電光器件及其驅動方法

專利名稱：電光器件及其驅動方法
技術領域：
發明背景本發明涉及電光器件的驅動電路和使用該驅動電路的電光器件，并特別涉及包含了絕緣體上形成的薄膜晶體管的有源矩陣型電光器件的驅動電路和使用該驅動電路的有源矩陣型電光器件。具體來說，本發明涉及把數字圖象信號用作圖象源并把諸如有機場致發光(EL)元件的自發光元件用作像素部分的有源矩陣型電光器件的驅動電路和使用該驅動電路的有源矩陣型電光器件。
相關技術的描述EL元件包括包含了在其中獲得場致發光(場致發光施以電場時引起的發光)的有機化合物的層(以下稱作EL層)、陽極和陰極。有機化合物中的發光包括單一激發態返回至接地狀態時的光發射(熒光)和三重激發態返回至接地狀態時的光發射(磷光)，而且本發明可應用于使用任意一種光發射的電光器件。
順便說明，在本說明書中，在陽極和陰極之間提供的任何層都被定義為EL層。具體來說，EL層包括光發射層、空穴注入層、電子注入層、空穴遷移層、電子遷移層等。EL元件基本上具有陽極/光發射層/陰極連續層疊的結構，除此結構以外，EL元件也可具有陽極/空穴注入層/光發射層/陰極或陽極/空穴注入層/光發射層/電子遷移層/陰極連續層疊的結構。
另外，在本說明書中，由陽極、EL層和陰極形成的元件被稱作EL元件。
近年來，在絕緣體上尤其是在玻璃襯底上形成半導體薄膜的電光器件，特別是使用薄膜晶體管(以下稱作TFT)的有源矩陣型電光器件已經相當普及。使用TFT的有源矩陣型電光器件包括以矩陣形式排列的幾十萬至幾百萬個TFT，并通過控制每個像素的電荷顯示圖象。
另外，除了構成像素的像素TFT之外，一種涉及在其中利用TFT而在像素部分的周圍部分同時形成驅動電路的多晶硅TFT的技術作為一種新技術已經得到了發展，并且大大促進了器件小型化和電功耗的降低，因此，該電光器件已成為其應用領域在近年來顯著增加的移動設備的顯示部分的必不可少的器件。
除此之外，作為取代LCD(液晶顯示)的平板顯示器，使用諸如有機EL的自發光材料的電光器件已經引起了注意，并且積極的研究也已展開。


圖13是數字系統的電光器件實例的示意圖。像素部分1307被置于中心。在該像素部分中，除了源信號線和柵信號線之外，還配置了用于向EL元件提供電流的電源線1306。用于控制源信號線的源信號線驅動電路1301置于像素部分的上邊。源信號線驅動電路1301包括移位寄存器電路1303、第一鎖存電路1304、第二鎖存電路1305等。用于控制柵信號線的柵信號線驅動電路1302置于像素部分的兩側。需要指出，在圖13中，盡管柵信號線驅動電路1302置于像素部分的兩側，但它們也可置于一側。但是，從驅動效率和驅動可靠性的角度來看，最好還是置于兩側。
源信號線驅動電路1301具有如圖14所示的結構，它包括移位寄存器電路(SR)1401、第一鎖存電路(LAT1)1402、第二鎖存電路(LAT2)1403等。需要指出，盡管在圖14中未示出，但根據需要也可配置緩沖電路、電平漂移電路等。
參考圖13和14將簡要描述其操作。首先，時鐘信號(S-CLK，S-CLKb)和起始脈沖(S-SP)被輸入移位寄存器電路1303(在圖14中被表示為SR)，并且取樣脈沖按順序輸出。之后，取樣脈沖被輸入到第一鎖存電路1304(在圖14中被表示為LAT1)，并且輸入到同一個第一鎖存電路1304的數字圖象信號(數字數據)被分別保存。這個周期被稱作點數據取樣周期。在此，D1是最高有效位(MSB)且D3是最低有效位(LSB)。在第一鎖存電路1304中，當完成一個水平周期中的一比特數字圖象信號的保存時，保存在第一鎖存電路1304中的數字圖象信號在回掃周期中根據鎖存信號(鎖存脈沖)的輸入而同時一齊傳送到第二鎖存電路1305(在圖14中被表示為LAT2)。數字圖象信號從第一鎖存電路傳送到第二鎖存電路的周期被稱作行數據鎖存周期。
另一方面，在柵信號線側的驅動電路1302中，柵側時鐘信號(G-CLK)和柵側起始脈沖(G-SP)被輸入移位寄存器中(未示出)。根據輸入信號，移位寄存器經緩沖器等(未示出)按順序輸出作為柵信號線選擇脈沖輸出的脈沖，并且柵信號線被按順序選擇。
傳送到源信號線側驅動電路1301的第二鎖存電路1305的數據被寫入通過柵信號線選擇脈沖所選的行的像素中。
下面將描述像素部分1307的驅動。圖19A和19B表示圖13的像素部分1307的一部分。圖19A表示3×3個像素的矩陣。由虛線框1900圍繞的部分是一個像素，圖19B是其放大圖。在圖19B中，參考數字1901表示在信號被寫入像素時起到了開關元件的作用的TFT(以下稱作開關TFT)。任意極性的N-溝道型和P-溝道型都可用于開關TFT1901。參考數字1902表示起到了用以控制到EL元件1903的電流的元件(電流控制元件)的作用的TFT(以下稱作EL驅動TFT)。在P-溝道型被用于EL驅動TFT1902的情況下，它被置于EL元件1903的陽極1909和電源線1907之間。作為另一種構成方法，N-溝道型也可用于EL驅動TFT1902，而且它也可置于EL元件1903的陰極1910和陰極1908之間。但是，由于接地源非常適于TFT的操作，并且由于EL元件1903的制造限制，所以P-溝道型被用于EL驅動TFT1902的系統是通用的，并且EL驅動TFT1902置于EL元件1903的陽極1909和電源線1907之間，且經常被采用。參考數字1904表示存儲電容器，用于保存從源信號線1906輸入的信號(電壓)。盡管圖19B中的存儲電容器1904的一端連接電源線1907，但也存在使用專用線路的情況。開關TFT1901的柵極連接柵信號線1905，且其源區連接源信號線1906。
下面參考圖19A和19B將描述有源矩陣型電光器件的電路操作。首先，當柵信號線1905被選擇時，電壓被加到開關TFT1901的柵極，并且開關TFT1901具有了導電狀態。接著，源信號線1906的信號(電壓)被存儲在存儲電容器1904中。由于存儲電容器1904的電壓變為EL驅動TFT1902的柵極和源極之間的電壓VGS，所以與存儲電容器1904的電壓相對應的電流流過EL驅動TFT1902和EL元件1903。結果，EL元件1903發光。
EL元件1903的亮度，即流經EL元件1903的電流量可由EL驅動TFT1902的電壓VGS控制。電壓VGS是存儲電容器1904的電壓，并且是輸入到源信號線1906的信號(電壓)。也就是說，通過控制輸入到源信號線1906的信號(電壓)，EL元件1903的亮度被控制。最終，柵信號線1905變為具有未選狀態，開關TFT1901的柵極被關閉，并且開關TFT1901變為具有開路狀態。此時，存儲在存儲電容器1904中的電荷被保存。因而EL驅動TFT1902的電壓VGS按原樣保存，并且對應于電壓VGS的電流繼續流經EL驅動TFT1902到達EL元件1903。
EL元件的驅動等見于SID99 DigestP372“由多晶硅TFT驅動的光發射聚合物顯示的當前狀況和未來”；ASIA DISPLAY98P217“由利用集成驅動器的低溫多晶硅薄膜晶體管驅動的高分辯率光發射聚合物顯示”；EuroDisplay99 Late NewsP27“具有低溫多晶硅TFT的3.8Green OLED”等。
下面將描述EL元件的灰度顯示系統。模擬灰度系統的缺點是易受EL驅動TFT的電流特性波動的影響。也就是說，當EL驅動TFT的電流特性不同時，即使施以相同的柵壓，流經EL驅動TFT和EL元件的電流值都會變化。結果，EL元件的亮度，即灰度被改變。
因而，為了減小EL驅動TFT的特性波動的影響而設計了一種被稱作數字灰度系統的系統。這種系統是以兩種狀態控制灰度的系統，一種狀態(幾乎沒有電流流過)是EL驅動TFT的柵壓絕對值|VGS|不大于發光起始電壓，另一種狀態(接近最大值的電流流過)是其大于亮度飽和電壓。在這種情況下，當EL驅動TFT的柵壓絕對值|VGS|充分大于亮度飽和電壓時，即使EL驅動TFT的電流特性波動，電流值也接近IMAX。因而可使EL驅動TFT的波動的影響變得非常小。如上所述，由于灰度是以ON狀態(由于最大電流流過而明亮)和OFF狀態(由于沒有電流流過而灰暗)這兩種狀態進行控制，所以此系統被稱作數字灰度系統。
但是，在數字灰度系統的情況下，如果不進行任何變化，則只能顯示兩種灰度。因此提出幾種結合另一個系統實現多個灰度的技術。
時間灰度系統是用于實現多灰度的系統之一。時間灰度系統是這樣的一種系統，即EL元件發光的時間被控制并且灰度通過發光時間的長度來實現。也就是說，一幀周期被分成多個子幀周期，并且發光子幀的數目和長度被控制以能夠表達灰度。
現在參考圖20A至20D。圖20A至20D簡要表示一種使用時間灰度系統的電路的驅動定時。在本例中，幀頻被設置為60Hz，并且3-比特灰度通過VGA(640×480像素)標準的電光器件中的時間灰度系統獲得。圖14中的電路被用作源信號線驅動電路。
通常，圖象以每秒鐘六十次掃描到電光器件的屏幕上。通過這種方式，圖象可以相對于人眼沒有閃爍(閃動)地顯示。一個圖象掃描到屏幕上的周期被稱作一幀周期。
如圖20A所示，一幀被分為其數目等于灰度比特數的子幀周期。在此，由于使用3比特，所以一幀周期被分為三個子幀周期。一個子幀周期進一步分為地址周期(Ta)和持續(顯示)周期(Ts)(圖20B)。在SF1中的持續周期被稱作Ts1。同樣，在SF2和SF3的情況下，持續周期被稱作Ts2和Ts3。由于地址周期是一幀圖象信號被寫入像素中的周期，所以任何子幀周期中的長度都彼此相等(圖20C)。在此，持續周期具有2的冪比，如Ts1∶Ts2∶Ts3＝22∶21∶20＝4∶2∶1。
在地址周期中，從第一行開始按順序選擇柵信號線，并且數字圖象數據被寫入像素中。由于在圖20C中示出的是VGA(640×480像素)標準，所以數字圖象信號被寫入480行中。在此，一行的處理周期被表示為一個水平周期。
另外，在一個水平周期中，取樣脈沖根據時鐘脈沖(S-CLK，S-CLKb)和起始脈沖(SP)而從移位寄存器(SR)中按順序輸出，并且數字圖象信號被處理。此周期被稱作點數據取樣周期。在VGA標準的電光器件中，一行有640個像素，針對640個像素而對數字圖象信號進行處理。
在處理一行(640個像素)的數字信號之后，鎖存脈沖在回掃周期被輸入，并且保存在第一鎖存電路(LAT1)中的數字信號立即傳送到第二鎖存電路(LAT2)，之后，一行的數字圖象信號被同時寫入相應的像素中。
作為一種灰度顯示的方法，在從Ts1到Ts3的持續(顯示)周期中，EL元件被控制具有發光狀態或不發光狀態，從而使亮度由一幀周期中的總發光時間的長度來控制。在本例中，由于發光時間的23＝8個長度可通過發光持續(顯示)周期的組合來確定，所以可顯示8個灰度。與此類似，通過使用發光時間的長度可執行灰度顯示。
在灰度數目進一步增加的情況下，一幀周期的劃分數目只能增加。在一幀周期被分成n個子幀周期的情況下，持續(顯示)周期的長度之比變為Ts1∶Ts2∶……Ts(n-1)∶Tsn＝2(n-1)∶2(n-2)……21∶20，并且可表示2n個灰度。
在通用的有源矩陣型電光器件中，為了平滑地顯示運動圖象，如圖20A所示，屏幕顯示的更新以每秒約60次來執行。也就是說，必須針對每幀提供數字圖象信號，并且每次都執行寫入像素的處理。即使圖象是靜止圖象，但由于必須針對每幀繼續提供相同的信號，所以驅動電路必須連續執行相同數字圖象信號的重復處理。
盡管有一種方法是靜止圖象的數字圖象信號一次寫入外部存儲電路中且之后針對每幀而把數字圖象信號從外部存儲電路提供給電光器件，但無論如何都是沒有什么變化的，因為外部存儲電路和驅動電路必須繼續操作。
尤其是在移動設備中，非常希望降低電功耗。另外，在移動設備中，盡管其大部分用在靜止圖象模式中，但由于驅動電路即使在上述靜止圖象顯示時依然繼續操作，因此這就成為降低電功耗的障礙。
發明概述鑒于以上的問題，本發明的一個目的就是通過使用一種新電路而在靜止圖象顯示時降低驅動電路的電功耗。
為了實現該目的，本發明使用下面的裝置。
多個存儲電路被安排在一個像素中，并且數字圖象信號存儲在每個像素中。在靜止圖象的情況下，在執行一次寫入之后，由于寫入像素的信息相同，所以即使不輸入每幀的信號，通過讀出存儲在存儲電路中的信號也可連續顯示靜止圖象。也就是說，當顯示靜止圖象時，在執行至少一幀信號的處理操作之后，可停止源信號線驅動電路，并因此可極大地降低電功耗。
下面將描述本發明的電光器件的結構。
根據本發明的第一方案，一種具有多個像素的電光器件的特征在于多個像素中的每個像素都具有多個存儲電路。
根據本發明的第二方案，一種具有多個像素的電光器件的特征在于多個像素中的每個像素包括n×m個存儲電路，用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號。
根據本發明的第三方案，一種具有多個像素的電光器件的特征在于多個像素中的每個像素都包括一個源信號線、n(n是一個自然數，2≤n)個寫柵信號線、n個讀柵信號線、n個寫晶體管、n個讀晶體管、用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特數字圖象信號的n×m個存儲電路、n個寫存儲電路選擇部分、n個讀存儲電路選擇部分、一個電源線、一個EL驅動晶體管和一個EL元件。
n個寫晶體管的每個柵極電連接至n個寫柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至源信號線，另一個則電連接至n個寫存儲電路選擇部分的任一不同信號輸入部分；n個寫存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸出部分，m個信號輸出部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸入部分；n個讀存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸入部分，m個信號輸入部分分別電連接于不同的m個存儲電路的信號輸出部分；n個讀晶體管的每個柵極都電連接至n個讀柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至n個讀存儲電路選擇部分的任一不同信號輸出部分，另一個則電連接至EL驅動晶體管的柵極，EL驅動晶體管的源區和漏區之一電連接至電源線，另一個則電連接至EL元件的一個電極。
根據本發明的第四方案，一種具有多個像素的電光器件的特征在于多個像素中的每個像素都包括n個(n是一個自然數，2≤n)源信號線、一個寫柵信號線、n個讀柵信號線、n個寫晶體管、n個讀晶體管、用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特數字圖象信號的n×m個存儲電路、n個寫存儲電路選擇部分、n個讀存儲電路選擇部分、一個電源線、一個EL驅動晶體管和一個EL元件；n個寫晶體管的每個柵極都電連接至寫柵信號線，源區和漏區之一電連接至n個源信號線的任意不同之一，另一個則電連接至n個寫存儲電路選擇部分的任一不同信號輸入部分；n個寫存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸出部分，m個信號輸出部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸入部分；n個讀存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸入部分，m個信號輸入部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸出部分；n個讀晶體管的每個柵極都電連接至n個讀柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至n個讀存儲電路選擇部分的任一不同信號輸出部分，另一個則電連接至EL驅動晶體管的柵極，EL驅動晶體管的源區和漏區之一電連接至電源線，且另一個電連接至EL元件的一個電極。
根據本發明的第五方案，在本發明的第三或第四方案中，該電光器件的特征在于每個寫存儲電路選擇部分選擇m個存儲電路之任一，且電連接至寫晶體管的源區和漏區之一以把數字圖象信號寫入存儲電路中；并且每個讀存儲電路選擇部分選擇在其中存儲了數字圖象信號的存儲電路之任一，且電連接至讀晶體管的源區和漏區之一以讀出存儲的數字圖象。
根據本發明的第六方案，在本發明的第三方案中，該電光器件的特征在于還包括移位寄存器，用于根據時鐘信號和起始脈沖按順序輸出取樣脈沖；第一鎖存電路，用于根據取樣脈沖存儲n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號；第二鎖存電路，保存在第一鎖存電路中的n-比特數字圖象信號被傳送到該第二鎖存電路；和比特信號選擇開關，用于針對每個比特按順序選擇傳送到第二鎖存電路的n-比特數字圖象信號并用于將它們輸出到源信號線。
根據本發明的第七方案，在本發明的第四方案中，該電光器件的特征在于還包括移位寄存器，用于根據時鐘信號和起始脈沖按順序輸出取樣脈沖；第一鎖存電路，用于根據取樣脈沖保持n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號的1-比特數字圖象信號；和第二鎖存電路，保持在第一鎖存電路中的1-比特數字圖象信號被傳送到該第二鎖存電路并且第二鎖存電路把1-比特數字圖象信號輸出至源信號線。
根據本發明的第八方案，在本發明的第四方案中，該電光器件的特征在于還包括移位寄存器，用于根據時鐘信號和起始脈沖按順序輸出取樣脈沖；以及第一鎖存電路，用于根據取樣脈沖保持n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號的1-比特數字圖象信號并用于把1-比特數字圖象信號輸出到源信號線。
根據本發明的第九方案，在本發明的第一至第八方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路是靜態存儲器(SRAM)。
根據本發明的第十方案，在本發明的第一至第八方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
根據本發明的第十一方案，在本發明的第一至第八方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路是動態存儲器(DRAM)。
根據本發明的第十二方案，在本發明的第一至第十一方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路在玻璃襯底上形成。
根據本發明的第十三方案，在本發明的第一至第十一方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路在塑料襯底上形成。
根據本發明的第十四方案，在本發明的第一至第十一方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路在不銹鋼襯底上形成。
根據本發明的第十五方案，在本發明的第一至第十一方案之任一方案中，該電光器件的特征在于該存儲電路在單晶片上形成。
根據本發明的第十六方案，一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號執行圖象顯示的電光器件的驅動方法的特征在于該電光器件包括源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路和多個像素；在源信號線驅動電路中，取樣脈沖從移位寄存器輸出并被輸入到鎖存電路；在鎖存電路中，數字圖象信號根據取樣脈沖來保存；保存的數字圖象信號被傳送到源信號線；在柵信號線驅動電路中，柵信號線選擇脈沖被輸出且柵信號線被選擇；并且在多個像素中的每個像素中，從源信號線輸入的n-比特數字圖象信號到存儲電路的寫入，和存儲在存儲電路中的n-比特數字圖象信號的讀出在柵信號線被選擇的行執行。
根據本發明的第十七方案，一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號執行圖象顯示的電光器件的驅動方法的特征在于該電光器件包括源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路和多個像素；在源信號線驅動電路中，取樣脈沖從移位寄存器輸出并被輸入到鎖存電路中；在鎖存電路中，根據取樣脈沖保持數字圖象信號；保存的數字圖象信號被傳送到源信號線中；柵信號線驅動電路輸出柵信號線選擇脈沖并從第一行開始按順序選擇柵信號線，并且在多個像素中的每個像素中，n-比特數字圖象信號的寫入從第一行開始按順序執行。
根據本發明的第十八方案，一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號執行圖象顯示的電光器件的驅動方法的特征在于該電光器件包括源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路和多個像素；在源信號線驅動電路中，取樣脈沖從移位寄存器輸出并被輸入到鎖存電路，在鎖存電路中，數字圖象信號根據取樣脈沖來保存；保存的數字圖象信號被傳送到源信號線；柵信號線驅動電路輸出柵信號線選擇脈沖以確定柵信號線的任意行并將其選擇，并且在多個像素中的每個像素中，n-比特數字圖象信號的寫入在柵信號線被選擇的任意行執行。
根據本發明的第十九方案，在本發明的第十六至第十八方案之任一方案中，該驅動方法的特征在于，在靜止圖象的顯示周期中，存儲在存儲電路中的n-比特數字圖象信號被重復讀出以執行靜止圖象的顯示，并且源信號線驅動電路被停止。
另外應當指出，在本說明書中所指的場致發光(EL)顯示板(器件)也被稱作發光器件或光發射二極管。
附圖簡述在附圖中圖1是本發明的像素的電路圖，在其內部包括了多個存儲電路；圖2是表示用于通過使用本發明的像素執行顯示的源信號線驅動電路的電路結構實例圖；圖3A至3C是表示用于通過使用本發明的像素執行顯示的定時圖；圖4A至4B是本發明的像素的詳細電路圖，在其內部包括了多個存儲電路；圖5是表示沒有第二鎖存電路的源信號線驅動電路的電路結構實例圖；圖6是應用于本發明的像素的詳細電路圖，它由圖5的源信號線驅動電路驅動；圖7A至7C是表示用于通過使用圖5和6所示的電路執行顯示的定時圖；圖8是在動態存儲器用于存儲電路的情況下的本發明的像素的詳細電路圖；圖9是表示具有在不同于圖10A至12B所示電光器件的方向上發射光的EL元件結構的電光器件的部分圖；圖10A至10C是表示包括本發明的像素的電光器件的制造過程的實例圖；圖11A至11C是表示包括本發明的像素的電光器件的制造過程的實例圖；圖12A和12B是表示包括本發明的像素的電光器件的制造過程的實例圖；圖13是表示傳統電光器件的整個電路結構的圖；圖14是表示傳統電光器件的源信號線驅動電路的電路結構實例圖；圖15A至15F是表示可應用包括本發明像素的顯示設備的電子設備的實例圖；圖16A至16D是表示可應用包括本發明像素的顯示設備的電子設備的實例圖；圖17是表示沒有第二鎖存電路的源信號線驅動電路的電路結構實例圖；圖18A至18C是表示用于通過使用圖17所示電路執行顯示的定時圖；圖19A和19B是傳統電光器件的像素部分的放大圖；圖20A至20D是表示電光器件中的時間灰度系統的定時圖；并且圖21是表示由圖5的源信號線驅動電路驅動的像素的電路圖。
優選實施例的詳述下面將描述實施本發明的方式。圖2表示在使用包括多個存儲電路的像素的電光器件中的一些像素和源信號線驅動電路的結構。此電路對應于3-比特數字灰度信號，且包括移位寄存器電路201、第一鎖存電路202、第二鎖存電路203、比特信號選擇開關204和像素205。參考數字210表示從柵信號線驅動電路提供或直接來源于外部的信號，并將在隨后結合像素的描述對其進行描述。
圖1詳細示出了圖2所示像素205的電路結構。此像素對應于3-比特數字灰度，且包括EL元件(EL)123、存儲電容器(Cs)121、存儲電路(A1至A3和B1至B3)等。參考數字101表示源信號線；102至104表示寫柵信號線；105至107表示讀柵信號線；108-110表示寫TFT；111至113表示讀TFT；114表示第一寫存儲電路選擇部分；115表示第一讀存儲電路選擇部分；116表示第二寫存儲電路選擇部分；117表示第二讀存儲電路選擇部分；118表示第三寫存儲電路選擇部分；119表示第三讀存儲電路選擇部分；120表示電源線；且122表示EL驅動TFT。
包含在圖1所示像素中的每個存儲電路(A1至A3和B1至B3)可存儲1-比特數字圖象信號，在此，存儲電路A1至A3為一組，且存儲電路B1至B3為一組，每組存儲一個3-比特數字圖象信號。也就是說，圖1所示像素可存儲兩幀的3-比特數字圖象信號。
圖3是圖1所示的本發明顯示設備的定時圖。該顯示設備用于3-比特數字灰度和VGA。參考圖1至3將描述一種驅動方法。另外，圖1到3中的參考數字按原樣使用(圖號被省略)。
參考圖2和圖3A和3B。在圖3A中，各個幀周期由α、β、γ、和δ表示并且將給出其描述。首先將描述幀周期α的電路操作。
類似于傳統數字系統的驅動電路的情況，時鐘信號(S-CLK，S-CLKb)和起始脈沖(S-SP)被輸入移位寄存器電路201中，并且取樣脈沖被按順序輸出。隨后，取樣脈沖被輸入到第一鎖存電路202(LAT1)中，它們分別保存被輸入到相同的第一鎖存電路202中的數字圖象信號(數字數據)。在本說明書中，此周期被表示為點數據取樣周期。一個水平周期的點數據取樣周期是由圖3A中的1至480表示的每個周期。數字圖象信號有3比特，D1是MSB(最高有效位)，且D3是LSB(最低有效位)。在第一鎖存電路202中，當完成一個水平周期的數字圖象信號的保存時，在回掃周期中，根據鎖存信號(鎖存脈沖)的輸入，保存在第一鎖存電路202中的數字圖象信號被同時一齊傳送到第二鎖存電路203(LAT2)。
之后，根據從移位寄存器201輸出的取樣脈沖，下一個水平周期的數字圖象信號的保存操作被再次執行。
另一方面，傳送到第二鎖存電路203的數字圖象信號被寫入配置于像素中的存儲電路中。如圖3B所示，下一行的點數據取樣周期被分為I、II和III，并且保存在第二鎖存電路中的數字圖象信號被輸出到源信號線。此時，它們由比特信號選擇開關204有選擇地連接以使每個比特的信號能夠連續輸出到源信號線。
在周期I中，脈沖被輸入到寫柵信號線102中，寫TFT108導通，存儲電路選擇部分114選擇存儲電路A1，并且數字圖象信號被寫入存儲電路A1中。之后，在周期II中，脈沖被輸入到寫柵信號線103中，寫TFT109導通，存儲電路選擇部分116選擇存儲電路A2，并且數字圖象信號被寫入存儲電路A2中。最后，在周期III中，脈沖被輸入到寫柵信號線104中，寫TFT110導通，存儲電路選擇部分118選擇存儲電路A3，并且數字圖象信號被寫入存儲電路A3中。
在此，一個水平周期的數字圖象信號的處理被完成。圖3B的周期是由圖3A中的標記*表示的周期。上述操作被執行至最后一級，這樣，一幀的數字圖象信號就存儲到了存儲電路A中。
在本發明的電光器件中，3-比特數字灰度由一種時間灰度系統表示。該時間灰度系統不同于亮度由施加到像素的電壓來控制的普通系統，并且是這樣的一種系統，即只有兩種電壓施加給像素，使用ON和OFF兩種狀態，并且灰度是通過使用發光時間的差異來獲得的。在該時間灰度系統中，當給出n-比特灰度表示時，顯示周期被分為n個周期，各個周期的長度之比為2的冪，如2n-1∶2n-2∶……∶20，且發光時間的長度差根據哪個周期具有ON狀態的像素而產生，從而使灰度得以表示。
此外，即使顯示周期的長度以不是2的冪之比來分割且執行灰度顯示，該顯示也可以進行。
以上面的描述為基礎將描述幀周期中的操作。當在最后一級寫入存儲電路的操作結束時，第一幀的顯示被執行。圖3C是用于解釋3-比特時間灰度系統的圖。現在，每個比特的數字圖象信號被存儲到存儲電路A1至A3中。參考字符Ts1表示第一比特數據的顯示周期；Ts2表示第二比特數據的顯示周期；且Ts3表示第三比特數據的顯示周期。各顯示周期的長度是Ts1∶Ts2∶Ts3＝4∶2∶1。
在此，由于使用三個比特，所以可獲得0到7的八級亮度。在Ts1到Ts3的任一周期中不執行顯示的情況下，亮度為0，在使用所有周期執行顯示時，亮度為7。例如，在希望顯示亮度5的情況下，則只能在顯示周期Ts1和Ts3接通像素的狀態下執行顯示。
參考附圖將專門給出其描述。在顯示周期Ts1中，脈沖被輸入到讀柵信號線105，讀TFT111導通，存儲電路選擇部分115選擇存儲電路A1，并且EL元件根據存儲在存儲電路A1中的數字圖象信號而發光。隨后，在顯示周期Ts2中，脈沖被輸入到讀柵信號線106，讀TFT112導通，存儲電路選擇部分117選擇存儲電路A2，并且EL元件根據存儲在存儲電路A2中的數字圖象信號而發光。最后，在顯示周期Ts3中，脈沖被輸入到讀柵信號線107，讀TFT113導通，存儲電路選擇部分119選擇存儲電路A3，并且EL元件根據存儲在存儲電路A3中的數字圖象信號而發光。
一幀周期的顯示利用上述方式來執行。另一方面，在驅動電路側，下一幀周期的數字圖象信號的處理在同時執行。其過程與上述過程一直到把數字圖象信號傳到第二鎖存電路為止均相同。在隨后對存儲電路的寫周期中，使用的存儲電路不同于在前面的幀周期中存儲數字圖象信號的存儲電路。
在周期I中，脈沖被輸入到寫柵信號線102中，寫TFT108導通，存儲電路選擇部分114選擇存儲電路B1，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B1中。之后，在周期II中，脈沖被輸入到寫柵信號線103中，寫TFT109導通，存儲電路選擇部分116選擇存儲電路B2，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B2中。最后，在周期III中，脈沖被輸入到寫柵信號線104中，寫TFT110導通，存儲電路選擇部分118選擇存儲電路B3，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B3中。
之后，在幀周期γ中，第二幀的顯示根據存儲在存儲電路B1至B3中的數字圖象信號來執行。同時，下一幀周期的數字圖象信號的處理開始。數字圖象信號被再次存儲到在其中已完成第一幀顯示的存儲電路A1至A3中。
之后，存儲在存儲電路A1至A3中的數字圖象信號的顯示在幀周期δ中執行，同時，下一幀周期的數字圖象信號的處理開始。數字圖象信號被再次存儲到在其中已完成第二幀顯示的存儲電路B1至B3中。
上述操作被重復且圖象的顯示被連續執行。在此，在顯示靜止圖象的情況下，在數字圖象信號通過第一操作一次存儲到存儲電路A1至A3中之后，存儲在存儲電路A1至A3中的數字圖象信號只在各幀周期中重復讀出。相應地，在顯示靜止圖象的周期中，源信號線驅動電路的驅動可以停止。
應當指出，解碼電路可被用作源信號線驅動電路和/或柵信號線驅動電路。利用這種方式，任意行或列可以被選擇，從而可使數字圖象信號寫入任意的像素中。
另外，數字圖象信號對存儲電路的寫入或數字圖象信號從存儲電路的讀出以一個柵信號線為單位來執行。也就是說，也可采取這樣一種顯示方法，即源信號線驅動電路僅僅短時間操作，并且只有一部分屏幕被重寫。
另外，在用于執行本發明的模式中，盡管一個像素包括存儲電路A1至A3和B1至B3，且具有存儲兩幀的3-比特數字圖象信號的功能，但本發明并不限于此數目。也就是說，為了存儲m幀的n-比特數字圖象信號，一個像素必須得包括n×m個存儲電路。
利用以上方法，數字圖象信號可使用安裝在像素中的存儲電路存儲，而且當顯示靜止圖象時，存儲在存儲電路中的數字圖象信號可在各個幀周期中重復使用，并且不必驅動源信號線驅動電路就可以連續顯示靜止圖象。因此，本發明可極大地促進電光器件的電功耗降低。
另外，就源信號線驅動電路而言，由于基于比特數而增加的鎖存電路等的排列問題，所以并不是必須在絕緣體上集成地形成電路，而是可在外部構建其一部分或全部。
另外，在以執行本發明的方式描述的電光器件的源信號線驅動電路中，盡管排列了對應于比特數的鎖存電路，但也可僅僅排列一比特的鎖存電路并使其操作。在這種情況下，從高位至低位的數字圖象信號要被按順序輸入鎖存電路中。
以下將描述本發明的實施例。[實施例1]在本實施例中，以執行本發明的模式所描述的電路中的存儲電路選擇部分使用晶體管等來專門構建，并將描述其操作。
圖4A表示類似于圖1所示像素的例子并且存儲電路選擇部分114至119實際上利用電路來構建。在圖中，就給定的各個部分的數目而言，與圖1中相同的部分被給予了與圖1相同的數目。寫選擇TFT401、403、405、407、409和411，和讀選擇TFT402、404、406、408、410和412被提供于存儲電路A1至A3和B1至B3中，并且由存儲電路選擇信號線413和414控制。
圖4B表示存儲電路的例子。由虛線框450表示的部分是存儲電路(在圖4A中是由A1至A3和B1至B3表示的部分)。參考數字451表示寫選擇TFT；且452表示讀選擇TFT。在此處示出的存儲電路中，盡管使用的是由連接成回路的兩個倒相器制成的靜態存儲器(靜態RAMSRAM)，但存儲電路并不限于此結構。在此，在SRAM用于存儲電路的情況下，像素也可具有不包括存儲電容器(Cs)121的結構。
在本實施例中，在實施本發明的模式下，圖4A所示電路的驅動可根據圖3A至3C所示的定時圖來執行。電路操作以及存儲電路選擇部分的實際驅動方法將參考圖3A至3C和圖4A來描述。另外，圖3A至3C和圖4A中的相應號碼按原樣使用(圖號省略)。
參考圖3A和3B。在圖3A中，各個幀周期由α、β、γ和δ表示并將給出其解釋。首先將描述幀周期α中的電路操作。
由于從移位寄存器至第二鎖存電路的驅動方法與在執行本發明的模式中所示的方法相同，所以此方法遵循該方法。
首先，脈沖被輸入存儲電路選擇信號線413中，寫選擇TFT401、405和409導通，且獲得使能對存儲電路A1至A3的寫入的狀態。在周期I中，脈沖被輸入寫柵信號線102中，TFT108導通，且數字圖象信號被寫入存儲電路A1中。之后，在周期II中，脈沖被輸入寫柵信號線103中，寫TFT109導通，且數字圖象信號被寫入存儲電路A2中。最后，在周期III中，脈沖被輸入寫柵信號線104中，寫TFT110導通，且數字圖象信號被寫入存儲電路A3中。
這樣則完成了一個水平周期的數字圖象信號的處理。圖3B的周期是由圖3A中的標記*表示的周期。上面的操作被執行至最后一級，以使一幀的數字圖象信號寫入存儲電路A1至A3中。
之后將描述幀周期β中的操作。當在最后一級對存儲電路的寫入結束時，第一幀的顯示被執行。圖3C是用于解釋3-比特時間灰度系統的圖。現在，各個比特的數字圖象信號存儲在存儲電路A1至A3中。參考字符Ts1表示第一比特數據的顯示周期；參考字符Ts2表示第二比特數據的顯示周期；參考字符Ts3表示第三比特數據的顯示周期。各顯示周期的長度是Ts1∶Ts2∶Ts3＝4∶2∶1。
但是，即使顯示周期的長度被分成不是2的冪的周期來執行灰度顯示，顯示也可以進行。
在此，由于使用三個比特，所以可獲得0到7的八級亮度。在Ts1到Ts3的任一周期中不執行顯示的情況下，亮度為0，并且當使用所有周期執行顯示時，亮度為7。例如，在希望顯示亮度5的情況下，則須在像素在顯示周期Ts1和Ts3中具有ON狀態的狀態下執行顯示。
參考附圖將專門給出其描述。在對存儲電路的寫操作結束之后，當其前進至顯示周期時，結束已輸入到存儲電路選擇信號線413的脈沖，同時，一個脈沖輸入存儲電路選擇信號線414，寫TFT401、405和409截止，讀TFT402、406和410導通，并且出現能夠從存儲電路A1至A3讀出的狀態。在顯示周期Ts1中，脈沖被輸入到讀柵信號線105中，讀TFT111導通，EL元件123根據存儲在存儲電路A1中的數字圖象信號發光。之后，在顯示周期Ts2中，脈沖被輸入到讀柵信號線106中，讀TFT112導通，EL元件123根據存儲在存儲電路A2中的數字圖象信號發光。最后，在顯示周期Ts3中，脈沖被輸入到讀柵信號線107中，讀TFT113導通，EL元件123根據存儲在存儲電路A3中的數字圖象信號發光。
一幀周期的顯示以上述方式執行。另一方面，在驅動電路側，下一幀周期的數字圖象信號的處理同時執行。直到向第二鎖存電路傳送數字圖象信號為止的過程均與上述過程相同。在隨后對存儲電路的寫周期中，使用的是存儲電路B1至B3。
需要指出，在信號寫入存儲電路A1至A3的周期中，盡管相對于存儲電路A1至A3的寫TFT401、405和409導通，但同時，從存儲電路B1至B3的讀TFT404、408和412也導通。類似地，當從存儲電路A1至A3的讀TFT402、406和410導通時，同時，相對于存儲電路B1至B3的寫TFT403、407和411也導通，并且在互存儲電路中，在一個特定幀周期中寫和讀交替進行。
在周期I中，脈沖被輸入到寫柵信號線102中，寫TFT108導通，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B1中。之后，在周期II中，脈沖被輸入到寫柵信號線103中，寫TFT109導通，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B2中。最后，在周期III中，脈沖被輸入到寫柵信號線104中，寫TFT110導通，并且數字圖象信號被寫入存儲電路B3中。
之后，在幀周期γ中，第二幀的顯示根據存儲在存儲電路B1至B3中的數字圖象信號來執行。同時，下一幀周期的數字圖象信號的處理開始。數字圖象信號被再次存儲到在其中已完成第一幀顯示的存儲電路A1至A3中。
之后，存儲在存儲電路A1至A3中的數字圖象信號的顯示在幀周期δ中執行，同時，下一幀周期的數字圖象信號的處理開始。數字圖象信號被再次存儲到在其中已完成第二幀的顯示的存儲電路B1至B3中。
上述過程被重復，且圖象的顯示被執行。順便說明，在顯示靜止圖象的情況下，在完成某一幀的數字圖象信號對存儲電路的寫入之后，源信號線驅動電路被停止，存儲在相同存儲電路中的每幀信號被讀出，并且顯示被執行。通過與此類似的方法，在靜止圖象顯示期間的電功耗可大大降低。[實施例2]在本實施例中將給出以點序列執行像素部分存儲電路的寫入實例的描述，這樣則可省去源信號線驅動電路的第二鎖存電路。
圖5表示在使用包括多個存儲電路的像素的電光器件中的一些像素和源信號線驅動電路的結構。此電路對應于3-比特數字灰度信號，且包括移位寄存器501、鎖存電路502和像素503。參考數字510表示從柵信號線驅動電路提供或直接來源于外部的信號，并將在隨后結合像素的描述對其進行描述。
圖21示出了圖5所示像素503的電路結構的詳圖。與實施例1類似，此像素對應于3-比特數字灰度，且包括多個存儲電路(A1至A3和B1至B3)、并包括EL元件(EL)2123、存儲電容器(Cs)2121等。參考數字2101至2103表示源信號線；2104表示寫柵信號線；2105至2107表示讀柵信號線；2108-2110表示寫TFT；2111至2113表示讀FTF；2114表示第一寫存儲電路選擇部分；2115表示第一讀存儲電路選擇部分；2116表示第二寫存儲電路選擇部分；2117表示第二讀存儲電路選擇部分；2118表示第三寫存儲電路選擇部分；2119表示第三讀存儲電路選擇部分；2120表示電源線；且2122表示EL驅動TFT。
圖6表示類似于實施例1而構建寫存儲電路選擇部分2114、2116和2118及讀存儲電路選擇部分2115、2117和2119的結構。參考數字601表示第一比特(MSB)信號的源信號線602表示第二比特信號的源信號線；603表示第三比特(LSB)信號的源信號線；604表示寫柵信號線；605至607表示讀柵信號線；608至610表示寫TFT；且611至613表示讀TFT。存儲電路選擇部分通過使用寫選擇TFT614、616、618、620、622和624及讀選擇TFT615、617、619、621、623和625等來構建。參考數字626和627表示存儲電路選擇信號線。電源線628、存儲電容器(Cs)629、EL驅動TFT630和EL元件631可與實施例1中的相應部分相同。
圖7A至7C是有關本實施例所示電路的驅動的定時圖。參考圖6和圖7A至7C將給出其描述。
與實施例1類似，從移位寄存器電路501到鎖存電路(LAT1)502的操作以類似于實施本發明的方式執行。如圖7B所示，當在第一級的鎖存操作結束時，對像素的存儲電路的寫入立即開始。脈沖被輸入寫柵信號線604中，寫TFT608至610導通，另外，脈沖被輸入到存儲電路選擇信號線626，寫選擇TFT614、618和622導通，并且出現能夠寫入存儲電路A1至A3的狀態。存儲在鎖存電路502中的各個比特的數字圖象信號通過三個源信號線601至603同時寫入。
當保存在鎖存電路中的數字圖象信號在第一級被存儲到存儲電路中時，在下一級，數字圖象信號根據取樣脈沖而保存到鎖存電路中。利用這種方式，對存儲電路的寫入可按順序執行。
以上操作是在一個水平周期中(由圖7A的**表示的周期)執行的，并且以預定的次數重復，該次數等于柵信號線的數目，而且，在幀周期α中一幀數字圖象信號寫入存儲電路的操作結束時，處理過程前進到由幀周期表示的第一幀的顯示周期。已輸入寫柵信號線604的脈沖被停止，另外，已輸入存儲電路選擇信號線626的脈沖被停止，且作為替代，脈沖被輸入到存儲電路選擇信號線627中，讀出選擇TFT615、619和623導通，且出現能夠從存儲電路A1至A3讀出的狀態。
之后，如圖7C所示，通過在用于執行本發明、實施例1等的模式中描述的時間灰度系統，在顯示周期Ts1中，脈沖被輸入讀柵信號線605中，讀TFT611導通，且通過寫入存儲電路A1的數字圖象信號執行顯示。之后，在顯示周期Ts2中，脈沖被輸入讀柵信號線606中，讀TFT612導通，且通過寫入存儲電路A2的數字圖象信號執行顯示。類似地，在顯示周期Ts3中，脈沖被輸入讀柵信號線607中，讀TFT613導通，且通過寫入存儲電路A3的數字圖象信號執行顯示。
在此完成了第一幀的顯示周期。在幀周期β中，下一幀中的數字圖象信號的處理同時執行。類似于前面的處理過程被執行，直到數字圖象信號保存在鎖存電路502中為止。在隨后的對存儲電路的寫周期中，使用存儲電路B1至B3。
順便說明，在信號寫入存儲電路A1至A3中時的周期中，盡管相對于存儲電路A1至A3的寫TFT614、618和622導通，但從存儲電路B1至B3的讀TFT617、621和625也同時導通。類似地，當從存儲電路A1至A3的讀TFT615、619和623導通時，相對于存儲電路B1至B3的寫TFT616、620和624也同時導通，并且在互存儲電路中，在一個特定幀周期中，寫和讀交替進行。
對存儲電路B1至B3的寫操作和讀操作與對存儲電路A1至A3的相應操作相同。當對存儲電路B1至B3的寫入結束時，幀周期γ開始，且第二幀的顯示周期開始。另外，在這個幀周期中，下一幀數字圖象信號的處理被執行。類似于前面的處理過程被執行，直到把數字圖象信號保存在鎖存電路502中為止。在隨后對存儲電路的寫周期中，再次使用存儲電路A1至A3。
之后，存儲在存儲電路A1至A3中的數字圖象信號的顯示在幀周期δ中執行，同時，下一幀周期的數字圖象信號的處理開始。數字圖象信號被再次存儲在已完成第二幀顯示的存儲電路B1至B3中。
上述處理過程被重復以使圖象得以顯示。順便說明，在執行靜止圖象顯示的情況下，當完成某一幀數字圖象信號寫入存儲電路的操作時，源信號線驅動電路被停止，寫入相同存儲電路的信號在每幀中被讀出，且顯示得以執行。通過與此類似的方法，在靜止圖象顯示期間的電功耗可大大降低。另外，當與實施例1中描述的電路相比較時，鎖存電路的數目可減半，這樣就可通過減少電路排列的空間而使整個器件小型化。[實施例3]在本實施例中將描述電光器件的一個例子，該電光器件使用如實施例2所述的省去了第二鎖存電路的電光器件的電路結構，而且使用一種通過線性順序驅動而在像素中執行寫入存儲電路的操作的方法。
圖17表示在本實施例中描述的電光器件的源信號線驅動電路的電路結構實例。此電路對應于3-比特數字灰度信號，且包括移位寄存器電路1701、鎖存電路1702、開關電路1703和像素1704。參考數字1710表示從柵信號線驅動電路提供或直接源自外部的信號。由于像素的電路結構可與實施例2所示的電路結構相同，因此將按原樣參考圖6。
圖18A至18C是有關本實施例中所述電路的驅動的定時圖。參考圖6、圖17和圖18A至18C將給出其描述。
取樣脈沖從移位寄存器1701輸出且數字圖象信號根據取樣脈沖存儲在鎖存電路1702中的操作與實施例1和2中的情況相同。在本實施例中，由于開關電路1703在鎖存電路1702和像素1704中的存儲電路之間提供，所以即使完成數字圖象信號在鎖存電路中的保存，寫入存儲電路的操作也不會立即開始。開關電路1703保持閉合，直到點數據取樣周期完成為止，并且鎖存電路繼續保存數字圖象信號。
如圖18B所示，當完成一個水平周期的數字圖象信號的保存時，鎖存信號(鎖存脈沖)在隨后的回掃周期中被輸入，開關電路1703一齊斷開，并且存儲在鎖存電路1702中的數字圖象信號同時一齊寫入像素1704中的存儲電路中。由于與此時的寫操作有關的像素1704中的操作以及與下一幀周期中的顯示的重讀操作有關的像素1704中的操作可與實施例2中的情況相同，所以在此省去其描述。
通過上面的方法，即使在省去了鎖存電路的源信號線驅動電路中，也能容易地執行線性順序寫入。[實施例4]在實施例4中提供的方法用于同時制造本發明的電光顯示的像素部分的TFT和在其周圍提供的驅動電路部分(源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路和像素選擇信號線驅動電路)。但為了簡化說明，圖中示出的是作為驅動電路的基本電路的CMOS電路。
首先，如圖10A所示，由諸如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜的絕緣膜構成的基底膜(base film)5002在諸如Coming公司的型號為#7059的玻璃或#1737的玻璃的硼硅酸鋇玻璃或硼硅酸鋁玻璃的玻璃構成的襯底5001上形成。例如，利用等離子CVD法以SiH4、NH3和N2O制造的氮氧化硅膜5002a形成的厚度是10至200nm(最好為50至100nm)，并且類似地以SiH4和N2O制造的氫化氮氧化硅膜5002b形成的厚度為50至200nm(最好為100至150nm)，從而形成疊層。在實施例4中，盡管基膜5002所示為兩層結構，但該膜可由前述絕緣膜的單層膜形成或者是不止兩層的疊層結構。
島狀半導體膜5003至5006由通過在具有非晶態結構的半導體膜上使用激光結晶法或者使用已知的熱結晶法制造的晶體半導體膜形成。島狀半導體膜5003至5006的厚度設置為25到80nm(最好在30到60nm之間)。這里對晶體半導體膜的材料沒有限制，但最好由硅或硅鍺(SiGe)合金形成薄膜。
激光器如脈沖振蕩型或連續發射型的準分子激光器，YAG激光器或YVO4激光器，被用于以激光結晶法制造晶體半導體膜。一種把從激光振蕩器發射的激光通過光學系統會聚為線形并在隨后把光輻照到半導體膜的方法可在使用這些類型的激光器時采用。結晶條件可由操作者適當地選擇，但在使用準分子激光器時，脈沖振蕩頻率被設置為30Hz，激光能量密度設置為100至400mJ/cm2(通常在200至300mJ/cm2之間)。另外，在使用YAG激光器時則利用二次諧波，脈沖振蕩頻率被設置為1-10kHz，激光能量密度可設置為300-600mJ/cm2(通常在350至500mJ/cm2之間)。會聚為寬度是100至1000μm如400μm的線形的激光則輻照在襯底的整個表面上。這在線性激光器的情況下以80-98％的重疊率執行。
接著，柵絕緣膜5007覆蓋著島狀半導體層5003至5006而形成。柵絕緣膜5007以等離子CVD法或濺射法而由厚度為40到150nm的含硅絕緣膜形成。在實施例4中形成120nm厚的氮氧化硅膜。當然，柵絕緣膜5007并不限于這種氮氧化硅膜，在單層或疊層結構中也可使用其它含硅絕緣膜。例如，當使用氧化硅膜時，它可利用TEOS(原硅酸四乙酯)和O2的混合物以等離子CVD法形成，反應壓力是40Pa，襯底溫度設置為300到400℃，且通過0.5至0.8W/cm2的電功密度高頻(13.56MHz)放電。如此制造以作為柵絕緣膜的氧化硅膜的優良特性可通過隨后在400到500℃執行熱退火而獲得。
第一導電膜5008和第二導電膜5009則在柵絕緣膜5007上形成以形成柵極。在實施例4中，第一導電膜5008通過厚度為50至100nm的Ta形成，且第二導電膜5009通過厚度為100至300nm的W形成。
Ta膜通過濺射形成，且Ta耙的濺射通過使用Ar來執行。如果在濺射期間把適當量的Xe或Kr加入Ar中，則Ta膜的內應力將會減輕，并可防止薄膜剝落。α相Ta膜(αphase Ta film)的電阻率約為20μΩcm，且Ta膜可用于柵極，但β相Ta膜(βphase Ta film)的電阻率約為180μΩcm且該Ta膜不適于柵極。為了形成α相Ta膜，擁有接近該相Ta的晶體結構的氮化鉭膜所形成的厚度為10-50nm以作為Ta基底，這樣則可容易地獲得α相Ta膜。
W膜通過以W作為耙子的濺射而形成。W膜也可通過熱CVD法利用六氟化鎢(WF6)來形成。無論如何，都必須使薄膜具有低阻抗以將其用作柵極，并且最好把W膜的電阻率設置為20μΩcm或更小。通過加大W膜的晶體可減小電阻率，但對于在W膜中具有許多雜質元素如氧的情況來說，結晶化被禁止，且薄膜變為高阻抗。因而在濺射中使用純度99.9999％的W耙。另外，通過在形成W膜的同時充分注意在薄膜形成時不引入源自氣相內部的雜質，則可以實現9至20μΩcm的電阻率。
需要指出，盡管在實施例4中第一導電膜5008和第二導電膜5009分別由Ta和W形成，但導電膜并不限于這些。無論是第一導電膜5008還是第二導電膜5009都可以由包含Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu的族中所選的元素形成，或者由這些元素之一作為其主要組成部分的合金材料或化合物材料來形成。另外，也可使用摻雜諸如磷的雜質元素的半導體膜，通常為多晶硅膜。除了實施例4中的組合以外的最佳組合的例子包括第一導電膜5008由氮化鉭(TaN)形成且第二導電膜5009由W形成；第一導電膜5008由氮化鉭(TaN)形成且第二導電膜5009由Al形成；以及第一導電膜5008由氮化鉭(TaN)形成且第二導電膜5009由Cu形成。
接著，掩膜5010由抗腐膜形成，并且為了形成電極和印制電路而執行第一蝕刻處理。在實施例4中使用ICP(電感耦合等離子體)蝕刻法。CF4和Cl2的混合氣體被用作蝕刻氣體，而且通過在1Pa的條件下把500WRF的電功率(13.56MHz)應用到線圈形電極而產生等離子體。100W RF的電功率(13.56MHz)也應用到襯底側(試片級)，從而有效地施加負自偏壓。當混合CF4和Cl2時，W膜和Ta膜均以相同的順序蝕刻。
通過使用適當的抗蝕掩膜的形狀，在上面的蝕刻條件下，第一導電層和第二導電層的邊緣部分根據應用于襯底側的偏壓效應而制成錐形。錐形部分的角度是15-45°。為了在執行蝕刻時在柵絕緣膜上沒有任何殘余物，蝕刻時間可增加約10-20％。氮氧化硅膜相對于W膜的選擇性是2-4(通常為3)，因而通過這種過蝕刻過程可蝕刻約20-50nm的氮氧化硅膜的外露面。第一形狀的導電層5011-5016(第一導電層5011a-5016a和第二導電層5011b-5016b)因而通過第一蝕刻過程而由第一導電層和第二導電層形成。這里，未被第一形狀的導電層5011-5016覆蓋的柵絕緣膜5007的區域通過蝕刻可以薄了約20-50nm(圖10A)。
隨后，第一摻雜處理被執行以添加給予n型導電性的雜質元素。摻雜處理可利用離子摻雜法或離子注入法執行。離子摻雜法的條件是1×1013-5×1014原子/cm2的劑量，且加速電壓為60-100keV。屬于第15族的元素，一般是磷(P)或砷(As)被用作給予n-型導電性的雜質元素，但在這里使用磷。在這種情況下，導電層5011-5015變為給予n型導電性的雜質元素的掩膜，且第一雜質區5017-5025以自對準方式形成。濃度范圍在1×1020-1×1021原子/cm3的用以給予n型導電性的雜質元素被添加到第一雜質區5017-5025(圖10B)。
接著，如圖10C所示，第二蝕刻過程被執行，而不必去除由抗蝕膜形成的掩膜。CF4、Cl2和O2混合氣體被用作蝕刻氣體，并且W膜被有選擇地蝕刻。在此，第二種形狀的導電層5026-5031(第一導電層5026a-5031a和第二導電層5026b-5031b)通過第二蝕刻過程形成。未被第二種形狀的導電層5026-5031覆蓋的柵絕緣膜5007的區域通過蝕刻要薄了約20-50nm。
利用CF4和Cl2混合氣體的W膜或Ta膜的蝕刻反應可通過反應產物所產生的原子團或離子形式和氣壓來推斷。當W和Ta的氟化物和氯化物的氣壓彼此相比較時，W的氟化物的WF6的氣壓極高，而其它WCl5、TaF5和TaCl5幾乎具有相等的氣壓。因此，在CF4和Cl2的混合氣體中，W膜和Ta膜均被蝕刻。但是，當向這種混合氣體中加入適當量的O2時，CF4和O2彼此反應形成CO和F，且產生大量的F原子團或F離子。結果，具有高氟化物氣壓的W膜的蝕刻速率增加。另一方面，就Ta而言，即使F增加，蝕刻速率的增加也相對較小。另外，由于Ta與W相比易于氧化，所以Ta表面會被添加的O2氧化。由于Ta的氧化物不與氟化物或氯化物反應，所以Ta膜的蝕刻速率進一步降低。因此可使W膜和Ta膜的蝕刻速率不同并且可使W膜的蝕刻速率高于Ta膜的蝕刻速率。
隨后，如圖11A所示，第二摻雜處理被執行。在這種情況下，其劑量要小于第一摻雜處理的劑量并且在高加速電壓的條件下摻雜給予n-型導電性的雜質元素。例如，該處理可在加速電壓設置為70-120keV且劑量為1×1013原子/cm2的情況下執行，以使新雜質區在形成圖10B所示島狀半導體層的第一雜質區的內部形成。摻雜處理被執行使得第二種形狀的導電層5026-5031被用作雜質元素的掩膜且雜質元素還被添加到第一導電層5026a-5031a之下的區域。利用這種方式形成第三雜質區5032-5036。添加到第三雜質區的磷(P)濃度根據第一導電層5026a-5031a的錐形部分的厚度而具有平緩的濃度梯度。需要指出，在與第一導電層5026a-5031a的錐形部分重疊的半導體層中，雜質元素的濃度從第一導電層5026a-5031a的錐形部分的端部到內部略微下降，但幾乎保持相同的濃度。
如圖11B所示，第三蝕刻處理被執行。它利用CHF6蝕刻氣體以反應離子蝕刻法(RIE法)來執行。第一導電層5026a-5031a的錐形部分被部分蝕刻，并且第一導電層與半導體層重疊的區域通過第三蝕刻處理減少。第三形狀的導電層5037-5042(第一導電層5037a-5042a和第二導電層5037b-5042b)形成。在此，未被第三形狀的導電層5037-5042覆蓋的柵絕緣膜5007通過蝕刻變薄約20-50nm。
通過第三蝕刻處理，在第三雜質區5032-5036中，與第一導電層5037a-5042a重疊的第三雜質區5032a-5036a和第一雜質區與第三雜質區之間的第二雜質區5032b-5036b形成。
隨后，如圖11C所示，導電性類型與第一導電性類型相反的第四雜質區5043-5048在島狀半導體層5004中形成以用于形成P-溝道TFT。第二導電層5038b被用作雜質元素的掩膜，并且以自對準方式形成雜質區。在此，形成n-溝道TFT的島狀半導體層5003、5005和5006及印制電路部分5042的整個表面以抗蝕掩膜5200覆蓋。磷以不同的濃度分別加入雜質區5043-5048中。這些區域通過使用乙硼烷(B2H6)以離子摻雜法形成并且在任一區域中的雜質濃度為2×1020-2×1021原子/cm3。
通過到此為止的步驟，雜質區在相應的島狀半導體層中形成。與島狀半導體層重疊的第三種形狀的導電層5037-5041起到柵極的作用。導電層5042起到島狀源信號線的作用。
在去掉抗蝕掩膜5200之后是活化加在相應島狀半導體層中的雜質元素的步驟，以控制導電性類型。此步驟使用爐內退火爐以熱退火法來執行。另外，也可應用激光退火法或快速熱退火法(RTA法)。熱退火法在氧氣濃度為1ppm或更少最好為0.1ppm或更小的氮氣中且在400-700℃通常為500-600℃下執行。在實施例4中，熱處理是在500℃下執行4個小時。但是，在用于第三導電層5037-5042的印制電路材料不耐熱的情況下，最好在形成層間絕緣膜(含硅以作為其主要成份)之后再執行活化以保護印制線路等。
另外，在300-450℃下的1-12個小時的熱處理在含氫3-100％的氣體中進行，并且執行氫化島狀半導體層的步驟。此步驟是通過熱活化氫而終止半導體層中的懸掛空鍵的步驟。等離子氫化(使用通過等離子體活化的氫)可作為另一種氫化方式來執行。
接著，如圖12A所示，厚度為100-200nm的第一層間絕緣膜5055由氮氧化硅膜構成。在其上形成由有機絕緣材料制成的第二層間絕緣膜5056。接觸孔則相對于第一層間絕緣膜5055、第二層間絕緣膜5056而形成，且柵絕緣膜5007、相應的印制電路(包括連接印制電路和信號線)5057-5062和5064通過圖案形成法形成，隨后，與連接印制電路5062接觸的像素電極5063通過圖案形成法形成。
接著，由有機樹脂制成的薄膜被用于第二層間絕緣膜5056。作為有機樹脂，聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯、BCB(苯并環丁烯)等可被使用。特別是，由于第二層間絕緣膜5056具有一定的整平意義，因此在整平時希望使用丙烯。在實施例4中，丙烯膜形成的厚度要使TFT形成的臺階部分可被充分地整平。其厚度最好制成1-5μm(最好為2-4μm)。
在接觸孔形成時，使用是的干蝕刻或濕蝕刻，并且可分別形成觸到n型雜質區5017、5018、5021和5023-5025或p型雜質區5043-5048的接觸孔、觸到印制電路5042的接觸孔、觸到電源線(未示出)的接觸孔和觸到柵極(未示出)的接觸孔。
另外，通過濺射連續形成100nm厚Ti膜、含Ti的300nm厚鋁膜和150nm厚Ti膜的三層結構的疊層膜通過圖案形成法制成希望的形狀，由此產生的疊層膜被用作印制電路(包括連接印制電路和信號線)5057-5062和5064。當然也可使用其它導電膜。
而且，在實施例4中，MgAg膜形成的厚度是110nm，并且執行圖案形成法以形成像素電極5063。像素電極5063的排列可以接觸和重疊連接印制電路5062以便能進行接觸。這個像素電極5063對應于EL元件的陽極(圖12A)。
接著，如圖12B所示，含硅的絕緣膜(在實施例4中是氧化硅膜)形成的厚度為500nm，開口部分在對應于像素電極5063的位置形成，隨后形成起到存儲體(bank)作用的第三層間絕緣膜5065。在形成開口部分時，錐形的側壁可通過使用濕蝕刻容易地形成。如果開口部分的側壁足夠平，則由于臺階部分引起的EL層的損害會成為一個大問題。
通過使用真空氣化法，不暴露于大氣中，EL層5066和陰極(透明電極)5067可連續相鄰形成。需要指出，EL層5066的膜厚可設置為80-200nm(一般在100至200nm之間)，并且陰極5067的厚度可由ITO膜形成。
EL層5066和陰極相對于對應紅色的像素、對應綠色的像素和對應蘭色的像素而依次形成。但是，EL層不耐溶液，因此EL層和陰極必須相對于每種彩色不使用光刻技術來形成。最好使用金屬掩膜覆蓋所希望的像素之外的區域，并且只在必要的位置有選擇地形成EL層和陰極。
換言之，首先使掩膜覆蓋除了對應于紅色的像素之外的所有像素，并使用該掩膜有選擇地形成用于發射紅光的EL層。接著，使掩膜覆蓋除了對應于綠色的像素之外的所有像素，并使用該掩膜有選擇地形成用于發射綠光的EL層。類似地，使掩膜覆蓋除了對應于蘭色的像素之外的所有像素，并使用該掩膜有選擇地形成用于發射蘭光的EL層。需要指出，在此描述了所有不同掩膜的使用，但也可再用相同的掩膜。
這里使用的是形成對應于彩色RGB的三種EL元件的方法，但也可以使用一種組合白色光發射EL元件和彩色濾波器的方法；一種組合蘭色或蘭-綠色光發射EL元件和熒光體(熒光色轉換層CCM)的方法；一種使用透明電極作為陰極(相對電極)且將其與每個EL元件對應彩色RGB之一的EL元件重疊的方法，如此等等。
一種已知的材料可用作EL層5066。考慮到驅動電壓，最好使用有機材料作為該已知材料。例如，由空穴注入層、空穴遷移層、光發射層和電子注入層構成的四層結構可被用作EL層。
接著，陰極5067通過在具有柵極與同一柵信號線連接的開關TFT的像素上(同一行的像素)使用金屬掩膜而形成。需要指出，在實施例4中，盡管MgAg被用作陰極5067，但本發明并不限于此。其它已知材料也可用于陰極5067。
最后，由氮化硅膜制成的鈍化膜5068形成的厚度為300nm。鈍化膜5068的形成能夠使EL層5066免受濕氣等的影響，并可進一步增強EL元件的可靠性。
隨后。具有12B所示結構的EL顯示板得以完成。需要指出，在實施例4的EL顯示的制造過程中，源信號線由用于形成柵極的材料Ta和W形成，柵信號線由用于形成印制電路的材料Al形成，但也可使用不同的材料。
通過上述步驟形成的有源矩陣型電光器件中的TFT具有上柵極結構，但本實施例可容易地應用到下柵極結構的TFT和其它結構的TFT。
另外，在本實施例中使用的是玻璃襯底，但本發明并不限于此。諸如塑料襯底、不銹鋼襯底和單晶片的非玻璃襯底都可付諸實施。
順便說明，通過不僅在像素部分中而且在驅動電路部分中提供具有最適當結構的TFT，實施例4中的EL顯示板呈現出非常高的可靠性并使操作特性得以提高。另外，還可在結晶過程中加入金屬催化劑如Ni來提高結晶度。因而可以把源信號線驅動電路的驅動頻率設置為10MHz或更高。
首先，具有盡可能不降低操作速率而減少熱載流子注入的結構的TFT被用作形成驅動電路部分的CMOS電路的N-溝道TFT。需要指出，這里所指的驅動電路包括諸如移位寄存器、緩沖器、電平移位器、行順序驅動中的鎖存器和點順序驅動中的傳輸門電路這樣的電路。
在實施例4中，N-溝道TFT的有效層包括源區、漏區、與柵極重疊且柵絕緣膜夾在其間的LDD(輕摻雜漏極)區(Lov區)、不與柵極重疊且柵絕緣膜夾在其間的LDD(Loff區)和溝道形成區。
另外，不必特別擔心由于使用CMOS電路的P-溝道TFT的熱載流子注入而引起的性能降低，因此也不必專門形成LDD區。當然，作為防止熱載流子的措施，也可形成與n-溝道TFT類似的LDD區。
另外，當使用電流在溝道形成區中的兩個方向上流動的CMOS時，換句話說就是使用源區和漏區互換角色的CMOS時，LDD區最好在形成CMOS電路且夾著溝道形成區的N-溝道TFT的溝道形成區的兩邊形成。諸如在點順序驅動中使用的傳輸門電路這樣的電路可作為這樣的例子。另外，當使用在其中必須抑制載止電流值的CMOS電路時，形成CMOS電路的N-溝道TFT最好具有Lov區。諸如在點順序驅動中使用的傳輸門電路這樣的電路可作為這樣的例子。
需要指出，在實際中，在完成圖12B的狀態之后，最好使用具有良好氣密性且幾乎不起泡的保護膜(如疊層膜或紫外硬凝固樹脂膜)，或使用透明密封材料進行封裝(密封)以不暴露于大氣中。此時，通過在密封材料的內部加惰性氣體并且通過在密封材料中加干燥劑(如氧化鋇)可增加EL元件的可靠性。
另外，在通過封裝處理提高了氣密性之后，連接器(柔性印制電路FPC)被固定以連接從具有外部信號端的襯底上形成的電路或元件所引出的端點。隨后則完成了最終的產品。產品準備裝運的這種狀態被稱作整個這個說明書中的電光器件。
而且，根據實施例4所示的過程，制造電光器件所需的光掩膜數可以減少。由此可縮短處理過程，并且降低制造成本且提高產量。[實施例5]
在此，圖9表示根據本發明的電光器件的像素部分的詳細截面結構。
在圖9中，在襯底4501上提供的開關TFT4502通過過使用根據實施例5的N-溝道TFT形成。在這個實施例中，盡管使用雙柵極結構，但由于在結構和制造過程上沒有大的差別，所以也就省去對其的解釋。但是，兩個TFT實際上彼此依次連接的結構是通過采用雙柵極結構而獲得的，且具有降低載止電流值的優點。需要指出，盡管在本實施例中采用的是雙柵極結構，但也可采用單柵極結構，或采用三柵極結構或具有更多柵極的多柵極結構。另外，它也可通過使用P-溝道TFT來形成。
另外，EL驅動TFT4503通過使用N-溝道TFT形成。開關TFT4502的漏極印制電路4504通過一個印制電路(圖中未示出)電連接至EL驅動TFT4503的柵極4506。
在電光器件的驅動電壓較高(10V或更高)的情況下，驅動電路TFT，尤其是N-溝道TFT非常可能因熱載流子等而引起性能下降。因此，采用下面的這種結構是非常有效的，在該結構中，LDD區(GOLD(柵極重疊輕摻雜)區)在N-溝道TFT的漏極側或在源極和漏極側提供以通過柵絕緣膜與柵極重疊。在驅動電壓較低(10V或更小)的情況下，不用擔心因熱載流子而引起的性能降低，因而也就不必提供GOLD區。但是，相對于像素部分中的開關TFT4502來說，采用下面的這種結構是非常有效的，即LDD區在N-溝道TFT的漏極側或在源極和漏極側提供以利用柵絕緣膜而不與柵極重疊，以減小載止電流。此時，對于EL驅動TFT4503而言，不必提供LDD區，但是，當LDD區在開關TFT4502中形成時，專用(專用)掩膜必須覆蓋具有掩蝕膜的EL驅動TFT4503的部分。因而，在實施例5中，形成的EL驅動TFT4503的結構與開關TFT4502的結構相同，從而減少了掩膜數。
在本實施例中，盡管EL驅動TFT4503所示為單柵極結構，但也可采用依次彼此連接多個TFT的多柵極結構。另外，也可采用以下的這種結構，即多個TFT彼此并聯以基本上把溝道形成區分為多個部分，從而高效率地進行熱輻射。這種結構作為一種防止因熱而引起性能降低的防范措施是有效的。
另外，包含通過絕緣膜與EL驅動TFT4503的漏極印制電路4512部分重疊的EL驅動TFT4503的柵極4506和存儲電容器的印制電路(圖中未示出)在該區域中形成。存儲電容器的作用是存儲施加到EL驅動TFT4503的柵極4506的電壓。
第一層間絕緣膜4514配置在開關TFT4502和EL驅動TFT4503上，并且由樹脂絕緣膜制成的第二層間絕緣膜4515在其上形成。
參考數字4517表示由具有高反射性的導電膜構成的像素電極(EL元件的陰極)。該像素電極被形成以與EL驅動TFT4503的漏區部分重疊且電連接該漏區。作為像素電極4517，最好使用低電阻的導電膜，如鋁合金薄膜、銅合金薄膜或銀合金薄膜或是它們的疊層膜。當然，也可采用使用其它導電膜的疊層結構。
隨后，有機樹脂膜4516在像素電極4517上形成且面對像素電極4517的部分利用圖案形成法形成EL層4519。在此，盡管在圖中未示出，但對應于每種彩色R(紅色)、G(綠色)和B(蘭色)的光發射層可以形成。π-共軛聚合物材料可被用作用于光發射層的有機EL材料。該聚合物材料的典型例子包括聚對苯撐亞乙烯(PPV)(polyparaphenylene vinylene)、聚乙烯咔唑(PVK)(polyvinyl carbazole)和聚芴(polyfluorene)。
另外，通過在第二層間絕緣膜4515和有機樹脂膜4516之間再加一層絕緣膜，就在形成場致發光層的區域之下的TFT的排列也是可能的。因此，當驅動TFT的占有面積增加時也可配置大的場致發光層。
盡管存在各種類型的作為PPV型的有機EL材料，但也可使用EuroDisplay，Proceeding，1999，p.33-37的H.Shenk，H.Becker，O Gelsen，E.Kluge，W.Kreuder，和H.Spreitzer的“用于光發射二極管的聚合物””中或日本專利申請已公開No.Hei10-92576中公開的材料。
作為一種專門的光發射層，氰基聚苯撐亞乙烯(cyanopolyphenylenevinylene)適用于發射紅光的光發射層，聚苯撐亞乙烯(polyphenylenevinylene)適用于發射綠光的光發射層，且聚苯撐亞乙烯或聚烷基苯撐(polyalkylphenylene)適用于發射蘭光的光發射層。膜厚適于在30-150nm之間(最好為40-100nm)。
但是，上面的例子是可用于光發射層的有機EL材料的例子，本發明并不是必須受限于此。EL層(在其中執行光發射及其載流子運動的層)可通過自由地組合光發射層、電荷遷移層和電荷注入層來形成。
例如，盡管本實施例示出了聚合物材料用于光發射層的例子，但也可以使用低分子有機EL材料。還可以使用諸如碳化硅的無機材料作為電荷遷移層或電荷注入層。一種熟知的材料可被用作有機EL材料或無機材料。
在陽極4523形成的時候，EL元件4510得以完成。順便說明，EL元件4510在此表示由像素電極(陰極)4517、光發射層4519、陽極4523和存儲電容器(未示出)形成的存儲電容器。
在本實施例中，還在陽極4523上提供鈍化膜4524。作為鈍化膜4524，氮化硅膜或氮氧化硅膜正是所希望的。其目的是把EL元件與外界隔開，并且具有防止因有機EL材料的氧化而引起的性能降低以及抑制從有機EL材料排氣的雙重意義。這樣做可以提高電光器件的可靠性。
如上所述，實施例5中描述的電光器件包括具有相當低的截止電流值的開關TFT和抗熱載流子注入的EL驅動TFT。因而可獲得具有高可靠性的電光器件并且可進行優良的圖象顯示。
在具有實施例5中所述結構的EL元件的情況下，在光發射層4519中產生的光可如箭頭所示地以相反方向被輻射到在其上形成TFT的襯底上。因此，如果增加構建像素部分的元件數目，則把該電光器件應用于本發明是有效的，這是因為不必擔心孔徑率的降低。[實施例6]盡管在實施例1-3中描述的本發明電光器件的像素部分通過使用靜態存儲器(靜態RAMSRAM)作為存儲電路來構建，但存儲電路并不只限于SRAM。也可采用動態存儲器(動態RAMDRAM)等作為可適用于本發明的電光器件的像素部分的存儲電路。在本實施例中，將描述通過使用這種存儲電路構建電路的例子。
圖8示出了DRAM被用于在像素中排列的存儲電路Al-A3和B1-B3的例子。其基本結構與實施例1所示的電路相同。至于用于存儲電路Al-A3和B1-B3的DRAM而言，可使用通用結構的DRAM。在本實施例中，使用并顯示的是由反相器和電容構成的簡單結構的DRAM。
源信號線驅動電路的操作與實施例1中的情況相同。在此，與SRAM不同，在DRAM的情況下，由于每個特定周期都需要重新寫入存儲電路(此操作在以下被稱作刷新)，所以包括了刷新TFT801-803。該刷新以這樣的方式執行，即在顯示靜止圖象的周期中(存儲在存儲電路中的數字圖象信號被重復讀出且顯示被執行的周期)的某個定時分別導通刷新TFT801-803，并且像素部分中的電荷被反饋回到存儲電路側。
另外，盡管并未專門示出，但作為另一種類型的存儲電路，本發明的電光器件的像素部分可通過使用鐵電存儲器(鐵電RAMFeRAM)構建。FeRAM是具有等于SRAM或DRAM的寫速度的非易失性存儲器，并且通過使用其低寫入電壓的特征等可進一步降低本發明的電光器件的電功耗。另外，像素部分也可通過快速存儲器等構建。[實施例7]通過本發明的驅動電路制成的有源矩陣半導體顯示設備具有各種用途。在本實施例中，將給出關于結合由本發明的驅動電路制成的顯示設備的電子器件的描述。
下面可給出這些顯示設備的例子便攜式信息終端(如電子圖書、移動計算機和便攜式電話)、攝像機、數碼相機、個人計算機和電視。它們的例子在圖15和16中示出。
圖15A是便攜式電話，它包括主體2601、音頻輸出部分2602、音頻輸入部分2603、顯示部分2604、操作開關2605和天線2606。本發明可應用于顯示部分2604。
圖15B是攝像機，它包括主體2611、顯示部分2612、音頻輸入部分2613、操作開關2614、電池2615和圖象接收部分2616。本發明可應用于顯示部分2612。
圖15C是移動計算機或便攜式信息終端，它包括主體2621、攝像部分2622、圖象接收部分2623、操作開關2624和顯示部分2625。本發明可應用于顯示部分2625。
圖15D是頭戴式顯示器，它由主體2631、顯示部分2632和支架部分2633構成，本發明可應用于顯示部分2632。
圖15E是電視，它包括主體2641、揚聲器2642、顯示部分2643、接收裝置2644和放大設備2645。本發明可應用于顯示部分2643。
圖15F是便攜式電子圖書，它包括主體2651、顯示裝置2652、存儲介質2653、操作開關2654和天線2655。該電子圖書用于顯示存儲在迷你盤(MD)或DVD(數字多用盤)中的數據，或顯示利用天線接收的數據。本發明可應用于顯示部分2652。
圖16A是個人計算機，它包括主體2701、圖象輸入部分2702、顯示設備2703和鍵盤2704。本發明可應用于在有源矩陣襯底上配備的顯示部分2703。
圖16B是采用記錄節目的記錄介質的播放器，它包括主體2711、顯示部分2712、揚聲器部分2713、記錄介質2714和操作開關2715。需要指出，此播放器使用DVD(數字多用盤)、CD等作為記錄介質欣賞音樂和電影、玩游戲并連接因特網。本發明可應用于顯示部分2612。
圖16C是數碼相機，它包括主體2721、顯示部分2722、鏡片2723、操作開關2724和圖象接收部分(圖中未示出)。本發明可應用于顯示部分2722。
圖16D是單目頭戴式顯示器，它包括顯示部分2731和帶狀部分2732。本發明可應用于顯示部分2731。
如上所述，根據本發明，數字圖象信號通過使用在每個像素內部排列的多個存儲電路進行存儲，這樣，在顯示靜止圖象時，存儲在存儲電路中的數字圖象信號可在每一幀周期中重復使用，并且在連續執行靜止圖象顯示時，可停止源信號線驅動電路。因此，本發明可以大大降低整個電光器件的電功耗。
權利要求
1.一種具有多個像素的發光器件，所述多個像素中的每個像素均包括多個存儲電路。
2.一種具有多個像素的發光器件，所述多個像素中的每個像素均包括n×m個存儲電路，用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號。
3.一種具有多個像素的發光器件，所述多個像素中的每個像素包括一個源信號線、n(n是一個自然數，2≤n)個寫柵信號線、n個讀柵信號線、n個寫晶體管、n個讀晶體管、用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特數字圖象信號的n×m個存儲電路、n個寫存儲電路選擇部分、n個讀存儲電路選擇部分、一個電源線、一個EL驅動晶體管和一個EL元件，其中所述n個寫晶體管的每個柵極電連接至所述n個寫柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至所述源信號線，另一個則電連接至所述n個寫存儲電路選擇部分的任一不同信號輸入部分；所述n個寫存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸出部分，所述m個信號輸出部分分別電連接至所述不同的m個存儲電路的信號輸入部分；所述n個讀存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸入部分，所述m個信號輸入部分分別電連接于所述不同的m個存儲電路的信號輸出部分；以及所述n個讀晶體管的每個柵極都電連接至所述n個讀柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至所述n個讀存儲電路選擇部分的任一不同信號輸出部分，另一個則電連接至所述EL驅動晶體管的柵極，所述EL驅動晶體管的源區和漏區之一電連接至所述電源線，另一個則電連接至所述EL元件的一個電極。
4.一種具有多個像素的發光器件，所述多個像素中的每個像素包括n個(n是一個自然數，2≤n)源信號線、一個寫柵信號線、n個讀柵信號線、n個寫晶體管、n個讀晶體管、用于存儲m幀(m是一個自然數；1≤m)的n-比特數字圖象信號的n×m個存儲電路、n個寫存儲電路選擇部分、n個讀存儲電路選擇部分、一個電源線、一個EL驅動晶體管和一個EL元件，其中所述n個寫晶體管的每個柵極都電連接至所述寫柵信號線，源區和漏區之一電連接至所述n個源信號線的任意不同之一，另一個則電連接至所述n個寫存儲電路選擇部分的任一不同信號輸入部分；所述n個寫存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸出部分，所述m個信號輸出部分分別電連接至所述不同的m個存儲電路的信號輸入部分；所述n個讀存儲電路選擇部分中的每一個都包括m個信號輸入部分，所述m個信號輸入部分分別電連接至所述不同的m個存儲電路的信號輸出部分；所述n個讀晶體管的每個柵極都電連接至所述n個讀柵信號線的任意不同之一，源區和漏區之一電連接至所述n個讀存儲電路選擇部分的任一不同信號輸出部分，另一個則電連接至EL驅動晶體管的柵極，所述EL驅動晶體管的源區和漏區之一電連接至所述電源線，且另一個電連接至所述EL元件的一個電極。
5.根據權利要求3或4的發光器件，其中每個所述寫存儲電路選擇部分選擇所述m個存儲電路之任一個，且電連接至所述寫晶體管的所述源區和所述漏區之一以把所述數字圖象信號寫入所述存儲電路中；并且每個所述讀存儲電路選擇部分選擇在其中存儲了所述數字圖象信號的所述存儲電路之任一個，且電連接至所述讀晶體管的所述源區和所述漏區之一以讀出所述存儲的數字圖象。
6.根據權利要求3的發光器件，還包括移位寄存器，用于根據時鐘信號和起始脈沖按順序輸出取樣脈沖；第一鎖存電路，用于根據取樣脈沖存儲所述n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號；第二鎖存電路，保存在所述第一鎖存電路中的所述n-比特數字圖象信號被傳送到該第二鎖存電路；和比特信號選擇開關，用于針對每個比特按順序選擇傳送到所述第二鎖存電路的所述n-比特數字圖象信號并用于將所述n-比特數字圖象信號輸出到所述源信號線。
7.根據權利要求4的發光器件，還包括移位寄存器，用于根據時鐘信號和起始脈沖按順序輸出取樣脈沖；和第一鎖存電路，用于根據所述取樣脈沖存儲所述n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號的1-比特數字圖象信號并用于把所述1-比特數字圖象信號輸出到所述源信號線。
8.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述存儲電路是靜態存儲器(SRAM)。
9.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
10.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述存儲電路是動態存儲器(DRAM)。
11.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述存儲電路是在從包含玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底和單晶片的組中選擇的之一上形成的。
12.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述發光器件是場致發光顯示器件。
13.根據權利要求1-4之任一個的發光器件，其中所述發光器件被結合在從包含攝像機、個人計算機、便攜式電話、頭戴式顯示器、數碼相機和便攜式電子圖書的組中選擇的之一中。
14.一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號顯示圖象的發光器件的驅動方法，所述發光器件包括一源信號線驅動電路、一柵信號線驅動電路和多個像素，所述方法包括在所述源信號線驅動電路中，從移位寄存器電路輸出取樣脈沖并把所述取樣脈沖輸入到鎖存電路中；在所述鎖存電路中，根據所述取樣脈沖保存所述數字圖象信號；把所述數字圖象信號傳送到源信號線；從所述柵信號線驅動電路輸出柵信號線選擇脈沖并選擇一柵信號線；在所述柵信號線被選的一行把從所述源信號線輸入的所述n-比特數字圖象信號寫入存儲電路中；及讀出在所述多個像素的每個像素中的所述存儲電路中存儲的所述n-比特數字圖象信號。
15.一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號顯示圖象的發光器件的驅動方法，所述發光器件包括一源信號線驅動電路、一柵信號線驅動電路和多個像素，所述方法包括在所述源信號線驅動電路中，從移位寄存器電路輸出取樣脈沖并把所述取樣脈沖輸入到鎖存電路中；在所述鎖存電路中，根據所述取樣脈沖保存所述數字圖象信號；把所述數字圖象信號傳送到源信號線；從所述柵信號線驅動電路輸出柵信號線選擇脈沖，并從第一行開始按順序選擇所述柵信號線；且從所述第一行開始按順序把所述n-比特數字圖象信號寫入所述多個像素的每個像素中。
16.一種用于使用n-比特(n是一個自然數，2≤n)數字圖象信號顯示圖象的發光器件的驅動方法，所述發光器件包括一源信號線驅動電路、一柵信號線驅動電路和多個像素，所述方法包括在所述源信號線驅動電路中，從移位寄存器電路輸出取樣脈沖并把所述取樣脈沖輸入到鎖存電路中；在所述鎖存電路中，根據所述取樣脈沖保存所述數字圖象信號；把所述數字圖象信號傳送到源信號線；從所述柵信號線驅動電路輸出柵信號線選擇脈沖，并選擇任意一個柵信號線；而且在所述柵信號線被選的任意一行把所述n-比特數字圖象信號寫入所述多個像素中的每個像素中。
17.根據權利要求14的發光器件的驅動方法，其中在靜止圖象的顯示周期中，存儲在所述存儲電路中的所述n-比特數字圖象信號被重復讀出以顯示所述靜止圖象，并且停止所述源信號線驅動電路。
18.根據權利要求14-16之任一個的驅動方法，其中所述發光器件是場致發光顯示器件。
19.根據權利要求14-16之任一個的驅動方法，其中所述發光器件被結合在從包含攝像機、個人計算機、便攜式電話、頭戴顯示器、數碼相機和便攜式電子圖書的組中選擇的之一中。
全文摘要
在用于通過使用n－比特(n是自然數)數字圖象信號執行圖象顯示的電光器件中,一個像素包括n×m(m是自然數)個存儲電路,并具有在該像素中存儲m幀數字圖象信號的功能(在附圖所示的例子中,n=3,m=2,且存儲電路A1－A3和B1－B3存儲3比特x2幀的信號)。因此,在靜止圖象的顯示中,一次存入存儲電路中的數字圖象信號被重復讀出并且每幀的顯示被執行,從而使源信號線驅動電路的驅動在顯示期間停止。因而降低了該電光器件的電功耗。
文檔編號G09G3/32GK1349260SQ0113850
公開日2002年5月15日 申請日期2001年8月8日 優先權日2000年8月8日
發明者小山潤 申請人:株式會社半導體能源研究所