CN101283393B - 晶体管控制电路和控制方法、以及使用该电路的有源矩阵显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种晶体管控制电路(74)，包括源极-栅控薄膜晶体管(70)，用于接收表示源极-栅控晶体管的所需控制的驱动电压的输入，以及使已知电流流过源极-栅控晶体管(70)的电流源(82)。当已知电流流过源极-栅控晶体管时，第一电容器(78)存储源极-栅控晶体管所产生的栅-源电压。使用所产生的栅-源电压修改驱动电压，并使用修改后的电压控制源极-栅控晶体管。这种控制可提供晶体管的工作特性的平移，并且发现可补偿晶体管的老化、不同设备之间的不均匀性以及温度改变。

Description

晶体管控制电路和控制方法、以及使用该电路的有源矩阵显示设备
技术领域
本发明涉及晶体管控制电路，具体但非排他地涉及按照这样一种方式控制薄膜晶体管，补偿老化过程中晶体管特征的改变，和/或大面积基板上由于不均匀性致使不同晶体管特性之间的改变。这样对于有源矩阵显示设备特别有益。
背景技术
在有源矩阵显示设备中，晶体管作为驱动元件，使电流或电压通过到达像素的显示元件。
采用电致发光、光发射显示元件的有源矩阵设备是公知的。显示元件通常包括有机薄膜电致发光元件(OLED)，包括聚合物材料(PLED)或者发光二极管(LED)。这些材料通常包括夹在一对电极之间的一层或多层半导体共轭聚合物，电极中的一个是透明的，另一个是适于将空穴或电子注入聚合物层中的材料。
这种显示设备中的显示元件是电流驱动的，并且常规的模拟驱动机制包括向显示元件提供可控电流。一般而言，电流源晶体管被作为像素结构的一部分，由提供给电流源晶体管的栅电压决定流过电致发光(EL)显示元件的电流。在寻址阶段之后，存储电容器保持栅电压。使用寻址晶体管将数据电压提供给像素驱动电路的电流源部分。
有源矩阵液晶显示设备也是公知的。这种显示设备中的显示元件是电压驱动的，并且常规的驱动机制包括通过寻址/驱动晶体管将数据电压提供给液晶像素。在通过使寻址/驱动晶体管截止而使像素从数据线隔离之前，将数据电压存储到像素电容上(可以为液晶单元的自电容)。
在每种情况下，像素的寻址晶体管都通过行导线上的行寻址脉冲而被导通。当寻址晶体管被导通时，列导线上的数据电压可以通到像素电路的其余部分。
非晶硅技术为显示设备提供了一种低成本制造工艺。然而，所使用的薄膜非晶硅晶体管的阈值电压随时间发生漂移(取决于晶体管随时间的电压负载)，结果，由于显示设备的老化导致像素特性改变。对于以驱动晶体管作为模拟电流源而非开关的电流驱动显示设备而言，这尤其是个问题。
对于电压寻址显示设备而言，寻址/驱动晶体管起开关的作用，这样就使得寻址/驱动晶体管作为数字而非模拟设备，提高了对特性改变的容忍度。不过，驱动器电路的电压发生电路必须提供精确的电压，当设备存在老化或者由于不均匀性导致改变时，在显示器基板上结合的这些驱动器电路难以提供不改变的驱动电压。
非晶硅晶体管阈值电压漂移问题，是将驱动器电路结合到非晶硅显示器基板上的一个障碍。还使用多晶硅作为制造显示设备的技术，从而更易于将驱动器电路集成到多晶硅基板上。然而，在基板区域上，这些薄膜设备的特性存在不均匀性。
因此，在使用薄膜晶体管形成像素电路以及使用像素阵列的薄膜技术形成集成驱动器电路时都是有问题的。
已经开发了多种补偿非晶硅晶体管的老化，以及多晶硅晶体管特性不均匀性的技术。在每种情形中，补偿必然涉及对不同的阈值电压提供容忍度。
对于电流寻址显示像素中所使用的晶体管，为了补偿非晶硅晶体管特性的老化，提出了用于测量阈值电压改变的电路，从而可以从外部校正像素数据。还提出了像素内(in-pixel)补偿机制。例如，像素内补偿机制可以使用来自显示元件的光学反馈路径，从而根据显示元件的输出改变驱动条件，其对于驱动晶体管特性随时间的改变以及显示元件特征随时间的改变都可以进行补偿。
已经提出的多种补偿机制对于特定情形而言可以提高性能稳定性和寿命，然而传统的晶体管设计还具有所不期望的高功耗，从而即使解决了均匀性和稳定性问题，依然需要改进型电路。
本申请人已经开发了一种名为“源极-栅控(source-gated)薄膜晶体管”的新晶体管技术。在WO 2004/015780中详细描述了该技术。这些器件具有高输出阻抗和低电压操作。这就使得所述器件适于低功率和/或高增益应用。
不过，这些器件依然存在特性随时间改变或者器件特性不均匀的问题(还取决于所使用的是非晶或多晶技术)。这些改变本身并不会表现为阈值电压漂移，从而针对传统薄膜晶体管的已知补偿机制是不适合的。
发明内容
根据本发明，提供一种晶体管控制电路，包括：
源极-栅控薄膜晶体管；
用于接收驱动电压的输入，所述驱动电压代表了对源极-栅控薄膜晶体管的所需控制；
用于使已知电流流过源极-栅控薄膜晶体管的电流源；
当已知电流流过源极-栅控薄膜晶体管时，用于存储源极-栅控薄膜晶体管所产生的栅-源电压的第一电容器；以及
使用所产生的栅-源电压修改驱动电压、并且使用修改后的电压控制源极-栅控晶体管的装置。
该电路通过考虑晶体管的工作点而改变驱动信号来控制源极-栅控晶体管。通过在给定电流下对栅-源电压进行采样来确定工作点。通过使用不同数值控制晶体管，可实现工作特性的平移，并且发现，可补偿晶体管的老化、不同设备之间的不均匀性、以及温度改变。
源极-栅控晶体管优选包括相对的源极和栅极，在源极与栅极之间夹有源势垒、栅绝缘层和半导体本体。
例如，源极-栅控薄膜晶体管可以使用预定导电类型的电荷载流子来导电，并且可以包括：
半导体本体层；
在半导体本体层的源区上延伸的源极，其在源极与半导体本体层的源区之间限定肖特基势垒，
与半导体本体层连接的漏极；以及
栅极，其用于当源区被耗尽时，控制预定载流子类型的载流子在势垒上从源极输送到半导体本体层的源区；
其中，在半导体本体层的与源极相对的一侧上，将栅极设置成与源极成层叠关系，在栅极与半导体本体层之间具有栅绝缘层；以及
在肖特基势垒的整个栅控区域上，栅极与源极至少分隔半导体本体层与栅绝缘层的组合总厚度。
可替换地，源极-栅控晶体管可使用预定导电类型的载流子进行导电，并且可以包括：
厚度至少为10nm的半导体本体层；
在半导体本体层的源区上延伸的源极，其在源极与半导体本体层的源区之间限定势垒，
与半导体本体层连接的漏极；以及
栅极，其用于当源区被耗尽时，控制预定载流子类型的载流子在势垒上从源极输送到半导体本体层的源区；
其中，在半导体本体层的与源极相对的一侧上，将栅极设置成与源极成层叠关系，在栅极与半导体本体层之间具有栅绝缘层；以及
在源势垒的整个栅控区域上，栅极与源极至少分隔半导体本体层与栅绝缘层的总厚度的组合厚度。
该电路可进一步包括用于存储驱动电压的第二电容器。由此，驱动电压被存储在一个电容器上，而栅-源电压被存储在另一电容器上。从而，这两个电容器一起构成修改装置。这两个电容器构成电容器配置，并且可以从电容器配置的不同端子抽取电压，以便提供修改的电压。例如，可以将第一和第二电容器串联，输入该电路的驱动电压被提供给第一与第二电容器之间的节点。
第一和第二电容器可以在源极-栅控晶体管的栅极与源极之间串联。当晶体管达到稳定条件时，可将存储在电容器上的电压设置成使得，例如通过保证在第二电容器上不存储电荷，而在第一电容器上提供所产生的栅-源电压。
可以在源极-栅控晶体管的源极与电流源之间提供控制晶体管。从而，控制晶体管决定何时进行电流采样操作。
可提供保持晶体管，其用于在将所产生的栅-源电压存储到第一电容器期间，将预定电压提供给源极-栅控晶体管的栅极。这样就保证了在第二电容器上没有电压，如上所述。
本发明还提供一种有源矩阵电致发光显示设备，包括像素阵列，每个像素包括电致发光显示元件，以及本发明的电路，其中，源极-栅控薄膜晶体管包括用于像素的电流源晶体管。
因而，该电路能够补偿当晶体管用作像素内电流源时的晶体管的老化和/或不均匀性。每个像素优选的进一步包括连接在数据线与控制电路的输入之间的寻址晶体管。该电路可使用非晶硅形成。
本发明还提供用于有源矩阵液晶显示设备的驱动电路，包括输出电路阵列，每个输出电路包括数模转换器，以及本发明的电路，其中，源极-栅控薄膜晶体管包括输出驱动晶体管。
因而，该电路能够补偿当晶体管用作LCD显示器的驱动电路时的晶体管的老化和/或不均匀性。每个输出电路优选的进一步包括连接在数模转换器与控制电路的输入之间的输入晶体管。
输出开关晶体管可以连接在源极-栅控晶体管的源极与像素输出之间，并且作为多路开关。
本发明还提供一种有源矩阵液晶显示器，包括显示像素阵列，和与像素阵列集成在同一基板上的列驱动器电路，用于将像素驱动信号提供给像素列，其中，列驱动器电路包括本发明的驱动电路。可使用多晶硅形成显示像素阵列和驱动电路。
本发明还提供一种控制源极-栅控薄膜晶体管的方法，包括：
接收表示源极-栅控晶体管的所需控制的驱动电压；
驱动已知电流流过源极-栅控晶体管；
当已知电流流过源极-栅控晶体管时对源极-栅控晶体管所产生的栅-源电压进行采样；以及
使用驱动电压与所产生的栅-源电压之差来控制源极-栅控晶体管。
本发明还提供放大器，包括：
在电源线之间串联的第一和第二相反类型的源极-栅控薄膜晶体管，在输入节点处使第一和第二晶体管的栅极连接在一起；
用于接收要进行放大的输入电压的输入；
在输入与输入节点之间用于存储偏移电压的电容器；以及
连接在输入节点与放大器的输出之间的短路晶体管。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参照附图仅通过示例描述实施例，其中：
图1示出了在制造示例性源极-栅控晶体管(SGT)时的第一步骤；
图2示出了在制造图1的示例性源极-栅控晶体管时的第二步骤；
图3示出了在制造图1和2的示例性源极-栅控晶体管时的第三步骤；
图4示出了针对源极-栅控晶体管测量得出的晶体管特性；
图5示出了针对图4中测量的源极-栅控晶体管，测量出的迁移特性；
图6示出了针对作为比较的TFT测量出的晶体管特性；
图7示出了被用作有源矩阵电致发光显示设备的像素内电流源电路的一部分的本发明控制电路的第一示例；
图8示出了用于图7的像素电路的时序波形；
图9示出了被用作有源矩阵液晶显示设备的集成列驱动器电路的一部分的本发明控制电路的第二示例；
图10示出了使用图9的电路的电流源电路；
图11示出了本发明另一方面的放大器电路；以及
图12示出了本发明的显示设备。
具体实施方式
附图仅是示意性的，并且没有依照比例绘出。在不同附图中，相同或相似部件被赋予相同的附图标记。
本发明涉及具有对老化和/或不均匀性的补偿的源极-栅控晶体管的使用。在描述本发明之前，首先将简要描述源极-栅控晶体管技术，虽然参照WO 2004/015780可得到进一步的细节，并且该文献的全部内容作为参考材料在此引作参考。
现在将参照图1到3描述源极-栅控晶体管的一个示例、其制造方法以及特性。
图3图示出了n-型导电源极-栅控晶体管的一个示例，即晶体管利用电子导电。晶体管形成于基板2上。半导体本体层10，与在半导体本体层10的可耗尽源区32上横向延伸的源极22，在源极22与半导体本体层的源区32之间的界面处限定出势垒48。提供一对漏极24，每个漏极横向延伸，并且与半导体本体层的漏区36相连。半导体本体层的漏区36与源区32横向分隔开，从而在源区与漏区之间限定出半导体本体层的中间区域34。
势垒是肖特基势垒，并且在半导体本体层10中提供注入6，用于控制该势垒的高度。
在半导体本体层的与源极相对的一侧上，具有与源极22处于层叠关系的栅极4，并且在栅极4与半导体本体层10之间具有栅绝缘层8。该层叠绝缘的栅极4仅通过半导体本体层10和栅绝缘层8的厚度与源势垒48耦合，从而，当源区32被耗尽时，施加给栅极4的电压控制预定载流子类型的载流子在势垒48上从源极22向半导体本体层10的源区32输送。在顶面上提供钝化层20。
从另一种观点看，图3的源极-栅控晶体管包括半导体层10，其提供处于电子源极22(即晶体管的预定导电类型的导电载流子)和针对这些电荷载流子的漏极24、34之间的晶体管的本体部分32、34。源极-栅控晶体管的绝缘栅包括通过中间栅介电层8与本体部分32、34的区域32耦合的栅极4。源包括在源极22与半导体层10之间对所述载流子的势垒48。该势垒48阻止载流子从源极22流入本体部分32、34中，除非受到绝缘栅4、8的控制。源极22和绝缘栅4、8按照相对的横向层叠关系设置在半导体层10各自相对的主侧面，至少通过半导体层10的相对主侧面之间的本体部分32、34的中间厚度与绝缘栅4、8分隔开。横向层叠的绝缘栅4、8通过半导体层10的该中间厚度与源势垒48耦合。当从绝缘栅4、8将半导体层10的中间厚度上的区域32耗尽后，该耦合允许施加在栅极4和源极22之间的电压，通过源势垒48上的所述载流子的受控发射(例如，通过热电子场发射)来控制晶体管传导。
为了促进在势垒48的主要部分上的传导(即，非势垒边缘处导通)，至少在源势垒48面对漏极24、34的横向边缘处为源势垒48提供释放场是有利的。图3示例中包含了一个这种释放场措施(使用补偿掺杂)：补偿掺杂区38提供释放场。
可以看出，源极-栅控晶体管的基本结构在于，在相对的源极和栅极中间夹有源势垒、栅绝缘层和半导体本体。源极在半导体本体层的源区上延伸，在源极与半导体本体层的源区之间限定肖特基势垒。当源区被耗尽时，栅极控制载流子在势垒上从源极输送到半导体本体层的源区。在肖特基势垒的整个栅控区域上，栅极与源极分隔半导体本体层与栅绝缘层的组合总厚度。半导体本体层可具有至少10nm的厚度。
为了使用非晶硅制造过程的一个示例形成该器件，使用第一掩模在玻璃基板2上沉积底栅4，并进行图案化。然后，使用公知技术涂覆300nm的氮化硅栅绝缘层8和150nm的未掺杂氢化非晶硅层10，作为半导体本体。使用第二掩模在栅极上限定硅岛。可以在10KeV下将1×1014cm-2剂量的磷6注入表面中，控制源势垒高度，如图1中所示。
使用第三掩模在该结构上沉积和限定铬金属层18，限定出源极22，以及在源极22的任一侧与源极22分隔开的一对漏极24。可使用源极22和漏极24进行自动对准，在12KeV下进行1×1014cm-2的二氟化硼注入38，硼注入38补偿磷。这在图2中示出。硼被注入到与源极22接触的源区32和与漏极接触的漏区36之间的非晶硅层10的中间区域34中。在该结构的顶部沉积钝化层20。然后，在250℃下将该结构退火30分钟，以激活注入的磷和硼。
源极22和漏极24的铬形成非晶硅本体的肖特基势垒。使用磷掺杂为电子获得适当低的肖特基势垒高度，以便能够以较低栅电压进行高电流操作。正如本领域技术人员所知，可改变磷掺杂以微调肖特基势垒的高度，并因而调整所需的栅电压。
图4和5示出了具有600μm源宽度(垂直于源-漏方向)的源极-栅控晶体管的一个示例的特性。对于这个示例而言，半导体本体层的厚度为100nm，并且栅极为300nm厚的SiN。
图4示出了针对一定范围的施加的栅-源电压的电流与漏-源电压的关系曲线，并且图5示出了漏-源电流的对数与栅-源电压的关系曲线。
用源宽度衡量该特性，且该特性受源-漏间隔影响最小，间隔下降到2μm间隔。这表明源势垒很好地从漏场被屏蔽了。为了进行比较，图6中示出了与源极-栅控晶体管具有相同沉积层并且工作在相似电流水平的TFT的特性(与图4的曲线相应)。
可以看出，对于TFT而言，夹断电压远大于源极-栅控晶体管。例如，当栅极上为12V时，源极-栅控晶体管可以作为放大器工作，漏电压低至2V，而TFT将需要8V。
在夹断之后，电流在很大程度上与漏-源电压无关。漏电压的改变对于导通的影响极小，因为这种改变几乎不会影响到势垒上载流子的注入。这样就产生图4中所示的非常平坦的曲线，即，产生具有109Ω量级的极高输出阻抗。对于被检测的设备而言，还可以看出夹断电压较小，处于0.5V到2.5V范围之内。远低于检测传统TFT的情形，如从图6可以看出。
可以利用氢化非晶硅或低温多晶硅(LTPS)来实现源极-栅控晶体管，并且其远比常规FET稳定，具有更低的饱和电压和更高的输出阻抗。对于LTPS设备而言，电流的不均匀性依然是问题所在。对于非晶硅设备而言，对于许多显示应用，高电流下的稳定性也是个问题。
如果这些不均匀性和老化问题能够得到解决，则可以使用源极-栅控晶体管的优点，以有利于特别是大大减少功耗。
尽管源极-栅控晶体管比FET更稳定，然而使用非晶材料非常难以制造对于显示应用而言在高电流水平下足够稳定的模拟设备。主要的不稳定机理如FET中的缺陷产生。
本发明是根据这样的认识得出的：在源极-栅控晶体管的情况下，缺陷产生造成迁移特性的平移。此外，影响稳定性的其他主要参数是温度，也导致迁移特性发生平移。这种漂移可以被认为是平行于图4的特性曲线组的y-轴的移动。
因此，本发明是基于这样的认识：在非晶或多晶硅中，通过使用可检测保持给定电流流过源极-栅控晶体管所需的栅电压的改变的电路，可以补偿源极-栅控晶体管的不稳定性的机理。该方法可补充非晶硅设备中的不稳定性，或者LTPS设备中的不均匀性。
图7示出了本发明的补偿电路的第一示例，用于补偿作为有源矩阵电致发光显示设备的像素内电流源的非晶硅区驱动晶体管的老化。
像素电路包括如上所述的源极-栅控晶体管形式的驱动晶体管70。使用该晶体管作为电流源设备，根据施加给该晶体管的栅电压将可控电流提供给电致发光显示元件72。
驱动晶体管构成晶体管控制电路74的一部分，其接收代表源极-栅控晶体管的所需控制的驱动电压作为输入76，以实现特定亮度的输出。通过寻址晶体管77从数据列提供输入76处的电压。
在驱动晶体管的源极与栅极之间提供第一电容器78和第二电容器80。当已知电流流过源极-栅控晶体管时，第一电容器78用于存储源极-栅控晶体管的栅-源电压，并且第二电容器80用于存储数据输入电压。两个电容器的结合效果是使用以前存储的栅-源电压修改输入76处的驱动电压，并且使用修改后的电压来控制源极-栅控晶体管。
如图所示，到电路的电压输入76被提供给第一电容器78与第二电容器80之间的节点。
对于给定电流，为了能够将栅-源电压存储到第一电容器78上，提供电流源82，并且其通过控制晶体管84与驱动晶体管70的源极连接。可使用控制晶体管通过驱动晶体管70来驱动电流源电流。从而，第一和第二电容器78、80以及控制晶体管84串联连接在源极-栅控晶体管70的栅极与电流源82之间。
保持晶体管86能够将预定电压(在所示示例中，为高电源线电压)耦合到源极-栅控晶体管70的栅极。这可以用于保证当驱动固定电流流过晶体管70时，晶体管的栅-源电压只被存储到第一电容器78上。
下面将参照图8描述该电路的操作。该电路考虑晶体管的工作点，通过改变输入76处的输入驱动信号来控制源极-栅控晶体管70。通过对给定电流下的栅-源电压进行采样来确定工作点。通过使用差值来控制晶体管，可实现工作特性的平移，并且发现可补偿晶体管的老化、不同设备之间的不均匀性以及温度变化。
由两条地址线来控制每个像素行：第一地址线A1用于寻址晶体管77和保持晶体管86；第二地址线A2用于控制晶体管84。
如图8中所示，寻址包括将(修改后的)数据值存储到所有像素中的寻址阶段，随后为发光阶段。在寻址阶段期间，通过高阴极电压向显示元件72施加反向偏压，如图所示。从而，显示元件72不发光，或者为电流泄漏提供路径。在发光阶段期间，阴极处于低电平，驱动晶体管作为电流源。
在寻址阶段依次对每行进行寻址，包括将两条地址线切换到高电平，随后在将地址线A1切换到低电平之前将地址线A2切换到低电平。
最初使两条地址线为高电平，列上的电压被设定为等于电源线电压。结果，第二电容器80的两侧与电源线电压连接，一侧通过保持晶体管86，一侧通过寻址晶体管77。电流源82也被连接成使固定的电流流过晶体管70。固定电流较大，从而将任何线电容快速充电，并且该电流将第一电容器78充电成使栅-源电压与固定电流相对应。
当第二地址线A2线处于低电平时，第一电容器78被隔离。从而，可以将电势大于电源线电势的数据值提供给数据列。之后，将第二电容器80充电为数据电压。
在第一电容器78上存储的晶体管70的栅-源电压包含有关晶体管特性漂移的任何信息，并且该电容器配置的结果是提供的栅-源电压是比所存储的栅-源电压更小的数据电压。从而，补偿了晶体管70特性的漂移。
当使第一地址线A1处于低电平时，将所需的修改后的栅-源电压存储到两个串联的电容器上，有效地修改输入驱动电压。
该电路提供了电压-程控操作，在恒定电流程控步骤之后，减去所产生的电压，形成栅-源电压。没有测量阈值电压，因为已经认识到，可通过晶体管电流与电压特性曲线的平移来表征特性改变。电流程控阶段可以较短，因为，总是使用恒定的高电流在第一电容器上产生大电压，以测量特性平移。
该电路的示例对于使用非晶硅来实现是特别有利的，并且对驱动晶体管的电压所致的老化进行补偿。
图9示出了本发明补偿电路的第二示例，用于补偿用作有源矩阵液晶显示设备的列驱动电路的一部分的多晶硅晶体管的不均匀性。
还可以使用低温多晶硅技术来实现源极-栅控晶体管。源极-栅控晶体管的高输出阻抗和低饱和电压使得它们特别适合作为低功率LCD列驱动器的集成LPTS驱动器电路。
通常，在这些驱动器电路中使用诸如源跟踪器的电路，作为用于数模转换器电路输出的缓冲器。低饱和电压使得它们可以按照消耗更少功率的方式来实现。
图9的电路是用于列驱动器电路内一列的输出缓冲器电路。
图9的电路按照与图7中所示电路相似的方式操作，并且相同部件使用相同附图标记。
而且，源极-栅控晶体管70构成晶体管控制电路74的一部分，在栅极与源极之间将第一与第二电容器78、80串联。在该电路中，控制晶体管84也与这两个电容器串联连接在源极与栅极之间，并且电流源82与晶体管源极连接。
数模转换器电路90的输出通过寻址晶体管77提供给输入76，并且使用源极-栅控晶体管将列电容92(包括被寻址的像素)充电到所需电压，所需电压由晶体管的源极(为电路的输出)与输入之间的前馈环决定。
该电路的输出通过输出开关(多路复用)晶体管94提供给列。提供第二保持晶体管96，用于将第二电容器80的一侧保持为电源线电压。
提供用于将参考电压VREF提供给电容器C1的下部端子的晶体管，受地址线A5的控制，并且提供将预充电电压VPRECHARGE提供给输出的另一晶体管，受地址线AP的控制。
该电路具有6个地址线：地址线A1用于寻址晶体管77，地址线A2用于第二保持晶体管，地址线A3用于(第一)保持晶体管86，地址线A4用于控制晶体管84，地址线A5用于加载参考电压，以及预充电地址线AP。
最初，将地址线A2，A3和A4接通，从而将电流抽出，用以将第一电容器78充电到足以使固定电流流过源极-栅控晶体管的电压，然后将其存储。在此期间，相同电压被提供给第二电容器80的每一侧。
然后，将地址线A2和A4断开，从而将第一电容器78隔离，并且因此可以将两个电容器之间的节点驱动到新的电压。这也意味着电流源电流IBIAS只能来源于源极-栅控晶体管，因为晶体管84截止。
电容器78上存储的电压为VBIAS＝VT+√(2IBIAS/β)1，其中VT为源极栅控晶体管的阈值电压，β为跨导。
也将地址线A1接通，并且DAC电压将第二电容器80充电到高于电源线电压的电势VDAC。
之后，将地址线A1和A3断开，A5接通，将参考电压VREF施加到电容器78的下部端子。
源极栅控晶体管的栅电压变为：
VG＝VREF+VBIAS-VDAC.
VBIAS和VDAC项是两个电容器上的电压。
晶体管70当与电流源82串联时，必然施加偏流IBIAS，从而源变为电压·
VS＝VG-VT-√(2IBIAS/β)＝VG-VBIAS
所产生的源电压为VS＝VREF-VDAC，从而已经消除了不均匀源，即部分地限定了跨导β的阈值电压和迁移率。
因此，可利用较低功率实现均匀的列电压，原因是源极-栅控晶体管具有低饱和电压。
由于源跟踪器电路不能使电流渗入(sink)，最初必须通过使预充电地址线(AP)产生脉动而将列预充电为低电压VPRECHARGE，然后列随后被充电到由源极-栅控晶体管的源极限定的电压。
为了实现低功率消耗，源跟踪器晶体管电压应当尽可能低，因为偏流总是需要流动。利用标准TFT作为源跟踪器，将保持饱和的最小漏源电压限定为VDS≥VGS-VT＝√(2IBIAS/β)。
因此，电源必须比驱动液晶的显示器列上所需的最大电压至少高√(2IBIAS/β)。
不过，源极栅控晶体管的饱和电压必须远低于该值，从而可以使电源更接近最大所需列电压。从而，节省电能。
还可以使用能够今电流源电源更接近列上所需的最小电压的n-型源极栅控晶体管来实现电流源。这样可进一步节省电能。
这种特别的源极栅控晶体管也需要校正，并且很容易使用标准开关镜结构和良好限定的外部电流来实现，如图10中所示。
图10示出了当控制线“控制”将n-型晶体管切换成导通，将p-型晶体管切换成截止时，对外部电流源IBIAS进行采样的电流源晶体管。这样一旦该电路稳定，并且没有电流通过源极栅控晶体管的栅极被抽取出，则迫使电流源电流流过源极栅控晶体管的源极-漏极。
需要程控阶段，并且在列没有被驱动的场消隐周期中很容易实现。控制线“控制”可实现该程控阶段。
源极栅控晶体管非常高的输出阻抗能够更加精确地限定源电压，即由该电流源渗入的电流不会随着源电压的变动而改变。
可使用图9的电路(以及可选择地使用图10的电流镜电路产生偏流)形成用于有源矩阵液晶显示器的集成列驱动器，例如，利用显示像素阵列以及使用多晶硅形成的驱动电路。
可使用源极-栅控晶体管实现其他低功率和高增益电路，并且可采用类似的补偿机制。
可使用与标准TFT相比具有更高输出阻抗的源极-栅控晶体管来实现LCD集成列驱动器中所用的反相增益级。以此方式，单个反相级能够产生与一系列标准TFT反相增益级相同水平的增益。更低的饱和电压也意味着更的低功率供给。从而，源极-栅控晶体管可利用更少的面积消耗和低功率产生高增益。
图11中示出了示例性的反相增益级。增益级包括具有在电源线之间串联的第一100和第二102相对类型的源极-栅控薄膜晶体管的放大器。在输入节点处，第一和第二晶体管的栅极连接在一起。输入103接收待放大的输入电压。在输入103与输入节点之间提供电容器104，并且用于存储偏移电压。短路晶体管106连接在放大器的输入节点与输出(VOUT)之间。
通过第一输入晶体管108将输入提供给电容器104的一侧，并且还通过第二输入晶体管110将参考电压输入(VREF)提供给电容器104的该一侧。
放大器能够工作于两种模式下。
在第一模式下，地址线A1为高电平，将短路晶体管和第二输入晶体管110导通。放大器的输入和输出连接在一起，并且考虑到两个晶体管的特性，将电压设定为电源线之间的电平。将该设定电压(表示两个晶体管的相对特性的改变)与参考电压之间的差值存储到电容器上。
在第二模式下，地址线A2为高电平，地址线A1为低电平，从而输入节点和输出没有通过短路晶体管耦合在一起，并且将待放大的输入电压通过电容器提供给输入节点。电容器为两个晶体管特性的(相对)改变提供补偿。
图12示出了本发明的显示设备，包括像素阵列120，行驱动器122和列驱动器124。可使用源极-栅控晶体管作为像素电路的一部分，或者作为结合到像素阵列基板上的列驱动器的一部分，或者作为两者。还可将本发明应用于行驱动器电路中。
从而，上述电路校正源极-栅控晶体管的不稳定性和不均匀性。仅示出了少量具体电路，正如本领域技术人员很容易想到的，可按照多种不同方式实现本发明。
本发明可以应用于n-型或p-型晶体管电路，或者使用其组合的电路。此外，补偿可涉及到根据电路设计增加或减小参考电压，不过总是考虑到晶体管特性相对参考位置的改变而提供修改。
这些示例涉及到晶体管在显示应用中的使用。当然，还有老化是问题或者在大面积基板上具有不均匀性的多种其他应用，诸如成像设备，触摸输入设备及其他设备。
本领域技术人员显然可想到多种其他变型。

Claims (15)

1.一种晶体管控制电路，包括：
源极-栅控薄膜晶体管；
输入端，用于接收驱动电压，所述驱动电压用于控制所述源极-栅控薄膜晶体管；
电流源，使已知电流流过源极-栅控薄膜晶体管；
第一电容器，当所述已知电流流过源极-栅控薄膜晶体管时，该第一电容器用于存储源极-栅控薄膜晶体管所产生的栅-源电压；以及
第二电容器，用于存储驱动电压，
其中所述第一和第二电容器使用所产生的栅-源电压修改驱动电压、并使用修改后的电压控制源极-栅控薄膜晶体管，并且
其中该源极-栅控薄膜晶体管包括相对的源极和栅极，在源极与栅极之间夹有源势垒、栅绝缘层和半导体本体层，
其中所述晶体管控制电路还包括控制晶体管，所述第一和第二电容器以及所述控制晶体管串联连接在所述源极-栅控薄膜晶体管的栅极与所述电流源之间。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中，源极-栅控薄膜晶体管是使用预定导电类型的电荷载流子而传导的，并且包括：
半导体本体层；
源极，在半导体本体层的源区上延伸，在源极与半导体本体层的源区之间限定源势垒，所述源势垒是肖特基势垒；
与半导体本体层连接的漏极；以及
栅极，当源区被耗尽时，该栅极控制预定载流子类型的载流子越过所述肖特基势垒从源极输送到半导体本体层的源区；
其中，在半导体本体层的与源极相对一侧上，将栅极设置成与源极成层叠关系，在栅极与半导体本体层之间具有栅绝缘层；以及
在肖特基势垒的整个栅控区域上，栅极与源极分隔半导体本体层与栅绝缘层的组合总厚度。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述源极-栅控薄膜晶体管是使用预定导电类型的电荷载流子传导的，并且包括：
厚度至少为10nm的半导体本体层；
源极，在半导体本体层的源区上延伸，在源极与半导体本体层的源区之间限定源势垒；
与半导体本体层连接的漏极；以及
栅极，当源区被耗尽时，该栅极控制预定载流子类型的载流子越过源势垒从源极输送到半导体本体层的源区；
其中，在半导体本体层的与源极相对一侧上，将栅极设置成与源极成层叠关系，在栅极与半导体本体层之间具有栅绝缘层；以及
在源势垒的整个栅控区域上，栅极与源极至少分隔半导体本体层与栅绝缘层(8)的总厚度的组合厚度。
4.如权利要求2或3所述的控制电路，其中，所述源极-栅控薄膜晶体管进一步包括处于源极面向漏极的横向边缘处的场释放结构。
5.如权利要求1中所述的控制电路，其中，第一与第二电容器串联，输入到电路的驱动电压被提供给第一与第二电容器之间的节点。
6.如前面任一权利要求所述的控制电路，进一步包括保持晶体管，在将所产生的栅-源电压存储到第一电容器上期间，将预定电压提供给源极-栅控薄膜晶体管的栅极。
7.一种有源矩阵电致发光显示设备，包括：
像素阵列，每个像素包括电致发光显示元件，以及如前面任一权利要求所述的控制电路，其中，源极-栅控薄膜晶体管包括用于像素的电流源晶体管。
8.如权利要求7所述的设备，其中，每个像素进一步包括连接在数据线与所述控制电路的输入之间的寻址晶体管。
9.如权利要求7或8所述的设备，其中，所述电流源晶体管与电致发光显示元件在电源线之间串联。
10.如权利要求7，8或9所述的设备，其中，使用非晶硅形成电路。
11.一种用于有源矩阵液晶显示设备的驱动电路，包括：
输出电路阵列，每个输出电路包括数模转换器，以及如权利要求1到6其中任何一个所述的控制电路，其中源极-栅控薄膜晶体管包括输出驱动晶体管。
12.如权利要求11所述的驱动电路，其中，每个输出电路进一步包括连接在数模转换器与所述控制电路的输入之间的输入晶体管。
13.如权利要求11或12所述的驱动电路，其中，每个输出电路进一步包括连接在源极-栅控薄膜晶体管的源极与像素输出之间的输出切换晶体管。
14.一种有源矩阵液晶显示器，包括显示像素阵列，和与像素阵列结合到相同基板上、用于将像素驱动信号提供给像素列的列驱动器电路，其中，列驱动器电路包括如权利要求11到13其中任何一个所述的驱动电路。
15.如权利要求14所述的显示器，其中，使用多晶硅形成显示像素阵列和驱动电路。
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