TWI453720B - 半導體裝置 - Google Patents

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Description

半導體裝置
本發明係關於一種半導體裝置，其具有利用電晶體控制提供給負載的電流的功能。尤其是，本發明關於一種由藉由電流改變亮度的電流－驅動發光元件形成的像素，和包括用來驅動像素的訊號線驅動電路的顯示裝置。
作為利用由有機發光二極體(也稱為OLED、有機EL元件、電致發光(EL)元件等)代表的自發光元件的顯示裝置的驅動方法，已知的有簡單矩陣驅動方法和主動矩陣驅動方法。前一方法具有簡單的結構，但具有例如難以實現大的和高亮度的顯示裝置的問題。近年來，主動矩陣方法得到了發展，其中藉由提供在像素電路內部的薄膜電晶體(TFT)控制流過發光元件的電流。
已知主動矩陣顯示裝置具有以下問題，即由於驅動TFT的電流特性的變化導致流過發光元件的電流改變，由此導致亮度變化。也就是，在主動矩陣顯示裝置的情況下，用來提供流過發光元件的電流的驅動TFT當成像素電路，而驅動TFT的特性變化是個問題，由此流過發光元件的電流改變並且亮度變化。考慮到這個問題，提出了各種用來抑制亮度變化的電路，即使像素電路中的驅動TFT的特性變化也不改變流過發光元件的電流(例如，參見專利文獻1至4)。
專利文獻1至3中的每一個都揭示了一種電路結構，用來防止由於排列在像素電路中的驅動TFT的特性的變化導致流過發光元件的電流值的改變。該結構稱為電流－寫像素、電流－輸入像素等。此外，專利文獻4公開了一種用來抑制由於源驅動電路中TFT的變化導致的訊號電流的改變的電路結構。
圖54顯示已在專利文獻1中揭示的習知主動矩陣顯示裝置的第一結構的實例。圖54中的像素包括源極訊號線5401、第一至第三閘極訊號線5402至5404、電流供應線5405、TFT 5406至5409、儲存電容器5410、EL元件5411和訊號電流輸入電流源5412。
參考圖55A至55E說明從訊號電流的寫入到發光的操作。在這些圖中表示每個部分的附圖標記與圖54中的附圖標記對應。圖55A至55C每個示意地顯示電流。圖55D顯示在寫訊號電流時，流過每個通路的電流的關係。圖55E顯示在寫訊號電流時，在儲存電容器5410中積累的電壓，也就是，TFT 5408的閘極－源極電壓。
首先，將脈衝輸入到第一閘極訊號線5402和第二閘極訊號線5403，並使TFT 5406和5407導通。這時，流過源極訊號線的電流，也就是，訊號電流為Idata。
由於電流Idata流過源極訊號線，所以在如圖55A所示的像素中電流通路被分成I1和I2。在圖55D中顯示這些關係。注意，無庸置疑滿足Idata＝I1＋I2。
在TFT 5406導通的瞬間電荷還沒有保持在電容器5410中；因此，TFT 5408處於截止狀態。因而，滿足I2＝0和Idata＝I1。換句話說，在此期間只有用來在儲存電容器5410中累積電荷的電流流動。
之後，隨著電荷在儲存電容器5410中逐漸累積，在兩個電極之間開始產生電位差(圖55E)。當兩個電極之間的電位差達到Vth(圖55E中的點A)時，TFT 5408導通，並產生I2。如上所述，由於滿足Idata＝I1＋I2，所以電流仍然流動，並進一步在儲存電容器中累積電荷，同時I1逐漸降低。
在儲存電容器5410中電荷持續積累，直到兩個電極之間的電位差，也就是TFT 5408的閘極－源極電壓達到所希望的值，也就是電壓(VGS)足夠高，以能夠向TFT 5408提供電流Idata。當電荷停止累積時(圖55E中的點B)，電流I1停止流動，且那時對應於VGS的電流流向TFT 5408；由此，滿足Idata＝I2(圖55B)，這導致一個穩定狀態。由此，訊號的寫操作結束。最後，結束第一閘極訊號線5402和第二閘極訊號線5403的選擇，以截止TFT 5406和5407。
隨後，開始發光操作。脈衝輸入到第三閘極訊號線5404，以導通TFT 5409。由於儲存電容器5410保持之前已寫入的VGS，所以TFT 5408處於導通狀態，並且電流Idata從電流供應線5405流出，由此EL元件5411發光。假如設定TFT 5408工作在飽和狀態，即使TFT 5408的源極－汲極電壓改變，Idata也可以保持流動而不變化。
以這種方式，輸出設定電流的操作在下文中稱為輸出操作。作為電流－寫像素的優點，因為施加電流Idata所需的閘極－源極電壓保持在儲存電容器5410中，即使TFT 5408的特性等變化，所希望的電流也可以精確地提供到EL元件。因此，可以抑制由於TFT特性的變化導致的亮度變化。
前述的實例係關於用來校正由像素電路中驅動TFT的變化導致的電流改變的技術；然而，相同的問題也在源驅動電路中出現。專利文獻4揭示了一種用來防止由源驅動電路中TFT的變化導致的訊號電流改變的電路結構，所述TFT的變化是在製造過程中產生的。
此外，已知發光元件的驅動電路，其提供有電流源電路(1)和驅動控制電路(2a)，它們具有如下的結構，與從提供電流以驅動發光元件(EL)的供電電晶體(M5)流出的電流(Ir)具有相同電流值的電流(Is)經由參考電晶體(M4)流向驅動控制電路(2a)，並且可以實施控制，以使電流(Is)接近所希望的設定電流值(Idrv)，並且基於電流(Is)、參考電晶體(M4)的源極－汲極電壓資料(Vs)和供電電晶體(M5)的源極－汲極電壓資料(Vr，Vdrv)，使源極－汲極電壓資料(Vs，Vr)變為彼此相等(參見專利文獻5)。
此外，已知驅動電路，其由以下部件構成：在第一電源和第二電源之間串聯提供的發光元件；用來驅動發光元件的驅動電晶體；用來將用於控制驅動電晶體的控制訊號引導到驅動電晶體的閘極的第一開關電晶體；用來比較發光元件和驅動電晶體的連接點的電壓，和顯示輸入到顯示裝置的像素的亮度的控制電壓的差動放大器，以產生控制訊號，其被配置以使控制訊號被引導到第一開關電晶體通向驅動電晶體的閘極(見專利文獻6)。
以這種方式，在習知技術中，配置驅動電路，以使訊號電流和用於驅動TFT的電流，或訊號電流和當發光時流向發光元件的電流彼此相等或成比例。
[專利文獻1]PCT國際申請案No.2002－517806的日文譯文[專利文獻2]PCT國際公開案No.01/06484[專利文獻3]PCT國際申請案No.2002－514320的日文譯文[專利文獻4]PCT國際公開案No.02/39420[專利文獻5]PCT國際申請案No.2003－108069的日文譯文[專利文獻6]PCT國際申請案No.2003－58106的日文譯文
然而，用來向驅動TFT和發光元件提供訊號電流的接線的寄生電容十分大；因此，當訊號電流量較小時，用來改變接線的寄生電容的時間常數變長，這使訊號寫速度減慢。也就是，問題是即使當訊號電流被提供到電晶體時，直到在閘極端子上產生提供電流所需的電壓也要花費很長時間，由此訊號寫速度變慢。
而且，如圖55A所示，當輸入電流時，TFT 5408的閘極端子和汲極端子彼此連接。因此，閘極－源極電壓(Vgs)和汲極－源極電壓(Vds)相等。如圖55C所示，另一方面，當電流提供到負載時，由負載的特性確定汲極－源極電壓。
圖56顯示流到TFT 5408和EL元件5411的電流和施加給它們每個的電壓的關係。而且，圖57顯示在圖56顯示的結構中EL元件5411的電壓－電流特性5701和TFT 5408的電壓－電流特性。圖中的每個交叉點對應於工作點。
首先，在電流值大的情況下(在TFT 5408的閘極－源極電壓的絕對值大的情況下)，由於以TFT 5408的電壓－電流特性5702a輸入電流時滿足Vgs＝Vds，所以TFT 5408工作在工作點5704處。然後，當電流施加到EL元件5411時，EL元件5411的電壓－電流特性5701和TFT 5408的電壓－電流特性5702a的交叉點為工作點5705a。也就是，汲極－源極電壓在輸入電流時和電流提供到EL元件5411時不同。然而，在飽和區電流值為常量，因此，適量的電流可以提供到EL元件5411。
然而，在實際的電晶體中，在很多情況下由於捲縮效應(歐萊效應(Early effect))不能流過恒定值的電流。因此，當電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓－電流特性5701和TFT 5408的電壓－電流特性5702c的交叉點為工作點5705c，其改變了電流值。
另一方面，在電流值小的情況下(TFT 5408的閘極－源極電壓的絕對值小的情況下)，由於以TFT 5408的電壓－電流特性5703a輸入電流時滿足Vgs＝Vds，所以在工作點5706處進行工作。當電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓－電流特性5701和TFT 5408的電壓－電流特性5703a的交叉點為工作點5707a。
考慮到捲縮(歐萊)效應，當電流提供到EL元件5411時，EL元件5411的電壓－電流特性5701和TFT 5408的電壓－電流特性5703c的交叉點為工作點5707c。因此，在向EL元件5411提供電流時的電流值與輸入電流時的電流值不同。
當將在電流值大的情況(TFT 5408的閘極－源極電壓的絕對值大的情況下)和電流值小的情況(TFT 5408的閘極－源極電壓的絕對值小的情況下)相比較時，在前一種情況下，工作點5704的電流值和工作點5705c的電流值彼此偏離得不是很大。也就是，在輸入電流時和向EL元件5411提供電流時之間，電晶體的汲極－源極電壓變化不是很大。然而，在電流值小的情況下，工作點5706的電流值和工作點5707c的電流值彼此沒有很大的偏離。也就是，在輸入電流時和向EL元件5411提供電流時之間－，電晶體的汲極－源極電壓變化很大。因此，電流值也偏離很大。
結果，更大的電流量流到EL元件5411。因此，在用低亮度顯示影像的情況下，實際顯示了更亮的影像。因此，即使需要顯示黑色時，也出現微光發射。結果，對比度惡化。
在圖54中所示的結構的情況下，TFT 5408的閘極和汲極在輸入訊號電流時連接。也就是，滿足Vgs＝Vds。在普通的電晶體中，在滿足Vgs＝0的情況下，電流幾乎不流動。然而，電流根據臨界值電壓(Vth)的值流動。例如，當在p通道電晶體的情況下滿足Vth>0時，且當在n通道電晶體的情況下滿足Vth<0時，電流流動。在這種情況下，當滿足Vgs＝Vds時，電晶體工作在線性區，不在飽和區工作。因此，在圖55A中電晶體工作在線性區。因此，倘若電晶體工作在圖55C的飽和區，電流值在圖55A和55C之間改變。
也就是，當滿足Vgs＝Vds時，臨界值電壓(Vth)允許在滿足Vgs＝0時電流流動的電晶體僅工作在線性區；由此，其不能在飽和區工作。
例如，在圖54和圖55A到55E中所示的結構中，TFT 5408在飽和區工作。因此，如圖58所示，當EL元件5411的電壓－電流特性5701a由於惡化而移位時，工作點僅從工作點5705a改變到工作點5705b。也就是，即使施加到EL元件5411的電壓或TFT 5408的汲極－源極電壓改變，流到EL元件5411的電流也不改變。從而，可以降低EL元件5411的影像燒傷(image burn－in)。
在專利文獻6中說明的結構的情況下，EL元件和驅動電晶體的連接點的電壓和顯示輸入到顯示裝置的像素的亮度的控制電壓相比較。因此，當EL元件的電壓－電流特性移位時，流到EL元件5411的電流改變。也就是，產生EL元件5411的影像燒傷。
在專利文獻5中說明的結構的情況下，在電流特性方面，電晶體M7和電晶體M9需要相等。如果電流特性不同，流到發光元件(EL)的電流也不同。同樣，在電流特性方面，電晶體M8和電晶體M11，與電晶體M10和電晶體M12需要相等。由此，在很多電晶體中電流特性需要相等。如果電流特性不相等，流到EL元件的電流就不同。因此，產生了很多問題，例如製造產量降低，高成本、電路佈局面積大和功耗增加。
考慮到上述問題，本發明提供一種半導體裝置，其能夠降低電晶體特性變化的影響，即使在負載的電壓－電流特性變化時也能提供預定的電流，並且即使訊號電流量很小時，也可以充分地提高訊號的寫速度。
在本發明的半導體裝置中，電流－電壓轉換元件和電晶體串聯連接；並且放大器電路檢測當電流流到電流－電壓轉換元件時施加的電壓，並根據該電壓設定電晶體的閘極－源極電壓。
本發明的半導體裝置的第一結構是：包括電流－電壓轉換元件、電晶體和放大器電路；電流－電壓轉換元件連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；放大器電路的第一輸入端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；預定的電位輸入到放大器電路的第二輸入端子；放大器電路的輸出端子連接到電晶體的閘極；並且放大器電路控制電晶體的閘極端子的電位，以使放大器電路的第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括用電晶體來控制提供到負載的電流的電路，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個連接到電流－電壓轉換元件；並提供放大器電路，其藉由控制電晶體的閘極端子的電位來控制在電流－電壓轉換元件中產生的電壓，以使電晶體在飽和區工作。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體和放大器電路，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個提供有預定的電位，而源極端子和汲極端子中的另一個連接到電流－電壓轉換元件；該放大器電路的第一輸入端子連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，第二輸入端子提供有預定的電位，且輸出端子連接到電晶體的閘極端子。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體和放大器電路，其中在該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個和閘極端子之間提供有電容器，且該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個連接到電流－電壓轉換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，其第二輸入端子提供有預定的電位，且輸出端子連接到電晶體的閘極端子。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體、放大器電路和電容器；電晶體的源極端子和汲極端子中的一個提供有預定的電位，且源極端子和汲極端子中的另一個連接到電流－電壓轉換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，第二輸入端子提供有預定的電位，且輸出端子連接到電晶體的閘極端子；電容器的一個電極連接到電晶體的閘極端子且另一個電極提供有預定的電位。
本發明的一個模式是具有上述結構的半導體裝置，其中電晶體為n通道電晶體。
本發明的一個模式是具有上述結構的半導體裝置，其中電晶體為p通道電晶體。
本發明的半導體裝置的第二結構是：包括電流－電壓轉換元件、電晶體和放大器電路；該電流－電壓轉換元件連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；預定的電位施加到電晶體的閘極端子；放大器電路的第一輸入端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；放大器電路的第二輸入端子連接到電晶體的閘極端子；放大器電路的輸出端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個；且放大器電路控制電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個的電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。
在下文中，具體地說明本發明的半導體裝置的第二結構。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括用電晶體來控制提供給負載的電流的電路。在該半導體裝置中，電晶體的源極端子和汲極端子中的一個連接到電流－電壓轉換元件；並提供放大器電路，其藉由控制電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個的電位來控制在電流－電壓轉換元件中產生的電壓，以使電晶體在飽和區工作。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體和放大器電路，電晶體的源極端子和汲極端子中的一個連接到電流－電壓轉換元件且閘極端子提供有預定的電位；放大器電路的第一輸入端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的一個，第二輸入端子連接到電晶體的閘極端子，且輸出端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體和放大器電路，電晶體的閘極端子與源極端子和汲極端子中的一個之間提供有電容器，其源極端子和汲極端子中的另一個連接到電流－電壓轉換元件；放大器電路的第一輸入端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，第二輸入端子連接到電晶體的閘極端子，且輸出端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的一個。
本發明的一個模式是一種半導體裝置，其包括電晶體、放大器電路和電容器，電晶體的源極端子和汲極端子中的一個連接到電流－電壓轉換元件，其閘極端子提供有預定的電位；放大器電路的第一輸入端子連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個，第二輸入端子連接到電晶體的閘極端子，且輸出端子連接到電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個；電容器的一個電極連接到電晶體的閘極端子，且另一個電極提供有預定的電位。
本發明的一個模式是具有上述結構的半導體裝置，其中電晶體為n通道電晶體。
本發明的一個模式是具有上述結構的半導體裝置，其中電晶體為p通道電晶體。
注意，不同的模式可以應用到用於本說明書的開關，只要其能控制電流流動，由此可以應用電開關、機械開關等。其可以是電晶體、二極體或用它們構成的邏輯電路。因此，在利用電晶體作為開關的情況下，沒有具體地限制其極性(導電性)。然而，當截止電流較佳為小時，較佳的使用具有更小的截止電流極性的電晶體。例如，具有LDD區或多閘極結構的電晶體具有小截止電流。此外，在當成開關的電晶體的源極端子的電位靠近低電位側電源(Vss，GND，0V等)時，希望使用n通道電晶體，而在源極端子的電位靠近高電位側電源(Vdd等)時，使用p－通道電晶體。由於這可以增加電晶體的閘極－源極電壓的絕對值，所以有助於電晶體有效地作為開關。注意，藉由利用n通道和p通道電晶體，也可以應用CMOS開關。
在本發明中，“連接”意思是“電連接”。因此，在預定的連接中可以提供其他元件、開關等。
注意，不同的模式可以應用到顯示元件。例如，可以使用藉由電磁效應改變其對比度的顯示媒體，例如EL元件(有機EL元件、無機EL元件或包含有機材料和無機材料的EL元件)、電子放電元件、液晶元件或電子墨。注意利用EL元件的顯示裝置包括EL顯示器；利用電子放電元件的顯示裝置包括場發射顯示器(FED)、SED型平板顯示器(平面傳導電子發射顯示器)等；利用液晶元件的顯示裝置包括液晶顯示器；並且利用電子墨的顯示裝置包括電子紙。
注意，沒有限制適用於本發明的電晶體的類型。從而，下面的電晶體適用於本發明：利用由非晶矽和多晶矽代表的非單晶半導體膜的薄膜電晶體(TFT)；利用半導體基板或SOI基板形成的MOS電晶體；接面電晶體；雙極電晶體；利用有機半導體或碳奈米管的電晶體；和其他電晶體。沒有限制其上提供電晶體的基板的類型；因此，電晶體可以提供在單晶基板、SOI基板、玻璃基板、塑膠基板等上。
注意，任何類型的電晶體可以使用和形成在任何基板上，作為本發明的電晶體。因此，可以在玻璃基板、塑膠基板、單晶基板、SOI基板或任何其他基板上形成所有電路。可選地，可以在某個基板上形成部分電路，而在其他基板上形成另一部分電路。也就是，所有的電路不需要形成在同一基板上。例如，一部分電路可以利用TFT形成在玻璃基板上，而另一部分電路可以形成在單晶基板上，成為可以藉由COG(玻璃上晶片)提供在玻璃基板上的IC晶片。可選地，該IC晶片可以利用TAB(帶自動粘合)或印刷基板連接到玻璃基板。
注意，在本說明書中，一個像素對應影像的最小單元。因此，在由R(紅)、G(綠)和B(藍)彩色元件形成的全色顯示裝置的情況下，由一點R色元件、一點G色元件和一點B色元件形成一個像素。
注意，在本說明書中，像素以矩陣排列的情況對應於以縱向條和橫向條彼此交叉的柵格圖案排列像素的情況，並對應於在利用三色元件(例如，RGB)進行全色顯示時以稱為德耳塔(△)圖案排列三色元件的點的情況。此外，根據彩色元件的點，發光區的尺寸可以不同。
注意，電晶體是至少具有三個端子的元件，三個端子包括閘極、汲區和源區。在汲區和源區之間提供通道形成區。這裏，很難確定源區或汲區，因為它們依賴於電晶體的結構、工作條件等。因此，在本實施例模式中，每個當成源極的區域和當成汲極的區域可以稱為第一端子或第二端子。
注意，在本說明書中，半導體裝置對應於包括具有半導體元件(電晶體、二極體等)的電路的裝置。此外，顯示裝置可以不僅包括顯示面板的主體，還包括撓性印刷電路(FPC)或印刷線路板(PWB)；在顯示板的主體中，多個包括顯示元件的像素和用來驅動像素的週邊驅動電路形成在基板上。發光裝置具體對應於利用自發光顯示元件的顯示裝置。
本發明的半導體裝置可以減少電晶體特性變化的影響，即使負載的電壓－電流特性改變也可提供預定的電流，並且即使在訊號電流量小的情況下也能提高訊號寫速度。
雖然將參考附圖以實施例模式和實施例的方式全面地說明本發明，但是要理解，對本領域的技術人員來說各種改變和修改將是顯而易見的。因此，除非這些改變和修改偏離了本發明的精神和範圍，否則它們應該被解釋為包含於其中。
[實施例模式1]
本發明的基本原理可以應用到由能夠藉由流過其的電流值控制發光亮度的發光元件形成像素的顯示裝置。作為典型的發光元件，於此提出了EL元件。
此外，本發明不僅可以應用到具有例如EL元件的發光元件的像素，也可以應用到具有電流源的各種類比電路。在本實施例模式中，說明本發明的原理。
首先，在圖1中顯示基於本發明的基本原理的半導體裝置的基本結構。該半導體裝置包括電晶體101、電容器102、電流－電壓轉換元件103和放大器電路104。注意，電晶體101是n通道電晶體。
電晶體101的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線105，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由電流－電壓轉換元件103連接到接線107，和其閘極端子藉由電容器102連接到接線106。高電源電位Vdd提供給接線107，而低電源電位Vss提供給接線105和106。注意，滿足Vdd>Vss。
注意，僅需要電容器102來保持電晶體101的閘極－源極電壓。換句話說，當連接到作為電晶體101的源極端子的第一端子的接線105的電位不變時，電容器102僅需要來保持電晶體101的閘極電位。因此，當電容器102能夠保持電晶體101的閘極電位時，提供到接線106的電位沒有限制。提供到接線105和106的電位可以相同；由此，接線105和106可以是連續的接線，而不是單獨的接線。注意，由於提供電容器102用來保持電晶體101的閘極電位，所以當電容器102可以被電晶體101的閘極電容代替時，就不必提供電容器102。
放大器電路104的第一輸入端子連接到電晶體101的第二端子和電流－電壓轉換元件103之間的接線，第二輸入端子連接到接線108，且其輸出端子連接到電晶體101的閘極端子。注意，預定的電位提供到接線108。此外，電晶體101的第二端子和電流－電壓轉換元件103之間的接線與放大器電路104的第一輸入端子的連接點是節點109。
隨後，對操作進行說明。放大器電路104的第一輸入端子檢測電流－電壓轉換元件103的電壓。換句話說，節點109的電位輸入到放大器電路104的第一輸入端子。此外，放大器電路104從輸出端子輸出電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。換句話說，放大器電路104控制電晶體101的閘極電位，以使節點109和接線108具有預定的電位差。注意，預定的電位差包括0V的情況。
由此，電晶體101可以獲得使節點109具有所希望電位的閘極電位。使得節點109具有所希望的電位，由此施加到電流－電壓轉換元件103的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對於施加到電流－電壓轉換元件103的所希望電壓的電流Idata流入電流－電壓轉換元件103。此外，電流Idata還流入電晶體101。電晶體101具有提供Idata所需的閘極－源極電壓。
在這種情況下，電晶體101具有用來提供Idata的適當電位的閘極－源極電壓，而不依賴於電流特性(例如遷移率和臨界值電壓)或尺寸(閘極寬度和閘極長度)。因此，電流Idata可以施加到電晶體101，即使半導體裝置中分別對應於電晶體101的電晶體的電流特性或尺寸不同。因此，電晶體101可以作為電流源，並向不同的負載(其他電晶體、像素、訊號線驅動電路等)提供電流。
注意，電晶體(這裏為了簡化為n通道電晶體)的工作區通常可以分為線性區域和飽和區。當汲極－源極電壓為Vds、閘極－源極電壓為Vgs以及臨界值電壓為Vth時，線性區域和飽和區之間的介面是滿足(Vgs－Vth)＝Vds時的介面。在滿足(Vgs－Vth)>Vds的情況下，電晶體在線性區域工作，並且電流值根據Vds和Vgs的電位確定。另一方面，在滿足(Vgs－Vth)<Vds的情況下，電晶體在飽和區工作，並且理論上，即使Vds改變，電流值也幾乎不改變。也就是，電流僅藉由Vgs的電位確定。
因此，根據電晶體101的汲極－源極電壓Vds、閘極－源極電壓Vgs和臨界值電壓Vth，確定電晶體101工作的一個區域。也就是，在滿足(Vgs－Vth)<Vds的情況下，電晶體101在飽和區工作。在該飽和區，即使在理想情況下Vds改變，流過電晶體的電流值也幾乎不改變。因此，即使在電流Idata流向電晶體101、即在進行設定操作的情況下，和從電晶體101向負載提供電流的情況下之間Vds改變，流過電晶體101的電流值也不改變。
然而，即使電晶體在飽和區工作，由於捲縮效應也可能改變電流值。在這種情況下，可以藉由控制放大器電路104的第二輸入端子的電位來控制節點109的電位，即電晶體101的第二端子(在這種情況下為汲極端子)的電位；因此，可以降低捲縮效應。
例如，藉由根據電流Idata的量適當地控制放大器電路104的第二輸入端子的電位，在進行設定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負載的電壓－電流特性由於退化等而改變的情況下，藉由適當地控制輸入到放大器電路104的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當的電流量。由此，在負載為EL元件等的情況下，可以防止影像燒傷。
注意，放大器電路104具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以使電晶體101的閘極端子迅速具有所希望的電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，也可以使得電晶體101的閘極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止訊號的寫缺陷。
放大器電路104具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差並對其進－行放大以使輸出的功能。在圖1中，放大器電路104的第一輸入端子和電晶體101的第二端子(在這種情況下為汲極端子)連接，放大器電路104的輸出端子和電晶體101的閘極端子連接。當電晶體101的閘極電位改變時，電晶體101的汲極電位也改變，由此放大器電路104的第一輸入端子的電位也改變。當電晶體101的汲極電位改變時，放大器電路104的第一輸入端子也改變，這也改變了放大器電路104的輸出電位。另外，電晶體101的閘極電位也改變了。也就是，形成了反饋電路。因此，藉由前述的反饋操作，從放大器電路104輸出穩定每個端子的狀態的電位。
也就是說，在圖1中，從放大器電路104向電晶體101的閘極端子輸出穩定電晶體101的第二端子(這裏為汲極端子)的電位的電位。在這時可以藉由提供給接線108的電位來控制電晶體101的汲極電位。因此，藉由施加到接線108的電位可以控制施加到電流－電壓轉換元件103的電壓。換句話說，可以控制施加到電晶體101的電流Idata。
如上所述，藉由利用包括放大器電路104的反饋電路，可以設定用來向電晶體101提供所希望電流的閘極電位。這時，由於使用放大器電路104，所以可以快速地完成電晶體101閘極電位的設定；由此，可以用短時間結束寫入。然後，設定了的電晶體101可以當成電流源電路並向各種負載提供電流。
注意，電流－電壓轉換元件103可以是當施加電流時，在其端子之間產生電壓的元件，由此可以應用電阻元件、整流元件等。圖3顯示將電阻元件應用到電流－電壓轉換元件103的情況。在圖3中的半導體裝置中，電阻元件303對應於圖1中的電流－電壓轉換元件103。同時，圖4A和4B每個都顯示將二極體連接的電晶體作為整流元件應用到圖1中的半導體裝置的電流－電壓轉換元件103的情況。圖4A中半導體裝置的電晶體401和圖4B中半導體裝置的電晶體402每個都對應於圖1中的電流－電壓轉換元件103。p通道電晶體401的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線107，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到電晶體101的閘極端子和第二端子。n通道電晶體402的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到電晶體101的第二端子，且第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到閘極端子和接線107。
注意，在圖1中，n通道電晶體當成設定閘極－源極電壓的電晶體；然而，本發明並不限於此。圖12顯示在應用p通道電晶體情況下的結構。
圖12中顯示的半導體裝置包括電晶體1201、電容器1202、電流－電壓轉換元件1203和放大器電路1204。注意，電晶體1201是p通道電晶體。
電晶體1201的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線1205，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)經由電流－電壓轉換元件1203連接到接線1207，且其閘極端子經由電容器1202連接到接線1206。注意，低電源電位Vss提供給接線1207，而高電源電位Vdd提供給接線1205和1206。這裏，滿足Vss<Vdd。
注意，僅需要電容器1202保持電晶體1201的閘極－源極電壓。換句話說，當連接到作為電晶體1201的源極端子的第一端子的接線1205的電位不變時，電容器1202僅需要保持電晶體1201的閘極電位。因此，當電容器1202能夠保持電晶體1201的閘極電位時，提供到接線1206的電位沒有限制。提供到接線1205和1206的電位可以相同；由此，接線1205和1206可以是連續的接線，而不是單獨的接線。注意，由於提供電容器1202是用來保持電晶體1201的閘極電位，所以當電容器1202可以被電晶體1201的閘極電容代替時，就不必提供電容器1202。
放大器電路1204的第一輸入端子連接到電晶體1201的第二端子和電流－電壓轉換元件1203之間的接線，第二輸入端子連接到接線1208，且其輸出端子連接到電晶體1201的閘極端子。注意，預定的電位提供到接線1208。此外，電晶體1201的第二端子和電流－電壓轉換元件1203之間的接線和放大器電路1204的第一輸入端子的交叉點是節點1209。
隨後，簡要地說明操作。放大器電路1204的第一輸入端子檢測電流－電壓轉換元件1203的電壓。換句話說，節點1209的電位輸入到放大器電路1204的第一輸入端子。此外，放大器電路1204從輸出端子輸出電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。換句話說，放大器電路1204控制電晶體1201的閘極電位，以使節點1209的電位和提供給接線1208的電位之間的差為預定的電位差。注意，預定的電位差包括0V的情況。
由此，電晶體1201可以獲得使節點1209具有所希望電位的閘極電位。使得節點1209具有所希望的電位，由此施加到電流－電壓轉換元件1203的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對於施加到電流－電壓轉換元件1203的所希望電壓的電流Idata流入電流－電壓轉換元件1203。此外，電流Idata還流入電晶體1201。電晶體1201具有提供Idata所需的閘極－源極電壓。
在這種情況下，電晶體1201具有用來提供Idata的適當電位的閘極－源極電壓，而不依賴於電晶體1201的電流特性(例如遷移率和臨界值電壓)或尺寸(閘極寬度和閘極長度)。因此，電流Idata可以施加到電晶體1201，即使半導體裝置中分別對應於電晶體1201的電晶體的電流特性或尺寸不同。因此，電晶體1201可以作為電流源，並向不同的負載(其他電晶體、像素、訊號線驅動電路等)提供電流。
此外，當電流Idata流到電晶體1201時，也就是，即使在進行設定操作的情況和在從電晶體1201向負載提供電流的情況之間Vds改變，流過電晶體1201的電流值也不改變。然而，即使電晶體在飽和區工作，由於捲縮效應也可能改變電流值。在這種情況下，可以藉由控制放大器電路1204的第二輸入端子的電位來控制節點1209的電位，即電晶體1201的第二端子(在這裏為汲極端子)的電位；因此，可以降低捲縮效應。
例如，藉由根據電流Idata的量適當地控制放大器電路104的第二輸入端子的電位，在進行設定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負載的電壓電流特性由於退化等而改變的情況下，藉由適當地控制輸入到放大器電路1204的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當的電流量。由此，在負載為EL元件等的情況下，可以防止影像燒傷。
注意，放大器電路1204具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以使電晶體1201的閘極端子迅速具有所希望的電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得電晶體1201的閘極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止訊號的寫缺陷。
放大器電路1204具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差並對其進行放大以使輸出的功能。在圖12中，放大器電路1204的第一輸入端子和電晶體1201的第二端子(在這種情況下為汲極端子)連接，放大器電路1204的輸出端子和電晶體1201的閘極端子連接。當電晶體1201的閘極電位改變時，電晶體1201的汲極電位也改變，由此，放大器電路1204的第一輸入端子的電位也改變。當電晶體1201的汲極電位改變時，放大器電路1204的第一輸入端子也改變，這也改變了放大器電路1204的輸出電位。另外，電晶體1201的閘極電位也改變了。也就是，形成了反饋電路。因此，藉由前述的反饋操作，從放大器電路1204輸出穩定每個端子的狀態的電位。
也就是說，在圖12中，從放大器電路1204向電晶體1201的閘極端子輸出穩定電晶體1201的汲極端子的電位的電位。在這時可以藉由提供給接線1208的電位來控制電晶體1201的汲極電位。因此，藉由施加到接線1208的電位可以控制施加到電流－電壓轉換元件1203的電壓。換句話說，可以控制施加到電晶體1201的電流Idata。
如上所述，藉由利用包括放大器電路1204的反饋電路，可以設定用來向電晶體1201提供所希望電流的閘極電位。這時，由於使用放大器電路1204，所以可以快速地完成電晶體1201閘極電位的設定；由此，可以用短時間結束寫入。然後，設定了的電晶體1201可以當成電流源並向各種負載提供電流。
[實施例模式2]
在實施例模式1中，藉由檢測串聯連接到電流－電壓轉換元件的電晶體的汲極電位和藉由放大器電路設定該電晶體的汲極電位，來控制流過電晶體的電流。在本實施例模式中，說明藉由檢測串聯連接到電流－電壓轉換元件的電晶體的汲極電位和藉由放大器電路設定該電晶體的源極電位來控制流過電晶體的電流的結構。
圖20中顯示的半導體裝置包括電晶體2001、電容器2002、電流－電壓轉換元件2003和放大器電路2004。注意，電晶體2001是n通道電晶體。
電晶體2001的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到放大器電路2004的輸出端子，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由電流－電壓轉換元件2003連接到接線2005，且其閘極端子連接到接線2007。而且，電晶體2001的閘極端子連接到放大器電路2004的第二輸入端子，也藉由電容器2002連接到接線2006。此外，放大器電路2004的第一端子連接到電晶體2001的第二端子和電流－電壓轉換元件2003之間的接線。電晶體2001的第二端子和電流－電壓轉換元件2003之間的接線與放大器電路2004的第一輸入端子的交叉點是節點2008。高電源電位Vdd提供給接線2005，低電源電位Vss提供給接線2006，且預定的電位提供給接線2007。這裏，滿足Vss<Vdd。
注意，僅需要電容器2002保持電晶體2001的閘極－源極電壓。換句話說，當放大器電路2004的輸出持續提供到作為電晶體2001的源極端子的第一端子時，電容器2002僅需要保持電晶體2001的閘極電位。因此，由於僅需要電容器2002保持電晶體2001的閘極電位，所以提供到接線2006的電位沒有限制。注意，當電容器2002可以被電晶體2001的閘極電容代替時，就不必提供電容器2002。
隨後，簡要地說明操作。放大器電路2004的第一輸入端子檢測電流－電壓轉換元件2003的電壓。換句話說，節點2008的電位輸入到放大器電路2004的第一輸入端子。此外，放大器電路2004從輸出端子輸出電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。換句話說，放大器電路2004控制電晶體2001的源極電位，以使節點2008的電位和提供給接線2007的電位之間的差為預定的電位差。
由此，電晶體2001可以獲得使節點2008具有所希望電位的源極電位。使得節點2008具有所希望的電位，由此施加到電流－電壓轉換元件2003的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對於施加到電流－電壓轉換元件2003的所希望電壓的電流Idata流入電流－電壓轉換元件2003。此外，電流Idata還流入電晶體2001。電晶體2001具有提供Idata所需的閘極－源極電壓。
在這種情況下，電晶體2001具有用來提供Idata的適當電位的閘極－源極電壓，而不依賴於電晶體2001的電流特性(例如遷移率和臨界值電壓)或尺寸(閘極寬度和閘極長度)。因此，電晶體2001可以施加電流Idata，即使半導體裝置中分別對應於電晶體2001的電晶體的電流特性或尺寸不同。因此，電晶體2001可以作為電流源，並向不同的負載(其他電晶體、像素、訊號線驅動電路等)提供電流。
此外，當電流Idata流到電晶體2001時，也就是，即使在進行設定操作的情況和在從電晶體2001向負載提供電流的情況之間Vds改變，流過電晶體2001的電流－值也不改變。然而，即使電晶體在飽和區工作，由於捲縮效應也可能改變電流值。在這種情況下，可以藉由控制放大器電路2004的第二輸入端子的電位來控制節點2008的電位，即電晶體2001的第二端子的電位；因此，可以降低捲縮效應。
例如，藉由根據電流Idata的量適當地控制放大器電路2004的第二輸入端子的電位，在進行設定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負載的電壓－電流特性由於退化等而改變的情況下，藉由適當地控制輸入到放大器電路2004的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當的電流量。由此，在負載為EL元件等的情況下，可以防止影像燒傷。
注意放大器電路2004具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以快速地設定電晶體2001的源極電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得電晶體2001的源極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止訊號的寫缺陷。
放大器電路2004具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差並對其進行放大以使輸出的功能。在圖20中，放大器電路2004的第一輸入端子和電晶體2001的第二端子(在這種情況下為汲極端子)連接，放大器電路2004的輸出端子和電晶體2001的第一端子(在這種情況下為源極端子)連接。當電晶體2001的汲極電位改變時，放大器電路2004的第一輸入端子的電位也改變，由此放大器電路2004的輸出電位也改變，且電晶體2001的源極電位也改變。當電晶體2001的源極電位改變時，其汲極電位也改變。也就是，形成了反饋電路。因此，藉－由前述的反饋操作，從放大器電路2004輸出穩定每個端子的狀態的電位。
也就是說。在圖20中，從放大器電路2004向電晶體2001的源極端子輸出穩定電晶體2001的汲極端子的電位的電位。在這時可以藉由提供給接線2007的電位來控制電晶體2001的汲極電位。因此，藉由施加到接線2007的電位可以控制施加到電流－電壓轉換元件2003的電壓。換句話說，可以控制施加到電晶體2001的電流Idata。
如上所述，藉由利用包括放大器電路2004的反饋電路，可以設定用來向電晶體2001提供所希望電流的源極電位。這時，由於使用放大器電路2004，所以可以快速地完成電晶體2001源極電位的設定；由此可以用短時間結束寫入。然後，設定了的電晶體2001可以當成電流源電路並向各種負載提供電流。
注意在圖20中，n通道電晶體當成電晶體；然而，p通道電晶體可以應用為本實施例模式中說明的半導體裝置。圖24顯示那種情況的結構。
圖24顯示的半導體裝置包括電晶體2401、電容器2402、電流－電壓轉換元件2403和放大器電路2404。注意，電晶體2401是p通道電晶體。
電晶體2401的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到放大器電路2404的輸出端子，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由電流－電壓轉換元件2403連接到接線2405，且其閘極端子連接到接線2407。而且，電晶體2401的閘極端子連接到放大器電路2404的第二輸入端子，也藉由電容器2402連接到接線2406。此外，放大器電路2404的第一端子連接到電晶體2401的第二端子和電流－電壓轉換元件2403之間的接線。注意預定的電位提供到接線2407。電晶體2401的第二端子和電流－電壓轉換元件2403之間的接線與放大器電路2404的第一輸入端子的交叉點是節點2408。低電源電位Vss提供給接線2405，高電源電位Vdd提供給接線2406，且預定的電位提供給接線2407。這裏，滿足Vss<Vdd。
注意僅需要電容器2402保持電晶體2401的閘極－源極電壓。換句話說，當放大器電路2404的輸出持續提供到作為電晶體2401的源極端子的第一端子時，電容器2402僅需要保持電晶體2401的閘極電位。因此，由於僅需要電容器2402保持電晶體2401的閘極電位，所以提供到接線2406的電位沒有限制。注意，當電容器2402可以被電晶體2401的閘極電容代替時，就不必提供電容器2402。
隨後，簡要地說明操作。放大器電路2404的第一輸入端子檢測電流－電壓轉換元件2403的電壓。換句話說，節點2408的電位輸入到放大器電路2404的第一輸入端子。然後，放大器電路2404從輸出端子輸出電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位.差。換句話說，放大器電路2404控制電晶體2401的源極電位，以使節點2408的電位和提供給接線2407的電位之間的差為預定的電位－差。
由此，電晶體2401可以獲得使節點2408具有所希望電位的源極電位。使得節點2408具有所希望的電位，由此施加到電流－電壓轉換元件2403的電壓可以是所希望的電壓。在這種情況下，相對於施加到電流－電壓轉換元件2403的所希望電壓的電流Idata流入電流－電壓轉換元件2403。此外，電流Idata還流入電晶體2401。電晶體2401具有提供Idata所需的閘極－源極電壓。
在這種情況下，電晶體2401具有用來提供Idata的適當電位的閘極－源極電壓，而不依賴於電流特性(例如遷移率和臨界值電壓)或尺寸(閘極寬度和閘極長度)。因此，電晶體2401可以施加電流Idata，即使半導體裝置中對應於電晶體2401的電晶體的電流特性或尺寸不同。因此，電晶體2401可以作為電流源，並向不同的負載(其他電晶體、像素、訊號線驅動電路等)提供電流。
此外，當電流Idata流到電晶體2401時，也就是，即使在進行設定操作的情況和在從電晶體2401向負載提供電流的情況之間Vds改變，流過電晶體2401的電流值也不改變。然而，即使電晶體在飽和區工作，由於捲縮效應也可能改變電流值。在這種情況下，可以藉由控制放大器電路2404的第二輸入端子的電位來控制節點2408的電位，即電晶體2401的第二端子(這裏為汲極端子)的電位；因此，可以降低捲縮效應。
例如，藉由根據電流Idata的量適當地控制放大器電路2404的第二輸入端子的電位，在進行設定操作的情況和進行輸出操作的情況之間，Vds可以近似相等。
即使在負載的電壓－電流特性由於退化等而改變的情況下，藉由適當地控制輸入到放大器電路2404的第二輸入端子的電位，可以使得在進行設定操作情況下的Vds與在進行輸出操作的情況下的Vds近似相等。因此，可以提供適當的電流量。由此，在負載為EL元件等的情況下，可以防止影像燒傷。
注意放大器電路2404具有低輸出阻抗。因此，其可以提供大量電流。由此，這可以快速地設定電晶體2401的源極電位。也就是，增加了電流Idata的寫速度，其可以完成快速寫。此外，即使電流Idata的量小，可以使得電晶體2401的源極端子迅速地具有所希望的電位；因此，可以防止訊號的寫缺陷。
放大器電路2404具有檢測第一輸入端子和第二輸入端子之間的電位差並對其進行放大以使輸出的功能。在圖24中，放大器電路2404的第二輸入端子和電晶體2401的第二端子(在這種情況下為汲極端子)連接，且放大器電路2404的輸出端子和電晶體2401的第一端子(在這種情況下為源極端子)連接。當電晶體2401的汲極電位改變時，放大器電路2404的第一輸入端子的電位也改變，由此，放大器電路2404的輸出電位也改變，且電晶體2401的源極電位也改變。當電晶體2401的源極電位改變時，其汲極電位也改變。也就是，形成了反饋電路。因此，藉由前述的反饋操作，從放大器電路2404輸出穩定每個端子的狀態的電位。
也就是說，在圖24中，從放大器電路2404向電晶體2401的源極端子輸出穩定電晶體2401的汲極端子的電位的電位。在這時可以藉由提供給接線2407的電位來控制電晶體2401的汲極電位。因此，藉由施加到接線2407的電位可以控制施加到電流－電壓轉換元件2403的電壓。換句話說，可以控制施加到電晶體2401的電流Idata。
如上所述，藉由利用包括放大器電路2404的反饋電路，可以設定用來向電晶體2401提供所希望電流的源極電位。這時，由於使用放大器電路2404，所以可以快速地完成電晶體2401源極電位的設定；由此可以用短時間結束寫入。然後，設定了的電晶體2401可以當成電流源電路並向各種負載提供電流。
[實施例模式3]
在本實施例模式中，說明能夠應用為實施例模式1和2中說明的半導體裝置的放大器電路的結構。運算放大器或差分放大器電路可以當成放大器電路。此外，電壓反饋運算放大器或電流反饋運算放大器可以當成放大器電路。可選地，可以使用另外提供有各種校正電路例如相位補償電路的運算放大器電路。注意，在本實施例模式中說明的放大器電路可以用於後面說明的其他實施例模式。
注意，運算放大器電路通常這樣操作，使得非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位彼此相等；然而，由於在某些情況下特性等方面的變化導致非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位不相同。也就是，在某些情況下產生偏移電壓。在那些情況中，與普通的運算放大器類似，可以將非反相輸入端子的電位和反相輸入端子的電位控制成相等以使用於工作。然而，在本實施例模式中，可以控制運算放大器在飽和區工作。因此，在運算放大器中可以產生偏移電壓，並且只要電晶體可以在飽和區工作，不同的偏移電壓不影響半導體裝置的工作。由此，即使利用電流特性顯著不同的電晶體形成運算放大器，半導體裝置仍可以正常地工作。
首先，說明可以應用為實施例模式1中說明的半導體裝置的放大器電路的結構。圖2顯示將運算放大器應用為圖1的半導體裝置的放大器電路104的情況。也就是，運算放大器201當成圖1中的放大器電路104。運算放大器201具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應於放大器電路104的第一輸入端子。反相輸入端子對應於放大器電路104的第二輸入端子。輸出端子對應於放大器電路104的輸出端子。
運算放大器201放大非反相輸入端子與反相輸入端子之間的電位差，從輸出端子輸出電壓。換句話說，在節點109的電位，即運算放大器201的非反相輸入端子的電位高於提供給接線108的電位，即運算放大器201的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器201的輸出電壓為正電壓。當藉由來自運算放大器201的輸出使電晶體101具有更高的閘極電位，並且流過電晶體101的電流量增大時，節點109具有更低的電位。此外，運算放大器201的非反相輸入端子也具有更低的電位。因而，降低了運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。然後，運算放大器201具有更小的輸出電壓絕對值。
換句話說，在節點109的電位，即運算放大器201的非反相輸入端子的電位低於提供給接線108的電位，即運算放大器201的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器201的輸出電壓為負電壓。當藉由來自運算放大器201的輸出使電晶體101具有更低的閘極電位，並且流過電晶體101的電流量減小時，節點109具有更高的電位。此外，運算放大器201的非反相輸入端子也具有更高的電位。因而，減少了運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。於是，運算放大器201具有更小的輸出電壓絕對值。
由此，運算放大器201的第一輸入端子和第二輸入端子具有特定的電位差，由此穩定了節點109的電位。注意特定的電位差包括0V的情況，也就是，運算放大器201的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差近似為0V的所謂的假想短路狀態。在這種結構中，運算放大器201以負反饋佈置連接。
接下來，圖13顯示將運算放大器應用為圖12的半導體裝置的放大器電路1204的情況。也就是，運算放大器1301當成圖12中的放大器電路1204。運算放大器1301具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應於放大器電路1204的第一輸入端子。反相輸入端子對應於放大器電路1204的第二輸入端子。輸出端子對應於放大器電路1204的輸出端子。
運算放大器1301放大非反相輸入端子與反相輸入端子之間的電位差，從輸出端子輸出電壓。換句話說，在節點1209的電位、即運算放大器1301的非反相輸入端子的電位高於提供給接線1208的電位、即運算放大器1301的反相輸入端子的電位的情況下，運算放大器1301的輸出電壓為正電壓。當藉由來自運算放大器1301的輸出使電晶體1201具有更高的閘極電位，並且流過電晶體1201的電流量增大時，節點1209具有更低的電位。此外，運算放大器1301的非反相輸入端子也具有更低的電位。因而，降低了運算放大器1301的非反相輸入端子和反相輸入端子之間的電位差。然後，運算放大器1301具有更低的輸出電壓電位。由此，穩定了節點1209的電位，以使運算放大器1301的第一輸入端子和第二輸入端子具有特定的電位差。在這種結構中，運算放大器1301以負反饋佈置連接。
接下來，圖11顯示將差分放大器電路應用為圖1的半導體裝置的放大器電路104的情況。也就是，運算放大器1101當成圖1中的放大器電路104。該差分放大器電路1101包括第一電晶體1102、第二電晶體1103、第三電晶體1104和第四電晶體1105。
第一電晶體1102的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線1107，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到第三電晶體1104的第二端子(源極端子和汲極端子中的一個)，且閘極端子在節點109連接到電晶體101的第二端子。
第二電晶體1103的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線1107，第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到第四電晶體1105的第二端子(源極端子和汲極端子中的一個)，且閘極端子連接到接線108。
第三電晶體1104的閘極端子連接到第三電晶體1104的第二端子和第四電晶體1105的閘極端子，第三電晶體1104的第一端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到接線1106。
第四電晶體1105的第一端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到接線1106。第二電晶體1103的第二端子與第四電晶體1105的第二端子連接的節點1108連接到電晶體101的閘極端子。
高電源電位Vdd提供到接線1106，而低電源電位提供到接線1107。第一電晶體1102的閘極端子對應於放大器電路104的第一輸入端子。第二電晶體1103的閘極端子對應於放大器電路104的第二輸入端子。節點1108對應於放大器電路104的輸出端子。
這裏，簡要說明差分放大器電路1101的操作。第三電晶體1104具有彼此連接的第二端子和閘極端子。也就是，第三電晶體1104的第二端子為汲極端子；因此，第三電晶體1104具有彼此連接的汲極端子和閘極端子，並在飽和區工作。此外，第一電晶體1102的閘極－源極電壓由節點109的電位確定，且節點109的電位由第一電晶體1102的閘極－源極電壓的值確定。於是，節點1109的電位也輸入到第四電晶體1105的閘極端子。由此，確定了第四電晶體1105的閘極－源極電壓。此外，第二電晶體1103的閘極－源極電壓由提供給接線108的電位確定。節點108的電位由第四電晶體1105的閘極－源極電壓和第二電晶體1103的閘極－源極電壓的值確定。
這裏，說明第一電晶體1102和第二電晶體1103具有相同的特性，且第三電晶體1104和第四電晶體1105具有相同特性的情況。在這種情況下，當節點109的電位和提供給接線108的電位彼此相等時，節點1109的電位和節點1108的電位彼此相等；而當節點109的電位高於提供給接線108的電位時，節點1109的電位接近接線1107的電位。於是，第四電晶體1105具有更高的閘極－源極電壓的電位，而節點1108的電位接近接線1106的電位。因而，從差分放大器電路1101的輸出端子輸出的電位變高。
於是，電晶體101具有更高的閘極電位；由此，電晶體101具有更高的閘極－源極電壓的電位。也就是，流過電晶體101的電流量增加了。因而，流過電流－電壓轉換元件103的電流量增加了；因此，增加了電流－電壓轉換元件103的電壓降，且節點109的電位變低。
當節點109的電位低於提供給接線108的電位時，節點1109的電位接近接線1106的電位。於是，第四電晶體1105具有更低的閘極－源極電壓電位，且節點1108的電位接近接線1107的電位。因而，從差分放大器電路1101的輸出端子輸出的電位變低。
於是，電晶體101具有更低的閘極電位；由此，電晶體101具有更低的閘極－源極電壓電位。也就是，流過電晶體101的電流量降低了。因而，流過電流－電壓轉換元件103的電流量減小了；因此，減小了電流－電壓轉換元件103的電壓降，且節點109的電位變高。
由此，具有該結構的半導體裝置工作，使得當節點109的電位高於提供給接線108的電位時，節點109具有更低的電位；且當節點109的電位低於提供給接線108的電位時，節點109具有更高的電位。差分放大器電路1101工作，以使節點109的電位和接線108的電位彼此相等。注意，在第一電晶體1102和第二電晶體1103具有不同的特性的情況下，差分放大器電路1101工作，以使節點109和接線108具有預定的電位差。也就是說，在本實施例模式中說明的半導體裝置處於負反饋佈置。
隨後，說明將運算放大器應用為實施例模式2中說明的半導體裝置的放大器電路的情況。
圖21顯示將運算放大器應用為圖20的半導體裝置的放大器電路2004的情況。也就是，運算放大器2101當成圖20中的放大器電路2004。運算放大器2101具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應於放大器電路2004的第二輸入端子。反相輸入端子對應於放大器電路2004的第一輸入端子。輸出端子對應於放大器電路2004的輸出端子。
注意，具有這種結構的半導體裝置工作，使得當節點2008的電位高於提供給接線2007的電位時，節點2008具有更低的電位；且當節點2008的電位低於提供給接線2007的電位時，節點2008具有更高的電位。也就是說，在本實施例模式中說明的半導體裝置處於負反饋佈置。
接下來，圖25顯示將運算放大器應用到圖24中的半導體裝置的放大器電路2404的情況。也就是，運算放大器2501當成圖24中的放大器電路2404。運算放大器2501具有非反相輸入端子、反相輸入端子和輸出端子。非反相輸入端子對應於放大器電路2404的第二輸入端子。反相輸入端子對應於放大器電路2404的第一輸入端子。輸出端子對應於放大器電路2404的輸出端子。
注意，具有這種結構的半導體裝置工作，使得當節點2408的電位高於提供給接線2407的電位時，節點2408具有更低的電位；且當節點2408的電位低於提供給接線2407的電位時，節點2408具有更高的電位。也就是說，在本實施例模式中說明的半導體裝置處於負反饋佈置。
[實施例模式4]
在該實施例模式中，說明了在設定了閘極－源極電壓的電晶體當成電流源向負載提供電流的情況下，實施例模式1到3中說明的半導體裝置的結構。
首先，圖5顯示在利用實施例模式1的圖1中所示的半導體裝置的基本原理的情況下，利用設定了閘極－源極電壓的電晶體作為電流源向負載提供電流的半導體裝置的結構。注意，在圖5的結構中與圖1中的相同的部分用相同的附圖標記表示。
圖5中的半導體裝置，藉由利用設定了閘極－源極電壓的電晶體101作為電流源，可以向負載501提供電流。負載501連接在電晶體101的第二端子和接線505之間。開關502連接在負載501和電晶體101的第二端子之間。開關503連接在電晶體101的第二端子和節點109之間。開關504連接在放大器電路104的輸出端子和電晶體101的閘極端子之間。注意，高電源電位Vdd2施加到接線505。至於高電源電位Vdd2，滿足Vdd2<Vss，且其可以等於或不同於提供給接線107的高電源電位Vdd。因此，接線505可以是與接線107相同的接線。
隨後，參考圖6A和6B說明具有這種結構的半導體裝置的操作。
圖6A顯示具有這種結構的半導體裝置的設定操作。開關503和504導通且開關502斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件103。然後，節點109的電位輸入到放大器電路104的第一輸入端子，且放大器電路104設定電晶體101的閘極端子的電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。由此，確定電晶體101的閘極－源極電壓。也就是，完成訊號電流的寫入。接下來，開關504和503斷開。當開關504處於斷開狀態時，電晶體101的閘極－源極電壓可以保持在電容器102中。由此，電晶體101可以當成電流源。
此外，圖6B顯示具有這種結構的半導體裝置的輸出操作。開關503和504斷開且開關502導通，由此由電晶體101設定的電流可以施加到負載501。
注意，如圖66所示，電晶體6601可以應用到圖5中的開關502，以連接電晶體6601的閘極端子和電晶體101的閘極端子。因而，在輸出操作中，電晶體101和電晶體6601當成多閘極電晶體。因此，可以使在輸出操作中施加給負載501的電流量比在設定操作中設定的電流小。也就是說，可以藉由設定操作中的大電流量設定電晶體的閘極－源極電壓。
接下來，圖14顯示在利用設定了閘極－源極電壓的電晶體作為電流源向負載提供電流的情況下，實施例模式1的圖12中顯示的半導體裝置的結構。注意，在圖14的結構中與圖12中的相同的部分用相同的附圖標記表示。
圖14中的半導體裝置，藉由利用設定了閘極－源極電壓的電晶體1201作為電流源，可以向負載1401提供電流。負載1401連接在電晶體1201的第二端子和接線1405之間。開關1402連接在負載1401和電晶體1201的第二端子之間。開關1403連接在電晶體1201的第二端子和節點1209之間。開關1404連接在放大器電路1204的輸出端子和電晶體1201的閘極端子之間。注意，低電源電位Vss2提供到接線1405。至於低電源電位Vss2，滿足Vss2<Vdd，且其可以等於或不同於提供給接線1207的低電源電位Vss。因此，接線1405可以是與接線1207相同的接線。
隨後，參考圖15A和15B說明具有這種結構的半導體裝置的操作。
圖15A顯示具有這種結構的半導體裝置的設定操作。開關1403和1404導通且開關1402斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件1203。然後，節點1209的電位輸入到放大器電路1204的第一輸入端子，且放大器電路1204設定電晶體1201的閘極端子的電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。由此，確定電晶體1201的閘極－源極電壓。也就是，完成訊號電流的寫入。接下來，開關1404和1403斷開。當開關1404處於斷開狀態時，電晶體1201的閘極－源極電壓可以保持在電容器1202中。由此，電晶體1201可以當成電流源。
此外，圖15B顯示具有這種結構的半導體裝置的輸出操作。開關1403和1404斷開且開關1402導通，由此由電晶體1201設定的電流可以施加到負載1401。
接下來，圖22顯示在利用設定了閘極－源極電壓的電晶體作為電流源向負載提供電流的情況下，實施例模式2的圖20中所示的半導體裝置的結構。注意，在圖22的結構中與圖20中的相同的部分用相同的附圖標記表示。
圖22中的半導體裝置，藉由利用設定了閘極－源極電壓的電晶體2001作為電流源，可以向負載2201提供電流。負載2201連接在電晶體2001的第二端子和接線2207之間。開關2202連接在負載2201和電晶體2001的第二端子之間。開關2205連接在電晶體2001的第二端子和節點2008之間。開關2204連接在放大器電路2004的輸出端子和電晶體2001的第一端子之間。開關2203連接在放大器電路2004的第二輸入端子和電晶體2001的閘極端子之間。電晶體2001的第一端子藉由開關2206連接到接線2208。注意，高電源電位Vdd2提供到接線2207。至於高電源電位Vdd2，滿足Vdd2>Vss，且其可以等於或不同於提供給接線2005的高電源電位Vdd。因此，接線2207可以是與接線2005相同的接線。
隨後，參考圖23A和23B說明具有這種結構的半導體裝置的操作。
圖23A顯示具有這種結構的半導體裝置的設定操作。開關2203、2204和2205導通且開關2202和2206斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件2003。然後，節點2008的電位輸入到放大器電路2004的第一輸入端子，且放大器電路2004設定電晶體2001的源極端子的電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。由此，設定電晶體2001的閘極－源極電壓。也就是，完成訊號電流的寫入。接下來，圖23B顯示具有這種結構的半導體裝置的輸出操作。開關2203、2204和2205斷開。當開關2203處於斷開狀態時，電晶體2001的閘極電位可以保持在電容器2002中。由此，電晶體2001可以當成電流源。開關2202和2206處於導通狀態，由電晶體2001設定的電流可以施加到負載2201。
注意，在接線2006不連接到電晶體2001的源極端子且特定的電位提供到接線2006的情況下，某些情況下，在設定操作(圖23A)和輸出操作(圖23B)之間電晶體2001的源極電位變化。在那種情況下，電晶體2001的閘極－源極電壓也可以變化。當電晶體2001的閘極－源極電壓變化，流過電晶體2001的電流值變化。因此，在設定操作和輸出操作之間電晶體2001的閘極－源極電壓需要相同。為了實現這一點，例如，接線2006可以連接到電晶體2001的源極端子，這樣，即使電晶體2001的源極電位變化，但是由於閘極電位的變化導致閘極－源極電壓相同。
或者，可以控制接線2208的電位，以使與在設定操作中的放大器電路2004的輸出電位相同。例如，接線2208可以連接到電壓跟隨電路等，以控制接線2208的電位。
或者，如圖28所示，在輸出操作中也可以從放大器電路2004提供的電流。
注意如圖67所示，電晶體6701可以應用為圖22中的開關2202，以連接電晶體6701的閘極端子和電晶體2001的閘極端子。因而，在輸出操作中，電晶體2001和電晶體6701當成多閘極電晶體。因此，可以使在輸出操作中施加到負載2201的電流量比在設定操作中設定的電流量小。也就是說，藉由設定操作中的大電流量，可以設定電晶體的閘極－源極電壓。
接下來，圖26顯示在利用設定了閘極－源極電壓的電晶體作為電流源向負載提供電流的情況下，實施例模式2的圖24中所示的半導體裝置的結構。注意，在圖26的結構中與圖24中的相同的部分用相同的附圖標記表示。
圖26中的半導體裝置，藉由利用設定了閘極－源極電壓的電晶體2401作為電流源－，可以向負載2601提供電流。負載2601連接在電晶體2401的第二端子和接線2607之間。開關2602連接在負載2601和電晶體2401的第二端子之間。開關2605連接在電晶體2401的第二端子和節點2408之間。開關2604連接在放大器電路2404的輸出端子和電晶體2401的第一端子之間。開關2603連接在放大器電路2404的第一輸入端子和電晶體2401的閘極端子之間。電晶體2401的第一端子藉由開關2606連接到接線2608。注意，低電源電位Vss2施加到接線2607。至於低電源電位Vss2，滿足Vss2<Vdd，且其可以等於或不同於提供給接線2405的低電源電位Vss。因此，接線2607可以是與接線2405相同的接線。注意，在本實施例模式中，接線2406連接到電晶體2401的第一端子(這裏為源極端子)。
隨後，參考圖27A和27B說明具有這種結構的半導體裝置的操作。
圖27A顯示具有這種結構的半導體裝置的設定操作。開關2605、2603和2604導通且開關2602和2606斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件2403。然後，節點2408的電位輸入到放大器電路2404的第一輸入端子，且放大器電路2404設定電晶體2401的源極端子的電位，以使第一輸入端子和第二輸入端子具有預定的電位差。由此，設定電晶體2401的閘極－源極電壓。也就是，完成訊號電流的寫入。接下來，開關2603、2604和2605斷開。當開關2603和2604處於斷開狀態時，電晶體2401的閘極－源極電壓可以保持在電容器2402中。由此，電晶體2401可以當成電流源。
此外，圖27B顯示具有這種結構的半導體裝置的輸出操作。開關2605、2604和2603斷開且開關2602和2606導通，由此由電晶體2401設定的電流可以施加到負載2601。
[實施例模式5]
在該實施例模式中，說明能夠放大或抑制在設定操作中設定的電流以在輸出操作中輸出的半導體裝置。也就是，電流反射鏡電路當成本發明的半導體裝置，或在設定操作和輸出操作之間改變作為電流源的電晶體的閘極長度。首先，圖59顯示在利用實施例模式4的圖5中顯示的半導體裝置的基本原理的情況下，利用電流反射鏡電路的半導體裝置的結構。注意，與圖5中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。
在圖59中，半導體裝置包括連接到電晶體101的閘極端子的電晶體5901。電晶體5901的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線5902，其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)經由負載5903連接到接線5904。注意接線5902較佳的具有與接線105近似相等的電位。因而，電晶體101和電晶體5901具有近似相等的閘極－源極電壓；因此，可以容易的設定流過電晶體5901的電流。
隨後，說明圖59中半導體裝置的操作。
在設定操作中開關503和504導通。然後，放大器電路104設定電晶體101的閘極電位，以使節點109和接線108具有預定的電位差。由此，可以設定流過電晶體101的電流Idata。
在這種情況下，電晶體5901的閘極端子具有與電晶體101的閘極端子近似相等的電位。因此，當接線105和接線5902具有近似相等的電位時，電晶體101和電晶體5901具有近似相等的閘極－源極電壓。由此，當電晶體101的通道長度和通道寬度分別用L1和W1表示，以及電晶體5901的通道長度和通道寬度分別用L2和W2表示時，設計電晶體101和5901以使滿足(W1/L1)＝(W2/L2)。因而，電流Idata也流到電晶體5901。
在輸出操作中開關503和504斷開。然後，電晶體101和電晶體5901的閘極電位保持在電容器102中。也就是，電晶體101和電晶體5901的閘極－源極電壓保持在電容器102中。由此，由電晶體5901設定的電流施加給負載5903。
此外，當設計電晶體101和5901以使滿足(W1/L1)>(W2/L2)時，在設定操作中流過電晶體101的電流可以小於在輸出操作中流過電晶體5901的電流。也就是，可以藉由比希望在輸出操作中施加給負載的電流量大的電流量來設定5901的電流。因此，可以快速地完成設定操作。
同時，可以設計電晶體101和5901以使滿足(W1/L1)<(W2/L2)。在那種情況下，在輸出操作中，將比在設定操作中流過電晶體101的電流更大的電流量施加給負載5903。
隨後，圖60顯示在利用實施例模式4的圖22中顯示的半導體裝置的基本原理的情況下，利用電流反射鏡電路的半導體裝置的結構。注意，與圖22中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。在圖60中，半導體裝置包括連接到電晶體2001的閘極端子的電晶體6001。電晶體6001的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到接線2006，且其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)經由負載6002連接到接線6003。
隨後，說明圖60中的半導體裝置的操作。
在設定操作中開關2203、2204和2205導通且開關2206斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件2003。然後，放大器電路2004控制電晶體2001的源極電位，以使節點2008和接線2007具有預定的電位差。由此，可以設定流過電晶體2001的電流Idata。
在這種情況下，電晶體2001和電晶體6001具有近似相等的電壓。由此，當電晶體2001的通道長度和通道寬度分別用L1和W1表示，且電晶體6001的通道長度和通道寬度分別用L2和W2表示時，設計電晶體2001和6001以使滿足(W1/L1)＝(W2/L2)。因而，電流Idata也流到電晶體6001。
在輸出操作中開關2203、2204和2205斷開且開關2206導通。然後，電晶體2001和電晶體6001的閘極－源極電壓保持在電容器102中。由此，由電晶體6001設定的電流施加給負載6002。
此外，當設計電晶體2001和6001以使滿足(W1/L1)>(W2/L2)時，在設定操作中流過電晶體2001的電流可以小於在輸出操作中流過電晶體6001的電流。也就是，可以藉由比希望在輸出操作中施加給負載的電流量大的電流量來設定6001的電流。因此，可以快速地完成設定操作。
同時，可以設計電晶體2001和6001以使滿足(W1/L1)<(W2/L2)。在那種情況下，在輸出操作中將比在設定操作中流過電晶體2001的電流更大的電流量施加給負載6002。
隨後，說明在設定操作和輸出操作之間改變作為電流源的電晶體的閘極長度的結構。
首先，圖64顯示在利用實施例模式4的圖5顯示的半導體裝置的基本原理的情況下，在設定操作中設定了用來提供所希望電流的閘極－源極電壓的電晶體和在輸出操作中當成電流源並具有在設定操作中設定的閘極－源極電壓的電晶體具有不同的閘極長度的結構。注意與圖5中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。
圖64顯示的半導體裝置包括串聯連接到電晶體101的電晶體6401。也就是，電晶體6401的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到電晶體101的第二端子，電晶體6401的第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由開關503連接到電流－電壓轉換元件103，且其閘極端子連接到電晶體101的閘極端子。此外，電晶體6401的第一端子和第二端子經由開關6402連接。也就是，當開關6402導通時，電晶體6401的第一端子和第二端子，即源極端子和汲極端子短路。
接下來，對操作進行說明。在設定操作中開關503、504和6402導通且開關502斷開，由此電流流到電流－電壓轉換元件103。然後，電流也流到電晶體101。注意，電晶體6401的源極端子和汲極端子藉由開關6402短路，由此，沒有電流流到電晶體6401。
放大器電路2004控制電晶體101的閘極電位，以使節點109和接線108具有預定的電位差。由此，可以設定流到電晶體101的電流Idata。
在輸出操作中開關503、504和6402斷開且開關502導通，由此電晶體101和6401當成多閘極電晶體。然後，由電晶體101和6401設定的電流流到負載501。
這裏，當電晶體101的通道長度和電晶體6401的通道長度分別用L1和L2表示時，在設定操作中設定了閘極－源極電壓的電晶體的通道長度為L1，而在輸出操作中當成電流源並具有在設定操作中設定的閘極－源極電壓的電晶體的通道長度為L1＋L2。在輸出操作中比在設定操作中設定的電流小的電流量流到負載501。也就是，可以藉由比在輸出操作中希望施加到負載501的電流量大的電流量進行設定操作。
注意，當開關6402在設定操作中斷開且在輸出操作中導通時，比在設定操作中的電流量更大的電流量可以被施加到負載501。
接下來，圖65顯示在利用實施例模式4的圖22顯示的半導體裝置的基本原理的情況下，在設定操作中設定了用來提供所希望電流的閘極－源極電壓的電晶體和在輸出操作中當成電流源並具有設定操作中設定的閘極－源極電壓的電晶體具有不同的閘極長度的結構。注意與圖22中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。
圖65顯示的半導體裝置包括串聯連接到電晶體2001的電晶體6501。也就是，電晶體6501的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到電晶體2001的第二端子，電晶體6501的第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)經由開關2205連接到電流－電壓轉換元件2003，且其閘極端子連接到電晶體2001的閘極端子。此外，電晶體6501的第一端子和第二端子藉由開關6502連接。也就是，當開關6502導通時，電晶體6501的第一端子和第二端子，即源極端子和汲極端子短路。
注意開關6502在設定操作中導通，且在輸出操作中斷開，在輸出操作中比在設定操作中設定的電流量小的電流量流到負載2201。也就是，可以藉由比在輸出操作中希望施加到負載2201的電流量大的電流量進行設定操作。此外，開關6502在設定操作中斷開，且在輸出操作中導通，比在設定操作中的電流量大的電流量施加到負載2201。
[實施例模式6]
在該實施例模式中，說明實施例模式3中說明的半導體裝置的結構，其包括用來設定輸入到運算放大器的一個輸入端子的電位的電路。
首先，圖7顯示包括用來設定輸入到實施例模式1的圖2顯示的半導體裝置的運算放大器201的反相輸入端子的電位的電路的半導體裝置。注意，與圖2中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。
在圖7中的半導體裝置中，開關702和電流源701連接在接線707與連接電晶體101的第二端子和電流－電壓轉換元件103的接線之間。開關703連接在節點109和電晶體101的第二端子之間。開關704連接在運算放大器201的輸出端子和電晶體101的閘極端子之間。開關705連接在運算放大器201的輸出端子和反相輸入端子之間。此外，運算放大器201的反相輸入端子藉由電容器706連接到接線708。
首先，說明用來設定輸入到運算放大器的反相輸入端子的電位的操作。如圖8所示，開關702和705導通且開關703和704斷開，由此流到電流源701的電流Idata流到電流－電壓轉換元件103。於是，這時節點109的電位輸入到運算放大器201的非反相輸入端子。注意當開關705導通時，運算放大器201的非反相輸入端子和輸出端子連接，且運算放大器201當成電壓跟隨器。也就是，運算放大器201輸出與輸入到非反相輸入端子的電位近似相等的電位。然後，在電容器706中儲存用於該電位的電荷。
如圖9所示，開關705斷開，同時開關702處於導通狀態，且開關703和704處於斷開狀態，由此電容器706保持與節點109的電位近似相等的電位。也就是，節點109的電位可以持續輸入到運算放大器201的反相輸入端子。
接下來，說明用來設定電晶體101的閘極－源極電壓的設定操作。如圖10所示，開關702和705斷開且開關703和704導通，由此電壓從運算放大器201輸入，以使節點109的電位和輸入到反相輸入端子的電位具有預定的差異。因而，與流到電流源701的電流Idata近似相等的電流流到電晶體101。也就是，電晶體101具有足夠提供電流Idata的閘極－源極電壓。由此，當開關704斷開時，可以保持電晶體101的閘極－源極電壓，並完成設定操作。
接下來，圖16顯示實施例模式1中的圖12顯示的半導體裝置的結構，其包括用來設定輸入到運算放大器的一個輸入端子的電位的電路。注意在圖16的結構中與圖12中的相同的部分用相同的附圖標記表示。
在圖16中的半導體裝置中，開關1602和電流源1601連接在接線1607與連接電晶體1201的第二端子和電流－電壓轉換元件1203的接線之間。開關1603連接在節點1209和電晶體1201的第二端子之間。開關1604連接在運算放大器1301的輸出端子和電晶體1201的閘極端子之間。開關1605連接在運算放大器1301的輸出端子和反相輸入端子之間。此外，運算放大器1301的反相輸入端子藉由電容器1606連接到接線1608。
首先，說明用來設定輸入到運算放大器的反相輸入端子的電位的操作。如圖17所示，開關1602和1605導通且開關1603和1604斷開，由此流到電流源1601的電流Idata流到電流－電壓轉換元件1203。於是，這時節點1209的電位輸入到運算放大器1301的非反相輸入端子。注意當開關1605導通時，運算放大器1301的非反相輸入端子和輸出端子連接，且運算放大器1301當成電壓跟隨器。也就是，運算放大器1301輸出與輸入到非反相輸入端子的電位近似相等的電位。然後，在電容器1606中儲存用於該電位的電荷。
如圖18所示，開關1605斷開，同時開關1602處於導通狀態且開關1603和1604處於斷開狀態，由此電容器1606保持與節點1209的電位近似相等的電位。也就是，節點1209的電位可以持續輸入到運算放大器1301的反相輸入端子。
接下來，說明用來設定電晶體1201的閘極－源極電壓的設定操作。如圖19所示，開關1602和1605斷開且開關1603和1604導通，由此電壓從運算放大器1301輸出，以使節點109的電位和輸入到反相輸入端子的電位具有預定的差異。因而，與流到電流源1601的電流Idata近似相等的電流流到電晶體1201。也就是，電晶體1201具有足夠提供電流Idata的閘極－源極電壓。由此，當開關1604斷開時，可以保持電晶體1201的閘極－源極電壓，並完成設定操作。
[實施例模式7]
本發明可以應用到其像素由能夠藉由流過的電流值控制發光亮度的發光元件形成的顯示裝置。代表性地，本發明可以應用到EL元件。
因此，在本實施例模式中，說明將實施例模式3中說明的半導體裝置的結構應用到顯示裝置的像素的情況。
首先，圖29顯示將實施例模式3的圖2顯示的半導體裝置的結構應用到像素的情況。像素2917包括電晶體2907，電容器2908，發光元件2909，開關2910、2911和2912，第一訊號線2918，第二訊號線2919和電源線2920。注意，預定的電位提供加到發光元件2909的相對電極2916。
電晶體2907的閘極端子藉由電容器2908連接到電源線2920，其第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到電源線2920，且其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由開關2912連接到發光元件2909的像素電極。電晶體2907的第二端子還藉由開關2911連接到第一訊號線2918。電晶體2907的閘極端子還藉由開關2910連接到第二訊號線2919。
此外，第一訊號線2918藉由電流－電壓轉換元件2901連接到接線2913，藉由開關2902和電流源2906連接到接線2914，且連接到運算放大器2903的非反相輸入端子。運算放大器2903的反相輸入端子藉由電容器2905連接到接線2915。運算放大器2903的輸出端子連接到第二訊號線2919。運算放大器2903的反相輸入端子藉由開關2904連接到輸出端子。
接下來，參考圖30A至30D對操作進行說明。注意，利用具有與圖30A至30D相同結構的圖29中的附圖標記進行說明，雖然在圖30A至30D中沒有顯示附圖標記。
首先，如圖30A所示，開關2902和2904導通，由此由電流源2906設定的電流流到電流－電壓轉換元件2901。此時，在電流－電壓轉換元件2901中產生電壓。然後，由於電流－電壓轉換元件2901導致的電壓降，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位降低。也就是，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位比接線2913的電位低在電流－電壓轉換元件2901中產生的電位。此時，運算放大器2903的反相輸入端子和輸出端子電連接；因此，運算放大器2903當成電壓跟隨器。也就是，從運算放大器2903的輸出端子提供電流，直到電容器2905的一個電極的電位變為近似等於非反相輸入端子的電位。當停止從運算放大器2903的輸出端子提供電流時，開關2904斷開，如圖30B所示。然後，運算放大器2903的反相輸入端子的電位保持在電容器2905中。
如圖30C所示，開關2902斷開，且開關2910和2911導通，由此電位從運算放大器2903的輸出端子提供到電晶體2907的閘極端子，以使非反相輸入端子和反相輸入端子具有相同的電位。也就是，當運算放大器2903的非反相輸入端子的電位高於其反相輸入端子的電位時，從運算放大器2903的輸出端子提供電位，以使電晶體2907的閘極電位為高。因此，流到電晶體2907的電流量增加。因而，流到電流－電壓轉換元件2901的電流量增加，其增加了電壓降。因此，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位變低。同時，當運算放大器2903的非反相輸入端子的電位低於其反相輸入端子的電位時，從運算放大器2903的輸出端子提供電位，以使電晶體2907的閘極電位變低。因此流到電晶體2907的電流量降低。從而，流到電流電壓轉換元件2901的電流量降低，其減小了電壓降。因此，輸入到運算放大器2903的非反相輸入端子的電位變高。當運算放大器2903的非反相輸入端子和反相輸入端子具有近似相等的電位時，訊號電流Idata流到電流－電壓轉換元件2901和電晶體2907。由此，完成向像素的訊號寫入。
在發光期間，如圖30D所示，開關2910和2911斷開且開關2912導通，由此為電晶體2907設定的電流從相對電極2916流到發光元件2909和電晶體2910。
接下來，圖31顯示將實施例模式3的圖2顯示的半導體裝置的結構應用到像素的情況。像素3119包括開關3107和3108，訊號儲存單元3109，電流源電路3110，發光元件3111，訊號線3112，接線3113和3114，以及電源線3120。注意，預定的電位施加到發光元件3111的相對電極3118。
電源線3120藉由電流源電路3110和開關3108連接到發光元件3111的像素電極。訊號儲存單元3109藉由開關3107連接到訊號線3112。藉由接線3113和3114為電流源電路3110設定電流。當開關3107處於導通狀態，且訊號從訊號線3112輸入到訊號儲存單元3109時，訊號儲存在訊號儲存單元3109中。藉由儲存在訊號儲存單元3109中的訊號控制開關3108的導通/斷開。在開關3108導通同時訊號儲存在訊號儲存單元3109中的情況下，為電流源電路3110設定的電流流到發光元件3111。
此外，接線3113藉由電流－電壓轉換元件3101連接到接線3115，藉由開關3102和電流3106連接到接線3116，且連接到運算放大器3103的非反相輸入端子。運算放大器3103的反相輸入端子藉由電容器3105連接到接線3117。運算放大器3103的輸出端子藉由開關3104連接到反相輸入端子，並且也連接到接線3114。
注意，圖32顯示電流源電路3110的一個結構實例，並參考圖33說明其操作。圖32中的結構是圖31中的電流源電路3110的結構的詳細圖；因此，公共部分用相同的附圖標記表示並省略了它們的說明。
首先，說明圖32的結構。電流源電路3110包括電晶體3201、電容器3202和開關3203、3204、3205和3206。電晶體3201的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)藉由開關3108連接到發光元件3111的像素電極，並且藉由開關3204連接到接線3207。電晶體3201的閘極端子藉由電容器3202連接到第一端子，並且藉由開關3203連接到接線3114。電晶體3201的第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由開關3206連接到電源線3120，並且藉由開關3205連接到接線3113。
首先，如圖33A所示，開關3102和3104導通，由此由電流源3106設定的電流流到電流－電壓轉換元件3101。此時，在電流－電壓轉換元件3101中產生電壓。然後，由於電流－電壓轉換元件3101導致的電壓降，使輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位降低。也就是，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位比接線3115的電位低在電流－電壓轉換元件3101中產生的電位。此時，運算放大器3103的非反相輸入端子和反相輸入端子電連接；因此，運算放大器3103當成電壓跟隨器。也就是，從運算放大器3103的輸出端子提供電流，直到電容器3105的一個電極的電位變為近似等於非反相輸入端子的電位。當停止從運算放大器3103的輸出端子提供電流時，開關3104斷開，如圖33B所示。然後，運算放大器3105的反相輸入端子的電位保持在電容器3105中。
如圖33C所示，開關3102斷開，且開關3203、3204和3205導通，由此電位從運算放大器3103的輸出端子提供到電晶體3201的閘極端子，以使非反相輸入端子和反相輸入端子具有相同的電位。也就是，當運算放大器3103的非反相輸入端子的電位高於其反相輸入端子的電位時，從運算放大器3103的輸出端子提供電位，以使電晶體3201的閘極電位為高。因此，流到電晶體3201的電流量增加。因而，流到電流－電壓轉換元件3101的電流量增加，其增加了電壓降。因此，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位變低。同時，當運算放大器3103的非反相輸入端子的電位低於其反相輸入端子的電位時，從運算放大器3103的輸出端子提供電位，以使電晶體3201的閘極電位變低。因此流到電晶體3201的電流量降低。從而，流到電流－電壓轉換元件3101的電流量降低，其減小了電壓降。因此，輸入到運算放大器3103的非反相輸入端子的電位變高。當運算放大器3103的非反相輸入端子和反相輸入端子具有近似相等的電位時，訊號電流Idata流到電流－電壓轉換元件3101和電晶體3201。由此，完成對該像素的電流源電路3110的程式化。
在向像素寫訊號期間，開關3203、3204和3205斷開且開關3206導通。此外，開關3107導通，由此訊號從訊號線3112被輸入到訊號儲存單元3109。訊號儲存單元3109儲存該輸入的訊號。藉由儲存在訊號儲存單元3109中的訊號控制開關3108的導通/斷開。當開關3108導通時，由電晶體3201設定的電流流到發光元件3111。
接下來，圖34顯示將實施例模式3的圖21顯示的半導體裝置的結構應用到像素的情況。像素3424包括電晶體3408，電容器3409，發光元件3410，開關3411、3412、3413、3414和3415，訊號線3416和接線3417和3418。注意，預定的電位施加到發光元件3410的相對電極3422。
電晶體3408的閘極端子藉由開關3411連接到接線3418，其第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)藉由開關3415連接到接線3417，且其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)藉由開關3412連接到訊號線3416。電晶體3408的第一端子還藉由開關3414連接到接線3423。電晶體3408的第二端子還藉由開關3413連接到發光元件3410的像素電極。電晶體3408的閘極端子和第一端子藉由電容器3409連接。
此外，訊號線3416藉由電流－電壓轉換元件3401連接到接線3420，藉由開關3402和電流源3419連接到接線3421，且連接到運算放大器3403的反相輸入端子。運算放大器3403的非反相輸入端子連接到接線3418，且其輸出端子連接到接線3417。此外，訊號線3416還藉由開關3402、3406和3407以及緩衝器3405連接到接線3418，並且藉由開關3402和3406以及電容器3404連接到接線3425。
接下來，參考圖35A至35D對操作進行說明。注意，利用具有與圖35A至35D相同結構的圖34中的附圖標記進行說明，雖然在圖35A至35D中沒有顯示附圖標記。
首先，如圖35A所示，開關3402和3406導通，由此由電流源3418設定的電流流到電流－電壓轉換元件3401。此時，在電流－電壓轉換元件3401中產生電壓。然後，由於電流－電壓轉換元件3401導致的電壓降，輸入到電容器3404的一個電極的電位降低。也就是，輸入到電容器3404的一個電極的電位比接線3420的電位低在電流－電壓轉換元件3401中產生的電位。同時，如圖35B所示，開關3406斷開，從而輸入到電容器3404的一個電極的電位由電容器3404保持，因為電容器3404的另一個電極連接到提供有預定電位的接線3425。
如圖35C所示，開關3402斷開，且開關3407、3411和3412導通，由此從緩衝器3405輸出近似等於保持在電容器3404中的電位。然後從緩衝器3405輸出的電位施加到接線3418，並輸入到運算放大器3403的非反相輸入端子和電晶體3408的閘極端子。此外，電流從接線3420藉由電流－電壓轉換元件3401和電晶體3408流到運算放大器3403的輸出端子。
輸入到運算放大器3403的反相輸入端子的電位比接線3420的電位低在電流－電壓轉換元件3401中產生的電位。然後，運算放大器3403從輸出端子輸出電位，以使非反相輸入端子和反相輸入端子具有預定的電位差。
由此，在電容器3409中累積用於電晶體3408的閘極－源極電壓的電荷。
在發光期間，如圖35D所示，開關3407、3411、3412和3415斷開且開關3413和3414導通，由此為電晶體3408設定的電流從相對電極3422經由發光元件3410和電晶體3408流到接線3423。
[實施例模式8]
在本實施例模式中，說明顯示裝置、訊號線驅動電路等的結構和操作。本發明的半導體裝置可以應用到訊號線驅動電路和像素的一部分。
如圖36所示，顯示裝置包括像素部分3601、掃描線驅動電路3602和訊號線驅動電路3610。該掃描線驅動電路3602順序地向像素部分3601輸出選擇訊號。該訊號線驅動電路3610順序地向像素部分3601輸出視頻訊號。像素部分3601藉由根據視頻訊號控制光的狀態來顯示影像。從訊號線驅動電路3610輸入到像素部分3601的視頻訊號通常是電流。也就是，根據從訊號線驅動電路3610輸入的視頻訊號(電流)，佈置在每個像素中的顯示元件和用來控制顯示元件的元件改變它們的狀態。EL元件、用於FED(場致發射顯示器)的元件等是佈置在像素中的顯示元件的實例。
注意可以提供多個掃描線驅動電路3602和訊號線驅動電路3610。
在訊號線驅動電路3610的結構中，其可以分成多個部分。例如，其可以被分成移位暫存器3603、第一鎖存電路3604、第二鎖存電路3605和數位－類比轉換電路3606。數位－類比轉換電路3606具有將電壓轉換成電流的功能，並且也可以具有進行伽瑪校正的功能。也就是，數位－類比轉換電路3606具有向像素輸出電流(視頻訊號)的電路，也就是本發明可以應用的電流源電路。
如圖31所示，在某些情況下，根據像素的結構，用於視頻訊號的數位電壓訊號和用來控制像素中的電流源電路的電流輸入到該像素。在那種情況下，數位－類比轉換電路3606不具有數位－類比轉換功能，但是具有將電壓轉換成電流的功能和向像素輸出電流作為用於控制的電流的電路，也就是本發明可以應用的電流源電路。
此外，像素具有例如EL元件的顯示元件。該像素具有向顯示元件輸出電流(視頻訊號)的電路，也就是本發明可以應用的電流源電路。
簡要說明訊號線驅動電路3610的操作。藉由利用正反器電路(FF)等的多個行形成移位暫存器3603，且時鐘訊號(S－CLK)、啟動脈衝(SP)和反轉時鐘訊號(S－CLKb)輸入到移位暫存器3603。根據這些訊號順序地輸出採樣脈衝。
將從移位暫存器3603輸出的採樣脈衝輸入到第一鎖存電路3604。視頻訊號從視頻訊號線3608輸入到第一鎖存電路3604，並且根據採樣脈衝輸入的時序將視頻訊號保持在每行中。注意，在佈置數位－類比轉換電路3606的情況下，視頻訊號具有數位值。此外，在這個階段的視頻訊號通常為電壓。但是，在第一鎖存電路3604和第二鎖存電路3605可以儲存類比值的情況下，在很多情況下可以省略數位－類比轉換電路3606。在那種情況下，在多數情況中視頻訊號為電流。而且，在輸出到像素部分3601的資料具有二進位值，也就是數位值的情況下，在多數情況中可以省略數位－類比轉換電路3606。
當視頻訊號被保持直到第一鎖存電路3604的最後一行時，鎖存脈衝在水平回描期間從鎖存控制線3609輸入，並且保持在第一鎖存電路3604中的視頻訊號被一次傳送到第二鎖存電路3605。在那之後，保持在第二鎖存電路3605中的一行視頻訊號一次輸入到數位－類比轉換電路3606。然後，從數位－類比轉換電路3606輸出的訊號輸入到像素部分3601。
在保持在第二鎖存電路3605內的視頻訊號輸入到數位－類比轉換電路3606和像素部分3601的同時，再次從移位暫存器3603輸出採樣脈衝。也就是，同時進行兩個操作。由此，可以進行線順序驅動。隨後，重復該操作。
也就是，具有圖62顯示的結構的電路包括於數位－類比轉換電路3606。注意，在圖62中為了簡化說明了3位元的情況。有基本電流源電路6201A、6201B和6201C，且在設定操作中的電流量分別為Ic、2×Ic和4×Ic。基本電流源電路6201A、6201B和6201C分別連接到電流源電路6202A、6202B和6202C。因此，在輸出操作中，Ic、2×Ic和4×Ic的電流量分別輸出到電流源電路6202A、6202B和6202C。電流源電路6202A、6202B和6202C串聯連接到開關6203A、6203B和6203C。藉由從圖36所示的第二鎖存電路3605輸出的視頻訊號控制該開關。然後，從每個電流源電路和開關輸出的總電流輸出到負載，也就是訊號線。這樣進行操作，使類比電流輸出到像素，作為視頻訊號。在數位－類比轉換電路3606的電流源電路為進行設定操作和輸出操作的電路，也就是從不同的電流源電路向其輸入電流和能夠輸出不受電晶體特性變化的影響的電流的電路的情況下，需要用來向電流源電路提供電流的電路。在那種情況下，設置參考電流源電路3614。
注意，在對電流源電路進行設定操作的情況下，需要控制其時序。在那種情況下，可以設置專用的驅動電路(例如移位暫存器)來控制設定操作。或者，可以藉由利用從用來控制第一鎖存電路的移位暫存器輸出的訊號來控制對電流源電路的設定操作。也就是，第一鎖存電路和電流源電路這兩者可以藉由一個移位暫存器控制。在那種情況下，從用來控制第一鎖存電路的移位暫存器輸出的訊號可以直接輸入到電流源電路。或者，為了分開第一鎖存電路的控制和電流源電路的控制，可以藉由一個用來控制所述分開的電路來控制電流源電路。或者，可以藉由利用從第二鎖存電路輸出的訊號來控制對電流源電路的設定操作。從第二鎖存電路輸出的訊號通常為視頻訊號。因此，為了分開利用其作為視頻訊號的情況和控制電流源電路的情況，可以藉由控制所述分開的電路來控制電流源電路。
注意，訊號線驅動電路和其一部分(電流源電路、放大器電路等)不位於與像素部分3601相同的基板上，並且在某些情況下例如利用外部的IC晶片形成。
注意，訊號線驅動電路等的結構並不限於圖36所示的。
例如，在第一鎖存電路3604和第二鎖存電路3605能夠儲存類比值的情況下，如圖37所示，視頻訊號(類比電流)可以從參考電流源電路3614向第一鎖存電路3604輸入。此外，在某些情況下，第二鎖存電路3605並不包括於圖37中。在那種情況下，通常在第一鎖存電路3604中設置大量的電流源電路。
在這種情況下，本發明可以應用到圖36中數位－類比轉換電路3606中的電流源電路。在數位－類比轉換電路3606中有多個單元電路，並且電流源電路和放大器電路設置在參考電流源電路3614中。
或者，在圖37中，本發明可以應用到第一鎖存電路3604中的電流源電路。在第一鎖存電路3604中有多個單元電路，並且基本電流源和附加電流源設置在參考電流源電路3614中。例如，如圖61所示，提供基本電流源電路6101和對應於每行的像素的電流源電路6102。
或者，本發明可以應用到圖36和37中的像素部分3601中的像素(其中的電流源電路)。在像素部分3601中有多個單元電路，並且電流源電路和放大器電路設置在訊號線驅動電路3610中。
也就是，提供電流的電路位於電路的不同部分。需要這種電流源電路輸出精確的電流。因此，藉由利用不同的電流源電路來設定這種電流源電路，以使電晶體可以輸出精確的電流。也需要不同的電流源電路輸出精確的電流。因此，存在作為參考的電流源電路，根據其順序地設定電流源電晶體。從而，電流源電路可以輸出精確的電流。因此，本發明可以應用到這種部分。
[實施例模式9]
在本實施例模式中，參考圖38A和38B，說明實施例模式1中說明的顯示面板的結構。
注意圖38A是顯示面板的俯視圖，而圖38B是沿著圖38A的線A－A'的截面圖。該顯示面板包括訊號線驅動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅動電路3803和第二掃描線驅動電路3806，其藉由虛線顯示。此外，還提供了密封基板3804和密封材料3805。被密封材料3805包圍的部分為空間3807。
注意，接線3808是用來傳送向第一掃描線驅動電路3803、第二掃描線驅動電路3806和訊號線驅動電路3801輸入的訊號的接線，並從當成外部輸入端子的FPC(撓性印刷電路)3809接收視頻訊號、時鐘訊號、啟始脈衝訊號等。藉由COG(玻璃上晶片)等，IC晶片(每個都包括儲存電路、緩衝電路等的半導體晶片)3819A和3819B安裝在FPC 3809和顯示面板的連接部分上。注意，這裏僅顯示FPC3809，然而，印刷線路板(PWB)可以附著於FPC 3809。本說明書中的顯示裝置不僅包括顯示面板的主體，還包括具有附著在其上的FPC或PWB的部分。
接下來參考圖38B說明截面結構。在基板3810上形成像素部分3802和週邊驅動電路(第一掃描線驅動電路3803、第二掃描線驅動電路3806和訊號線驅動電路3801)。這裏，顯示訊號線驅動電路3801和像素部分3802。
注意訊號線驅動電路3801包括TFT 3820和3821。此外，在本實施例模式中，顯示在一個基板上形成了週邊驅動電路的顯示面板；然而，本發明並不限於此。週邊驅動電路的一些或全部可以形成在IC晶片等之內，並藉由COG等安裝。
此外，像素部分3802包括TFT 3811和3812。注意TFT 3812的源極連接到第一電極(像素電極)3813。形成絕緣膜3814，以使覆蓋第一電極3813的末端部分。這裏，正光敏丙烯酸樹脂膜當成絕緣膜3814。
為了獲得良好的覆蓋，形成絕緣膜3814以使在絕緣膜3814的頂端部分或底端部分上形成具有曲率的曲面。例如，在利用正光敏丙烯酸作為絕緣膜3814的材料的情況下，較佳地是，僅絕緣膜3814的頂端部分具有曲面，其具有曲率半徑(0.2到3μm)。而且，可以使用藉由光可變為不可溶解於蝕刻劑的負光敏丙烯酸、或藉由光可變為溶解於蝕刻劑的正光敏丙烯酸作為絕緣膜3814。
在第一電極3813上形成包含有機化合物的層3816和第二電極(相對電極)3817。這裏，較佳的，利用具有高功函數的材料作為用於第一電極3813的材料，第一電極3813作為陽極。例如，可以使用氧化銦錫(ITO)膜、氧化銦鋅(IZO)膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層結構等。注意，對於疊層結構，接線的阻抗低，可以獲得良好的歐姆接觸，並可獲得陽極的功能。
藉由利用沉積掩模的氣相沉積或噴墨，形成包含有機化合物的層3816。屬於元素周期表第4族的金屬複合物當成包含有機化合物的層3816的一部分。此外，也可以與低分子材料或高分子材料結合使用。此外，作為用於包含有機化合物的層3816的材料，通常使用有機化合物的單層或疊層；然而，在本實施例模式中，無機化合物可以用於由有機化合物形成的膜的一部分。而且，也可以使用已知的三態材料。
此外，作為當成形成在包含有機化合物的層3816上的第二電極3817的材料，可以使用具有低功函數的材料(Al，Ag，Li，Ca，或它們的合金，例如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2 或氮化鈣)。在從包含有機化合物的層3816產生的光穿過第二電極3817的情況下，較佳的使用薄化金屬薄膜和透光導電膜(ITO(氧化銦錫)膜、氧化銦氧化鋅合金(In2 O3 －ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)的疊層。
此外，藉由用密封材料3805將密封基板3804附著在基板3810上，在由基板3810、密封基板3804和密封材料3805圍繞的空間3807中提供發光元件3818。注意，空間3807可以用密封材料3805以及情性氣體(氮、氬等)填充。
注意，環氧基樹脂較佳的當成密封材料3805。此外，較佳的，這些材料盡可能地不傳送濕氣或氧氣。作為用於密封基板3804的材料，可以使用玻璃基板，石英基板，由FRP(玻璃纖維強化塑膠)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯薄膜、聚酯、丙烯酸等形成的塑膠基板。
如上所述，可以獲得顯示面板。注意，上述的結構是一個實例，並且本發明的顯示面板的結構並不限於此。注意，本發明的半導體裝置可以應用到在本實施例模式中說明的顯示面板的訊號線驅動電路或像素。
如圖38A和38B所示，藉由在一個基板上形成訊號線驅動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅動電路3803和第二掃描線驅動電路3806，可以降低顯示裝置的成本。
注意，本顯示面板的結構不限於圖38A顯示的結構，其中訊號線驅動電路3801、像素部分3802、第一掃描線驅動電路3803和第二掃描線驅動電路3806形成在相同的基板上；與訊號線驅動電路3801對應的圖44A中顯示的訊號線驅動電路4401可以形成在IC晶片中，且藉由COG等安裝在顯示面板上。注意，在圖44A中基板4400、像素部分4402、第一掃描線驅動電路4403、第二掃描線驅動電路4404、FPC 4405、IC晶片4406和4407、密封基板4408和密封材料4409分別對應於圖38A中的基板3810、像素部分3802、第一掃描線驅動電路3803、第二掃描線驅動電路3806、FPC3809、IC晶片3819A和3819B、密封基板3804和密封材料3805。
也就是，只有需要高速工作的訊號線驅動電路利用CMOS等形成在IC晶片中，由此實現低功耗。此外，藉由將IC晶片形成於由矽晶片等形成的半導體晶片之中，可以實現更高速的操作和更低的功耗。
藉由在作為像素部分4402的同一基板上形成第二掃描線驅動電路4403和第一掃描線驅動電路4404，可以實現成本降低。
以這種方式，可以實現高清晰度顯示裝置的成本降低。此外，藉由將包括功能電路(記憶體或緩衝器)的IC晶片安裝在FPC 4405和基板4400的連接部分，可以有效地利用基板面積。
而且，與圖38A中顯示的訊號線驅動電路3801、第一掃描線驅動電路3803和第二掃描線驅動電路3806對應的圖44B中顯示的訊號線驅動電路4411、第一掃描線驅動電路4414和第二掃描線驅動電路4413可以形成在IC晶片中，並藉由COG等安裝在顯示面板上。在這種情況下，可以實現低功耗和高清晰度顯示裝置。因此，為了獲得具有低功耗的顯示裝置，較佳的，將多晶矽用於像素部分中使用的電晶體的半導體層。注意，圖44B中的基板4410、像素部分4412、FPC 4415、IC晶片4416和4417、密封基板4418和密封材料4419分別對應於圖38A中的基板3810、像素部分3802、FPC3809、IC晶片3819A和3819B、密封基板3804和密封材料3805。
此外，藉由將非晶矽當成像素部分4412的電晶體的半導體層，可以進一步實現成本降低。而且，可以製造大顯示面板。
此外，在像素的列方向和行方向上不一定提供第二掃描線驅動電路、第一掃描線驅動電路和訊號線驅動電路。例如，如圖45A所示，形成於IC晶片的週邊驅動電路4501可以具有圖44B顯示的第一掃描線驅動電路4414、第二掃描線驅動電路4413和訊號線驅動電路4411的功能。注意，圖45A中的基板4500、像素部分4502、FPC 4504、IC晶片4505和4506、密封基板4507和密封材料4508分別對應於圖38A中的基板3810、像素部分3802、FPC3809、IC晶片3819A和3819B、密封基板3804和密封材料3805。
圖45B顯示顯示圖45A所示的顯示裝置的接線的連接的示意圖。提供了基板4510、週邊驅動電路4511、像素部分4512和FPC 4513和4514。訊號和電源電位從FPC 4513外部地輸入到週邊驅動電路4511。來自週邊驅動電路4511的輸出被輸入到列方向中的接線和行方向中的接線，所述接線連接到像素部分4512中的像素。
此外，圖39A和39B顯示可以應用到發光元件3818的發光元件的實例。也就是，參考圖39A和39B，說明可以應用到實施例模式1至4中說明的像素的發光元件的結構。
在圖39A顯示的發光元件中，按順序在基板3901上疊置陽極3902、由電洞注入材料形成的電洞注入層3903、由電洞傳送材料形成的電洞傳送層3904、發光層3905、由電子傳送材料形成的電子傳送層3906、由電子注入材料形成的電子注入層3907和陰極3908。這裏，發光層3905可以僅用一種發光材料形成；然而，其也可以用兩種或多種材料形成。本發明的結構並不限於此。
除了圖39A顯示的每個功能層都疊置的疊層結構之外，還有廣泛的變化，例如，由高分子化合物形成的元件，在發光層中利用從三重激發態發光的三態發光材料的高效元件。這也能夠應用到發白光元件，利用電洞阻擋層等，藉由控制載子的複合區域，將發光區分成兩個區域，就可以獲得發白光元件。
可以藉由在具有陽極3902(氧化銦錫：ITO)的基板3901上順次氣相沈積電洞注入材料、電洞傳送材料和發光材料形成圖39A所示的本發明的元件。接下來，氣相沈積電子傳送材料和電子注入材料，且最後氣相沈積陰極3908。
如下是適合於電洞注入材料、電洞傳送材料、電子傳送材料、電子注入材料和發光材料的材料。
作為電洞注入材料，例如卟啉基化合物的有機化合物、苯二甲藍染料(在下文中稱為“H2 Pc”)、銅酞菁(在下文中稱為“CuPc”)等是有效的。此外，也可以使用具有電離電位的值比要使用的電洞傳送材料的電離電位的值小且具有電洞傳送功能的材料作為電洞注入材料。還有藉由化學摻雜導電高分子化合物獲得的材料，該化合物包括聚苯胺和用聚磺苯乙烯(在下文中稱為“PSS”)摻雜的聚乙烯二氧噻吩(polyethylene dioxythiophene)(在下文中稱為“PEDOT”)。同樣，在陽極的平面化方面，絕緣體的高分子化合物是有效的，並且通常使用聚醯亞胺(在下文中稱為“PI”)。此外，也可以使用無機化合物，除例如金或鉑的金屬薄膜外，其還包括氧化鋁的極薄膜(在下文中稱為“氧化鋁”)。
更廣泛地當成電洞傳送材料的是芳香胺基(也就是，具有苯環－氮鍵)化合物。廣泛使用的材料包括4,4’－二(二苯氨基)－聯苯(4,4’－bis(diphenylamino)－biphenyl)(在下文中稱為“TAD”)；其衍生物例如4,4’－bis[N－(3－methylphenyl)－N－phenyl－amino]－biphenyl(在下文中稱為“TPD”)；4,4’－bis[N－(1－naphthyl)－N－phenyl－amino]－biphenyl(在下文中稱為“α－NPD”)；和星爆式芳香胺化合物，例如，4,4’,4”－tris(N,N－diphenyl－amino)－triphenylamine(在下文中稱為“TDATA”)和4,4’,4”－tris[N－(3－methylphenyl)－N－phenyl－amino]－triphenylamine(在下文中稱為“MTDATA”)。
作為電子傳送材料，通常使用金屬複合物，其包括具有喹啉構架或苯並喹啉構架的金屬複合物，例如Alq3 、BAlq、tri(4－methyl－8－quinolato)aluminum(在下文中稱為“Almq”)或bis(10－hydroxybenzo[h]－quinolinato)beryllium(在下文中稱為“BeBq”)；另外，具有唑基或噻唑配合基的金屬複合物，例如，bis[2－(2－hydroxyphenyl)－benzoxazolato]zinc(在下文中稱為“Zn(BOX)2 ”)或bis[2－(2－hydroxyphenyl)－benzothiazolato]zinc(在下文中稱為“Zn(BTZ)2 ”)。此外，除金屬複合物之外，惡二唑衍生物，例如，2－(4－biphenylyl)－5－(4－tert－butylphenyl)－1,3,4－oxadiazole(在下文中稱為“PBD”)和OXD－7；三唑衍生物，例如，TAZ和3－(4－tert－butylphenyl)－4－(4－ethylphenyl)－5－(4－biphenylyl)－2,3,4－triazole(在下文中稱為“p－EtTAZ”)；和菲咯啉衍生物，例如，紅菲繞啉(在下文中稱為“BPhen”)和BCP；具有電子傳送特性。
作為電子注入材料，可以使用上述的電子傳送材料。另外，通常使用，絕緣體極薄膜，例如，金屬鹵化物例如氟化鈣、氟化鋰或氟化銫，鹼金屬氧化物例如氧化鋰等。此外，例如乙醯基丙酮酸鋰(lithium acetyl acetonate)(在下文中稱為“Li(acac)”)或8－quinolinolato－lithiumm(在下文中稱為“Liq”)的鹼金屬複合物也是有效的。
作為發光材料，除了上述的金屬複合物例如Alq3 、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)2 和Zn(BTZ)2 之外，各種熒光顏料也是有效的。該熒光顏料包括藍色的4,4’－二(2,2－二苯基－乙烯基)－聯苯(4,4’－bis(2,2－diphenyl－vinyl)－biphenyl)和紅橙色的4－(dicyanomethylene)－2－methyl－6－(p－dimethylaminostysyl)－4H－pyran等。而且，可以利用三態發光材料，其主要包括用鉑或銥作為中心金屬的複合物。作為三態發光材料，已知的有三(2－苯基吡啶)銥，bis(2－(4’－tryl)pyridinato－N,C2 ’ )acetylacetonato iridium(在下文中稱為“acacIr(tpy)2 ”)，2,3,7,8,12,13,17,18－octaethyl－21H,23Hporphyrin－platinum等。
藉由結合利用每個都具有如上述功能的材料，可以形成高度可靠的發光元件。
如圖39B所示，可以使用以與圖39A的順序相反的順序形成其中的層的發光元件。也就是，按如下順序在基板3911上疊置陰極3918、由電子注入材料形成的電子注入層3917、由電子傳送材料形成的電子傳送層3916、發光層3915、由電洞傳送材料形成的電洞傳送層3914、由電洞注入材料形成的電洞注入層3913和陽極3912。
另外，為了提取發光元件發射的光，至少需要陽極和陰極中的一個來透射光。在基板上形成TFT和發光元件；並且存在具有頂發射結構、具有底發射結構和具有雙發射結構的發光元件，頂發射結構是藉由與基板相對的表面進行發光的結構，底發射結構是藉由基板一側的表面進行發光的結構，而雙發射結構是分別藉由與基板相對的表面和基板一側的表面進行發光的結構。本發明的像素的結構可以應用到具有任何發射結構的發光元件。
參考圖40A說明具有頂發射結構的發光元件。
在基板4000上形成驅動TFT 4001，並形成與驅動TFT 4001的源極相接觸的第一電極4002，在其上形成包含有機化合物的層4003和第二電極4004。
此外，第一電極4002是發光元件的陽極。第二電極4004是發光元件的陰極。也就是，在第一電極4002和第二電極4004之間插入包含有機化合物的層4003的區域對應於發光元件。
此外，作為用於作為陽極的第一電極4002的材料，較佳的使用具有高功函數的材料。例如，可以使用氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層，氮化鈦膜和包含鋁作為主要成分的膜的疊層，氮化鈦膜、包含鋁作為主要成分的膜和氮化鈦膜三層的疊層，等等。在用疊層結構的情況下，接線的阻抗低，可以獲得更好的歐姆接觸，並且可以進一步獲得陽極的功能。藉由利用反射光的金屬膜，可以形成不透射光的陽極。
作為用於起陰極作用的第二電極4004的材料，較佳的使用由具有低功函數的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2 、或氮化鈣)形成的金屬薄膜和(氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)，等的)光透射導電膜的疊層。藉由以這種方式利用金屬薄膜和光透射導電膜，可以形成能夠透射光的陰極。
以這種方式，如圖40A中的箭頭所示，來自發光元件的光可以提取到頂表面。也就是，在應用圖38A顯示的顯示面板的情況下，光發射到密封基板3804一側。因此，在將具有頂發射結構的發光元件利用到顯示裝置的情況下，透射光的基板當成密封基板3804。
在提供有光學膜的情況下，光學膜可以提供在密封基板3804的上方。
注意，由當成陰極和具有低功函數的材料，例如MgAg、MgIn或AlLi形成的金屬膜可以用於第一電極4002。對於第二電極4004，可以使用光透射膜，例如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。因而，利用這種結構，可以提高頂發光的透射率。
此外，參考圖40B，說明具有底發射結構的發光元件。由於除了光發射結構之外與圖40A的結構相同，所以使用與圖40A相同的附圖標記。
這裏，作為用於作為陽極的第一電極4002的材料，較佳的使用具有高功函數的材料。例如，可以使用光透射膜，如氧化銦錫(ITO)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。藉由利用光透射導電膜，可以形成能夠透射光的陽極。
作為用於起陰極作用的第二電極4004的材料，可以使用由具有低功函數的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2 、或氮化鈣)形成的金屬薄膜。藉由利用反射光的金屬薄膜，可以形成不能透射光的陰極。
以這種方式，如圖40B中的箭頭所示，來自發光元件的光可以提取到底表面。也就是，在應用圖38A和38B顯示的顯示面板的情況下，光發射到基板3810一側。因此，在將具有底發射結構的發光元件利用到顯示裝置的情況下，透射光的基板當成基板3810。
在提供光學膜的情況下，光學膜可以提供在基板3810的上方。
參考圖40C，說明具有雙發射結構的發光元件。由於除了光發射結構之外與圖40A的結構相同，所以使用與圖40A相同的附圖標記。
這裏，作為用於作為陽極的第一電極4002的材料，較佳的使用具有高功函數的材料。例如，可以使用光透射膜，如ITO(氧化銦錫)膜或氧化銦鋅(IZO)膜。藉由利用光透射導電膜，可以形成能夠傳送光的陽極。
作為用於起陰極作用的第二電極4004的材料，較佳的使用由具有低功函數的材料(Al、Ag、Li、Ca，或它們的合金例如，MgAg、MgIn、AlLi、CaF2 、或氮化鈣)形成的金屬薄膜和光透射導電膜(ITO(氧化銦錫)、氧化銦氧化鋅(In2 O3 －ZnO)合金、氧化鋅(ZnO)等)的疊層。藉由以這種方式利用金屬薄膜和光透射導電膜，可以形成能夠透射光的陰極。
以這種方式，如圖40C中的箭頭所示，來自發光元件的光可以提取到兩個表面。也就是，在應用圖38A和38B顯示的顯示面板的情況下，光發射到基板3810側和密封基板3804側。因此，在將具有雙發射結構的發光元件利用到顯示裝置的情況下，透射光的基板當成基板3810和密封基板3804。
在提供光學膜的情況下，可以在基板3810和密封基板3804這兩者上都提供光學膜。
藉由利用白光發射元件和彩色濾色器，本發明還可以應用到能夠實現全色顯示的顯示裝置。
如圖41所示，在基板4100上形成底膜4102，並且在其上形成驅動TFT 4101。形成與驅動TFT 4101的源極接觸的第一電極4103，並且在其上形成包含有機化合物的層4104和第二電極4105。
第一電極4103是發光元件的陽極。第二電極4105是發光元件的陰極。也就是，在第一電極4103和第二電極4105之間插入包含有機化合物的層4104的區域對應於發光元件。在圖41所示的結構中，發射白光。在該發光元件上提供紅色濾色器4106R、綠色濾色器4106G和藍色濾色器4106B，由此可以進行全色顯示。此外，提供用來分開這些彩色濾色器的黑基體(也稱為BM)4107。
發光元件的前述結構可以結合使用，並且可以適當地用於具有本發明的像素結構的顯示裝置。上述的顯示面板和發光元件的結構是實例，無庸置疑，本發明的像素結構可以應用於具有其他結構的顯示裝置。
接下來，說明顯示面板的像素部分的部分截面圖。
首先，參考圖42A和42B與圖43A和43B，說明利用結晶半導體膜(多晶矽(p－Si：H)膜)作為電晶體的半導體層的情況。
這裏，例如，利用已知的膜沈積方法，藉由在基板上形成非晶矽(a－Si)膜，獲得半導體層。注意，該半導體膜不限於非晶矽膜，並且可以使用具有非晶結構的任何半導體膜(包括微晶半導體膜)。此外，可以使用具有非晶結構的複合半導體膜，例如非晶矽鍺膜。
然後，藉由雷射器結晶、利用RTA或退火爐的熱結晶、利用促進結晶的金屬元素的熱結晶等，結晶非晶矽膜。無庸置疑，可以結合地進行這些結晶。
作為前述結晶的結果，在非晶半導體膜的部分中形成結晶區域。
另外，具有部分增加的結晶度的結晶半導體膜被圖案化成所希望的形狀，並且形成具有結晶區域的島狀半導體膜。該半導體膜當成電晶體的半導體層。注意，圖案化用來處理膜形狀，這意味著藉由光微影技術形成膜圖案(包括在感光丙烯酸中形成接觸孔和處理光敏丙烯酸使得成為隔離物)，藉由光微影技術形成掩模圖案並利用該掩模圖案蝕刻等。
如圖42A和42B所示，在基板42101上形成底膜42102，並在其上形成半導體層。該半導體層包括位於驅動電晶體42118中的通道形成區42103和當成源和汲區的雜質區42105；和位於電容器42119中的通道形成區42106、LDD區42107和當成下電極的雜質區42108。注意，可以對通道形成區42103和42106進行通道摻雜。
作為基板，可以使用玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板等。可以利用氮化鋁(AlN)、氧化矽(SiO2 )、氮氧化矽(SiOx Ny )等的單層或它們的疊層形成底膜42102。
在半導體層上形成電容器的閘極電極42110和上電極42111，在它們之間插入閘極絕緣膜42109。
形成中間層絕緣膜42112，以覆蓋驅動電晶體42118和電容器42119。然後，在中間層絕緣膜42112中形成接觸孔，穿過該接觸孔接線42113和雜質區42105連接。形成與接線42113接觸的像素電極42114，並形成中間層絕緣體42115以覆蓋像素電極42114和接線42113的末端部分。這裏，利用正光敏丙稀酸樹脂膜形成中間層絕緣體42115。
然後，在像素電極42114上形成包含有機化合物的層42116和相對電極42117。由此，發光元件42120對應於在像素電極42114和相對電極42117之間插入包含有機化合物的層42116的區域。
另外，如圖42B所示，可以提供區域42201，以與形成電容器42119的下電極的一部分的LDD區域中的上電極42111交疊。注意，與圖42A中相同的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。
另外，如圖43A所示，可以提供第二上電極42301，其形成在與和驅動電晶體42118的雜質區42105接觸的接線42113相同的層中。注意，與圖42A中的共用的部分用相同的附圖標記表示，並省略了它們的說明。藉由在第二上電極42301和上電極42111之間插入中間層絕緣膜42112形成第二電容器。另外，由於第二上電極42301與雜質區42108接觸，所以具有在上電極42111和通道形成區42106之間插入閘極絕緣膜42109這樣一種結構的第一電容器，和具有在上電極42111和第二上電極42301之間插入中間層絕緣膜42112這樣一種結構的第二電容器並聯，以使獲得具有第一和第二電容器的電容器42302。由於電容器42302具有第一和第二電容器的總電容量，所以可以在小區域中形成具有大容量的電容器。也就是，利用本發明的像素結構中的電容器將導致進一步提高的孔徑比。
或者，可以採用圖43B所示的電容器的結構。在基板43101上形成底膜43102，並在其上形成半導體層。該半導體層包括通道形成區43103和當成驅動電晶體43118的源和汲區的雜質區43105。注意，可以對通道形成區43103進行通道摻雜。
作為基板，可以使用玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板等。可以利用氮化鋁(AlN)、氧化矽(SiO2 )、氮氧化矽(SiOx Ny )等的單層或它們的疊層形成底膜43102。在半導體層上形成閘極43107和第一電極43108，在它們之間插入閘極絕緣膜43106。
形成第一中間層絕緣膜43109，以覆蓋驅動電晶體43118和第一電極43108。然後，在第一中間層絕緣膜43109中形成接觸孔，藉由該接觸孔接線43110和雜質區43105接觸。另外，在與接線43110相同的層中並用與接線43110相同的材料形成第二電極43111。
此外，形成第二中間層絕緣膜43112，以覆蓋接線43110和第二電極43111。然後，在第二中間層絕緣膜43112中形成接觸孔，藉由該接觸孔形成與接線43110接觸的像素電極43113。在與像素電極43113相同的層中並用與像素電極43113相同的材料形成第三電極43114。這裏，電容器43119由第一電極43108、第二電極43111和第三電極43114形成。
形成絕緣膜43115以覆蓋像素電極43113的末端部分和第三電極43114，在其上形成包含有機化合物的層43116和相對電極43117。然後，發光元件43120對應於在像素電極43113和相對電極43117之間插入包含有機化合物的層43116的區域。
如上所述，可以給出圖42A和42B與圖43A和43B顯示的每個結構，作為利用結晶半導體膜用於其半導體層的電晶體的結構。注意，具有圖42A和42B與圖43A和43B顯示的結構的電晶體是具有頂閘極結構的電晶體的實例。也就是，該電晶體可以是p通道電晶體或n通道電晶體。在該電晶體為n通道電晶體的情況下，可以形成LDD區，以與閘極交疊或不交疊，或與閘極部分交疊。此外，該閘極可以具有錐形的形狀，且LDD區可以以自對準的方式提供在閘極的錐形部分的下方。另外，閘極的數目不限於兩個，並可以使用具有三個或更多個閘極的多閘極結構，或也可以使用單閘極結構。
接下來，作為利用多晶矽(p－Si：H)作為其半導體層的電晶體的結構，圖46A顯示利用下述電晶體的顯示面板的部分截面圖，該電晶體具有閘極插入在基板和半導體層之間的結構，也就是，具有閘極位於半導體層下面的底閘極結構的電晶體。
在基板4601上形成底膜4602。然後，在底膜4602上形成閘極電極4603。在與閘極相同的層中並用與閘極相同的材料形成第一電極4604。作為閘極電極4603的材料，可以使用加入了磷的多晶矽。除多晶矽之外，可以使當成為金屬和矽的化合物的矽化物。
然後，形成閘極絕緣膜4605，以覆蓋閘極電極4603和第一電極4604。作為閘極絕緣膜4605，使用氧化矽膜、氮化矽膜等。
在閘極絕緣膜4605上形成半導體層。該半導體層包括，位於驅動電晶體4622中的通道形成區4606、LDD區域4607和當成源或汲區的雜質區4608，和通道形成區4609、LDD區域4610和雜質區4611，其當成電容器4623的第二電極。注意，可以對通道形成區4606和4609進行通道摻雜。
作為基板，可以使用玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板等。可以利用氮化鋁(AlN)、氧化矽(SiO2 )、氮氧化矽(SiOx Ny )等的單層或它們的疊層形成底膜4602。
形成第一中間層絕緣膜4612，以覆蓋半導體層。然後，在第一中間層絕緣膜4612上形成接觸孔，藉由該接觸孔接線4613和雜質區4608相接觸。在與接線4613相同的層中用與接線4613相同的材料形成第三電極4614。用第一電極4604、第二電極和第三電極4614形成電容器4623。
另外，在第一中間層絕緣膜4612中形成開口部分4615。形成第二中間層絕緣膜4616，以覆蓋驅動電晶體4622、電容器4623和開口部分4615。然後，在第二中間層絕緣膜4616中形成接觸孔，藉由該接觸孔形成像素電極4617。然後，形成絕緣膜4618，以覆蓋像素電極4617的末端部分。例如，可以使用正光敏丙稀酸樹脂膜。隨後，在像素電極4617上形成包含有機化合物的層4619和相對電極4620。由此，發光元件4621對應於這樣一個區域，其中在像素電極4617和相對電極4620之間插入包含有機化合物的層4619。開口部分4615位於發光元件4621的下方。也就是，在從基板側提取從發光元件4621發射的光的情況下，由於存在開口部分4615，可以提高透射率。
此外，可以在與圖46A中的像素電極4617相同的層中並用與其相同的材料形成第四電極4624，以獲得如圖46B所示的結構。在這種情況下，可以用第一電極4604、第二電極、第三電極4614和第四電極4624形成電容器4625。
接下來，說明利用非晶矽(a－Si：H)膜作為電晶體的半導體層的情況。圖47A和47B顯示頂閘極電晶體的情況，以及圖48A、48B、49A和49B顯示底閘極電晶體的情況。
圖47A顯示具有向前交錯結構的電晶體的截面圖，使用非晶矽作為其半導體層。在基板4701上形成底膜4702。此外，在底膜4702上形成像素電極4703。另外，在與像素電極4703相同的層中並用與像素電極4703相同的材料形成第一電極4704。
作為基板，可以使用玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板等。可以利用氮化鋁(AlN)、氧化矽(SiO2 )、氮氧化矽(SiOx Ny )等的單層或它們的疊層形成底膜4702。
在底膜4702上形成接線4705和4706，並用接線4705覆蓋像素電極4703的末端部分。在接線4705和4706上分別形成每個都具有N型導電性的N型半導體層4707和4708。另外，在接線4705和4706之間和在底膜4702上形成半導體層4709，其部分地延伸以覆蓋N型半導體層4707和4708。注意，該半導體層用非晶半導體膜形成，例如非晶矽(a－Si：H)膜或微晶半導體(μ－Si：H)膜。然後，在半導體層4709上形成閘極絕緣膜4710，並在與閘極絕緣膜4710相同的層中並用與閘極絕緣膜4710相同的材料形成絕緣膜4711，而且也在第一電極4704上。注意，作為閘極絕緣膜4710，使用氧化矽膜、氮化矽膜等。
在閘極絕緣膜4710上形成閘極電極4712。另外，在與閘極相同的層中並用與閘極相同的材料形成第二電極4713，並且在第一電極4704上，絕緣膜4711插在它們中間。電容器4719對應於這樣一個區域，其中在第一電極4704和第二電極4713之間插入絕緣膜4711。形成中間層絕緣膜4714，以覆蓋像素電極4703、驅動電晶體4718和電容器4719的末端部分。
在中間層絕緣膜4714上形成包含有機化合物的層4715和相對電極4716，且像素電極4703位於中間層絕緣膜4714的開口部分。由此，發光元件4717對應於這樣一個區域，其中在像素電極4703和相對電極4716之間插入包含有機化合物的層4715。
如圖47A所示的第一電極4704可像如圖47B所示的第一電極4720那樣形成。在與接線4705和4706相同的層中並用與其相同的材料形成第一電極4720。
圖48A和48B是顯示面板的部分截面圖，該顯示面板具有用非晶矽作為其半導體層的底閘極電晶體。
在基板4801上形成底膜4802。在底膜4802上在相同的層中並用相同的材料形成閘極電極4803和第一電極4804。作為閘極電極4803的材料，可以使用加入了磷的多晶矽。除多晶矽外，可以使當成為金屬和矽的化合物的矽化物。
然後，形成閘極絕緣膜4805以覆蓋閘極電極4803和第一電極4804。作為閘極絕緣膜4805，使用氧化矽膜、氮化矽膜等。
在閘極絕緣膜4805上形成半導體層4806。另外，在與半導體層4806相同的層中並用與半導體層4806相同的材料形成半導體層4807。
作為基板，可以使用玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板等。可以利用氮化鋁(AlN)、氧化矽(SiO2 )、氮氧化矽(SiOx Ny )等的單層或它們的疊層形成底膜4802。
在半導體層4806上形成具有N型導電性的N型半導體層4808和4809，並在半導體層4807上形成N型半導體層4810。
在N型半導體層4808和4809上分別形成接線4811和4812，並在N型半導體層4810上，在與接線4811和4812相同的層中用與接線4811和4812相同的材料形成導電層4813。
由此，用半導體層4807、N型半導體層4810和導電層4813形成第二電極。注意，形成了具有在第二電極和第一電極4804之間插入閘極絕緣膜4805的結構的電容器4820。
延伸接線4811的一個末端部分，並形成像素電極4814以與延伸接線4811的上部接觸。
另外，形成絕緣膜4815，以覆蓋像素電極4814、驅動電晶體4819和電容器4820的末端部分。
然後，在像素電極4814和絕緣膜4815上形成包含有機化合物的層4816和相對電極4817。發光元件4818對應於這樣一個區域，其中在像素電極4814和相對電極4817之間插入包含有機化合物的層4816。
半導體層4807和作為電容器的第二電極的一部分的N型半導體層4810不是必須需要的。也就是，第二電極可以是導電層4813，以使電容器可具有在第一電極4804和導電層4813之間插入閘極絕緣膜的結構。
注意，在形成圖48A中的接線4811之前形成像素電極4814，由此可以獲得圖48B所示的電容器4822，其具有在第一電極4804和由像素電極4814形成的第二電極4821之間插入閘極絕緣膜4805的結構。
雖然圖48A和48B顯示倒轉交錯通道蝕刻電晶體，但也可以使用通道－保護電晶體。參考圖49A和49B說明通道－保護電晶體。
圖49A顯示的通道－保護電晶體與圖48A顯示的通道蝕刻驅動電晶體4819的不同之處在於：在半導體層4806中的通道形成區上提供當成蝕刻掩模的絕緣體4901。除這一點外的共同部分用相同的附圖標記表示。
類似地，圖49B顯示的通道－保護電晶體與圖48B顯示的通道蝕刻驅動電晶體4819的不同之處在於：在半導體層4806中的通道形成區上提供當成蝕刻掩模的絕緣體4901。除這一點外的共同部分用相同的附圖標記表示。
藉由利用非晶半導體膜作為包括於本發明的像素中的電晶體的半導體層(通道形成區，源區，汲區等)，可以降低製造成本。
注意，可以應用本發明的像素結構的電晶體和電容器的結構不限於上述的結構，且可以使用電晶體和電容器的各種結構。
[實施例模式10]
本發明的顯示裝置可以應用到各種電子設備的電路部分，尤其是組成電子設備的顯示部分的電路。該電子設備包括相機例如攝影機和數位相機、護目鏡型顯示器、導航系統、音頻再生設備(汽車音頻部件身歷聲系統，音頻部件身歷聲系統等)、電腦、遊戲機、攜帶型資訊終端(移動電腦、行動電話、移動遊戲機、電子書等)、具有記錄媒體的影像再生設備(具體地，用來再生記錄媒體例如數位化視頻光碟(DVD)並具有用來顯示再生影像的顯示器的設備)等。
圖50A顯示顯示器，其包括外殼50001、支撐座50002、顯示部分50003、揚聲器部分50004、視頻輸入終端50005等。注意，該顯示器包括用來顯示例如個人電腦的資訊、接收電視廣播和顯示廣告的所有顯示設備。
圖50B顯示相機，其包括主體50101、顯示部分50102、影像接收部分50103、操作鍵50104、外部連接埠50105、快門50106等。
圖50C顯示電腦，其包括主體50201、外殼50202、顯示部分50203、鍵盤50204、外部連接埠50205、指點滑鼠50206等。
圖50D顯示移動電腦，其包括主體50301、顯示部分50302、開關50303、操作鍵50304、紅外線埠50305等。
圖50E顯示具有記錄媒體的攜帶型影像再生設備(具體地，DVD再生設備)，其包括主體50401、外殼50402、顯示部分A 50403、顯示部分B 50404、記錄媒體(DVD等)讀取部分50405、操作鍵50406、揚聲器部分50407等。
圖50F顯示護目鏡型顯示器，其包括主體50501、顯示部分50502和臂部分50503。
圖50G顯示視頻相機，其包括主體50601、顯示部分50602、外殼50603、外部連接埠50604、遙控接收部分50605、影像接收部分50606、電池50607、音頻輸入部分50608、操作鍵50609、目鏡部分50610等。
圖50H顯示行動電話，其包括主體50701、外殼50702、顯示部分50703、音頻輸入部分50704、音頻輸出部分50705、操作鍵50706、外部連接埠50707、天線50708等。
由此，本發明可以應用到各種電子設備。
[實施例模式11]
在本實施例模式中，參考圖53說明行動電話的結構實例。
顯示面板5310並入外殼5300，以自由地連接和分開。根據顯示面板5310的尺寸，外殼5300的形狀和尺寸可以適當地改變。提供有顯示面板5310的外殼5300安裝在印刷電路板5301中，以作為模組裝配。
顯示面板5310藉由FPC 5311連接到印刷電板5301。在印刷電路板5301上形成揚聲器5302、微音器5303、傳送和接收電路5304、和包括CPU和控制器等的訊號處理電路5305等。這種模組、輸入裝置5306和電池5307相結合，保存在外殼5309中。設置顯示面板5310的像素部分，以從形成在外殼5309中的開口窗口可以看到。
藉由利用TFT在同一基板上形成像素部分和一部分週邊驅動電路(在多個驅動電路中工作頻率低的驅動電路)，可以形成顯示面板5310；將一部分週邊驅動電路(在多個驅動電路中工作頻率高的驅動電路)形成在IC晶片中；和藉由COG(玻璃上晶片)在顯示面板5310上安裝該IC晶片。或者，該IC晶片可以藉由利用TAB(帶自動粘合)或印刷電路板連接到玻璃基板。注意，圖44A顯示這種顯示面板的結構的實例，其中在同一基板上形成一部分週邊驅動電路作為像素部分，並且藉由COG等安裝提供有另一部分驅動電路的IC晶片。藉由使用上述的結構，可以降低顯示裝置的功耗，並且可以使行動電話每次充電的壽命變長。另外，可以實現行動電話的成本減少。
另外，為了進一步降低功耗，如圖44B和45A所示，可以利用TFT在基板上形成像素部分，所有的週邊驅動電路可以形成在IC晶片中，並且可以藉由COG(玻璃上晶片)等在顯示面板上安裝IC晶片。圖2的像素結構當成像素部分，並且非晶半導體膜當成電晶體的半導體層，由此降低了製造成本。
注意，在本實施例模式中說明的結構是行動電話的實例，並且本發明的半導體裝置的原理不僅可以應用到具有上述結構的行動電話，也可以應用到具有不同結構的行動電話。
[實施例模式12]
圖51顯示組合顯示面板5101和電路板5102的EL模組。該顯示面板5101包括像素部分5103、掃描線驅動電路5104和訊號線驅動電路5105。在電路板5102上形成控制電路5106、訊號分割電路5107等。藉由連接接線5108使顯示面板5101和電路板5102彼此連接。作為連接接線，可以使用FPC等。
藉由利用TFT在同一基板上形成像素部分和一部分週邊驅動電路(在多個驅動電路中工作頻率低的驅動電路)可以形成顯示面板5101；將一部分週邊驅動電路(在多個驅動電路中工作頻率高的驅動電路)形成在IC晶片中；和藉由COG(玻璃上晶片)等在顯示面板5101上安裝該IC晶片。可選地，該IC晶片可以藉由利用TAB(帶自動粘合)或印刷電路板安裝到顯示面板5101上。注意，圖44A顯示在同一基板上形成一部分週邊驅動電路作為像素部分且藉由COG等安裝提供有另一部分驅動電路的IC晶片的結構的實例。
另外，為了進一步降低功耗，可以在玻璃基板上利用TFT形成像素部分，所有的週邊驅動電路可以形成在IC晶片中，並且可以藉由COG(玻璃上晶片)等在顯示面板上安裝該IC晶片。
較佳地是，在非晶半導體膜應用於組成像素的電晶體的半導體層的情況下，利用TFT在基板上形成像素部分，將所有驅動電路形成在IC晶片中，並且藉由COG(玻璃上晶片)將IC晶片安裝在顯示面板上。注意，圖44B顯示在基板上形成像素部分並藉由COG等將提供有週邊驅動電路的IC晶片安裝在基板上的結構的實例。
用上述的EL模組可以實現EL電視接收機。圖52是顯示EL電視接收機的主要結構的方塊圖。調諧器5201接收視頻訊號和音頻訊號。藉由視頻訊號放大器電路5202，用來將從視頻訊號放大器電路5202輸出的訊號轉換成對應於紅、綠、藍每個顏色的彩色訊號的視頻訊號處理電路5203，和用來將視頻訊號轉換成驅動電路的輸入標準的控制電路5106，處理該視頻訊號。該控制電路5106將訊號輸出到掃描線側和訊號線側中的每一個。在用數位方式驅動的情況下，可以使用在訊號線側提供訊號驅動電路5107以藉由分成m個訊號來提供輸入數位訊號的結構。
藉由調諧器5201接收的音頻訊號被傳送到音頻訊號放大器電路5204，其輸出藉由音頻訊號處理電路5205提供給揚聲器5206。控制電路5207接收來自輸入部分5208的接收電台(接收頻率)和音量控制資料，並將訊號傳送到調諧器5201和音頻訊號處理單元5205。
藉由將圖51顯示的EL模組並入外殼50001，如圖50A所示，可以實現TV接收機。藉由EL模組組成顯示部分50003。另外，適當地提供揚聲器部分50004、視頻輸入端子50005等。
無庸置疑，本發明的半導體裝置的原理還可以應用到個人電腦的監視器的電路部分、車站或機場的資訊顯示面板、街道上的廣告板等。
[實施例1]
在本實施例中，說明在將本發明的半導體裝置應用到顯示設備的情況下像素佈局的結構實例。
圖63顯示圖29顯示的像素2917的像素佈局。
圖63中的像素包括掃描線6301、接線6302、電晶體6307、電容器6308、像素電極6309、開關電晶體6310、6311和6312、第一訊號線6318、第二訊號線6319和電源線6320。
由電連接到電晶體6307的閘極端子的接線和一部分電源線6320形成電容器6308。電晶體6307的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)連接到電源線6320；其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到開關電晶體6312的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)和開關電晶體6311的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)；並且其閘極端子連接到開關電晶體6310的第一端子(源極端子和汲極端子中的一個)。開關電晶體6310的第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到第二訊號線6319。開關電晶體6311的第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到第一訊號線6318。開關電晶體6310和6311的閘極端子連接到掃描線6301。開關電晶體6312的閘極端子連接到接線6302且其第二端子(源極端子和汲極端子中的另一個)連接到像素電極6309。
注意，電晶體6307，電容器6308，開關電晶體6310、6311和6312，第一訊號線6318，第二訊號線6319，和電源線6320分別對應於包括於圖29中的像素中的電晶體2907，電容器2908，開關2910、2911和2912，第一訊號線2918，第二訊號線2919，和電源線2920。在像素電極6309上形成包含有機化合物的層和相對電極，並由此形成了圖29所示的發光元件2909。
注意，本發明的像素佈局是一個實例，且本發明並不限於此。
5401．．．源極訊號線
5402．．．第一閘極訊號線
5405．．．電流供應線
5406－5409．．．TFT
5410．．．儲存電容器
5411．．．EL元件
5412．．．訊號電流輸入電流源
5403．．．第二閘極訊號線
5404．．．第三閘極訊號線
5701a．．．電壓－電流特性
5704．．．工作點
5702a，5702c．．．電壓－電流特性
5705a，5705b，5705c．．．工作點
5703a，5703c．．．電壓－電流特性
5707a，5707c．．．工作點
5706．．．工作點
101．．．電晶體
102．．．電容器
103．．．電流－電壓轉換元件
104．．．放大器電路
105．．．接線
106．．．接線
107．．．接線
108．．．接線
109．．．節點
303．．．電阻元件
401．．．p通道電晶體
402．．．n通道電晶體
1201．．．電晶體
1202．．．電容器
1203．．．電流－電壓轉換元件
1204．．．放大器電路
1205．．．接線
1206．．．接線
1207．．．接線
1208．．．接線
1209．．．節點
2001．．．電晶體
2002．．．電容器
2003．．．電流－電壓轉換元件
2004．．．放大器電路
2005．．．接線
2006．．．接線
2007．．．接線
2008．．．節點
2401．．．電晶體
2402．．．電容器
2403．．．電流－電壓轉換元件
2404．．．放大器電路
2405．．．接線
2406．．．接線
2407．．．接線
2408．．．節點
201．．．運算放大器
1301．．．運算放大器
1101．．．運算放大器
1102．．．第一電晶體
1103．．．第二電晶體
1104．．．第三電晶體
1107．．．接線
1105．．．第四電晶體
1106．．．接線
1108．．．節點
1109．．．節點
501．．．負載
502．．．開關
503．．．開關
504．．．開關
505．．．接線
6601．．．電晶體
1401．．．負載
1402．．．開關
1405．．．負載
1403．．．開關
1404．．．開關
2201．．．負載
2202．．．開關
2203．．．開關
2204．．．開關
2205．．．開關
2206．．．開關
2207．．．接線
2208．．．節點
6701．．．電晶體
2601．．．負載
2602．．．開關
2603．．．開關
2604．．．開關
2605．．．開關
2606．．．開關
2607．．．接線
2608．．．接線
5901．．．電晶體
5902．．．接線
5903．．．負載
5904．．．接線
6001．．．電晶體
6002．．．負載
6003．．．接線
6401．．．電晶體
6402．．．開關
6501．．．電晶體
6502．．．開關
701．．．電流源
702．．．開關
703．．．開關
704．．．開關
705．．．開關
706．．．電容器
707．．．接線
708．．．接線
1601．．．電流源
1602．．．開關
1603．．．開關
1604．．．開關
1605．．．開關
1606．．．電容器
1607．．．接線
1608．．．接線
2901．．．電流－電壓轉換元件
2902．．．開關
2903．．．運算放大器
2904．．．開關
2905．．．電容器
2906．．．電流源
2907．．．電晶體
2908．．．電容器
2909．．．發光元件
2910．．．開關
2911．．．開關
2912．．．開關
2913．．．接線
2914．．．接線
2915．．．接線
2916．．．相對電極
2917．．．像素
2918．．．第一訊號線
2919．．．第二訊號線
2920．．．電源線
3101．．．電流－電壓轉換元件
3102．．．開關
3103．．．運算放大器
3104．．．開關
3105．．．電容器
3106．．．電流源
3107．．．開關
3108．．．開關
3109．．．訊號儲存單元
3110．．．電流源電路
3111．．．發光元件
3112．．．訊號線
3113．．．接線
3114．．．接線
3115．．．接線
3116．．．接線
3117．．．接線
3118．．．相對電極
3119．．．像素
3120．．．電源線
3201．．．電晶體
3202．．．電容器
3203．．．開關
3204．．．開關
3205．．．開關
3206．．．開關
3401．．．電流－電壓轉換元件
3402．．．開關
3403．．．運算放大器
3404．．．電容器
3405．．．緩衝器
3406．．．開關
3407．．．開關
3408．．．電晶體
3409．．．電容器
3410．．．發光元件
3411．．．開關
3412．．．開關
3413．．．開關
3414．．．開關
3415．．．開關
3416．．．訊號線
3417．．．接線
3418．．．接線
3419．．．電流源
3420．．．接線
3421．．．接線
3422．．．相對電極
3423．．．接線
3424．．．像素
3425．．．接線
3601．．．像素部分
3602．．．掃描線驅動電路
3610．．．訊號線驅動電路
3603．．．移位暫存器
3604．．．第一鎖存電路
3605．．．第二鎖存電路
3606．．．數位－類比轉換電路
3608．．．視頻訊號線
3609．．．鎖存控制線
6201A，6201B，6201C．．．基本電流源電路
6202A，6202B，6202C．．．電流源電路
6203A，6203B，6203C．．．開關
3614．．．參考電流源電路
6101．．．基本電流源電路
6102．．．電流源電路
3801．．．訊號線驅動電路
3802．．．像素部分
3803．．．第一掃描線驅動電路
3804．．．密封基板
3805．．．密封材料
3806．．．第二掃描線驅動電路
3807．．．空間
3808．．．接線
3809．．．FPC
3819A，3819B．．．IC晶片
3810．．．基板
3811．．．TFT
3812．．．TFT
3813．．．第一電極
3814．．．絕緣膜
3821．．．TFT
3816．．．包含有機化合物的層
3817．．．第二電極
3818．．．發光元件
3820．．．TFT
4400．．．基板
4401．．．訊號線驅動電路
4402．．．像素部分
4403．．．第一掃描線驅動電路
4404．．．第二掃描線驅動電路
4405．．．FPC
4406．．．IC晶片
4407．．．IC晶片
4408．．．密封基板
4409．．．密封材料
4410．．．基板
4411．．．訊號線驅動電路
4412．．．像素部分
4413．．．第二掃描線驅動電路
4414．．．第一掃描線驅動電路
4415．．．FPC
4416．．．IC晶片
4417．．．IC晶片
4418．．．密封基板
4419．．．密封材料
4500．．．基板
4501．．．週邊驅動電路
4502．．．像素部分
4504．．．FPC
4505．．．IC晶片
4506．．．IC晶片
4507．．．密封基板
4508．．．密封材料
4510．．．基板
4511．．．週邊驅動電路
4512．．．像素部分
4513．．．FPC
4514．．．FPC
3901．．．基板
3902．．．陽極
3903．．．電洞注入層
3904．．．電洞傳送層
3905．．．發光層
3906．．．電子傳送層
3907．．．電子注入層
3908．．．陰極
3911．．．基板
3912．．．陽極
3913．．．電洞注入層
3914．．．電洞傳送層
3915．．．發光層
3916．．．電子傳送層
3917．．．電子注入層
3918．．．陰極
4000．．．基板
4001．．．TFT
4002．．．第一電極
4003．．．包含有機化合物的層
4004．．．第二電極
4100．．．基板
4101．．．驅動TFT
4102．．．底膜
4103．．．第一電極
4104．．．包含有機化合物的層
4105．．．第二電極
4106R．．．紅色濾色器
4106G．．．綠色濾色器
4106B．．．藍色濾色器
4107．．．黑基體
42101．．．基板
42102．．．底膜
42103．．．通道形成區
42105．．．雜質區
42106．．．通道形成區
42107．．．LDD區
42108．．．雜質區
42118．．．驅動電晶體
42119．．．電容器
42109．．．閘極絕緣膜
42110．．．閘極電極
42111．．．上電極
42112．．．中間層絕緣膜
42113．．．接線
42114．．．像素電極
42115．．．中間層絕緣體
42116．．．包含有機化合物的層
42117．．．相對電極
42120．．．發光元件
42201．．．區域
42301．．．第二上電極
42302．．．電容器
43101．．．基板
43102．．．底膜
43103．．．通道形成區
43105．．．雜質區
43118．．．驅動電晶體
43106．．．閘極絕緣膜
43107．．．閘極
43108．．．第一電極
43109．．．第一中間層絕緣膜
43110．．．接線
43111．．．第二電極
43112．．．第二中間層絕緣膜
43113．．．像素電極
43114．．．第三電極
43115．．．絕緣膜
43116．．．包含有機化合物的層
43117．．．相對電極
43119．．．電容器
43120．．．發光元件
4601．．．基板
4602．．．底膜
4603．．．閘極電極
4604．．．第一電極
4605．．．閘極絕緣膜
4606．．．通道形成區
4607．．．LDD區
4608．．．雜質區
4609．．．通道形成區
4610．．．LDD區
4611．．．雜質區
4623．．．電容器
4612．．．第一中間層絕緣膜
4613．．．接線
4614．．．第三電極
4615．．．開口部份
4616．．．第二中間層絕緣膜
4617．．．像素電極
4618．．．絕緣膜
4619．．．包含有機化合物的層
4620．．．相對電極
4621．．．發光元件
4624．．．第四電極
4625．．．電容器
4701．．．基板
4702．．．底膜
4703．．．像素電極
4704．．．第一電極
4705．．．接線
4706．．．接線
4707．．．N型半導體層
4708．．．N型半導體層
4709．．．半導體層
4710．．．閘極絕緣膜
4711．．．絕緣膜
4712．．．閘極電極
4713．．．第二電極
4714．．．中間層絕緣膜
4715．．．包含有機化合物的層
4716．．．相對電極
4717．．．發光元件
4718．．．驅動電晶體
4719．．．電容器
4720．．．第一電極
4801．．．基板
4802．．．底膜
4803．．．閘極電極
4804．．．第一電極
4805．．．閘極絕緣膜
4806．．．半導體層
4807．．．半導體層
4808．．．N型半導體層
4809．．．N型半導體層
4810．．．N型半導體層
4811．．．接線
4812．．．接線
4813．．．導電層
4814．．．像素電極
4815．．．絕緣膜
4816．．．包含有機化合物的層
4817．．．相對電極
4819．．．驅動電晶體
4820．．．電容器
4818．．．發光元件
4821．．．第二電極
4901．．．絕緣體
50001．．．外殼
50002．．．支撐座
50003．．．顯示部分
50004．．．揚聲器部分
50005．．．視頻輸入終端
50101．．．主體
50102．．．顯示部分
50103．．．影像接收部分
50104．．．操作鍵
50105．．．外部連接埠
50106．．．快門
50201．．．主體
50202．．．外殼
50203．．．顯示部分
50204．．．鍵盤
50205．．．外部連接埠
50206．．．指點滑鼠
50301．．．主體
50302．．．顯示部分
50303．．．開關
50304．．．操作鍵
50305．．．紅外線埠
50401．．．主體
50402．．．外殼
50403．．．顯示部分A
50404．．．顯示部分B
50405．．．記錄媒體讀取部分
50406．．．操作鍵
50407．．．揚聲器部分
50501．．．主體
50502．．．顯示部份
50503．．．臂部份
50601．．．主體
50602．．．顯示部份
50603．．．外殼
50604．．．外部連接埠
50605．．．遙控接收部分
50606．．．影像接收部分
50607．．．電池
50608．．．音頻輸入部分
50609．．．操作鍵
50610．．．目鏡部分
50701．．．主體
50702．．．外殼
50703．．．顯示部分
50704．．．音頻輸入部分
50705．．．音頻輸出部分
50706．．．操作鍵
50707．．．外部連接埠
50708．．．天線
5310．．．顯示面板
5300．．．外殼
5311．．．FPC
5302．．．揚聲器
5301．．．印刷電路板
5303．．．微音器
5304．．．傳送和接收電路
5305．．．訊號處理電路
5306．．．輸入裝置
5307．．．電池
5309．．．外殼
5101．．．顯示面板
5102．．．電路板
5103．．．像素部分
5104．．．掃描線驅動電路
5105．．．訊號線驅動電路
5106．．．控制電路
5107．．．訊號分割電路
5108．．．連接接線
5201．．．調諧器
5202．．．視頻訊號放大器電路
5203．．．視頻訊號處理電路
5204．．．音頻訊號放大器電路
5205．．．音頻訊號處理電路
5206．．．揚聲器
5207．．．控制電路
5208．．．輸入部分
6301．．．掃描線
6302．．．接線
6307．．．電晶體
6308．．．電容器
6309．．．像素電極
6310．．．開關電晶體
6311．．．開關電晶體
6312．．．開關電晶體
6318．．．第一訊號線
6319．．．第二訊號線
6320．．．電源線
圖1是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖2是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖3是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖4A和4B是分別顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖5是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖6A和6B是分別顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖7是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖8是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖9是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖10是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖11是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖12是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖13是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖14是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖15A和15B是分別顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖16是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖17是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖18是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖19是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖20是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖21是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖22是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖23A和23B是分別顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖24是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖25是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖26是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖27A和27B是分別顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖28是顯示本發明的半導體裝置的操作的圖。
圖29是顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖30A到30D是分別顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下像素的操作的圖。
圖31是顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖32是顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖33A到33D是分別顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下像素的操作的圖。
圖34是顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖35A到35D是分別顯示在本發明的半導體裝置被應用到部分像素和訊號線驅動電路的情況下像素的操作的圖。
圖36是顯示顯示裝置的圖。
圖37是顯示顯示裝置的圖。
圖38A和38B是顯示顯示面板的圖。
圖39A和39B是分別顯示能夠應用到顯示裝置的發光元件的圖。
圖40A到40C是顯示顯示面板的圖。
圖41是顯示顯示面板的圖。
圖42A和42B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器的結構的圖。
圖43A和43B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器的結構的圖。
圖44A和44B是分別顯示顯示面板的圖。
圖45A和45B是分別顯示顯示面板的圖。
圖46A和46B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器結構的圖。
圖47A和47B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器結構的圖。
圖48A和48B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器結構的圖。
圖49A和49B是分別顯示可以應用於像素的電晶體和電容器結構的圖。
圖50A到50H是分別顯示具有用於顯示部分的顯示裝置的電子設備的圖。
圖51是顯示EL模組的實例的圖。
圖52是顯示EL TV接收機主要結構的方塊圖。
圖53是顯示行動電話的結構實例的圖。
圖54是顯示習知像素結構的圖。
圖55A到55E是分別顯示習知像素結構的操作的圖。
圖56是顯示習知像素結構的圖。
圖57是顯示習知電路的操作點的圖。
圖58是顯示習知電路的操作點的圖。
圖59是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖60是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖61是顯示在本發明的半導體裝置應用到部分訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖62是顯示在本發明的半導體裝置應用到部分訊號線驅動電路的情況下的結構的圖。
圖63是顯示像素佈局的圖。
圖64是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖65是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖66是顯示本發明的半導體裝置的圖。
圖67是顯示本發明的半導體裝置的圖。
101．．．電晶體
102．．．電容器
103．．．電流－電壓轉換元件
104．．．放大器電路
105．．．接線
106．．．接線
107．．．接線
108．．．接線

Claims (8)

  1. 一種半導體裝置，包含：一電流-電壓轉換元件；一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到提供有電位的接線，且該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個電連接到該電流-電壓轉換元件；和一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的接線，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的閘極端子。
  2. 一種半導體裝置，包含：一電流-電壓轉換元件；一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到提供有電位的接線，且該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個電連接到該電流-電壓轉換元件；一電容器，其中該電容器的一個電極電連接到該電晶體的閘極端子，且該電容器的另一個電極電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；和一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的接線，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的閘極端子。
  3. 一種半導體裝置，包含： 一電流-電壓轉換元件；一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到提供有電位的接線，且該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個電連接到該電流-電壓轉換元件；一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到提供有電位的接線，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的閘極端子；和一電容器，其中該電容器的一個電極電連接到該電晶體的閘極端子，且該電容器的另一個電極電連接到提供有電位的接線。
  4. 一種半導體裝置，包含：一電流-電壓轉換元件；一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到該電流-電壓轉換元件，且該電晶體的閘極端子電連接到提供有電位的接線；和一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到該電晶體的閘極端子，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個。
  5. 一種半導體裝置，包含：一電流-電壓轉換元件； 一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到該電流-電壓轉換元件，且該電晶體的閘極端子電連接到提供有電位的接線；一電容器，其中該電容器的一個電極電連接到該電晶體的閘極端子，且該電容器的另一個電極電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個；和一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到該電晶體的閘極端子，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個。
  6. 一種半導體裝置，包含：一電流-電壓轉換元件；一電晶體，其中該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個電連接到該電流-電壓轉換元件，且該電晶體的閘極端子電連接到提供有電位的接線；一放大器電路，其中該放大器電路的第一輸入端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的一個，該放大器電路的第二輸入端子電連接到該電晶體的閘極端子，且該放大器電路的輸出端子電連接到該電晶體的源極端子和汲極端子中的另一個；和一電容器，其中該電容器的一個電極電連接到該電晶體的閘極端子，且該電容器的另一個電極電連接到提供有電位的接線。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的半導體裝置，其中該放大器電路為運算放大器。
  8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的半導體裝置，其中該電流-電壓轉換元件為電阻。
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