CN101763821A - 显示器件及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

在常规EL显示器件中，一般的视频信号(模拟信号电压)被采样，以便输出到源信号线，然后输入到提供在每个象素中的驱动TFT的栅极。控制该TFT的漏电流以便控制流进EL元件的电流，由此调整亮度。然而，由于驱动TFT的漏电流不线性对应驱动TFT的栅压，因此不能获得精确的灰度等级。本发明通过以下方式解决了这个问题，即将输入的模拟信号电压转换成电流，将该电流转换成具有与驱动TFT相同极性的校正TFT的栅-源电压，将栅-源电压作为源线信号馈送给源信号线，并且将源线信号施加于驱动TFT的栅极。这样EL元件可以以线性对应输入的模拟信号电压的亮度发光。

Description

显示器件及其驱动方法

本申请是申请人株式会社半导体能源研究所提交、申请日为2001年10月27日、名称为“显示器件及其驱动方法”、申请号为01139388.2的发明专利申请的分案申请。

1、发明的领域

本发明涉及有源矩阵EL显示器件，其中每个象素具有TFT(薄膜晶体管)和EL元件。具体地说，本发明涉及模拟灰度级系统的有源矩阵EL显示器件，其中灰度级是流入EL元件的电流量的模拟变化的反射。

在本说明书中，EL元件包括从单激发(荧光物质)发光的部件和从三重激发(磷光物质)发光的部件。

2、相关技术说明

随着近来大量数据通信的发展，对数据通信设备的需求日益增长。在数据通信设备中，用于显示图象的显示器件是不可缺少的。引人注意的显示器件是采用作为自发光元件的EL元件的EL显示器件。

随着在数据通信设备中需要尺寸增大和清晰度增高的显示单元，其中每个象素具有TFT的有源矩阵显示器件变为主流显示器件。

图4是有源矩阵EL显示器件的方框图。源信号线驱动电路402和栅信号线驱动电路403设置在象素部分401的外围。从源信号线驱动电路402输出的信号输入到要发送到象素的源信号线S1-Sx。从栅信号线驱动电路403输出的信号输入到要输送到象素的栅信号线G1-Gy。电源线(功率线)V1-Vx与源信号线平行排列以给象素供应电流。

作为减小显示器件的尺寸和制造成本的一种方法，有时象素部分和驱动电路部分(由源信号线驱动电路和栅信号线驱动电路构成)形成在同一衬底上。在这种情况下，采用多晶半导体薄膜形成构成象素部分和驱动电路部分的TFT。

这适用于图4的有源矩阵EL显示器件，其象素结构的例子示于图5中。

开关TFT 504具有连接到作为栅信号线G1-Gy之一的栅信号线G的栅极。开关TFT还具有源区和漏区，其一连接到源信号线S1-Sx之一的源信号线S，另一个连接到电容器505的栅极之一和EL驱动TFT506的栅极上。电容器505的两个电极之中，没有连接到开关TFT504的一个连接到电源线V1-Vx之一的电源线V。EL驱动TFT506具有源区和漏区，其一连接到电源线V，另一个连接到EL元件507。

在选择栅信号线G的象素中，源信号线S的信号电位通过已经导通的开关TFT504输入到电容器505的电极之一。电容器505的电极之间的电压施加于EL驱动TFT506的栅极。根据这个施加的电压，电流从电源线V经过EL驱动TFT506流进EL元件507并使EL元件507发光。

从EL元件507发射的光的亮度几乎与流入EL元件507的电流量成正比。因此通过改变流入EL元件507的电流量获得灰度级。

在图5所示的显示器件中，流入EL元件507的电流是从电源线V经过EL驱动TFT506输入的。TFT的漏-源电压V_DS和TFT的漏电流I_D之间的关系一般如图8所示。

图8是表示通过改变栅压V_GS的值获得的多个I_D曲线的曲线图。漏电流ID随着栅压V_GS和EL驱动TFT506的阈值电压V_th之间的差的绝对值(|V_GS-V_th|)变大而变大，换言之，漏电流I_D随着栅压V_GS的绝对值|V_GS|变大而变大。

当EL驱动TFT506的栅压V_GS和阈值电压V_th之间的差的绝对值(|V_GS-V_th|)大于漏-源电压V_DS的绝对值|V_DS|时，TFT工作在线性范围内。另一方面，当|V_GS-V_th|等于或小于漏-源电压V_DS的绝对值|V_DS|时，TFT工作在饱和范围内。

EL驱动TFT506一般工作在饱和范围内，在该范围内，漏-源电压VDS的绝对值|V_DS|等于或大于EL驱动TFT506的栅压V_GS和阈值电压V_th之间的差的绝对值(|V_GS-V_th|)。

在饱和范围内，TFT的漏电流I_D与栅压V_GS的二次方成正比，如下列等式1所示。

I_D＝(1/2)μ₀C₀(W²/L²)(V_GS-V_th)²      (等式1)

其中V_th表示阈值电压，μ₀表示有效迁移率，C₀表示每单位面积栅绝缘膜的电容，W表示栅宽，L表示栅长。

根据这个等式，改变要输入到源信号线S的电位，使TFT接收与要输入到EL元件507的所要求的电流量的平方根成正比的栅压。通过这种方法，使EL元件发射所要求亮度的光。

当要显示图象时，由等式1计算对应所要求的灰度级的电位并输入到源信号线。

然而，从外部输入的视频信号通常具有关于获得的亮度线性改变的模拟电位。因此当从外部输送的视频信号输入给信号线时，不能获得准确的灰度级。

有一种措施是，外部校正电路预先将视频信号转换成驱动信号以便适合EL驱动TFT的特性，然后该信号被源信号线驱动电路采样并输出给象素，以便获得给定灰度级。

然而，因为它要求在视频信号输入给源信号线驱动电路之前处理视频信号，因此这个措施使操作复杂。而且，这种措施除了源信号线驱动电路以外还需要校正电路，因此妨碍了显示器件减小尺寸。

相应地，必须找到一种当视频信号直接输入给源信号线驱动电路时可以获得给定灰度级的方法。

发明概要

鉴于上述原因做出本发明，因此本发明的一个目的是提供具有源信号线驱动电路的显示器件，该电路产生线性对应从外部输入然后采样的视频信号的并流过象素部分的EL元件的电流。

这样，当直接输入视频信号时可容易地获得给定灰度级。

本发明的结构将在下面示出。

根据本发明，提供的显示器件在每个象素中具有EL元件、源信号线、和用于驱动EL元件的驱动TFT，该器件的特征在于包括：

将输入的模拟信号电压转换成电流的装置；

将电流转换成具有与驱动TFT相同极性的TFT的栅-源电压的装置；

将栅-源电压作为源线信号输送给源信号线的装置；和

将源线信号输送给驱动TFT的栅极并将源线信号转换成驱动TFT中的电流以驱动EL元件的装置。

根据本发明，提供的显示器件在每个象素中具有源信号线、EL驱动TFT、电源线和EL元件，源信号线输入其信号电压给EL驱动TFT的栅极，电源线通过EL驱动TFT的源-漏给EL元件供应电流，该器件的特征在于：

提供具有与EL驱动TFT相同极性的校正TFT；

被采样的模拟信号电压被转换成与其线性对应的信号电流；

该信号电流流入校正TFT的源-漏以输出到源信号线，通过给参考电位加上校正TFT的栅-源电压获得驱动电压；和

当电源线的电位设定为参考电位时，EL驱动TFT的栅-源电压基本上等于校正TFT的栅-源电压。

根据本发明，提供的显示器件在每个象素中具有源信号线、EL驱动TFT、电源线和EL元件，源信号线输入其信号电压给EL驱动TFT的栅极，电源线通过EL驱动TFT的源-漏给EL元件供应电流，该器件的特征在于：

提供信号输入线、开关、电阻器、校正TFT和运算放大器；

校正TFT具有与EL驱动TFT相同的极性；

电阻器具有第一端和第二端；

运算放大器具有非反相输入端、反相输入端和输出端；

信号输入线通过开关连接到电阻器的第一端；

电阻器的第二端连接到运算放大器的反相输入端和校正TFT的源区或漏区；

校正TFT的源区和漏区中，没有连接到运算放大器的反相输入端的一个连接到运算放大器的输出端和源信号线；和

校正TFT的栅极连接到校正TFT的漏区或源区。

该显示器件的特征还在于：运算放大器的非反相输入端的电位等于电源线的电位。

该显示器件的特征还在于：提供开关TFT，源信号线通过开关TFT的源-漏连接到EL驱动TFT的栅极。

该显示器件的特征还在于：提供复位TFT，并且该复位TFT具有源区和漏区，其一连接到运算放大器的输出端，另一个接收给定电位。

本发明提供选自个人计算机、视频摄像机、头部安装式显示器、图象再现器件、和便携式信息终端的电子设备，其特征在于包括上述显示器件。

附图的简要说明

附图中：

图1是表示根据本发明的EL显示器件的结构的电路图；

图2是表示本发明的EL显示器件中的EL元件的输入电压和亮度之间的关系的曲线；

图3是根据本发明的EL显示器件的时序图；

图4是表示常规EL显示器件的结构的示意图；

图5是表示常规EL显示器件的象素的结构的示意图；

图6是表示根据本发明的另一个EL显示器件的结构的电路图；

图7是根据本发明的EL显示器件的时序图；

图8是表示模拟灰度级系统的EL驱动TFT的工作范围的示意图；

图9是表示根据本发明的又一EL显示器件的结构的电路图；

图10是根据本发明的EL显示器件的时序图；

图11是表示根据本发明的再一EL显示器件的结构的示意图；

图12是根据本发明的EL显示器件的时序图；

图13A是根据本发明的EL显示器件的顶视图，图13B和13C是其剖面图；

图14A-14C是表示根据本发明的EL显示器件的制造工艺的示意图；

图15A-15C是表示根据本发明的EL显示器件的制造工艺的示意图；

图16A和16B是表示根据本发明的EL显示器件的制造工艺的示意图；

图17是表示根据本发明的EL显示器件的制造工艺的示意图；

图18A-18E是采用本发明的EL显示器件的电子设备的示意图；

图19是表示根据本发明的EL显示器件的结构的电路图。

优选实施例的详细说明

实施例方式

下面参照图1介绍本发明的结构。

图1表示根据本发明的EL显示器件的象素115，和给该象素输入信号的源信号线驱动电路的部分118。

源信号线驱动电路部分118由二极管101、电阻器103、运算放大器104、模拟信号输入线(信号输入线)107、信号线108、开关(转换元件)109、和复位TFT117构成。二极管101由校正TFT114构成，其中栅极和漏区互相电连接。

校正TFT114是p沟道TFT。复位TFT 117可以是p沟道TFT，也可以是n沟道TFT。

象素由EL驱动TFT102、电源线(功率线)105、源信号线106、栅信号线113、开关TFT111、EL元件112和电容器119构成。EL驱动TFT102是p沟道TFT。开关TFT111可以是p沟道TFT，也可以是n沟道TFT。

这里EL驱动TFT和校正TFT都是p沟道TFT，但是n沟道TFT可用于EL驱动TFT和校正TFT。然而，EL驱动TFT和校正TFT必须具有相同的极性和几乎相同的阈值电压。

模拟信号输入线107连接到信号线108，信号线108通过开关109与电阻器103连接。电阻器103与运算放大器104的反相输入端116b连接。运算放大器104的反相输入端116b与校正TF114的源区连接。运算放大器104具有输入参考电位V_ref的非反相输入端116a。运算放大器104的输出端连接到校正TFT114的漏区和源信号线106。复位TFT117的源区和漏区中的一个连接到源信号线106，另一个接地。

开关TFT111具有连接到栅信号线113的栅极。开关TFT111的源区和漏区中的一个连接到源信号线106，另一个连接到EL驱动TFT102的栅极和电容器119的两个电极之一。EL驱动TFT102具有连接到电源线105的源区和连接到EL元件112的阳极的漏区。电容器119的另一个电极连接到电源线105。EL元件112的阴极连接到参考电源线，图1中未示出参考电源线。

下面介绍图1中所示的显示器件的驱动方法。

当开关109被打开或闭合时，输入到模拟信号输入线107的视频信号的信号电压V_in被采样。然后该信号电压输入到信号线108。

这里，信号电位V_in等于或大于参考电位V_ref。具有较大V_in值的信号代表更高的亮度。

运算放大器104的反相输入端116b和输出端通过二极管101彼此连接。因此反相输入端116b的电位与非反相输入端116a的电位相同。换言之，反相输入端116b的电位等于参考电位V_ref。然后电阻器103中的电压为V_in-V_ref，由等式2表示的电流I₁流过电阻器103。

I₁＝(V_in-V_ref)/R        (等式2)

电流I₁从连接到模拟信号输入线107的一侧向连接到反相输入端116b一侧流过电阻器。

R表示电阻器103的电阻。电流I₁输入到二极管101。构成二极管101的校正TFT114的漏电流对应电流I₁。由于在校正TFT114中漏区和栅极彼此连接，因此TFT114的栅压等于其漏-源电压。因此校正TFT114工作在饱和范围。

作为p沟道TFT，校正TFT114不导电，除非校正TFT的电位在连接到运算放大器104的反相输入端116b的一侧高于连接到运算放大器104的输出端的一侧。

因此校正TFT在连接到运算放大器104的反相输入端116b一侧用做源区，而连接到运算放大器104的输出端的一侧用做漏区。因而校正TFT起二极管的作用，允许电流只在一个方向流入。

上面给出的等式1施加于工作在饱和范围的TFT。通过换算等式1得到栅压。在这个换算基础上，当漏电流为I₁时通过等式3得到栅压V_GS1。

$V_{\mathrm{GS}1}=-\sqrt{2I_1(1/{\mathrm{\μ}}_0{C}_0)(L_1/W_1)}+V_{\mathrm{th}1}$ (等式3)

其中W₁表示校正TFT114的栅宽，L₁表示校正TFT114的栅长，V_th1表示校正TFT114的阈值电压。

然而，由于这里的校正TFT114是p沟道TFT，因此栅压V_GS1和阈值电压V_th1通常为0或更小。

首先，复位TFT117导电，并且设定源信号线106的电位为0V。

然后复位TFT117被截止。由于在校正114中栅压和漏源电压彼此相等，因此电位V_ref+V_GS1(被电压V_GS1偏移的参考电位)被输入到源信号线。

在电位V_ref+V_GS1输入到源信号线106之前，通过使复位TFT117导电，将源信号线106的电位设定为0V。这是预先考虑到在某状态时源信号线106的电位上升到比通过下一步输入给模拟信号输入线107的信号电位确定的运算放大器104的反相输入端116b的电位高的情况进行的。在这种情况下，源区和漏区在校正TFT114中互换它们的位置使校正TFT114不导电和阻挡运算放大器104的输入和输出之间的反馈。本发明通过设定源信号线的初始电位为0V而避免了这种情况。

当复位TFT117被接通导电时给运算放大器104的输出端的电位不限于0V。通常，该输出端接收被设定到等于或低于被输出到源信号线的最低电位(这里称为最低电位V_SLOW)的电位，其中所述最低电位对应输入到模拟信号输入线的信号的最高电位。换言之，设定运算放大器104的输出端的电位以便等于或低于使复位TFT117导电的最低电位。

在本说明书中，将运算放大器的输出端的电位设定到最低电位以便使作为p沟道TFT的校正TFT总是导电的操作称为复位操作。

复位操作可以在回扫周期(水平回扫)周期过程中或其它时间进行。

输入到源信号线106的电位V_ref+V_GS1通过在将信号输入到栅信号线113时被接通导电的开关TFT111被输入到电容器119和EL驱动TFT102的栅极。电源线105的电位(电源电位)被设定为与参考电位V_ref相同的电平。相应地，处于导电状态的EL驱动TFT102的源区具有等于V_ref的电位。

此时，EL驱动TFT102的栅压V_GS2等于校正TFT114的栅压V_GS1。

如果EL驱动TFT102也工作在饱和状态，将等式1施加于TFT102。这种情况下TFT102的漏电流I₂，并由等式4得出。

I₂＝(1/2)μ₀C₀(W₂/L₂)(V_GS1-V_th2)²      (等式4)

其中V_th2表示EL驱动TFT102的阈值电压，W₂和L₂分别表示EL驱动TFT102的栅宽和栅长。

如果校正TFT114的阈值电压几乎等于EL驱动TFT102的阈值电压V_th2，则EL驱动TFT102的漏电流I₂与两个TFT的阈值电压无关，如等式5所示。

I₂＝I₁(W₂/L₂)(L₁/W₁)          (等式5)

通过这种方式，线性地对应电流I₁的电流I₂可以输入到EL元件112。

等式2表示电流I₁与输入电位V_in成正比。图2是表示视频信号的信号电位和如上构成的EL显示器件的EL元件的亮度之间的关系的曲线。横坐标轴表示视频信号的信号电位V_in，纵坐标轴表示EL元件的亮度。如曲线所示，EL元件112可以以线性对应输入电压V_in的亮度发光。

图3是表示如图1所示构成的EL显示器件的操作的时序图。EL显示器件具有源信号线S1-Sx(总数为X条线)、电源线V1-Vx(总数为X条线)和栅信号线G1-Gy(总数为y条线)。

这里开关TFT和复位TFT是n沟道TFT。如果使用p沟道TFT用于开关TFT和复位TFT，则输入到栅信号线G1-Gy和复位TFT的栅极的信号的相位相反。

首先，信号输入到栅信号线G1以便使连接到栅信号线G1的每个开关TFT导电。选择栅信号线G1的期间被称为第一行周期L1。在第一行周期L1中，从模拟信号输入线输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了给源信号线再次从S1开始输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，信号Res输入到复位TFT的栅极以便使复位TFT导电，从而使所有源信号线S1-Sx中的电位设定为0V。

之后，给栅信号线G2输入信号，使与栅信号线G2连接的每个开关TFT导电。这样就开始了第二行周期L2。与第一行周期L1相似，在第二行周期L2期间，从模拟信号线输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了再次从S1开始给源信号线输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，给复位TFT的栅极输入信号Res使复位TFT导电，从而在所有源信号线S1-Sx中设定电位为0V。

为所有栅信号线G1-Gy重复相同操作，以便显示一幅图象。显示器件显示一幅图象的周期称为一个帧周期。上面的操作完成一个帧周期F1。

完成帧周期F1之后，再选择栅信号线G1开始第二帧周期F2。

根据本发明的图1中所示的EL显示器件通过重复上述操作显示图象。

可以在开关109和电阻器103之间设置缓冲电路190，如图19所示。缓冲电路190由缓冲器191和电容器192构成。

下面介绍本发明的实施例。

实施例1

本例参考图9介绍使用n沟道TFT用于图1中的校正TFT和EL驱动TFT的情况。图9中与图1中相同的部件使用相同标记。

图9表示根据本发明的EL显示器件的象素115，和用于给象素输入信号的源信号线驱动电路部分118。

源信号线驱动电路部分118由二极管101、电阻器103、运算放大器104、模拟信号输入线107、信号线108、开关109和复位TFT117构成。二极管101由校正TFT914构成，TFT914的栅极和漏区彼此电连接。

校正TFT914是n沟道TFT。复位TFT117是p沟道TFT或n沟道TFT。

象素115由EL驱动TFT902、电源线105、源信号线106、开关TFT111、EL元件112、栅信号线113、和电容器119构成。EL驱动TFT902是n沟道TFT。开关TFT111是p沟道TFT或n沟道TFT。

模拟信号输入线107连接到信号线108，信号线108通过开关109连接到电阻器103。电阻器103连接到运算放大器104的反相输入端116b。运算放大器104的反相输入端116b连接到校正TFT914的源区。运算放大器104具有输入参考电位Vref的非反相输入端116a。运算放大器104的输出端连接到校正TFT914的漏区和源信号线106。复位TFT117的源区和漏区中的一个连接到源信号线106，另一个接地。

开关TFT111具有连接到栅信号线113的栅极。开关TFT111还具有其一连接到源信号线106、另一个连接到EL驱动TFT902的栅极和电容器119的两个电极之一的源区和漏区。EL驱动TFT902具有连接到电源线105的源区和具有连接到EL元件112的阴极的漏区。电容器119的另一个电极连接到电源线105。EL元件112的阳极连接到参考电源线，图9中未示出参考电源线。

下面介绍驱动图9中所示的显示器件的方法。

当开关109被开或关时，采样输入到模拟信号输入线107的视频信号的信号电压V_in。然后该信号电压输入到信号线108。

在本例中，信号电位V_in等于或小于参考电位V_ref。具有较小V_in值的信号表示较高的亮度。

运算放大器104的反相输入端116b和输出端通过二极管101彼此连接。因此反相输入端116b的电位与非反相输入端116a的电位相同。换言之，非反相输入端116b的电位等于参考电位V_ref。然后，电阻器103的电压为V_ref-V_in，由等式6表示的电流I₁流过电阻器103。

I1＝(V_ref-V_in)/R        (等式6)

在本例中，电流I1从连接到运算放大器104的反相输入端116b的一侧向连接到模拟信号输入线107的一侧流过电阻器。

这里，R表示电阻器103的电阻。电流I1流过二极管101。构成二极管101的校正TFT914的漏电流对应电流I1。由于在校正TFT914中漏区和栅极彼此连接，因此TFT914的栅压等于其漏-源电压。因此校正TFT914工作在饱和状态。

作为n沟道TFT的校正TFT914不导电，除非校正TFT的电位在连接到运算放大器104的反相输入端116b的一侧低于连接到运算放大器104的输出端的一侧。

因此校正TFT914在连接到运算放大器104的反相输入端116b的一侧用做源区，而连接到运算放大器104的输出端的一侧用做漏区。这样校正TFT起允许电流只在一个方向流动的二极管的作用。

上面给出的等式1应用于工作在饱和状态的TFT。通过换算等式1得到栅压。在该换算基础上，当漏电流为I₁时通过等式7得到栅压V_GS1。

$V_{\mathrm{GS}1}=\sqrt{2I_1(1/{\mathrm{\μ}}_0{C}_0)(L_1/W_1)}+V_{\mathrm{th}1}$ (等式7)

其中W₁表示校正TFT914的栅宽，L₁表示校正TFT914的栅长，V_th1表示校正TFT914的阈值电压。

首先，复位TFT117是导电的，并且源信号线106的电位设定为0V。

然后复位TFT117不导电。由于在校正TFT914中栅压和漏-源电压彼此相等，因此电位V_ref+V_GS1(被电压V_GS1偏移的参考电位V_ref)输入到信号线106。

在给源信号线106输入电位V_ref+V_GS1之前，源信号线106的电位被复位TFT117设定为0V。这是预想到在某状态下源信号线106的电位被减小到低于被下一步输入的信号电位改变的运算放大器104的反相输入端116b的电位的情况进行的。在这种情况下，源区和漏区在校正TFT914中互换它们的位位置，使校正TFT914不导电并阻止运算放大器104的输入和输出之间的反馈。本发明通过在回扫周期(水平回扫周期)过程中将源信号线的电位设定为0V而避免了这种情况。

在复位TFT117导电时给运算放大器104的输出端的电位不限于0V。通常，该输出端接收被设定为等于或高于被输出到源信号线的电位(这里称为最高电位V_SHi)的电位，其中该最高电位对应被输入到模拟信号输入线的最低电位。换言之，设定运算放大器104的输出端的电位等于或高于使复位TFT117导电的最高电位V_SHi。

将运算放大器的输出端的电位设定为最高电位以使作为n沟道TFT的校正TFT总是导电的操作称为复位操作。

输入到源信号线106的电位V_ref+V_GS1通过已经在给栅信号线113输入信号时被接通导电的开关111输入到电容器119和EL驱动TFT902的栅极。电源线105的电位(电源电位)设定为与参考电位V_ref相同的电平。相应地，处于导电状态的EL驱动TFT902的源区具有等于V_ref的电位。

此时，EL驱动TFT902的栅压V_GS2等于校正TFT914的栅压V_GS1。如果EL驱动902也工作在饱和状态，则等式1施加于TFT902。这种情况下TFT902的漏电流给定为I₂，并通过等式8获得。

I₂＝(1/2)μ₀C₀(W₂/L₂)(V_GS1-V_th2)²        (等式8)

其中V_th2表示EL驱动TFT902的阈值电压，W₂和L₂分别表示EL驱动TFT902的栅宽和栅长。

如果校正TFT914的阈值电压V_th1约等于EL驱动TFT902的阈值电压V_th2，则EL驱动TFT902的漏电流I₂与两个TFT的每个阈值电压无关，如等式9所示。

I₂＝I₁(W₂/L₂)(L₁/W₁)        (等式9)

通过这种方式，线性对应电流I₁的电流I₂可以输入给EL元件112。

等式6表示电流I₁与输入电位V_in成正比。这样EL元件112可以以线性对应输入电压V_in的亮度发光。

图10是表示如图9所示构成的EL显示器件的操作的时序图。EL显示器件具有源信号线S1-Sx(总数为X条线)、电源线V1-Vx(总数为X条线)和栅信号线G1-Gy(总数为y条线)。

这里开关TFT111和复位TFT117是n沟道TFT。如果使用p沟道TFT用于开关TFT和复位TFT，则输入到栅信号线G1-Gy和复位TFT117的栅极的信号的相位相反。

首先，信号输入到栅信号线G1以便使连接到栅信号线G1的每个开关TFT111导电。选择栅信号线G1的期间被称为第一行周期L1。在第一行周期L1中，从模拟信号输入线107输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件112以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了给源信号线再次从S1开始输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，信号Res输入到复位TFT117的栅极以便使复位TFT117导电，从而在所有源信号线S1-Sx中的电位设定为0V。

之后，给栅信号线G2输入信号，以便使与栅信号线连接的每个开关TFT111导电。这样就开始了第二行周期L2。与第一行周期L1相似，在第二行周期L2期间，从模拟信号线107输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件112以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了再次从S1开始给源信号线输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，给复位TFT的栅极输入信号Res以使复位TFT导电，从而在所有源信号线S1-Sx中设定电位为0V。

为所有栅信号线G1-Gy重复相同操作，以便显示一幅图象。显示器件显示一幅图象的周期称为一帧周期。上面的操作完成一帧周期F1。

完成帧周期F1之后，再选择栅信号线G1开始第二帧周期F2。

根据本发明的图9中所示的EL显示器件通过重复上述操作显示图象。

实施例2

本例介绍具有与图1不同结构的驱动电路。

图6表示根据本实施例的驱动电路的结构。图6中与图1中相同的部件用相同标记表示，并省略其解释。与图1不一样，在图6中不提供复位TFT117。

原因是，可采用复位TFT以外的其它措施来一般在输入信号之前将源信号线106的电位减小到低于由下一步输入的视频信号确定的运算放大器104的反相输入端116b的电位的电平。被分配得用以在输入信号之前将源信号线106的电位减小到低于由下一步输入的视频信号确定的运算放大器104的反相输入端116b的电位的电平的周期称为复位周期。

图6中，输入到运算放大器104的非反相输入端106a的电位V₊保持在参考电位V_ref，同时采样视频信号。另一方面，在复位周期期间，V₊被减小到电位V_LOW。电位V_LOW总是设定为低于运算放大器104的反相输入端116b的电位，由于从外部输入视频信号，因此反相输入端接收任何电位。

因此电位V_LOW设定为等于或低于参考电位V_ref的电平。

在复位周期期间，运算放大器104的非反相输入端106a的电位等于电位V_LOW。

然后非反相输入端116a的电位低于反相输入端116b的电位，使运算放大器104输出低电源电位。通过这种方式，运算放大器的输出端保持在足够低的电位。

这样源信号线106的电位被减小到等于或低于V_LOW的电平。

复位周期之后，运算放大器104的非反相输入端116a的电位回到V_ref，然后输入视频信号。由于运算放大器104的反相输入端116b的电位总是高于电位V_LOW，因此二极管101保持工作在导电状态(不会偶然截止)，以便在运算放大器104的输入和输出之间有效反馈。这样运算放大器工作以便使非反相输入端116a的电位等于反相输入端116b的电位。

在回扫周期(水平回扫周期)内提供复位周期。

其它操作与实施方式中的那些操作相同。

图7是表示如图6中所示构成的EL显示器件的操作的时序图。该EL显示器件具有源信号线S1-Sx(总数为X条线)、电源线V1-Vx(总数为X条线)和栅信号线G1-Gy(总数为y条线)。

这里开关TFT111是n沟道TFT。如果使用p沟道TFT用于开关TFT，则输入到栅信号线G1-Gy的信号的相位相反。

首先，信号输入到栅信号线G1以便使连接到栅信号线G1的每个开关TFT111导电。选择栅信号线G1的周期被称为第一行周期L1。在第一行周期L1中，从模拟信号输入线107输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件112以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了给源信号线再次从S1开始输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb(水平回扫周期)期间，电位V_LOW输入到运算放大器的反相输入端，使在所有源信号线S1-Sx中的电位设定为等于或低于V_LOW的电平。

之后，给栅信号线G2输入信号，以便使与栅信号线G2连接的每个开关TFT111导电。这样就开始了第二行周期L2。与第一行周期L1相似，在第二行周期L2期间，从模拟信号线107输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件112以对应输入的信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了再次从S1开始给源信号线输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，电位V_LOW输入到运算放大器104的非反相输入端116a，以便在所有源信号线S1-Sx中设定电位等于或低于V_LOW的电平。

为所有栅信号线G1-Gy重复相同操作，以便显示一幅图象。显示器件显示一幅图象的周期称为一帧周期。上面的操作完成一帧周期F1。

完成帧周期F1之后，再选择栅信号线G1开始第二帧周期F2。

根据本发明的图6中所示的EL显示器件通过重复上述操作显示图象。

实施例3

本例介绍具有不同于图9的结构的驱动电路。

图11表示根据本例的驱动电路的结构。图11中与图9中相同的部件用相同标记表示。与图9不同，图11中不提供复位TFT117。

原因是，可采用复位TFT以外的其它措施在输入信号之前将源信号线106的电位提高到高于由下一步输入的视频信号确定的运算放大器104的反相输入端116b的电位的电平。被分配得用以在输入信号之前将源信号线106的电位提高到高于由下一步输入的视频信号确定的运算放大器104的反相输入端116b的电位的电平的周期称为复位周期。

图11中，输入到运算放大器104的非反相输入端106a的电位V₊保持在参考电位V_ref，同时视频信号被采样。另一方面，在复位周期期间，V₊被升高到电位V_Hi。电位V_Hi总是设定为高于运算放大器104的反相输入端116b的电位，由于从外部输入视频信号，该反相输入端接收任何电位。

换言之，V_Hi设定为等于或高于参考电位V_ref的电平。

然后非反相输入端116a的电位高于反相输入端116b的电位，使运算放大器104输出高电源电位。通过这种方式，运算放大器的输出端保持在足够高的电位。

在复位周期期间，运算放大器104的输出端的电位等于或高于V_Hi。运算放大器104的非反相输入端116a的电位回到V_ref，然后输入视频信号。由于运算放大器104的反相输入端116b的电位总是低于电位V_hi，因此二极管101保持工作在导电状态(不会偶然截止)，以在运算放大器104的输入和输出之间有效反馈。这样运算放大器工作以便使非反相输入端116a的电位等于反相输入端116b的电位。

在回扫周期(水平回扫周期)内提供复位周期。

其它操作与实施例1中的相同。

图12是表示如图11中所示构成的EL显示器件的操作的时序图。EL显示器件具有源信号线S1-Sx(总数为X条线)、电源线V1-Vx(总数为X条线)和栅信号线G1-Gy(总数为y条线)。

这里开关TFT111是n沟道TFT。如果使用p沟道TFT用于开关TFT，则输入到栅信号线G1-Gy的栅极的信号的相位反相。

首先，信号输入到栅信号线G1以便使连接到栅信号线G1的每个开关TFT111导电。选择栅信号线G1的期间被称为第一行周期L1。在第一行周期L1中，从模拟信号输入线107输入的信号接着输入到源信号线S 1-Sx。每个EL元件112以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了给源信号线再次从S1开始输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，电位V_Hi输入到运算放大器104的非反相输入端116a，以便在所有源信号线S1-Sx中将电位设定为等于或高于V_Hi的电平。

之后，给栅信号线G2输入信号，以便使与栅信号线连接的每个开关TFT111导电。这样就开始了第二行周期L2。与第一行周期L1相似，在第二行周期L2期间，从模拟信号线107输入的信号接着输入到源信号线S1-Sx。每个EL元件112以对应输入信号电位的亮度发光。

完成给所有源信号线S1-Sx输入信号之后，为了再次从S1开始给源信号线输入信号，提供回扫周期Lb。在回扫周期Lb期间，电位V_Hi输入到运算放大器104的非反相输入端116a，以便在所有源信号线S1-Sx中将电位设定为等于或高于V_Hi的电平。

为所有栅信号线G1-Gy重复相同操作，以便显示一幅图象。显示器件显示一幅图象的周期称为一帧周期。上面的操作完成第一帧周期F1。

完成第一帧周期F1之后，再选择栅信号线G1开始第二帧周期F2。

根据本发明的图11中所示的EL显示器件通过重复上述操作显示图象。

实施例4

在本例中，参考图14-17介绍同时制造象素部分和提供在本发明的EL显示器件的同一衬底上的象素部分的外围中的驱动电路中的TFT(n沟道TFT和p沟道TFT)的方法。

首先，在本例中，使用由玻璃如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃、典型为CoringInc的#7059玻璃或#1737玻璃等构成的衬底300。对衬底300没有限制，只要使用具有透光特性的衬底即可，并且也可使用石英衬底。此外，也可以使用具有对本实施例的处理温度的耐热性的塑料衬底。

然后，在衬底300上形成由绝缘膜如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜形成的基底膜301。本例中，基底膜301使用两层结构。然而，也可使用单层膜或由两层或多层绝缘膜构成的叠层膜。作为基底膜301的第一层，通过等离子体CVD法使用SiH₄、NH₃、和N₂O作为反应气体，形成厚度为10-200nm(优选50-100nm)的氮氧化硅膜301a。在本例中，形成具有50nm的膜厚的氮氧化硅膜301a(成分比Si＝32％，O＝27％，N＝24％和H＝17％)。然后，作为基底膜301的第二层，通过等离子体CVD法使用SiH₄和N₂O作为反应气体，形成厚度为50-200nm(优选100-150nm)形成氮氧化硅膜301b以便叠加在第一层上。在本例中，形成具有100nm膜厚的氮氧化硅膜301b(成分比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，和H＝2％)。

接下来，在基底膜上形成半导体层302-305。形成半导体层302-305，以至于通过公知方法(溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等)形成具有非晶结构的半导体膜，并进行公知的结晶工艺(激光结晶法、热结晶法、使用催化剂如镍等的热结晶法、等等)，以便获得结晶半导体膜，该结晶半导体膜被构图成所希望的形状。该半导体层302-305形成为25-80nm的厚度(优选30-60nm)。不特别限制结晶半导体膜的材料，但是优选使用硅、硅锗(Si_xGe_1-x(X＝0.0001-0.02))合金等形成膜。在本例中，通过等离子体CVD法形成55nm厚的非晶硅膜，然后在非晶硅膜上保持含镍溶液。进行非晶硅膜的脱氢处理(在500℃下1小时)，然后对其进行热结晶工艺(在550℃下4小时)。此外，为提高结晶度，进行激光退火工艺以形成结晶硅膜。之后，使用光刻法对该结晶硅膜进行构图工艺以获得半导体层302-305。

另外，在形成半导体层302-305之后，可掺杂微量的杂质元素(硼或磷)，以便控制TFT的阈值电压。

此外，在利用激光结晶法制造结晶半导体膜的情况下，可采用脉冲振荡型或连续发射型受激准分子激光器、YAG激光器或YVO4激光器。在使用这些激光器的情况下，适于使用从激光振荡器辐射的激光被光学系统聚光成线性形状并辐射到半导体膜上的方法。虽然应由操作者适当选择结晶的条件，但在采用受激准分子激光器的情况下，脉冲振荡频率设定为30Hz，并且激光能量密度设定为100-400mJ/cm²(通常为200-300mJ/cm²)。在使用YAG激光器的情况下，适于使用第二谐波将脉冲振荡频率设定为1-10Hz，并将激光能量密度设定为300-600mJ/cm²(通常为350-500mJ/cm²)。然后，被聚光成宽度为100-1000μm、例如400μm的线性形状的激光辐射到衬底的整个表面上，此时线形激光的重叠率(重叠率)可设定为50-90％。

然后形成覆盖半导体层302-305的栅绝缘膜306。栅绝缘膜306是由利用等离子体CVD或溅射法形成的厚度为40-150nm的含硅绝缘膜形成的。在本例中，栅绝缘膜306是由利用等离子体CVD法形成的厚度为110nm的氮氧化硅膜形成的(成分比Si＝32％、O＝59％、N＝7％、和H＝2％)。当然，栅绝缘膜不限于氮氧化硅膜，可以使用含硅的其它绝缘膜的单层或叠层结构。

除此之外，当使用氧化硅膜时，可以如此形成：利用等离子体CVD法、用40Pa的反应压和300-400℃的衬底温度将TEOS和O₂混合，并且在0.5-0.8W/cm²的高频(13.56MHz)功率密度放电。如此制造的氧化硅膜通过在400-500℃的后来热退火可获得作为栅绝缘膜的满意特性。

然后，如图14A所示，厚度为20-100nm的第一导电膜307和厚度为100-400nm的第二导电膜308在栅绝缘膜306上形成为叠层结构。在本例中，由TaN膜制成的厚度为30nm的第一导电膜307和由W膜制成的厚度为370nm的第二导电膜308形成为叠层结构。该TaN膜是在含氮气氛下利用Ta耙的溅射形成的。此外，W膜是利用W耙的溅射形成的。W膜也可以利用热CVD法、使用六氟化钨(WF₆)形成。无论使用那种方法，都必须使材料具有低电阻以便用做栅极，并且优选W膜的电阻率设定为20μΩcm或更小。可以通过使晶粒变大使W膜具有低电阻。然而，在W膜中含有很多杂质元素如氧时，妨碍结晶并使电阻变高。因此，在本例中，W膜是如此形成的，即使用具有99.9999％的高纯度的W耙的溅射，并充分考虑以便防止在膜形成期间气相中的杂质混合在其中，这样可实现9-20μΩcm的电阻率.

应当注意，在本例中，第一导电膜307由TaN制成，第二导电膜308由W制成，但是材料不特别限制，该膜可由选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd、或合金材料或含有上述元素作为其主要成分的化合物材料构成的组中的元素形成。此外，可使用以掺杂了杂质元素如磷的多晶硅膜为代表的半导体膜。也可使用由Ag、Pd和Cu制成的合金。另外，可采用任何组合，如第一导电膜由钽(Ta)膜制成和第二导电膜由W膜形成的组合，第一导电膜由氮化钛(TiN)膜制成和第二导电膜由W膜制成的组合，第一导电膜由氮化钽(TaN)膜制成和第二导电膜由Al膜制成的组合，或者第一导电膜由氮化钽(TaN)膜制成和第二导电膜由Cu膜制成的组合。

接着，如图14B所示，采用光刻法形成由抗蚀剂制成的掩模309-313，进行第一刻蚀工艺，用于形成电极和布线。在第一刻蚀工艺中，使用第一和第二刻蚀条件。在本例中，作为第一刻蚀条件，使用ICP(感应耦合等离子体)刻蚀法，其中CF₄、Cl₂和O₂用做刻蚀气体，气体流速设定为25/25/10sccm，并且在1Pa的气压下给线圈形电极施加500W的RF(13.56MHz)功率以便产生等离子体。这样，进行刻蚀。这里采用使用由Matsushita Electric IndustrialCo.制造的ICP的干刻蚀器件。也可给衬底侧(样品阶段)施加150WRF(13.56MHz)功率，由此基本上施加负自偏置电压。在第一刻蚀条件下刻蚀W膜，并且第一导电层的端部形成为锥形。在第一刻蚀条件中，W的刻蚀率为200.39nm/min，TaN的刻蚀率为80.32nm/min，W对TaN的选择率为约2.5。此外，在第一刻蚀条件下W的锥角约为26°。

之后，如图14B所示，不用去掉由抗蚀剂构成的掩模309-313而将刻蚀条件改变为第二刻蚀条件，并进行刻蚀约30秒，其中CF₄和Cl₂用做刻蚀气体，气体流速设定为30/30sccm，在1Pa的气压下给线圈形电极施加500W的RF(13.56MHz)功率以便产生等离子体。也可给衬底侧(样品阶段)施加20WRF(13.56MHz)功率，由此基本上施加负自偏置电压。在其中混合了CF₄和Cl₂的第二刻蚀条件中，W膜和TaN膜被刻蚀到相同程度。在第二刻蚀条件中，W的刻蚀率为58.97nm/min，TaN的刻蚀率为66.43nm/min。应该注意，为了进行刻蚀而不在栅绝缘膜上留下任何残余物，将刻蚀时间增加约10-20％是合适的。

在上述第一刻蚀工艺中，通过制作由适当的抗蚀剂形成的掩模的形状，通过施加给衬底侧的偏置电压，使第一导电层和第二导电层的端部变为锥形。锥部的角度可以为15-45°。通过这种方式，通过第一刻蚀工艺形成由第一导电层和第二导电层(第一导电层314a-318a和第二导电层314b-318b)构成的第一形状导电层314-318。参考标记319表示栅绝缘膜，通过刻蚀使没有用第一形状导电层314-318覆盖的区域做得薄约20-50nm。

然后，进行第一掺杂工艺以便向半导体层中添加赋予n型导电性的杂质元素而不去掉由抗蚀剂制成的掩模(图14B)。可通过离子掺杂法或离子注入法进行掺杂。离子掺杂法的条件是：剂量为1×10¹³-5×10¹⁵原子/cm²，并且加速电压为60-100keV。在本例中，剂量为1.5×10¹⁵原子/cm²，加速电压为80keV。作为赋予n型导电性的杂质元素，使用属于元素周期表15族的元素、典型为磷(P)或砷(As)，但是这里使用磷(P)。在这种情况下，导电层314-318变成用于赋予n型导电性的杂质元素的掩模，用自对准方式形成高浓度杂质区320-323。在1×10²⁰-1×10²¹原子/cm³的浓度区中赋予n型导电性的杂质元素添加给高浓度杂质区320-323。

随后，如图14C所示，不用去掉由抗蚀剂制成的掩模而进行第二刻蚀工艺。这里，CF₄、Cl₂和O₂的气体混合物用做刻蚀气体，气体流速设定为20/20/20sccm，在1Pa的气压下给线圈形电极施加500W RF(13.56MHz)功率以便产生等离子体，由此进行刻蚀。也可给衬底侧(样品阶段)施加20W RF(13.56MHz)功率，由此基本上施加负自偏置电压。在第二刻蚀条件中，W的刻蚀率为124.62nm/min，TaN的刻蚀率为20.67nm/min，W对TaN的选择率为6.05。相应地，选择刻蚀W膜。由第二刻蚀工艺形成的W的锥角为70°。通过第二刻蚀工艺形成第二导电层324b-328b。另一方面，几乎不刻蚀第一导电层314a-318a，形成第一导电层324a-328a。

然后，如图15A所示，进行第二掺杂工艺。第二导电层324b用做杂质元素的掩模，并且进行掺杂，以便使杂质元素掺杂进第一导电层的锥部下面的半导体层中。在本例中，磷(P)用做杂质元素，按1.5×10¹⁴原子/cm²的剂量、0.5μA的电流密度和90keV的加速电压进行等离子体掺杂。这样，按自对准方式形成与第一导电层重叠的低浓度杂质区329-333。添加到低浓度杂质区329-333的磷(P)的浓度为1×10¹⁷-5×10¹⁸原子/cm³，并且具有根据第一导电层的锥部的膜厚的平缓的浓度梯度。注意在与第一导电层的锥部重叠的半导体层中，杂质元素的浓度从第一导电层的锥部的端部向内部稍微下降，但是浓度几乎保持相同的水平。此外，杂质元素被添加到高浓度杂质区333-337中，以便形成高浓度杂质区333-337。

此后，如图15B所示，在去掉由抗蚀剂制成的掩模之后，使用光刻法进行第三刻蚀工艺。在第三刻蚀工艺中，第一导电层的锥部部分地被刻蚀以具有叠加在第二导电层上的形状。顺便提及，如图15B所示，在没有进行第三刻蚀工艺的区域中形成由抗蚀剂制成的掩模(338和339)。

第三刻蚀工艺中的刻蚀条件是：Cl₂和SF₆用做刻蚀气体，气体流速设定为10/50sccm，与在第一和第二刻蚀工艺中一样使用ICP刻蚀法。注意到，在第三刻蚀工艺中，TaN的刻蚀率为111.2nm/min，栅绝缘膜的刻蚀率为12.8nm/min。

在本例中，在1.3Pa的气压下给线圈形电极施加500W RF(13.56MHz)功率以便产生等离子体，由此进行刻蚀。也可给衬底侧(样品阶段)施加10W RF(13.56MHz)功率，由此基本上施加负自偏置电压。这样形成第一导电层340a-342a。

通过第三刻蚀工艺形成不与第一导电层340a-342a叠加的杂质区(LDD区)343-345。注意杂质区(GOLD区)346和347保持叠加第一导电层324a和326a。

此外，由第一导电层324a和第二导电层324b构成的电极最后变为驱动电路的n沟道TFT的栅极，并且由第一导电层340a和第二导电层340b构成的电极最后变为驱动电路的p沟道TFT的栅极。

同样，由第一导电层341a和第二导电层341b构成的电极最后成为象素部分的n沟道TFT的栅极，由第一导电层342a和第二导电层342b构成的电极最后成为象素部分的p沟道TFT的栅极。由第一导电层326a和第二导电层326b构成的电极最后成为象素部分的电容器(存储电容器)的电极之一。

通过这种方式，在本例中，可同时形成不与第一导电层340a-342a重叠的杂质区(LDD区)343-345和与第一导电层324a和326a重叠的杂质区(GOLD区)346和347。这样，根据TFT特性形成不同的杂质区。

接下来，对栅绝缘膜319进行刻蚀工艺。在本刻蚀工艺中，CHF₃用做刻蚀气体，使用反应离子刻蚀法(RIE法)。在本例中，用6.7Pa的室压、800W的RF功率和35sccm的CHF₃的气体流速进行第三刻蚀工艺。

这样，部分高浓度杂质区333-337露出，并且形成绝缘膜356a-356e。

接着，去掉由抗蚀剂构成的掩模之后，新形成由抗蚀剂构成的掩模348和349，由此进行第三掺杂工艺。通过该第三掺杂工艺，添加了施加与上述导电性(n型)相反的导电性(p型)的杂质元素的杂质区350-355形成在成为p沟道TFT的有源层的半导体层中(图15C)。第一导电层340a、326a和342a用做杂质元素的掩模，添加赋予p型导电性的杂质元素，以便按自对准方式形成杂质区。

在本实施例中，利用乙硼烷(B₂H₆)的离子掺杂法形成杂质区350-355。注意，在第三掺杂工艺中，用由抗蚀剂构成的掩模348和349覆盖形成n沟道TFT的半导体层。利用第一掺杂工艺和第二掺杂工艺，分别用磷以不同的浓度添加到杂质区350-355中。在任何区域中，进行掺杂工艺，以便使赋予p型导电性的杂质元素的浓度为2×10²⁰-2×10²¹原子/cm³。这样，杂质区用做p沟道TFT的源和漏区，因此不会发生问题。

通过上述工艺，在各个半导体层中形成杂质区。

注意到，在本例中，示出了在刻蚀栅绝缘膜之后进行杂质掺杂的方法，但是可以在刻蚀栅绝缘膜之前进行杂质掺杂。

接着，去掉由抗蚀剂构成的掩模348和349，如图16A所示，形成第一层间绝缘膜357。作为第一层间绝缘膜357，利用等离子体CVD法或溅射法形成厚度为100-200nm的含硅的绝缘膜。本例中，利用等离子体CVD法形成厚度为150nm的氮氧化硅膜。当然，第一层间绝缘膜357不限于氮氧化硅膜，可以形成含有硅的其它绝缘膜的单层或叠层结构。

然后，进行添加到半导体层中的杂质的活化工艺。该活化工艺是使用退火炉用热退火法进行的。该热退火法可以在1ppm或更低、优选0.1ppm或更低的氧浓度、在400-700℃、典型为500-550℃的氮气氛下进行的，在本例中活化工艺是通过在550℃下热处理4小时进行的。注意，除了热退火法之外，可使用激光退火法或快速热退火法(RTA法)。

注意，在本例中，利用活化工艺，对以高浓度含有磷的杂质区进行用做催化反应中的催化剂的镍的除杂，主要去除成为沟道形成区的半导体层中的镍浓度。如此制造的具有沟道形成区的TFT具有降低的截止电流值和好的结晶性，以便获得高电场效应迁移率。这样，可得到满意的特性。

此外，可在形成第一层间绝缘膜之前进行活化工艺。顺便提及，在使用的布线材料耐热性弱的情况下，如在本例中那样，为了保护布线，优选在形成层间绝缘膜(含有硅作为其主要成分的绝缘膜，例如氮化硅膜)之后进行活化工艺。

而且，在活化工艺和掺杂工艺之后，可形成第一层间绝缘膜。

并且，在300-550℃、在含有3-100％氢的气氛中进行热处理1-12小时，以便进行半导体层的加氢工艺。在本例中，在410℃、在含有约3％氢的氮气氛中进行热处理1小时。这是利用包含在层间绝缘膜中的氢端接半导体层中的悬挂键的工艺。作为加氢的另一种方式，可进行等离子体加氢作用(使用被等离子体激活的氢)。

另外，在使用激光退火法作为活化工艺的情况下，加氢工艺之后，按希望辐射从受激准分子激光器、YAG激光器等发射的激光。

接着，如图16B所示，在第一层间绝缘膜357上形成由有机绝缘材料制成的第二层间绝缘膜358。在本例中，形成厚度为1.6μm的丙烯酸树脂。然后，进行构图，用于形成到达各个杂质区333、336、350和352的接触孔。

作为第二层间绝缘膜358，使用由含硅的绝缘材料或有机树脂构成的膜。作为含硅的绝缘材料，可使用氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅。作为有机树脂，可使用聚酰亚胺、酰胺、丙烯酸、BCB(苯并环丁烯)等。

在本例中，形成利用等离子体CVD法形成的氮氧化硅膜。注意氮氧化硅膜的厚度优选为1-5μm(更优选2-4μm)。氮氧化硅膜具有包含在膜本身的少量的潮气，这样，可有效抑制EL元件的退化。

此外，使用干刻蚀或湿刻蚀用于形成接触孔。然而，考虑到在刻蚀中的静电破坏问题，希望使用湿刻蚀。

而且，这里，在形成接触孔时，同时刻蚀第一层间绝缘膜和第二层间绝缘膜。这样，考虑到接触孔的形状，优选使用刻蚀速度比形成第一层间绝缘膜的材料的刻蚀速度快的材料用于形成第二层间绝缘膜的材料。

然后分别形成与杂质区333、336、350、和352电连接的布线359-366。该布线是通过构图50nm厚的Ti膜和500nm厚的合金膜(Al和Ti的合金膜)的叠层膜形成的，但是也可使用其它导电膜。

接着，在上面形成厚度为80-120nm的透明导电膜，并通过构图该透明导电膜，形成透明电极367(图16B)。

注意，在本例中，使用氧化铟锡(ITO)膜或其中混合氧化铟和2-20％的氧化锌(ZnO)的透明导电膜作为透明电极。

另外，形成透明电极，以便接触和重叠漏布线365，由此与EL驱动TFT的漏区电连接。

接着，如图17A所示，形成厚度为500nm的含硅绝缘膜(在本例中为氧化硅膜)，并在对应透明电极367的位置形成开口部分，由此形成用做堤坝的第三层间绝缘膜368。在形成开口部分时，利用湿刻蚀法可以很容易地形成锥形的侧壁。如果开口部分的侧壁不够平缓，则由于台阶引起的EL层的退化将成为明显问题。这样，要求注意。

注意，在本例中，氧化硅膜用做第三层间绝缘膜，但是根据情况而定，也可以使用由聚酰亚胺、酰胺、丙烯酸或BCB(苯并环丁烯)制成的有机树脂膜。

接下来，如图17A所示，利用蒸发法形成EL层369，此外，利用蒸发法形成阴极(MgAg电极)370和保护电极371。此时，在形成EL层369和阴极370之前，希望对透明电极367进行热处理以完全去除潮气。注意，MgAg电极用做本例中的EL元件的阴极，但是也可以用其它公知的材料。

注意到，可使用公知材料用于EL层369。在本例中，EL层采用由空穴转移层和发光层构成的两层结构。然而，有提供空穴转移层、空穴注入层、电子注入层或电子转移层的情况。已经报导了组合的各种例子，可使用这些任一组合的任何结构。

本例中，利用蒸发法形成聚亚苯基1，2-亚乙烯基(polyphenylene vinylene)作为空穴转移层。此外，作为发光层，利用蒸发法形成在聚乙烯咔唑中分布30-40％的1，3，4-氧重氮基(1，3，4-oxydiazole)衍生物PBD的材料，添加约1％的香豆素6作为发绿色光的中心。

另外，EL层369可以被保护电极371保护不进入潮气或氧气，但是优选形成钝化膜372。在本例中，提供厚度为300nm的氮化硅膜作为钝化膜372。还可以在形成保护电极371之后接着形成该钝化膜而不暴露于气氛。

而且，提供保护电极371以防止阴极370退化，并典型为含铝作为其主要成分的金属膜。当然，也可使用其它材料。此外，EL层369和阴极370抗潮气性很弱。这样，优选通过形成保护电极371而连续形成，不暴露于气氛，保护EL层不接触外部空气。

注意到，EL层369的厚度为10-400nm(典型为60-150nm)和阴极370的厚度为80-200nm(优选为100-150nm)是合适的。

这样，完成了具有图17A所示结构的EL组件。注意，在制造本实施例中的EL组件的工艺中，在电路结构和工艺方面，源信号线由形成栅极的材料的Ta和W形成，栅信号线由形成源和漏电极的布线材料的Al形成。然而，也可使用不同材料。

另外，可在同一衬底上形成具有n沟道TFT501和p沟道TFT502的驱动电路506和具有开关TFT503、EL驱动TFT504和电容器505的象素部分507。

注意到，在本例中，由于根据EL元件的结构从下表面发射，因此示出了n沟道TFT和p沟道TFT分别用做开关TFT503和EL驱动TFT504的结构。但是，本例只是一个优选实施例，本发明不必限于此。

驱动电路506的n沟道TFT501具有沟道形成区381、叠加构成一部分栅极的第一导电层324a的低浓度杂质区329(GOLD区)、和用做源或漏区的高浓度杂质区333。P沟道TFT502具有沟道形成区382、不叠加构成一部分栅极的第一导电层340a的杂质区353、和用做源或漏区的杂质区350。

象素部分507的开关TFT503具有沟道形成部分383、不叠加形成栅极的第一导电层341a并形成在栅极外面的低浓度杂质区344(LDD区)、和用做源或漏区的高浓度杂质区336。

象素部分507的EL驱动TFT504具有沟道形成区384、用做源或漏区的高浓度杂质区352和355。另外，形成电容器505，以便使第一导电层326a和第二导电层326b用做电极之一。

注意，在本例中，虽然采用了在象素电极(阳极)上形成EL层之后形成阴极的结构，但也可采用在象素电极(阴极)上形成EL层和阳极的结构。顺便提及，在这种情况下，与上述从下表面射出不同，采用从上表面射出。而且，此时，希望EL驱动TFT504由n沟道TFT形成。

可通过自由组合实施例1-3的结构实现本实施例。

实施例5

本例参考图13A-13C介绍使用本发明的EL显示器件的制造情况。

图13A是在密封中使用密封件的EL显示器件的顶视图。图13B是沿着图13A的线A-A’截取的剖面图。图13C是沿着图13A中的线B-B’截取的剖面图。

在衬底4001上形成象素部分4002、源信号线驱动电路4003、和第一和第二栅信号线驱动电路4004a和4004b。放置密封件4009以便将它们都包围在衬底上。在象素部分4002、源信号线驱动电路4003、和第一和第二栅信号线驱动电路4004a和4004b上提供密封件4008。相应地，利用填充由衬底4001、密封件4009和密封件4008确定的空间的填充剂4210，使象素部分4002、源信号线驱动电路4003、和第一和第二栅信号线驱动电路4004a和4004b被密封在该空间中。

衬底4001上的象素部分4002、源信号线驱动电路4003、和第一和第二栅信号线驱动电路4004a和4004b各具有多个TFT。图13B表示作为这些TFT代表的被包含在源信号线驱动电路4003中的驱动TFT(在图13B中由n沟道TFT和p沟道TFT构成)4201、和被包含在象素部分4002中的EL驱动TFT4202。TFT4201和4202形成在基底膜4010上。

在本例中，用公知方法制造构成驱动TFT4201的n沟道TFT和p沟道TFT，用公知方法制造的p沟道TFT用于EL驱动TFT4202。象素部分4002提供有连接到EL驱动TFT4202的栅极的电容存储器(未示出)。

形成在驱动TFT4201和EL驱动TFT4202上的是层间绝缘膜(平面化膜)4301，在该层间绝缘膜4301上形成象素电极(阳极)4203，以便与EL驱动TFT4202的漏电连接。象素电极4203由具有大功函数的透明导电膜形成。使用的透明导电膜材料的例子包括氧化铟和氧化锡的化合物、氧化铟和氧化锌的化合物、单独的氧化锌、单独的氧化锡和单独的氧化铟。也可使用由这些材料中的一种形成并用镓掺杂的透明导电膜，用于象素电极。

在象素电极4203上形成绝缘膜4302、在象素电极4203上方的绝缘膜4302上形成开口。在象素电极4203上的开口上，形成EL(电致发光)层4204。EL层4204由公知有机EL材料或无机EL材料形成。既可使用低分子量(单聚物)有机EL材料，也可使用高分子量(聚合物)有机EL材料。

EL层4204是利用公知蒸发技术或涂敷技术形成的。EL层可以只由发光层构成。或者，EL层可以是除了发光层还具有空穴注入层、空穴转移层、电子转移层和电子注入层以任何组合方式的叠层。

在EL层4204上形成由光遮蔽导电膜(典型为主要含有铝、铜或银的导电膜，或由上述导电膜和其它导电膜构成的叠层)构成的阴极4205。希望尽可能多地从阴极4205和EL层4204之间的界面除去潮气和氧。例如，在氮或稀有气体气氛中形成EL层4204，然后接着形成阴极4205而不使衬底暴露于潮气和氧。本实施例采用多室系统(成组工具系统)膜形成设备以实现上述膜成型。阴极4205接收所给的电压。

如此形成由象素电极(阳极)4203、EL层4204、和阴极4205构成的EL元件4303。在绝缘膜4302上形成保护膜4209，以便覆盖EL元件4303。保护膜4209对防止氧和潮气进入EL元件4303是有效的。

由4005a表示的是连接到电源线的引出布线，并电连接到EL驱动TFT4202的源区。引出布线4005a在密封件4009和衬底4001之间运行并通过各向异性导电膜4300电连接到FPC4006的FPC布线4301上。

密封件4008由玻璃材料、金属材料(典型为不锈钢材料)、陶瓷材料或塑料材料(包括塑料膜)形成。使用的塑料材料的例子包括FRP(玻璃纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜和丙烯酸树脂膜。也可使用通过在PVF膜或Mylar膜之间夹入铝箔获得的板。

然而，如果从EL元件发射的光向覆盖件一侧射出，覆盖件必须是透明的。在这种情况下，使用如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜等的透明材料。

填充剂4210可以是惰性气体如氮和氩气，或UV固化树脂或热固化树脂。使用的树脂的例子包括PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、和EVA(乙撑乙烯基乙酸酯)。在本例中，氮用做填充剂。

为了将填充剂4210暴露于吸湿物质(优选氧化钡)或能吸收氧的物质，在形成在衬底4001一侧上的密封件4008表面上的凹部4007中放置吸湿物质4207或能吸收氧的物质4207。吸湿物质4207或能吸收氧的物质4207通过凹部覆盖件4208保持在凹部4007之下，以便防止吸湿物质4207或能吸收氧的物质4207不被溅射。凹部覆盖件4208是致密网状物并允许空气和潮气通过，但不允许吸湿物质4207或能吸收氧的物质4207通过。吸湿物质4207或能吸收氧的物质4207可防止EL元件4303的退化。

如图13C所示，形成导电膜4203a以便与引出布线4005a的顶表面接触并同时形成象素电极4203。

各向异性膜4300具有导电填充剂4300a。通过衬底4001和FPC4006的热压配，该导电填充剂4300a将衬底4001上的导电膜4203a电连接到FPC4006上的FPC布线4301。

本实施例可组合实施例1-4的任何一个。

实施例6

在本例中，利用采用来自三重态激子的荧光物质用于发光的EL材料可显著提高外部光发射量子效率。结果，可减少EL元件的功耗，可延长EL元件的寿命并减轻EL元件的重量。

下面是使用三重态激子提高外部光发射量子效率的报导(T.Tsutsui，C.Adachi，S.Saito，Photochemical processes in Organized MolecularSystems，ed.k.Honda，(Elsenier Sci.Pub.，Tokyo，1991)p.437))。

由上述文章报导的EL材料(香豆素颜料)的分子式表示如下。

(化学式1)

(M.A.Baldo，D.F.O’Brien，Y.You，A.Shoustikov，S.Sibley，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Nature395(1998)p.151)

由上述文章报导的EL材料(铂络合物)的分子式表示如下。

(化学式2)

(M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burrow，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Appl.Phys.Lett.，75(1999)p.4)

(T.Tsutsui，M.J.Yang，M.Yahiro，K.Nakamura，T.Watanabe，T.Tsuji，Y.Fukuda，T.Wakimoto，S.Mayaguchi，Jpn，Appl.Phys.，38(12B)(1999)L1502)

由上述文章报导的EL材料(Ir络合物)的分子式表示如下。

(化学式3)

如上所述，如果从三重态激子发射的磷光投入实际使用，则能实现外部光发射量子效率是理论上使用从单激子发射的荧光的情况的三到四倍。

根据本例的结构可以通过实施例1-5的任何结构的自由组合而实现。

实施例7

本实施例将介绍包含利用本发明形成的显示器件作为显示介质的电子设备。

作为这些电子设备，可列举为：视频摄像机、数字摄像机、头部安装式显示器、游戏机、汽车导航、个人计算机、和便携式信息终端(例如便携式计算机、移动电话或电子笔记本)，如图18A-18E所示。

图18A表示个人计算机，包括主机2001、外壳2002、显示部分2003和键盘2004。本发明的显示器件可用于个人计算机的显示部分2003。

图18B表示视频摄像机，包括主机2101、显示部分2102、声音输入单元2103、操作开关2104、电池2105和图象接收单元2106。本发明的显示器件可用做视频摄像机的显示部分2102。

图18C表示头部安装式显示器的一部分(即右手侧)，包括主机2301、信号电缆2302、头部固定带2303、显示单元2304、光学系统2305和显示部分2306、本发明的显示器件可用做头部安装式显示器的显示部分2306。

图18D表示提供有记录介质的图象再现装置(例如DVD再现装置)。该图象再现装置包括主机2401、记录介质(CD、LD或DVD等)2402、操作开关2403和显示单元(a)2404和(b)2405。显示部分2404(a)显示图象信息，显示部分(b)2405显示字符信息。使用本发明的驱动方法的显示器件可用做显示部分(a)2404和(b)2405。这里，该器件能用于作为包含记录介质的图象再现装置的CD再现装置和游戏装置。

图18E表示便携式计算机，包括主机2501、摄像部分2502、图象接收单元2503、操作开关2504和显示部分2505。本发明的显示器件可用做便携式计算机的显示部分2505。

如前面的描述，本发明可具有极宽的应用范围并适用于任何领域的电子设备。另一方面，本实施例的电子设备可利用实施例1-6的任何组合的结构来实现。

通常，很难获得精确的灰度等级，因为输入到EL元件的电流不线性对应视频信号的信号电位。

通过上述结构，本发明可使EL元件以线性对应视频信号的信号电位的亮度发光。这样本发明提供了很容易获得精确灰度等级显示的显示器件。

Claims (8)

1.一种驱动显示器件的方法，包括以下步骤：

使第一TFT的漏电流在EL元件的第一电极和第二电极之间流动，所述EL元件由所述第一电极、所述第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的EL层构成；和

使所述第一TFT的源区的电位与电源线的电位相等，其中：

与所述电源线的电位和视频信号的电位之间的电位差线性对应的电流被设为第二TFT的漏电流，所述第二TFT具有与所述第一TFT相同的极性；

所述第二TFT具有电位相同的栅极和漏区；和

所述电源线的电位偏移与所述第二TFT的棚压对应的量，并且包括所述偏移的电位被输入到所述第一TFT的栅极。

2.一种驱动显示器件的方法，包括以下步骤：

使第一TFT的漏电流在EL元件的第一电极和第二电极之间流动，所述EL元件由所述第一电极、所述第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的EL层构成；和

使所述第一TFT的源区的电位与电源线的电位相等，其中：

与所述电源线的电位和视频信号的电位之间的电位差线性对应的电流被设为第二TFT的漏电流，所述第二TFT具有与所述第一TFT相同的极性和相同的阈值电压；

所述第二TFT具有电位相同的栅极和漏区；和

所述电源线的电位偏移与所述第二TFT的栅压对应的量，并且包括所述偏移的电位被输入到所述第一TFT的栅极。

3.一种驱动显示器件的方法，包括以下步骤：

使第一TFT的漏电流在EL元件的第一电极和第二电极之间流动，所述EL元件由所述第一电极、所述第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的EL层构成；和

使所述第一TFT的源区的电位与电源线的电位相等，其中：

与所述电源线的电位和视频信号的电位之间的电位差线性对应的电流被设为第二TFT的漏电流，所述第二TFT具有与所述第一TFT相同的极性；

运算放大器的反相输入端和输出端之间的电压与所述第二TFT的源区和漏区之间的电压相同，所述运算放大器具有保持与所述电源线的电位相等的电位的非反相输入端；

所述第二TFT的栅极及其漏区具有相同电位；和

所述运算放大器的所述输出端的电位被输入到所述第一TFT的栅极。

4.一种驱动显示器件的方法，包括以下步骤：

使第一TFT的漏电流在EL元件的第一电极和第二电极之间流动，所述EL元件由所述第一电极、所述第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的EL层构成；和

使所述第一TFT的源区的电位与电源线的电位相等，其中：

流过电阻器的电流被设为具有与所述第一TFT相同极性的第二TFT的漏电流，所述电阻器具有输入视频信号的电位的第一端和连接到运算放大器的反相输入端的第二端；

所述运算放大器的所述反相输入端与其输出端之间的电压和所述第二TFT的源区与漏区之间的电压相同，所述运算放大器具有保持与所述电源线的电位相等的电位的非反相输入端；

所述第二TFT的栅极及其漏区具有相同电位；和

所述运算放大器的所述输出端的电位被输入到所述第一TFT的栅极。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的驱动显示器件的方法，其中，所述第一TFT和所述第二TFT具有相同阈值电压。

6.根据权利要求3和4中任一项所述的驱动显示器件的方法，

其中，所述第一TFT是p沟道TFT，和

其中，所述运算放大器的所述输出端的电位保持低于所述运算放大器的所述非反相输入端的电位。

7.根据权利要求3和4中任一项所述的驱动显示器件的方法，

其中，所述第一TFT是n沟道TFT，和

其中，所述运算放大器的所述输出端的电位保持高于所述运算放大器的所述非反相输入端的电位。

8.根据权利要求1-4任一项所述的驱动显示器件的方法，其中，所述显示器件被包含于选自由视频摄像机、数字摄像机、头部安装式显示器、游戏机、汽车导航、个人计算机和便携式信息终端构成的组的电子设备中。

Images