CN101853631B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示装置及其驱动方法。由串联连接到发光元件的薄膜晶体管的截止电流解决了该发光元件轻微发光的问题，由此提供了可以以增强的对比度执行清晰显示的显示装置及其驱动方法。当串联连接到该发光元件的薄膜晶体管截止时，该发光元件自身的电容内所保持的电荷被放电。即使在串联连接到该发光元件的薄膜晶体管中产生截止电流时，该截止电流对该电容充电，直到该发光元件自身的电容再次保持预定电压。因此，该薄膜晶体管的截止电流对光发射没有贡献。由此，可以减少该发光元件的轻微光发射。

Description

显示装置
本申请是申请日为2005年9月16日、申请号为200510103877.4、发明名称为“显示装置及其驱动方法”的专利申请的分案申请。 
技术领域
本发明涉及在每个像素中设有开关元件的有源极矩阵驱动方法显示装置，及其驱动方法。特别地，本发明涉及一种显示装置，其中使用串联连接到发光元件的开关元件控制供应到该发光元件的电流而控制该发光元件的亮度，以及该显示装置的驱动方法。更为特别地，本发明涉及一种显示装置及其驱动方法，其中该显示装置包含用作发光元件的具有二极管特性的元件。 
背景技术
提出了一种包含薄膜晶体管作为开关元件的显示装置及其驱动方法。图8A示出了该装置的像素结构的示例。 
在图8A中，参考数字105表示发光元件，102表示薄膜晶体管，103表示第一电源线，104表示第二电源线。发光元件105包含两个电极并发光，该光线的亮度对应于所提供的流过两个电极之间的电流的电流值。发光元件105的两个电极之一称为第一电极105a，另一个电极称为第二电极105b。在图8A所示的像素中，根据薄膜晶体管102的栅极上施加的电势G1控制流过薄膜晶体管102的源极和漏极之间的电流值(下文中称为漏极电流)。薄膜晶体管102的漏极电流在发光元件105的第一电极105a和第二电极105b之间流过，其中发光元件105与薄膜晶体管102串联。发光元件发射的光线的亮度对应于所施加的电流。按照这个方式，通过控制薄膜晶体管102的漏极电流， 可以控制发光元件105的亮度从而进行显示。 
电致发光元件等可以用作发光元件105。电致发光元件具有二极管特性，从而电流仅沿一个方向流过。图8B将图8A中的发光元件105示成二极管。在图8B中，第一电极105a为阳极，第二电极105b为阴极。 
已经提出了一种显示装置及其驱动方法，其中在该显示装置中有规律地向发光元件105施加反向偏压并向发光元件105施加正向偏压以发光(见专利文件1)。 
[专利文件1] 
日本待审专利No.2002-190390。 
发明内容
下文中考虑这种情况：发光元件105不发光，从而在图8B中显示“黑色”。适当地设定电势G1，从而将薄膜晶体管102的源极和栅极之间的电势差设成等于或低于薄膜晶体管102的阈值电压或更低，由此使薄膜晶体管102截止。按照这个方式薄膜晶体管102的漏极电流为零，使得发光元件105不发光而显示“黑色”。优选的是，当施加于源极和栅极的电压不高于阈值电压时，薄膜晶体管102完全截止，然而实际上薄膜晶体管102并未完全截止，有少量的漏极电流流过。该电流在附图中用Ioff表示，并称为截止电流。由于该截止电流Ioff，不应该发光的发光元件发光(下文中称该现象为灰黑色效应(grayishblack effect)。因此，存在显示对比度降低的问题。 
特别地，对于发光元件105继续工作于正向偏压的情况，即发光元件105继续工作于第一电极105a(阳极)的电势高于第二电极105b的电势(阴极)的情况，发现灰黑色效应变得显著。 
据发现，在发光元件105继续工作于正向电压的情况下灰黑色效应变得显著，因为第一电极105a和第二电极105b之间一直保持与发光元件105阈值电压近似相等的电压。 
该发光元件的阈值电压为图8C中的Vth。图8C示出了从阳极流向阴极的电流I相对第二电极105b(阴极)的电势和第一电极105a(阳极)的电势之间的电势差VEL的关系。当VEL变得高于阈值电压Vth时，流过电流I。也就是说，当在第一电极105a(阳极)和第二电极105b(阴极)之间施加的电压大于阈值电压Vth时，电流流过发光元件105，发光元件105由此发光。 
由于发光元件105自身的电容，在发光元件105的第一电极105a(阳极)和第二电极105b(阴极)之间保持着与阈值电压Vth近似相等的电压。图8D示出了被示成二极管的发光元件，图8E示出了图8D的等效电路图。该等效电路图中电容器800对应于发光元件105自身的电容。由电容器800保持该阈值电压Vth。 
对于发光元件105继续工作于正向偏压的情形，即使在薄膜晶体管102截止之后，第一电极105a(阳极)的电势仍高于第二电极105b(阴极)的电势，因此发光元件105的电容器800保持着与阈值电压Vth近似相等的电压。因此，当在薄膜晶体管102内产生截止电流Ioff时，截止电流Ioff流过图8E的等效电路图中位于二极管802一侧的路径801a，而不流到位于电容器800一侧的路径801b，由此对光发射有贡献。按照这个方式，本发明人发现，在发光元件105继续工作于正向偏压的情况下灰黑色效应变得显著。 
本发明提供了一种显示装置及其驱动方法，其中该显示装置通过降低灰黑色效应并提高对比度可实现清晰显示。 
为了降低灰黑色效应，本发明的该显示装置和驱动方法采用了如下第一配置和第二配置。 
[第一配置] 
对于发光元件第一电极为阳极，第二电极为阴极的情形，设置第二电源线的电势，使得当选择将串联连接到该发光元件的第一薄膜晶体管截止时，第一电极的电势不低于第二电极的电势，而且该第一电极和第二电极之间所施加的电压小于该发光元件的阈值电压。 
对于发光元件的第一电极为阴极，第二电极为阳极的情形，设置第二电源线的电势，使得当选择将串联连接到该发光元件的第一薄膜晶体管截止时，第一电极的电势变得不高于第二电极的电势，而且该第一电极和第二电极之间所施加的电压小于该发光元件的阈值电压。 
[第二配置] 
对于发光元件第一电极为阳极，第二电极为阴极的情形，提供了与串联连接到该发光元件的第一薄膜晶体管不同的第二薄膜晶体管。该第二薄膜晶体管的源极和漏极之一连接到该发光元件的第一电极，另一个连接到电源线。当选择将第一薄膜晶体管截止时，第二薄膜晶体管被选择成导通，且该电源线的电势设成不低于该发光元件的第二电极的电势并低于将第二电极的电势与该发光元件的阈值电压相加得到的电势。 
对于发光元件第一电极为阴极，第二电极为阳极的情形，提供了与串联连接到该发光元件的第一薄膜晶体管不同的第二薄膜晶体管。该第二薄膜晶体管的源极和漏极之一连接到该发光元件的第一电极，另一个连接到电源线。当选择将第一薄膜晶体管截止时，选择使第二薄膜晶体管导通，且该电源线的电势设成不高于该发光元件的第二电极的电势并高于将第二电极的电势减去该发光元件的阈值电压而得到的电势。 
注意，连接到该第二薄膜晶体管的电源线可以共享作为连接到该发光元件的第二电极的电源线。 
根据该第一和第二配置，该第一薄膜晶体管可以采用具有由多晶半导体制成的有源层的薄膜晶体管。 
根据该第一和第二配置，可以组合使用接下来描述的第三配置。 
[第三配置] 
提供一个与发光元件并联连接的电容器。 
也就是说，提供该电容器，使得一个电极连接到该发光元件的第一电极，另一个电极连接到该发光元件的第二电极。 
根据本发明的显示装置及其驱动方法，当选择使与发光元件串联连接的薄膜晶体管截止从而使发光元件不发光时，该发光元件自身的电容器内保持的与阈值电压相对应的电荷可以被放电。因此，当在与该发光元件串联连接的薄膜晶体管内产生截止电流时，该截止电流对该发光元件自身的电容充电，直到该发光元件自身的电容再次保持阈值电压。因此，选择将串联连接到该发光元件的薄膜晶体管截止之后，该薄膜晶体管的截止电流暂时对光发射没有贡献。按照这个方式，可以降低灰黑色效应。因此，根据本发明的显示装置及其驱动方法，通过提高显示对比度可以实现清晰显示。 
根据第一和第二配置，当选择将串联连接到发光元件的薄膜晶体管截止从而使该发光元件不发光时，在该发光元件的电极之间施加正向偏压且该电压设成低于该发光元件的阈值电压。根据第一和第二这两个配置，未对该发光元件施加反向偏压。因此，与规律地向该发光元件施加反向偏压的方法相比，根据本发明的显示装置及其驱动方法可以降低功耗。 
根据该第二配置，连接到第二薄膜晶体管的电源线可以共享用作连接到发光元件的第二电极的电源线，由此可以降低布线数并改善像素的开口率。 
与具有由单晶半导体或者非晶半导体制成的有源层的薄膜晶体管相比，具有由多晶半导体制成的有源层的薄膜晶体管由于晶体晶界等而产生更多的截止电流。因此，本发明对于使用具有由多晶半导体制成的有源层的薄膜晶体管作为第一薄膜晶体管的情形尤其有效。 
组合使用该第一和第二配置，串联连接到发光元件的薄膜晶体管的截止电流继续流至电容器，直到该电容器被充电。因此，在选择将串联连接到该发光元件的薄膜晶体管截止后直到该薄膜晶体管的截止电流开始对光发射产生贡献，所需时间更长。由此，可以进一步降低灰黑色效应。 
如前所述，本发明提供了可以以更高对比度和更低功耗实现清晰 显示的显示装置及其驱动方法。 
附图说明
图1A至1C为示出本发明的实施方式1的图示。 
图2A至2C为示出本发明的实施方式2的图示。 
图3A至3D为示出本发明的实施方式3的图示。 
图4A至4D为示出本发明的实施方式4的图示。 
图5A至5D为示出本发明的实施例1的图示。 
图6A和6B为示出本发明的实施例2的图示。 
图7A和7B为示出本发明的实施例3的图示。 
图8A和8B示出了传统结构，图8C至8E示出了发光元件的结构。 
图9A至9D为示出本发明的实施例10的图示。 
图10为示出实施例4的图示。 
图11为示出实施例5的图示。 
图12A至12C为示出实施例6的图示。 
图13A至13C为示出实施例7的图示。 
图14A至14C为示出实施例8的图示。 
图15A至15C为示出实施例9的图示。 
具体实施方式
尽管将通过参考附图以实施方式和实施例的形式全面地描述本发明，应理解的是，各种改变和调整对于本领域技术人员而言是明显的。因此，除非这些改变和调整背离本发明的范围，否则应认为本发明的范围包含这些改变和调整。注意，用相同的参考数字表示实施方式和实施例中相同的部分，并省略了对其详细描述。 
[实施方式1] 
参考图1A至1C描述第一配置和第三配置组合使用的实例。在 图1A至1C中，参考数字105表示发光元件，102表示薄膜晶体管，103表示第一电源线，104表示第二电源线，101表示电容器，106表示电势设定电路。电势设定电路106对应于第一配置。电容器101对应于第三配置。发光元件105具有两个电极并发光，发光的亮度对应于这两个电极之间流过电流的电流值。发光元件105的这两个电极之一称为第一电极105a，而另一个称为第二电极105b。 
参考图1A描述了组合使用第一配置和第三配置的方法。 
当选择将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102截止时，电势设定电路106改变第二电源线104的电势，使得在发光元件105的电极之间施加正向偏压且该电压变成低于发光元件105的阈值电压。按照这个方式，发光元件105自身电容内保持的电荷被放电，从而略微减少发光元件105的光发射。 
当选择将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102导通时，电势设定电路106改变第二电源线104的电势，使得在发光元件105的电极之间施加正向偏压且该电压变成高于发光元件105的阈值电压。根据施加在薄膜晶体管102的栅极的电势G1而流动的薄膜晶体管102的漏极电流流到发光元件105。发光元件105发光，发光的亮度对应于该漏极电流。按照这个方式，发光元件105的亮度得到控制以执行显示。 
电势设定电路106可具有例如包含开关和两个端子(称为第一端子和第二端子)的配置，其中这两个端子施加了不同的电势。该开关选择第一端子和第二电源线104之间的连接或者第二端子和第二电源线104之间的连接。当选择将薄膜晶体管102截止时，该开关将第一端子和第二电源线104连接，而当选择将薄膜晶体管102导通时，该开关将第二端子和第二电源线104连接。对第一端子施加一电压，使得相对于施加于第一电源线103的电势，在发光元件105的电极之间施加正向偏压，并将所施加的电压设成低于发光元件105的阈值电压。对第二端子施加一电压，使得相对于施加于第一电源线103的电势， 在发光元件105的电极之间施加正向偏压，并将所施加的电压设成高于发光元件105的阈值电压。 
通过控制在一个帧周期内发光元件105发光的时间，可以显示灰度级。 
电容器101的一个电极连接到第一电极105a，而另一个电极连接到第二电极105b。也就是说，电容器101并联连接到发光元件105。与发光元件105串联连接的薄膜晶体管102的截止电流流到额外提供的电容器101，直到电容器101被充电。因此，将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102截止后，直到薄膜晶体管102的截止电流开始对光发射有贡献，要花更长的时间。按照这个方式，可以进一步降低灰黑色效应。 
电致发光元件等可以用作发光元件105。电致发光元件具有二极管特性，其中电流仅沿一个方向流过。图1B和1C均将图1A中的发光元件105示成二极管。在图1B中，第一电极105a为阳极，第二电极105b为阴极。在图1C中，第一电极105a为阴极，第二电极105b为阳极。 
描述图1B中的电势设定电路106。 
当选择将薄膜晶体管102导通时，设定第二电源线104的电势，使得第一电极105a的电势高于第二电极105b的电势，且第一电极105a和第二电极105b之间施加的电压变成高于发光元件105的阈值电压，因此发光元件105发光。 
当选择将薄膜晶体管102截止时，设定第二电源线104的电势，使得第一电极105a的电势变得不低于第二电极105b的电势，且第一电极105a和第二电极105b之间施加的电压变成低于发光元件105的阈值电压，因此发光元件105不发光。 
描述图1C中的电势设定电路106。 
当选择将薄膜晶体管102导通时，设定第二电源线104的电势，使得第一电极105a的电势低于第二电极105b的电势，且第一电极 105a和第二电极105b之间施加的电压变成高于发光元件105的阈值电压，因此发光元件105发光。 
当选择将薄膜晶体管102截止时，设定第二电源线104的电势，使得第一电极105a的电势不高于第二电极105b的电势，且第一电极105a和第二电极105b之间施加的电压变成低于发光元件105的阈值电压，因此发光元件105不发光。 
[实施方式2] 
参考图2A至2C描述第二配置和第三配置组合使用的实例。在图2A至2C中，使用相同的参考数字表示与图1A至1C中相同的部分，并省略了对其的描述。参考数字107表示薄膜晶体管。薄膜晶体管107和第三电源线204对应于第二配置。电容器101对应于第三配置。 
参考图2A详细描述了组合使用第二配置和第三配置的方法。 
当选择将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102截止时，通过控制施加于其栅极的电势G2，选择将薄膜晶体管107导通。按照这个方式，第三电源线204的电势施加于第一电极105a。当选择将薄膜晶体管107导通时，第二电源线104和第三电源线204之间的电势差设为零或者高于零并低于发光元件105的阈值电压。按照这个方式，发光元件105自身电容内保持的电荷被放电，从而略微减少发光元件105的光发射。 
第二电源线104和第三电源线204还可以共用。按照这个方式，通过降低布线的数目，可以提高像素的开口率。 
当选择将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102导通时，通过控制施加于栅极的电势G2，选择将薄膜晶体管107截止。根据施加在薄膜晶体管102的栅极的电势G1而流过的薄膜晶体管102的漏极电流流到发光元件105。发光元件105以与该漏极电流相对应的亮度发光。按照这个方式，发光元件105的亮度得到控制以执行显示。 
通过控制在一个帧周期内发光元件105发光的时间，可以显示灰 度级。 
通过提供电容器101，将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102截止后，直到薄膜晶体管102的截止电流开始对光发射有贡献，要花更长的时间。按照这个方式，可以进一步降低灰黑色效应。 
电致发光元件等可以用作发光元件105。电致发光元件具有二极管特性，其中电流仅沿一个方向流过。图2B和2C均将图2A中的发光元件105示成二极管。在图2B中，第一电极105a为阳极，第二电极105b为阴极。在图2C中，第一电极105a为阴极，第二电极105b为阳极。 
[实施方式3] 
参考图3A至3D描述第一配置和第三配置组合使用的实例。在图3A至3D中，使用相同的参考数字表示与图1A至1C中相同的部分，并省略了对其的描述。 
图3A和3B均对应于设有电容器108的图1A。提供电容器108以保持薄膜晶体管102的栅极-源极电压。图3A示出了一个实例，其中薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。图3B示出了一个实例，其中薄膜晶体管102的源极侧连接到发光元件105的第一电极105a。 
薄膜晶体管102的漏极电流根据其源极电势和栅极电势G1之间的电势差而改变。即使薄膜晶体管102的栅极电势G1得到控制，当源极电势改变时，源极电势和栅极电势之间的电势差改变，该电势差的改变引起漏极电流的变化。因此，优选保持薄膜晶体管102的源极电势不变。因此，优选地，薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103，如图3A所示。 
图3C和3D均对应于将发光元件105示成二极管的图3A。在图3C中，第一电极105a为阳极，第二电极105b为阴极。在图3D中，第一电极105a为阴极，第二电极105b为阳极。 
在图3C中，电流从第一电源线103沿一个方向流到第二电源线 104，发光元件105因此发光。连接到第一电源线103的薄膜晶体管102的一侧的电势变成高于连接到发光元件105的第一电极105a的一侧的电势。薄膜晶体管102采用p沟道晶体管，使得薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。 
在图3D中，电流从第二电源线104沿一个方向流到第一电源线103，发光元件105因此发光。连接到发光元件105的第一电极105a的薄膜晶体管102的一侧的电势变成高于连接到第一电源线103的一侧的电势。薄膜晶体管102采用n沟道晶体管，使得薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。 
[实施方式4] 
参考图4A至4D描述第二配置和第三配置组合使用的实例。在图4A至4D中，使用相同的参考数字表示与图2A至3D中相同的部分。 
图4A和4B均对应于设有电容器108的图2A。提供电容器108以保持薄膜晶体管102的栅极-源极电压。图4A示出了一个实例，其中薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。图4B示出了一个实例，其中薄膜晶体管102的源极侧连接到发光元件105的第一电极105a。 
图4A优选之处在于薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103，类似于图3A。 
图4C和4D均对应于将发光元件105示成二极管的图4A。在图4C中，第一电极105a为阳极，第二电极105b为阴极。在图4D中，第一电极105a为阴极，第二电极105b为阳极。 
在图4C中，薄膜晶体管102采用p沟道晶体管，使得薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。在图4D中，薄膜晶体管102采用n沟道晶体管，使得薄膜晶体管102的源极侧连接到第一电源线103。 
[实施例1] 
参考图5A至5D描述使用在实施方式中所述的配置的像素的具体实例。在图5A至5D中，用相同的参考数字表示与图1A至4D相同的部分，并省略了对其的描述。 
图5A示出了图1A的配置，其示出了用于将电势G1输入到薄膜晶体管102的栅极的电路的具体实例。图5B示出了图2A的配置，其示出了用于将电势G1输入到薄膜晶体管102的栅极的电路的具体实例。图5C示出了图3A的配置，其示出了用于将电势G1输入到薄膜晶体管102的栅极的电路的具体实例。图5D示出了图4A的配置，其示出了用于将电势G1输入到薄膜晶体管102的栅极的电路的具体实例。 
在图5A至5D中，参考数字500表示像素，501表示薄膜晶体管，502表示信号线，503表示扫描线。薄膜晶体管501的源极和漏极之一连接到信号线502，而另一个连接到薄膜晶体管102的栅极。薄膜晶体管501的栅极连接到扫描线503。 
在图5A至5D所示的配置中，当由输入到扫描线503的信号将薄膜晶体管501选择成导通时，输入到信号线502的信号被输入到薄膜晶体管102的栅极。按照这个方式，薄膜晶体管102的导通/截止以及导通时其漏极电流的值得到控制。 
在图5A中，选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，电势设定电路106的操作均与实施方式1相似。在图5B中，选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，薄膜晶体管107的操作均与实施方式2相似。在图5C中，选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，电势设定电路106的操作均与实施方式3相似。在图5D中，选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，薄膜晶体管107的操作均与实施方式4相似。 
可以结合各实施方式自由地实施实施例1。 
[实施例2] 
参考图6A和6B描述了与实施例1所示像素的实例不相同的实例。在图6A和6B中，用相同的参考数字表示与图1A至5D中相同的部分，并省略了对其的描述。 
图6A示出了图5C的配置，其中设有不依赖于信号线502的信号而选择将薄膜晶体管102截止的电路。图6B示出了图5D的配置，其中设有不依赖于信号线502的信号而选择将薄膜晶体管102截止的电路。 
在图6A和6B中，参考数字601表示薄膜晶体管。薄膜晶体管601的源极和漏极之一连接到电容器108的一个电极，而另一个连接到电容器108的另一个电极。 
在图6A和6B所示的配置中，由输入到薄膜晶体管601的栅极的电势G3选择将薄膜晶体管601截止，使得电容器108的两个电极具有近似相同的电势。电容器108内保持的电荷被放电，因此薄膜晶体管102的源极和栅极之间的电势差变得近似为零。按照这个方式，选择将薄膜晶体管102截止。 
根据第二配置，当选择将串联连接到发光元件105的薄膜晶体管102截止时，将薄膜晶体管107选择为导通。因此，在图6B中，选择将薄膜晶体管601导通的时序和选择将薄膜晶体管107导通的时序可以相同。因此，薄膜晶体管107和601可以具有相同的极性，且其栅极可以连接到相同的布线，由此可以同时向它们的栅极输入信号。用于向薄膜晶体管107的栅极输入信号的布线和用于向薄膜晶体管601的栅极输入信号的布线可以共用，这可以提高像素的开口率。 
可以结合各实施方式自由地实施本实施例 
[实施例3] 
参考图7A和7B描述与实施例1和2所示像素的实例不同的实例。在图7A和7B中，用相同的参考数字表示与图1A至6B相同的部分。 
图7A示出了用于向图3A的配置中的薄膜晶体管102的栅极输入电势G1的电路的具体实例。图7B示出了用于向图4A的配置中的薄膜晶体管102的栅极输入电势G1的电路的具体实例。 
在图7A和7B中，参考数字701、702和703表示薄膜晶体管，704表示信号线，705表示扫描线。薄膜晶体管702的源极和漏极之一连接到信号线704，另一个连接到薄膜晶体管701的源极和漏极之一以及薄膜晶体管703的源极和漏极之一。薄膜晶体管702的栅极连接到扫描线705。薄膜晶体管701的源极和漏极中的另一个连接到第一电源线103。薄膜晶体管703的源极和漏极中的另一个连接到薄膜晶体管102的栅极。薄膜晶体管701的栅极连接到薄膜晶体管102的栅极。 
在图7A和7B中，在薄膜晶体管102的栅极和薄膜晶体管701的源极和漏极之一之间的路径上设有薄膜晶体管703，然而，薄膜晶体管703可以设于其它位置，例如设于薄膜晶体管701的栅极和第二电容器108之间的路径上。 
在图7A和7B所示的配置中，由输入到扫描线705的电势选择将薄膜晶体管702导通，由输入到其栅极的电势G4选择将薄膜晶体管703导通，由此在电容器108内保持与输入到信号线704的信号相对应的电压。按照这个方式，薄膜晶体管102的导通/截止及导通时其漏极电流的值得到控制。 
进一步描述具有图7A和7B所示配置的像素的工作。向信号线704输入具有预定电流值的电流(下文中称之为信号电流)。当选择将薄膜晶体管702和703导通时，信号电流流过薄膜晶体管702和703，从而对电容器108充电。按照这个方式，在电容器108内保持一电压(下文中称之为与该信号电流对应的电压)，使得薄膜晶体管701供应大小与该信号电流相同的漏极电流。薄膜晶体管701的栅极和源极之间的电势差等于薄膜晶体管102的栅极和源极之间的电势差。如果薄膜晶体管701和102具有相同的极性，沟道宽度与沟道长度之比近 似相同，并具有近似相同的特性，则薄膜晶体管102供应大小与该信号电流近似相同的漏极电流。按照这个方式，供应到发光元件105的电流得到控制以执行显示。 
选择将薄膜晶体管702截止且不从信号线向该像素输入信号电流之后，电容器108内保持与该信号电流相对应的电压。因此，即使在不从信号线向该像素输入该信号电流之后，薄膜晶体管102仍供应大小近似等于该信号电流的漏极电流。注意，优选在选择将薄膜晶体管702截止之前或者同时，选择将薄膜晶体管703截止。如果在薄膜晶体管703导通时选择将薄膜晶体管702截止，电容器108内保持的电荷被放电且无法再保持与该信号电流对应的电压。 
可以同时选择将薄膜晶体管702和703导通/截止。因此，薄膜晶体管702和703可以具有相同的极性，且薄膜晶体管703的栅极可以连接到扫描线705。用于向薄膜晶体管702的栅极输入信号的布线和用于向薄膜晶体管703的栅极输入信号的布线可以共用，这可以提高各像素的开口率。 
在图7A中，在选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，电势设定电路106的操作均与实施方式3相似。在图7B中，在选择将薄膜晶体管102导通的情况下及选择将薄膜晶体管102截止的情况下，薄膜晶体管107的操作均与实施方式4相似。 
可以结合各实施方式自由地实施实施例3。 
[实施例4] 
描述像素结构的一个具体实例。图10为示出本发明的像素结构的截面视图。参考数字1000表示衬底，1001表示基膜，1002表示半导体层，1003表示第一绝缘膜，1004表示栅电极，1005表示第二绝缘膜，1006表示电极，1007表示第一电极，1008表示第三绝缘膜，1009表示发光层，1010表示第二电极。参考数字1100表示薄膜晶体管，1011表示发光元件，1012表示电容器。 
衬底1000可由诸如硼硅酸钡玻璃和硼硅酸铝玻璃的玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底等制成。另外，还可以使用表面上均具有绝缘膜的包含不锈钢的金属衬底或者半导体衬底。也可以使用由诸如塑料的柔性合成树脂制成的衬底。衬底1000的表面可以通过采用CMP方法等抛光而得到平整化。 
基膜1001可由诸如氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅的绝缘膜制成。通过提供基膜1001，可以防止衬底1000中的诸如Na的碱金属和碱土金属扩散到半导体层1002中，并对薄膜晶体管1100的特性产生负面影响。在图10中，基膜1001具有单层结构，然而，也可以形成两层或者多于两层的多层。注意，在杂质的扩散不是大问题的情况下，例如使用石英衬底时，并非必须提供带基薄膜1001。 
半导体层1002可由图形化的结晶半导体薄膜或者非晶半导体薄膜制成。可通过结晶非晶半导体薄膜而获得结晶半导体薄膜。结晶的方法可以为激光结晶方法，使用RTA或者退火炉的热结晶方法，使用促进结晶的金属催化剂的热结晶方法等。半导体层1002具有沟道形成区域和添加杂质元素以提供导电性的一对杂质区域。注意，该沟道形成区域和这对杂质区域之间可以提供添加了低浓度的杂质元素的杂质区域。 
第一绝缘膜1003可以是使用氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等制成的单层或者多个层叠的层。 
栅电极1004可以是包含从Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、和Nd中选择的一种或多种元素的合金或者化合物形成的单层结构或者叠层结构。例如，栅电极1004可以使用TaN和W的叠层。也可以使用以添加了提供导电性的杂质元素的多晶硅薄膜为代表的半导体薄膜。 
薄膜晶体管1100由半导体层1002、栅电极1004、以及位于半导体层1002和栅电极1004之间的第一绝缘膜1003形成。在图10中，只示出了连接到发光元件1011的第一电极1007的薄膜晶体管1100， 然而还可以设有多个薄膜晶体管。此外，薄膜晶体管1100在本实施例中被示成顶栅晶体管，然而也可以采用具有位于半导体层之下的栅电极的底栅晶体管或者具有位于半导体层之上和之下的栅电极的双栅极晶体管。 
第二绝缘膜1005可由无机绝缘膜和有机绝缘膜的单层或叠层制成。至于无机绝缘膜，可以使用由CVD方法、SOG(旋涂玻璃)法等形成的氧化硅膜。至于有机绝缘膜，可以使用诸如聚酰亚胺、聚酰胺、BCB(苯并环丁烯)、丙烯酸或正型光敏有机树脂、以及负型光敏感有机树脂的膜。 
此外，第二绝缘膜1005还可以使用具有Si(硅)-O(氧)键的骨架结构的材料。可以使用至少含有氢的有机基团(例如烷基、芳香族碳氢化合物)作为该材料的取代基。也可以使用含氟基团(fluoro group)作为取代基。此外，还可以使用含氟基团和至少含有氢的有机基团。 
栅电极1006可以是包含从Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au和Mn中选择的一种或多种元素的合金或者化合物形成的单层结构或者叠层结构。例如，栅电极1006可以使用堆叠Al和Ti形成的Ti/Al/Ti金属薄膜。此外，在第二绝缘膜1005上形成的电极1006的端部可以是楔形的，这可以防止在其上形成的薄膜的破裂。 
第一电极1007和第二电极1010两者之一或者都是透光电极。作为透光电极，可以使用诸如氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)，以及添加了镓的氧化锌(GZO)。或者，还可以使用ITO和含有硅的ITO(下文中称之为ITSO)，ITO和含有钛的ITO(下文中称之为ITTO)，ITO和含有钼的ITO(下文中称之为ITMO)，添加了钛、钼或镓的ITO，以及含有氧化硅并添加2-20％的氧化锌(ZnO)的氧化铟。 
第一电极1007和第二电极1010的另一个可以由不透光的材料制成。例如，可以使用诸如Li和Cs的碱金属，诸如Mg、Ca和Sr的碱土金属，包含这些金属的合金(Mg:Ag，Al:Li，Mg:In等)及其化合 物(CaF2和氮化钙)，以及诸如Yb和Er的稀土金属。 
第三绝缘膜1008可以由与第二绝缘膜1005类似的材料制成。第三绝缘膜1008形成于第一电极1007的外围，从而覆盖第一电极1007的端部，并起着隔离相邻像素之间的发光层1009的堤岸的作用。 
发光层1009由单层或者多层形成。在发光层1009由多层形成的情况下，这些层从载流子输运性能的角度可以分类成空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。注意，各层之间的边界不必清晰，但是当形成各层的材料部分混合时界面可能不清晰。对于各个层，可以使用有机材料和无机材料。作为有机材料，可以使用高分子量、中等分子量、和低分子量材料中的任意一种。注意，中等分子量材料对应于低聚物，其结构包含单个组成单元的约2至20个重复(聚合度)。 
发光元件1011由发光层1009、第一电极1007和第二电极1010形成，其中发光层1009插在该两个电极之间。第一电极1007和第二电极1010之一对应于阳极，而另一个对应于阴极。在对发光元件1011阳极和阴极之间施加高于其阈值电压的正向偏压且电流从该阳极流到阴极时，该发光元件1011发光。 
电容器1012由第三绝缘膜1008、第一电极1007和第二电极1010形成，其中第三绝缘膜1008插在该两个电极之间。电容器1012对应于本发明第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。 
可以结合各实施方式和实施例1至3自由地实施本实施例。 
[实施例5] 
描述像素结构的一个具体实例，该结构不同于实施例4中所描述的。注意，用相同的参考数字表示与图10相同的部分并省略了对其的描述。 
在图11的结构中，与第一电极1007交叠部分的第三绝缘膜1008形成为薄的。电容器1112由第三绝缘膜1008、第一电极1007和第二 电极1010形成，其中第三绝缘膜1008插在这两个电极之间。电容器1112对应于本发明第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。与实施例4的电容器1012相比，电容器1112需要更小的电极面积以获得相同的电容。按照这个方式，可以提高象素的开口率。 
可以结合各实施方式和实施例1至3自由地实施本实施例。 
[实施例6] 
描述像素结构的一个具体实例，该结构不同于实施例4和5中所描述的。图12A至12C分别示出了表示本发明的像素结构的截面视图。注意，用相同的参考数字表示与图10相同的部分并省略了对其的描述。 
在图12A的结构中，电容器1212由第三绝缘膜1008、电极1006和第二电极1010形成，其中第三绝缘膜1008插在这两个电极之间。电容器1212对应于本发明第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。 
如实施例4所述，电极1006可以由堆叠的层形成。图12B和12C分别示出了具有叠层结构的电极1006的实例。电极1006由第一层1206a、第二层1206b和第三层1206c形成。例如，第一层1206a可以使用Ti，第二层1206b可以使用Al，第三层1206c可以使用Ti。 
在图12B和12C中，与第一层1206a交叠的第二层1206b和第三层1206c的部分被清除，只留下第一层1206a的一部分(下文中称之为第一层1206a的延伸部分)。电容器1213由第三绝缘膜1008、第一层1206a的延伸部分和第二电极1010形成，其中第三绝缘膜1008插在后两者之间。电容器1213对应于本发明第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。 
在图12B和12C的结构中，由于在没有第二层1206b的第一层1206a的扩展部分中形成电容器1213，即使第二层1206b的平整度差，也可以降低诸如电极之间短路的缺陷。因此，在第二层1206b使用电 阻相对低但平整度差的材料而第一层1206a和第三层1206c使用电阻相对高但平整度良好的材料的情况下，图12B和12C所示的结构尤为有效。例如，第二层1206b使用铝，第一层1206a和第三层1206c使用钛的情况下，这些结构是有效的。 
在图12C中，第一层1206a和第一电极1007在第一层1206a的延伸部分被连接。与第一电极1007交叠的部分的电极1006形成为薄的，这可以防止第一电极1007的破裂并保证第一电极1007和电极1006之间的连接。 
可以结合实施各例模式和实施例1至5自由地实施本实施例。 
[实施例7] 
描述像素的一个具体实例，该像素的结构不同于实施例4至6中的。图13为示出本发明的像素结构的截面视图。注意，用相同的参考数字表示与图10A至12C相同的部分并省略了对其的描述。 
在图13A的配置中，与电极1006交叠的部分的第三绝缘膜1008(或第一层1206a的延伸部分)形成为薄的。电容器1312由第三绝缘膜1008、电极1006和第二电极1010形成，其中第三绝缘膜1008插在这两个电极之间。电容器1312对应于第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。电容器1312需要更小的电极面积以获得相同的电容，这可以提高象素的开口率。 
在图13B和13C中，电容器1313由第三绝缘膜1008、第一层1206a的延伸部分和第二电极1010制成，其中第三绝缘膜1008插在后两者之间。电容器1313对应于本发明第三配置中的电容器，即各实施方式和实施例1至3中的电容器101。 
在图13C中，第一层1206a和第一电极1007在第一层1206a的延伸部分被连接。 
图13B和13C的效果与实施例6的图12B和12C的效果相似。此外，与图12B和12C的电容器1213相比，图13B和13C中的电容器1313需要更小的电极面积以获得相同的电容。由此，可以提高象 素的开口率。 
可以结合各实施方式和实施例1至5自由地实施本实施例。 
[实施例8] 
参考图14A至14C描述实施例5和7中所述的部分形成为薄的第三绝缘膜1008的制造方法。在图14A至14C中，用相同的参考数字表示与图11相同的部分并省略了对其的描述。 
在图14A中，在形成第一电极1007之后，形成绝缘膜1408。绝缘膜1408采用光敏材料。使用光掩模1400曝光绝缘膜1408。光掩模1400设有第一透光部分1401，第二透光部分1402和遮光部分1403。第一透光部分1401可以为孔。第二透光部分1402中透射穿过光掩模1400的光强度低于第一透光部分1401中透射穿过光掩模1400的光强度。遮光部分几乎不透射光线。使用上述的半色调掩模作为光掩模1400。 
在图14B中，显影绝缘膜1408。与遮光部分1403交叠部分的绝缘膜1408几乎没有被刻蚀。通过第一透光部分1401被曝光的部分的绝缘膜1408很大程度地被刻蚀。按照这个方式，形成了孔部分1411，其中第一电极1007的表面被暴露。通过第二透光部分1402被曝光的部分的绝缘膜1408被刻蚀至一定程度。由此，在绝缘膜1408内形成薄的部分1412。由此，得到具有薄部分的绝缘膜1408。图14B中的绝缘膜1408对应于实施例5和7中所描述的第三绝缘膜1008。 
在图14C中，依次形成发光层1009和第二电极1010。 
可以结合各实施方式和实施例1至7自由地实施本实施例。 
[实施例9] 
参考图15A至15C描述实施例5和7中所述的部分形成为薄的第三绝缘膜1008的制造方法，该制造方法不同于实施例8所述的方法。在图15A至15C中，用相同的参考数字表示与图11相同的部分并省略了对其的描述。 
在图15A中，在形成第一电极1007之后，形成绝缘膜1508a。 在绝缘膜1508a上形成绝缘膜1508b。绝缘膜1508a和1508b可以使用由无机绝缘膜和有机绝缘膜形成的单层或者叠层。此外，还可以使用具有Si(硅)-O(氧)键的骨架结构的材料。作为该材料的取代基，可以使用至少含氢的有机基团(例如烷基、芳香族碳氢化合物)。作为取代基，也可以使用含氟基团。此外，还可以使用含氟基团和至少含有氢的有机基团。 
绝缘膜1508b被刻蚀以形成第一孔部分1511a和第二孔部分1512。 
在图15B中，在第一孔部分1511a内的绝缘膜1508a被刻蚀以形成第三孔部分1511b。由此，可以获得其中第一电极1007的表面被暴露的第三孔部分1511b和其中绝缘膜1508a的表面被暴露的第二孔部分1512。图形化的绝缘膜1508a和1508b对应于实施例5和7中所描述的第三绝缘膜1008。由此，得到具有薄部分的第三绝缘膜1008。 
在图15C中，依次形成发光层1009和第二电极1010。 
电容器1112具有以绝缘膜1508a为介电物质的电容，因此绝缘膜1508a优选具有例如诸如氮化硅薄膜的高介电材料。 
可以结合各实施方式和实施例1至7自由地实施本实施例。 
[实施例10] 
本发明的显示装置及其驱动方法可以应用于各种电子设备，这些电子设备中的每一个都在其显示部分结合了该显示装置。 
该电子设备包含相机(摄像机、数码相机等)、投影仪、头戴型显示器(护目镜型显示器)、导航系统、车辆立体音响、个人计算机，游戏机、便携式信息终端(移动计算机、便携式电话、电子书等)，设有记录介质的图像再现设备(特别是指能够再现诸如数字化多功能光盘(DVD)的记录介质并具有能显示再现图像的显示部分的设备)等。图9A至9D示出了这些电子设备的实例。 
图9A示出了笔记本个人计算机，其包含主体911、机壳912、显示部分913、键盘914、外部连接端口915、指示垫(pointing pad) 916等。本发明的显示装置及其驱动方法被应用于显示部分913。通过使用本发明，可以以更低的功耗实现具有更大对比度的显示部分913的清晰显示。将本发明应用于要求功耗降低的笔记本个人计算机是非常有效的。 
图9B示出了设有记录介质的图像再现设备(特别是指DVD再现设备)，其包括主体921、机壳922、第一显示部分923、第二显示部分924、记录介质(DVD等)、读取部分925、操作键926、扬声器部分927等。第一显示部分923主要显示图像数据，而第二显示部分924主要显示文本数据。本发明的显示装置及其驱动方法被应用于第一显示部分923和第二显示部分924。通过使用本发明，可以以更低的功耗实现具有更大对比度的第一显示部分923和第二显示部分924的清晰显示。 
图9C示出了便携电话，其包括主体931、音频输出部分932、音频输入部分933、显示部分934、操作开关935、天线936等。本发明的显示装置及其驱动方法被应用于显示部分934。通过使用本发明，可以以更低的功耗实现具有更大对比度的显示部分934的清晰显示。将本发明应用于要求功耗降低的便携电话是非常有效的。 
图9D示出了相机，其包括主体941、显示部分942、机壳943、外部连接端口944、遥控接收部分945、图像接收部分946、电池947、音频输入部分948、操作键949等。本发明的显示装置及其驱动方法被应用于显示部分942。通过使用本发明，可以以更低的功耗实现具有更大对比度的显示部分942的清晰显示。 
可以结构各实施方式和实施例1至9自由地实现本实施例。 
本申请基于2004年9月16日于日本专利局提交的日本专利申请序列号no.2004-270477，该申请的全部内容在此引用作为参考。 

Claims (6)

1.一种显示装置，包括：
像素，所述像素包括第一薄膜晶体管、第一电容器和发光元件；
第一电源线；以及
第二电源线，
其中第一薄膜晶体管的源极和漏极之一连接到第一电源线，而另一个连接到发光元件的第一电极，
其中发光元件的第二电极连接到第二电源线；
其中连接到第二电源线的电路改变第二电源线的电势；
其中第一电容器的第一电极连接到发光元件的第一电极，以及
其中第一电容器的第二电极连接到第二电源线。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述电路包含开关、第一端子和第二端子，其中所述开关选择第一端子和第二电源线之间的连接或者第二端子和第二电源线之间的连接。
3.根据权利要求1所述的显示装置，还包括第二薄膜晶体管，
其中所述第二薄膜晶体管的源极和漏极之一连接到信号线，而另一个连接到第一薄膜晶体管的栅极，以及
其中所述第二薄膜晶体管的栅极连接到扫描线。
4.根据权利要求1所述的显示装置，
其中第一薄膜晶体管具有由多晶半导体形成的有源层。
5.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述像素包括第二电容器，
其中第二电容器的一个电极连接到第一薄膜晶体管的栅极，而另一个电极连接到第一薄膜晶体管的源极。
6.一种电子设备，使用根据权利要求1所述的显示装置。
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