[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及具有晶体管的半导体器件及其驱动方法。进一步，本发明涉及具有半导体器件的有源矩阵发光器件及其驱动方法，该半导体器件具有在绝缘体例如玻璃或塑料上形成的薄膜晶体管(以下简称TFT)。本发明还涉及使用这类发光器件的电子设备。

背景技术

近年来使用发光元件例如电致发光(EL)元件的显示器件的研制很活跃。由于是自发光，因此发光元件可见度高且不需要背景光，背景光在液晶显示器(LCD)等中是必要的，由此能够减小这类器件的厚度。并且，该发光器件几乎没有视角度限制。

术语EL元件指具有发光层的元件，在发光层中可以获得通过施加电场产生的发光。当从单重激发态(荧光)返回基态以及从三重激发态(磷光)返回基态时发光层发出光。本发明的发光器件可以使用上述任何一种发光类型。

EL元件一般具有层叠结构，其中发光层夹在一对电极(阳极和阴极)之间。给出由阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层以及阴极构成的层叠结构作为典型结构。此外，还存在具有在阳极和阴极之间按顺序依次层叠的如下层的结构：空穴注入层、空穴传输层、发光层以及电子传输层；空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层。上述任一种结构都可以用作本发明的发光器件使用的EL元件结构。而且，发光层内还可以掺入荧光颜料等。

这里，在EL元件的阳极和阴极之间形成的所有层通常都称为“EL层”。前面提到的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、以及电子注入层全都包括在EL层的范畴内，由阳极、EL层以及阴极构成的发光元件称为EL元件。

一般发光器件中的像素结构展示图8中。注意使用EL显示器件用作为典型的发光器件的例子。图8中所示的像素具有源极信号线801、栅极信号线802、开关TFT 803、驱动器TFT 804、电容器装置805、EL元件806、电流源线807以及电源线808。

下面解释各个部分之间的连接关系。这里使用的术语TFT指具有栅极、源极以及漏极的三端元件，但是由于TFT的结构难以清楚区分源极和漏极。因此当解释元件之间的连接时，一端，即源极或漏极指第一电极，另一端指第二电极。在需要定义各个元件关于TFT的开关状态(例如，当解释TFT的栅极和源极之间的电压时)的电位的情况下使用术语源极和漏极。

而且，TFT导通态是指这样一种状态，其中TFT的栅极和源极之间的电压超过TFT的阈值，电流在源极和漏极之间流动。TFT截止是指这样一种状态，其中TFT的栅极和源极之间的电压小于TFT的阈值，没有电流在源极和漏极之间流动。注意有这样一种情况，其中即使TFT的栅极和源极之间的电压小于阈值，仍有微量电流，称为漏电流在源极和漏极之间流动。但是，该状态同样以截止态对待。

开关TFT803的栅电极连接到栅极信号线802，开关TFT803的第一电极连接到源极信号线801，以及开关TFT803的第二电极连接到驱动器TFT804的栅电极。驱动器TFT804的第一电极连接到电流源线807，以及驱动器TFT804的第二电极连接到EL元件806的第一电极。EL元件806的第二电极连接到电源线808。在电流源线807和电源线808之间存在相互电位差。而且，为了在发光期间保持驱动器TFT 804的栅极和源极之间的电压，可以在驱动器TFT 804的栅电极和具有固定电位的线之间形成电容器装置805，具有固定电位的线如电流源线807。

如果脉冲输入到栅极信号线802且开关TFT 803导通，那么输入到源极信号线801的图像信号输入到驱动器TFT 804的栅电极。驱动器TFT 804的栅极和源极之间的电压和驱动器TFT804的源极和漏极之间流动的电流量(以下称为漏电流)由输入图像信号的电位决定。该电流提供给EL元件806，EL元件806发光。

由多晶硅(以下称为P-Si)形成的TFT比由非晶硅(以下称为A-Si)形成的TFT具有更高的场效应迁移率，且导通电流大，因此很适合用作发光器件中使用的晶体管。

相反，由P-Si形成的TFT由于晶粒边界的缺陷具有电特性易于离散(dispersion)的问题。

如果TFT阈值有离散，例如图8中的驱动器TFT 804的阈值每一像素有离散，由于对应于TFT阈值离散，TFT的漏电流值离散，那么即使相同的图像信号输入到不同的像素，EL元件806的亮度也将有差异。这对于使用模拟灰度方法的显示器件尤其成为一个问题。

最近已经提出可以纠正这类TFT的阈值离散。图10所示结构可以作为这种提议的一个例子(参考专利文献1)。

[专利文献1]国际公开号99-48403小册子(p.25，图3，图4)。