KR101115290B1 - 반도체 장치, 이의 구동 방법 및 전자 장치 - Google Patents

반도체 장치, 이의 구동 방법 및 전자 장치 Download PDF

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KR101115290B1
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하지메 기무라
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 신호 기록 속도를 증가시키고 인접 트랜지스터들 간의 변화들의 영향을 감소시키는 전류 입력형 픽셀을 갖는 반도체 장치를 제공하는 것이다. 설정 동작이 수행될 때(신호 기록), 직렬로 접속된 2개의 트랜지스터들 중 한 트랜지스터의 소스-드레인 전압은 대단히 낮게 됨으로써, 이 설정 동작이 다른 트랜지스터에 대해 수행되도록 한다. 출력 동작시에, 2개의 트랜지스터들은 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 출력 동작에서 전류값은 작게 될 수 있다. 다른 말로서, 설정 동작시에 전류는 크게될 수 있다. 그러므로, 배선 등상에 기생하는 교차 용량 및 기록 저항이 거의 영향을 미치지 못함으로, 설정 동작이 손십게 수행될 수 있다. 하나의 트랜지스터가 설정 동작 및 출력 동작에 사용되기 때문에, 인접 트랜지스터들 간의 변화들의 영향이 감소된다.
픽셀, 전류원 회로, 신호선 구동 회로, 스위칭 트랜지스터, 전류원 트랜지스터

Description

반도체 장치, 이의 구동 방법 및 전자 장치{Semiconductor device, driving method thereof and electronic device}
도1은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도2는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도3은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도5는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도6은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도7은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도8은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도9는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도10은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도11은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도12는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도13은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도14는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도15는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도16은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도17은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도18은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도19는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도20은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도21은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도22는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도23은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도24는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도25는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도26은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도27은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도28은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도29는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도30은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도31은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도32는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도33은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도34는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도35는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도36은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도37은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도38은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도39는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도40은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도41은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도42는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도43은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도44는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도45는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도46은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도47은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도48은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도49는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도50은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도51은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도52는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도53은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도54는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도55는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도56은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도57은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도58은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도59는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도60은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도61은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도62는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도63은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도64는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도65는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도66은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도67은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도68은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도69는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도70은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도71은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도72는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도73은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도74는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도75는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도76은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도77은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도78은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도79는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도80은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도81은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도82는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도83은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도84는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도85는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도86은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도87은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도88은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도89는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도90은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도91은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도92는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도93은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도94는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도95는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도96은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도97은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도98은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도99는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도100은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도101은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도102는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도103은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도104는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도105는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도106은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도107은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도108은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도109는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도110은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도111은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도112는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도113은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도114는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도115는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도116은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도117은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도118은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도119는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도120은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도121은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도122는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도123은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도124는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도125는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도126은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도127은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도128은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도129는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도130은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도131은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도132는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도133은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도134는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도135는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도136은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도137은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도138은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도139는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도140은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도141은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도142는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도143은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도144는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도145는 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도146은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도147은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도148은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도149는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도150은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도151은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도152는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도153은 본 발명의 신호선 구동 회로의 구성의 일부를 도시한 도면.
도154는 본 발명의 신호선 구동 회로의 구성의 일부를 도시한 도면.
도155는 본 발명의 신호선 구동 회로의 구성의 일부를 도시한 도면.
도156은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도157은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도158은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도159는 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도160은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도161은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도162는 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도163은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도164는 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도165는 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도166은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도167은 본 발명의 픽셀 구성을 도시한 도면.
도168a 내지 도168h는 본 발명이 적용된 전자 장치들을 도시한 도면들.
도169는 종래 픽셀 구성을 도시한 도면.
도170은 본 발명의 표시 장치의 구성을 도시한 도면.
도171은 본 발명의 표시 장치의 구성을 도시한 도면.
도172a 내지 도172e는 종래 픽셀의 동작을 각각 도시한 도면들.
도173a 및 도173b는 본 발명의 전류원 회로의 전류 및 전압의 시간에 따른 변화를 각각 도시한 도면들.
도174는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도175는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도176은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도177은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도178은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도179는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도180은 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도181은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도182는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도183은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도184는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도185는 본 발명의 전류원 회로의 구성을 도시한 도면.
도186은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도187은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도188은 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도189는 본 발명의 전류원 회로의 특정 동작의 접속들을 도시한 도면.
도190은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
도191은 본 발명의 전류원 회로의 동작을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101: 전류원 트랜지스터
102: 스위칭 트랜지스터
103, 105, 106, 107: 스위치
104: 용량소자
108: 기준 전류원
109: 부하
110, 111, 112: 배선
본 발명은 부하에 공급된 전류를 트랜지스터에 의해 제어하는 기능이 제공된 반도체 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전류에 따라서 휘도가 변경되는 전류 구동 발광 소자로 형성된 픽셀 및 신호선 구동 회로를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 픽셀이 발광 다이오드(LED)와 같은 발광 소자로 형성되는 자체 발광형 표시 장치가 관심을 끌고 있다. 이와 같은 자체 발광형 표시 장치에 사용되는 발광 소자로서, 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 EL 소자 및 전자루미네슨스(EL) 소자가 관심을 끌고 있고 유기 EL 디스플레이 등에 사용되고 있다.
자체 발광형인 OLED와 같은 발광 소자는 액정 디스플레이와 비교하여 역광 없이도 가시성이 높고 응답이 빠른 픽셀을 갖는다. 게다가, 발광 소자의 휘도는 자신을 통해서 흐르는 전류값에 의해 제어된다.
이와 같은 자체 발광형 발광 소자를 사용하는 표시 장치에서, 수동 매트릭스 방법 및 능동 매트릭스 방법은 이 장치의 구동 방법으로 공지되어 있다. 전자는 간단한 구조이지만, 대형 및 고선명의 디스플레이를 실현하는 것을 곤란하게 하는 문제를 갖는다. 그러므로, 발광 소자로 흐르는 전류를 픽셀 회로에 제공된 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 제어하는 능동 매트릭스 방법이 최근에 활발하게 개발되었다.
능동 매트릭스 방법의 표시 장치의 경우에, 발광 소자로 흐르는 전류는 TFT들을 구동시키는 전류 특성들의 변화들에 의해 변화됨으로써, 휘도가 변화된다.
즉, 능동 매트릭스 방법의 이와 같은 표시 장치의 경우에, 발광 소자를 흐르는 전류를 구동시키는 구동 TFT는 픽셀 회로에 사용된다. 이들 구동 TFT들의 특성들이 변화될 때, 발광 소자로 흐르는 전류는 변화하며, 이것이 휘도를 변화시킨다. 그러므로, 발광 소자로 흐르는 전류를 변화시키지 않음으로써 픽셀 회로들 내의 TFT들을 구동시키는 특성들이 변화할 때 조차도 휘도 변화들을 억제하는 각종 회로들이 제안되었는데, 즉 이것이 휘도 변화를 억제할 수 있다.
[특허 문헌 1]
특허 출원 2002-517806에 대한 PCT 국제 공개의 공개된 일본 번역문
[특허 문헌 2]
국제 공개 WO 01/06484
[특허 문헌 3]
특허 출원 2002-514320에 대한 PCT 국제 공개의 공개된 일본 번역문
[특허 문헌 4]
국제 공개 WO 02/39420
특허 문헌들 1 내지 4 각각은 능동 매트릭스형 표시 장치의 구조를 서술한다. 특허 문헌들 1 내지 3은, 발광 소자에 흐르는 전류가 픽셀 회로들에 제공된 TFT들을 구동시키는 특성들의 변화들로 인해 변화되지 않는 회로 구성을 서술한다. 이 구성을 전류 기록형 픽셀 또는 전류 입력형 픽셀이라 칭한다. 특허 문헌 4는 소스 구동 회로에서의 TFT들의 변환들로 인한 신호 전류의 변화들을 억제하는 회로 구성을 서술한다.
도169는 특허 문헌 1에 서술된 종래의 능동 매트릭스형 표시 장치의 제1 구성예를 도시한 것이다. 도169에 도시된 픽셀은 소스 신호선(16901), 제1 내지 제3 게이트 신호선들(16902 내지 16904), 전류 공급선(16905), TFT들(16906 내지 16909), 용량소자(16910), EL 소자(16911), 및 신호 전류를 입력하는 전류원(16912)을 포함한다.
TFT(16902)의 게이트 전극은 제1 게이트 신호선(16902)에 접속되며, 이 TFT의 제1 전극은 소스 신호선(16901)에 접속되며, 이 TFT의 제2 전극은 TFT(16907)의 제1 전극, TFT(16908)의 제1 전극, 및 TFT(16909)의 제1 전극에 접속된다. TFT(16907)의 제1 전극은 제2 게이트 신호선(16903)에 접속되고 이 TFT의 제2 전극은 TFT(16908)의 게이트 전극에 접속된다. TFT(16908)의 제2 전극은 전류 공급선(16905)에 접속된다. TFT(16909)의 게이트 전극은 제3 게이트 신호선(16904)에 접속되고 이 TFT의 제2 전극은 EL 소자(16911)의 애노드에 접속된다. 용량소자(16910)는 TFT(16908)의 게이트 전극과 입력 전극 간에 접속되어 TFT(16908)의 게이트-소스 전압을 유지한다. 전류 공급선(16905) 및 EL 소자(16911)의 캐소드는 미리 결정된 전위들 각각을 공급받고 서로로부터 전위차를 갖는다.
신호 전류를 기록하는 것으로부터 발광까지의 동작이 도172와 관련하여 서술된다. 이 도면에서 각 부분을 나타내는 참조 번호들은 도169의 참조번호들에 대응한다. 도172a 내지 도172c 각각은 전류 흐름을 개요적으로 도시한 것이다. 도172d는 신호 전류를 기록할 때 각 경로에 흐르는 전류의 관계를 도시한 것이다. 도172e는 신호 전류를 기록할 때 용량소자(16910)에 누적된 전압을 도시하는데, 이는 TFT(16908)의 게이트-소스 전압이다.
우선, 펄스가 제1 게이트 신호선(16902) 및 제2 게이트 신호선(16903)에 입력되고 TFT들(16906 및 16907)은 턴온된다. 이때, 신호 전류인 소스 신호선을 통해서 흐르는 전류는 Idata로서 표시된다.
전류(Idata)가 소스 신호선을 흐를 때, 전류 경로는 도172a에 도시된 바와 같이 I1 및 I2로 분할된다. 이들 관계들은 도172d에 도시된다. 당연히 Idata=I1+I2가 충촉된다.
전하는 TFT(16906)가 턴온되는 순간에 용량소자(16910)에 유지되지 않음으로, TFT(16908)는 오프된다. 따라서, I2=0 및 Idata=I1이 충족된다. 한편, 전류는 단지 용량소자(16910) 만으로 흘러 그 내에 누적된다.
이 후, 전하가 용량소자(16910)에 점진적으로 누적되기 때문에, 전위차가 2개의 전극들(도 172e) 간에서 발생되기 시작한다. 2개의 전극들 간의 전위차가 Vth(도172e에서 지점(A))에 도달할 때, TFT(16908)는 턴온되고 I2가 발생된다. 상술된 바와 같이, Idata=I1+I2가 충족될 때, 전류는 여전히 흐르고 전하는 용량소자에 누적되는 반면, I1은 점진적으로 감소된다.
용량소자의 2개의 전극 간의 전위차, 즉 TFT(16908)의 게이트-소스 전압이 소망 전압, 즉 TFT(6908)가 전류(Idata)를 공급시키도록 하는 전압(VGS)에 도달될 때까지, 전하는 용량소자(16910)에 계속 누적된다. 전하가 누적을 중단할 때(도172e의 지점(B)), 전류(I1)는 흐름을 중단하고 이때 VGS에 대응하는 전류는 TFT(16908)를 통해서 흐르고 Idata=I2가 충족된다(도 172b). 따라서, 정상 상태가 성취된다. 최종적으로, 제1 게이트 신호선(16902) 및 제2 신호선(16903)의 선택들은 종료되어 TFT들(16906 및 16907)을 턴오프시킨다.
다음에, 발광 동작이 시작된다. 펄스는 제3 게이트 신호선(16904)에 입력되어 TFT(16909)를 턴온시킨다. 용량소자(16910)가 사전 기록되는 VGS를 시키지 않으면서 때, TFT(16908)는 온되고 전류(Idata)는 전류 공급선(16905)으로부터 흐른다. 따라서, EL 소자(16911)는 광을 방출시킨다. TFT(16908)가 포화 영역에서 동작하도록 설정되면, Idata는 TFT(16908)의 소스-드레인 전압이 변화될 때 조차도 변화됨이 없이 계속 흐른다.
이 방식으로, 설정 전류를 출력하도록 하는 동작을 지금부터 출력 동작이라 칭한다. 상기 도시된 전류 기록형 픽셀 예의 이점은, TFT(16908)가 특성들 등의 변화들을 겪을 때 조차도 전류(Idata)를 공급하는데 필요로 되는 게이트-소스 전압이 용량소자(16910)에 유지되기 때문에, 소망 전류가 정확하게 EL 소자에 공급된다는 것이다. 그러므로, TFT들의 특성들의 변화로 인한 휘도 변화들은 억제될 수 있다.
상술된 예들은 픽셀 회로들 내의 TFT들을 구동시키는 변화들로 인한 전류의 변화를 교정하는 기술에 관한 것이지 만, 동일한 문제가 소스 구동 회로에서 또한 발생된다. 특허 문헌 4는 제조시 발생되는 소스 구동 회로 내의 TFT들의 변화들로 인한 신호 전류의 변화를 방지하는 회로 구성을 도시한 것이다.
이 방식에서, 종래의 전류 구동 회로 및 이를 사용하는 표시 장치는 신호 전류 및 TFT를 구동시키는 전류, 또는 신호 전류 및 발광 소자의 발광 동안 발광 소자로 흐르는 전류가 서로 동일하게 되거나 서로에 비례하도록 하는 구성들을 갖는다.
그러므로, 발광 소자를 구동시키는 구동 TFT의 구동 전류가 작거나 발광 소자에 의해 낮은 그레이 스케일(gray scale) 레벨의 디스플레이를 수행하는 경우, 신호 전류는 이에 비례하여 작게 된다. 그러므로, 신호 전류를 구동 TFT 및 발광 소자로 공급하는데 사용되는 배선의 기생 용량이 대단히 클 때, 배선의 기생 용량을 충전시키는 시정수가 크게 되어 신호 전류가 작게될 때 신호 기록 속도가 느리게 되는 문제가 있다. 즉, 전류가 트랜지스터에 공급될 때, 트랜지스터가 전류를 공급하는데 필요로 되는 전압이 게이트 단자에서 발생될 때까지 더 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.
본 발명은 상술된 문제들을 고려하여 이루어진 것이고, 신호 전류가 작게될 때 조차도 신호의 기록 속도 및 소자 구동 속도를 개선시킬 수 있는 전류 구동 회로 및 이를 사용하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 반도체 장치는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 스위치, 및 용량소자를 포함한다. 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고, 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함한다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자 및 제1 트랜지스터의 제1 단자는 스위치를 통해서 접속된다. 제1 트랜지스터의 제2 단자는 제2 트랜지스터의 제1 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 제2 트랜지스터의 게이트 단자 및 용량소자의 한 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 제1 단자와 제2 단자 간에 또는 제2 트랜지스터의 제1 단자와 제2 트랜지스터의 제2 단자 간에 단락용 유닛이 제공된다.
본 발명의 반도체 장치는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제1 스위치, 제2 스위치, 및 용량소자를 포함한다. 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자 및 제1 트랜지스터의 제1 단자는 제1 스위치를 통해서 접속된다. 제1 트랜지스터의 제2 단자는 제2 트랜지스터의 제1 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 제2 트랜지스터의 게이트 단자 및 용량소자의 한 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 제1 단자 및 제1 트랜지스터의 제2 단자 또는 제2 트랜지스터의 제1 단자 및 제2 단자는 제2 스위치를 통해서 접속된다.
본 발명의 반도체 장치는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 전원선 및 용량소자를 포함한다. 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자 및 제2 단자를 포함하고, 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자 및 제1 트랜지스터의 제1 단자는 제1 스위치를 통해서 접속된다. 제1 트랜지스터의 제2 단자는 제2 트랜지스터의 제1 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 제2 스위치를 통해서 제2 트랜지스터의 게이트 단자에 접속된다. 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 용량소자의 한 단자에 접속된다. 제2 트랜지스터의 게이트 단자는 제3 스위치를 통해서 전원선에 접속된다.
본 발명의 반도체 장치의 상술된 구조를 따르면, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 동일한 도전형을 갖는다.
본 발명의 반도체 장치의 상술된 구조를 따르면, 용량소자의 다른 단자는 제2 트랜지스터의 제2 단자에 접속된다.
본 발명의 반도체 장치의 상술된 구조를 따르면, 제1 트랜지스터의 제1 단자 또는 제2 트랜지스터의 제2 단자는 전류원 회로에 접속된다.
본 발명의 반도체 장치의 상술된 구조를 따르면, 제1 트랜지스터의 제1 단자 및 제2 트랜지스터의 제2 단자는 표시 소자에 접속된다.
즉, 본 발명을 따르면, 직렬로 접속된 2개의 트랜지스터들(제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터) 중 한 트랜지스터(예를 들어, 제2 트랜지스터)의 소스-드레인 전압은 설정 동작에서 매우 낮음으로써, 이 설정 동작은 다른 트랜지스터(예를 들어, 제1 트랜지스터)에 대해 수행된다. 출력 동작에서, 2개의 트랜지스터들(제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터)은 멀티-게이트 트랜지스터들로서 동작함으로써, 출력 동작의 전류값을 작게 만들어질 수 있다. 즉, 설정 동작시에 전류는 크게될 수 있다.
본 발명을 따르면, 설정 동작을 신속하게 완료하기 위하여, 트랜지스터의 게이트 단자의 전위는 설정 동작 전 미리 결정된 전위로 설정되고 나서 이 설정 동작이 수행된다. 미리 결정된 전위는 이 설정 동작이 완료(정상 상태가 얻어진다)될 때의 전위와 거의 동일하게 된다. 그러므로, 이 설정 동작은 신속하게 수행될 수 있다. 본 발명의 설정 동작은 전류를 트랜지스터에 공급하여 이 트랜지스터가 전류를 공급하는데 필요로 되는 전압을 이 트랜지스터의 게이트 단자에서 발생시키도록 하는 동작이라는 점에 유의하여야 한다.
트랜지스터의 게이트 단자의 전위가 설정 동작을 신속하게 완료하기 위하여 설정 동작 전 미리 결정된 전위로 되도록 하는 동작을 프리차지 동작이라 칭한다. 이와 같은 기능을 갖는 회로를 프리차지 유닛이라 칭한다.
본 발명은 제1 전류를 부하에 공급하는 트랜지스터를 포함하는 반도체 장치를 제공하는 것이다. 트랜지스터의 게이트 단자의 전위는 제2 전류를 이 트랜지스터에 공급함으로써 미리 결정된 전위로 설정된다.
즉, 트랜지스터에 대해 설정 동작을 수행하는 경우에, 정상 상태는 손쉽게 얻어질 수 없고 전류의 기록 동작은 전류 값이 작게될 때 완료되지 않는다. 그러므로, 프리차지 동작은 설정 동작 전 수행된다. 프리차지 동작을 수행함으로써, 정상 상태가 설정 동작을 수행후 얻어질 때 전위와 거의 동일한 전위가 얻어진다. 즉, 트랜지스터의 게이트 단자의 전위는 프리차지 동작을 수행함으로써 급격하게 변화된다. 그러므로, 프리차지 동작 후 설정 동작을 수행함으로써, 이 동작은 더욱 신속하게 완료될 수 있다.
프리차지 동작이 설정 동작시의 전류 보다 큰 전류를 공급함으로써 수행된다는 점에 유의하라. 그러므로, 트랜지스터의 게이트 단자의 전위는 급속하게 변화된다.
본 발명은 표시 소자, 전류를 이 표시 소자에 공급하는 트랜지스터, 및 이 트랜지스터의 게이트 단자의 전위를 미리 결정된 전위로 설정하는 프리차지 유닛을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 전류를 신호선에 공급하는 트랜지스터를 포함하는 신호선 구동 회로 및 이 트랜지스터의 게이트 단자의 전위를 미리 결정된 전위로 설정하는 프리차지 유닛을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 신호선을 포함하는 신호선 구동 회로, 전류를 이 신호선에 공급하는 트랜지스터, 및 이 트랜지스터의 게이트 단자의 전위를 미리 결정된 전위가 되게 하는 프리차지 유닛을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 트랜지스터가 제1 전류를 공급하는데 필요로 되는 전압을 이 트랜지스터의 게이트 단자에서 발생시키도록 전류를 부하에 공급하는 이 트랜지스터에 제1 전류를 공급하는 단계 및 이 트랜지스터가 제2 전류를 공급하는데 필요로 되는 전압을 이 트랜지스터의 게이트 단자에서 발생시키도록 이 트랜지스터에 제2 전류를 공급하는 단계를 갖는 반도체 장치의 구동 방법을 제공한다.
본 발명은 전류를 부하에 공급하는 이 트랜지스터의 게이트 단자의 전위를 트랜지스터가 정상 상태가 될 수 있는 미리 결정된 전위가 되게 하는 단계 및 이 트랜지스터가 전류를 흐르게 하는데 필요로 되는 전압을 이 트랜지스터의 게이트 단자에서 발생시키도록 이 트랜지스터에 전류를 공급하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 제1 전류가 제2 전류 보다 큰 상술된 구성을 따른 반도체 장치의 구동 방법을 제공한다.
본 발명에 적용될 수 있는 트랜지스터의 이 종류는 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 예를 들면, 이는 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있다. 이는 비결정질(amorphous), 다결정 또는 단결정 반도체 층을 갖는 TFT일 수 있다. 다른 트랜지스터들로서, 이는 단결정 기판상에 형성된 트랜지스터, SOI 기판상에 형성된 트랜지스터, 유리 기판상에 형성된 트랜지스터, 플라스틱 기판상에 형성된 트랜지스터, 또는 임의의 기판들상에 형성된 트랜지스터일 수 있다. 이외에, 이는 유기 재료 또는 탄소 나노튜브(nanotube)로 형성된 트랜지스터일 수 있다. 이는 또한 MOS 트랜지스터 또는 바이폴라 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에서 접속은 전기 접속을 의미한다는 점에 유의하라. 그러므로, 다른 소자들, 스위치 등은 소자들 간에 배치될 수 있다.
본 발명을 따르면, 반도체 장치는 트랜지스터, 용량소자 등을 갖는 회로를 포함한다.
본 발명을 따르면, 설정 동작은 배선 등 상의 기생 및 배선 저항인 교차 용량(intersection capacitance) 및 저항의 영향들을 억제하면서 신속하게 수행될 수 있다. 따라서, 정확한 전류가 출력 동작시에 출력될 수 있다.
본 발명이 예로서 첨부한 도면들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 각종 변경들 및 수정들을 행할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 이와 같은 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 이들은 본원에 포함되는 것으로서 해석되어야 한다. 실시예 모드들에서 동일한 부분들에는 동일한 참조 번호들로 표시되고 이에 대한 상세한 설명들은 생략된다.
[실시예 모드 1]
본 발명은 전류원을 갖는 각종 아날로그 회로들 뿐만 아니라 EL 소자를 갖는 픽셀에 적용될 수 있다. 이 실시예 모드에서, 본 발명의 기본 원리가 설명된다.
우선, 본 발명의 기본 원리를 토대로 한 구성이 도1에 도시된다. 전류원(또는 이의 부분)으로서 일정하게 동작하는 전류원 트랜지스터(101) 및 상태들에 따라서 다르게 동작하는 스위칭 트랜지스터(102)가 제공되는데, 이들은 직렬로 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자는 스위치(103)를 통해서 접속된다. 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자는 용량소자(104)의 한 단자에 접속된다. 용량소자(104)의 다른 단자는 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자(101)에 접속된다. 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 스위치(105)를 통해서 전류원 트랜지스터(101)의 드레인 단자에 접속된다. 용량소자(104)는 스위치(105)를 턴온/오프함으로써 전하를 유지하도록 제어될 수 있다. 따라서, 용량소자(104)는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트-소스 전압을 유지할 수 있다. 전류원 트랜지스터(101)의 드레인 단자 및 배선(112)은 부하(109)를 통해서 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자는 스위치(106) 및 기준 전류원(108)을 통해서 배선(110)에 접속되고, 이와 병렬로, 스위치(107)를 통해서 배선(111)에 접속된다.
스위칭 트랜지스터(102)는, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원으로서 동작하는 경우와, 이 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 전류가 흐르지 않도록 동작하는 경우(또는 스위치로서 동작하는 경우) 간에서 동작들을 스위치할 수 있는 유닛에 접속된다. 여기서, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원(의 부분)으로서 동작하는 경우를 전류원 동작이라 칭한다. 게다가, 스위칭 트랜지스터(102)가 자신의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 없이 동작하는 경우(또는 스위치로서 동작하는 경우) 또는 작은 소스-드레인 전압으로 동작하는 경우를 단락 동작이라 칭한다.
스위칭 트랜지스터(102)에 대한 전류원 동작 및 단락 동작을 수행하기 위하여, 각종 구성들이 사용될 수 있다.
이 실시예 모드에서, 도1은 구성 예를 도시한 것이다. 도1에서, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자는 스위치(103)를 통해서 접속되도록 설계된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 동작은 스위치(103)를 사용함으로써 전류원 동작과 단락 동작 간에서 스위칭될 수 있다.
도1의 동작이 지금부터 설명된다. 우선, 도2에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105 및 106)은 턴온되고 스위치(107)는 턴오프된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자와 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 전류가 스위치(103)로 흐르는 동안, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 어떠한 전류도 거의 흐르지 못하게 된다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(104) 또는 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 그 후, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일하게 될 때 전류는 용량소자(104)로 흐름을 중단한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다.
이 방식으로, 전류가 용량소자(104)로의 흐름을 중단하고 정상 상태가 얻어질 때, 설정 동작은 완료된다.
다음에, 도3에 도시된 바와 같이 스위치들(103, 105 및 106)은 턴오프되고 스위치(107)는 턴온된다. 그 후, 스위치(103)가 오프될 때 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 다른 한편으로, 설정 동작에서 용량소자(104)에 누적된 전하가 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들에 인가된다. 이때, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 그러므로, 이들 모두는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)가 하나의 트랜지스터로서 동작할 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L 보다 길다. 일반적으로, 트랜지스터의 게이트 길이(L)가 길 때, 이를 통해서 흐르는 전류는 보다 작다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib 보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
이 방식으로, 스위치(103)의 온/오프를 제어함으로써, 설정 동작에서 흐르는 전류(Ib)는 출력 동작시에 부하(109) 등으로 흐르는 전류보다 클 수 있는데, 이는 정상 상태를 신속하게 얻도록 한다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선 상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 용량 등)의 영향은 감소되고 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다.
전류(Ib)가 설정 동작시에 크게 되기 때문에, 잡음 등의 영향은 거의 없다. 즉, Ib의 값이 크기 때문에, 잡음 등에 의해 발생되는 미세한 전류에 의해 영향받지 않는다.
그러므로, 예를 들어, 부하(109)가 EL 소자일 때, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출하는 경우에 신호를 기록시, 신호는 EL 소자에 공급되는 전류 보다 큰 전류(Ib)에 의해 기록될 수 있다. 그러므로, 신호 전류가 잡음에 의해 왜곡되는 이와 같은 문제가 방지될 수 있어, 신속한 기록 동작을 수행할 수 있다.
부하(109)가 저항, 트랜지스터, EL 소자, 및 트랜지스터, 용량소자 및 스위치로 구성된 전류원 회로와 같은 임의의 것이 될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 부하(109)는 신호선 또는 신호선과 이에 접속되는 픽셀일 수 있다. 이 픽셀은 EL 소자 및 FED에 사용되는 소자와 같은 임의의 표시 소자들을 포함할 수 있다.
용량소자(104)는 전류원 트래지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 등의 게이트 용량으로 대체될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 이 경우에, 용량소자(104)는 생략될 수 있다.
고전위 전원(Vdd)이 배선들(110 및 111)에 공급되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 각 배선은 동일한 전위 또는 서로 다른 전위들을 가질 수 있다. 배선(111)은 단지 용량소자(104)의 전하를 유지할 필요가 있다. 배선(110) 또는 배선(111)은 동일한 전위를 계속적으로 유지할 필요가 없다. 이들은 정상 동작이 얻어질 수 있는 한 설정 동작과 출력 동작 간에서 상이한 전위를 가질 수 있다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 이들이 출력 동작시에 멀티-게이트 트랜지스터로 동작하기 때문에 동일한 극성(동일한 도전형)을 갖는 것이 바람직하다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 입력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하며, 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일하거나 상이할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 유사하게, 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 설정 동작 및 출력 동작 각각 시에 공급하는데 필요로 되는 전류를 고려하여 설계될 수 있다.
(103, 105, 106 및 107)와 같은 스위치들은 전류 흐름을 제어할 수 있는 한 전기식 스위치들 및 기계식 스위치들과 같은 어떤 스위치들 일 수도 있다는 점에 유의하라. 이는 트랜지스터, 다이오드 또는 이들과 함께 구성될 수 있는 논리 회로일 수 있다. 그러므로, 트랜지스터를 스위치로서 적용하는 경우에, 이는 스위치로서 만 동작하기 때문에 이의 극성(도전형)은 특정하게 제한되지 않는다. 그러나, 오프 전류가 작은 것이 바람직하기 때문에, 작은 오프 전류를 지닌 극성의 트랜지스터가 사용되는 것이 선호된다. 예를 들어, LDD 영역을 갖는 트랜지스터는 작은 오프 전류를 갖는다. 게다가, 스위치로서 트랜지스터의 소스 단자의 전위가 저전위 측 전원(Vss, Vgnd, 0V 등)의 전위에 근접할 때 n-채널 트랜지스터가 사용되고, 소스 단자의 전위가 고전위측 전원(Vdd 등)의 전위에 근접할 때 p-채널 트랜지스터가 사용되는 것이 바람직하다. 이는 트랜지스터의 게이트와 소스 간의 전압의 절대값이 증가될 수 있기 때문에 스위치를 효율적으로 동작시킨다. CMOS 스위치는 또한 n-채널 및 p-채널 트랜지스터 둘 다를 사용함으로써 적용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
도1은 본 발명의 회로를 도시한 것이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (103, 105, 106, 및 107)와 같은 스위치들은 전류를 온/오프 제어할 수 있는 한 어떠한 곳에서도 배치될 수 있다. 특히, 스위치(107)는 원하는 전위를 설정하기 위하여 원하는 전위를 공급하는 배선(111)과 직렬로 배치될 필요가 있다. 유사하게, 기준 전류원(108)의 전류를 제어하는 스위치(106)는 기준 전류원(108)과 직렬로 배치될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(102)에 공급되는 전류를 제어하는 스위치(103)는 스위칭 트랜지스터(102)와 병렬로 배치될 필요가 있다. 이 스위치(105)는 용량소자(104) 내의 전하를 제어하도록 배치될 필요가 있다.
도4는 스위치(103)의 접속을 변경시키는 예를 도시한 것이다. 스위치(103)의 한 단자는 스위칭 트랜지스터(102)의 드레인 단자와 전류원 트랜지스터(101)의 소스 단자 간에 접속되는 반면, 다른 단자는 스위치(106)와 기준 전류원(108) 간에 접속된다. 또한 도4의 구성에서, 기준 전류원(108)의 전류는 스위치(106)에 의해 제어될 수 있고, 스위치(103)는 스위칭 트랜지스터(102)의 단락 동작 및 전류원 동작을 스위치할 수 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105 및 106)은 턴온되고 스위치(107)는 설정 동작시에 턴오프된다. 이 방식으로, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인은 단락될 뿐만 아니라, 기준 전류원(108)의 전류가 공급될 수 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 출력 동작에서, 스위치들(103, 105 및 106)은 턴오프되고, 스위치(107)는 턴온된다. 이 방식으로, 전류는 스위칭 트랜지스터(102)로 흐를 수 있다.
도144는 스위치(105)가 서로 다르게 접속되는 예를 도시한 것이다. 스위치(105)의 한 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속되고 이 스위치의 다른 단자는 배선(1441)에 접속된다. 용량소자(104) 내의 전하는 도144의 구성에 의해 제어될 수 있다. 배선(112 및 1441)이 공통 배선 또는 서로 다른 배선들일 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
즉, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 전류원 트랜지스터(101)로 흐르게 하는 설정 동작시에 도15에 도시된 바와 같이 소자들이 접속되는 한 (103, 105, 106 및 107)와 같은 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있고, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원 동작을 수행하고 이 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)를 통해서 흐르는 전류가 부하(109)로 흐르는 출력 동작시에 소자들이 도16에 도시된 바와 같이 접속되는 동안 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다. 그러므로, 도15에 도시된 접속들은 당연히 도181에 도시된 접속들 및 도182에 도시된 접속들을 포함한다.
도7은 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 배치가 상호변경된 경우를 도시한 것이다. 도1의 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 및 스위치(103)는 도7의 전류원 트랜지스터(701), 스위칭 트랜지스터(702) 및 스위치(703) 각각에 대응한다. 도1에서, 스위칭 트랜지스터(102), 전류원 트랜지스터(101) 및 부하(109)는 이 순서대로 배치되지만, 전류원 트랜지스터(701), 스위칭 트랜지스터(702), 및 부하(109)는 도7의 순서로 배치된다.
여기서, 도1과 도7의 회로들 간의 차이가 서술된다. 도1에서, 단락 동작시에 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자와 소스 단자(드레인 단자) 간에 전위차가 발생한다. 그러므로, 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 용량은 전하를 저장한다. 그 후, 전하는 또한 전류원 동작시에 게이트 용량에 여전히 저장된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(101)의 전위는 단락 동작(설정 동작)과 전류원 동작(출력 동작) 간에 거의 변화되지 않는다.
한편, 단락 동작시에 스위칭 트랜지스터(702)의 게이트 단자와 소스 단자(드레인 단자) 간에 거의 전위차가 발생되지 않는다. 그러므로, 스위칭 트랜지스터(702)의 게이트 용량은 전하를 저장하지 않는다. 스위치들(105 및 703)이 전류원 동작시에 턴오프될 때, 전하는 게이트 용량에 저장됨으로, 스위칭 트랜지스터(702)는 전류원의 부분으로서 동작한다. 이때 전하는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(701)의 게이트 용량에 누적된다. 전하는 스위칭 트랜지스터(702)의 게이트 부로 이동된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(701)의 게이트 단자의 전위는 단락 동작(설정 동작)과 전류원 동작(출력 동작) 간에서 이동되는 전하의 레벨에 의해 변화된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(701) 및 스위칭 트랜지스터(702)의 게이트-소스 전압의 절대값은 출력 동작시에 작으므로, 부하(109)로 공급되는 전류를 작게한다.
그러므로, 전류원 트랜지스터(701) 및 스위칭 트랜지스터(702)의 배치들은 이 경우에 따라 설계되어야 한다. 예를 들어, 부하(109)로서 EL 소자가 블랙 디스플레이가 디스플레이될 때 훨씬 더 적은 광을 방출하는 경우에, 컨트래스트(contrast)가 감소된다. 이와 같은 경우, 도7에 도시된 구성은 전류를 다소 작게 하기 때문에 바람직하다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102) 각각은 도1에 각각 하나가 배치되었지만, 트랜지스터들 중 하나 또는 2개가 복수로 제공될 수 있다. 이의 배치는 임의로 선택될 수 있다. 도8은 제2 스위칭 트랜지스터(801)가 도1의 스위칭 트랜지스터(102)와 전류원 트랜지스터(101) 간에 제공되는 경우의 예를 도시한 것이다. 제2 스위칭 트랜지스터(801)의 단락 동작 및 전류원 동작은 스위치(802)를 턴온/오프함으로써 스위칭된다. 이 방식으로, 도1의 스위칭 트랜지스터(102)의 기능은 도8의 스위칭 트랜지스터(102) 및 제2 스위칭 트랜지스터(801)를 사용함으로써 수행될 수 있다. 도9는 도7의 스위칭 트랜지스터(702)로서 기능하는 제2 스위칭 트랜지스터(902)가 도1의 구성 내에 제공되는 구성을 도시한 것이다. 스위치(901)는 도7의 스위치(703)에 대응한다는 점에 유의하여야 한다.
도1에서, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들 둘 다는 스위치(105)를 통해서 전류원 트랜지스터(101)의 드레인 단자에 접속된다. 그러나, 도185에 도시된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들 둘 다는 스위치(105)를 통해서 배선(1441)에 접속될 수 있다. 즉, 도186에 도시된 바와 같이, 설정 동작시에, 스위치들(106, 103, 및 105)는 턴온되고 스위치(107)는 턴오프된다. 이 방식으로, 기준 전류원(108)의 전류는 공급될 수 있고, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 및 드레인은 단락될 수 있다. 도187에 도시된 바와 같이, 출력 동작에서, 스위치(107)는 턴온되고 스위치들(106, 103 및 105)는 턴오프된다. 이 방식으로, 전류는 스위칭 트랜지스터(102)를 통해서 흐를 수 있다.
즉, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 전류원 트랜지스터(101)로 흐르게 하는 설정 동작시에 도188에 도시된 바와 같이 소자들이 접속되는 한 (103, 105, 106 및 107)와 같은 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있고, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원 동작을 수행하고 이 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)를 통해서 흐르는 전류가 부하(109)로 흐르게 하는 출력 동작시에 소자들이 도189에 도시된 바와 같이 접속되는 동안 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다. 저전력원 전위(Vss)가 배선(1441)에 입력되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 배선(112) 및 배선(1441)에 입력되는 전위가 동일할 때, 이들 배선은 공통 배선일 수 있다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 도1의 p-채널 트랜지스터들이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도11은 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 극성(도전형)이 변경되고 회로 접속들이 도1의 회로에서 변경되지 않는 예를 도시한 것이다. 도1 및 도11에서 처럼, 배선(1110, 1111 및 1112)의 전위들이 되도록 배선(110, 111 및 112)의 전위들을 변경시키고 기준 전류원(108)의 방향이 되도록 기준 전류원(108)의 전류 방향을 변경시킴으로써 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 전류원 트랜지스터(1101), 스위칭 트랜지스터(1102), 스위치들(1103, 1105, 1106 및 1107), 용량소자(1104) 및 부하(1109)는 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 스위치들(103, 105, 106 및 107), 용량소자(104) 및 부하(109)에 각각 대응하며, 이들의 접속들은 변경되지 않는다.
도12는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 극성(도전형)이 도1의 회로에서 전류의 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다.
전류원(또는 이 전류원의 일부)으로서 계속적으로 동작하는 전류원 트랜지스터(1201) 및 환경에 따라서 동작이 변화하는 스위칭 트랜지스터(1202)가 존재한다. 전류원 트랜지스터(1201) 및 스위칭 트랜지스터(1202)는 직렬로 접속된다. 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트 단자는 용량소자(1204)의 단자들 중 한 단자에 접속된다. 용량소자(1204)의 다른 단자(1206)는 스위칭 트랜지스터(1202)(전류원 트랜지스터(1201))의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(1204)는 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트-소스 전압을 유지한다. 게다가, 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트 단자 및 드레인 단자는 스위치(1205)를 통해서 접속된다. 용량소자(1204)는 스위치(1205)를 턴온/오프시킴으로써 전하를 유지하도록 제어될 수 있다.
도11의 동작이 설명된다. 그러나, 이는 도1의 동작과 유사함으로, 이 설명은 간략하게 행해질 것이다. 우선, 도13에 도시된 바와 같이 스위치들(1203, 1205 및 106)은 턴온되고 스위치(107)는 턴오프 된다. 따라서, 정상 상태가 얻어질 때, 전류는 용량소자(1204)로의 흐름을 중지한다. 그 후, 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트-소스 전압은 용량소자(1204)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(1201)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(1202)는 단락 동작을 수행한다.
다음, 도14에 도시된 바와 같이, 스위치들(1203, 1205 및 106)은 턴오프되고 스위치(107)는 턴온된다. 그 후, 전류원 트랜지스터(1201) 및 스위칭 트랜지스터(1202)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류는 부하(109)로 흐르며, 이는 Ib 보다 작다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(1202)는 전류원 동작을 수행한다.
용량소자(1204)의 단자(1206)의 전위는 많은 경우들에서 설정 동작과 출력 동작 간에서 상이하다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 용량소자(1204)의 두 단자들에서 전압(전위차)은 변경되지 않음으로, 원하는 전류가 부하(109)로 흐른다.
또한 이 경우에, 스위치들은 설정 동작시에 도17에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도18에 도시된 바와 같이 접속되는 한 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도180은 스위치(1205)가 효율적으로 접속되는 예를 도시한 것이다. 스위치(1205)의 한 단자는 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트 단자에 접속되는 반면에, 다른 단자는 스위치(106)와 기준 전류원(108) 간에 접속된다. 또한 도180의 구성에서, 스위치(1205)는 기준 전류원(108)의 전류를 제어할 수 있는 반면에, 스위치(1203)는 스위칭 트랜지스터(1202)의 전류원 동작과 단락 동작 간을 스위칭할 수 있다. 즉, 설정 동작시에, 도190에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 1205 및 1203)은 턴온되고 스위치(107)는 턴오프된다. 이 방식으로, 기준 전류원(108)의 전류는 공급될 수 있을 뿐만 아니라 스위칭 트랜지스터(1202)의 소스 및 드레인은 단락될 수 있다. 도191에 도시된 바와 같이, 출력 동작에서, 스위치(107)는 턴온되고 스위치들(106, 1205 및 1203)은 턴오프된다. 이 방식으로 전류는 스위칭 트랜지스터(1202)를 통해서 흐를 수 있다.
도17에 도시된 접속은 소자들이 도183 및 도184에 도시된 바와 같이 접속되는 경우를 포함한다.
도12는 도1에 대응하는 회로를 도시하는 반면에, 도19는 도7에 대응하는 회로를 도시한다. 도19에서, 전하는 단락 동작시에 스위칭 트랜지스터(1902)의 게이트 용량에 누적되지 않는다.
스위칭 트랜지스터가 설정 동작시 단락 동작을 수행하고 출력 동작시 전류원 동작을 수행하는 경우가 지금부터 서술된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도20에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 스위칭 트랜지스터는 설정 동작시에 전류원 동작을 수행할 수 있고 도21에 도시된 바와 같이 출력 동작시에 단락 동작을 수행할 수 있다. 이 경우에, 보다 많은 전류가 출력 동작시에 공급되는데, 이는 신호를 증폭시킨다. 그러므로, 도21의 구성은 각종 아날로그 회로들에 적용될 수 있다. 도1의 구성이 서술되었지만 본 발명은 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하라.
이 방식으로, 본 발명은 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향을 변경함으로써 각종 회로들을 사용할 뿐만 아니라 도1의 회로를 사용하여 구성될 수 있다. 각 변경 조합을 사용함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
도12의 회로의 일부가 변경되는 경우가 지금부터 설명된다. 그러므로, 대부분의 구성은 도12와 유사하기 때문에, 이 부분에 대한 설명은 생략된다. 그러나, 각종 구성들이 도12뿐만 아니라 본 발명에도 적용될 수 있다.
우선, 도32는 부분적으로 변경된 도12의 구성을 도시한 것이다. 도12의 스위치(107)는 도32의 멀티 트랜지스터(3201)로 변경된다. 멀티 트랜지스터(3201)는 전류원 트랜지스터(1201) 및 스위칭 트랜지스터(1202)와 동일한 극성(도전형)을 갖는 트랜지스터이다. 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트 단자에 접속된다. 멀티 트랜지스터(3201)는 경우들에 따라서 자신의 동작을 변경한다. 설정 동작시에, 멀티 트랜지스터(3201)는 스위치로서 동작한다. 출력 동작시에, 이는 전류원 트랜지스터(1201) 및 스위칭 트랜지스터(1202)와 함께 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작하여 전류원으로서 동작한다.
다음, 도32의 회로 동작이 설명된다. 도33에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 1205 및 1203)이 턴온된다. 그 후, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(1204) 및 전류원 트랜지스터(1201)로 흐른다. 이때, 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 그러므로, 멀티 트랜지스터(3201)는 턴오프된다. 그 후, 전류원 트랜지스터(1201)의 소스 및 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일하게 되는 곳에서 정상 상태가 얻어져, 전류가 용량소자(1204)로 흐르는 것을 중지한다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(3201)는 오프된 스위치로서 동작한다.
다음에, 도34에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 1205 및 1203)은 턴오프된다. 그 후, 설정 동작시에 용량소자(1204)에 누적되는 전하는 전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202) 및 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202) 및 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202) 및 멀티 트랜지스터(3201)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202), 및 멀티 트랜지스터(3201)가 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(1201)의 L 보다 길다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib 보다 작다. 즉, 부하(109)로 흐르는 전류는 도12의 경우의 전류보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(3201)는 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작한다.
이 방식으로, 도32의 멀티 트랜지스터(3201)로 도12의 스위치(107)를 변경하고 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 단자를 전류원 트랜지스터(1201)의 게이트 단자에 접속시킴으로써, 전류는 자동적으로 제어될 수 있다. 게다가, 부하(109)로 흐르는 전류는 작게될 수 있다. 도12의 경우에, 스위치(107)를 제어하기 위한 배선은 출력 동작시에 부하(109)로 전류를 공급하고 설정 동작시에 이에 전류 공급을 중지하는 것 간의 동작을 변경하는데 필요로 되지만, 전류는 도32에서 자동적으로 제어됨으로 제어를 위한 배선은 생략될 수 있다.
전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202), 및 멀티 트랜지스터(3201)가 출력 동작시에 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 이들 트랜지스터들이 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다.
전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202), 및 멀티 트랜지스터(3201)는 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하고 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일 또는 상이할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 유사하게, 이의 게이트 길이(L)는 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(1202) 및 멀티 트랜지스터(3201)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 설정 동작 및 출력 동작 각각에서 공급하는데 필요로 되는 전류 비를 고려하여 설계될 수 있다.
도32는 이 실시예 모드의 회로로서 도시되었지만 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(1201), 스위칭 트랜지스터(1202) 및 멀티 트랜지스터(3201)의 수 및 배치, 각 배선 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들은 이 구성에서 사용될 수 있다. 게다가, 또한 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들을 사용하는 구성이 성취될 수 있다.
예를 들어, (106, 1203 및 1205)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어떤 곳에서도 배치될 수 있다. 즉, (106, 1203 및 1205)와 같은 스위치들은 설정 동작시 도35에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도36에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
[실시예 모드 2]
실시예 모드 1에서, 도1의 구성은 스위칭 트랜지스터(102)의 전류원 동작 및 단락 동작을 실현하도록 사용된다. 이 실시예 모드에서, 실시예 모드 1과 상이한 전류원 동작 및 단락 동작을 실현하는 구성 예가 설명된다.
실시예 모드 1과 유사한 설명 대부분은 여기서 생략될 것이라는 점에 유의하여야 한다.
우선, 도22는 스위칭 트랜지스터(2202)의 전류원 동작 및 단락 동작을 실현하는 구성을 도시한 것이다.
도1에서, 스위치(103)는 스위칭 트랜지스터(102)가 단락 동작을 수행하도록 하는데 사용된다. 스위치(103)를 제어함으로써, 전류는 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 흐르지 않게 됨으로써, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자가 거의 동일한 전위를 갖도록 한다.
대조적으로, 도22에서, 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트 단자의 전압이 제어됨으로써, 대전류가 스위칭 트랜지스터(2202)로 흐를 수 있도록 한다. 특히, 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트-소스 전압의 절대값은 스위치(2203a)를 사용함으로써 크게 된다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(2202)의 작은 소스-드레인 전압만이 특정 값의 전류가 흐를 때 필요로 된다. 즉, 스위칭 트랜지스터(2202)는 단지 스위치로서 동작한다.
전류원 동작시에, 스위치(103)는 도1에서 턴오프 되고 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하는데, 그 이유는 이의 게이트 단자들이 서로 접속되어 있기 때문이다.
한편, 도22에서, 게이트 단자들이 서로 접속되지 않은 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)는 스위치(2203b)를 사용함으로써 접속된다. 따라서, 이들은 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작할 수 있다.
도22의 동작이 설명된다. 우선, 도23에 도시된 바와 같이, 스위치들(2203a, 2205 및 106)은 턴온되고 스위치들(107 및 2203b)은 턴오프 된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트 단자는 배선(2206)에 접속된다. 배선(2206)에는 저전위 전원(Vss)이 공급됨으로, 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트-소스 전압의 절대값은 대단히 크게 된다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(2202)는 대단히 큰 전류 구동 용량을 갖고 이의 소스 단자 및 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(2204) 및 전류원 트랜지스터(2201)로 흐른다. 전류원 트랜지스터(2201)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일할 때, 전류는 용량소자(2204)로의 흐름을 중지한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 그 후, 이때에 게이트 단자의 전위는 용량소자(2204)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(2201)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(2202)는 스위치로서 동작하고 단락 동작을 수행한다.
다음에, 도24에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 2205 및 2203a)은 턴오프되고 스위치들(107 및 2203b)은 턴온된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트 단자 및 전류원 트랜지스터(2201)의 게이트 단자는 서로 접속된다. 다른 한편으로, 설정 동작시에 용량소자(2204)에 누적되는 전하는 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)가 하나의 트랜지스터일 때, 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(2201)의 L 보다 길다. 그러므로, 부하(109)에 공급되는 전류는 Ib 보다 작다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(2202)는 전류원 동작을 수행한다.
배선(2206)의 전위는 Vss로 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 이는 스위칭 트랜지스터(2202)를 턴온하는데 충분히 큰 임의의 값을 가질 수 있다.
도22는 이 실시예 모드의 회로로서 도시되지만 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경시킴으로서, 각종 회로들이 이 구성에 사용될 수 있다. 게다가, 또한 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들을 사용하는 구성이 성취될 수 있다.
예를 들어, 각 스위치는 설정 동작시에 도25에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도26에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도27은 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)의 배치가 상호변경되는 경우를 도시한 것이다. 도27에서, 전류원 트랜지스터(2701), 스위칭 트랜지스터(2702) 및 부하(109)는 이 순서로 배치된다. 설정 동작시에, 스위치(2703a)는 턴온되고 스위칭 트랜지스터(2702)의 게이트-소스 전압의 절대값은 크게 된다. 따라서, 고전류 구동 용량을 갖는 스위칭 트랜지스터(2702)는 스위치로서 기능한다. 출력 동작에서, 스위치(2703a)는 턴오프되고 스위치(2703b)는 턴온된다. 이 방식으로, 스위칭 트랜지스터(2702) 및 전류원 트랜지스터(2701)의 게이트 단자들은 접속되어, 이들은 멀티-게이트 트랜지스터로서 기능한다.
도28은 전류원 트랜지스터(2201)와 스위칭 트랜지스터(2202)의 극성(도전형)이 변경되고 회로의 접속들이 도22의 회로에서 변경되지 않는 예를 도시한 것이다. 이 방식으로, 배선 전위 및 기준 전류원(108)의 전류 방향을 변경시킴으로써, 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 도22 및 도28에서 처럼, 극성은 배선(2810, 2811, 및 2812)의 전위들이 되도록 배선(110, 111 및 2112)의 전위들을 변경하고 기준 전류원(2808)의 전류의 방향이 되도록 기준 전류원(108)의 전류 방향을 변경시킴으로써 손쉽게 변경될 수 있다. 전류원 트랜지스터(2801), 스위칭 트랜지스터(2802), 스위치들(2803a, 2803b, 2805, 2806 및 2807), 용량소자(2804), 및 부하(109)는 전류원 트랜지스터(2201), 스위칭 트랜지스터(2202), 스위치들(2203b, 2205, 2206 및 2207), 용량소자(2204), 및 부하(109) 각각에 대응하는데, 이들의 접속은 변경되지 않는다.
도29는 전류원 트랜지스터(2201) 및 스위칭 트랜지스터(2202)의 극성(도전형)이 도22의 회로의 전류 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다.
전류원(또는 이 전류원의 일부)으로서 계속적으로 동작하는 전류원 트랜지스터(2901) 및 환경에 따라서 동작이 변화하는 스위칭 트랜지스터(2902)가 존재한다. 전류원 트랜지스터(2901), 스위칭 트랜지스터(2902) 및 부하(109)는 직렬로 접속된다. 전류원 트랜지스터(2901)의 게이트 단자는 용량소자(2904)의 단자들 중 한 단자에 접속된다. 용량소자(2904)의 다른 단자(2906)는 스위칭 트랜지스터(2902)(전류원 트랜지스터(2901))의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(2904)는 전류원 트랜지스터(2901)의 게이트-소스 전압을 유지할 수 있다. 게다가, 전류원 트랜지스터(2901)의 게이트 단자 및 드레인 단자는 스위치(2905)를 통해서 접속된다. 용량소자(2904)는 스위치(2905)를 턴온/오프시킴으로써 전하를 유지하도록 제어될 수 있다.
또한 이 경우에, 스위치들은 설정 동작시에 도30에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도31에 도시된 바와 같이 접속되는 한 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
Vdd 보다 높은 Vdd2가 배선(2907)에 공급된다는 점에 유의하여야 한다. 본 발명은 이에 제한되지 않지만, 스위칭 트랜지스터(2902)의 전류 구동 용량이 단락 동작시에 가능한 높도록 가능한 고전위를 공급하는 것이 바람직하다.
이 방식으로, 본 발명은 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향을 변경함으로써 각종 회로들을 사용할 뿐만 아니라 도22의 회로를 사용하여 구성될 수 있다. 각 변경 조합을 사용함으로써, 본 발명은 각종 회로들로 구성될 수 있다.
이 실시예 모드의 설명은 부분적으로 수정되는 실시예 모드 1에 대응한다. 그러므로, 실시예 모드 1이 또한 이 실시예 모드에 적용될 수 있다.
[실시예 모드 3]
이 실시예 모드에서, 트랜지스터들이 병렬로 접속되고 전류를 공급하는 트랜지스터가 설정 동작과 출력 동작 간에서 변경되는 구성에 대한 설명이 행해진다. 실시예들 1 및 2에서 이미 행해진 설명은 이하의 설명에서 생략되었다는 점에 유의하여야 한다.
우선, 트래지스터들을 병렬로 접속하고 설정 동작과 출력 동작 간에 변경되는 전류를 공급하는 트랜지스터를 변경하는 경우의 구성 예가 도51과 관련하여 설명된다.
적어도 설정 동작에서 도전성이 되는 설정 트랜지스터(5102) 및 출력 동작에서 도전성이 되는 전류원 트랜지스터(5101)가 제공된다. 설정 트랜지스터(5102) 및 전류원 트랜지스터(5101)는 병렬로 접속된다. 설정 트랜지스터(5102)의 게이트 단자는 용량소자(5104)의 한 단자에 접속된다. 게다가, 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트 단자는 용량소자(5104)의 한 단자에 접속된다. 용량소자(5104)의 다른 단자는 설정 트랜지스터(5102)의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(5104)는 설정 트랜지스터(5102)의 게이트 단자의 전위를 유지할 수 있다. 용량소자(5104)의 다른 단자는 스위치(106) 및 기준 전류원(108)을 통해서 배선(110)에 접속되고 이와 병렬로 스위치(107)를 통해서 배선(111)에 접속된다. 설정 트랜지스터(5102)의 드레인 단자 및 단자(5105)는 스위치(5103b)를 통해서 접속된다. 전류원 트랜지스터(5101)의 드레인 단자 및 단자(5105)는 스위치(5103a)를 통해서 접속된다. 설정 트랜지스터(5102)의 게이트 단자 및 단자(5105)는 스위치(5103c)를 통해서 접속된다. 스위치(5103c)를 턴 온/오프시킴으로써, 전하는 용량소자(5104)에 유지될 수 있다. 게다가, 단자(5105) 및 배선(112)은 부하(109)를 통해서 접속된다.
도51의 동작이 서술된다. 도52에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 5103b 및 5103c)은 턴온되고 스위치들(107 및 5103a)은 턴오프된다. 그 후, 전류는 전류원 트랜지스터(5101)의 소스와 드레인 간에서 흐르지 않는다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(5104) 및 설정 트랜지스터(5102)로 흐른다. 설정 트랜지스터(5102)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일하게 될 때, 전류는 용량소자(5104)로 흐르는 것을 중지한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 설정 트랜지스터(5102)의 게이트 단자의 전위는 용량소자(5104)에서 누적된다. 즉, 설정 트랜지스터(5102)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다.
도53에 도시된 바와 같이, 스위치들(107 및 5103a)은 턴온되고 스위치들(106, 5103b 및 5103c)은 턴오프된다. 그 후, 전류는 설정 트랜지스터(5102)의 소스와 드레인 간에 흐르는 것을 중지하는데, 그 이유는 스위치(5103b)가 오프되기 때문이다. 설정 트랜지스터(5102) 및 용량소자(5104)의 게이트 용량에서 누적된 전하의 일부는 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트 용량에 누적된다. 따라서, 전류는 트랜지스터(5101)로 흐른다. 설정 트랜지스터(5102) 및 전류원 트랜지스터(5101)의 트랜지스터 크기(게이트 폭(W) 및 게이트 길이(L))를 적절하게 설정함으로써, 출력 동작시 흐르는 전류는 설정 동작시 흐르는 전류(Ib) 보다 작을 수 있다. 즉, 설정 트랜지스터(5102)의 전류 구동 용량을 전류원 트랜지스터(5101) 보다 높게 향상시킴으로써, 설정 동작은 출력 동작시에 흐르는 전류 보다 많은 전류(Ib)로 수행됨으로써, 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선 상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 용량 등)의 영향은 감소되어 설정 동작이 신속하게 수행될 수 있다. 그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨로 광을 방출할 때 신호는 신속하게 기록될 수 있다. 용량소자(5104)의 용량은 설정 트랜지스터(5102) 및 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트 용량보다 충분히 큰 것이 바람직하다. 따라서, 설정 동작시 용량소자(5104)에 유지되는 전압은 출력 동작시 손쉽게 변화되지 않는다.
전류원 트랜지스터(5101) 및 설정 트랜지스터(5102)는 설정 동작과 출력 동작 간에 거의 동일한 게이트 전위를 갖도록 요구되므로, 이들은 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다.
전류는 설정 동작시 도52 내에서 트랜지스터(5101)로 흐르지 않지만, 스위치(5103a)는 또한 도54에 도시된 바와 같이 설정 동작시에 전류를 전류원 트랜지스터(5101)에 공급하도록 턴온될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
이 실시예 모드가 도51과 관련하여 서술되었지만, 본 발명의 구성은 이에 제한되지 않고 이와 같은 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 각종 수정들이 가능할 수 있다.
소자들이 설정 동작시에 도55에 도시된 바와 같이 접속되고 소자들이 출력 동작시에 도56에 도시된 바와 같이 접속되는 한, 스위치(5103b)는 도177에 도시된 바와 같이 설정 트랜지스터(5102)의 소스 단자측에 접속될 수 있고 설정 트랜지스터(5102)와 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트 단자들은 도10및 176에 도시된 바와 같은 스위치를 통해서 접속될 수 있다.
도57은 전류원 트랜지스터(5101)와 설정 트랜지스터(5102)의 극성(도전형)이 도51의 회로의 접속들을 변경시키지 않으면서 전류 흐름 방향을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다. 도51 및 도57에서 처럼, 배선들(5710, 5711, 및 5712)의 전위들이 되도록 배선들(5110, 5111 및 5112)의 전위들을 변경시키고 기준 전류원(5708)의 전류 방향이 되도록 기준 전류원(108)의 전류 방향을 변경시킴으로써 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 전류원 트랜지스터(5701), 설정 트랜지스터(5702), 스위치들(5703, 5705, 5706 및 5707), 용량소자(5704) 및 부하(5709)는 전류원 트랜지스터(5101), 설정 트랜지스터(5102), 스위치들(5103, 5105, 5106 및 5107), 용량소자(5104) 및 부하(5109) 각각에 대응하며, 이들의 접속은 변경되지 않는다.
도58은 전류원 트랜지스터(5101)와 스위칭 트랜지스터(5102)의 극성(도전형)이 도51의 회로의 전류 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다. 스위치(5803b)를 턴 온/오프시킴으로써, 설정 트랜지스터(5102)로 흐르는 전류는 제어될 수 있다. 스위치(5803a)를 턴온/오프시킴으로써, 전류원 트랜지스터(5101)로 흐르는 전류는 제어될 수 있다. 스위치(5803c)를 턴온/오프시킴으로써, 설정 트랜지스터(5102)의 게이트-소스 전압 및 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트-소스 전압 중 한 전압 또는 설정 트랜지스터(5102)의 게이트-소스 전압 및 전류원 트랜지스터(5101)의 게이트-소스 전압 둘 다는 유지될 수 있다.
[실시예 모드 4]
이 실시예의 설명은 부분적으로 수정된 실시예 모드들 1 내지 3에 대응한다. 그러므로, 이 실시예 모드에서 행해진 설명은 실시예 모드들 1 내지 3의 각종 구성들에 적용될 수 있다.
이 실시예 모드에서, 부분적으로 변경된 실시예 모드들(1, 2 및 3)에 서술된 회로들이 서술된다.
간결하게 하기 위하여, 도1의 회로를 부분적으로 변경시킨 경우에 대해서 설명이 행해진다. 그러므로, 실시예 모드 1과 유사한 설명 대부분은 여기서 생략될 것이다.
우선, 도37은 부분적으로 변경된 도1의 구성을 도시한 것이다. 도37에서, 전류를 부하(109)에 공급할지를 선택하는 스위치(3702), 전류가 방전되는 배선(3703), 및 전류를 배선(3703)에 방전시킬지를 선택하는 스위치(3701)가 제공된다.
도37의 동작이 설명된다. 우선, 도38에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105, 106 및 3701)은 턴온되고 스위치들(107 및 3702)는 턴오프된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 전류가 스위치(103)로 흐르는 동안 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에는 어떠한 전류도 거의 흐르지 않는다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 그 후, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일하게 될 때 용량소자(104)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(104) 내에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다. 이 구성에서, 전류는 스위치(3702)가 설정 동작시에 오프되기 때문에 부하(109)로 흐르지 않는 반면에, 전류는 스위치(3701)가 턴온되기 때문에 배선(3703)을 통해서 흐른다. 여기서, 포화 영역에서 동작하는 p-채널 트랜지스터가 도1의 구성에서 기준 전류원(108)을 위하여 사용되는 경우에, 부하(109)에서의 전압 강하를 고려하는 전위가 배선(110)에서 설정되도록 요구된다. 즉, 전압 강하가 부하(109)에서 발생될 때 조차도 p-채널 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하도록 하는데 충분히 높은 전위가 배선(110)에서 설정되도록 요구된다. 그러나, 도37의 구성에서, 설정 동작시에 부하(109)로 공급됨이 없이 배선(3702)으로 전류가 방전됨으로, 부하(109)에서 전압 강하는 배선(110)의 전위를 고려하는데 필요로 되지 않는다. 다른 말로서, 도1의 전위 보다 낮은 전위가 사용될 수 있다. 그러므로, 전력 소모는 도37에서 감소될 수 있다.
이 방식으로, 용량소자(104)로의 전류 흐름이 중지되고 정상 상태가 얻어질 때, 설정 동작은 완료된다.
다음에, 도39에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105, 106 및 3701)은 턴오프되고 스위치들(107 및 3702)은 턴온된다. 따라서, 스위치(103)가 오프되기 때문에 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 그 후, 설정 동작시에 용량소자(104)에 누적된 전하는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)가 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L 보다 길다. 일반적으로, 트랜지스터의 게이트 길이(L)가 보다 길기 때문에, 이를 통해서 흐르는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib 보다 작다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
이 방식으로, 스위치(103)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시 흐르는 전류는 출력 동작시에 부하(109) 등으로 흐르는 전류 보다 크게될 수 있는데, 이는 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있도록 한다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선 상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 용량 등)의 영향은 감소되어 설정 동작은 신속하게 수행될 수 있다.
전류(Ib)가 설정 동작시에 크기 때문에, 잡음 등의 영향은 거의 없게 된다. 즉, Ib의 값이 크기 때문에, 잡음 등에 의해 발생되는 아주 작은 전류에 의해 영향받지 않는다.
그러므로, 예를 들어, 부하(109)가 EL 소자이면, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출하는 경우에, 신호 기록시, EL 소자에 공급되는 전류 보다 큰 전류(Ib)에 의해 신호가 기록될 수 있다. 그러므로, 신호 전류가 잡음에 의해 왜곡되는 것과 같은 문제는 방지되어, 신속한 기록 동작이 수행될 수 있다.
도37은 이 실시예 모드의 회로로서 도시되었지만, 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 이 구성에 사용될 수 있다. 게다가, 또한 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들을 사용하는 구성이 성취될 수 있다.
예를 들어, (106, 107, 103, 105, 3701, 및 3702)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다. 도40에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(4001)는 도37에 스위치(3702) 대신에 사용될 수 있다.
간결하게 하기 위하여, 도37의 회로를 부분적으로 변경하는 경우에 대한 설명이 행해진다. 이 실시예 모드에서 행해진 설명은 실시예 모드들 1 내지 3에서 각종 구성들에 적용될 수 있다.
우선, 도40은 부분적으로 변경된 도37의 구성을 도시한 것이다. 도40에서, 도37의 스위치(3702)는 도40의 멀티 트랜지스터(4001)로 변경된다. 멀티 트랜지스터(4001)는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)와 동일한 극성(도전형)을 갖는 트랜지스터이다. 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속된다. 멀티 트랜지스터(4001)는 경우들에 따라서 자신의 동작을 변경시킨다. 설정 동작에서, 멀티 트랜지스터(4001)는 스위치로서 동작하는 반면에, 이는 전류원으로서 동작하도록 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)와 함께 멀티-게이트 트랜지스터의 일부로서 동작한다.
다음에, 도40의 회로 동작이 설명된다. 도41에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 105, 103 및 3701)은 턴온된다. 그 후, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 이때, 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 그러므로, 멀티 트랜지스터(4001)는 턴오프된다. 그리고 나서, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 동일하게 되는 정상 상태가 얻어짐으로써, 용량소자(104)로의 전류 흐름을 중지한다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(4001)는 오프된 스위치로서 동작한다.
다음에, 도42에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 105, 103 및 3701)은 턴오프된다. 그 후, 설정 동작시 용량소자(104)에 누적되는 전하는 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(401)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트 단자들이 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)는 멀티-게이트 트랜지스터로 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)가 하나의 트랜지스터로서 동작할 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L 보다 길게 된다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib 보다 작게 된다. 즉, 부하(109)로 흐르는 전류는 도37의 경우 보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때에, 멀티 트랜지스터(4001)는 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작한다.
이 방식으로, 도40의 멀티 트랜지스터(4001)로 도37의 스위치(107)를 변경시키고 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트 단자를 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속시킴으로써, 전류는 자동적으로 제어될 수 있다. 게다가, 부하(109)로 공급되는 전류는 작게될 수 있다. 도37의 경우에, 스위치(107)를 제어하는 배선은 출력 동작시 부하(109)에 전류를 공급하는 것과 설정 동작시에 이에 전류를 중지하는 것 간의 동작을 변경하는데 필요로 되지만, 전류는 도40에서 자동적으로 제어됨으로, 제어를 위한 배선은 생략될 수 있다.
전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)가 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 이들 트랜지스터들은 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다.
전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)가 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하고, 각각의 트랜지스터의 게이트 폭(W)이 동일하거나 다를 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 유사하게, 게이트 길이(L)도 동일하거나 다를 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(4001)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 설정 동작 및 출력 동작 각각에서 공급되기 위해 필요한 전류를 고려하여 설계될 수 있다.
도43에 도시된 바와 같이, 스위치(3702)는 도37의 구성에 제공될 수 없을 ㅅ수 있다. 이는 부하(109)가 저항을 갖기 때문이다. 스위치(3701)가 턴온될 때, 전류는 거의 저항을 갖지 않는 배선(3703)으로 흐르고 부하(109)로는 거의 전혀 흐르지 않는다.
즉, (106, 1203 및 1205)와 같은 스위치들은 어느 곳에서나 배치되거나 이들 스위치들 모두는 소자들이 설정 동작시 도44에 도시된 바와 같이 접속되고 소자들이 출력 동작시 도45에 도시된 바와 같이 접속되는 한 제공되지 않을 수 있다.
도46은 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 극성(도전형)이 도37의 회로에서 전류 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속을 변경함으로써 변경되는 예를 도시한 것이다. 도46은 또한 부분적으로 변경된 도12의 구성이다. 그러므로, 도12와 도46 간의 공통 부분들은 동일한 참조 번호들로 표시된다. 도46에서, 전류를 부하(109)로 공급할지를 선택하는 스위치(4602), 전류가 방전되는 배선(4603) 및 전류를 배선(4603)으로 방전할지를 선택하는 스위치(4601)가 제공된다.
이 구성은 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(1201) 및 스위칭 트랜지스터(1202)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경시킴으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경의 조합을 사용함으로써 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (106, 107, 1203, 1205, 4601, 및 4602)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다. 대안적으로, 도46에 도시된 스위치들(1203 및 4601)의 기능들은 도47에 도시된 바와 같은 스위치들(4701 및 4702)로 대체될 수 있다. 즉, 설정 동작시, 스위치들(4701 및 4702)은 스위칭 트랜지스터(1204)가 단락 동작을 수행하도록 턴온되어 기준 전류원(108)의 전류(Ib)가 배선(4603)으로 방전될 수 있도록 한다. 출력 동작에서, 스위치들(4701 및 4702)은 스위칭 트랜지스터(1202)가 전류원 동작을 수행하도록 턴오프되어, 전류원 트랜지스터(1201)를 통해서 흐르는 전류가 배선(4603)으로 흐르지 않도록 한다.
도48에 도시된 바와 같이, 스위치(4602)는 도46의 구성에 제공될 수 없다. 이는 부하(109)가 저항을 갖기 때문이다. 스위치(4601)가 턴온될 때, 전류는 거의 저항을 갖지 않는 배선(4603)으로 흐르고 부하(109)로 거의 전혀 흐르지 않는다.
즉, (106, 107, 1203, 1205, 4601, 및 4602)와 같은 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있거나 이들 스위치들 모두는 소자들이 설정 동작시에 도49에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도50에 도시된 바와 같이 접속되는 한 제공되지 않을 수 있다.
이 실시예 모드는 또한 도51의 구성에 적용될 수 있다. 도51에서, 부하(109)로 전류를 공급할지를 선택하는 스위치(17402), 전류가 방전되는 배선(17401), 및 전류를 배선(17401)으로 방전할지를 선택하는 스위치(17403)가 제공된다. 즉, 설정 동작시 스위치(17403)는 턴온되고 스위치(17402)는 턴오프되는 반면에, 출력 동작시 스위치(17402)는 턴온되고 스위치(17403)은 턴오프된다. 따라서, 설정 동작시 전류를 부하(109)에 공급하지 않으면서 전류는 배선(17401)으로 공급될 수 있는 반면에, 전류는 출력 동작시 부하(109)로 공급될 수 있다. 실시예 모드 3에서 행해진 상세한 설명은 여기서 생략된다. 따라서, 설정 동작시에 배선(110)에서 설정된 전위는 부하(109)에서 전한 강하를 고려하지 않아도 된다. 즉, 도51의 구성 보다 낮은 전위 전력이 사용될 수 있다. 그러므로, 전력 소모는 도174의 구성에서 감소될 수 있다.
도174의 구성에서, 스위치(17402)는 제공될 필요가 없다. 이는 부하(109)는 저항을 갖고 있기 때문이다. 스위치(17403)가 턴온될 때, 전류는 거의 저항을 갖지않는 배선(17401)으로 흐르고 부하(109)로 거의 전혀 흐르지 않는다.
도174의 회로는 부분적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 스위치(17402)는 도175에 도시된 바와 같은 멀티 트랜지스터(17501)로 대체될 수 있다. 스위치(5103c)는 설정 동작시에 온이므로, 멀티 트랜지스터(17501)의 소스 단자 및 게이트 단자는 스위치(5103c)를 통해서 단락된다. 즉, 전류는 멀티 트랜지스터(17501)로 흐르지 않는데, 그 이유는 이 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 거의 0V가 되기 때문이다. 출력 동작에서, 스위치(5103c)는 턴오프됨으로, 설정 동작시에 누적되는 전하는 용량소자(104)에 저장된다. 전하는 전류원 트랜지스터(5101) 및 멀티 트랜지스터(17501)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(5101) 및 멀티 트랜지스터(17501)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(5101) 및 멀티 트랜지스터(17501)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류는 자동적으로 제어될 수 있다. 게다가, 부하(109)로 공급되는 전류는 작을 수 있다. 도174의 경우에, 스위치(17402)를 제어하기 위한 배선은 출력 동작시에 부하(109)로 전류를 공급하는 것과 설정 동작시에 이로의 전류를 중지시키는 것 간의 동작을 변경시키도록 요구되지만, 도175에서 전류는 자동적으로 제어될 수 있음으로 제어를 위한 배선은 생략될 수 있다.
[실시예 모드 5]
이 실시예 모드에서, 프리차지 동작이 사용되는 경우의 구성이 설명된다.
도59는 본 발명의 기본 원리를 토대로 한 전류원 회로의 구성을 도시한 것이다. 도59의 구성은 도1의 구성에서 제2 기준 전류원(5901) 및 스위치(5102)를 사용한다. 따라서, 도59와 도1 간의 공통 부분들은 동일한 참조 번호로 표시된다.
전류원(또는 이의 부분)으로서 일정하게 동작하는 전류원 트랜지스터(101) 및 환경에 따라서 동작이 변경되는 스위칭 트랜지스터(102)가 존재한다. 전류원 트랜지스터(101)와 스위칭 트랜지스터(102)는 직렬로 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자와 드레인 단자는 스위치(103)를 통해서 접속된다. 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자는 용량소자(104)의 단자들 중 한 단자에 접속된다. 용량소자(104)의 다른 단자는 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자에 접속된다. 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 스위치(105)를 통해서 전류원 트랜지스터(101)의 드레인 단자에 접속된다. 스위치(105)를 턴온/오프함으로써, 용량소자(104) 내의 전하는 제어될 수 있다. 그러므로, 용량소자(104)는 스위칭 트랜지스터(102) 또는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트-소스 전압을 유지할 수 있다. 전류원 트랜지스터(101)의 드레인 단자와 배선(112)은 부하(109)를 통해서 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자는 스위치(106) 및 기준 전류원(108)을 통해서 배선(110)에 접속되고, 이와 동시에, 스위치(107)를 통해서 배선(111)에 접속된다. 유사하게, 상술된 바와 동시에, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자는 스위치(5902) 및 제2 기준 전류원(5901)을 통해서 배선(5103)에 접속된다.
경우들에 따라서 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원(또는 이의 일부)으로서 동작하는 경우와, 전류가 이 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르지 않는 경우 간에 스위치할 수 있는 유닛에 스위칭 트랜지스터(102)는 접속된다.
스위칭 트랜지스터(102)의 전류원 동작 및 단락 동작을 실현하기 위한 각종 구성들이 사용될 수 있다.
이 실시예 모드에서, 도59는 일예로서의 한 구성을 도시한 것이다. 도59에서, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자와 드레인 단자는 스위치(103)를 통해서 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속된다. 스위칭 트랜지스터(102)의 동작은 스위치(103)를 사용함으로써 전류원 동작과 단락 동작 간에서 스위칭될 수 있다.
프리차지 동작은 도59의 회로 구성을 사용함으로써 수행될 수 있다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다. 즉, 설정 동작은 더욱 신속하게 완료될 수 있다.
도59의 동작이 설명된다. 도60에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105 및 5902)은 턴온되고 스위치들(107 및 106)은 턴오프된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자와 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 전류가 스위치(103)로 흐르는 동안 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에는 거의 어떠한 전류도 흐르지 않는다. 그러므로, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(104) 또는 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 그 후, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 동일할 때 용량소자(104)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 저위는 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다.
다음에, 도61에 도시된 바와 같이, 스위치들(105 및 106)은 턴온되고 스위치들(103, 107 및 5102)은 턴오프된다. 따라서, 스위치(103)가 오프되기 때문에 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 따라서, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)는 용량소자(104), 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)로 흐른다. 이때, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 그러므로, 이들 트랜지스터들은 모두 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 길이(L) 보다 길다. 일반적으로 트랜지스터의 게이트 길이(L)가 길기 때문에, 이를 통해서 흐르는 전류는 작다.
멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 동일하게 될 때, 용량소자(104)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때에 게이트 단자의 전위는 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터(전류원 트랜지스터(101)와 스위칭 트랜지스터(102))의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
이때, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2), 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 적절하게 설정되어, 용량소자(104)에 누적된 전하, 즉 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 한다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 기준 전류원(108)의 전류(Ib1) 보다 큰 경우에, 용량소자(104)가 프리차지 동작에서 신속하게 충전됨으로써, 정상 상태를 얻을 수 있다. 이 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 작더라도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(104)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
도62에 도시된 바와 같이, 스위치들(103, 105, 106 및 5902)은 턴오프되고 스위치(107)는 턴온된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)는 스위치(105)가 오프되기 때문에 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. Ib1의 전류를 흐르도록 하는데 충분히 높은 게이트-소스 전압은 용량소자(104)에 유지됨으로, Ib의 전류는 부하(109)에 공급될 수 있다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다.
이 방식으로, 스위치(103)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시 흐르는 전류는 크게됨으로써, 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 저항 등)의 영향은 감소되어 정상 상태는 신속하게 얻어질 수 있다. 이때, 설정 동작시의 상태에 인접한 정상 상태가 얻어진다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작 후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다.
그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출하는 경우에 신호는 신속하게 기록될 수 있는데, 이는 전류값이 설정 동작시에 작게되는 경우이다.
도173a 및 도173b 각각은 상술된 동작에서 전류 및 전압 변화를 도시한 것이다. 도173a 및 도172b에서, 측방 축은 시간을 표시하는 반면에, 종축은 도172d 및 도172e와 유사하게 전류(I) 및 전압(V)을 표시한다. 그래프(17301)는 용량소자(104) 등으로 흐르는 전류(I1)량을 표시하는 반면에, 그래프(17302)는 전류원 트랜지스터(101)로 흐르는 전류(I2)량을 표시한다. 회로는 도60에 도시된 바와 같이 프리차지 동작이 수행되는 최대 시간(T1b)까지 동작한다. 시간(T1b)으로부터 (T2b)까지, 회로는 설정 동작이 수행되는 도61에 도시된 바와 같이 동작한다.
도173a 및 도73b에서, 정상 상태는 프리차지 동작이 수행되는 시간(T2a)에서 얻어진다. 설정 동작에서, 정상 상태는 시간(T2b)에서 얻어진다. 그러므로, 각 트랜지스터의 크기(게이트 폭(W) 및 게이트 길이(L))가 시간(T2a)에서 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위가 시간(T2b)에서의 전위와 거의 동일하게 되도록 설계되는 한, 설정 동작은 신속하게 수행될 수 있다.
전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 된다는 용량소자(104)에 누적된 전압에 대해 요구되는 조건이 서술된다. 우선, 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wa 및 Lb 각각으로 설정되는 반면에, 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wb 및 Lb으로 각각 설정된다. 간결하게 하기 위하여 여기서 Wa=Wb가 충족된다는 점에 유의하여야 한다. 설정 동작(도61에서 기준 전류원(108)의 전류(Ib1))에서 흐르는 전류 × A는 프리차지 동작(도60에서 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2))에서 흐르는 전류와 동일하다.
일반적으로, 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류는 채널 길이(L)에 대한 채널 폭(W)의 비에 비례한다(W/L). 그러므로, 프리차지 동작시에 게이트 길이에 대한 게이트 폭의 비(Wa/La)와 설정 동작시 게이트 길이에 대한 게이트 폭의 비(Wa/(La+Lb))간의 관계가 고려되어야 한다. 각 값은 Wa/(La+Lb)×A는 Wa/La와 동일하게 되도록 설정되는 것이 바람직한데, 그 이유는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)×A는 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)와 동일하기 때문이다. 따라서, 전류원 트랜지스터(101)와 스위칭 트랜지스터(102)의 전류 특성들이 거의 동일하면, 시간(T2a)에서 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 시간(T2b)에서의 전위와 거의 동일하게 된다. 도173b에서, 시간(T2a)에서 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 시간(T2b)에서 전위와 상이한 것으로 도시되었지만, 이는 단지 설명을 간단화하기 위해 도시한 것이다. 그러므로, 도173b에만 제한되지 않는다.
프리차지 동작에서, 도60에서, 스위치들(103, 105, 및 5902)는 턴온되고 스위치들(107 및 106)은 턴오프된다. 따라서, 제2 기준 전류원(5901)의 전류는 흐르고 기준 전류원(108)의 전류가 흐르지 않지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스위치들(103, 105, 5902 및 106)은 턴온되고 스위치(107)는 도63에 도시된 바와 같이 턴오프되어 제2 기준 전류원(5902) 및 기준 전류원(108)의 전류들이 흐르도록 한다.
도59에서, 2개의 스위치들 및 제2 기준 전류원(5102) 및 기준 전류원(108)인 2개의 전류원들이 프리차지 동작과 설정 동작시 간에 전류량을 변경시키기 위하여 각 전류를 공급할지를 제어하는데 사용되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전류량은 도1에 도시된 바와 같이 스위치(106)를 제공하지 않으면서 기준 전류원(108)만을 사용하여 제어될 수 있다. 그러나, 이 경우에, 기준 전류원(108)의 전류량은 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 상이하게 된다.
부하(109)는 저항, 트랜지스터, EL 소자, 다른 발광 소자들 및 트랜지스터, 용량소자, 스위치등으로 이루어진 전류원 회로와 같은 어떤 것일 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 부하(109)는 신호선 또는 신호선과 이에 접속된 픽셀일 수 있다. 픽셀은 EL 소자와 같은 임의의 표시 소자들 및 FED에 사용되는 소자를 포함할 수 있다. 용량소자(104)는 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 등의 게이트 용량으로 대체될 수 있다. 이 경우에, 용량소자(104)는 생략될 수 있다.
배선들(110, 111 및 5903)에는 고전위 전원(Vdd)이 공급되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 각각의 배선은 서로 다른 전위들의 동일한 전위일 수 있다. 배선(111)은 용량소자(104)의 전하를 저장하는데만 필요로 된다. 배선(110 또는 111)은 항상 동일한 전위로 유지될 필요는 없다. 배선(110 또는 111)은 정상 동작이 얻어질 수 있는 한 설정 동작과 출력 동작 간에서 서로 다른 전위들을 가질 수 있다.
배선(112)에는 저 전위 전력원(Vss)이 공급되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 배선(112)은 항상 동일한 전위로 유지될 필요는 없다. 배선(112)은 정상 동작이 얻어질 수 있는 한 설정 동작과 출력 동작 간에서 서로 다른 전위들을 가질 수 있다.
용량소자(104)는 전류원 트랜지스터(101) 및 배선(111)의 게이트 단자에 접속되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 용량소자(104)가 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자 및 소스 단자에 접속되는 것이 가장 바람직하다. 이는 트랜지스터의 동작이 게이트-소스 전압에 의해 결정됨으로, 전압이 게이트 단자와 소스 단자 간에 유지될 때 다른 영향들(가령, 배선 저항 등으로 인한 전압 강하)에 의해 영향받지 않기 때문이다. 용량소자(104)가 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자와 또 다른 배선 간에 제공되면, 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 또 다른 배선에서의 전압 강하로 인해 변경될 수 있다.
전류원 동작에서, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 이들 트랜지스터들이 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원 동작에서 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하지만, 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일하거나 다를 수 있다. 유사하게, 이 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 동일하거나 다를 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상 멀티-게이 트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 설정 동작 및 출력 동작에서 흐르는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 환경에 따라서 설계될 수 있다.
(103, 105, 106, 107, 및 5902)와 같은 스위치들은 전류 흐름을 제어할 수 있는 전기식 스위치 및 기계식 스위치와 같은 어떤 스위치들 일 수 있다는 점에 유의하라. 이는 트랜지스터, 다이오드 또는 이들과 함께 구성되는 논리 회로일 수 있다. 그러므로, 트랜지스터를 스위치로서 적용하는 경우에, 이는 스위치로서만 동작하기 때문에 이의 극성(도전형)은 특정하게 제한되지 않는다. 그러나, 오프 전류가 작은 것이 바람직하면, 작은 오프 전류를 지닌 극성의 트랜지스터가 사용되는 것이 선호된다. 예를 들어, LDD 영역이 제공된 트랜지스터는 작은 오프 전류를 갖는다. 게다가, 스위치로서 트랜지스터의 소스 단자의 전위가 저전위 측 전력원(Vss, Vgnd, 0V 등)의 전위에 근접할 때 n-채널 트랜지스터가 사용되고 소스 단자의 전위가 고전위측 전력원(Vdd 등)의 전위에 근접할 때 p-채널 트랜지스터가 사용되는 것이 바람직하다. 이는 트랜지스터의 게이트와 드레인 간의 전압의 절대값이 증가될 수 있기 때문에 스위치를 효율적으로 동작시킨다. CMOS 스위치는 또한 n-채널 및 p-채널 트랜지스터들 둘 다를 사용함으로써 적용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
도59는 본 발명의 회로를 도시하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (103, 105, 및 107)와 같은 스위치들은 전류를 온/오프 제어할 수 있는 한 어떠한 곳에서도 배치될 수 있다. 특히, 부하(109)에 공급되는 전류를 제어하는 스위치(107)는 이에 직렬로 접속되는 것만이 요구된다.
유사하게, 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류를 제어하는 스위치(106 및 5902)는 이와 직렬로 배치되는 것만이 요구된다. 스위칭 트랜지스터(102)에 공급되는 전류를 제어하는 스위치(103)는 스위칭 트랜지스터(102)와 병렬로 배치될 필요가 있다. 이 스위치(105)는 용량소자(104) 내의 전하를 제어하도록 배치될 필요가 있다.
도64는 스위치들(103 및 5902)의 접속을 변경시키는 예를 도시한 것이다. 스위치(103)의 한 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 소스 단자에 접속되는 반면에, 다른 단자는 기준 전류원(108)을 통해서 배선(110) 및 제2 기준 전류원(5901)을 통해서 배선(5903)에 접속된다. 스위치들(5902 및 103)은 제2 기준 전류원(108)의 전류를 제어한다. 스위치(6403)는 제2 기준 전류원(108)의 전류를 제어한다. 스위칭 트랜지스터(102)는 스위치들(106 및 103)을 사용함으로써 단락 동작을 수행한다.
도64의 동작이 서술된다. 우선, 도145에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 103, 106 및 105)은 턴온되고 스위치(107)는 턴오프된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 전류가 스위치(103)로 흐르는 동안 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 어떠한 전류도 거의 흐르지 못하게 된다. 그러므로, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2) 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)는 용량소자(104) 또는 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 그 후, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)와 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)의 합이 동일하게 될 때, 용량소자(104)로의 전류 흐름을 중지한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2+Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다.
다음에, 도146에 도시된 바와 같이, 스위치들(106 및 105)은 턴온되고 스위치들(5902, 103 및 107)은 턴오프된다. 따라서 스위치(103)가 오프되므로, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 따라서, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)는 용량소자(104), 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)로 흐른다. 이때, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 그러므로, 이들 트랜지스터들은 함께 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L 보다 길다. 일반적으로, 트랜지스터의 게이트 길이(L)가 보다 길게 될 때, 이를 통해서 흐르는 전류는 보다 작게 된다.
멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류와, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 동일할 때, 용량소자(104)로의 전류 흐름을 중지한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때에, 게이트 단자의 전위는 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터(전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102))의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)을 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
이때, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2), 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 적절하게 설정되어, 용량소자(104)에 누적된 전하, 즉 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 한다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 기준 전류원(108)의 전류(Ib1) 보다 큰 경우에, 용량소자(104)는 프리차지 동작에서 신속하게 충전될 수 있음으로, 정상 상태가 얻어질 수 있다. 그 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 작을 때 조차도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(104)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
도147에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 103, 106, 및 105)이 턴오프되고 스위치(107)가 턴온된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)는 스위치(105)가 오프될 때 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 전류(Ib1)을 공급할 정도로 충분히 높은 게이트-소스 전압이 용량소자(104)에 유지됨으로, 전류(Ib)는 부하(109)에 공급될 수 있다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다.
이 방식으로, 스위치(103)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시에 흐르는 전류는 크게 되어 정상 상태를 신속하게 얻도록 한다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선 상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 용량 등)의 영향은 감소되고 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다. 이때에, 설정 동작시의 정상 상태에 근접한 정상 상태가 얻어진다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작 후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다.
그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출하는 경우에 신호는 신속하게 기록될 수 있으며, 이 레벨은 전류 값이 설정 동작시에 작게 되는 경우이다.
프리차지 동작에서, 소자들이 도65에 도시된 바와 같이 접속되며, 소자들이 기준 전류원 설정 동작에서 도66에 도시된 바와 같이 접속되며, 제2 기준 전류원(6401)의 전류(Ib)가 전류원 트랜지스터(101)로 흐르고, 스위칭 트랜지스터(102)가 단락 동작을 수행하는 것만이 필요로 된다. 기준 전류원(108)은 또한 접속될 수 있다는 점에 유의하라. 그러므로, 배선은 도65에서 점선으로 도시된다. 설정 동작에서, 소자들이 도66에 도시된 바와 같이 접속되며, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원 동작을 수행하고, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)로 흐르는 것만이 필요로 된다. 출력 동작에서, (5902, 106, 107, 103, 및 105)와 같은 스위치들은 소자들이 도67에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서라도 배치될 수 있는데, 이 도면에서 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 전위가 용량소자(104)에 유지되며, 스위칭 트랜지스터(102)가 전류원 동작을 수행하고 스위칭 트랜지스터(102) 및 전류원 트랜지스터(101)를 통해서 흐르는 전류가 부하(109)로 흐르게 한다.
다음에, 도68은 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 배치들을 상호변경시키는 경우를 도시한 것이다. 도59에서, 배선(110), 스위칭 트랜지스터(102), 전류원 트랜지스터(101)는 이 순서로 배치되지만, 스위칭 트랜지스터(6802), 전류원 트랜지스터(6801) 및 부하(109)는 도68의 순서로 배치된다.
여기서, 도59와 도68의 회로들이 비교된다. 도59에서, 스위칭 트랜지스터(102)가 단락 동작을 수행할 때, 전위차는 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자와 소스 단자(드레인 단자) 간에 발생된다. 그러므로, 전하는 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 용량에 저장된다. 또한 전류원 동작에서, 전하는 여전히 게이트 용량에 저장된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 단락 동작(프리차지 동작)과 전류원 동작(설정 동작) 간에서 거의 변경되지 않는다.
다른 한편으로, 도68에서, 스위칭 트랜지스터(102)가 단락 동작을 수행할 때, 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 단자와 소스 단자(드레인 단자) 간에 거의 어떠한 전위차도 발생되지 않는다. 그러므로, 전하는 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 용량에 저장되지 않는다. 전류원 동작에서, 스위치(103)는 턴오프되고 전하는 게이트 용량에 누적된다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원의 일부분으로서 동작한다. 이때 전하는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 용량에 누적된다. 전하는 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트 부분으로 이동된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 단락 동작(프리차지 동작)과 전류원 동작(설정 동작) 간에서 이동되는 전하에 의해 변경된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 게이트-소스 전압의 절대값은 설정 동작에서 작다.
상술된 관점에서, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 배치들은 환경에 따라서 설계될 수 있다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터(전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102))의 게이트-소스 전압의 절대값이 작은 것이 바람직한 경우에, 예를 들어 프리차지 동작이 설정 동작으로 변경될 때, 도68의 구성이 적용되는 것이 바람직하다.
상술된 경우의 예로서, 설정 동작시에 기준 전류원(108)의 전류가 작은 경우가 존재한다. 도68에서, 정상 상태가 얻어질 때까지의 시간이 어떤 경우들에선 짧게될 수 있다. 즉, 설정 동작시에 기준 전류원(108)의 전류가 작은 경우에, 용량소자(104)의 전하는 때때로 용량소자(104)를 충전하는 대신에 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)로 방전될 필요가 있다. 이 경우에, 설정 동작시에 기준 전류원(108)의 전류가 작게될 때, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102) 각각의 게이트-소스 전압의 절대값은 작게 된다. 그러므로, 전류는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)를 통해서 손쉽게 흐르지 않는다. 따라서, 용량소자(104)에 전하를 방전함으로써 정상 상태가 얻어질 때까지 긴 시간이 걸린다. 도68에서, 프리차지 동작이 설정 동작으로 변경될 때 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)가 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작할 때 , 이의 게이트-소스 전압의 절대값은 작게 된다. 따라서, 용량소자(104)는 용량소자(104)에 전하를 방전하는 대신에 충전됨으로써 게이트-소스 전압의 절대값이 크게되어 정상 상태가 얻어질 수 있다.
도59에서, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 각각 하나씩 제공되지만, 이들 중 하나 또는 2개가 복수로 제공될 수 있다. 이의 배치는 또한 임의로 선택될 수 있다. 도69는 제2 스위칭 트랜지스터(6901)가 도59의 스위칭 트랜지스터(102)와 전류원 트랜지스터(101) 간에 제공되는 예를 도시한 것이다. 스위치(6902)를 턴온/오프 함으로써, 제2 스위칭 트랜지스터(6901)의 단락 동작 및 전류원 동작은 스위칭된다. 이 방식으로, 도59의 스위칭 트랜지스터(102)의 기능은 도69의 스위칭 트랜지스터(102) 및 제2 스위칭 트랜지스터(6901)를 사용함으로써 성취된다. 도70은 도68의 스위칭 트랜지스터(102)로서 기능하는 제2 스위칭 트랜지스터(7001)가 도59의 형태로 제공되는 구성을 도시한 것이다. 제2 스위칭 트랜지스터(7001)의 단락 동작과 전류원 동작은 스위치(7002)를 턴온/오프함으로써 스위치된다는 점에 유의하여야 한다.
전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102) 둘 다가 도59에서 p-채널 트랜지스터들이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다. 도72는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 극성(도전형)이 변경되고, 회로 접속들이 도59의 회로에서 변경되지 않는 예를 도시한 것이다. 도59 및 도72에서 처럼, 배선(7215, 7210 및 7211 및 7212)의 전위들이 되도록 배선(5903, 110, 111 및 112)의 전위들을 변경시키고 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류 방향들을 변경시킴으로써 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 전류원 트랜지스터(7201), 스위칭 트랜지스터(7202), 스위치들(7203, 7207, 7205, 7206, 7207 및 7214), 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901), 부하(7209) 등의 접속들은 변경되지 않는다.
도71은 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 극성(도전형)이 전류의 방향을 변경시키지 않으면서 도59의 회로의 접속들을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다.
전류원(또는 이 전류원의 일부)으로서 계속적으로 동작하는 전류원 트랜지스터(7101) 및 환경에 따라서 동작이 변경되는 스위칭 트랜지스터(7102)가 존재한다. 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102) 및 부하(109)는 직렬로 접속된다. 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트 단자는 용량소자(7104)의 단자들 중 한 단자에 접속된다. 용량소자(7104)의 다른 단자(7106)는 스위칭 트랜지스터(7102)(전류원 트랜지스터(7101))의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(7104)는 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트-소스 전압을 유지할 수 있다. 게다가, 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트 단자와 드레인 단자는 스위치(7105)를 통해서 접속된다. 용량소자(7104)는 스위치(7105)를 턴온/오프시킴으로써 전하를 유지하도록 제어될 수 있다.
도71의 동작이 설명된다. 그러나, 이는 도59의 동작과 유사함으로, 이 설명은 간략하게 행해질 것이다. 우선, 스위치들(5902, 7103 및 7105)는 턴온되고 스위치들(106 및 107)은 턴오프 된다. 그 후, 정상 상태가 얻어질 때, 용량소자(7104)로의 전류 흐름을 중지한다. 그 후, 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트-소스 전압은 용량소자(7104)에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(7101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(7102)는 단락 동작을 수행한다.
다음에, 스위치들(106 및 7105)은 턴온되고 스위치들(5902, 107 및 7103)은 턴오프된다. 그 후, 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 정상 상태가 얻어질 때 부하(7104)로의 전류 흐름은 중지된다. 이때에, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트-소스 전압은 용량소자(7104)에 누적된다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)를 공급하도록 하는데 필요로 되는 전압은 이의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때에, 스위칭 트랜지스터(7102)는 전류원 동작을 수행한다.
다음에, 스위치(107)는 턴온되고 스위치들(5902, 106, 7105 및 7103)은 턴오프된다. 그 후, 전류는 부하(109)로 흐른다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(7102)는 전류원 동작을 수행한다. 용량소자(7104)의 단자(7106)의 전위는 많은 경우들에서 설정 동작과 출력 동작 간에서 다르다. 그러나, 용량소자(7104)의 2개의 단자들에서 전압(전위 차)은 변경되지 않음으로, 트랜지스터의 게이트-소스 전압은 전혀 변경되지 않는다. 따라서, 원하는 전류는 부하(109)로 흐른다.
또한 이 경우에, 스위치들은 프리차지 동작시에 도73에 도시된 바와 같이 접속되고 설정 동작시에 도74에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도75에 도시된 바와 같이 접속되는 한 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도71은 도59에 대응하는 회로를 도시하지만, 트랜지스터들은 또한 도68의 순서로 배치될 수 있다. 이 경우에, 전하는 단락 동작시 스위칭 트랜지스터(7102)의 게이트 용량에 누적되지 않는다.
도59의 경우에 프리차지 동작은 도60에 도시된 바와 같이 수행되고 나서 설정 동작은 도61에 도시된 바와 같이 수행되지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는 다는 점에 유의하여야 한다.
예를 들어, 도60에 도시된 프리차지 동작은 다수회 수행될 수 있다. 도148은 예로서 하나 이상의 프리차지 동작이 도60의 경우 이외에 수행되는 경우를 도시한 것이다. 도148에서, 전류원으로서 동작하는 트랜지스터(14802)가 부가적으로 제공된다. 제1 프리차지 동작은 온 되는 스위치들(14804, 103, 14802 및 105) 및 오프되는 스위치들(5902, 106 및 107)로 수행된다. 그 후, 제2 프리차지 동작은 턴오프되는 스위치들(14804, 106, 107, 및 14802) 및 온되는 스위치들(5902 및 103)로 수행된다. 즉, 상술된 동작은 도60의 프리차지 동작에 대응한다. 제1 프리차지 동작시에 흐르는 전류는 제2 프리차지 동작시의 전류보다 크다는 점에 유의하여야 한다. 이 방식으로, 우선 보다 큰 전류값으로 프리차지 동작을 수행함으로써, 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다.
프리차지 동작시에 사용되는 트랜지스터들 및 설정 동작시에 사용되는 트랜지스터의 특성들은 가능한 한동일하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 도59의 경우에, 예를 들어, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)의 전류 특성들이 동일한 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 트랜지스터들을 제조하는 공정에서의 장치는 전류 특성들이 동일하게 되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 가능한 서로 근접하게 배치하는 것이 바람직하다. 레이저로 조사함으로써 트랜지스터들의 반도체 층을 결정화하는 경우에, 예를 들어, 트랜지스터들은 동일한 레이저 샷(shot)으로 조사되는 것이 바람직하다. 따라서, 전류 특성들은 거의 동일하게 될 수 있으며, 이는 프리차지 동작에 의해 적절한 상태를 발생시킨다. 따라서, 설정 동작은 신속하게 수행될 수 있다.
이 방식으로, 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 전류 흐름 방향을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경 조합을 사용함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
도71의 회로가 부분적으로 변경되는 경우가 설명된다. 그러므로, 대부분의 구성은 도71과 유사하기 때문에, 이에 대한 설명은 생략된다. 그러나, 본 발명은 도71의 구성으로 제한되는 것이 아니고 각종 구성들이 사용될 수 있다.
도89는 부분적으로 변경된 도71의 구성을 도시한 것이다. 도71의 스위치(107)는 도89의 멀티 트랜지스터(8901)로 변경된다는 점에서 도89는 도71과 다르다. 멀티 트랜지스터(8901)는 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)와 동일한 극성(도전형)을 갖는다. 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트 단자에 접속된다. 멀티 트랜지스터(8901)는 상기 환경들에 따라서 자신의 동작을 변경한다. 즉, 설정 동작시에, 멀티 트랜지스터(8901)는 스위치로서 동작하는 반면에, 이는 전류원으로서 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)와 함께 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작한다.
도89의 회로 동작이 설명된다. 우선, 도90에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 7105 및 7103)이 턴온된다. 그 후, 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(7104) 및 전류원 트랜지스터(7101)로 흐른다. 이때, 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 그러므로, 멀티 트랜지스터(8901)는 턴오프된다. 그 후, 정상 상태가 얻어지고 전류원 트랜지스터(7101)의 소스 및 드레인간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 서로 동일하게 된다. 그 후, 용량소자(7104)로의 전류 흐름을 중지한다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(8901)는 오프된 스위치로서 동작한다.
다음에, 도91에 도시된 바와 같이, 스위치들(106 및 7105)은 턴온되고 스위치들(7102 및 7103)은 턴오프된다. 그 후, 스위치(7103)가 오프될 때 스위칭 트랜지스터(7102)의 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)는 용량소자(7104), 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)로 흐른다. 이때, 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 그러므로, 이들은 모두 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작된다. 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L보다 길다. 일반적으로, 트랜지스터의 게이트 길이(L)가 길면 길수록, 이로 흐르는 전류는 작게 된다.
멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 서로 동일할 때, 용량소자(7104)로 흐르는 전류는 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때에 게이트 단자의 전위는 용량소자(7104)에 누적된다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터(전류원 트랜지스터(7101)와 스위칭 트랜지스터(7102)) 간에 전류(Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 이 트랜지스터의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(7102)는 전류원 동작을 수행한다.
이때, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2), 전류원 트랜지스터(7101) 및 스위칭 트랜지스터(7102)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 적절하게 설정되어 용량소자(7104)에 누적된 전하, 즉 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 설정된다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 기준 전류원(108)의 전류(Ib1) 보다 크게되는 경우에, 용량소자(7104)는 프리차지 동작에서 신속하게 충전됨으로써, 정상 상태를 얻을 수 있다. 이 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)이 작게될 때 조차도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(7104)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
다음에, 도92에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902,106 및 7103)은 턴오프된다. 그 후, 설정 동작시에 용량소자(7104)에 누적된 전하는 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102), 및 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102) 및 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트래지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102), 및 멀티 트랜지스터(8901)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102) 및 멀티 트랜지스터(8901)이 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(7101)의 L 및 스위칭 트랜지스터(7102)의 L 보다 길다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib1 보다 작게 된다. 즉, 부하(109)로 흐르는 전류는 도91의 경우의 전류보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(8901)는 멀티-게이트 트랜지스터의 일부분으로서 동작한다.
이 방식으로, 도89의 멀티 트랜지스터(8901)로 도71의 스위치(107)를 변경하고 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 단자를 전류원 트랜지스터(7101)의 게이트 단자에 접속시킴으로써, 전류는 자동적으로 제어될 수 있고 부하(109)로 흐르는 전류는 작게될 수 있다. 도71의 경우에, 출력 동작 시에 배선(111)에 전류원 트랜지스터의 드레인 단자를 접속시키는 스위치(107)를 제어하기 위한 배선이 필요로 되지 만, 이는 전류가 자동적으로 제어될 수 있기 때문에 도89에서 생략될 수 있다.
출력 동작시, 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102), 및 멀티 트랜지스터(8901)가 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그럼으로, 이들 트랜지스터들이 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다.
전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102), 및 멀티 트랜지스터(8901)는 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하고 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일 또는 상이할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 유사하게, 이의 게이트 길이(L)는 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(7102) 및 멀티 트랜지스터(8901)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 환경에 따라서 설계될 수 있다.
도89는 이 실시예 모드의 회로를 도시하지만, 본 발명은 이로 제한되지 않는다. 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102) 및 멀티 트랜지스터(8901)의 수 및 배치, 각 배선 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (5901, 106, 7103 및 7105)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어떤 곳에서도 배치될 수 있다. 즉, (5901, 106, 7103 및 7105)와 같은 스위치들은 프리차지 동작시 도93에 도시된 바와 같이 접속되고, 설정 동작시 도94에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도95에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
[실시예 모드 6]
실시예 모드 5에서, 전류원 동작 및 단락 동작이 스위칭 트랜지스터(102)에 대해 수행되는 도59의 구성이 설명된다. 이 실시예 모드에서, 실시예 모드 5의 구성과 상이한 전류원 동작 및 단락 동작을 실현하는 구성 예가 설명된다.
실시예 모드 4와 유사한 설명은 여기서 생략될 것이라는 점에 유의하여야 한다. 우선, 도76은 전류원 동작 및 단락 동작이 스위칭 트랜지스터(7602)에 대해 수행되는 구성을 도시한다.
도76에 도시된 전류원 회로는 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트 단자에서의 전압이 스위칭 트랜지스터(7602)로 가능한 많은 전류를 공급하도록 제어된다. 특히, 스위치(7603a)를 사용함으로써, 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트-소스 전압의 절대값은 크다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(7602)의 소스-드레인 전압은 전특정 값의 전류가 흐를 때 높게 될 필요가 없다. 즉, 스위칭 트랜지스터(7602)는 스위치로서 동작한다.
도76에서, 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트 단자들은 서로 접속되지 않음으로, 이들은 스위치(7603b)를 사용함으로써 접속된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 도76에 도시된 전류원 회로의 동작이 설명된다.
우선, 도77에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 7605 및 7603a)은 턴온되고 스위치들(106, 107 및 7603b)은 턴오프 된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트 단자는 배선(7606)에 접속된다. 배선(7606)은 저전위측 전원(Vss)으로 공급됨으로, 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트-소스의 절대값은 대단히 크게 된다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(7602)는 대단히 큰 전류 구동 용량을 갖고 이 스위칭 트랜지스터(7602)의 소스 단자 및 드레인 단자는 거의 동일한 전류를 갖는다. 따라서, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(7604) 및 전류원 트랜지스터(7601)로 흐른다. 전류원 트랜지스터(7601)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 동일할 때, 용량소자(7604)로의 전류 흐름을 중지한다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때에 게이트 단자의 전위는 용량소자(7604) 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(7601)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(7602)는 스위치로서 동작하고 단락 동작을 수행한다.
다음에, 도78에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 107 및 7603a)은 턴오프되고 스위치들(106, 7603b 및 7605)은 턴온된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트 단자 및 전류원 트랜지스터(7601)의 게이트 단자는 서로 접속된다. 따라서, 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작된다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)가 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(7601)의 L 보다 길다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)로 형성된 멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(5901)의 전류(Ib1)가 동일할 때 부하(7604)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(7604)에 누적된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(7602)는 전류원 동작을 수행한다.
다음에, 도79에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 106, 7605, 및 7603a)은 턴오프되고 스위치들(107 및 7603b)은 턴온된다. 그 후, 설정 동작시에 용량소자(7604)에 저장된 전하는 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)의 게이트 단자들에 인가된다. 상술된 바와 같이, Ib1 만큼 큰 전류는 부하(109)로 흐른다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다.
배선(7606)의 전위가 Vss로 제한되지 않고 스위칭 트랜지스터(7602)를 턴온하는데 충분히 큰 어떤 값을 가질 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
도76에 도시된 전류원 회로는 이 실시예서 서술되었지만 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않고 각종 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 이와 같은 변경들 및 수정들을 행할 수 있다는 점에 유의하라. 예를 들어, 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 다른 프리차지 동작들과의 조합, 전류 흐름 방향 등을 변경시킴으로서, 각종 회로들이 이 구성에 사용될 수 있다. 게다가, 또한 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들을 사용하는 구성이 성취될 수 있다.
예를 들어, 프리차지 동작시에 도80에 도시된 바와 같이 접속되고 설정 동작시에 도81에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도82에 도시된 바와 같이 접속되는 한 각 스위치는 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도83은 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)의 배치들이 상호교환되는 경우를 도시한 것이다. 도83에서, 전류원 트랜지스터(8301), 스위칭 트랜지스터(8302) 및 부하(109)는 이 순서로 배치된다.
도84는 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)의 극성(도전형)이 변경되고 회로의 접속들은 도76의 회로에서 변경되지 않는 예를 도시한다. 도76 및 도84에서 처럼, 극성은 배선들(8415, 8410, 8411, 및 8412)의 전위들이 되도록 배선들(5903, 110, 111, 112)의 전위들을 변경하고 기준 전류원(8408) 및 제2 기준 전류원(8413)의 전류들 방향들이 되도록 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류들 방향을 변경함으로써 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 전류원 트랜지스터(8401), 스위칭 트랜지스터(8402), 스위치들(8403a, 8403b, 8407, 8405, 8406 및 8414), 기준 전류원(8404), 제2 기준 전류원(8413), 부하(8409) 등의 접속들은 변경되지 않는다.
도85는 전류원 트랜지스터(7601) 및 스위칭 트랜지스터(7602)의 극성(도전형)이 도76의 회로의 전류 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속들을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다.
전류원(또는 이 전류원의 일부)으로서 계속적으로 동작하는 전류원 트랜지스터(8501) 및 환경에 따라서 동작이 변화하는 스위칭 트랜지스터(8502)가 존재한다. 부하(109), 전류원 트랜지스터(8501), 및 스위칭 트랜지스터(8502)는 직렬로 접속된다. 전류원 트랜지스터(8501)의 게이트 단자는 용량소자(8504)의 단자들 중 한 단자에 접속된다. 용량소자(8504)의 다른 단자는 스위칭 트랜지스터(8502)(전류원 트랜지스터(8501))의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(8504)는 전류원 트랜지스터(8501)의 게이트-소스 전압을 유지할 수 있다. 게다가, 전류원 트랜지스터(8501)의 게이트 단자 및 드레인 단자는 스위치(8505)를 통해서 접속된다. 용량소자(8504)는 스위치(8505)를 턴온/오프시킴으로써 전하를 유지할 수 있다.
또한 이 경우에, 스위치들은 프리차지 동작, 설정 동작 및 출력 동작시에 정상적으로 동작할 수 있는 한 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
예를 들어, 스위치들은 프리차지 동작시에 도86에 도시된 바와 같이 접속되며, 설정 동작시에 도87에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시에 도88에 도시된 바와 같이 동작되는 한 스위치들은 어느 곳에라도 배치될 수 있다.
Vdd 보다 높은 Vdd2가 배선(8506)에 공급된다는 점에 유의하여야 한다. 본 발명은 이에 제한되지 않지만, 스위칭 트랜지스터(8502)의 전류 구동 용량이 단락 동작시에 보다 높게되도록 가능한 높은 전압을 공급하는 것이 바람직하다.
이 방식으로, 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 다른 프리차지 동작과의 조합, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경 조합을 사용함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
[실시예 모드 7]
이 실시예 모드에서, 프리차지 동작 및 설정 동작을 수행하기 위하여 트랜지 스터들이 병렬로 접속되고 이 트랜지스터들을 통해서 흐르는 전류값들의 합이 변경되는 구성 예가 설명될 것이다.
실시예 모드들 5 및 6에서 이미 행해진 설명은 생략된다는 점에 유의하여야 한다.
우선, 트래지스터들을 병렬로 접속함으로써 프리차지 동작 및 설정 동작이 수행되는 구성 예가 도114와 관련하여 설명된다.
적어도 설정 동작에서 도전성이 되는 설정 트랜지스터(11401) 및 프리차지 동작에서 도전성이 되는 충전 트랜지스터(11402)가 존재한다. 설정 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)는 병렬로 접속된다. 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자는 용량소자(11404)의 한 단자에 접속된다. 게다가, 충전 트랜지스터(11402)의 게이트 단자는 용량소자(11404)의 한 단자에 접속된다. 용량소자(11404)의 다른 단자는 설정 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)의 소스 단자에 접속된다. 그러므로, 용량소자(11404)는 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자의 전위를 유지할 수 있다. 용량소자(11404)의 다른 단자는 스위치(106) 및 기준 전류원(108)을 통해서 배선(110)에 접속되고 이와 병렬로 스위치(5902) 및 제2 기준 전류원(5901)를 통해서 배선(5903)에 접속되고, 이와 병렬로 스위치(107)를 통해서 배선(111)에 접속된다. 게다가, 노드(11405) 및 전류원 트랜지스터(11401)의 드레인 단자는 스위치(11403a)를 통해서 접속된다. 노드(11405) 및 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자는 스위치(11403c)를 통해서 접속된다. 스위치(11403c)를 턴 온/오프시킴으로써, 용량소자(11404)는 전하를 유지하도록 제어될 수 있다. 게다가, 단자(11405) 및 배선(112)은 부하(109)를 통해서 접속된다.
프리차지 동작은 도114에 도시된 바와 같은 회로 구성을 사용함으로써 수행될 수 있다. 이 프리차지 동작 후 설정 동작을 수행함으로써, 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다.
도114의 동작이 서술된다. 도115에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 11403b 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(106, 107 및 11403a)은 턴오프된다. 그 후, 전류는 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에서 흐르지 않는다. 그러므로, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(11404) 및 충전 트랜지스터(11402)로 흐른다. 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 동일하게 될 때, 용량소자(11404)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 충전 트랜지스터(11402)의 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다.
다음에, 도116에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 11403a 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(5902, 107, 및 11403b)은 턴오프된다. 스위칭(11403b)가 오프되기 때문에, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 전류 흐름은 중지된다. 그러므로, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)는 용량소자(11404) 및 설정 트랜지스터(11401)로 흐른다.
설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 동일할 때, 용량소자(11401)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다.
기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2) 및 세트 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 이때에 적절하게 설정되어 용량소자(11404)에 누적된 전하, 즉 설정 트랜지스터(11401)(또는 전하 트랜지스터(11402))의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 한다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)의 전류값이 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)의 전류값 보다 크게되는 경우에, 용량소자(11404)는 프리차지 동작에서 신속하게 충전됨으로써, 정상 상태를 얻을 수 있다. 이 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 작게될 때 조차도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(11404)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
다음에, 도117에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 106, 11403b 및 11403c)은 턴오프되고 스위치(107 및 11403a)는 턴온된다. 그 후, 전류는 부하(109)로 흐른다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다.
이 방식으로, 스위치(11403a 및 11403b)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시 흐르는 전류는 크게됨으로써, 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선상에 기생하는 용량(배선 저항, 교차 저항 등)의 영향은 감소되어 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 이때, 설정 동작시의 정상 상태에 인접한 정상 상태가 이미 얻어진다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작 후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다.
그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출하는 경우에 신호를 기록시, 신호는 신속하게 기록될 수 있다.
지금부터, 용량소자(11404)에 누적된 전압이 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 하는 조건이 설명된다. 우선, 충전 트랜지스터(11402)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wa 및 Lb 각각으로 설정되는 반면에, 설정 트랜지스터(11402)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wb 및 Lb 각각으로 설정된다. 설정 동작(도116에서 기준 전류원(108)의 전류(Ib1))시에 흐르는 전류 × A는 프리차지 동작(도115에서 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2))시 흐르는 전류와 동일하다.
일반적으로, 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류는 채널 폭(W): 채널 길이(L)의 비(W/L)에 비례한다. 그러므로, 프리차지 동작시에 게이트 폭 대 게이트 길이의 비(Wa/La) 및 설정 동작시의 이들의 비(Wb/Lb)의 관계가 고려된다. 기준 전류원(108)의 전류(Ib1) × A는 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)의 량과 동일함으로, 각 값은 Wb/Lb×A는 Wa/La와 동일하게 되도록 설정된다. 따라서, 도173의 시간(T2a)에서 용량소자(11404)의 전압(충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 각 게이트 단자의 전위)은 시간(T2b)에서의 전위와 거의 동일하게 된다.
용량소자(11404)는 충전 트랜지스터(14102) 및 설정 트랜지스터(11401) 의 게이트 용량으로 대체될 수 있다는 점에 유의하라. 이 경우에, 용량소자(11404)는 생략될 수 있다.
스위치들(5902, 11403b, 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(106, 107 및 11403a)은 턴오프됨으로써, 도115의 프리차지 동작시에 설정 트랜지스터(11401)로 전류가 흐르지 않도록 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스위치들(5902, 11403a, 11403b 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(106 및 107)은 턴오프 되어 도118에 도시된 바와 같이 설정 트랜지스터(11401)로 전류가 흐르도록 한다.
프리차지 동작의 도115 및 도118에서, 스위치(5902)는 턴온되고 스위치들(106 및 107)은 턴오프됨으로써, 제2 기준 전류원(5901)의 전류가 흐르도록 하고 기준 전류원(108)의 전류는 흐르지 않도록 하지만 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도119에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902 및 106)은 턴온될 수 있고 스위치(107)는 턴오프됨으로써, 제2 기준 전류원(5901) 및 기준 전류원(108)의 전류들이 흐르도록 한다.
예를 들어, 소자들은 프리차지 동작시 도120에 도시된 바와 같이 접속되며, 설정 동작시 도121에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도122에 도시된 바와 같이 접속되는 한 이 소자들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
배선들(5903, 110 및 111)에는 고전위 전원(Vdd)가 공급되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 각 배선 동일하거나 다른 전위들을 가질 수 있다. 이 배선(5903, 110 또는 111)은 항상 동일한 전위로 유지될 필요는 없다. 이들 각각은 정상 동작이 얻어질 수 있는 한 설정 동작과 출력 동작 간에서 서로 다른 전위들을 가질 수 있다.
충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일한 게이트 전위들을 갖도록 하는 것이 필요로 되는 한 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다.
충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 폭(W)은 동일하거나 다를 수 있다. 유사하게, 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 동일하거나 상이할 수 있다. 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 형성함으로써 설정 동작 및 출력 동작시 흐르는 전류는 작다. 게다가, 전류값은 소스-드레인 전압이 포화 영역에서 변경될 때조차도 손십게 변경되지 않는다. 즉, 킹크 효과(kink effect)가 감소될 수 있다. 유사하게, 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 폭(W)을 충전 트랜지스터(11402)의 게이트 폭보다 짧게 형성함으로써, 설정 동작 및 출력 동작시 흐르는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 환경들에 따라서 설계되어야 된다.
도114에 도시된 바와 같이, 이 실시예 모드에서, 본 발명의 구성은 이에 제한되지 않고 본 발명의 범위로부터 각종 수정들 및 변경들이 벗어나지 않는 한 이와 같은 수정들 및 변경들을 행할 수 있다. 실시예 모드들 5 및 6과 유사하게, 예를 들어, 스위치들의 수 및 배치, 각 트랜지스터의 극성, 충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 다른 프리차지 동작과의 조합, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경 조합을 사용함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
스위치들이 프리차지 동작시에 도127에 도시된 바와 같이 접속되고, 설정 동작시 도128에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도129에 도시된 바와 같이 접속되는 한 각 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다. 도127 내지 도129의 점선들 등은 접속될 수 있거나 접속될 필요가 없다는 점에 유의하여야 한다. 그러므로, 충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자들은 도123 및 도178에 도시된 바와 같은 스위치를 통해서 접속될 수 있거나 도124 또는 도179에 도시된 바와 같이 접속될 수 있다. 그러나, 도124의 경우에, 스위치(11403a)는 용량소자(11404)로 전류를 공급하기 위하여 프리차지 동작시 설정 트랜지스터(11401)로 또한 전류를 공급하도록 턴온되도록 할 필요가 있다.
도125는 충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 극성(도전형)이 도114의 회로의 회로 접속들을 변경시키지 않으면서 전류 방향을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다. 이 방식으로, 충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 극성은 배선의 전위 및 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류 흐름 방향들을 변경시킴으로써 손쉽게 변경될 수 있다. 도114 및 도125에 도시된 바와 같이, 배선들(12510, 12511 및 12514)의 전위들이 되도록 배선들(110, 111 및 5903)의 전위들을 변경시키고 기준 전류원(12508) 및 제2 기준 전류원(12513) 각각의 전류의 방향들이 되도록 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류 방향들을 변경시킴으로써 극성은 손쉽게 변경될 수 있다. 설정 트랜지스터(12501), 충전 트랜지스터(12502), 스위치들(12503a, 12503b, 12503c, 12505, 12506, 및 12507), 용량소자(12504) 및 부하(12509)는 도114의 설정 트랜지스터(11401), 충전(11402), 스위치들(11403a, 11403b, 11403c, 5902, 106 및 107), 용량소자(11404), 및 부하(109)에 대응한다. 이들 소자들의 접속들은 변경되지 않는다.
도126는 충전 트랜지스터(11402) 및 설정 트랜지스터(11401)의 극성(도전형)이 도114의 회로에서 전류의 방향을 변경시키지 않으면서 회로의 접속들을 변경시킴으로써 변경되는 예를 도시한 것이다. 도126의 회로의 동작은 도114의 회로의 동작과 유사함으로 이에 대한 설명은 생략될 것이다.
이 경우에, 스위치들 각각이 프리차지 동작, 설정 동작 및 출력 동작에서 정상적으로 동작하는 한 이 스위치들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다. 그렇지 않다면, 이 스위치들은 프리차지 동작시 도127에 도시된 바와 같이 접속되며, 설정 동작시 도128에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도129에 도시된 바와 같이 접속되는 한 이 소자들은 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
이 방식으로, 각종 회로들은 이 실시예 모드에서 도114의 회로와 같이 또한 사용될 수 있다.
도114의 경우에, 프리차지 동작은 도115에 도시된 바와 같이 수행되고 나서 설정 동작은 도116에 도시된 바와 같이 수행되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 도115에 도시된 프리차지 동작은 다수회 수행될 수 있다. 도134는 예로서 하나 이상의 프리차지 동작이 도115의 경우 이외에 수행되는 경우를 도시한 것이다. 도134에서, 전류원으로서 동작하는 트랜지스터(13401)가 부가적으로 제공된다. 제1 프리차지 동작은 스위치들(13404, 13402, 11403c 및 11403b)을 턴온 및 스위치들(5902, 106 및 107 및 11403a)을 턴오프함으로써 수행된다. 그 후, 제2 프리차지 동작은 스위치들(13404, 106, 107, 13402, 및 11403c)을 턴오프하고 스위치들(5902, 11403c 및 11403b)을 턴온함으로써 수행된다. 즉, 상술된 동작은 도115의 프리차지 동작에 대응한다. 제1 프리차지 동작시에 흐르는 전류는 제2 프리차지 동작시의 전류보다 크다는 점에 유의하여야 한다. 이 방식으로, 우선 보다 큰 전류값으로 프리차지 동작을 수행함으로써, 정상 상태가 신속하게 얻어질 수 있다.
대안적으로, 또 다른 프리차지 동작이 조합하여 수행될 수 있다.
프리차지 동작시에 사용되는 트랜지스터들 및 설정 동작시에 사용되는 트랜지스터의 특성들은 가능한 한 동일하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 도114의 경우에, 예를 들어, 설정 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(14102)의 전류 특성들이 동일한 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 트랜지스터들을 제조하는 공정에서의 장치는 전류 특성들이 동일하게 되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 설정 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)는 가능한 서로 근접하게 배치하는 것이 바람직하다. 레이저로 조사함으로써 트랜지스터들의 반도체 층을 결정화하는 경우에, 예를 들어, 트랜지스터들은 동일한 레이저 샷으로 조사되는 것이 바람직하다. 따라서, 전류 특성들은 동일하게 될 수 있으며, 이는 프리차지 동작에 의해 적절한 상태를 발생시킨다. 따라서, 설정 동작은 신속하게 수행될 수 있다.
이 실시예에서 행해진 설명은 부분적으로 변경된 실시예 모드들 5 및 6에 대 응한다. 그러므로, 실시예 모드들 5 및 6에서 행해진 설명은 이 실시예 모드에 또한 적용될 수 있다. 게다가, 실시예 모드들 5 및 6에서 행해진 설명은 이 실시예 모드와 조합하여 수행될 수 있다.
도130은 도59 및 도114의 회로들을 결합한 경우의 구성을 도시한 것이다. 도130에서, 스위칭 트랜지스터(13001) 및 스위치(13002)는 도114의 회로에서 부가적으로 제공된다. 이때에 동작들이 도131 내지 133에 도시된다. 프리차지 동작에서, 스위칭 트랜지스터(13001)는 도131에 도시된 바와 같이 단락 동작들을 수행하고 전류는 충전 트랜지스터(11402)로 흐른다. 설정 동작시에, 스위칭 트랜지스터(13001)는 도132에 도시된 바와 같이 전류원 동작을 수행한다. 출력 동작에서, 스위칭 트랜지스터(13001)는 도133에 도시된 바와 같이 동작한다.
실시예 모드들 5 및 6에서 행해진 설명은 당연히 도131의 구성에 또한 적용될 수 있다.
[실시예 모드 8]
이 실시예 모드에서, 실시예 모드들 5 내지 7에 설명된 회로가 부분적으로 변경된다.
간결하게 하기 위하여, 도59의 회로를 부분적으로 변경하는 경우에 대해서 설명이 행해진다. 그러므로, 실시예 모드 5와 유사한 설명 대부분은 여기서 생략될 것이다. 그러나, 이 실시예 모드는 실시예 모드들 5 내지 7에 설명된 각종 회로들에 또한 적용될 수 있다.
도96은 부분적으로 변경되는 도59의 구성을 도시한 것이다. 도96은 전류를 부하(109)에 공급할지 여부를 선택하는 스위치(9602), 전류가 방전되는 배선(9603), 및 전류를 배선(9603)에 방전할지를 선택하는 스위치(9601)가 제공된다는 점에서 도59와 상이하다.
도96의 동작이 설명된다. 우선, 도97에 도시된 바와 같이 스위치들(103, 105, 106, 5902 및 9601)은 턴온되고 스위치들(106, 107 및 9602)는 턴오프된다. 그 후, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스 단자 및 드레인 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 스위칭 트랜지스터(102)의 소스와 드레인 간에는 어떠한 전류도 거의 흐르지 않지만 스위치(103)로 흐른다. 따라서, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 동일하게 될때 용량소자(104)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자의 전위는 용량소자(104)내에 누적된다. 즉, 전류원 트랜지스터(101)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 단락 동작을 수행한다. 이 구성에서, 스위치(9602)가 프리차지 동작시에 오프됨으로 전류는 부하(109)로 흐르지 않지만, 전류는 스위치(9601)가 턴온되기 때문에 배선(9603)으로 흐른다.
도98에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 105 및 9601)은 턴온되고 스위치들(5902, 107, 103 및 9602)는 턴오프된다. 그 후, 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 정상 상태가 얻어질 때, 용량소자(104)로의 전류 흐름은 중지된다. 이 대, 멀티-게이트의 게이트-소스 전압은 용량소자(104)에 누적된다. 즉, 멀티-게이트 트랜지스터의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)을 공급하도록 하는데 필요로 되는 전압은 게이트와 소스 간에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 이때, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
다음에, 도99에 도시된 바와 같이, 스위치들(107 및 9602)이 턴온되고 스위치들(5902, 106, 105, 103, 및 9601)이 턴오프된다. 그 후, 전류는 부하(109)로 흐른다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때에, 스위칭 트랜지스터(102)는 전류원 동작을 수행한다.
도59의 구성에서 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)으로서 포화 영역에서 동작하는 p-채널 트랜지스터를 사용하는 경우에, 배선들(110 및 5903)의 전위들은 부하(109)의 전압 강하를 고려하여 설정되어, p-채널 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하도록 할 필요가 있다. 즉, 전압이 부하(109)에서 강하될 때 조차도, p-채널 트랜지스터를 포화 영역에서 동작하도록 할 정도로 충분히 높은 전위가 배선들(110 및 5903)에서 설정될 필요가 있다. 그러나, 도96의 구성에서, 전류는 설정 동작시에 부하(109)로 공급됨이 없이 배선(9603)으로 방전된다. 그러므로, 부하(109)에서의 전압 강하는 배선들(110 및 5903)에서 설정된 전위들에 대해서 고려할 필요가 없다. 즉, 도59의 구성의 전위보다 낮은 전위가 설정될 수 있다. 따라서, 전력 소모는 도96의 구성에서 감소될 수 있다.
도96의 회로 변경의 경우에 대한 설명이 행해진다. 그러므로, 도96의 구성과 유사한 대부분의 설명은 여기서 생략될 것이다. 그러나, 이 실시예는 각종 회로들 뿐만 아니라 도96의 구성에 적용될 수 있다.
도100은 부분적으로 변경된 도96의 구성을 도시한 것이다. 도96의 스위치(9602)가 도100의 멀티 트랜지스터(10001)로 변경된다는 점에서 도100은 도96과 상이하다. 멀티 트랜지스터(10001)는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)와 동일한 극성(도전형)을 갖는다. 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속된다. 멀티 트랜지스터(10001)는 상기 환경들에 따라서 자신의 동작을 변경한다. 즉, 설정 동작시에, 멀티 트랜지스터(10001)는 스위치로서 동작한다. 출력 동작시에, 멀티 트랜지스터(10001)는 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)와 함께 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작하여 전류원으로서 동작한다.
다음, 도100의 회로 동작이 설명된다. 도101에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 103, 105 및 9601)이 턴온되고 스위치들(106 및 107)은 턴오프된다. 그 후, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(104) 및 전류원 트랜지스터(101)로 흐른다. 이때, 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 그 후, 정상 상태가 얻어질 때, 전류원 트랜지스터(101)의 소스 및 드레인간에 흐르는 전류 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 서로 동일하게 됨으로써, 용량소자(104)로의 전류 흐름을 중지한다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(10001)는 오프된 스위치로서 동작한다.
다음에, 도102에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 105 및 9601)은 턴온되고 스위치들(5902, 103, 107)은 턴오프된다. 그 후, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)이 용량소자(104), 전류원 트랜지스터(101) 및 스위칭 트랜지스터(102)에 공급된다. 이때, 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 그러므로, 멀티 트랜지스터(10001)는 턴오프된다. 그 후, 정상 상태가 얻어질 때, 전류원 트랜지스터(101)의 소스 및 드레인간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 서로 동일하게 됨으로써, 용량소자(104)로의 전류 흐름을 중지한다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다. 또한 이때, 멀티 트랜지스터(10001)는 오프된 스위치로서 동작한다.
다음에, 도103에 도시된 바와 같이, 스위치(107)는 턴온되고 스위치들(5902, 106, 103, 105 및 9601)은 턴오프된다. 그 후, 설정 동작시에 용량소자(104)에 저장되는 전하는 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자들에 인가된다. 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(10001)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 및 멀티 트랜지스터(10001)가 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 전류원 트랜지스터(101)의 L 보다 길다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib 보다 작다. 즉, 부하(109)로 흐르는 전류는 도102의 경우의 전류보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(10001)는 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작한다.
이 방식으로, 도100의 멀티 트랜지스터(10001)로 도96의 스위치(9602)를 변경하고 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 단자를 전류원 트랜지스터(101)의 게이트 단자에 접속시킴으로써, 전류는 자동적으로 제어될 수 있다. 게다가, 부하(109)로 공급되는 전류는 작게될 수 있다. 도96의 경우에, 스위치(9602)를 제어하기 위한 배선은 출력 동작시에 부하(109)로 전류를 공급하고 설정 동작시에 이에 전류 공급을 중지하는 것 간의 동작을 변경하는데 필요로 되지만, 전류는 도100에서 자동적으로 제어됨으로 제어를 위한 배선은 생략될 수 있다.
전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 및 멀티 트랜지스터(10001)가 출력 동작시에 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 이들 트랜지스터들이 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다.
전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 및 멀티 트랜지스터(10001)는 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하지만, 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일 또는 상이할 수 있다. 유사하게, 이의 게이트 길이(L)는 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(102) 및 멀티 트랜지스터(10001)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 환경에 따라서 설계될 수 있다.
도100은 이 실시예 모드의 회로로서 도시되었지만 본 발명은 이로 제한되지 않는다는 점에 유의하라. 본 발명은 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (5902, 106, 107, 103, 105, 9601 및 9602)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어떤 곳에서도 배치될 수 있다. 즉, (5902, 106, 107, 103, 105, 9601 및 9602)와 같은 스위치들은 프리차지 동작시 도105에 도시된 바와 같이 접속되고, 설정 동작시 도106에 도시된 바와 같이 접속되고, 출력 동작시 도107에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도104에 도시된 바와 같이, 도96에 도시된 스위치(9602)가 제공되지 않는 구성이 또한 사용될 수 있다. 즉, 프리차지 동작 및 설정 동작시에 스위치(9601)를 턴온함으로써, 전류는 부하(109)로 거의 흐르지 않지만, 배선(9603)으로 흐름으로써, 전압 강하가 거의 영향을 미치지 않게 한다.
도108은 프리차지 동작 및 설정 동작시에 부하로 전류가 흐르지 않게 부분적으로 변경되는 도71의 회로를 도시한 것이다. 도108은 부하(109)로 전류를 공급할지 여부를 선택하는 스위치(10802), 전류가 방전되는 배선(10803) 및 전류를 배선(10803)에 방전하도록 선택하는 스위치(10801)가 제공된다는 점에서 도71과 상이하다.
도108의 동작은 도96과 유사하기 때문에 설명되지 않을 것이다.
도108은 실시예 모드의 회로를 도시하지만, 본 발명은 이로 제한되지 않는다. 본 발명은 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터 및 멀티 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선 전위, 전류 흐름 방향 등을 변경함으로써 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (5902, 106, 107, 7103, 7105, 10801 및 10802)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어떤 곳에서도 배치될 수 있다. 즉, (5902, 106, 107, 7103, 7105, 10801 및 10802)와 같은 스위치들은 프리차지 동작시 도111에 도시된 바와 같이 접속되고, 설정 동작시 도112에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도113에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
그러므로, 스위치(7103)는 도109에 도시된 바와 같이 접속될 수 있다. 대안적으로, 도108에 도시된 스위치(10802)는 도110에 도시된 바와 같이 제공될 수 없다. 즉, 프리차지 동작 및 설정 동작시에 스위치(10801)를 턴온함으로써, 전류는 부하(109)로 거의 흐르지 않지만, 배선(10803)으로 흘러, 전압 강하가 거의 영향을 미치지 않게 한다.
도135는 프리차지 동작 및 설정 동작시에 부하로 전류가 흐르지 않게 부분적으로 변경되는 도114의 회로를 도시한 것이다. 도135는 부하(109)로 전류를 공급할지 여부를 선택하는 스위치(13502), 전류가 방전되는 배선(13503) 및 전류를 배선(13503)에 방전하도록 선택하는 스위치(13501)이 제공된다는 점에서 도114와 상이하다.
여기서, 도135의 동작이 설명된다. 우선, 도136에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 11403b, 11403c, 및 13501)은 턴온되고 스위치들(106, 107, 11403a 및 13502)는 턴오프된다. 그 후, 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에는 전류가 흐르지 않는다. 그러므로, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 용량소자(11404) 및 충전 트랜지스터(11402)로 흐른다. 그리고 나서, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)는 서로 동일하게 될때 용량소자(11404)로의 전류 흐름은 중지된다.
즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하도록 하는데 필요로 되는 전압은 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다.
다음에, 도137에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 11403a 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(5902, 107, 11403b 및 13502)은 턴오프된다. 그 후, 스위치(11403b)가 오프되기 때문에 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간으로의 전류 흐름은 중지된다. 따라서, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)은 용량소자(11404) 및 설정 트랜지스터(11401)로 흐른다.
설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 동일할 때, 용량소자(11404)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 세트 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다.
기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2) 및 세트 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 이때에 적절하게 설정되어 용량소자(11404)에 누적된 전하, 즉 설정 트랜지스터(11401)(또는 설정 트랜지스터(11402))의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 한다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)의 전류보다 크게되는 경우에, 용량소자(11404)는 프리차지 동작시에 신속하게 충전됨으로써, 정상 상태를 얻을 수 있다. 이 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 작게될 때 조차도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(11404)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
다음에, 도138에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 106, 11403b, 11403c 및 13501)은 턴오프되고 스위치(107, 11403a 및 13502)는 턴온된다. 그 후, 전류는 부하(109)로 흐른다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다.
이 방식으로, 스위치(11403a 및 11403b)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시 흐르는 전류는 크게됨으로써, 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 저항 등)의 영향은 감소되어 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 이때, 설정 동작시의 정상 상태에 인접한 정상 상태가 이미 얻어진다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작 후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다.
그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 레벨에서 광을 방출할 때 신호가 신속하게 기록될 수 있다.
도114의 구성에서 기준 전류원(108) 및 제2 기준 전류원(5901)으로서 포화 영역에서 동작하는 p-채널 트랜지스터를 사용하는 경우에, 배선들(110 및 5903)의 전위들은 부하(109)의 전압 강하를 고려하여 설정되어, p-채널 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하도록 할 필요가 있다. 즉, 전압이 부하(109)에서 강하될 때 조차도, p-채널 트랜지스터를 포화 영역에서 동작하도록 할 정도로 충분히 높은 전위가 배선들(110 및 5903)에서 설정될 필요가 있다. 그러나, 도135의 구성에서, 전류는 설정 동작시에 부하(109)로 공급됨이 없이 배선(13503)으로 방전된다. 그러므로, 부하(109)에서의 전압 강하는 배선들(110 및 5903)에서 설정된 전위들에 대해서 고려할 필요가 없다. 즉, 도114의 구성의 전위보다 낮은 전위가 설정될 수 있다. 따라서, 전력 소모는 도135의 구성에서 감소될 수 있다.
게다가, 도135는 병렬로 트랜지스터들을 접속함으로써 프리차지 동작 및 설정 동작을 수행하는 경우를 도시하지만, 본 이로 제한되지 않는다. 본 발명은 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터 및 멀티 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선 전위, 전류 흐름방향 등을 변경함으로써 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
예를 들어, (5902, 106, 107, 11403a, 11403b, 11403c, 13501, 및 13502)와 같은 스위치들은 전류의 온/오프를 제어할 수 있는 한 어떤 곳에서도 배치될 수 있다. 즉, (5902, 106, 107, 11403a, 11403b, 11403c, 13501, 및 13502)와 같은 스위치들은 프리차지 동작시 도149에 도시된 바와 같이 접속되고, 설정 동작시 도150에 도시된 바와 같이 접속되고 출력 동작시 도151에 도시된 바와 같이 접속되는 한 어느 곳에서도 배치될 수 있다.
도139는 부분적으로 변경되는 도135의 구성을 도시한 것이다. 도135의 스위치(13502)가 도139의 멀티 트랜지스터(13901)로 변경된다는 점에서 도139는 도135와 상이하다. 멀티 트랜지스터(13901)는 전류원 트랜지스터(11401) 및 스위칭 트랜지스터(11402)와 동일한 극성(도전형)을 갖는다. 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자는 전류원 트랜지스터(11401)의 게이트 단자에 접속된다. 멀티 트랜지스터(13901)는 상기 환경들에 따라서 자신의 동작을 변경한다. 즉, 설정 동작시에, 멀티 트랜지스터(13901)는 스위치로서 동작한다. 출력 동작시에, 멀티 트랜지스터(13901)는 전류원 트랜지스터(11401) 및 스위칭 트랜지스터(11402)와 함께 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작하여 전류원으로서 동작한다.
도139의 동작이 설명된다. 도140에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 11403b, 11403c 및 13501)이 턴온되고 스위치들(106, 107, 11403a)은 턴오프된다. 이때, 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 따라서, 멀티 트랜지스터(13901)는 턴오프 된다. 스위치(11403a)가 오프되기 때문에, 전류는 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 흐르지 않는다. 그러므로, 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 용량소자(11404) 및 충전 트랜지스터(11402)로 흐른다. 그 후, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)가 동일하게 됨으로써, 용량소자(11404)로의 전류 흐름을 중지한다. 즉 정상 상태가 얻어진다. 이때 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib2)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 프리차지 동작에 대응한다.
다음에, 도141에 도시된 바와 같이, 스위치들(106, 11403a 및 11403c)은 턴온되고 스위치들(5902, 107, 11403b)은 턴오프된다. 이때, 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자 및 소스 단자는 거의 동일한 전위를 갖는다. 즉, 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트-소스 전압은 거의 0V가 된다. 따라서, 멀티 트랜지스터(13901)는 턴오프된다. 스위치(11403b)가 오프되기 때문에, 충전 트랜지스터(11402)의 소스와 드레인 간의 전류 흐름은 중지된다. 따라서, 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)은 용량소자(11404) 및 설정 트랜지스터(11401)로 흐른다.
설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 흐르는 전류 및 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 동일할 때, 용량소자(11404)로의 전류 흐름은 중지된다. 즉, 정상 상태가 얻어진다. 이때 세트 게이트 단자의 전위는 용량소자(11404)에 누적된다. 즉, 설정 트랜지스터(11401)의 소스와 드레인 간에 전류(Ib1)를 공급하는데 필요로 되는 전압은 자신의 게이트 단자에 인가된다. 상술된 동작은 설정 동작에 대응한다.
기준 전류원(108)의 전류(Ib1), 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2) 및 세트 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)의 트랜지스터 크기들(게이트 폭(W), 게이트 길이(L) 등)은 이때에 적절하게 설정되어 용량소자(11404)에 누적된 전하, 즉 설정 트랜지스터(11401)(또는 설정 트랜지스터(11402))의 게이트 단자의 전위가 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 한다.
제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2)의 전류값이 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)의 전류값 보다 크게되는 경우에, 용량소자(11404)는 프리차지 동작시에 신속하게 충전됨으로써, 정상 상태를 얻을 수 있다. 이 후 설정 동작에서, 정상 상태는 기준 전류원(108)의 전류(Ib1)가 작게될 때 조차도 신속하게 얻어질 수 있다. 이는 용량소자(11404)가 프리차지 동작에 의해 거의 충전되기 때문이다.
다음에, 도142에 도시된 바와 같이, 스위치들(5902, 106, 11403b, 및 11403c)은 턴오프되고 스위치(107 및 11403a)는 턴온된다. 설정 동작시에 용량소자(11404)에 저장되는 전하는 설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402) 및 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자들에 인가된다. 설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402) 및 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자들은 서로 접속된다. 상술된 바와 같이, 설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402) 및 멀티 트랜지스터(13901)는 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작한다. 그러므로, 설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402), 및 멀티 트랜지스터(13901)가 하나의 트랜지스터일 때, 멀티-게이트 트랜지스터의 게이트 길이(L)는 설정 트랜지스터(11401) 및 충전 트랜지스터(11402)의 L 보다 길다. 그러므로, 부하(109)로 흐르는 전류는 Ib1 보다 작다. 즉, 부하(109)로 흐르는 전류는 도135의 경우의 전류보다 작게 된다. 상술된 동작은 출력 동작에 대응한다. 이때, 멀티 트랜지스터(13901)는 멀티-게이트 트랜지스터의 부분으로서 동작한다.
이 방식으로, 도139의 멀티 트랜지스터(13901)로 도135의 스위치(13502)를 변경하고 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자를 설정 트랜지스터(11401)의 게이트 단자에 접속시킴으로써, 전류는 자동적으로 제어될 수 있다. 게다가, 부하(109)로 공급되는 전류는 작게될 수 있다. 도135의 경우에, 스위치(13502)를 제어하기 위한 배선은 출력 동작시에 부하(109)로 전류를 공급하고 설정 동작시에 이에 전류 공급을 중지하는 것 간의 동작을 변경하는데 필요로 되지만, 전류는 도139에서 자동적으로 제어됨으로 제어를 위한 배선은 생략될 수 있다. 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 단자가 도143에서 도시된 바와 같이 접속될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402), 및 멀티 트랜지스터(13901)이 출력 동작시에 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작함으로, 이들 트랜지스터들이 동일한 극성(도전형)을 갖는 것이 바람직하다는 점에 유의하여야 한다.
설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402), 및 멀티 트랜지스터(13901)는 출력 동작시 멀티-게이트 트랜지스터로서 동작하지만, 각 트랜지스터의 게이트 폭(W)은 동일 또는 상이할 수 있다. 유사하게, 이의 게이트 길이(L)는 동일 하거나 상이할 수 있다. 그러나, 게이트 폭(W)은 동일한 것이 바람직한데, 그 이유는 정상적인 멀티-게이트 트랜지스터와 동일한 것으로 간주될 수 있기 때문이다. 스위칭 트랜지스터(11402) 및 멀티 트랜지스터(13901)의 게이트 길이(L)를 보다 길게 설계함으로써, 부하(109)에 공급되는 전류는 보다 작게 된다. 그러므로, 게이트 폭 및 길이는 환경에 따라서 설계될 수 있다.
이 방식으로, 스위치(11403a 및 11403b)의 온/오프를 제어함으로써, 프리차지 동작시 흐르는 전류는 크게됨으로써, 정상 상태를 신속하게 얻을 수 있다. 즉, 전류를 흐르게 하는 배선상에 기생하는 부하(배선 저항, 교차 저항 등)의 영향은 감소되어 설정 동작이 신속하게 수행될 수 있다. 이때, 설정 동작시의 정상 상태에 인접한 정상 상태가 이미 얻어진다. 그러므로, 정상 상태는 프리차지 동작 후 설정 동작시에 신속하게 얻어질 수 있다.
그러므로, 부하(109)가 EL 소자인 경우에, EL 소자가 낮은 그레이 스케일 렙벨에서 광을 방출할 때 조차도 신호가 신속하게 기록될 수 있다.
지금부터, 용량소자(11404)에 누적된 전압이 프리차지 동작과 설정 동작 간에서 거의 동일하게 되도록 하는 조건이 설명된다. 우선, 충전 트랜지스터(11402)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wa 및 Lb로 표시되는 반면에, 설정 트랜지스터(11402)의 게이트 폭 및 게이트 길이는 Wb 및 Lb로 표시된다. 설정 동작(도137에서 기준 전류원(108)의 전류(Ib1))시에 흐르는 전류 × A는 프리차지 동작(도136에서 제2 기준 전류원(5901)의 전류(Ib2))시 흐르는 전류와 동일하다.
대안적으로, 도135의 스위치(13501)는 도152에 도시된 바와 같이 접속될 수 있다. 도135와 유사한 동작은 여기서 생략되었다는 점에 유의하라.
이 방식으로, 본 발명의 구성은 이에 제한되지 않고 각종 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 이와 같은 변경들 및 수정들을 행할 수 있다. 예를 들어, 스위치들의 배치 및 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터 및 멀티 트랜지스터의 수 및 배치, 각 배선의 전위, 다른 프리차지 동작들과의 조합, 전류 흐름 방향 등을 변경시킴으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다. 각 변경을 조합함으로써, 각종 회로들이 구성될 수 있다.
이 실시예 모드에서 행해진 설명은 부분적으로 변경되는 실시예 모드들 5 내지 7에 대응한다. 그러므로, 실시예 모드들 5 내지 7에서 행해진 설명은 본 실시예 모드에 또한 적용될 수 있다.
[실시예 모드 9]
이 실시예에서, 표시 장치, 신호선 구동 회로등의 구조들 및 동작들이 설명된다. 본 발명의 회로는 신호선 구동 회로 및 픽셀의 일부분에 적용될 수 있다.
표시 장치는 도170에 도시된 바와 같이 픽셀 배열(픽셀들)(17001), 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버)(17002) 및 신호선 구동 회로(17010)를 포함한다. 게이트 선 구동 회로(17002)는 선택 신호들을 픽셀 배열(17001)로 순차적으로 출력한다. 신호선 구동 회로(17010)은 비디오 신호들을 픽셀 배열(17001)로 순차적으로 출력한다. 픽셀 배열(17001)은 비디오 신호들에 따른 광 조건을 제어함으로써 영상을 표시한다. 신호선 구동 회로(17010)으로부터 픽셀 배열(17001)로 입력되는 비디오 신호들은 종종 전류이다. 즉, 각 픽셀에 배열된 표시 소자 및 표시 소자를 제어하는 소자는 자신들의 상태들을 신호선 구동 회로(17010)으로부터 입력되는 비디오 신호들(전류)에 따라서 변경시킨다. 픽셀에 배열된 표시 소자는 예를 들어, EL 소자 및 FED(전계 방출 디스플레이) 등에 사용되는 소자이다.
게이트 선 구동 회로(17002) 및 신호 선 구동 회로(17010)는 복수로 제공될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
신호선 구동 회로(17010)의 구성은 다수의 부분들로 분할될 수 있다. 대략, 신호선 구동 회로(17010)는 시프트 레지스터(17003), 제1 래치 회로(LATi)(17004), 제2 래치 회로(LAT2)(17005), 및 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)로 분할될 수 잇다. 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)는 전압을 전류로 변환시키는 기능을 포함하고 또한 감마 보정을 제공하는 기능을 포함한다. 즉, 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)는 전류(비디오 신호)를 픽셀로 출력하는 회로, 즉 본 발명이 적용될 수 있는 전류원 회로를 포함한다.
게다가, 픽셀은 EL 소자와 같은 표시 소자를 포함한다. 본 발명은 또한 전류(비디오 신호)를 표시 소자, 즉 전류원 소자로 출력하는 회로에 적용될 수 있다.
신호선 구동 회로(17010)의 동작이 간략하게 설명된다. 시프트 레지스터(17003)는 다수의 칼럼들의 플립-플롭 회로들(FF) 등을사용함으로써 형성되고, 클럭 신호(S-CLK), 시작 펄스(SP) 및 클럭 반전 신호(S-CKLb)가 입력된다. 신호선 구동 회로(17010)는 이들 신호들의 타이밍에 따라서 샘플링 펄스들을 순차적으로 출력한다.
시프트 레지스터(17003)로부터 출력되는 샘플링 펄스들은 제1 래치 회로(LAT1)(17004)에 입력된다. 제1 래치 회로(LAT1)(17004)에는 비디오 신호선(17008)로부터의 비디오 신호들이 입력되고 샘플링 펄스들이 입력되는 타이밍에 따라서 각 칼럼에서 비디오 신호들을 유지한다. 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)가 제공되는 경우에, 비디오 신호는 디지털 값을 갖는다. 게다가, 이 스테이지에서 비디오 신호들은 종종 전압이다.
그러나, 제1 래치 회로(17004) 및 제2 래치 회로(17005)가 아날로그 값들을 저장할 수 있는 회로인 경우에, 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)는 많은 경우들에서 생략될 수 있다. 이 경우에, 비디오 신호는 종종 전류이다. 게다가, 픽셀 배열(17001)로 출력되는 데이터가 디지털 값인 2진값을 갖는 경우에, 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)는 많은 경우들에서 생략될 수 있다.
비디오 신호들이 제1 래치 회로(LAT1)(17004)의 마지막 칼럼까지 유지될 때, 래치 펄스는 수평 귀선 주기에서 래치 제어선(17009)로부터 입력됨으로써, 제1 래치 회로(LAT1)(17004)에 유지되는 비디오 신호들은 즉각적으로 모두 제2 래치 회로(LAT2)(17005)에 전달된다. 그 후, 제2 래치 회로(LAT2)(17005)에 유지되는 비디오 신호들은 한번에 한 행으로 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)에 입력된다. 그리고 나서, 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)로부터 출력되는 신호는 픽셀 배열(17001)에 입력된다.
제2 래치 회로(LAT2)(17005)에 유지되는 비디오 신호들이 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)에 입력되고 나서 픽셀들(17001)에 입력되는 동안, 샘플링 펄스들은 시프트 레지스터(17003)로부터 다시 출력된다. 즉, 2가지 동작들이 동시에 수행된다. 따라서, 라인 순차 구동이 수행될 수 있다. 상술된 동작은 이하에 반복된다.
디지털-아날로그 변환기 회로(17006)에 포함되는 전류원 회로가 설정 동작 및 출력 동작을 수행하는 경우에, 전류를 전류원으로 공급하는 회로가 필요로 된다. 이와 같은 경우에, 기준 전류원 회로(17014)가 제공된다.
신호선 구동 회로 및 이의 일부는 예를 들어 어떤 경우들에서 픽셀 배열(17001)과 동일한 기판상에 형성되는 대신에서 외부 IC 칩을 사용함으로써 형성된다. IC 칩은 COG(Chip On Glass)에 의해 유리 기판상에 제공될 수 있다. 대안적으로, IC 칩은 TAB(Tape Auto Bonding) 또는 인쇄 기판을 사용함으로써 유리 기판에 접속될 수 있다.
신호선 구동 회로 등의 구성들은 도170으로 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
예를 들어, 제1 래치 회로(17004) 및 제2 래치 회로(17005)가 아날로그 값들을 저장하는 경우에, 비디오 신호들(아날로그 전류)은 도171에 도시된 바와 같이 어떤 경우들에 기준 전류원 회로(17014)로부터 제1 래치 회로(LAT1)(17004)에 입력될 수 있다. 도171에서, 제2 래치 회로(17005)는 제공될 수 없다. 이와 같은 경우에, 더 많은 전류원들은 종종 제1 래치 회로(17004)를 위하여 제공된다. 따라서, 설정 동작, 출력 동작 등은 제2 래치 회로(17005) 없이 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 전류원 회로들이 제공되고 교대로 사용될 수 있다. 즉, 설정 동작은 하나의 전류원 회로에 대해 수행되는 반면에, 출력 동작은 다른 전류원 회로에 대해 수행된다. 그 후, 상술된 동작들은 어떤 사이클로 교환된다. 따라서, 설정 동작, 출력 동작 등은 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 제2 래치 회로(17005)는 생략될 수 있다. 이와 같은 회로의 구성 및 동작은 국제 공개 WO03/038796 및 국제 공개 WO 03/038797에 기재되고, 이의 설명은 본 발명에 적용될 수 있다.
[실시예 모드 10]
다음, 실시예 모드 9에 서술된 신호선 구동 회로(17010)의 특정 구성이 서술된다.
도153은 본 발명이 신호선 구동 회로에 적용되는 경우의 예를 도시한 것이다. 도153은 도108에 도시된 바와 같이 트랜지스터들이 직렬로 접속되는 에를 도시한 것이다. 도 153의 트랜지스터들(15301 및 15302), 용량소자(15304), 부하(15309), 기준 전류원(15310), 제2 기준 전류원(15311), 스위치들(15306, 15307, 및 15308) 및 배선(15315)은 도108에서 전류원 트랜지스터(7101), 스위칭 트랜지스터(7102), 용량소자(7104), 부하(7109), 기준 전류원(108), 제2 기준 전류원(5901), 스위치들(106, 5902, 및 107) 및 배선(111)에 각각 대응한다. 도108에 도시된 스위치들(7105 및 7103)은 도153의 트랜지스터들(15305 및 15303) 각각으로 대체된다. 게다가, 도108의 배선들(5903 및 110)은 도153의 공통 배선(15312)이다.
배선(15313)은 다수의 전류원 회로들에 접속된다. 도153은 간결성을 위하여 전류원 회로(15316)만을 도시한 것이다. 기준 전류원(15310)의 전류는 스위치(15306)를 턴온/오프함으로써 제어되며, 제2 기준 전류원(15311)의 전류는 스위치(15307)를 턴온/오프함으로써 제어되고 배선들(15315) 및 전류원 회로(15316)의 접속들은 스위치(15308)를 턴온/오프함으로써 제어된다. 즉, 스위치(15307)는 프리차지 동작시에 턴온되어 제2 기준 전류원(15311)의 전류를 공급하고 스위치(15306)는 설정 동작시에 턴온되어 기준 전류원(15310)의 전류를 공급한다. 출력 동작시, 스위치(15308)는 전류원 회로에서 배선(15315)의 전위를 설정하도록 턴온된다. 기준 전류원(15310) 및 제2 기준 전류원(15311)으로 형성된 기준 전류원 회로(15320)의 전류는 스위칭 트랜지스터(15314)를 턴온시킴으로써 각 전류원 회로의 프리차지 동작 및 설정 동작시 전류원 회로(15316)에 공급될 수 있다. 게다가, 전류원 회로(15316)의 프리차지 동작, 설정 동작 및 출력 동작은 배선들(15317, 15318 및 15319)을 사용함으로써 변경된다.
기준 전류원 회로(17014)의 전류원은 도153의 기준 전류원 회로(15320)에 대응한다. 도153의 부하(15309)는 신호선, 이 신호선에 접속되는 픽셀 및 또 다른 전류원 회로에 대응한다.
본 발명을 신호선 구동 회로에 적용하는 예로서, 도154는 트랜지스터들이 도126에 도시된 바와 같이 병렬로 접속되는 경우를 도시한 것이다. 다수의 전류원 회로들은 배선(15418)에 접속되지만, 전류원(15413)는 단지 도154에 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다. 도154의 트랜지스터들(15401 및 15402), 용량소자(15404), 부하(15409), 기준 전류원(15410), 제2 기준 전류원(15411), 스위치들(15406, 15407 및 15408) 및 배선(15414)은 도126의 설정 트랜지스터(12601), 충전 트랜지스터(12602), 용량소자(12604), 부하(12609), 기준 전류원(108), 제2 기준 전류원(5901), 스위치들(106 및 5902), 스위치(107) 및 배선(111)에 각각 대응한다. 게다가, 도126에 도시된 스위치들(12603a, 12603b 및 12603c)은 도154의 트랜지스터들(15403a, 15403b, 및 15403c)로 대체된다. 도126의 배선들(5903 및 110)은 도154의 공통 배선(15412)이다. 전류원 회로(15418)의 프리차지 동작, 설정 동작, 및 출력 동작은 배선들(15414, 15415, 15416 및 15417)에 이해 변경된다는 점에 유의하여야 하다. 프리차지 동작에서, 스위치(15407)는 프리차지 동작시에 턴온되어 제2 기준 전류원(15411)의 전류를 공급하도록 하고 스위치(15406)는 설정 동작시에 턴온되어 제2 기준 전류원(15410)의 전류를 전류원 회로에 공급하도록 한다. 출력 동작에서, 스위치(15408)는 턴온되어 전류원 회로에서 배선(15414)의 전위를 설정하도록 턴온된다. 기준 전류원(15410), 제2 기준 전류원(15411) 등으로 형성된 기준 전류원 회로(15419)의 전류는 각 전류원 회로의 프리차지 동작 및 설정 동작시에 전류원 회로(15413)에 공급될 수 있다.
단지 하나의 전류원 만이 도153 및 도154에 도시되었지만, 출력 동작은 다수의 전류원 횔들을 병렬로 제공하고 이들을 교대로 사용함으로써 설정 동작을 수행하면서 수행될 수 있다.
프리차지 동작을 위한 2개의 기준 전류원들이 도153 및 도154에 제공되지만, 제2 기준 전류원은 생략될 수 있다. 즉, 실시예 모드들 1 내지 8에 서술된 각종 전류원 회로들이 적용될 수 있다.
전류원 회로에 대한 설정 동작을 수행하는 경우에, 이의 타이밍은 제어될 필요가 있다. 이 경우에, 전용 구동 회로(시프트 레지스터 등)는 설정 동작을 제어하도록 제공될 수 있다. 대안적으로 전류원 회로에 대한 설정 동작은 LAT1 회로를 제어하는 시프트 레지스터로부터 출력되는 신호를 사용함으로써 제어될 수 있다. 즉, LAT1 회로 및 전류원 회로 둘 다는 하나의 시프트 레지스터를 사용함으로써 제어될 수 있다. 이 경우에, LAT1 회로를 제어하기 위한 시프트 레지스터로부터 출력된 신호는 전류원 회로에 직접 입력될 수 있다. 그렇지 않다면, 전류원 회로는 LAT1 회로 및 전류원 회로의 제어를 분리시키는 회로를 통해서 제어될 수 있다. 대안적으로, LAT2 회로부터 출력되는 신호는 전류원 회로에 설정 동작을 제어하도록 사용될 수 있다. LAT2 회로로부터 출력되는 신호가 통상적으로 비디오 신호일 때, 전류원 회로는 비디오 신호들로서 신호들 사용하는 경우 및 전류원 회로를 제어하는 경우를 분리시키는 회로를 통해서 제어되어야 한다. 이 방식으로, 설정 동작 및 출력 동작을 제어하는 회로 구성, 회로의 동작 등은 본 발명에 적용될 수 있는 국제 공개 WO03/038794 및 국제 공개 WO03/038795에 서술되어 있다.
아날로그 전류를 부하(15309)(예를 들어, 스위치, 신호선, 이 신호선에 접속된 픽셀, 등)로 출력하는 경우에, 디지털-아날로그 버젼이 수행될 필요가 있다. 따라서, 다수의 전류원 회로들이 제공되는 도155에 도시된 구성이 사용된다. 간결하게 하기 위하여, 3-비트 동작의 경우가 도155에 도시된다. 즉, 설정 동작시에 Ic, 2×Ic, 및 4×Ic의 전류 크기를 각각 갖는 기준 전류원 회로들(15503A, 15503B 및 15503C)이 존재한다. 각 전류원 회로들(15501A, 15501B 및 15501C)은 기준 전류원 회로들 각각에 접속된다. 전류원 회로들(15501A, 15501B 및 15501C)은 도153에 도시된 전류원 회로(15316) 또는 도154에 도시된 전류원 회로(15418)일 수 있다. 그러므로, 출력 동작에서, 전류원 회로들(15501A, 15501B, 및 15501C) 각각은 출력 동작시에 2×Ic, 및 4×Ic 각각의 전류를 출력한다. 그 후, 스위치들(15502A, 15502B 및 15502C)은 직렬로 각 전류원 회로들에 접속된다. 이들 스위치들은 제2 래치 회로(LAT2)(17005)로부터 출력되는 비디오 신호들에 의해 제어된다. 각 전류원 회로들 및 스위치들로부터 출력되는 전류의 합은 신호선등인 부하(15504)로 출력된다. 상술된 동작을 따르면, 아날로그 전류는 비디오 신호로서 픽셀 등에 출력된다.
간결하게 하기 위하여, 도155는 3-비트 동작의 경우를 도시하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도155와 유사한 구성으로, 비트들의 수가 손쉽게 변경될 수 있다. 도153 및 도155와 유사하게 병렬로 더 많은 전류원들을 제공함으로써, 설정 동작 등 및 출력 동작은 동시에 수행될 수 있다.
다음에, 도171의 경우가 서술된다. 기준 전류원(17014)의 전류원은 도153 및 도154의 기준 전류원 회로들(15320 및 15419)에 대응한다. 제1 래치 회로(LAT1)(17004)에 제공된 전류원 회로는 도153 및 도154의 전류원 회로들(15316 및 15418)에 대응한다. 도153 및 도154의 부하(15309)는 제2 래치 회로(LAT2)(17005)에 제공된 전류원 회로에 대응한다. 이 경우에, 비디오 신호는 기준 전류원 회로(17014)의 전류원으로부터의 전류로서 출력된다. 이 전류는 경우에 따라서 디지털 값을 갖거나 아날로그 값을 가질 수 있다.
제2 래치 회로(LAT2)(17005)가 제공되지 않는 경우에, 도153 및 도154의 부하들(15309 및 15409)은 픽셀 및 신호선에 대응한다.
제1 래치 회로(17004)에 제공되는 전류원 회로는 도 153 및 도154의 기준 전류원 회로들(15320 및 15419)에 대응할 수 있으며, 제2 래치 회로(17005)에 제공된 전류원 회로는 도153 및 도154의 전류원 회로들(15316 및 15418)에 대응할 수 있고 신호선은 도153 및 도154의 부하들(15309 및 15409)에 대응할 수 있다.
게다가, 도170 및 도171에 도시된 기준 전류원 회로(17014)에 적용될 수 있다. 즉, 기준 전류원 회로(17014)는 도153 및 도154의 전류원 회로들(15316 및 15418)에 대응할 수 있으며, 제1 래치 회로(17004)에 제공된 전류원 회로는 도153 및 도154의 부하들(15316 및 15418)에 대응할 수 있고, 또 다른 전류원(전류를 기준 전류원 회로(17014)에 공급하는 회로)은 도153 및 도154의 기준 전류원 회로들(15320 및 15419)에 대응할 수 있다.
픽셀 내에 제공된 발광 소자는 도153 및 도154의 부하들(15309 및 15409)에 대응할 수 있으며, 픽셀 내에 제공된 전류원은 도153 및 도154의 전류원 회로들(15316 및 15418)에 대응할 수 있고, 전류를 신호선 구동 회로(17010)에 출력하는 전류원 회로는 도153 및 도154의 기준 전류원 회로들(15320 및 15419)에 대응할 수 있다. 전류는 픽셀에 제공된 전류원 회로로부터 공급됨으로 발광 소자는 광을 방출한다.
이 방식으로, 본 발명은 각종 부분들에 적용될 수 있다.
각 비트에 대응하는 디지털 비디오 신호(전류값)는 제1 래치 회로(17004)에 입력될 수 있다. 이 후 각 비트에 대응하는 디지털 비디오 신호들을 부가함으로써, 디지털 값은 아날로그 값으로 변환될 수 있다. 이 경우에, 신호의 전류값이 보다 작은 디지트의 비트 신호의 경우에서 작기 때문에 보다 작은 디지트의 비트 신호를 입력할 때 본 발명을 적용하는 것이 바람직하다. 본 발명을 따르면, 신호의 전류값은 크게될 수 있다. 따라서, 신호의 기록 속도는 증가될 수 있다.
도153에서, 도108의 구성은 전류원 회로(15316)의 구성으로 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 유사하게, 도126의 구성이 전류원 회로(15418)의 구성으로서 사용되지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 각종 구성이 사용될 수 있다.
이 방식으로 본 발명을 신호선 구동 회로에 적용함으로써, 신호는 신호선 구동 회로에 입력되는 전류값이 작게될 때 조차도 설정 동작에 의해 신속하게 기록될 수 있다. 신호가 설정 동작에 의해 충분하게 기록될 수 없다면, 정확한 전류가 신호선에 출력될 수 없어, 픽셀들의 부정확한 디스플레이를 야기한다. 그러므로, 본 발명을 적용함으로써, 영상 품질의 결함이 방지될 수 있다.
이 실시예 모드에서 행해진 설명이 실시예 모드들 1 내지 9에서 행해진 설명을 사용한다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 실시예 모드들 1 내지 9에서 행해진 설명은 이 실시예 모드에 또한 적용될 수 있다.
[실시예 모드 11]
실시예 모드 10에서, 신호선 구동 회로(17010)의 특정 구성은 서술되었다. 이 실시예 모드에서, 본 발명이 픽셀 배열(17001) 내에 배열된 픽셀들에 인가되는 경우의 특정 구성이 설명된다.
도156은 도1의 구성이 픽셀에 적용되는 경우를 도시한 것이다. 도1의 부하(109)는 도156의 EL 소자(15609)에 대응한다. 도156의 기준 전류원(15608)은 도170의 디지털-아날로그 변환기 회로(17006)에 제공되는 전류원 회로에 대응하고 도171의 제2 래치 회로(17005)에 제공되는 전류원 회로에 대응한다. 제2 래치 회로(17005)가 도171에 제공되지 않는 경우에, 기준 전류원(15608)은 제1 래치 회로(17004)에 제공되는 전류원 회로에 대응한다. 다수의 픽셀들이 배선(15613)에 접속된다는 점에 유의하여야 한다. 간결하게 하기 위하여, 단지 하나의 픽셀만이 도156에 접속된다.
트랜지스터들(15601 및 15602), 용량소자(15604), 부하(15609), 기준 전류원(15608), 스위치들(15606 및 15607), 배선들(15610, 15611 및 15617)은 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 용량소자(104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(106 및 107), 배선들(110, 112 및 111) 각각에 대응한다. 도1에 도시된 스위치들(103 및 105)은 도156 각각의 트랜지스터들(15603 및 15605)로 대체된다. 각 스위치(도156의 트랜지스터)는 게이트 선들(15614, 15615, 및 15616)을 사용함으로써 턴온/오프되도록 제어된다. 게이트 선(15614)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(15612)를 턴온/오프 함으로써, 신호는 신호선(15613)으로부터 입력된다. 도1과 유사한 이의 상세한 설명이 여기서 생략되었다는 점에 유의하여야 한다.
도157은 픽셀에 도51의 구성을 적용하는 경우를 도시한 것이다. 도157의 트랜지스터들(15701 및 15702), 용량소자(15704), 부하(15709), 기준 전류원(15713), 스위치들(15714 및 15715), 배선들(15716, 15717, 및 15712)은 도51의 전류원 트랜지스터(5101), 충전 트랜지스터(5102), 용량소자(5104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(106 및 107), 및 배선들(110, 111 및 112)에 대응한다. 도51에 도시된 스위치들(5103a, 5103b, 및 5103c)은 도157의 트랜지스터들(15703a, 15703b, 및 15703c) 각각으로 대체된다. 게이트 선들(15707, 15708, 15710 및 15711)은 각 스위치(도157의 트랜지스터)의 온/오프 제어하기 위하여 사용된다. 게이트 선(15707)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(15705)를 턴온/오프 함으로써, 신호는 신호선(15706)으로부터 입력된다. 도51과 유사한 이의 상세한 동작은 여기서 생략되었다는 점에 유의하여야 한다. 게다가, 트랜지스터(15702)의 게이트 단자는 도167에 도시된 바와 같이 접속될 수 있다. 도10의 구성은 도167의 픽셀에 적용된다.
도158은 도40의 구성이 픽셀에 적용되는 경우를 도시한 것이다. 도158의 트랜지스터들(15801, 15802 및 15808), 용량소자(15804), 부하(15809), 기준 전류원(15817), 스위치들(15818 및 15819), 배선들(15820, 15816 및 15815)은 도 40의 전류원 트랜지스터(101), 충전 트랜지스터(102), 멀티 트랜지스터(4001), 용량소자(104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(106 및 107), 및 배선들(111, 3703, 및 112) 각각에 대응한다. 도40에 도시된 이 스위치들(103, 105 및 3701)은 도158의 트랜지스터들(15803, 15805, 및 15807) 각각으로 대체된다. 게이트 선들(15811, 15812, 15813, 및 15814)은 각 스위치(도158의 트랜지스터)의 온/오프 제어하는데 사용된다. 게이트 선(15811)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(15806)를 턴온/오프함으로써, 신호는 신호선(15810)으로부터 입력된다. 도40과 유사한 상세한 동작은 여기서 생략되었다는 점에 유의하여야 한다.
도159는 도157의 구성이 픽셀에 적용되는 경우를 도시한 것이다. 도159의 트랜지스터(15901, 15902, 및 15907), 용량소자(15904), 부하(15909), 기준 전류원(15917), 스위치들(15918 및 15919), 배선들(15920, 15921, 15910, 및 15911)은 도175의 전류원 트랜지스터(5101), 충전 트랜지스터(5102), 멀티 트랜지스터(17501), 용량소자(5104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(106 및 107), 배선들(110, 111, 112 및 7401) 각각에 대응한다. 도175에 도시된 스위치들(5103a, 5103b, 5103c 및 17403)은 도159의 트랜지스터들(15903a, 15903b, 15903c, 및 15906) 각각에 대응한다. 게이트 선들(15912, 15913, 15914, 15915 및 15916)은 각 스위치(도159의 트랜지스터)의 온/오프를 제어하도록 사용된다. 게이트 선(15912)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(15905)를 턴온/오프함으로써, 신호는 신호선(15908)로부터 입력된다. 도175와 유사한 이의 상세한 설명은 여기서 생략된다는 점에 유의하여야 한다.
도162는 도59의 구성이 픽셀에 적용되는 경우를 도시한 것이다. 도162의 트랜지스터들(16201 및 16202), 용량소자(16204), 부하(16209), 기준 전류원(16213), 제2 기준 전류원(16214), 스위치들(16215, 16216, 및 16217), 및 배선들(16211 및 16219)은 도59의 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 용량소자(104), 부하(109), 기준 전류원(108), 제2 기준 전류원(5901), 스위치들(106, 5902, 및 107) 및 배선들(112 및 111) 각각에 대응한다. 도59의 배선들(110 및 5903) 각각은 도162의 공통 배선(16218)이라는 점에 유의하여야 한다. 도59의 스위치들(103 및 105)은 도162의 트랜지스터들(16203 및 16205)로 대체된다. 각 스위치(도162의 트랜지스터)는 게이트 선들(16206, 16207 및 16208)을 사용함으로써 턴온/오프된다. 게이트 선(16206)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(16212)를 턴온/오프 함으로써 신호는 신호선(16210)으로부터 입력된다. 도59와 유사한 이의 상세한 설명은 여기서 생략되었다는 점에 유의하여야 한다.
도163는 도114의 구성이 픽셀에 적용되는 경우를 도시한 것이다. 도163의 트랜지스터들(16301 및 16302), 용량소자(16304), 부하(16310), 기준 전류원(16313), 제2 기준 전류원(16314), 스위치들(16315, 16316 및 16317), 배선들(16319 및 16312)은 도114의 설정 트랜지스터(11401), 충전 트랜지스터(11402), 용량소자(11404), 부하(109), 기준 전류원(108), 제2 기준 전류원(5901), 스위치들(106, 5902 및 107), 배선들(111 및 112) 각각에 대응한다. 도114에 도시된 스위치들(11403a, 11403b 및 11403c)은 도163의 트랜지스터들(16303a, 16303b 및 16303c) 로 대체된다. 각 스위치(도163의 트랜지스터)는 게이트 선들(16306, 16307, 16308 및 16309)을 사용함으로써 턴 온/오프되도록 제어된다. 게이트 선(16306)을 제어함으로써 선택 트랜지스터(16305)를 턴온/오프함으로써, 신호는 신호선(16311)으로부터 입력된다. 도114와 유사한 이의 상세한 설명은 여기서 생략된다는 점에 유의하여야 한다.
픽셀에 적용되는 구성은 도156 내지 도163에 도시된 구성으로 제한되지 않는다. 픽셀은 실시예 모드들 1 내지 8에 서술된 각종 구성들을 사용함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 도156 내지 도163의 트랜지스터들의 극성(도전형)은 이에 제한되지 않는다. 트랜지스터들이 스위치들로서 동작할 때, 특히, 트랜지스터들의 극성(도전형)은 접속들을 변경하지 않으면서 변경될 수 있다.
전류가 도156 내지 도163에서 전원선(6808)으로부터 배선들(113)로 흐르지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 전원선(6808) 및 배선(113)의 전위들을 제어함으로써, 전류는 배선(113)으로부터 전원선(6808)로 흐를 수 있다. 그러나, 이 경우에, EL 소자(109)는 전류가 EL 소자(109) 내의 애노드로부터 캐소드로 정상적으로 흐를때 역으로 배치될 필요가 있다.
EL 소자의 애노드측 또는 캐소드측으로부터 방출될 수 있다.
게이트 선들은 도156 내지 도163내의 각 트랜지스터들에 접속되지만, 본 발명은 이들 구성들로 제한되지 않는다.
예를 들어, 스위치로서 동작하는 트랜지스터의 극성 및 동작을 제어함으로써, 각 게이트 라인은 공유될 수 있다. 예를 들어, 도156의 각 트랜지스터의 극성을 제어함으로써, 게이트 라인들의 수는 도160에 도시된 바와 같이 감소될 수 있다. 유사하게, 게이트 라인들의 수는 도161에 도시된 바와 같이 도157에서 감소될 수 있다.
이 방식으로, 픽셀은 각종 형태들로 형성될 수 있다. 이들 픽셀들을 사용하여 영상을 표시하는 경우에, 그레이 스케일은 각종 방법들을 사용함으로써 표시될 수 있다.
예를 들어, 그레이 스케일은 신호선으로부터 픽셀로 아날로그 비디오 신호(아날로그 전류)를 입력하고 입력된 디지털 비디오 신호에 따른 크기를 갖는 전류를 공급함으로써 표시될 수 있다.
대안적으로, 2-레벨 그레이 스케일은 신호선으로부터 픽셀로 디지털 비디오 신호(디지털 전류)를 입력하고 입력된 디지털 비디오 신호에 따른 크기를 갖는 전류를 공급함으로써 표시될 수 있다. 그러나, 이 경우에, 다수-레벨 그레이 스케일은 시간 그레이 스케일 방법, 면적 그레이 스케일 방법 및 이들의 조합등을 사용함으로서 표시되어야 한다.
발광소자가 광을 방출하지 못하도록 강제로 설정하는 경우에, 예를 들어, 시간 그레이 스케일 방법등에서, 전류는 표시 소자에 공급되지 않아야 한다. 그러므로, 예를 들어,도156의 스위치(15607), 도157의 스위치(15715), 도158의 스위칭 (15819), 도159의 스위치(15919), 도160의 스위치(15607) 및 도161의 스위치(15715)는 입력 동작시에 턴오프되어야 한다. 그렇지 않다면, 용량소자 내의 전하는 또한 발광 소자에 전류를 공급하지 않도록 제어될 수 있다. 상술된 동작을 실현하기 위하여, 스위치등이 사용될 수 있다.
도160 및 도161에 도시된 바와 같이 게이트 라인들의 수를 감소할 필요가 있을때 발광 소자가 광을 방출하지 못하도록 강제로 설정하기 위하여 용량소자들(15604 및 15704) 내의 전하들을 제어하는 경우에, 전용 게이트 선을 사용함으로써 용량소자들(15604 및 15704)에서 전하들을 변경할 수 있는 트랜지스터를 제어하는 것이 바람직하다.
시간 그레이 스케일 방법에 대한 상세한 설명이 여기서 생략되었는데, 이는 일본 특허 출원 2001-5426 및 일본 특허 출원 2000-86968을 참조할 수 있다.
게다가, 디지털 비디오 신호(디지털 전압)가 신호선으로부터 픽셀로 입력되어 비디오 신호에 따라서 표시 소자에 공급될 전류를 제어하도록 하거나 하지 않도록 하여, 2레벨 그레이 스케일을 표시하도록 하는데 이와 같은 픽셀 구성이 사용될 수 있다. 그러므로, 또한 이 경우에, 다수-레벨 그레이 스케일은 시간 그레이 스케일 방법, 에어리어 그레이 스케일 방법 및 이들의 조합등을 사용함으로써 표시되어야 한다. 도164는 이의 개요도를 도시한 것이다. 스위치(16401)는 게이트 선(16406)을 제어함으로써 턴온/오프되고 전압은 신호선(16405)로부터 용량소자(16404)로 입력된다. 전류원 회로(16403)에 직렬로 접속된 스위치(16402)는 용량소자(16406)에 입력되는 전압의 레벨로 제어됨으로써, EL 소자(16407)로 전류를 공급할 지를 결정한다. 본 발명은 전류원 회로(16403)에 적용될 수 있다. 즉, 프리차지 동작 및 설정 동작이 기준 전류원(16410)으로부터 전류원 회로(16403)로 전류를 공급함으로써 수행되고, 전류는 기준 전류원 회로(16403)로부터 EL 소자(16407)로 부하로 공급된다. 이때 기준 전류원(16410)의 전류는 프리차지 동작시 크게되도록 설정되는 것이 바람직하다. 게다가, 프리차지 동작은 제2 기준 전류원을 제공함으로써 수행될 수 있다.
프리차지 동작 및 설정 동작은 또 다른 전류원으로부터 기준 전류원(16410)으로 전류를 공급함으로써 수행될 수 있고, 전류는 기준 전류원(16410)으로부터 전류원 회로(16403)로 부하로서 공급될 수 있다.
도165는 도37에 도시된 회로가 전류원 회로(16403)로서 픽셀에 적용되는 예를 도시한 반면에, 도166은 도174에 도시된 회로가 픽셀에 적용되는 예를 도시한 것이다. 도165의 트랜지스터들(16501 및 16502), 용량소자(16504), 부하(16407), 기준 전류원(16410), 스위치들(16503, 16505, 16508, 16409, 및 16506), 배선들(16411, 16412, 16408, 및 16507)은 도37의 전류원 트랜지스터(101), 스위칭 트랜지스터(102), 용량소자(104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(103, 105, 106, 107 및 3701), 배선들(110, 111, 112, 및 3703) 각각에 대응한다. 도37의 스위치(3702)는 도165의 트랜지스터(16402)로 대체된다. 도166의 트랜지스터들(16601 및 16602), 용량소자(16606), 부하(16407), 기준 전류원(16410), 스위치들(16603a, 16603b, 16603c, 16607, 16409 및 16604) 및 배선들(16411, 16412, 16408 및 16605)은 도166의 전류원 트랜지스터(5101), 설정 트랜지스터(5102), 용량소자(5104), 부하(109), 기준 전류원(108), 스위치들(5103a, 5103b, 5103c, 106, 107 및 17403), 및 배선들(110, 111, 112, 및 7401) 각각에 대응한다. 도174의 스위치(17402)는 도166의 트랜지스터(16402)로 대체된다.
본 발명의 구성은 도165 및 도166에 도시된 회로들로 제한되지 않고 이 실시예 모드에서 서술된 각종 회로들이 적용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
이 방식으로 본 발명을 픽셀에 적용함으로써, 신호선 구동 회로에 입력된 전류값이 작을때에도, 설정 동작에 의해 신호가 고속으로 기록될 수 있다. 신호가 설정 동작에 의해 충분히 기록될 수 없는 경우에, 신호선에 정확한 전류가 출력될 수 없는데, 이것은 부정확한 영상 디스플레이를 초래한다. 따라서, 본 발명을 적용함으로써, 영상에서의 결함이 방지될 수 있다.
본 실시예 모드에서 행해진 서술이 실시예 모드 1 내지 10에서 행해진 서술을 사용한다는 것을 주의하여야만 한다. 따라서, 실시예 모드 1 내지 10에서 행해진 서술이 또한 본 실시예 모드에 적용될 수 있다.
[실시예 모드 12]
본 발명은 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(goggle type display)(헤드 마운티드 디스플레이), 항법 시스템, 오디오 재상 장치(차량 오디오 세트, 오디오 컴포넌트 시스템 등), 노트북 개인용 컴퓨터, 게임기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대형 전화, 휴대형 게임기, 전자책 등), 및 기록 매체를 가지고 있는 영상 재생 장치(특히, DVD(디지털 다기능 디스크)와 같은 기록 매체를 재생하고 재생된 영상을 표시할 수 있는 디스플레이를 가지고 있는 장치)와 같은 전자 장치에 적용될 수 있다. 이러한 전자 장치의 특정 예는 도 168a 내지 168h에 도시되어 있다.
도 168a는 하우징(16801), 지지 베이스(16802), 표시부(16803), 스피커부(16804), 비디오 입력 단자(16805) 등을 포함하는 발광 장치를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16803)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 본 발명을 따라서, 도 168a에 도시된 발광 장치는 완성된다. 발광 장치가 스스로 광을 방출하기 때문에, 백라이트는 필요로되지 않으며 액정 디스플레이보다 얇은 디스플레이 부분이 형성될 수 있다. 발광 장치가 개인용 컴퓨터, TV 방송 수신, 및 광고를 위한 장치를 포함하는, 정보를 표시하기 위한 모든 발광 장치에 관련된다는 것을 주의하라.
도 168b는 주몸체(16801), 표시부(16802), 영상 수신부(16803), 작동 키(16804), 외부 접속 포트(16805), 셔터(16806) 등을 포함하는 디지털 정지형 카메라를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16802)를 형성하는 전자 회로에 사용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168b에 도시된 디지털 정지형 카메라가 완성된다.
도 168c는 주몸체(16801), 하우징(16802), 표시부(16803), 키보드(16804), 외부 접속 포트(16805), 포인팅 마우스(16806) 등을 포함하는 노트북 개인용 컴퓨터를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16803)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168c에 도시된 노트북 개인용 컴퓨터가 완성된다.
도 168d는 주몸체(16801), 표시부(16802), 스위치(16803), 작동 키(16804), 적외선 포트(16805) 등을 포함하는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16802)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168d에 도시된 모바일 컴퓨터가 완성된다.
도 168e는 주몸체(16801), 하우징(16802), 표시부 A(16803), 표시부 B(16804), 기록 매체(DVD 등) 판독부(16805), 작동 키(16806), 스피커부(16807) 등을 포함하는 기록 매체를 가지고 있는 영상 재생 장치(특히, DVD 재생 장치)를 도시한 것이다. 표시부 A(16803)는 영상 데이터를 주로 표시하는 반면, 표시부 B(16804)는 텍스트 데이터를 주로 표시한다. 본 발명은 표시부 A(16803) 및 B(16804)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 재생 매체를 가지고 있는 영상 재생 장치가 가정용 게임기 등을 포함한다는 것을 주의하라. 본 발명에 따라서, 도 168e에 도시된 DVD 재생 장치가 완성된다.
도 168f는 주몸체(16801), 표시부(16802), 암부(arm portion)(16803)를 포함하는 고글형 디스플레이(헤드 마운티트 디스플레이)를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16802)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168f에 도시된 고글형 디스플레이가 완성된다.
도 168g는 주몸체(16801), 표시부(16802), 하우징(16803), 외부 접속 포트(16804), 원격 제어 수신부(16805), 영상 수신부(16806), 배터리(16807), 오디오 입력부(16808), 작동 키(16809) 등 포함하는 비디오 카메라를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16802)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168g에 도시된 비디오 카메라가 완성된다.
도 168h는 주몸체(16801), 하우징(16802), 표시부(16803), 오디오 입력부(16804), 오디오 출력부(16805), 작동 키(16806), 외부 접속 포트(16807), 안테나(16808) 등을 포함하는 휴대형 전화를 도시한 것이다. 본 발명은 표시부(16803)를 형성하는 전자 회로에 적용될 수 있다. 표시부(16803)가 검은 배경 상에 하얀 텍스트를 표시할때, 휴대형 전화의 전력 소모는 억제될 수 있다. 본 발명에 따라서, 도 168h에 도시된 휴대형 전화가 완성된다.
광 방출 재료의 휘도가 미래에 보다 높아지는 경우에, 출력된 영상 데이터를 포함하는 광은 정면 또는 배면 형 프로젝터용으로 사용되는 렌즈 등을 사용함으로써 확장되어 투사될 수 있다.
더구나, 상술된 전자 장치는 인터넷, CATV(케이블 텔레비전 시스템)과 같은 전기통신 경로를 통하여 분포된 정보를 표시하는데, 특히, 이동하는 영상 데이터를 표시하는데 더 많이 사용되게 될 것이다. 발광 장치는 광 방출 재료가 높은 응답 속도를 나타낼 수 있기 때문에, 이동하는 영상을 표시하는데 적합하다.
발광 장치가 광 방출부에서 전력을 소모하기 때문에, 가능한한 작은 광 방출부로 데이터를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, 휴대형 정보 단말기의 표시 부분, 특히, 주로 텍스트 데이터를 표시하는 휴대 전화 또는 오디오 재생 장치에 발광 장치를 사용하는 경우에, 텍스트 데이터가 광 방출부에 의해 형성되도록 비-광 방출부를 배경으로서 구동시키는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 적용 범위가 넓어서, 본 발명은 다양한 분야의 전자 장치에 사용될 수 있다. 본 실시예에서 서술된 전자 장치는 실시예 모드 1 내지 11에 서술된 반도체 장치의 어떤 구성을 사용할 수 있다.
본 출원은 그 내용이 본원에 참조되어 있는 2004년 6월 25일자로 일본 특허청에 출원된 일본국 특허 출원 일련 번호 제2004-188713을 토대로 한다.
종래의 전류 구동 회로 및 이를 사용하는 표시 장치는 신호 전류 및 TFT를 구동시키는 전류, 또는 신호 전류 및 발광 소자의 발광 동안 발광 소자로 흐르는 전류가 서로 동일하게 되거나 서로에 비례하도록 하는 구성들을 갖는다.
그러므로, 신호 전류를 구동 TFT 및 발광 소자로 공급하는데 사용되는 배선 의 기생 용량이 대단히 클 때, 배선의 기생 용량을 충전시키는 시정수가 크게 되어 신호 전류가 작게될 때 신호 기록 속도가 느리게 되는 문제가 있다. 즉, 전류가 트랜지스터에 공급될 때, 트랜지스터가 전류를 공급하는데 필요로 되는 전압이 게이트 단자에서 발생될 때까지 더 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.
본 발명은 상술된 문제들을 고려하여 이루어진 것이고, 신호 전류가 작게될 때 조차도 신호의 기록 속도 및 소자 구동 속도를 개선시킬 수 있는 전류 구동 회로 및 이를 사용하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

Claims (39)

  1. 제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터;
    스위치; 및
    용량소자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자와 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자는 상기 스위치를 통해서 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 용량소자의 한쪽 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 하나는 부하에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 다른 하나는 제1 전류원 회로에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자와 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자 간에, 또는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자와 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 간에 단락 수단이 포함되는, 반도체 장치.
  2. 제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터:
    제1 스위치;
    제2 스위치; 및
    용량소자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자와 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자는 상기 제1 스위치를 통해서 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 용량소자의 한쪽 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 하나는 부하에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 다른 하나는 제1 전류원 회로에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자, 또는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자는 상기 제2 스위치를 통해서 접속되는, 반도체 장치.
  3. 제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터:
    제1 스위치;
    제2 스위치;
    제3 스위치;
    전원선; 및
    용량소자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터는 게이트 단자, 제1 단자, 및 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자 및 상기 제1 단자는 상기 제1 스위치를 통해서 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 제2 스위치를 통해서 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 용량소자의 한쪽 단자에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 하나는 부하에 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 다른 하나는 제1 전류원 회로에 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트 단자는 상기 제3 스위치를 통해서 상기 전원선에 접속되는, 반도체 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 동일한 도전형을 갖는, 반도체 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용량소자의 다른쪽 단자는 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자에 접속되는, 반도체 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하는 표시 소자인, 반도체 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제12항에 있어서,
    상기 표시 소자는 EL 소자인, 반도체 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 장치는 발광 장치, 디지털 스틸 카메라, 노트북 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 영상 재생 장치, 고글형 디스플레이, 비디오 카메라, 및 휴대 전화를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 전자 장치에 적용되는, 반도체 장치.
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각은 n-채널 트랜지스터인, 반도체 장치.
  38. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각은 p-채널 트랜지스터인, 반도체 장치.
  39. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 단자 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제2 단자 중 상기 다른 하나는 제2 전류원 회로에 접속되는, 반도체 장치.
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