CN100449593C - 用于驱动电流负载器件的半导体器件，以及显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动电流负载器件的半导体器件，它包括电流镜像电路单元和V-I转换单元，其恒流电路是由六个V-I转换电路块组成的，每一个电路块具有不同的输出电流。在电流镜像电路单元，第一和第二晶体管的源极连接到电源电极，并且第一和第二晶体管的栅极连接在一起。第二晶体管的源极是输出引脚。进而，V-I转换单元将流控电压输入到运算放大器的非反相输入引脚，该引脚连接到可变电阻器的引脚，而可变电阻器的另一个引脚接地。对于运算放大器的输出引脚，漏极连接到第一晶体管的漏极，并且源极连接到与可变电阻器的另一个引脚相连的第三晶体管的栅极。

Description

用于驱动电流负载器件的半导体器件，以及显示设备
技术领域
本发明涉及用于驱动为诸如有机电致发光元件等电流驱动元件提供电流的电流负载器件的半导体器件，以及具有该半导体器件的显示设备。特别地，本发明涉及具有恒流电路的半导体器件，以及显示设备。
背景技术
有机EL(电致发光)显示设备具有有机EL元件，该元件是自发射的并且具有快速发光响应，有机EL(电致发光)显示设备具有诸如体积薄、重量轻、宽视角和优良的运动图像显示功能等特征。图1为框图，示出了有机EL显示设备的结构。如图1所示，对于无源矩阵(PM)型有机EL显示设备，显示单元100中的每一个像素101包括有机EL元件110和诸如扫描线112和数据线111等布线，而对于有源矩阵(AM)型有机EL显示设备，显示单元100中每一个像素101形成为除了具有有机元件110和诸如扫描线112和数据线111等布线以外，还具有像素电路113，用于为该有机EL元件110提供电流。
该有机EL显示设备执行水平扫描，根据来自水平扫描电路103的信号，在每一个线上选择有机EL元件110或像素电路113。然后，在线选中期间，经由数据线111，为所选线上的每个有机EL元件110或每个像素电路113提供了来自有机EL显示设备驱动电路每一个输出端的合适的电压或电流。流经有机EL元件110的电流是根据所提供的电压或电流来决定的，并且有机EL元件110的照明亮度经过了调整，并且显示出了图像。因此，有机EL元件110的照明亮度是由为有机EL元件110所施加的电压值或所提供的电流值来决定的。另外，对于有机EL元件110来说，照明亮度和所提供的电流之间存在线性关系，并且照明亮度和所施加的电压之间存在非线性关系。
常规有机EL元件具有随着发光时间的流逝元件老化，并且随着发光时间的流逝对应所施加电压的亮度下降的问题。不过，由于对应所提供电流的亮度的时间变化小于对应所施加电压的亮度的时间变化，因此为有机EL元件提供电流的驱动方法能够保持比为有机EL元件施加电压的方法更高的显示质量。
为了抑制上述AM型有机EL显示设备显示质量的恶化，要根据其设计使驱动晶体管提供的电流提供给像素电路133并向有机EL元件110供应电流是很重要的，即使是在每一个像素101中的驱动晶体管的电流属性不相同的情况下。图2为电路图，示出了电压写入和电流驱动像素电路。图2所示的电压写入和电流驱动型像素电路133a经由数据线111被施以来自外部驱动电路的电压。在此像素电路133a的驱动晶体管114属性从一个像素到另一个像素变化的情况下，提供给有机EL元件110的电流也从一个像素到另一个像素变化，并且有机EL元件110的发光亮度也从一个像素到另一个像素变化。在有机EL元件110的发光亮度从一个像素到另一个像素不相同的情况下，则在显示图像中就会产生非均匀性，并且因此使显示质量恶化。
另一方面，从外部驱动电路经由数据线111为电流写入和电流驱动型的像素电路提供电流。图3为电路图，示出了电流写入和电流驱动型像素电路。对于像素电路113b，在驱动晶体管114的栅极和漏极被控制线115所短路的情况下，换句话说，在开关117至119是on(连续)的情况下，由数据线111所提供的电流被存储起来，并且接着，开关117至119不是on，开关120通过控制线116导通，并且所存储的电流流到有机EL元件。这样，通过为像素电路提供电流拷贝电路，可以使用一个驱动晶体管来执行电流记录和电流输出，并且因此，由于驱动晶体管属性的无规律性，供应给有机EL元件的电流的变化就会减少，并且显示质量得到改善。
用于输出对应于图3所示的电流写入和电流驱动型像素电路113b的电流的驱动电路，可以是这样一种驱动电路，即根据梯度提供有大量的电流拷贝电路(例如，参考文献K.Abe等人的“16-1：A Poli-Si TFT6-bit Current Data Driver for Active Matrix Organic Light Emitting DiodeDisplays”(用于有源矩阵有机发光二极管显示的多晶硅TFT六比特位电流数据驱动器)，EURODISPLAY 2002Proceeding，pp.279-281。图4为框图，示出了在K.Abe等人的“16-1：A Poli-Si TFT 6-bit Current DataDriver for Active Matrix Organic Light Emitting Diode Displays”(用于有源矩阵有机发光二极管显示的多晶硅TFT六比特位电流数据驱动器)，EURODISPLAY 2002 Proceeding，pp.279-281中所述的驱动电路的操作。如图4所述，驱动电路128提供与由参考电流源127所提供的参考电流类型具有相同数目的电流拷贝电路。换句话说，在其中从参考电流源127输出n(其中n为自然数)个类型参考电流的情况下，驱动电路具有n个电流拷贝电路。另外，这些n个电流拷贝电路并联连接。驱动电路128具有电流记录状态和电流输出状态，并且在电流记录状态期间，在栅极和漏极间发生短路的情况下，参考电流i从参考电流源127被提供给电流拷贝电路的输出晶体管121，并且此时输出晶体管121的栅极电压(对应于参考电流i的电压)被电容器129所记录。另一方面，在电流输出状态期间，输出晶体管121的栅极和漏极之间短路得到解决，并且通过从电容器129输入对应于输出晶体管121的参考电流i的电压，可以从输出晶体管121输出与参考电流i具有相同大小的电流。
因此，对于驱动电路128，为电流拷贝电路提供相互不同的参考电流，并且参考电流被记录在每个电流拷贝电路中。然后，当使驱动电路128处于电流输出状态下，有或没有电流从每一个电流拷贝电路输出可以根据从外部单元输入的显示数字数据，通过对每一个电流拷贝电路的开关元件130转为on状态或off(不连续)状态来确定。以这种方式，通过将驱动电路128中的每一个电流拷贝电路的电流输出组合起来，可以从驱动电路输出预定的电流。例如，在驱动电路128具有三个电流拷贝电路，并且每一个电流拷贝电路具有i0～i2三种类型参考电流其每个电流比差两倍的情况下，每一个电流拷贝电路将输出三种类型参考电流i0～i2，其每个电流比差两倍。然后，通过组合每一个电流拷贝电路的开关元件130的开或关的状态，就组合了输出电流i0～i2，并且包括电流为0的情况，可以输出8种类型的电流。现在，显示单元的每一个数据线131都有驱动电路128，并且每一个驱动电路128的输出电流经由数据线131被供应给像素电路。
进而，日本未审专利申请公开2000-293245提供一种恒流电路，用于提供存储有适当电流比的多个参考电流，来作为参考电源用于向驱动电路输出参考电流。图5为电路图，示出了日本未审专利申请公开2000-293245中所述的恒流电路。如图5所示，恒流电路的电路结构能够为用于有机EL元件显示设备的驱动电路产生多个参考电流，并且包括例如CMOS运算放大器的运算放大器122、由晶体管Tr101和阻值为Rc的电阻器123所形成的V-I转换单元124、以及由镜像晶体管Tr102和电流源晶体管Tr103～Tr105形成的电流镜像电路单元125。
该恒流电路的V-I转换单元124用于将电流i(＝Vin/Rc)输出到晶体管Tr101、Tr102和电阻器123，电流i是通过用输入到运算放大器122的非反相输入引脚的电压Vin除以电阻器元件123的电阻值Rc而得到的。此时，在电流镜像电路单元125中，晶体管Tr102～Tr105的栅极和源极间的电压是相等的，并且因此三个电流源晶体管Tr103～Tr105输出的电流由到镜像晶体管Tr102的电流量之比，以及流到镜像晶体管Tr102的电流来决定的。因此例如，在三个晶体管Tr103～Tr105的沟道长度与镜像晶体管Tr102的沟道长度一样，并且沟道宽度被做成分别等于、二倍于和四倍于镜像晶体管Tr102的沟道宽度的情况下，然后从电流源晶体管Tr103～Tr105输出的电流i1～i3将分别等于、二倍于和四倍于流到镜像晶体管Tr2的电流i(＝Vin/Rc)。
不过，下面将要讲述上述有关技术所存在的问题。日本未审专利申请公开2000-293245中所述的恒流电路中的输出电流是由镜像晶体管Tr102的电流量和电流源晶体管Tr103～Tr105的电流量之比来确定的，但是即使通过改变电流源晶体管Tr103～Tr105的沟道宽度来设定每一个晶体管的电流量之比，则由于制造过程等原因，电流量也可能没有遵循设计要求。在这种情况下，由于电流源晶体管输出的电流不同于指定的电流比，因此会出现根据该输出电流所生成的驱动电路输出电流的精度下降的问题。
特别是，低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)和无定形硅薄膜晶体管(a-Si TFT)等具有更严重的电流属性无规律性，并且当使用这些晶体管来形成恒流电路时，精度会恶化得更严重。
因此，恒流电路是这样一种设备，即通过提供多个电流镜像电路和调整每一个电路的输入电压，则因晶体管属性的无规律性而导致的输出电流比的无规律性可以得到调整。图6为电路图，示出了能够调整输出电流比的常规的恒流电路。该恒流电路126具有六个具有不同输出电流的电路块I0～I5，它们相互并联连接。并且，电路块10的P型晶体管Tr121_I0和晶体管Tr122_I0的源极引脚连接到源电极VDD，并且晶体管Tr121_I0与晶体管Tr122_I0的栅极引脚相互连接起来并连接到晶体管Tr101_I0的漏极引脚，并且第一数据引脚连接到外部源极，并且源极引脚连接到地电极GND。进而，晶体管Tr122_I0的漏极引脚成为输出引脚。除了晶体管的沟道宽度是与输出电流比相对应的宽度的情况，例如，两倍、四倍、八倍、16倍或32倍于电流块I0的晶体管的沟道宽度，恒流电路126中的电路块I1～I5与电路块I0一样。
恒流电路126有电源电势施加于电源电极VDD，并且有负电源电势施加于接地电极GND，并且与此同时，来自外部电源的电压VR被输入到晶体管Tr123的栅极引脚。这样，电路块I0中的晶体管Tr123就产生了对应于电压VR0的电流i0。该电流i0流到与晶体管Tr123相连的晶体管Tr121。进而，由于大小以及晶体管Tr122的栅极和源极之间的电压与晶体管Tr121的相同，相同的电流i0也流到晶体管Tr122。因此，电流i0从电路块I0输出。电路块I1～I5的操作与电路块I0的那些操作一样，因此，在晶体管属性没有规律的情况下，通过使输入电压VR0～VR5相等，就可以以预定的比率来输出电流i0～i5，例如，i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32。不过，在晶体管Tr121、Tr122和Tr123的属性有规律的情况下，就无法获得按照设计的电流比，并且因此，使用恒流电路126就可以调整输入电压VR0～VR5，以便电流i0～i5成为所设计的值。
一般地，用于驱动例如有机EL元件的显示元件的电流负载器件的半导体器件对于每一个R、G和B都具有这种类型的恒流电路，并且在调整了恒流电路中的电流比之后，从电路和RGB(白平衡)输出的参考电流之间的平衡得到调整。在如图6所示的恒流电路126中，由于该参考电流和白平衡的调整是通过调整输入电压VR0～VR5来执行的，因此存在电流i0～i5的电流比容易偏离所设计的值的问题，并且保持在该电流比的情况下，参考电流和白平衡就难以调整。
发明内容
因此，本发明的目标是提出一种用于驱动电流负载器件的半导体器件，以及具有该半导体器件的显示设备，其中电流可以以高精度来输出，即使在晶体管属性无规律的情况下，并且可以容易对输出参考电流进行调整。
根据本发明的一个方面，用于驱动电流负载器件的半导体器件包括：具有一或多个电流负载元件的电流负载器件；输出n(其中n为自然数)个类型参考电流的一或多个恒流电路，每个恒流电路具有n个压-流转换电路，该压-流转换电路被输入流控电压并输出对应流控电压的参考电流，流控电压与输入到属于相同恒流电路的压-流转换电路中的流控电压相同；以及一个或多个驱动电路，根据从每个恒流电路输出的参考电流来将电流输出到电流负载器件。
根据本发明，可以通过为恒流电路提供n个压-流转换电路来进行每个恒流电路的电流调整，因此可以限制由于晶体管属性的无规律性而导致的电流输出的变化，并且可以输出具有高精度的多个电流。进而，由于共用流控电压被输入到恒流电路中的所有压-流转换电路，在保持从恒流电路中的n个压-流转换电路输出的电流比的情况下能够很容易地执行所有输出电流的增/减。结果，通过为显示设备的显示单元的每一个颜色提供恒流电路，每一个颜色的亮度调整和白平衡的调整就会变得容易。
压-流转换电路可以包括，例如，晶体管；电阻器，其中参考电势被施加到电阻器的一个的引脚并且另一个引脚被连接到晶体管；以及运算放大器，具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚，另一个输入引脚被连接到电阻器的另一个引脚，以及具有连接到晶体管的栅极的输出引脚，其中流控电压被输入到恒流电路中的运算放大器，并且基于流控电压和电阻器的电阻值的电流从晶体管输出。
进而，压-流转换电路可以具有电流镜像电路，参考电流从电流镜像电路输出。因此，由于不容易受到外部噪声等的影响，参考电流可以以高精度来输出。
进而，压-流转换电路可进一步包括，例如，晶体管，用于为电流镜像电路提供电流；电阻器，其中电阻器的一个引脚接地而另一个引脚连接到晶体管上；以及运算放大器，其具有一对输入引脚连，流控电压输入到其中一个输入引脚，另一个引脚连接到电阻器的另一个引脚，并且具有连接到晶体管的栅极的输出引脚，其中流控电压被输入到恒流电路中的运算放大器，并且基于流控电压和电阻器的电阻值的电流被从该晶体管提供给电流镜像电路。
可选情况下，压-流转换电路可进一步包括，例如，电阻器，其中电阻器一个引脚接地，而另一个引脚连接到电流镜像电路；以及运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个引脚，另一个引脚连接电阻器的另一个引脚，以及具有连接到电流镜像电路栅极的输出引脚，其中流控电压被输入到恒流电路中的运算放大器，并且基于流控电压和该电阻器的电阻值的电流流到电流镜像电路。
电阻器可以是可变电阻器，并且通过改变这些可变电阻器的值，从每个压-流转换电路输出的参考电流可以得到调整。因此，从每个压-流转换电路输出的参考电流比可以容易被调整。
进而，可以为运算放大器提供用于校正输入端的偏移电压的偏移抵消电路。因此，例如，通过组合其中提供有偏移抵消电路以及有较高绝对精度的电阻的运算放大器，具有预定电流比的多个恒流输出可以不经过调整就输出。结果，可以通过简化工作处理来实现低价显示设备。进而，在所提供的电阻器具有较差的绝对精度但是具有较好的相对精度的情况下，只要通过调整输入电压就可以获得所设计的输出电流。换句话说，不需要调整电流比，并且由于只有白平衡需要调整，因此可以省略调整电流比的工作。
进而，对于电流镜像电路，优选情况下使用共发共基型电流镜像电路。因此，甚至在电源波动和电流负载波动发生的情况下也可以获得恒流输出，并且因此可以获得具有高精度的电流输出。
另一方面，压-流转换电路具有电流拷贝电路，并且参考电流可以从电流拷贝电路输出。因此，电流拷贝电路中的晶体管执行电流存储和电流输出两种操作，并且因此晶体管属性的不规律性不会影响输出电流，并且可以输出具有高精度的多个电流。
压-流转换电路可进一步包括，例如，晶体管，用于为电流拷贝电路提供电流；电阻器，其中电阻器的一个引脚接地，而另一个引脚连接晶体管；以及运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚，另一个输入引脚连接到电阻器的另一个引脚，以及具有连接到晶体管的栅极的输出引脚，其中流控电压被输入到恒流电路中的运算放大器，并且基于每个流控电压和电阻器的电阻值的电流从该晶体管被提供给电流拷贝电路。
可选情况下，压-流转换电路进一步包括，例如，电阻器，其中电阻器的一个引脚接地，而另一个引脚连接到电流拷贝电路；以及运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚，另一个输入引脚连接到电阻器的另一个引脚，以及具有连接到电流拷贝电路栅极的输出引脚，其中流控电压被输入到恒流电路中的运算放大器，并且基于流控电压和电阻器的电阻值的电流流到电流拷贝电路。
电阻器可以是可变电阻器，并且通过改变这些可变电阻器的值，从每个块输出的参考电流可以得到调整。进而，可以为运算放大器提供用于校正输入端偏移电压的偏移抵消电路。
进而，为压-流转换电路提供了一对电流拷贝电路，并且该对电流拷贝电路可以在每一个设定的时间周期交替执行电流记录操作和电流输出操作。因此，可以不断地执行电流输出操作。
进而，对于电流拷贝电路，优选情况下使用共发共基型电流拷贝电路。因此，甚至在电源波动和电流负载波动发生的情况下也可以获得恒流输出，并且因此可以获得具有高精度的电流输出。
用于驱动电流负载器件的半导体器件中使用的电流负载器件可以是例如有机EL元件。
有关本发明的显示设备可以使用有机EL元件作为电流负载器件，具有用于驱动电流负载器件的上述半导体器件。使用本发明，电流可以从用于驱动电流负载器件的半导体器件以高精度输出到电流负载器件，同时没有显示的无规律性，因此，可以显示高质量的图像。另外，通过为显示单元的每一种颜色的结构提供恒流电路，能更容易地调整白平衡。
根据本发明，通过在用于驱动电流负载器件的半导体器件的恒流电路上提供n个V-I转换电路，可以以良好的精度来输出n个类型参考电流，甚至在电路中所提供的晶体管的属性具有无规律性的情况下，并且另外，通过为在例如有机EL显示设备的发光显示设备的显示单元上构建的每一个颜色提供电流电路，并且通过将共用电压输入到每个恒流电路中的所有V-I转换电路，可以容易地执行参考电流的增/减和白平衡的调整。
附图说明
图1为框图，示出了有机EL显示设备的结构；
图2为电路图，示出了电压写入和电流驱动型像素电路；
图3为电路图，示出了电流写入和电流驱动型像素电路；
图4为框图，示出了在K.Abe等人的“16-1：A Poli-Si TFT 6-bitCurrent Data Driver for Active Matrix Organic Light Emitting DiodeDisplays”(用于有源矩阵有机发光二极管显示的多晶硅TFT六比特位电流数据驱动器)，EURODISPLAY 2002Proceeding，pp.279-281中所述的驱动电路的操作；
图5为电路图，示出了日本未审专利申请公开2000-293245中所述的恒流电路；
图6为电路图，示出了常规的恒流电路；
图7为电路图，示出了根据本发明第一实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件提供的恒流电路；
图8示出了根据本发明第一实施例的从为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路所输出的参考电流值；
图9示出了根据本发明第一实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的输出电流值，其中横轴表示梯度，纵轴表示电流值；
图10为电路图，示出了根据本发明第二实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路；
图11A为电路图，示出了根据本发明第一实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流镜像电路单元，并且图11B为电路图，示出了根据本发明第三实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流镜像电路单元；
图12A示出了具有输出电流属性的模拟电路，并且图12B示出了使用图12A中所示电路的模拟结果，其中横轴表示负载电压，纵轴表示输出电流；
图13A为电路图，示出了根据本发明第四实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的V-I转换单元的运算放大器，并且图13B为该运算放大器的时序图；
图14A为电路图，示出了根据本发明第五实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元，并且图14B为该电流拷贝电路单元的时序图；
图15为电路图，示出了根据本发明第六实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元；
图16A为电路图，示出了根据本发明第七实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元，并且图16B为该电流拷贝电路单元的时序图；以及
图17为电路图，示出了根据本发明第八实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元。
具体实施方式
下面将参考附图来详细讲述有关本发明实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件。
第一实施例
首先，来讲述根据本发明第一实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件。根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到该驱动电路的恒流电路，并且该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图7为电路图，示出了根据本实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件提供的恒流电路。如图7所示，根据本实施例的恒流电路1包括电路块I0～I5，它们是V-I(电压-电流)转换电路，并且相互并联连接。这六个V-I转换电路块I0～I5具有电流镜像电路单元2和V-I转换单元3，并且分别输出不同的电流。
为V-I转换电路块I0的电流镜像电路2提供了两个P型晶体管，晶体管Tr1_I0和晶体管Tr2_I0，并且为V-I转换单元3提供了运算放大器4、N型晶体管Tr3_I0和能够调整电阻值r的可变电阻Rv。另外，晶体管Tr1_I0和Tr2_I0的源极引脚连接到电源电极VDD，并且栅极引脚相互连接起来，并且还连接到晶体管Tr1_I0的漏极引脚。该晶体管Tr1_I0的漏极引脚连接到晶体管Tr3_I0的漏极引脚，晶体管Tr3_I0的源极引脚连接到可变电阻器Rv的另一个引脚，其中可变电阻器Rv的一侧的引脚连接到接地电极GND。进而，流控电压Vc被输入到运算放大器4的非反相引脚，并且非反相引脚连接到可变电阻Rv的另一个引脚，并且其输出引脚连接到晶体管Tr3_I0的栅极引脚。另外，晶体管Tr2_I0的源极引脚成为恒流电路的输出引脚。该恒流电路1中的V-I转换电路块I1～I5的电流结构和连接与上述的V-I转换电路块I0的相同。现在，在为有机EL显示设备提供了根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的情况下，在用于形成显示单元的玻璃板上提供了除可变电阻Rv之外的部分，并且为除显示单元之外的部分提供了可变电阻Rv。
接下来，讲述根据本实施例的恒流电路1的晶体管大小。相同电路块中的P型晶体管Tr1和Tr2具有相同的沟道长度L和沟道宽度W，并且因此电流镜像电路2中的电流比为1。进而，在不同电路块的情况下，晶体管Tr1和Tr2的沟道宽度W互不相同，并且，将晶体管Tr1的沟道宽度W记为WTr1，将晶体管Tr2的沟道宽度W记为WTr2，则它们的比率为WTr1_I0∶WTr1_I1∶WTr1_I2∶WTr1_I3∶WTr1_I4∶WTr1_I5＝WTr2_I0∶WTr2_I1∶WTr2_I2∶WTr2_I3∶WTr2_I4∶WTr2_I5＝1∶2∶4∶8∶16∶32。现在，对于所有的电路块而言，晶体管Tr1和Tr2的沟道长度L是一样的。
另一方面，V-I转换单元3的N型晶体管Tr3的沟道宽度WTr3是WTr3_I0∶WTr3_I1∶WTr3_I2∶WTr3_I3∶WTr3_I4∶WTr3_I5＝1∶2∶4∶8∶16∶32。现在，对于所有的电路块而言，晶体管Tr3的沟道长度L是一样的。
图8示出了从根据本发明第一实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路所输出的参考电流值。对于根据本实施例的驱动半导体器件的恒流电路1，相同电路块中的晶体管Tr1和Tr2的沟道长度L和沟道宽度W是相等的，并且另外，V-I转换电路块I0～I5中的晶体管的沟道宽度W之比为WTr1_I0∶WTr1_I1∶WTr1_I2∶WTr1_I3∶WTr1_I4∶WTr1_I5＝WTr2_I0∶WTr2_I1∶WTr2_I2∶WTr2_I3∶WTr2_I4∶WTr2_I5＝1∶2∶4∶8∶16∶32，并且因此，如图8所示，这样可以输出6种类型的参考电流，其中V-I转换电路块I0～I5中的输出电流i0～i5之比为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32。
如图4所示的驱动电路可以用作根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的驱动电路。图9示出了根据本发明第一实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的输出电流值，其中横轴表示梯度，纵轴表示电流值。例如，通过组合恒流电路1和具有六个电流拷贝电路其每一个能够提供从该恒流电路1输出的六个输出电流i0～i5的驱动电路，并且进一步通过输入6位显示数字数据，可以实现如图9所示的64级(从0级到63级)电流输出。进而，通过在有机EL显示设备上提供用于驱动电流负载器件的半导体器件，可以实现能够进行64级显示的有机EL显示设备。
接下来，讲述被提供给根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的恒流电路1的操作。根据本实施例，电源电势被施加于电源电极VDD，并且当将负电源电势施加于接地电极GND时，流控电压Vc被输入到运算放大器4的非反相输入引脚。因此，由可变电阻器Rv0～Rv5的电阻值r0～r5和流控电压Vc所决定的电流i，流到V-I转换单元3。例如，在V-I转换电路块I0的情况下，电压从运算放大器4输出到晶体管Tr3_I0的栅极引脚，从而电流i0(＝Vc/r0)流到晶体管Tr3_I0。因此，流到晶体管Tr3_I0的电流i0(＝Vc/r0)会流到电流镜像电路单元2的晶体管Tr1_I0，并且晶体管Tr1_I0的栅极和源极间电压成为对应于电流i0的电压。此时，晶体管Tr2_I0被施加以相等的电势，其栅极引脚连接到晶体管Tr1_I0的栅极引脚，晶体管Tr2_I0的栅极和源极间电压变成等于晶体管Tr1_I0的栅极和源极间电压。对于根据本实施例的恒流电路1，由于晶体管Tr1_I0和晶体管Tr2_I0的大小相等，因此电流i0还流到晶体管Tr2_I0，因此，电流i0从V-I转换电路块I0输出。恒流电路1中的V-I转换电路块I1～I5的操作与上述V-I转换电路的那些操作相同。
因此，对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，V-I转换电路块I0～I5中的可变电阻器Rv0～Rv5的电阻r0～r5被事先设定为r0∶r1∶r2∶r3∶r4∶r5＝32∶16∶8∶4∶2∶1，这样V-I转换电路块I0～I5中的输出电流i0～i5的比率成为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝(Vc/r0)∶(Vc/r1)∶(Vc/r2)∶(Vc/r3)∶(Vc/r4)∶(Vc/r5)＝1∶2∶4∶8∶16∶32。由于运算放大器4的偏移电压的影响，并且由于电流镜像电路单元2的晶体管Tr1和晶体管Tr2之间的属性的无规律性，此时可能存在无法获得所设计的电流比率的情况。在这种情况下，如果将根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件提供给有机EL显示设备，则在测量流到有机EL元件的电流或显示屏幕的亮度时，通过调整电阻r0～r5，输出参考电流i0～i5可以得到所设计的值。
然后，将由恒流电路1输出的六种类型的参考电流i0～i6每个都供应给驱动电路的电流拷贝电路。进而，在驱动电路中，通过将提供给电流拷贝电路的在on状态和在off状态的开关元件组合起来，可以将由电流拷贝电路输出的电流i0～i6组合起来，并且包括电流为0的情况在内，有64种类型的电流输出。现在，这些电流经由数据线被供应给像素电路。
对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，由于共用流控电压Vc被输入到V-I转换电路块I0～I5的所有运算放大器4，因此在可变电阻器Rv0～Rv5的电阻r0～r5得到调整以及由V-I转换电路块I0～I5输出的电流i0～i5的比率被设为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32之后，所有电流都能够容易地增/减，同时保持了参考电流i0～i5的比率。因此，例如，在有机EL显示设备的显示单元由RGB组成的情况下，通过提供对应于每一个R、G和B的三个恒流电路1，并且通过为对应于每一个R、G和B的驱动电路提供来自每个恒流电路1的参考电流i0～i5，则所有电流都能够容易地增/减，而没有改变每一个RGB颜色的参考电流i0～i5的比率。结果，可以容易地执行调整RGB间的输出电流平衡，换句话说，调整白平衡。
现在，对于本实施例，讲述了参考电流的输出个数为6并且电流比率为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32的情况，不过，本发明并不限于此，并且可以适当地设置输出个数和电流比率，并且即使输出个数和电流比率被改变的情况下，也可以获得等价于本实施例的那些效果。
第二实施例
接下来，讲述有关本发明第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件。根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到该驱动电路的恒流电路，并且与第一实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图10为电路图，示出了根据本发明第二实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路。上述的第一实施例被讲述为在V-I转换单元3中具有N型晶体管Tr3、运算放大器4和能够调整电阻值的可变电阻器Rv0～Rv5的恒流电路1，但是根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的恒流电路11在V-I转换单元13上没有提供N型晶体管，并且替代地使用电流镜像电路单元12的P型晶体管Tr11和Tr12。所有其他结构和操作与上述第一实施例的结构和操作一样。下面来讲述恒流电路11。
如图10所示，恒流电路11具有电流镜像电路单元12和V-I转换单元13，并且六个V-I转换电路块I0～I5相互并联连接，它们分别输出各种不同的电流。使用该恒流电路11的V-I转换块I0，P型晶体管Tr11_I0和晶体管Tr12_I0的源极引脚连接到电源电极VDD，并且晶体管Tr11_I0和Tr12_I0的栅极引脚相互连接，还连接到运算放大器14的输出引脚。进而，流控电压Vc被输入到运算放大器14的反相输入引脚，并且非反相输入引脚连接到信号线15，晶体管Tr11_I0的漏极引脚与可变电阻器Rv0的一侧引脚相连。进而，可变电阻Rv0的另一侧引脚连接到接地电极GND。然后，晶体管Tr12_I0的源极引脚成为恒流电路的输出引脚。对于V-I转换电路块I0，电流镜像电路单元12包括晶体管Tr11_I0和晶体管Tr12_I0，并且V-I转换单元13包括运算放大器14、可变电阻器Rv和晶体管Tr11_I0。该恒流电路11的V-I转换电路块I0～I5的结构和连接与上述的V-I转换电路块I0的结构和连接是一样的。现在，在为有机EL显示设备提供根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的情况下，与上述的第一实施例类似，在形成显示单元的玻璃板上提供了除可变电阻器Rv之外的部分，并且为除显示单元之外的部分提供了可变电阻器Rv。
接下来，讲述恒流电路11的晶体管大小。相同的V-I转换电路块中的P型晶体管Tr11和Tr12具有相同的沟道长度L和沟道宽度W，并且因此电流镜像电路单元12中的电流比为1。进而，在不同电路块的情况下，晶体管Tr11和Tr12的沟道宽度W互不相同，并且，将晶体管Tr11的沟道宽度W记为WTr11，将晶体管Tr12的沟道宽度W记为WTr12，则它们的比率为WTr11_I0∶WTr11_I1∶WTr11_I2∶WTr11_I3∶WTr11_I4∶WTr11_I5＝WTr12_I0∶WTr12_I1∶WTr12_I2∶WTr12_I3∶WTr12_I4∶WTr12_I5＝1∶2∶4∶8∶16∶32。现在，对于所有的电路块而言，晶体管Tr11和Tr12的沟道长度L是一样的。
接下来，讲述恒流电路11的操作。根据本实施例，电源电势被施加于电源电极VDD，并且当将负电源电势施加于接地电极GND时，流控电压Vc被输入到运算放大器14的非反相输入引脚。因此，由可变电阻器Rv0～Rv5的电阻值r0～r5和流控电压Vc所决定的电流i，流到V-I转换单元13。例如，在V-I转换电路块I0的情况下，电压从运算放大器14输出到晶体管Tr11_I0的栅极引脚以便电流i0(＝Vc/r0)流到晶体管Tr11_I0，并且电流i0(＝Vc/r0)流到晶体管Tr11_I0。这样，与上述的第一实施例类似，由于晶体管Tr12_I0大小和栅极和源极间电压与晶体管Tr11_I0的相等，电流i0还流到晶体管Tr12_I0，因此，电流i0从V-I转换电路块I0输出。恒流电路1中的V-I转换电路块I1～I5的操作与上述V-I转换电路块I0的相同。
因此，对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，可变电阻器Rv0～Rv5的电阻r0～r5被事先设定为r0∶r1∶r2∶r3∶r4∶r5＝32∶16∶8∶4∶2∶1，这样V-I转换电路块I0～I5中的表示为i0～i5的输出电流比率成为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝(Vc/r0)∶(Vc/r1)∶(Vc/r2)∶(Vc/r3)∶(Vc/r4)∶(Vc/r5)＝1∶2∶4∶8∶16∶32。由于运算放大器14的偏移电压的影响，或者由于电流镜像电路单元12的晶体管Tr11和晶体管Tr12之间的属性的无规律性，此时可能存在无法获得所设计的电流比率的情况。在这种情况下，如果将根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件提供给有机EL显示设备，则在测量流到有机EL元件的电流或显示屏幕的亮度时，通过调整电阻r0～r5，输出电流可以得到所设计的值。
对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，由于共用流控电压Vc被输入到V-I转换电路块I0～I5的所有运算放大器14，因此在可变电阻器Rv0～Rv5的电阻r0～r5得到调整以及由V-I转换电路块I0～I5输出的电流i0～i5的比率被设为i0∶i1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32之后，所有电流都能够容易地增/减，同时保持了电流的比率。因此，例如，在有机EL显示设备的显示单元由RGB组成的情况下，通过提供对应于每一个R、G和B的三个恒流电路11，并且通过为对应于RGB的驱动电路提供来自恒流电路11的参考电流i0～i5，则所有电流都能够进行增/减，而没有改变RGB每一个颜色的参考电流i0～i5的比率。结果，可以容易地调整白平衡。进而，根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件不需要N型晶体管，并且因此简化了电路，并且可以使电路形成区域更小一些。
根据上述第一和第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件是以使用P型晶体管输出电流的恒流电路的情况来讲述的，不过，本发明并不限于此，并且例如，通过将恒流电路改变为如下所示的电路结构，还可以将电流考虑进来。
在考虑电流的情况下，例如，对于第一实施例的恒流电路11，将晶体管Tr1和Tr2改为N型晶体管，并且将晶体管Tr3改为P型晶体管。然后，运算放大器4的反相输入引脚和非反相输入引脚反过来连接，并且负电源电势被施加于电源电极VDD，电源电势被施加于接地电极GND。进而，对于第二实施例的恒流电路21，晶体管Tr11和Tr12被改为N型晶体管，并且运算放大器14的反相输入引脚和非反相输入引脚反过来连接，并且负电源电势被施加于电源电极VDD，电源电势被施加于接地电极GND。
第三实施例
接下来，讲述有关本发明第三实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件。根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到驱动电路的恒流电路，并且与第一和第二实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图11A为电路图，示出了根据本发明第一实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流镜像电路单元2，并且图11B为电路图，示出了根据本发明第三实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流镜像电路单元。根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件使用共发共基型电流镜像电路，而不是在上述第一实施例中使用的一般电流镜像电路。除了该电流镜像电路单元的电路结构以外，结构上述第一实施例的电路结构一样。下面只讲述恒流电路的电流镜像电路单元32。
如图11A所示，对于第一实施例的恒流电路的电流镜像电路单元2，P型晶体管Tr1和Tr2的源极引脚连接到电源电极VDD，并且栅极引脚相互连接起来并且还连接到晶体管Tr1的漏极引脚。另一方面，如图11B所示，本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件中的恒流电路的电流镜像电路单元是共发共基型电流镜像电路，并且P型晶体管Tr33和Tr34被插在P型晶体管Tr31和Tr32的源极引脚和电源电极VDD之间。换句话说，晶体管Tr33和Tr34的源极引脚连接到电源电极VDD，并且晶体管Tr33和Tr34的栅极引脚相互连接起来，并且还连接到晶体管Tr33的漏极引脚。晶体管Tr33的漏极引脚连接到晶体管Tr31的源极引脚，并且晶体管Tr34的漏极引脚连接到晶体管Tr32的源极引脚。进而，晶体管Tr31和Tr32的栅极引脚相互连接起来并且还连接到晶体管Tr31的漏极引脚。
对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，通过将电流镜像电路单元32的结构设置为上面所述，换句话说，设置为共发共基型电流镜像电路，可以输出恒电流而不受电源的变化或电流负载属性的变化所影响。图12A示出了具有输出电流属性的模拟电路，并且图12B示出了使用图12A中所示电路的模拟结果，其中横轴表示负载电压，纵轴表示输出电流。考虑到当电流为1μA并且负载电压(在电流输出端的电压)在2和12V之间变化时输出电流的改变，并且使用图12A所示的模拟电路，本发明的发明人已经执行图11A和11B所示的电流镜像电路的电路模拟，并且发现共发共基型电流镜像电路(图11B)与上述第一实施例的恒流电路中使用的电流镜像电路(图11A)相比，具有很小的负载电压依赖性。因此，通过将如图11B所示的共发共基型电流镜像电路应用到上述第一和第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件中的恒流电路的电流镜像单元，就能够输出具有高精度的恒流，而不受电源电压的变化或电流负载属性的变化所影响。
第四实施例
接下来，讲述有关本发明第四实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件。根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到该驱动电路的恒流电路，并且与第一至第三实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。对于提供给根据如图10所示的第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件的恒流电路11，在V-I转换单元13的运算放大器14具有偏移电压Voff的情况下，输出电流i0～i5可以偏移等价于偏移电压Voff的量。进而，该偏移电压Voff是由作为算放大器14的输入引脚的晶体管的属性的无规律性生成的，并且一般地，偏移电压Voff根据所施加的电势而有不同。例如，在非反相输入引脚的偏移电压比反相引脚的偏移电压高Voff的情况下，不只是偏移电压高于Voff，V-I转换电路块I0中的输出电流i0＝((Vc+Voff)/r0)，并且输出电流偏离理想值的量等价于Voff。
因此，对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，为了校正该偏移电压量的电流，在V-I转换单元的运算放大器上附加了偏移抵消功能。图13A为电路图，示出了根据本发明第四实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的V-I转换单元的运算放大器，并且图13B为该运算放大器的时序图。如图13A所示，四个开关器件SW1～SW4和存储偏移电压的电容器Coc以及存储输出电压的电容器Cvo被提供给本实施例的V-I转换单元的运算放大器44。运算放大器44的反相输入引脚连接到电容器Coc，并且电压V(-)经由电容器Coc被输入。另一方面，运算放大器44的非反相输入引脚连接到开关器件SW3。该开关SW3被连接到电流镜像单元的P型晶体管(图中未示出)的源极引脚，并且电压V(+)经由开关SW3被输入到运算放大器44。进而，运算放大器44的输出引脚经由开关SW4连接到电流镜像单元的P型晶体管的栅极引脚，并且来自运算放大器44的输出引脚的电压输出经由开关器件SW4被输出。另外，开关器件SW1连接在非反相输入引脚和外部电源之间，并且开关器件SW2连接在反相输入引脚和输出引脚之间，并且电容器Cvo连接在开关器件SW4和电流镜像单元的P型晶体管的栅极引脚之间。现在，根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件与上述的第二实施例的半导体器件一样，除了恒流电路V-I转换单元以外。
接下来，讲述图13A所述的电路的操作。该电路具有用于抵消偏移电压的偏移抵消周期和正常的运算放大器工作周期这两种工作状态。偏移抵消周期是开关器件SW1和SW2是on并且开关器件SW3和SW4是off的状态，因此，电容器Coc的两个引脚上的电压等于偏移电压Voff。由于即使在开关SW4是off状态下，电容器Cvo存储输出电压，因此电势继续施加到外部电路上，甚至在开关SW4变成off状态的偏移抵消周期内。另一方面，由于开关SW3和SW4处于变成on状态，因此偏移电压Voff保持在电容器Coc的两个引脚的电压之内。结果，由于施加到反相输入引脚的电势总是比输入电压V(-)低一个偏移电压Voff，因此运算放大器44可以工作于偏移抵消状态下。换句话说，具有此电路结构的V-I转换单元的恒流电路，不受偏移电压的影响，并且因此能够不断地输出由流控电压Vc和电阻值Rv所决定的输出电流i。现在，例如，在有机EL显示设备的情况下，根据显示屏幕的重写周期(帧周期)，可以简单地重复偏移抵消周期和正常的运算放大器工作周期。
进而，对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，由于运算放大器44加上了偏移抵消功能因而没有来自偏移电压的影响，在可变电阻器Rv0～Rv5的电阻r0～r5经过调整以及由V-I转换电路块I0～I5输出的电流i0～i5的比率被设为i0∶i 1∶i2∶i3∶i4∶i5＝1∶2∶4∶8∶16∶32之后，所有电流都能够容易地增/减，同时保持了电流的比率，同时具有比根据上述第一和第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件更高的精度。因此，例如，在有机EL显示设备的显示单元由RGB组成的情况下，通过提供对应于RGB的三个恒流电路，并且通过为对应于RGB的驱动电路提供来自恒流电路的参考电流i0～i5，则所有电流都能够进行增/减，而没有改变RGB每一个颜色的参考电流i0～i5的比率。结果，可以容易地调整白平衡，并具有更大的精度。
第五实施例
接下来，根据第五实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到该驱动电路的恒流电路，并且与第一至第四实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图14A为电路图，示出了根据本发明第五实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元，并且图14B为该电流拷贝电路单元的时序图。本实施例的恒流电路具有电流拷贝电路单元52，而不是电流镜像电路单元，其他方面与上述的根据第一实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件相同。下面来讲述电流拷贝电路单元52。如图14A所示，电流拷贝电路单元52由电路53a和53b组成，其电路结构是一样的。电路53a具有执行输出操作和电流存储的驱动晶体管Tr51，存储驱动晶体管Tr51的栅极和源极间电压的电容C51，以及三个开关器件SW51～SW53，并且电路53b具有执行输出操作和电流存储的驱动晶体管Tr52，存储驱动晶体管Tr521的栅极和源极间电压的电容器C52，以及三个开关器件SW54～SW56。
对于电路53a，驱动晶体管Tr51的源极引脚连接到电源电极VDD，并且漏极引脚连接到开关器件SW53。进而，电容器C51的一个引脚连接于驱动晶体管Tr51的源极引脚和电源电极VDD之间，并且该电容器C51的另一个引脚除了连接到晶体管Tr51的栅极引脚以外，还依次连接到开关器件SW51和开关器件SW52。另一方面，对于电路53b，驱动晶体管Tr52的源极引脚连接到电源电极VDD，并且漏极引脚连接到开关器件SW56。进而，电容器C52的一个引脚连接于驱动晶体管Tr52的源极引脚和电源电极VDD之间，并且该电容器C52的另一个引脚除了连接到晶体管Tr52的栅极引脚以外，还依次连接到开关器件SW54和开关器件SW55。另外，开关器件SW52和SW55连接到V-I转换单元，并且开关器件SW53和SW56连接到恒流输出引脚。
接下来，讲述该电流拷贝电路单元52的操作。如图14B所示，电流拷贝电路52具有存储和输出两种工作模式，并且因此，当电路53a正在执行操作以存储电流时，电路53b执行操作以输出电流，并且当电路53a正在执行操作以输出电流时，电路53b执行操作以存储电流。在电路53a正在执行电流存储期间，开关SW51和SW52变成on状态，并且SW53变成off状态，并且由V-I转换单元(图中未示出)所指定的电流流到驱动晶体管Tr51，并且对应于该电流的栅极和源极间电压在电容器C51上生成。另一方面，在电路53a正在执行电流输出期间，开关SW51和SW52变成off状态，并且SW53变成on状态，并且对应于存储在电容器C51中的栅极和源极间电压的电流，换句话说，就是由V-I转换单元所指定的电流，被从输出引脚输出到外部。电流存储操作时间和电流输出操作时间的电流操作与上述电路53a的一样。因此，可以以较高程度的精度来输出电流，而不受晶体管无规律性的影响。
第六实施例
接下来，根据第六实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输出到该驱动电路的恒流电路，并且与第一至第五实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图15为电路图，示出了根据本发明第六实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元。例如，提供电流拷贝电路单元而不是在根据如图2所示的第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件上的恒流电路11的电流镜像电路单元12的情况下，在V-I转换单元13中包括有电流拷贝电路单元，并且因此如图14A所示的电路结构是不可行的。因此，对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，电流拷贝电路单元62构造为电路63a和电路63b，其电路结构与图15所示的相同。
换句话说，在驱动晶体管Tr61和Tr62的栅极引脚经由开关器件SW61和SW64相互连接起来之后，电流拷贝电路单元62连接到V-I转换单元的运算放大器的输出引脚。进而，在驱动晶体管Tr61和Tr62的漏极引脚经由开关器件SW62和SW65相互连接起来之后，它们连接到可变电阻器Rv的引脚和V-I转换单元的运算放大器的非反相输入引脚，并且在它们经由开关器件SW63和SW66相互连接起来之后，它们又连接到输出引脚。进而，在电源电极VDD和驱动晶体管Tr61和Tr62的源极引脚之间，电容器C61和C62的一个引脚被各自连接起来，并且电容器C61和C62的另一个引脚连接到开关器件SW61和SW64。
如图15所示的电流拷贝电路单元62的连接状态与如图14A所示的电流拷贝电路单元52不同，但是电路63a和电路63b的操作切换以及在每一个工作模式下开关器件的on或off状态是一样的。现在，在例如为有机EL显示设备提供了上述第五实施例和本实施例的电流拷贝等的情况下，可以将从电流存储切换到电流输出的周期设成能够与显示屏幕的重写周期(帧周期)相匹配。因此，可以以较高的精度来输出电流，而不会受到晶体管无规律性的影响。
对于第一和第二实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中为恒流电路提供了电流镜像电路单元，如果由电流镜像电路单元组成的驱动晶体管对的属性具有无规律性，则输出电流比率可能不是所指定的；不过，对于为恒流电路提供了电流拷贝电路单元的第五和第六实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，电流拷贝电路中的驱动晶体管使用V-I转换单元存储所指定的电流，并且输出等于该所存储的电流值的电流，并且因此不受任何晶体管属性无规律性的影响。
进而，通过提供其中为所提供的运算放大器加上了如图13A所示的偏移抵消功能的V-I转换单元，如图13A或图15所示的电流拷贝电路单元，以及具有绝对精度的电阻器，除了不需要可变电阻器之外，还可以以高程度的精度来输出电流，换句话说，调整是不必要的。进而，在所提供的电阻器具有较差的绝对精度但是具有较好的相对精度的情况下，只要通过调整流控电压Vc就可以获得所设计的输出电流。
第七实施例
接下来，根据第七实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输入到该驱动电路的恒流电路，并且与第一至第六实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图16A为电路图，示出了根据本发明第七实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元，并且图16B为该电流拷贝电路单元的时序图。如上述第三实施例中所述，通过将恒流电路中的电流拷贝电路单元改变为共发共基型，可以获得恒流输出而不受电源电压变化或电流负载变化的影响。因此，根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件提供了共发共基型电流拷贝电路单元72而不是如图14A所示的电流拷贝电路单元52，并且其他方面与上述的根据第五实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件相同。
如图16A所示，根据本实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件所提供的恒流电路的电流拷贝电路单元72为共发共基型电流拷贝电路，并且在电路73a内部，驱动晶体管Tr73连接在驱动晶体管Tr71的源极引脚和电源电极VDD之间，并且电容器C73的一个引脚连接在电容器C71和电源电极VDD之间，并且电容器C73的另一个引脚除了连接在经由开关器件SW77的晶体管Tr71的源极引脚和晶体管Tr73的漏极引脚之间外，还连接到晶体管Tr73的栅极引脚。另一方面，在电路73b内部，驱动晶体管Tr74连接在驱动晶体管Tr72的源极引脚和电源电极VDD之间，并且电容器C74的一个引脚连接在电容器C72和电源电极VDD之间，并且电容器C74的另一个引脚除了连接在经由开关器件SW78的晶体管Tr72的源极引脚和晶体管Tr74的漏极引脚之间外，还连接到晶体管Tr74的栅极引脚。该电流拷贝电路单元72与如图16A所示的电流拷贝电路单元52一样，除了加上了驱动晶体管Tr73和Tr74、电容器C73和C74、以及开关器件SW77和SW78以外。
与根据上述第五实施例的电流拷贝电路单元52相类似，对于该电流拷贝电路单元72，当电路73a正在执行操作以存储电流时，电路73b执行操作以输出电流，并且当电路73a正在执行操作以输出电流时，电路73b执行操作以存储电流。然后，如图16B所示，在电路73a正在执行电流存储期间，开关SW71、SW72和SW77变成on状态，并且SW73变成off状态，并且由V-I转换单元所指定的电流流到驱动晶体管Tr71和驱动晶体管Tr73，并且对应于该电流的栅极和源极间电压在电容器C71和C73上生成。另一方面，在电路73a正在执行电流输出期间，开关SW71、SW72和SW77变成off状态，并且SW73变成on状态，并且存储在驱动晶体管Tr71和驱动晶体管Tr73中的电流，换句话说，就是由V-I转换单元所生成的电流，被从输出引脚输出到外部。因此，对于共发共基型电流拷贝电路单元72，由于驱动晶体管Tr71和Tr73在电路73a中是通过共发共基连接方式来连接的，并且由于驱动晶体管Tr72和Tr74在电路73a中是通过共发共基连接方式来连接的，因此电源电压和电流负载的变化依赖性相当小，并且可以以较高程度的精度来输出电流。
第八实施例
接下来，根据第八实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件包括驱动电路和用于将参考电流输入到该驱动电路的恒流电路，并且与第一至第七实施例类似，该半导体器件是为例如有机EL元件的电流驱动元件提供电流的半导体器件。图17为电路图，示出了根据本发明的本实施例的为用于驱动电流负载器件的半导体器件而提供的恒流电路的电流拷贝电路单元。根据本发明的本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件提供有共发共基型电流拷贝电路单元82而不是如图16所示的电流拷贝电路单元62，并且在其他方面与上述的根据第六实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件相同。
如图17所示，根据本实施例的提供给用于驱动电流负载器件的半导体器件的恒流电路的电流拷贝电路单元82是共发共基型电流拷贝电路，并且在电路83a内部，驱动晶体管Tr83连接在驱动晶体管Tr81的源极引脚和电源电极VDD之间，并且电容器C83的一个引脚连接在电容器C81和电源电极VDD之间，并且电容器C83的另一个引脚除了经由开关器件SW87连接在晶体管Tr81的源极引脚和晶体管Tr83的漏极引脚之间外，还连接到晶体管Tr83的栅极引脚。另一方面，在电路83b内部，驱动晶体管Tr84连接在驱动晶体管Tr82的源极引脚和电源电极VDD之间，并且电容器C84的一个引脚连接在电容器C82和电源电极VDD之间，并且该电容器C84的另一个引脚除了经由开关器件SW88连接在晶体管Tr82的源极引脚和晶体管Tr84的漏极引脚之间外，还连接到晶体管Tr84的栅极引脚。该电流拷贝电路单元82与如图15所示的电流拷贝电路单元62一样，除了加上了驱动晶体管Tr83和Tr84、电容器C83和C84、以及开关器件SW87和SW88以外。
该共发共基型电流拷贝电路单元82的连接状态与如图16A所示的电流拷贝电路单元72不同，但是电路83a和电路83b的操作切换与在每一种工作模式下开关器件的on或off状态一样。因此，甚至对于根据本实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，对电源电压变化和电流负载变化的依赖性是相当小的，并且可以以较高程度的精度来输出电流。
现在，对于根据上述第一至第八实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，讲述了其中结合了如图4所示的驱动电路的情况，但是本发明并不限于此，而是可以结合其它的驱动电路，并且要结合的驱动电路可以是为电流负载器件提供对应于由恒流电路所输出之参考电流的电流的任何电路。
进而，对于根据上述第五至第八实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件，讲述了其中V-I转换电路具有电流镜像电路单元或电流拷贝电路单元的情况，但是本发明并不限于此，并且例如，V-I转换电路可以包括运算放大器，电阻器以及P型晶体管。在这种情况下，电源电势VDD被施加到电阻器一侧的引脚，并且另一个引脚连接到P型晶体管的源极引脚。进而，运算放大器的反相输入引脚连接到电阻器的另一个引脚，并且流控电压Vc被输入到非反相输入引脚，并且输出引脚连接到P型晶体管的栅极引脚。然后，P型晶体管的漏极引脚成为输出引脚。
对于提供有此结构的V-I转换电路的恒流电路，由V-I转换电路输出的电流值可以通过改变电阻器的电阻值来进行调整，这与根据上述第一至第八实施例的用于驱动电流负载器件的半导体器件中的恒流电路类似，因此可以以高精度来输出参考电流。另外，通过为恒流电路中的所有运算放大器输入共用流控电压Vc，可以容易地执行输出电流的增/减，同时保持了从恒流电路中的V-I转换电路输出的电流的比率。

Claims (19)

1.一种用于驱动电流负载器件的半导体器件，包括：
具有一或多个电流负载元件的电流负载器件；
输出n个类型参考电流的一或多个恒流电路，每个所述恒流电路具有n个压-流转换电路，该压-流转换电路被输入流控电压并且输出对应于所述流控电压的所述参考电流，相同的流控电压被输入到属于相同恒流电路的每一个压-流转换电路中，其中n为自然数；以及
一个或多个驱动电路，根据从每个所述恒流电路输出的参考电流来将电流输出到所述电流负载器件。
2.如权利要求1所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路包括：
晶体管；
电阻器，其中参考电势被施加到电阻器的一个引脚，而另一个引脚连接到所述晶体管；以及
运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚并且另一个输入引脚连接到所述电阻器的另一个引脚，并且具有连接到所述晶体管的栅极的输出引脚；
其中所述流控电压被输入到所述运算放大器，并且基于所述流控电压和所述电阻器的电阻值的电流从所述晶体管输出。
3.如权利要求1所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路具有电流镜像电路，并且所述参考电流从所述电流镜像电路输出。
4.如权利要求3所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路进一步包括：
晶体管，用于为所述电流镜像电路提供电流；
电阻器，其中电阻器的一个引脚接地而另一个引脚连接到所述晶体管上；以及
运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚并且另一个输入引脚连接到所述电阻器的另一个引脚，并且具有连接到所述晶体管的栅极的输出引脚；
其中所述流控电压被输入到所述运算放大器，并且基于所述流控电压和所述电阻器的电阻值的电流被从所述晶体管提供给所述电流镜像电路。
5.如权利要求4所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电阻器是可变电阻器，并且通过改变该可变电阻器的电阻值，从每个压-流转换电路输出的参考电流可以得到调整。
6.如权利要求3所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路进一步包括：
电阻器，其中电阻器的一个引脚接地，而另一个引脚连接到所述电流镜像电路；以及
运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚并且另一个输入引脚连接到所述电阻器的另一个引脚，并且具有连接到所述电流镜像电路栅极的输出引脚；
其中所述流控电压被输入到所述运算放大器，并且基于所述流控电压和所述电阻器的电阻值的电流流到所述电流镜像电路。
7.如权利要求6所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电阻器是可变电阻器，并且通过改变该可变电阻器的值，从每个压-流转换电路输出的参考电流可以得到调整。
8.如权利要求4或6所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中为所述运算放大器提供用于校正输入端偏移电压的偏移抵消电路。
9.如权利要求3所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电流镜像电路为共发共基型电流镜像电路。
10.如权利要求1所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路具有电流拷贝电路，并且所述参考电流从所述电流拷贝电路输出。
11.如权利要求10所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路进一步包括：
晶体管，用于为所述电流拷贝电路提供电流；
电阻器，其中电阻器的一个引脚接地，而另一个引脚连接到所述晶体管；以及
运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚并且另一个输入引脚连接到所述电阻器的另一个引脚，并且具有连接到所述晶体管的栅极的输出引脚；
其中所述流控电压被输入到所述运算放大器，并且基于每个所述流控电压和所述电阻器的电阻值的电流从所述晶体管被提供给所述电流拷贝电路。
12.如权利要求11所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电阻器是可变电阻器，并且通过改变该可变电阻器的电阻值，从每个压-流转换电路输出的参考电流可以得到调整。
13.如权利要求10所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述压-流转换电路进一步包括：
电阻器，其中电阻器的一个引脚接地，而另一个引脚连接到所述电流拷贝电路；以及
运算放大器，其具有一对输入引脚，流控电压输入到其中一个输入引脚并且另一个输入引脚连接到所述电阻器的另一个引脚，并且具有连接到所述电流拷贝电路栅极的输出引脚；
其中所述流控电压被输入到所述运算放大器，并且基于所述流控电压和所述电阻器的电阻值的电流流到所述电流拷贝电路。
14.如权利要求13所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电阻器是可变电阻器，并且通过改变该可变电阻器的值，从每个压-流转换电路输出的参考电流可以得到调整。
15.如权利要求11或13所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中为所述运算放大器提供用于校正输入端偏移电压的偏移抵消电路。
16.如权利要求10所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中为所述压-流转换电路提供了一对电流拷贝电路，并且该对电流拷贝电路在每一个预定的时间周期交替执行电流记录操作和电流输出操作。
17.如权利要求10所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电流拷贝电路为共发共基型电流拷贝电路。
18.如权利要求1所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件，其中所述电流负载器件为有机EL元件。
19.一种显示设备，它包括有如权利要求18所述的用于驱动电流负载器件的半导体器件。
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