CN1133972C - 电光装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个包括多个EL元件的像素的电光装置，其中所述电光装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来提供灰度显示；所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；所述第一电极被保持在恒电位；以及所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向。

Description

电光装置
本发明涉及一种通过在底板上制备EL元件而制成的EL(场致发光)显示装置(一种电光装置)。更具体地说，本发明涉及利用半导体元件(一种使用半导体薄膜的元件)的EL显示装置。此外，本发明涉及一种在其显示部分中利用EL显示装置的电子装置。
近年来，用于在底板上形成TFT的技术有了大的改进，并且其在有源阵列型显示装置中的应用不断发展。特别是，利用多硅膜的TFT具有比在利用常规的无定形硅膜的TFT中可获得的场效应迁移率较高的场效应迁移率，借以使TFT可以在较高的操作速度下运行。因此，在底板外部的驱动电路上进行的像素控制可以在作为像素被在同一底板上形成的驱动电路上进行。
通过在同一底板上制备各种电路和元件，这种有源阵列型显示装置可以获得许多优点，例如降低制造成本，减少显示装置的尺寸，提高产量，减少数据处理量等。
此外，对于具有EL显示装置作为自发光元件的有源阵列型EL显示装置的研究正在蓬勃发展。EL显示装置被称为有机EL显示装置(OELD)或者有机发光二极管(OLED)。
EL显示装置是自发光型的，其和液晶显示装置不同。EL元件被以这样的方式构成，其中EL层被夹在一对电极之间。不过，EL层一般具有多层结构。一般地说，由Eastman Kodak公司的Tang等提出“正空穴输送层/发光层/电子输送层”的多层结构可以作为一种典型的结构。这种结构具有极高的发光效率，因而，正在进行研究和研制的几乎所有的EL显示装置都使用这种结构。
此外，也可以使用这样的结构，例如可以按照顺序在像素电极上形成正空穴注入层/正空穴输送层/发光层/电子输送层，或者按照顺序在像素电极上形成正空穴注入层/正空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层。荧光色素或其类似物可以被掺杂在发光层中。
在本说明中，所有被提供在一对电极之间的层被统称为EL层。因而，正空穴注入层，正空穴输送层，发光层，电子输送层，电子注入层或其类似物都被包括在EL层中。
然后一个预定的电压从一对电极被加于具有上述结构的EL层上，使得在光发射层中发生载流子的重新组合，因而发光。附带说明，在本说明中，使EL元件发光这个事实被表述为EL元件被驱动。此外，在本说明中，阳极，由EL层制成的发光元件和阴极被称为EL元件。
在EL显示装置的实际应用中的一个问题是由EL层的劣化而导致的EL元件的低的寿命。作为影响EL层的寿命的因素，可以包括驱动EL显示装置的装置的结构，构成EL层的有机的EL材料的特性，电极的材料以及在制造过程中的条件等。
除去上述因素之外，近来引起注意的影响EL层的寿命的一个因素是用于驱动EL显示装置的方法。
按照常规，为了使EL元件发光，一般使用的方法是，对两个电极即夹着EL元件的阳极和阴极施加直流电流。下面参照图16解释常规的数字式分时灰度显示。此处说明利用n位数字驱动系统提供2n个灰度全色显示的情况。
图15表示EL显示像素部分的结构。接收门信号的门信号线(G1到Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT1501的控制极相连。此外，被包括在每个像素中的开关TFT1501的源极区域或漏极区域中的一个和源信号线(也叫做数据信号线)(S1到Sn)相连，同时另一个电极和被包括在每个像素中的EL驱动TFT1504的控制极以及被包括在每个像素中的电容器1508分别相连。
被包括在每个像素中的EL驱动TFT1504的源极区域和漏极区域中的一个和电源线(V1到Vn)相连，而另一个和EL元件1506相连。电源线(V1到Vn)的电位被当作电源的电位。注意，电源线(V1到Vn)和被包括在每个像素中的电容器1508相连。注意，数字数据信号指的是数字视频信号。
EL元件1506包括阳极和阴极和被提供在阳极和阴极之间的EL层。在阳极和EL驱动TFT1504的源极区域以及漏极区域相连的情况下，即在阳极是像素电极的情况下，作为相反电极的阴极被保持为恒定的电位；与此相反，在阴极和EL驱动TFT1504的源极区域或漏极区域相连的情况下，即在阴极是像素电极的情况下，作为相反电极的阳极被保持为恒定的电位。
此外，在本说明中，相反电极的电位被叫做静止电位。注意，对相反电极给予静止电位的电源被叫做静止电源。需要使阳极的电位高于对阴极施加的电位。因此，静止电位按照这样的事实而改变，即，相反电极是阳极或阴极。例如，在相反电极是阳极的情况下，需要设置静止电位高于电源电位。与此相反，在相反电极是阴极的情况下，需要设置静止电位高于电源电位。
在相反电极的静止电位和像素电极的电源电位之间的电位差是EL驱动电压，并且所述EL驱动电压被施加于EL层上。
图16表示在常规的EL显示装置中利用直流电流的数字方式的定时图。首先，一个帧周期被分为n个子帧周期(SF1到SFn)。注意，一个帧周期是指在像素部分中的所有的像素显示一个图像的周期(F)。在通常的EL显示装置中，提供其中振荡频率是60Hz或更高的帧周期，即，提供每秒有60个或更高的帧周期，使得在一秒内有60个或更高的图像被显示。当在一秒内显示的图像数等于或小于60时，图像的闪烁例如抖动等现象在视觉上是显著的。注意，一个帧周期被再分为多个周期的每个周期叫做子帧周期。随着灰度值的数量的增加，一个帧周期的分割次数也增加，因而驱动电路必须以高的频率驱动。
一个子帧周期被分为寻址周期(Ta)和维持周期(Ts)。寻址周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数据所需的时间，而维持周期(也被叫做发光周期)是EL元件发光的周期。
被包括在每个子帧周期(SF1-SFn)中的寻址周期的长度是相同的。分别被包括在子帧周期SF1到SFn中的维持周期(Ts)分别被设置为Ts1到Tsn。
维持周期的长度被设置为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-1)＝20∶2-1∶2-2∶......2-(n-2)∶2-(n-1)。不过，维持周期SF1到SFn出现的次序可以是任意的。利用这种维持周期的组合，可以提供2n个灰度值的所需的灰度显示。
首先，在寻址周期，电源线(V1-Vn)可以由静止电位被保持在同一高度。在本说明中，在数字驱动寻址周期中的电源电位被叫做截止电源电位。注意，截止电源电位的高度应当和EL元件1506不发光的时间间隔内的静止电位的数值相同。注意，在此时的EL驱动电压叫做截止EL驱动电压。所需在截止时的EL驱动电压为0V，该电压可以是不致使EL元件1506发光的数量级的数值。
然后，门信号被被输入到门信号线G1，使得具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT1501都导通。
然后，在具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT1501都导通的状态下，依次对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。数字数据信号具有“0”或“1”的信息，并且数字数据信号是“0”或“1”指的是信号具有高电压Hi或低电压Lo。然后，被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT1501被输入到EL驱动TFT1504的控制极。此外，数字数据信号被输入到电容器1508被保存。
接着，门信号被输入到门信号线G2，具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT1501都导通。然后，在具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT1501都导通的状态下，依次对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过开关TFT1501被输入到EL驱动TFT1504的控制极。此外，数字数据信号也被输入到电容器1508被保存。
重复上述的操作，并且对所有的像素都输入数字数据信号。数字数据信号被输入到所有像素的周期叫做寻址周期。
当完成寻址周期时，同时开始维持周期。当维持周期开始时，电源线(V1-Vn)从截止电源电位转变为导通电源电位。在本说明中，在数字驱动的情况下，在维持周期中的电源电位被叫做导通电源电位。导通电源电位和截止电源电位之间的电位差应当这样设置，使得EL元件发光。注意，这个电位差叫做导通EL驱动电位。截止电源电位和导通电源电位被统称为电源电位。此外，导通EL驱动电压和截止EL驱动电压被统称为EL驱动电压。
在维持周期中，开关TFT1501截止。此时，被保持在电容器1508中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT1504的控制极。
在数字数字数据具有信息“0”的情况下，EL驱动TFT1504截止，因而EL元件1506的像素电极被保持在截止电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“0”的数字数据信号的EL元件1506不发光。
在另一方面，在数字数字数据具有信息“1”的情况下，EL驱动TFT1504导通，因而EL元件1506的像素电极处于导通电源电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“1”的数字数据信号的EL元件1506发光。
所有的开关TFT1501都截止的周期叫做维持周期。
EL元件可以发光(允许像素发光)的周期是Ts1到Tsn中的任何周期。假定在Tsn的周期内，一个预定的EL元件被允许发光(使预定的像素发光)。
接着，再次出现寻址周期。在数字数据信号被输入给所有的像素之后，出现维持周期。此时，出现维持周期Ts1到Tsn中任何一个周期。其中，当Ts(n-1)出现时，便使预定的像素在Ts(n-1)周期内发光。
此后，在其余的n-2个子帧内重复类似的操作，因而维持周期Ts(n-2)，Ts(n-3)......Ts1一个接一个地出现，使得预定的像素在该子帧内发光。
当n子帧周期出现时，便完成了一个帧周期。此时，像素的灰度值可以由在一个帧周期内发光的像素的维持周期的和确定，即由在紧接具有信息“1”的数字数据信号被加于所述像素上的寻址周期之后的维持周期的长度确定。
例如，在n＝8的情况下，当在所有维持周期内都发光的像素的亮度被设为100％时，75％的亮度可以被在Ts1和Ts2发光时的像素的情况表示。在选择Ts3，Ts5和Ts8的情况下，可以表示16％的亮度。
用这种方式，常规的EL显示装置利用直流电流驱动，因而施加于EL层上的EL驱动电压总是具有相同的极性。
然而，正如在“TSUTSUI.T，Jpn.J.Appl.Phys.第二部卷37第11B期第L1046-L1408页，1998”中所述，已经发现EL元件的电流电压特性的劣化可以通过在每个周期内对EL元件施加极性相反的EL驱动电压来改善。
然而，关于利用EL元件的电流电压特性的劣化可以通过在每个周期内对EL元件施加极性相反的EL驱动电压来改善这个事实的方法，以及关于使用所述方法的EL显示装置没有提出具体的建议。
所以，为了延长EL元件的寿命，提出了一种用于提供一种显示装置的用于驱动EL显示装置的方法(以后在本说明中称为交流驱动)，其中在每个确定的周期内，对EL元件施加具有相反极性的EL驱动电压。并且使用所述驱动方法预期可以制造EL显示装置。具体地说，预期可以制造一种有源阵列型EL显示装置，用于提供一种具有交流驱动的显示装置。
本发明在驱动EL显示装置时使被包括在EL元件中的第一电极保持在恒电位(静止电位)，并使第二电极被保持在电源线的电位(电源电位)。此时，对于每个确定的周期，静止电压是固定的，并且电源电位的高度被这样改变，使得等于静止电位和电源电位之间的差的EL驱动电压的极性变为相反的。例如，在某个周期内，当静止电位被设为VT，V电源电位被设为VD，EL驱动电压被设为VT-VD＝Δ时，使静止电位被设为VT，电源电位被设为VD’，EL驱动电压被设为VT-VD’＝-ΔV。
在利用数字式驱动电路进行分时灰度显示的情况下，对于每个帧周期，EL驱动电压的极性可以被变成相反的，同时对于每个子帧周期，EL驱动电压的极性可以变为相反的。
在模拟型驱动电路的情况下，对于每个帧周期，EL驱动电压被改变为反极性的。
注意，因为在通过施加具有某个极性的EL驱动电压使EL元件发光的情况下的EL元件是二极管，所以通过施加具有相反极性的EL驱动电压不能使这种EL元件发光。
利用这种结构，在每个确定的周期内，对EL元件施加具有相反极性的EL驱动电压。因而，改善了EL元件的电流电压特性，使得EL元件的寿命和常规的驱动方法相比可以延长。
此外，如上所述，在每一个帧周期显示图像的情况下，对观察者的眼睛产生以抖动现象出现的闪烁。
结果，最好在本发明中，EL显示装置利用一定频率的交流驱动，所述频率是在直流驱动情况下对观察者的眼睛不产生闪烁的频率的两倍。换句话说，最好每秒提供120或更多的帧周期，并且显示60或更多的图像。在上述的结构中，可以避免由于交流而产生的闪烁。
此外，本发明的交流电流驱动不仅可以用于有源阵列型EL显示装置，而且可以用于无源EL显示装置。
下面说明本发明的结构。
按照本发明，提供一种具有多个包括多个EL元件的像素的电光装置，其特征在于：
所述电光装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二EL元件，
所述第一电极被保持在恒电位，以及
一个第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向。
按照本发明，提供一种具有包括多个EL元件的多个像素的电光装置，其特征在于：
所述电光装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
具有第一电极和第二电极的多个EL元件，
所述第一电极被保持在恒电位，以及
第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个子帧周期被反向。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来控制灰度显示，
所述EL元件具有第一电极和第二EL元件，
所述第一电极被保持在恒定电位，以及
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极，
所述第一电极被保持在恒定电位，以履
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向。
按照本发明，提供一种具有包括多个EL元件的多个像素的电光装置，其特征在于：
所述电光装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来控制灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二EL元件，
所述第一电极被保持在恒定电位，
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向，以及
多个像素当中的相邻的像素共用向第二电极提供电压的电源线。
按照本发明，提供一种具有包括多个EL元件的多个像素的电光装置，其特征在于：
所述电光装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极，
所述第一电极被保持在恒定电位，
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向，以及
多个像素当中的相邻的像素共用向第二电极提供电压的电源线。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来控制灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二EL元件，
所述第一电极被保持在恒定电位，
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个帧周期被反向，以及
用于对第二电极提供电压的电源线在多个像素中的相邻的像素当中共用。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极，
所述第一电极被保持在恒定电位，
所述第二电极的电位用这种方式改变，使得作为施加于第一和第二电极之间的电位差的EL驱动电压的极性在每一个子帧周期被反向，以及
多个像素当中的相邻的像素共用向第二电极提供电压的电源线。
EL驱动TFT和开关TFT包括N型沟道TFT或P型沟道TFT。
多个EL元件的发光可以由被输入到开关TFT的数字数据信号控制。
一个帧周期可以是1/120秒或更少。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括：
多个EL元件；
用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，以及
用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过向开关TFT的源极区域输入模拟视频信号来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极，
所述第一电极被保持在恒定电位，以及
在每一个帧周期通过参考对第一电极施加的电压，所述第二电极被保持具有相反极性的电压。
按照本发明，提供一种具有多个像素的电光装置，所述装置包括：
多个EL元件；
用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，以及
用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述电光装置通过向开关TFT的源极区域输入模拟视频信号来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极，
所述第一电极被保持在恒定电位，
在每一个帧周期通过参考对第一电极施加的电压，所述第二电极被保持具有相反极性的电压，以及
多个像素当中的相邻的像素共用用于向第二电极提供电压的电源线。
一个帧周期可以是1/120秒或更少。
多个EL元件具有的EL层可以包括低分子有机材料或聚合物有机材料。
低分子材料可以包括Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolite-aluminum)或TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)。
聚合物有机材料可以包括PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)或聚碳酸酯。
提供一种计算机，其特征在于，其中使用电光装置。
提供一种视频摄像机，其特征在于，其中使用电光装置。
提供一种DYD播放机，其特征在于，其中使用电光装置。
在附图中：
图1表示按照本发明的EL显示装置的结构；
图2A和图2B表示按照本发明的像素部分；
图3表示按照本发明的利用交流电流的数字式驱动的定时图；
图4表示按照本发明的利用交流电流的模拟式驱动的定时图；
图5表示按照本发明的利用交流电流的数字式驱动的定时图；
图6A和图6B是按照本发明的EL显示装置的电路图和顶视图；
图7表示按照本发明的EL显示装置的截面结构；
图8A-8E表示制造EL元件的过程；
图9A-D表示制造EL元件的过程；
图10A-10D表示制造EL元件的过程；
图11A-11C表示制造EL元件的过程；
图12表示EL组件的外观；
图13A，13B表示EL组件的外观；
图14A-14E表示电气设备的具体例子；
图15是EL显示装置的像素部分的电路图；
图16是利用交流驱动的常规的定时图；
图17A，17B是按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；
图18A，18B是按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；
图19A，19B是按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；
图20A，20B是按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；
图21表示按照本发明的EL显示装置的截面结构；
下面利用用于提供数字驱动式时分灰度显示的EL显示装置的例子说明本发明的结构。图1表示按照本发明的电路结构的一个例子。
图1的EL显示装置具有在底板上形成的像素部分101，被设置在像素部分101周边的源信号侧驱动电路102，和门信号侧驱动电路103。注意，在本实施例中，EL显示装置分别具有一个源信号侧驱动电路和门信号侧驱动电路。不过，在本发明中，源信号侧驱动电路可以是两个。此外门信号侧驱动电路也可以是两个。
源信号侧驱动电路102基本上包括移位寄存器102a，锁存器(A)102b和锁存器(B)102c。此外，时钟信号(CK)和启动脉冲(SP)被输入移位寄存器102a。数字数据信号被输入到锁存器(A)102b。锁存信号被输入到锁存器(B)102c。
此外，虽然未示出，门信号侧驱动电路103具有移位寄存器和缓冲器。在缓冲器的输出侧可以提供一个复用器。
被输入到像素部分101的数字数据信号在时分灰度数据信号产生电路114形成。在所述的电路中，包括模拟信号和数字数据信号的视频信号(包括图像信息)被转换成数字数据信号，用于提供时分灰度显示，并且同时用于产生用于提供时分灰度显示所需的定时脉冲。
一般地说，时分灰度数据信号产生电路114包括用于把一个帧周期分为相应于n位(n是等于大于2的整数)灰度的多个子帧周期的装置，用于在多个子帧周期中选择寻址周期和维持周期的装置，以及用于设置维持周期的长度为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-1)＝20∶2-1∶2- 2∶......2-1(n-2)∶2-(n-1)的装置。
此时，时分灰度数据信号产生电路114可以被提供在按照本发明的EL显示装置的外部的部分上。在这种情况下，所述电路用这种方式构成，使得在此形成的数字数据信号被输入到按照本发明的EL显示装置。在这种情况下，以按照本发明的EL显示装置作为显示装置的一种电子装置(EL显示装置)包括本发明的EL显示装置和作为单独元件的时分灰度数据信号产生电路。
此外，时分灰度数据信号产生电路114可以以IC芯片或其类似物的形式被封装在按照本发明的EL显示装置上。在这种情况下，所述电路可以以这样的方式构成，使得在IC芯片上形成的数字数据信号被输入到按照本发明的EL显示装置。在这种情况下，以按照本发明的EL显示装置作为显示装置的一种电子装置包括本发明的EL显示装置，其封装时分灰度数据信号产生电路作为其中一个元件的IC芯片。
此外，最后，时分灰度数据信号产生电路114可以由和像素部分101、源信号侧驱动电路102和门信号侧驱动电路103在同一底板上的TFT构成。在这种情况下，当包括图像信息的视频信号被输入到EL显示装置时，视频信号可以完全在底板上处理。在这种情况下，时分灰度数据信号产生电路可以由利用多晶硅膜作为有源层的TFT构成。此外，在这种情况下，具有EL显示装置的电子装置被这样构成，其中时分灰度数据信号产生电路被包括在EL显示装置本身，借以试图实现电子装置的小型化。
在像素部分101上，以阵列状结构设置有多个像素104。图2A表示像素104的放大图。在图2A中，标号105代表开关TFT。开关TFT105的控制极和用于输入门信号的门信号线106相连，开关TFT105的源极区域和漏极区域用这种方式构成，使得它们其中的一个和用于输入数字数据信号的源信号线107相连，而另一个和电容器113相连，电容器113和EL驱动TFT108的控制极相连，并且每个像素都具有一个电容器113。
此外，EL驱动TFT108的源极区域和漏极区域当中的一个和电源线111相连，而另一个和EL元件110相连。电源线111和电容器113相连。当开关TFT105处于未选择方式时(截止状态)，电容器113保持EL驱动TFT108的门电压。
EL元件110包括阳极和阴极，以及被提供在阳极和阴极之间的EL层。在这种情况下，阳极和EL驱动TFT110的源极区域或漏极区域相连，其中阳极作为像素电极，阴极作为相反电极。在另一方面，在阴极和EL驱动TFT110的源极区域或漏极区域相连的情况下，即在阴极是像素电极的情况下，阳极是相反电极。
电源线111和电源电位相连。在本例中，电源电位总是被保持在恒定的值。
注意，在EL驱动TFT108和EL元件110之间可以提供一个电阻。通过提供所述电阻，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流的数量可以被控制，借以避免对EL驱动TFT108的特性不一致的影响。因为电阻可以是一个呈现比EL驱动TFT的导通电阻的阻值足够的阻值的元件，所以所述的或类似的结构没有以任何方式限制。注意，导通电阻的阻值是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ，50kΩ到1MΩ的范围更好)。使用具有高阻值的半导体层作为电阻有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。
下面参照图2B和图3说明本发明的利用交流电流的驱动方法。其中将解释通过n位数字驱动方式提供2n个灰度值的全色时分灰度显示的情况。
图2B表示按照本发明的EL显示装置的像素部分的结构。门信号线(G1-Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT的控制极相连。被包括在每个像素中的开关TFT的源极区域或漏极区域中的一个和源信号线(S1-Sn)相连，而另一个和EL驱动TFT的控制极以及电容器相连。此外，EL驱动TFT的源极区域和漏极区域中的一个和电源线相连(V1-Vn)，而另一个和被包括在每个像素中的EL元件相连。电源线(V1-Vn)还和被包括在每个像素中的电容器相连。
图3表示图2A所示的EL显示装置的定时图。首先，一个帧周期(F)被分为n个子帧周期(SF1-FSn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期。在按照本发明的EL显示装置中，最好是每秒提供120或更多的帧周期，使得最好在一秒内显示60或更多的图像。
当在一秒内显示的图像的数量等于或小于120时，闪烁例如抖动在视觉上成为明显的。
注意，一个帧周期被进一步划分成的多个周期被称为子帧周期。随着灰度值数量的增加，一个帧周期被划分的数量也增加，因而驱动电路必须以高频驱动。
一个子帧周期被分为寻址周期(Ta)和维持周期(Ts)。寻址周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数据所需的时间，而维持周期(也被叫做发光周期)是指提供显示的周期。
被分别包括在n个子帧周期(SF1-SFn)中的寻址周期(Ta1-Tan)的长度是相同的。分别被包括在子帧周期SF1到SFn中的维持周期(Ts)分别被设置为Ts1到Tsn。
维持周期的长度被设置为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-1)＝20∶2- 1∶2-2......2-(n-2)∶2-(n-1)。不过，维持周期SF1到SFn出现的次序可以是任意的。利用这种维持周期的组合，可以提供2n个灰度值的所需的灰度显示。
首先，在寻址周期，相反电极被保持在和电源电位高度相同的静止电位。在本说明中，在数字驱动寻址周期中的电源电位被叫做截止静止电位。注意，截止静止电位的高度应当和EL元件不发光的时间间隔内的电源电位的高度相同。注意，在此时的EL驱动电压叫做截止EL驱动电压。在理想情况下，希望截止EL驱动电压为0V，但是该电压可以是不致使EL元件发光的数量级的数值。
然后，门信号被输入到门信号线G1，使得具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通。
在具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，同时对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。数字数据信号具有“0”或“1”的信息。数字数据信号是“0”或“1”指的是信号具有高电压Hi或低电压Lo。然后，被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT被输入到EL驱动TFT的控制极。此外，数字数据信号被输入到电容器并被保存。
接着，门信号被输入到门信号线G2，因而产生具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT都导通的状态。然后，在具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，同时对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过开关TFT被输入到EL驱动TFT1504的控制极。此外，数字数据信号也被输入到电容器被保存。
重复上述的操作，因而对所有的像素都输入数字数据信号。直到数字数据信号被输入到所有像素的周期叫做寻址周期。
当完成寻址周期的同时，开始维持周期。当维持周期开始时，相反电极的电位从截止静止电位转变为导通静止电位。在本说明中，在数字驱动维持周期中的静止电位被叫做导通静止电位。导通静止电位可以具有一个和电源电位之间的这样的电位差，该电位差使得EL元件发光。注意，这个电位差叫做导通EL驱动电压。
此时，开关TFT截止。被保持在电容器中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT1504的控制极。
例如，在数字数字数据具有信息“0”的情况下，EL驱动TFT截止，因而EL元件的像素电极被保持在静止电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“0”的数字数据信号的EL元件不发光。
在另一方面，在数字数字数据具有信息“1”的情况下，EL驱动TFT1504导通，因而EL元件的像素电极处于电源电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“1”的数字数据信号的EL元件发光。
所有的开关TFT都截止的周期叫做维持周期。
EL元件可以在周期Ts1到Tsn的任何周期内发光(像素被点亮)。此处，假定一个预定的像素在Tsn的时间间隔被点亮。
接着，再次出现寻址周期。在数字数据信号被输入给所有的像素之时，开始维持周期。此时，出现维持周期Ts1到Tsn中任何一个周期。此处，假定在周期Ts(n-1)内，预定像素可以被点亮。
此后，假定对于其余的n-2个子帧重复类似的操作，因而维持周期Ts(n-2)，Ts(n-3)......Ts1出现，使得预定的像素在各个子帧内被点亮。
当n子帧周期出现时，便完成了一个帧周期。此时，像素在一个帧周期内被点亮的维持周期，即，在具有信息“1”的数字数据信号被施加于像素的寻址周期之后立即出现的维持周期的长度被相加，因而确定了像素的灰度值。例如，在n＝8的情况下，假定在所有维持周期内像素都发光的的亮度被设为100％，则在Ts1和Ts2像素发光的的情况可以表示75％的亮度。在选择Ts3，Ts5和Ts8的情况下，可以表示16％的亮度。
当一个帧周期完成时，导通静止电位的高度被如此改变，使得作为电源电压和导通静止电压之差的导通EL驱动电压的极性和下一个帧周期内的极性相反。然后，按照和前一个帧周期相同的方式进行操作。不过，在该帧周期内，导通EL驱动电压和在前一个帧周期内的导通EL驱动电压的极性相反，因而所有的EL元件都不发光。在本说明中，其中EL元件显示图像的帧周期叫做显示帧周期。此外，在另一方面，其中所有EL元件都不发光因而不显示图像的帧周期叫做非显示帧周期。
当非显示帧周期完成时，接着开始另一个显示帧周期。此时，导通EL驱动电压改变为具有和非显示帧周期内的导通EL驱动电压的极性相反的极性的电压。
用这种方式，通过交替地重复显示帧周期和非显示帧周期显示图像。本发明具有上述的结构，使得对于每一个确定的周期，对EL元件中的EL层施加具有相反极性的EL驱动电压。因而，和常规的驱动方法相比，可以改善EL元件的电流电压特性，结果，可以延长EL元件的寿命。
此外，如上所述，在每一个帧周期以交流电流驱动显示图像的情况下，对观察者的眼睛产生呈抖动现象的闪烁。
因此，按照本发明，用于驱动EL显示装置的交流电流的频率等于在直流电流驱动并对观察者的眼睛不产生闪烁时的频率的两倍。换句话说，在一秒内提供120或更多的帧周期。然后，其结果是一秒内可以显示60幅或更多的图象。利用这种结构，可以避免利用交流电流驱动而产生的闪烁。
注意，在本实施例所示的用于驱动EL显示装置的方法中，电源电位被保持在恒定的值，在寻址周期和维持周期中的相反电位随着EL驱动电压的大小而改变，因而控制EL元件的发光。不过，本发明不限于这种结构。本发明的EL显示装置可以是这样的，即相反电位总被保持在恒定的值，而改变像素电极的电位。换句话说，和本实施例的情况相反，相反电极的电位总是被保持在相同的数值，并且在寻址周期和维持周期内改变电源电位，借以改变EL驱动电压的大小，从而控制EL元件的发光。
此外，在本实施例中，因为相反电极的电位和电源电位在寻址周期被保持在同一电位，所以EL元件不发光。不过，本发明不限于这种结构。通过在所有时间在相反电极和电源电位之间提供能够使EL元件发光的电位差，可以在寻址周期和在显示周期那样提供显示。不过，在这种情况下，因为全部子帧周期成为EL元件发光的周期，子帧周期的长度被设置为SF1∶SF2∶SF3......SF(n-1)＝20∶2-1∶2- 2∶......2-(n-2)∶2-(n-1)。利用上述结构，和在寻址周期不允许发光的驱动方法相比，可以获得高亮度的图像。
下面说明按照本发明的以模拟方式利用交流电流驱动图1到图2B所示的EL显示装置的方法。注意，关于其定时图将参看图4。
以模拟方式利用交流电流驱动的EL显示装置的像素部分的结构和以数字方式利用交流电流驱动的EL显示装置相同，其中门信号线(G1-Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT的控制极相连。被包括在每个像素中的开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和源信号线(S1-Sn)相连，而另一个和EL驱动TFT的控制极以及电容器相连。EL驱动TFT的源极区域和漏极区域中的一个和电源线(V1-Vn)相连，而另一个和被包括在每个像素中的EL元件相连。电源线(V1-Vn)还和被包括在每个像素中的电容器相连。
图4是EL显示装置以模拟方式利用交流电流驱动时的定时图。其中一个门信号线被选择的周期叫做行周期。此外，直到完成所有的门信号线所用的时间间隔叫做帧周期。在本实施例的情况下，在一个帧周期中提供n个行周期，因为具有n个门信号线。
注意，利用本发明的EL显示装置，最好在一秒内提供120个或更多的帧周期，并且在一秒内最好提供60或更多的图像。当在一秒内显示的图像的数量等于或小于60时，则图像的闪烁例如抖动在视觉上成为明显的。
随着灰度级数的增加，在一个帧周期内的行周期数也增加，因而驱动电路必须以高频驱动。
首先，电源电压线(V1-Vn)被保持在截止电源电位。注意，在利用交流电流的模拟驱动方式的情况下，截止电源电位的高度可以和在EL元件不发光的范围内的静止电位的高度相同。注意，此时的EL驱动电压被称为EL驱动电压。在理想情况下，截止EL驱动电压是0V，但是该电压可以是不致使EL元件发光的电压范围内的电压。
在第一个行周期(L1)内，按顺序对源信号线(S1-Sn)输入模拟视频信号。在第一个行周期(L1)，对门信号线G1输入门信号。结果，被输入到源信号线S1上的模拟视频信号通过开关TFT(1，1)被输入到EL驱动TFT(1，1)的控制极，因为开关TFT处于导通状态。
然后，电源线V1的电位从截止电源电位改变为饱和电源电位。注意，在本说明中，饱和电源电位指的是这样一个电位，其和静止电位之间具有一个使得在模拟驱动中能够使EL元件发光的电位差。
流过EL驱动TFT沟道形成区域的电流的数量由被输入给控制极的模拟视频信号电压的大小控制。在模拟驱动的情况下，模拟视频信号被输入给EL驱动TFT的控制极。当源极区域或漏极区域之一被保持在饱和电源电位时，另一个电位被设置为导通电源电位。此时的EL驱动电压被叫做导通EL驱动电压。
根据被提供给EL驱动TFT(1，1)的控制极的模拟视频信号，对EL元件提供其大小被控制的导通EL驱动电压。
接着，以同样的方式对源信号线S2输入模拟视频信号，因而开关TFT导通。结果，被输入到源信号线S2的模拟视频信号通过开关TFT(2，1)输入到EL驱动TFT(2，1)的控制极。
因而EL驱动TFT(2，1)导通。然后，电源线V2的电位从截止电源电位改变为饱和电源电位。因而，其大小被提供给EL驱动TFT(2，1)的模拟视频信号控制的EL驱动电压被施加到EL元件上。
当重复上述操作并完成对源信号线(S1-Sn)的模拟视频信号的输入时，则完成第一行周期(L1)。然后，开始第二个行周期(L2)，因而门信号被输入给门信号线G2。然后，以和第一行周期(L1)相同的方式，按照顺序把模拟视频信号输入到源信号线(S1-Sn)。
模拟视频信号被输入到源信号线S1。因为开关TFT(1，2)是导通的，所以被输入到源信号线S1的模拟视频信号通过开关TFT(1，2)被输入到EL驱动TFT(1，2)的控制极。
因而，EL驱动TFT(1，2)导通。然后，电源线V1的电位从截止电源电位改变为饱和电源电位。因而，施加于EL驱动TFT(1，2)的控制极上的其大小被模拟视频信号控制的EL驱动电压被施加于EL元件上。
当重复上述操作并完成对源信号线(S1-Sn)的模拟视频信号的输入时，则完成第二行周期(L2)。然后，开始第三个行周期(L3)，因而门信号被输入给门信号线G3。然后，按照顺序把门信号输入到门信号线(G1-Gn)，这样，便完成了一个帧周期。
当这一个帧周期完成时，在下一个帧周期内，饱和电源电压由于电源电位改变而改变。此时，EL驱动电压改变为具有相反极性的电压。然后，以和前一个帧周期相同的方式，进行上述的操作。不过，在这个帧周期内的导通EL驱动电压具有和前一个帧周期的导通EL驱动电压的极性相反的极性。结果，具有和前一个帧周期的EL驱动电压的极性相反的极性导通EL驱动电压被施加于所有的EL元件上，使得EL元件不发光。在本说明中，其中EL元件显示图像的帧周期叫做显示帧周期，而与此相反，其中所有的EL元件都不发光的帧周期叫做非显示帧周期。
当非显示帧周期完成时，在下一步另一个显示帧周期开始。EL驱动电压改变为具有和非显示帧周期的EL驱动电压的极性相反的极性的电压。
用这种方式，通过交替重复显示帧周期和非显示帧周期来显示图像。本发明具有上述的结构，因而使得在每个确定的周期内具有相反极性的导通EL驱动电压被施加于EL元件上。因而，可以改善EL元件的电流电压特性，因而和常规的驱动方法相比，可以延长EL元件的寿命。
此外，在本实施例中，说明了利用非隔行扫描驱动显示装置的情况，但是本发明的装置也可以使用隔行扫描进行驱动。
[实施例]
下面说明本发明的实施例
[实施例1]
在实施例1中，将说明在利用交流电流进行数字方式驱动时，在提供时分灰度显示的情况下，对于每个子帧周期导通EL驱动电压被改变为相反极性的情况。此处，将要说明的情况是，通过n位数字装置方法提供2n个灰度的全色时分灰度显示。
在实施例1中的EL显示装置的像素部分的结构和图2B所示的结构相同。门信号线(G1-Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT的控制极相连。被包括在每个像素中的开关TFT的源极区域或漏极区域中的一个和源信号线(S1-Sn)相连，而另一个和EL驱动TFT的控制极以及电容器相连。此外，EL驱动TFT的源极区域和漏极区域中的一个和电源线相连(V1-Vn)，而另一个和被包括在每个像素中的EL元件相连。电源线(V1-Vn)还和被包括在每个像素中的电容器相连。
图5表示实施例1的驱动方法的定时图。首先，一个帧周期被分为n个子帧周期(SF1-FSn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期。
注意，一个帧周期被再分为多个周期的每个周期叫做子帧周期。随着灰度值的数量的增加，一个帧周期的分割数量也增加，因而驱动电路必须以高的频率驱动。
一个子帧周期被分为寻址周期(Ta)和维持周期(Ts)。寻址周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数据所需的时间，而维持周期(也被叫做发光周期)是允许EL元件发光的周期。
被包括在n个子帧周期中的各个寻址周期(Ta1-Tan)的长度是相同的。分别被包括在子帧周期SF1到SFn中的维持周期(Ts)分别被设置为Ts1到Tsn。
维持周期的长度被设置为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-(n-1)＝20∶2- 1∶2-2∶......2-(n-2)∶2-(n-1)。不过，维持周期SF1到SFn出现的次序可以是任意的。利用这种维持周期的组合，可以提供2n个灰度值的所需的灰度显示。
首先，相反电极被保持在静止电位。然后，门信号被输入到门信号线G1，使得具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT1501都导通。
然后，在具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，同时对所有源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。然后，被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT被输入到EL驱动TFT的控制极。此外，数字数据信号被输入到电容器被保存。
重复上述的操作，并且对所有的像素都输入数字数据信号。直到数字数据信号被输入到所有像素的时间间隔叫做寻址周期。
当完成寻址周期的同时，开始维持周期。当维持周期开始时，相反电极的电位从截止静止电位转变为导通静止电位。在此时，开关TFT截止，被保持在电容器中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT的控制极。
在实施例1中，作为导通静止电位和电源电位之间的差的导通EL驱动电压极性通过改变导通静止电位的高度而在每个子帧周期成为彼此相反的。因而，通过对于每个子帧周期把导通EL驱动电压的极性设置为相反的，EL显示装置重复显示和非显过程。提供显示的子帧周期叫做显示子帧周期，而不提供显示的子帧周期叫做非显示子帧周期。
例如，在第一个子帧周期内，假定其是一个显示周期，则第二个子帧周期是非显示周期，而第三个再次成为显示周期。这样，当所有的子帧周期出现因而完成第一个帧周期时，第二个帧周期开始。在第二个帧周期的第一个子帧周期中，因为具有和第一个帧周期的第一个子帧周期中施加于EL元件上的EL驱动电压的极性相反的EL驱动电压被加于EL元件的EL层上，所以开始非显示周期。然后，接着的第二个子帧周期成为显示周期，因而对于每个子帧周期，交替地提供显示周期和非显示周期。
注意，在本说明中，当通过把EL驱动电压的极性设置为相反的极性而使显示周期和非显示周期交替地出现时，提供显示的周期叫做显示周期，与此相反，不提供显示时的周期叫做非显示周期。因而，在本说明中，显示帧周期和显示子帧周期统称为显示周期。此外，与此相反，非显示帧周期和非显示子帧周期统称为非显示周期。
在实施例1中，在数字数据信号具有信息“0”的情况下，EL驱动TFT截止，因而EL元件的像素电极被保持在截止静止电位。结果，被包括在每个像素中的被提供给具有“0”的信息的数字数据信号的EL元件不发光。
与此相反，在数字数据信号具有信息“1”的情况下，EL驱动TFT导通，因而EL元件的像素电极具有电源电位。结果，被包括在每个像素中的被提供给具有“1”的信息的数字数据信号的EL元件发光。
所有的开关TFT都截止的周期叫做维持周期。
EL元件可以发光(允许像素发光)的周期是Ts1到Tsn中的任何周期。此处，假定在Tsn的时间间隔期间一个预定的像素被允许发光。
接着，再次出现寻址周期，并且在数字数据信号被输入给所有的像素之后，开始维持周期。此时，周期Ts1到Tsn中任何一个成为维持周期。此处，假定在周期Ts(n-1)内，该预定的像素内被允许发光。
此后，对于其余的n-2个子帧重复类似的操作，因而依次设置Ts(n-2)，Ts(n-3)......Ts1和维持周期，在各个子帧内允许一个预定的相应像素发光。
用这种方式，在利用交流电流驱动进行时分灰度显示时，在相对于每个子帧具有相反极性的EL驱动电压被施加于EL元件的情况下，在两个帧周期内提供一次灰度显示。像素的灰度值可以由在两个相邻的帧周期中使像素发光的维持周期的长度之和确定，即由在对像素输入具有信息“1”的数字数据信号的寻址周期之后立即出现的维持周期的长度之和确定。例如，在n＝8的情况下，当在所有维持周期内都发光的情况下的亮度被设为100％时，75％的亮度可以被在Ts1和Ts2发光时的情况表示。在选择Ts3，Ts5和Ts8的情况下，可以表示大约16％的亮度。
本发明具有上述的结构，因而使得在每个子帧周期内具有相反极性的EL驱动电压被施加于被包括在每个EL元件中的EL层上。因而，可以改善EL元件的电流电压特性，因而和常规的驱动方法相比，可以延长EL元件的寿命。
在实施例1中，所获得的效果是，和在实施例中所述的在每个帧周期内利用交流电流驱动的数字式EL显示装置相比，难于发生闪烁现象。
[实施例2]
在实施例2中，说明一个和图2A所示的按照本发明的EL显示装置的像素部分不同的例子。
图6A是按照实施例2的EL显示装置的像素部分的放大图的一个例子。在所示的像素部分中，多个像素被设置在阵列状的结构中。像素603和像素604是相邻的像素。在图6A中，不同的标号605和625代表开关TFT。开关TFT605和625的控制极和用于接收门信号的门信号线606相连。开关TFT605和625的源极区域一漏极区域之一和用于接收数字数据信号的数据信号线(也叫做源信号线)607和627相连，而另一个分别和EL驱动TFT的控制极以及电容器613，633相连。
然后，EL驱动TFT608和628的源极区域和公共电源线611相连，而漏极区域分别和被包括在EL元件610和630中的像素电极相连。这样，在实施例2中两个相邻像素共享电源线。
EL元件610和630包括阳极(实施例2中的像素电极)，阴极(实施例2中的相反电极)以及分别被提供在阳极和阴极之间的EL层。在实施例2中，EL驱动TFT608和628的漏极区域和阳极相连，而阴极和静止电源612以及622相连，并被保持在静止电位上。本发明不限于这种结构。EL驱动TFT608和628的漏极区域可以和阴极相连。
注意，在EL驱动TFT608和628的漏极与分别被包括在EL元件610和620中的阳极(像素电极)之间可以提供一个电阻。通过提供所述电阻，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流的数量可以被控制，借以避免对EL驱动TFT108的特性不一致的影响。所述电阻可以是一个呈现比EL驱动TFT608和628的导通电阻的阻值足够大的阻值的元件，因而对于结构或其类似物没有限制。注意，导通电阻的阻值是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ，50kΩ到1MΩ的范围更好)。当使用具有高阻值的半导体层作为电阻时，有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。
此外，当开关TFT605和625处于未被选择状态(截止状态)时，提供电容器613和633，用于保持EL驱动TFT608和628的门电压。被包括在这些电容器613和633中的两个电极之一和开关TFT605以及625的漏极区域相连，而另一个电极和电源线611相连。注意，可以不必提供电容器613和633。
图6B表示图6A所示的电路图的结构图。在由源信号线607和627包围的区域内，提供有门信号线606和616以及电源线611、像素603和604。分别被包括在像素603和604中的EL驱动TFT608和628的两个源极区域和电源线611相连。在本实施例中，两个相邻的像素共用电源线。结果，在图2A所示的结构相比，可以减少在整个像素部分的布线率。当相对于整个像素部分的布线率小时，可以沿着EL层发光的方向提供导线，从而可以抑制由导线引起的光屏蔽。
实施例2所示的结构可以和实施例1的结构自由组合。
[实施例3]
下面参看图7，图7示意地表示本发明的EL显示装置的截面结构。
在图7中，，标号11表示底板，标号12表示作为底层的绝缘膜(以后被称为底膜)。可以使用可以透光的底板例如玻璃底板、玻璃陶瓷底板、石英底板、或晶体玻璃底板作为底板11。但是，必须耐受在制造过程中的最高的处理温度。
底膜12特别是在使用具有可移动的离子的底板或者具有导电性的底板时是有效的，不过在石英底板上不需要设置。含硅的绝缘膜可以用作底膜12。注意在本说明中，“含硅的绝缘膜”指的是按照预定比例在硅中添加氧或氮的绝缘膜(SiOxNy：x和y是任意整数)，例如氧化硅膜、氮化硅膜或者是氮化氧化硅膜。
标号201表示开关TFT，标号202表示EL驱动TFT，开关TFT由N型沟道TFT构成，EL驱动TFT由P型沟道TFT构成。当EL发光的方向朝向底板的下表面时(在没有被提供TFT或EL层的表面下方)，上述结构是优选的。不过，在本发明中，不限于这种结构。开关TFT和EL驱动TFT两者或者其中任何一个可以使用P型沟道TFT或N型沟道TFT。
开关TFT201包括有源层，所述有源层包括：有源区域13、漏区域14、LDD(轻掺杂漏极)区域15a-15d、绝缘区域16和沟道形成区域17a和17b；控制极绝缘膜18；控制极电极19a和19b；第一中间层绝缘膜20；源信号线21以及漏极引线22。控制极绝缘膜18或第一中间层绝缘膜20对于底板上的所有的TFT可以是共用的或者根据电路或元件而可以不同。
在图7所示的开关TFT201中，控制极电极19a，19b电气相连，换句话说，形成所谓的双控制极结构。当然，不仅能够形成双控制极结构，而且可以形成多控制极结构，例如三控制极结构。多控制极结构指的是这样一种结构，其中包括具有两个或多个相互串联的沟道形成区域。
多控制极结构对于减少截止电流是非常有效的，并且如果开关TFT的截止电流被充分地减少，则可以减少和EL驱动TFT202的控制极电极相连的电容器所需的最小电容。即，因为可以减少电容器占据的面积，所以多控制极结构对于增加EL元件的有效发光面积是有效的。
在开关TFT201中，LDD区域15a-15d被不和控制极电极19a和19b重叠地设置，其间具有控制极绝缘膜18。这种结构对于减少截止电流值是非常有效的。LDD区域15a-15d的长度(宽度)是0.5-3.5μm，一般为2.0-2.5μm。
更希望在沟道形成区域和LDD区域之间形成一个偏置区域(即由具有和沟道形成区域相同成分的半导体层构成的区域，对其不施加控制极电压)，以便减少截止电流。在具有两个或多个控制极电极的多控制板结构的情况下，在沟道形成区域之间形成的绝缘区域16(即添加的杂质元素以及浓度和源极区域或漏极区域相同的区域)，对于减少截止电流值是有效的。
EL驱动TFT202包括具有源极区域26、漏极区域27和沟道形成区域29的有源层，控制极绝缘膜18，控制极电极30，第一中间层绝缘膜20，源信号线31，和漏极引线32，在本实施例中，EL驱动TFT202是P型沟道TFT。
开关TFT201的漏极区域14和EL驱动TFT202的控制极电极30相连。更具体地说，EL驱动TFT202的控制极电极30通过漏极引线22(可以叫作连接引线)和开关TFT201的漏极区域14电气相连，图中未示出。虽然在本实施例中控制极电极30是单控制极电极结构，但是也可以使用多控制极电极结构。EL驱动TFT的源信号线31和电流源线相连。
EL驱动TFT202是用于控制被施加于EL元件的电流值的元件。因此，最好是，沟道宽度被设计得大于开关TFT的沟道宽度。此外，最好是把沟道长度(L)设计得如此之长，使得不会通过EL驱动TFT202流过过大的电流。一个希望的值是每个像素的电流为0.5-2毫安(最蛞是1-1.5毫安)。
从阻止TFT的劣化的观点看来，加厚EL驱动TFT202的有源层(特别是沟道形成区域)的膜的厚度是有效的(最好50-100nm，更好为60-80nm)。在另一方面，从减少开关TFT201的截止电流的观点看来，使有源层(特别是沟道形成区域)的膜厚变薄也是有效的(最好20-50nm，25-40nm更好)。
上面说明了在像素中形成的TFT的结构。在这种结构中，同时也形成驱动器电路。CMOS电路是形成图7所示的驱动器电路的基本单元。
在图7中，TFT具有这样一种结构，其能够减少热载流子的注入而不过多地减少操作速度，这种TFT被用作CMOS电路的N型沟道TFT204。此处所述的驱动器电路是源信号侧驱动电路和门信号侧驱动电路。当然也可以形成其它的逻辑电路(电平变换器，A/D转换器，信号分配电路等)。
N型沟道TFT204的有源层包括源极区域35，漏极区域36，LDD区域37和沟道形成区域38。LDD区域37和控制极电极39重叠，使得控制极绝缘膜18置于其间。
只在漏极区域侧形成LDD区域的原因是为了不降低操作速度。在这种n沟道TFT204中，不需要担心截止电流值太大，应当关注的是操作速度。因而，需要使LDD区域37和控制极电极完全重叠，以便把电阻分量减到最小。即，应当忽略所谓的偏移。
在CMOS电路的p型TFT20中，不需要专门提供LDD区域，由于热载体的注入而引起的劣化完全可以忽略。因此，有源层包括源极区域40，漏极区域41，和沟道形成区域42。控制极绝缘膜18和控制极电极43被设置在其上。当然。也可以设置和n沟道TFT204一样的LDD区域来阻止热载体的注入。
N型沟道TFT204和P型沟道TFT205被第一中间层绝缘膜20覆盖，并形成源极引线44，45。它们通过漏极引线46电气相连。
标号47表示第一钝化膜。其膜厚可以是10nm-1μm(200-500nm最好)。可以使用含有硅的绝缘膜(尤其是氮化氧化硅膜或氮化硅膜最好)作为第一钝化膜41的材料。其具有保护被形成的TFT免受碱金属和水的影响的作用。在最后在TFT上形成的EL层中含有碱金属例如钠。换句话说，第一钝化膜47也作为保护膜，使得碱金属(易动的离子)不会进入TFT侧。
标号48是第二中间层绝缘膜，并作为拉平膜用于矫平由TFT形成的高度差。最好是利用有机树脂膜例如聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂或BCB(苯环丁烯)作为第二中间层绝缘膜48。这些有机树脂膜的优点在于，其能够容易形成具有良好平整度的平面，而且介电常数低。最好借助于第二中间层绝缘膜48完全吸收由TFT形成的高度差，因为EL层对于粗糙度非常敏感。此外，最好形成厚的低介电常数的材料膜，以便减少在门信号线或数据信号线和EL元件的阴极之间的寄生电容。因此，合适的厚度为0.5-5μm(更好为1.5-2.5μm)。
标号49是像素电极(EL元件的阳极)，其由透明的导电膜制成。在第二中间层绝缘膜48和第一钝化膜47中制成接触孔(开孔)之后，通过所述的孔使阳极和EL驱动TFT202的漏极引线32相连。当像素电极49和漏极27被设置不直接连接时，如图2A，2B所示，可以阻止EL层的碱金属通过像素电极进入有源层。
厚度为0.3-1μm的第三中间层绝缘膜50被设置在像素电极49上。膜50由氧化硅膜、氮化氧化硅膜、或有机树脂膜制成。利用刻蚀使第三中间层绝缘膜50在像素电极90上形成开孔，并且把开孔的边缘通过刻蚀而成为锥形。最好是，锥形的角度为10-60度(最好30-50度)。
在第三中间层绝缘膜50上形成EL层51。EL层51可以呈单层结构或多层结构。多层结构在发光效率上是有利的。一般地说，正空穴注入层/正空穴输入层/发光层/电子输送层按照这个顺序被形成在像素电极上。此外，也可以使用其顺序为正空穴输入层/发光层/电子输送层或者顺序为正空穴注入层/正空穴输入层/发光层/电子输送层/电子注入层的结构。在本发明中，可以使用任何已知的结构，并且在EL层内可以掺杂荧光彩色物质等。
例如，可以使用下面的美国专利或专利公开中所述的材料：美国专利4356429，4539507，4720432，4769292，4885211，4950950，5059861，5047687，5073446，5061617，5151629，5294869，5294870，以及日本专利公开10-189525，8-241048，8-78159。
EL显示装置大致具有4种彩色显示方法：形成相应于红绿蓝的3种EL元件的方法，发白光的EL元件和彩色滤光器(染色层)组合的方法，发蓝或蓝绿光的EL元件和荧光物质(荧光彩色转换层：CCM)组合的方法，以及使相应于RGB的EL元件叠置并同时用透明电极作为阴极(相反电极)的方法。
图2A和2B的结构是使用形成相应于红绿蓝的3种EL元件的方法的例子。图7中只示出了一个像素。实际上，形成相应于红绿蓝每种颜色的像素，从而可以进行彩色显示。
本发明不论使用哪一种发光方法都能实施，其可以使用4种方法。不过，因为荧光物质的响应速度比EL的响应速度慢，并且有后发光问题发生，所以最好不使用利用荧光物质的方法。此外，可以说，如果可能，也不要使用引起亮度降低的彩色滤光器。
EL元件的阴极52被设置在EL层51上。一种含有Mg，Li，或Ca的低逸出功的材料作为阴极52的材料。最好是，使用由MgAg(Mg∶Ag＝10∶1)制成的电极。此外，可以使用MgAg/Al电极，LiAl电极，和LiFAl电极也可以使用。
EL元件206由像素电极(阳极)49，EL层51和阴极52构成。
需要由每个像素单独地形成由EL层51和阴极52构成的层叠本体。然而，EL层51对水十分弱，因而不能使用常规的光刻技术。因此，最好使用物理掩模材料，例如金属掩模，并按照汽相方法例如真空淀积法、溅射法或等离子体CVD法使其选择地被形成。
也可以使用喷墨方法，丝网印刷方法，旋转涂覆方法等等，作为选择地形成EL层的方法。不过，这些方法在目前不能连续地形成阴极，因此可以说，最好使用除喷墨方法以外的上述方法。
标号35是保护电极。其保护阴极免受外部水等的影响，同时，用于连接每个像素的阴极52。对于保护电极53最好使用低电阻的材料，包括铝，铜或银。由保护电极53可以期望获得降低EL层的发热的效果。
标号54是第二钝化膜，最好其厚度为10nm-1μm(200-500nm最好)。设置第二钝化膜的主要目的是保护FLC51免受水的影响。还可以有效地冷却EL层。不过，如上所述，EL层对热很弱，因而应当在低温下形成膜(最好由室温到120℃)。因此，可以说，优选的膜形成方法是等离子体CVD方法，溅射法，真空淀积法，离子涂镀法或溶液涂覆法(旋转涂覆法)。
显然，图7所示的所有TFT都具有在本发明中用作有源层的多晶硅膜。
本发明不限于图7所示的EL显示装置的结构。图7的结构只是用于实施本发明的优选的形式之一。
在本实施例中所示的结构可以和实施例1或实施例2的结构自由组合和协同操作。
[实施例4]
在本实施例中，参照图21，其中示意地表示使用和图7的结构不同的本发明的EL显示装置的另一个例子的截面结构。在本实施例中，说明可以用作底控制极型的TFT的薄膜晶体管的TFT。
在图21中，标号811表示底板，标号812表示作为底层的绝缘膜(以后被称为底膜)。可以使用可以透光的底板例如玻璃底板、石英底板、玻璃陶瓷底板、或晶体玻璃底板作为底板811。但是，必须耐受在制造过程中的最高的处理温度。
底膜812特别是在使用具有可移动的离子的底板或者具有导电性的底板时是有效的，不过在石英底板上不需要设置。含硅的绝缘膜可以用作底膜812。注意在本说明中，“含硅的绝缘膜”指的是按照预定比例在硅中添加氧或氮的绝缘膜(SiOxNy：x和y是任意整数)，例如氧化硅膜、氮化硅膜或者是氮化氧化硅膜。
标号8201表示开关TFT，标号8202表示EL驱动TFT。开关TFT由N型沟道TFT构成，EL驱动TFT由P型沟道TFT构成。当EL发光的方向朝向底板的下表面时(在没有被提供TFT或EL层的表面下方)，上述结构是优选的。不过，在本发明中，不限于这种结构。开关TFT和EL驱动TFT两者或者其中任何一个可以使用P型沟道TFT或N型沟道TFT。
开关TFT8201包括有源层，所述有源层包括：有源区域813、漏区域814、LDD区域815a-815d、绝缘区域816和沟道形成区域863，864；控制极绝缘膜818；控制极电极819a和819b；第一中间层绝缘膜820；源信号线821以及漏极引线822。控制极绝缘膜818或第一中间层绝缘膜820对于底板上的所有的TFT可以是共用的，或者根据电路或元件而可以不同。
在图21所示的开关TFT8201中，控制极电极819a，819b电气相连，换句话说，形成所谓的双控制极结构。当然，不仅能够形成双控制极结构，而且可以形成多控制极结构，例如三控制极结构。多控制极结构指的是这样一种结构，其中包括具有两个或多个相互串联的沟道形成区域的有源层。
多控制极结构对于减少截止电流是非常有效的，并且如果开关TFT的截止电流被充分地减少，则可以减少和EL驱动TFT202的控制极电极相连的电容器所需的最小电容。即，因为可以减少电容器占据的面积，所以多控制极结构对于增加EL元件的有效发光面积是有效的。
在开关TFT8201中，LDD区域815a-815d被不和控制极电极819a和819b重叠地设置，其间具有控制极绝缘膜18。这种结构对于减少截止电流值是非常有效的。LDD区域815a-815d的长度(宽度)是0.5-3.5μm，一般为2.0-2.5μm。
更希望在沟道形成区域和LDD区域之间形成一个偏置区域(即由具有和沟道形成区域相同成分的半导体层构成的区域，对其不施加控制极电压)，以便减少截止电流。在具有两个或多个控制极电极的多控制极结构的情况下，在沟道形成区域之间形成的绝缘区域816(即添加的杂质元素以及浓度和源极区域或漏极区域相同的区域)，对于减少截止电流值是有效的。
EL驱动TFT8202包括具有源极区域826、漏极区域827和沟道形成区域805的有源层，控制极绝缘膜818，控制极电极830，第一中间层绝缘膜820，源信号线831，和漏极引线832，在本实施例中，EL驱动TFT202是P型沟道TFT。
开关TFT8201的漏极区域814和EL驱动TFT8202的控制极电极830相连。更具体地说，EL驱动TFT8202的控制极电极830通过漏极引线822(可以叫作连接引线)和开关TFT8201的漏极区域814电气相连。虽然控制极电极830是单控制极电极结构，但是也可以使用多控制极电极结构。EL驱动TFT8202的源信号线831和电流源线相连。
EL驱动TFT8202是用于控制被施加于EL元件的电流值的元件。因此，最好是，沟道宽度被设计得大于开关TFT的沟道宽度。此外，最好是把沟道长度(L)设计得如此之长，使得不会通过EL驱动TFT8202流过过大的电流。一个希望的值是每个像素的电流为0.5-2微安(最好是1-1.5微安)。
从阻止TFT的劣化的观点看来，加厚EL驱动TFT8202的有源层(特别是沟道形成区域)的膜的厚度是有效的(最好50-100nm，更好为60-80nm)。在另一方面，从减少开关TFT8201的截止电流的观点看来，使有源层(特别是沟道形成区域)的膜厚变薄也是有效的(最好20-50nm，25-40nm更好)。
上面说明了在像素中形成的TFT的结构。在这种结构中，同时也形成驱动器电路。CMOS电路是形成图21所示的驱动器电路的基本单元。
在图21中，TFT具有这样一种结构，其能够减少热载流子的注入而不过多地减少操作速度，这种TFT被用作CMOS电路的N型沟道TFT8204。此处所述的驱动器电路是源信号侧驱动电路和门信号侧驱动电路。当然也可以形成其它的逻辑电路(电平变换器，A/D转换器，信号分配电路等)。
N型沟道TFT8204的有源层包括源极区域835，漏极区域836，LDD区域837和沟道形成区域862。LDD区域837和控制极电极839重叠，使得控制极绝缘膜818置于其间。
只在漏极区域侧形成LDD区域837的原因是为了不降低操作速度。在这种n沟道TFT8204中，不需要担心截止电流值太大，应当关注的是操作速度。因而，优选使LDD区域837和控制极电极完全重叠，以便把电阻分量减到最小。即，应当忽略所谓的偏移。
在CMOS电路的p型TFT8205中，不需要专门提供LDD区域，由于热载体的注入而引起的劣化完全可以忽略。因此，有源层包括源极区域840，漏极区域841，和沟道形成区域861。控制极绝缘膜818和控制极电极843被设置在其上。当然，也可以设置和n沟道TFT8204一样的LDD区域来阻止热载体的注入。
应当注意，标号817a，817b，829，838和842是用于形成沟道形成区域861，862，863，864和805的掩模。
N型沟道TFT8024和P型沟道TFT8025分别具有源信号线844和845，在其间具有第一中间层膜820。N型沟道TFT8024和P型沟道TFT8025的每个漏极区域通过漏极引线846电气相连。
标号847表示第一钝化膜。其膜厚可以是10nm-1μm(200-500nm最好)。可以使用含有硅的绝缘膜(尤其是氮化氧化硅膜或氮化硅膜最好)作为第一钝化膜847的材料。其具有保护被形成的TFT免受碱金属和水的影响的作用。在最后在TFT上形成的EL层中含有碱金属例如钠。换句话说，第一钝化膜847也作为保护膜，使得碱金属(易动的离子)不会进入TFT侧。
标号848是第二中间层绝缘膜，并作为拉平膜用于矫平由TFT形成的高度差。最好是利用有机树脂膜例如聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂或BCB(苯环丁烯)作为第二中间层绝缘膜848。这些有机树脂膜的优点在于，其能够容易形成具有良好平整度的平面，而且介电常数低。最好借助于第二中间层绝缘膜848完全吸收由TFT形成的高度差，因为EL层对于粗糙度非常敏感。此外，最好形成厚的低介电常数的材料膜，以便减少在门信号线或数据信号线和EL元件的阴极之间的寄生电容。因此，合适的厚度为0.5-5μm(更好为1.5-2.5μm)。
标号849是像素电极(EL元件的阳极)，其由透明的导电膜制成。在第二中间层绝缘膜848和第一钝化膜847中制成接触孔(开孔)之后，通过所述的孔使阳极和EL驱动TFT8202的漏极引线832相连。当像素电极849和漏极827被设置不直接连接时，如图21所示，可以阻止EL层的碱金属通过像素电极进入有源层。
厚度为0.3-1μm的第三中间层绝缘膜850被设置在像素电极849上。膜850由氧化硅膜、氮化氧化硅膜、或有机树脂膜制成。利用刻蚀使第三中间层绝缘膜850在像素电极849上形成开孔，并且把开孔的边缘通过刻蚀而成为锥形。最好是，锥形的角度为10-60度(最好30-50度)。
在第三中间层绝缘膜850上形成EL层851。EL层851可以呈单层结构或多层结构。多层结构在发光效率上是有利的。一般地说，正空穴注入层/正空穴输入层/发光层/电子输送层按照这个顺序被形成在像素电极上。此外，也可以使用其顺序为正空穴输入层/发光层/电子输送层或者顺序为正空穴注入层/正空穴输入层/发光层/电子输送层/电子注入层的结构。在本发明中，可以使用任何已知的结构，并且在EL层内可以掺杂荧光彩色物质等。
图21的结构是使用形成相应于红绿蓝的3种EL元件的方法的例子。图21中只示出了一个像素。实际上，形成相应于红绿蓝每种颜色的像素，从而可以进行彩色显示。本发明不论使用哪一种发光方法都能实施。
EL元件的阴极852被设置在EL层851上。一种含有Mg，Li，或Ca的低逸出功的材料作为阴极852的材料。最好是，使用由MgAg(Mg∶Ag＝10∶1)制成的电极。此外，MgAg/Al电极，LiAl电极，和LiFAl电极也可以使用。
EL元件8206由像素电极(阳极)849，EL层851和阴极852构成。
需要由每个像素单独地形成由EL层851和阴极852构成的层叠本体。然而，EL层851对水十分弱，因而不能使用常规的光刻技术。因此，最好使用物理掩模材料，例如金属掩模，并按照汽相方法例如真空淀积法、溅射法或等离子体CVD法使其选择地被形成。
也可以使用喷墨方法，丝网印刷方法，旋转涂覆方法等等，作为选择地形成EL层的方法。不过，这些方法在目前不能连续地形成阴极，因此可以说，最好使用除去喷墨方法的上述方法。
标号835是保护电极。其保护阴极852免受外部水等的影响，同时，用于连接每个像素的阴极852。对于保护电极853最好使用低电阻的材料，包括铝，铜或银。由保护电极853可以期望获得降低EL层的发热的效果。
标号854是第二钝化膜，最好其厚度为10nm-1μm(200-500nm最好)。设置第二钝化膜的主要目的是保护FLC851免受水的影响。还可以有效地冷却EL层。不过，如上所述，EL层对热很弱，因而应当在低温下形成膜(最好由室温到120℃)。因此，可以说，优选的膜形成方法是等离子体CVD方法，溅射法，真空淀积法，离子涂镀法或溶液涂覆法(旋转涂覆法)。
显然，图21所示的所有TFT都具有在本发明中用作有源层的多晶硅膜。
本发明不限于图21所示的EL显示装置的结构。图21的结构只是用于实施本发明的优选的形式之一。
在本实施例中所示的结构可以和实施例1或实施例2的结构自由组合和协同操作。
[实施例5]
下面说明本发明的在像素部分周围同时制造像素部分和驱动电路部分的TFT的方法的实施例。
关于驱动电路，在图中示出了作为其基本单元的CMOS电路，以便于进行简明的说明。
首先，制备底板501，在其表面上设置底膜(未示出)，如图8A所示。在本实施例中，厚度为200nm的氮化氧化硅膜和厚度为100nm的另一个氮化氧化硅膜被层叠在晶体玻璃上并用作底膜。此时，最好在接触晶体玻璃底板的膜中氮的浓度被保持为10-25重量％。当然，可以在石英底板上直接形成元件而不用任何底膜。
此后，通过已知的膜形成方法在底板501上形成厚度为45nm的无定形硅膜502。不必限制于无定形硅膜。而是，在本实施例中，可以使用具有无定形结构的半导体膜(包括微晶半导体膜)。其中也可以使用具有无定形结构的合成半导体膜，例如无定形硅锗膜。
关于从此处到图8C的步骤，可以完全引用由本申请人申请的日本待审专利公开10-2477735。该专利公开中披露了一种关于使半导体膜晶体化的方法，其中使用例如Ni元素作为催化剂。
首先，形成具有开孔503a和503b的保护膜504。在本实施例中，使用厚度为150nm的氧化硅膜。通过旋转涂覆方法在保护膜504上形成含有Ni的层505。关于含有镍的层的形成，可以参考上述的专利公开。
此后，如图8B所示，在惰性气体内在570℃下进行14小时的热处理。此时，晶体化从和Ni接触的区域506a，506b(以后叫做Ni添加区域)开始和底板平行地进行。结果，形成具有晶体结构的多晶硅膜507，其中聚集着杆状的晶体并形成线。
此后，如图8C所示，属于第15族的一种元素(最好是磷)被添加到Ni添加区域506a，506b，同时剩下保护膜504作为掩模。因而形成以高的浓度添加有磷的区域508a，508b(以后叫做磷添加区域)。
此后，在惰性气体中在600℃下进行12小时的热处理，如图8C所示。通过所述热处理除去在多晶硅膜507中的Ni。并且几乎所有的Ni最后被磷添加区域508a，508b捕获，如箭头所示。据认为这是由磷引起的金属元素(在本实施例中是Ni)的聚集效应而产生的现象。
利用这种处理，在多晶硅膜509中含的镍的浓度被减少到至少2×1017原子/cm3，这是由SIMS(二级离子质谱仪)测量的。虽然镍是半导体的致命物质，但是当其被减少到这一数量时对TFT的特性没有负面影响。此外，因为这个浓度是当前SIMS分析的测量极限，实际上，其具有更低的浓度(小于2×1017原子/cm3)。
这样可以获得被催化剂晶体化并使催化剂减少到不影响TFT的操作的多晶硅膜509。此后，通过成形处理只形成使用多晶硅膜509的有源层510-513。此时，应当通过使用上述的多晶硅膜形成在随后的成形中进行掩模对准所用的标记(图8D)。
此后，通过等离子体CVD方法形成厚度为50nm的氮化氧化硅膜，如图8E所示，然后，在氧化环境中在950℃下进行1小时的热处理和热氧化处理。氧化气体可以是氧气或者是其中加有卤素的氧气。
在这种外部氧化处理中，在有源层和氮化氧化硅膜之间的界面内进行氧化，并且其厚度大约为15nm的多晶硅膜被氧化，使得形成厚度大约为30nm的氧化硅膜。即，形成厚度为80nm的控制极绝缘膜514，其中30nm的氧化硅膜和50nm的氮化氧化硅膜被层叠在一起。通过热氧化处理使有源层510-513的膜厚成为30nm。
此后，如图9A所示，形成光刻胶掩模515，在有源层511至513中通过控制极绝缘膜514的介质加入p型杂质元素(以后成为p型杂质元素)。作为p型杂质元素，一般使用第13族中的元素，例如硼或锗。这被称为沟道掺杂处理，是用于控制TFT的门限电压的一种处理。
在本实施例中，利用离子掺杂方法加入硼，其中进行等离子激发而不发生乙硼烷(B2H6)的质量分离。当然，也可以使用进行质量分离的离子植入方法。按照这个方法，形成包含浓度为1×1015-1×1018原子/cm3(最好5×1016-5×1017原子/cm3)的硼的杂质区域516-518。
此后，形成光刻胶掩模915a，915b，如图9B所示，通过控制极绝缘膜514的介质加入n型杂质元素(以后成为n型杂质元素)。作为n型杂质元素，一般使用第15族中的元素，例如磷或砷。在本实施例中，利用离子掺杂方法，其中进行等离子激发而不发生磷化氢(PH3)的质量分离。被加入的磷的浓度为1×1018原子/cm3。当然，也可以使用进行质量分离的离子植入方法。
如此调整剂量，使得被包括在用这种方法形成的n型杂质区域520，521中的n型杂质元素的浓度为2×1016-5×1019原子/cm3(最好5×1017-5×1018原子/cm3)。
此后，进行激活添加的n型杂质元素和p型杂质元素的处理，如图9C所示。这不需要限制激活方法，不过，因为设置有控制极绝缘膜514，所以最好使用利用电热的炉子的电炉的退火处理。此外，最好在尽可能高的温度下进行热处理，因为存在已经破坏有源层和在图9A的处理中作为沟道形成区域的控制极绝缘膜之间的界面的可能性。
因为在本实施例中使用加有高的热阻的晶体玻璃，所以利用800℃的热处理炉进行1小时的激活处理。可以保持一定处理温度在氧化环境中进行热氧化，或者在惰性气体中进行热处理。
这个处理净化n型杂质区域520，521的边缘，即，n型杂质区域520，521和没有添加n型杂质元素的n型杂质区域520，521周围的区域(由图9A的处理形成的p型杂质区域)之间的边界(结)。这意味着，当稍后制成TFT时，LDD区域和沟道形成区域可以形成良好的结。
此后，形成厚度为200-400nm的导电膜，并进行成形，使得形成控制极电极522-525。按照控制极电极522-525的宽度，决定每个TFT的长度。
控制极电极最好由单层导电膜制成，在需要时使用多层膜例如两层膜或三层膜。特别是，可以使用从Al，Ta，Ti，Mo，W，Cr，和Si中选择的元素制成的膜、由上述元素的氮化物制成的膜(一般为氮化钽膜，氮化钨膜，或氮化钛膜)、上述元素组合的合金膜(一般为Mo-W合金，Mo-To合金)或者上述元素的硅化物膜(一般为硅化钨膜，硅化钛膜)。当然，这些膜可以具有单层或多层的结构。
在本实施例中，使用厚度为50nm的氮化钨(WN)的多层膜和厚度为350nm的钨(W)膜。这些膜可以通过溅射方法形成。当惰性气体Xe，Ne或其类似物作为溅射气体被加入时，可以阻止由于应力而引起的膜的剥离。
此时，如此形成控制极电极523和525，使得其分别和n型杂质区域520和521的一部分重叠，从而把控制极绝缘膜514夹在中间。这个重叠的部分以后成为和控制极电极重叠的LDD区域。按照所示的截面图，控制极电极是分开的，实际上它们彼此电气相连。
此后，利用控制极电极522-525作为掩模以自调整的方式加入n型杂质元素(在本实施例中使用磷)，如图10A所示。此时，进行调整，使得被加入磷而形成的杂质区域527-533中磷的浓度是n型杂质区域520和521中的磷的浓度的1/2到1/10(一般为1/3到1/4之间)。特别是，最好在1×1016到5×1018原子/cm3(典型值3×1017到3×1018原子/cm3)。
此后，如图10B所示，形成光刻胶掩模534a-534d，使得盖住控制极电极，然后添加n型杂质元素(在本实施例中是磷)，从而形成含有高浓度的磷的杂质区域535-541。此处也使用氢化磷(PH3)进行离子掺杂，并被调节，以便在这些区域的磷的浓度为1×1020-1×1021原子/cm3(最好是2×2020到5×1020原子/cm3)
通过这种处理形成n沟道TFT的源极区域或漏极区域，并且开关TFT剩下由图10A的处理形成的n型杂质区域530-532的部分。这些剩下的区域相应于开关TFT的LDD区域。
此后，如图10C所示，除去光刻胶掩模534a-534d，并形成新的光刻胶掩模543。然后加入p型杂质元素(本实施例中使用硼)，从而形成含有高浓度的硼的杂质区域544和545。此处按照使用乙硼烷(B2H6)离子掺杂方法，加入硼而获得的浓度为3×1020到3×1021原子/cm3(一般为5×1020到1×1021原子/cm3)。
已经被添加到杂质区域544和545的磷的浓度为1×1020到1×1021原子/cm3。此处加入的硼的浓度至少是磷的3倍。因此，已经形成的n型杂质区域完全转换为p型的，因而作为p型杂质区域。
此后，如图10D所示，在除去光刻胶掩模543之后，形成第一中间层绝缘膜546。作为第一中间层绝缘膜546，使用使用单层结构或多层结构或者其组合的包括硅的绝缘膜。膜的厚度可以为400nm-1.5μm。在本实施例中，使用的结构是在200nm厚的氮化硅膜上叠置800nm厚的氧化硅膜。
接着，激活被添加的各种浓度的n型和p型杂质元素。最好使用炉子退火方法作为激活方法。在本实施例中，在电炉中在550℃的氮气中进行4小时的热处理(电炉退火)。
此外，在含有3-100％的氢气的300-450℃的环境中进行1-12小时的热处理，从而进行氢化。这是一种通过利用热激活的氢使半导体膜中的悬挂键进行氢气终止的处理。作为另外一种氢化方法，也可以进行等离子体氢化(使用由等离子体激活的氢气)。
氢化处理可以在形成第一中间层绝缘膜546期间进行。更具体地说，可以在形成200nm厚的氧化的氮化硅膜之后进行上述的氢化处理，然后，可以形成其余的800nm厚的氧化硅膜。
接着，如图11A所示，在第一中间层绝缘膜546中形成连接孔，并形成源极引线547-550和漏极引线551-553。在本实施例中，该电极由3层结构的多层膜构成，其中利用溅射方法连续形成100nm厚的钛膜、300nm厚的含有钛的铝膜、和150nm厚的钛膜。当然，也可以使用其它的导电膜。
接着形成厚度为50-500nm(一般200-300nm)的第一钝化膜554。在本实施例中使用300nm厚的氧化的氮化硅膜作为第一钝化膜554。这也可以利用氮化硅膜代替。
此时，在形成氧化的氮化硅膜之前使用含有氢的例如H2或NH3等气体进行等离子体处理是有效的。用这种处理激活的氢被供给第一中间层绝缘膜546，并通过进行热处理可以改善第一钝化膜554的膜的质量。与此同时，因为对第一中间层绝缘膜546加入的氢扩散到下侧，因而有源层可以被有效地氢化。
接着，如11B所示，形成由有机树脂制成的第二中间层绝缘膜555。作为有机树脂，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸和BCB(苯环丁烯)。特别是，因为第二中间层绝缘膜555主要用于矫平由TFT形成的高度差，所以最好使用矫平性能良好的丙烯酸。在本例中，形成厚度为2.5μm的丙烯酸膜。
接着，对第二中间层绝缘膜555和第一钝化膜553中形成到达漏极引线553的连接孔，并形成保护电极556。使用几乎全部用铝制成的导电膜作为保护电极556。保护电极556可以利用真空淀积方法制成。
此后，形成厚度为500nm的包括硅的绝缘膜(在本实施例中为氧化硅膜)，然后在相应于像素电极的位置形成开孔，并形成第三中间层绝缘膜557。当形成开孔时，通过使用湿刻法可以容易地形成锥形的侧壁。如果开孔的侧壁没有足够缓和的斜坡，则由于高度差引起的EL层的劣化可能导致严重的问题。
此后，利用真空淀积法连续地形成阴极(MgNg电极)。最好是，阴极558的厚度是180-300nm(一般200-250nm)。
接着，利用真空淀积法在不暴露于空气的条件下形成EL层559。EL层559的膜厚为800-200nm(一般100-120nm)，并且像素电极(阳极)560的膜厚可以是110nm。
在这种处理中，EL层和像素电极(阳极)对于相应于红绿蓝的各个像素按照顺序被形成。不过，由于EL层对溶液的耐受程度差，所以它们必须相互独立地被形成而不能使用光刻技术。因而，最好使用金属掩模盖住其余的像素而只留下所需的一个，并对于所需的像素选择地形成EL层和像素电极。
具体地说，首先设置掩模盖住除去相应于红色像素之外的所有的像素，利用掩模选择地形成发红光的EL层和像素电极阳极。然后，设置掩模盖住除去相应于绿色像素之外的所有的像素，利用掩模选择地形成发绿光的EL层和像素电极(阳极)。此后，如上所述，设置掩模盖住除去相应于蓝色像素之外的所有的像素，利用掩模选择地形成发蓝光的EL层和像素电极(阳极)。在这种情况下，对于各个颜色使用不同的掩模而不用同一个掩模。当然，也可以采用同一掩模。最好是，在不间断真空的条件下进行这些处理，直到对于所有像素都形成EL层和像素电极(阳极)。最好是，在形成EL层和像素电极(阳极)之后被连续地形成而不暴露于空气。
可以使用已知的材料形成EL层559。作为已知的材料，最好是考虑到驱动电压的有机材料。例如，EL层可以由4层结构构成，其中包括正空穴注入层，正空穴输送层，发光层，和电子注入层。此外，作为像素电极(阴极)560的EL元件，形成氧化铟和氧化锡(ITO)膜。可以使用对氧化铟混合2-20％的氧化锌的(ZnO)的透明的导电层。也可以使用其它已知的材料。
最后，形成厚度为300nm的由氮化硅膜制成的第二钝化膜561。
这样，便制成了如图11C所示的结构的EL显示装置。实际上，所示的装置被利用气密性的保护膜(多层膜，紫外线固化的树脂膜等)或壳体例如陶瓷密封壳封装(密封)，使得当制成如图11C所示的产品时不暴露于空气中。在这种情况下，通过在壳体内部充以惰性气体或者放置吸湿材料(例如氧化钡)可以改善EL层的可靠性(寿命)。
在例如通过封装改善气密性之后，连附一个连接器(柔性的印刷电路：FPC)用于连接从在底板上形成的元件或电路伸出的端子和外部信号的端子，这样被制成了产品。在本说明中，这样为供应市场而制备的EL显示装置叫做EL组件。
本实施例所示的结构可以和实施例1或实施例2的结构自由组合。
[实施例6]
在实施例6中，将通过使用图12的透视图说明EL显示装置的结构。
按照实施例6的被形成在玻璃底板3201上的EL显示装置包括像素部分3202、控制极侧驱动电路3203、和源极侧驱动电路3204。像素部分3202的开关TFT3205是n沟道TFT，并被设置在和控制极侧驱动电3203相连的控制极引线3206和与源极侧驱动电路3204相连的源极引线3207的交点。此外，开关TFT3205的漏极和驱动TFT3208的控制极相连。
此外，EL驱动TFT3208的源极侧和电源引线3209相连。此外，提供有电容器3216，其和EL驱动TFT3208的控制极区域以及电源线3209相连。在实施例6中，电源电位被提供给电源线3209。此外，EL元件3211的相反电极(实施例6中为阴极)被保持在这个静止电位上(实施例6中为0V)。
然后，在作为外部输入和输出端子的FPC3212上，提供有用于向驱动电路传送信号的输入和输出引线(连接引线)3213，3214以及和电源线3209相连的输入和输出引线3215。
此外，按照实施例6的EL组件包括利用图13A和图13B说明的壳体材料。注意，根据需要，将引用图12中的标号。
在玻璃底板3201上，形成有像素部分3202，控制极侧驱动电路3203和源极信号侧驱动电路3204。来自各个驱动电路的每种引线通过输入和输出引线3213到3215向FPC3212延伸，并和外部装置相连。
此时，用这种方式提供壳体材料3304，使得至少像素部分3202，最好驱动电路3203和3204以及像素部分3302被壳体材料3304包围。注意，壳体材料3304具有这样的结构，其具有一个内径大于EL元件的外径的有槽的部分，或者一种片状结构，使得壳体材料通过黏合剂3305被固定到玻璃底板3201上，用这种方式，形成和玻璃底板3201协同操作的封闭的空间。此时，EL元件被封闭在所述的封闭的空间中，完全和外部的空气隔离。注意，可以提供多个壳体材料3304。
此外，壳体材料3304的材料性质最好是绝缘材料例如玻璃，聚合物或其类似物。例如，非晶体玻璃(硼硅酸盐玻璃，石英或其类似物)，晶体玻璃，有机树脂(丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂或环氧树脂等)和硅酮树脂。此外，可以使用陶瓷。此外，当黏合剂3305是绝缘材料时，也可以使用金属材料例如不锈钢等。
此外，环氧树脂黏合剂，丙烯酸树脂黏合剂或类似的黏合剂可以用作黏合剂3305。此外，也可以使用热塑树脂或光塑树脂作为黏合剂。不过，需要使用能够最大限度地阻止氧和湿气透过的材料。
此外，在壳体材料3304和玻璃底板3201之间的间隙3306最好填充惰性气体(例如氩、氦或氮等)。此外，除气体之外，也可以使用惰性液体(液态氟化碳或以全氟烷为代表的类似物)。关于惰性液体，可以使用日本专利申请公开8-78519中使用的材料。
在间隙3306中填充干燥剂也是有效的。可以使用在日本专利申请公开9-148066中披露的材料作为干燥剂。一般可以使用钡的氧化物。
注意，如图13B所示，在像素部分上，提供多个像素，它们具有各个绝缘的EL元件。并且所有这些像素以保护电极3307作为公共电极。在实施例6中所示的情况是最好EL层，阴极(MgAg)和保护电极被连续地形成而不暴露于空气。虽然EL层和阴极由相同的掩模材料制成，但是只有保护电极可以由不同的掩模材料制成。
此时，需要只在像素部分上提供EL层和阴极。不需要在驱动电路上提供EL层和阴极。显然，当在驱动电路上提供EL层和阴极时不会发生问题。当认为EL层包括碱金属时，最好EL层和阴极不被提供在驱动电路上。
注意，保护电极5307通过在由标号3308表示的区域中用和像素电极相同的材料制成的连接引线3309和输入输出引线3310相连。输入输出引线3310是电源线，用于向保护电极提供电源电位，并通过导电膏材料3311和FPC3212相连。
实施例6所示的结构可以和和实施例1的结构自由组合。
[实施例7]
在实施例7中，将说明按照本发明的EL显示装置的像素的结构。
在按照本发明的EL显示装置的像素部分上，多个像素被设置成阵列型的结构。图17A表示像素的电路图的一个例子。在像素1000中，提供有开关TFT1001，如图17A所示。注意，在本发明中，作为开关TFT1001，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。在图17A中，使用N型沟道TFT作为开关TFT1001。开关TFT1001的控制极和门信号线1002相连，用于输入门信号。开关TFT1001的源极区域和漏极区域中的一个和数据信号线(也称为源信号线)1003相连，用于输入模拟或数字视频信号，而另一个和EL驱动TFT1004的控制极相连。
EL驱动TFT1004的源极区域和漏极区域中的一个和电源线1005相连，而另一个和EL元件1006相连。
EL元件1006包括阳极，阴极，和被提供在阳极和阴极之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1004的源极区域或者漏极区域和EL元件1006的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT的源极区域或漏极区域和EL元件1006的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1004，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。不过，在EL元件的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1004是P型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1004是N型沟道TFT。在图17A中，使用P型沟道TFT作为EL驱动TFT1004。EL元件1006的阴极和静止电源1007相连。
此外，在EL驱动TFT1004的有源层中可以提供LDD区域，并且可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和控制极通过控制极绝缘膜重叠。在EL驱动TFT1004是N型沟道TFT的情况下，在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，结果，使得导通电流可以增舳，并在EL驱动TFT1004的控制极电极和Lov区域之间还可以形成电容。
此外，在开关TFT1001处于非选择的状态下(截止状态)，可以提供电容器用于保持EL驱动TFT1004的控制极电压。在提供有电容器的情况下，电容器被连接在开关TFT1001的不和源信号线相连的源极区域或漏极区域一侧以及电源线1005之间。在图17A所示的电路图中，电源线1005和源信号线1003平行地设置。
为了使用EL驱动TFT的Lov区域作为用于保持EL驱动TFT1004的控制极电压的电容器，在像素尺寸是22μm×22μm，控制极绝缘膜的厚度是800埃，以及控制极绝缘膜的相对介电常数是4.1的情况下，所需的电容值大约为19.8fF。因而，作为Lov区域的面积(通过控制极绝缘膜LDD区域和控制极电极重叠的面积)，大约需要66μm2。
注意，在图17A所示电路图中，或者开关TFT1001或者EL驱动TFT1004可以被制成多控制极结构(一种具有两个或多个串联连接的沟道形成区域的有源层的结构)。图18A表示一个像素的电路图，其中在图17A中所示的像素的开关TFT1001被制成多控制极结构。
在图18A中提供的开关TFT1001a和开关TFT1001b串联连接。除去开关TFT1001a和开关TFT1001b之外，所示的结构和图17A所示的相同。通过把开关TFT制成多控制极结构(一种具有两个或多个串联连接的沟道形成区域的有源层的结构)，可以减少截止电流。注意，在图18A中，采用双控制板结构。不过，实施例7不限于双控制极。可以使用任何多控制极结构。
此外，虽然没有示出，在EL驱动TFT被制成多控制极结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
图17B表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图17B中，在像素1100中，提供有开关TFT1101。注意，在本发明中，作为开关TFT1101，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。在图17B中，使用N型沟道TFT作为开关TFT1101。开关TFT1101的控制极和门信号线1102相连，用于输入门信号。开关TFT1101的源极区域和漏极区域中的一个和数据信号线(也称为源信号线)1103相连，用于输入模拟或数字视频信号，而另一个和EL驱动TFT1104的控制极相连。
此时，EL驱动TFT1104的源极区域和漏极区域中的一个和电源线1105相连，而另一个和EL元件1106相连。
EL元件1106包括阳极，阴极，和被提供在正层和负层之间的EL层。注意，在本发明中，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1104的源极区域或者漏极区域和EL元件1106的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1104的源极区域或漏极区域和EL元件1106的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1104，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。不过，在EL元件的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1104是P型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1106的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1104是N型沟道TFT。在图17B中，使用P型沟道TFT作为EL驱动TFT1104。EL元件1106的阴极和静止电源1107相连。
此外，在EL驱动TFT1104的有源层中可以提供LDD区域，使得可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和控制极通过控制极绝缘膜重叠。特别是在EL驱动TFT1104是N型沟道TFT的情况下，通过在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，使得导通电流可以增加。并在EL驱动TFT1104的控制极电极和Lov区域之间还可以形成电容。
此外，在开关TFT1101处于非选择的状态下(截止状态)，可以提供电容器用于保持EL驱动TFT1104的控制极电压。在提供有电容器的情况下，电容器被连接在开关TFT1101的不和源信号线相连的源极区域或漏极区域以及电源线1105之间。在图17B所示的电路图中，电源线1105和源信号线1102平行地设置。
注意，在图17B所示电路图中，或者开关TFT1101或者EL驱动TFT1104可以被制成多控制极结构。图18B表示一个像素的电路图，其中在图1 7B中所示的像素的开关TFT1101被制成多控制极结构。
提供开关TFT1101a和开关TFT1101b串联连接。除去开关TFT1101a和开关TFT1101b之外，所示的结构和图17B所示的相同。通过把开关TFT制成多控制极结构，可以减少截止电流。注意，在图18A和图18B中，采用双控制极结构。不过，实施例7不限于双控制极。可以使用任何多控制极结构。
此外，虽然没有示出，在EL驱动TFT被制成多控制极结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
图19A表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图19A中，像素1200和像素1210彼此相邻，在图19A中，标号1201和1211表示开关TFT。注意，在本发明中，作为开关TFT1201和1211，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。在图19A中，使用N型沟道TFT作为开关TFT1001和1211。开关TFT1201、1211的控制极和门信号线1202相连，用于输入门信号。开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和数据信号线(以后称为源信号线)1203相连，用于输入模拟或数字视频信号1203、1204，而另一个分别和EL驱动TFT1204、1214的控制极相连。
EL驱动TFT1204、1214的源极区域和漏极区域中的一个和电源线1220相连，而另一个和EL元件1205、1215相连。用这种方式，在实施例7中，两个相邻的像素共用一个电源线1220。结果，和图17A到18B所示的结构相比，可以减少电源线的数量。可以减少在整个像素部分的布线率。当相对于整个像素部分的布线率小时，在沿着EL层发光的方向提供布线的情况下，可以抑制由布线引起的光屏蔽。
EL元件1205和1215包括阳极，阴极，和被分别提供在阳极和阴极之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1204、1214的源极区域或者漏极区域和EL元件1205、1215的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1204、1214的源极区域或漏极区域和EL元件1205、1215的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1204、1214，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。不过，在EL元件1205、1215的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1204、1214是P型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1205、1215的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1204、1214是N型沟道TFT。在图19A中，使用P型沟道TFT作为EL驱动TFT1204、1214。EL元件1205、1215的阴极和静止电源1206、1216相连。
此外，在EL驱动TFT1204、1214的有源层中提供LDD区域，结果，可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和控制极通过控制极绝缘膜重叠。在EL驱动TFT1204是N型沟道TFT的情况下，在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，结果，使得导通电流可以增加，结果，在EL驱动TFT1204的控制极电极和Lov区域之间还可以形成电容。
此外，在开关TFT1201、1211处于非选择的状态下(截止状态)，可以提供电容器用于保持EL驱动TFT1204、1214的控制极电压。在提供有电容器的情况下，电容器可以被连接在不和源信号线相连的源极区域或漏极区域一侧以及电源线1220之间。
注意，在图19A所示电路图中，或者开关TFT1201、1211或者EL驱动TFT1204、1214可以被制成多控制极结构。图20A表示一个像素的电路图，其中在图19A中所示的像素的开关TFT1201、1211被制成多控制极结构。
提供开关TFT1201a和开关TFT1201b串联连接。此外，提供开关TFT1211a和开关TFT1211b串联连接。除去开关TFT1201a和开关TFT1201b以及开关TFT1211a和开关TFT1211b之外，所示的结构和图19A所示的相同。通过把开关TFT制成多控制极结构，可以减少截止电流。注意，在图20A中，采用双控制极结构。不过，实施例7不限于双控制极。可以使用任何多控制极结构。
此外，虽然没有示出，在EL驱动TFT被制成多控制极结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
图19B表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图19B中，像素1300和像素1310彼此相邻。在图19B中，标号1301和1311代表开关TFT。注意，在本发明中，作为开关TFT1301、1311，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。在图19B中，使用N型沟道TFT作为开关TFT1301、1311。开关TFT1301、1311的控制极和门信号线1302、1312相连，用于输入门信号。开关TFT1301、1311的源极区域和漏极区域中的一个和数据信号线(也称为源信号线)1303相连，用于输入模拟或数字视频信号，而另一个和EL驱动TFT1304、1314的控制极相连。
此时，EL驱动TFT1304、1314的源极区域和漏极区域中的一个和电源线1320相连，而另一个和EL元件1305、1315分别相连。用这种方式，在实施例7中，两个相邻的像素共用一个电源线1320。结果，和图17A到18B所示的结构相比，可以减少电源线的数量。可以减少在整个像素部分的布线率。当相对于整个像素部分的布线率小时，在沿着EL层发光的方向提供导线的情况下，可以抑制由导线引起的光屏蔽。此时，在图20B所示的电路图中，电源线1320和门信号线1302、1312平行地设置。
EL元件1305、1315包括阳极，阴极，和分别被提供在正层和负层之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1304、1314的源极区域或者漏极区域和EL元件1305、1315的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1304、1314的源极区域或漏极区域和EL元件1305、1315的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1304、1314，可以使用N型沟道TFT或P型沟道TFT。不过，在EL元件1305、1315的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1304、1314是P型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1305、1315的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1304、1314是N型沟道TFT。在图19B中，使用P型沟道TFT作为EL驱动TFT1304、1314，使得EL元件1305、1315的阴极和静止电源1306、1316相连。
此外，在EL驱动TFT1304、1314的有源层中可以提供LDD区域，使得可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和控制极通过控制极绝缘膜重叠。特别是在EL驱动TFT1304、1314是N型沟道TFT的情况下，通过在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，使得导通电流可以增加。此外，在EL驱动TFT1304、1314的控制极电极和Lov区域之间还可以形成电容。
此外，在开关TFT1301、1311处于非选择的状态下(截止状态)，可以提供电容器用于保持EL驱动TFT1304、1314的控制极电压。在提供有电容器的情况下，电容器被连接在不和源信号线相连的源极区域或漏极区域以及电源线1320之间。
注意，在图19B所示电路图中，或者开关TFT1301、1311或者EL驱动TFT1304、1314可以被制成多控制极结构。图20B表示一个像素的电路图，其中在图19B中所示的像素的开关TFT1301、1311被制成多控制极结构。
提供开关TFT1301a和开关TFT1301b串联连接。此外，提供开关TFT1311a和开关TFT1311b串联连接。除去开关TFT1301a和开关TFT1301b以及开关TFT1311a和开关TFT1311之外，所示的结构和图19B所示的相同。通过把开关TFT制成多控制极结构，可以减少截止电流。注意，在图20B中，采用双控制极结构。不过，实施例7不限于双控制极。可以使用任何多控制极结构。
此外，虽然没有示出，在EL驱动TFT被制成多控制极结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
注意，在实施例7中，在EL驱动TFT的漏极区域和EL元件的像素电极之间可以提供一个电阻。通过提供所述电阻，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流的数量可以被控制，借以避免对EL驱动TFT的特性的影响，避免使其特性不一致。所述电阻可以是一个呈现比EL驱动TFT的导通电阻的阻值足够大的阻值的元件。因此，所述的或类似的结构没有以任何方式限制。注意，导通电阻的阻值是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ，50kΩ到1MΩ的范围更好)。当使用具有高阻值的半导体层作为电阻时，有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。
实施例7所示的结构可以和实施例1，3，4，5或6自由组合。
[实施例8]
本发明的实施不限于有机的EL材料，而可以使用无机的EL材料。因为目前的无机EL材料的驱动电压非常高，要使用的TFT必须具有能够承受这种驱动电压的耐压特性。
如果在将来研制出具有较低的驱动电压的无机EL材料，则可以应用于本发明。
本实施例的结构可以和实施例1到7的任何一种结构自由组合。
[实施例9]
在本实施例中，用作EL层的有机材料可以是低分子有机材料或者是聚合物(高分子)有机材料。作为低分子有机材料，已知的主要材料有：Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolite-aluminum)，TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)或其类似物。作为聚合物有机材料，代表性的是δ-共聚物材料。一般地说，可以使用PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVKIpolyvinyl-caracole)或聚碳酸酯。
聚合物(高分子)有机材料可以利用简单的薄膜成形方法处理，例如旋转涂覆方法(也叫做溶液涂覆方法)，分配方法，印刷方法和喷墨方法等。聚合物有机材料和低分子有机材料相比，具有高的耐热性。
此外，在被包括在本发明的EL显示装置的EL元件中的EL层具有电子输送层和正空穴输送层的情况下，电子输送层和正空穴输送层可以由无机材料制成，例如由非晶硅或非晶Si1-xCx等。
在非晶半导体中，具有大的俘获电平，同时，非晶半导体在其和其它层接触的界面上形成大量的接口电平。结果，EL元件可以在低的电压下发光，同时，可以试图提供高的亮度。
此外，掺杂剂(杂质)被加入有机EL层中，因而可以改变有机EL层发出的光的颜色。这些掺杂剂包括DCM1，尼罗红，lubren，香豆素6，TPB和quinaquelidon。
此外，实施例9的结构可以和实施例1到7中任何一种结构自由组合。
[实施例10]
下面说明按照图1到图2B所示的本发明的用于驱动EL显示装置的另一种方法。其中将说明利用n位数字驱动方法提供2n个灰度级的全色显示的情况，在说明的过程中将参看图3。
在像素部分101中，以阵列状结构设置有多个像素104。图2A表示像素104的放大图。在图2A中，标号105代表开关TFT。开关TFT的控制极和用于输入门信号的门信号线106相连，开关TFT105的源极区域和漏极区域中的一个和用于输入数字数据信号的源信号线107相连，而另一个和被包括在每个像素中的电容器113相连。
此外，EL驱动TFT108的源极区域和漏极区域当中的一个和电源线111相连，而另一个和EL元件110相连。电源线111和电容器113相连。当开关TFT105处于未选择方式时(截止状态)，电容器113保持EL驱动TFT108的门电压。
EL元件110包括阳极和阴极，以及被提供在阳极和阴极之间的EL层。在阳极和EL驱动TFT110的源极区域或漏极区域相连情况下，换句话说，在阳极作为像素电极的情况下，作为相反电极的阴极被保持在恒定电位。在另一方面，在阴极和EL驱动TFT110的源极区域或漏极区域相连的情况下，即在阴极是像素电极的情况下，作为相反电极的阳极被保持在恒定电位。
电源线111被保持在电源电位。
注意，在EL驱动TFT108的源极区域或漏极区域和EL元件110之间可以提供一个电阻。通过提供所述电阻，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流的数量可以被控制，借以避免对EL驱动TFT108的特性不一致的影响。因为可以使用具有比EL驱动TFT108的导通电阻足够大的电阻的元件，所以对所述的的结构没有限制。注意，导通电阻是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ，50kΩ到1MΩ的范围更好)。当使用具有高阻值的半导体层作为电阻时，有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。
图2B表示按照本发明的EL显示装置的像素部分的结构。门信号线(G1-Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT的控制极相连。被包括在每个像素中的开关TFT的源极区域或漏极区域中的一个和源信号线(S1-Sn)相连，而另一个和EL驱动TFT的控制极以及电容器相连。此外，EL驱动TFT的源极区域和漏极区域中的一个和电源线相连(V1-Vn)，而另一个和被包括在每个像素中的EL元件相连。电源线(V1-Vn)还和被包括在每个像素中的电容器相连。
图3表示图2A所示的EL显示装置的定时图。首先，一个帧周期(F)被分为n个子帧周期(SF1-FSn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期。在按照本发明的EL显示装置中，最好是每秒提供120或更多的帧周期，使得最好在一秒内显示60或更多的图像。
当在一秒内显示的图像的数量等于或小于120时，闪烁例如抖动在视觉上成为明显的。
注意，一个帧周期被进一步划分成的多个周期被称为子帧周期。随着灰度值数量的增加，一个帧周期被划分的数量也增加，因而驱动电路必须以高频驱动。
一个子帧周期被分为寻址周期(Ta)和维持周期(Ts)。寻址周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数据所需的时间，而维持周期(也被叫做发光周期)是指在一个子帧周期内提供显示的时间间隔。
被分别包括在n个子帧周期(SF1-SFn)中的寻址周期(Ta1-Tan)的长度是相同的。分别被包括在子帧周期SF1到SFn中的维持周期(Ts)分别被设置为Ts1到Tsn。
维持周期的长度被设置为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-1)＝20∶2- 1∶2-2∶......2-(n-2)∶2-(n-1)。不过，维持周期SF1到SFn出现的次序可以是任意的。利用这种维持周期的组合，可以提供2n个灰度值的所需的灰度显示。
首先，在寻址周期，电源线(V1-Vn)被保持在具有和静止高度相同的电位电源电位。在本说明中，在数字驱动寻址周期中的电源电位被叫做截止电源电位。注意，截止电源电位的高度可以被设置为和EL元件不发光的时间间隔内的静止电位的高度相同。注意，在此时的EL驱动电压叫做截止EL驱动电压。在理想情况下，所需在截止EL驱动电压为0V，但是该电压可以是不致使EL元件发光的数量级的数值。
然后，门信号被输入到门信号线G1，使得具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通。
在具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，同时依次对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。数字数据信号具有“0”或“1”的信息。这意味着，数字数据信号是“0”或“1”指的是信号具有高电压Hi或低电压Lo。然后，被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT被输入到EL驱动TFT的控制极。此外，数字数据信号被输入到电容器并被保存。
接着，门信号被输入到门信号线G2，因而具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT都导通。然后，在具有和门信号线G2相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，依次对源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过开关TFT被输入到EL驱动TFT1504的控制极。此外，数字数据信号也被输入到电容器被保存。
重复上述的操作，因而对所有的像素都输入数字数据信号。直到数字数据信号被输入到所有像素的周期叫做寻址周期。
当完成寻址周期的同时，开始维持周期。当维持周期开始时，电源线(V1-Vn)的电位从截止电源电位转变为导通电源电位。在本说明中，在数字驱动维持周期中的电源电位被叫做导通电源电位。导通电源电位可以是一个这样的电位，使得和静止电位之间有一个的这样的电位差，在该电位差下使得EL元件发光。注意，这个电位差叫做导通EL驱动电压。
此时，开关TFT截止。被保持在电容器中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT的控制极。
在实施例10中，在数字数字数据具有信息“0”的情况下，EL驱动TFT截止，因而EL元件的像素电极被保持在截止电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“0”的数字数据信号的EL元件不发光。
在另一方面，在数字数字数据具有信息“1”的情况下，EL驱动TFT导通，因而EL元件的像素电极处于导通电源电位。结果，被包括在该像素中的被施加有具有信息“1”的数字数据信号的EL元件发光。
所有的开关TFT都截止的周期叫做维持周期。
EL元件可以发光(像素被点亮)的周期是周期Ts1到Tsn中的任何周期。此处，一个预定的像素在Tsn的时间间隔被点亮。
接着，再次出现寻址周期。在数字数据信号被输入给所有的像素之时，开始维持周期。此时，周期Ts1到Tsn中任何一个周期成为维持周期。此处，在周期Ts(n-1)内，预定像素被允许点亮。
此后，假定对于其余的n-2个子帧重复类似的操作，因而维持周期Ts(n-2)，Ts(n-3)......Ts1出现，使得预定的像素在各个子帧内被点亮。
当n子帧周期出现时，便认为完成了一个帧周期。此时，通过使像素在其期间发光的维持周期相加，换句话说，通过使在寻址周期之后立即出现的其中施加具有信息“1”的数字数据信号的维持周期的长度相加，可以确定像素的灰度值。例如，在n＝8的情况下，当在所有维持周期内像素都发光的的亮度被设为100％时，则75％的亮度可以用在Ts1和Ts2像素发光的的情况表示。在选择Ts3，Ts5和Ts8的情况下，可以表示16％的亮度。
当一个帧周期完成时，导通电源电位的高度被如此改变，使得在百一个帧周期期间，作为静止电位和导通电源电位之差的导通EL驱动电压的极性反向。然后，按照和前一个帧周期相同的方式进行操作。不过，在该帧周期内，导通EL驱动电压和在前一个帧周期内的导通EL驱动电压的极性相反，因而所有的EL元件都不发光。在本说明中，其中EL元件显示图像的帧周期叫做显示帧周期。此外，在另一方面，其中所有EL元件都不发光因而不显示图像的帧周期叫做非显示帧周期。
当非显示帧周期完成时，接着开始另一个显示帧周期。此时，导通EL驱动电压改变为具有和非显示帧周期内的导通EL驱动电压的极性相反的极性的电压。
通过交替地重复显示帧周期和非显示帧周期来显示图像。本发明具有上述的结构，因而使得对于每一个确定的周期，对包括在EL元件中的EL层施加具有相反极性的EL驱动电压。因而，和常规的驱动方法相比，可以改善EL元件的电压-电流特性，结果，可以延长EL元件的寿命。
此外，如上所述，在每一个帧周期以交流电流驱动显示图像的情况下，对观察者的眼睛产生呈抖动现象的闪烁。
因此，按照本发明，用于驱动EL显示装置的交流电流的频率等于在直流电流驱动并对观察者的眼睛不产生闪烁时的频率的两倍。换句话说，在一秒内提供120或更多的帧周期，使得在一秒内显示60幅或更多的图像。利用这种结构，可以避免利用交流电流驱动而产生的闪烁。
实施例10的结构可以和实施例2到9的结构自由组合进行实施。
[实施例11]
在利用交流电流进行数字式驱动来提供分时灰度显示的情况下，对于每个子帧周期，导通EL驱动电压的极性反向。在实施例11中，将说明一个和实施例1不同的例子。此处，将解释利用N位数字驱动方法显示2n个灰度级的全色时分灰度级显示的情况。因为定时图和实施例1所示的情况相同，所以将参照图5进行说明。
在实施例11中的EL显示装置的像素部分的结构和图2B所示的结构相同。门信号线(G1-Gn)和被包括在每个像素中的开关TFT的控制极相连。被包括在每个像素中的开关TFT的源极区域或漏极区域中的一个和源信号线(S1-Sn)相连，而另一个和EL驱动TFT的控制极以及电容器相连。此外，EL驱动TFT的源极区域和漏极区域中的一个和电源线相连(V1-Vn)，而另一个和被包括在每个像素中的EL元件相连。电源线(V1-Vn)还和被包括在每个像素中的电容器相连。
图5表示按照实施例11的驱动方法的定时图。首先，一个帧周期被分为n个子帧周期(SF1-FSn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期。
注意，一个帧周期被再分为多个周期的每个周期叫做子帧周期。随着灰度值的数量的增加，一个帧周期的分割数量也增加，因而驱动电路必须以高的频率驱动。
一个子帧周期被分为寻址周期(Ta)和维持周期(Ts)。寻址周期是对所有像素输入数据所需的时间，而维持周期(也被叫做发光周期)是在一个子帧周期内允许EL元件发光的时间间隔。
被包括在n个子帧周期(SF1-SFn)中的各个寻址周期(Ta1-Tan)的长度是相同的。分别被包括在子帧周期SF1到SFn中的维持周期(Ts)分别被设置为Ts1到Tsn。
维持周期的长度被设置为Ts1∶Ts2∶Ts3......Ts(n-1)＝20∶2- 1∶2-2∶......2-(n-2)∶2-(n-1)。不过，SF1到SFn出现的次序可以是任意的。利用这种维持周期的组合，可以提供2n个灰度值的所需的灰度显示。
首先，电源线(V1-Vn)可以被保持在截止电源电位。然后，门信号被被输入到门信号线G1，使得具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通。
然后，在具有和门信号线G1相连的控制极的开关TFT都导通的状态下，依次对所有源信号线(S1-Sn)输入数字数据信号。然后，被输入到源信号线(S1到Sn)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT被输入到EL驱动TFT的控制极。此外，数字数据信号被输入到电容器被保存。
重复上述的操作，使得对所有的像素都输入数字数据信号。直到数字数据信号被输入到所有像素的时间间隔叫做寻址周期。
当完成寻址周期的同时，开始维持周期。当维持周期开始时，电源线(V1-Vn)的电位从截止电源电位转变为导通电源电位。在此时，开关TFT截止，因而被保持在电容器中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT的控制极。
在实施例11中，对于每个子帧周期，当改变电源电位的高度时，作为导通电源电位和静止电源电位之间的差的导通EL驱动电压的极性彼此相反。因而，通过对于每个子帧周期把导通EL驱动电压的极性设置为相反的，EL显示装置重复显示和非显示。提供显示的子帧周期叫做显示子帧周期，而不提供显示的子帧周期叫做非显示子帧周期。
例如，在第一个子帧周期内，假定其是一个显示周期，则第二个子帧周期是非显示周期，而第三个再次成为显示周期。这样，当所有的子帧周期出现因而完成第一个帧周期时，第二个帧周期开始。在第二个帧周期的第一个子帧周期中，因为具有和第一个帧周期的第一个子帧周期中施加于EL元件上的EL驱动电压的极性相反的EL驱动电压被加于EL元件的EL层上，所以开始非显示周期。然后，接着的第二个子帧周期成为显示周期，因而对于每个子帧周期，交替地提供显示周期和非显示周期。
注意，在本说明中，当通过把EL驱动电压的极性设置为相反的极性而使显示周期和非显示周期交替地出现时，提供显示时的周期叫做显示周期，与此相反，不提供显示时的周期叫做非显示周期。因而，在本说明中，显示帧周期和显示子帧周期统称为显示周期。此外，与此相反，非显示帧周期和非显示子帧周期统称为非显示周期。
在实施例11中，在数字数据信号具有信息“0”的情况下，EL驱动TFT截止，因而EL元件的像素电极被保持在截止电源电位。结果，被包括在每个像素中的被提供给具有“0”的信息的数字数据信号的EL元件不发光。
与此相反，在数字数据信号具有信息“1”的情况下，EL驱动TFT导通，因而EL元件的像素电极具有导通电源电位。结果，被包括在每个像素中的被提供给具有“1”的信息的数字数据信号的EL元件发光。
所有的开关TFT都截止的周期叫做维持周期。
EL元件可以发光(允许像素发光)的周期是Ts1到Tsn中的任何周期。此处，在Tsn的时间间隔期间一个预定的像素被允许发光。
接着，再次出现寻址周期，并且在数字数据信号被输入给所有的像素之后，开始维持周期。此时，周期Ts1到Tsn中任何一个成为维持周期。此处，在周期Ts(n-1)内，一个预定的像素内被允许发光。
此后，对于其余的n-2个子帧重复类似的操作，因而依次设置Ts(n-2)，Ts(n-3)......Ts1和维持周期，在各个子帧内允许一个预定的像素发光。
用这种方式，在利用交流电流驱动进行时分灰度显示时，在相对于每个子帧具有相反极性的EL驱动电压被施加于EL元件的情况下，在两个帧周期内提供一次灰度显示。在两个相邻的帧周期内，像素的灰度值可以通过使在其期间像素发光的维持周期相加来确定，即即使在对像素输入具有信息“1”的数字数据信号的寻址周期之后立即出现的维持周期的长度相加来确定。例如，在n＝8的情况下，当在所有维持周期内都发光的情况下的亮度被设为100％时，75％的亮度可以用在Ts1和Ts2发光时的情况表示。在选择Ts3，Ts5和Ts8的情况下，可以表示大约16％的亮度。
本发明具有上述的结构，因而使得在每个子帧周期内具有相反极性的EL驱动电压被施加于被包括在每个EL元件中的EL层上。因而，可以改善EL元件的电流-电压特性，因而和常规的驱动方法相比，可以延长EL元件的寿命。
在实施例11中，所获得的效果是，和在实施例中所述的在每个帧周期内利用交流电流驱动的数字式EL显示装置相比，难于发生闪烁现象。
实施例11所示的结构可以和实施例2到9所示的结构自由组合付诸实施。
[实施例12]
通过实施本发明而制成的EL显示装置(EL组件)和液晶显示装置相比的优点在于，在亮的位置具有良好的视觉性能，这是由其自发光性能确定的。因此，本发明可用于直视型的EL显示装置(表示具有EL组件的显示装置)。作为EL显示装置，有个人计算机监视器，TV接收监视器，广告显示监视器等等。
本发明可用于包括显示装置作为构成部件的的所有电子设备，在这些设备中包括上述的EL显示装置。
作为所述的电子设备，有EL显示装置，视频摄像机；数字照相机；护目镜型显示器；汽车导航系统；个人计算机；便携信息终端(例如易动计算机，便携电话或电子书)；以及装有记录介质的图像播放装置(尤其是装有显示器的装置，其可以回放并显示记录介质，例如压缩盘(CD)，激光盘(LD)或者数字视频盘(DVD))。这些电子装置的例子示于图14A-14E中。
图14A是一种个人计算机，其具有主体2001，壳体2002，EL显示装置2003和键盘2004。本发明的EL显示装置2003可以用于个人计算机的显示部分。
图14B是一种视频摄像机，其具有主体2101，EL显示装置2102，声音输入部分2103，操作开关2104，电池2105，和图像接收部分2106。本发明可以用于显示装置2102中。
图14C是连接在人的头部的EL显示装置的一部分(右侧)，其具有主体2301，信号电缆2302，头固定带2 303，显示监视器2304，光学系统2305，和EL显示装置2306。本发明可以用作EL显示装置。
图14D是装有记录介质的图像播放装置(特别是DVD播放装置)，其具有主体2401，记录介质(例如CD，LD，DVD)2402，操作开关2403，显示装置(a)2404和显示装置(b)2405。显示装置(a)主要显示图像信息，显示装置(b)主要显示字符信息，本发明的显示装置(a)和显示装置(b)可以用作包括记录介质的图像播放器的显示部分。本发明可以用于装有记录介质的图像播放装置例如CD播放装置和游戏机。
图14E是一种便携式计算机，其具有主体2501，照相机部分2502，图像接收部分2503，操作开关2504和EL显示装置2505。本发明的EL显示装置2505可以用作便携式计算机的显示部分。
如果在将来EL材料的亮度增加，本发明将可以应用于前型或后型投影器中。
因而，本发明的应用范围极为广泛，如上所述，可以用于所有领域的电子装置。本实施例的电子设备可以使用实施例1到11的自由组合而得到的任何结构来实施。
上述的结构使得在每个子帧周期内具有相反极性的EL驱动电压被施加于被包括在每个EL元件中的EL层上。因而，可以改善EL元件的电流-电压特性，因而和常规的驱动方法相比，可以延长EL元件的寿命。
此外，如上所述，在每个帧周期期间利用交流电流驱动来显示图像的情况下，会对观看者的眼睛发生闪烁。
因而，在本发明中，最好EL显示装置利用一定频率的交流驱动，所述频率是在直流驱动情况下对观察者的眼睛不产生闪烁的频率的两倍。换句话说，最好以120Hz或更高的频率进行图像显示。利用上述的结构，可以避免由于利用交流电流驱动而产生的闪烁现象。

Claims (31)

1.一种场致发光显示装置，其包括许多具有多个EL元件的像素，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制在一个帧周期内所述多个EL元件发光的时间间隔来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个帧周期期间被反向，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差；以及
其中所述一个帧周期是1/120秒或更少。
2.一种场致发光显示装置，其具有许多包括多个EL元件的像素，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
3.一种具有多个像素的场致发光显示装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来提供灰度显示；
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个帧周期期间被反向，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差，以及
其中所述一个帧周期是1/120秒或更少。
4.一种具有多个像素的场致发光显示装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
5.一种具有包括多个EL元件的多个像素的场致发光显示装置，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来提供灰度显示；
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个帧周期期间被反向；以及
所述多个像素当中的相邻的像素共用向所述第二电极提供电压的电源线，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
6.一种具有包括多个EL元件的多个像素的场致发光显示装置，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
所述多个像素当中的相邻的像素共用向所述第二电极提供电压的电源线，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
7.一种具有多个像素的场致发光显示装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制在一个帧周期内多个EL元件发光的时间间隔来控制灰度显示；
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个帧周期期间被反向；以及
用于对第二电极提供电压的电源线在所述多个像素的相邻的像素当中共用，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
8.一种具有多个像素的场致发光显示装置，所述装置包括多个EL元件，用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过控制被包括在一个帧周期内的许多子帧周期中的多个EL元件发光的子帧周期的长度的和来提供灰度显示，
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
所述多个像素当中的相邻的像素共用向所述第二电极提供电压的电源线，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
9.一种具有多个像素的场致发光显示装置，所述装置包括：
多个EL元件；
用于控制所述多个EL元件发光的多个EL驱动TFT，以及
用于控制所述多个EL驱动TFT的驱动的多个开关TFT，其特征在于：
所述场致发光显示装置通过向开关TFT的源极区域输入模拟视频信号来提供灰度显示；
所述多个EL元件具有第一电极和第二电极；以及
所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个帧周期期间被反向；以及
所述多个像素当中的相邻的像素共用向所述第二电极提供电压的电源线，
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差；以及
其中所述一个帧周期是1/120秒或更少。
10.如权利要求3，4，和7-9任何一个所述的场致发光显示装置，其中所述EL驱动TFT和所述开关TFT包括N型沟道TFT或P型沟道TFT。
11.如权利要求3，4，和7-9任何一个所述的场致发光显示装置，其中所述多个EL元件的发光可以利用被输入到所述开关TFT的所述数字数据信号控制。
12.如权利要求2，4-8和9任何一个所述的场致发光显示装置，其中所述一个帧周期可以是1/120秒或更少。
13.如权利要求9所述的场致发光显示装置，其中包括在多个EL元件中的一个EL层包括低分子有机材料，其从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolylite-aluminum)和TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)构成的组中选择。
14.如权利要求9所述的场致发光显示装置，其中包括在多个EL元件中的一个EL层包括聚合物有机材料，其从由PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)和聚碳酸酯构成的组中选择。
15.如权利要求1-9任何一个所述的场致发光显示装置，其中所述场致发光显示装置被置于由视频摄像机，数字照相机，护目镜型显示器，汽车导航系统，个人计算机，和DVD播放装置构成的组中选择的一种装置中。
16.一种数字摄象机，包括：
在一个底板上的包含多个EL元件的多个像素，每个所述EL元件具有第一电极，第二电极和插入在其间的有机EL材料；其中
其中通过控制在一个帧周期内中包含的多个子帧周期中所述多个EL元件发光的所述子帧周期的长度之和来提供灰度显示；
其中所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
17.如权利要求16所述的数字摄象机，其中所述一个帧周期可以是1/120秒或更少。
18.如权利要求16所述的数字摄象机，其中所述有机EL材料包括低分子有机材料，其从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolylite-aluminum)和TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)构成的组中选择。
19.如权利要求16所述的数字摄象机，其中所述有机EL材料包括聚合物有机材料，其从由PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)和聚碳酸酯构成的组中选择。
20.一种车辆导航系统，包括：
在一个底板上的包含多个EL元件的多个像素，每个所述EL元件具有第一电极，第二电极和插入在其间的有机EL材料；其中
其中通过控制在一个帧周期内中包含的多个子帧周期中所述多个EL元件发光的所述子帧周期的长度之和来提供灰度显示；
其中所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
21.如权利要求20所述的车辆导航系统，其中所述一个帧周期可以是1/120秒或更少。
22.如权利要求20所述的车辆导航系统，其中所述有机EL材料包括低分子有机材料，其从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolylite-aluminum)和TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)构成的组中选择。
23.如权利要求20所述的车辆导航系统，其中所述有机EL材料包括聚合物有机材料，其从由PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)和聚碳酸酯构成的组中选择。
24.一种个人计算机，包括：
在一个底板上的包含多个EL元件的多个像素，每个所述EL元件具有第一电极，第二电极和插入在其间的有机EL材料；其中
其中通过控制在一个帧周期内中包含的多个子帧周期中所述多个EL元件发光的所述子帧周期的长度之和来提供灰度显示；
其中所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
25.如权利要求24所述的个人计算机，其中所述一个帧周期可以是1/120秒或更少。
26.如权利要求24所述的个人计算机，其中所述有机EL材料包括低分子有机材料，其从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolylite-aluminum)和TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)构成的组中选择。
27.如权利要求24所述的个人计算机，其中所述有机EL材料包括聚合物有机材料，其从由PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)和聚碳酸酯构成的组中选择。
28.一种移动电话，包括：
在一个底板上的包含多个EL元件的多个像素，每个所述EL元件具有第一电极，第二电极和插入在其间的有机EL材料；其中
其中通过控制在一个帧周期内中包含的多个子帧周期中所述多个EL元件发光的所述子帧周期的长度之和来提供灰度显示；
其中所述第一或第二电极的电位如此改变，使得EL驱动电压的极性在每一个子帧周期期间被反向；以及
其中所述EL驱动电压是施加于第一和第二电极之间的电位差。
29.如权利要求28所述的移动电话，其中所述一个帧周期可以是1/120秒或更少。
30.如权利要求28所述的移动电话，其中所述有机EL材料包括低分子有机材料，其从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinonolylite-aluminum)和TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)构成的组中选择。
31.如权利要求28所述的移动电话，其中所述有机EL材料包括聚合物有机材料，其从由PPV(polyphenyleine vynyleine)，PVK(polyvinyl-caracole)和聚碳酸酯构成的组中选择。
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