[发明专利]电致发光显示器件、驱动方法和带有电致发光显示器件的电子设备

说明书

本发明涉及一种通过在基底上构造半导体器件(即由半导体薄膜制成的器件)而形成的EL(电致发光)显示器件，还涉及EL显示器件用作显示板(显示部分)的电子设备(电子器件)。

近年来，在基底上形成TFT的技术有了很大发展，并在有源矩阵型显示器方面的应用也有进展。尤其是利用多晶硅膜的TFT电子场效应迁移率比利用非晶硅膜的传统的TFT高，并且可以高速工作。因此，可以通过与象素一起形成在同一基底上的驱动电路控制象素，虽然传统的做法是通过形成在基底以外的驱动电路控制象素。

有源矩阵型显示器引起广泛注意的原因是它具有各种优点，如通过在同一基底上构造各种电路或元件而使制作成本降低，显示器件的尺寸缩小，产量增加，运费减少。

传统的有源矩阵型EL显示器的象素具有如图3所示的结构。在图3中，标号301表示一个用作开关元件(以下称作开关TFT)的TFT，302表示一个用作控制供应给EL元件303的电流的元件(电流控制元件)的TFT(以下称作电流控制TFT)，304表示一个电容器(储存容量)。开关TFT 301与栅极线305和源极线306(数据线)相连。电流控制TFT 302的漏极与EL元件相连，源极与电流馈电线307相连。

当选择栅极线305时，栅极开关TFT 301打开，然后源极线306的数据信号被储存到电容器304，并且电流控制TFT 302的栅极被打开。开关TFT 301的栅极关闭后，电流控制TFT 302的栅极由储存在电容器304中的电荷保持打开。在此间隔中EL元件303发光。EL元件303的发光量根据电流量改变。

此时，供应给EL元件303的电量受电流控制TFT 302的栅极电压控制。如图4所示。

图4(A)是电流控制TFT的晶体管特性曲线。标号401被称作Id-Vg特性(或Id-Vg曲线)。此处，Id是漏电流，Vg是栅压。从此曲线中可以得到对应于任意栅压的电流。

当EL元件被驱动时利用Id-Vg特性曲线的虚线402所示的区域。虚线402的闭合区域的放大图示于图4(B)。

在图4(B)中，斜线所示的区域被称作亚阈值区域。实际上，它表示一个栅压接近或小于阈值电压(Vth)的区域。漏极电流根据此区域中栅压的变化呈指数规律的变化。利用这种区域通过栅压控制电流。

通过打开开关TFT 301输入象素的数据信号首先被储存到电容器304，数据信号直接作用电流控制TFT 302的栅极电压。此时，关于栅压的漏电流根据图4(A)中的Id-Vg特性曲线一对一地确定。即给定电流流经对应于数据信号的EL元件303，EL元件303发射发光量对应于电流量的光。

EL元件的发光量受数据信号的控制，如上所述，并因而进行灰度显示。这就称为模拟灰度法，在该方法中，通过改变信号的幅度来进行灰度显示。

但是也有一个缺点，即模拟灰度显示法在TFT的特性可变性上表现得非常力不从心。例如，假设开关TFT的Id-Vg特性不同于显示相同灰度的邻近象素的开关TFT的Id-Vg特性(即向着正或负侧漂移)。

在此情形中，虽然依据于可变性的水平，但开关TFT的漏电流彼此不同，并因而可以把不同的栅压施加给每个象素的电流控制TFT。换言之，不同的电流流经每个EL元件，并因而发射不同的光量，并且不能实现相同灰度水平的显示。

另外，即使把相同的栅压提供给每个象素的电流控制TFT，如果电流控制TFT的Id-Vg特性有可变性，则不能输出相同的漏电流。另外，从图4(A)中清楚地看到，利用一个漏电流根据栅压的变化呈指数变化的区域，并且因此将发生一种情况：如果Id-Vg特性最轻微地移动，输出的电流量将变得非常不同，即使施加相同的栅压。如果这样，相邻象素在EL元件的发光量上将有很大的不同。

实际上，开关TFT和电流控制TFT的每个可变性协同工作，并且将被施以严格的条件。正如上述所述，模拟灰度法对TFT的特性可变性非常敏感，并已导致对实现传统有源矩阵型EL显示器件的多色显示有障碍。

考虑了上述问题之后产生了本发明，因而本发明的目的在于提供一种能够进行清晰的多灰度彩色显示的有源矩阵型EL显示器件。本发明的另一个目的在于提供一种配置有这种有源矩阵型EL显示器件的高性能的电子设备。

本申请人认为，要设计一种不影响TFT可变性的象素结构，数字灰度法好于传统的模拟灰度法，数字灰度法中电流控制TFT只用作供应电流的开关元件，模拟灰度法中EL元件的发光量通过控制电流而控制。