專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電子發(fā)射元件的顯示裝置，尤其涉及一種在每個(gè)像素中包含一個(gè)晶體管以及一個(gè)利用晶體管控制灰度級的場電子發(fā)射元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，平板(平板型)顯示器作為取代主流陰極射線管(CRT)的圖像顯示裝置得到了積極的開發(fā)。作為這樣一種平板顯示器，提出了包括依靠利用電場效應(yīng)發(fā)射出的電子的電子束激勵(lì)來發(fā)射光的電子發(fā)射元件(也稱作場電子發(fā)射元件)的顯示裝置，即電子發(fā)射顯示(FED場發(fā)射顯示器)器。電子發(fā)射顯示裝置受到關(guān)注是因?yàn)槠鋭討B(tài)圖像的高顯示性能以及低功耗，并且由于其與利用液晶的顯示裝置不同，該電子發(fā)射顯示裝置為一種利用自發(fā)光發(fā)光元件的顯示裝置，所以還具有顯示圖像對比度高的優(yōu)點(diǎn)。
FED具有這樣的結(jié)構(gòu)，即其中具有陰極的第一基板與具有設(shè)置有熒光層的陽極的第二基板彼此相對設(shè)置，并且第一基板和第二基板用密封材料密封。從陰極發(fā)射的電子移動經(jīng)過第一基板和第二基板之間的空間，以激勵(lì)設(shè)置到陽極的熒光層，以便圖像能通過光發(fā)射顯示。第一基板和第二基板雙雙用密封材料密封，其間隔保持高真空。
根據(jù)電極的結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ED可以分類為二極管型FED、三極管型FED和四極管型FED。二極管型FED具有這樣的結(jié)構(gòu)在第一電極的表面之上形成帶狀圖案的陰極，同時(shí)在第二電極的表面之上形成帶狀圖案的陽極，以致于陽極與陰極交叉。陰極和陽極的距離為幾微米到幾毫米。通過陰極和陽極之間施加電壓而在陰極和陽極之間發(fā)射電子。用于施加的電壓可以是任何電平的電壓，只要它小于10kV。發(fā)射的電子到達(dá)提供給陽極的熒光層以激勵(lì)熒光層，以便圖像可以通過光發(fā)射顯示。
三極管型FED具有這樣的結(jié)構(gòu)在形成有陰極的第一基板之上形成絕緣膜，提取柵電極形成為與陰極交叉，兩極間夾置絕緣膜。當(dāng)從上面看形成的陰極和提取柵電極時(shí)，它們呈帶狀或矩陣狀分布；并且在處于每個(gè)陰極與每個(gè)提取柵電極相交的區(qū)域中的絕緣膜中形成作為電子源的電子發(fā)射元件。通過對陰極和提取柵電極施加電壓以對電子發(fā)射元件施加高電場時(shí)，電子可以從電子發(fā)射元件中發(fā)射。此電子被吸引向第二基板的陽極，向那兒施加的電壓高于提取柵電極的電壓，由此激勵(lì)設(shè)置在陽極的熒光層，以便圖像可以通過光發(fā)射顯示。
四極管型FED具有這樣的結(jié)構(gòu)在三極管型FED的提取柵電極和陽極之間形成板狀或薄膜狀會聚電極，會聚電極在每個(gè)像素中有一個(gè)開口。通過此會聚電極會聚從每個(gè)像素中的發(fā)光元件發(fā)射的電子，可以激勵(lì)設(shè)置到陽極的熒光層，由此圖像可以通過光發(fā)射顯示。
作為電子發(fā)射元件，還有spinto型(spinto-type)電子發(fā)射元件、面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件、邊緣型電子發(fā)射元件、MIM(金屬-絕緣物-金屬)元件、碳納米管電子發(fā)射型元件等。
spinto型電子發(fā)射元件是一種包含錐形電子發(fā)射元件的電子發(fā)射元件。與其它電子發(fā)射元件相比，spinto型電子發(fā)射元件相對于其他電子發(fā)射元件的的優(yōu)點(diǎn)在于(1)電子提取效率較高，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)為電子發(fā)射元件設(shè)置在柵極的中心區(qū)，該區(qū)域具有最大的電場強(qiáng)度，(2)電子發(fā)射元件的電流面內(nèi)均勻性較高，因?yàn)榭梢跃_地描繪具有電子發(fā)射元件分布的圖案，以設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妶龇植嫉牟季郑?3)電子的發(fā)射方向得到很好的調(diào)節(jié)等。
作為常規(guī)的spinto型電子發(fā)射元件，存在一種通過沉積金屬(見參考文獻(xiàn)1日本公開專利申請NO.2002-175764)形成的錐形電子發(fā)射元件，一種利用MOSFET(見參考文獻(xiàn)2日本公開專利申請NO.11-102637)形成為具有錐形電子發(fā)射部分的元件等。
此處，參考圖14和15描述電子發(fā)射元件的電學(xué)特性。圖14所示的結(jié)構(gòu)表示一種利用無源矩陣驅(qū)動的一個(gè)像素中的發(fā)光元件的范例結(jié)構(gòu)。圖14中所示的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)發(fā)射器陣列，那里分布大量電子發(fā)射元件(以下也稱作發(fā)射器)10；提取柵電極11，用于對發(fā)射器陣列施加電場；絕緣膜12，用于使得提取柵電極11與發(fā)射器陣列電絕緣；陽極15，具有遠(yuǎn)離發(fā)射器陣列幾微米到幾毫米的間距；發(fā)光材料(也稱作熒光材料)16；和陰極17。
注意，在此說明書中，把具有光發(fā)射功能的電子元件描述為發(fā)光元件。即，電子元件包括發(fā)射器陣列，發(fā)光材料16和對應(yīng)于發(fā)光元件的陽極15。注意，發(fā)光元件可以包括如圖14所示的提取柵電極11。此外，發(fā)射器陣列可以電連接到陰極17，或者發(fā)射器陣列可以形成在陰極17之上。另外，提取柵電極11的電勢用Veg表示；陽極15的電勢用Va表示；陰極17的電勢用Vc表示。
在此說明書中，只要沒有特別的說明，連接即意味著電連接。另一方面，分開意味著一種情形，此時(shí)一物體與另一物體不連接并且與另一物體電絕緣。
圖15表示具有圖14中所示結(jié)構(gòu)的處于偏置狀態(tài)的發(fā)光元件的電學(xué)特性。圖15表示在固定陰極17和陽極15的電勢以使提取柵電極11和陰極17之間的電壓(Veg-Vc)擺動時(shí)的發(fā)光元件的電流-電壓特性。如圖15所示，發(fā)光元件的電流-電壓特性是這樣的，電流幾乎不流動，直到(Veg-Vc)達(dá)到發(fā)射器陣列的閾值電壓(以下也稱作Veth)；但當(dāng)(Veg-Vc)變得高于Veth時(shí)電流指數(shù)級地迅速增大。發(fā)光元件的亮度根據(jù)此電流量、陽極15的電勢Va、陰極17的電勢Vc和發(fā)光材料16的特性確定。例如，如果發(fā)光材料16的特性相同，并且陽極15的電勢Va與陰極17的電勢Vc也相同，則發(fā)光元件的亮度依賴于流到發(fā)射器陣列的電流量。注意，陽極15的電勢Va的電場主要用于加速從電子發(fā)射元件發(fā)出的電子，以致于它幾乎對發(fā)光元件的電流-電壓特性沒有貢獻(xiàn)。即，流到發(fā)光元件的電流基本上由提取柵電極11和陰極17之間的電壓(Veg-Vc)決定。
現(xiàn)在對包含發(fā)光元件的顯示裝置的驅(qū)動方法進(jìn)行描述。顯示裝置的驅(qū)動方法粗略地分類為有源矩陣驅(qū)動法和無源矩陣驅(qū)動法。利用無源矩陣驅(qū)動的顯示裝置可以以較低的成本制造，因?yàn)樗泻唵蔚慕Y(jié)構(gòu)，其中發(fā)光元件夾置在電極矩陣之間；但無源矩陣驅(qū)動并不總是適于大面積或高清晰的顯示裝置，因?yàn)樗隍?qū)動特定像素的同時(shí)不能同時(shí)驅(qū)動其它的像素。
在圖14中，發(fā)射器陣列由形成為矩陣的提取柵電極11和陰極17驅(qū)動，并且提取柵電極11和陰極17之間的電壓(Veg-Vc)通過對各個(gè)電極施加適當(dāng)?shù)碾妱輥砜刂?，從而控制發(fā)光元件的亮度。圖18表示由無源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的發(fā)光元件呈矩陣分布的實(shí)例。
另一方面，利用有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的顯示裝置的制造成本通常高于利用無源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的顯示裝置，因?yàn)橐诿總€(gè)像素中設(shè)置有源元件和用于保持亮度信息的裝置；但即使在驅(qū)動某一像素時(shí)，其他的像素可以發(fā)光且同時(shí)保持亮度信息。圖19A表示由有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的發(fā)光元件呈矩陣分布的實(shí)例。雖然圖19A僅示出了四個(gè)發(fā)光元件，但通常設(shè)置多于四個(gè)的發(fā)光元件。利用有源矩陣驅(qū)動法的顯示裝置包括多條數(shù)據(jù)線28，與多條數(shù)據(jù)線28成直角或近似直角分布的多條掃描線29，多個(gè)分布在數(shù)據(jù)線28和掃描線29相互交叉區(qū)域中的像素電路24，和多個(gè)發(fā)光元件。像素電路24包括驅(qū)動晶體管Tr1，其與發(fā)射器陣列串聯(lián)，是一種有源元件，還包括驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23和陰極27。注意，陰極27是一種用于控制驅(qū)動晶體管Tr1的源極和漏極任一個(gè)的電勢的電極，并且陰極27可以與其他的導(dǎo)線如掃描線29共享。
圖19B表示驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的實(shí)例。當(dāng)High信號輸入到端子S時(shí)晶體管30是導(dǎo)電的(導(dǎo)通)的，把連接到端子D的數(shù)據(jù)線28的電勢傳遞到電容31和端子Q(此操作也稱作“數(shù)據(jù)寫入”)。之后，當(dāng)Low信號輸入到端子S時(shí)晶體管30是不導(dǎo)電的(截止)的，不把連接到端子D的數(shù)據(jù)線28的電勢傳遞到電容31和端子Q；因此，晶體管30導(dǎo)通周期內(nèi)，端子Q的電勢一直保存在電容31中，直到晶體管30再次導(dǎo)通。根據(jù)電容31和端子D此時(shí)的電勢，決定驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs，以便對應(yīng)于Vgs的漏電流保持流經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1。通過這種方式實(shí)現(xiàn)有源矩陣驅(qū)動法。
作為一種采用有源矩陣驅(qū)動法的常規(guī)電子發(fā)射型顯示裝置，以非專利文獻(xiàn)1(IDW’04 pp.1225-1228”內(nèi)置多晶硅TFT涂覆Si-FEA的HfC(HFC coated Si-FEA with a built-in poly-Si TFT)”)中披露的一種顯示裝置為例給出。在非專利文獻(xiàn)1中，披露了這樣的例子，其中在用非晶硅制造的發(fā)射器之上形成HfC，并實(shí)施濺射處理以改進(jìn)發(fā)射器陣列的電流-電壓特性。此外，還披露了用多晶硅制造的薄膜晶體管(以下稱作TFT)串聯(lián)到發(fā)射器陣列以執(zhí)行有源矩陣驅(qū)動法的實(shí)例。
在利用電流驅(qū)動型發(fā)光元件，尤其是有兩個(gè)端子的有機(jī)EL元件的有源矩陣驅(qū)動法的顯示裝置中，有一項(xiàng)與用于由晶體管特性的改變所致的發(fā)光元件亮度變化的補(bǔ)償法相關(guān)的技術(shù)(見參考3日本公開專利申請NO.2004-246204，參考4PCT國際申請NO.2002-514320的日本譯文，參考5PCT國際申請NO.2002-517806的日本譯文)。
通過這種方式，檢查了在利用有源矩陣驅(qū)動法的顯示裝置中晶體管變化的補(bǔ)償，其中在該驅(qū)動方法中利用具有兩個(gè)端子的有機(jī)EL元件。
如上所述，當(dāng)通過有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動FED的發(fā)光元件時(shí)，控制流到發(fā)光元件的電流的有源元件是必需的。晶體管或薄膜晶體管可以用于這種有源元件。在采用晶體管作為有源元件的情況下，可以提供如圖16中所示的結(jié)構(gòu)，即FED的發(fā)光元件的發(fā)射器10和驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極其中任一彼此電連接；驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極中的另一個(gè)電連接到陰極27；流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件的電流Ids通過控制施加到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極的電壓(以下也稱作Vgs)來控制。注意，在常規(guī)的顯示裝置中，當(dāng)FED的發(fā)光元件通過有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動時(shí)，提取柵電極11由整個(gè)發(fā)光元件共享，并且固定在特定的電勢Veg。此外，陽極15的電勢固定在Va。此時(shí)，施加在驅(qū)動晶體管Tr1的源極和漏極之間的電壓用Vds表示，而施加在發(fā)光元件的提取柵電極11和發(fā)射器10之間的電壓用Vege表示。
在如圖16所示連接發(fā)光元件和驅(qū)動晶體管Tr1的情況下，流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件的電流Ids以及發(fā)射器10的電勢參考圖17A和圖17B描述。在圖17A中，點(diǎn)“a”表示在對驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和源極之間施加高電平電壓(Vgs)、以增大流入到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件中的電流Ids量、以增大發(fā)光元件亮度的情形下的工作點(diǎn)；實(shí)線A表示驅(qū)動晶體管Tr1的電流-電壓特性；實(shí)線B表示發(fā)光元件的電流-電壓特性。另一方面，在圖17B中，點(diǎn)“a”表示在對驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和源極之間施加低電平的電壓Vgs、以減小流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件的電流Ids量、以降低發(fā)光元件亮度的情形下的工作點(diǎn)；實(shí)線A表示驅(qū)動晶體管Tr1的電流-電壓特性；同時(shí)實(shí)線B表示發(fā)光元件的電流-電壓特性。
當(dāng)發(fā)光元件的亮度如圖17A所示為高時(shí)，驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓Vds較低，同時(shí)，驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓Vds降低以降低發(fā)光元件的亮度。從圖17A和圖17B中看出，Vds的范圍可以由下列公式1表示 [公式1]0＜Vds＜Veg-Vc-Veth 此處，通過引用非專利文獻(xiàn)1中披露的電壓值得出(Veg-Vc)約為5V，同時(shí)Veth約為35V。即，Vds的最大值能夠從公式1中估算為約20V。
在此方式中，當(dāng)FED的發(fā)光元件通過有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動時(shí)，與使用有機(jī)EL元件的情形不同，對驅(qū)動晶體管Tr1施加極高的電壓。這一點(diǎn)是在利用有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動電場電子發(fā)射型發(fā)光元件的情形中的問題之一。因而，由利用有機(jī)EL元件的有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的顯示裝置的像素電路不能簡單地采用，因?yàn)橐獙w管施加極高的電壓。在非專利文獻(xiàn)1中，為了使驅(qū)動晶體管Tr1耐受這20V的高壓，采用諸如增長驅(qū)動晶體管Tr1的溝道長度，和使驅(qū)動晶體管Tr1的柵極成為尖齒形狀的方法。
但是，即使努力增大驅(qū)動晶體管Tr1的耐受電壓，驅(qū)動晶體管Tr1在被連續(xù)施以高壓時(shí)也容易惡化。此外，當(dāng)對晶體管連續(xù)施加高壓時(shí)，其可靠性極度降低。這使得產(chǎn)量下降，以致于在制造成本上也非常不利。因此希望施加到晶體管的電壓盡可能的低。
此外，對于利用如有機(jī)El元件的發(fā)光元件的有源矩陣顯示裝置，存在一項(xiàng)涉及由于晶體管特性變化所致的發(fā)光元件亮度改變的補(bǔ)償方法的技術(shù)，如參考文獻(xiàn)3到5所示。在使用電子發(fā)射元件的有源矩陣驅(qū)動法的電場電子發(fā)射顯示裝置中，對由于晶體管的特性變化、發(fā)光元件的變化、發(fā)光元件的特性惡化等所致的發(fā)光元件亮度變化的補(bǔ)償方法變得重要。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種通過串聯(lián)驅(qū)動晶體管Tr1與發(fā)射器陣列執(zhí)行有源矩陣驅(qū)動法的有源矩陣FED，其中施加到驅(qū)動晶體管Tr1的電壓減為最小以提高FED產(chǎn)量和可靠性，以便其可以低成本地制造。另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種有源矩陣FED，其中由于晶體管的特性變化、發(fā)光元件的特性惡化等所致的發(fā)光元件的亮度變化得到補(bǔ)償。
鑒于上述目的，本發(fā)明提供了一種具有大量像素的有源矩陣FED顯示裝置，每個(gè)像素有一個(gè)不與其它提取柵電極連接的單個(gè)提取柵電極，發(fā)射器陣列，串聯(lián)到發(fā)射器陣列的驅(qū)動晶體管Tr1，控制提取柵電極的電勢的電勢控制電路，和包括開關(guān)元件及電壓保持元件的電路。通過根據(jù)驅(qū)動晶體管的Vgs改變提取柵電極的電勢，采取驅(qū)動晶體管與發(fā)射器陣列串聯(lián)來執(zhí)行有源矩陣驅(qū)動法，并且可以降低施加到驅(qū)動晶體管的電壓。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的顯示裝置包括設(shè)置在發(fā)射器之下的第一電極，設(shè)置在發(fā)射器周圍的第二電極，晶體管和電勢控制電路。晶體管的源極或漏極其中任一連接到第一電極；電勢控制電路的第一端子連接到第二電極；電勢控制電路的第二端子連接到晶體管的柵極。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的顯示裝置包括設(shè)置在發(fā)射器之下的第一電極，設(shè)置在發(fā)射器周圍的第二電極，第一晶體管和電勢控制電路。電勢控制電路包括第二晶體管和電阻；電阻的其中一端子連接到第二電極；電阻的另一端子連接到第二晶體管的源極或漏極其中任一；第一晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極；和第一晶體管的源極或漏極其中任一連接到第一電極。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的顯示裝置包括大量像素，每個(gè)像素包括像素電路和發(fā)光元件。發(fā)光元件包括提取柵電極，陽極，熒光材料；并且像素電路包括電勢控制電路和有源元件。提取柵電極具有向電子發(fā)射元件施加電場的作用；陽極具有對電子發(fā)射元件發(fā)出的電子加速的作用；熒光材料形成為與陽極直接或間接連接；電勢控制電路具有控制提取柵電極的電勢的作用；并且有源元件串聯(lián)到發(fā)光元件以控制流到發(fā)光元件的電流。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的顯示裝置包括大量的像素，每個(gè)像素包括像素電路和發(fā)光元件。發(fā)光元件包括提取柵電極，陽極，熒光材料；并且像素電路包括電勢控制電路和有源元件。提取柵電極具有向電子發(fā)射元件施加電場的作用；陽極具有對電子發(fā)射元件發(fā)出的電子加速的作用；熒光材料形成為與陽極直接或間接連接；電勢控制電路具有根據(jù)有源元件柵極的電勢控制提取柵電極的電勢的作用；并且有源元件串聯(lián)到發(fā)光元件以控制流到發(fā)光元件的電流。
在本發(fā)明中，像素電路還可以進(jìn)一步包括開關(guān)元件，用于控制向有源元件的柵極供給信號。
在本發(fā)明中，像素電路還可以包括一種包含開關(guān)元件和電壓保持元件的電路。
本發(fā)明的顯示裝置包括與像素電路電連接的陰極；并且至少有源元件電連接在陰極和電子發(fā)射元件之間。
在本發(fā)明中，有源元件可以是晶體管；像素電路可以包括晶體管和電容；并且電勢控制電路可以包括晶體管和電阻。
在本發(fā)明中，電阻可以包括二極管連接的晶體管。
在本發(fā)明中，電子發(fā)射元件可以是spinto型電子發(fā)射元件、碳納米管電子發(fā)射元件、表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件和熱電子電子發(fā)射元件中的任何一種。
在本發(fā)明中，所有包含在具有開關(guān)元件和電壓保持元件的電路中的晶體管可以有相同的極性。
在本發(fā)明中，所有包含在電勢控制電路中的晶體管可以有相同的極性。
在本發(fā)明中，電子發(fā)射元件為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，并且對應(yīng)每個(gè)像素電極提供多個(gè)電子發(fā)射元件。
如上所述，通過在每個(gè)像素中設(shè)置單獨(dú)的提取柵電極并根據(jù)驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs改變提取柵電極的電勢，有源矩陣驅(qū)動就可以通過串聯(lián)到發(fā)射器陣列的驅(qū)動晶體管Tr1以及施加到驅(qū)動晶體管的降低的電壓來執(zhí)行。由此可以提供可靠性及產(chǎn)量得到提高且制造成本得以降低的有源矩陣FED。此外，在通過利用電場電子發(fā)射發(fā)光元件的有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動的顯示裝置中，可以提供高質(zhì)量的有源矩陣FED，該FED具有由于晶體管的特性變化、發(fā)光元件的變化以及發(fā)光元件的特性惡化等所致的很小發(fā)光元件亮度變化。此外，還可以提供一種能量損耗很小且低功耗的顯示裝置，因?yàn)榭梢詼p少用于驅(qū)動發(fā)光元件的電流流經(jīng)通路的電阻成份。


在附圖中，圖1(A-B)是表示本發(fā)明顯示裝置中像素電路和顯示區(qū)結(jié)構(gòu)的簡圖；圖2A和2B是表示本發(fā)明顯示裝置中像素電路和發(fā)光元件的簡圖；圖3A到3D是本發(fā)明中顯示裝置的發(fā)光元件實(shí)例的簡圖；圖4是本發(fā)明的電勢控制電路的實(shí)例簡圖；圖5A和5B是本發(fā)明中有源矩陣FED元件的工作點(diǎn)的簡圖；圖6是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分頂視圖；圖7是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分頂視圖；圖8是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分頂視圖；圖9是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分頂視圖；圖10A到10E是本發(fā)明中顯示裝置制造工藝的簡圖；圖11A到11D是本發(fā)明中顯示裝置制造工藝的簡圖；圖12A和12C是本發(fā)明中顯示裝置制造工藝的簡圖；圖13A到13C是本發(fā)明中顯示裝置制造工藝的簡圖；圖14是常規(guī)有源矩陣顯示裝置的FED元件的簡圖；圖15是常規(guī)有源矩陣顯示裝置的FED元件的工作點(diǎn)簡圖；圖16是常規(guī)有源矩陣顯示裝置的FED元件的簡圖；圖17A和17B是常規(guī)有源矩陣顯示裝置的FED元件的工作點(diǎn)簡圖；圖18是常規(guī)無源矩陣FED的顯示區(qū)結(jié)構(gòu)簡圖；圖19A和19B是常規(guī)有源矩陣FED的像素電路和顯示區(qū)結(jié)構(gòu)的簡圖；
圖20A是本發(fā)明中顯示裝置的像素電路簡圖，圖20B是其時(shí)間圖；圖21A是本發(fā)明中顯示裝置的像素電路簡圖，圖21B是其時(shí)間圖；圖22A是本發(fā)明中顯示裝置的像素電路簡圖，圖22B是其時(shí)間圖；圖23是本發(fā)明中顯示裝置的簡圖；圖24A到24D是表示包含在本發(fā)明的顯示裝置中的提取柵電極的電勢控制電路簡圖；圖25是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分視圖；圖26是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分視圖；圖27是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分的截面圖；圖28是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分的截面圖；圖29是本發(fā)明中顯示裝置的像素部分的截面圖；圖30A和30B是本發(fā)明中顯示裝置的發(fā)光元件的簡圖；圖31A和31B是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的動態(tài)物體的簡圖；圖32A和32B是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的動態(tài)物體的簡圖；圖33是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的動態(tài)物體的簡圖；圖34是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的柱狀物體簡圖；圖35是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的應(yīng)用模式視圖；圖36是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的應(yīng)用模式視圖；圖37是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的電子裝置的安裝方法簡圖；并且圖38A到38D是使用可以應(yīng)用到本發(fā)明的顯示裝置的電子裝置簡圖。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明將通過參考附圖以實(shí)施例模式進(jìn)行充分描述，但應(yīng)該理解，本發(fā)明的各種變化及變型對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見的。因此，除非這些變化及變型背離本發(fā)明，否則也將包含在本發(fā)明之中。本發(fā)明不局限于下面的描述。注意到同樣的部分或有同樣功能的部分采用相同的標(biāo)號并省去重復(fù)的描述。
本發(fā)明中可以使用的晶體管類型不限于某一特定的類型。包含以非晶硅或多晶硅為代表的非單晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)，利用半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等形成的MOS晶體管，PN結(jié)晶體管，雙極晶體管，利用有機(jī)半導(dǎo)體、碳納米管等的晶體管或其它晶體管都可以采用。此外，其上形成晶體管的襯底類型不限于某一特定的類型；因此，晶體管可以形成在單晶襯底、SOI襯底、玻璃襯底等上。
注意，在本發(fā)明中“連接”與“電連接”同義。在本說明書描繪的結(jié)構(gòu)中，其它元件可以夾置在具有預(yù)定連接關(guān)系的元件之間。即，可以設(shè)置其它能夠電連接的元件(即，開關(guān)，晶體管，電容，電阻或二極管)。
在此實(shí)施模式中，參考圖1A和1B描述根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置。本發(fā)明的顯示裝置包括大量的數(shù)據(jù)線28，設(shè)置為與各條數(shù)據(jù)線呈直角的大量掃描線29，設(shè)置在數(shù)據(jù)線28和掃描線29的相交區(qū)域(也稱作像素區(qū))中的像素電路，和發(fā)光元件。每個(gè)發(fā)光元件包括發(fā)射器陣列43，熒光材料，和陽極，并且熒光材料和陽極設(shè)置在相對的襯底上。發(fā)射器陣列43包括發(fā)射器44，設(shè)置在發(fā)射器之下的陰極，圍繞發(fā)射器的上周邊設(shè)置的提取柵電極46和圍繞整個(gè)發(fā)射器的周邊設(shè)置從而使每個(gè)發(fā)射器相互絕緣的絕緣材料47。本發(fā)明的顯示裝置還可以包括用于會聚從發(fā)射器等發(fā)射的電子并位于發(fā)射器44周邊提取柵電極46之上的電極。
像素區(qū)41包括驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23，控制提供給電子發(fā)射元件的電流的驅(qū)動晶體管Tr1，根據(jù)驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs控制發(fā)光元件的提取柵電極46電勢的提取柵電極電勢控制電路40。像素區(qū)41可以形成在絕緣表面之上。絕緣表面意味著諸如玻璃襯底的絕緣襯底的表面，或者覆蓋有絕緣材料的半導(dǎo)體襯底的表面。電壓保持元件指包含夾置在電導(dǎo)體之間的絕緣材料的電容。
在此實(shí)施模式中，通過利用spinto型電子發(fā)射元件進(jìn)行描述，并且描述了在一個(gè)像素區(qū)41中設(shè)置4×4＝16個(gè)spinto型電子發(fā)射元件的像素結(jié)構(gòu)；但是，本發(fā)明不限于此。一個(gè)像素區(qū)41可以包括一個(gè)電子發(fā)射元件，或者可以包括多個(gè)電子發(fā)射元件。在一個(gè)像素區(qū)41中設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的情況下，驅(qū)動晶體管Tr1可以是一個(gè)。注意，為了獲得高的電流密度，優(yōu)選將多個(gè)spinto型電子發(fā)射元件連接到驅(qū)動晶體管Tr1。
注意，雖然在圖1A和1B中描述了數(shù)據(jù)線和掃描線規(guī)律地以直角相交的像素結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)可以通過平移每條數(shù)據(jù)線或每條掃描線而應(yīng)用到像素區(qū)41的其它布局中，這種布局也就是除了帶狀布局之外的所謂的Δ布局，因?yàn)楸景l(fā)明涉及像素的電路結(jié)構(gòu)。在Δ布局中，利用從電子發(fā)射元件發(fā)射出的電子來發(fā)光的紅色熒光材料、綠色熒光材料和藍(lán)色熒光材料也以Δ布局分布。
圖2A和2B示出了本發(fā)明圖1A和1B中所示顯示裝置的像素電路的連接電路圖，以及由該像素電路控制的發(fā)光元件。圖2A中所述的像素電路至少包括一條數(shù)據(jù)線28，一條掃描線29，一個(gè)驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23，一個(gè)驅(qū)動晶體管Tr1和提取柵電極的一電勢控制電路40。注意，確定陰極27的電勢，使得驅(qū)動晶體管Tr1在發(fā)光元件42發(fā)光的周期中處于飽和區(qū)域中工作。因此，可以將陰極27設(shè)置為驅(qū)動晶體管Tr1的電源線，如圖1A和1B所示，或者可以連接到像素區(qū)的掃描線或其它區(qū)的掃描線。在如圖1A和1B所示的提供陰極27作為驅(qū)動晶體管Tr1的電源線的情況下，電荷可以穩(wěn)定地供給到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42。此外，在將陰極27連接到像素區(qū)的掃描線或其它區(qū)的掃描線29的情況下，像素區(qū)中陰極27以外的其它區(qū)的面積尺寸可以擴(kuò)大，這是設(shè)計(jì)像素區(qū)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。注意，驅(qū)動晶體管Tr1的工作區(qū)不限于飽和區(qū)；可以是線性區(qū)。
驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23是一個(gè)用于控制驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs的電路，包括連接到數(shù)據(jù)線28的端子D，連接到掃描線29的端子S和連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極的端子Q。注意，每個(gè)像素區(qū)中的提取柵電極11可以與其它像素區(qū)中的提取柵電極電絕緣，以便在使用有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動FED的發(fā)光元件時(shí)被單獨(dú)控制。此外，陰極27的電勢用Vc表示，陽極15的電勢用Va表示。陽極15的電勢Va可以是固定電勢。此時(shí)，施加在驅(qū)動晶體管Tr1的源極和漏極之間的電壓用Vds表示，而施加到發(fā)光元件的提取柵電極11和發(fā)射器陣列43之間的電壓用Vege表示。
驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23具有利用開關(guān)元件以時(shí)間劃分來驅(qū)動以矩陣形式設(shè)置在顯示裝置中的多個(gè)像素電路的功能，以及利用電壓保持元件保持驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs的功能。圖2B表示包含這種開關(guān)元件和電壓保持元件的電路實(shí)例。在圖2B所示的電路中，電容31連接到晶體管30的其中一端；晶體管30通過向柵極一側(cè)的端子S輸入High信號導(dǎo)通；并且連接到處于晶體管30一側(cè)的源極或漏極中任一的端子D的數(shù)據(jù)線28的電勢被傳輸?shù)诫娙?1以及處于該源極或漏極其中另一個(gè)的端子Q。這樣數(shù)據(jù)就被寫入。
之后，當(dāng)晶體管30通過對端子S輸入Low信號而截止時(shí)，連接到端子D的數(shù)據(jù)線28的電勢不傳遞到電容31和端子Q。然后，在晶體管導(dǎo)通期間的端子Q的電勢一直保持在電容31內(nèi)，直到晶體管30又導(dǎo)通。驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs根據(jù)電容31和端子Q的電勢來決定，并且對應(yīng)于Vgs的漏電流連續(xù)流經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)有源矩陣驅(qū)動法。注意，在本發(fā)明驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中，保持驅(qū)動晶體管Tr1的柵極電勢的電容31，可以取代驅(qū)動晶體管Tr1的柵極的寄生電容；因此，用于保持驅(qū)動晶體管Tr1的柵極電勢的電容不是必須設(shè)置成本說明書所述的實(shí)例。
驅(qū)動晶體管Tr1的柵極連接到驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的端子Q以及提取柵電極的電勢控制電路40的端子Qin；驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極其中任一個(gè)連接到陰極27；該驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極其中另一個(gè)連接到發(fā)光元件42的端子EA。注意，存在這樣的情形，根據(jù)驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的結(jié)構(gòu)，開關(guān)元件等夾置在陰極27和驅(qū)動晶體管Tr1之間，以及發(fā)光元件42的端子EA和驅(qū)動晶體管Tr1之間，本發(fā)明包括這樣的情形。晶體管可以用作開關(guān)元件。
提取柵電極的電勢控制電路40包括連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極以及驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的端子Q的端子Qin，和連接到發(fā)光元件42的端子EG的端子EGin。提取柵電極的電勢控制電路40具有根據(jù)輸入到端子Q的驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs經(jīng)由端子EGin向發(fā)光元件42的端子EG輸出電壓的功能。下面將描述具有這種功能和效果的電路實(shí)例。
發(fā)光元件42包括連接到陽極15的端子A，連接到驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極之一的端子EA，以及連接到提取柵電極的電勢控制電路40的端子EGin的端子EG。發(fā)光元件42的端子EA連接到發(fā)射器10，而發(fā)光元件42的端子EG連接到提取柵電極11。注意，在常規(guī)的顯示裝置中，當(dāng)利用有源矩陣驅(qū)動法驅(qū)動FED的發(fā)光元件時(shí)，提取柵電極11的電勢由所有的發(fā)光元件共享并固定在特定的電勢Veg，而在本發(fā)明中，包括提取柵電極11單獨(dú)形成在每個(gè)像素中的情形。此外，陽極15的電勢用Va表示。
參考圖4描述提取柵電極的電勢控制電路40所必須的功能的電路實(shí)例。圖4所示提取柵電極的電勢控制電路40的實(shí)例電路包括導(dǎo)線EGmax，導(dǎo)線EGmin，導(dǎo)線REF，晶體管Tr2，晶體管Tr3和電阻R。雖然晶體管Tr2和晶體管Tr3是P溝道晶體管，但它們也可以是N溝道晶體管。此外，電阻R由歐姆值高于導(dǎo)線材料的材料形成，例如可以由硅或氧化銦錫(也稱作ITO)形成。
晶體管Tr3、電阻R和晶體管Tr2按照這個(gè)順序串聯(lián)在導(dǎo)線EGmax和導(dǎo)線EGmin之間。此外，晶體管Tr3和電阻R的連接節(jié)點(diǎn)連接到端子EGin。另外，晶體管Tr2的柵極連接到端子Qin。導(dǎo)線REF連接到晶體管Tr3的柵極。
接下來描述圖4中所示的施加到提取柵電極電勢控制電路40的偏壓。電勢Vmax施加到導(dǎo)線EGmax；電勢Vmin施加到導(dǎo)線EGmin；電勢Vref施加到導(dǎo)線REF。因?yàn)殡妱軻max是施加到連接到發(fā)光元件42的提取柵電極11的端子EG的電壓(Veg)最大值，所以優(yōu)選通過對發(fā)光元件42和驅(qū)動晶體管Tr1提供最大電流而將電勢Vmax設(shè)置得高于提取柵電極11的電勢，其中提取柵電極11的電勢對于獲得最大亮度是必需的。電勢Vmin是低于電勢Vmax的電勢，是晶體管Tr2和晶體管Tr3在飽和區(qū)執(zhí)行的電勢，也是等于或低于晶體管Tr2的柵極電勢(Vc+Vgs)的電勢。特別是，如果陰極27連接到導(dǎo)線EGmin，則除導(dǎo)線EGmin以外區(qū)域的面積尺寸可以擴(kuò)大，這對于設(shè)計(jì)像素區(qū)是有利的。此外，導(dǎo)線EGmin既可以與該像素的掃描線連接，也可以與其它像素的掃描線連接。
電勢Vref是施加到晶體管Tr3的柵極的偏壓，以保持流經(jīng)晶體管Tr3、電阻R和晶體管Tr2的電流Iref處于適當(dāng)?shù)闹?。Iref的必須值依賴于電阻R的電阻值和晶體管Tr2的特性。注意，晶體管Tr2和晶體管Tr3可以在線性區(qū)工作，因?yàn)槎俗覧Gin的電勢VEG僅被要求高于端子Qin的電勢VQ。
接下來描述在先前描述的條件下對圖2A和2B所述的提取柵電極的電勢控制電路40施加偏壓時(shí)的操作。首先，晶體管Tr2和電阻R的連接節(jié)點(diǎn)的電極電勢高于導(dǎo)線EGmin的電勢。即，晶體管Tr2和電阻R的連接節(jié)點(diǎn)是晶體管Tr2的源極。因此，晶體管Tr2有一個(gè)與接地漏極連接的源極跟隨器。此時(shí)，高至足以流出Iref的晶體管Tr2的柵極-源極電壓(以下描述為Vgs2)施加到Vgs2，因?yàn)殡娏鱅ref流經(jīng)晶體管Tr2。當(dāng)晶體管Tr2在飽和區(qū)工作時(shí)Vgs2僅依賴于Iref的值；并且因此，只要Iref不改變，Vgs2就不改變。此處，晶體管Tr2的柵極的電勢等于驅(qū)動晶體管Tr1的柵極的電勢，(Vc+Vgs)。因此，晶體管Tr2的源極的電勢為(Vc+Vgs+Vgs2)。
此外，施加到晶體管R的相對電極之間的電壓Vr由(Iref×r)表示，此時(shí)，晶體管R的歐姆值為r，因?yàn)殡娏鱅ref流經(jīng)晶體管R。此處，因?yàn)樵诰w管R的兩個(gè)電極之間具有較低電勢的電極為晶體管Tr2的源極，所以在晶體管R的兩個(gè)電極之間具有高電勢的電極EGin的電勢由下列公式2表示。
[公式2]Veg＝Vc+Vgs+Vgs2+Vr 在公式2的右側(cè)，Vc為陰極27的電勢，并且可以任意確定。標(biāo)號Vgs表示驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓，并且是一個(gè)決定供給到發(fā)光元件42的電流量的電壓，根據(jù)數(shù)據(jù)線28的電勢或驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的電勢決定。當(dāng)Vgs變大時(shí)，發(fā)光元件的亮度變大，因?yàn)榇蟮碾娏髁苛鹘?jīng)驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42。標(biāo)號Vgs2和Vr均表示僅依賴于Iref的電勢。即，當(dāng)電流Iref不變時(shí)，發(fā)光元件42的提取柵電極11的電勢Veg根據(jù)驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs變化。以這種方式實(shí)現(xiàn)提取柵電極的電勢控制電路40。
此處，提取柵電極的電勢控制電路40可以是根據(jù)驅(qū)動晶體管Tr1的柵極的電勢向發(fā)光元件42的提取柵電極11輸出比驅(qū)動晶體管Tr1柵極電勢高的電勢的電路。圖24A到24D表示圖4中所示提取柵電極的電勢控制電路40的另一實(shí)例。
圖24A表示利用電阻作為圖4中晶體管Tr3的替換的實(shí)例。圖24B表示利用二極管連接的晶體管作為圖4中電阻的替換的實(shí)例。圖24C表示在圖4所示晶體管Tr3和端子EGin之間增加電阻的實(shí)例。通過這樣方式，提取柵電極的電勢控制電路40的電學(xué)特性可以使得EGin的電勢VEG高于Qin的電勢VQ，并且電勢VEG和VQ可以正相關(guān)地變化，如圖24D所示；因此除了圖4所示的實(shí)例外還可以采用各種電路。
注意，當(dāng)在驅(qū)動晶體管Tr1的柵極連接到提取柵電極的情況下，EGin的電勢VEG不比Qin的電勢VQ高時(shí)，例如，驅(qū)動晶體管Tr1的Vgs變高，使得可靠性降低，因?yàn)樾枰獙in施加等于或高于發(fā)光元件42的閾值電壓的高電壓。因此，需要EGin的電勢VEG高于Qin的電勢VQ。
接下來，如圖4所示，參考圖5A和5B描述驅(qū)動晶體管Tr1的源極和漏極之間的電壓Vds(以下稱作源極-漏極電壓)如何通過提取柵電極的電勢控制電路40來改變。
在圖5A中，點(diǎn)“a”表示在施加高電平的電壓作為驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs以增加流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42的電流量Ids來增大發(fā)光元件42亮度情況下的工作點(diǎn)；實(shí)線A表示驅(qū)動晶體管Tr1的電流-電壓特性；實(shí)線B表示發(fā)光元件42的電流-電壓特性。另一方面，在圖5B中，點(diǎn)“a”表示在施加低電平的電壓作為驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs以減小流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42的電流量Ids來降低發(fā)光元件42的亮度情況下的工作點(diǎn)；實(shí)線A表示驅(qū)動晶體管Tr1的電流-電壓特性；實(shí)線B表示發(fā)光元件42的電流-電壓特性。作為參考，圖5B中的虛線表示在不采用提取柵電極的電勢控制電路40的情況下發(fā)光元件42的電流-電壓特性。比較本發(fā)明中的發(fā)光元件42的電流-電壓特性與圖5B中的虛線，驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓Vds低于常規(guī)顯示裝置的情形，因?yàn)榘l(fā)光元件42的電流-電壓特性在左方平移，工作點(diǎn)相應(yīng)地在左方平移。
這是因?yàn)槭┘拥桨l(fā)光元件42的提取柵電極11的電壓Veg根據(jù)驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs的電平按公式2改變。因此，驅(qū)動晶體管Tr1可以在飽和區(qū)工作，并且可以降低在發(fā)光元件42的亮度較低時(shí)較高驅(qū)動晶體管Tr1的Vds。此處，Veg的范圍由驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs的范圍決定。當(dāng)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓用Vth表示時(shí)，Veg的最小值為(Vth+Vge2+Vr+Vc)。因此，驅(qū)動晶體管Tr1的Vds的范圍可以用下列公式3表示 [公式3]0＜Vds＜Vth+Vgs2+Vr-Veth 在公式3的右側(cè)，Vgs2和Vr可以由電流Iref、晶體管Tr2的特性以及電阻R的歐姆值決定。注意，優(yōu)選通過增大電阻R的歐姆值而不是增大Vgs2來增大Vr，因?yàn)楦邏翰皇┘拥骄w管Tr2。
此處參見非專利文獻(xiàn)1中披露的電壓值，Veg約為55V，Veth約為35V，Vgs的最大值約為13V，Vc可以為0V。即，在本發(fā)明中，當(dāng)發(fā)光元件42發(fā)射最大亮度的光時(shí)，換言之，當(dāng)Vgs處于最大值時(shí)，施加到發(fā)光元件42的提取柵電極11的電壓Veg可以約為55V。此外，為了不對晶體管Tr2施加高壓，晶體管Tr2的柵極-源極電壓Vgs2設(shè)置約為2V。此時(shí)，因?yàn)榫w管Tr2的源極電勢約為15V，所以希望將施加到電阻R的電壓設(shè)置約為40V。
通過以前述設(shè)置電壓值為例，估算了在發(fā)光元件42的亮度最小化情形下的Vds。當(dāng)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓為1V時(shí)，發(fā)光元件42的亮度最小化情形下的Vgs和Vg2分別為1V和2V，并且施加到電阻R的電壓為40V；因此，發(fā)光元件42的提取柵電極11的電勢Veg為43V。因此，驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓Vds為Veg-Veth＝43-35＝8V。雖然在不設(shè)置提取柵電極的電勢控制電路40時(shí)驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓Vds約為20V，但可以通過采用本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)，用低至10V或更低的Vds驅(qū)動發(fā)光元件42。注意，優(yōu)選Vmax不高于60V，因?yàn)槿绻妱軻eg變低，則晶體管Tr3的源極-漏極電壓變高。
本發(fā)明的顯示裝置包括在像素電路中如實(shí)施模式1中所述的提取柵電極的電勢控制電路40；但還包括在像素電路中驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23。雖然本發(fā)明既可以應(yīng)用到用模擬值驅(qū)動顯示裝置的情形，也可以應(yīng)用到用數(shù)字值驅(qū)動顯示裝置的情形，特別優(yōu)選在本發(fā)明的顯示裝置中驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23是一個(gè)可以處理模擬值的電路，因?yàn)榧词跪?qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs有模擬值，提取柵電極的電勢控制電路40仍可以用模擬值控制發(fā)光元件42的提取柵電極11。
但是，驅(qū)動晶體管Tr1的電學(xué)特性在每個(gè)像素中有變化。因而存在即使在不同像素中的驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和源極之間施加相同的Vgs，流經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42的電流值仍有變化的情形。在不同的像素中觀察到發(fā)光元件42的亮度有改變，因?yàn)槠渑c流到該處的電流值成正比；這樣，對顯示質(zhì)量具有明顯不利的影響。此外，在用模擬值驅(qū)動的顯示裝置中不利影響的程度也大于用數(shù)字值驅(qū)動的顯示裝置中的情形。在本發(fā)明的顯示裝置中，補(bǔ)償像素間的變化是一個(gè)必不可少的因素。
因此，在此實(shí)施模式中描述了補(bǔ)償發(fā)光元件由于晶體管的特性變化以及其操作所致的亮度變化的像素電路。補(bǔ)償晶體管的特性變化的電路可以用驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23實(shí)現(xiàn)。下面描述具有補(bǔ)償晶體管的特性變化功能的驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的實(shí)例。
圖20A表示補(bǔ)償閾值電壓的像素電路實(shí)例，圖20B表示其驅(qū)動信號的時(shí)間圖。在補(bǔ)償圖20A中所示閾值電壓的像素電路中，驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23包括晶體管Tr61，晶體管Tr62，晶體管Tr63，晶體管Tr64，導(dǎo)線SW61，導(dǎo)線SW62，導(dǎo)線SW63，導(dǎo)線PWR61，導(dǎo)線PWR62，導(dǎo)線PWR63，電容C61和電容C62。
電容C61和電容C62串聯(lián)連接；電容C61不與電容C62連接的一個(gè)電極連接到端子Q；電容C62不連接到電容C61的一個(gè)電極連接到導(dǎo)線PWR62。晶體管Tr61的柵極連接到導(dǎo)線SW61；晶體管Tr61的源極或漏極其中任一個(gè)連接到導(dǎo)線PWR61；并且晶體管Tr61的源極或漏極其中另一個(gè)連接到端子Q。晶體管Tr62的柵極連接到導(dǎo)線SW62；晶體管Tr62的源極或漏極其中任一個(gè)連接到發(fā)光元件42的端子EA；并且晶體管Tr62的源極或漏極其中另一個(gè)連接到端子Q。晶體管Tr63的柵極連接到導(dǎo)線SW63；晶體管Tr63的源極或漏極其中任一個(gè)連接到導(dǎo)線PWR63；晶體管Tr63的源極或漏極其中另一個(gè)連接到電容C61和C62的連接節(jié)點(diǎn)(以下將該節(jié)點(diǎn)描述為電極P6)。晶體管Tr64的柵極連接到端子S；晶體管Tr64的源極或漏極其中任一個(gè)連接到端子D；并且晶體管Tr64的源極或漏極其中另一個(gè)連接到電極P6。
注意，在圖20A所示的像素電路中，驅(qū)動晶體管Tr1描述為N溝道晶體管，而晶體管Tr2和Tr3描述為P溝道晶體管。包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件均描述為N溝道晶體管；但是，驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的工作不受開關(guān)元件極性的限制。當(dāng)包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件為P溝道晶體管時(shí)，可以采用其信號從對應(yīng)于圖20B所示導(dǎo)線的信號反轉(zhuǎn)而來的時(shí)間圖。
優(yōu)選在圖20B所示的起始周期203和閾值布線周期204中施加到導(dǎo)線PWR61的電勢等于陰極27的電勢，或比陰極27的電勢高一個(gè)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓。此外，其它周期中施加到導(dǎo)線PWR61的電勢可以任意設(shè)置；但優(yōu)選在整個(gè)周期中施加到導(dǎo)線PWR61的電勢為常數(shù)。優(yōu)選在整個(gè)周期中施加到導(dǎo)線PWR62的電勢為常數(shù)。雖然施加到導(dǎo)線PWR62的電勢是任意的，但可以約等于陰極27的電勢。導(dǎo)線PWR62可以連接到陰極27。優(yōu)選在截止?fàn)顟B(tài)對導(dǎo)線SW61施加足以使Tr61截止的電勢，同時(shí)優(yōu)選在導(dǎo)通狀態(tài)對導(dǎo)線SW61施加足以使SW61在線性區(qū)工作的電勢，因?yàn)閷?dǎo)線SW61是驅(qū)動作為開關(guān)元件的晶體管Tr61的導(dǎo)線。優(yōu)選在截止?fàn)顟B(tài)對導(dǎo)線SW62施加足以使晶體管Tr62截止的電勢，而在導(dǎo)通狀態(tài)對導(dǎo)線SW62施加足以使晶體管Tr62工作在線性區(qū)的電勢，因?yàn)閷?dǎo)線SW62是用于驅(qū)動作為開關(guān)元件的晶體管Tr62的導(dǎo)線。優(yōu)選在截止?fàn)顟B(tài)對導(dǎo)線SW63施加足以使晶體管Tr63截止的電勢，而在導(dǎo)通狀態(tài)對導(dǎo)線SW63施加足以使晶體管Tr63工作在線性區(qū)的電勢，因?yàn)閷?dǎo)線SW63是用于驅(qū)動作為開關(guān)元件的晶體管Tr63的導(dǎo)線。優(yōu)選將施加到端子S的電勢設(shè)置為足以使晶體管Tr64截止或工作在線性區(qū)。施加到端子D的電勢為數(shù)據(jù)電勢，是外圍驅(qū)動電路由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的電勢。注意，本實(shí)施模式具有這樣的特征即包含在實(shí)施模式1所述提取柵電極的電勢控制電路40中的導(dǎo)線REF的電勢可以根據(jù)掃描線選擇周期202改變。通過這一特征，掃描線選擇周期202中的發(fā)光元件的電學(xué)狀態(tài)可選擇性的與其它周期的不同。因此，在本實(shí)施模式中，優(yōu)選按照與掃描線29相同的方式形成條狀圖案，使得通過每條掃描線可以獨(dú)立設(shè)置導(dǎo)線REF的電勢。優(yōu)選在截止?fàn)顟B(tài)對導(dǎo)線REF施加足以減小電流Iref的電勢，同時(shí)優(yōu)選在導(dǎo)通狀態(tài)對導(dǎo)線REF施加可以供給實(shí)施模式1中所述電流Iref的電勢。
接下來參考圖20A和20B描述像素電路的工作。首先，一個(gè)幀周期包括掃描線選擇周期202和發(fā)光周期206。注意，當(dāng)掃描線選擇周期202終止時(shí)，下一個(gè)掃描線選擇周期202A開始。通過以執(zhí)行寫入的方式連續(xù)掃描，數(shù)據(jù)電勢可以寫入到整個(gè)像素中。另外，掃描線選擇周期202包括初始周期203，閾值布線周期204和數(shù)據(jù)寫入周期205。注意，在掃描線選擇周期202中，提取柵電極的電勢控制電路40的導(dǎo)線REF可以設(shè)置為高電平以使晶體管Tr3截止。這有助于減小Iref，從而降低施加到電阻R和晶體管Tr2的電壓。然后，可以使發(fā)光元件42的提取柵電極11的電勢等于或小于發(fā)光元件42的閾值電壓，因?yàn)槎俗覧Gin的電勢下降。即，發(fā)光元件42的開啟/關(guān)閉狀態(tài)可以通過改變導(dǎo)線REF的電勢來控制。在用于補(bǔ)償常規(guī)顯示裝置的閾值電壓的像素電路中，存在這樣的情形，即在串聯(lián)的陽極15、發(fā)光元件42、驅(qū)動晶體管Tr1和陰極27中的任何兩個(gè)元件之間夾置一個(gè)開關(guān)元件。但是，開關(guān)元件具有高于導(dǎo)線的歐姆值，即使處于開啟狀態(tài)。為了抑制浪費(fèi)的功耗，需要盡可能的減少將成為電阻的元件，因?yàn)橛写箅娏髁鹘?jīng)包含發(fā)光元件42的路徑。因此，優(yōu)選不設(shè)置開關(guān)元件。通過以此方式驅(qū)動本發(fā)明顯示裝置的像素電路，可以降低功耗，因?yàn)椴恍枰诎l(fā)光元件42的路徑上設(shè)置開關(guān)元件。為了確?？煽啃?，可以采用晶體管Tr3截止時(shí)導(dǎo)線EGmin的電勢增加的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)晶體管Tr3截止以降低端子EGin的電勢時(shí)，晶體管Tr3的源極-漏極電壓增大。例如，像素的掃描線29、導(dǎo)線SW61、導(dǎo)線SW62和導(dǎo)線SW63可以連接到導(dǎo)線EGmin。注意，在圖20B中，導(dǎo)線SW62和導(dǎo)線SW63可以共享，因?yàn)樗鼈冇邢嗤尿?qū)動信號波形。通過共享該導(dǎo)線，可以減小導(dǎo)線的輪廓面積尺寸；其它元件的面積尺寸增大，從而增大設(shè)計(jì)的自由度；導(dǎo)線的寄生電容減小，從而降低信號的波形鈍度(dullness)；并且可以降低功耗。
此外，在圖20B中，導(dǎo)線REF的電勢在整個(gè)掃描線選擇周期202中處于高電平，而導(dǎo)線REF的電勢在數(shù)據(jù)寫入周期205中不必處于高電平，因此可以處于低電平。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)寫入周期205中導(dǎo)線REF的電勢處于低電平時(shí)，導(dǎo)線SW62和導(dǎo)線SW63的驅(qū)動信號波形相同，所以其時(shí)間產(chǎn)生電路可以由導(dǎo)線SW62和導(dǎo)線SW63共享。
初始周期203是一個(gè)將驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極的電勢增大到高于源極的電勢一個(gè)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓，或高于該驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓，使得驅(qū)動晶體管Tr1導(dǎo)通。此時(shí)，將發(fā)光元件42設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，例如可以把晶體管Tr61、Tr62、Tr63、Tr64和Tr3的狀態(tài)設(shè)置為如圖20B所示，其中晶體管Tr61、Tr62和Tr63導(dǎo)通而晶體管Tr64和Tr3截止。通過以此方式設(shè)置狀態(tài)，驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極以及端子Q側(cè)的電容C61的電極的電勢變?yōu)閷?dǎo)線PWR61的電勢，而電容C61的相對電極的電勢變?yōu)閷?dǎo)線PWR63的電勢，以致于施加到電容C61的電壓增大為等于或高于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓。注意，初始周期203不必處于掃描線選擇周期202中，因而可以處于另一行的掃描線選擇周期中。
閾值寫入周期204是對電容C61的相對電極施加對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓的電勢差的周期。用于實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)的晶體管Tr61、Tr62、Tr63、Tr64和Tr3的狀態(tài)例如可以設(shè)置為如圖20B所示，屆時(shí)晶體管Tr62和Tr63導(dǎo)通而晶體管Tr61、Tr64和Tr3截止。通過將電極P6的電勢設(shè)置得等于陰極27的電勢以連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極，從而將驅(qū)動晶體管Tr1帶入浮置態(tài)，在初始周期203中已被充入到電容C61中的電荷經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1流出，以致于驅(qū)動晶體管Tr1截止，從而當(dāng)已在初始周期203中充入到電容C61中的電荷經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1流出時(shí)，停止已在初始周期203中充入到電容C61中的電荷的流出，并且驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓變?yōu)榈扔隍?qū)動晶體管Tr1的閾值電壓。因此，可以將對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓的電壓施加到電容C61的相對電極。
數(shù)據(jù)寫入周期205是一個(gè)對驅(qū)動晶體管Tr1的柵極施加對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓與周圍驅(qū)動電路由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電勢之和的電壓。用于實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)的晶體管Tr61、Tr62、Tr63、Tr64和Tr3的狀態(tài)例如可以如圖20B所示地設(shè)置，屆時(shí)，晶體管Tr64導(dǎo)通而晶體管Tr61、Tr62、Tr63和Tr3截止。注意，如上所述，晶體管Tr3可以在數(shù)據(jù)寫入周期205中處于導(dǎo)通狀態(tài)。通過使晶體管Tr61和Tr62截止，驅(qū)動晶體管Tr1的柵極從其它電極進(jìn)入浮置態(tài)；因此，可以不依賴于電極P6的電勢保持對應(yīng)于在閾值寫入周期204中施加到電容C61的驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓的電壓。在這種情況下，通過使晶體管Tr64導(dǎo)通并使晶體管Tr63截止，對端子D施加由電勢驅(qū)動電路的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電勢，電極P6的電勢變成等于數(shù)據(jù)電勢。此時(shí)，保持在電容C61中的閾值電壓不變。因此，對驅(qū)動晶體管Tr1的柵極施加對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓和數(shù)據(jù)電勢之和的電壓。
發(fā)光周期206是將在數(shù)據(jù)寫入周期205中已經(jīng)寫入到驅(qū)動晶體管Tr1柵極的電壓保持一幀周期的周期，從而通過對驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42連續(xù)供給恒定的電流值而使發(fā)光元件42連續(xù)發(fā)射亮度與數(shù)據(jù)電壓相符的光。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，晶體管Tr61、Tr62、Tr63、Tr64和Tr3的狀態(tài)例如可以如圖20B所示地設(shè)置，屆時(shí)，晶體管Tr3導(dǎo)通而晶體管Tr61、Tr62、Tr63和Tr64截止。當(dāng)在數(shù)據(jù)電勢寫入到電極P6的條件下晶體管Tr63和Tr64截止時(shí)，電極P6的電勢保持為數(shù)據(jù)電勢。但是，當(dāng)電極P6的電勢受噪音對像素電路中各類信號的影響而波動時(shí)，流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42的電流也波動，因而需要穩(wěn)定電極P6的電勢，以便抑制發(fā)光元件42的亮度波動。因此，優(yōu)選通過將導(dǎo)線PWR62設(shè)置為恒定電勢來抑制電極P6的電勢波動。
圖21A表示本發(fā)明補(bǔ)償閾值電壓的像素電路實(shí)例，圖21B表示其驅(qū)動信號的時(shí)間圖實(shí)例。在圖21A所示的電路中，驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23包括晶體管Tr71、晶體管Tr72、晶體管Tr73、晶體管Tr74、導(dǎo)線SW71、導(dǎo)線SW72、導(dǎo)線SW73、導(dǎo)線PWR71、導(dǎo)線PWR72、導(dǎo)線PWR73、電容C71和電容C72。
電容C71和C72串聯(lián)連接；電容C71連接到電容C72的一個(gè)電極連接到端子Q。電容C71不連接到電容C72的另一電極以下描述為電極P7。電容C72的不連接到電容C71的一個(gè)電極連接到導(dǎo)線PWR72。晶體管Tr71的柵極連接到導(dǎo)線SW71；晶體管Tr71的源極或漏極中的任一個(gè)連接到導(dǎo)線PWR71；晶體管Tr71的源極或漏極中的另一個(gè)連接到端子Q。晶體管Tr72的柵極連接到導(dǎo)線SW72；晶體管Tr72的源極或漏極中的任一個(gè)連接到發(fā)光元件42的端子EA；并且晶體管Tr72的源極或漏極中的另一個(gè)連接到端子Q。晶體管Tr73的柵極連接到導(dǎo)線SW73；晶體管Tr73的源極或漏極中的任一個(gè)連接到導(dǎo)線PWR73；并且晶體管Tr73的源極或漏極中的另一個(gè)連接到電極P7。晶體管Tr74的柵極連接到端子S；晶體管Tr74的源極或漏極中的任一個(gè)連接到端子D；并且晶體管Tr74的源極或漏極中的另一個(gè)連接到電極P7。
注意，在圖21A所示的像素電路中，驅(qū)動晶體管Tr1描述為N溝道晶體管，而晶體管Tr2和Tr3描述為P溝道晶體管。包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件均描述為N溝道晶體管；但驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的工作不依賴于開關(guān)元件的極性。當(dāng)包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件為P溝道晶體管時(shí)，可以采用其信號由圖21B所示相應(yīng)導(dǎo)線的信號轉(zhuǎn)變而來的時(shí)間圖。
在圖21A所示的像素電路中，導(dǎo)線SW71、導(dǎo)線SW72和導(dǎo)線SW73的電壓分別對應(yīng)于導(dǎo)線SW61、導(dǎo)線SW61和導(dǎo)線SW63的電壓，而導(dǎo)線PWR71和導(dǎo)線PWR73的電壓分別對應(yīng)于導(dǎo)線PWR61和導(dǎo)線PWR63的電壓，并且因此省去重復(fù)描述。注意，導(dǎo)線PWR72的電勢不同于導(dǎo)線PWR62的電勢，并且優(yōu)選導(dǎo)線PWR72的電勢大約等于陰極27的電勢。注意，本實(shí)施模式具有這樣的特征，即包含在實(shí)施模式1中所示的提取柵電極的電勢控制電路40中的導(dǎo)線REF的電勢可以根據(jù)掃描線選擇周期202改變。通過這一特征，可以選擇掃描線選擇周期202中的發(fā)光元件的電學(xué)狀態(tài)不同于其它周期中的情形。因此，在此實(shí)施模式中，優(yōu)選以與掃描線29相同的方式將導(dǎo)線REF形成條狀圖案，使得導(dǎo)線REF的電勢可以由每個(gè)掃描線獨(dú)立地設(shè)置。優(yōu)選施加到導(dǎo)線REF的電勢低至足以降低截止?fàn)顟B(tài)的電流Iref，同時(shí)優(yōu)選在導(dǎo)通狀態(tài)可以提供實(shí)施模式1中所述的電流Iref的電勢。
接下來參考圖21A和21B描述像素電路的工作。首先，一幀周期包括掃描線選擇周期202和發(fā)光周期206。注意，當(dāng)掃描線選擇周期202終止時(shí)，下一掃描線選擇周期202A開始。通過以執(zhí)行寫入的方式連續(xù)掃描，可以將數(shù)據(jù)電勢寫入到整個(gè)像素中。另外，掃描線選擇周期202包括初始周期203，閾值布線周期204和數(shù)據(jù)寫入周期205。注意，在掃描線選擇周期202中，提取柵電極的電勢控制電路40的導(dǎo)線REF可以設(shè)置為高電平以使晶體管Tr3截止。這有助于減小Iref，從而降低施加到電阻R和晶體管Tr2的電壓。然后，可以使發(fā)光元件42的提取柵電極11的電勢等于或低于發(fā)光元件42的閾值電壓，因?yàn)槎俗覧Gin的電勢降低。即，發(fā)光元件42的開始/關(guān)閉狀態(tài)可以通過改變導(dǎo)線REF的電勢來控制。在用于補(bǔ)償常規(guī)顯示裝置的閾值電壓的像素電路中，存在這樣的情形，即在串聯(lián)的陽極15、發(fā)光元件42、驅(qū)動晶體管Tr1和陰極27中的任何兩個(gè)元件之間夾置一個(gè)開關(guān)元件。但是，開關(guān)元件具有高于導(dǎo)線的歐姆值，即使處于開啟狀態(tài)。為了抑制浪費(fèi)的功耗，需要盡可能的減少將成為電阻的元件，因?yàn)橛写箅娏髁鲝桨l(fā)光元件42的陰極27和端子EA之間。因此，優(yōu)選不設(shè)置開關(guān)元件。通過以此方式驅(qū)動本發(fā)明顯示裝置的像素電路，可以降低功耗，因?yàn)椴恍枰诎l(fā)光元件42的路徑上設(shè)置開關(guān)元件。為了確?？煽啃?，可以采用晶體管Tr3在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)導(dǎo)線EGmin的電勢升高的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)晶體管Tr3截止以降低端子EGin的電勢時(shí)，晶體管Tr3的源極-漏極電壓增大。例如，像素的掃描線29、導(dǎo)線SW71、導(dǎo)線SW72和導(dǎo)線SW73可以連接到導(dǎo)線EGmin。
注意，在圖21B中，導(dǎo)線SW72和導(dǎo)線SW73可以共享，因?yàn)樗鼈冇邢嗤尿?qū)動信號波形。通過共享該導(dǎo)線，可以減小導(dǎo)線的輪廓面積尺寸；其它元件的面積尺寸增大，從而增大設(shè)計(jì)的自由度；導(dǎo)線的寄生電容減小，從而降低信號的波形鈍度；并且可以降低功耗。
此外，在圖21B中，導(dǎo)線REF的電勢在整個(gè)掃描線選擇周期202中處于高電平，而導(dǎo)線REF的電勢在數(shù)據(jù)寫入周期205中不必處于高電平，因此可以處于低電平。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)寫入周期205中導(dǎo)線REF的電勢處于低電平時(shí)，導(dǎo)線SW72和導(dǎo)線SW73的驅(qū)動信號波形相同，所以其時(shí)間產(chǎn)生電路可以由導(dǎo)線SW72和導(dǎo)線SW73共享。
初始周期203是一個(gè)將驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極的電勢增大到比源極的電勢高一個(gè)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓或高于一個(gè)驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓，使得驅(qū)動晶體管Tr1導(dǎo)通的周期。此時(shí)，將發(fā)光元件42設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，例如可以把晶體管Tr71、Tr72、Tr73、Tr74和Tr3的狀態(tài)設(shè)置為如圖21B所示，其中晶體管Tr71、Tr72和Tr73導(dǎo)通而晶體管Tr74和Tr3截止。通過以此方式設(shè)置狀態(tài)，驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極以及端子Q側(cè)的電容C71的電極的電勢變?yōu)閷?dǎo)線PWR71的電勢，而電容C71的相對電極的電勢變?yōu)閷?dǎo)線PWR73的電勢，以致于施加到電容C71的電壓增大為等于或高于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓。注意，初始周期203不必處于掃描線選擇周期202中，因而可以處于另一行的掃描線選擇周期中。
閾值寫入周期204是對電容C71和C72的相對電極施加對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓的電勢差的周期。用于實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)的晶體管Tr71、Tr72、Tr73、Tr74和Tr3的狀態(tài)例如可以設(shè)置為如圖21B所示，屆時(shí)晶體管Tr72和Tr73導(dǎo)通而晶體管Tr71、Tr74和Tr3截止。通過將電極P7和導(dǎo)線PWR72的電勢設(shè)置成大約等于陰極27的電勢以連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和漏極，從而將驅(qū)動晶體管Tr1帶入浮置態(tài)，在初始周期203中已被充入到電容C71和C72中的電荷經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1流出，以致于驅(qū)動晶體管Tr1截止，從而當(dāng)已在初始周期203中充入到電容C71和C72中的電荷經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1流出時(shí)，停止已在初始周期203中充入到電容C71和C72中的電荷的流出，并且驅(qū)動晶體管的柵極-源極電壓變?yōu)榈扔隍?qū)動晶體管Tr1的閾值電壓。因此，可以將對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓的電壓施加到電容C71和C72的相對電極。
數(shù)據(jù)寫入周期205是一個(gè)對驅(qū)動晶體管Tr1的柵極施加對應(yīng)于驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓與周圍驅(qū)動電路由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電勢之和的電壓。用于實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)的晶體管Tr71、Tr72、Tr73、Tr74和Tr3的狀態(tài)例如可以如圖21B所示地設(shè)置，屆時(shí)，晶體管Tr74導(dǎo)通而晶體管Tr71、Tr72、Tr73和Tr3截止。注意，如上所述，晶體管Tr3可以在數(shù)據(jù)寫入周期205中處于導(dǎo)通狀態(tài)。通過使晶體管Tr71和Tr72截止，端子Q從其它電極進(jìn)入浮置態(tài)。但是，因?yàn)榕c具有恒定電勢的導(dǎo)線PWR72連接的電容C72連接到端子Q，所以端子Q的電勢是依賴于電容C71和C72的電容量值(分別用C1和C2表示)以及電極P7的電勢。當(dāng)陰極27的電勢用Vc表示且驅(qū)動晶體管Tr1的閾值電壓用Vth表示時(shí)，導(dǎo)線PWR72和PWR73的電勢用Vc表示且在閾值寫入周期204終止時(shí)端子Q的電勢用(Vc+Vth)表示。之后，在數(shù)據(jù)寫入周期205，只當(dāng)電極P7的電勢變?yōu)橹車?qū)動電路由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電壓(也稱作Vdate)時(shí)，驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電勢Vgs可以用下列公式4表示 Vgs＝(C1/(C1+C2))×(Vdate-Vc)+Vth(公式4) 數(shù)據(jù)寫入周期205之后驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電勢Vgs包括閾值電壓Vth本身。因此，流到發(fā)光元件42的電流值及其亮度可以不受每個(gè)像素中Tr1閾值影響地通過控制包含(Vdate-Vc)的項(xiàng)來控制。
發(fā)光周期206是保持在數(shù)據(jù)寫入周期205中已經(jīng)寫入到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極中的電壓超過一幀周期的周期，從而通過對驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42連續(xù)地供給恒定電流值而使發(fā)光元件42發(fā)射亮度與數(shù)據(jù)電壓相符的光。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，晶體管Tr71、Tr72、Tr73、Tr74和Tr3的狀態(tài)例如可以如圖21B所示地設(shè)置，屆時(shí)，晶體管Tr3導(dǎo)通而晶體管Tr71、Tr72、Tr73和Tr74截止。當(dāng)在數(shù)據(jù)電勢寫入到電極P7的條件下晶體管Tr73和Tr74截止時(shí)，電極P7和端子Q的電勢保持。但是，當(dāng)電極P7的電勢受噪音對像素電路中各類信號的影響而波動時(shí)，流到驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42的電流波動，因而需要穩(wěn)定電極P7和端子Q的電勢，以便抑制發(fā)光元件42的亮度波動。因此，優(yōu)選通過將導(dǎo)線PWR72設(shè)置為恒定電勢來抑制電極P7和端子Q的電勢波動。
圖22A表示本發(fā)明電流輸入像素電路實(shí)例，圖22B表示其驅(qū)動信號的時(shí)間圖實(shí)例。在圖22A所示的電路中，驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23包括晶體管Tr81、晶體管Tr82、晶體管Tr83、晶體管Tr84、導(dǎo)線SW82、導(dǎo)線PWR82、和電容C72。注意，可以在像素區(qū)之外設(shè)置供給由周圍驅(qū)動電路圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電流Idata的電流源80。
電容C82的其中一個(gè)電極連接到導(dǎo)線PWR82，而電容C82的其它電極連接到端子Q。晶體管Tr82的柵極連接到SW82；晶體管Tr82的源極或漏極其中任一個(gè)連接到發(fā)光元件42的端子EA；并且晶體管Tr82的源極或漏極其中另一個(gè)連接到端子Q。晶體管Tr84的柵極連接到端子S；晶體管Tr84的源極或漏極其中任一個(gè)連接到端子D；并且晶體管Tr84的源極或漏極其中另一個(gè)連接到端子Q。
注意，在圖22A所示的像素電路中，驅(qū)動晶體管Tr1描述為N溝道晶體管，而晶體管Tr2和Tr3描述為P溝道晶體管。包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件均描述為N溝道晶體管；但驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23的工作不依賴于開關(guān)元件的極性。當(dāng)包含在驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23中的開關(guān)元件為P溝道晶體管時(shí)，可以采用其信號由圖22B中所示對應(yīng)導(dǎo)線的信號反轉(zhuǎn)而來的時(shí)間圖。
優(yōu)選施加到導(dǎo)線PWR82的電勢在整個(gè)周期中為恒定電勢。雖然施加到導(dǎo)線PWR82的電勢是任意的，但可以約等于陰極27的電勢。導(dǎo)線PWR82可以連接到陰極27。導(dǎo)線SW82處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選施加到導(dǎo)線SW82的電勢低至足以使晶體管Tr82截止，而導(dǎo)線SW82處于開啟狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選施加到導(dǎo)線SW82的電勢高至足以使晶體管Tr82在線性區(qū)工作，因?yàn)閷?dǎo)線SW82是用于驅(qū)動作為開關(guān)元件的晶體管Tr82的導(dǎo)線。優(yōu)選施加到端子S的電勢足夠低以使晶體管Tr84截止或高至足以使晶體管Tr84在線性區(qū)工作。施加到端子D的電勢是數(shù)據(jù)電勢，是周圍驅(qū)動電路由圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的電勢。在圖22A所示的像素電路中，數(shù)據(jù)作為電流Idata提供并在掃描線選擇周期202被輸入到像素電路中。
注意，本實(shí)施模式具有這樣的特征，即包含在實(shí)施模式1所示提取柵電極的電勢控制電路40中的導(dǎo)線REF的電勢可以根據(jù)掃描線選擇周期202改變。通過這一特征，可以選擇性地使掃描線選擇周期202中發(fā)光元件的電學(xué)狀態(tài)與其它周期的情況不同。因此，在此實(shí)施模式中，優(yōu)選以與掃描線29相同的方式將導(dǎo)線REF形成條狀圖案，使得每條掃描線獨(dú)立地設(shè)置電勢。優(yōu)選施加到導(dǎo)線REF的電勢低至足以減少關(guān)閉狀態(tài)中的電流Iref，同時(shí)，在導(dǎo)通狀態(tài)優(yōu)選可以提供如實(shí)施模式1中所述電流Iref的電勢。
接下來參考圖22A和22B描述像素電路的工作。首先，一幀周期包括掃描線選擇周期202和發(fā)光周期206。注意，當(dāng)掃描線選擇周期202終止時(shí)，下一個(gè)掃描線選擇周期202A開始。通過以執(zhí)行寫入的方式連續(xù)掃描，數(shù)據(jù)電勢可以寫入到整個(gè)像素中。在掃描線選擇周期202中，提取柵電極的電勢控制電路40的導(dǎo)線REF可以設(shè)置為高電平以使晶體管Tr3截止。這有助于減小Iref，從而降低施加到電阻R和晶體管Tr2的電壓。然后，可以使發(fā)光元件42的提取柵電極11的電勢等于或小于發(fā)光元件42的閾值電壓，因?yàn)槎俗覧Gin的電勢下降。即，發(fā)光元件42的開啟/關(guān)閉狀態(tài)可以通過改變導(dǎo)線REF的電勢來控制。
常規(guī)顯示裝置的電流輸入像素需要夾置在串聯(lián)的陽極15、發(fā)光元件42、驅(qū)動晶體管Tr1和陰極27中任何兩個(gè)元件之間的開關(guān)元件。開關(guān)元件具有高于導(dǎo)線的歐姆值，即使處于開啟狀態(tài)。為了抑制浪費(fèi)的功耗，需要盡可能的減少將成為電阻的元件，因?yàn)橛写箅娏髁鹘?jīng)包含發(fā)光元件42的路徑。通過以此方式驅(qū)動本發(fā)明顯示裝置的像素電路，可以降低功耗，因?yàn)椴恍枰诎l(fā)光元件42的路徑上設(shè)置開關(guān)元件。為了確?？煽啃?，可以采用晶體管Tr3在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)導(dǎo)線EGmin的電勢升高的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)晶體管Tr3截止以降低端子EGin的電勢時(shí)，晶體管Tr3的源極-漏極電壓增大。例如，像素的掃描線29和導(dǎo)線SW82可以連接到導(dǎo)線EGmin。
注意，在圖22B中，導(dǎo)線SW82和掃描線29可以共享，因?yàn)樗鼈冇邢嗤尿?qū)動信號波形。通過共享該導(dǎo)線，可以減小導(dǎo)線的輪廓面積尺寸；其它元件的面積尺寸增大，從而增大設(shè)計(jì)的自由度；導(dǎo)線的寄生電容減小，從而降低信號的波形鈍度；并且可以降低功耗。此外，在圖22B中，導(dǎo)線REF的驅(qū)動電壓的波形與導(dǎo)線SW82和掃描線29的驅(qū)動信號的波形相同，其時(shí)間產(chǎn)生電路可以共享。
掃描線選擇周期202是一個(gè)這樣的周期，即通過在驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和源極彼此連接的條件下對驅(qū)動晶體管Tr1提供周圍驅(qū)動電路的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)電流，而對驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極施加電壓Vgs，該電壓Vgs允許驅(qū)動晶體管Tr1對設(shè)置在驅(qū)動晶體管Tr1的柵極和電勢約等于驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極電勢的電極之間的電容供給數(shù)據(jù)電流。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，可以將晶體管Tr82、Tr84、Tr3的狀態(tài)如圖22B所示地設(shè)置，屆時(shí)晶體管Tr82和Tr84導(dǎo)通而晶體管Tr3截止。當(dāng)在此狀態(tài)下數(shù)據(jù)電流Idata從電流源80流經(jīng)數(shù)據(jù)線28時(shí)，數(shù)據(jù)電流Idata也經(jīng)晶體管Tr82和Tr84提供給驅(qū)動晶體管Tr1。此時(shí)，驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs等于源極-漏極電壓Vds，因?yàn)槠鋿艠O和源極彼此連接。即，驅(qū)動晶體管Tr1工作在飽和區(qū)。此時(shí)，高至足以提供數(shù)據(jù)電流Idata的Vgs施加到工作在飽和區(qū)的驅(qū)動晶體管Tr1。
發(fā)光周期206是保持一個(gè)在數(shù)據(jù)寫入周期205中已經(jīng)寫入到驅(qū)動晶體管Tr1柵極的電壓超過一幀周期的周期，從而通過對驅(qū)動晶體管Tr1和發(fā)光元件42連續(xù)供給恒定的電流值而使發(fā)光元件連續(xù)發(fā)射亮度與數(shù)據(jù)電壓相符的光。為實(shí)現(xiàn)此狀態(tài)，晶體管Tr82、Tr84和Tr3的狀態(tài)例如可以如圖22B所示地設(shè)置，屆時(shí)，晶體管Tr3導(dǎo)通而晶體管Tr82和Tr84截止。在掃描線選擇周期202中已經(jīng)施加到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極-源極電壓Vgs通過電容C82保持，即使晶體管Tr82和Tr84截止。因此，象在掃描線選擇周期202中那樣，在發(fā)光周期206中的Vgs具有的高電平足以對工作在飽和區(qū)中的驅(qū)動晶體管Tr1供給數(shù)據(jù)電流Idata。雖然施加到驅(qū)動晶體管Tr1的源極-漏極電壓不必與掃描線選擇周期202和發(fā)光周期206中的相同，但流經(jīng)驅(qū)動晶體管Tr1的電流Ids僅由柵極-源極電壓Vgs決定，只要驅(qū)動晶體管Tr1工作在飽和區(qū)，使得Ids具有與Idata相同的量。即，可以不受驅(qū)動晶體管Tr1特性變化影響來獲得均勻的高質(zhì)量的顯示裝置，這是因?yàn)榭梢耘c驅(qū)動晶體管Tr1的Vth的電學(xué)特性如閾值電壓Vth和遷移率無關(guān)地對發(fā)光元件42提供與數(shù)據(jù)電流Idata相同電流值的Ids。
注意，圖22A中所示的電流輸入像素電路可以采用其它的電流驅(qū)動發(fā)光元件，如有機(jī)EL元件。存在這樣的問題，一幀所需的時(shí)間太長，因?yàn)橛捎诠獍l(fā)射時(shí)較小的電流值使得Idata很小，特別是對數(shù)據(jù)線的寄生電容或電容C82充電的時(shí)間在以低灰度級寫入數(shù)據(jù)電流Idata時(shí)變得太長。但是，在利用電子發(fā)射元件的本發(fā)明中可以避免這一問題。這是因?yàn)闆Q定發(fā)光元件42的亮度的因素不僅依賴于流到該處的電流值，而且還依賴于提供給陽極15的發(fā)光材料16的特性以及陽極15的電勢。即，在獲得相同亮度的情況下，電流值不限于特定的值，因而可以是各種值。因此，通過設(shè)計(jì)陽極15的電壓或發(fā)光材料16的特性，使得不改變發(fā)光元件42亮度而增大流到發(fā)光元件42的電流Ids，可以避免由于很小Idata所致的充電時(shí)間短的問題。此時(shí)，電流值Ids很大，使得在無需于元件之間如陽極15、發(fā)光元件42、驅(qū)動晶體管Tr1和陰極27之間設(shè)置開關(guān)元件的本發(fā)明中的像素電路在通過電阻元件將能耗抑制到最小方面極度有利。
本發(fā)明中像素電路的驅(qū)動晶體管的柵極電勢控制電路23可以采用各種類型的電路，除了前述舉例的電路外。本發(fā)明除了前述的電路實(shí)例外還可以應(yīng)用到其它電路，因?yàn)楸景l(fā)明的顯示裝置具有無需在各個(gè)元件如陽極15、發(fā)光元件42、驅(qū)動晶體管Tr1和陰極27之間設(shè)置開關(guān)元件的特點(diǎn)。注意，提取柵電極的電勢控制電路40的結(jié)構(gòu)不限于前述的結(jié)構(gòu)，只要發(fā)光元件42的提取柵電極11可以按照像素電路的工作來控制，就可以采用任何結(jié)構(gòu)，因而可以控制發(fā)光元件42的電學(xué)狀態(tài)。
在此實(shí)施模式中描述本發(fā)明整體顯示裝置的結(jié)構(gòu)。雖然可以考慮本發(fā)明各種顯示裝置的結(jié)構(gòu)，但這里只討論實(shí)現(xiàn)實(shí)施模式2中所述像素電路工作的周圍驅(qū)動電路。圖23表示包括圖20A、21A或22A中所述像素電路的顯示裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例。圖23所述的顯示裝置包括像素部分90，控制電路91，電源電路92，圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93，數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94和掃描線驅(qū)動器95。電源電路92包括控制電路和圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的電源CV，驅(qū)動器的電源DV，高壓電源HV和像素部分的電源PV。數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94包括移位寄存器SR1，鎖存電路LAT和D/A轉(zhuǎn)換器DAC。掃描線驅(qū)動電路95包括移位寄存器SR2，脈寬控制電路PWC，電平移位器LS1和電平移位器LS2。
像素部分90經(jīng)多條數(shù)據(jù)線28連接到數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94，像素部分也經(jīng)多條導(dǎo)線連接到掃描線驅(qū)動器96?？刂齐娐?1經(jīng)控制各個(gè)電路的導(dǎo)線連接到電源電路92，圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93，數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94和掃描線驅(qū)動器95。電源電路92提供每個(gè)電路的電源?？刂齐娐泛蛨D像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的電源CV連接到控制電路91和圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93。驅(qū)動器的電源DV連接到數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94和掃描線驅(qū)動器95。高壓電源HV連接到像素部分90中的陽極15。像素部分的電源PV連接到像素電路中的電源線。圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93連接到數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94中的圖像數(shù)據(jù)輸入端和鎖存電路LAT。
優(yōu)選從電源CV提供給控制電路91和圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93的電壓盡可能的低，因?yàn)樗刂齐娐?1，并且圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93指導(dǎo)邏輯操作，因而希望約為3V。優(yōu)選從驅(qū)動器的電源DV提供給數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94和掃描線驅(qū)動器95的電壓盡可能的低，因?yàn)橐莆患拇嫫鱏R1和SR2、鎖存電路LAT和脈寬控制電路PWC主要指導(dǎo)邏輯操作，因而希望約為3V。但是，對于D/A轉(zhuǎn)換器DAC和一電平移位器LS1和LS2，驅(qū)動器的電源DV可以有這樣的結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)可以提供高于指導(dǎo)邏輯操作所需的電壓，這是因?yàn)樘峁┑脑撾妷簝H為像素電路的工作所需。此外，因?yàn)橄袼夭糠值碾娫碢V也供給像素電路工作所需的電壓，所以驅(qū)動器的電源DV可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即通過該結(jié)構(gòu)可以提供高于指導(dǎo)邏輯操作所需的電壓。高壓電源HV具有這樣的結(jié)構(gòu)，即通過該結(jié)構(gòu)可以提供高達(dá)幾kV到幾十kV的電壓，因?yàn)橄袼夭糠?0中的陽極15需要被提供高達(dá)幾kV到幾十kV的電壓，以便加速從電子發(fā)射元件發(fā)出的電子。
控制電路91可以具有指導(dǎo)這些操作的結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)生提供給數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94和掃描線驅(qū)動器95的時(shí)鐘的操作，產(chǎn)生輸入給移位寄存器SR1和SR2、鎖存電路LAT和脈寬控制電路PWC等的定時(shí)脈沖的操作。此外，控制電路91可以有指導(dǎo)這些操作的結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)生提供給圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的時(shí)鐘的操作，產(chǎn)生輸出到鎖存電路LAT的轉(zhuǎn)換圖像數(shù)據(jù)的定時(shí)脈沖的操作。電源電路92可以有這樣的結(jié)構(gòu)，即為了預(yù)備在像素電路操作所需的電壓在不同顯示裝置之間變化的情況，以及為了發(fā)光元件甚至在衰退的情況下也可以發(fā)射最佳亮度的光，電源電壓可以改變，可以由控制電路92控制這種電壓變化。
當(dāng)圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93時(shí)，圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路93根據(jù)從控制電路91提供信號的定時(shí)把圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成可以輸入到數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94中的數(shù)據(jù)，并再將該數(shù)據(jù)輸出到鎖存電路。具體地說，可以是這樣的結(jié)構(gòu)，以模擬信號輸入的圖像數(shù)據(jù)由圖像轉(zhuǎn)換電路93轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，然后數(shù)字信號的圖像數(shù)據(jù)輸出到鎖存電路LAT。數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94根據(jù)時(shí)鐘信號和從控制電路91提供的定時(shí)脈沖操縱移位寄存器SR1；對輸入到鎖存電路LAT的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間劃分；并根據(jù)進(jìn)入到鎖存電路LAT中的數(shù)據(jù)將具有模擬值的數(shù)據(jù)電壓或數(shù)據(jù)電流輸出到多條帶有D/A轉(zhuǎn)換器DAC的數(shù)據(jù)線28?？梢酝ㄟ^從控制電路91提供的鎖存脈沖進(jìn)行對輸出到數(shù)據(jù)線28的數(shù)據(jù)電壓或數(shù)據(jù)電流的更新。根據(jù)對輸出到數(shù)據(jù)線28的數(shù)據(jù)電壓或數(shù)據(jù)電流的更新，掃描線驅(qū)動器95響應(yīng)于從控制電路91提供的時(shí)鐘信號和定時(shí)脈沖操縱移位寄存器SR2，順續(xù)掃描掃描線29。此時(shí)，如同圖20A和20B中所示的驅(qū)動像素電路的情形，用于順續(xù)掃描操作的每個(gè)信號的脈寬可以是掃描線選擇周期202中所示的一種，或者每個(gè)信號的脈寬可以通過利用脈寬控制電路PWC控制，因?yàn)榇嬖诿總€(gè)信號的實(shí)際脈寬在掃描線選擇周期202中變化的情況?？刂屏嗣總€(gè)信號的脈寬以對波形整形之后，可以把信號轉(zhuǎn)變成電平移位器LS1和LS2操縱像素電路所必需的電壓。此時(shí)，例如因?yàn)檩斎氲綄?dǎo)線REF的信號電壓大不同于輸入到其它導(dǎo)線的信號電壓，所以可以對每個(gè)信號單獨(dú)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。此時(shí)，如果每個(gè)信號具有相同的切換定時(shí)，即使有不同的電壓，也可以共享這樣的結(jié)構(gòu)，即移位寄存器SR1和SR2以及脈寬控制電路(包括移位寄存器SR1和SR2以及脈寬控制電路的電路，也統(tǒng)一稱作時(shí)間產(chǎn)生電路)并且只有電平移位器LS1和LS2不同。這有助于縮小電路的尺寸并降低功耗。注意，在圖23中示出了掃描線驅(qū)動器95設(shè)置在像素部分90一側(cè)上的例子；但可以對各個(gè)信號采用多條不同的掃描線驅(qū)動器。此外，掃描線驅(qū)動器95可以設(shè)置在像素部分90的每一側(cè)上。通過在像素部分90的每一側(cè)上設(shè)置掃描線驅(qū)動器95，可以在安裝到電子裝置上時(shí)提高顯示平衡的重量平衡，從而對提高布局的自由度有利。注意，如上所述，本發(fā)明的晶體管可以是任何類型的晶體管，可以形成在任何類形的襯底之上。圖23所示的電路可以形成在玻璃襯底、塑料襯底、單晶襯底、SOI襯底或任何其它襯底上。圖23中所示電路的一部分可以形成在一個(gè)襯底上，圖23所示電路的其它部分可以形成在另一個(gè)襯底上。即，不需要圖23中電路的全部形成在同一襯底上。例如，在圖23中，像素部分90和掃描線驅(qū)動器95可以與晶體管一起形成在玻璃襯底上，而數(shù)據(jù)線驅(qū)動器94(或其部分)可以形成在單晶硅襯底上，使得其IC芯片通過COG(玻璃上芯片)連接到玻璃襯底。或者，IC芯片可以通過TAB或印刷電路板連接到玻璃襯底。
在此實(shí)施模式中，參考圖3A到3D描述本發(fā)明發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖3A是利用對應(yīng)于圖2A中發(fā)光元件42的每個(gè)端子的spinto型(spinto-type)電子發(fā)射元件的發(fā)光元件的每個(gè)電極。圖3A中，發(fā)光元件包括形成在第二襯底(未示出)上的陽極15、形成與陽極15直接或間接連接的發(fā)光材料16、形成在第一襯底(未示出)上的錐形發(fā)射器10、絕緣膜12和提取柵電極11。圖2A中發(fā)光元件42的端子A連接到陽極15，端子EA連接到發(fā)射器10，端子EG連接到提取柵電極11。
圖3B表示利用對應(yīng)于圖2A中發(fā)光元件42的每個(gè)端子的碳納米管(也稱作CNT)電子發(fā)射元件的發(fā)光元件的每個(gè)電極。在圖3B中，發(fā)光元件包括形成在第二襯底(未示出)上的陽極15，形成為與陽極15直接或間接連接的發(fā)光材料16，形成在第一襯底(未示出)上的針狀發(fā)射器10b，絕緣膜12和提取柵電極11。注意，針狀發(fā)射器10b可以由碳納米管形成。此外，可以如圖3B所示地聚集多個(gè)針狀發(fā)射器10b。圖2A中的發(fā)光元件42的端子A連接到陽極15，端子EA連接到發(fā)射器10b，端子EG連接到提取柵電極11。
圖3C表示利用對應(yīng)于圖2A中發(fā)光元件42的每個(gè)端子的表面-傳導(dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)光元件的每個(gè)電極。在圖3C中，發(fā)光元件包括形成在第二襯底(未示出)上的陽極15，形成為與陽極15直接或間接連接的發(fā)光材料16，形成在第一襯底18上的薄膜發(fā)射器10c，和提取柵電極11。圖2A中的發(fā)光元件42的端子A連接到陽極15，端子EA連接到發(fā)射器10c，端子EG連接到提取柵電極11。
圖3D表示利用對應(yīng)于圖2A中發(fā)光元件42的每個(gè)端子的熱電子型(還稱作是MIM型)電子發(fā)射元件的發(fā)光元件的每個(gè)電極。在圖3D中，發(fā)光元件包括形成在第二襯底(未示出)上的陽極15，形成為與陽極15直接或間接連接的發(fā)光材料16，形成在襯底18上的島狀發(fā)射器10d，絕緣膜12和提取柵電極11。圖2A中的發(fā)光元件42的端子A連接到陽極15，端子EA連接到發(fā)射器10d，端子EG連接到提取柵電極11。
因?yàn)楸景l(fā)明涉及像素電路，所以可以應(yīng)用前述發(fā)光元件的多種結(jié)構(gòu)。
在此實(shí)施模式中，對像素部分的頂視圖進(jìn)行描述。注意，在此實(shí)施模式中可以將薄膜晶體管(TFT)用作晶體管。
如圖6所示，像素部分包括處于掃描線902和信號線903彼此交叉區(qū)域中的發(fā)光元件。此外，電源線904平行于信號線903設(shè)置。發(fā)光元件包括N溝道開關(guān)晶體管900和N溝道驅(qū)動晶體管901，連接到驅(qū)動晶體管901的像素電極906包括多個(gè)發(fā)射器907。在此實(shí)施模式中，對設(shè)置3×5＝15個(gè)發(fā)射器的情形進(jìn)行描述；但發(fā)射器的數(shù)目既可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。隨著發(fā)射器數(shù)量的增加，由一個(gè)像素部分產(chǎn)生的電子數(shù)量也增大；并且因而有望減少功耗。通過利用對一個(gè)半導(dǎo)體膜有多個(gè)柵極的晶體管，即多溝道晶體管，形成開關(guān)晶體管900；但是，也可以利用有一個(gè)柵極的晶體管形成。驅(qū)動晶體管901有一個(gè)長于溝道寬度的溝道長度。通過增加溝道的長度，可以減少晶體管的變化。因?yàn)楸景l(fā)明的顯示裝置以在像素電極之上發(fā)射的電子、即頂端發(fā)射電子進(jìn)行圖像顯示，所以布局晶體管等的自由度很高。因此，可以把驅(qū)動晶體管901的半導(dǎo)體膜設(shè)計(jì)成使溝道長度形成的很長。開關(guān)晶體管900的源極或漏極的其中任一個(gè)電連接到驅(qū)動晶體管901的柵極。因此，當(dāng)把選擇信號輸入到掃描線902以選擇開關(guān)晶體管900時(shí)，從信號線903輸入視頻信號，并且電流在開關(guān)晶體管900的源極和漏極之間流動。之后，當(dāng)驅(qū)動晶體管的柵極電壓變得高于其閾值電壓時(shí)，選擇驅(qū)動晶體管901，使得電流從電源線904供給到驅(qū)動晶體管901。因此，電壓施加到形成于像素電極906之上的發(fā)射器907，使得電子從發(fā)射器907發(fā)出。
掃描線902和每個(gè)晶體管的柵極可以由相同的導(dǎo)電膜形成。即，通過形成導(dǎo)電膜并再將其處理成預(yù)定的形狀，可以獲得掃描線902和每個(gè)晶體管的柵極。無需贅述，每個(gè)晶體管的掃描線902和柵極可以由不同的導(dǎo)電膜形成；但優(yōu)選由相同的導(dǎo)電膜形成，以便減少處理步驟。此外，信號線903、電源線904、將開關(guān)晶體管900與驅(qū)動晶體管901電連接的導(dǎo)線以及像素電極906可以由相同的導(dǎo)電膜形成。即，通過形成導(dǎo)電膜并將其處理成預(yù)定的形狀，可以獲得信號線903、電源線904、電連接開關(guān)晶體管900與驅(qū)動晶體管901的導(dǎo)線以及像素電極906。不用說，掃描線903、電源線904、電連接開關(guān)晶體管900與驅(qū)動晶體管901的導(dǎo)線以及像素電極906可以由不同的導(dǎo)電膜形成；但優(yōu)選由相同的導(dǎo)電膜形成，以便減少處理步驟。這些導(dǎo)電膜可以利用公知的材料形成。為了減少功耗，優(yōu)選采用低歐姆值的材料。另外，為了防止導(dǎo)電膜之間的短路，在它們之間夾置絕緣膜。絕緣膜可以由無機(jī)材料或有機(jī)材料形成。
利用這一像素部分可以提供有源矩陣FED裝置。
在此實(shí)施模式中對不同于前述實(shí)施模式的像素部分的頂視圖進(jìn)行描述。注意，在此實(shí)施模式中可以采用薄膜晶體管(TFT)作為晶體管。
圖7與圖6的不同之處在于驅(qū)動晶體管911的形狀為矩形，其溝道長度長于前述圖7中實(shí)施模式的情形。此外，圖7與圖6的不同之處在于像素電極916由不同于信號線903、電源線904、電連接開關(guān)晶體管900與驅(qū)動晶體管901的導(dǎo)線的導(dǎo)電膜形成。因?yàn)橄袼仉姌O916由不同的導(dǎo)電膜形成，所以像素電極916的面積尺寸擴(kuò)大。即，像素電極916設(shè)置成不與相鄰像素的像素電極接觸，因?yàn)樗琼敳堪l(fā)射型顯示裝置；因而，可以在掃描線912、信號線913和電源線914重疊的區(qū)域中形成像素電極916。在像素電極916中既可以形成單個(gè)發(fā)射器，也可以形成多個(gè)發(fā)射器。此外，電源線914的一部分較寬，以便形成電容918。電容由電源線914、驅(qū)動晶體管911的部分半導(dǎo)體膜以及設(shè)置其間的絕緣膜形成。此外，開關(guān)晶體管910、掃描線912和信號線913與前述實(shí)施模式類似。
通過這種像素部分可以提供有源矩陣FED裝置。
在此實(shí)施模式中，對不同于前述實(shí)施模式的像素部分的頂視圖進(jìn)行描述。注意，在此實(shí)施模式中，可以采用薄膜晶體管(TFT)作為晶體管。
圖8與前述實(shí)施模式的不同之處在于驅(qū)動晶體管921的形狀為矩形，晶體管為具有多個(gè)柵極的多溝道晶體管，如圖8所示。多個(gè)柵極設(shè)置成與處理成矩形的半導(dǎo)體膜重疊，并且多個(gè)柵極設(shè)置成梳狀。利用以此方式設(shè)置成梳狀的柵極，可以有效地形成多溝道驅(qū)動晶體管921。此外，放大部分電源線924，以便形成電容928。與前述實(shí)施模式不同，電容921的電容量可以增大，因?yàn)樗O(shè)置在矩形驅(qū)動晶體管921的凹陷部分之上。電容928由電源線924、驅(qū)動晶體管921的部分半導(dǎo)體膜以及設(shè)置其間的絕緣膜形成?？梢詫⑦@種布局提供給具有矩形驅(qū)動晶體管的前述實(shí)施模式的像素。此外，與前述實(shí)施模式不同，像素電極926由不同于信號線903、電源線904和電連接開關(guān)晶體管900與驅(qū)動晶體管901的導(dǎo)線的導(dǎo)電膜形成。因?yàn)橄袼仉姌O926由不同的導(dǎo)電膜形成，所以像素電極926的面積尺寸擴(kuò)大。即，像素電極926設(shè)置成不與相鄰像素的像素電極接觸，因?yàn)樗琼敳堪l(fā)射型顯示裝置；因而，像素電極926可以形成在與掃描線922、信號線923以及電源線924重疊的區(qū)域中。在像素電極926中既可以形成單個(gè)發(fā)射器，也可以形成多個(gè)發(fā)射器。此外，開關(guān)晶體管920、掃描線922和信號線923與前述實(shí)施模式類似。
通過這種像素部分，可以提供有源矩陣FED裝置。
在此實(shí)施模式中，對包含表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型像素部分的頂視圖給予描述，其與前述實(shí)施模式不同。注意，在此實(shí)施模式中，可以采用薄膜晶體管(TFT)作為晶體管。
如圖9所示，包含彼此交叉的第一電極931和第二電極932的像素部分933有一個(gè)含有一對電極的發(fā)射器934?，F(xiàn)在對發(fā)射器934設(shè)置有4×4＝16個(gè)發(fā)射器的情形進(jìn)行描述；但本發(fā)明不限于此。發(fā)射器934的數(shù)量既可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。發(fā)射器的數(shù)量增加越多，由一個(gè)像素部分產(chǎn)生的電子數(shù)量增加越多；因而有望降低功耗。像素部分933中的第一電極931處理成梳狀，以便形成多個(gè)發(fā)射器，并連接到每個(gè)發(fā)射器934中的其中一個(gè)電極。此外，第二電極932為梳狀，設(shè)置在均勻的間隔中，同時(shí)平行于被連接到發(fā)射器934其它電極的第一電極931?？梢宰⒁猓l(fā)射器934的第二電極932和其它電極由同一導(dǎo)電膜形成。無需贅述，發(fā)射器934的另一電極由同一導(dǎo)電膜形成。第一電極931和第二電極932可以利用公知的導(dǎo)電材料形成。為了降低功耗，優(yōu)選采用低歐姆值的材料。雖然圖中未示出，像素部分933包括形成開關(guān)晶體管和驅(qū)動晶體管的薄膜晶體管。驅(qū)動晶體管電連接到第一電極931，第一電極931的選擇由驅(qū)動晶體管的導(dǎo)通/截止來控制。當(dāng)選擇第一電極931時(shí)，電子從連接到驅(qū)動晶體管的發(fā)射器934的一個(gè)電極發(fā)出。
通過這種像素部分可以提供一種有源矩陣FED裝置。
在此實(shí)施模式中對制造有源矩陣FED裝置的方法進(jìn)行描述。
如圖10A所示，制備具有絕緣表面950的襯底(以下稱作絕緣襯底)。玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等可以用作絕緣襯底950。例如，通過采用塑料襯底可以提供高度柔韌、輕盈的液晶顯示裝置。此外，通過拋光等使玻璃襯底變薄，可以提供薄的液晶顯示裝置。另外，可以將由金屬等制成的導(dǎo)體襯底或硅制成的半導(dǎo)體襯底(其上形成有絕緣層)用作絕緣襯底950。
在絕緣襯底950上形成用作基膜的絕緣膜(以下稱作絕緣基膜)951。通過該絕緣基膜951，可以防止雜質(zhì)如堿金屬從絕緣襯底950侵入。氧化硅或氮化硅可以用作絕緣基膜951，并且通過這種材料，可以更有效的防止雜質(zhì)入侵。此外，可以通過CVD或?yàn)R射法形成絕緣基膜951。
如圖10B所示，在絕緣基膜951上形成半導(dǎo)體膜，形成具有預(yù)定形狀的島狀半導(dǎo)體膜954。半導(dǎo)體膜954可以通過利用硅材或硅與鍺的混合材料形成。此外，半導(dǎo)體膜954可以通過利用非晶半導(dǎo)體膜、微晶半導(dǎo)體膜或晶體半導(dǎo)體膜形成。通過利用晶體半導(dǎo)體膜，可以適用于像素部分的開關(guān)元件，因?yàn)樗辛己玫碾妼W(xué)特性。此外，在與驅(qū)動電路部分相同的襯底上形成像素部分的情況下，可以將微晶半導(dǎo)體膜用作驅(qū)動電路部分的開關(guān)元件。
形成柵極絕緣膜955以覆蓋半導(dǎo)體膜954。柵極絕緣膜955可以由氧化硅或氮化硅形成，并且可以有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。這種柵極絕緣膜955可以通過CVD或?yàn)R射法形成。
如圖10C所示，在半導(dǎo)體膜954上形成柵極，柵極絕緣膜955夾置其間。柵極可以有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施模式中，柵極形成為具有第一導(dǎo)電膜957和第二導(dǎo)電膜958的疊層結(jié)構(gòu)。第一導(dǎo)電膜957和第二導(dǎo)電膜958可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)或銀(Ag)、或是包含這些元素作為主要成份的氮化物材料形成。通過采用疊層結(jié)構(gòu)，柵極可以有各種不同的作用。例如，第一導(dǎo)電膜957可以有刻蝕阻擋層的作用，第二導(dǎo)電膜958具有降低電阻的作用。
如圖10D所示，通過利用柵極以自準(zhǔn)直的方式對半導(dǎo)體膜954進(jìn)行摻雜。處于第一導(dǎo)電膜957之下的半導(dǎo)體膜也被摻雜，因?yàn)榈谝粚?dǎo)電膜957很薄，因而可以形成低濃度摻雜區(qū)960和高濃度摻雜區(qū)959。以此方式形成的具有低濃度摻雜區(qū)960的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)稱作LDD(輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)，低濃度摻雜區(qū)960與柵極重疊的結(jié)構(gòu)稱作GOLD(柵極-漏級重疊的LDD)結(jié)構(gòu)。這種具有低濃度雜質(zhì)區(qū)960的薄膜晶體管可以防止短溝道效應(yīng)，該效應(yīng)在柵極長度變短時(shí)產(chǎn)生。
如圖10E所示，形成絕緣膜961以覆蓋柵極、半導(dǎo)體膜等。絕緣膜961既可以由無機(jī)材料形成，也可以由有機(jī)材料形成。作為無機(jī)材料，例如可以采用氧化硅或氮化硅。有機(jī)材料由有機(jī)化合物形成，如丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、三聚氰胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、聚縮醛、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺(尼隆)、呋喃樹脂或鄰苯二甲酸二乙酯；無機(jī)硅氧烷聚合物，包括硅、氧和氫制成的化合物之間的Si-O-Si鍵，該鍵是利用基于硅氧烷聚合物的材料作為起始材料，典型的材料是石英玻璃；有機(jī)硅氧烷聚合物，其中鍵聯(lián)到硅的氫用有機(jī)族如甲基或苯基代替，典型的材料是烷基硅氧烷聚合物、alkylsilsesquioxane聚合物、silsesquioxane氫化物聚合物、alkylsilsesquioxane氫化物聚合物等。這種有機(jī)材料可以通過涂覆法、滴注法等形成。此外，絕緣膜961既可以有單層結(jié)構(gòu)，也可以有疊層結(jié)構(gòu)。例如，為了提高平坦性，形成有機(jī)材料制成的絕緣膜，使得可以在其上形成能夠防止雜質(zhì)入侵的無機(jī)材料制成的絕緣膜。
如圖11A所示，在絕緣膜961中形成開口部分以形成導(dǎo)線962?？梢酝ㄟ^干刻蝕或濕刻蝕在高濃度雜質(zhì)區(qū)959上形成開口部分。即，導(dǎo)線962用作連接到雜質(zhì)區(qū)的源極或漏極。導(dǎo)線962可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(A1)、鉻(Cr)、銀(Ag)或硅(Si)、或是包含這些材料作為主要成份的合金材料形成。導(dǎo)線962既可以有單層結(jié)構(gòu)，也可以有疊層結(jié)構(gòu)。例如，導(dǎo)線962可以采用疊層結(jié)構(gòu)，通過疊置Ti膜、Al和Si的合金膜以及Ti膜獲得?？梢酝ㄟ^Al和Si的合金膜降低導(dǎo)線電阻，并且可以用Si防止受熱導(dǎo)致的小丘(hillock)。通過這種方式，可以形成第一薄膜晶體管963和第二薄膜晶體管966。第一薄膜晶體管963用作開關(guān)晶體管，而第二薄膜晶體管966用作驅(qū)動晶體管。因?yàn)榘l(fā)射器形成在第二薄膜晶體管966的源極或漏極其中之一上，所以形成有大的面積尺寸。在此實(shí)施模式中，第一薄膜晶體管963和第二薄膜晶體管966用作N溝道薄膜晶體管；但兩個(gè)晶體管可以是P溝道晶體管，或者其中一個(gè)可以是P溝道晶體管，另一個(gè)是N溝道晶體管。
如圖11B所示，形成一個(gè)刻蝕層964以覆蓋薄膜晶體管963和966?？涛g層964可以由無機(jī)材料或有機(jī)材料形成。作為無機(jī)材料，可以采用硅材料如氧化硅或氮化硅或是硅和鍺的混合材料。有機(jī)材料由有機(jī)化合物形成，如丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、三聚氰胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、苯酚樹脂、環(huán)氧樹脂、聚縮醛、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺(尼隆)、呋喃樹脂或鄰苯二甲酸二乙酯；無機(jī)硅氧烷聚合物，包括硅、氧和氫制成的化合物之間的Si-O-Si鍵，該鍵是利用基于硅氧烷聚合物的材料作為起始材料，典型的材料是石英玻璃；有機(jī)硅氧烷聚合物，其中鍵聯(lián)到硅的氫用有機(jī)族如甲基或苯基代替，典型的材料是烷基硅氧烷聚合物、alkylsilsesquioxane聚合物、silsesquioxane氫化物聚合物、alkylsilsesquioxane氫化物聚合物等。這種有機(jī)材料可以通過涂覆法、滴注法等形成。此外，刻蝕層964可以用任何材料形成，只要對導(dǎo)線962和絕緣膜961有一個(gè)選擇比即可，因?yàn)樵诤竺娴奶幚碇锌涛g刻蝕層964，并且如果刻蝕層964由硅材料形成，則可以簡化刻蝕。之后，在刻蝕層964上選擇性地形成掩模965，使得部分地與第二薄膜晶體管966的源極或漏極之一重疊。掩模965可以由無機(jī)材料或有機(jī)材料形成。在利用有機(jī)材料的情況下可以采用抗蝕劑材料或丙烯酸材料。
之后，通過利用圖11C所示的掩模965刻蝕刻蝕層964。此時(shí)，可以采用干刻蝕或濕刻蝕。優(yōu)選實(shí)施各向同性刻蝕，因?yàn)榭涛g刻蝕層964達(dá)到掩模965以下的部分被去除的程度。此外，可以進(jìn)行不止一次的刻蝕。因此可以縮短刻蝕的時(shí)間。
當(dāng)去除掩模965時(shí)，如圖11D所示，刻蝕層964有一個(gè)楔形邊緣。即，刻蝕層964具有以圓錐形和四棱錐為代表的錐形。導(dǎo)電膜968形成為覆蓋錐形的刻蝕層964。導(dǎo)電膜968可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、銀(Ag)、或是包含這些材料作為主要成份的合金材料形成。選擇性地形成導(dǎo)電膜968，從而覆蓋錐形的刻蝕層964。
如圖12A所示，形成絕緣膜970以覆蓋導(dǎo)線962和導(dǎo)電膜968。絕緣膜970可以由相同的材料形成，或是通過與制造絕緣膜961相同的方法形成。絕緣膜970可以由無機(jī)材料形成，因?yàn)閮?yōu)選與錐形刻蝕層964的形狀一起形成。這些絕緣膜970可以通過CVD法或?yàn)R射法形成。
在錐形刻蝕層964周圍形成導(dǎo)電膜972，如圖12B所示。導(dǎo)電膜972可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、銀(Ag)或是包含這些元素作為主要成份的合金材料形成。導(dǎo)電膜972可以通過CVD或?yàn)R射法形成。導(dǎo)電膜972可以用作提取柵電極。
如圖12C所示，連接襯底(以下稱作相對襯底)978以便與絕緣襯底950相對。相對襯底978包括陽極976和熒光材料975。通過相對襯底978的連接形成的間隔中可以填充惰性氣體。優(yōu)選形成襯墊(spacer)以保持絕緣襯底950和相對襯底978之間的間隙?？梢圆捎弥鶢钜r墊或球狀襯墊作為該襯墊。陽極976需要有透光特性，并且可以采用透光導(dǎo)電材料，如ITO、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)或加入了鎵的氧化鋅(GZO)。另外，也可以采用具有氧化硅的氧化銦錫(以下稱作ITSO)或混合了氧化鋅(ZnO)的ITO。可以按紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)每種顏色單獨(dú)地形成熒光材料975。
依此方式形成的顯示裝置可以利用從錐形導(dǎo)電膜968發(fā)出的被拉向陽極976、然后穿過熒光材料975的電子來顯示圖像。
通過這種方式可以提供一種有源矩陣FED裝置。
在此實(shí)施模式中，對與前述實(shí)施模式不同的制造有源矩陣FED裝置的方法進(jìn)行描述。
如圖13A所示，圖11A所示的導(dǎo)線962通過前述模式中的過程形成。此時(shí)，連接到第二薄膜晶體管966的導(dǎo)線962可以處理成具有小于圖11A中所示的面積，以便將絕緣膜980疊置到圖13B所示的絕緣膜961之上。即，通過疊置絕緣膜980，可以有效利用最上表面的絕緣表面形成電極等。絕緣膜980可以由相同的材料或通過與制造絕緣膜961相同的方法形成。優(yōu)選絕緣膜980由有機(jī)材料形成以便提高平坦性。對絕緣膜980形成一個(gè)開口部分，從而形成與導(dǎo)線962電連接的導(dǎo)電膜981。導(dǎo)電膜981可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、銀(Ag)或是包含這些元素作為主要成份的合金材料形成。在導(dǎo)電膜981的預(yù)定位置中形成寬度為d1的開口部分。優(yōu)選寬度d1盡可能的小，以便可以降低功耗。
如圖13C所示地連接相對襯底978。相對襯底978包括陽極976和熒光材料975。通過連接相對襯底978形成的間隔可以填充惰性氣體。優(yōu)選形成襯墊以保持絕緣襯底950和相對襯底978之間的間隙?？梢圆捎弥鶢钜r墊或球狀襯墊作為襯墊。陽極976需要有透光特性，并且可以采用透光導(dǎo)電材料如ITO、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)或加入了鎵的氧化鋅(GZO)。另外，也可以采用具有氧化硅的氧化銦錫(以下稱作ITSO)，或是混合有氧化鋅(ZnO)的ITO。可以按紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)每種顏色單獨(dú)地形成熒光材料975。
依此方式形成的顯示裝置可以利用從錐形導(dǎo)電膜968發(fā)出的被拉向陽極976、然后穿過熒光材料975的電子來顯示圖像。
在此實(shí)施模式中，參考圖25和26描述圖22A中所示本發(fā)明的電流輸入像素電路的輪廓實(shí)例。圖25表示在利用多晶硅TFT作為晶體管的情況下圖22A中所示本發(fā)明的像素電路輪廓實(shí)例。
圖25中所示像素電路的輪廓實(shí)例包括掃描線29，數(shù)據(jù)線28，導(dǎo)線EGmax，導(dǎo)線EGmin，陰極27，導(dǎo)線REF，驅(qū)動晶體管Tr1，晶體管Tr2，晶體管Tr3，晶體管Tr82，晶體管Tr83，晶體管Tr84，電阻R，端子EA和端子EG。
掃描線29可以通過在大約直角的方向延伸晶體管Tr84的柵極而連接到晶體管Tr82的柵極，如圖25所示。柵極延伸的方向不限于直角方向，可以是直線方向或斜線方向。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以不需要用于控制晶體管Tr82的專用線；因此，像素區(qū)可以用于導(dǎo)線以外的目的，這對于提高設(shè)計(jì)自由度是有利的，并且可以在像素區(qū)中形成大尺寸的較大元件。不用說，可以設(shè)置用于控制晶體管Tr84柵極的專用線。
導(dǎo)線REF可以平行于掃描線29設(shè)置，因?yàn)榇嬖趯?dǎo)線REF幾乎與掃描線29同時(shí)被輸入信號的可能性。此外，數(shù)據(jù)線28、導(dǎo)線EGmax、導(dǎo)線EGmin和陰極27可以設(shè)置得近似垂直于掃描線29和導(dǎo)線REF。注意，優(yōu)選采用具有盡可能低的電阻的導(dǎo)線層，因?yàn)橛捎诘碗娮杩梢栽龃蠼档凸牡男Ч绕湓诖箅娏髁鹘?jīng)這些導(dǎo)線時(shí)。另外，不需要導(dǎo)線EGmin垂直于掃描線29，而該導(dǎo)線可以平行于掃描線29設(shè)置，因?yàn)樗鼛缀跖c掃描線29同時(shí)被輸入信號。
驅(qū)動晶體管Tr1的溝道可以幾乎直角地彎曲，如圖25所示。這有助于驅(qū)動晶體管Tr1有效地設(shè)置在像素部分中。此外，它可以是使用多個(gè)溝道的多柵晶體管。這有助于驅(qū)動晶體管Tr1在處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)有減少的漏電流。晶體管Tr2的柵極可以連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極，如圖25所述。晶體管Tr3可以設(shè)置成其一個(gè)溝道處于導(dǎo)線之下。這有助于晶體管Tr3有效地設(shè)置在像素部分中。
電阻R可以設(shè)置成其總長度通過在多個(gè)部分彎曲來增長，以便增大電阻值。注意，優(yōu)選電阻R由高于布線材料的電阻率的材料形成，該布線材料電連接一些元件如多晶硅、非晶硅、ITO或作為晶體管柵極的導(dǎo)電膜。此外，電阻R與晶體管Tr2的源極或漏極任一個(gè)的連接部分可以連接到溝道部分。這在用多晶硅形成電阻R的情況下是優(yōu)選的。另外，晶體管Tr2的源極或漏極中的任一個(gè)可以一旦連接到導(dǎo)線層，則導(dǎo)線層與電阻R就可以彼此連接。這在用除多晶硅以外的材料、如用與晶體管的柵極相同的導(dǎo)電膜形成電阻R的情況下是優(yōu)選的。
端子EA和端子EG可以用導(dǎo)線層形成。注意，優(yōu)選把端子EA連接到發(fā)光元件42的觸面的大小大于像素電路中其它的觸面，以降低接觸電阻，因?yàn)榱鹘?jīng)端子EA的電流大于流徑端子EG的電流。這有助于減小較大電流流徑路徑的電阻值，這對于降低功耗是有利的。
雖然圖25顯示為在使用多晶硅TFT作為晶體管的情況下圖22A所示本發(fā)明像素電路布局的實(shí)例，但可以應(yīng)用于本發(fā)明的像素電路不限制于此。例如，可以應(yīng)用如圖20A和21A所示的像素電路。
圖26顯示為在使用非晶硅TFT作為晶體管的情況下圖22A所示的本發(fā)明像素電路布局的實(shí)例。
圖26顯示的像素電路的布局實(shí)例包括掃描線29，數(shù)據(jù)線28，導(dǎo)線EGmax，導(dǎo)線EGmin，陰極27，導(dǎo)線REF，驅(qū)動晶體管Tr1，晶體管Tr2，晶體管Tr3，晶體管Tr82，晶體管Tr83，晶體管Tr84，電阻R，端子EA和端子EG。
掃描線29可以通過在大約直角的方向延伸晶體管Tr84的柵極而連接到晶體管Tr82的柵極，如圖26所示。柵極延伸的方向不限于直角方向，可以是直線方向和對角線方向。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以不需要用于控制晶體管Tr82的專用線；因此，像素區(qū)可以用于導(dǎo)線以外的目的，這對于提高設(shè)計(jì)自由度是有利的，并且可以在像素區(qū)中形成大尺寸的元件。不用說，可以設(shè)置用于控制晶體管Tr84柵極的專用線。
導(dǎo)線REF可以平行于掃描線29設(shè)置，因?yàn)榇嬖趯?dǎo)線REF幾乎與掃描線29同時(shí)被輸入信號的可能性。此外，數(shù)據(jù)線28、導(dǎo)線EGmax、導(dǎo)線EGmin和陰極27可以設(shè)置得近似垂直于掃描線29和導(dǎo)線REF。注意，優(yōu)選采用具有盡可能低的電阻的導(dǎo)線層，因?yàn)橛捎诘碗娮杩梢栽龃蠼档凸牡男Ч绕湓诖箅娏髁鹘?jīng)這些導(dǎo)線時(shí)。另外，不需要導(dǎo)線EGmin垂直于掃描線29，而該導(dǎo)線可以平行于掃描線29設(shè)置，因?yàn)樗鼛缀跖c掃描線29同時(shí)被輸入信號。
驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極中的任何一個(gè)可以如圖26所示地幾乎以直角彎曲。多晶硅TFT具有比用單晶或多晶硅形成驅(qū)動晶體管Tr1情形低的遷移率，因而很少的電流連經(jīng)此TFT。因此，彎曲驅(qū)動晶體管Tr1的源極或漏極對于有效加寬驅(qū)動晶體管Tr1的溝道寬度是有利的。此外，驅(qū)動晶體管Tr1可以有效地設(shè)置在像素部分中。另外，它可以是采用多個(gè)溝道的多柵晶體管。這有助于驅(qū)動晶體管Tr1在驅(qū)動晶體管Tr1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)有減少的漏電流。晶體管Tr2的柵極可以連接到驅(qū)動晶體管Tr1的柵極，如圖26所示。如圖26所示，連接到晶體管Tr3的源極或漏極其中之一的導(dǎo)線可以連接到與在導(dǎo)線下經(jīng)過的柵極相同的導(dǎo)電膜。這有助于晶體管Tr3有效地設(shè)置在像素部分中。通過以此方式設(shè)置晶體管Tr3，在采用利用導(dǎo)線層作為掩模進(jìn)行刻蝕以形成溝道的制造非晶硅TFT的方法中，當(dāng)晶體管Tr3設(shè)置在與溝道同一層的導(dǎo)線之下時(shí)，可以防止非晶硅和導(dǎo)線彼此電連接。注意，對于晶體管Tr2也是這樣。
電阻R可以設(shè)置成其總長度通過在多個(gè)部分彎曲而增長，以便增大電阻值。注意，優(yōu)選電阻R由高于導(dǎo)線材料的電阻率的材料形成，該導(dǎo)線材料電連接某些元件如多晶硅、非晶硅、ITO或與晶體管的柵極相同的導(dǎo)電膜。此外，電阻和晶體管Tr2的源極或漏極其中任一個(gè)的連接部分可以連接到溝道部分。這在利用多晶硅形成電阻R的情況下優(yōu)選。另外，晶體管Tr2的源極或漏極的任何一個(gè)可以連接到導(dǎo)線層，然后可以使導(dǎo)線層和電阻R彼此連接。這在利用非多晶硅的材料，例如利用與晶體管的柵極相同導(dǎo)電膜形成電阻R的情況下優(yōu)選。
端子EA和端子EG可以用導(dǎo)線層形成。注意，優(yōu)選的是，連接端子EA到發(fā)光元件42的觸面的大小大于像素電路中其他的觸面，從而減小接觸電阻，因?yàn)榱鹘?jīng)端子EA的電流大于流經(jīng)端子EG的電流。這有助于減小大電流流經(jīng)路徑的電阻值，這對降低功耗是有利的。
雖然圖26表示在利用非晶硅TFT作為晶體管的情況下圖22A中所示本發(fā)明像素電路的輪廓圖，但可以應(yīng)用到本發(fā)明的像素電路不限于此。例如，可以應(yīng)用圖20A和21A所示的像素電路。
接下來描述利用非晶硅(a-SiH)膜作為晶體管的半導(dǎo)體層的情形。圖27表示采用頂柵型晶體管的情形。圖28和29表示采用底柵型晶體管的情形。
圖27表示對半導(dǎo)體層利用非晶硅的頂柵型晶體管的截面圖。如圖27所示，在襯底2801之上形成基膜2802。
作為襯底，可以采用玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等。此外，可以使用單層氮化鋁(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等作為基膜2802，或是可以用其他的疊層。
此外，在基膜2802之上形成電極2804、電極2805、電極2806。在電極2805和電極2806之上分別形成具有N型導(dǎo)電性的N型半導(dǎo)體層2807和N型半導(dǎo)體層2808。在電極2806和電極2805之間以及基膜2802之上形成半導(dǎo)體層2809。延伸半導(dǎo)體層2809的一部分以覆蓋N型半導(dǎo)體層2807和N型半導(dǎo)體層2808。注意，此半導(dǎo)體層2809由非晶硅(a-Si:H)、微晶半導(dǎo)體(μ-Si:H)等制成的非晶硅半導(dǎo)體膜形成。在半導(dǎo)體層2809之上形成柵極絕緣膜2810。此外，在電極2804之上形成與柵極絕緣膜2810同一層的相同材料的絕緣膜2811。注意，柵極絕緣膜2810由氧化硅膜、氮化硅膜等形成。
在柵極絕緣膜2810之上形成柵極2812。此外，在電極2804之上形成與柵極2812同一層的相同材料的電極2813，其間夾置絕緣膜2811。通過在電極2804和電極2813之間夾置絕緣膜2811來形成電容2819。在包括觸面2817的區(qū)域中形成層間絕緣膜2814以覆蓋晶體管2818和電容2819。
在觸面2817中，電極2815和電極2805彼此電連接。電極2815成為電子源的基電極。如實(shí)施模式9和10所示，在電極2815之上形成電子源。此處，可以在每個(gè)像素中獨(dú)立設(shè)置電極2815，并且不需要電極2815與其他像素電連接。如果在每個(gè)像素中獨(dú)立地設(shè)置電極2815，可以采用能用晶體管控制供給發(fā)光元件的電流的本發(fā)明像素電路結(jié)構(gòu)。
圖28表示利用底柵型晶體管的顯示裝置的面板局部截面圖，其中半導(dǎo)體層采用非晶硅。
在襯底2901之上形成基膜2902。此外，在基膜2902之上形成電極2903。形成與柵極2903同一層且相同材料的電極2904。作為用于電極2903的材料，可以采用摻有磷的多晶硅。除了多晶硅外，也可以采用金屬和硅的化合物的硅化物。
此外，形成絕緣膜2905以覆蓋電極2903和電極2904。絕緣膜2905由氧化硅膜、氮化硅膜等形成。
在絕緣膜2905之上形成半導(dǎo)體層2906。此外，形成與半導(dǎo)體層2906同一層且相同材料的半導(dǎo)體層2907。
作為襯底，可以采用玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等。此外，作為基膜2902，可以采用單層氮化鋁(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等或它們的疊層。
可以在半導(dǎo)體層2906之上形成每個(gè)都具有N型導(dǎo)電性的N型半導(dǎo)體層2908和2909，同時(shí)，在半導(dǎo)體層2907之上形成N型半導(dǎo)體層2910。
分別在N型半導(dǎo)體2908和2909之上形成電極2911和2912，并且在N型半導(dǎo)體層2910之上形成與電極2911和2912同一層且相同材料的電極2913。
如圖28所示，通過采用一種結(jié)構(gòu)，其中絕緣膜2905夾置在半導(dǎo)體層2907、N型半導(dǎo)體層2910、電極2913和電極2904之中，形成電容2920。注意，在形成電容2920的情況下，設(shè)置半導(dǎo)體層2907和N型半導(dǎo)體層2910不是必需的。即，可以通過采用在電極2913和電極2904之間夾置絕緣膜2905的結(jié)構(gòu)來形成電容2920。
在觸面2918之外的區(qū)域中，形成層間絕緣膜2914以覆蓋晶體管2919和電容2920。此外，延伸電極2911的其中一個(gè)邊緣，并且在觸面2918中的延伸電極2911之上形成電極2915。
在觸面2918中，電極2915和電極2911彼此電連接。電極2915成為電子源的基電極。在電極2915上形成電子源，如實(shí)施模式9和10所示。此處，電極2915可以在每個(gè)像素中獨(dú)立設(shè)置并且不需要電連接到其他的像素。如果電極2915獨(dú)立地設(shè)置在每個(gè)像素中，則可以采用本發(fā)明中能夠用驅(qū)動晶體管控制提供給發(fā)光元件的電流的結(jié)構(gòu)。
注意，雖然對具有反向交錯(cuò)的溝道被刻蝕結(jié)構(gòu)的晶體管進(jìn)行了描述，但可以采用溝道受保護(hù)結(jié)構(gòu)的晶體管。參考圖29描述采用溝道受保護(hù)結(jié)構(gòu)的晶體管的情形。
圖29所示溝道受保護(hù)結(jié)構(gòu)的晶體管與圖28所示溝道被刻蝕結(jié)構(gòu)的晶體管2919的不同之處在于，在形成有半導(dǎo)體層2906的溝道的區(qū)域上設(shè)置用作刻蝕掩模的絕緣材料3001。對于圖28和29的公共部分采用公共標(biāo)號。
注意，如圖29所示，即使在形成具有溝道被刻蝕結(jié)構(gòu)的晶體管2919的半導(dǎo)體層2906的溝道的區(qū)域上不設(shè)置用作刻蝕掩模的絕緣材料3001，但在用于形成電極2911圖案的抗蝕劑膜曝光時(shí)也可以通過采用稱作半色調(diào)的或灰色調(diào)的掩模而不使用專用掩模來刻蝕溝道。這有助于減少光刻工藝的步驟數(shù)，從而可以降低制造成本。
通過對構(gòu)成本發(fā)明像素的晶體管的半導(dǎo)體層(溝道形成區(qū)，源極區(qū)，漏極區(qū)等)采用非晶硅，可以降低制造成本。
注意，可以應(yīng)用到本發(fā)明像素結(jié)構(gòu)的晶體管和電容的結(jié)構(gòu)不限于前述結(jié)構(gòu)，因而可以采用各種結(jié)構(gòu)的晶體管和電容。
在此實(shí)施模式中，參考圖30A和30B描述利用圖3A和3B所示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)光元件的形狀實(shí)例。圖30A和30B所示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件包括發(fā)射器10c，提取柵電極11，像素100，形成在第二襯底(未示出)之上的陽極15，形成在陽極15之上的發(fā)光材料16。
優(yōu)選將發(fā)射器10c形成為圍繞提取柵電極11并電連接到圖25和26中所示的端子EA。
優(yōu)選將提取柵電極11形成為被發(fā)射器10c包圍并電連接到圖25和26中所示的端子EG。
在陽極15之上形成發(fā)光材料16。注意，雖然未示出，但根據(jù)其發(fā)射光的顏色，形成在陽極15上的發(fā)光材料16可以包括多種類型的材料。此外，優(yōu)選發(fā)光材料16的大小大約與像素100的大小相同。
像素100包括至少一個(gè)發(fā)射器10c和一個(gè)提取柵電極11。注意，當(dāng)發(fā)射器10c和提取柵電極11的數(shù)量很小時(shí)，存在可以提高產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴恍枰粩嗟靥幚黼姌O?；蛘?，當(dāng)發(fā)射器10c和提取柵電極11的數(shù)量很大時(shí)，存在驅(qū)動電壓較低、從而降低功耗的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榧词姑總€(gè)發(fā)射器的電子發(fā)射量很小，也可以獲得充足的亮度。注意，因?yàn)楫?dāng)發(fā)射器10c和提取柵電極11的數(shù)量太大時(shí)電極的形狀處理變難而增加制造成本，所以優(yōu)選包含在像素100中的發(fā)射器10c的數(shù)量不少于1且不超過16，并且還優(yōu)選包含在像素100中的提取柵電極11的數(shù)量不少于1且不超過16。
下面對包含于像素100中的發(fā)射器10c的數(shù)量為1以及包含于像素100中的提取柵電極11的數(shù)量也為1的情形進(jìn)行描述。當(dāng)在提取柵電極11和發(fā)射器10c之間產(chǎn)生電場時(shí)，電子從發(fā)射器10c中發(fā)出。發(fā)射的電子受由位于上面的陽極15產(chǎn)生的電場影響被拉向陽極15，同時(shí)改變軌道。然后，被拉向陽極15的電子與發(fā)光材料16碰撞，以至于發(fā)射顏色與發(fā)光材料16的材料相符的光。通過這種方式，利用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)光元件發(fā)光。
這里，發(fā)光材料16的發(fā)射強(qiáng)度的分布依賴于電子從發(fā)射器10c發(fā)射的方向，從而是不均勻的。例如，發(fā)光材料16發(fā)光的區(qū)域具有圖30B中101所示的形狀，其中在該區(qū)域是利用從位于像素100的右側(cè)的發(fā)射器10c發(fā)出的電子e1發(fā)光，因而發(fā)光材料16僅利用電子e1不能均勻地發(fā)射光。
然后，形成發(fā)射器10c以包圍提取柵電極11，如圖30A所示。這有助于使從發(fā)射器10c發(fā)射的電子e2、e3和e4與發(fā)光材料16在很多方向碰撞，使得發(fā)光材料16的發(fā)射強(qiáng)度的分布可以在圖30B中相互加入101、102、103和104的區(qū)域中均勻。
注意，發(fā)射器10c和提取柵電極11的形狀不限于圖30A所示的矩形，因而可以采用各種形狀。例如，可以采用六邊形或八邊形?；蛘?，發(fā)光材料16可以通過發(fā)射器10c和具有同心圓形狀的引導(dǎo)柵電極11發(fā)射均勻的光。
注意，可以在具有晶體管的襯底上制造在此實(shí)施模式中利用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)光元件。這有助于提高像素的發(fā)射占空比，使得可以提高亮度。此外，可以降低功耗。
注意，可以在沒有晶體管的襯底上制造本實(shí)施模式中利用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)光元件。這有助于利用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件較為容易地制造發(fā)光元件，使得可以提高產(chǎn)量。此外，可以提供在顯示運(yùn)動圖像時(shí)不模糊的(成像之后)脈沖型顯示裝置。
注意，本實(shí)施模式可以自由地與本說明書中其他實(shí)施模式結(jié)合。
在此實(shí)施例中，參考附圖對以本發(fā)明顯示裝置為顯示部分的顯示板的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行描述。利用本發(fā)明顯示裝置作為其顯示部分的顯示板可以組合到運(yùn)動物體或結(jié)構(gòu)中。
作為以本發(fā)明顯示裝置為顯示部分的顯示板實(shí)例，圖32A和32B每個(gè)表示一種組合了顯示裝置的運(yùn)動物體。作為組合了顯示裝置的運(yùn)動物體實(shí)例，圖32A表示一種附著在火車箱體3201中玻璃門上的顯示板3202。圖32A中所示的以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板3202可以響應(yīng)于外部信號很容易地切換顯示在顯示部分上的圖像。因此，可以根據(jù)乘客年齡或性別不同的時(shí)間周期，周期性地切換顯示板上的圖像，由此可以預(yù)期更有效的廣告效果。
注意，用于設(shè)置以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板的位置不限于如圖32A所示的火車箱體的玻璃門，通過改變顯示板的形狀，可以把顯示板放置在各種位置。圖32B表示這樣的一種實(shí)例。
圖32B表示火車箱體的內(nèi)部視圖。在圖32B中，除了附著到圖32A所示玻璃門上的顯示板3202外，還示出了附著到玻璃窗的顯示板3203和懸掛在天花板上的顯示板3204。具有本發(fā)明像素結(jié)構(gòu)的顯示板3203具有自發(fā)光顯示元件。因此，通過在交通高峰時(shí)顯示廣告圖像，同時(shí)在非高峰期不顯示圖像，可以從車窗看外面的景象。此外，具有本發(fā)明顯示裝置的顯示板3204可以通過在襯底上設(shè)置薄膜狀的開關(guān)元件如有機(jī)晶體管而柔性彎曲，并且可以通過驅(qū)動自發(fā)光顯示元件在顯示板3204上顯示圖像。
參考圖33描述另一實(shí)例，該實(shí)例中以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板應(yīng)用到組合了顯示裝置的運(yùn)動物體。
作為以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板實(shí)例，圖33表示組合了顯示裝置的運(yùn)動物體。作為組合了顯示裝置的運(yùn)動物體的一個(gè)實(shí)例，圖33表示組合到汽車箱體3302中的顯示板3301。如圖33中所示的本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板3301組合到汽車箱體中，并根據(jù)需要顯示關(guān)于汽車操作的信息或是從汽車外部輸入的信息。另外，還具有向汽車目的地導(dǎo)航的功能。
注意，用于設(shè)置以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板的位置不限于如圖33所示的汽車箱體的前部，可以通過改變顯示板的形狀而把顯示板放置在各種位置，如玻璃窗上或門上。
參考圖31A和31B描述另一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例中以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板應(yīng)用到組合了顯示裝置的運(yùn)動物體中。
作為本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的示例性顯示板，每個(gè)圖31A和31B表示一種組合了顯示裝置的運(yùn)動物體。圖31A表示一種組裝到飛機(jī)艙體3101內(nèi)乘客座位上方天花板部分中的顯示板3102，作為組合顯示裝置的運(yùn)動物體實(shí)例。圖31A所示的以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板3102用鉸鏈部分3103固定到飛機(jī)艙體3101上，使得乘客可以在鉸鏈部分3103的伸縮動作的協(xié)助下觀看顯示板3102。顯示板3102具有顯示信息的功能和通過乘客操作而具有廣告和娛樂的功能。此外，通過如圖31B所示地折疊鉸鏈部分3103，在飛機(jī)艙體3101中儲藏顯示板3102，可以確保飛機(jī)起飛和著陸時(shí)的安全。注意，通過在緊急情況下點(diǎn)亮顯示板的顯示元件，也可以把顯示板用作導(dǎo)向光。
注意，用于設(shè)置以本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分的顯示板位置不限于飛機(jī)艙體3101的天花板，因而可以通過改變顯示板的形狀而將顯示板放置在各種位置，如座位上或門上。例如，顯示板可以設(shè)置在座位的后背上，使得后面座位上的乘客可以操縱觀看顯示板。
雖然本實(shí)施例中以火車箱體、汽車箱體以及飛機(jī)艙體為例做了展示，但本發(fā)明不限于此，也可以應(yīng)用到摩托車、四輪機(jī)動車(包括汽車、公共汽車等)、火車(包括單軌鐵道、有軌鐵道等)、輪船和艦艇等。通過采用具有本發(fā)明顯示裝置的顯示板，可以實(shí)現(xiàn)顯示板的尺寸減小以及功耗降低，并且可以提供顯示介質(zhì)具有優(yōu)良操作性能的運(yùn)動物體。此外，因?yàn)榭梢砸淮吻袚Q顯示在組合到運(yùn)動物體中的多個(gè)顯示板上的圖像，特別是，本發(fā)明相當(dāng)有利于應(yīng)用于非特定數(shù)量顧客的廣告媒體或緊急情況下的信息顯示板。
參考圖34描述以本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分的顯示板應(yīng)用到某一結(jié)構(gòu)中的實(shí)例。
圖34表示通過在襯底上提供薄膜形式的開關(guān)元件、如有機(jī)晶體管、并驅(qū)動自發(fā)光顯示元件來實(shí)現(xiàn)能夠顯示圖像的柔性顯示板的實(shí)例，作為一個(gè)以本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分的顯示板的實(shí)例。在圖34中，顯示板設(shè)置在線桿(如電話線桿)外側(cè)的曲面上作為此處描述的結(jié)構(gòu)，其中顯示板3402連接到柱狀物體的電話線桿3401上。
圖34所示的顯示板3402位于大約電話線桿的一半高度處，從而高于人的水平視線。當(dāng)從運(yùn)動物體3403觀看顯示板時(shí)，可以識別顯示板3402上的圖像。通過在設(shè)置于大量樹立在一起的電話線桿(如電話線桿外側(cè))上的顯示板3402上顯示相同的圖像，觀眾可以識別顯示的信息或廣告。設(shè)置在圖34中電話線桿3401上的顯示板3402可以通過利用外界信號很容易地顯示相同的圖像，因此有望得到非常有效的信息顯示和廣告效果。此外，因?yàn)閷⒆园l(fā)光顯示元件設(shè)置成本發(fā)明顯示板中的顯示元件，所以可以有效地用作高度可視的顯示介質(zhì)，即使是在晚上。
參考圖35描述與圖34不同的以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板應(yīng)用到某一結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例。
圖35表示以本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分的顯示板另一應(yīng)用實(shí)例。在圖35中示出了組合到預(yù)制洗浴單元側(cè)壁3501中的顯示板3502的實(shí)例。圖35所示的以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板3502組裝到預(yù)制洗浴單元3501中，使得洗浴者可以觀看顯示板3502。顯示板3501具有顯示信息的功能以及由洗浴者操縱的廣告或娛樂設(shè)施的功能。
用于設(shè)置以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板的位置不限于預(yù)制洗浴單元3501的側(cè)壁，如圖35所示，可以通過改變顯示板的形狀而將顯示板放置在任何位置，使得其可以結(jié)合成為鏡子或浴缸的一部分。
圖36表示具有大顯示部分的電視設(shè)施設(shè)置在建筑物中的實(shí)例。圖36包括房屋3610、顯示部分3611、作為操縱部分的遙控裝置3612、話筒部分3613等。以本發(fā)明顯示裝置作為顯示部分的顯示板應(yīng)用到顯示部分3611的制造。圖36中的電視設(shè)施組合到建筑物中，成為壁掛式電視設(shè)施，并且可以無需很大空間進(jìn)行安裝。
雖然本實(shí)施例以柱狀電話線桿、預(yù)制洗浴單元、建筑物的內(nèi)部等為例進(jìn)行了展示，但本發(fā)明不限于此，可以應(yīng)用到能夠組合顯示裝置的任何結(jié)構(gòu)。通過采用具有本發(fā)明顯示裝置的顯示板，可以實(shí)現(xiàn)顯示板的尺寸減小及功耗降低，并且可以提供具有良好操作性能顯示介質(zhì)的運(yùn)動物體。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，可以給出相機(jī)(例如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等)、護(hù)目鏡顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、聲頻再現(xiàn)裝置(如汽車音響、音響設(shè)施等)、電腦、游戲機(jī)、便攜式信息終端(如移動電腦、移動電話、便攜式游戲機(jī)、電子書等)、設(shè)置有記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置(具體地說是用于再現(xiàn)記錄介質(zhì)如數(shù)字視盤(DVD)，并具有用于顯示再現(xiàn)圖像的顯示器的裝置)。圖38A到38D和圖37表示半導(dǎo)體裝置實(shí)例。
圖38A表示包括主體3801、顯示部分3802、成像部分、操作鍵3804、快門3806等的數(shù)碼相機(jī)。注意，圖38A是從顯示部分側(cè)面看的視圖，因而沒有示出成像部分。通過采用本發(fā)明，可以提供一種具有高度可靠性及低功耗的數(shù)碼相機(jī)。
圖38B表示包括主體3811、機(jī)殼3812、顯示部分3813、鍵盤3814、外部連接部分3815、指示裝置3816等的筆記本個(gè)人電腦。通過采用本發(fā)明，可以提供一種具有高度可靠性及低功耗的筆記本個(gè)人電腦。
圖38C表示一種配置有記錄介質(zhì)(如DVD播放器)的便攜式圖像再現(xiàn)裝置，其包括主體3821、機(jī)殼3822、顯示部分A3823、顯示部分B3824、記錄介質(zhì)(如DVD)、閱讀部分3825、操作鍵3826、話筒部分3827等。顯示部分A3823主要顯示圖像數(shù)據(jù)，而顯示部分B3824可以主要顯示本文數(shù)據(jù)。注意，配置有記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置包括家庭游戲機(jī)等。通過采用本發(fā)明，可以提供一種具有高度可靠性及低功耗的圖像再現(xiàn)裝置。
圖38D表示一種包括機(jī)殼3831、支撐底座3832、顯示部分3833、話筒3834、視頻輸入端3835等的顯示裝置。顯示裝置可以通過將按照前述實(shí)施模式中所示的制造方法形成的薄膜晶體管應(yīng)用到顯示部分3833和驅(qū)動電路來制得。注意，該顯示裝置包括所有的信息顯示裝置，如個(gè)人電腦、電視廣播接收器和廣告顯示器。通過采用本發(fā)明，可以提供高可靠性且低功耗的大屏幕顯示裝置，如屏幕大小為22英寸到50英寸。
此外，在圖37所示的移動電話中，包含操作鍵3704、麥克風(fēng)3705等的主體A3701通過鉸鏈3710連接到包含顯示板A3708、顯示板B3709、話筒3706等的主體B3702，從而可以打開或折疊。顯示板A3708和顯示板B3709通過電路襯底3707組裝到機(jī)殼3703中。顯示板A3708和顯示板B3709的像素部分布置成可以從形成在機(jī)殼3703中的開口窗觀看。
顯示板A3708和顯示板B3709的規(guī)格、如像素的數(shù)量可以根據(jù)移動電話3700的功能來設(shè)置。例如，可以結(jié)合顯示板A3708和顯示板B3709，使得顯示板A3708用作主顯示屏而顯示板B3709用作副顯示屏。
通過采用本發(fā)明，可以提供具有高可靠性和低功耗的便攜式信息終端。
本實(shí)施模式的移動電話可以根據(jù)功能和用途變?yōu)楦鞣N模式。例如，帶有相機(jī)的移動電話可以通過將成像傳感器組裝到鉸鏈3710的一部分中而提供?；蛘?，通過采用一種把操作鍵3704、顯示板A3708和顯示板B3709組裝到一個(gè)機(jī)殼中的結(jié)構(gòu)獲得前述的工作效果。再或者，通過將本實(shí)施模式的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到有多個(gè)顯示部分的便攜式信息終端，可以獲得類似地效果。
注意，本實(shí)施例可以自由地與本說明書中的其他實(shí)施模式或?qū)嵤├Y(jié)合。
本發(fā)明是基于2005年10月18日提交于日本專利局的日本在先申請JP2005-303767，該申請的內(nèi)容在此引為參考。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括設(shè)置在發(fā)射器之下的第一電極；設(shè)置在發(fā)射器周圍的第二電極；晶體管；和電勢控制電路，晶體管的源極或漏極其中之一連接到第一電極；電勢控制電路的第一端連接到第二電極；和電勢控制電路的第二端連接到晶體管的柵極。
2.一種顯示裝置，包括設(shè)置在發(fā)射器之下的第一電極；設(shè)置在發(fā)射器周圍的第二電極；第一晶體管和電勢控制電路；電勢控制電路包括第二晶體管和電阻；電阻的其中一端連接到第二電極；電阻的另一端連接到第二晶體管的源極或漏極其中之一；第一晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極；和第一晶體管的源極或漏極其中之一連接到第一電極。
3.一種顯示裝置，包括多個(gè)像素，每個(gè)像素包括像素電路和發(fā)光元件，發(fā)光元件包括提取柵電極，陽極和熒光材料；像素電路包括電勢控制電路和有源元件；提取柵電極具有向電子發(fā)射元件施加電場的作用；陽極具有對電子發(fā)射元件發(fā)出的電子加速的作用；熒光材料形成為與陽極直接或間接連接；電勢控制電路具有控制提取柵電極的電勢的作用；和有源元件串聯(lián)到發(fā)光元件以控制流到發(fā)光元件的電流。
4.一種顯示裝置，包括多個(gè)像素，像素包括像素電路和發(fā)光元件，發(fā)光元件包括提取柵電極，陽極和熒光材料；像素電路包括電勢控制電路和有源元件；提取柵電極具有向電子發(fā)射元件施加電場的作用；陽極具有對電子發(fā)射元件發(fā)出的電子加速的作用；熒光材料形成為與陽極直接或間接連接；電勢控制電路具有根據(jù)有源元件柵極的電勢控制提取柵電極的電勢的作用；和有源元件串聯(lián)到發(fā)光元件以控制流到發(fā)光元件的電流。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于像素電路還包括開關(guān)元件，用于控制向有源元件的柵極供給信號。
6.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于像素電路還包括開關(guān)元件，用于控制向有源元件的柵極供給信號。
7.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于像素電路還包括一種包含開關(guān)元件和電壓保持元件的電路。
8.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于像素電路還包括一種包含開關(guān)元件和電壓保持元件的電路。
9.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，還包括與像素電路電連接的陰極，其中至少有源元件在陰極和電子發(fā)射元件之間電連接。
10.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，還包括與像素電路電連接的陰極，其中至少有源元件在陰極和電子發(fā)射元件之間電連接。
11.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于有源元件是晶體管；像素電路包括晶體管和電容；和電勢控制電路包括晶體管和電阻。
12.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于有源元件是晶體管；像素電路包括晶體管和電容；和電勢控制電路包括晶體管和電阻。
13.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其特征在于晶體管包括二極管連接的晶體管。
14.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于晶體管包括二極管連接的晶體管。
15.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是spinto型電子發(fā)射元件
16.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是spinto型電子發(fā)射元件
17.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是碳納米管電子發(fā)射元件。
18.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是碳納米管電子發(fā)射元件。
19.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件
20.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件
21.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是熱電子電子發(fā)射元件。
22.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件是熱電子電子發(fā)射元件。
23.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于所有包含在具有開關(guān)元件和電壓保持元件的電路中的晶體管有相同的極性。
24.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于所有包含在具有開關(guān)元件和電壓保持元件的電路中的晶體管有相同的極性。
25.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于所有包含在電勢控制電路中的晶體管有相同的極性。
26.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于所有包含在電勢控制電路中的晶體管有相同的極性。
27.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，并且對一個(gè)像素電極設(shè)置多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
28.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于電子發(fā)射元件為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，并且對一個(gè)像素電極設(shè)置多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
29.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于顯示裝置用在選自數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人筆記本電腦、便攜式圖像再現(xiàn)裝置和移動電話的電子設(shè)備中。
30.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于顯示裝置用在選自數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人筆記本電腦、便攜式圖像再現(xiàn)裝置和移動電話的電子設(shè)備中。
31.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于顯示裝置用在選自數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人筆記本電腦、便攜式圖像再現(xiàn)裝置和移動電話的電子設(shè)備中。
32.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于顯示裝置用在選自數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人筆記本電腦、便攜式圖像再現(xiàn)裝置和移動電話的電子設(shè)備中。
全文摘要
提供了一種其電子元件在低電壓使用的高度可靠的顯示裝置。該顯示裝置是一種有源矩陣FED顯示裝置，其像素具有單獨(dú)的提取柵電極、發(fā)射器陣列，串聯(lián)連接到發(fā)射器陣列的驅(qū)動晶體管，控制提取柵電極電勢的電勢控制電路和包括開關(guān)元件和電壓保持元件的電路。通過根據(jù)驅(qū)動晶體管的Vgs改變提取柵電極的電勢，通過將驅(qū)動晶體管串聯(lián)連接到發(fā)射器陣列執(zhí)行有源矩陣驅(qū)動法，并可以降低施加到驅(qū)動晶體管的電壓。
文檔編號H01J31/12GK1953134SQ20061016412
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者吉田泰則 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所