CN102404591A - El显示装置、el显示装置的驱动方法、以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种EL显示装置、EL显示装置的驱动方法以及电子装置。本发明涉及感知立体图像的EL显示装置和具有切换装置的眼镜，利用该切换装置选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像。通过在第一时段中将来自信号线的图像信号保持在第一电容器中，在第二时段中将保持在第一电容器中的图像信号保持在第二电容器中以控制流过发射控制晶体管的电流，以及在第三时段中接通驱动晶体管以控制发光元件的光发射并将来自信号线的图像信号保持在第一电容器中，来在EL显示装置的显示部分中显示针对左眼的图像和针对右眼的图像。

Description

EL显示装置、EL显示装置的驱动方法、以及电子装置
技术领域
本发明涉及显示装置。本发明具体涉及EL显示装置、EL显示装置的驱动方法、以及电子装置。
背景技术
以液晶显示装置为典型的显示装置(从诸如电视接收机的大型显示装置到诸如移动电话的小型显示装置)已经散布开来。今后，将需要并且开发具有更高净增值的产品。近年来，已经开发出了可以显示立体图像的显示装置，以便显示更真实图像。
作为用于显示立体图像的方法，利用眼镜分离并且可视地标识左眼看到的图像和右眼看到的图像的方法(这种方法还被称为图像分离方法)因视角可以较宽而适于观看大屏幕上的图像。该图像分离方法是这样的方法：准备针对左眼的图像和针对右眼的图像，并且利用眼镜分离观看者左眼看到的图像和该观看者右眼看到的图像，该眼镜包括液晶快门、偏振滤光器、或光谱滤光器。
应注意到，利用包括液晶快门的眼镜临时分离右图像和左图像还被称为帧顺序方法(frame-sequential method)。通过帧顺序方法显示立体图像的显示装置例如在专利文献1中进行了公开。
[引用]
[专利文献]
[专利文献1]日本公开专利申请No.2009-31523。
发明内容
在将液晶显示装置用作显示立体图像的显示装置的情况下，如在专利文献1中公开的，通过在针对左眼的图像和针对右眼的图像之间切换来执行显示。在这种情况下，存在的问题在于，当液晶元件的反应速度不足时，无法获取正常显示。因而，EL发光元件可以被用作包括在显示装置的每一个像素中的显示元件。
在通过帧顺序方法利用包括EL元件的EL显示装置显示立体图像的情况下，使用了如图11A所示的切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像的EL显示装置801、和具有切换装置的眼镜802，利用所述切换装置选择性地感知针对左眼的图像和针对右眼的图像。具有切换装置的眼镜802按在针对左眼的眼镜803A与针对右眼的眼镜803B之间切换液晶快门的透射和不透射的方式，与针对左眼的图像和针对右眼的图像的显示同步地操作，使得选择性地感知针对左眼的图像和针对右眼的图像。通过观看者的左眼感知的针对左眼的图像和通过观看者的右眼感知的针对右眼的图像形成一个图像，由此，该观看者可以感知立体图像。
图11B示出了包括EL元件的EL显示装置中的像素的电路图。像素810包括：选择晶体管811、驱动晶体管812、EL元件813以及电容器814。在图11B所示的像素810中，选择晶体管811通过来自连接至选择晶体管811的栅极的栅极线821的选择信号Sel接通，并且来自信号线822的图像信号Sig被保持在电容器814中。驱动晶体管812的接通状态或截止状态通过保持在电容器814中的图像信号Sig来控制。第一电源线823的电势被设置成VL1，而第二电源线824的电势被设置成VL2。当VL1＞VL2时，电流在驱动晶体管812的源极与漏极之间、以及在EL元件813的相对电极之间从第一电源线823向第二电源线824流动，使得发光元件发射光。
图11C是示出在EL显示装置中的针对左眼的图像和针对右眼的图像的写入操作、以及具有切换装置的眼镜的在针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜之间的切换的时序图。在图11C中，随着针对左眼的图像和针对右眼的图像的写入操作，针对第一至第m(m是大于或等于2的自然数)行中的像素的图像信号的写入操作用箭头831示出。箭头831指示需要特定时段用于向第一至第m行中的像素顺序写入图像信号。
在图11C中，“B”示出了写入用于显示黑色的图像信号的时段，“L”示出了写入用于左眼的图像的图像信号的时段，以及“R”示出了写入用于右眼的图像的图像信号的时段。另外，至于具有切换装置的眼镜来说，图11C示出了针对左眼的眼镜和针对右眼的眼镜是否透射显示在EL显示装置上的图像，或者是否正在切换透射和不透射。
在图11C中，一个帧时段包括用于显示针对左眼的图像的时段和用于显示针对右眼的图像的时段。在显示立体图像的显示装置中，每秒钟提供60个或更多个帧时段，使得可以抑制因运动图像的显示中的闪烁等而造成的图像质量劣化。
在图11C中，用于显示针对针对左眼的图像的时段和用于显示针对右眼的图像的时段分别包括第一至第四时段T1至T4。第一时段T1是其中在显示黑色之后写入“L”或“R”的图像信号的时段。第二时段T2是其中保持基于“L”或“R”的图像信号的显示的时段。第三时段T3是其中在基于“L”或“R”的图像信号的显示之后写入用于显示黑色的图像信号的时段。第四时段T4是其中保持基于用于显示黑色的图像信号的显示的时段。执行第三时段T3和第四时段T4中用于显示黑色的图像信号的写入和基于该图像信号的显示，使得在切换时段不感知针对左眼的图像和针对右眼的图像，在该切换时段期间，切换针对左眼的眼镜和针对右眼的眼镜的透射和不透射。当在具有切换装置的眼镜的切换时段中感知到针对左眼的图像或针对右眼的图像时，导致诸如串扰的显示问题。
为了在包括图11A至11C所示像素中的发光元件的EL显示装置中通过帧顺序方法来显示立体图像，必需提供其中显示黑色的时段和其中写入用于显示黑色的图像信号的时段，以抑制串扰。结果，缩短了用于向像素写入图像信号并且使发光元件发射光的时段。为了抑制因其发光时段的缩减而造成的发光元件亮度的缩减，预先修正图像信号，使得增加发光元件的亮度。然而，EL显示装置的功耗在该情况下增加。功耗中的这种增加在其屏幕尺寸增加的EL显示装置中特别显著。
另外，当EL显示装置的屏幕尺寸增加时，特别是当像素数量增加时，将用于显示黑色的图像信号顺序地写入至第一至第m行中的像素的时段变长；由此，涉及EL显示装置的亮度的进一步缩减。对于屏幕尺寸增加的EL显示装置的情况来说，设置在将非晶硅用于半导体层的像素中的晶体管的电特性是不足的；由此，可以使用多晶硅。然而，包括多晶硅的晶体管需要利用激光照射的结晶化步骤，其导致晶体管特性变化，并且该变化不利地影响EL显示装置上的显示。因此，需要这样的晶体管，即，其不需要激光结晶化步骤并且包括具有优越的电特性(诸如迁移性)的半导体层。
鉴于上述，本发明一个实施例的目的是：在按帧顺序方法显示立体图像的EL显示装置中，缩减当用于向像素写入图像信号并使发光元件发射光的时段缩短时增加的功耗。另外，本发明一个实施例的目的是，在按帧顺序方法显示立体图像的EL显示装置中，缩减设置在屏幕尺寸增加的EL显示装置的像素中的多个晶体管之间的晶体管特性的变化，以提供具有优越图像特性的EL显示装置。
本发明一个实施例涉及EL显示装置，其中，利用EL显示装置和具有切换装置的眼镜来感知立体图像，该EL显示装置切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，并且利用切换装置选择性地感知针对左眼的图像和针对右眼的图像。通过在第一时段中将来自信号线的图像信号保持在第一电容器中、在第二时段中将保持在第一电容器中的图像信号保持在第二电容器中以控制流过第三晶体管的电流，以及在第三时段中接通第四晶体管以控制发光元件的光发射并将来自信号线的图像信号保持在第一电容器中，而在EL显示装置的显示部分中显示针对左眼的图像或针对右眼的图像。
本发明一个实施例是一种EL显示装置，该EL显示装置包括：第一晶体管，该第一晶体管包括：电连接至扫描线的栅极、电连接至信号线的第一端子、以及电连接至第一电容器的第二端子，并且使所述第一电容器根据来自所述扫描线的信号来保持提供给所述信号线的图像信号；第二晶体管，该第二晶体管包括：电连接至第一控制线的栅极，电连接至所述第一电容器的第一端子，以及电连接至第二电容器的第二端子，并且使所述第二电容器保持被保持在所述第一电容器中的所述图像信号；第三晶体管，该第三晶体管包括：电连接至所述第二电容器的一个电极的栅极，电连接至第一电源线的第一端子，以及根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来向其提供电流的第二端子；第四晶体管，该第四晶体管包括：电连接至第二控制线的栅极，电连接至所述第三晶体管的所述第二端子的第一端子，以及向其提供流过所述第三晶体管的所述电流的第二端子；以及发光元件，该发光元件包括：电连接至所述第四晶体管的第二端子的第一电极，和电连接至第二电源线的第二电极，并且，根据流过所述第三晶体管和所述第四晶体管的所述电流发射光。
在根据本发明一个实施例的EL显示装置中，所述第一电容器的电容可以大于所述第二电容器的电容。
在根据本发明一个实施例的EL显示装置中，所述第一晶体管至所述第四晶体管中的每一个晶体管的半导体层可以包括氧化物半导体。
本发明一个实施例是一种EL显示装置的驱动方法，该驱动方法包括：第一时段，其中，通过来自扫描线的选择信号接通第一晶体管，使得来自信号线的图像信号保持在第一电容器中；第二时段，其中，通过第一控制信号接通第二晶体管，使得保持在所述第一电容器中的所述图像信号保持在第二电容器中，并且在第三晶体管的第一端子与第二端子之间流动的电流根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号而被控制；以及第三时段，其中，通过第二控制信号接通第四晶体管，使得所述电流被提供给发光元件并且控制所述发光元件的光发射。在EL显示装置的驱动方法中，利用EL显示装置和具有切换装置的眼镜来感知立体图像，所述EL显示装置切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，利用所述切换装置与显示针对左眼的图像和针对右眼的图像同步地选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像。针对左眼的图像和针对右眼的图像通过所述第一时段至所述第三时段显示。
本发明一个实施例是一种EL显示装置的驱动方法，该驱动方法包括：第一时段，其中，通过来自扫描线的选择信号接通第一晶体管，使得来自信号线的图像信号保持在第一电容器中；第二时段，其中，通过第一控制信号接通第二晶体管，使得保持在所述第一电容器中的所述图像信号保持在第二电容器中，并且在第三晶体管的第一端子与第二端子之间流动的电流根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来控制；以及第三时段，其中，通过第二控制信号接通第四晶体管，使得所述电流被提供给发光元件并且控制所述发光元件的光发射，并且在所述光发射期间，通过来自所述扫描线的所述选择信号接通所述第一晶体管，使得在所述第一时段将来自所述信号线的所述图像信号保持在所述第一电容器中。在EL显示装置的驱动方法中，利用EL显示装置和具有切换装置的眼镜来感知立体图像，所述EL显示装置切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，利用所述切换装置与显示针对左眼的图像和针对右眼的图像同步地选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像。针对左眼的所述图像和针对右眼的所述图像通过所述第一时段至所述第三时段显示。
在按帧顺序方法显示立体图像的EL显示装置中，可以缩减在用于向像素写入图像信号并且使发光元件发射光的时段缩短时增加的功耗。
附图说明
图1A和1B分别是用于描述本发明一个实施例的框图和电路图。
图2是用于描述本发明一个实施例的电路图。
图3A和3B分别是用于描述本发明一个实施例的外视图和框图。
图4是用于描述本发明一个实施例的时序图。
图5A至5D是用于描述本发明一个实施例的电路图。
图6是用于描述本发明一个实施例的截面图。
图7A至7D是用于描述本发明一个实施例的截面图。
图8A和8B是用于描述本发明一个实施例的截面图。
图9A至9C是用于描述本发明一个实施例的截面图。
图10A至10D是用于描述本发明一个实施例的视图。
图11A至11C是用于描述本发明目的的视图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施例进行描述。然而，本发明可以按许多不同模式来执行，并且本领域技术人员容易明白，在不脱离本发明的目的和范围的情况下，可以按各种方式来修改本发明的模式和细节。因此，本发明不被解释为受限于下面对所述实施例的描述。应注意到，在例示下面描述的本发明的结构的所有图中的相同部分或具有相同功能的部分用相同标号来指示。
应注意到，在所述实施例中，附图等中例示的每一种结构的尺寸、层厚度，或信号波形在某些情况下，出于简化目的而被夸大了。因此，本发明的实施例不限于这种比例。
应注意到，在本说明书中，使用诸如“第一”、“第二”、“第三”以及“第N(N为自然数)”的术语，以便避免组件之间的混淆，并且不限制数量。除非另外明确规定，该自然数为1或更大。
(实施例1)
在该实施例中，根据本发明一个实施例的EL显示装置的结构和操作将参照图1A和1B、图2、图3A和3B、图4以及图5A至5D进行描述。
图1A是示出EL显示装置的结构的框图。图1A中的EL显示装置包括：像素部分10、扫描线驱动器电路11、信号线驱动器电路12、显示控制电路18、以及电源电路21。在像素部分10中，从扫描线驱动器电路11起延伸其电势通过扫描线驱动器电路11控制的多条扫描线13。在像素部分10中，从信号线驱动器电路12起延伸其电势通过信号线驱动器电路12控制的多条信号线14。在像素部分10中，从电源电路21起延伸从该电源电路21向其提供恒定电势的第一电源线19和第二电源线20。在像素部分10中，从显示控制电路18起延伸其电势通过显示控制电路18控制的第一控制线16和第二控制线17。像素部分10包括按矩阵设置的多个像素15。
图1A例示了其中在像素部分10中按矩阵(按条形)布置所述多个像素15的例子。应注意到，像素15不一定必须按矩阵布置，而是可以按Δ图案或Bayer布置来布置。应注意到，像素中控制的、用于颜色显示的颜色元件不限于三种颜色R(红色)、G(绿色)，以及B(蓝色)，并且可以采用三种颜色以上的颜色元件，例如，RGBW(W对应于白色)，或添加有黄色、青色、品红色等中的一个或更多个颜色的RGB。而且，显示区域的大小可以在颜色元件的相应点之间不同。
图1B是图1A所示EL显示装置中所包括的像素15的电路图的例子。图1B所示像素15包括：第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103、第四晶体管104、发光元件105、第一电容器106以及第二电容器107。
在图1B所示像素15B中，第一晶体管101的栅极连接至扫描线13、第一晶体管101的源极和漏极中的一个(称为第一端子)连接至信号线14，而第一晶体管101的源极和漏极中的另一个(称为第二端子)连接至第二晶体管102的第一端子和第一电容器106的一个电极。第一晶体管101的第一端子与第二端子之间的电连续性通过提供给扫描线13的选择信号Sel来控制。换句话说，第一晶体管101充任根据选择信号Sel来接通或断开的开关。当第一晶体管101根据选择信号Sel接通时，提供给信号线14的图像信号的电势Sig保持在第一电容器106中。
在图1B所示像素15中，第二晶体管102的栅极连接至第一控制线16，第二晶体管102的第一端子连接至第一晶体管101的第二端子和第一电容器106的一个电极，而第二晶体管102的第二端子连接至第三晶体管103的栅极和第二电容器107的一个电极。第二晶体管102的第一端子与第二端子之间的电连续性通过提供给第一控制线16的第一控制信号Tra(还称为透射控制信号)来控制。换句话说，第二晶体管102充任根据第一控制信号Tra来接通或断开的开关。当第二晶体管102根据第一控制信号Tra接通时，保持在第一电容器106中的图像信号的电势Sig被传递至第二电容器107以被保持。
在图1B所示像素15中，第三晶体管103的栅极连接至第二晶体管102的第二端子和第二电容器107的一个电极，第三晶体管103的第一端子连接至第一电源线19，而第三晶体管103的第二端子连接至第四晶体管104的第一端子。在第三晶体管103的第一端子与第二端子之间流动的电流的量根据保持在第二电容器107中的电势来控制。换句话说，第三晶体管103充任电流源，其中，第一端子与第二端子之间的电流的量根据保持在第二电容器107中的电势来控制。
在图1B所示像素15中，第四晶体管104的栅极连接至第二控制线17，第四晶体管104的第一端子连接至第三晶体管103的第二端子，而第四晶体管104的第二端子连接至发光元件105的一个电极。第四晶体管104的第一端子与第二端子之间的电连续性通过提供给第二控制线17的第二控制信号EN(还称为光发射控制信号)来控制。换句话说，第四晶体管104充任根据第二控制信号EN来接通或断开的开关。
在图1B所示像素15中，发光元件105的一个电极连接至第四晶体管104的第二端子，而发光元件105的另一电极连接至第二电源线20。发光元件105在用于发光元件105的光发射的电流在第三晶体管103的第一端子与第二端子之间流动并且第四晶体管104接通时发射光。第三晶体管103充任电流源，而第二晶体管104充任开关，由此发光元件105可以被控制成希望亮度下的发射状态或非发射状态。应注意到，第三晶体管103、第四晶体管104以及发光元件105可以按与图1B不同的顺序在第一电源线19与第二电源线20之间连接。
第一电容器106的一个电极连接至第一晶体管101的第二端子和第二晶体管102的第一端子，而第一电容器106的另一电极连接至第一电源线19。第二电容器107的一个电极连接至第二晶体管102的第二端子和第三晶体管103的栅极，而第二电容器107的另一电极连接至第一电源线19。
显示控制电路18是用于基于从EL显示装置外部提供的图像信号，来生成用于在显示部分10上显示图像的各种信号的电路。显示控制电路18除了第一控制信号Tra和第二控制信号EN以外，还生成定时信号，如用于驱动扫描线驱动器电路11和信号线驱动器电路12的时钟信号和起始脉冲。
电源电路21是用于生成EL显示装置中所需的多个电势的电路，所述多个电势包括提供给第一电源线19和第二电源线20的电势。电源电路21可以被配置成，基于固定电源的电势来生成多个电势。应注意到，向每一个像素供电的第一电源线19可以被配置成，在发光元件的驱动电压根据颜色元件不同的情况下，根据颜色被提供有不同的电源电压。
应注意到，当明确描述“A和B连接”时，其中包括A和B电连接的情况、A和B功能上连接的情况、以及A和B直接连接的情况。
其中保持图像信号的电势Sig的第一电容器106的电容优选地大于要保持的、向其传递第一电容器106的电势的第二电容器107的电势。保持在第二电容器107中的电势在第二晶体管102接通时，根据第一电容器106的电容和第二电容器107的和来估计。因此，第一电容器106的电容优选地被设置成大于或等于第二电容器107的电容的10倍。当第一电容器106的电容被设置成大于或等于第二电容器107的电容的10倍时，可以缩减保持在第二电容器107中的电势与保持在第一电容器106中的电势之间的差异。
第一电容器106的另一电极和第二电容器107的另一电极连接至第一电源线19；然而，可以采用另一结构。例如，可以将这些电容器定位成连接至另一布线，而非第一电源线19。应注意到，另一布线指为形成连接至前一级的像素的电容器或栅极线而设置的布线。
在这个实施例中，描述了图1B中的电路构造，在第一电源线19的电势被限定为VL1而第二电源线20的电势被限定为VL2的情况下，假定VL1＞VL2。因此，当第三晶体管103和第四晶体管104中的每一个晶体管的源极和漏极电连接时，电流从第一电源线19流动通过发光元件105直至第二电源线20。发光元件105根据流过其的电流的量而发射光。应注意到，第一电源线19的电势与第二电源线20的电势之间的关系可以是VL2＞VL1。在该情况下，可以颠倒发光元件105的堆叠次序。
应注意到，本说明书中的第一至第四晶体管101至104是包括半导体层的晶体管，该半导体层包括氧化物半导体。具体来说，半导体层可以利用包括Zn-O的氧化物半导体来形成，在该情况下，该晶体管的导电类型是n沟道型。在本说明书中，包括包含氧化物半导体的半导体层的晶体管如图2中用符号“OS”指示，使得包括包含氧化物半导体的半导体层的晶体管可以在图1B的电路构造中标识。
使包括包含氧化物半导体的半导体层的第一至第四晶体管101至104经受一个步骤，通过该步骤，在制造工序期间充分缩减氧化物半导体中的氢，从而使得截止状态电流(其指在非导通状态(截止状态)下流过晶体管的电流)可以极其小。因而，第一晶体管101与第二晶体管102之间的第一电容器106以及第二晶体管102与第三晶体管103的栅极之间的第二电容器107可以保持所提供的图像信号达一定时段。
应注意到，氧化物半导体膜中的氢含量优选为5×1019/cm3或更低，更优选为5×1018/cm3或更低。随着氧化物半导体中的氢被充分缩减，晶体管的因阈值电压沿负方向移位而导致的正常导通状态、迁移性的缩减等不会出现，不需要激光结晶化步骤，以及该晶体管可以具电特性优越的半导体层。
图3A例示了其中利用EL显示装置201和具有切换装置的眼镜202感知的立体图像的状态的外视图，该EL显示装置201切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，而利用该切换装置选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像。在具有切换装置的眼镜202中，设置在针对左眼的眼镜203A和针对右眼的眼镜203B中的快门交替打开和闭合。与快门的打开和闭合同步地，在EL显示装置201上交替显示针对左眼的图像和针对右眼的图像。因而，观看者可以将EL显示装置201上的图像感知为立体图像。
具有切换装置的眼镜202中的、设置在针对左眼的眼镜203A和针对右眼的眼镜203B中的快门例如可以利用其中将液晶材料夹在电极之间的液晶元件来形成。针对左眼的眼镜203A或针对右眼的眼镜203B的快门打开，使得显示在EL显示装置201上的图像被引导至观看者的左眼或右眼。当快门闭合时，将显示在EL显示装置201上的图像与观看者的左眼或右眼隔开。
尽管图3A未例示用于EL显示装置201与具有切换装置的眼镜202之间的电连接的装置，但例如可以通过电缆或无线信号在EL显示装置201与具有切换装置的眼镜202之间同步化信号。
图3B示出了EL显示装置201和具有切换装置的眼镜202的主要结构的框图。
图3B示出了与图3A相对应的、EL显示装置201和具有切换装置的眼镜202的框图。在图3B中，EL显示装置201包括：显示控制电路18、像素部分10、扫描线驱动器电路11、信号线驱动器电路12以及用于具有切换装置的眼镜的控制电路204。图3B示出了包括针对左眼的眼镜203A和针对右眼的眼镜203B的、具有切换装置的眼镜202的框图。
基于从EL显示装置外部提供的图像信号“data”，显示控制电路18除了第一控制信号Tra和第二控制信号EN以外，还生成定时信号，如用于驱动扫描线驱动器电路11和信号线驱动器电路12的时钟信号和起始脉冲。
基于从EL显示装置外部提供的图像信号“data”，用于具有切换装置的眼镜的控制电路204与显示在像素部分10上的针对左眼的图像和针对右眼的图像同步地，控制具有切换装置的眼镜202中的针对左眼的眼镜203A和针对右眼的眼镜203B的快门的打开和闭合。尽管未特别例示用于EL显示装置201与具有切换装置的眼镜202之间的电连接的装置，但例如可以通过电缆或无线信号来回在EL显示装置201与用于具有切换装置的眼镜的控制电路204之间发送信号。
在图3B中，扫描线驱动器电路11和信号线驱动器电路12与像素部分10设置在同一基板上；然而，可以采用其中扫描线驱动器电路11和信号线驱动器电路12中的一个与像素部分10设置在同一基板上的结构。另选的是，可以仅将像素部分10设置在该基板上。
接下来，EL显示装置中的针对左眼的图像和针对右眼的图像的写入操作，具有切换装置的眼镜中的针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜之间的切换操作，以及像素中的第一至第四晶体管101至104的导通状态或截止状态将参照图4和图5A至5D进行描述。图4是示出EL显示装置中的针对左眼的图像和针对右眼的图像的写入操作，具有切换装置的眼镜中的针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜之间的切换操作，第一控制信号Tra，以及第二控制信号EN的时序图。图4的时序图中示出的每一个时段中的像素中的每一个晶体管的导通状态或截止状态以及电流在图5A至5D中被视觉化。
在图4中，随着针对左眼的图像和针对右眼的图像的写入操作，针对第一至第m(m是大于或等于2的自然数)行中的像素的图像信号的写入操作用箭头221示出。箭头221指示需要一定的时段用于向第一至第m行中的像素顺序写入图像信号。
在图4中，“B”示出了写入用于显示黑色的图像信号的时段，“L”示出了写入用于左眼的图像的图像信号的时段，以及“R”示出了写入用于右眼的图像的图像信号的时段。另外，至于具有切换装置的眼镜，图4示出了针对左眼的眼镜和针对右眼的眼镜是否透射显示在EL显示装置上的图像，或者是否正在切换透射和不透射。
在图4中，一个帧时段包括用于显示针对左眼的图像的时段和用于显示针对右眼的图像的时段。在显示立体图像的显示装置中，每秒钟中提供60个或更多个帧时段，使得可以抑制因运动图像的显示中的闪烁等引起的图像质量劣化。
在图4中，用于显示针对左眼的图像的时段和用于显示针对右眼的图像的时段分别包括第一至第三时段T1至T3。
第一时段T1是其中提供给信号线的图像信号“L”或“R”的电势被保持在第一电容器中、并且其中根据前一时段中保持在第二电容器中的图像信号“L”或“R”的电势而将电流Idata提供给发光元件的时段。在第一时段T1中，针对左眼的眼镜和针对右眼的眼镜根据前一时段中保持在第二电容器中的图像信号“L”或“R”的电势透射或不透射光。而且，在第一时段T1中，将第一控制信号Tra设置成L电平电势，使得第二晶体管截止，并且将第二控制信号EN设置成H电平电势，使得第四晶体管接通。因而，发光元件在这个时段中处于发射状态。
在图5A中，视觉化了第一时段T1中的每一个晶体管的导通状态或截止状态和电流。在图5A所示第一时段T1中，第一晶体管根据来自扫描线的选择信号Sel接通，并且将图像信号VL保持在第一电容器中。在前一时段中，将图像信号VR保持在第二电容器中。因为第二晶体管截止而第四晶体管导通，所以与图像信号VR相对应的电流Idata流过第三晶体管、第四晶体管以及发光元件。
第二时段T2是其中在第一时段T1中保持在第一电容器中的图像信号“L”或“R”的电势被保持在第二电容器并且其中发光元件不发射光的时段。第二时段T2是用于根据第一时段中的状态来切换具有切换装置的眼镜中的针对左眼的眼镜和针对用于的眼镜的透射或不透射的切换时段。而且，在第二时段T2中，将第一控制信号Tra设置成H电平电势，使得第二晶体管接通，而将第二控制信号EN设置成L电平电势，使得第四晶体管截止。因而，发光元件在这个时段中处于不发射状态。
在图5B中，视觉化第二时段T2中的每一个晶体管的导通状态或截止状态和电流。在图5B所示第二时段T2中，第二晶体管根据第一控制信号Tra接通，并且保持在第一电容器中的图像信号VL被传递至第二电容器以被保持。因为这时第四晶体管截止，所以与图像信号VL相对应的电流Idata不流过第四晶体管和发光元件。
第三时段T3是其中电流Idata根据第二时段T2中保持在第二电容器中的图像信号“L”或“R”的电势流过发光元件的时段。在第三时段T3中，具有切换装置的眼镜中的针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜根据第二时段T2中保持在第二电容器中的图像信号“L”或“R”的电势透射或不透射光。而且，在第三时段T3中，将第一控制信号Tra设置成L电平电势，使得第二晶体管截止，而将第二控制信号EN设置成H电平电势，使得第四晶体管接通。因而，发光元件在这个时段中处于发射状态。
在图5C中，视觉化第三时段T3中的每一个晶体管的导通状态或截止状态和电流。在图5C所示第三时段T3中，将图像信号VL保持在第一电容器和第二电容器中。因为第二晶体管截止而第四晶体管导通，所以与图像信号VL相对应的电流Idata流过第三晶体管、第四晶体管以及发光元件。
第一时段T1可以如图4所示与第三时段T3交叠。具体来说，和根据在第三时段T3中保持在第二电容器中的图像信号“L”或“R”的电势而将电流Idata提供给发光元件的操作同时地，将提供给信号线的图像信号“L”或“R”的电势保持在第一电容器中。因此，具有切换装置的眼镜中的针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜在第一时段T1和第三时段T3中按相同方式操作。类似的是，第一控制信号Tra和第二控制信号EN在第一时段T1和第三时段T3中按相同方式操作。因而，发光元件在这个时段中处于发射状态。
在图5D中，视觉化可以与如图5C所示的第三时段T3交叠的第一时段T1中的每一个晶体管的导通状态或截止状态以及电流。在图5D所示第一时段T1中，第一晶体管根据来自扫描线的选择信号Sel接通，并且将图像信号VR保持在第一电容器中。图像信号VL在图5C所示第三时段T3(其是前一时段)中被保持第二电容器中。因为第二晶体管截止而第四晶体管导通，所以与图像信号VL相对应的电流Idata流过第三晶体管、第四晶体管以及发光元件。
在其中保持图像信号的电势的第一电容器和第二电容器中，要传递的图像信号的电势可以因每一个晶体管的导通和截止的切换而改变。在该情况下，优选的是，第一电容器的电容优选地被设置成大于或等于第二电容器的电容的10倍大，从而缩减电势变化。
在将电势保持在第一电容器和第二电容器中达一定时段的情况下，可以利用包括包含针对每一个晶体管的氧化物半导体的半导体层的晶体管来缩减因第一晶体管和第二晶体管中的每一个晶体管的第一端子与第二端子之间的泄漏电流而造成电势随着时间的变化。即，可以将电势保持在第一电容器和第二电容器中。如上所述，使包括包含氧化物半导体的半导体层的晶体管经受一个步骤，通过该步骤在制造工序期间充分缩减氧化物半导体中的氢，从而使得截止状态电流(其指在非导通状态(截止状态)下流过晶体管的电流)可以极其小。
在利用图1A和1B、图2、图3A和3B、图4、以及图5A至5D描述的这个实施例的结构中，可以省略为抑制串扰而写入用于显示黑色的图像信号。针对左眼的眼镜与针对右眼的眼镜的切换可以在这样的时段中执行：在该时段中，保持在第一电容器中的图像信号的电势被传递至第二电容器。在其中传递图像信号的时段中，所有像素都可以同时显示黑色，而不需要写入用于显示黑色的图像信号，这不同于其中顺序地写入用于显示黑色的图像信号并且提供具有切换装置的眼镜的切换时段的情况。因而，可以抑制EL显示装置的亮度的降低。花费了较长时间来向第一至第m行的像素写入用于显示黑色的图像信号，特别是在其中EL显示装置具有较大屏幕尺寸的情况下。与此相反，在这个实施例的结构中，发光元件仅在其中立刻传递临时写入的图像信号的时段期间处于非发射状态，由此，可以抑制EL显示装置的亮度的降低。结果，可以抑制为增加EL显示装置的亮度而增加的功耗，由此，可以缩减EL显示装置的功耗。
在这个实施例的结构中，图像信号需要预先写入至每一个像素，以便在该像素内部传递该图像信号。在上述这个实施例的结构中，在其中发光元件处于发射状态的时段中，可以将针对下一时段的图像信号写入至所述像素。另外，包括包含氧化物半导体的半导体层的晶体管被用于本发明一个实施例中的所述像素中的晶体管，使得可以缩减被保持在第一电容器和第二电容器中的图像信号的电势的泄露。因而，在没有复杂化的电路构造(如提供存储器电路等)的情况下，可以实现所述电路操作。
如上所述，根据本发明一个实施例，为抑制串扰而写入用于显示黑色的图像信号在根据帧顺序方法显示立体图像的EL显示装置中可以被省略，使得可以抑制因发光元件的发光时段缩减而造成的功耗增加。
这个实施例可以与其它实施例中描述的结构恰当地组合实现。
(实施例2)
在这个实施例中，对上述实施例中描述的EL显示装置的每一个像素中所包括的发光元件的结构进行描述。
图6例示了连接至薄膜晶体管的发光元件的截面结构的一个实施例。发光元件按第一电极511、包括发光层的EL层513以及第二电极514的次序堆叠设置。第一电极511和第二电极514中的一个电极充任阳极而另一个电极充任阴极。从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在EL层中所包括的发光层中复合，由此，发光元件发射光。发光元件的第一电极511连接至形成在基板503上的薄膜晶体管501。设置分区502，以覆盖第一电极511和电极中的用作薄膜晶体管501的源极或漏极的一个电极。将EL层513设置在第一电极511上的分区502中的开口部分中。设置第二电极514，以覆盖EL层513和分区502。
第一电极511或第二电极514利用金属、合金，或导电化合物形成。
例如，第一电极511或第二电极514可以利用具有高功函数(4.0eV或更大的功函数)的金属、合金、导电化合物等来形成。具体来说，可以使用透光导电金属氧化物层，如氧化铟-氧化锡(ITO：铟锡氧化物)、包含硅或二氧化硅的铟锡氧化物、氧化铟-氧化锌(IZO：铟锌氧化物)，或者包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)。
而且，第一电极511或第二电极514可以利用具有低功函数(典型为3.8eV或更小的功函数)的金属、合金、导电化合物等来形成。具体来说，可以使用下列材料中的任一材料：例如，属于元素周期表中族1或族2的元素(即，诸如锂和铯的碱金属，诸如镁、钙以及锶的碱土金属)和这种元素的合金(例如，铝、镁以及银的合金，铝和锂的合金)；和稀土金属(例如，铕和镱)以及这种元素的合金。
碱金属、碱土金属或其合金的膜通过真空蒸发方法、溅射方法等来形成。而且，可以通过喷墨方法将银膏等涂敷并烘干，以形成第一电极511或第二电极514。第一电极511和第二电极514不限于具有单层结构，并且可以具有叠层结构。
为了将从EL层513发射的光提取至外侧，形成第一电极511和第二电极514中的一个或两个，以透射从EL层513发射的光。当仅第一电极511具有透光特性时，光沿箭头500所示方向穿过第一电极511，并且以与从信号线输入的视频信号相对应的亮度从基板503侧被提取。当仅第二电极514具有透光特性时，光穿过第二电极514，并且以与从信号线输入的视频信号相对应的亮度从密封基板516侧被提取。当第一电极511和第二电极514都具有透光特性时，光穿过第一电极511和第二电极514，并且以与从信号线输入的视频信号相对应的亮度从基板503侧和密封基板516侧被提取。
例如，透光电极利用透光导电金属氧化物来形成，或者利用银、铝等形成几纳米至几十纳米的厚度。另选的是，透光电极可以具有叠层结构，包括具有透光特性的、诸如银或铝的薄金属层和导电金属氧化物层。
第一电极511和第二电极514中的用作阳极的一个电极优选地利用具有高功函数(4.0eV或更大的功函数)的金属、合金、导电化合物等来形成。第一电极511和第二电极514中的用作阴极的另一电极优选地利用具有低功函数(3.8eV或更小的功函数)的金属、合金、导电化合物等来形成。典型地讲，用作阴极的电极可以利用碱金属、碱土金属、合金或含有这样的金属的化合物；或过渡金属(包括其类别中的稀土金属)来形成。
EL层513包括透光层。EL层513除了发光层以外还可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层。空穴传输层设置在阳极与发光层之间。另外，空穴注入层设置在阳极与发光层之间，或者在阳极与空穴传输层之间。另一方面，电子传输层设置在阴极与发光层之间。电子注入层设置在阴极与发光层之间，或者在阴极与电子传输层之间。应注意到，不必设置所有空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层，而是可以根据所需功能等在恰当时选择要设置的层。
发光层包含发光物质。作为发光物质，例如，可以使用展示荧光的荧光性化合物或者展示磷光的磷光性化合物。
发光层可以通过在基质材料中分散发光物质来形成。当发光层通过在基质材料中分散发光物质来形成时，可以抑制结晶化和其中发光物质之间出现淬灭反应的浓度淬灭。
当发光物质是荧光性化合物时，具有比荧光性化合物高的单重激发能量(基态与单重激发状态之间的能量差异)的物质被优选地用作基质材料。当发光物质是磷光性化合物时，具有比磷光性化合物高的三重激发能量(基态与三重激发状态之间的能量差异)的物质被优选地用作基质材料。
由于将发光物质分散在基质材料中，因而可以使用磷光性化合物或荧光性化合物。
应注意到，对于发光层来说，可以使用两种或更多种基质材料和一种发光物质，或者可以使用两种或更多种发光物质和一种基质材料。另选的是，可以使用两种或更多种基质材料和两种或更多种发光物质。
作为空穴注入层，可以使用包含具有高空穴传输特性的物质和具有电子接受特性的物质的层。包含具有高空穴传输特性的物质和具有电子接受特性的物质的层具有高载流子密度和优越的空穴注入特性。当包含具有高空穴传输特性的物质和具有电子接受特性的物质的层被用作与充任阳极的电极相接触的空穴注入层时，各种金属、合金、导电化合物、其混合物等中的任一种可以被用作充任阳极的电极的材料，而不管其功函数的量值。
发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层可以通过蒸发方法、涂覆方法等来形成。
可以通过溅射方法或CVD方法将钝化层515形成在第二电极514和分区502上。布置钝化层515可以缩减发光元件因湿气和氧从外部进入发光元件中而造成的劣化。钝化层515与密封基板516之间的空间可以充满氮，并且进一步地，可以放置干燥剂。另选的是，钝化层515与密封基板516之间的空间可以充满具有高吸水性的透光有机树脂。
当发光元件发射白光时，基板503或密封基板516可以设置有滤色器、颜色转换层等，使得可以执行全色彩显示。
基板503或密封基板516可以设置有起偏振片或圆形偏振片，以便增强对比度。
这个实施例可以与其它实施例中描述的结构恰当地组合实现。
(实施例3)
在这个实施例中，对上述实施例中描述的EL显示装置中的晶体管的结构进行描述。
作为晶体管的结构例，包括包含氧化物半导体的半导体层(氧化物半导体层)的晶体管的结构参照图7A至7D以及图8A和8B进行描述。图7A至7D以及图8A和8B是晶体管的截面示意图。
图7A的晶体管是多个底栅晶体管中的一个，并且还被称为倒交错型晶体管。
图7A中的晶体管包括：设置在基板710上的导电层711、设置在导电层711上的绝缘层712、设置在导电层711上的氧化物半导体层713(其间设置有绝缘层712)、以及分别设置在氧化物半导体层713的一部分上的导电层715和导电层716。
而且，图7A例示了与晶体管的氧化物半导体层713的另一部分(没有设置导电层715和导电层716的一部分)相接触的氧化物绝缘层717，和设置在氧化物绝缘层717上的保护绝缘层719。
图7B的晶体管是作为多个底栅晶体管中的一个的沟道保护(还称为沟道阻挡)晶体管，并且还被称为倒交错型晶体管。
图7B中的晶体管包括：设置在基板720上的导电层721、设置在导电层721上的绝缘层722、设置在导电层721上的氧化物半导体层723(其间设置有绝缘层722)、设置在导电层721上的绝缘层727(其间设置有绝缘层722和氧化物半导体层723)、以及分别设置在氧化物半导体层723的一部分和绝缘层727的一部分上的导电层725和导电层726。
这里，当氧化物半导体层723的一部分或全部与导电层721交叠时，可以抑制光入射至氧化物半导体层723。
而且，图7B例示了设置在晶体管上的保护绝缘层729。
图7C中的晶体管是多个底栅晶体管中的一个。
图7C中的晶体管包括：设置在基板730上的导电层731；设置在导电层731上的绝缘层732；分别设置在绝缘层732的一部分上的导电层735和导电层736；以及设置在导电层731上的氧化物半导体层733(其间设置有绝缘层732、导电层735以及导电层736)。
这里，当氧化物半导体层733的一部分或全部与半导体层731交叠时，可以抑制光入射至氧化物半导体层733。
而且，图7C例示了与氧化物半导体层733的顶表面和侧表面相接触的氧化物绝缘层737，和设置在氧化物绝缘层737上的保护绝缘层739。
图7D中的晶体管是多个顶栅晶体管中的一个。
图7D中的晶体管包括：设置在基板740上的氧化物半导体层743(其间设置有绝缘层747)；分别设置在氧化物半导体层743的一部分上的导电层745和导电层746；设置在氧化物半导体层743、导电层745以及导电层746上的绝缘层742；以及设置在氧化物半导体层743上的导电层741(其间设置有绝缘层742)。
针对基板710、基板720、基板730以及基板740中的每一个，可以使用玻璃基板(例如，硼硅酸钡(barium borosilicate)玻璃基板和硼铝硅酸盐(aluminoborosilicate)玻璃基板)、由绝缘体形成的基板(例如，陶瓷基板、石英基板以及蓝宝石基板)、微晶玻璃基板、塑料基板、半导体基板(例如，硅基板)等。
在图7D中的晶体管中，绝缘层747用作防止杂质元素扩散到基板740中的基层。绝缘层747可以被形成为具有利用氮化硅层、二氧化硅层、氮化硅氧化物层、氮氧化硅层、氧化铝层以及氮氧化铝层中的一个或多个的单层结构或叠层结构。另选的是，将上述层和具有阻光特性的材料层的叠层用于绝缘层747。而且，另选的是，将具有阻光特性的材料层用于绝缘层747。应注意到，当具有阻光特性的材料层被用作绝缘层747时，可以抑制光入射至氧化物半导体层743。
应注意到，如在图7D中的晶体管中，在图7A至7C中的晶体管中，绝缘层747可以形成在基板710与导电层711之间，基板720与导电层721之间，以及基板730与导电层731之间。
导电层(导电层711、导电层721、导电层731以及导电层741)具有作为晶体管的栅极的功能。对于这些导电层，作为一示例，使用包括诸如钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕或钪的金属材料，或者包含所述金属材料作为主要成分的合金材料的层。
绝缘层(绝缘层712、绝缘层722、绝缘层732以及绝缘层742)具有作为晶体管的栅极绝缘层的功能。
二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层、氮化硅氧化物层、氧化铝层、氮化铝层、氮氧化铝层、氮化铝氧化物层、氧化铪层、铝氧化镓(aluminumgallium oxide)层等可以被用于绝缘层(绝缘层712、绝缘层722、绝缘层732以及绝缘层742)。
作为其中每一个都充任栅极绝缘层、与氧化物半导体层(氧化物半导体层713、氧化物半导体层723、氧化物半导体层733或氧化物半导体层743)相接触的绝缘层(绝缘层712、绝缘层722、绝缘层732以及绝缘层742)中的每一个，优选地使用含氧绝缘层，并且更优选地，该含氧绝缘层包括其中氧的比例高于化学计量组成中的比例的区域(还被称为过氧区)。
当具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层包括过氧区时，可以防止氧从氧化物半导体层传递至具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层。而且，氧可以从具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层提供给氧化物半导体层。因而，与具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层相接触的氧化物半导体层可以是包含足量的氧的层。
而且，具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层(绝缘层712、绝缘层722、绝缘层732以及绝缘层742)优选地利用一方法来形成，通过该方法诸如氢和水的杂质不进入这些绝缘层。理由如下。当具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层包括诸如氢和水的杂质时，发生诸如氢和水的杂质进入氧化物半导体层(氧化物半导体层713、氧化物半导体层723、氧化物半导体层733以及氧化物半导体层743)，因诸如氢和水的杂质而导致的氧化物半导体层中的氧的提取。因而，氧化物半导体层可能达成具有低电阻(n型电导率)，并且可能形成寄生沟道。例如，具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层通过溅射方法来形成。作为溅射气体，优选地使用去除了诸如氢和水的杂质的高纯度气体。
而且，优选地在具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层上执行用于提供氧的处理。作为用于提供氧的处理，可以给出氧环境下的热处理、氧掺杂处理等。另选的是，氧可以通过利用由电场加速的氧离子执行照射来添加。应注意到，在本说明书等中，“氧掺杂处理”意指将氧添加至块体(bulk)，而术语“块体”用来澄清不仅将氧添加至膜表面，而且将氧添加至膜内部。另外，“氧掺杂”包括其中将要制成等离子体的氧添加至块体的“氧等离子体掺杂”。
在具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层上执行用于提供氧的处理，使得在具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层中形成其中氧比例高于化学计量组成中的比例的区域。假如这种区域允许将氧提供给氧化物半导体层，并由此可以缩减氧化物半导体层中、或氧化物半导体层与绝缘层之间的界面处的氧缺陷。
例如，对于其中将铝氧化镓层用作具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层的情况来说，执行诸如氧掺杂处理的、用于提供氧的处理。由此，铝氧化镓的组成可以是GaxAl2-xO3+α(0＜x＜2，0＜α＜1)。
另选的是，当通过溅射方法形成具有作为栅极绝缘层的功能的绝缘层时，引入氧气、或包含惰性气体(例如，氮或诸如氩的稀有气体)和氧的混合气体，由此，可以在充任栅极绝缘层的绝缘层中形成过氧区。应注意到，在通过溅射方法淀积之后，可以执行热处理。
氧化物半导体层(氧化物半导体层713、氧化物半导体层723、氧化物半导体层733以及氧化物半导体层743)具有作为晶体管的沟道形成层的功能。作为可以用于氧化物半导体层的氧化物半导体，可以给出下列金属氧化物：四元金属氧化物(例如，In-Sn-Ga-Zn-O基金属氧化物)、三元金属氧化物(例如，In-Ga-Zn-O基金属氧化物、In-Sn-Zn-O基金属氧化物、In-Al-Zn-O基金属氧化物、Sn-Ga-Zn-O基金属氧化物、Al-Ga-Zn-O基金属氧化物以及Sn-Al-Zn-O基金属氧化物)，以及二元金属氧化物(例如，In-Zn-O基金属氧化物、Sn-Zn-O基金属氧化物、Al-Zn-O基金属氧化物、Zn-Mg-O基金属氧化物、Sn-Mg-O基金属氧化物、In-Mg-O基金属氧化物、In-Ga-O基金属氧化物以及In-Sn-O基金属氧化物)。In-O基金属氧化物、Sn-O基金属氧化物、Zn-O基金属氧化物等可以被用作可用于氧化物半导体层的氧化物半导体。而且，作为可用于氧化物半导体层的氧化物半导体，还可以使用通过将二氧化硅(SiO2)添加至上述金属氧化物而获取的氧化物半导体。
由InMO3(ZnO)m(m＞0)表示的材料可以被用作可用于氧化物半导体层的氧化物半导体。这里，M表示从Ga、Al、Mn以及Co中选择的一种或多种金属元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn、Ga和Co等。
导电层(导电层715和716、导电层725和726、导电层735和736、以及导电层745和746)分别充任相应晶体管的源极或漏极。例如，作为每一个导电层，使用诸如铝、铬、铜、钽、钛、钼或钨的金属材料的层，或者使用包含任何上述金属材料作为其主要成分的合金材料的层。
例如，作为具有作为晶体管的源极或漏极的功能的导电层，使用诸如铝或铜的金属层，和诸如钛、钼或钨的高熔点金属层的堆叠层。另选的是，在多个高熔点金属层之间设置铝或铜的金属材料层。晶体管的热阻可以通过使用向其添加用于防止生成小丘和晶须的元素(例如，硅、钕，或钪)的铝层作为上述导电层来改进。
作为导电层的材料，使用氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟和氧化锡的合金(In2O3-SnO2，简写为ITO)、氧化铟和氧化锌的合金(In2O3-ZnO)、或者包含二氧化硅的这种金属氧化物材料。
绝缘层727具有作为用于保护晶体管的沟道形成层的层(还被称为沟道保护层)的功能。
作为例子，将诸如二氧化硅层的氧化物绝缘层用于氧化物绝缘层717和氧化物绝缘层737。
作为例子，将诸如氮化硅层、氮化铝层、氮化硅氧化物层、或氮化铝氧化物层的无机绝缘层用于保护绝缘层719、保护绝缘层729以及保护绝缘层739。
可以将充任源极区和漏极区的氧化物导电层设置为氧化物半导体层743与导电层745之间的缓冲层、和氧化物半导体层743和导电层746之间的缓冲层。图8A例示了其中将氧化物半导体层设置用于图7D中的晶体管的晶体管。
在图8A中的晶体管中，充任源极区和漏极区的氧化物导电层792和氧化物导电层794形成在氧化物半导体层743与充任源极和漏极的导电层745和746之间。图8B中的晶体管是其中氧化物导电层792和氧化物导电层794的形状根据制造工艺不同的例子。
在图8A中的晶体管中，氧化物半导体膜和氧化物导电膜被堆叠并且在同一光刻步骤中被处理成分别具有岛形状的氧化物半导体层743和氧化物导电膜。在将分别充任源极或漏极的导电层745和导电层746形成在氧化物半导体层743和氧化物导电膜上之后，利用导电层745和导电层746作为掩模来蚀刻岛状氧化物导电膜，由此，形成每一个充任源极区或漏极区的氧化物导电层792和氧化物导电层794。
在图8B的晶体管中，将氧化物导电膜形成在氧化物半导体层743上，其上形成金属导电膜，并且将氧化物导电膜和金属导电膜在同一光刻步骤中处理成分别充任源极区或漏极区的氧化物导电层792和氧化物导电层794，和分别充任源极或漏极的导电层745和导电层746。
应注意到，在用于处理氧化物导电层的形状的蚀刻处理中，恰当地调节蚀刻条件(蚀刻剂种类、浓度、蚀刻时间等)，使得不过度蚀刻氧化物半导体层。
作为氧化物导电层792和氧化物导电层794的形成方法，使用溅射方法、真空蒸发方法(例如，电子束蒸发方法)、弧放电离子电镀方法或喷雾方法。作为氧化物导电层的材料，可以使用氧化锌、锌铝氧化物、锌铝氮氧化物、锌镓氧化物、包含二氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)等。另外，上述材料可以包含二氧化硅。
当这些氧化物导电层分别设置为氧化物半导体层743与充任源极或漏极的导电层745或导电层746之间的源极区或漏极区时，可以实现源极区和漏极区的更低电阻，并由此该晶体管可以按高速操作。
利用氧化物半导体层743、充任漏极区的氧化物导电层(氧化物导电层792或氧化物半导体层794)以及充任漏极的导电层(导电层745或导电层746)的结构，可以增加晶体管的耐受电压。
这个实施例可以与其它实施例中描述的结构恰当地组合实现。
(实施例4)
在这个实施例中，参照图9A至9C描述可以用于上述实施例中描述的晶体管的任何半导体层的氧化物半导体的例子。
这个实施例的氧化物半导体层具有包括第一结晶氧化物半导体层和堆叠在该第一结晶氧化物半导体层上并且比该第一结晶氧化物半导体层更厚的第二结晶氧化物半导体层的结构。
在绝缘层1600上形成绝缘层1602。在这个实施例中，具有大于或等于50nm并且小于或等于600nm的厚度的绝缘层通过PCVD方法或溅射方法形成为绝缘层1602。例如，可以使用从二氧化硅膜、氧化镓膜、氧化铝膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮氧化铝膜以及氮化硅氧化物膜中选定的单一层或这些膜中任何膜的堆层。
接着，将具有大于或等于1nm并且小于或等于10nm的厚度的第一氧化物半导体膜形成在绝缘层1602上。第一氧化物半导体膜通过溅射方法形成，并且在溅射方法的膜形成中的基板温度被设置成高于或等于200℃并且低于或等于400℃。
在这个实施例中，在下列条件下将第一氧化物半导体膜在氧气氛、氩气氛、或氩和氧的混合气氛下形成为厚度5nm：使用针对氧化物半导体的靶材(target)(针对按1∶1∶2的比率[摩尔比]包含In2O3，、Ga2O3以及ZnO的用于In-Ga-Zn-O基氧化物半导体的靶材)；基板与靶材之间的距离为160mm；基板温度为250℃；压力为0.4Pa；以及直流(DC)功率为0.5kW。
接下来，在其中设置基板的腔室的气氛为氮或干燥空气的气氛的条件下，执行第一热处理。第一热处理的温度高于或等于400℃并且低于或等于750℃。通过第一热处理，形成第一结晶氧化物半导体层1604(参见图9A)。
尽管其取决于第一热处理的温度，第一热处理造成从膜表面起结晶化，并且晶体从膜表面起向膜内部生长；由此，获取c轴对准的晶体。通过第一热处理，大量锌和氧聚集至膜表面，并且包括锌和氧并且具有六边形上平面的石墨烯型二维晶体的一个或多个层形成在最外侧表面处；最外侧表面处的一个或多个层沿厚度方向生长，以形成堆叠层。通过增加热处理的温度，晶体生长从表面起进行至内部并且进一步从内部进行至底部。
通过第一热处理，作为氧化物绝缘层的绝缘层1602中的氧扩散至绝缘层1602与第一结晶氧化物半导体层1604之间的界面或该界面附近(距离该界面±5nm内)，由此，缩减了第一结晶氧化物半导体层中的氧缺乏。因此，优选的是，氧按至少超出化学计量比例的量被包括在用作基本绝缘层的绝缘层1602(的块体中)或第一结晶氧化物半导体层1604与绝缘层1602之间的界面处。
接下来，在第一结晶氧化物半导体层1604上将第二氧化物半导体膜形成为大于10nm的厚度。第二氧化物半导体膜通过溅射方法形成，并且膜形成中的基板温度被设置成高于或等于200℃并且低于或等于400℃。当膜形成下的基板温度被设置成高于或等于200℃并且低于或等于400℃时，作为在氧化物半导体层上对准先质(precursor)的结果，可以定制要与第一结晶氧化物半导体层1604的表面相接触地形成的氧化物半导体层。
在这个实施例中，在下列条件下将第二氧化物半导体膜在氧气氛、氩气氛、或氩和氧的混合气氛下形成为厚度25nm：使用针对氧化物半导体的靶材(针对按1∶1∶2的比率[摩尔比]包含In2O3、Ga2O3以及ZnO的In-Ga-Zn-O基氧化物半导体的靶材)；基板与靶材之间的距离为170mm；基板温度为400℃；压力为0.4Pa；以及直流(DC)功率为0.5kW。
接下来，在其中设置基板的腔室的气氛是氮气氛或干燥空气气氛的条件下，执行第二热处理。第二热处理的温度高于或等于400℃并且低于或等于750℃。通过第二热处理，形成第二结晶氧化物半导体层1606(参见图9B)。在氮气氛、氧气氛、或氮和氧的混合气氛中执行第二热处理，由此，第二结晶氧化物半导体层的密度增加，并且其中缺陷数缩减。通过第二热处理，通过使用第一结晶氧化物半导体层1604作为核，晶体生长沿厚度方向进行，即，结晶生长从底部向内部进行；由此，形成第二结晶氧化物半导体层1606。
而且，优选的是，在不需要暴露至空气的情况下，连续执行形成绝缘层1602的步骤至执行第二热处理的步骤。通过形成绝缘层1602的步骤至执行第二热处理的步骤，将气氛优选地控制成几乎不包含氢和湿气的气氛(例如，惰性气氛、压力减小的气氛或干燥空气气氛)；例如，采用干燥氮气氛，其中，对于湿气，露点低于或等于-40℃，优选地低于或等于-50℃。
接下来，氧化物半导体层(第一结晶氧化物半导体层1604以及第二结晶氧化物半导体层1606)的堆层被处理成包括氧化物半导体层的堆层的岛状氧化物半导体层1608(参见图9C)。在图中，第一结晶氧化物半导体层1604与第二结晶氧化物半导体层1606之间的界面用虚线指示，并且第一结晶氧化物半导体层1604和第二结晶氧化物半导体层1606被例示为氧化物半导体层的堆层；然而，该界面实际上不明显并且其为容易理解而例示。
氧化物半导体层的堆层可以通过在将具有希望形状的掩模形成在氧化物半导体层的堆层上之后，通过蚀刻来加工。掩模可以通过诸如光刻法的方法来形成。另选的是，掩模可以通过诸如喷墨法的方法来形成。
对于蚀刻氧化物半导体层的堆层来说，可以采用干蚀刻或湿蚀刻。无需说明，可以组合采用它们两者。
通过上述形成方法获取的第一结晶氧化物半导体层和第二结晶氧化物半导体层的特征在于，它们具有c轴对准。应注意到，第一结晶氧化物半导体层和第二结晶氧化物半导体层包括这样的氧化物，其包括与c轴对准的晶体(还称为c轴对准晶体(CAAC))，其既不具有单晶结构也不具有非晶结构。第一结晶氧化物半导体层和第二结晶氧化物半导体层局部地包括晶粒界面。
在任何情况下，为了获取CAAC，重要的是，在淀积氧化物半导体膜的最初阶段形成六边形晶体，并且使晶体从作为种晶的六边形晶体起生长。对于该目的来说，基板加热温度优选为100℃至500℃，更优选为200℃至400℃，还优选为250℃至300℃。除此以外，使所淀积的氧化物半导体膜在高于淀积中的基板加热温度的温度下经受热处理。因此，可以补偿膜中的微缺陷和堆叠层的界面处的缺陷。
应注意到，第一结晶氧化物半导体层和第二结晶氧化物半导体层分别利用至少包括Zn的氧化物材料来形成。例如，可以使用诸如In-Al-Ga-Zn-O基材料或In-Sn-Ga-Zn-O基材料的四元金属氧化物；诸如In-Ga-Zn-O基材料、In-Al-Zn-O基材料、In-Sn-Zn-O基材料、Sn-Ga-Zn-O基材料、Al-Ga-Zn-O基材料或Sn-Al-Zn-O基材料的三元金属氧化物；诸如In-Zn-O基材料、Sn-Zn-O基材料、Al-Zn-O基材料或Zn-Mg-O基材料的二元金属氧化物；Zn-O基材料等。而且，可以使用In-Si-Ga-Zn-O基材料、In-Ga-B-Zn-O基材料或In-B-Zn-O基材料。另外，上述材料可以包含SiO2。这里，例如，In-Ga-Zn-O基材料意指包含铟(In)、镓(Ga)以及锌(Zn)的氧化物膜，并且其组成比率上不存在特别限制。而且，In-Ga-Zn-O基材料可以包含除了In、Ga以及Zn以外的其它元素。
应注意到，已经指出，氧化物半导体对杂质不敏感，当该膜中包含相当量的金属杂质时，不存在问题，并且可以使用包含大量碱金属(如钠)并且不昂贵的碱石灰玻璃(Kamiya，Nomura，and Hosono，″CarrierTransport Properties and Electronic Structures of Amorphous OxideSemiconductors：The present status″，KOTAI BUTSURI(SOLID STATEPHYSICS)，2009，Vol.44，pp.621-633)。但这种考虑不合适。碱金属不是被包括在氧化物半导体中的元素，并由此是杂质。而且，碱土金属在其中碱土金属不被包括在氧化物半导体中的情况下是杂质。碱金属，具体来说，Na在与氧化物半导体膜相接触的绝缘膜为氧化物时变为Na，并且Na扩散到绝缘层中。另外，在氧化物半导体膜中，Na切断或进入被包括在氧化物半导体中的金属与氧之间的键。结果，例如，出现晶体管特性劣化，如晶体管的因阈值电压沿负方向偏移而造成的正常导通状态，或迁移性缩减。另外，还出现特性变化。因杂质而造成晶体管特性的这种劣化和特性变化在氧化物半导体膜中的氢浓度非常低时显著出现。因此，当氧化物半导体膜中的氢浓度小于或等于5×1019/cm3时，特别是小于或等于5×1018/cm3时，优选地缩减上述杂质的浓度。具体来说，通过二次离子质谱法的Na浓度的测量值优选地小于或等于5×1016/cm3，更优选地小于或等于1×1016/cm3，还更优选地小于或等于1×1015/cm3。按类似方式，Li浓度的测量值优选地小于或等于5×1015/cm3，更优选地小于或等于1×1015/cm3。按类似方式，K度的测量值优选地小于或等于5×1015/cm3，更优选地小于或等于1×1015/cm3。
在没有针对其中将第二结晶氧化物半导体层形成在第一结晶氧化物半导体层上的双层结构的限制的情况下，可以通过在形成第二结晶氧化物半导体层之后，重复执行用于形成第三结晶氧化物半导体层的膜形成和热处理的工序来形成三个或更多个层的堆叠层结构。
通过上述制造方法形成的、包括氧化物半导体层的堆层的氧化物半导体层1608可以恰当地用于可以应用至本说明书中公开的EL显示装置的晶体管(例如，实施例2和实施例3中描述的晶体管)。
而且，在实施例3的图7D的晶体管中，其中，第一结晶氧化物半导体层和第二结晶氧化物半导体层的堆叠层被用作这个实施例的氧化物半导体层，不将电场从氧化物半导体层的一个表面施加至其另一表面。应注意到，在晶体管中，电流不沿氧化物半导体层的堆层的厚度方向(其中电流从一个表面向另一表面流动的方向，具体来说，图7D中的上下方向)流动。该晶体管具有其中电流主要沿氧化物半导体层的堆层的界面流动的结构；因此，即使晶体管被光照射或者即使将BT应力施加至该晶体管，也抑制或缩减晶体管特性的劣化。
通过利用第一结晶氧化物半导体膜和第二结晶氧化物半导体膜的堆层(如同氧化物半导体层1608)来形成晶体管，该晶体管可以具有稳定的电特性和高可靠性。
包括多晶硅的晶体管需要利用激光照射的结晶化步骤，其造成晶体管特性变化。存在该变化不利地影响EL显示装置上的显示的问题。然而，包括这个实施例中描述的氧化物半导体的晶体管不需要激光结晶化步骤；由此，可以去除晶体管特性中的变化的一个因素，并且可以改进EL显示装置的图像质量。
这个实施例可以与其它实施例中描述的结构恰当地组合实现。
(实施例5)
本说明书中公开的EL显示装置可以应用至各种电子装置(包括游艺机)。电子装置的例子是：电视机(还被称为电视或电视接收机)、计算机等的监视器、诸如数字摄像机或数字录像机的摄像机、数字相框、移动电话手持机(还被称为移动电话或移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、音频再现装置、诸如弹珠机的大型游戏机等。对包括任何上述实施例中所描述的、包括监视器电路的EL显示装置的电子装置的例子进行描述。
图10A例示了电子书阅读器的例子。图10A所示的电子书阅读器包括两个外壳1700和1701。外壳1700和外壳1701与转轴1704结合，使得可以打开和闭合电子书阅读器。利用这种结构，电子书阅读器可以如同纸质书一样操作。
显示部分1702和显示部分1703分别并入外壳1700和外壳1701中。显示部分1702和显示部分1703可以被配置成显示一个图像或不同图像。例如，对于其中显示部分1702和显示部分1703显示不同图像的情况来说，右侧的显示部分(图10A中的显示部分1702)可以显示文本，而左侧的显示部分(图10A中的显示部分1703)可以显示图形。
图10A例示了其中外壳1700包括操作部分等的例子。例如，外壳1700设置有电源输入端子1705、操作键1706、扬声器1707等。利用操作键1706，可以翻页。应注意到，可以将键盘、点击装置等设置在其上设置有显示部分的外壳表面上。而且，可以将外部连接端子(耳机端子、USB端子、可以连接至诸如USB电缆的各种电缆的端子等)、记录介质***部分等设置在外壳的背面或侧面上。而且，图10A所示的电子书阅读器可以具有电子词典的功能。
图10B示出了包括本说明书中公开的EL显示装置的数字相框的示例。例如，在图10B所示的数字相框中，将显示部分1712并入外壳1711中。显示部分1712可以显示各种图像。例如，显示部分1712可以显示利用数字摄像机等拍摄的图像，并且充任普通相框。
应注意到，图10B中的数字相框设置有操作部分、外部连接端子(USB端子、可以连接至诸如USB电缆的多种电缆的端子等)、记录介质***部分等。尽管这些组件可以设置在其上设置有显示部分的表面上，但优选的是，将它们设置在用于设计数字相框的侧面或背面上。例如，将存储有利用数字摄像机拍摄的图像的存储器***数字相框的记录介质***部分中，并且可以将该图像传递并显示在显示部分1712上。
图10C例示了包括EL显示装置的电视机的例子。在图10C所示的电视机中，将显示部分1722并入外壳1721中。显示部分1722可以显示图像。而且，外壳1721在此通过台部1723来支承。任何上述实施例所述的EL显示装置可以应用至显示部分1722。
图10C所示的电视机可以利用外壳1721的操作开关或单独的遥控器操作。频道和音量可以利用遥控器的操作键来控制，使得可以控制显示部分1722上显示的图像。而且，遥控器可以设置有用于显示从遥控器输出的数据的显示部分。
图10D示出了包括本说明书中公开的EL显示装置的移动电话手持机的例子。图10D所示的移动电话手持机包括并入外壳1731中的显示部分1732、操作按钮1733和1737、外部连接端口1734、扬声器1735、麦克风1736等。
图10D所示的移动电话手持机的显示部分1732是触摸屏。当显示部分1732利用手指等触摸时，可以控制显示在显示部分1732上的内容。而且，可以通过利用手指等触摸显示部分1732来执行诸如进行呼叫和发短信的操作。
这个实施例可以与其它实施例中描述的结构恰当地组合实现。
本申请基于2010年9月10日在日本专利局提交的日本专利申请no.2010-203358，其全部内容通过引用并入于此。

Claims (12)

1.一种EL显示装置，包括：
第一电容器；
第一晶体管，该第一晶体管包括：
电连接至扫描线的栅极；
电连接至信号线的第一端子；以及
电连接至所述第一电容器的第二端子，
其中，所述第一晶体管被配置成使所述第一电容器根据来自所述扫描线的信号来保持提供给所述信号线的图像信号；
第二电容器；
第二晶体管，该第二晶体管包括：
电连接至第一控制线的栅极；
电连接至所述第一电容器的第一端子；以及
电连接至所述第二电容器的第二端子，
其中，所述第二晶体管被配置成使所述第二电容器保持被保持在所述第一电容器中的所述图像信号，
第三晶体管，该第三晶体管包括：
电连接至所述第二电容器的一个电极的栅极；
电连接至第一电源线的第一端子；以及
根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来向其提供电流的第二端子，
第四晶体管，该第四晶体管包括：
电连接至第二控制线的栅极；
电连接至所述第三晶体管的所述第二端子的第一端子；以及
向其提供流过所述第三晶体管的电流的第二端子，以及
发光元件，该发光元件包括：
电连接至所述第四晶体管的第二端子的第一电极；和
电连接至第二电源线的第二电极，
其中，所述发光元件根据流过所述第三晶体管和所述第四晶体管的电流发射光。
2.根据权利要求1所述的EL显示装置，
其中，所述第一电容器的电容大于所述第二电容器的电容。
3.根据权利要求1所述的EL显示装置，
其中，所述第一晶体管至所述第四晶体管中的每一个晶体管包括氧化物半导体。
4.一种EL显示装置，包括：
像素部分；
包括多条扫描线的扫描线驱动器电路；
包括多条信号线的信号线驱动器电路；
包括第一控制线和第二控制线的显示控制电路；以及
包括第一电源线和第二电源线的电源电路；
其中，所述像素部分包括按矩阵设置的多个像素，所述多个像素中的每一个像素包括：
第一电容器；
第一晶体管，该第一晶体管包括：
电连接至所述多条扫描线中的一条扫描线的栅极；
电连接至所述多条信号线中的一条信号线的第一端子；以及
电连接至所述第一电容器的第二端子，
其中，所述第一晶体管被配置成使所述第一电容器根据来自所述扫描线的信号来保持提供给所述信号线的图像信号；
第二电容器；
第二晶体管，该第二晶体管包括：
电连接至所述第一控制线的栅极；
电连接至所述第一电容器的第一端子；以及
电连接至所述第二电容器的第二端子，
其中，所述第二晶体管被配置成使所述第二电容器保持被保持在所述第一电容器中的所述图像信号，
第三晶体管，该第三晶体管包括：
电连接至所述第二电容器的一个电极的栅极；
电连接至所述第一电源线的第一端子；
以及
根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来向其提供电流的第二端子，
第四晶体管，该第四晶体管包括：
电连接至所述第二控制线的栅极；
电连接至所述第三晶体管的所述第二端子的第一端子；以及
向其提供流过所述第三晶体管的电流的第二端子，以及发光元件，该发光元件包括：
电连接至所述第四晶体管的第二端子的第一电极；和
电连接至所述第二电源线的第二电极，
其中，所述发光元件根据流过所述第三晶体管和所述第四晶体管的电流发射光。
5.根据权利要求4所述的EL显示装置，
其中，所述第一电容器的电容大于所述第二电容器的电容。
6.根据权利要求4所述的EL显示装置，
其中，所述第一晶体管至所述第四晶体管中的每一个晶体管包括氧化物半导体。
7.一种EL显示装置的驱动方法，该驱动方法包括以下步骤：
在第一时段期间根据来自扫描线的选择信号接通第一晶体管，使得来自信号线的图像信号被保持在第一电容器中；
在第二时段期间根据第一控制信号接通第二晶体管，使得保持在所述第一电容器中的所述图像信号被保持在第二电容器中，并且在第三晶体管的第一端子与第三晶体管的第二端子之间流动的电流根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来控制；以及
在第三时段期间根据第二控制信号接通第四晶体管，使得所述电流被提供给发光元件并且控制所述发光元件的光发射，
其中，利用所述EL显示装置和具有切换装置的眼镜来感知立体图像，所述EL显示装置切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，利用所述切换装置与针对左眼的图像和针对右眼的图像的显示同步地选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像，并且
其中，针对左眼的图像和针对右眼的图像在所述第一时段至所述第三时段中显示。
8.根据权利要求7所述的EL显示装置的驱动方法，
其中，所述第一电容器的电容大于所述第二电容器的电容。
9.根据权利要求7所述的EL显示装置的驱动方法，
其中，所述第一晶体管至所述第四晶体管中的每一个晶体管包括氧化物半导体。
10.一种EL显示装置的驱动方法，该驱动方法包括以下步骤：
在第一时段期间根据来自扫描线的选择信号接通第一晶体管，使得来自信号线的图像信号被保持在第一电容器中；
在第二时段期间根据第一控制信号接通第二晶体管，使得保持在所述第一电容器中的所述图像信号被保持在第二电容器中，并且在第三晶体管的第一端子与第二端子之间流动的电流根据保持在所述第二电容器中的所述图像信号来控制；
在第三时段期间根据第二控制信号接通第四晶体管，使得所述电流被提供给发光元件，并且控制所述发光元件的光发射；以及
在所述光发射期间根据来自所述扫描线的所述选择信号接通所述第一晶体管，使得来自所述信号线的所述图像信号如所述第一时段一样被保持在所述第一电容器中，
其中，利用所述EL显示装置和具有切换装置的眼镜来感知立体图像，所述EL显示装置切换并显示针对左眼的图像和针对右眼的图像，利用所述切换装置与针对左眼的图像和针对右眼的图像的显示同步地选择性地感知针对左眼的图像或针对右眼的图像，并且
其中，针对左眼的图像和针对右眼的图像在所述第一时段至所述第三时段中显示。
11.根据权利要求10所述的EL显示装置的驱动方法，
其中，所述第一电容器的电容大于所述第二电容器的电容。
12.根据权利要求10所述的EL显示装置的驱动方法，
其中，所述第一晶体管至所述第四晶体管中的每一个晶体管包括氧化物半导体。
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