專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，其具有利用晶體管控制提供給負(fù)載的電流的功能。尤其是，本發(fā)明涉及一種由通過電流改變亮度的電流-驅(qū)動發(fā)光元件形成的像素，和包括用來驅(qū)動像素的信號線驅(qū)動電路的顯示器件。
背景技術(shù)：
作為利用由有機發(fā)光二極管(也稱為OLED、有機EL元件、電致發(fā)光EL)元件等)代表的自發(fā)光元件的顯示器件的驅(qū)動方法，已知的有簡單矩陣驅(qū)動方法和有源矩陣驅(qū)動方法。前一方法具有簡單的結(jié)構(gòu)，但具有例如難以實現(xiàn)大的和高亮度的顯示器件的問題。近年來，有源矩陣方法得到了發(fā)展，其中通過提供在像素電路內(nèi)部的薄膜晶體管(TFT)控制流過發(fā)光元件的電流。
已知有源矩陣顯示器件具有以下問題，即由于驅(qū)動TFT的電流特性的變化(variation)導(dǎo)致流過發(fā)光元件的電流改變，由此導(dǎo)致亮度變化。也就是，在有源矩陣顯示器件的情況下，用來提供流過發(fā)光元件的電流的驅(qū)動TFT用作像素電路，而驅(qū)動TFT的特性變化是個問題，由此流過發(fā)光元件的電流改變并且亮度變化?？紤]到這個問題，提出了各種用來抑制亮度變化的電路，即使像素電路中的驅(qū)動TFT的特性變化也不改變流過發(fā)光元件的電流(例如，參見專利文獻1至4)。
專利文獻1至3中的每一個都公開了一種電路結(jié)構(gòu)，用來防止由于排列在像素電路中的驅(qū)動TFT的特性的變化導(dǎo)致的流過發(fā)光元件的電流值的改變。該結(jié)構(gòu)稱為電流-寫像素、電流輸入像素等。此外，專利文獻4公開了一種用來抑制由于源驅(qū)動電路中TFT的變化導(dǎo)致的信號電流的改變的電路結(jié)構(gòu)。
圖54示出了已在專利文獻1中公開的常規(guī)有源矩陣顯示器件的第一結(jié)構(gòu)的實例。圖54中的像素包括源極信號線5401、第一至第三柵極信號線5402至5404、電流源線5405、TFT5406至5409、儲能電容器5410、EL元件5411和信號電流輸入電流源5412。
參考圖55A至55E描述從信號電流的寫入到發(fā)光的操作。在這些圖中表示每個部分的附圖標(biāo)記與圖54中的附圖標(biāo)記對應(yīng)。圖55A至55C每個示意地示出了電流。圖55D示出了在寫信號電流時流過每個通路的電流的關(guān)系。圖55E示出了在寫信號電流時在儲能電容器5410中積累的電壓，也就是，TFT5408的柵-源電壓。
首先，將脈沖輸入到第一柵極信號線5402和第二柵極信號線5403，并使TFT5406和5407導(dǎo)通。這時，流過源極信號線的電流，也就是，信號電流為Idata。
由于電流Idata流過源極信號線，所以在如圖55A所示的像素中電流通路被分成I1和I2。在圖55D中示出了這些關(guān)系。注意，無庸置疑滿足Idata＝I1+I2。
在TFT5406導(dǎo)通的瞬間電荷還沒有保持在電容器5410中；因此，TFT5408處于截止?fàn)顟B(tài)。因而，滿足I2＝0和Idata＝I1。換句話說，在此期間只有用來在儲能電容器5410中積聚電荷的電流流動。
之后，隨著電荷在儲能電容器5410中逐漸積聚，在兩個電極之間開始產(chǎn)生電位差(圖55E)。當(dāng)兩個電極之間的電位差達到Vth(圖55E中的點A)時，TFT5408導(dǎo)通，并產(chǎn)生I2。如上所述，由于滿足Idata＝I1+I2，所以電流仍然流動，并進一步在儲能電容器中積聚電荷，同時I1逐漸降低。
在儲能電容器5410中電荷持續(xù)積累，直到兩個電極之間的電位差，也就是TFT5408的柵-源電壓達到所希望的值，也就是電壓(VGS)足夠高，以能夠向TFT5408提供電流Idata。當(dāng)電荷停止積聚時(圖55E中的點B)，電流I1停止流動，且那時對應(yīng)于VGS的電流流向TFT5408；由此，滿足Idata＝I2(圖55B)，這導(dǎo)致一個穩(wěn)定狀態(tài)。由此，信號的寫操作結(jié)束。最后，結(jié)束第一柵極信號線5402和第二柵極信號線5403的選擇，以截止TFT5406和5407。
隨后，開始發(fā)光操作。脈沖輸入到第三柵極信號線5404，以導(dǎo)通TFT5409。由于儲能電容器5410保持之前已寫入的VGS，所以TFT5408處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且電流Idata從電流源線5405流出，由此EL元件5411發(fā)光。假如設(shè)定TFT5408工作在飽和狀態(tài)，即使TFT5408的源-漏電壓改變，Idata也可以保持流動而不變化。
以這種方式，輸出設(shè)定電流的操作在下文中稱為輸出操作。作為電流-寫像素的優(yōu)點，因為施加電流Idata所需的柵-源電壓保持在儲能電容器5410中，即使TFT5408的特性等變化，所希望的電流也可以精確地提供到EL元件。因此，可以抑制由于TFT特性的變化導(dǎo)致的亮度變化。
前述的實例涉及用來校正由像素電路中驅(qū)動TFT的變化導(dǎo)致的電流改變的技術(shù)；然而，相同的問題也在源驅(qū)動電路中出現(xiàn)。專利文獻4公開了一種用來防止由源驅(qū)動電路中TFT的變化導(dǎo)致的信號電流改變的電路結(jié)構(gòu)，所述TFT的變化是在制造過程中產(chǎn)生的。
此外，已知發(fā)光元件的驅(qū)動電路，其提供有電流源電路(1)和驅(qū)動控制電路(2a)，它們具有如下的結(jié)構(gòu)，與從提供電流以驅(qū)動發(fā)光元件(EL)的供電晶體管(supply transistor)(M5)流出的電流(Ir)具有相同電流值的電流(Is)通過參考晶體管(M4)流向驅(qū)動控制電路(2a)，并且可以實施控制，以便電流(Is)接近所希望的設(shè)定電流值(Idrv)，并且基于電流(Is)、參考晶體管(M4)的源-漏電壓數(shù)據(jù)(Vs)和供電晶體管(M5)的源-漏電壓數(shù)據(jù)(Vr，Vdrv)，使源-漏電壓數(shù)據(jù)(Vs，Vr)變?yōu)楸舜讼嗟?參見專利文獻5)。
此外，已知驅(qū)動電路，其由以下部件構(gòu)成在第一電源和第二電源之間串聯(lián)提供的發(fā)光元件；用來驅(qū)動發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管；用來將用于控制驅(qū)動晶體管的控制信號引導(dǎo)到驅(qū)動晶體管的柵極的第一開關(guān)晶體管；用來比較發(fā)光元件和驅(qū)動晶體管的連接點的電壓，和示出輸入到顯示器件的像素的亮度的控制電壓的差動放大器，以產(chǎn)生控制信號，其被配置以便控制信號被引導(dǎo)到第一開關(guān)晶體管通向驅(qū)動晶體管的柵極(見專利文獻6)。
以這種方式，在常規(guī)技術(shù)中，配置驅(qū)動電路，以便信號電流和用于驅(qū)動TFT的電流，或信號電流和當(dāng)發(fā)光時流向發(fā)光元件的電流彼此相等或成比例。
PCT國際申請No.2002-517806的日文譯文[專利文獻2]PCT國際公布No.01/06484[專利文獻3]PCT國際申請No.2002-514320的日文譯文[專利文獻4]PCT國際公布No.02/39420[專利文獻5]PCT國際申請No.2003-108069的日文譯文[專利文獻6]PCT國際申請No.2003-58106的日文譯文

發(fā)明內(nèi)容
然而，用來向驅(qū)動TFT和發(fā)光元件提供信號電流的導(dǎo)線的寄生電容十分大；因此，當(dāng)信號電流的量小時，用來改變導(dǎo)線的寄生電容的時間常數(shù)變長，這使信號寫速度減慢。也就是，問題是即使當(dāng)信號電流被提供到晶體管時，直到在柵極端子上產(chǎn)生提供電流所需的電壓也要花費很長時間，由此信號寫速度變慢。
而且，如圖55A所示，當(dāng)輸入電流時，TFT5408的柵極端子和漏極端子彼此連接。因此，柵-源電壓(Vgs)和漏-源電壓(Vds)相等。如圖55C所示，另一方面，當(dāng)電流提供到負(fù)載時，由負(fù)載的特性確定漏-源電壓。
圖56示出了流到TFT5408和EL元件5411的電流和施加給它們每個的電壓的關(guān)系。而且，圖57示出了在圖56示出的結(jié)構(gòu)中EL元件5411的電壓-電流特性5701和TFT5408的電壓-電流特性。圖中的每個交叉點對應(yīng)于工作點。
首先，在電流值大的情況下(在TFT5408的柵-源電壓的絕對值大的情況下)，由于以TFT5408的電壓-電流特性5702a輸入電流時滿足Vgs＝Vds，所以TFT5408工作在工作點5704處。然后，當(dāng)電流施加到EL元件5411時，EL元件5411的電壓-電流特性5701和TFT5408的電壓-電流特性5702a的交叉點為工作點5705a。也就是，漏-源電壓在輸入電流時和電流提供到EL元件5411時不同。然而，在飽和區(qū)電流值為常量，因此，適量的電流可以提供到EL元件5411。
然而，在實際的晶體管中，在很多情況下由于紐結(jié)(厄列)效應(yīng)不能流過恒定值的電流。因此，當(dāng)電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓-電流特性5701和TFT5408的電壓-電流特性5702c的交叉點為工作點5705c，其改變了電流值。
另一方面，在電流值小的情況下(TFT5408的柵-源電壓的絕時值小的情況下)，由于以TFT5408的電壓-電流特性5703a輸入電流時滿足Vgs＝Vds，所以在工作點5706處進行工作。當(dāng)電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓-電流特性5701和TFT5408的電壓-電流特性5703a的交叉點為工作點5707a。
考慮到紐結(jié)(厄列)效應(yīng)，當(dāng)電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓-電流特性5701和TFT5408的電壓-電流特性5703c的交叉點為工作點5707c。因此，在向EL元件5411提供電流時的電流值與輸入電流時的電流值不同。
當(dāng)將在電流值大的情況(TFT5408的柵-源電壓的絕對值大的情況下)和電流值小的情況(TFT5408的柵-源電壓的絕對值小的情況下)相比較時，在前一種情況下，工作點5704的電流值和工作點5705c的電流值彼此偏離得不是很大。也就是，在輸入電流時刻和向EL元件5411提供電流時刻之間，晶體管的漏-源電壓變化不是很大。然而，在電流值小的情況下，工作點5706的電流值和工作點5707c的電流值彼此沒有很大的偏離。也就是，在輸入電流時刻和向EL元件5411提供電流時刻之間，晶體管的漏-源電壓變化很大。因此，電流值也偏離很大。
結(jié)果，更大的電流量流到EL元件5411。因此，在用低亮度顯示圖像的情況下，實際顯示了更亮的圖像。因此，即使需要顯示黑色時，也出現(xiàn)微光發(fā)射。結(jié)果，對比度惡化。
在圖54中所示的結(jié)構(gòu)的情況下，TFT5408的柵極和漏極在輸入信號電流時連接。也就是，滿足Vgs＝Vds。在普通的晶體管中，在滿足Vgs＝0的情況下，電流幾乎不流動。然而，電流根據(jù)閾值電壓(Vth)的值流動。例如，當(dāng)在p溝道晶體管的情況下滿足Vth＞0時，且當(dāng)在n溝道晶體管的情況下滿足Vth＜0時，電流流動。在這種情況下，當(dāng)滿足Vgs＝Vds時，晶體管工作在線性區(qū)，不工作在飽和區(qū)。因此，在圖55A中晶體管工作在線性區(qū)。因此，倘若晶體管工作在圖55C的飽和區(qū)，電流值在圖55A和55C之間改變。
也就是，當(dāng)滿足Vgs＝Vds時，閾值電壓(Vth)允許在滿足Vgs＝0時電流流動的晶體管僅工作在線性區(qū)；由此，其不能工作在飽和區(qū)。
例如，在圖54和圖55A到55E中所示的結(jié)構(gòu)中，TFT5408工作在飽和區(qū)。因此，如圖58所示，當(dāng)EL元件5411的電壓-電流特性5701a由于惡化而移位時，工作點僅從工作點5705a改變到工作點5705b。也就是，即使施加到EL元件5411的電壓或TFT5408的漏-源電壓改變，流到EL元件5411的電流也不改變。從而，可以降低EL元件5411的圖像燒傷(image burn-in)。
在專利文獻6中描述的結(jié)構(gòu)的情況下，EL元件和驅(qū)動晶體管的連接點的電壓和示出輸入到顯示器件的像素的亮度的控制電壓相比校。因此，當(dāng)EL元件的電壓-電流特性移位時，流到EL元件5411的電流改變。也就是，產(chǎn)生EL元件5411的圖像燒傷。
在專利文獻5中描述的結(jié)構(gòu)的情況下，在電流特性方面晶體管M7和晶體管M9需要相等。如果電流特性不同，流到發(fā)光元件(EL)的電流也不同。同樣，在電流特性方面，晶體管M8和晶體管M11，與晶體管M10和晶體管M12需要相等。由此，在很多晶體管中電流特性需要相等。如果電流特性不相等，流到EL元件的電流就不同。因此，產(chǎn)生了很多問題，例如制造產(chǎn)量降低，高成本、電路布局面積大和功耗增加。
考慮到上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，其能夠降低晶體管特性變化的影響，即使在負(fù)載的電壓-電流特性變化時也能提供預(yù)定的電流，并且即使信號電流的量很小時也可以充分地提高信號的寫速度。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，電流-電壓轉(zhuǎn)換元件和晶體管串聯(lián)連接；并且放大器電路檢測當(dāng)電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件時施加的電壓，并根據(jù)該電壓設(shè)定晶體管的柵-源電壓。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一結(jié)構(gòu)是包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件、晶體管和放大器電路；電流-電壓轉(zhuǎn)換元件連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；放大器電路的第一輸入端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；預(yù)定的電位輸入到放大器電路的第二輸入端子；放大器電路的輸出端子連接到晶體管的柵極；并且放大器電路控制晶體管的柵極端子的電位，以便放大器電路的第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括用晶體管來控制提供到負(fù)載的電流的電路，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；并提供放大器電路，其通過控制晶體管的柵極端子的電位來控制在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電壓，以便晶體管工作在飽和區(qū)。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管和放大器電路，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個提供有預(yù)定的電位，而源極端子和漏極端子中的另一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；該放大器電路的第一輸入端子連接到該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，第二輸入端子提供有預(yù)定的電位，且輸出端子連接到晶體管的柵極端子。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管和放大器電路，其中在該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個和柵極端子之間提供有電容器，且該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，其第二輸入端子提供有預(yù)定的電位，且輸出端子連接到晶體管的柵極端子。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管、放大器電路和電容器；晶體管的源極端子和漏極端子中的一個提供有預(yù)定的電位，且源極端子和漏極端子中的另一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，第二輸入端子提供有預(yù)定的電位，且輸出端子連接到晶體管的柵極端子；電容器的一個電極連接到晶體管的柵極端子且另一個電極提供有預(yù)定的電位。
本發(fā)明的一個模式是具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中晶體管為n溝道晶體管。
本發(fā)明的一個模式是具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中晶體管為p溝道晶體管。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二結(jié)構(gòu)是包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件、晶體管和放大器電路；該電流-電壓轉(zhuǎn)換元件連接到該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；預(yù)定的電位施加到晶體管的柵極端子；放大器電路的第一輸入端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；放大器電路的第二輸入端子連接到晶體管的柵極端子；放大器電路的輸出端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個；且放大器電路控制晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個的電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。
在下文中，具體地描述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括用晶體管來控制提供給負(fù)載的電流的電路。在該半導(dǎo)體器件中，晶體管的源極端子和漏極端子中的一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；并提供放大器電路，其通過控制晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個的電位來控制在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電壓，以便晶體管工作在飽和區(qū)。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管和放大器電路，晶體管的源極端子和漏極端子中的一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件且柵極端子提供有預(yù)定的電位；放大器電路的第一輸入端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的一個，第二輸入端子連接到晶體管的柵極端子，且輸出端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管和放大器電路，晶體管的柵極端子與源極端子和漏極端子中的一個之間提供有電容器，其源極端子和漏極端子中的另一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，第二輸入端子連接到晶體管的柵極端子，且輸出端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的一個。
本發(fā)明的一個模式是一種半導(dǎo)體器件，其包括晶體管、放大器電路和電容器，晶體管的源極端子和漏極端子中的一個連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，其柵極端子提供有預(yù)定的電位；放大器電路的第一輸入端子連接到該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個，第二輸入端子連接到晶體管的柵極端子，且輸出端子連接到晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個；電容器的一個電極連接到晶體管的柵極端子且另一個電極提供有預(yù)定的電位。
本發(fā)明的一個模式是具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中晶體管為n溝道晶體管。
本發(fā)明的一個模式是具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中晶體管為p溝道晶體管。
注意不同的模式可以應(yīng)用到用于本說明書的開關(guān)，只要其能控制電流流動，由此可以應(yīng)用電開關(guān)、機械開關(guān)等。其可以是晶體管、二極管或用它們構(gòu)成的邏輯電路。因此，在利用晶體管作為開關(guān)的情況下，沒有具體地限制其極性(導(dǎo)電性)。然而，當(dāng)截止電流優(yōu)選為小時，優(yōu)選使用具有更小的截止電流極性的晶體管。例如，具有LDD區(qū)或多柵極結(jié)構(gòu)的晶體管具有小截止電流。此外，在用作開關(guān)的晶體管的源極端子的電位靠近低電位側(cè)電源(Vss，GND，0V等)時希望使用n溝道晶體管，而在源極端子的電位靠近高電位側(cè)電源(Vdd等)時使用p溝道晶體管。由于這可以增加晶體管的柵-源電壓的絕對值，所以有助于晶體管有效地作為開關(guān)。注意，通過利用n溝道和p溝道晶體管，也可以應(yīng)用CMOS開關(guān)。
在本發(fā)明中，“連接”意思是“電連接”。因此，在預(yù)定的連接中可以提供其它元件、開關(guān)等。
注意不同的模式可以應(yīng)用到顯示元件。例如，可以使用通過電磁效應(yīng)改變其對比度的顯示介質(zhì)，例如EL元件(有機EL元件、無機EL元件或包含有機材料和無機材料的EL元件)、電子放電元件、液晶元件或電子墨。注意利用EL元件的顯示器件包括EL顯示器；利用電子放電元件的顯示器件包括場發(fā)射顯示器(FED)、SED型平板顯示器(平面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器)等；利用液晶元件的顯示器件包括液晶顯示器；并且利用電子墨的顯示器件包括電子紙。
注意沒有限制適用于本發(fā)明的晶體管的類型。從而，下面的晶體管適用于本發(fā)明利用由非晶硅和多晶硅代表的非單晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)；利用半導(dǎo)體基片或SOI基片形成的MOS晶體管；結(jié)式晶體管；雙極晶體管；利用有機半導(dǎo)體或碳納米管的晶體管；和其它晶體管。沒有限制其上提供晶體管的基片的類型；因此，晶體管可以提供在單晶基片、SOI基片、玻璃基片、塑料基片等上。
注意任何類型的晶體管可以使用和形成在任何基片上，作為本發(fā)明的晶體管。因此，可以在玻璃基片、塑料基片、單晶基片、SOI基片或任何其它基片上形成所有電路?？蛇x地，可以在某個基片上形成部分電路，而在其它基片上形成另一部分電路。也就是，所有的電路不需要形成在同一基片上。例如，一部分電路可以利用TFT形成在玻璃基片上，而另一部分電路可以形成在單晶基片上，成為可以通過COG(玻璃上芯片)提供在玻璃基片上的IC芯片?？蛇x地，該IC芯片可以利用TAB(帶自動粘合)或印刷基片連接到玻璃基片。
注意在本說明書中，一個像素對應(yīng)圖像的最小單元。因此，在由R(紅)、G(綠)和B(藍)彩色元件形成的全色顯示器件的情況下，由一點R色元件、一點G色元件和一點B色元件形成一個像素。
注意在本說明書中，像素以矩陣排列的情況對應(yīng)于以縱向條和橫向條彼此交叉的柵格圖案排列像素的情況，并對應(yīng)于在利用三色元件(例如，RGB)進行全色顯示時以稱為德耳塔圖案排列三色元件的點的情況。此外，根據(jù)彩色元件的點，發(fā)光區(qū)的尺寸可以不同。
注意，晶體管是至少具有三個端子的元件，三個端子包括柵極、漏區(qū)和源區(qū)。在漏區(qū)和源區(qū)之間提供溝道形成區(qū)。這里，很難確定源區(qū)或漏區(qū)，因為它們依賴于晶體管的結(jié)構(gòu)、工作條件等。因此，在本實施例模式中，每個用作源的區(qū)域和用作漏的區(qū)域可以稱為第一端子或第二端子。
注意，在本說明書中，半導(dǎo)體器件對應(yīng)于包括具有半導(dǎo)體元件(晶體管、二極管等)的電路的器件。此外，顯示器件可以不僅包括顯示面板的主體，還包括柔性印刷電路(FPC)或印刷線路板(PWB)；在顯示板的主體中，多個包括顯示元件的像素和用來驅(qū)動像素的外圍驅(qū)動電路形成在基片上。發(fā)光器件具體對應(yīng)于利用自發(fā)光顯示元件的顯示器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以減少晶體管特性變化的影響，即使負(fù)載的電壓-電流特性改變也可提供預(yù)定的電流，并且即使在信號電流量小的情況下也能提高信號寫速度。


圖1是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖2是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖3是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖4A和4B是分別示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖5是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖6A和6B是分別示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖7是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖8是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖9是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖10是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖11是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖12是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖13是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖14是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖15A和15B是分別示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖16是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖17是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖18是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖19是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖20是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖21是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖22是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖23A和23B是分別示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖24是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖25是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖26是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖27A和27B是分別示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖28是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的操作的圖。
圖29是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖30A到30D是分別示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下像素的操作的圖。
圖31是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖32是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖33A到33D是分別示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下像素的操作的圖。
圖34是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖35A到35D是分別示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被應(yīng)用到部分像素和信號線驅(qū)動電路的情況下像素的操作的圖。
圖36是示出顯示器件的圖。
圖37是示出顯示器件的圖。
圖38A和38B是示出顯示面板的圖。
圖39A和39B是分別示出能夠應(yīng)用到顯示器件的發(fā)光元件的圖。
圖40A到40C是示出顯示面板的圖。
圖41是示出顯示面板的圖。
圖42A和42B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖43A和43B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖44A和44B是分別示出顯示面板的圖。
圖45A和45B是分別示出顯示面板的圖。
圖46A和46B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器結(jié)構(gòu)的圖。
圖47A和47B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器結(jié)構(gòu)的圖。
圖48A和48B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器結(jié)構(gòu)的圖。
圖49A和49B是分別示出可以應(yīng)用于像素的晶體管和電容器結(jié)構(gòu)的圖。
圖50A到50H是分別示出具有用于顯示部分的顯示器件的電子設(shè)備的圖。
圖51是示出EL模塊的實例的圖。
圖52是示出EL TV接收機主要結(jié)構(gòu)的方塊圖。
圖53是示出移動電話的結(jié)構(gòu)實例的圖。
圖54是示出常規(guī)像素結(jié)構(gòu)的圖。
圖55A到55E是分別示出常規(guī)像素結(jié)構(gòu)的操作的圖。
圖56是示出常規(guī)像素結(jié)構(gòu)的圖。
圖57是示出常規(guī)電路的操作點的圖。
圖58是示出常規(guī)電路的操作點的圖。
圖59是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖60是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖61是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用到部分信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖62是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用到部分信號線驅(qū)動電路的情況下的結(jié)構(gòu)的圖。
圖63是示出像素布局的圖。
圖64是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖65是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖66是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
圖67是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。
具體實施例方式
雖然將參考附圖以實施例模式和實施例的方式全面地描述本發(fā)明，但是要理解，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說各種改變和修改將是顯而易見的。因此，除非這些改變和修改偏離了本發(fā)明的精神和范圍，否則它們應(yīng)該被解釋為包含于其中。
(實施例模式1)本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用到由能夠通過流過其的電流值控制發(fā)光亮度的發(fā)光元件形成其像素的顯示器件。作為典型的發(fā)光元件給出了EL元件。
此外，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用到具有例如EL元件的發(fā)光元件的像素，也可以應(yīng)用到具有電流源的各種模擬電路。在本實施例模式中，描述本發(fā)明的原理。
首先，在圖1中示出了基于本發(fā)明的基本原理的半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體器件包括晶體管101、電容器102、電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103和放大器電路104。注意，晶體管101是n溝道晶體管。
晶體管101的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線105，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103連接到導(dǎo)線107，和其柵極端子通過電容器102連接到導(dǎo)線106。高電源電位Vdd提供給導(dǎo)線107，而低電源電位Vss提供給導(dǎo)線105和106。注意，滿足Vdd＞Vss。
注意，僅需要電容器102來保持晶體管101的柵-源電壓。換句話說，當(dāng)連接到作為晶體管101的源極端子的第一端子的導(dǎo)線105的電位不變時，電容器102僅需要來保持晶體管101的柵極電位。因此，當(dāng)電容器102能夠保持晶體管101的柵極電位時，提供到導(dǎo)線106的電位沒有限制。提供到導(dǎo)線105和106的電位可以相同；由此，導(dǎo)線105和106可以是連續(xù)的導(dǎo)線，而不是單獨的導(dǎo)線。注意，由于提供電容器102用來保持晶體管101的柵極電位，所以當(dāng)電容器102可以被晶體管101的柵極電容代替時，就不必提供電容器102。
放大器電路104的第一輸入端子連接到晶體管101的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103之間的導(dǎo)線，第二輸入端子連接到導(dǎo)線108，且其輸出端子連接到晶體管101的柵極端子。注意，預(yù)定的電位提供到導(dǎo)線108。此外，晶體管101的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103之間的導(dǎo)線與放大器電路104的第一輸入端子的連接點是節(jié)點109。
隨后，對操作進行描述。放大器電路104的第一輸入端子檢測電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電壓。換句話說，節(jié)點109的電位輸入到放大器電路104的第一輸入端子。此外，放大器電路104從輸出端子輸出電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。換句話說，放大器電路104控制晶體管101的柵極電位，以便節(jié)點109和導(dǎo)線108具有預(yù)定的電位差。注意，預(yù)定的電位差包括0V的情況。
由此，晶體管101可以獲得使節(jié)點109具有所希望電位的柵極電位。使得節(jié)點109具有所希望的電位，由此施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對于施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的所希望電壓的電流Idata流入電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。此外，電流Idata還流入晶體管101。晶體管101具有提供Idata所需的柵-源電壓。
在這種情況下晶體管101具有用來提供Idata的適當(dāng)電平的柵-源電壓，而不依賴于電流特性(例如遷移率和閾值電壓)或尺寸(柵極寬度和柵極長度)。因此，電流Idata可以施加到晶體管101，即使半導(dǎo)體器件中分別對應(yīng)于晶體管101的晶體管的電流特性或尺寸不同。因此，晶體管101可以作為電流源，并向不同的負(fù)載(其它晶體管、像素、信號線驅(qū)動電路等)提供電流。
注意，晶體管(這里為了簡化為n溝道晶體管)的工作區(qū)通?？梢苑譃榫€性區(qū)域和飽和區(qū)。當(dāng)漏-源電壓為Vds、柵-源電壓為Vgs以及閾值電壓為Vth時，線性區(qū)域和飽和區(qū)之間的界面是滿足(Vgs-Vth)＝Vds時的界面。在滿足(Vgs-Vth)＞Vds的情況下，晶體管工作在線性區(qū)域，并且電流值根據(jù)Vds和Vgs的電平確定。另一方面，在滿足(Vgs-Vth)＜Vds的情況下，晶體管工作在飽和區(qū)，并且理論上，即使Vds改變，電流值也幾乎不改變。也就是，電流僅通過Vgs的電平確定。
因此，根據(jù)晶體管101的漏-源電壓Vds、柵-源電壓Vgs和閾值電壓Vth，確定晶體管101工作的一個區(qū)域。也就是，在滿足(Vgs-Vth)＜Vds的情況下，晶體管101工作在飽和區(qū)。在該飽和區(qū)，即使在理想情況下Vds改變，流過晶體管的電流值也幾乎不改變。因此，即使在電流Idata流向晶體管101、即在進行設(shè)定操作的情況下，和從晶體管101向負(fù)載提供電流的情況下之間Vds改變，流過晶體管101的電流值也不改變。
然而，即使晶體管工作在飽和區(qū)，由于扭結(jié)(厄列)效應(yīng)也可能改變電流值。在這種情況下，可以通過控制放大器電路104的第二輸入端子的電位來控制節(jié)點109的電位，即晶體管101的第二端子(在這種情況下為漏極端子)的電位；因此，可以降低扭結(jié)(厄列)效應(yīng)。
例如，通過根據(jù)電流Idata的量適當(dāng)?shù)乜刂品糯笃麟娐?04的第二輸入端子的電位，在進行設(shè)定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負(fù)載的電壓-電流特性由于退化等而改變的情況下，通過適當(dāng)?shù)乜刂戚斎氲椒糯笃麟娐?04的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設(shè)定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當(dāng)?shù)碾娏髁俊Ｓ纱?，在?fù)載為EL元件等的情況下，可以防止圖象燒傷。
注意放大器電路104具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以使晶體管101的柵極端子迅速具有所希望的電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，也可以使得晶體管101的柵極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止信號的寫缺陷(writing defect)。
放大器電路104具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差并對其進行放大以便輸出的功能。在圖1中，放大器電路104的第一輸入端子和晶體管101的第二端子(在這種情況下為漏極端子)連接，放大器電路104的輸出端子和晶體管101的柵極端子連接。當(dāng)晶體管101的柵極電位改變時，晶體管101的漏極電位也改變，由此放大器電路104的第一輸入端子的電位也改變。當(dāng)晶體管101的漏極電位改變時，放大器電路104的第一輸入端子也改變，這也改變了放大器電路104的輸出電位。另外，晶體管101的柵極電位也改變了。也就是，形成了反饋電路。因此，通過前述的反饋操作，從放大器電路104輸出穩(wěn)定每個端子的狀態(tài)的電位。
也就是說，在圖1中，從放大器電路104向晶體管101的柵極端子輸出穩(wěn)定晶體管101的第二端子(這里為漏極端子)的電位的電位。在這時可以通過提供給導(dǎo)線108的電位來控制晶體管101的漏極電位。因此，通過施加到導(dǎo)線108的電位可以控制施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電壓。換句話說，可以控制施加到晶體管101的電流Idata。
如上所述，通過利用包括放大器電路104的反饋電路，可以設(shè)定用來向晶體管101提供所希望電流的柵極電位。這時，由于使用放大器電路104，所以可以快速地完成晶體管101柵極電位的設(shè)定；由此，可以用短時間結(jié)束寫入。然后，設(shè)定了的晶體管101可以用作電流源電路并向各種負(fù)載提供電流。
注意，電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103可以是當(dāng)施加電流時在其端子之間產(chǎn)生電壓的元件，由此可以應(yīng)用電阻元件、整流元件等。圖3示出將電阻元件應(yīng)用到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的情況。在圖3中的半導(dǎo)體器件中，電阻元件303對應(yīng)于圖1中的電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。同時，圖4A和4B每個都示出了將二極管連接的晶體管作為整流元件應(yīng)用到圖1中的半導(dǎo)體器件的電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的情況。圖4A中半導(dǎo)體器件的晶體管401和圖4B中半導(dǎo)體器件的晶體管402每個都對應(yīng)于圖1中的電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。p溝道晶體管401的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線107，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到晶體管101的柵極端子和第二端子。n溝道晶體管402的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到晶體管101的第二端子，且第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到柵極端子和導(dǎo)線107。
注意，在圖1中，n溝道晶體管用作設(shè)定柵-源電壓的晶體管；然而，本發(fā)明并不限于此。圖12示出了在應(yīng)用p溝道晶體管情況下的結(jié)構(gòu)。
圖12中示出的半導(dǎo)體器件包括晶體管1201、電容器1202、電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203和放大器電路1204。注意，晶體管1201是p溝道晶體管。
晶體管1201的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線1205，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203連接到導(dǎo)線1207，且其柵極端子通過電容器1202連接到導(dǎo)線1206。注意，低電源電位Vss提供給導(dǎo)線1207，而高電源電位Vdd提供給導(dǎo)線1205和1206。這里，滿足Vss＜Vdd。
注意，僅需要電容器1202保持晶體管1201的柵-源電壓。換句話說，當(dāng)連接到作為晶體管1201的源極端子的笫一端子的導(dǎo)線1205的電位不變時，電容器1202僅需要保持晶體管1201的柵極電位。因此，當(dāng)電容器1202能夠保持晶體管1201的柵極電位時，提供到導(dǎo)線1206的電位沒有限制。提供到導(dǎo)線1205和1206的電位可以相同；由此，導(dǎo)線1205和1206可以是連續(xù)的導(dǎo)線，而不是單獨的導(dǎo)線。注意，由于提供電容器1202是用來保持晶體管1201的柵極電位，所以當(dāng)電容器1202可以被晶體管1201的柵極電容代替時，就不必提供電容器1202。
放大器電路1204的第一輸入端子連接到晶體管1201的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203之間的導(dǎo)線，第二輸入端子連接到導(dǎo)線1208，且其輸出端子連接到晶體管1201的柵極端子。注意，預(yù)定的電位提供到導(dǎo)線1208。此外，晶體管1201的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203之間的導(dǎo)線和放大器電路1204的第一輸入端子的交叉點是節(jié)點1209。
隨后，簡要地描述操作。放大器電路1204的第一輸入端子檢測電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203的電壓。換句話說，節(jié)點1209的電位輸入到放大器電路1204的第一輸入端子。此外，放大器電路1204從輸出端子輸出電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。換句話說，放大器電路1204控制晶體管1201的柵極電位，以便節(jié)點1209的電位和提供給導(dǎo)線1208的電位之間的差為預(yù)定的電位差。注意，預(yù)定的電位差包括0V的情況。
由此，晶體管1201可以獲得使節(jié)點1209具有所希望電位的柵極電位。使得節(jié)點1209具有所希望的電位，由此施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對于施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203的所希望電壓的電流Idata流入電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203。此外，電流Idata還流入晶體管1201。晶體管1201具有提供Idata所需的柵-源電壓。
在這種情況下晶體管1201具有用來提供Idata的適當(dāng)電平的柵-源電壓，而不依賴于晶體管1201的電流特性(例如遷移率和閾值電壓)或尺寸(柵極寬度和柵極長度)。因此，電流Idata可以施加到晶體管1201，即使半導(dǎo)體器件中分別對應(yīng)于晶體管1201的晶體管的電流特性或尺寸不同。因此，晶體管1201可以作為電流源，并向不同的負(fù)載(其它晶體管、像素、信號線驅(qū)動電路等)提供電流。
此外，當(dāng)電流Idata流到晶體管1201時，也就是，即使在進行設(shè)定操作的情況和在從晶體管1201向負(fù)載提供電流的情況之間Vds改變，流過晶體管1201的電流值也不改變。然而，即使晶體管工作在飽和區(qū)，由于扭結(jié)(厄列)效應(yīng)也可能改變電流值。在這種情況下，可以通過控制放大器電路1204的第二輸入端子的電位來控制節(jié)點1209的電位，即晶體管1201的第二端子(在這里為漏極端子)的電位；因此，可以降低扭結(jié)(厄列)效應(yīng)。
例如，通過根據(jù)電流Idata的量適當(dāng)?shù)乜刂品糯笃麟娐?04的第二輸入端子的電位，在進行設(shè)定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負(fù)載的電壓-電流特性由于退化等而改變的情況下，通過適當(dāng)?shù)乜刂戚斎氲椒糯笃麟娐?204的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設(shè)定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當(dāng)?shù)碾娏髁俊Ｓ纱?，在?fù)載為EL元件等的情況下，可以防止圖象燒傷。
注意放大器電路1204具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以使晶體管1201的柵極端子迅速具有所希望的電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得晶體管1201的柵極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止信號的寫缺陷。
放大器電路1204具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差并對其進行放大以便輸出的功能。在圖12中，放大器電路1204的第一輸入端子和晶體管1201的第二端子(在這種情況下為漏極端子)連接，放大器電路1204的輸出端子和晶體管1201的柵極端子連接。當(dāng)晶體管1201的柵極電位改變時，晶體管1201的漏極電位也改變，由此，放大器電路1204的第一輸入端子的電位也改變。當(dāng)晶體管1201的漏極電位改變時，放大器電路1204的第一輸入端子也改變，這也改變了放大器電路1204的輸出電位。另外，晶體管1201的柵極電位也改變了。也就是，形成了反饋電路。因此，通過前述的反饋操作，從放大器電路1204輸出穩(wěn)定每個端子的狀態(tài)的電位。
也就是說，在圖12中，從放大器電路1204向晶體管1201的柵極端子輸出穩(wěn)定晶體管1201的漏極端子的電位的電位。在這時可以通過提供給導(dǎo)線1208的電位來控制晶體管1201的漏極電位。因此，通過施加到導(dǎo)線1208的電位可以控制施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203的電壓。換句話說，可以控制施加到晶體管1201的電流Idata。
如上所述，通過利用包括放大器電路1204的反饋電路，可以設(shè)定用來向晶體管1201提供所希望電流的柵極電位。這時，由于使用放大器電路1204，所以可以快速地完成晶體管1201柵極電位的設(shè)定；由此，可以用短時間結(jié)束寫入。然后，設(shè)定了的晶體管1201可以用作電流源并向各種負(fù)載提供電流。
(實施例模式2)在實施例模式1中，通過檢測串聯(lián)連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件的晶體管的漏極電位和通過放大器電路設(shè)定該晶體管的漏極電位，來控制流過晶體管的電流。在本實施例模式中，描述通過檢測串聯(lián)連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件的晶體管的漏極電位和通過放大器電路設(shè)定該晶體管的源極電位來控制流過晶體管的電流的結(jié)構(gòu)。
圖20中示出的半導(dǎo)體器件包括晶體管2001、電容器2002、電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003和放大器電路2004。注意，晶體管2001是n溝道晶體管。
晶體管2001的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到放大器電路2004的輸出端子，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003連接到導(dǎo)線2005，且其柵極端子連接到導(dǎo)線2007。而且，晶體管2001的柵極端子連接到放大器電路2004的第二輸入端子，也通過電容器2002連接到導(dǎo)線2006。此外，放大器電路2004的第一端子連接到晶體管2001的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003之間的導(dǎo)線。晶體管2001的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003之間的導(dǎo)線與放大器電路2004的第一輸入端子的交叉點是節(jié)點2008。高電源電位Vdd提供給導(dǎo)線2005，低電源電位Vss提供給導(dǎo)線2006，且預(yù)定的電位提供給導(dǎo)線2007。這里，滿足Vss＜Vdd。
注意，僅需要電容器2002保持晶體管2001的柵-源電壓。換句話說，當(dāng)放大器電路2004的輸出持續(xù)提供到作為晶體管2001的源極端子的第一端子時，電容器2002僅需要保持晶體管2001的柵極電位。因此，由于僅需要電容器2002保持晶體管2001的柵極電位，所以提供到導(dǎo)線2006的電位沒有限制。注意，當(dāng)電容器2002可以被晶體管2001的柵極電容代替時，就不必提供電容器2002。
隨后，簡要地描述操作。放大器電路2004的第一輸入端子檢測電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003的電壓。換句話說，節(jié)點2008的電位輸入到放大器電路2004的第一輸入端子。此外，放大器電路2004從輸出端子輸出電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。換句話說，放大器電路2004控制晶體管2001的源極電位，以便節(jié)點2008的電位和提供給導(dǎo)線2007的電位之間的差為預(yù)定的電位差。
由此，晶體管2001可以獲得使節(jié)點2008具有所希望電位的源極電位。使得節(jié)點2008具有所希望的電位，由此施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對于施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003的所希望電壓的電流Idata流入電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003。此外，電流Idata還流入晶體管2001。晶體管2001具有提供Idata所需的柵-源電壓。
在這種情況下晶體管2001具有用來提供Idata的適當(dāng)電平的柵-源電壓，而不依賴于晶體管2001的電流特性(例如遷移率和閾值電壓)或尺寸(柵極寬度和柵極長度)。因此，晶體管2001可以施加電流Idata，即使半導(dǎo)體器件中分別對應(yīng)于晶體管2001的晶體管的電流特性或尺寸不同。因此，晶體管2001可以作為電流源，并向不同的負(fù)載(其它晶體管、像素、信號線驅(qū)動電路等)提供電流。
此外，當(dāng)電流Idata流到晶體管2001時，也就是，即使在進行設(shè)定操作的情況和在從晶體管2001向負(fù)載提供電流的情況之間Vds改變，流過晶體管2001的電流值也不改變。然而，即使晶體管工作在飽和區(qū)，由于扭結(jié)(厄列)效應(yīng)也可能改變電流值。在這種情況下，可以通過控制放大器電路2004的第二輸入端子的電位來控制節(jié)點2008的電位，即晶體管2001的第二端子的電位；因此，可以降低扭結(jié)(厄列)效應(yīng)。
例如，通過根據(jù)電流Idata的量適當(dāng)?shù)乜刂品糯笃麟娐?004的第二輸入端子的電位，在進行設(shè)定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負(fù)載的電壓-電流特性由于退化等而改變的情況下，通過適當(dāng)?shù)乜刂戚斎氲椒糯笃麟娐?004的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設(shè)定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當(dāng)?shù)碾娏髁俊Ｓ纱?，在?fù)載為EL元件等的情況下，可以防止圖象燒傷。
注意放大器電路2004具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以快速地設(shè)定晶體管2001的源極電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得晶體管2001的源極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止信號的寫缺陷。
放大器電路2004具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差并對其進行放大以便輸出的功能。在圖20中，放大器電路2004的第一輸入端子和晶體管2001的第二端子(在這種情況下為漏極端子)連接，放大器電路2004的輸出端子和晶體管2001的第一端子(在這種情況下為源極端子)連接。當(dāng)晶體管2001的漏極電位改變時，放大器電路2004的第一輸入端子的電位也改變，由此放大器電路2004的輸出電位也改變，且晶體管2001的源極電位也改變。當(dāng)晶體管2001的源極電位改變時，其漏極電位也改變。也就是，形成了反饋電路。因此，通過前述的反饋操作，從放大器電路2004輸出穩(wěn)定每個端子的狀態(tài)的電位。
也就是說，在圖20中，從放大器電路2004向晶體管2001的源極端子輸出穩(wěn)定晶體管2001的漏極端子的電位的電位。在這時可以通過提供給導(dǎo)線2007的電位來控制晶體管2001的漏極電位。因此，通過施加到導(dǎo)線2007的電位可以控制施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003的電壓。換句話說，可以控制施加到晶體管2001的電流Idata。
如上所述，通過利用包括放大器電路2004的反饋電路，可以設(shè)定用來向晶體管2001提供所希望電流的源極電位。這時，由于使用放大器電路2004，所以可以快速地完成晶體管2001源極電位的設(shè)定；由此可以用短時間結(jié)束寫入。然后，設(shè)定了的晶體管2001可以用作電流源電路并向各種負(fù)載提供電流。
注意在圖20中，n溝道晶體管用作晶體管；然而，p溝道晶體管可以應(yīng)用為本實施例模式中描述的半導(dǎo)體器件。圖24示出了那種情況的結(jié)構(gòu)。
圖24示出的半導(dǎo)體器件包括晶體管2401、電容器2402、電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403和放大器電路2404。注意，晶體管2401是p溝道晶體管。
晶體管2401的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到放大器電路2404的輸出端子，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403連接到導(dǎo)線2405，且其柵極端子連接到導(dǎo)線2407。而且，晶體管2401的柵極端子連接到放大器電路2404的第二輸入端子，也通過電容器2402連接到導(dǎo)線2406。此外，放大器電路2404的第一端子連接到晶體管2401的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403之間的導(dǎo)線。注意預(yù)定的電位提供到導(dǎo)線2407。晶體管2401的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403之間的導(dǎo)線與放大器電路2404的第一輸入端子的交叉點是節(jié)點2408。低電源電位Vss提供給導(dǎo)線2405，高電源電位Vdd提供給導(dǎo)線2406，且預(yù)定的電位提供給導(dǎo)線2407。這里，滿足Vss＜Vdd。
注意僅需要電容器2402保持晶體管2401的柵-源電壓。換句話說，當(dāng)放大器電路2404的輸出持續(xù)提供到作為晶體管2401的源極端子的第一端子時，電容器2402僅需要保持晶體管2401的柵極電位。因此，由于僅需要電容器2402保持晶體管2401的柵極電位，所以提供到導(dǎo)線2406的電位沒有限制。注意，當(dāng)電容器2402可以被晶體管2401的柵極電容代替時，就不必提供電容器2402。
隨后，簡要地描述操作。放大器電路2404的第一輸入端子檢測電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403的電壓。換句話說，節(jié)點2408的電位輸入到放大器電路2404的第一輸入端子。然后，放大器電路2404從輸出端子輸出電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。換句話說，放大器電路2404控制晶體管2401的源極電位，以便節(jié)點2408的電位和提供給導(dǎo)線2407的電位之間的差為預(yù)定的電位差。
由此，晶體管2401可以獲得使節(jié)點2408具有所希望電位的源極電位。使得節(jié)點2408具有所希望的電位，由此施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對于施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403的所希望電壓的電流Idata流入電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403。此外，電流Idata還流入晶體管2401。晶體管2401具有提供Idata所需的柵-源電壓。
在這種情況下晶體管2401具有用來提供Idata的適當(dāng)電平的柵-源電壓，而不依賴于電流特性(例如遷移率和閾值電壓)或尺寸(柵極寬度和柵極長度)。因此，晶體管2401可以施加電流Idata，即使半導(dǎo)體器件中對應(yīng)于晶體管2401的晶體管的電流特性或尺寸不同。因此，晶體管2401可以作為電流源，并向不同的負(fù)載(其它晶體管、像素、信號線驅(qū)動電路等)提供電流。
此外，當(dāng)電流Idata流到晶體管2401時，也就是，即使在進行設(shè)定操作的情況和在從晶體管2401向負(fù)載提供電流的情況之間Vds改變，流過晶體管2401的電流值也不改變。然而，即使晶體管工作在飽和區(qū)，由于扭結(jié)(厄列)效應(yīng)也可能改變電流值。在這種情況下，可以通過控制放大器電路2404的第二輸入端子的電位來控制節(jié)點2408的電位，即晶體管2401的第二端子(這里為漏極端子)的電位；因此，可以降低扭結(jié)(厄列)效應(yīng)。
例如，通過根據(jù)電流Idata的量適當(dāng)?shù)乜刂品糯笃麟娐?404的第二輸入端子的電位，在進行設(shè)定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負(fù)載的電壓-電流特性由于退化等而改變的情況下，通過適當(dāng)?shù)乜刂戚斎氲椒糯笃麟娐?404的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設(shè)定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當(dāng)?shù)碾娏髁?。由此，在?fù)載為EL元件等的情況下，可以防止圖象燒傷。
注意放大器電路2404具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以快速地設(shè)定晶體管2401的源極電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得晶體管2401的源極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止信號的寫缺陷。
放大器電路2404具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差并對其進行放大以便輸出的功能。在圖24中，放大器電路2404的第二輸入端子和晶體管2401的第二端子(在這種情況下為漏極端子)連接，且放大器電路2404的輸出端子和晶體管2401的第一端子(在這種情況下為源極端子)連接。當(dāng)晶體管2401的漏極電位改變時，放大器電路2404的笫一輸入端子的電位也改變，由此，放大器電路2404的輸出電位也改變，且晶體管2401的源極電位也改變。當(dāng)晶體管2401的源極電位改變時，其漏極電位也改變。也就是，形成了反饋電路。因此，通過前述的反饋操作，從放大器電路2404輸出穩(wěn)定每個端子的狀態(tài)的電位。
也就是說，在圖24中，從放大器電路2404向晶體管2401的源極端子輸出穩(wěn)定晶體管2401的漏極端子的電位的電位。在這時可以通過提供給導(dǎo)線2407的電位來控制晶體管2401的漏極電位。因此，通過施加到導(dǎo)線2407的電位可以控制施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403的電壓。換句話說，可以控制施加到晶體管2401的電流Idata。
如上所述，通過利用包括放大器電路2404的反饋電路，可以設(shè)定用來向晶體管2401提供所希望電流的源極電位。這時，由于使用放大器電路2404，所以可以快速地完成晶體管2401源極電位的設(shè)定；由此可以用短時間結(jié)束寫入。然后，設(shè)定了的晶體管2401可以用作電流源電路并向各種負(fù)載提供電流。
(實施例模式3)在本實施例模式中，描述能夠應(yīng)用為實施例模式1和2中描述的半導(dǎo)體器件的放大器電路的結(jié)構(gòu)。運算放大器或差分放大器電路可以用作放大器電路。此外，電壓反饋運算放大器或電流反饋運算放大器可以用作放大器電路?？蛇x地，可以使用另外提供有各種校正電路例如相位補償電路的運算放大器電路。注意，在本實施例模式中描述的放大器電路可以用于后面描述的其它實施例模式。
注意，運算放大器電路通常這樣操作，使得非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位彼此相等；然而，由于在某些情況下特性等方面的變化導(dǎo)致非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位不相同。也就是，在某些情況下產(chǎn)生偏移電壓。在那些情況中，與普通的運算放大器類似，可以將非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位控制成相等以便用于工作。然而，在本實施例模式中，可以控制運算放大器工作在飽和區(qū)。因此，在運算放大器中可以產(chǎn)生偏移電壓，并且只要晶體管可以工作在飽和區(qū)，不同的偏移電壓不影響半導(dǎo)體器件的工作。由此，即使利用電流特性顯著不同的晶體管形成運算放大器，半導(dǎo)體器件仍可以正常地工作。
首先，描述可以應(yīng)用為實施例模式1中描述的半導(dǎo)體器件的放大器電路的結(jié)構(gòu)。圖2示出了將運算放大器應(yīng)用為圖1的半導(dǎo)體器件的放大器電路104的情況。也就是，運算放大器201用作圖1中的放大器電路104。運算放大器201具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路104的第一輸入端子。反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路104的第二輸入端子。輸出端子對應(yīng)于放大器電路104的輸出端子。
運算放大器201放大非反相輸入端子與反相輸入端子之間的電位差，從輸出端子輸出電壓。換句話說，在節(jié)點109的電位，即運算放大器201的非反相輸入端子的電位高于提供給導(dǎo)線108的電位，即運算放大器201的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器201的輸出電壓為正電壓。當(dāng)通過來自運算放大器201的輸出使晶體管101具有更高的柵極電位，并且流過晶體管101的電流量增大時，節(jié)點109具有更低的電位。此外，運算放大器201的非反相輸入端子也具有更低的電位。因而，降低了運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。然后，運算放大器201具有更小的輸出電壓絕對值。
換句話說，在節(jié)點109的電位，即運算放大器201的非反相輸入端子的電位低于提供給導(dǎo)線108的電位，即運算放大器201的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器201的輸出電壓為負(fù)電壓。當(dāng)通過來自運算放大器201的輸出使晶體管101具有更低的柵極電位，并且流過晶體管101的電流量減小時，節(jié)點109具有更高的電位。此外，運算放大器201的非反相輸入端子也具有更高的電位。因而，減少了運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。于是，運算放大器201具有更小的輸出電壓絕對值。
由此，運算放大器201的第一輸入端子和第二輸入端子具有特定的電位差，由此穩(wěn)定了節(jié)點109的電位。注意特定的電位差包括0V的情況，也就是，運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差近似為0V的所謂的假想短路狀態(tài)。在這種結(jié)構(gòu)中，運算放大器201以負(fù)反饋布置連接。
接下來，圖13示出了將運算放大器應(yīng)用為圖12的半導(dǎo)體器件的放大器電路1204的情況。也就是，運算放大器1301用作圖12中的放大器電路1204。運算放大器1301具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路1204的第一輸入端子。反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路1204的第二輸入端子。輸出端子對應(yīng)于放大器電路1204的輸出端子。
運算放大器1301放大非反相輸入端子與反相輸入端子之間的電位差，從輸出端子輸出電壓。換句話說，在節(jié)點1209的電位、即運算放大器1301的非反相輸入端子的電位高于提供給導(dǎo)線1208的電位、即運算放大器1301的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器1301的輸出電壓為正電壓。當(dāng)通過來自運算放大器1301的輸出使晶體管1201具有更高的柵極電位，并且流過晶體管1201的電流量增大時，節(jié)點1209具有更低的電位。此外，運算放大器1301的非反相輸入端子也具有更低的電位。因而，降低了運算放大器1301的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。然后，運算放大器1301具有更低的輸出電壓電平。由此，穩(wěn)定了節(jié)點1209的電位，以便運算放大器1301的第一輸入端子和第二輸入端子具有特定的電位差。在這種結(jié)構(gòu)中，運算放大器1301以負(fù)反饋布置連接。
接下來，圖11示出了將差分放大器電路應(yīng)用為圖1的半導(dǎo)體器件的放大器電路104的情況。也就是，運算放大器1101用作圖1中的放大器電路104。該差分放大器電路1101包括第一晶體管1102、第二晶體管1103、第三晶體管1104和第四晶體管1105。
第一晶體管1102的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線1107，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到第三晶體管1104的第二端子(源極端子和漏極端子中的一個)，且柵極端子在節(jié)點109連接到晶體管101的第二端子。
第二晶體管1103的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線1107，第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到第四晶體管1105的第二端子(源極端子和漏極端子中的一個)，且柵極端子連接到導(dǎo)線108。
第三晶體管1104的柵極端子連接到第三晶體管1104的第二端子和第四晶體管1105的柵極端子，第三晶體管1104的第一端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到導(dǎo)線1106。
第四晶體管1105的第一端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到導(dǎo)線1106。第二晶體管1103的第二端子與第四晶體管1105的第二端子連接的節(jié)點1108連接到晶體管101的柵極端子。
高電源電位Vdd提供到導(dǎo)線1106，而低電源電位提供到導(dǎo)線1107。第一晶體管1102的柵極端子對應(yīng)于放大器電路104的第一輸入端子。第二晶體管1103的柵極端子對應(yīng)于放大器電路104的第二輸入端子。節(jié)點1108對應(yīng)于放大器電路104的輸出端子。
這里，簡要描述差分放大器電路1101的操作。第三晶體管1104具有彼此連接的第二端子和柵極端子。也就是，第三晶體管1104的第二端子為漏極端子；因此，第三晶體管1104具有彼此連接的漏極端子和柵極端子，并工作在飽和區(qū)。此外，第一晶體管1102的柵-源電壓由節(jié)點109的電位確定，且節(jié)點109的電位由第一晶體管1102的柵-源電壓的值確定。于是，節(jié)點1109的電位也輸入到第四晶體管1105的柵極端子。由此，確定了第四晶體管1105的柵-源電壓。此外，第二晶體管1103的柵-源電壓由提供給導(dǎo)線108的電位確定。節(jié)點108的電位由第四晶體管1105的柵-源電壓和第二晶體管1103的柵-源電壓的值確定。
這里，描述第一晶體管1102和第二晶體管1103具有相同的特性并且第三晶體管1104和第四晶體管1105具有相同特性的情況。在這種情況下，當(dāng)節(jié)點109的電位和提供給導(dǎo)線108的電位彼此相等時，節(jié)點1109的電位和節(jié)點1108的電位彼此相等；而當(dāng)節(jié)點109的電位高于提供給導(dǎo)線108的電位時，節(jié)點1109的電位接近導(dǎo)線1107的電位。于是，第四晶體管1105具有更高的柵-源電壓的電平，而節(jié)點1108的電位接近導(dǎo)線1106的電位。因而，從差分放大器電路1101的輸出端于輸出的電位變高。
于是，晶體管101具有更高的柵極電位；由此，晶體管101具有更高的柵-源電壓的電平。也就是，流過晶體管101的電流量增加了。因而，流過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電流量增加了；因此，增加了電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電壓降落，且節(jié)點109的電位變低。
當(dāng)節(jié)點109的電位低于提供給導(dǎo)線108的電位時，節(jié)點1109的電位接近導(dǎo)線1106的電位。于是，第四晶體管1105具有更低的柵-源電壓電平，且節(jié)點1108的電位接近導(dǎo)線1107的電位。因而，從差分放大器電路1101的輸出端子輸出的電位變低。
于是，晶體管101具有更低的柵極電位；由此，晶體管101具有更低的柵-源電壓電平。也就是，流過晶體管101的電流量降低了。因而，流過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電流量減小了；因此，減小了電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的電壓降落，且節(jié)點109的電位變高。
由此，具有該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件工作，使得當(dāng)節(jié)點109的電位高于提供給導(dǎo)線108的電位時，節(jié)點109具有更低的電位；且當(dāng)節(jié)點109的電位低于提供給導(dǎo)線108的電位時，節(jié)點109具有更高的電位。差分放大器電路1101工作，以便節(jié)點109的電位和導(dǎo)線108的電位彼此相等。注意，在第一晶體管1102和第二晶體管1103具有不同的特性的情況下，差分放大器電路1101工作，以便節(jié)點109和導(dǎo)線108具有預(yù)定的電位差。也就是說，在本實施例模式中描述的半導(dǎo)體器件處于負(fù)反饋布置。
隨后，描述將運算放大器應(yīng)用為實施例模式2中描述的半導(dǎo)體器件的放大器電路的情況。
圖21示出了將運算放大器應(yīng)用為圖20的半導(dǎo)體器件的放大器電路2004的情況。也就是，運算放大器2101用作圖20中的放大器電路2004。運算放大器2101具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路2004的第二輸入端子。反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路2004的第一輸入端子。輸出端子對應(yīng)于放大器電路2004的輸出端子。
注意，具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件工作，使得當(dāng)節(jié)點2008的電位高于提供給導(dǎo)線2007的電位時，節(jié)點2008具有更低的電位；且當(dāng)節(jié)點2008的電位低于提供給導(dǎo)線2007的電位時，節(jié)點2008具有更高的電位。也就是說，在本實施例模式中描述的半導(dǎo)體器件處于負(fù)反饋布置。
接下來，圖25示出了將運算放大器應(yīng)用到圖24中的半導(dǎo)體器件的放大器電路2404的情況。也就是，運算放大器2501用作圖24中的放大器電路2404。運算放大器2501具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路2404的第二輸入端子。反相輸入端子對應(yīng)于放大器電路2404的第一輸入端子。輸出端子對應(yīng)于放大器電路2404的輸出端子。
注意，具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件工作，使得當(dāng)節(jié)點2408的電位高于提供給導(dǎo)線2407的電位時，節(jié)點2408具有更低的電位；且當(dāng)節(jié)點2408的電位低于提供給導(dǎo)線2407的電位時，節(jié)點2408具有更高的電位。也就是說，在本實施例模式中描述的半導(dǎo)體器件處于負(fù)反饋布置。
(實施例模式4)在該實施例模式中，描述了在設(shè)定了柵-源電壓的晶體管用作電流源向負(fù)載提供電流的情況下，實施例模式1到3中描述的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
首先，圖5示出了在利用實施例模式1的圖1中所示的半導(dǎo)體器件的基本原理的情況下，利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管作為電流源向負(fù)載提供電流的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，在圖5的結(jié)構(gòu)中與圖1中的相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖5中的半導(dǎo)體器件，通過利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管101作為電流源，可以向負(fù)載501提供電流。負(fù)載501連接在晶體管101的第二端子和導(dǎo)線505之間。開關(guān)502連接在負(fù)載501和晶體管101的第二端子之間。開關(guān)503連接在晶體管101的第二端子和節(jié)點109之間。開關(guān)504連接在放大器電路104的輸出端子和晶體管101的柵極端子之間。注意，高電源電位Vdd2施加到導(dǎo)線505。至于高電源電位Vdd2，滿足Vdd2＜Vss，且其可以等于或不同于提供給導(dǎo)線107的高電源電位Vdd。因此，導(dǎo)線505可以是與導(dǎo)線107相同的導(dǎo)線。
隨后，參考圖6A和6B描述具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的操作。
圖6A示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的設(shè)定操作。開關(guān)503和504導(dǎo)通且開關(guān)502斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。然后，節(jié)點109的電位輸入到放大器電路104的第一輸入端子，且放大器電路104設(shè)定晶體管101的柵極端子的電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。由此，確定晶體管101的柵-源電壓。也就是，完成信號電流的寫入。接下來，開關(guān)504和503斷開。當(dāng)開關(guān)504處于斷開狀態(tài)時，晶體管101的柵-源電壓可以保持在電容器102中。由此，晶體管101可以用作電流源。
此外，圖6B示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的輸出操作。開關(guān)503和504斷開且開關(guān)502導(dǎo)通，由此由晶體管101設(shè)定的電流可以施加到負(fù)載501。
注意，如圖66所示，晶體管6601可以應(yīng)用到圖5中的開關(guān)502，以連接晶體管6601的柵極端子和晶體管101的柵極端子。因而，在輸出操作中晶體管101和晶體管6601用作多柵極晶體管。因此，可以使在輸出操作中施加給負(fù)載501的電流量比在設(shè)定操作中設(shè)定的電流小。也就是說，可以通過設(shè)定操作中的大電流量設(shè)定晶體管的柵-源電壓。
接下來，圖14示出了在利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管作為電流源向負(fù)載提供電流的情況下，實施例模式1的圖12中示出的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，在圖14的結(jié)構(gòu)中與圖12中的相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖14中的半導(dǎo)體器件，通過利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管1201作為電流源，可以向負(fù)載1401提供電流。負(fù)載1401連接在晶體管1201的第二端子和導(dǎo)線1405之間。開關(guān)1402連接在負(fù)載1401和晶體管1201的第二端子之間。開關(guān)1403連接在晶體管1201的第二端子和節(jié)點1209之間。開關(guān)1404連接在放大器電路1204的輸出端子和晶體管1201的柵極端子之間。注意，低電源電位Vss2提供到導(dǎo)線1405。至于低電源電位Vss2，滿足Vss2＜Vdd，且其可以等于或不同于提供給導(dǎo)線1207的低電源電位Vss。因此，導(dǎo)線1405可以是與導(dǎo)線1207相同的導(dǎo)線。
隨后，參考圖15A和15B描述具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的操作。
圖15A示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的設(shè)定操作。開關(guān)1403和1404導(dǎo)通且開關(guān)1402斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203。然后，節(jié)點1209的電位輸入到放大器電路1204的第一輸入端子，且放大器電路1204設(shè)定晶體管1201的柵極端子的電位，以便笫一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。由此，確定晶體管1201的柵-源電壓。也就是，完成信號電流的寫入。接下來，開關(guān)1404和1403斷開。當(dāng)開關(guān)1404處于斷開狀態(tài)時，晶體管1201的柵-源電壓可以保持在電容器1202中。由此，晶體管1201可以用作電流源。
此外，圖15B示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的輸出操作。開關(guān)1403和1404斷開且開關(guān)1402導(dǎo)通，由此由晶體管1201設(shè)定的電流可以施加到負(fù)載1401。
接下來，圖22示出了在利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管作為電流源向負(fù)載提供電流的情況下，實施例模式2的圖20中所示的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，在圖22的結(jié)構(gòu)中與圖20中的相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖22中的半導(dǎo)體器件，通過利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管2001作為電流源，可以向負(fù)載2201提供電流。負(fù)載2201連接在晶體管2001的第二端子和導(dǎo)線2207之間。開關(guān)2202連接在負(fù)載2201和晶體管2001的第二端子之間。開關(guān)2205連接在晶體管2001的第二端子和節(jié)點2008之間。開關(guān)2204連接在放大器電路2004的輸出端子和晶體管2001的第一端子之間。開關(guān)2203連接在放大器電路2004的第二輸入端子和晶體管2001的柵極端子之間。晶體管2001的第一端子通過開關(guān)2206連接到導(dǎo)線2208。注意，高電源電位Vdd2提供到導(dǎo)線2207。至于高電源電位Vdd2，滿足Vdd2＞Vss，且其可以等于或不同于提供給導(dǎo)線2005的高電源電位Vdd。因此，導(dǎo)線2207可以是與導(dǎo)線2005相同的導(dǎo)線。
隨后，參考圖23A和23B描述具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的操作。
圖23A示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的設(shè)定操作。開關(guān)2203、2204和2205導(dǎo)通且開關(guān)2202和2206斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003。然后，節(jié)點2008的電位輸入到放大器電路2004的第一輸入端子，且放大器電路2004設(shè)定晶體管2001的源極端子的電位，以便第一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。由此，設(shè)定晶體管2001的柵-源電壓。也就是，完成信號電流的寫入。接下來，圖23B示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的輸出操作。開關(guān)2203、2204和2205斷開。當(dāng)開關(guān)2203處于斷開狀態(tài)時，晶體管2001的柵極電位可以保持在電容器2002中。由此，晶體管2001可以用作電流源。開關(guān)2202和2206處于導(dǎo)通狀態(tài)，由晶體管2001設(shè)定的電流可以施加到負(fù)載2201。
注意，在導(dǎo)線2006不連接到晶體管2001的源極端子且特定的電位提供到導(dǎo)線2006的情況下，某些情況下在設(shè)定操作(圖23A)和輸出操作(圖23B)之間晶體管2001的源極電位變化。在那種情況下，晶體管2001的柵-源電壓也可以變化。當(dāng)晶體管2001的柵-源電壓變化，流過晶體管2001的電流值變化。因此，在設(shè)定操作和輸出操作之間晶體管2001的柵-源電壓需要相同。為了實現(xiàn)這一點，例如，導(dǎo)線2006可以連接到晶體管2001的源極端子，這樣，即使晶體管2001的源極電位變化，但是由于柵極電位的變化導(dǎo)致柵-源電壓相同。
或者，可以控制導(dǎo)線2208的電位，以便與在設(shè)定操作中的放大器電路2004的輸出電位相同。例如，導(dǎo)線2208可以連接到電壓跟隨電路等，以控制導(dǎo)線2208的電位。
或者，如圖28所示，在輸出操作中也可以從放大器電路2004提供的電流。
注意如圖67所示，晶體管6701可以應(yīng)用為圖22中的開關(guān)2202，以連接晶體管6701的柵極端子和晶體管2001的柵極端子。因而，在輸出操作中晶體管2001和晶體管6701用作多柵極晶體管。因此，可以使在輸出操作中施加到負(fù)載2201的電流量比在設(shè)定操作中設(shè)定的電流量小。也就是說，通過設(shè)定操作中的大電流量，可以設(shè)定晶體管的柵-源電壓。
接下來，圖26示出了在利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管作為電流源向負(fù)載提供電流的情況下，實施例模式2的圖24中所示的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，在圖26的結(jié)構(gòu)中與圖24中的相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖26中的半導(dǎo)體器件，通過利用設(shè)定了柵-源電壓的晶體管2401作為電流源，可以向負(fù)載2601提供電流。負(fù)載2601連接在晶體管2401的第二端子和導(dǎo)線2607之間。開關(guān)2602連接在負(fù)載2601和晶體管2401的第二端子之間。開關(guān)2605連接在晶體管2401的第二端子和節(jié)點2408之間。開關(guān)2604連接在放大器電路2404的輸出端子和晶體管2401的第一端子之間。開關(guān)2603連接在放大器電路2404的第一輸入端子和晶體管2401的柵極端子之間。晶體管2401的第一端子通過開關(guān)2606連接到導(dǎo)線2608。注意，低電源電位Vss2施加到導(dǎo)線2607。至于低電源電位Vss2，滿足Vss2＜Vdd，且其可以等于或不同于提供給導(dǎo)線2405的低電源電位Vss。因此，導(dǎo)線2607可以是與導(dǎo)線2405相同的導(dǎo)線。注意，在本實施例模式中，導(dǎo)線2406連接到晶體管2401的第一端子(這里為源極端子)。
隨后，參考圖27A和27B描述具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的操作。
圖27A示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的設(shè)定操作。開關(guān)2605、2603和2604導(dǎo)通且開關(guān)2602和2606斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2403。然后，節(jié)點2408的電位輸入到放大器電路2404的第一輸入端子，且放大器電路2404設(shè)定晶體管2401的源極端子的電位，以便笫一輸入端子和第二輸入端子具有預(yù)定的電位差。由此，設(shè)定晶體管2401的柵-源電壓。也就是，完成信號電流的寫入。接下來，開關(guān)2603、2604和2605斷開。當(dāng)開關(guān)2603和2604處于斷開狀態(tài)時，晶體管2401的柵-源電壓可以保持在電容器2402中。由此，晶體管2401可以用作電流源。
此外，圖27B示出了具有這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的輸出操作。開關(guān)2605、2604和2603斷開且開關(guān)2602和2606導(dǎo)通，由此由晶體管2401設(shè)定的電流可以施加到負(fù)載2601。
(實施例模式5)在該實施例模式中，描述能夠放大或抑制在設(shè)定操作中設(shè)定的電流以在輸出操作中輸出的半導(dǎo)體器件。也就是，電流反射鏡電路用作本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，或在設(shè)定操作和輸出操作之間改變作為電流源的晶體管的柵長度。
首先，圖59示出了在利用實施例模式4的圖5中示出的半導(dǎo)體器件的基本原理的情況下，利用電流反射鏡電路的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，與圖5中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。
在圖59中，半導(dǎo)體器件包括連接到晶體管101的柵極端子的晶體管5901。晶體管5901的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線5902，其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過負(fù)載5903連接到導(dǎo)線5904。注意導(dǎo)線5902優(yōu)選具有與導(dǎo)線105近似相等的電位。因而，晶體管101和晶體管5901具有近似相等的柵-源電壓；因此，可以容易的設(shè)定流過晶體管5901的電流。
隨后，描述圖59中半導(dǎo)體器件的操作。
在設(shè)定操作中開關(guān)503和504導(dǎo)通。然后，放大器電路104設(shè)定晶體管101的柵極電位，以便節(jié)點109和導(dǎo)線108具有預(yù)定的電位差。由此，可以設(shè)定流過晶體管101的電流Idata。
在這種情況下，晶體管5901的柵極端子具有與晶體管101的柵極端子近似相等的電位。因此，當(dāng)導(dǎo)線105和導(dǎo)線5902具有近似相等的電位時，晶體管101和晶體管5901具有近以相等的柵-源電壓。由此，當(dāng)晶體管101的溝道長度和溝道寬度分別用L1和W1表示，以及晶體管5901的溝道長度和溝道寬度分別用L2和W2表示時，設(shè)計晶體管101和5901以便滿足(W1/L1)＝(W2/L2)。因而，電流Idata也流到晶體管5901。
在輸出操作中開關(guān)503和504斷開。然后，晶體管101和晶體管5901的柵極電位保持在電容器102中。也就是，晶體管101和晶體管5901的柵-源電壓保持在電容器102中。由此，由晶體管5901設(shè)定的電流施加給負(fù)載5903。
此外，當(dāng)設(shè)計晶體管101和5901以便滿足(W1/L1)＞(W2/L2)時，在設(shè)定操作中流過晶體管101的電流可以小于在輸出操作中流過晶體管5901的電流。也就是，可以通過比希望在輸出操作中施加給負(fù)載的電流量大的電流量來設(shè)定5901的電流。因此，可以快速地完成設(shè)定操作。
同時，可以設(shè)計晶體管101和5901以便滿足(W1/L1)＜(W2/L2)。在那種情況下，在輸出操作中將比在設(shè)定操作中流過晶體管101的電流更大的電流量施加給負(fù)載5903。
隨后，圖60示出了在利用實施例模式4的圖22中示出的半導(dǎo)體器件的基本原理的情況下，利用電流反射鏡電路的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。注意，與圖22中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。在圖60中，半導(dǎo)體器件包括連接到晶體管2001的柵極端子的晶體管6001。晶體管6001的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到導(dǎo)線2006，且其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過負(fù)載6002連接到導(dǎo)線6003。
隨后，描述圖60中的半導(dǎo)體器件的操作。
在設(shè)定操作中開關(guān)2203、2204和2205導(dǎo)通且開關(guān)2206斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003。然后，放大器電路2004控制晶體管2001的源極電位，以便節(jié)點2008和導(dǎo)線2007具有預(yù)定的電位差。由此，可以設(shè)定流過晶體管2001的電流Idata。
在這種情況下，晶體管2001和晶體管6001具有近似相等的電壓。由此，當(dāng)晶體管2001的溝道長度和溝道寬度分別用L1和W1表示，且晶體管6001的溝道長度和溝道寬度分別用L2和W2表示時，設(shè)計晶體管2001和6001以便滿足(W1/L1)＝(W2/L2)。因而，電流Idata也流到晶體管6001。
在輸出操作中開關(guān)2203、2204和2205斷開且開關(guān)2206導(dǎo)通。然后，晶體管2001和晶體管6001的柵-源電壓保持在電容器102中。由此，由晶體管6001設(shè)定的電流施加給負(fù)載6002。
此外，當(dāng)設(shè)計晶體管2001和6001以便滿足(W1/L1)＞(W2/L2)時，在設(shè)定操作中流過晶體管2001的電流可以小于在輸出操作中流過晶體管6001的電流。也就是，可以通過比希望在輸出操作中施加給負(fù)載的電流量大的電流量來設(shè)定6001的電流。因此，可以快速地完成設(shè)定操作。
同時，可以設(shè)計晶體管2001和6001以便滿足(W1/L1)＜(W2/L2)。在那種情況下，在輸出操作中將比在設(shè)定操作中流過晶體管2001的電流更大的電流量施加給負(fù)載6002。
隨后，描述在設(shè)定操作和輸出操作之間改變作為電流源的晶體管的柵極長度的結(jié)構(gòu)。
首先，圖64示出了在利用實施例模式4的圖5示出的半導(dǎo)體器件的基本原理的情況下，在設(shè)定操作中設(shè)定了用來提供所希望電流的柵-源電壓的晶體管和在輸出操作中用作電流源并具有在設(shè)定操作中設(shè)定的柵-源電壓的晶體管具有不同的柵極長度的結(jié)構(gòu)。注意與圖5中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。
圖64示出的半導(dǎo)體器件包括串聯(lián)連接到晶體管101的晶體管6401。也就是，晶體管6401的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到晶體管101的第二端子，晶體管6401的第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過開關(guān)503連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103，且其柵極端子連接到晶體管101的柵極端子。此外，晶體管6401的第一端子和第二端子通過開關(guān)6402連接。也就是，當(dāng)開關(guān)6402導(dǎo)通時，晶體管6401的第一端子和第二端子，即源極端子和漏極端子短路。
接下來，對操作進行描述。在設(shè)定操作中開關(guān)503、504和6402導(dǎo)通且開關(guān)502斷開，由此電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。然后，電流也流到晶體管101。注意，晶體管6401的源極端子和漏極端子通過開關(guān)6402短路，由此，沒有電流流到晶體管6401。
放大器電路2004控制晶體管101的柵極電位，以便節(jié)點109和導(dǎo)線108具有預(yù)定的電位差。由此，可以設(shè)定流到晶體管101的電流Idata。
在輸出操作中開關(guān)503、504和6402斷開且開關(guān)502導(dǎo)通，由此晶體管101和6401用作多柵極晶體管。然后，由晶體管101和6401設(shè)定的電流流到負(fù)載501。
這里，當(dāng)晶體管101的溝道長度和晶體管6401的溝道長度分別用L1和L2表示時，在設(shè)定操作中設(shè)定了柵-源電壓的晶體管的溝道長度為L1，而在輸出操作中用作電流源并具有在設(shè)定操作中設(shè)定的柵-源電壓的晶體管的溝道長度為L1+L2。在輸出操作中比在設(shè)定操作中設(shè)定的電流小的電流量流到負(fù)載501。也就是，可以通過比在輸出操作中希望施加到負(fù)載501的電流量大的電流量進行設(shè)定操作。
注意，當(dāng)開關(guān)6402在設(shè)定操作中斷開且在輸出操作中導(dǎo)通時，比在設(shè)定操作中的電流量更大的電流量可以被施加到負(fù)載501。
接下來，圖65示出了在利用實施例模式4的圖22示出的半導(dǎo)體器件的基本原理的情況下，在設(shè)定操作中設(shè)定了用來提供所希望電流的柵-源電壓的晶體管和在輸出操作中用作電流源并具有設(shè)定操作中設(shè)定的柵-源電壓的晶體管具有不同的柵極長度的結(jié)構(gòu)。注意與圖22中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。
圖65示出的半導(dǎo)體器件包括串聯(lián)連接到晶體管2001的晶體管6501。也就是，晶體管6501的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到晶體管2001的第二端子，晶體管6501的第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過開關(guān)2205連接到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2003，且其柵極端子連接到晶體管2001的柵極端子。此外，晶體管6501的第一端子和第二端子通過開關(guān)6502連接。也就是，當(dāng)開關(guān)6502導(dǎo)通時，晶體管6501的第一端子和第二端子，即源極端子和漏極端子短路。
注意開關(guān)6502在設(shè)定操作中導(dǎo)通，且在輸出操作中斷開，在輸出操作中比在設(shè)定操作中設(shè)定的電流量小的電流量流到負(fù)載2201。也就是，可以通過比在輸出操作中希望施加到負(fù)載2201的電流量大的電流量進行設(shè)定操作。此外，開關(guān)6502在設(shè)定操作中斷開，且在輸出操作中導(dǎo)通，比在設(shè)定操作中的電流量大的電流量施加到負(fù)載2201。
(實施例模式6)在該實施例模式中，描述實施例模式3中描述的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其包括用來設(shè)定輸入到運算放大器的一個輸入端子的電位的電路。
首先，圖7示出了包括用來設(shè)定輸入到實施例模式1的圖2示出的半導(dǎo)體器件的運算放大器201的反相輸入端子的電位的電路的半導(dǎo)體器件。注意，與圖2中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。
在圖7中的半導(dǎo)體器件中，開關(guān)702和電流源701連接在導(dǎo)線707與連接晶體管101的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103的導(dǎo)線之間。開關(guān)703連接在節(jié)點109和晶體管101的第二端子之間。開關(guān)704連接在運算放大器201的輸出端子和晶體管101的柵極端子之間。開關(guān)705連接在運算放大器201的輸出端子和反相輸入端子之間。此外，運算放大器201的反相輸入端子通過電容器706連接到導(dǎo)線708。
首先，描述用來設(shè)定輸入到運算放大器的反相輸入端子的電位的操作。如圖8所示，開關(guān)702和705導(dǎo)通且開關(guān)703和704斷開，由此流到電流源701的電流Idata流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件103。于是，這時節(jié)點109的電位輸入到運算放大器201的非反相輸入端子。注意當(dāng)開關(guān)705導(dǎo)通時，運算放大器201的非反相輸入端子和輸出端子連接，且運算放大器201用作電壓跟隨器。也就是，運算放大器201輸出與輸入到非反相輸入端子的電位近似相等的電位。然后，在電容器706中存儲用于該電位的電荷。
如圖9所示，開關(guān)705斷開，同時開關(guān)702處于導(dǎo)通狀態(tài)且開關(guān)703和704處于斷開狀態(tài)，由此電容器706保持與節(jié)點109的電位近似相等的電位。也就是，節(jié)點109的電位可以持續(xù)輸入到運算放大器201的反相輸入端子。
接下來，描述用來設(shè)定晶體管101的柵-源電壓的設(shè)定操作。如圖10所示，開關(guān)702和705斷開且開關(guān)703和704導(dǎo)通，由此電壓從運算放大器201輸入，以便節(jié)點109的電位和輸入到反相輸入端子的電位具有預(yù)定的差異。因而，與流到電流源701的電流Idata近似相等的電流流到晶體管101。也就是，晶體管101具有足夠提供電流Idata的柵-源電壓。由此，當(dāng)開關(guān)704斷開時，可以保持晶體管101的柵-源電壓，并完成設(shè)定操作。
接下來，圖16示出了實施例模式1中的圖12示出的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，其包括用來設(shè)定輸入到運算放大器的一個輸入端子的電位的電路。注意在圖16的結(jié)構(gòu)中與圖12中的相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
在圖16中的半導(dǎo)體器件中，開關(guān)1602和電流源1601連接在導(dǎo)線1607與連接晶體管1201的第二端子和電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203的導(dǎo)線之間。開關(guān)1603連接在節(jié)點1209和晶體管1201的第二端子之間。開關(guān)1604連接在運算放大器1301的輸出端子和晶體管1201的柵極端子之間。開關(guān)1605連接在運算放大器1301的輸出端子和反相輸入端子之間。此外，運算放大器1301的反相輸入端子通過電容器1606連接到導(dǎo)線1608。
首先，描述用來設(shè)定輸入到運算放大器的反相輸入端子的電位的操作。
如圖17所示，開關(guān)1602和1605導(dǎo)通且開關(guān)1603和1604斷開，由此流到電流源1601的電流Idata流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件1203。于是，這時節(jié)點1209的電位輸入到運算放大器1301的非反相輸入端子。注意當(dāng)開關(guān)1605導(dǎo)通時，運算放大器1301的非反相輸入端子和輸出端子連接，且運算放大器1301用作電壓跟隨器。也就是，運算放大器1301輸出與輸入到非反相輸入端子的電位近似相等的電位。然后，在電容器1606中存儲用于該電位的電荷。
如圖18所示，開關(guān)1605斷開，同時開關(guān)1602處于導(dǎo)通狀態(tài)且開關(guān)1603和1604處于斷開狀態(tài)，由此電容器1606保持與節(jié)點1209的電位近似相等的電位。也就是，節(jié)點1209的電位可以持續(xù)輸入到運算放大器1301的反相輸入端子。
接下來，描述用來設(shè)定晶體管1201的柵-源電壓的設(shè)定操作。如圖19所示，開關(guān)1602和1605斷開且開關(guān)1603和1604導(dǎo)通，由此電壓從運算放大器1301輸出，以便節(jié)點109的電位和輸入到反相輸入端子的電位具有預(yù)定的差異。因而，與流到電流源1601的電流Idata近似相等的電流流到晶體管1201。也就是，晶體管1201具有足夠提供電流Idata的柵-源電壓。由此，當(dāng)開關(guān)1604斷開時，可以保持晶體管1201的柵-源電壓，并完成設(shè)定操作。
(實施例模式7)本發(fā)明可以應(yīng)用到其像素由能夠通過流過的電流值控制發(fā)光亮度的發(fā)光元件形成的顯示器件。代表性地，本發(fā)明可以應(yīng)用到EL元件。
因此，在本實施例模式中，描述將實施例模式3中描述的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到顯示器件的像素的情況。
首先，圖29示出了將實施例模式3的圖2示出的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到像素的情況。像素2917包括晶體管2907，電容器2908，發(fā)光元件2909，開關(guān)2910、2911和2912，第一信號線2918，第二信號線2919和電源線2920。注意，預(yù)定的電位提供加到發(fā)光元件2909的反電極2916。
晶體管2907的柵極端子通過電容器2908連接到電源線2920，其第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到電源線2920，且其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過開關(guān)2912連接到發(fā)光元件2909的像素電極。晶體管2907的第二端子還通過開關(guān)2911連接到第一信號線2918。晶體管2907的柵極端子還通過開關(guān)2910連接到第二信號線2919。
此外，第一信號線2918通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901連接到導(dǎo)線2913，通過開關(guān)2902和電流源2906連接到導(dǎo)線2914，且連接到運算放大器2903的非反相輸入端子。運算放大器2903的反相輸入端子通過電容器2905連接到導(dǎo)線2915。運算放大器2903的輸出端子連接到第二信號線2919。運算放大器2903的反相輸入端子通過開關(guān)2904連接到輸出端子。
接下來，參考圖30A至30D對操作進行描述。注意，利用具有與圖30A至30D相同結(jié)構(gòu)的圖29中的附圖標(biāo)記進行描述，雖然在圖30A至30D中沒有示出附圖標(biāo)記。
首先，如圖30A所示，開關(guān)2902和2904導(dǎo)通，由此由電流源2906設(shè)定的電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901。此時，在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901中產(chǎn)生電壓。然后，由于電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901導(dǎo)致的電壓降落，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位降低。也就是，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位比導(dǎo)線2913的電位低在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901中產(chǎn)生的電位。此時，運算放大器2903的反相輸入端子和輸出端子電連接；因此，運算放大器2903用作電壓跟隨器。也就是，從運算放大器2903的輸出端子提供電流，直到電容器2905的一個電極的電位變?yōu)榻频扔诜欠聪噍斎攵俗拥碾娢?。?dāng)停止從運算放大器2903的輸出端子提供電流時，開關(guān)2904斷開，如圖30B所示。然后，運算放大器2903的反相輸入端子的電位保持在電容器2905中。
如圖30C所示，開關(guān)2902斷開，且開關(guān)2910和2911導(dǎo)通，由此電位從運算放大器2903的輸出端子提供到晶體管2907的柵極端子，以便非反相輸入端子和反相輸入端子具有相同的電位。也就是，當(dāng)運算放大器2903的非反相輸入端子的電位高于其反相輸入端子的電位時，從運算放大器2903的輸出端子提供電位，以便晶體管2907的柵極電位為高。因此，流到晶體管2907的電流量增加。因而，流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901的電流量增加，其增加了電壓降落。因此，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位變低。同時，當(dāng)運算放大器2903的非反相輸入端子的電位低于其反相輸入端子的電位時，從運算放大器2903的輸出端子提供電位，以便晶體管2907的柵極電位變低。因此流到晶體管2907的電流量降低。從而，流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901的電流量降低，其減小了電壓降落。因此，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位變高。當(dāng)運算放大器2903的非反相輸入端子和反相輸入端子具有近似相等的電位時，信號電流Idata流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件2901和晶體管2907。由此，完成向像素的信號寫入。
在發(fā)光期間，如圖30D所示，開關(guān)2910和2911斷開且開關(guān)2912導(dǎo)通，由此為晶體管2907設(shè)定的電流從反電極2916流到發(fā)光元件2909和晶體管2910。
接下來，圖31示出了將實施例模式3的圖2示出的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到像素的情況。像素3119包括開關(guān)3107和3108，信號存儲單元3109，電流源電路3110，發(fā)光元件3111，信號線3112，導(dǎo)線3113和3114，以及電源線3120。注意，預(yù)定的電位施加到發(fā)光元件3111的反電極3118。
電源線3120通過電流源電路3110和開關(guān)3108連接到發(fā)光元件3111的像素電極。信號存儲單元3109通過開關(guān)3107連接到信號線3112。通過導(dǎo)線3113和3114為電流源電路3110設(shè)定電流。當(dāng)開關(guān)3107處于導(dǎo)通狀態(tài)，且信號從信號線3112輸入到信號存儲單元3109時，信號存儲在信號存儲單元3109中。通過存儲在信號存儲單元3109中的信號控制開關(guān)3108的導(dǎo)通/斷開。在開關(guān)3108導(dǎo)通同時信號存儲在信號存儲單元3109中的情況下，為電流源電路3110設(shè)定的電流流到發(fā)光元件3111。
此外，導(dǎo)線3113通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101連接到導(dǎo)線3115，通過開關(guān)3102和電流3106連接到導(dǎo)線3116，且連接到運算放大器3103的非反相輸入端子。運算放大器3103的反相輸入端子通過電容器3105連接到導(dǎo)線3117。運算放大器3103的輸出端子通過開關(guān)3104連接到反相輸入端子，并且也連接到導(dǎo)線3114。
注意，圖32示出了電流源電路3110的一個結(jié)構(gòu)實例，并參考圖33描述其操作。圖32中的結(jié)構(gòu)是圖31中的電流源電路3110的結(jié)構(gòu)的詳細圖；因此，公共部分用相同的附圖標(biāo)記表示并省略了它們的描述。
首先，描述圖32的結(jié)構(gòu)。電流源電路3110包括晶體管3201、電容器3202和開關(guān)3203、3204、3205和3206。晶體管3201的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)通過開關(guān)3108連接到發(fā)光元件3111的像素電極，并且通過開關(guān)3204連接到導(dǎo)線3207。晶體管3201的柵極端子通過電容器3202連接到第一端子，并且通過開關(guān)3203連接到導(dǎo)線3114。晶體管3201的第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過開關(guān)3206連接到電源線3120，并且通過開關(guān)3205連接到導(dǎo)線3113。
首先，如圖33A所示，開關(guān)3102和3104導(dǎo)通，由此由電流源3106設(shè)定的電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101。此時，在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101中產(chǎn)生電壓。然后，由于電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101導(dǎo)致的電壓降落，使輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位降低。也就是，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位比導(dǎo)線3115的電位低在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101中產(chǎn)生的電位。此時，運算放大器3103的非反相輸入端子和反相輸入端子電連接；因此，運算放大器3103用作電壓跟隨器。也就是，從運算放大器3103的輸出端子提供電流，直到電容器3105的一個電極的電位變?yōu)榻频扔诜欠聪噍斎攵俗拥碾娢?。?dāng)停止從運算放大器3103的輸出端子提供電流時，開關(guān)3104斷開，如圖33B所示。然后，運算放大器3105的反相輸入端子的電位保持在電容器3105中。
如圖33C所示，開關(guān)3102斷開，且開關(guān)3203、3204和3205導(dǎo)通，由此電位從運算放大器3103的輸出端子提供到晶體管3201的柵極端子，以便非反相輸入端子和反相輸入端子具有相同的電位。也就是，當(dāng)運算放大器3103的非反相輸入端子的電位高于其反相輸入端子的電位時，從運算放大器3103的輸出端子提供電位，以便晶體管3201的柵極電位為高。因此，流到晶體管3201的電流量增加。因而，流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101的電流量增加，其增加了電壓降落。因此，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位變低。同時，當(dāng)運算放大器3103的非反相輸入端子的電位低于其反相輸入端子的電位時，從運算放大器3103的輸出端子提供電位，以便晶體管3201的柵極電位變低。因此流到晶體管3201的電流量降低。從而，流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101的電流量降低，其減小了電壓降落。因此，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位變高。當(dāng)運算放大器3103的非反相輸入端子和反相輸入端子具有近似相等的電位時，信號電流Idata流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3101和晶體管3201。由此，完成對該像素的電流源電路3110的編程。
在向像素寫信號期間，開關(guān)3203、3204和3205斷開且開關(guān)3206導(dǎo)通。此外，開關(guān)3107導(dǎo)通，由此信號從信號線3112被輸入到信號存儲單元3109。信號存儲單元3109存儲該輸入的信號。通過存儲在信號存儲單元3109中的信號控制開關(guān)3108的導(dǎo)通/斷開。當(dāng)開關(guān)3108導(dǎo)通時，由晶體管3201設(shè)定的電流流到發(fā)光元件3111。
接下來，圖34示出了將實施例模式3的圖21示出的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到像素的情況。像素3424包括晶體管3408，電容器3409，發(fā)光元件3410，開關(guān)3411、3412、3413、3414和3415，信號線3416和導(dǎo)線3417和3418。注意，預(yù)定的電位施加到發(fā)光元件3410的反電極3422。
晶體管3408的柵極端子通過開關(guān)3411連接到導(dǎo)線3418，其第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)通過開關(guān)3415連接到導(dǎo)線3417，且其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)通過開關(guān)3412連接到信號線3416。晶體管3408的第一端子還通過開關(guān)3414連接到導(dǎo)線3423。晶體管3408的第二端子還通過開關(guān)3413連接到發(fā)光元件3410的像素電極。晶體管3408的柵極端子和第一端子通過電容器3409連接。
此外，信號線3416通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401連接到導(dǎo)線3420，通過開關(guān)3402和電流源3419連接到導(dǎo)線3421，且連接到運算放大器3403的反相輸入端子。運算放大器3403的非反相輸入端子連接到導(dǎo)線3418，且其輸出端子連接到導(dǎo)線3417。此外，信號線3416還通過開關(guān)3402、3406和3407以及緩沖器3405連接到導(dǎo)線3418，并且通過開關(guān)3402和3406以及電容器3404連接到導(dǎo)線3425。
接下來，參考圖35A至35D對操作進行描述。注意，利用具有與圖35A至35D相同結(jié)構(gòu)的圖34中的附圖標(biāo)記進行描述，雖然在圖35A至35D中沒有示出附圖標(biāo)記。
首先，如圖35A所示，開關(guān)3402和3406導(dǎo)通，由此由電流源3418設(shè)定的電流流到電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401。此時，在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401中產(chǎn)生電壓。然后，由于電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401導(dǎo)致的電壓降落，輸入到電容器3404的一個電極的電位降低。也就是，輸入到電容器3404的一個電極的電位比導(dǎo)線3420的電位低在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401中產(chǎn)生的電位。同時，如圖35B所示，開關(guān)3406斷開，從而輸入到電容器3404的一個電極的電位由電容器3404保持，因為電容器3404的另一個電極連接到提供有預(yù)定電位的導(dǎo)線3425。
如圖35C所示，開關(guān)3402斷開，且開關(guān)3407、3411和3412導(dǎo)通，由此從緩沖器3405輸出近似等于保持在電容器3404中的電位。然后從緩沖器3405輸出的電位施加到導(dǎo)線3418，并輸入到運算放大器3403的非反相輸入端子和晶體管3408的柵極端子。此外，電流從導(dǎo)線3420通過電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401和晶體管3408流到運算放大器3403的輸出端子。
輸入到運算放大器3403的反相輸入端子的電位比導(dǎo)線3420的電位低在電流-電壓轉(zhuǎn)換元件3401中產(chǎn)生的電位。然后，運算放大器3403從輸出端子輸出電位，以便非反相輸入端子和反相輸入端子具有預(yù)定的電位差。
由此，在電容器3409中積聚用于晶體管3408的柵-源電壓的電荷。
在發(fā)光期間，如圖35D所示，開關(guān)3407、3411、3412和3415斷開且開關(guān)3413和3414導(dǎo)通，由此為晶體管3408設(shè)定的電流從反電極3422通過發(fā)光元件3410和晶體管3408流到導(dǎo)線3423。
(實施例模式8)在本實施例模式中，描述顯示器件、信號線驅(qū)動電路等的結(jié)構(gòu)和操作。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用到信號線驅(qū)動電路和像素的一部分。
如圖36所示，顯示器件包括像素部分3601、掃描線驅(qū)動電路3602和信號線驅(qū)動電路3610。該掃描線驅(qū)動電路3602順序地向像素部分3601輸出選擇信號。該信號線驅(qū)動電路3610順序地向像素部分3601輸出視頻信號。像素部分3601通過根據(jù)視頻信號控制光的狀態(tài)來顯示圖像。從信號線驅(qū)動電路3610輸入到像素部分3601的視頻信號通常是電流。也就是，根據(jù)從信號線驅(qū)動電路3610輸入的視頻信號(電流)，布置在每個像素中的顯示元件和用來控制顯示元件的元件改變它們的狀態(tài)。EL元件、用于FED(場致發(fā)射顯示器)的元件等是布置在像素中的顯示元件的實例。
注意可以提供多個掃描線驅(qū)動電路3602和信號線驅(qū)動電路3610。
在信號線驅(qū)動電路3610的結(jié)構(gòu)中，其可以分成多個部分。例如，其可以被分成移位寄存器3603、第一鎖存電路3604、第二鎖存電路3605和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606具有將電壓轉(zhuǎn)換成電流的功能，并且也可以具有進行伽瑪校正的功能。也就是，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606具有向像素輸出電流(視頻信號)的電路，也就是本發(fā)明可以應(yīng)用的電流源電路。
如圖31所示，在某些情況下，根據(jù)像素的結(jié)構(gòu)，用于視頻信號的數(shù)字電壓信號和用來控制像素中的電流源電路的電流輸入到該像素。在那種情況下，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606不具有數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換功能，但是具有將電壓轉(zhuǎn)換成電流的功能和向像素輸出電流作為用于控制的電流的電路，也就是本發(fā)明可以應(yīng)用的電流源電路。
此外，像素具有例如EL元件的顯示元件。該像素具有向顯示元件輸出電流(視頻信號)的電路，也就是本發(fā)明可以應(yīng)用的電流源電路。
簡要描述信號線驅(qū)動電路3610的操作。通過利用觸發(fā)電路(FF)等的多個列形成移位寄存器3603，且時鐘信號(S-CLK)、起動脈沖(SP)和反轉(zhuǎn)時鐘信號(S-CLKb)輸入到移位寄存器3603。根據(jù)這些信號順序地輸出采樣脈沖。
將從移位寄存器3603輸出的采樣脈沖輸入到第一鎖存電路3604。視頻信號從視頻信號線3608輸入到第一鎖存電路3604，并且根據(jù)采樣脈沖輸入的時序?qū)⒁曨l信號保持在每列中。注意，在布置數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606的情況下，視頻信號具有數(shù)字值。此外，在這個階段的視頻信號通常為電壓。但是，在第一鎖存電路3604和第二鎖存電路3605可以存儲模擬值的情況下，在很多情況下可以省略數(shù)字-模轉(zhuǎn)換電路3606。在那種情況下，在多數(shù)情況中視頻信號為電流。而且，在輸出到像素部分3601的數(shù)據(jù)具有二進制值，也就是數(shù)字值的情況下，在多數(shù)情況中可以省略數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606。
當(dāng)視頻信號被保持直到第一鎖存電路3604的最后一列時，鎖存脈沖在水平回描期間從鎖存控制線3609輸入，并且保持在第一鎖存電路3604中的視頻信號被一次傳送到第二鎖存電路3605。在那之后，保持在第二鎖存電路3605中的一列視頻信號一次輸入到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606。然后，從數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606輸出的信號輸入到像素部分3601。
在保持在第二鎖存電路3605內(nèi)的視頻信號輸入到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606和像素部分3601的同時，再次從移位寄存器3603輸出采樣脈沖。也就是，同時進行兩個操作。由此，可以進行逐行順序驅(qū)動。隨后，重復(fù)該操作。
也就是，具有圖62示出的結(jié)構(gòu)的電路包括于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606。注意，在圖62中為了簡化描述了3位的情況。有基本電流源電路6201A、6201B和6201C，且在設(shè)定操作中的電流量分別為Ic、2×Ic和4×Ic?；倦娏髟措娐?201A、6201B和6201C分別連接到電流源電路6202A、6202B和6202C。因此，在輸出操作中，Ic、2×Ic和4×Ic的電流量分別輸出到電流源電路6202A、6202B和6202C。電流源電路6202A、6202B和6202C串聯(lián)連接到開關(guān)6203A、6203B和6203C。通過從圖36所示的第二鎖存電路3605輸出的視頻信號控制該開關(guān)。然后，從每個電流源電路和開關(guān)輸出的總電流輸出到負(fù)載，也就是信號線。這樣進行操作，使模擬電流輸出到像素，作為視頻信號。
在數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606的電流源電路為進行設(shè)定操作和輸出操作的電路，也就是從不同的電流源電路向其輸入電流和能夠輸出不受晶體管特性變化的影響的電流的電路的情況下，需要用來向電流源電路提供電流的電路。在那種情況下，設(shè)置參考電流源電路3614。
注意，在對電流源電路進行設(shè)定操作的情況下，需要控制其時序。在那種情況下，可以設(shè)置專用的驅(qū)動電路(例如移位寄存器)來控制設(shè)定操作。或者，可以通過利用從用來控制第一鎖存電路的移位寄存器輸出的信號來控制對電流源電路的設(shè)定操作。也就是，第一鎖存電路和電流源電路這兩者可以通過一個移位寄存器控制。在那種情況下，從用來控制第一鎖存電路的移位寄存器輸出的信號可以直接輸入到電流源電路。或者，為了分開第一鎖存電路的控制和電流源電路的控制，可以通過一個用來控制所述分開的電路來控制電流源電路?；蛘撸梢酝ㄟ^利用從第二鎖存電路輸出的信號來控制對電流源電路的設(shè)定操作。從第二鎖存電路輸出的信號通常為視頻信號。因此，為了分開利用其作為視頻信號的情況和控制電流源電路的情況，可以通過控制所述分開的電路來控制電流源電路。
注意，信號線驅(qū)動電路和其一部分(電流源電路、放大器電路等)不位于與像素部分3601相同的基片上，并且在某些情況下例如利用外部的IC芯片形成。
注意，信號線驅(qū)動電路等的結(jié)構(gòu)并不限于圖36所示的。
例如，在第一鎖存電路3604和第二鎖存電路3605能夠存儲模擬值的情況下，如圖37所示，視頻信號(模擬電流)可以從參考電流源電路3614向第一鎖存電路3604輸入。此外，在某些情況下第二鎖存電路3605并不包括于圖37中。在那種情況下，通常在第一鎖存電路3604中設(shè)置大量的電流源電路。
在這種情況下，本發(fā)明可以應(yīng)用到圖36中數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606中的電流源電路。在數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路3606中有多個單元電路，并且電流源電路和放大器電路設(shè)置在參考電流源電路3614中。
或者，在圖37中，本發(fā)明可以應(yīng)用到第一鎖存電路3604中的電流源電路。在第一鎖存電路3604中有多個單元電路，并且基本電流源和附加電流源設(shè)置在參考電流源電路3614中。例如，如圖61所示，提供基本電流源電路6101和對應(yīng)于每列的像素的電流源電路6102。
或者，本發(fā)明可以應(yīng)用到圖36和37中的像素部分3601中的像素(其中的電流源電路)。在像素部分3601中有多個單元電路，并且電流源電路和放大器電路設(shè)置在信號線驅(qū)動電路3610中。
也就是，提供電流的電路位于電路的不同部分。需要這種電流源電路輸出精確的電流。因此，通過利用不同的電流源電路來設(shè)定這種電流源電路，以便晶體管可以輸出精確的電流。也需要不同的電流源電路輸出精確的電流。因此，存在作為參考的電流源電路，根據(jù)其順序地設(shè)定電流源晶體管。從而，電流源電路可以輸出精確的電流。因此，本發(fā)明可以應(yīng)用到這種部分。
(實施例模式9)在本實施例模式中，參考圖38A和38B，描述實施例模式1中描述的顯示面板的結(jié)構(gòu)。
注意圖38A是顯示面板的俯視圖，而圖38B是沿著圖38A的線A-A′的截面圖。該顯示面板包括信號線驅(qū)動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅(qū)動電路3803和第二掃描線驅(qū)動電路3806，其通過虛線示出。此外，還提供了密封基片3804和密封材料3805。被密封材料3805包圍的部分為空間3807。
注意，導(dǎo)線3808是用來傳送向第一掃描線驅(qū)動電路3803、第二掃描線驅(qū)動電路3806和信號線驅(qū)動電路3801輸入的信號的導(dǎo)線，并從用作外部輸入端子的FPC(柔性印制電路)3809接收視頻信號、時鐘信號、起始脈沖信號等。通過COG(玻璃上芯片)等，IC芯片(每個都包括存儲電路、緩沖電路等的半導(dǎo)體芯片)3819A和3819B安裝在FPC3809和顯示面板的連接部分上。注意，這里僅示出了FPC3809，然而，印刷線路板(PWB)可以附著于FPC3809。本說明書中的顯示器件不僅包括顯示面板的主體，還包括具有附著在其上的FPC或PWB的部分。
接下來參考圖38B描述截面結(jié)構(gòu)。在基片3810上形成像素部分3802和外圍驅(qū)動電路(第一掃描線驅(qū)動電路3803、第二掃描線驅(qū)動電路3806和信號線驅(qū)動電路3801)。這里，示出了信號線驅(qū)動電路3801和像素部分3802。
注意信號線驅(qū)動電路3801包括TFT3820和3821。此外，在本實施例模式中，示出了在一個基片上形成了外圍驅(qū)動電路的顯示面板；然而，本發(fā)明并不限于此。外圍驅(qū)動電路的一些或全部可以形成在IC芯片等之內(nèi)，并通過COG等安裝。
此外，像素部分3802包括TFT3811和3812。注意TFT3812的源極連接到第一電極(像素電極)3813。形成絕緣膜3814，以便覆蓋第一電極3813的末端部分。這里，正光敏丙烯酸樹脂膜用作絕緣膜3814。
為了獲得良好的覆蓋，形成絕緣膜3814以便在絕緣膜3814的頂端部分或底端部分上形成具有曲率的曲面。例如，在利用正光敏丙烯酸作為絕緣膜3814的材料的情況下，優(yōu)選地是，僅絕緣膜3814的頂端部分具有曲面，其具有曲率半徑(0.2到3μm)。而且，可以使用通過光可變?yōu)椴豢扇芙庥谖g刻劑的負(fù)光敏丙烯酸、或通過光可變?yōu)槿芙庥谖g刻劑的正光敏丙烯酸作為絕緣膜3814。
在第一電極3813上形成包含有機化合物的層3816和第二電極(反電極)3817。這里，優(yōu)選利用具有高功函數(shù)的材料作為用于第一電極3813的材料，第一電極3813作為陽極。例如，可以使用氧化銦錫(ITO)膜、氧化銦鋅(IZO)膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。注意，對于疊層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線的阻抗低，可以獲得良好的歐姆接觸，并可獲得陽極的功能。
通過利用淀積掩模的汽相淀積或噴墨，形成包含有機化合物的層3816。屬于元素周期表笫4族的金屬絡(luò)合物用作包含有機化合物的層3816的一部分。此外，也可以與低分子材料或高分子材料結(jié)合使用。此外，作為用于包含有機化合物的層3816的材料，通常使用有機化合物的單層或疊層；然而，在本實施例模式中，無機化合物可以用于由有機化合物形成的膜的一部分。而且，也可以使用已知的三態(tài)材料。
此外，作為用作形成在包含有機化合物的層3816上的第二電極3817的材料，可以使用具有低功函數(shù)的材料(Al，Ag，Li，Ca，或它們的合金，例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2或氮化鈣)。在從包含有機化合物的層3816產(chǎn)生的光穿過第二電極3817的情況下，優(yōu)選使用薄化金屬薄膜和透光導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫)膜、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)的疊層。
此外，通過用密封材料3805將密封基片3804附著在基片3810上，在由基片3810、密封基片3804和密封材料3805圍繞的空間3807中提供發(fā)光元件3818。注意，空間3807可以用密封材料3805以及惰性氣體(氮、氬等)填充。
注意，環(huán)氧基樹脂優(yōu)選用作密封材料3805。此外，優(yōu)選這些材料盡可能地不傳送濕氣或氧氣。作為用于密封基片3804的材料，可以使用玻璃基片，石英基片，由FRP(玻璃纖維增強塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯薄膜、聚酯、丙烯酸等形成的塑料基片。
如上所述，可以獲得顯示面板。注意，上述的結(jié)構(gòu)是一個實例，并且本發(fā)明的顯示面板的結(jié)構(gòu)并不限于此。注意，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用到在本實施例模式中描述的顯示面板的信號線驅(qū)動電路或像素。
如圖38A和38B所示，通過在一個基片上形成信號線驅(qū)動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅(qū)動電路3803和第二掃描線驅(qū)動電路3806，可以降低顯示器件的成本。
注意，本顯示面板的結(jié)構(gòu)不限于圖38A示出的結(jié)構(gòu)，其中信號線驅(qū)動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅(qū)動電路3803和第二掃描線驅(qū)動電路3806形成在相同的基片上；與信號線驅(qū)動電路3801對應(yīng)的圖44A中示出的信號線驅(qū)動電路4401可以形成在IC芯片中，且通過COG等安裝在顯示面板上。注意，在圖44A中基片4400、像素部分4402、第一掃描線驅(qū)動電路4403、第二掃描線驅(qū)動電路4404、FPC 4405、IC芯片4406和4407、密封基片4408和密封材料4409分別對應(yīng)于圖38A中的基片3810、像素部分3802、第一掃描線驅(qū)動電路3803、第二掃描線驅(qū)動電路3806、FPC3809、IC芯片3819A和3819B、密封基片3804和密封材料3805。
也就是，只有需要高速工作的信號線驅(qū)動電路利用CMOS等形成在IC芯片中，由此實現(xiàn)低功耗。此外，通過將IC芯片形成于由硅晶片等形成的半導(dǎo)體芯片之中，可以實現(xiàn)更高速的操作和更低的功耗。
通過在作為像素部分4402的同一基片上形成第二掃描線驅(qū)動電路4403和第一掃描線驅(qū)動電路4404，可以實現(xiàn)成本降低。
以這種方式，可以實現(xiàn)高清晰度顯示器件的成本降低。此外，通過將包括功能電路(存儲器或緩沖器)的IC芯片安裝在FPC4405和基片4400的連接部分，可以有效地利用基片面積。
而且，與圖38A中示出的信號線驅(qū)動電路3801、第一掃描線驅(qū)動電路3803和第二掃描線驅(qū)動電路3806對應(yīng)的圖44B中示出的信號線驅(qū)動電路4411、第一掃描線驅(qū)動電路4414和第二掃描線驅(qū)動電路4413可以形成在IC芯片中，并通過COG等安裝在顯示面板上。在這種情況下，可以實現(xiàn)低功耗和高清晰度顯示器件。因此，為了獲得具有低功耗的顯示器件，優(yōu)選將多晶硅用于像素部分中使用的晶體管的半導(dǎo)體層。注意，圖44B中的基片4410、像素部分4412、FPC4415、IC芯片4416和4417、密封基片4418和密封材料4419分別對應(yīng)于圖38A中的基片3810、像素部分3802、FPC3809、IC芯片3819A和3819B、密封基片3804和密封材料3805。
此外，通過將非晶硅用作像素部分4412的晶體管的半導(dǎo)體層，可以進一步實現(xiàn)成本降低。而且，可以制造大顯示面板。
此外，在像素的行方向和列方向上不一定提供第二掃描線驅(qū)動電路、第一掃描線驅(qū)動電路和信號線驅(qū)動電路。例如，如圖45A所示，形成于IC芯片的外圍驅(qū)動電路4501可以具有圖44B示出的第一掃描線驅(qū)動電路4414、第二掃描線驅(qū)動電路4413和信號線驅(qū)動電路4411的功能。注意，圖45A中的基片4500、像素部分4502、FPC 4504、IC芯片4505和4506、密封基片4507和密封材料4508分別對應(yīng)于圖38A中的基片3810、像素部分3802、FPC3809、IC芯片3819A和3819B、密封基片3804和密封材料3805。
圖45B示出了示出圖45A所示的顯示器件的導(dǎo)線的連接的示意圖。提供了基片4510、外圍驅(qū)動電路4511、像素部分4512和FPC4513和4514。信號和電源電位從FPC4513外部地輸入到外圍驅(qū)動電路4511。來自外圍驅(qū)動電路4511的輸出被輸入到行方向中的導(dǎo)線和列方向中的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線連接到像素部分4512中的像素。
此外，圖39A和39B示出了可以應(yīng)用到發(fā)光元件3818的發(fā)光元件的實例。也就是，參考圖39A和39B，描述可以應(yīng)用到實施例模式1至4中描述的像素的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。
在圖39A示出的發(fā)光元件中，按順序在基片3901上疊置陽極3902、由空穴注入材料形成的空穴注入層3903、由空穴傳送材料形成的空穴傳送層3904、發(fā)光層3905、由電子傳送材料形成的電子傳送層3906、由電子注入材料形成的電子注入層3907和陰極3908。這里，發(fā)光層3905可以僅用一種發(fā)光材料形成；然而，其也可以用兩種或多種材料形成。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并不限于此。
除圖39A示出的每個功能層都疊置的疊層結(jié)構(gòu)之外，還有廣泛的變化，例如，由高分子化合物形成的元件，在發(fā)光層中利用從三重激發(fā)態(tài)發(fā)光的三態(tài)發(fā)光材料的高效元件。這也能夠應(yīng)用到發(fā)白光元件，利用空穴阻擋層等，通過控制載流子的復(fù)合區(qū)域，將發(fā)光區(qū)分成兩個區(qū)域，就可以獲得發(fā)白光元件。
可以通過在具有陽極3902(氧化銦錫ITO)的基片3901上順次氣相沉積空穴注入材料、空穴傳送材料和和發(fā)光材料形成圖39A所示的本發(fā)明的元件。接下來，氣相沉積電子傳送材料和電子注入材料，且最后氣相沉積陰極3908。
如下是適合于空穴注入材料、空穴傳送材料、電子傳送材料、電子注入材料和發(fā)光材料的材料。
作為空穴注入材料，例如卟啉基化合物的有機化合物、苯二甲藍染料(在下文中稱為“H2Pc”)、銅酞菁(在下文中稱為“CuPc”)等是有效的。此外，也可以使用具有電離電位的值比要使用的空穴傳送材料的電離電位的值小且具有空穴傳送功能的材料作為空穴注入材料。還有通過化學(xué)摻雜導(dǎo)電高分子化合物獲得的材料，該化合物包括聚苯胺和用聚磺苯乙烯(在下文中稱為“PSS”)摻雜的聚乙烯二氧噻吩(polyethylene dioxythiophene)(在下文中稱為“PEDOT”)。同樣，在陽極的平面化方面，絕緣體的高分子化合物是有效的，并且通常使用聚酰亞胺(在下文中稱為“PI”)。此外，也可以使用無機化合物，除例如金或鉑的金屬薄膜外，其還包括氧化鋁的極薄膜(在下文中稱為“氧化鋁”)。
更廣泛地用作空穴傳送材料的是芳香胺基(也就是，具有苯環(huán)-氮鍵)化合物。廣泛使用的材料包括4，4’-二(二苯氨基)-聯(lián)苯(4，4’-bis(diphenylamino)-biphenyl)(在下文中稱為“TAD”)；其衍生物例如4，4’-bis[N-(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(在下文中稱為“TPD”)；4，4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(在下文中稱為“α-NPD”)；和星爆式芳香胺化合物，例如，4，4’，4”-tris(N，N-diphenyl-amino)-triphenylamine(在下文中稱為“TDATA”)和4，4’，4”-tris[N-3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-triphenylamine(在下文中稱為“MTDATA”)。
作為電子傳送材料，通常使用金屬絡(luò)合物，其包括具有喹啉構(gòu)架或苯并喹啉構(gòu)架的金屬絡(luò)合物，例如Alq3、BAlq、tri(4-methyl-8-quinolato)aluminum(在下文中稱為“Almq”)或bis(10-hydroxybenzo[h]-quinolinato)beryllium(在下文中稱為“BeBq”)；另外，具有唑基或噻唑配合基的金屬絡(luò)合物，例如，bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzoxazolato]zinc(在下文中稱為“Zn(BOX)2”)或bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzothiazolato]zinc(在下文中稱為“Zn(BTZ)2”)。此外，除金屬絡(luò)合物之外，惡二唑衍生物，例如，2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1，3，4-oxadiazole(在下文中稱為“PBD”)和OXD-7；三唑衍生物，例如，TAZ和3-(4-tert-butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-2，3，4-triazole(在下文中稱為“p-EtTAZ”)；和菲咯啉衍生物，例如，紅菲繞啉(在下文中稱為“BPhen”)和BCP；具有電子傳送特性。
作為電子注入材料，可以使用上述的電子傳送材料。另外，通常使用，絕緣體極薄膜，例如，金屬鹵化物例如氟化鈣、氟化鋰或氟化銫，堿金屬氧化物例如氧化鋰等。此外，例如乙?；徜?lithium acetyl acetonate)(在下文中稱為“Li(acac)或8-quinolinolato-lithiumm(在下文中稱為“Liq”)的堿金屬絡(luò)合物也是有效的。
作為發(fā)光材料，除了上述的金屬絡(luò)合物例如Alq3、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)2和Zn(BTZ)2之外，各種熒光顏料也是有效的。該熒光顏料包括藍色的4，4’-二(2，2-二苯基-乙烯基)-聯(lián)苯(4，4’-bis(2，2-diphenyl-vinyl)-biphenyl)和紅橙色的4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostysyl)-4H-pyran等。而且，可以利用三態(tài)發(fā)光材料，其主要包括用鉑或銥作為中心金屬的絡(luò)合物。作為三態(tài)發(fā)光材料，已知的有三(2-苯基吡啶)銥，bis(2-(4’-tryl)pyridinato-N，C2’)acetylacetonato iridium(在下文中稱為“acacIr(tpy)2”)，2，3，7，8，12，13，17，18-octaethyl-21H，23Hporphyrin-platinum等。
通過結(jié)合利用每個都具有如上述功能的材料，可以形成高度可靠的發(fā)光元件。
如圖39B所示，可以使用以與圖39A的順序相反的順序形成其中的層的發(fā)光元件。也就是，按如下順序在基片3911上疊置陰極3918、由電子注入材料形成的電子注入層3917、由電子傳送材料形成的電子傳送層3916、發(fā)光層3915、由空穴傳送材料形成的空穴傳送層3914、由空穴注入材料形成的空穴注入層3913和陽極3912。
另外，為了提取發(fā)光元件發(fā)射的光，至少需要陽極和陰極中的一個來透射光。在基片上形成TFT和發(fā)光元件；并且存在具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)、具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)和具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，頂發(fā)射結(jié)構(gòu)是通過與基片相對的表面進行發(fā)光的結(jié)構(gòu)，底發(fā)射結(jié)構(gòu)是通過基片一側(cè)的表面進行發(fā)光的結(jié)構(gòu)，而雙發(fā)射結(jié)構(gòu)是分別通過與基片相對的表面和基片一側(cè)的表面進行發(fā)光的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的像素的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到具有任何發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
參考圖40A描述具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
在基片4000上形成驅(qū)動TFT4001，并形成與驅(qū)動TFT4001的源極相接觸的第一電極4002，在其上形成包含有機化合物的層4003和第二電極4004。
此外，第一電極4002是發(fā)光元件的陽極。第二電極4004是發(fā)光元件的陰極。也就是，在第一電極4002和第二電極4004之間插入包含有機化合物的層4003的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件。
此外，作為用于作為陽極的第一電極4002的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜三層的疊層，等等。在用疊層結(jié)構(gòu)的情況下，導(dǎo)線的阻抗低，可以獲得更好的歐姆接觸，并且可以進一步獲得陽極的功能。通過利用反射光的金屬膜，可以形成不透射光的陽極。
作為用于起陰極作用的第二電極4004的材料，優(yōu)選使用由具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或氮化鈣)形成的金屬薄膜和(氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)，等的)光透射導(dǎo)電膜的疊層。通過以這種方式利用金屬薄膜和光透射導(dǎo)電膜，可以形成能夠透射光的陰極。
以這種方式，如圖40A中的箭頭所示，來自發(fā)光元件的光可以提取到頂表面。也就是，在應(yīng)用圖38A示出的顯示面板的情況下，光發(fā)射到密封基片3804一側(cè)。因此，在將具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件利用到顯示器件的情況下，透射光的基片用作密封基片3804。
在提供光學(xué)膜的情況下，光學(xué)膜可以提供在密封基片3804的上方。
注意，由用作陰極和具有低功函數(shù)的材料，例如MgAg、MgIn或AlLi形成的金屬膜可以用于第一電極4002。對于第二電極4004，可以使用光透射膜，例如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。因而，利用這種結(jié)構(gòu)，可以提高頂發(fā)光的透射率。
此外，參考圖40B，描述具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。由于除了光發(fā)射結(jié)構(gòu)之外與圖40A的結(jié)構(gòu)相同，所以使用與圖40A相同的附圖標(biāo)記。
這里，作為用于作為陽極的第一電極4002的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用光透射膜，如氧化銦錫(ITO)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。通過利用光透射導(dǎo)電膜，可以形成能夠透射光的陽極。
作為用于起陰極作用的第二電極4004的材料，可以使用由具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或氮化鈣)形成的金屬薄膜。通過利用反射光的金屬薄膜，可以形成不能透射光的陰極。
以這種方式，如圖40B中的箭頭所示，來自發(fā)光元件的光可以提取到底表面。也就是，在應(yīng)用圖38A和38B示出的顯示面板的情況下，光發(fā)射到基片3810一側(cè)。因此，在將具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件利用到顯示器件的情況下，透射光的基片用作基片3810。
在提供光學(xué)膜的情況下，光學(xué)膜可以提供在基片3810的上方。
參考圖40C，描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。由于除了光發(fā)射結(jié)構(gòu)之外與圖40A的結(jié)構(gòu)相同，所以使用與圖40A相同的附圖標(biāo)記。
這里，作為用于作為陽極的第一電極4002的材料，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料。例如，可以使用光透射膜，如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。通過利用光透射導(dǎo)電膜，可以形成能夠傳送光的陽極。
作為用于起陰極作用的第二電極4004的材料，優(yōu)選使用由具有低功函數(shù)的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或氮化鈣)形成的金屬薄膜和光透射導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦錫)、氧化銦氧化鋅(In2O3-ZnO)合金、氧化鋅(ZnO)等)的疊層。通過以這種方式利用金屬薄膜和光透射導(dǎo)電膜，可以形成能夠透射光的陰極。
以這種方式，如圖40C中的箭頭所示，來自發(fā)光元件的光可以提取到兩個表面。也就是，在應(yīng)用圖38A和38B示出的顯示面板的情況下，光發(fā)射到基片3810側(cè)和密封基片3804側(cè)。因此，在將具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件利用到顯示器件的情況下，透射光的基片用作基片3810和密封基片3804。
在提供光學(xué)膜的情況下，可以在基片3810和密封基片3804這兩者上都提供光學(xué)膜。
通過利用白光發(fā)射元件和彩色濾光器，本發(fā)明還可以應(yīng)用到能夠?qū)崿F(xiàn)全色顯示的顯示器件。
如圖41所示，在基片4100上形成基膜4102，并且在其上形成驅(qū)動TFT4101。形成與驅(qū)動TFT4101的源極接觸的第一電極4103，并且在其上形成包含有機化合物的層4104和第二電極4105。
第一電極4103是發(fā)光元件的陽極。第二電極4105是發(fā)光元件的陰極。也就是，在第一電極4103和第二電極4105之間插入包含有機化合物的層4104的區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光元件。在圖41所示的結(jié)構(gòu)中，發(fā)射白光。在該發(fā)光元件上提供紅色濾光器4106R、綠色濾光器4106G和藍色濾光器4106B，由此可以進行全色顯示。此外，提供用來分開這些彩色濾光器的黑基體(也稱為BM)4107。
發(fā)光元件的前述結(jié)構(gòu)可以結(jié)合使用，并且可以適當(dāng)?shù)赜糜诰哂斜景l(fā)明的像素結(jié)構(gòu)的顯示器件。上述的顯示面板和發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)是實例，無庸置疑，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于具有其它結(jié)構(gòu)的顯示器件。
接下來，描述顯示面板的像素部分的部分截面圖。
首先，參考圖42A和42B與圖43A和43B，描述利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜(多晶硅(p-Si:H)膜)作為晶體管的半導(dǎo)體層的情況。
這里，例如，利用已知的膜沉積方法，通過在基片上形成非晶硅(a-Si)膜，獲得半導(dǎo)體層。注意，該半導(dǎo)體膜不限于非晶硅膜，并且可以使用具有非晶結(jié)構(gòu)的任何半導(dǎo)體膜(包括微晶半導(dǎo)體膜)。此外，可以使用具有非晶結(jié)構(gòu)的復(fù)合半導(dǎo)體膜，例如非晶硅鍺膜。
然后，通過激光器結(jié)晶、利用RTA或退火爐的熱結(jié)晶、利用促進結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶等，結(jié)晶非晶硅膜。無庸置疑，可以結(jié)合地進行這些結(jié)晶。
作為前述結(jié)晶的結(jié)果，在非晶半導(dǎo)體膜的部分中形成結(jié)晶區(qū)域。
另外，具有部分增加的結(jié)晶度的結(jié)晶半導(dǎo)體膜被圖案化成所希望的形狀，并且形成具有結(jié)晶區(qū)域的島狀半導(dǎo)體膜。該半導(dǎo)體膜用作晶體管的半導(dǎo)體層。注意，圖案化用來處理膜形狀，這意味著通過光刻技術(shù)形成膜圖案(包括在感光丙烯酸中形成接觸孔和處理光敏丙烯酸使得成為隔離物)，通過光刻技術(shù)形成掩模圖案并利用該掩模圖案蝕刻等。
如圖42A和42B所示，在基片42101上形成基膜42102，并在其上形成半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層包括位于驅(qū)動晶體管42118中的溝道形成區(qū)42103和用作源和漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)42105；和位于電容器42119中的溝道形成區(qū)42106、LDD區(qū)42107和用作下電極的雜質(zhì)區(qū)42108。注意，可以對溝道形成區(qū)42103和42106進行溝道摻雜。
作為基片，可以使用玻璃基片、石英基片、陶瓷基片、塑料基片等?？梢岳玫X(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等的單層或它們的疊層形成基膜42102。
在半導(dǎo)體層上形成電容器的柵極42110和上電極42111，在它們之間插入柵極絕緣膜42109。
形成層間絕緣膜42112，以覆蓋驅(qū)動晶體管42118和電容器42119。然后，在層間絕緣膜42112中形成接觸孔，穿過該接觸孔導(dǎo)線42113和雜質(zhì)區(qū)42105連接。形成與導(dǎo)線42113接觸的像素電極42114，并形成層間絕緣體42115以覆蓋像素電極42114和導(dǎo)線42113的末端部分。這里，利用正光敏丙稀酸樹脂膜形成層間絕緣體42115。然后，在像素電極42114上形成包含有機化合物的層42116和反電極42117。由此，發(fā)光元件42120對應(yīng)于在像素電極42114和反電極42117之間插入包含有機化合物的層42116的區(qū)域。
另外，如圖42B所示，可以提供區(qū)域42201，以與形成電容器42119的下電極的一部分的LDD區(qū)域中的上電極42111交疊。注意，與圖42A中相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。
另外，如圖43A所示，可以提供第二上電極42301，其形成在與和驅(qū)動晶體管42118的雜質(zhì)區(qū)42105接觸的導(dǎo)線42113相同的層中。注意，與圖42A中的共用的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略了它們的描述。通過在第二上電極42301和上電極42111之間插入層間絕緣膜42112形成第二電容器。另外，由于第二上電極42301與雜質(zhì)區(qū)42108接觸，所以具有在上電極42111和溝道形成區(qū)42106之間插入柵絕緣膜42109這樣一種結(jié)構(gòu)的第一電容器，和具有在上電極42111和第二上電極42301之間插入層間絕緣膜42112這樣一種結(jié)構(gòu)的第二電容器并聯(lián)，以便獲得具有笫一和第二電容器的電容器42302。由于電容器42302具有第一和第二電容器的總電容量，所以可以在小區(qū)域中形成具有大容量的電容器。也就是，利用本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)中的電容器將導(dǎo)致進一步提高的孔徑比。
或者，可以采用圖43B所示的電容器的結(jié)構(gòu)。在基片43101上形成基膜43102，并在其上形成半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層包括溝道形成區(qū)43103和用作驅(qū)動晶體管43118的源和漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)43105。注意，可以對溝道形成區(qū)43103進行溝道摻雜。
作為基片，可以使用玻璃基片、石英基片、陶瓷基片、塑料基片等?？梢岳玫X(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等的單層或它們的疊層形成基膜43102。
在半導(dǎo)體層上形成柵極43107和第一電極43108，在它們之間插入柵絕緣膜43106。
形成第一層間絕緣膜43109，以覆蓋驅(qū)動晶體管43118和第一電極43108。然后，在第一層間絕緣膜43109中形成接觸孔，通過該接觸孔導(dǎo)線43110和雜質(zhì)區(qū)43105接觸。另外，在與導(dǎo)線43110相同的層中并用與導(dǎo)線43110相同的材料形成第二電極43111。
此外，形成第二層間絕緣膜43112，以覆蓋導(dǎo)線43110和第二電極43111。然后，在第二層間絕緣膜43112中形成接觸孔，通過該接觸孔形成與導(dǎo)線43110接觸的像素電極43113。在與像素電極43113相同的層中并用與像素電極43113相同的材料形成第三電極43114。這里，電容器43119由第一電極43108、第二電極43111和第三電極43114形成。
形成絕緣膜43115以覆蓋像素電極43113的末端部分和第三電極43114，在其上形成包含有機化合物的層43116和反電極43117。然后，發(fā)光元件43120對應(yīng)于在像素電極43113和反電極43117之間插入包含有機化合物的層43116的區(qū)域。
如上所述，可以給出圖42A和42B與圖43A和43B示出的每個結(jié)構(gòu)，作為利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜用于其半導(dǎo)體層的晶體管的結(jié)構(gòu)。注意，具有圖42A和42B與圖43A和43B示出的結(jié)構(gòu)的晶體管是具有頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管的實例。也就是，該晶體管可以是p溝道晶體管或n溝道晶體管。在該晶體管為n溝道晶體管的情況下，可以形成LDD區(qū)，以與柵極交疊或不交疊，或與柵極部分交疊。此外，該柵極可以具有錐形的形狀，且LDD區(qū)可以以自對準(zhǔn)的方式提供在柵極的錐形部分的下方。另外，柵極的數(shù)目不限于兩個，并可以使用具有三個或更多個柵極的多柵極結(jié)構(gòu)，或也可以使用單柵極結(jié)構(gòu)。
接下來，作為利用多晶硅(p-Si:H)作為其半導(dǎo)體層的晶體管的結(jié)構(gòu)，圖46A示出了利用下述晶體管的顯示面板的部分截面圖，該晶體管具有柵極插入在基片和半導(dǎo)體層之間的結(jié)構(gòu)，也就是，具有柵極位于半導(dǎo)體層下面的底柵結(jié)構(gòu)的晶體管。
在基片4601上形成基膜4602。然后，在基膜4602上形成柵極4603。在與柵極相同的層中并用與柵極相同的材料形成第一電極4604。作為柵極4603的材料，可以使用加入了磷的多晶硅。除多晶硅之外，可以使用作為金屬和硅的化合物的硅化物。
然后，形成柵絕緣膜4605，以覆蓋柵極4603和第一電極4604。作為柵絕緣膜4605，使用氧化硅膜、氮化硅膜等。
在柵絕緣膜4605上形成半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層包括，位于驅(qū)動晶體管4622中的溝道形成區(qū)4606、LDD區(qū)域4607和用作源或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)4608，和溝道形成區(qū)4609、LDD區(qū)域4610和雜質(zhì)區(qū)4611，其用作電容器4623的第二電極。注意，可以對溝道形成區(qū)4606和4609進行溝道摻雜。
作為基片，可以使用玻璃基片、石英基片、陶瓷基片、塑料基片等?？梢岳玫X(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等的單層或它們的疊層形成基膜4602。
形成第一層間絕緣膜4612，以覆蓋半導(dǎo)體層。然后，在第一層間絕緣膜4612上形成接觸孔，通過該接觸孔導(dǎo)線4613和雜質(zhì)區(qū)4608相接觸。在與導(dǎo)線4613相同的層中用與導(dǎo)線4613相同的材料形成第三電極4614。用第一電極4604、第二電極和第三電極4614形成電容器4623。
另外，在第一層間絕緣膜4612中形成開口部分4615。形成第二層間絕緣膜4616，以覆蓋驅(qū)動晶體管4622、電容器4623和開口部分4615。然后，在第二層間絕緣膜4616中形成接觸孔，通過該接觸孔形成像素電極4617。然后，形成絕緣膜4618，以覆蓋像素電極4617的末端部分。例如，可以使用正光敏丙稀酸樹脂膜。隨后，在像素電極4617上形成包含有機化合物的層4619和反電極4620。由此，發(fā)光元件4621對應(yīng)于這樣一個區(qū)域，其中在像素電極4617和反電極4620之間插入包含有機化合物的層4619。開口部分4615位于發(fā)光元件4621的下方。也就是，在從基片側(cè)提取從發(fā)光元件4621發(fā)射的光的情況下，由于存在開口部分4615，可以提高透射率。
此外，可以在與圖46A中的像素電極4617相同的層中并用與其相同的材料形成第四電極4624，以獲得如圖46B所示的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，可以用第一電極4604、第二電極、第三電極4614和第四電極4624形成電容器4625。
接下來，描述利用非晶硅(a-Si:H)膜作為晶體管的半導(dǎo)體層的情況。圖47A和47B示出了頂柵晶體管的情況，以及圖48A、48B、49A和49B示出了底柵晶體管的情況。
圖47A示出了具有向前交錯結(jié)構(gòu)的晶體管的截面圖，使用非晶硅作為其半導(dǎo)體層。在基片4701上形成基膜4702。此外，在基膜4702上形成像素電極4703。另外，在與像素電極4703相同的層中并用與像素電極4703相同的材料形成第一電極4704。
作為基片，可以使用玻璃基片、石英基片、陶瓷基片、塑料基片等?？梢岳玫X(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等的單層或它們的疊層形成基膜4702。
在基膜4702上形成導(dǎo)線4705和4706，并用導(dǎo)線4705覆蓋像素電極4703的末端部分。在導(dǎo)線4705和4706上分別形成每個都具有N型導(dǎo)電性的N型半導(dǎo)體層4707和4708。另外，在導(dǎo)線4705和4706之間和在基膜4702上形成半導(dǎo)體層4709，其部分地延伸以覆蓋N型半導(dǎo)體層4707和4708。注意，該半導(dǎo)體層用非晶半導(dǎo)體膜形成，例如非晶硅(a-Si:H)膜或微晶半導(dǎo)體(μ-Si:H)膜。然后，在半導(dǎo)體層4709上形成柵絕緣膜4710，并在與柵絕緣膜4710相同的層中并用與柵絕緣膜4710相同的材料形成絕緣膜4711，而且也在第一電極4704上。注意，作為柵絕緣膜4710，使用氧化硅膜、氮化硅膜等。
在柵絕緣膜4710上形成柵極4712。另外，在與柵極相同的層中并用與柵極相同的材料形成第二電極4713，并且在第一電極4704上，絕緣膜4711插在它們中間。電容器4719對應(yīng)于這樣一個區(qū)域，其中在第一電極4704和第二電極4713之間插入絕緣膜4711。形成層間絕緣膜4714，以覆蓋像素電極4703、驅(qū)動晶體管4718和電容器4719的末端部分。
在層間絕緣膜4714上形成包含有機化合物的層4715和反電極4716，且像素電極4703位于層間絕緣膜4714的開口部分。由此，發(fā)光元件4717對應(yīng)于這樣一個區(qū)域，其中在像素電極4703和反電極4716之間插入包含有機化合物的層4715。
如圖47A所示的第一電極4704可像如圖47B所示的第一電極4720那樣形成。在與導(dǎo)線4705和4706相同的層中并用與其相同的材料形成第一電極4720。
圖48A和48B是顯示面板的部分截面圖，該顯示面板具有用非晶硅作為其半導(dǎo)體層的底柵晶體管。
在基片4801上形成基膜4802。在基膜4802上在相同的層中并用相同的材料形成柵極4803和第一電極4804。作為柵極4803的材料，可以使用加入了磷的多晶硅。除多晶硅外，可以使用作為金屬和硅的化合物的硅化物。
然后，形成柵絕緣膜4805以覆蓋柵極4803和第一電極4804。作為柵絕緣膜4805，使用氧化硅膜、氮化硅膜等。
在柵絕緣膜4805上形成半導(dǎo)體層4806。另外，在與半導(dǎo)體層4806相同的層中并用與半導(dǎo)體層4806相同的材料形成半導(dǎo)體層4807。
作為基片，可以使用玻璃基片、石英基片、陶瓷基片、塑料基片等?？梢岳玫X(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiOxNy)等的單層或它們的疊層形成基膜4802。
在半導(dǎo)體層4806上形成具有N型導(dǎo)電性的N型半導(dǎo)體層4808和4809，并在半導(dǎo)體層4807上形成N型半導(dǎo)體層4810。
在N型半導(dǎo)體層4808和4809上分別形成導(dǎo)線4811和4812，并在N型半導(dǎo)體層4810上，在與導(dǎo)線4811和4812相同的層中用與導(dǎo)線4811和4812相同的材料形成導(dǎo)電層4813。
由此，用半導(dǎo)體層4807、N型半導(dǎo)體層4810和導(dǎo)電層4813形成第二電極。注意，形成了具有在第二電極和第一電極4804之間插入柵絕緣膜4805的結(jié)構(gòu)的電容器4820。
延伸導(dǎo)線4811的一個末端部分，并形成像素電極4814以與延伸導(dǎo)線4811的上部接觸。
另外，形成絕緣膜4815，以覆蓋像素電極4814、驅(qū)動晶體管4819和電容器4820的末端部分。
然后，在像素電極4814和絕緣膜4815上形成包含有機化合物的層4816和反電極4817。發(fā)光元件4818對應(yīng)于這樣一個區(qū)域，其中在像素電極4814和反電極4817之間插入包含有機化合物的層4816。
半導(dǎo)體層4807和作為電容器的第二電極的一部分的N型半導(dǎo)體層4810不是必須需要的。也就是，第二電極可以是導(dǎo)電層4813，以使電容器可具有在第一電極4804和導(dǎo)電層4813之間插入柵絕緣膜的結(jié)構(gòu)。
注意，在形成圖48A中的導(dǎo)線4811之前形成像素電極4814，由此可以獲得圖48B所示的電容器4822，其具有在第一電極4804和由像素電極4814形成的第二電極4821之間插入柵絕緣膜4805的結(jié)構(gòu)。
雖然圖48A和48B示出了倒轉(zhuǎn)交錯溝道蝕刻晶體管，但也可以使用溝道-保護晶體管。參考圖49A和49B描述溝道-保護晶體管。
圖49A示出的溝道-保護晶體管與圖48A示出的溝道蝕刻驅(qū)動晶體管4819的不同之處在于在半導(dǎo)體層4806中的溝道形成區(qū)上提供用作蝕刻掩模的絕緣體4901。除這一點外的共同部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
類似地，圖49B示出的溝道-保護晶體管與圖48B示出的溝道蝕刻驅(qū)動晶體管4819的不同之處在于在半導(dǎo)體層4806中的溝道形成區(qū)上提供用作蝕刻掩模的絕緣體4901。除這一點外的共同部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
通過利用非晶半導(dǎo)體膜作為包括于本發(fā)明的像素中的晶體管的半導(dǎo)體層(溝道形成區(qū)，源區(qū)，漏區(qū)等)，可以降低制造成本。
注意，可以應(yīng)用本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)的晶體管和電容器的結(jié)構(gòu)不限于上述的結(jié)構(gòu)，且可以使用晶體管和電容器的各種結(jié)構(gòu)。
(實施例模式10)本發(fā)明的顯示器件可以應(yīng)用到各種電子設(shè)備的電路部分，尤其是組成電子設(shè)備的顯示部分的電路。該電子設(shè)備包括照相機例如攝影機和數(shù)字照相機、護目鏡型顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)設(shè)備(汽車音頻部件立體聲系統(tǒng)，音頻部件立體聲系統(tǒng)等)、計算機、游戲機、便攜式信息終端(移動電腦、手機、移動游戲機、電子書等)、具有記錄介質(zhì)的圖象再現(xiàn)設(shè)備(具體地，用來再現(xiàn)記錄介質(zhì)例如數(shù)字化視頻光盤(DVD)并具有用來顯示再現(xiàn)圖象的顯示器的設(shè)備)等。
圖50A示出了顯示器，其包括機架50001、支撐座50002、顯示部分50003、揚聲器部分50004、視頻輸入終端50005等。注意，該顯示器包括用來顯示例如個人計算機的信息、接收電視廣播和顯示廣告的所有顯示設(shè)備。
圖50B示出了照相機，其包括主體50101、顯示部分50102、圖象接收部分50103、操作按鍵50104、外接端口50105、快門50106等。
圖50C示出了計算機，其包括主體50201、機架50202、顯示部分50203、鍵盤50204、外部連接端口50205、指點鼠標(biāo)50206等。
圖50D示出了移動計算機，其包括主體50301、顯示部分50302、開關(guān)50303、操作鍵盤50304、紅外端口50305等。
圖50E示出了具有記錄介質(zhì)的便攜式圖像再現(xiàn)設(shè)備(具體地，DVD再現(xiàn)設(shè)備)，其包括主體50401、機架50402、顯示部分A50403、顯示部分B50404、記錄介質(zhì)(DVD等)讀取部分50405、操作按鍵(50406)、揚聲器部分50407等。
圖50F示出了護目鏡型顯示器，其包括主體50501、顯示部分50502和臂部分50503。
圖50G示出了攝像機，其包括主體50601、顯示部分50602、機架50603、外部連接端口50604、遙控接收部分50605、圖像接收部分50606、電池50607、音頻輸入部分50608、操作按鍵50609、目鏡部分50610等。
圖50H示出了移動電話，其包括主體50701、機架50702、顯示部分50703、音頻輸入部分50704、音頻輸出部分50705、操作按鍵50706、外部連接端口50707、天線50708等。
由此，本發(fā)明可以應(yīng)用到各種電子設(shè)備。
(實施例模式11)在本實施例模式中，參考圖53描述了移動電話的結(jié)構(gòu)實例。
顯示面板5310并入機架5300，以自由地連接和分開。根據(jù)顯示面板5310的尺寸，機架5300的形狀和尺寸可以適當(dāng)?shù)馗淖?。提供有顯示面板5310的機架5300安裝在印刷電路板5301中，以作為模塊裝配。
顯示面板5310通過FPC5311連接到印刷電板5301。在印刷電路板5301上形成揚聲器5302、麥克風(fēng)5303、傳送和接收電路5304、和包括CPU和控制器等的信號處理電路5305等。這種模塊、輸入裝置5306和電池5307相結(jié)合，保存在機架5309中。設(shè)置顯示面板5310的像素部分，以從形成在機架5309中的開口窗口可以看到。
通過利用TFT在同一基片上形成像素部分和一部分外圍驅(qū)動電路(在多個驅(qū)動電路中工作頻率低的驅(qū)動電路)，可以形成顯示面板5310；將一部分外圍驅(qū)動電路(在多個驅(qū)動電路中工作頻率高的驅(qū)動電路)形成在IC芯片中；和通過COG(玻璃上芯片)在顯示面板5310上安裝該IC芯片。或者，該IC芯片可以通過利用TAB(帶自動粘合)或印刷電路板連接到玻璃基片。注意，圖44A示出了這種顯示面板的結(jié)構(gòu)的實例，其中在同一基片上形成一部分外圍驅(qū)動電路作為像素部分，并且通過COG等安裝提供有另一部分驅(qū)動電路的IC芯片。通過使用上述的結(jié)構(gòu)，可以降低顯示器件的功耗，并且可以使移動電話每次充電的壽命變長。另外，可以實現(xiàn)移動電話的成本減少。
另外，為了進一步降低功耗，如圖44B和45A所示，可以利用TFT在基片上形成像素部分，所有的外圍驅(qū)動電路可以形成在IC芯片中，并且可以通過COG(玻璃上芯片)等在顯示面板上安裝IC芯片。圖2的像素結(jié)構(gòu)用作像素部分，并且非晶半導(dǎo)體膜用作晶體管的半導(dǎo)體層，由此降低了制造成本。
注意，在本實施例模式中描述的結(jié)構(gòu)是移動電話的實例，并且本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理不僅可以應(yīng)用到具有上述結(jié)構(gòu)的移動電話，也可以應(yīng)用到具有不同結(jié)構(gòu)的移動電話。
(實施例模式12)圖51示出了組合顯示面板5101和電路板5102的EL模塊。該顯示面板5101包括像素部分5103、掃描線驅(qū)動電路5104和信號線驅(qū)動電路5105。在電路板5102上形成控制電路5106、信號線驅(qū)動電路5107等。通過連接導(dǎo)線5108使顯示面板5101和電路板5102彼此連接。作為連接導(dǎo)線，可以使用FPC等。
通過利用TFT在同一基片上形成像素部分和一部分外圍驅(qū)動電路(在多個驅(qū)動電路中工作頻率低的驅(qū)動電路)可以形成顯示面板5101；將一部分外圍驅(qū)動電路(在多個驅(qū)動電路中工作頻率高的驅(qū)動電路)形成在IC芯片中；和通過COG(玻璃上芯片)等在顯示面板5101上安裝該IC芯片?？蛇x地，該IC芯片可以通過利用TAB(帶自動粘合)或印刷電路板安裝到顯示面板5101上。注意，圖44A示出了在同一基片上形成一部分外圍驅(qū)動電路作為像素部分且通過COG等安裝提供有另一部分驅(qū)動電路的IC芯片的結(jié)構(gòu)的實例。
另外，為了進一步降低功耗，可以在玻璃基片上利用TFT形成像素部分，所有的外圍驅(qū)動電路可以形成在IC芯片中，并且可以通過COG(玻璃上芯片)等在顯示面板上安裝該IC芯片。
優(yōu)選地是，在非晶半導(dǎo)體膜應(yīng)用于組成像素的晶體管的半導(dǎo)體層的情況下，利用TFT在基片上形成像素部分，將所有驅(qū)動電路形成在IC芯片中，并且通過COG(玻璃上芯片)將IC芯片安裝在顯示面板上。注意，圖44B示出了在基片上形成像素部分并通過COG等將提供有外圍驅(qū)動電路的IC芯片安裝在基片上的結(jié)構(gòu)的實例。
用上述的EL模塊可以實現(xiàn)EL電視接收機。圖52是示出EL電視接收機的主要結(jié)構(gòu)的方塊圖。調(diào)諧器5201接收視頻信號和音頻信號。通過視頻信號放大器電路5202，用來將從視頻信號放大器電路5202輸出的信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于紅、綠、藍每個顏色的彩色信號的視頻信號處理電路5203，和用來將視頻信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電路的輸入標(biāo)準(zhǔn)的控制電路5106，處理該視頻信號。該控制電路5106將信號輸出到掃描線側(cè)和信號線側(cè)中的每一個。在用數(shù)字方式驅(qū)動的情況下，可以使用在信號線側(cè)提供信號驅(qū)動電路5107以通過分成m個信號來提供輸入信號的結(jié)構(gòu)。
通過調(diào)諧器5201接收的音頻信號被傳送到音頻信號放大器電路5204，其輸出通過音頻信號處理電路5205提供給揚聲器5206。控制電路5207接收來自輸入部分5208的接收電臺(接收頻率)和音量控制數(shù)據(jù)，并將信號傳送到調(diào)諧器5201和音頻信號處理單元5205。
通過將圖51示出的EL模塊并入機架50001，如圖50A所示，可以實現(xiàn)TV接收機。通過EL模塊組成顯示部分50003。另外，適當(dāng)?shù)靥峁P聲器部分50004、視頻輸入端子50005等。
無庸置疑，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理還可以應(yīng)用到個人計算機的監(jiān)視器的電路部分、車站或機場的信息顯示面板、街道上的廣告板等。
在該實施例模式中，描述在將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用到顯示設(shè)備的情況下像素布局的結(jié)構(gòu)實例。
圖63示出了圖29示出的像素2917的像素布局。
圖63中的像素包括掃描線6301、導(dǎo)線6302、晶體管6307、電容器6308、像素電極6309、開關(guān)晶體管6310、6311和6312、第一信號線6318、第二信號線6319和電源線6320。
由電連接到晶體管6307的柵極端子的導(dǎo)線和一部分電源線6320形成電容器6308。晶體管6307的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)連接到電源線6320；其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到開關(guān)晶體管6312的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)和開關(guān)晶體管6311的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)；并且其柵極端子連接到開關(guān)晶體管6310的第一端子(源極端子和漏極端子中的一個)。開關(guān)晶體管6310的第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到第二信號線6319。開關(guān)晶體管6311的第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到第一信號線6318。開關(guān)晶體管6310和6311的柵極端子連接到掃描線6301。開關(guān)晶體管6312的柵極端子連接到導(dǎo)線6302且其第二端子(源極端子和漏極端子中的另一個)連接到像素電極6309。
注意，晶體管6307，電容器6308，開關(guān)晶體管6310、6311和6312，第一信號線6318，第二信號線6319，和電源線6320分別對應(yīng)于包括于圖29中的像素中的晶體管2907，電容器2908，開關(guān)2910、2911和2912，第一信號線2918，第二信號線2919，和電源線2920。在像素電極6309上形成包含有機化合物的層和反電極，并由此形成了圖29所示的發(fā)光元件2909。
注意，本發(fā)明的像素布局是一個實例，且本發(fā)明并不限于此。
本申請以2005年12月2日在日本專利局提交的日本專利申請序列號no.2005-350023為基礎(chǔ)，其全部內(nèi)容作為參考并入這里。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括晶體管；電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，其中該電流-電壓轉(zhuǎn)換元件電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；和放大器電路，其中該放大器電路通過控制所述晶體管的柵-源電壓來控制在所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電壓。
2.一種半導(dǎo)體器件，包括晶體管；電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，其中該電流-電壓轉(zhuǎn)換元件電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；和放大器電路，其中該放大器電路通過控制所述晶體管的柵極端子的電位來控制在所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電壓。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括晶體管；電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，其中該電流-電壓轉(zhuǎn)換元件電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；和放大器電路，其中該放大器電路通過控制所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個的電位來控制在所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生的電壓。
4.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；和放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的柵極端子。
5.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；電容器，其中該電容器的一個電極電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該電容器的另一個電極電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；和放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的柵極端子。
6.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的柵極端子；和電容器，其中該電容器的一個電極電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該電容器的另一個電極電連接到提供有電位的導(dǎo)線。
7.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，并且該晶體管的柵極端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線；和放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，并且該晶體管的柵極端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線；電容器，其中該電容器的一個電極電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該電容器的另一個電極電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個；和放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個。
9.一種半導(dǎo)體器件，包括電流-電壓轉(zhuǎn)換元件；晶體管，其中該晶體管的源極端子和漏極端子中的一個電連接到所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件，并且該晶體管的柵極端子電連接到提供有電位的導(dǎo)線；放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該放大器電路的輸出端子電連接到所述晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個；和電容器，其中該電容器的一個電極電連接到所述晶體管的柵極端子，并且該電容器的另一個電極電連接到提供有電位的導(dǎo)線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
15.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述放大器電路為運算放大器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
20.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
21.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
22.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
23.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
24.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
25.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
26.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
27.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中所述電流-電壓轉(zhuǎn)換元件為電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，其能夠降低晶體管特性變化的影響，即使在負(fù)載的電壓－電流特性改變時也能提供預(yù)定的電流，并且即使信號電流的量很小時也可以充分地提高信號的寫速度。在該半導(dǎo)體器件中，電流－電壓轉(zhuǎn)換元件和晶體管串聯(lián)連接；且放大器電路檢測當(dāng)電流流到電流－電壓轉(zhuǎn)換元件時施加的電壓，并根據(jù)該電壓設(shè)定晶體管的柵－源電壓。因此，由于該放大器電路具有低輸出阻抗，所以即使信號電流的量小時，也可以充分地提高信號的寫速度。
文檔編號G09G3/20GK101013558SQ20061006426
公開日2007年8月8日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者木村肇 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所