[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201310572230.0
• 申請日: 2003-01-24
• 公開（公告）號: CN103646627B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 木村肇;棚田好文
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: G09G3/3225
• 分類號: G09G3/3225
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐予紅,湯春龍

技術領域

本發明涉及具有晶體管的半導體器件及其驅動方法。進一步，本發明涉及具有半導體器件的有源矩陣發光器件及其驅動方法，該半導體器件具有在絕緣體例如玻璃或塑料上形成的薄膜晶體管(以下簡稱TFT)。本發明還涉及使用這類發光器件的電子設備。

背景技術

近年來使用發光元件例如電致發光(EL)元件的顯示器件的研制很活躍。由于是自發光，因此發光元件可見度高且不需要背景光，背景光在液晶顯示器(LCD)等中是必要的，由此能夠減小這類器件的厚度。并且，該發光器件幾乎沒有視角度限制。

術語EL元件指具有發光層的元件，在發光層中可以獲得通過施加電場產生的發光。當從單重激發態(熒光)返回基態以及從三重激發態(磷光)返回基態時發光層發出光。本發明的發光器件可以使用上述任何一種發光類型。

EL元件一般具有層疊結構，其中發光層夾在一對電極(陽極和陰極)之間。給出由陽極、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層以及陰極構成的層疊結構作為典型結構。此外，還存在具有在陽極和陰極之間按順序依次層疊的如下層的結構：空穴注入層、空穴傳輸層、發光層以及電子傳輸層；空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層以及電子注入層。上述任一種結構都可以用作本發明的發光器件使用的EL元件結構。而且，發光層內還可以摻入熒光顏料等。

這里，在EL元件的陽極和陰極之間形成的所有層通常都稱為“EL層”。前面提到的空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、以及電子注入層全都包括在EL層的范疇內，由陽極、EL層以及陰極構成的發光元件稱為EL元件。

一般發光器件中的像素結構展示圖8中。注意使用EL顯示器件用作為典型的發光器件的例子。圖8中所示的像素具有源極信號線801、柵極信號線802、開關TFT 803、驅動器TFT 804、電容器裝置805、EL元件806、電流源線807以及電源線808。

下面解釋各個部分之間的連接關系。這里使用的術語TFT指具有柵極、源極以及漏極的三端元件，但是由于TFT的結構難以清楚區分源極和漏極。因此當解釋元件之間的連接時，一端，即源極或漏極指第一電極，另一端指第二電極。在需要定義各個元件關于TFT的開關狀態(例如，當解釋TFT的柵極和源極之間的電壓時)的電位的情況下使用術語源極和漏極。

而且，TFT導通態是指這樣一種狀態，其中TFT的柵極和源極之間的電壓超過TFT的閾值，電流在源極和漏極之間流動。TFT截止是指這樣一種狀態，其中TFT的柵極和源極之間的電壓小于TFT的閾值，沒有電流在源極和漏極之間流動。注意有這樣一種情況，其中即使TFT的柵極和源極之間的電壓小于閾值，仍有微量電流，稱為漏電流在源極和漏極之間流動。但是，該狀態同樣以截止態對待。

開關TFT803的柵電極連接到柵極信號線802，開關TFT803的第一電極連接到源極信號線801，以及開關TFT803的第二電極連接到驅動器TFT804的柵電極。驅動器TFT804的第一電極連接到電流源線807，以及驅動器TFT804的第二電極連接到EL元件806的第一電極。EL元件806的第二電極連接到電源線808。在電流源線807和電源線808之間存在相互電位差。而且，為了在發光期間保持驅動器TFT 804的柵極和源極之間的電壓，可以在驅動器TFT 804的柵電極和具有固定電位的線之間形成電容器裝置805，具有固定電位的線如電流源線807。

如果脈沖輸入到柵極信號線802且開關TFT 803導通，那么輸入到源極信號線801的圖像信號輸入到驅動器TFT 804的柵電極。驅動器TFT 804的柵極和源極之間的電壓和驅動器TFT804的源極和漏極之間流動的電流量(以下稱為漏電流)由輸入圖像信號的電位決定。該電流提供給EL元件806，EL元件806發光。

由多晶硅(以下稱為P-Si)形成的TFT比由非晶硅(以下稱為A-Si)形成的TFT具有更高的場效應遷移率，且導通電流大，因此很適合用作發光器件中使用的晶體管。

相反，由P-Si形成的TFT由于晶粒邊界的缺陷具有電特性易于離散(dispersion)的問題。

如果TFT閾值有離散，例如圖8中的驅動器TFT 804的閾值每一像素有離散，由于對應于TFT閾值離散，TFT的漏電流值離散，那么即使相同的圖像信號輸入到不同的像素，EL元件806的亮度也將有差異。這對于使用模擬灰度方法的顯示器件尤其成為一個問題。

最近已經提出可以糾正這類TFT的閾值離散。圖10所示結構可以作為這種提議的一個例子(參考專利文獻1)。

[專利文獻1]國際公開號99-48403小冊子(p.25，圖3，圖4)。