[發(fā)明專利]電致發(fā)光顯示器件、驅(qū)動方法和帶有電致發(fā)光顯示器件的電子設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00124124.9
• 申請日: 2000-06-21
• 公開（公告）號: CN1278110A
• 公開（公告）日: 2000-12-27
• 發(fā)明（設計）人: 山內(nèi)幸夫;福永健司
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12;H01L27/15;G09F9/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 梁永,葉愷東

本發(fā)明涉及一種通過在基底上構(gòu)造半導體器件(即由半導體薄膜制成的器件)而形成的EL(電致發(fā)光)顯示器件，還涉及EL顯示器件用作顯示板(顯示部分)的電子設備(電子器件)。

近年來，在基底上形成TFT的技術(shù)有了很大發(fā)展，并在有源矩陣型顯示器方面的應用也有進展。尤其是利用多晶硅膜的TFT電子場效應遷移率比利用非晶硅膜的傳統(tǒng)的TFT高，并且可以高速工作。因此，可以通過與象素一起形成在同一基底上的驅(qū)動電路控制象素，雖然傳統(tǒng)的做法是通過形成在基底以外的驅(qū)動電路控制象素。

有源矩陣型顯示器引起廣泛注意的原因是它具有各種優(yōu)點，如通過在同一基底上構(gòu)造各種電路或元件而使制作成本降低，顯示器件的尺寸縮小，產(chǎn)量增加，運費減少。

傳統(tǒng)的有源矩陣型EL顯示器的象素具有如圖3所示的結(jié)構(gòu)。在圖3中，標號301表示一個用作開關(guān)元件(以下稱作開關(guān)TFT)的TFT，302表示一個用作控制供應給EL元件303的電流的元件(電流控制元件)的TFT(以下稱作電流控制TFT)，304表示一個電容器(儲存容量)。開關(guān)TFT?301與柵極線305和源極線306(數(shù)據(jù)線)相連。電流控制TFT?302的漏極與EL元件相連，源極與電流饋電線307相連。

當選擇柵極線305時，柵極開關(guān)TFT?301打開，然后源極線306的數(shù)據(jù)信號被儲存到電容器304，并且電流控制TFT?302的柵極被打開。開關(guān)TFT?301的柵極關(guān)閉后，電流控制TFT?302的柵極由儲存在電容器304中的電荷保持打開。在此間隔中EL元件303發(fā)光。EL元件303的發(fā)光量根據(jù)電流量改變。

此時，供應給EL元件303的電量受電流控制TFT?302的柵極電壓控制。如圖4所示。

圖4(A)是電流控制TFT的晶體管特性曲線。標號401被稱作Id-Vg特性(或Id-Vg曲線)。此處，Id是漏電流，Vg是柵壓。從此曲線中可以得到對應于任意柵壓的電流。

當EL元件被驅(qū)動時利用Id-Vg特性曲線的虛線402所示的區(qū)域。虛線402的閉合區(qū)域的放大圖示于圖4(B)。

在圖4(B)中，斜線所示的區(qū)域被稱作亞閾值區(qū)域。實際上，它表示一個柵壓接近或小于閾值電壓(Vth)的區(qū)域。漏極電流根據(jù)此區(qū)域中柵壓的變化呈指數(shù)規(guī)律的變化。利用這種區(qū)域通過柵壓控制電流。

通過打開開關(guān)TFT?301輸入象素的數(shù)據(jù)信號首先被儲存到電容器304，數(shù)據(jù)信號直接作用電流控制TFT?302的柵極電壓。此時，關(guān)于柵壓的漏電流根據(jù)圖4(A)中的Id-Vg特性曲線一對一地確定。即給定電流流經(jīng)對應于數(shù)據(jù)信號的EL元件303，EL元件303發(fā)射發(fā)光量對應于電流量的光。

EL元件的發(fā)光量受數(shù)據(jù)信號的控制，如上所述，并因而進行灰度顯示。這就稱為模擬灰度法，在該方法中，通過改變信號的幅度來進行灰度顯示。

但是也有一個缺點，即模擬灰度顯示法在TFT的特性可變性上表現(xiàn)得非常力不從心。例如，假設開關(guān)TFT的Id-Vg特性不同于顯示相同灰度的鄰近象素的開關(guān)TFT的Id-Vg特性(即向著正或負側(cè)漂移)。

在此情形中，雖然依據(jù)于可變性的水平，但開關(guān)TFT的漏電流彼此不同，并因而可以把不同的柵壓施加給每個象素的電流控制TFT。換言之，不同的電流流經(jīng)每個EL元件，并因而發(fā)射不同的光量，并且不能實現(xiàn)相同灰度水平的顯示。

另外，即使把相同的柵壓提供給每個象素的電流控制TFT，如果電流控制TFT的Id-Vg特性有可變性，則不能輸出相同的漏電流。另外，從圖4(A)中清楚地看到，利用一個漏電流根據(jù)柵壓的變化呈指數(shù)變化的區(qū)域，并且因此將發(fā)生一種情況：如果Id-Vg特性最輕微地移動，輸出的電流量將變得非常不同，即使施加相同的柵壓。如果這樣，相鄰象素在EL元件的發(fā)光量上將有很大的不同。

實際上，開關(guān)TFT和電流控制TFT的每個可變性協(xié)同工作，并且將被施以嚴格的條件。正如上述所述，模擬灰度法對TFT的特性可變性非常敏感，并已導致對實現(xiàn)傳統(tǒng)有源矩陣型EL顯示器件的多色顯示有障礙。

考慮了上述問題之后產(chǎn)生了本發(fā)明，因而本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進行清晰的多灰度彩色顯示的有源矩陣型EL顯示器件。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種配置有這種有源矩陣型EL顯示器件的高性能的電子設備。

本申請人認為，要設計一種不影響TFT可變性的象素結(jié)構(gòu)，數(shù)字灰度法好于傳統(tǒng)的模擬灰度法，數(shù)字灰度法中電流控制TFT只用作供應電流的開關(guān)元件，模擬灰度法中EL元件的發(fā)光量通過控制電流而控制。