CN101620825A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有电流输入型像素的半导体装置，其中提高了信号写入速度并减小了相邻晶体管之间变化的影响。当进行设定操作时(写入信号)，串联连接的两个晶体管之一的源－漏电压变得非常低，因而对另一晶体管进行设定操作。在输出操作中，两个晶体管作为多栅极晶体管工作，因此，输出操作中的电流值可以小。换言之，设定操作中的电流可以大。因此，寄生在布线等上的交叉电容和布线电阻的效应影响不大，因此可以迅速进行设定操作。由于在设定操作和输出操作中使用一个晶体管，减小了相邻晶体管之间变化的影响。

Description

半导体装置

本申请是2005年6月24日提交的、申请号为200510098106.0、发明名称为“半导体装置、其驱动方法和电子装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，其具有通过晶体管控制提供给负载的电流的功能。具体地，本发明涉及由亮度根据电流改变的电流驱动的发光元件形成的像素和包括信号线驱动电路的半导体装置。

背景技术

近几年，像素由诸如发光二极管(LED)的发光元件形成的自发光型显示装置引起了关注。随着发光元件用在这种自发光型显示装置中，有机发光二极管(OLED)、有机EL元件和电致发光(EL)元件引起了关注并开始用在有机EL显示装置等中。

作为自发光型，与液晶显示器相比，这种诸如OLED的发光元件具有清晰度更高且响应更快的像素，且无需背光。而且，通过流过它的电流值控制发光元件的亮度。

在使用这种自发光型发光元件的显示装置中，无源矩阵法和有源矩阵法是其已知的驱动方法。前者具有简单的结构，但存在问题以致于难以实现大的清晰度高的显示器。因此，有源矩阵法在近几年积极发展起来，其中通过在像素电路中提供的薄膜晶体管(TFT)控制流到发光元件的电流。

在有源矩阵法的显示装置的情况下，问题在于流到发光元件的电流因驱动TFT的电流特性改变而改变，因而亮度改变。

也就是说，在这种有源矩阵法的显示装置的情况下，在像素电路中使用驱动TFT，其驱动流到发光元件的电流。当这些驱动TFT的特性改变时，流到发光元件的电流改变，这改变了亮度。因此，已经提出多种电路，其中流到发光元件的电流不改变，因此，即使在像素电路中的驱动TFT的性能改变时也可以抑制亮度的改变，这可以抑制亮度的改变。

【专利文件1】

已公布的专利申请号No.2002-517806的PCT国际公布的日文译文

【专利文件2】

国际公布WO01/06484

【专利文件3】

已公布的专利申请号No.2002-514320的PCT国际公布的日文译文

【专利文件4】

国际公布WO02/39420

专利文献1至4的每一个公开了一种有源矩阵型显示装置的结构。专利文献1至3公开了一种电路结构，其中流到发光元件的电流并不由于在像素电路中提供的驱动TFT的特性改变而改变。该结构被称作电流写入型像素或电流输入型像素。专利文献4公开了一种电路结构，其用于抑制由于源驱动电路中TFT的改变而引起的信号电流的改变。

图169示出了专利文献1中公开的常规有源矩阵型显示装置的第一结构示例。图169中所示的像素包括源极信号线16901、第一至第三栅极信号线16902至16904、电流供给线16905、TFT 16906至16909、电容器16910、EL元件16911和用于输入信号电流的电流源16912。

TFT 16906的栅电极连接到第一栅极信号线16902，其第一电极连接到源极信号线16901，且其第二电极连接到TFT 16907的第一电极、TFT 16908的第一电极和TFT 16909的第一电极。TFT 16907的栅电极连接到第二栅极信号线16903且其第二电极连接到TFT 16908的栅电极。TFT 16908的第二电极连接到电流供给线16905。TFT 16909的栅电极连接到第三栅极信号线16904且其第二电极连接到EL元件16911的阳极。电容器16910连接在TFT 16908的栅电极和输入电极之间并保持TFT 16908的栅-源电压。电流供给线16905和EL元件16911的阴极分别输入有预定的电位且具有彼此不同的电位。

参考图172描述从写入信号电流到光发射的操作。图中表示每个部分的参考标记与图169中的那些相对应。图172A至172C的每一个示意性地示出了电流。图172D示出了当写入信号电流时每个路径流动的电流的关系。图172E示出了当写入信号电流时蓄积在电容器16910中的电压，其是TFT 16908的栅-源电压。

首先，将脉冲输入到第一栅极信号线16902和第二栅极信号线16903且导通TFT 16906和16907。此时，流过源极信号线的电流，即信号电流，表示为Idata。

当电流Idata流过源极信号线时，电流路径被分成如图172A所示的I1和I2。这些关系在图172D中示出。不用说，满足Idata＝I1+I2。

在TFT 16906导通时电容器16910中未保持电荷，由此，TFT 16908截止。因此，满足I2＝0且Idata＝I1。其间，电流仅流到电容器16910并蓄积其中。

此后，随着电荷在电容器16910中逐渐蓄积，两个电极之间开始产生电位差(图172E)。当两个电极之间的电位差达到Vth(图172E中的点A)时，TFT 16908导通且I2产生。如上所述，由于满足Idata＝I1+I2，因此电流仍然流动且在电容器中蓄积电荷，同时I1逐渐减小。

电荷不断在电容器16910中蓄积，直到其两个电极之间的电位差，即TFT16908的栅-源电压达到希望的电压，即可以使TFT 16908提供电流Idata的电压(VGS)。当电荷停止蓄积时(图172E中的点B)，电流I1停止流动，此时与VGS相对应的电流流过TFT 16908且满足Idata＝I2(图172B)。由此，达到稳定状态。最后，终止第一栅极信号线16902和第二栅极信号线16903的选择以关断TFT 16906和16907。

随后，发光操作开始。脉冲输入到第三栅极信号线16904以导通TFT 16909。由于电容器16910保持之前写入的VGS，TFT 16908导通且电流Idata从电流供给线16905流出。由此，EL元件16911发射光。假如设置TFT 16908使其在饱和区工作，即使当TFT 16908的源-漏电压改变时，Idata保持流动而不改变。

在这种方式中，输出设定电流的操作在下文中称作输出操作。以上示出的电流写入型像素的示例的优点在于，可以精确地将希望的电流供给EL元件，因为即使当TFT 16908的特性等改变时，提供电流Idata所需的栅-源电压也保持在电容器16910中。因此，可以抑制由TFT特性的改变引起的亮度变化。

前述示例涉及用于校正由像素电路中的驱动TFT的变化而引起电流变化的技术，然而，在源极驱动电路中也出现相同的问题。专利文献4公开了一种电路结构，用于防止由于在制造中产生的源驱动电路中TFT的改变而引起信号电流的改变。

发明内容

如此，常规电流驱动电路和使用它的显示装置具有这样的结构：信号电流和用于驱动TFT的电流、或信号电流和在其发光期间流到发光元件的电流彼此相等或彼此成比例。

因此，在用于驱动发光元件的驱动TFT的驱动电流小的情况下，或在通过发光元件进行低灰度级显示的情况下，信号电流成比例地变小。因此，由于用于向驱动TFT和发光元件提供信号电流的布线的寄生电容非常大，当信号电流小时，存在的问题是对布线寄生电容充电的时间常数变大，因此信号写入速度变慢。也就是说，问题在于当向晶体管提供电流时，要花费更多的时间在栅极端产生晶体管提供电流所需要的电压。

本发明是考虑到前述问题而提出的，并提供一种电流驱动电路和使用它的显示装置，所述电流驱动电路即使在信号电流小时也能够提高信号的写入速度和元件的驱动速度。

本发明的半导体装置包括第一晶体管、第二晶体管、开关和电容器。第一晶体管包括栅极端、第一端和第二端，而第二晶体管包括栅极端、第一端和第二端。第一晶体管的栅极端和第一晶体管的第一端通过开关连接。第一晶体管的第二端连接到第二晶体管的第一端。第一晶体管的栅极端连接到第二晶体管的栅极端和电容器的一端。在第一晶体管的第一端和第二端之间或第二晶体管的第一端和第二晶体管的第二端之间提供用于短路的单元。

本发明的半导体装置包括第一晶体管、第二晶体管、第一开关、第二开关和电容器。第一晶体管包括栅极端、第一端和第二端，而第二晶体管包括栅极端、第一端和第二端，第一晶体管的栅极端和第一晶体管的第一端通过第一开关连接。第一晶体管的第二端连接到第二晶体管的第一端。第一晶体管的栅极端连接到第二晶体管的栅极端和电容器的一端。第一晶体管的第一端和第一晶体管的第二端、或第二晶体管的第一端和第二端通过第二开关连接。

本发明的半导体装置包括第一晶体管、第二晶体管、第一开关、第二开关第三开关、电源线和电容器。第一晶体管包括栅极端、第一端和第二端，而第二晶体管包括栅极端、第一端和第二端。第一晶体管的栅极端和第一晶体管的第一端通过第一开关连接。第一晶体管的第二端连接到第二晶体管的第一端。第一晶体管的栅极端通过第二开关连接到第二晶体管的栅极端。第一晶体管的栅极端连接到电容器的一端。第二晶体管的栅极端通过第三开关连接到电源线。

根据本发明半导体装置的前述结构，第一晶体管和第二晶体管具有相同的导电性。

根据本发明半导体装置的前述结构，电容器的另一端连接到第二晶体管的第二端。

根据本发明半导体装置的前述结构，第一晶体管的第一端或第二晶体管的第二端连接到电流源电路。

根据本发明半导体装置的前述结构，第一晶体管的第一端和第二晶体管的第二端连接到显示元件。

也就是说，根据本发明，串联连接的两个晶体管(第一晶体管和第二晶体管)中的一个(例如，第二晶体管)的源-漏电压在设定操作中变得非常低，因此对另一个晶体管(例如，第一晶体管)进行该设定操作。在输出操作中，这两个晶体管(第一晶体管和第二晶体管)用作多栅极晶体管，由此可以使输出操作中的电流值小。即，设定操作中的电流大。

根据本发明，为了迅速完成设定操作，在设定操作之前将晶体管栅极端的电位设定在预定电位，然后进行设定操作。预定电位大约等于设定操作完成时刻(获得稳定状态)的电位。因此，可以迅速进行设定操作。注意，本发明中的设定操作是这样的操作：向晶体管提供电流，以便在其栅极端上产生该晶体管提供所述电流所需要的电压。

为了迅速完成设定操作而在设定操作前进行的使晶体管栅极端的电位变成预定电位的操作称为预充电操作。具有这种功能的电路称为预充电单元。

本发明提供一种半导体装置，其包括向负载提供第一电流的晶体管。通过向该晶体管提供第二电流将该晶体管栅极端的电位设定为预定电位。

也就是说，在对晶体管进行设定操作的情况下，当电流值小时，不容易获得稳定状态且不能完成电流的写入操作。因此，在设定操作前进行预充电操作。通过进行预充电操作，获得了与进行设定操作后得到的稳定状态时的电位大约相等的电位。即，通过进行预充电操作将晶体管栅极端的电位迅速充电。因此，通过在预充电操作之后进行设定操作，可以更快地完成操作。

注意，通过提供比设定操作中更大的电流进行预充电操作。因此，晶体管栅极端的电位被迅速充电。

本发明提供了一种半导体装置，包括显示元件、用于向显示元件提供电流的晶体管和用于将晶体管栅极端的电位设定在预定电位的预充电单元。

本发明提供了一种半导体装置，包括：信号线驱动电路，包括用于向信号线提供电流的晶体管；和预充电单元，用于将晶体管栅极端的电位设定在预定电位。

本发明提供一种半导体装置，其设有：包括信号线的信号线驱动电路、用于向信号线提供电流的晶体管和用于使晶体管栅极端的电位处于预定电位的预充电单元。

本发明提供一种半导体装置的驱动方法，步骤有：向用于向负载提供电流的晶体管提供第一电流，以在其栅极端上产生该晶体管提供第一电流所需要的电压；然后向该晶体管提供第二电流，以在其栅极端上产生该晶体管提供第二电流所需要的电压。

本发明提供一种半导体装置的驱动方法，设置步骤：使用于向负载提供电流的晶体管的栅极端的电位处于预定电位，在该预定电位下晶体管可以处于稳定状态；然后向该晶体管提供电流，以在其栅极端上产生该晶体管流动该电流所需要的电压。

本发明提供一种根据前述结构的半导体装置的驱动方法，其中第一电流大于第二电流。

注意，可应用于本发明的晶体管类型没有限制。例如，可以是薄膜晶体管(TFT)。可以是具有非晶、多晶或单晶半导体层的TFT。作为其它晶体管，可以是形成在单晶衬底上的晶体管、形成在SOI衬底上的晶体管、形成在玻璃衬底上的晶体管、形成在塑料衬底上的晶体管或者形成在任意衬底上的晶体管。此外，可以是由有机材料或碳纳米管形成的晶体管。可以是MOS晶体管或者也可以是双极晶体管。

注意，本发明中的连接是电连接。因此，可在元件之间设置其它元件、开关等。

根据本发明，半导体装置包括具有晶体管、电容器等的电路。

根据本发明，在抑制寄生在布线等上的交叉电容和电阻以及布线电阻的效应的同时，可以快速进行设定操作。因此，可以在输出操作中输出精确的电流。

附图说明

图1是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图2是示出本发明的电流源电路操作的示意图；

图3是示出本发明的电流源电路操作的示意图；

图4是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图5是示出本发明的电流源电路操作的示意图；

图6是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图7是示出本发明电流源电路的结构的示意图；

图8是示出本发明电流源结构的示意图；

图9是示出本发明电流源结构的示意图；

图10是示出本发明电流源结构的示意图；

图11是示出本发明电流源结构的示意图；

图12是示出本发明电流源结构的示意图；

图13是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图14是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图15是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图16是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图17是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图18是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图19是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图20是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图21是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图22是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图23是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图24是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图25是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图26是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图27是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图28是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图29是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图30是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图31是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图32是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图33是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图34是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图35是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图36是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图37是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图38是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图39是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图40是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图41是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图42是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图43是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图44是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图45是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图46是示出本发明电流源电路结构的意图；

图47是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图48是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图49是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图50是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图51是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图52是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图53是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图54是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图55是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图56是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图57是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图58是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图59是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图60是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图61是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图62是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图63是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图64是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图65是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图66是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图67是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图68是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图69是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图70是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图71是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图72是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图73是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图74是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图75是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图76是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图77是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图78是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图79是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图80是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图81是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图82是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图83是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图84是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图85是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图86是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图87是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图88是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图89是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图90是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图91是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图92是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图93是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图94是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图95是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图96是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图97是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图98是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图99是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图100是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图101是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图102是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图103是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图104是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图105是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图106是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图107是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图108是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图109是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图110是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图111是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图112是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图113是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图114是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图115是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图116是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图117是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图118是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图119是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图120是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图121是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图122是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图123是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图124是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图125是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图126是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图127是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图128是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图129是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图130是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图131是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图132是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图133是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图134是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图135是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图136是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图137是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图138是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图139是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图140是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图141是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图142是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图143是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图144是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图145是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图146是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图147是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图148是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图149是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图150是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图151是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图152是示出本发明电流源电路结构的示意图；

图153是示出本发明的信号线驱动电路部分结构的示意图；

图154是示出本发明的信号线驱动电路部分结构的示意图；

图155是示出本发明的信号线驱动电路部分结构的示意图；

图156是示出本发明的像素结构的示意图；

图157是示出本发明的像素结构的示意图；

图158是示出本发明的像素结构的示意图；

图159是示出本发明的像素结构的示意图；

图160是示出本发明的像素结构的示意图；

图161是示出本发明的像素结构的示意图；

图162是示出本发明的像素结构的示意图；

图163是示出本发明的像素结构的示意图；

图164是示出本发明的像素结构的示意图；

图165是示出本发明的像素结构的示意图；

图166是示出本发明的像素结构的示意图；

图167是示出本发明的像素结构的示意图；

图168A至168H是应用本发明的电子装置的图；

图169是示出常规像素结构的示意图；

图170是示出本发明的显示装置结构的示意图；

图171是示出本发明的显示装置结构的示意图；

图172A至172E是分别示出常规像素的操作的示意图；

图173A和173B是各示出本发明的电流源电路的电流和电压随时间改变的示意图；

图174是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图175是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图176是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图177是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图178是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图179是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图180是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图181是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图182是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图183是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图184是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图185是示出本发明的电流源电路结构的示意图；

图186是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图187是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图188是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图189是示出本发明电流源电路某一操作的连接的示意图；

图190是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

图191是示出本发明电流源电路的操作的示意图；

具体实施方式

虽然将参考附图借助示例描述本发明，但应理解对本领域技术人员来说各种变化和改变将是显而易见的。因此，除非这种变化和改变超出本发明的范围，否则它们将被包含其内。注意，通过相似的参考数字表示实施方式中的相似部分并省略其详细描述。

【实施方式1】

本发明可以应用于各种具有电流源的模拟电路以及具有EL元件的像素。

在本实施方式中，描述本发明的基本原理。

首先，在图1中示出了基于本发明基本原理的结构。提供总是用作电流源(或其一部分)的电流源晶体管101和根据状态进行不同操作的切换晶体管102，它们串联连接。切换晶体管102的源极端和漏极端通过开关103连接。电流源晶体管101的栅极端和切换晶体管102的栅极端连接到电容器104的一端。电容器104的另一端连接到切换晶体管102的源极端。电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端通过开关105连接到电流源晶体管101的漏极端。通过接通/关断开关105，可以控制电容器104保持电荷。因此，电容器104可以保持电流源晶体管101的栅-源电压。电流源晶体管101的漏极端和布线112通过负载109连接。切换晶体管102的源极端通过开关106和参考电流源108连接到布线110，并且与此并联地通过开关107连接到布线111。

切换晶体管102连接到一个单元，该单元可以在以下两种情况之间切换操作：晶体管102用作电流源的情况和其操作使得其源极和漏极之间没有电流流动的情况(或将其用作开关的情况)。这里，将切换晶体管102用作(部分)电流源的情况称为电流源操作。而且，切换晶体管102工作在其源极和漏极之间没有电流流动的情况(或用作开关的情况)或它以小的源-漏电压操作的情况称为短路操作。

为了对切换晶体管102进行电流源操作和短路操作，可以采用不同的结构。

在本实施方式中，图1示出了一种结构示例。在图1中，将切换晶体管102的源极端和漏极端设计成通过开关103连接。然后，将切换晶体管102的栅极端连接到电流源晶体管101的栅极端。通过使用开关103可以在电流源操作和短路操作之间切换切换晶体管102的操作。

现在描述图1的操作。首先，如图2所示，接通开关103、105和106并关断开关107。然后，切换晶体管102的源极端和漏极端具有大致相同的电位。也就是说，在切换晶体管102的源极和漏极之间几乎没有电流流过，而电流流到开关103。因此，参考电流源108的电流Ib流到电容器104或电流源晶体管101。然后，当电流源晶体管101的源极和漏极之间流动的电流和参考电流源108的电流Ib变得相等时，电流停止流到电容器104。也就是说，获得稳定状态。此时栅极端的电位积累在电容器104中。即，在电流源晶体管101的栅极和源极之间施加在其源极和漏极之间提供电流Ib所需的电压。前述操作与设定操作相对应。此时，切换晶体管102进行短路操作。

如此，当电流停止流到电容器104并获得稳定状态时，完成设定操作。

接着，如图3所示，关断开关103、105和106并接通开关107。然后，当开关103关断时，电流在切换晶体管102的源极和漏极之间流动。另一方面，在设定操作中蓄积在电容器104中的电荷施加到电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端。此时，电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端彼此连接。因此，它们一起作为多栅极晶体管操作。当电流源晶体管101和切换晶体管102用作一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。通常，当晶体管的栅极长度L变大时，流过它的电流变小。因此，流到负载109的电流变得小于Ib。前述操作对应输出操作。此时，切换晶体管102进行电流源操作。

如此，通过控制开关103的接通/关断，在设定操作中流动的电流Ib可以大于在输出操作中流到负载109等的电流，这使得能够迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在电流通过其流动的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应并可以迅速获得稳定状态。

由于设定操作中电流Ib大，因此噪声等的影响变小。即，当Ib值大时，其不会受到由噪声等产生的微小电流的影响。

因此，例如，当负载109为EL元件时，可以通过电流Ib写入信号，该电流Ib大于EL元件在低灰度等级发光的情况下写入信号时供给E1元件的电流。因此，可以防止信号电流被噪声干扰的麻烦，由此可以进行快速的写入操作。

注意，负载109可以是任何电路元件，例如电阻器、晶体管、EL元件和由晶体管、电容器及开关构成的电流源电路。负载109可以是信号线或信号线和连接到它的像素。像素可以包括任何显示元件，例如EL元件和用于FED的元件。

注意，可以用电流源晶体管101、切换晶体管102等的栅极电容代替电容器104。在这种情况下，可以省略电容器104。

虽然对布线110和111提供高电位电源Vdd，但本发明不限于此。每个布线可以具有不同电位中的相同电位。布线111仅需要保持电容器104的电荷。布线110或布线111不需不变地保持相同电位。它们可以在设定操作和输出操作之间具有不同的电位，只要能够获得正常的操作就行。

优选的是当电流源晶体管101和切换晶体管102在输出操作中用作多栅极晶体管时，它们具有相同的极性(相同的导电性)。

注意，电流源晶体管101和切换晶体管102在输出操作中用作为多栅极晶体管，每个晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，其栅极长度L可以相同或不同。然而，优选栅极宽度W相同，因为这样可以认为与普通多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管102的栅极长度设计得更长，提供到负载109的电流就变得更小。因此，可以考虑到在设定操作和输出操作的每一个中所需要提供的电流，来设计栅极宽度和长度。

注意，诸如103、105、106和107的开关可以是任何开关，例如电开关和机械开关，只要它们能够控制电流就行。它可以是晶体管、二极管或由它们构成的逻辑电路。因此，在应用晶体管作为开关的情况下，因为它只是作为开关操作，所以其极性没有特别限制。然而，当截止电流优选为小时，优选使用具有小截止电流的极性的晶体管。例如，具有LDD区的晶体管具有小的截止电流。而且，理想的是，当作为开关的晶体管的源极端的电位更接近低电位侧电源的电位(Vss、Vgnd、0等)时，采用n沟道晶体管，并且当该源极端的电位更接近高电位侧电源(Vdd等)的电位时，采用p沟道晶体管。由于可以提高晶体管的栅极和源极之间的电压的绝对值，因此这有助于有效地开关操作。还要注意，还可以通过使用n沟道和p沟道晶体管二者应用CMOS开关。

图1示出了本发明的电路，然而，本发明不限于此。通过改变开关的数目和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管101和切换晶体管102的数目和布置、各布线的电位、电流的方向等，可以构造不同的电路。通过使用各种改变的组合，可以构造不同的电路。

例如，只要它们可以控制电流的通/断，像103、105、106和107这样的开关可以布置在任何地方。具体地，需要将开关107与为了设定需要的电位而提供所需要的电位的布线111串联布置。类似地，需要将控制参考电流源108的电流的开关106与参考电流源108串联布置。需要将控制提供到切换晶体管102的电流的开关103与切换晶体管102并联布置。需要将开关105布置成控制电容器104中的电荷。

图4示出了改变开关103的连接的示例。将开关103的一端连接在切换晶体管102的漏极端和电流源晶体管101的源极端之间，而将另一端连接在开关106和参考电流源108之间。同样，在图4的结构中，可以通过开关106控制参考电流源108的电流，且开关103可以切换切换晶体管102的短路操作和电流源操作。即，如图5所示，在设定操作中开关103、105和106接通且开关107关断。如此，可以短路切换晶体管102的源极和漏极并提供参考电流源108的电流。在输出操作中，如图6所示开关103、105和106关断且开关107接通。如此，电流可以流到切换晶体管102。

图144示出了将开关105不同地连接的示例。开关105的一端连接到电流源晶体管101的栅极端且其另一端连接到布线1441。通过图144的结构可以控制电容器104中的电荷。注意，布线112和1441可以是共同的布线或不同的布线。

也就是说，只要在设定操作中将元件如图15所示地连接，而在输出操作中将元件如图16所示地连接，诸如103、105、106和107的开关可以布置在任何地方，在设定操作中参考电流源108的电流Ib流到电流源晶体管101且切换晶体管102进行短路操作，而在输出操作中切换晶体管102进行电流源操作且流过切换晶体管102和电流源晶体管101的电流流到负载109。因此，不用说，图15中的连接包括图181所示的连接和图182所示的连接。

图7示出了将电流源晶体管101与切换晶体管102的布置互换的情况。图1中的电流源晶体管101、切换晶体管102和开关103分别对应于图7中的电流源晶体管701、切换晶体管702和开关703。在图1中切换晶体管102、电流源晶体管101和负载109以此顺序布置，然而，图7中电流源晶体管701、切换晶体管702和负载109以此顺序布置。

这里，描述图1和图7中电路之间的不同。在图1中，在短路操作中在切换晶体管102的栅极端和源极端(漏极端)之间产生电位差。因此，切换晶体管102的栅极电容存储电荷。然后，在电流源操作中仍然在栅极电容中存储电荷。因此，电流源晶体管101的电位在短路操作(设定操作)和电流源操作(输出操作)之间几乎完全不变。

另一方面，在短路操作中在切换晶体管702的栅极端和源极端(漏极端)之间几乎没有电位差产生。因此，切换晶体管702的栅极电容不存储电荷。当在电流源操作中关断开关105和703时，电荷存储在栅极电容中，由此切换晶体管702作为电流源的一部分工作。此时在电容器104和电流源晶体管701的栅极电容中蓄积电荷。电荷移动到切换晶体管702的栅极部分。因此，通过电荷水平来改变电流源晶体管701的栅极端电位，所述电荷在短路操作(设定操作)和电流源操作(输出操作)之间移动。结果，在输出操作中电流源晶体管701和切换晶体管702的栅-源电压的绝对值变小，由此提供到负载109的电流变小。

因此，根据这些情况设计电流源晶体管701和切换晶体管702的布置。例如，在要显示黑色显示时，作为负载109的EL元件微弱地发光的情况下，对比度减小。在这种情况下，由于图7所示的结构可以使电流稍小，因此优选该结构。

在图1中电流源晶体管101和切换晶体管102中分别布置一个，然而，这两种晶体管中的一种或者两种都可以有多个。可以任意地选择其布置。图8示出了在图1的切换晶体管102和电流源晶体管101之间提供第二切换晶体管801的情况的示例。通过接通/关断开关802来切换第二切换晶体管801的短路操作和电流源操作。如此，通过使用图8中的切换晶体管102和第二切换晶体管801可以实现图1中的切换晶体管102的功能。图9示出了一种结构，其中在图1的结构中提供功能如同图7中的切换晶体管702的第二切换晶体管902。注意，开关901对应于图7中的开关703。

在图1中，电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端都通过开关105连接到电流源晶体管101的漏极端。然而，如图185所示，可以将电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端都通过开关105连接到布线1441。即，在设定操作中，如图186所示，开关106、103和105接通且开关107关断。如此，可以提供参考电流源108的电流且可以短路切换晶体管102的源极和漏极。在输出操作中，如图187所示，开关107接通且开关106、103和105关断。如此，电流可以流过切换晶体管102。

也就是说，只要在设定操作中如图188所示地连接元件，而在输出操作中如图189所示地连接元件，诸如103、105、106和107的开关可以布置在任何地方，在设定操作中参考电流源108的电流Ib流到电流源晶体管101且切换晶体管102进行短路操作，而在输出操作中切换晶体管102进行电流源操作且流过切换晶体管102和电流源晶体管101的电流流到负载109。注意，将低电源电位Vss输入到布线1441，然而，本发明不限于此。当输入到布线112和布线1441的电位相同时，这些布线可以是公共布线。

图1中电流源晶体管101和切换晶体管102是p沟道晶体管，然而，本发明不限于此。图11示出了其中改变电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电性)而不改变图1的电路的电路连接的示例。如图1和11所示，通过将布线110、111和112的电位改变为布线1110、1111和1112的电位并将参考电流源108的电流方向改变为参考电流源1108的电流方向，可以容易地改变极性。电流源晶体管1101、切换晶体管1102、开关1103、1105、1106和1107、电容器1104以及负载1109分别对应于电流源晶体管101、切换晶体管102、开关103、105、106和107、电容器104以及负载109，它们的连接没有改变。

图12示出了通过改变图1的电路中的电路连接而不改变电流方向来改变电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电性)的示例。

提供一直用作电流源(或部分电流源)的电流源晶体管1201和根据情况改变操作的切换晶体管1202。电流源晶体管1201和切换晶体管1202串联连接。电流源晶体管1201的栅极端连接到电容器1204的一端。电容器1204的另一端1206连接到切换晶体管1202(电流源晶体管1201)的源极端。由此，电容器1204可以保持电流源晶体管1201的栅-源电压。而且，通过开关1205将电流源晶体管1201的栅极端和漏极端连接。可以控制电容器1204以便通过开关1205的接通/关断来保持电荷。

描述图12的操作。然而，它与图1的操作相似，因此将简要描述。首先，如图13所示，接通开关1203、1205和1206并关断开关1207。这样，当获得稳定状态时，电流停止流到电容器1204。然后，电流源晶体管1201的栅-源电压蓄积在电容器1204中。即，在电流源晶体管1201的栅极和源极之间施加在其源极和漏极之间提供电流Ib所需的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管1202进行短路操作。

接着，如图14所示，开关1203、1205和1206关断并且开关1207接通。然后，电流源晶体管1201和切换晶体管1202作为一个多栅极晶体管操作。因此，小于Ib的电流流到负载109。前述操作对应于输出操作。此时，切换晶体管1202进行电流源操作。

注意，在许多情况下，电容器1204的端子1206的电位在设定操作和输出操作之间是不同的。然而，电容器1204两端的电压不变，因此，期望的电流流到负载109。

同样，在这种情况下，不用说开关可以设置在任何地方，只要它们在设定操作中如图17所示地连接并在输出操作中如图18所示地连接。

图180示出了不同地连接开关1205的示例。开关1205的一端连接到电流源晶体管1201的栅极端，而其另一端连接在开关106和参考电流源108之间。同样，在图180的结构中，开关1205可以控制参考电流源108的电流而开关1203可以在切换晶体管1202的短路操作和电流源操作之间切换。也就是说，在设定操作中，如图190所示开关106、1205和1203接通并且开关107关断。如此，可以提供参考电流源108的电流，并短路切换晶体管1202的源极和漏极。在如图191所示的输出操作中，开关107接通并且开关106、1205和1203关断。如此，电流可以流过切换晶体管1202。

图17所示的连接包括元件如图183和184所示的连接的情况。

图12示出了相应于图1的电路，而图19示出了相应于图7的电路。在图19中，在短路操作中在切换晶体管1902的栅极电容中不蓄积电荷。

至此，描述了切换晶体管在设定操作中进行短路操作并在输出操作中进行电流源操作的情况。然而，本发明不限于此。例如，如图20所示，切换晶体管可以在设定操作中进行电流源操作，而在输出操作中进行短路操作，如图21所示。在这种情况下，在输出操作中提供更大的电流，其导致信号被放大。因此，图21的结构可以应用于各种模拟电路。注意，这里描述了图1的结构，然而，本发明不限于此。

如此，通过使用通过改变开关的布置和数目、各晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管的数目和布置、各布线的电位、电流的方向的各种电路以及使用图1的电路，可以构造本发明。通过使用各种改变的组合，可以构造各种电路。

下文描述图12的电路的一部分改变的情况。由于大部分结构与图12相似，因此，省略关于那些部分的描述。然而，可以将各种结构应用于本发明以及图12。

首先，图32示出了局部改变的图12的结构。将图12中的开关107变成图32中的多晶体管(multi transistor)3201。多晶体管3201是具有与电流源晶体管1201和切换晶体管1202相同极性(导电性)的晶体管。多晶体管3201的栅极端连接到电流源晶体管1201的栅极端。多晶体管3201根据情况改变它的操作。在设定操作中，多晶体管3201作为开关操作。在输出操作中，它与电流源晶体管1201和切换晶体管1202一起作为多栅极晶体管的一部分，以便作为电流源操作。

接着，描述图32的操作。如图33所示，接通开关106、1205和1203。然后，参考电流源108的电流Ib流到电容器1204和电流源晶体管1201。此时，多晶体管3201的栅极端和源极端具有大致相同的电位。也就是说，多晶体管3201的栅-源电压大致变为0V，由此，多晶体管3201截止。然后，获得稳定状态，其中在电流源晶体管1201的源极和漏极之间流动的电流和参考电流源108的电流Ib变得相等，因此电流停止流到电容器1204。前述操作对应于设定操作。此时，多晶体管3201用作关断的开关。

接着，如图34所示，关断开关106、1205和1203。然后，在设定操作中蓄积在电容器1204中的电荷施加到电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201的栅极端。电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201的栅极端彼此连接。如上所述，电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201作为一个多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201是一个晶体管时，多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管1201的L。因此，流到负载109的电流变得小于Ib。即，流到负载109的电流变得小于图12情况下的电流。前述操作对应于输出操作。此时，多晶体管3201作为多栅极晶体管的一部分工作。

如此，通过将图12的开关107改变成图32的多晶体管3201并将多晶体管3201的栅极端连接到电流源晶体管1201的栅极端，可以自动控制电流。此外，流到负载109的电流可以小。在图12的情况中，为了在输出操作中向负载109提供电流和在设定操作中停止流向其的电流之间改变操作，需要用于控制开关107的布线，然而，在图32中可以自动控制电流，因此，可以省略用于控制的布线。

注意，在输出操作中电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201作为一个多栅极晶体管工作，因此，优选的是这些晶体管具有相同的极性(导电性)。

注意，在输出操作中电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201作为一个多栅极晶体管操作，且每个晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，它们的栅极长度L可以相同或不同。然而，栅极宽度W优选相同，因为可以认为它与普通的多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管1202和多晶体管3201的栅极长度L设计得更长，提供到负载109的电流变得更小。因此，可以考虑需要分别在设定操作和输出操作中提供的电流的比率，来设计栅极宽度和长度。

注意，图32示出了本实施方式的电路，然而，本发明不限于这种结构。通过改变开关的布置和数量；各晶体管的极性；电流源晶体管1201、切换晶体管1202和多晶体管3201的数量和布置、各种布线的电位、电流方向等，可以在结构中采用各种电路。而且，还通过各改变的组合，可以实现使用不同电路的结构。

例如，只要可以控制电流的通/断，像106、1203和1205这样的开关可以布置在任何地方。也就是说，只要它们在设定操作中如图35所示地连接并在输出操作中如图36所示地连接，像106、1203和1205这样的开关可以布置在任何地方。

【实施方式2】

在实施方式1中，为了实现切换晶体管102的电流源操作和短路操作采用图1的结构。在本实施方式中，描述了不同于实施方式1的实现电流源操作和短路操作的结构示例。

应当注意，这里将省略大部分与实施方式1相同的描述。

首先，图22示出了实现切换晶体管2202的电流源操作和短路操作的结构。

在图1中，使用开关103以便切换晶体管102可以进行短路操作，通过控制开关103，在切换晶体管102的源极和漏极之间电流不流动，从而切换晶体管102的源极端和漏极端具有大致相同的电位。

相反，在图22中，控制切换晶体管2202的栅极端电压使得大电流可以流到切换晶体管2202。具体地，通过使用开关2203a使切换晶体管2202的栅-源电压的绝对值大。结果，当某一值的电流流动时只需要小的切换晶体管2202的源-漏电压。即，切换晶体管2202只作为开关工作。

在电流源操作中，在图1中关断开关103且由于电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端彼此连接，它们作为一个多栅极晶体管工作。

另一方面，在图22中，通过使用开关2203b将栅极端不彼此连接的电流源晶体管2201和切换晶体管2202连接起来。结果，它们可以作为一个多栅极晶体管工作。

描述图22的操作。首先，如图23所示，接通开关2203a、2205和106并关断开关107和2203b。然后，将切换晶体管2202的栅极端连接到布线2206。布线2206被提供有低电位电源(Vss)，因此，切换晶体管2202的栅-源电压的绝对值变得非常大。这样，切换晶体管2202具有非常大的电流驱动能力且其源极端和漏极端具有大致相同的电位。因此，参考电流源108的电流Ib流到电容器2204和电流源晶体管2201。当在电流源晶体管2201的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib变得相等时，电流停止流到电容器2204。即，获得了稳定状态。然后，此时栅极端的电位蓄积在电容器2204中。即，在电流源晶体管2201的栅极端施加在其源极和漏极之间提供电流Ib所需要的电位。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管2202作为开关工作并进行短路操作。

接着，如图24所示，关断开关106、2205和2203a并接通开关107和2203b。然后，切换晶体管2202的栅极端和电流源晶体管2201的栅极端彼此连接。另一方面，在设定操作中蓄积在电容器2204中的电荷施加到电流源晶体管2201和切换晶体管2202的栅极端。如上所述，电流源晶体管2201和切换晶体管2202作为一个多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管2201和切换晶体管2202为一个晶体管时，该晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管2201的L。因此，提供到负载109的电流变得小于Ib。前述操作对应于输出操作。此时，切换晶体管2202进行电流源操作。

注意，布线2206的电位不限于Vss。它可以具有大到足以导通切换晶体管2202的任意值。

注意，图22作为本实施方式的电路示出，然而，本发明不限于本结构。通过改变开关的布置和数量、各晶体管的极性、电流源晶体管2201和切换晶体管2202的数量和布置、各布线的电位、电流方向等，可以在该结构中采用不同电路。而且，同样，通过各改变的组合，可以实现使用各种电路的结构。

例如，只要在设定操作中如图25所示地连接并在输出操作中如图26所示地连接，各开关可以设置在任何地方。

图27示出了电流源晶体管2201和切换晶体管2202的布置互换的情况。在图27中，电流源晶体管2701、切换晶体管2702和负载109以此顺序布置。在设定操作中，接通开关2703a并使切换晶体管2702的栅-源电压的绝对值大。这样，具有高电流驱动能力的切换晶体管2702用作开关。在输出操作中，关断开关2703a并接通开关2703b。如此，切换晶体管2702和电流源晶体管2701的栅极端连接使得它们用作多栅极晶体管。

图28示出了改变图22中的电流源晶体管2201和切换晶体管2202的极性(导电性)且不改变电路的连接的示例。如此，通过改变布线的电位和参考电流源108的电流方向，可以容易地改变极性。如图22和28，通过将布线110、111和2112的电位改变成布线2810、2811和2812的电位，将参考电流源108的电流方向改变成参考电流源2808的电流方向，就可以容易地改变极性。电流源晶体管2801、切换晶体管2802、开关2803a、2803b、2805、2806和2807、电容器2804以及负载1109分别对应于电流源晶体管2201、切换晶体管2202、开关2203b、2205、2206和2207、电容器2204以及负载109，它们的连接不改变。

图29示出了通过改变图22的电路中电路的连接而不改变电流方向，来改变电流源晶体管2201和切换晶体管2202的极性(导电性)的示例。

提供一直用作电流源(或其一部分)的电流源晶体管2901和根据情况改变操作的切换晶体管2902。电流源晶体管2901、切换晶体管2902和负载109串联连接。电流源晶体管2901的栅极端连接到电容器2904的一端。电容器2904的另一端2906连接到切换晶体管2902(电流源晶体管1201)的源极端。由此，电容器2904可以保持电流源晶体管2901的栅-源电压。而且，通过开关2905将电流源晶体管2901的栅极端和漏极端连接。可以控制电容器2904以便通过开关2905的接通/关断来保持电荷。

在这种情况下，同样不用说，只要它们在设定操作中如图30所示地连接并在输出操作中如图31所示地连接，开关就可以设置在任何地方。

注意，向布线2907提供高于Vdd的Vdd2。然而，本发明不限于此，优选地提供尽可能高的电位以便使切换晶体管2902的电流驱动能力在短路操作中变得尽可能大。

如此，通过使用通过改变开关的布置和数量、各晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管的数量和布置、各布线的电位、电流方向的各种电路以及通过使用图22的电路，可以构造本发明。通过使用各改变的组合，可以通过各种电路构造本发明。

本实施方式中的描述对应于部分修改的实施方式1。因此，实施方式1也可以应用于本实施方式。

【实施方式3】

在本实施方式中，对这样的结构进行描述，其中晶体管并联连接且用于提供电流的晶体管在设定操作和输出操作之间改变。注意，以下描述中省略已经在实施方式1和2中进行过的描述。

首先，参考图51描述晶体管并联连接且在设定操作和输出操作之间改变用于提供电流的晶体管的情况下的结构示例。

提供至少在设定操作中变得导电的设定晶体管5102和在输出操作中变得导电的电流源晶体管5101。设定晶体管5102和电流源晶体管5101并联连接。设定晶体管5102的栅极端连接到电容器5104的一端。此外，电流源晶体管5101的栅极端连接到电容器5104的一端。电容器5104的另一端连接到设定晶体管5102的源极端。由此，电容器5104可以保持设定晶体管5102的栅极端电位。电容器5104的另一端通过开关106和参考电流源108连接到布线110，并且与此并联地，通过开关107连接到布线111。设定晶体管5102的端子5105和漏极端通过开关5103b连接。电流源晶体管5101的端子5105和漏极端通过开关5103a连接。设定晶体管5102的端子5105和栅极端通过开关5103c连接。通过接通/关断开关5103c，可以在电容器5104中保持电荷。此外，端子5105和布线112通过负载109连接。

描述图51的操作。如图52所示，接通开关106、5103b和5103c并关断开关107和5103a。然后，电流不在电流源晶体管5101的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib流到电容器5104和设定晶体管5102。当设定晶体管5102的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib变得相等时，电流停止流向电容器5104。即，获得了稳定状态。设定晶体管5102的栅极端电位蓄积在电容器5104中。即，在设定晶体管5102栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib所需要的电压。前述操作对应于设定操作。

如图53所示，接通开关107和5103a并关断开关106、5103b和5103c。然后，由于开关5103b关断，电流停止在设定晶体管5102的源极和漏极之间流动。蓄积在设定晶体管5102的栅极电容和电容器5104中的电荷的一部分蓄积在电流源晶体管5101的栅极电容中。这样，电流流到晶体管5101。通过适当地设置设定晶体管5102和电流源晶体管5101的晶体管尺寸(栅极宽度W和栅极长度L)，可以使在输出操作中流动的电流小于在设定操作中流动的电流Ib。也就是说，通过将设定晶体管5102的电流驱动能力增强到高于电流源晶体管5101的，可以使用电流Ib进行设定操作，所述电流Ib大于输出操作中流动的电流，由此可以迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在通过其流动电流的布线上的负载效应(布线电阻、交叉电容等)并可以快速进行设定操作。因此，在负载109为EL元件的情况下，当EL元件在低灰度级下发射光时，可以快速写入信号。优选的是，电容器5104的电容充分大于设定晶体管5102和电流源晶体管5101栅极电容的电容。因此，在设定操作中保持在电容器5104中的电压在输出操作中不容易改变。

需要使电流源晶体管5101和设定晶体管5102在设定操作和输出操作之间具有几乎相同的栅极电位，因此，优选的是它们具有相同的极性(导电性)。

注意，在设定操作中在图52中电流不流到晶体管5101，然而，也可以如图54所示在设定操作中接通开关5103a以向电流源晶体管5101提供电流。

虽然参考图51描述了本实施方式，但本发明的结构不限于此，并且各种修改都是可能的，除非这种改变和修改超出了本发明的范围。

可以如图10和176所示通过开关连接设定晶体管5102和电流源晶体管5101的栅极端，或者如图177所示将开关5103b连接到设定晶体管5102的源极端侧，只要元件在设定操作中如图55所示地连接且在输出操作中如图56所示地连接就可以。

图57示出了通过改变图51的电流方向而不改变电路连接来改变电流源晶体管5101和设定晶体管5102的极性(导电性)的示例。如在图51和57中一样，通过将布线5110、5111和5112的电位改变成布线5710、5711和5712的电位，并将参考电流源108的电流方向改变成参考电流源5708的电流方向，可以容易地改变极性。电流源晶体管5701、设定晶体管5702、开关5703、5705、5706和5707、电容器5704以及负载5709分别对应于电流源晶体管5101、设定晶体管5102、开关5103、5105、5106和5107、电容器5104以及负载5109，它们的连接不改变。

图58示出了通过改变图51的电路中的电路连接而不改变电流方向来改变电流源晶体管5101和切换晶体管5102的极性(导电性)的示例。通过开关5803b的接通/关断，可以控制流到设定晶体管5102的电流。通过开关5803a的接通/关断，可以控制电流源晶体管5101的电流。通过开关5803c的接通/关断，可以保持设定晶体管5102的栅-源电压和电流源晶体管5101的栅-源电压中的一个，或者保持设定晶体管5102的栅-源电压和电流源晶体管5101的栅-源电压二者。

【实施方式4】

本实施方式中的描述对应于部分修改的实施方式1至3。因此，本实施方式中所作的描述可以适用于实施方式1至3中的各种结构。

在本实施方式中，描述部分改变的实施方式1、2和3中描述的电路。

为了简明起见，对部分改变的图1的电路进行描述。因此，在此将省略大部分与实施方式1相似的描述。

首先，图37示出了部分改变的图1的结构。在图37中，提供选择是否向负载109提供电流的开关3702、对其释放电流的布线3703和选择是否对布线3703释放电流的开关3701。

描述图37的操作。首先，如图38所示，接通开关103、105、106和3701并关断开关107和3702。然后，切换晶体管102的源极端和漏极端具有大致相同的电位。也就是说，在切换晶体管102的源极和漏极之间几乎没有任何电流流动，而电流流到开关103。因此，参考电流源108的电流Ib流到电容器104和电流源晶体管101。然后，当电流源晶体管101的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib变得相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器104中。即，在电流源晶体管101的栅极和源极之间施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib所需要的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管102进行短路操作。在该结构中，在设定操作中由于开关3702关断，电流不流到负载109，而由于开关3701接通，电流流过布线3703。这里，在使用在饱和区操作的p沟道晶体管作为图1的结构中的参考电流源108的情况下，需要在布线110处设置考虑到负载109中的电压降的电位。也就是说，需要在布线110处设置这样的电位：该电位高到即使负载109上发生电压降时，也足以使p沟道晶体管在饱和区工作。然而，在图37的结构中，在设定操作中，电流被释放到布线3702而不提供给负载109，因此，对于布线110的电位来说，不需要考虑负载109处的电压降。换言之，可以采用低于图1的电位。因此，在图37中可以降低功率消耗。

如此，当电流停止流到电容器104并获得稳定状态时，完成设定操作。

接着，如图39所示，关断开关103、105、106和3701并接通开关107和3702。这样，由于开关103关断，电流在切换晶体管102的源极和漏极之间流动。然后，在设定操作中蓄积在电容器104中的电荷施加到电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端。电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端彼此连接。如上所述，电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管101和切换晶体管102是一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。通常，当晶体管的栅极长度L变大时，流过它的电流变小。因此，流到负载109的电流变得小于Ib。前述操作对应于输出操作。此时，切换晶体管102进行电流源操作。

如此，通过控制开关103的接通/关断，预充电操作中流动的电流可以大于输出操作中流到负载109等的电流，这使得能够迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在通过其流动电流的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应并可以快速进行设定操作。

当在设定操作中电流Ib大时，噪声等的影响变小。即，由于Ib的值大，其不受由噪声等引起的微小电流的影响。

因此，例如，假设负载109为EL元件，可以通过电流Ib写入信号，该电流Ib大于当在EL元件在低灰度级下发光的情况下写入信号时提供到EL元件的电流。因此，可以防止由噪声干扰信号电流这样的麻烦，由此可以进行快速的写入操作。

注意，作为本实施方式的电路在图37中示出，然而，本发明不限于该结构。通过改变开关的数目和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管101和切换晶体管102的数目和布置、各布线的电位、电流的方向等，可以在该结构中采用各种电路。而且，同样，通过各种改变的组合，可以实现使用各种电路的结构。

例如，只要它们可以控制电流的通/断，像106、107、103、105、3701和3702这样的开关可以布置在任何地方。如图40所示，可以使用晶体管4001代替图37中的开关3702。

为了简明，对部分改变图37的电路的情况进行描述。本实施方式中的描述可以应用于实施方式1至3中的各种结构。

首先，图40示出了部分改变的图37的结构。在图40中，将图37中的开关3702改变成图40中的多晶体管4001。多晶体管4001是具有与电流源晶体管101和切换晶体管102相同极性(导电性)的晶体管。多晶体管4001的栅极端连接到电流源晶体管1201的栅极端。多晶体管4001根据情况改变它的操作。在设定操作中，多晶体管4001作为开关，同时它与电流源晶体管1201和切换晶体管1202一起作为多栅极晶体管的一部分，以便作为电流源工作。

接着，描述图40的电路的操作。如图41所示，接通开关106、105、103和3701。然后，参考电流源108的电流Ib流到电容器104和电流源晶体管101。此时，多晶体管4001的栅极端和源极端具有大致相同的电位。也就是说，多晶体管4001的栅-源电压变成大约0V。因此，多晶体管4001截止。然后，获得了稳定状态，其中在电流源晶体管101的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib变得相等，由此电流停止流到电容器104。前述操作对应于设定操作。此时，多晶体管4001作为关闭的开关工作。

接着，如图42所示，关断开关106、105、103和3701。然后，在设定操作中蓄积在电容器104中的电荷施加到电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001的栅极端。电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001的栅极端相互连接。如上所述，电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001作为多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001作为一个晶体管工作时，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。因此，流到负载109的电流变得小于Ib。即，流到负载109的电流变得小于图37的情况。前述操作对应于输出操作。此时，多晶体管4001作为多栅极晶体管的一部分工作。

如此，通过将图37中的开关107变成图40的多晶体管4001并将多晶体4001的栅极端连接到电流源晶体管101的栅极端，可以自动控制电流。此外，提供到负载109的电流可以小。在图37的情况中，为了在将电流在输出操作中提供给负载109和在设定操作中停止向其供应电流之间改变操作，需要用于控制开关107的布线，然而，在图40中可以自动控制电流，因此，可以省略用于控制的布线。

注意，在输出操作中电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001作为多栅极晶体管工作，因此，优选的是这些晶体管具有相同的极性(导电性)。

注意，在输出操作中电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管4001作为多栅极晶体管工作，且每个晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，它们的栅极长度L可以相同或不同。然而，栅极宽度W优选相同，因为这样可以认为它与普通的多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管102和多晶体管4001的栅极长度L设计得更长，提供到负载109的电流变得更小。因此，可以考虑在设定操作和输出操作的每一个中需要提供的电流来设计栅极宽度和长度。

如图43所示，可以在图37的结构中不提供开关3702。这是由于负载109具有电阻。当开关3701接通时，电流流到几乎没有电阻的布线3703而几乎根本不流到负载109。

也就是说，只要元件在设定操作中如图44所示地连接并在输出操作中如图45所示地连接，像106、1203和1205这样的开关可以布置在任何地方，或者并不提供所有这些开关。

图46示出了通过改变图37的电路中的电路连接而不改变电流方向来改变电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电性)的示例。图46也是将图12部分改变的结构。因此，通过相同的参考数字表示图12和46之间共同的部分。在图46中，提供选择是否向负载109提供电流的开关4602、对其释放电流的布线4603和选择是否对布线4603释放电流的开关4601。

注意，本结构不限于此。通过改变开关的数量和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管1201和切换晶体管1202的数量和布置、各布线的电位、电流方向，等等，可以构造各种电路。通过使用各改变的组合，可以构造各种电路。

例如，只要可以控制电流的通/断，像106、107、1203、1205、4601和4602这样的开关可以布置在任何地方。或者，可以用图47中所示的开关4701和4702来代替图46中所示的开关1203和4601的功能。也就是说，在设定操作中，接通开关4701和4702以便使切换晶体管1204进行短路操作，由此参考电流源108的电流Ib可以释放到布线4603。在输出操作中，关断开关4701和4702以便使切换晶体管1202进行电流源操作，由此流过电流源晶体管1201的电流不流到布线4603。

如图48所示，在图46的结构中可以不提供开关4602。这是由于负载109具有电阻。当开关4601接通时，电流流到几乎没有电阻的布线4603而几乎根本不流到负载109。

也就是说，只要元件在设定操作中如图49所示地连接并在输出操作中如图50所示地连接，像106、107、1203、1205、4601和4602这样的开关可以布置在任何地方或不提供所有这些开关。

本实施方式也可以应用于图51的结构。在图51中，提供选择是否向负载109提供电流的开关17402、对其释放电流的布线17401和选择是否对布线17401释放电流的开关17403。也就是说，在设定操作中接通开关17403并关断开关17402，而在输出操作中接通开关17402并关断开关17403。因此，在设定操作中可以对布线17401提供电流而不对负载109提供电流，而在输出操作中可以对负载109提供电流。在此省略实施方式3中所作的详细描述。由此，在设定操作中设置在布线110的电位不必考虑负载109处的电压降。也就是说，可以采用低于图51的结构的电位。因此，在图174的结构中可以降低功率消耗。

在图174的结构中，不必提供开关17402。这是由于负载109具有电阻。当开关17403接通时，电流流到几乎没有电阻的布线17401而几乎根本不流到负载109。

可以部分改变图174的电路。例如，可以用图175所示的多晶体管17501代替开关17402。在设定操作中开关5103c接通，因此，多晶体管17501的源极端和栅极端通过开关5103c短路。也就是说，由于其栅-源电压变成大约0V，因此电流不流到多晶体管17501。在输出操作中，关断开关5103c，因此在设定操作中蓄积的电荷存储到电容器104中。电荷施加到电流源晶体管5101和多晶体管17501的栅极端。电流源晶体管5101和多晶体管17501的栅极端彼此连接。如上所示，电流源晶体管5101和多晶体管17501作为多栅极晶体管工作。因此，可以自动控制电流。此外，提供到负载109的电流可以小。在图174的情况中，为了在将电流在输出操作中提供给负载109和在设定操作中停止向其供应电流之间改变操作，需要用于控制开关17402的布线，然而，在图175中可以自动控制电流，因此，可以省略用于控制的布线。

【实施方式5】

在本实施方式中，描述采用预充电操作的情况中的结构。

图59示出了基于本发明基本原理的电流源电路的结构。图59的结构采用图1的结构中的第二参考电流源5901和开关5902。因此，通过相同的参考数字表示图59和1之间共同的部分。

提供总是作为电流源(或其一部分)工作的电流源晶体管101和根据情况改变操作的切换晶体管102。电流源晶体管101和切换晶体管102串联连接。切换晶体管102的源极端和漏极端通过开关103连接。电流源晶体管101的栅极端和切换晶体管102的栅极端连接到电容器104的一端。电容器104的另一端连接到切换晶体管102的源极端。电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端通过开关105连接到电流源晶体管101的漏极端。通过开关105的接通/关断，可以控制电容器104中的电荷。因此，电容器104可以保持切换晶体管102或电流源晶体管101的栅-源电压。电流源晶体管101的漏极端和布线112通过负载109连接。切换晶体管102的源极端通过开关106和参考电流源108连接到布线110，并且与此并联地，通过开关107连接到布线111。类似地，与前述并联地，切换晶体管102的源极端通过开关5902和第二参考电流源5901连接到布线5103。

切换晶体管102连接到一个单元，该单元可以根据情况在切换晶体管102用作电流源(或部分电流源)的情况和电流不在其源极和漏极之间流动的情况之间切换。

可以采用不同的结构用于实现切换晶体管102的电流源操作和短路操作。

在本实施方式中，图59示出了作为示例的结构。在图59中，切换晶体管102的源极端和漏极端通过开关103连接。切换晶体管102的栅极端连接到电流源晶体管101的栅极端。通过使用开关103，切换晶体管102的操作可以在电流源操作和短路操作之间切换。

通过使用图59的电路结构可以进行预充电操作。因此，在预充电操作之后，可以在设定操作中迅速获得稳定状态。即，可以更迅速地完成设定操作。

描述图59的操作。如图60所示，接通开关103、105和5902并关断开关107和106。然后，切换晶体管102的源极端和漏极端具有大致相同的电位。也就是说，在切换晶体管102的源极和漏极之间几乎没有电流流过，而电流流到开关103。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器104或电流源晶体管101。然后，当电流源晶体管101的源极和漏极之间流动的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2变得相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。此时栅极端电位蓄积在电容器104中。即，在电流源晶体管101的栅极和源极之间施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib2所需要的电压。前述操作对应于预充电操作。此时，切换晶体管102进行短路操作。

接着，如图61所示，接通开关105和106并关断开关103、107和5102。由此，由于开关103关断，电流在切换晶体管102的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器104、电流源晶体管101和切换晶体管102。此时，电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端彼此连接。因此，这些晶体管一起作为多栅极晶体管工作。因此，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。通常，当晶体管的栅极长度L变得更大时，流过它的电流变得更小。

当在该多栅极晶体管的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib1变得相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器104中。即，在多栅极晶体管(电流源晶体管101和切换晶体管102)的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管102进行电流源操作。

此时，适当地设置参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2、电流源晶体管101和切换晶体管102的晶体管尺寸(栅极宽度W、栅极长度L，等等)，以便使蓄积在电容器104中的电荷，即电流源晶体管101栅极端的电位，在预充电操作和设定操作之间变得大致相同。

在第二参考电流源5901的电流Ib2大于参考电流源108的电流Ib1的情况下，电容器104可以在预充电操作中迅速充电，由此可以获得稳定状态。在其后的设定操作中，即使当参考电流源108的电流Ib1小时，也可以迅速获得稳定状态。这是因为电容器104已经通过预充电操作充电。

如图62所示，关断开关103、105、106和5902并接通开关107。然后，由于开关105关断，切换晶体管102和电流源晶体管101作为多栅极晶体管工作。高至足以使电流Ib1流动的栅-源电压保持在电容器104中，因此，可以将电流Ib提供到负载109。前述操作对应于输出操作。

如此，通过控制开关103的接通/关断，可以使在预充电操作中流动的电流大，由此可以迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在通过其流动电流的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应并可以快速进行设定操作。此时，稳定状态接近在设定操作中所获得的。因此，在预充电操作之后可以在设定操作中迅速获得稳定状态。

因此，在负载109是EL元件的情况下，可以在EL元件在低灰度级下发光的情况下迅速写入信号，EL元件在低灰度级下发光的情况是设定操作中电流值小的情况。

图173A和173B分别示出了在前述操作中电流和电压的改变。在图173A和173B中，与图172D和172E相似，横轴表示时间而纵轴表示电流(I)和电压(V)。曲线17301表示流到电容器104等的电流I1的量，而曲线17302表示流到电流源晶体管101的电流I2的量。电路如图60所示那样工作直到时间T1b，其中进行预充电操作。从时间T1b到T2b，电路如图61所示工作，其中进行设定操作。

在图173A和173B中，在其中进行预充电操作的时间T2a中获得了稳定状态。在设定操作中，在时间T2b获得了稳定状态。因此，只要设计各晶体管的尺寸(栅极宽度W和栅极长度L)，使得电流源晶体管101的栅极端的电位在时间T2a变得大致等于时间T2b时的电位，就可以快速进行设定操作。

描述电压蓄积在电容器104中所需要的条件，即在预充电操作和设定操作之间电流源晶体管101的栅极端电位大致相等。首先，将电流源晶体管101的栅极宽度和栅极长度分别设置为Wa和La，同时切换晶体管102的栅极宽度和栅极长度分别设置为Wb和Lb。注意，为了简便这里满足Wa＝Wb。在设定操作中流动的电流(图61中参考电流源108的电流Ib1)乘以A等于在预充电操作中流动的电流(图60中第二参考电流源5901的电流Ib2)。

通常，在晶体管的源极和漏极之间流动的电流与沟道宽度W和沟道长度L的比值：W/L成比例。因此，要考虑预充电操作中的栅极宽度与栅极长度的比值：Wa/La和设定操作中的栅极宽度与栅极长度的比值：Wa/(La+Lb)之间的关系。因为电流源108的电流Ib1乘以A等于第二参考电流源5901的电流Ib2，因此优选适当地设置每个值使Wa/(La+Lb)乘以A等于Wa/La。因此，假设电流源晶体管101和切换晶体管102的电流特性大致相同，电流源晶体管101的栅极端电位在时间T2a变得大致等于时间T2b的电位。在图173B中，示出电流源晶体管101的栅极端电位在时间T2a时不同于时间T2b时的电位，然而，这仅仅是为了描述简便而示出的。因此，本发明不限于图173B。

在预充电操作中，在图60中，接通开关103、105和5902并关断开关107和106。这样，第二参考电流源5901的电流流动而参考电流源108的电流不流动，然而，本发明不限于此。例如，如图63所示，接通开关103、105、5902和106并关断开关107，使得第二参考电流源5902和参考电流源108的电流都流动。

在图59中，为了改变在预充电操作中和设定操作中之间的电流量，使用两个开关以及第二参考电流源5102和参考电流源108两个电流源来控制是否提供各电流，然而，本发明不限于此。例如，可以如图1所示通过只使用参考电流源108而不提供开关106来控制电流量。然而，在这种情况下，参考电流源108的电流量在预充电操作和设定操作之间不同。

注意，负载109可以是任何电路元件，例如电阻器、晶体管、EL元件、其它发光元件、和由晶体管、电容器及开关等构成的电流源电路。负载109可以是信号线或信号线和连接到它的像素。像素可以包括任何显示元件，例如EL元件和用于FED的元件。注意，可以用电流源晶体管101、切换晶体管102等的栅极电容代替电容器104。在这种情况下，可以省略电容器104。

向布线110、111和5903提供高电位电源Vdd，但本发明不限于此。每个布线可以具有不同电位中的相同电位。布线111仅需要存储电容器104的电荷。布线110或111不需总是保持相同的电位。布线110或111可以在设定操作和输出操作之间具有不同的电位，只要能够获得正常的操作就行。

向布线112提供低电位电源Vss，但本发明不限于此。布线112不需要总是保持相同的电位。只要可以获得正常的操作，布线112可以在设定操作和输出操作之间具有不同的电位。

电容器104连接到电流源晶体管101的栅极端和布线111，然而，本发明不限于此。最优选的是，电容器104连接到电流源晶体管101的栅极端和源极端。这是因为通过其栅-源电压来决定该晶体管的操作，因此，当在其栅极端和源极端之间保持电压时，它不太可能受到其它效应(例如由于布线电阻等引起的电压降)的影响。假设在电流源晶体管101的栅极端和另一布线之间提供电容器104，则由于该另一布线上的电压降，电流源晶体管101栅极端的电位可能改变。

在电流源操作中，电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极晶体管工作，因此，优选的是这些晶体管具有相同的极性(导电性)。

虽然电流源晶体管101和切换晶体管102在电流源操作中作为多栅极晶体管工作，但各晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，它们的栅极长度可以相同或不同。然而，优选栅极宽度W相同，因为这样可以认为它与普通的多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管102的栅极长度L设计得更长，在设定操作和输出操作中流动的电流变得更小。因此，可以根据情况设计栅极宽度和栅极长度。

注意，只要其可以控制电流，诸如103、105、106、107和5902的开关可以是任何开关，例如电开关和机械开关。它可以是晶体管、二极管和由它们构成的逻辑电路。因此，在应用晶体管作为开关的情况下，由于它只是作为开关工作，因此其极性(导电性)没有特别限制。然而，当优选截止电流小时，优选使用具有小截止电流极性的晶体管。例如，设有LDD区的晶体管具有小的截止电流。而且，当作为开关的晶体管的源极端电位更接近低电位侧电源(Vss、Vgnd、0V等)的电位时，希望采用n沟道晶体管，当该源极端的电位更接近高电位侧电源(Vdd等)的电位时，采用p沟道晶体管。由于可以增加晶体管栅极和漏极之间的电压的绝对值，因此，这有助于开关有效地操作。还要注意，通过使用n沟道和p沟道晶体管二者，还可以采用CMOS开关。

图59示出了本发明的电路，但本发明不限于此。通过改变开关的数目和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管101和切换晶体管102的数目和布置、各布线的电位、电流的方向等，可以构造不同的电路。通过使用各种改变的组合，可以构造不同的电路。

例如，只要它们可以控制电流的通/断，像103、105和107这样的开关可以布置在任何地方。具体地，只需要将控制提供到负载109的电流的开关107与其串联连接。

类似地，只需要将控制参考电流源108和第二参考电流源5901的电流的开关106和5902与其串联布置。需要将控制提供到切换晶体管102的电流的开关103与之并联布置。需要将开关105布置成控制电容器104中的电荷。

图64示出了改变开关103和5902的连接的示例。将开关103的一端连接到电流源晶体管101的源极端，而将另一端通过参考电流源108连接到布线110并通过第二参考电流源5901连接到布线5903。开关5902和103控制第二参考电流源108的电流。开关6403控制第二参考电流源108的电流。通过使用开关106和103，切换晶体管102进行短路操作。

描述图64的操作。首先，如图145所示，接通开关5902、103、106和105并关断开关107。然后，切换晶体管102的源极端和漏极端具有大致相同的电位。也就是说，在切换晶体管102的源极和漏极之间几乎没有任何电流流动，而电流流到开关103。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2和参考电流源108的电流Ib1流到电容器104或电流源晶体管101。然后，当电流源晶体管101的源极和漏极流动的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2和参考电流源108的电流Ib1之和变得相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器104中。即，在电流源晶体管101的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib2+Ib1的电流所需要的电压。前述操作对应于预充电操作。此时，切换晶体管102进行短路操作。

接着，如图146所示，接通开关105和106并关断开关5902、103和107。由此，由于开关103关断，电流在切换晶体管102的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器104、电流源晶体管101和切换晶体管102。此时，电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端彼此连接。因此，这些晶体管一起作为多栅极晶体管工作。因此，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。通常，当晶体管的栅极长度L变得更大时，流过它的电流变得更小。

当在多栅极晶体管的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib1变得相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器104中。即，在多栅极晶体管(电流源晶体管101和切换晶体管102)的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管102进行电流源操作。

此时，适当地设置参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2、电流源晶体管101和切换晶体管102的晶体管尺寸(栅极宽度W、栅极长度L，等等)，以便使蓄积在电容器104中的电荷，即电流源晶体管101栅极端的电位，在预充电操作和设定操作之间变得大致相同。

在第二参考电流源109的电流Ib2大于参考电流源108的电流Ib1的情况下，电容器104可以在预充电操作中迅速充电，由此可以获得稳定状态。在其后的设定操作中，即使参考电流源108的电流Ib1小，也可以迅速获得稳定状态。这是因为电容器104几乎是通过预充电操作被充电的。

如图147所示，关断开关5902、103、106和105并接通开关107。然后，由于开关105关断，切换晶体管102和电流源晶体管101作为多栅极晶体管工作。高至足以提供电流Ib1的栅-源电压保持在电容器104中，因此，可以将电流Ib提供到负载109。前述操作对应于输出操作。

如此，通过控制开关103的接通/关断，可以使在预充电操作中流动的电流大，由此可以迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在通过其流动电流的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应并可以快速获得稳定状态。此时，获得了接近设定操作中的稳定状态的稳定状态。因此，在预充电操作之后可以在设定操作中迅速获得稳定状态。

因此，在负载109是EL元件的情况下，可以在EL元件在低灰度级下发光的情况下迅速写入信号，EL元件在低灰度级下发光的情况是设定操作中电流值小的情况。

在预充电操作中，只需要将元件如图65所示地连接，在参考电流源的设定操作中将元件如图66所示地连接，第二参考电流源6401的电流Ib流到电流源晶体管101，且切换晶体管102进行短路操作。注意，也可以连接参考电流源108。因此，在图65中通过虚线示出布线。在设定操作中，只需要将元件如图66所示地连接，切换晶体管102进行电流源操作，并且参考电流源108的电流Ib1流到切换晶体管102和电流源晶体管101。在输出操作中，只要元件如图67所示地连接，其中在电容器104中保持切换晶体管102和电流源晶体管101的栅极电位，切换晶体管102进行电流源操作，且流过切换晶体管102和电流源晶体管101的电流流到负载109，象5902、106、107、103和105这样的开关可以布置在任何地方。

接着，图68示出了互换电流源晶体管101和切换晶体管102的布置的情况。在图59中，依次布置布线110、切换晶体管102和电流源晶体管101，然而，在图68中依次布置切换晶体管6802、电流源晶体管6801和负载109。

这里，比较图59和68中的电路。在图59中，当切换晶体管102进行短路操作时，在切换晶体管102的栅极端和源极端(漏极端)之间产生电位差。因此，电荷储存在切换晶体管102的栅极电容中。同样在电流源操作中，电荷仍然储存在栅极电容中。因此，电流源晶体管101的栅极端电位在短路操作(预充电操作)和电流源操作(设定操作)之间几乎不改变。

另一方面，在图68中，当切换晶体管102进行短路操作时，在切换晶体管102的栅极端和源极端(漏极端)之间几乎没有产生任何电位差。因此，电荷不储存在切换晶体管102的栅极电容中。在电流源操作中，开关103关断且电荷蓄积在栅极电容中。这样，切换晶体管102作为电流源的一部分工作。此时电荷蓄积在电容器104和电流源晶体管101的栅极电容中。电荷向切换晶体管102的栅极部分移动。因此，通过在短路操作(预充电操作)和电流源操作(设定操作)之间移动的电荷改变了电流源晶体管101栅极端的电位。

结果，电流源晶体管101和切换晶体管102的栅-源电压的绝对值在设定操作中变小。

考虑到前面的描述，可以根据情况设计电流源晶体管101和切换晶体管102的布置。即，在多栅极晶体管(电流源晶体管101和切换晶体管102)的栅-源电压的绝对值优选为小的情况下，例如，当预充电操作变成设定操作时，优选采用图68的结构。

作为前述情况的示例，有参考电流源108的电流在设定操作中为小的情况。在图68中，在一些情况中可以缩短要获得稳定状态的时间。即，参考电流源108的电流在设定操作中为小的情况中，有时需要将电容器104中的电荷释放到电流源晶体管101和切换晶体管102，而不对电容器104充电。在该情况下，由于设定操作中参考电流源108的电流小，因此电流源晶体管101和切换晶体管102的每一个的栅-源电压的绝对值小。因此，电流不容易流过电流源晶体管101和切换晶体管102。结果，通过释放电容器104中的电荷来获得稳定状态花费时间长。在图68中，当在预充电操作变成设定操作时，电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极晶体管工作时，其栅-源电压的绝对值变小。这样，对电容器104充电，而不是放电电容器104中的电荷，由此栅-源电压的绝对值变大并可获得稳定状态。

在图59中，分别提供一个电流源晶体管101和一个切换晶体管102，然而，它们中的一种或两种可以有多个。也可以任意地选择其布置。图69示出了在图59的切换晶体管102和电流源晶体管101之间提供第二切换晶体管6901的示例。通过开关6902的接通/关断，来切换第二切换晶体管6901的短路操作和电流源操作。如此，通过使用图69中的切换晶体管102和第二切换晶体管6901可以实现图59中的切换晶体管102的功能。图70示出了一种结构，其中在图59的结构中提供功能如图68中的切换晶体管102的第二切换晶体管7001的结构。注意，通过开关7002的接通/关断来切换第二切换晶体管7001的短路操作和电流源操作。

注意，在图59中电流源晶体管101和切换晶体管102都是p沟道晶体管，然而，本发明不限于此。图72示出了一个例子，其中改变图59的电路中电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电性)而不改变电路连接。如图59和72所示，通过将布线5903、110、111和112的电位改变为布线7215、7210、7211和7212的电位并改变参考电流源108和第二参考电流源5901的电流方向，可以容易地改变极性。电流源晶体管7201、切换晶体管7202、开关7203、7207、7205、7206、7207和7214、参考电流源108和第二参考电流源5901、负载7209等的连接没有改变。

图71示出了一个例子，其中通过改变图59的电路连接而不改变电流方向来改变电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电性)。

提供总是用作电流源(或其一部分)的电流源晶体管7101和根据情况改变操作的切换晶体管7102。电流源晶体管7101、切换晶体管7102和负载109串联连接。电流源晶体管7101的栅极端连接到电容器7104的一端。电容器7104的另一端7106连接到切换晶体管7102(电流源晶体管7101)的源极端。由此，电容器7104可以保持电流源晶体管7101的栅-源电压。而且，通过开关7105将电流源晶体管7101的栅极端和漏极端连接。可以控制电容器7104以通过开关7105的接通/关断来保持电荷。

描述图71的操作。然而，它与图59的操作相似，因此将简要描述。首先，接通开关5902、7103和7105并关断开关106和107。然后，当获得稳定状态时，电流停止流到电容器7104。然后，电流源晶体管7101此时的栅-源电压蓄积在电容器7104中。即，在电流源晶体管7101的栅极和源极之间施加在其源极和漏极之间提供电流Ib2所需要的电压。前述操作对应于预充电操作。此时，切换晶体管7102进行短路操作。

接着，接通开关106和7105并关断开关5902、107和7103。然后，电流源晶体管7101和切换晶体管7102作为多栅极晶体管工作。因此，当获得稳定状态时，电流停止流到负载7104。此时，多栅极晶体管的栅-源电压蓄积在电容器7104中。即，在多栅极晶体管的栅极和源极之间施加在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管7102进行电流源操作。

接着，接通开关107并关断开关5902、106、7105和7103。然后，电流流到负载109。前述操作对应于输出操作。此时，切换晶体管7102进行电流源操作。注意，在许多情况下电容器7104的端子7106的电位在设定操作和输出操作之间是不同的。然而，电容器7104两端的电压(电位差)不变，因此，晶体管的栅-源电压也不改变。这样，期望的电流流到负载109。

同样，在这种情况下，只要开关在预充电操作中如图73所示地连接、在设定操作中如图74所示地连接并在输出操作中如图75所示地连接，它们就可以设置在任何地方。

图71示出了对应于图59的电路，然而，也可以以图68中的顺序布置晶体管。在那种情况下，在短路操作中电荷不蓄积在切换晶体管7102的栅极电容中。

注意，在图59的情况中，如图60所示进行预充电操作并且然后如图61所示进行设定操作，然而本发明不限于此。

例如，图60所示的预充电操作可以进行许多次。图148示出了比图60的情况多进行一次预充电操作的情况的示例。在图148中，额外提供作为电流源工作的晶体管14802。在开关14804、103、14802和105接通且开关5902、106和107关断的情况下进行第一预充电操作。此后，在开关14804、106、107和14802关断且开关5902和103接通的情况下进行第二预充电操作。即，前述操作对应于图60中的预充电操作。注意，在第一预充电操作中流动的电流大于第二预充电操作中的电流。如此，通过先用较大的电流值进行预充电操作，可以迅速获得稳定状态。

优选的是，在预充电操作中使用的晶体管和在设定操作中使用的晶体管的特性尽可能地相同。例如，在图59的情况中，优选的是，电流源晶体管101和切换晶体管102的电流特性相同。因此，优选设计制造这些晶体管的工艺使得它们的电流特性变得相同。例如，优选地将电流源晶体管101和切换晶体管102布置得尽量彼此接近。例如，在通过使用激光的辐射结晶晶体管的半导体层的情况下，优选用相同的激光发射辐射晶体管。结果，电流特性可以大致相同，这使得通过预充电操作产生适当的状态。由此，可以迅速进行设定操作。

如此，通过改变开关的数量和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管的数量和布置、各布线的电位、电流方向等，可以构造不同的电路。通过使用各种改变的组合，可以构造不同的电路。

对部分改变图71的电路的情况进行描述。由于该结构的大部分与图71相似，因此，将省略对其的描述。然而，本发明不限于图71的结构并且可以采用各种结构。

图89示出了部分改变的图71的结构。图89与图71的不同在于，将图71中的开关107变成图89中的多晶体管8901。多晶体管8901具有与电流源晶体管7101和切换晶体管7102相同的极性(导电性)。多晶体管8901的栅极端连接到电流源晶体管7101的栅极端。多晶体管8901根据情况改变它的操作。即，在设定操作中多晶体管8901作为开关工作，而它作与电流源晶体管7101和切换晶体管7102一起为多栅极晶体管的一部分，以作为电流源。

描述图89的操作。如图90所示，接通开关5902、7105和7103。然后，参考电流源5901的电流Ib2流到电容器7104和电流源晶体管7101。此时，多晶体管8901的栅极端和源极端具有大致相同的电位。即，多晶体管8901的栅-源电压变成大约0V。因此，多晶体管8901截止。然后，获得稳定状态，且在电流源晶体管7101的源极和漏极之间流动的电流和第二参考电流源5901的电流Ib2变得相等。然后，电流停止流到电容器7104。前述操作对应于预充电操作。此时，多晶体管8901作为关闭的开关工作。

接着，如图91所示，接通开关106和7105并关断开关7102和7103。然后，由于开关7103关断，电流在切换晶体管7102的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器7104、电流源晶体管7101和切换晶体管7102。此时，电流源晶体管7101和切换晶体管7102的栅极端彼此连接。因此，它们一起作为多栅极晶体管工作。该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管101的L。通常，晶体管的栅极长度L越长，其中流动的电流越小。

当在多栅极晶体管的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib1变得彼此相等时，电流停止流到电容器7104。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器7104中。即，在多栅极晶体管(电流源晶体管7101和切换晶体管7102)的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。此时，切换晶体管7102进行电流源操作。

此时，通过适当地设置参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2以及电流源晶体管7101和切换晶体管7102的晶体管尺寸(栅极宽度W、栅极长度L等)，蓄积在电容器7104中的电荷，即电流源晶体管7101栅极端的电位，被设置得在预充电操作和设定操作之间大致相等。

在第二参考电流源5901的电流Ib2大于参考电流源108的电流Ib1的情况下，电容器7104可以在预充电操作中迅速充电，由此可以获得稳定状态。在其后的设定操作中，即使参考电流源108的电流Ib1小时，也可以迅速获得稳定状态。这是因为电容器104几乎是通过预充电操作被充电的。

接着，如图92所示，关闭开关5902、106和7103。然后，在设定操作中蓄积在电容器7104中的电荷施加到电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901的栅极端。电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901的栅极端相互连接。如上所述，电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901作为多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901为一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L大于电流源晶体管7101的L和切换晶体管7102的L。因此，流到负载109的电流变得小于Ib1。即，流到负载109的电流变得小于图91的情况中的电流。前述操作对应于输出操作。此时，多晶体管8901作为多栅极晶体管的一部分工作。

如此，将图71中的开关107变成图89中的多晶体管8901并将多晶体管8901的栅极端连接到电流源晶体管7101的栅极端，可以自动控制电流且流到负载109的电流可以是小的。在图71的情况下，需要用于控制在输出操作中将电流源晶体管的漏极端连接到布线111的开关107的布线，然而，由于可以自动控制电流，因此在图89中可以省略它。

在输出操作中，电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901作为多栅极晶体管工作。因此，优选的是这些晶体管具有相同的极性(导电性)。

注意，电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多栅极晶体管8901在输出操作中作为多栅极晶体管工作，且每个晶体管的栅极宽度可以相同或不同。类似地，其栅极长度L可以相同或不同。然而，栅极宽度W优选相同，因为这样可以认为它与普通的多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管7102和多晶体管8901的栅极长度设计得更长，提供到负载109的电流变得更小。因此，可以根据情况设计栅极宽度和长度。

图89示出了本实施方式的电路，然而，本发明不限于此。通过改变开关的布置和数量、各晶体管的极性、电流源晶体管7101、切换晶体管7102和多晶体管8901的数量和布置、各布线的电位、电流方向等，可以构成不同电路。通过使用各种改变的组合，可以构成不同的电路。

例如，只要它们可以控制电流的通/断，像5901、106、7103和7105这样的开关可以布置在任何地方。也就是说，只要它们在预充电操作中如图93所示地连接、在设定操作中如图94所示地连接并在输出操作中如图95所示地连接，像5901、106、7103和7105这样的开关就可以布置在任何地方。

[实施方式6]

在实施方式5中，描述了图59的结构，在该结构中对切换晶体管102进行电流源操作和短路操作。在该实施方式中，将描述以与实施方式5不同的结构来实现电流源操作和短路操作。

注意，在此将省略类似于实施方式4的描述。首先，图76示出了在其中对切换晶体管7602进行电流源操作和短路操作的结构。

设计图76中示出的电流源电路，使得切换晶体管7602的栅极端电压被控制成提供尽可能大的电流给切换晶体管7602。具体地，通过使用开关7603a，使得切换晶体管7602的栅-源电压绝对值大。因此，当某一值的电流流动时，不需要切换晶体管7602的源-漏电压为高。即，该切换晶体管7602作为开关工作。

在图76中，电流源晶体管7601和切换晶体管7602的栅极不彼此连接，因此，通过使用开关7603b连接它们。因此，电流源晶体管7601和切换晶体管7602作为多栅极晶体管工作。描述图76中示出的电流源电路的操作。

首先，如图77中所示，接通开关5902、7605和7603a并且关断开关106、107和7603b。然后，将切换晶体管7602的栅极端连接到布线7606。向布线7606提供低电位侧电源(Vss)，因此，切换晶体管7602的栅-源电压绝对值变得对应大。因此切换晶体管7602具有对应大的电流驱动能力，这使得切换晶体管7602的源极端和漏极端具有近似相同的电位。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器7604和电流源晶体管7601。当流动在电流源晶体管7601的源极和漏极之间的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2相等时，电流停止流到电容器7604。即，获得了稳定的状态。此时在电容器7604中蓄积栅极端电位。即，向电流源晶体管7601的栅极施加在其源极和漏极之间提供电流Ib2所需的电压。前述操作相应于预充电操作。此时，切换晶体管7602作为开关工作并且进行短路操作。

接着，如图78中所示，关断开关5902、107和7603a并且接通开关106、7603b和7605。然后，将切换晶体管7602的栅极端与电流源晶体管7601的栅极端彼此连接。因此，电流源晶体管7601和切换晶体管7602作为多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管7601和切换晶体管7602是一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L长于电流源晶体管7601的L。因此，当流动在由电流源晶体管7601和切换晶体管7602组成的多栅极晶体管的源极和漏极之间的电流与参考电流源5901的电流Ib1变得相等时，电流停止流到负载7604。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器7604中。前述操作相应于设定操作。此时，切换晶体管7602进行电流源操作。

接着，如图79中所示，关断开关5902、106、7605和7603a并且接通开关107和7603b。然后，将在设定操作中在电容器7604中存储的电荷施加到电流源晶体管7601和切换晶体管7602的栅极端。如上所述，和Ib1一样大的电流流到负载109。前述操作相应于输出操作。

注意，布线7606的电位不限于Vss并且可以为任何值，只要它高到足以接通切换晶体管7602即可。

注意，在该实施方式中描述了图76中示出的电流源电路，然而，本发明的结构不限于此并且能做出各种变化和修改，除非这些变化和修改脱离了本发明的范围。例如，通过改变开关的布置和数量、每一个晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管的数量和布置、每一布线的电位、与其它预充电操作的组合、电流流动的方向等等，在该结构中能使用各种电路。进一步，同样，通过组合每一改变，能实现使用各种电路的结构。

例如，只要在预充电操作中如图80中所示的连接、在设定操作中如图81中所示的连接以及在输出操作中如图82中所示的连接，就可以将每一个开关布置在任何地方。

图83示出了交换电流源晶体管7601和切换晶体管7602的布置的情形。图83中，电流源晶体管8301、切换晶体管8302和负载109以此次序布置。

图84示出了一种实例，其中在图76的电路中改变了电流源晶体管7601和切换晶体管7602的极性(导电性)，而没有改变电路连接。如图76和84中，通过将布线5903、110、111和112的电位变成为布线8415、8410、8411和8422的电位，并将参考电流源108和第二参考电流源5901的电流方向变成为参考电流源8408和第二参考电流源8413的电流方向，能容易地改变极性。不改变电流源晶体管8401、切换晶体管8402、开关8403a、8403b、8407、8405、8406和8414、参考电流源8404、第二参考电流源8413、负载8409等等的连接。

图85示出了一种实例，其中通过改变图76电路中的电路连接而不改变电流方向来改变电流源晶体管7601和切换晶体管7602的极性(导电性)。

提供一直作为电流源(或其一部分)工作的电流源晶体管8501和根据环境改变其操作的切换晶体管8502。串联连接负载109、电流源晶体管8501和切换晶体管8502。将电流源晶体管8501的栅极端连接到电容器8504的一端。将电容器8504的另一端连接到切换晶体管8502(电流源晶体管8501)的源极端。因此，电容器8504能保持电流源晶体管8501的栅-源电压。进一步，将电流源晶体管8501的栅极端和漏极端通过开关8505连接。通过接通/关断开关8505，能控制电容器8504以保持电荷。

同样在该情形中，只要在预充电操作中、在设定操作中以及在输出操作中它们能正常操作，就可以将这些开关布置在任何地方。

例如，只要在预充电操作中如图86中所示连接、在设定操作中如图87中所示连接以及在输出操作中如图88中所示连接，就可以将这些开关布置在任何地方。

注意，将高于Vdd的Vdd2提供给布线8506。然而本发明不限于此，优选提供尽可能高的电压以使切换晶体管8502的电流驱动能力在短路操作中变得更高。

如此，通过改变开关的数量和布置、每一个晶体管的极性、电流源晶体管数量和布置、参考电流源、以及切换晶体管、每一个布线的电位、与其它预充电操作的组合、电流流动的方向等等，能构成各种电路。通过组合使用每一变化，能构成各种电路。

[实施方式7]

在该实施方式中，将描述一种结构实例，其中并联连接晶体管并且改变流经这些晶体管的电流值之和以进行预充电操作和设定操作。

注意，将省略在实施方式5和6中已经做出的描述。

首先，参考图114描述一结构实例，其中通过并联连接晶体管进行预充电操作和设定操作。

提供至少在设定操作中变得导电的晶体管11401和在预充电操作中变得导电的充电晶体管11402。并联连接设定晶体管11401和充电晶体管11402。将设定晶体管11401的栅极端连接到电容器11404的一端。进一步，同样，将充电晶体管11402的栅极端连接到电容器11404的一端。将电容器11401的另一端连接到设定晶体管11401和充电晶体管11402的源极端。因此，电容器11404能保持设定晶体管11401的栅极端电位。将电容器11404的另一端通过开关106和参考电流源108连接到布线110，并且与此并联地，通过开关5902和第二参考电流源5901连接到布线5903，并且与此并联地，通过开关107连接到布线111。进一步，将节点11405和电流源晶体管11401的漏极端通过开关11043a连接。将节点11405和设定晶体管11402的漏极端通过开关11043b连接。将节点11405和设定晶体管11401的栅极端通过开关11043c连接。通过接通/关断开关11403c来控制电容器11404以保持电荷。而且，通过负载109连接端子11405和布线112。

通过使用如图114中所示的电路结构能进行预充电操作。通过在预充电操作之后进行设定操作，能快速获得稳定状态。

描述图114的操作。如图115中所示，接通开关5902、11403b和11403c并且关断开关106、107和11403a。然后，电流不在设定晶体管11401的源极和漏极之间流动。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器11404和充电晶体管11402。当流动在充电晶体管11402的源极和漏极之间的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2相等时，电流停止流到电容器11404。即，获得了稳定状态。充电晶体管11402的栅极端的电位蓄积在电容器11404中。将在充电晶体管11402的源极和漏极之间提供电流Ib2所需的电压施加到其栅极端。前述操作相应于预充电操作。

接着，如图116中所示，接通开关106、11403a和11403c并且关断开关5902、107和11403b。当开关11403b关断时，电流停止流动在充电晶体管11402的源极和漏极之间。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器11404和设定晶体管11401。

当流动在设定晶体管11401的源极和漏极之间的电流与参考电流源108的电流Ib1相等时，电流停止流到电容器11404。即，获得了稳定状态。此时，设定晶体管11401的栅极端电位蓄积在电容器11404中。即，将在设定晶体管11401的源极和漏极之间提供电流Ib1所需的电压施加到其栅极端。前述操作相应于设定操作。

注意，此时合适地设定参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2、以及设定晶体管11401和充电晶体管11402的晶体管尺寸(栅极宽度W和栅极长度L)，以使得在电容器11404中蓄积的电荷，即设定晶体管11401(或充电晶体管11402)的栅极端的电位，在预充电操作和设定操作之间近似相等。

在第二参考电流源5901的电流Ib2的电流值大于参考电流源108的电流Ib1的电流值的情形下，在预充电操作中能快速地对电容器11404充电，因此，能获得稳定状态。在此后的设定操作中，即使参考电流源108的电流Ib1小时，也能快速地获得稳定状态。这是因为电容器11404几乎是通过预充电操作来充电的。

接着，如图117中所示关断开关5902、106、11403b和11403c并且接通开关107和11403a。然后，电流流到负载109。前述操作相应于输出操作。

如此，通过控制开关11403a和11403b的接通/关断，在预充电操作中流动的电流可以是大的，因此，能快速地获得稳定状态。即，减小了寄生在电流通过其流动的布线上的电容(布线电阻、交叉电容等)的效应，因此可以迅速获得稳定状态。此时，在设定操作中已经获得接近稳态的状态。因此，在预充电操作后能快速地在设定操作中获得稳定状态。

因此，例如，在负载109为EL元件的情形下，当在EL元件将在发射低灰度级下发光的情形下写入信号时，能快速地写入信号。

下文中描述的是一种情形，其中在电容器11404中蓄积的电压在预充电操作和设定操作之间变得近似相同。首先，分别设定充电晶体管11402的栅极宽度和栅极长度为Wa和La，同时分别设定设定晶体管11402的栅极宽度和栅极长度为Wb和Lb。在设定操作中流动的电流(图16中，参考电流源108的电流Ib1)乘以A等于在预充电操作中流动的电流(15图中，第二参考电流源5901的电流Ib2)。

通常，在晶体管源极和漏极之间流动的电流与沟道宽度W和沟道长度L的比W/L成比例。因此，考虑在预充电操作中栅极宽度和栅极长度的比Wa/La和在设定操作中其比率Wb/Lb之间的关系。参考电流源108的电流Ib1的A倍等于第二参考电流源5901的电流Ib2的量，因此，将设定每一个值以使得Wb/Lb的A倍等于Wa/La。因此，在T2a时刻图173中的电容器11404的电压(充电晶体管11402和设定晶体管11401的每一个栅极端的电位)近似等于在T2b时刻的电位。

注意，充电晶体管11402和设定晶体管11401的栅极电容能代替电容器11404。在这种情形下，能省略电容器11404。

注意，在图115中的预充电操作中，接通开关5902、11403b和11403c并且关断开关106、107和11403a，以使得电流不能流到设定晶体管11401，然而，本发明不限于此。例如，如图118中所示，可以接通开关5902、11403a、11403b和11403c并关断开关106和107以使得电流流到设定晶体管11401。

在图115和118中，在预充电操作中，接通开关5902且关断开关106和107，以使第二参考电流源5901的电流流动并且参考电流源108的电流不流动，然而，本发明不限于此。例如，如图119中所示，可以接通开关5902和106并关断开关107以使第二参考电流源5901和参考电流源108的电流流动。

例如，只要在预充电操作中如图120中所示连接它们、在设定操作中如图121中所示连接它们以及在输出操作中如图122中所示连接它们，就可以将这些元件布置在任何地方。

注意，向布线5903、110和111提供高电位电源Vdd，然而，本发明不限于此。每一布线可以具有相同电位或不同电位。不需要布线5903、110或111始终保持相同电位。只要它们正常工作，它们中每一个可在设定操作和输出操作之间具有不同电位。

注意，当在预充电操作和设定操作之间需要它们具有近似相同的栅极电位时，充电晶体管11402和设定晶体管11401优选具有相同极性(导电性)。

注意，充电晶体管11402和设定晶体管11401的栅极宽度W可以是相同或不同的。类似地，其栅极长度可以是相同或不同的。通过形成更长的设定晶体管11401的栅极长度L，在设定操作和输出操作中流动的电流更小。进一步，即使在饱和区中源极-漏极电压变化时，电流值也不容易改变。即能减小纽结效应。类似地，通过形成比充电晶体管11402的栅极宽度W更短的设定晶体管11401的栅极宽度W，在设定操作和输出操作中流动的电流变得更小。因此，要根据情况设计栅极宽度和栅极长度。

如图114中所示，在该实施方式中，本发明的结构不限于此并且能做出各种变化和修改，除非这种变化和修改脱离了本发明的范围。类似于实施方式5和6，例如通过改变开关的数量和布置、每一个晶体管的极性、充电晶体管11402和设定晶体管11401的的数量和布置、每一布线的电位、与其它预充电操作的组合、以及电流流动的方向等等，能构成各种电路。通过组合使用每一变化，能构成各种电路。

只要在预充电操作中如图127中所示连接它们、在设定操作中如图128中所示连接它们以及在输出操作中如图129中所示连接它们，每一个开关可以布置在任何地方。注意，图127到129中的虚线等可以连接或不必连接。因此，充电晶体管11402和设定晶体管11401的栅极端可如图123和178中所示通过开关连接或如图124或179中所示连接。然而，在图124的情形下，需要接通开关11403a以在预充电操作中提供电流给设定晶体管11401，也为了提供电流给电容器11404。

图125示出了一实例，其中通过改变图114的电路中电流方向而不改变电路连接来改变充电晶体管11402和设定晶体管11401的极性(导电性)。如此，通过改变布线的电位和参考电流源108与第二参考电流源5901的电流流动方向，能容易地改变充电晶体管11402和设定晶体管11401的极性。如图114和125中所示，通过将布线110、111和5903的电位变成为布线12510、12511和12514的电位，并将参考电流源108和第二参考电流源5901的电流方向分别成变为参考电流源12508和第二参考电流源12513的电流方向，能容易地改变极性。设定晶体管12501、充电晶体管12502、开关12503a、12503b、12503c、12505、12506和12507、电容器12504、负载12509相应于图114中的设定晶体管11401、充电晶体管11402、开关11403a、11403b、11403c、5902、106和107、电容器11404、负载109。这些元件的连接不改变。

图126示出了一种实例，其中通过改变图114的电路中的电路连接而不改变电流方向，来改变充电晶体管11402和设定晶体管11401的极性(导电性)。图126的电路操作类似于图114的，因此，将省略其上的描述。

同样，在该情形下，可以将这些开关布置在任何地方，只要它们中的每一个在预充电操作、设定操作和输出操作中正常地工作。另外，可以将这些开关布置在任何地方，只要在预充电操作中如图127中所示连接、在设定操作中如图128中所示连接以及在输出操作中如图129中所示连接。

如此，在该实施方式中既能使用各种电路也能使用图114的电路。

在图114的情形下，如图115中所示进行预充电操作，然后如图116中所示进行设定操作，然而，本发明不限于此。

例如，进行多次图115中示出的预充电操作。图134示出了一种实例，其中比图115的情形多进行一次预充电操作。在图134中，另外提供作为电流源的晶体管13401。通过接通开关13404、13402、11403c和11403b并关断开关5902、106、107和11403a来进行第一预充电操作。此后，通过关断开关13404、106、107、13402和11403c并接通开关5902、11403c和11403b来进行第二预充电操作。即，前述操作相应于图115中的预充电操作。注意，在第一预充电操作中流动的电流大于在第二预充电操作中的。如此，通过首先以更大电流值进行预充电操作，能快速地获得稳定状态。

或者，可与另一预充电操作组合进行。

优选的，在预充电操作中使用的晶体管和在设定晶体管中使用的晶体管的特性尽可能相同。在图114的情形下，例如，优选设定晶体管11401和充电晶体管11402的电流特性相同。因此，优选在生产这些晶体管的工艺中设计，使得其电流特性相同。例如，优选尽可能彼此接近地布置设定晶体管11401和充电晶体管11402。例如，在通过激光辐射使这些晶体管的半导体层结晶的情形下，优选以相同的激光发射辐射这些晶体管。因此，电流特性能相同，这使得能够通过预充电操作产生合适的状态。因此，能快速地进行设定操作。

在该实施方式中做出的描述对应于部分地改变的实施方式5和6。因此，也能将实施方式5和6中做出的描述应用于该实施方式。进一步，能与该实施方式组合实现实施方式5和6中做出的描述。

图130示出了在组合图59和图114的电路情形下的结构。在图130中，在图114的电路中另外提供切换晶体管13001和开关13002。在图131到133中示出了此时的操作。在该预充电操作中，如图131所示切换晶体管13001进行短路操作并且电流流到充电晶体管11402。在该设定操作中，如图132中所示切换晶体管13001进行电流源操作。在输出操作中，切换晶体管13001如图133中所示地操作。

不用说，能将实施方式5和6中做出的描述应用于图131的结构。

[实施方式8]

在该实施方式中，部分地改变了实施方式5到7中描述的电路。

为了简便，对部分改变的图59的电路描述。因此，将省略大部分与实施方式5类似的描述。然而，也能将该实施方式应用于实施方式5到7中描述的各种电路。

图96示出了部分地改变了的图59的结构。图96不同于图59的地方在于提供了开关9602、向其释放电流的布线9603和开关9601，开关9602选择提供或不提供电流给负载109，开关9601选择释放或不释放电流给布线9603。

描述图96的操作。首先，如图97中所示，接通开关103、105、106、5902和9601并且关断开关106、107和79602。然后，切换晶体管102的源极端和漏极端具有近似相同的电位。即，电流几乎不在切换晶体管102的源极和漏极之间流动而流到开关103。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器104和电流源晶体管101。当流动在电流源晶体管101的源极和漏极之间的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2相等时，电流停止流到电容器104。即，获得了稳定状态。将在电流源晶体管101的源极和漏极之间提供电流Ib2所需要的电压施加到其栅极和源极之间。前述操作相应于预充电操作。此时，切换晶体管102进行短路操作。在该结构中，在预充电操作中关断开关9602，因此，当接通开关9601时，电流不流到负载109而流到布线9603。

如图98中所示，接通开关106、105和9601并且关断开关5902、107、103和9602。电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极晶体管工作。当获得稳定状态时，电流停止流到电容器104。此时，多栅极晶体管的栅-源电压蓄积在电容器104中。即，将在多栅极晶体管的源极和漏极之间提供电流Ib1的电压施加到其栅极和源极之间。前述操作相应于设定操作。此时，切换晶体管102进行电流源操作。

接着，如图99中所示，接通开关107和9602并且关断开关5902、106、105、103和9601。然后，电流流到负载109。前述描述相应于输出操作。此时切换晶体管102进行电流源操作。

在使用p沟道晶体管的情形下，该p沟道晶体管作为图59的结构中的参考电流源108和第二参考电流源5901在饱和区工作，需要考虑到负载109处的电压降来设定布线110和5903的电位，以使得p沟道晶体管在饱和区工作。即，即使在负载109处有电压降，也需要在布线110和5903处设定足够高以在饱和区中操作p沟道晶体管的电位。然而，在图96的结构中，在设定操作中电流被释放到布线9603而不提供给负载109。因此，对于在布线110和5903处设定的电位，不必考虑负载109处的电压降。即，能设定低于图59结构中的电压的电压。因此，在图96的结构中能减少能耗。

对部分改变的图96的电路进行描述。因此，在此将省略大部分类似于图96结构的描述。然而，既能将该实施方式应用于各种电路也能应用于图96的结构。

图100示出了部分地改变了的图96的结构。图100不同于图96的地方在于将图96中的开关9602改变成了图100中的多晶体管10001。多晶体管10001具有与电流源晶体管101和切换晶体管102相同的极性(导电性)。将多晶体管10001的栅极端连接到电流源晶体管101的栅极端。多晶体管10001根据环境改变其操作。即，多晶体管10001在设定操作中作为开关并且在输出操作中与电流源晶体管101和切换晶体管102一起为多栅极晶体管的一部分以作为电流源。

接着，描述图100的电路的操作。如图101所示，接通开关5902、103、105、和9601并且关断开关106和107。然后，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器104和电流源晶体管101。此时，多晶体管10001的栅极端和源极端具有大致相同的电位。即，多晶体管10001的栅极电压近似变成0V。然后，当获得稳定状态时，流动在电流源晶体管101的源极和漏极之间的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2彼此相等，因此电流停止流到电容器104。前述操作相应于预充电操作。此时，多晶体管10001作为关闭的开关工作。

如图102中所示，接通开关106、105和9601并且关断开关5902、103和107。然后，将参考电流源108的电流Ib1施加到电容器104、电流源晶体管101和切换晶体管102。此时多晶体管10001的栅极端和源极端具有近似相同的电位。即，多晶体管10001的栅极-源极电压变得近似为0V。因此，多晶体管10001截止。然后，当获得稳定状态时，流动在电流源晶体管101的源极和漏极之间的电流与参考电流源108的电流Ib1彼此相等时，因此电流停止流到电容器104。前述操作相应于设定操作。此时，同样地，多晶体管10001作为关闭的开关工作。

接着，如图103中所示，接通开关5902、106、103、105、和9601并且关断开关106和107。然后，将在设定操作中电容器104中存储的电荷施加到电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001的栅极端。电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001的栅极端彼此连接。如上所述，电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001作为多栅极晶体管工作。因此，当电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001是一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L长于电流源晶体管101的栅极长度L。因此流到负载109的电流变得小于Ib1。即，流到负载109中的电流变得比图102中的更小。前述操作相应于输出操作。此时，多晶体管10001作为多栅极晶体管的一部分工作。

如此，通过将图96中的开关9602改变成了图100中的多晶体管10001并且将多晶体管10001的栅极端连接到电流源晶体管101的栅极端，能自动控制电流。而且，提供给负载109的电流可以是小的。在图96的情形下，需要用于控制开关9602的布线，以用于在输出操作中提供电流给负载109和在设定操作中停止电流给负载109之间改变操作，然而，在图100中能自动控制电流，因此，能省略用于控制的布线。

注意，电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001在输出操作中作为多栅极晶体管工作，因此，优选这些晶体管具有相同极性(导电性)。

在输出操作中，电流源晶体管101、切换晶体管102和多晶体管10001作为多栅极晶体管工作，然而，每一个晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，其栅极长度L可以相同或不同。然而，优选栅极宽度W是相同的，因为这样可以认为它与普通多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管102和多晶体管10001的栅极长度L设计得更长，提供给负载109的电流变得更小。因此，可以根据情况设计栅极宽度和栅极长度。

注意，图100示出了该实施方式的电路，然而，本发明不限于此。通过改变开关的布置和数量、每一个晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管的数量和布置、每一布线的电位、电流流动的方向等等，可以使用各种电路构成本发明。通过组合使用每一个变化，能构成各种电路。

例如，只要它们能控制电流的通/断，就可以在任何地方布置诸如5902、106、107、103、105、9601和9602的开关。即，只要能在预充电操作中如图105所示地连接它们、在设定操作中如图106中所示连接它们以及在输出操作中如图107中所示连接它们，就可以在任何地方布置诸如5902、106、107、103、105、9601和9602的开关。

如图104中所示，也可以使用一种结构，其中不提供图96中示出的开关9602。即，通过在预充电操作和设定操作中接通开关9601，电流几乎不流到负载109而流到布线9603，因此电压降几乎根本没有影响。

图108示出了被部分地改变了的图71的电路，其中电流在预充电操作和设定操作中不流到负载。图108不同于图71的地方在于提供了开关10802、向其释放电流的布线10803和开关10801，开关10802选择提供或不提供电流给负载109，开关10801选择释放电流给布线10803。

由于其与图96类似，将不描述图108的操作。

然而，图108示出了该实施方式的电路，本发明不限于此。通过改变开关的布置和数量、每一个晶体管的极性、电流源晶体管和切换晶体管和多晶体管的数量和布置、每一布线的电位、电流流动的方向等等，可以使用各种电路构成本发明。通过组合使用每一个变化，能构成各种电路。

例如，只要它们能控制电流的通/断，就可以在任何地方布置诸如5902、106、107、7103、7105、10801和10802。即，只要能在预充电操作中如图111所示地连接它们、在设定操作中如图112中所示连接它们以及在输出操作中如图113中所示连接它们，诸如5902、106、107、7103、7105、10801和10802的开关就可以布置在任何地方。

因此，可如图109所示地连接开关7103。或者，如图110中所示，可不提供图108中示出的开关10802。即，通过在预充电操作和设定操作中接通开关10801，电流几乎不流到负载109而流到布线10803，因此电压降几乎根本没有影响。

图135是示出了被部分地改变了的图114的电路，其中电流在预充电操作和设定操作中不流到负载。图135不同于图114的地方在于提供了开关13502、向其释放电流的布线13503和开关13501，该开关13502选择提供或不提供电流给负载109，该开关13501选择释放或不释放电流给布线13503。

在此，描述了图135的操作。首先，如图136所示，接通开关5902、11403b、11403c和13501并关断开关106、107、11403a和13502。然后，电流不在设定晶体管11401的源极和漏极之间流动。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器11404和充电晶体管11402。然后，当在充电晶体管11402的源极和漏极之间流动的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2变得彼此相等时，电流停止流到电容器11404。

即，获得了稳定状态。此时栅极端电位蓄积在电容器11404中。即，在充电晶体管11402的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib2所需要的电压。前述操作对应于预充电操作。

接着，如图137所示，接通开关106、11403a和11403c并关断开关5902、107、11403b和13502。然后，由于开关11403b关断，电流停止在充电晶体管11402的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器11404和设定晶体管11401。

当在设定晶体管11401的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib1变得相等时，电流停止流到电容器11404。即，获得了稳定状态。栅极端的电位蓄积在电容器11404中。即，在设定晶体管11401的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。

此时适当地设置参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2、设定晶体管11401和充电晶体管11402的晶体管尺寸(栅极宽度W、栅极长度L等)，以便使蓄积在电容器11404中的电荷，即设定晶体管11401(或充电晶体管11402)的栅极端电位，在预充电操作和设定操作之间变得大致相等。

在第二参考电流源5901的电流Ib2大于参考电流源108的电流Ib1的情况下，电容器11404可以在预充电操作中迅速充电，因此可以获得稳定状态。在之后的设定操作中，即使参考电流源108的电流Ib1小，也可以迅速获得稳定状态。这是因为电容器11404几乎是通过预充电操作充电的。

接着，如图138所示，关断开关5902、106、11403b、11403c和13501并接通开关107、11403a和13502。然后，电流流到负载109。前述操作对应于输出操作。

如此，通过控制开关11403a和11403b的接通/关断，可以使在预充电操作中流动的电流大，由此可以迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在电流通过其流动的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应，并可以迅速执行稳定状态。此时，已经获得了接近设定操作中的稳定状态的状态。因此，在预充电操作之后的设定操作中可以迅速获得稳定状态。

因此，在负载109是EL元件的情况下，当EL元件在低灰度级下发光时，可以迅速写入信号。

在图114的结构中使用工作在饱和区的p沟道晶体管作为参考电流源108和第二参考电流源5901的情况下，需要考虑到负载109处的电压降来设置布线110和5903的电位，使得p沟道晶体管在饱和区工作。需要在布线110和5903处设置高至足以使即使当在负载109处有电压降时p沟道晶体管也在饱和区工作的电位。然而，在图135的结构中，在设定操作中向布线13503释放电流，而不向负载109提供电流。因此，对于设置在布线110和5903处的电位来说不必考虑负载109处的电压降。即，可以设置低于图114的结构中的电位。因此，在图135的结构中可以降低功率消耗。

而且，图135示出了通过并联连接晶体管进行预充电操作和设定操作的情况，然而，本发明不限于此。通过改变开关的布置和数量、各晶体管的极性、电流源晶体管、切换晶体管和多晶体管的数量和布置、各布线的电位、电流方向等，可以使用各种电路构造本发明。通过组合使用各种改变，可以构成各种电路。

例如，只要它们可以控制电流的通/断，像5902、106、107、11403a、11403b、11403c、13501和13502这样的开关可以布置在任何地方。即，只要它们在预充电操作中如图149所示地连接、在设定操作中如图150所示地连接并在输出操作中如图151所示地连接，像5902、106、107、11403a、11403b、11403c、13501和13502这样的开关可以布置在任何地方。

图139示出了部分改变的图135的结构。图139与图135的不同在于，将图135的开关13502变成图139中的多晶体13901。多晶体管13901具有与设定晶体管11401和充电晶体管11402相同的极性(导电性)。多晶体管13901的栅极端连接到电流源晶体管11401的栅极端。多晶体管13901根据情况改变它的操作。即，在设定操作中多晶体管13901作为开关工作，而在输出操作中与设定晶体管11401和充电晶体管11402一起作为多栅极晶体管的一部分工作，以作为电流源工作。

描述图139的操作。首先，如图140所示，开关5902、11403b、11403c和13501接通并且开关106、107和11403a关断。此时，多晶体管13901的栅极端和源极端具有大致相同的电位。即，多晶体管13901的栅-源电压变成大约0V。因此，多晶体管13901截止。由于开关11403a关断，电流不在设定晶体管11401的源极和漏极之间流动。因此，第二参考电流源5901的电流Ib2流到电容器11404和充电晶体管11402。然后，在充电晶体管11402的源极和漏极之间流动的电流与第二参考电流源5901的电流Ib2变得相等，电流停止流到电容器11404。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器11404中。即，在充电晶体管11402的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流I b2所需要的电压。前述操作对应于预充电操作。

接着，如图141所示，开关106、11403a和11403b接通并且开关5902、107和11403b关断。此时，多晶体管13901的栅极端和源极端具有大致相同的电位。即，多晶体管13901的栅-源电压大约变成0V。因此，多晶体管13901截止。由于开关11403b关断，电流停止在充电晶体管11402的源极和漏极之间流动。因此，参考电流源108的电流Ib1流到电容器11404和设定晶体管11401。

当在设定栅极晶体管11401的源极和漏极之间流动的电流与参考电流源108的电流Ib1变得相等时，电流停止流到电容器11404。即，获得了稳定状态。此时栅极端的电位蓄积在电容器11404中。即，在设定栅极晶体管11401的栅极端施加了在其源极和漏极之间提供电流Ib1所需要的电压。前述操作对应于设定操作。

注意，此时适当地设置参考电流源108的电流Ib1、第二参考电流源5901的电流Ib2、以及设定晶体管11401和充电晶体管11402的晶体管尺寸(栅极宽度W和栅极长度L)，使得蓄积在电容器11404中的电荷，即设定晶体管11401(或充电晶体管11402)的栅极端电位，在预充电操作和设定操作中变得大致相等。

在第二参考电流源5901的电流Ib2大于参考电流源108的电流Ib1的情况下，电容器11404可以在预充电操作中迅速充电，由此可以获得稳定状态。在其后的设定操作中，即使参考电流源108的电流Ib1小，也可以迅速获得稳定状态。这是因为电容器11404几乎是通过预充电操作充电的。

接着，如图142所示，开关5902、106、11403b和11403c关断并且开关107和11403a接通。在设定操作中储存在电容器11404中的电荷施加到设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901的栅极端。设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901的栅极端相互连接。如上所述，设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901作为多栅极晶体管工作。因此，当设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901为一个晶体管时，该多栅极晶体管的栅极长度L大于设定晶体管11401和充电晶体管11402的L。因此，流到负载109的电流变得小于Ib1。即，流到负载109的电流变得小于图135的情况中的电流。前述操作对应于输出操作。此时，多晶体管13901作为多栅极晶体管的一部分工作。

如此，通过将图135中的开关13502变成图139中的多晶体管13901并将多晶体管13901的栅极端连接到设定晶体管11401的栅极端，可以自动控制电流。并且，提供到负载109的电流小。在图135的情况下，需要用于控制开关13502的布线，用于在在输出操作中对负载109提供电流和在设定操作中停止对其提供电流之间改变操作，然而，图139中可以自动控制电流，因此可以省略用于控制的布线。注意，多晶体管13901的栅极端可以如图143所示地连接。

优选的是当它们在输出操作中用作多栅极晶体管时，设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901具有相同的极性(导电性)。

在输出操作中，设定晶体管11401、充电晶体管11402和多晶体管13901作为多栅极晶体管工作，然而，每个晶体管的栅极宽度W可以相同或不同。类似地，其栅极长度L可以相同或不同。然而，栅极宽度W优选相同，因为这样可以认为它与普通多栅极晶体管相同。通过将切换晶体管11402和多晶体管13901的栅极长度设计得更长，提供到负载109的电流就变得更小。因此，可以根据情况设计栅极宽度和长度。

如此，通过控制开关11403a和11403b的接通/关断，在预充电操作中流动的电流可以大，由此可以迅速获得稳定状态。也就是说，减小了寄生在通过其流动电流的布线上的负载(布线电阻、交叉电容等)的效应，并可以快速进行设定操作。此时，已经获得接近设定操作中的稳定状态的状态。因此，在预充电操作之后的设定操作中可以迅速获得稳定状态。

因此，在负载109为EL元件的情况下，即使当EL元件在低灰度级下发射光时，也可以快速写入信号。

下文描述使蓄积在电容器11404中的电压在预充电操作和设定操作之间变得大致相同的条件。首先，将充电晶体管11402的栅极宽度和栅极长度表示为Wa和La，而将设定晶体管11401的栅极宽度和栅极长度表示为Wb和Lb。在设定晶体管中流动的电流(在图137中，参考电流源108的电流Ib1)乘以A等于在预充电操作中流动的电流(在图136中，第二参考电流源5901的电流Ib2)。

可选地，可以将图135中的开关13501如图152所示地连接。注意，在此省略与图135相似的操作。

如此，本发明的结构不限于此，且各种修改都是可以的，除非这些改变和修改脱离了本发明的范围。例如，通过改变开关的数目和布置、各晶体管的极性、电流源晶体管、切换晶体管、多晶体管、设定晶体管和充电晶体管的数目和布置、各布线的电位、电流的方向等，可以构造不同的电路。通过组合使用各种改变，可以构造不同的电路。

本实施方式所作的描述对应于部分改变的实施方式5至7。因此，实施方式5至7中所作的描述也可以应用于本实施方式。

【实施方式9】

在本实施方式中，描述显示装置、信号线驱动电路等的结构和操作。可以将本发明的电路应用于信号线驱动电路和像素的一部分。

如图170所示，显示装置包括像素阵列(多个像素)17001、栅极线驱动电路(栅极驱动器)17002和信号线驱动电路17010。栅极线驱动电路17002向像素阵列17001连续输出选择信号。信号线驱动电路17010向像素阵列17001连续输出视频信号。像素阵列17001通过根据视频信号控制光的条件来显示图象。从信号线驱动电路17010输入到像素阵列17001的视频信号通常是电流。即，布置在各像素中的显示元件和控制显示元件的元件根据从信号线驱动电路17010输入的视频信号(电流)来改变它们的状态。例如，布置在像素中的显示元件是用于EL元件和FED(场发射显示器)等的元件。

注意，可以提供多个栅极线驱动电路17002和信号线驱动电路17010。

可以将信号线驱动电路17010的结构分成多个部分。粗略地，可以将信号线驱动电路17010分成移位寄存器17003、第一锁存电路(LAT1)17004、第二锁存电路(LAT2)17005和数模切换电路17006。数模切换电路17006包括将电压切换成电流的功能，也可以包括提供伽玛校正的功能。即，数模切换电路17006包括向像素输出电流(视频信号)的电路，该电路是可以采用本发明的电流源电路。

而且，像素包括诸如EL元件的显示元件。本发明还可以应用于向显示元件输出电流(视频信号)的电路，该电路为电流源电路。

简要描述信号线驱动电路17010的操作。通过使用多列触发电路(FF)等形成移位寄存器17003并向移位寄存器17003输入时钟信号(S-CLK)、起始脉冲(SP)和时钟反相信号(S-CLKb)。信号线驱动电路17010根据这些信号的时序顺序输出的取样脉冲。

从移位寄存器17003输出的取样脉冲输入到第一锁存电路(LAT1)17004。第一锁存电路(LAT1)17004被输入来自视频信号线17008的视频信号，并根据取样脉冲输入的时序在每个列中保持视频信号。在提供数模切换电路17006的情况下，视频信号具有数字值。此外，此阶段中的视频信号通常是电压。

然而，在第一锁存电路17004和第二锁存电路17005是可以储存模拟值的电路的情况下，在许多情况下可以省略数模切换电路17006。在这种情况下，视频信号通常为电流。此外，在输出到像素阵列17001的数据具有二进制值，即数字值的情况下，在许多情况中可以省略数模切换电路17006。

当将视频信号保持在第一锁存电路(LAT1)17004的最后一列时，在水平回扫期间从锁存控制线17009输入闩锁脉冲，这样将保持在第一锁存电路(LAT1)17004中的视频信号整批传送到第二锁存电路(LAT2)17005。此后，将保持在第二锁存电路(LAT2)17005中的视频信号逐行输入到数模切换电路17006。然后，将从数模切换电路17006输出的信号输入到像素阵列17001。

在第二锁存电路(LAT2)17005中保持的视频信号被输入到数模切换电路17006并然后输入到像素17001的同时，再次从移位寄存器17003输出取样脉冲。即，同时进行两个操作。因此，可以进行行顺序驱动。此后重复前述操作。

在包含在数模切换电路17006中的电流源电路进行设定操作和输出操作的情况下，需要用于向电流源电路提供电流的电路。在这种情况下，提供参考电流源电路17014。

在一些情况中通过使用例如外部IC芯片形成信号线驱动电路和其一部分，而不与像素阵列17001形成在相同的基板上。可以通过COG(玻璃上的芯片)在玻璃基板上提供该IC芯片。或者，可以将IC芯片通过使用TAB(载带自动键合)连接到玻璃基板或连接到印刷基板上。

注意，信号线驱动电路等的结构不限于图170。

例如，在第一锁存电路17004和第二锁存电路17005可以储存模拟值的情况下，如图171所示，在一些情况下，可以将视频信号(模拟电流)从参考电流源电路17014输入到第一锁存电路(LAT1)17004。在图171中，可以不提供第二锁存电路17005。在这种情况下，通常对第一锁存电路17004提供更多电流源。因此，可以在没有第二锁存电路17005的情况下同时进行设定操作、输出操作等。例如，可以提供并交替使用两个或更多电流源。即，对一个电流源电路进行设定操作，同时对另一电流源电路进行输出操作。然后，在任意循环中交换前述操作。因此，可以同时进行设定操作、输出操作等。结果，可以省略第二锁存电路17005。在国际公布WO03/038796和国际公布WO03/038797中公开了这种电路的结构和操作，其描述可以应用于本发明。

【实施方式10】

接着，描述实施方式9中所述的信号线驱动电路17010的具体结构。

图153示出了将本发明应用于信号线驱动电路的情况的示例。图153示出了如图108所示的晶体管串联连接的示例。图153中的晶体管15301和15302、电容器15304、负载15309、参考电流源15310、第二参考电流源15311、开关15306、15307和15308、以及布线15315分别对应于图108中的电流源晶体管7101、切换晶体管7102、电容器7104、负载7109、参考电流源108、第二参考电流源5901、开关106、5902和107、以及布线111。图108中所示的开关7105和7103分别被图153中的晶体管15305和15303代替。而且，图108中的布线5903和110是图153中的公共布线15312。

布线15313连接到多个电流源电路。为了简便图153仅示出了电流源电路15316。通过开关15306的接通/关断控制参考电流源15310的电流，通过开关15307的接通/关断控制第二参考电流源15311的电流，并通过开关15308的接通/关断控制布线15315和电流源电路15316的连接。即，在预充电操作中接通开关15307以提供第二参考电流源15311的电流，并在设定操作中接通开关15306以提供参考电流源15310的电流。在输出操作中，接通开关15308以设置电流源电路处布线15315的电位。通过接通切换晶体管15314，在各电流源晶体管的预充电操作和设定操作中，可以将由参考电流源15310和第二参考电流源15311形成的参考电流源电路15320的电流提供到电流源电路15316。而且，通过使用布线15317、15318和15319改变电流源电路15316的预充电操作、设定操作和输出操作。

参考电流源电路17014的电流源对应于图153中的参考电流源电路15320。图153中的负载15309对应于信号线、连接到信号线的像素和其它电流源电路。

作为将本发明应用到信号线驱动电路的示例，图154示出了晶体管如图126所示地并联连接的情况。注意，多个电流源电路连接到布线15418，然而，图154中仅示出电流源电路15413。图154中的晶体管15401和15402、电容器15404、负载15409、参考电流源15410、第二参考电流源15411、开关15406、15407和15408、以及布线15414分别对应于图126中的设定晶体管12601、充电晶体管12602、电容器12604、负载12609、参考电流源108、第二参考电流源5901、开关106和5902、开关107以及布线111。而且，图126所示的开关12603a、12603b和12603c被图154中的晶体管15403a、15403b和15403c代替。图126中的布线5903和110是图154中的公共布线15412。注意，通过布线15414、15415、15416和15417来改变电流源电路15418的预充电操作、设定操作和输出操作。在预充电操作中，接通开关15407以提供第二基本电流源15411的电流，并在设定操作中接通开关15406以便对电流源电路提供第二参考电流源15410的电流。在输出操作中，接通开关15408以设置电流源电路处布线15414的电位。在各电流源电路的预充电操作和设定操作中，可以将由参考电流源15410、第二参考电流源15411等形成的参考电流源电路15419的电流提供到电流源电路15413。

虽然图153和154中仅示出了一个电流源电路，然而，通过提供多个并联的电流源电路并交替使用它们，可以在进行设定操作的同时进行输出操作。

虽然在图153和154中提供两个参考电流源用于预充电操作，但是可以省略第二参考电流源。即，可以应用实施方式1至8中所述的各种电流源电路。

在对电流源电路进行设定操作的情况下，需要控制控制其时序。在这种情况下，可以提供专用驱动电路(移位寄存器等)用于控制设定操作。或者，可以通过使用从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号来控制电流源电路的设定操作。即，通过使用一个移位寄存器可以同时控制LAT1电路和电流源电路。在这种情况下，从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号可以直接输入到电流源电路。另外，可以通过将LAT1电路的控制和电流源电路的控制分开的电路控制电流源电路。或者，可以使用从LAT2电路输出的信号控制电流源电路的设定操作。由于从LAT2输出的信号通常是视频信号，因此，通过将信号作为视频信号使用的情况与控制电流源的情况分开的电路来控制电流源电路。如此，可以将国际公布WO03/038794和国际公布WO03/038795中所述的用于控制设定操作和输出操作的电路结构、以及该电路的操作等用于本发明。

在对负载15309(例如，开关、信号线、连接到信号线的像素，等等)输出模拟电流的情况下，需要进行数模切换。由此，采用图155中所示的结构，其中提供了多个电流源电路。为了简便，图155示出了3-位操作的情况。即，在设定操作中有分别具有Ic、2×Ic和4×Ic的电流大小的参考电流源电路15503A、15503B和15503C。电流源电路15501A、15501B和15501C中的每一个分别连接到参考电流源电路。电流源电路15501A、15501B和15501C可以是图153所示的电流源电路15316或图154所示的电流源电路15418。因此，在输出操作中，电流源电路15501A、15501B和15501C的每一个分别输出Ic、2×Ic和4×Ic的电流。然后，将开关15502A、15502B和15503C串联连接到每个电流源电路。通过从第二锁存电路(LAT2)17005输出的视频信号控制这些开关。将从每个电流源电路和开关输出的电流之和输出到负载15504，即信号线等。根据前述操作，模拟电流作为视频信号输出到像素等。

为了简单，图155示出了3-位操作的情况，然而，本发明不限于此。使用与图155相似的结构，可以容易地改变位的数量。类似于图153和154，通过提供更多的并联电流源，可以同时进行设定操作等和输出操作。

接着，描述图171的情况。参考电流源电路17014的电流源对应于图153和154中的参考电流源电路15320和15419。在第一锁存电路(LAT1)17004中提供的电流源电路对应于图153和154中的电流源电路15316和15418。图153和154中的负载15309对应于在第二锁存电路(LAT2)17005中提供的电流源电路。在这种情况下，视频信号作为电流从参考电流源电路17014的电流源输出。电流根据情况可以具有数字值或模拟值。

在不提供第二锁存电路(LAT2)17005的情况下，图153和154中的负载15309和15409对应于像素和信号线。

在第一锁存电路17004中提供的电流源电路可以对应于图153和154中的参考电流源电路15320和15419，在第二锁存电路17005中提供的电流源电路可以对应于图153和154中的电流源电路15316和15418，且像素和信号线可以对应于图153和154中的负载15309和15409。

而且，可以应用于图170和171所示的参考电流源电路17014。即，参考电流源电路17014可以对应于图153和154中的电流源电路15316和15418，在第一锁存电路17004中提供的电流源电路可以对应于图153和154中的参考电流源电路15316和15418，且其它电流源(向参考电流源电路17014提供电流的电路)可以是图153和154中的参考电流源电路15320和15419。

在像素中提供的发光元件可以对应于图153和154中的负载15309和15409，在像素中提供的电流源电路可以对应于图153和154中的电流源电路15316和15418，且在信号线驱动电路17010中向像素输出电流的电流源电路可以对应于图153和154中的参考电流源电路15320和15419。注意，从在像素中提供的电流源电路提供电流且由此发光元件发光。

如此，本发明可以应用于不同部分。

可以将对应于每位的数字视频信号(电流值)输入到第一锁存电路17004。此后通过加上对应于每位的数字视频信号，可以将数字值切换成模拟值。在这种情况下，优选的是，在位信号为较小的数字的情况下，应用本发明，因为当位信号具有较小的数字时信号的电流变小。根据本发明，信号的电流值可以大。因此，可以提高信号的写入速度。

在图153中，使用图108的结构作为电流源电路15316的结构，然而，本发明不限于此。类似地，使用图126的结构作为电流源电路15418的结构，然而，本发明不限于此。可以采用本发明的各种结构。

通过将本发明如此应用于信号线驱动电路，即使当输入到信号线驱动电路的电流值小时，也可以通过设定操作迅速写入信号。假如信号不能通过设定操作充分地写入，则不能将准确的电流输出到信号线，这导致像素的错误显示。因此，通过应用本发明，可以防止图象质量中的缺陷。

注意，在本实施方式中所作的描述利用了在实施方式1至9中所作的描述。因此，也可以将实施方式1至9中所作的描述应用于本实施方式。

【实施方式11】

在实施方式10中，已经描述了信号线驱动电路17010的具体结构。在本实施方式中，描述将本发明应用于在像素阵列17001中排列的像素的情况的具体结构。

图156示出了将图1的结构应用于像素的情况。图1中的负载109对应于图156中的EL元件15609。图156中的参考电流源15608对应于图170中在数模切换电路17006中提供的电流源电路并对应于图171中在第二锁存电路17005中提供的电流源电路。在图171不提供第二锁存电路17005的情况下，参考电流源15608对应于在第一锁存电路17004中提供的电流源电路。注意，多个像素连接到布线15613。为了简明，在图156中仅连接一个像素。

晶体管15601和15602、电容器15604、负载15609、参考电流源15608、开关15606和15607以及布线15610、15611和15617分别对应于电流源晶体管101、切换晶体管102、电容器104、负载109、参考电流源108、开关106和107以及布线110、112和111。用图156中的晶体管15603和15605分别代替图1所示的开关103和105。通过使用栅极线15614、15615和15616控制每个开关(图156中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线15614控制的选择晶体管15612的导通/截止，从信号线15613输入信号。注意，在此省略其与图1相似的详细操作。

图157示出了将图51的结构应用于像素的情况。图157中的晶体管15701和15702、电容器15704、负载15709、参考电流源15713、开关15714和15715、布线15716、15717和15712分别对应于图51中的电流源晶体管5101、充电晶体管5102、电容器5104、负载109、参考电流源108、开关106和107、以及布线110、111和112。用图157中的晶体管15703a、15703b和15703c分别代替图51所示的开关5103a、5103b和5103c。使用栅极线15707、15708、15710和15711控制各开关(图157中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线15707控制的选择晶体管15705的导通/截止，从信号线15706输入信号。注意，在此省略其与图51相似的详细操作。此外，可以将晶体管15702的栅极端如图167所示地连接。将图10的结构应用于图167的像素。

图158示出了将图40的结构应用于像素的情况。图158中的晶体管15801、15802和15808、电容器15804、负载15809、参考电流源15817、开关15818和15819、布线15820、15816和15815分别对应于图40中的电流源晶体管101、充电晶体管102、多晶体管4001、电容器104、负载109、参考电流源108、开关106和107、以及布线111、3703和112。用图158中的晶体管15803、15805和15807分别代替图40所示的开关103、105和3701。使用栅极线15811、15812、15813和15814控制各开关(图158中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线15811控制的选择晶体管15806的导通/截止，从信号线15810输入信号。注意，在此省略其与图40相似的详细操作。

图159示出了将图175的结构应用于像素的情况。图159中的晶体管15901、15902和15907、电容器15904、负载15909、参考电流源15917、开关15918和15919、布线15920、15921、15910和15911分别对应于图175中所示的电流源晶体管5101、充电晶体管5102、多晶体管17501、电容器5104、负载109、参考电流源108、开关106和107、以及布线110、111、112和17401。用图159中的晶体管15903a、15903b、15903c和15906分别代替图175所示的开关5103a、5103b、5103c和17403。使用栅极线15912、15913、15914、15915和15916控制各开关(图159中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线15912控制的选择晶体管15905的导通/截止，从信号线15908输入信号。注意，在此省略其与图175相似的详细操作。

图162示出了将图59的结构应用于像素的情况。图162中的晶体管16201和16202、电容器16204、负载16209、参考电流源16213、第二参考电流源16214、开关16215、16216和16217、布线16211和16219分别对应于图59中的电流源晶体管101、切换晶体管102、电容器104、负载109、参考电流源108、第二参考电流源5901、开关106、5902、和107、以及布线112和111。注意，图59中的布线110和5903是分别图162中的公共布线16218。用图162中的晶体管16203和16205代替图59所示的开关103和105。使用栅极线16206、16207和16208控制各开关(图162中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线16206控制的选择晶体管16212的导通/截止，从信号线16210输入信号。注意，在此省略其与图59相似的详细操作。

图163示出了将图114的结构应用于像素的情况。图162中的晶体管16301和16302、电容器16304、负载16310、参考电流源16313、第二参考电流源16314、开关16315、16316和16317、布线16319和16312分别对应于图114中的设定晶体管11401、充电晶体管11402、电容器11404、负载109、参考电流源108、第二参考电流源5901、开关106、5902、和107、以及布线111和112。用图163中的晶体管16303a、16303b和16303c代替图114所示的开关11403a、11403b和11403c。使用栅极线16306、16307、16308和16309控制各开关(图163中的晶体管)的接通/关断。通过由栅极线16306控制的选择晶体管16305的接通/关断，从信号线16311输入信号。注意，在此省略其与图114相似的详细操作。

应用于像素的结构不限于图156至163所示的那些。可以使用在实施方式1至8中所示的各种结构构造像素。

例如，图156至163中晶体管的极性(导电性)不限于此。具体地，当晶体管作为开关工作时，可以改变晶体管的极性(导电性)而不改变连接。

虽然在图156至163中电流从电源线6808流到布线113，但本发明不限于此。通过控制电流源线6808和布线113的电位，电流可以从布线113流到电源线6808。然而，在这种情况下，由于电流通常在EL元件109中从阳极流到阴极，因此需要将EL元件109相反地设置。

注意，光可以从EL元件的阳极侧或阴极侧的任何一侧发出。

在图156至163中将栅极线连接到各晶体管，然而，本发明不限于这些结构。

例如，通过控制作为开关操作的晶体管的极性和操作，可以共用各栅极线。例如，通过控制图156中各晶体管的极性，可以如图160所示减少栅极线的数量。类似地，如图161所示可以减少图157中栅极线的数量。

如此，可以通过各种结构形成像素。在使用这些像素显示图象的情况下，可以通过各种方法显示灰度级。

例如，可以通过从信号线向像素输入模拟视频信号(模拟电流)并提供其大小取决于所输入的数字视频信号的电流来显示灰度级。

或者，通过从信号线输入数字视频信号(数字电流)到像素且提供其大小取决于输入的数字视频信号的电流，可显示两级灰度级。然而，在这种情况下，通过组合使用时间灰度级法、区域灰度法等，显示多级灰度级。

例如，在强制发光元件不发光的情况下，在时间灰度级法等中，不对显示元件提供电流。因此，例如，在输出模式中，要关断图156中的开关15607、图157中的开关15715、图158中的15819、图159中的开关15919、图160中的开关15607和图161中的开关15715。另外，也可以控制电容器中的电荷，使得不对发光元件提供电流。为了实现前述操作，可以使用开关等。

当需要如图160和161所示减少栅极线的数量时，在控制电容器15604和15704中的电荷以强制使发光元件不发光的情况下，优选的是通过使用专用栅极线控制改变电容器15604和15704中的电荷的晶体管。

注意，在此对省略时间灰度级法的详细描述，其可以参考日本专利公开No.2001-5426和日本专利公开No.2000-86968。

此外，可以采用这样的像素结构，数字视频信号(数字电压)从信号线输入到像素，以便根据视频信号控制是否向显示元件提供电流，由此显示两级灰度级。因此，在这种情况下，通过组合使用时间灰度法、区域灰度法等显示多级灰度级。图164示出了其示意图。通过控制栅极线16406接通/关断开关16401并将电压从信号线16405输入到电容器16404。通过输入到电容器16406的电压水平控制与电流源电路16403串联连接的开关16402，由此决定对EL元件16407提供或不提供电流。本发明可以应用于电流源电流16403。即，通过将电流从参考电流源16410提供到电流源电路16403进行预充电操作和设定操作，并将电流从参考电流源电路16403提供到作为负载的EL元件16407。在预充电操作中优选地将此时的参考电流源16410的电流设置为大。而且，可以通过提供第二参考电流源进行预充电操作。

可以通过将电流从另一电流源提供到参考电流源16410进行预充电操作和设定操作，且可以将电流从参考电流源16410提供到作为负载的电流源电路16403。

图165示出了其中将图37的电路作为电流源电路16403应用于像素的示例，图166示出了将图174所示的电路应用于像素的示例。图165中的晶体管16501和16502、电容器16504、负载16407、参考电流源16410、开关16503、16505、16508、16409和16506、布线16411、16412、16408和16507分别对应于图37中的电流源晶体管101、切换晶体管102、电容器104、负载109、参考电流源108、开关103、105、106、107和3701、布线110、111、112和3703。用图165中的晶体管16402代替图37中的开关3702。图166中的晶体管16601和16602、电容器16606、负载16407、参考电流源16410、开关16603a、16603b、16603c、16607、16609和16604、以及布线16411、16412、16408和16605分别对应于电流源晶体管5101、设定晶体管5102、电容器5104、负载109、参考电流源108、开关5103a、5103b、5103c、106、107和17403、以及布线110、111、112和17401。用图166中的晶体管16402代替图174中的开关17402。

注意，本发明的结构不限于图165和166所示的电路，可以应用本实施方式中描述的各种电路。

通过以这种方式将本发明应用于像素，即使当输入到信号线驱动电路的电流值小时，也可以通过设定操作迅速写入信号。假如信号不能通过设定操作充分地写入，则不能将准确的电流输出到信号线，导致不准确的图象显示。因此，通过应用本发明，可以防止图象质量中的缺陷。

注意，在本实施方式中所作的描述利用了实施方式1至10中所作的描述。因此，也可以将实施方式1至10应用于本实施方式。

【实施方式12】

本发明可以应用于电子装置，例如，摄像机、数码相机、护目镜式显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响、组合影响系统等)、笔记本个人计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、便携式电话、便携式游戏机、电子书等)、以及提供有记录媒质的图象再现装置(具体地，再现诸如DVD(数字化视频光盘)的记录媒质的且设有能够显示所再现的图象的显示器的装置)。在图168A至168H中示出了这些电子装置的具体示例。

图168A示出了发光装置，包括外壳16801、支撑底座16802、显示部分16803、扬声器部分16804、视频输入端16805等。本发明可以应用于形成显示部分16803的电子电路。根据本发明，完成图168A所示的发光装置。当发光装置通过其自身发光时，不需要背光且可以形成比液晶显示器更薄的显示部分。注意，发光装置指所有用于显示信息的发光装置，包括用于个人计算机、TV广播接收和广告的发光装置。

图168B示出了静态数码相机，包括主体16801、显示部分16802、图象接收部分16803、操作键16804、外部连接端口16805、快门16806等。本发明可以用于形成显示部分16802的电子电路中。根据本发明，完成图168B所示的静态数码相机。

图168C示出了笔记本个人计算机，包括主体16801、外壳16802、显示部分16803、键盘16804、外部连接端口16805、指示鼠标16806等。本发明可以用于形成显示部分16803的电子电路中。根据本发明，完成图168C所示的笔记本个人计算机。

图168D示出了移动计算机，包括包括主体16801、显示部分16802、开关16803、操作键16804、红外线端口16805等。本发明可以用于形成显示部分16802的电子电路中。根据本发明，完成图168D所示的移动计算机。

图168E示出了设有记录媒质(具体地，DVD再现装置)的图象再现装置，包括主体16801、外壳16802、显示部分A 16803、显示部分B 16804、记录媒质(DVD等)的读出部分16805、操作键16806、扬声器部分16807等。显示部分A 16803主要显示图象数据，而显示部分B 16804主要显示文本数据。本发明可以应用于形成显示部分A 16803和B 16804的电子电路。注意，设有记录媒质的图象再现装置包括家庭游戏机等。根据本发明，完成图168E所示的DVD再现装置。

图168F示出了护目镜式显示器(头戴式显示器)，包括主体16801、显示部分16802和臂部分16803。本发明可以用于形成显示部分16802的电子电路中。根据本发明，完成图168F所示的护目镜式显示器。

图168G示出了摄像机，包括主体16801、显示部分16802、外壳16803、外部连接端口16804、遥控接收部分16805、图象接收部分16806、电池16807、音频输入部分16808、操作键16809等。本发明可以用于形成显示部分16802的电子电路中。根据本发明，完成图168G所示的摄像机。

图168H示出了便携式电话，包括主体16801、外壳16802、显示部分16803、音频输入部分16804、音频输出部分16805、操作键16806、外部连接端口16807、天线16808等。本发明可以用于形成显示部分16803的电子电路中。当显示部分16803在黑底背景上显示白色文本时，可以抑制便携式电话的功率消耗。根据本发明，完成图168H所示的便携式电话。

假如发光材料的亮度在未来中变得更高，则可以通过使用透镜等扩展并投影包括输出图象数据的光以用于前部投影仪或背部投影仪。

而且，前述电子装置正越来越多地用于显示通过诸如因特网、CATV(有线电视系统)的远程通信路径传播的信息，特别是显示运动图象数据。由于发光材料可以显示出高的响应速度，因此发光装置适用于显示运动图象。

由于发光装置在发光部分中消耗能量，因此优选用尽可能小的发光部分来显示数据。因此，在便携式信息终端显示部分中使用发光装置的情况下，特别是在主要显示文本信息的便携式电话或音频再现装置中使用发光装置的情况下，优选用非发光部分作为背景通过发光部分形成文本数据。

如上所述，本发明的应用范围如此广泛，以致于本发明可以用在各种领域的电子装置中。实施例中所述的电子装置可以使用实施方式1至11中所述的任何半导体装置结构。

本申请基于2004年6月25日在日本专利局提交的序列号no.2004-188713的日本专利申请，在此引入其内容作为参考。

Claims (6)

1、一种半导体装置，包括

第一晶体管；

第二晶体管；

第一开关，电连接到第一晶体管的第一端；

第二开关，电连接到第一晶体管的栅极端和第二晶体管的栅极端；

第三开关，电连接到第二晶体管的第一端；以及

电容器，电连接到第一晶体管的栅极端和第二晶体管的栅极端。

2、根据权利要求1的半导体装置，其中第一晶体管和第二晶体管具有相同的导电性。

3、根据权利要求1的半导体装置，其中所述电容器电连接到第一晶体管的第二端和第二晶体管的第二端。

4、根据权利要求1的半导体装置，其中所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关电连接到显示元件。

5、根据权利要求1的半导体装置，其中第一晶体管的第二端和第二晶体管的第二端电连接到电流源电路。

6、根据权利要求1的半导体装置，其中该半导体装置应用于电子装置，所述电子装置选自发光装置、静态数码相机、笔记本计算机、可移动计算机、图像再现装置、护目镜式显示器、摄像机和便携式电话构成的组。

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