要与这类驱动方法一起使用。因此图像信号VData仅需要施加两种电位，即，高电平和低电平。
这里TFT106是p沟道TFT，因此当VData是低电平时EL元件109发光，当VData是高电平时EL元件109不发光。根据实施方式1所示的VData的条件，VData电位是在由图2E中的参考标记200所示的范围内，且当VData是低电平时能提供尽可能多的电流给EL元件109。此外，还可以使用TFT105没有导通时的电位。换言之，可以使用等于或稍微大于(VReset-|Vth|)的电位。另一方面，当VData是高电平时可以使用能保证TFT106截止的电位。该情况并不特别需要电位在由参考标记200表示的范围内。相反，最好输入由高于参考标记200表示的范围的电位(例如，VDD等等)。
实施方式3
其中一些TFT连接不同的例子展示在图3A中作为第三实施方式。尽管总的来说类似于图1A所示的结构，但是有一点不同，即TFT307的第一电极连接到TFT304的第二电极，而不是连接到源极信号线。
下面图3B至3E说明工作过程。复位电源线310的电位是VReset，电流源线311的电位是VDD，VReset＜VDD。首先，源极信号线301的电位变为Vss(Vss＜VReset)，此外，第一和第二栅极信号线302和303的电位变为高电平，同时TFT304和307导通。因此TFT305和306的栅电极电位下降。TFT305的栅极和源极之间的电压很快变得低于TFT305的阈值，TFT305导通，TFT306的栅极和源极之间的电压变得低于TFT306的阈值，TFT306也导通(见图3B)。
由于TFT305导通，从复位电源线310到TFT305到TFT307到TFT304以及到源极信号线301形成电流路径。因此在TFT305和306导通和TFT307截止之后第二栅极信号线303立即变为低电平。因此形成如图3C所示的电荷运动。TFT305导通，因此TFT305和306的栅电极电位上升。这里，TFT305的栅极和漏极连接，因此，当TFT305的栅极和源极之间的电压，亦即，TFT305的源极和漏极之间的电压变得等于阈值Vth时，TFT305截止。此时TFT305和306的栅电极电位是(VReset-|Vth|)。但是，关注电容器装置308，电荷积聚了第二电极的电位改变量。
然后从源极信号线301输入图像信号(见图3D)。源极信号线301的电位从Vss改变VData。由于与电容器装置308电容耦合，TFT305和306的栅电极电位也改变VData。此时TFT305没有导通。另一方面，TFT306的源极电位是VDD(VDD＞VReset)，TFT306的栅极和源极之间的电压变为(VReset-|Vth|+VData-VDD)。对应于TFT306的栅极和源极之间电压的漏极电流提供给EL元件309，EL元件309发光(见图3E)。
实施方式4
这里说明数字灰度方法和时间灰度方法结合的方法。图9A所示像素结构是可以用这类方法驱动的一个例子。除开关TFT904、驱动器TFT905之外通过使用擦除TFT906可以精密地控制发光时间的长度。
如图9B所示，当数字灰度方法和时间灰度方法结合时，一个帧周期被分成多个子帧周期。如图9C所示，每一子帧周期具有访问(写入)期和持续(发光)期，此外，如果必要的话还有擦除期。可以使用灰度表示的方法，例如，对应于显示位数目形成子帧周期数目，每一子帧周期中持续(发光)期的长度取为2(n-1)：2(n-2)：...：2：1。每个持续(发光)期选择EL元件发光或不发光，通过利用一个帧周期中EL元件发光的全部时间长度差值进行灰度表示。公认亮度随着较长的总发光期增加，随着较短的总发光期减小。图9B展示4-位灰度例子，且一个帧周期被分成四个子帧周期。通过子帧周期与持续(发光)期结合，可以表示24＝16灰度。注意帧周期的划分数不局限于四个，且还可以进一步将帧周期分为更多子帧周期。
而且，并不总要求在灰度期间的持续(发光)期的相对长度表示为2(n-1)：2(n-2)：...：2：1。
当通过该方法形成多个灰度时，更少位的持续(发光)期长度变得很短，因此持续(发光)期完成和下一个访问期立即开始之后形成一个周期，在该周期中不同的子帧周期的访问(写入)期重叠。在此情况下，输入至某一像素的图像信号同时还输入到不同的像素，因此不能执行校正显示。为了解决该问题，形成擦除期，且在图9B中的Ts3和Ts4之后形成，以便访问(写入)期属于邻近的子帧周期而不重叠。擦除期不形成在SF1和SF2中，SF1和SF2具有长的持续(发光)期且其中不关心属于相邻子帧周期的访问(写入)期重叠。
图4A展示数字灰度方法和时间灰度方法结合的方法，其中第三栅极信号线414和擦除TFT415加入到实施方式1中所示的像素结构中。擦除TFT415的栅电极连接到第三栅极信号线414，擦除TFT415的第一电极连接到TFT406的栅极信号线，擦除TFT415的第二电极连接到电流源线411。而且，在形成用于存储图像信号的存储电容器装置413的情况下，存储电容器装置可以在TFT406的栅电极和可以获得固定电位的位置之间形成。在图4A至4C中，存储电容器装置413形成在TFT406的栅电极和电流源线411之间，但是，它也可以在例如TFT406的栅电极和上一级栅极信号线之间形成。而且，它也可以在TFT404的第二电极和固定电位例如电流源线411之间形成，且如果希望存储电容更大也可以都形成。
从初始化到图像信号的输入以及到发光的工作类似于实施方式1中提供的说明。注意在初始化、图像信号输入以及持续(发光)期过程中擦除TFT415截止。
这里使用图4A至4C、图12A到12C说明从持续(发光)期到擦除期的工作。图12A类似于图9B所示的示图，一个帧周期具有四个子帧周期。如图12B所示，具有短的持续(发光)期的子帧周期SF3和SF4每个都具有擦除期Te3和Te4。这里取持续期SF3的过程中的工作作为说明的例子。
在图像信号的输入完成之后，对应于TFT406的栅极和源极之间电压的电流流入EL元件409，如图4B所示。然后当相应的持续(发光)期时间完成时脉冲输入到第三栅极信号线414，第三栅极信号线416变为高电平，TFT415导通。TFT406的栅极和源极之间的电压为零，如图4C所示。因此通过该工作TFT406截止，流入EL元件409的电流被切断。因此EL元件409被迫变为不发光状态。
用于这些工作的时序展示在图12C中。进行初始化、存储阈值以及写入图像信号的时间均包含在访问(写入)期中。持续(发光)期之后脉冲输入至第三栅极信号线414，EL元件409变为不发光，直到当下一个脉冲输入到第二栅极信号线403以及初始化开始之后擦除期开始。
实施方式5
在实施方式5中使用图5A到5C说明使用不同于实施方式4的结构执行擦除工作的例子。
图5A展示了类似实施方式4的具有擦除TFT415的结构。但是，尽管在实施方式4中TFT415的第一电极连接到TFT406的栅电极，也就是连接到的电容器装置408的第二电极，但是在图5中TFT415的第一电极连接到电容器408的第一电极。
如图5B所示在完成图像信号的输入之后，对应于TFT406的栅极和源极之间电压的电流流入EL元件409。然后当相应的持续(发光)期完成的时间到达时，一个脉冲输入到第三栅极信号线414，变为高电平，TFT415导通。如图5C所示，电容器装置408的第一电极的电位变为VDD。因此TFT406的栅电极电位变得高于VDD，因此栅极和源极之间的电压为正值。因此通过该工作TFT406截止，流到EL元件409的电流被切断，EL元件409被迫变为不发光状态。
擦除期的过程中工作是这样：通过使TFT406的栅极和源极之间的电压为TFT406截止的电压，切断流到EL元件409的电流，TFT406起驱动器TFT的作用以便提供电流到EL元件409。只要工作基于该原理，并不限于擦除TFT415的放置。
实施方式6
在实施方式4和5的擦除期过程中的工作是这样：通过使TFT406的栅极和源极之间的电压为TFT406截止的电压，切断流到EL元件409的电流，TFT406起驱动器TFT的作用以便提供电流到EL元件409。图6A展示了使用另一方法的例子。在实施方式4和5中擦除TFT415形成在电流源线411和TFT406的栅电极之间，或形成在电流源线411和电容器装置408的第一电极之间。但是，在实施方式6中擦除TFT415形成在TFT406和EL元件409之间。亦即，用实施方式6的方法TFT增加到从电流源线到TFT406和到EL元件409的路径的任一位置处，且通过将该TFT截止切断到EL元件409的电流供应。
初始化、图像信号的输入以及发光类似于实施方式4和5。但是，擦除TFT415仅在持续(发光)期导通，且电流如图6B所示流动。在初始化、图像信号的输入以及擦除期过程中TFT415截止，流到EL元件409的电流被切断。
下面说明实施方式6与实施方式4和5之间工作的不同之处。在实施方式4和5中通过将擦除TFT415导通一次，控制TFT406的栅极和源极之间的电压，因此该工作执行之后EL元件409不发光，直到下一个图像信号写入。因此，在擦除期开始时输入到第三栅极信号线414的脉冲可以是短脉冲输入，如图12C所示。但是，在实施方式6中，在整个持续(发光)期擦除TFT415必需导通，且因此每一子帧周期必需输入脉冲到第三栅极信号线415，脉冲长度等于持续(发光)期。
而且，在实施方式4、5以及6中尽管擦除TFT415使用n沟道TFT，但是在实施方式6中对极性没有特别的限制因为擦除TFT415仅起开关元件的作用。
实施方式7
在实施方式1至6中在图像信号输入之前通过使用某一TFT进行初始化工作。具体地，获得在栅电极和漏电极之间具有连接的TFT的源极和漏极之间出现的阈值。相反，在图7A中用二极管713替代TFT。二极管713的第一电极连接到TFT706的栅电极，二极管713的第二电极连接到第二栅极信号线703。而且，如果为了存储图像信号形成电容器装置712，那么电容器装置可以在TFT706的栅电极和可以获得固定电位的位置之间形成，可以获得固定电位的位置如电流源线710。而且，电容器装置712也可以在TFT704的第二电极和可以获得固定电位的位置之间形成，可以获得固定电位的位置如电流源线710。如果想要大的存储电容值也可以在两个位置都形成。
只有初始化过程中的工作不同于实施方式1。这里省略有关图像信号的输入、发光工作的说明。用图7B说明初始化工作。
首先，第二栅极信号线703的电位设为高电平(例如，VDD)。在初始化时如果第二栅极信号线702的电位设为低电平(例如，Vss)那么施加正向偏压到二极管713。如图7B所示从具有高电位的结点到具有低电位的结点形成电流，TFT705的栅电极电位和TFT706的栅电极电位下降。TFT705的栅极和源极之间的电压很快变得小于阈值电压，TFT705导通。此后，TFT706的栅极和源极之间的电压也变得小于阈值电压，TFT706也导通。此时完成初始化，第二栅极信号线703的电位再一次变为高电平。此时反向偏压施加到二极管713，在进行图像信号输入和发光工作期间电流不流动。
然后类似实施方式1，对应于输入图像信号的电流流入EL元件708，EL元件708发光。
图7C展示了形成电容器装置714替代二极管713的例子。电容器装置714的第一电极连接到TFT706的栅电极，电容器装置714的第二电极连接到第二栅极信号线703。在此情况下，工作类似于图7B所示。首先，第二栅极信号线703的电位设为高电平，在初始化时第二栅极信号线703的电位设为低电平。此时TFT705截止，因此由于与电容器装置714电容耦合TFT705和706的栅电极电位下降。TFT705的栅极和源极之间的电压很快变得小于阈值电压，TFT705导通。然后，TFT706的栅极和源极之间的电压变得小于阈值电压，TFT706也导通。
然后TFT704导通，执行图像信号的输入。此时，第二栅极信号线703是低电平，但是，在图像信号输入期间也可以设为高电平。
然后，类似实施方式1，对应于输入图像信号的电流流入EL元件708，EL元件708发光。
实施方式8
通过构造在衬底中的TFT等形成的具有集成地形成的像素部分和周边电路的显示器件具有小尺寸和轻重量的优点。但是，它们的制造工艺复杂，例如通过重复地进行成膜和腐蚀以及添加用于给予半导体层导电性的杂质元素形成元件。特别，在p沟道TFT和n沟道TFT之间添加杂质元素的工序不同，造成工序的进一步增加。
通过使用具有单一极性的TFT构成像素部分和周边电路可以部分省略添加杂质元素的工艺。不仅因此可以减少工艺，而且还可以减少光掩模数目。
使用具有单一极性类型的TFT结构的例子是由本发明的申请人申请的日本专利申请号2001-348032中公开的结构。在该结构中仅使用具有高场效应迁移率的n沟道TFT，此外，在该结构中即使EL元件退化，也不易发生亮度下降。
在实施方式8中通过将上述工艺与本发明结合说明具有两个优点的结构，在该结构中亮度跟随EL元件退化而下降受到控制，以及在该结构中可以校正TFT阈值离散。
图16A展示了示例结构。该结构具有源极信号线1601、第一栅极信号线1602、第二栅极信号线1603、第三栅极信号线1604、TFT1605至1609、电容器装置1610和1611、EL元件1612、复位电源线1613、电流源线1614以及电源线1615和1616。如果形成存储电容器装置1617，存储电容器装置可以在TFT1607的栅电极和可以获得固定电位的位置之间形成，该位置如电流源线1614。
TFT1605的栅电极连接到第一栅极信号线1602，TFT1605的第一电极连接到源极信号线1601以及TFT1605的第二电极连接到电容器装置1610的第一电极。TFT1606的栅电极和第一电极彼此连接，然后连接到电容器装置1610的第二电极。TFT1606的第二电极连接到复位电源线1613。TFT1607的栅电极连接到TFT1606的栅电极和第一电极。TFT1607的第一电极连接到电流源线1614，TFT1607的第二电极连接到EL元件1612的第一电极(阳极)。TFT1608的栅电极连接到第二栅极信号线1603，TFT1608的第一电极连接到源极信号线1601以及TFT1608的第二电极连接到TFT1606和1607的栅电极。TFT1609的栅电极连接到第三栅极信号线1604，TFT1609的第一电极连接到电源线1616以及TFT1609的第二电极连接到EL元件1612的第一电极(阳极)。EL元件1612的第二电极(阴极)连接到电源线1615。电容器装置1611的第一电极连接到TFT1605的第二电极电容器装置1611的第二电极连接到EL元件1612的第一电极(阳极)。
接下来图16B和图17A至17E说明工作。图16B中展示了将脉冲输入到第一至第三栅极信号线1602至1604和将图像信号输入到源极信号线1601的时序图。在由符号“V”表示的时刻和预定电位输入图像信号。
复位电源线1613的电位是VReset，电流源线1614的电位是VDD，电源线1615的电位是VC以及电源线1616的电位是VSS，VSS＜VC＜VDD＜VReset。首先，将源极信号线1601的电位设为VX(VX＞VReset)。然后第二栅极信号线1603和第三栅极信号线1604变为高电平，TFT1608和1609都导通，如图17A所示，形成电流，TFT1606和1607的栅电极电位上升。TFT1606的栅极和源极之间的电压很快变得超过阈值，TFT1606导通。此外，TFT1607的栅极和源极之间的电压变得超过阈值电压，TFT1607导通。因此通过上述工作完成初始化。
初始化完成之后第二栅极信号线立即变为低电平，TFT1608截止。因此TFT1606和1607的栅电极电位开始下降。当电位变为(VResct+Vth)时，也就是说当TFT1606的栅极和源极之间的电压变为等于阈值时，TFT1606截止。因此在电容器装置1610的两个电极之间形成电势差，且该电势差被存储。
另一方面，此时TFT1607的栅极和源极之间的电压变得超过阈值，因此TFT1607导通。TFT1609也导通，因此如图17B所示，电流在从电流源线1614到TFT1607到TFT1609和到电源线1616的路径内流动。此时电流不流入EL元件1612，因为VSS＜VC。因此，EL元件1612不发光。
接着开始图像信号的输入。具有预定电位的图像信号输入到源极信号线1601，该电位固定为电位VX，且源极信号线1601的电位变为(VX-VData)。TFT1606的栅极和源极之间的电压变得小于阈值，TFT保持截止。另一方面，TFT1607的栅极和源极之间的电压变为(VReset+Vth-VData-VDD)，以及对应于该电压的漏极电流流动(见图17C)。
当图像信号的输入完成时第一栅极信号线1602变为低电平，TFT1605截止。然后第三栅极信号线1604变为高电平，TFT1609截止。因此在TFT1607中流动的电流流入EL元件1612，EL元件发光(见图17D)。
这里使用图17E说明复位电源线1613的电位VReset、电流源线1614的电位VDD、源极信号线1601的电位以及图像信号VData的大小之间的关系。
考虑TFT1606和1607的栅电极电位。由于图17A的初始化，TFT1606和1607的栅电极的电位变为由图17E中的符号[1]表示的电位。亦即，电位变为VX。在执行阈值的存储期间TFT1606和1607的栅电极电位下降，最终变为由图17E中的符号[2]表示的电位。亦即，电位变为(VReset+|Vth|)。随后，当图像信号输入时，TFT1606和1607的栅电极电位从符号[2]的电位进一步改变VData。在该变化是正的情况下TFT1606和1607的栅电极电位变得高于符号[2]的电位。也就是说，TFT1606的栅极和源极之间的电压变得高于阈值电压，TFT1606导通，这与先前的条件相反。因此需要将图像信号变为负值。由于图像信号的输入，TFT1606和1607的电位变为由图17E中的符号[3]表示的电位。亦即，电位变为(VReset+|Vth|-VData)。而且，TFT1607的栅电极电位变得低于VDD+|Vth|，TFT1607截止，因此可以获得的图像信号VData的电位范围由图17E中的参考标记1700表示。亦即，要求0≤VData≤VReset-VDD(为了保证TFT1606截止，优选0＜VData≤VReset-VDD)。但是，零灰度时，也就是当EL元件1612处于不发光状态时，也可以施加稍微大于(VReset-VDD)的电位作为VData以保证TFT1607截止。
此时VData越靠近零，TFT1607的栅极和源极之间的电压绝对值变得越高，因此EL元件1612的亮度变得越高。VData变得越大，TFT1607的栅极和源极之间的电压绝对值越小，因此EL元件1612的亮度变得越低。
上述说明给出了由模拟灰度方法执行显示的例子，但是类似于实施方式2公开的通过数字灰度显示的方法也类似。而且，当使用时间灰度方法时实施方式8容易与其中形成擦除TFT的结构结合。
实施例
此后，将描述本发明的实施例。
实施例1
在该实施例中，将描述发光器件结构，其中模拟视频信号用作用于显示的视频信号。图18A中展示了发光器件的结构实例。该器件具有像素部分1802，其中多个像素以矩阵形式排列在衬底1801上，以及具有环绕像素部分的源极信号线驱动器电路1803和第一和第二栅极信号线驱动器电路1804和1805。在图18A中，使用两对栅极信号线驱动器电路，控制第一和第二栅极信号线。
通过柔性印刷电路(FPC)1806从外部提供输入到源极信号线驱动器电路1803、第一和第二栅极信号线驱动器电路1804和1805的信号。
图18B展示了源极信号线驱动器电路的结构实例。也就是用于显示的视频信号用的模拟视频信号的源极信号线驱动器电路，该电路具有移位寄存器1811、缓冲器1812以及采样电路1813。没有特别展示，但是如果需要可以增加电平移位器。
下面描述源极信号线驱动器电路的工作。图19A展示了更详细的结构，因此参考该图。
移位寄存器1901由多个触发电路(FF)1902形成，时钟信号(S-CLK)、时钟反转信号(S-CLKb)以及启动脉冲(S-SP)输入移位寄存器1901。响应这些信号的期间，连续地输出采样脉冲。
从移位寄存器1901输出的采样脉冲通过缓存器1903等并放大，然后输入到采样电路。采样电路1904由多个采样开关(SW)1905形成，该采样电路根据输入的采样脉冲的时间采样某一列中的视频信号。更具体地说，当采样脉冲输入到采样开关时，采样开关1905导通。此时由视频信号保持的电位通过采样开关输出到各自的源极信号线。
接着，描述栅极信号线驱动器电路的工作。图19B展示了图18C所示的第一和第二栅极信号线驱动器电路1804和1805的更详细结构。第一栅极信号线驱动器电路具有移位寄存器电路1911和缓冲器1912，缓冲器被驱动，响应时钟信号(G-CLK1)、时钟反转信号(G-CLKb1)以及启动脉冲(G-SP1)。第二栅极信号线驱动器电路2405可以具有相同的结构。
从移位寄存器到缓冲器的工作与源极信号线驱动器电路中一样。被缓冲器放大的选择脉冲选择各自的栅极信号线。第一栅极信号线驱动器电路连续地选择第一栅极信号线G11、G21、...以及Gm1，第二栅极信号线驱动器电路连续地选择第二栅极信号线G12、G22、...Gm2。第三栅极信号线驱动器电路(没有示出)与第一和第二栅极信号线驱动器电路一样连续地选择第三栅极信号线G13、G23、...Gm3。在选定的行中，根据在实施方式所描述的过程视频信号写入像素以发光。
注意，这里展示了由多个D-型触发器形成的移位寄存器作为一个例子。但是，通过解码器等选择信号线的结构也可以。
实施例2
在该实施例中，将描述发光器件的结构，其中数字视频信号用作用于显示的视频信号。图20A展示了发光器件的结构实例。该器件具有像素部分2002，其中多个像素以矩阵形式排列在衬底2001上，以及具有环绕像素部分的源极信号线驱动器电路2003和第一和第二栅极信号线驱动器电路2004和2005。在图20A中，使用两对栅极信号线驱动器电路控制第一和第二栅极信号线。
通过柔性印刷电路(FPC)2006从外部提供输入到源极信号线驱动器电路2003、第一和第二栅极信号线驱动器电路2004和2005的信号。
图20B展示了源极信号线驱动器电路的结构实例。也就是用于显示的视频信号用的数字视频信号的源极信号线驱动器电路，该电路具有移位寄存器2011、第一锁存电路2012、第二锁存电路2013和D/A转换器电路2014。图中没有特别展示，但是如果需要可以增加电平移位器。
第一和第二栅极信号线驱动器电路2004和2005可以与实施例1中所示的一样，因此这里省略图示和描述。
下面描述源极信号线驱动器电路的工作。图21A展示了更详细的结构，因此参考该图。
移位寄存器2101由多个触发电路(FF)2110等形成，时钟信号(S-CLK)、时钟反转信号(S-CLKb)以及启动脉冲(S-SP)输入到移位寄存器2101。在响应这些信号的时间连续地输出采样脉冲。
从移位寄存器2101输出的采样脉冲输入到第一锁存电路2102。数字视频信号输入第一锁存电路2102。响应于采样脉冲输入时间，在每一阶段保持数字视频信号。这里，数字视频信号通过三个位输入。每一位的视频信号保持在各自的第一锁存电路中。这里，三个第一锁存电路通过一个采样脉冲并行工作。
在水平回扫期，当第一锁存电路2102完成保持数字视频信号直到最后阶段时，锁存脉冲输入到第二锁存电路2103，保持在第一锁存电路2102中的数字视频信号立刻全部传送到第二锁存电路2103。之后，保持在第二锁存电路2103中的一行数字视频信号同时输入到D/A转换器电路2104。
保持在第二锁存电路2103中的数字视频信号输入到D/A转换器电路2104的同时，移位寄存器2101再次输出采样脉冲。此后，重复该工作以处理一帧视频信号。
D/A转换器电路2104将输入的数字视频信号从数字转变为模拟并输出它们到源极信号线作为具有模拟电压的视频信号。
在一个水平周期的整个阶段进行如上所述的工作。因此，视频信号输出到整个源极信号线。
注意，如实施例1所述，使用解码器等代替移位寄存器，以便选择信号线的结构也是可接受的。
实施例3
在实施例2中，数字视频信号通过D/A转换电路进行数字-模拟转换并写入像素。本发明的发光器件还可以通过时间灰度法进行灰度显示。在此情况下，如图21B所示，不需要D/A转换电路且根据EL元件的发光时间长度控制灰度显示。因此，不需要并行处理各个位的视频信号以致第一和第二锁存电路每一个可以具有一个位。此时，就数字视频信号而言，每个位被串行输入，连续地保持在锁存电路中，并写入像素。当然，可以并行提供所需位的数目的锁存电路。
实施例4
在该实施例中，使用图15A至15C描述制造根据本发明制造的发光器件的例子。
图15A是通过将元件衬底密封制造的发光器件的俯视图，其中TFT形成有密封件。图15B是沿图15A的A-A’线的剖视图。图15C是沿图15A的B-B’线的剖视图。
提供密封部件4009以包围像素部分4002、在衬底4001上提供的源极信号线驱动器电路4003、第一和第二栅极信号线驱动器电路4004a和4004b。此外，在像素部分4002、源极信号线驱动器电路4003以及第一和第二栅极信号线驱动器电路4004a和4004b上提供密封件4008。因此，像素部分4002、源极信号线驱动器电路4003、第一和第二栅极信号线驱动器电路4004a和4004b用衬底4001、密封件4009和密封件4008密封并用填充剂4210填充。
同样，在衬底4001上提供像素部分4002、源极信号线驱动器电路4003、第一和第二栅极信号线驱动器电路4004a和4004b，每个都具有多个TFT。在图15B中，典型地展示了形成在基膜4010上的TFT4201和TFT4202，TFT4201(注意这里展示了n沟道TFT和p沟道TFT)包括在源极信号线驱动器电路4003中，TFT4202包括在像素部分4002中。
中间绝缘膜(平整膜)4301形成在TFT4201和4202上，像素电极(阳极)4203电连接到形成其上的TFT4202的漏极。具有大的功函数的透明导电膜用作像素电极4203。氧化铟和氧化锡的化合物、氧化铟和氧化锌、氧化锌、氧化锡、或氧化铟的化合物可以用于透明导电膜。此外，可以使用添加镓的透明导电膜。
绝缘膜4302形成在像素电极4203上。在像素电极4203上的绝缘膜4302中形成开口部分。在开口部分，有机发光层4204形成在像素电极4203上。已知的有机发光材料或无机发光材料可以用作有机发光层4204。此外，有机发光材料包括低分子量基(单体系)材料和高分子量基(聚合体系)材料，任一材料都可以使用。
优选使用已知的蒸发技术或涂覆方法技术作为形成有机发光层4204的方法。此外，优选使用通过自由地结合空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层获得的层叠结构或单层结构作为有机发光层的结构。
由具有光屏蔽性能的导电薄膜(典型地，主要包含铝、铜或银的导电薄膜或该导电薄膜与另一导电薄膜的层叠薄膜)制造的阴极4205形成在有机发光层4204上。此外，希望存在于阴极4205和有机发光层4204之间界面的湿气和氧气最小。因此，设计要求在氮气气氛或惰性气氛中形成有机发光层4204且阴极4205在不暴露于氧气和湿气的条件下形成。在该实施例中，可以使用多室型(簇工具型)成膜装置形成上述薄膜。预定的电压提供给阴极4205。
通过上述步骤，形成由像素电极(阳极)4203、有机发光层4204以及阴极4205组成的发光元件4303。保护膜4209形成在绝缘膜4302上以便覆盖发光元件4303。保护膜4209有效的防止氧气、湿气等渗透发光元件4303。
参考标记4005a指连接电源的引线，该引线连接TFT4202的第一电极。引线4005a通过密封部件4009和衬底4001之间，并通过各向异性导电薄膜4300与FPC4306的FPC布线4301电连接。
玻璃材料、金属部件(典型地，不锈部件)、陶瓷部件、塑料部件(包括塑料膜)可以用作密封件4008。FRP(玻璃纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、Mylar薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸树脂薄膜可以用作塑料部件。此外，可以使用具有这样一种结构的薄片，其中PVF薄膜和Mylar薄膜之间夹入铝箔。
注意，要求覆盖部件是透明的，以便发光元件产生的光通过覆盖部件侧发射出。在此情况下，使用透明材料例如玻璃片、塑料片、聚酯薄膜或丙烯酸薄膜。
同样，除惰性气体例如氮气或氩气之外，紫外线固化树脂或热固性树脂可以用作填充剂4103。可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树酯、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)。在该实施例中，氮气用作填充剂。
同样，为了使填充剂4103暴露于吸湿性材料(优选氧化钡)或能够吸收氧气的材料，在衬底4001侧的密封件4008的表面提供凹部4007，放置由4207表示的吸湿性材料或能够吸收氧气的材料。为了防止具有吸湿性或能够吸收氧气的材料4207挥发，通过凹的覆盖件4208将具有吸湿性或能够吸收氧气的材料4207容纳在凹部4007中。注意以细筛形式形成凹的覆盖件4208，这样构造凹的覆盖件，以致它透过空气和湿气但是不透过具有吸湿性或能够吸收氧气的材料4207。当提供具有吸湿性或能够吸收氧气的材料4207时，可以抑制发光元件4303的退化。
如图15C所示，导电薄膜4203a形成在引线4005a上以致与像素电极4203接触形成的同时与引线4005a接触。
同样，各向异性导电薄膜4300具有导电填料4300a。当通过热压使衬底4001和FPC4006彼此键合时，位于衬底4001上的导电薄膜4203a和位于FPC4006上的FPC线4301通过导电填料4300a互相电连接。
实施例5
参考图22说明通过使用图1A所示结构实际制造像素的例子。由虚线框2200围绕的部分表示一个像素。其他的图号与图1A所指的相同。
通过使用与形成栅电极同样的层材料形成源极信号线101、复位电源线110以及电流源线111。通过使用布线材料形成第一和第二栅极信号线102和103。
这里，像素电极120用作透明电极，并连接TFT106的漏电极。像素电极120和TFT106的漏电极借助于直接重叠形成像素电极120的透明导电薄膜和布线材料彼此接触而不通过接触孔。当然，别的方法也可以用来使TFT106的漏电极和像素电极120接触。
尽管电容器件108和保持电容器件113在栅极材料和布线材料之间形成，但是不特别限于该类型。为了便于图示，没有图示TFT104至107的沟道长度L和沟道宽度W对应的实际尺寸。L和W的希望尺寸可以由设计阶段和各个TFT的不同尺寸决定。
实施例6
发光器件使用自发光型发光元件。因此，这种发光器件与液晶显示器相比较在光位置和宽视角方面具有高的能见度。因此，它可以用作各种电子设备的显示部分。
至于使用本发明的发光器件的电子设备，可以是摄像机、数码相机、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、还音器件(汽车音频系统、音频构件系统等)、膝上型计算机、游戏机、便携式信息终端(便携式电脑、移动电话、便携式游戏机、电子图书等)、包括记录介质的图像再现装置(具体地，用于从记录介质例如数字通用磁盘(DVD)再现图像的装置)它包含能够显示图像的显示器)等。特别，在便携式信息终端情况下，在很多场合从倾斜的方向观看屏幕，重要的是视角大。因此，希望使用发光器件。那些电子设备的具体例子展示在图13A至13H中。
图13A展示了包括机箱3001、支撑基座3002、显示部分3003、扬声器部分3004以及视频输入端子3005的发光元件显示器件。本发明的发光器件可用于显示部分3003。发光器件是自发光型，因此不需要背景光。由此，可以获得比液晶显示器更薄的显示部分。注意发光元件显示器件包括用于信息显示的所有显示器件，例如个人电脑、TV广播接收、以及广告显示。
图13B是数字静止照相机，由主体3101、显示部分3102、图像接收部分3103、工作键3104、外接端口3105、快门3106等组成。本发明的发光器件可用于显示部分3102。
图13C是膝上型计算机，由主体3201、框架3202、显示部分3203、键盘3204、外接端口3205、指针式鼠标3206等组成。本发明的发光器件可用于显示部分3203。
图13D是便携式电脑，由主体3301、显示部分3302、开关3303、工作键3304、红外线端口3305等组成。本发明的发光器件可用于显示部分3302。
图13E是配备有记录介质(具体地，DVD播放器)的便携式图像再现器件，由主体3401、、框架3402、显示部分A3403、显示部分B3404、记录介质(例如DVD)读入部分3405、工作键3406、扬声器部分3407等组成。显示部分A3403主要显示图像信息，显示部分B3404主要显示字符信息，本发明的发光装置可用于显示部分A3403和显示部分B3404。注意家庭游戏机等被归入这类提供有记录介质的图像再现器件。
图13F是护目镜型显示器件(头戴式显示器)，由主体3501、显示部分3502以及支架部分3503组成。本发明的发光器件可用于显示部分3502。
图13G是摄像机，由主体3601、显示部分3602、框架3603、外接端口3604、遥控接收部分3605、图像接收部分3606、电池3607、音频输入部分3608、工作键3609等组成。本发明的发光器件可用于显示部分3602。
图13H是移动电话，由主体3701、框架3702、显示部分3703、音频输入部分3704、音频输出部分3705、工作键3706、外接端口3707、天线3708等组成。本发明的发光器件可用于显示部分3703。注意在显示部分3703中白色字符显示在黑色背景上，因此可以抑制移动电话的能量消耗。
注意，在将来当有机发光材料的发光强度增加时，它可用于放大和投影由透镜等输出的包括图像信息的光的正面型或背面型的投影仪。
同样，在上述电子设备中，显示通过电子通信线路例如因特网或CATV(有线电视)分布信息的数目增加。特别，显示运动图像信息的机会增加。有机发光材料的响应速度非常快。因此发光器件优选用于运动图像显示。
同样，就发光装置而言，电源消耗在发光部分。因此，希望显示信息使得发光部分的面积最小化。由此当发光器件用作便携式信息终端的显示部分时，特别是移动电话或主要显示字符信息的音频再现装置时，希望驱动发光器件以便用不发光部分作为背景并在发光部分产生字符信息。
如上所述，本发明的应用领域是极其宽且该发光器件可用于所有领域的电子设备。此外，具有实施例1至7所述任一结构的发光器件可用于本实施例的电子设备。
实施例7
一种现象用于本发明中作为校正晶体管阈值的方法，通过使晶体管的栅极和漏极短路，以及让电流在该二极管状态的源极和漏极之间流动，因此使源极和漏极之间的电压等于阈值。如本发明介绍也可以应用该现象到驱动电路以及像素部分。
驱动电路中用于输出电流到像素等的电流源电路可以给作一个例子。电流源电路是根据输入电压信号输出预定电流量的电路。电压信号输入到电流源电路中的电流源晶体管的栅电极，通过电流源晶体管输出对应于栅极和源极之间电压的电流。亦即，使用本发明的校正阈值的方法校正电流源晶体管的阈值。
利用电流源电路的例子展示在图23A中。采样脉冲顺序从移位寄存器输出，且每一采样脉冲输入电流源电路9001。在对应于采样脉冲输入电流源电路9001的时间执行图像信号的采样。在此情况下以点顺序方式完成采样工作。
图23B展示了简单的工作时间。用于选择第i栅极信号线的周期分为执行图像信号的采样期和回扫期，在采样期中采样脉冲从移位寄存器输出。在回扫期进行本发明的阈值校正工作。亦即，顺序地执行初始化每一部分电位的工作和获得晶体管阈值电压的工作。换言之，每一单个的水平周期可以执行获得阈值的工作。
图24A中展示了用于输出电流到像素的驱动电路结构，但是不同于图23A和23B的结构。与图23A和23B中由单阶段采样脉冲控制的电流源电路9001不同，在图24中变成两个电流源电路9001A和9001B，且通过电流源控制信号选择两者工作。
如图24B所示，例如，每个水平周期电流源控制信号可以变化。因此执行电流源电路9001A和9001B的工作，以便两个电路之一将电流输出到像素等，同时另一个电路执行图像信号的输入。这些工作在每一行被切换。因此，在此情况下，采样工作以线性连续的方式进行。
具有另一不同结构的驱动电路展示在图25A中。在图23A和23B、图24A和24B中图像信号类型可以是数字或模拟，但是在图25A的结构中输入数字图像信号。由第一锁存电路根据采样脉冲的输出接收输入数字图像信号，且一行图像信号的输入完成之后传送到第二锁存电路。之后，输入到电流源电路9001A和9001B以及电流源电路9001C。由电流源电路9001A至9001C输出的电流值量不同。例如：电流值的比变为1：2：4。也就是说，可以并行处理n个电流源电路，电路的电流值的比可以设为1：2：4：...：2(n-1)，通过结合从每一电流源电路输出的电流，电流值输出量可以线性地变化。
工作时间几乎与图23A和23B所示的相同。在不执行采样工作的回扫期在电流源电路9001中执行阈值校正，传送存储在锁存电路中的数据，在电流源电路9001中执行V-I转换以及将电流输出到像素。类似于图24A和24B所示的结构，以线性连续的方式执行采样工作。
用于输出电流到像素等的另一驱动电路结构展示在图26A中。由锁存电路接收的数字图像信号用该结构通过锁存信号的输入传送到D/A转换器电路，数字图像信号变为模拟图像信号。模拟图像信号输入到每个电流源电路9001，电流源电路9001输出电流。
而且，其他功能也可能给予这类D/A转换器电路，例如图像灰度校正。
如图26B所示，在回扫期内执行阈值校正和锁存数据传送。在执行下一行的采样工作期执行某一行的V-I转换和电流输出到像素等。类似于图24A和24B所示的结构，以线性连续的方式执行采样工作。
本发明不局限于上述结构，可以将本发明的阈值校正方法应用到通过使用电流源电路执行V-I校正的情况。而且，与图24A和24B所示结构一样，其中多个电流源电路并行处理和通过电路之间切换使用的结构也可以与其他结构结合，例如图25A和25B的结构、图26A和26b的结构。
通过本发明可以正常地校正TFT的阈值离散。不受电容器装置的电容值离散等的影响。此外，尽管在根据图10A和10B、图11A至11F所示结构执行阈值校正情况下，工作经常在一个水平周期内执行，但本发明是基于简单的工作原理。工作定时也简单，因此可以高速电路工作。特别，当通过结合数字灰度方法和时间灰度方法执行显示时使用具有很多位的图像信号可以显示高质量的图像。

Claims (49)

1.一种包括像素的半导体器件，该像素包含：
源信号线；
第一到第三栅极信号线；
复位电源线；
电流源线；
第一到第五晶体管；
第一和第二电容器；以及
发光元件，
其中: 
所述第一晶体管的栅电极电连接到所述第一栅极信号线；
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述源信号线；
所述第一晶体管的第二电极电连接到所述第一电容器的第一电极和所述第二电容器的第一电极；
所述第一电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的第一电极、所述第二晶体管的栅电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第二电极；
所述第二晶体管的第二电极电连接到所述复位电源线；
所述第三晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；
所述第三晶体管的第二电极电连接到所述发光元件的第一电极、所述第二电容器的第二电极以及所述第五晶体管的第一电极；
所述第四晶体管的栅电极电连接到所述第二栅极信号线；
所述第四晶体管的第一电极电连接到所述源信号线或所述第一晶体管的所述第二电极；
所述第五晶体管的栅电极电连接到所述第三栅极信号线；以及
所述第五晶体管的第二电极电连接到电源，该电源的电位等于或低于所述发光元件的第二电极的电位。
2.根据权利要求1的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第三晶体管的所述栅电极。
3.根据权利要求1的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第一晶体管的所述第二电极。
4.根据权利要求1的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管设置在所述电流源线和所述第三晶体管的所述第一电极之间，或设置在所述第三晶体管的所述第二电极和所述发光元件的所述第一电极之间；以及
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线。
5.根据权利要求1的半导体器件，还包括第三电容器，
其中，所述第三电容器设置在所述第三晶体管的所述栅电极和所述电流源线之间。
6.根据权利要求1的半导体器件，
其中所述第二晶体管与所述第三晶体管具有相同的极性。
7.根据权利要求1的半导体器件，
其中所述半导体器件应用于以下的组中选择的一种电子设备：摄像机、数码相机、护目镜型显示器、膝上型计算机、游戏机、便携式信息终端、DVD播放器与移动电话。
8.一种包括像素的半导体器件，该像素包含：
第一到第四信号线；
第一到第三电源线；
电流源线；
第一到第五晶体管；以及
发光元件，
其中: 
所述第一晶体管的栅电极电连接到所述第一信号线；
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线；
所述第二晶体管的栅电极电连接到所述第二晶体管的第一电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第二电极；
所述第二晶体管的第二电极电连接到所述第一电源线；
所述第三晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；
所述第三晶体管的第二电极电连接到所述发光元件的第一电极和所述第五晶体管的第一电极；
所述第四晶体管的栅电极电连接到所述第二信号线；
所述第四晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线或所述第一晶体管的第二电极；
所述第五晶体管的栅电极电连接到所述第三信号线；
所述第二电源线电连接到所述发光元件的第二电极；
所述第三电源线电连接到所述第五晶体管的第二电极；以及
所述第三电源线的电位低于所述第二电源线的电位。
9.根据权利要求8的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第三晶体管的所述栅电极。
10.根据权利要求8的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第一晶体管的所述第二电极。
11.根据权利要求8的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管设置在所述电流源线和所述第三晶体管的所述第一电极之间，或设置在所述第三晶体管的所述第二电极和所述发光元件的所述第一电极之间；以及
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线。
12.根据权利要求8的半导体器件，还包括电容器，
其中，所述电容器设置在所述第三晶体管的所述栅电极和所述电流源线之间。
13.根据权利要求8的半导体器件，
其中所述第二晶体管与所述第三晶体管具有相同的极性。
14.根据权利要求8的半导体器件，
其中所述半导体器件应用于以下的组中选择的一种电子设备：摄像机、数码相机、护目镜型显示器、膝上型计算机、游戏机、便携式信息终端、DVD播放器与移动电话。
15.一种包括像素的半导体器件，该像素包含：
第一到第四信号线；
第一到第三电源线；
电流源线；
第一到第五晶体管；
电容器；以及
发光元件，
其中: 
所述第一晶体管的栅电极电连接到所述第一信号线；
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线；
所述第一晶体管的第二电极电连接到所述电容器的第一电极；
所述电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的栅电极、所述第二晶体管的第一电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第二电极；
所述第二晶体管的第二电极电连接到所述第一电源线；
所述第三晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；
所述第三晶体管的第二电极电连接到所述发光元件的第一电极和所述第五晶体管的第一电极；
所述第四晶体管的栅电极电连接到所述第二信号线；
所述第四晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线或所述第一晶体管的第二电极；
所述第五晶体管的栅电极电连接到所述第三信号线；
所述第二电源线电连接到所述发光元件的第二电极；
所述第三电源线电连接到所述第五晶体管的第二电极；以及
所述第三电源线的电位低于所述第二电源线的电位。
16.根据权利要求15的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第三晶体管的所述栅电极。
17.根据权利要求15的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第一晶体管的所述第二电极。
18.根据权利要求15的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管设置在所述电流源线和所述第三晶体管的所述第一电极之间，或设置在所述第三晶体管的所述第二电极和所述发光元件的所述第一电极之间；以及
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线。
19.根据权利要求15的半导体器件，还包括第二电容器，
其中，所述第二电容器设置在所述第三晶体管的所述栅电极和所述电流源线之间。
20.根据权利要求15的半导体器件，
其中所述第二晶体管与所述第三晶体管具有相同的极性。
21.根据权利要求15的半导体器件，
其中所述半导体器件应用于以下的组中选择的一种电子设备：摄像机、数码相机、护目镜型显示器、膝上型计算机、游戏机、便携式信息终端、DVD播放器与移动电话。
22.一种包括像素的半导体器件，该像素包含：
第一到第四信号线；
第一到第三电源线；
电流源线；
第一到第五晶体管；
第一和第二电容器；以及
发光元件，
其中: 
所述第一晶体管的栅电极电连接到所述第一信号线；
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线；
所述第一晶体管的第二电极电连接到所述第一电容器的第一电极和所述第二电容器的第一电极；
所述第一电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的栅电极、所述第二晶体管的第一电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第二电极；
所述第二晶体管的第二电极电连接到所述第一电源线；
所述第三晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；
所述第三晶体管的第二电极电连接到所述发光元件的第一电极、所述第五晶体管的第一电极以及所述第二电容器的第二电极；
所述第四晶体管的栅电极电连接到所述第二信号线；
所述第四晶体管的第一电极电连接到所述第四信号线或所述第一晶体管的第二电极；
所述第五晶体管的栅电极电连接到所述第三信号线；
所述第二电源线电连接到所述发光元件的第二电极；
所述第三电源线电连接到所述第五晶体管的第二电极；以及
所述第三电源线的电位低于所述第二电源线的电位。
23.根据权利要求22的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第三晶体管的所述栅电极。
24.根据权利要求22的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线；
所述擦除晶体管的第一电极电连接到所述电流源线；以及
所述擦除晶体管的第二电极电连接到所述第一晶体管的所述第二电极。
25.根据权利要求22的半导体器件，还包括：
擦除栅极信号线；以及
擦除晶体管，
其中: 
所述擦除晶体管设置在所述电流源线和所述第三晶体管的所述第一电极之间，或设置在所述第三晶体管的所述第二电极和所述发光元件的所述第一电极之间；以及
所述擦除晶体管的栅电极电连接到所述擦除栅极信号线。
26.根据权利要求22的半导体器件，还包括第三电容器，
其中，所述第三电容器设置在所述第三晶体管的所述栅电极和所述电流源线之间。
27.根据权利要求22的半导体器件，
其中所述第二晶体管与所述第三晶体管具有相同的极性。
28.根据权利要求22的半导体器件，
其中所述半导体器件应用于以下的组中选择的一种电子设备：摄像机、数码相机、护目镜型显示器、膝上型计算机、游戏机、便携式信息终端、DVD播放器与移动电话。
29.一种半导体器件，包括：
第一到第三晶体管；
电容器；以及
发光元件，
其中:
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述发光元件；
所述电容器的第一电极电连接到所述第一晶体管的栅电极、所述第三晶体管的第一电极以及所述第三晶体管的栅电极；以及
所述电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的第一电极。
30.根据权利要求29的半导体器件，
其中:
所述第一晶体管的第二电极电连接到第一线；
所述第二晶体管的第二电极电连接到第二线；以及
所述第三晶体管的第二电极电连接到第三线。
31.根据权利要求30的半导体器件，
其中:
所述第一线为电流源线；
所述第二线为源信号线；以及
所述第三线为复位电源线。
32.根据权利要求29的半导体器件，
其中，所述第一晶体管的第一电极直接连接到所述发光元件。
33.一种发光装置，包括根据权利要求29所述的半导体器件以及与所述半导体器件电连接的柔性印刷电路。
34.一种电子设备，包括根据权利要求33所述的发光装置以及选自由扬声器部分、图像接收部分、工作键、电池以及天线组成的组中的至少一种。
35.一种半导体器件，包括：
第一到第五晶体管；
电容器；以及
发光元件，
其中:
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述发光元件；
所述电容器的第一电极电连接到所述第一晶体管的栅电极、所述第三晶体管的第一电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第一电极；以及
所述电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的第一电极和所述第五晶体管的第一电极。
36.根据权利要求35的半导体器件，
其中:
所述第一晶体管的第二电极电连接到第一线；
所述第二晶体管的第二电极电连接到第二线；以及
所述第三晶体管的第二电极电连接到第三线。
37.根据权利要求36的半导体器件，
其中:
所述第一线为电流源线；
所述第二线为源信号线；以及
所述第三线为复位电源线。
38.根据权利要求35的半导体器件，
其中，所述第一晶体管的第一电极直接连接到所述发光元件。
39.根据权利要求36的半导体器件，
其中，所述第四晶体管的第二电极电连接到所述第二线。
40.根据权利要求36的半导体器件，
其中，所述第五晶体管的第二电极电连接到所述第一线。
41.一种发光装置，包括根据权利要求35所述的半导体器件以及与所述半导体器件电连接的柔性印刷电路。
42.一种电子设备，包括根据权利要求41所述的发光装置以及选自由扬声器部分、图像接收部分、工作键、电池以及天线组成的组中的至少一种。
43.一种半导体器件，包括：
第一到第五晶体管；
电容器；以及
发光元件，
其中:
所述第一晶体管的第一电极电连接到所述第五晶体管的第一电极；
所述第五晶体管的第二电极电连接到所述发光元件；
所述电容器的第一电极电连接到所述第一晶体管的栅电极、所述第三晶体管的第一电极、所述第三晶体管的栅电极以及所述第四晶体管的第一电极；以及
所述电容器的第二电极电连接到所述第二晶体管的第一电极。
44.根据权利要求43的半导体器件，
其中:
所述第一晶体管的第二电极电连接到第一线；
所述第二晶体管的第二电极电连接到第二线；以及
所述第三晶体管的第二电极电连接到第三线。
45.根据权利要求44的半导体器件，
其中:
所述第一线为电流源线；
所述第二线为源信号线；以及
所述第三线为复位电源线。
46.根据权利要求43的半导体器件，
其中，所述第五晶体管的第二电极直接连接到所述发光元件。
47.根据权利要求44的半导体器件，
其中，所述第四晶体管的第二电极电连接到所述第二线。
48.一种发光装置，包括根据权利要求43所述的半导体器件以及与所述半导体器件电连接的柔性印刷电路。
49.一种电子设备，包括根据权利要求48所述的发光装置以及选自由扬声器部分、图像接收部分、工作键、电池以及天线组成的组中的至少一种。
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