专利名称：半导体装置以及使用了该装置的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置的结构。本发明特别地涉及具有在玻璃、塑料等绝缘体上制作的薄膜晶体管(以下，记为TFT)的有源矩阵型半导体装置的结构。
背景技术：
近年来，场致发光(场致发光(Electro Luminescence)EL)显示装置或者FED(场发射显示器(Field Emission Display))等自发光型显示装置的开发非常活跃。作为自发光型的显示装置的优点，可以举出目视性高、不需要在液晶显示装置(LCD)等中所需要的背灯，因此适于薄型化的同时，在视野角方面几乎没有限制等。
这里，所谓EL元件，指的是具有通过加入电场可以得到所发生的发光的发光层的元件。在该发光层中，有从单态激励状态返回到基底状态时的发光(荧光)和从三态激励状态返回到基底状态时的发光(磷光)，而本发明的半导体装置可以是上述任何一种发光形态。
EL元件以把发光层夹在一对电极(阳极和阴极)之间的形式构成，通常采用叠层构造。代表性地可以举出「阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极」这样的叠层构造。该构造的发光效率非常高，当前正在进行研究的EL元件的大部分采用该构造。
另外，除此以外，也有在阳极和阴极之间按照「空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层」和「空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层」的顺序叠层的构造。作为在本发明的半导体装置中使用的EL元件的构造，也可以采用上述构造的任意一种。另外，也可以对于发光层掺杂荧光性色素。
在本说明书中，在EL元件中，把设置在阳极与阴极之间的所有的层统称为EL层。所以，上述的空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层都包含在EL层中，把用阳极、EL层以及阴极构成的发光元件称为EL元件。
图5中表示一般的半导体装置中的像素的结构。另外，作为代表性的半导体装置，以EL显示装置为例。图5所示的像素具有源极信号线501、栅极信号线502、开关用TFT503、驱动用TFT504、保持电容505、EL元件506、电流源507和508。
说明各部分的连接关系。这里，TFT具有栅极、源极和漏极的3个端子，而关于源极、漏极，在TFT的构造上不能够明确区分。由此，在说明元件之间连接间时，把源极和漏极中的一方记为第1电极，把另一方记为第2电极。对于TFT的ON、OFF，在说明各端子的电位等时，记为源极、漏极等。
开关用TFT503的栅极电极连接栅极信号线502，第1电极连接源极信号线501，第2电极连接驱动用TFT504的栅极电极。驱动用TFT504的第1电极连接电源507，第2电极连接EL元件506的一个电极。EL元件506的另一个电极连接电源508。保持电容505连接在驱动用TFT504的栅极电极与第1电极之间，保持驱动用TFT504的栅源间电压。
如果栅极信号线502的电位变化，开关用TFT503导通(ON)，则输入到源极信号线501中的图像信号输入到驱动用TFT504的栅极电极。根据输入的图像信号的电位，决定驱动用TFT504的栅源间电压，决定沿着驱动用TFT504的源漏间流过的电流(以下，记为漏极电流)。该电流供给到EL元件506进行发光。
而由于用多晶硅(多晶硅，以下记为P-Si)形成的TFT的电场效应迁移率高，ON电流大，因此适于作为半导体装置中使用的晶体管。而相反的一面，用多晶硅形成的TFT由于结晶粒界中的缺陷，具有易于在其电特性中产生偏差的问题点。
在图5所示的像素中，构成像素的TFT的阈值或者ON电流等特性针对每一个像素如果偏差，则即使在输入了相同的图像信号的情况下，由于依照该偏差TFT的漏极电流的大小不同，因此EL元件506的亮度偏差。
为了解决这样的问题，可以不依赖于TFT的特性，把所希望的电流供给到EL元件。从这样的观点出发，提出不受TFT的特性左右，能够控制流过EL元件的电流的大小的各种电流写入型的像素。
所谓电流写入型，指的是从源极信号线输入到像素中的图像信号不是通常的以模拟或者数字的电压信息输入的方式，而是用电流输入的方式。如果依据该方式，在外部把希望供给到EL元件中的电流值设定为信号电流，在像素中由于流过与其相等的电流，因此具有不受到TFT的特性偏差影响的优点。
以下，例示几个代表性的电流写入型的像素，说明它们的结构、动作以及特征。
图6表示第1结构例(参照专利文献1特表2002-517806号公报)。图6的像素具有源极信号线601、第1～第3栅极信号线602～604、电源供给线605、TFT606～609、保持电容610、EL元件611、信号电流输入用电流源612。
TFT606的栅极电极连接第1栅极信号线602，第1电极连接源极信号线601，第2电极连接TFT607的第1电极、TFT608的第1电极以及TFT609的第1电极。TFT607的栅极电极连接第2栅极信号线603，第2电极连接TFT608的栅极电极。TFT608的第2电极连接电流供给线605。TFT609的栅极电极连接第3栅极信号线604，第2电极连接EL元件611的阳极。保持电容610连接在TFT608的栅极电极与输入电极之间，保持TFT608的栅源间电压。在电流供给线605以及EL元件611的阴极上，分别输入预定的电位，相互具有电位差。
使用图7，说明从信号电流的写入到发光的动作。图中，表示各部分的图号以图6为基准。图7(A)到(C)模式地表示电流的流动。图7(D)表示沿着信号电流写入时的各路径流过的电流的关系，图7(E)表示相同的信号电流的写入时，在保持电容610中存储的电压，即TFT608的栅源间电压。
首先，在第1栅极信号线602以及第2栅极信号线603上输入脉冲，TFT606、607导通(ON)。这时，设沿着源极信号线流过的电流，即信号电流为Idata。
在源极信号线上由于流过电流Idata，因此如图7(A)所示，在像素内，电流的路径分为I1和I2流动。图7(D)表示它们的关系。另外，当然是Idata＝I1+I2。
在TFT606导通(ON)了的瞬间，由于在保持电容610中还没有保持电荷，因此TFT608截止(OFF)。由此，成为I2＝0，Idata＝I1。即，该期间仅流过由保持电容610中的电荷存储的电流。
然后，在保持电容610中逐渐存储电荷，在两个电极之间开始产生电位差(图7(E))。如果两个电极的电位差成为Vth(图7(E)的A点)，则TFT608导通(ON)，产生I2。如上所述，由于Idata＝I1+I2，因此I1逐渐减少，但是依然流过电流，在保持电容中仍然进行电荷的存储。
在保持电容610中，持续进行电荷的存储，直到其两个电极间的电位差，即TFT608的栅源间电压成为所希望的电压，即，成为TFT608能够流过Idata的电流的电压(VGS)。不久，电荷存储结束(图7(E)的B点)后，则电流I2停止流动，进而，TFT608流过与这时的VGS相称的电流，成为Idata＝I2(图7(B))。根据以上的过程，信号的写入动作结束。最后，第1栅极信号线602以及第2栅极信号线603的选择结束，TFT606、607截止(OFF)。
把这样使电荷存储在保持电容中，TFT608能够流过Idata的电流的动作称为设定动作。
接着，转移到发光动作。在第3栅极信号线604中输入脉冲，TFT609导通(ON)。在保持电容610中，由于保持以前写入的VGS，因此TFT608导通(ON)，从电流供给源605流过Idata的电流。由此，EL元件611发光。这时，如果使得TFT608在饱和区中动作，则即使TFT608的源漏间的电压发生变化，也能够使Idata不改变地流动。
把输出这样通过设定动作设定了的电流的动作称为输出动作。
图17中表示第2结构例(参照专利文献2特表2002-514320号公报)。图17的像素具有源极信号线1701、第1～第3栅极信号线1702～1704、电流供给线1705、TFT1706～1709、保持电容1710、EL元件1711、信号电流输入用电流源1712。
TFT1706的栅极电极连接第1栅极信号线1702，第1电极连接源极信号线1701，第2电极连接TFT1708的第1电极和TFT1709的第1电极。TFT1708的栅极电极连接第2栅极信号线1703，第2电极连接电流供给线1705。TFT1707的栅极电极连接第3栅极信号线1704，第1电极连接TFT1709的栅极电极，第2电极连接TFT1709的第2电极和EL元件1711的一个电极。保持电容1710连接在TFT1709的栅极电极与第1电极之间，保持TFT1709的栅源间电压。在电流供给线1705以及EL元件1711的另一个电极上分别输入预定的电位，相互具有电位差。
使用图18，说明从信号电流的写入发光的动作。图中，表示各部分的符号以图17为基准。图18(A)到(C)模式地表示电流的流动。图18(D)表示流过信号电流写入时的各路径的电流的关系，图18(E)表示相同的信号电流的写入时，在保持电容1710中存储的电压，即TFT1709的栅源间电压。
首先，在第1栅极信号线1702以及第3栅极信号线1704中输入脉冲，TFT1706、1707导通(ON)。这时，设沿着源极信号线1701流过的电流，即信号电流为Idata。
沿着源极信号线1701流过的电流Idata如18(A)所示，在像素内，电流的路径分为I1和I2流动。图18(D)表示它们的关系。另外，当然是Idata＝I1+I2。
在TFT1706导通(ON)了的瞬间，由于在保持电容1710中还没有保持电荷，因此TFT1709截止(OFF)。由此，成为I2＝0，Idata＝I1。即，在该期间，仅流过保持电容1710中的电荷存储的电流。
然后，在保持电容1710中逐渐存储电荷，在两个电极之间开始产生电位差(图18(E))。如果两个电极的电位差成为Vth(图18(E)的A点)，则TFT1709导通(ON)，产生I2。如上所述，由于是Idata＝I1+I2，因此I1逐渐减少，但是依然流过电流，在保持电容中仍然进行电荷的存储。
在保持电容1710中，持续进行电荷的存储，直到其两个电极的电位差，即TFT1709的栅源间电压成为所希望的电压，即，TFT1709能够流过Idata的电流的电压(VGS)。不久电荷的存储结束(图18(E)的B点)后，则电流I2停止流动，进而，TFT1709流过与该时刻的VGS相称的电流，成为Idata＝I2(图18(B))。根据以上的过程，信号的写入动作结束。最后，第1栅极信号线1702以及第3栅极信号线1704的选择结束，TFT1706、1707截止(OFF)。这样，设定动作结束。
接着，进入到输出动作。即，由于在保持电容1710中保持前面写入的VGS，因此TFT1709导通(ON)，从电流供给线1705供给Idata的电流。由此，EL元件1711发光。这时，如果使TFT1709在饱和区中动作，则即使TFT1709的源漏间电压多少发生变化，Idata也能够不改变地流过。
图19中表示第3结构例(参照专利文献1国际公开第01/06484号小册子)。图19的像素具有源极信号线1901、第1以及第2栅极信号线1902和1903、电源供给线1704、TFT1905～1708、保持电容1909、EL元件1910、信号电流输入用电流源1911。
TFT1905的栅极电极连接第1栅极信号线1902，第1电极连接源极信号线1901，第2电极连接TFT1906的第1电极和TFT1907的第1电极。TFT1906的栅极电极连接第2栅极信号线1903，第2电极连接TFT1907的栅极电极和TFT1908的栅极电极。TFT1907的第2电极和1908的第1电极都连接电源供给线1904，TFT1908的第2电极连接EL元件1910的阳极。保持电容1909连接在TFT1907、1908的栅极电极和TFT1907的第2电极以及TFT1908的第1电极之间，保持TFT1907、1908的栅源间电压。在电源供给线1904以及EL元件1910的阴极上，分别输入预定的电位，相互具有电位差。
使用图20，说明从信号电流的写入到发光的动作。图中，表示各部分的图号以图20为基准。图20(A)到(C)模式地表示电流的流动。图20(D)表示沿着信号电流的写入时的各路径流过的电流的关系，图20(E)表示相同的信号电流的写入时，在保持电容1909中存储的电压，即TFT1907、1908的栅源间电压。
首先，在第1栅极信号线1902以及第2栅极信号线1903上输入脉冲，TFT1905、1906导通(ON)。这时，设流过源极信号线1901的电流，即信号电流为Idata。
流过源极信号线1901的电流Idata如图20(A)所示，在像素内，电流的路径分为I1和I2流动。图20(D)表示它们的关系。另外，当然是Idata＝I1+I2。
在TFT1905导通(ON)了的瞬间，由于在保持电容1909中还没有保持电荷，因此TFT1907、1908截止(OFF)。由此，成为I2＝0，Idata＝I1。即，在该期间，仅流过由保持电容1709中的电荷存储的电流。
然后，在保持电容1909中逐渐存储电荷，开始在两个电极之间开始产生电位差(图20(E))。两个电极的电位差成为Vth(图20(E)的A点)后，则TFT1907导通(ON)，产生I2。如上所述，由于是Idata＝I1+I2，因此I1逐渐减少，但是依然流过电流，在保持电容中仍然进行电荷的存储。
这里，TFT1907导通(ON)，另一方面，TFT1908也导通(ON)，开始流过电流。但是，该电流如图20(A)所示，由于沿着独立的路径流过，因此Idata的值不改变，对I1、I2也不产生影响。
在保持电容1909中，持续进行电荷的存储，直到其两个电极的电位差，即TFT1907、1908的栅源间电压成为所希望的电压，即，TFT1907能够流过Idata的电流的电压(VGS)。不久电荷的存储结束(图18(E)的B点)后，则电流I2停止流动，进而，TFT1907流过与该时刻的VGS相称的电流，成为Idata＝I2(图18(B))。根据以上的过程，信号的写入动作结束。最后，第1栅极信号线1902以及第2栅极信号线1903的选择结束，TFT1905、1906截止(OFF)。
现在，在保持电容1909中保持在栅源间提供能够在TFT1907中流过电流Idata的电压的电荷。由于TFT1907、1908形成电流镜，因此该电压也提供到TFT1908上，沿着TFT1908流过电流。图20中，用IEL表示该电流。
如果TFT1907与TFT1908的栅极长度以及沟道宽度相同，则成为IEL＝Idata。即，根据构成电流镜的TFT1907、1908的尺寸决定方法，能够决定信号电流Idata与流过EL元件的电流IEL的关系。
这样，在第3结构例的情况下，能够边进行设定动作边同时进行输出动作。
以上示出一个例子的作为电流写入型的优点是即使在TFT608的特性等中存在偏差的情况下，在保持电容601中由于保持为了流过电流Idata所必需的栅源间电压，因此能够正确地向EL元件供给所希望的电流，由此能够抑制由于TFT的特性偏差引起的亮度偏差。
发明内容
(本发明要解决的课题)这里，表1中示出各结构的特征。
(表1)
首先，考虑信号电流Idata和流过EL元件的电流IEL的关系。在模拟色调等级方式的半导体装置中，由于色调等级用电流值表示，因此高色调等级时流过大电流，低色调等级时流过小电流。即根据色调等级，写入信号电流的信号电流的大小不同。这种情况下，在像素中写入低色调等级的信号的情况下，需要比在像素中写入高色调等级的信号时更长的时间。另外，低色调等级的信号由于电流小，因此极易受到噪声的影响。
接着，考虑电流-电压变换用TFT与驱动用TFT的关系。这里，所谓电流-电压变换用TFT，是把从源极信号线输入的信号电流变换为电压信号时使用的TFT，所谓驱动用TFT，是依照在保持电容中保持的电压用于流动电流的TFT。在表1中，示出各结构中的电流-电压变换用TFT(记为变换用TFT)和驱动用TFT的图号。
所谓变换用TFT和驱动用TFT是共同的就是指共同的TFT担当写入动作和发光动作。由此，TFT的偏差的影响少。另一方面，如第3结构那样，在变换用TFT和驱动用TFT是独立的情况下，受到像素内的特性偏差的影响。
接着，考虑信号电流写入时的路径。在第1结构以及第3结构中，信号电流从电流源流向电流供给源，或者从电流供给源流向电流源。另一方面，如果依据第2结构，则在信号电流的写入时，信号电流从电流源通过EL元件流动。在这样的结构中，在写入了低色调等级的信号以后写入高色调等级的信号时，或者在其相反的动作中，由于EL元件自身成为负载，因此产生了加长写入时间的需要。
本发明在于提供能够解决上述各种问题点的半导体装置。
(用于解决问题的方法)本发明提供半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管和开关，特征是上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子和上述第1晶体管的第1端子经过上述开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，具有使上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子之间，或者使上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子之间成为短路状态的单元。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关和第2开关，特征是上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子，以及上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子经过上述第2开关连接。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关、第2开关、第3开关和布线，上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子经过第2开关连接，上述第2晶体管的栅极端子与上述布线经过第3开关连接。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是在上述结构中，上述第1晶体管与上述第2晶体管具有相同的导电类型。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是在上述结构中，具有电容元件，上述第1晶体管的栅极端子与电容元件的一个端子连接。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是上述第1晶体管的栅极端子与上述电容元件的一个端子连接，而且上述电容元件的另一个端子与上述第2晶体管的第2端子连接。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是在上述结构中，上述第1晶体管的第1端子或者上述第2晶体管的第2端子与电流源电路连接。
另外，本发明提供半导体装置，该半导体装置的特征是在上述结构中，上述第1晶体管的第1端子或者上述第2晶体管的第2端子与显示元件连接。
即，在本发明中，在串联连接的两个晶体管(第1晶体管与第2晶体管)中，在设定动作时，使其中的一个晶体管(例如第2晶体管)的源漏间的电压成为非常小，对于另一个晶体管(例如第1晶体管)进行设定动作。而且，在输出动作时，由于两个晶体管(第1晶体管和第2晶体管)作为多栅极晶体管进行动作，因此能够减小输出动作时的电流值。反过来讲，能够加大设定动作时的电流。从而，难以受到在布线等中寄生的交叉电容或者布线电阻的影响，能够快速地进行设定动作。
另外，由于能够加大输出动作时的电流，因此能够难以受到噪声等微小电流的影响。
另外，由于在设定动作时与输出动作时，一部分使用共同的晶体管，因此能够减小相邻间晶体管的特性偏差的影响。
另外，本发明中的晶体管可以是用任意的材料、装置、制造方法制造的晶体管，也可以是任意一种类型的晶体管。例如，可以是薄膜晶体管(TFT)。在TFT中，半导体层既可以是非晶体(非晶形)，也可以是多晶体(多晶形)，还可以是单晶体。作为其它的晶体管，可以是在单晶体基板上制作的晶体管，可以是在SOI基板上制作的晶体管，还可以是在塑料基板上形成的晶体管，也可以是在玻璃基板上形成的晶体管。除此以外，可以是用有机物或者碳微米管形成的晶体管。另外，既可以是MOS型晶体管，也可以是双极型晶体管。
另外，在本发明中，所谓连接与电连接同义。从而，在其之间也可以配置其它的元件或者开关等。
发明的效果在本发明中，在串联连接的两个晶体管中，在设定动作时，使其中的一个晶体管的源漏间的电压成为非常小，对于另一个晶体管进行设定动作。而且，在输出动作时，由于两个晶体管作为多栅极晶体管进行动作，因此能够减小输出动作时的电流值。反过来讲，能够加大设定动作时的电流。从而，难以受到在布线等中寄生的交叉电容或者布线电阻的影响，能够快速地进行设定动作。
另外，由于能够加大输出动作时的电流，因此能够难以受到噪声等微小电流的影响。
另外，由于在设定动作时与输出动作时，一部分使用共同的晶体管，因此能够减小相邻间晶体管的特性偏差的影响。
附图的简单说明图1是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图2是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图3是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图4是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图5是说明以往的像素的结构的图。
图6是说明以往的像素的结构的图。
图7是说明以往的像素的动作的图。
图8是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图9是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图10是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图11是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图12是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图13是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图14是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图15是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图16是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图17是说明以往的像素的结构的图。
图18是说明以往的像素的动作的图。
图19是说明以往的像素的结构的图。
图20是说明以往的像素的动作的图。
图21是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图22是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图23是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图24是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图25是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图26是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图27是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图28是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图29是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图30是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图31是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图32是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图33是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图34是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图35是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图36是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图37是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图38是说明本发明的电流源电路的动作的图。
图39是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图40是说明本发明的电流源电路的连接状态的图。
图41是表示本发明的显示装置的结构的图。
图42是表示本发明的显示装置的结构的图。
图43是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图44是说明本发明的电流源电路的结构的图。
图45是说明本发明的像素的结构的图。
图46是说明本发明的像素的结构的图。
图47是说明本发明的像素的结构的图。
图48是说明本发明的像素的结构的图。
图49是说明本发明的像素的结构的图。
图50是说明本发明的像素的结构的图。
图51是说明本发明的像素的结构的图。
图52是适用了本发明的电子设备的图。
具体实施例方式
(实施方式1)本发明不仅能够适用于具有EL元件的像素，而且能够适用于具有电流源的各种模拟电路。因此，首先在本实施方式中，说明本发明的基本原理。
首先，图1中示出基于本发明基本原理的结构。具有始终作为电流源(或者其一部分)进行动作的电流源晶体管101以及根据状态动作不同的切换晶体管102，电源晶体管101、切换晶体管102与布线111串联连接。在电流源晶体管101的栅极端子上，连接电容元件104的一个端子。电容元件104的另一个端子连接布线111。因此，能够保持电流源晶体管101的栅极端子的电位。另外，电流源晶体管101的栅极端子与漏极端子经过开关105连接，根据开关105导通截止，能够控制电容元件104的电荷保持。电流源晶体管101与布线112经过基本电流源108和开关106连接。另外，与它们相并联，电流源晶体管101与布线113经过负载109和开关107连接。另外，虽然布线110和布线111用各自的布线构成，但是也可以电连接。另外，虽然布线112与布线113用各自的布线构成，但是也可以电连接。
另外，在切换晶体管102上，连接能够根据状态，在作为电流源动作的情况下和在源漏间没有流过电流那样动作(或者，作为开关动作的情况)的情况下可进行切换的单元。这里，把切换晶体管102作为电流源(的一部分)动作的情况称为电流源动作。另外，把切换晶体管102在源漏间不流过电流那样的状态下动作的情况(或者，作为开关动作的情况)，或者在源漏间电压很小的状态下动作的情况称为短路动作。
这样，关于切换晶体管102，为了实现电流源动作或者短路动作，能够使用各种结构。
因此，在本实施方式中，作为一个例子，图1中示出结构。在图1中，使切换晶体管102的源极端子与漏极端子经过开关103可以连接。而且，切换晶体管102的栅极端子与电流源晶体管101的栅极端子连接。使用开关103，可以把切换晶体管102的动作切换为电流源动作或者短路动作。
叙述图1的动作。首先，如图2所示，使开关103、105、106导通，使开关107截止。用虚线箭头201表示这时的电流路径。于是，切换晶体管102的源极端子与漏极端子大致成为相同的电位。即，在切换晶体管102的源漏间，几乎不流过电流，在开关103中流过电流。因此，在基本电流源108中流过的电流Ib流过电容元件104或者电流源晶体管101。而且如果电流源晶体管101的源漏间流过的电流与基本电流源108中流过的电流Ib相等，则在电容元件104中不流过电流。即，成为恒定状态。而且，这时的栅极端子的电位蓄积到电容元件104中。即，为了在电流源晶体管101的源漏间流过电流Ib所需要的电压加入到栅极端子上。以上的动作相当于设定动作。而且，这时切换晶体管102进行短路动作。
这样，如果在电容元件104中不流过电流，成为恒定状态，则可以认为结束了设定动作。
接着，如图3所示，使开关103、105、106截止，使开关107导通。用虚线箭头301表示这时的电流路径。于是，由于开关103截止，因此在切换晶体管102的源漏间流过电流。另一方面，在电容元件104中，保持在设定动作中蓄积的电荷，该电荷加入到电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极上。于是，电流源晶体管101与切换晶体管102的栅极端子相互连接。由于是以上的结构，因此电流源晶体管101与切换晶体管102作为多栅极晶体管进行动作。从而，如果把电流源晶体管101和切换晶体管102认为是一个晶体管，则其晶体管的栅极长度L比电流源晶体管101的L大。一般，如果晶体管的栅极长度L加大，则流过晶体管的电流减小。从而，流过负载109的电流比Ib小。以上的动作相当于输出动作。而且，这时切换晶体管102进行电流源动作。
这样，通过控制开关103的导通截止，与输出动作中在负载109等中流过的电流相比较，能够增大设定动作中流过的电流Ib。从而，由于能够增大设定动作中流过的电流，因此能够快速地成为恒定状态。即，能够减少在流过电流的布线中寄生的负载(布线电阻或者交叉电容等)产生的影响，能够快速地进行设定动作。
另外，由于设定动作中流过的电流较大，因此减小噪声等的影响。即，即使多少流过噪声等产生的微小电流，但是由于Ib的值大，因此几乎不受噪声等的影响。
从而，例如，在负载109是EL元件的情况下，在希望使EL元件以低色调等级发光时的信号写入时，也能够使用比EL元件流过的电流大的电流Ib进行写入。由此，能够避免信号电流淹没到噪声中等的干扰，而且能够进行快速的写入动作。
另外，负载109可以是任意的。既可以是电阻等元件，也可以是晶体管，也可以是EL元件，还可以是由晶体管、电容和开关构成的电流源电路。还可以是信号线或者信号线及其连接的像素。在该像素中，可以包括EL元件或者在FED中使用的元件等任意一种显示元件。
另外，电容元件104能够由电流源晶体管101或者切换晶体管102的栅极电容代用。在这种情况下，能够省略电容元件104。
另外，在布线110和布线111上供给高电位侧电源Vdd，但并不限于这种情况，各条布线的电位既可以相同，也可以不同。布线111最好能够保存电容元件104的电荷。另外布线110或者布线111不需要始终保持相同的电位。即使在设定动作和输出动作中电位不相同，在正常动作时也没有问题。
另外，在布线113和布线112上供给低电位侧电源Vss，但并不限于这种情况。各条布线的电位既可以相同，也可以不同。另外，布线113或者布线112不需要始终保持相同的电位。即使在设定动作和输出动作时电位不相同，在正常动作时也没有问题。
另外，电容元件104连接电流源晶体管101的栅极端子和布线111，但并不限于这种情况。最理想的是，最好连接电流源晶体管101的栅极端子和源极端子。这是因为晶体管的动作根据栅源间电压的所决定，因此在栅极端子与源极端子之间如果保持电压，则难以受到其它的影响。如果电容元件104配置在电流源晶体管101的栅极端子与其它的布线之间，则根据其它布线中的电压降，电流源晶体管101的栅极端子电位有可能变化。
另外，在输出动作时，晶体管101和切换晶体管102由于作为多栅极的晶体管进行动作，因此这些晶体管最好成为同极性(具有相同的导电类型)。
另外，在输出动作时，电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极的晶体管进行动作，各个晶体管的栅极宽度W既可以相同，也可以不同。同样，栅极长度L既可以相同，也可以不同。但是，栅极宽度W由于也可以考虑为与通常的多栅极的晶体管相同，因此最好是相同的大小。如果加大切换晶体管102的栅极长度L，则负载109中流过的电流进一步减小。由此，可以与该状况相吻合进行设计。
另外，103、105、106、107等开关既可以是电开关也可以是机械开关。只要能够控制电流的流动的，则可以是任意一种。还可以是晶体管、二极管以及把它们组合起来的逻辑电路。由此，在作为开关使用晶体管的情况下，由于该晶体管只是作为开关进行动作，因此晶体管的极性(导电类型)没有特别限定。但是，在希望关断电流少的情况下，最好使用截止电流少的极性的晶体管。作为截止电流少的晶体管，有设置LDD区域的晶体管等。另外，在作为开关进行动作的晶体管的源极端子的电位接近低电位侧电源(Vss、Vgnd、0V等)的状态下进行动作时，最好使用N沟道型，反之，在源极端子的电位接近高电位侧电源(Vdd等)的状态下进行动作时，最好使用P沟道型。这是因为由于能够加大栅源间电压的绝对值，因此作为开关易于进行动作。另外，也可以使用N沟道型和P沟道型的两种类型，作为CMOS型的开关。
另外，图1中示出了本发明的电路，但是结构并不受此限定。通过变更开关的配置或者数量、各个晶体管的极性、电流源晶体管101的数量或者配置、切换晶体管102的数量或者配置、各布线的电位、电流的流动方向等，能够使用各种电路构成。另外，通过把各种变更组合起来，能够使用各种电路构成。
例如，103、105、106、107等开关只要能够控制成为对象的电流的导通截止，则就可以配置在任意的位置。具体地讲，开关107为了控制负载109中流过的电流，可以与其串联配置。同样，开关106为了控制在基本电流源108中流过的电流，可以与其串联配置。另外，开关103为了控制切换晶体管102中流过的电流，可以与其并联配置。开关105可以配置成能够控制电容元件104的电荷。
因此，图4中示出变更了开关105的配置时的例子。即，在设定动作时，如图8那样连接，从基本电流源108流过的电流Ib在电流源晶体管101中流过，切换晶体管102进行短路动作，在输出动作时，如图9那样连接，切换晶体管102进行电流源动作，在切换晶体管102和电流源晶体管101中流过的电流流过负载109，如果成为这种结构，则103、105、106、107等的开关就可以配置在任意的位置。
其次，图10示出变更了开关103的连接时的例子。开关103连接布线1002。布线1002的电位既可以是Vdd，也可以是其它的值。另外，在图10的情况下，既可以添加开关1001，也可以不添加。开关1001既可以配置在切换晶体管102的源极端子一侧，也可以配置在漏极端子一侧。开关1001可以在与开关103相反的状态下导通截止。这样，通过在各种位置配置开关能够构成电路。
其次，图11示出交换了电流源晶体管101和切换晶体管102的配置的情况。在图1中，按照布线110、切换晶体管102、电流源晶体管101的顺序配置，而在图11中，按照布线110、电流源晶体管101、切换晶体管102的顺序配置。
这里，考虑图1的电路与图11的电路的差别。在图1中，切换晶体管102在短路动作时，在切换晶体管102的栅极端子与源极端子(漏极端子)之间产生电位差。从而，在切换晶体管102的沟道区中，由于存在电荷，因此在该栅极电容中保存电荷。而且，在电流源动作时，在栅极电容中保持电荷不变。由此，在短路动作(设定动作)时和电流源动作(输出动作)时，电流源晶体管101的栅极端子的电位几乎不变。
另一方面，在图11中，当切换晶体管102在短路动作时，在切换晶体管102的栅极端子与源极端子(漏极端子)之间几乎不产生电位差。从而，在切换晶体管102的沟道区中几乎不存在电荷，在其栅极电容中不保存电荷。而且，在电流源动作时，由于开关105、103截止，因此在切换晶体管102的栅极电容中积存电荷，切换晶体管102作为电流源的一部分进行动作。这时的电荷蓄积在电容元件104或者电流源晶体管101的栅极电容中。该电荷移动到切换晶体管102的栅极部分。由此，在短路动作(设定动作)时和电流源动作(输出动作)时，电流源晶体管101的栅极端子电位仅变换移动了的电荷部分。其结果，在输出动作时，电流源晶体管101与切换晶体管102的栅源间电压的绝对值减小，负载109中流过的电流也减小。
由此，可以根据状况设计怎样进行电流源晶体管101和切换晶体管102的配置。例如，在负载109是EL元件的情况下，希望进行黑显示时，如果微弱发光，则使反差下降。在这样的情况下，通过采用图11的结构，由于电流非常小，因此非常适宜。
其次，在图1中，分别各配置1个电流源晶体管101和切换晶体管102，而某一个或者双方也可以配置多个。另外，排列方法也可以任意地选择。图12中示出配置了第2切换晶体管1201和开关1202时的例子。
另外，电流源极体管101和切换晶体管102在图1中每一个都是P沟道型，但并不限于这种情况。关于图1的电路，图13示出变更电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电类型)，但没有变更电路的连接构造时的例子。如从把图1与图13进行比较所知，把图1的布线112、113、110、111的电位变更为布线1312、1313、1310、1311，如果变更基本电流源108的电流方向，则能够容易地变更。电流源晶体管1301、切换晶体管1302、开关1303、1305、1306、1307、基本电流源1308、负载1309等的连接没有变更。另外，布线1310和布线1311用单独的布线构成，而也可以电连接。另外，布线1312和布线1313用单独的布线构成，而也可以电连接。
另外，图14中示出通过不变更电流的方向而变更电路的连接构造，对于图1的电路，变更了电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电类型)时的例子。这种情况下，在电流源晶体管101和切换晶体管102中，源极端子和漏极端子相反。因此，与其相对应，可以变更电容元件1404与开关1405的连接。
有始终作为恒流源(或者其一部分)进行动作的电流源晶体管1401和根据状态动作不同的切换晶体管1402，电流源晶体管1401、切换晶体管1402和电源布线110串联连接。在电流源晶体管1401的栅极端子上连接电容元件1404的一个端子。电容元件1404的另一个端子1406连接到切换晶体管1402(电流源晶体管1401)的源极端子。因此，能够保持电流源晶体管1401的栅源间电压。另外，电流源晶体管1401的栅极端子与漏极端子经过开关1405连接，根据开关1405的导通截止，能够控制电容元件1404的电荷保持。
为此，叙述图14的动作。但由于与图1的动作相同，因此简单地进行说明。首先，如图15所示，使开关1403、1405、106导通，使开关107截止。用虚线箭头1501表示这时的电流路径。而且，如果成为恒定状态，则在电容元件1404中不流过电流。而且，这时电流源晶体管1401的栅源间电压蓄积在电容元件1404中。即，为了在电流源晶体管1401的源漏间流过电流Ib所需要的电压加入在栅源间。以上各动作相当于设定动作。而且，这时切换晶体管1402进行短路动作。
接着，如图16所示，使开关1403、1405、106截止，使开关107导通。用虚线箭头1601表示这时的电流路径。于是，电流源晶体管1401和切换晶体管1402作为多栅极的晶体管进行动作。从而，在负载109中流过电流，其大小比Ib小。以上的动作相当于输出动作。而且，这时切换晶体管1402进行电流源动作。
另外，电容元件1404的端子1406的电位大多在设定动作时和输出动作时不同。但是，由于电容元件1404两端的电压(相位差)不变化，因此在电荷109中流过所希望的电流。
另外，在这种情况下，如果在设定动作时如图21那样连接，输出动作时如图22那样连接，则开关当然就可以配置在任意的位置。
另外，在图14中示出了与图1相对应的电路，在图23中示出与图11相对应的电路。在图23中，具有当短路动作时，在切换晶体管1402的栅极电容中不蓄积电荷的特征。
另外，至此为止，切换晶体管102、1402在设定动作时进行短路动作，在输出动作时进行电流源动作。但是并不限于这种情况。例如，在图24中用虚线箭头2401表示电流路径，而当设定动作时也可以进行电流源动作。另外，图25中用虚线箭头2501表示电流路径，而当短路动作时也可以进行电流源动作。这种情况下，输出动作时的电流大。从而，放大信号，能够适用于各种模拟电路。
这样，不仅是图1的电路，通过变更开关的配置或者数量、各个晶体管的极性、电流源晶体管的数量或者配置、切换晶体管的数量或者配置、各布线的电位、电流的流动方向等，能够使用各种电路构成本发明，通过把各种变更组合起来，进而能够使用各种电路构成本发明。
实施方式2在实施方式1中，关于切换晶体管102，为了实现电流源动作或者短路动作，使用了图1的结构。为此，在本实施方式中，示出按照与实施方式1不同的结构，实现电流源动作或者短路动作的结构的一个例子。
另外，由于与实施方式1相同的内容很多，因此对于这些部分省略说明。
首先，图26中示出关于切换晶体管102，实现电流源动作或者短路动作的第2结构。
在图1中为了使得切换晶体管102能够进行短路动作，使用了开关103。通过控制该开关103，在切换晶体管102的源漏间不流过电流，使切换晶体管102的源极端子与漏极端子成为大致相同的电位。
相对于此，在图26中，控制切换晶体管102的栅极端子电压，能够使得在切换晶体管102中流过更多的电流。具体地讲，通过使用开关2601，加大切换晶体管102的栅源间电压的绝对值。其结果，在流过某个值的电流的情况下，可以减小切换晶体管102源漏间电压。即，切换晶体管102作为开关动作。
而且，在电流源动作的情况下，在图1中，使开关103截止，电流源晶体管101和切换晶体管102通过把栅极端子相互连接，作为多栅极的晶体管进行动作。
相对于此，在图26中，由于电流源晶体管101与切换晶体管102的栅极端子没有相互连接，因此通过使用开关2602连接。其结果，能够作为多栅极的晶体管进行动作。
叙述图26的动作。首先，如图27所示，使开关2601、105、106导通，使开关107、2602截止。用虚线箭头2701表示这时的电流路径。于是，切换晶体管102的栅极端子连接布线2603。由于在布线2603中供给低电位侧电源(Vss)，因此切换晶体管102的栅源间电压的绝对值非常大。由此，切换晶体管102由于具有非常大的电流驱动能力，因此切换晶体管102的源极端子与漏极端子成为大致相同的电位。为此，在基本电流源108中流过的电流Ib流过电容元件104或者电流源晶体管101，电流源晶体管101的源极端子成为与布线110大致相同的电位。而且，如果在电流源晶体管101的源漏间流过的电流与在基本电流源108中流过的电流Ib相同，则在电容元件104中，不流过电流。即，成为恒定状态。而且，这时的栅极端子的电位蓄积在电容元件104中。即，为了在电流源晶体管101的源漏间流过电流Ib所需要的电压加入到栅极端子上。以上动作相当于设定动作。而且，这时切换晶体管102作为开关进行动作，进行短路动作。
接着，如图28所示，使开关2601、105、106截止，使开关107、2602导通。用虚线箭头2801表示这时的电流路径。于是，切换晶体管102的栅极端子与电流源晶体管101的栅极端子相互连接。另一方面，在电容元件104中保存在设定动作中蓄积的电荷，该电荷加入到电流源晶体管101和切换晶体管102的栅极端子上。由上所述，电流源晶体管101和切换晶体管102作为多栅极的晶体管进行动作。从而，如果把电流源晶体管101和切换晶体管102考虑为是一个晶体管，则其晶体管的栅极长度L比电流源晶体管101的L长。从而，在负载109中流过的电流比Ib小。以上的动作相当于输出动作。而且，这时切换晶体管102进行电流源动作。
另外，布线2603的电位不限于Vss，可以是使切换晶体管102充分地成为导通状态的值。
另外，图26中示出了本发明的电路，但是结构并不受此限定。与实施方式1相同，通过变更开关的配置或者数量、各个晶体管的极性、电流源晶体管101的数量或者配置、切换晶体管102的数量或者配置、各布线的电位、电流的流动方向等，能够使用各种电路构成。另外，通过把各种变更组合起来，能够使用各种电路构成。
例如，如果成为在设定动作时如图29那样连接，输出动作时如图30那样连接的结构，则开关就可以配置在任意的位置。
另外，图31示出交换电流源晶体管101与切换晶体管102的配置的情况。在图31中，按照布线110、电流源晶体管101、切换晶体管102的顺序配置。
关于图26的电路，图32示出变更电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电类型)，但没有变更电路的连接构造时的例子。如把图26与图32进行比较可知，把图26的布线112、113、110、111、2603的电位变更为布线3212、3213、3210、3211那样，如果变更基本电流源108的电流方向，则能够容易地变更。电流源晶体管3201、切换晶体管3202、开关3221、3222、3205、3206、3207、基本电流源3208、负载3209等的连接没有变更。另外，布线3210和布线3211用单独的布线构成，但也可以电连接。另外，布线3212和布线3213用单独的布线构成，但也可以电连接。
另外，在图33中示出通过不变更电流的方向而变更电路的连接构造，对于图26的电路，变更了电流源晶体管101和切换晶体管102的极性(导电类型)时的例子。
有始终作为恒流源(或者其一部分)进行动作的电流源晶体管1401和根据状态动作不同的切换晶体管1402，电流源晶体管1401、切换晶体管1402和电源布线110串联连接。在电流源晶体管1401的栅极端子上连接电容元件1404的一个端子。电容元件1404的另一个端子1406连接切换晶体管1402(电流源晶体管1401)的源极端子。因此，能够保持电流源晶体管1401的栅源间电压。另外，电流源晶体管1401的栅极端子与漏极端子经过开关1405连接，根据开关1405的导通截止，能够控制电容元件1404的电荷保持。另外，切换晶体管1401的栅极端子与布线3303经过开关3301连接，根据开关3301的导通截止控制切换晶体管1402。另外，电流源晶体管1401的栅极端子与切换晶体管1402的栅极端子经过开关3302连接。
另外，在这种情况下，设定动作时如图34那样连接，输出动作时如图35那样连接进行动作，则开关就能够配置在任意的位置。
另外，在布线3303上供给比Vdd高的Vdd2。但并不限于这种情况，为了使切换晶体管1402在短路动作时进一步增大电流驱动能力，最好供给尽可能高的电位。
这样，不仅是图26的电路，通过变更开关的配置或者数量、各个晶体管的极性、电流源晶体管的数量或者配置、切换晶体管的数量或者配置、各布线的电位、电流的流动方向等，能够使用各种电路构成本发明，通过把各种变更组合起来，进而能够使用各种电路构成本发明。
在本实施方式中说明的内容相当于把在实施方式1中说明的内容的一部分变更的情况。从而在实施方式1中说明的内容也能够适用于本实施方式。
实施方式3在本实施方式中，叙述把在实施方式1、2中说明的电路变更了一部分的情况。
这里，为了简单，叙述把图1的电路变更了一部分的情况。由此，由于与实施方式1相同的内容很多，因此对于这些部分省略说明。但是，在实施方式1、2中说明过的各种电路中也能够适用。
首先，图36示出把图1的结构变更了一部分的情况。不同点在于把图1的开关107变更为图36的多用晶体管3601。多用晶体管3601是与电流源晶体管101或者切换晶体管102相同极性(导电类型)的晶体管。而且，多用晶体管3601的栅极端子与电流源晶体管101的栅极端子连接。多用晶体管3601根据状况切换动作。即，在设定动作时作为开关进行动作，在输出动作时与电流源晶体管101或者切换晶体管102一起，作为多栅极的晶体管一部分，作为电流源进行动作。
其次，说明图36的电路的动作。首先，如图37所示，使开关103、105、106导通。于是在基本电流源108中流过的电流Ib流过电容元件104或者电流源晶体管101。用虚线箭头3701表示这时的电流路径。这时，多用晶体管3601的栅极端子与源极端子成为大致相同的电位。即，多用晶体管3601的栅源间电压大致成为0。从而，多用晶体管3601截止。而且，成为恒定状态，在电流源晶体管101的源漏间流过的电流与在基本电流源108中流过的电流Ib相同，在电容元件1014中电流停止流动。以上的动作相当于设定动作。而且，这时多晶体管3601作为截止状态的开关进行动作。
其次，如图38所示，使开关103、105、106截止。而且，在电容元件104中保存在设定动作时蓄积的电荷，这些电荷加入到电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601的栅极端子上。而且，电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601的栅极端子相互连接。用虚线箭头3801表示这时的电流路径。由上所述，电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601作为多栅极的晶体管进行动作。从而，如果把电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601考虑为是一个晶形体管，则该晶体管的栅极长度L比电流源晶体管101的L大。从而，在负载109中流过的电流比Ib小。即，负载109中流过的电流比图1的情况减小。以上动作相当于输出动作。而且，这时多用晶体管3601作为多栅极晶体管的一部分进行动作。
这样，通过把图1的开关107变更为图36的多用晶体管3601，把多用晶体管3601的栅极端子与电流源晶体管101的栅极端子连接，能够自动地进行电流控制，或者，能够减小负载109中流过的电流。在图1的情况下，在负载109中，由于切换在输出动作时流过电流，在设定动作时不流过电流这样的动作，因此需要用于控制开关107的布线，而在图36的情况下，因为可以自动地进行，因此能够省略用于控制的布线。
另外，输出动作时，由于电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601作为多栅极的晶体管进行动作，因此这些晶体管最好成为同极性(具有相同的导电类型)。
另外，在输出动作时，电流源晶体管101、切换晶体管102和多用晶体管3601作为多栅极的晶体进行动作，而各个晶体管的栅极宽度W既可以相同，也可以不同。同样，栅极长度L既可以相同，也可以不同。但是，栅极宽度W由于也可以认为与通常的多栅极的晶体管相同，因此最好是相同的大小。如果加大切换晶体管102或者多用晶体管3601的栅极长度L，则负载109中流过的电流进一步减小。由此，可以与该状况相对应进行设计。
另外，图36中示出了本实施方式的电路，但是结构并不受此限定。通过变更开关的配置或者数量、各个晶体管的极性、电流源晶体管101的数量或者配置、切换晶体管102的数量或者配置、多用晶体管3601的数量或者配置、各布线的电位、电流的流动方向等，能够使用各种电路构成。另外，通过把各种变更组合起来，能够使用各种电路构成。
例如，103、105、106等开关如果能够控制作为对象的电流的导通截止，则就可以配置在任意的位置。即，如果在设定动作时如图39那样连接，输出动作时如图40那样连接的情况，则103、105、106等开关就可以配置在任意的位置。
在本实施方式中说明的内容相当于把在实施方式1中说明的内容的一部分变更的情况。所以在本实施方式中说明的内容也能够适用于实施方式1、2。
实施方式4在本实施方式中，说明显示装置以及信号线驱动电路等的结构及其动作。能够把本发明的电路适用在信号线驱动电路的一部分或者像素中。
显示装置如图41所示，具有像素排列4101、栅极线驱动电路4102、信号线驱动电路4110。栅极线驱动电路4102把选择信号顺序输出到像素排列4101。信号线驱动电路4110把视频信号顺序输出到像素排列4101。在像素排列4101中，通过按照视频信号控制光的状态，显示图像。从信号线驱动电路4110输入到像素排列4101中的视频信号是电流信号。即，各像素中配置的显示元件或者控制显示元件的元件根据从信号线驱动电路4110输入的视频信号(电流)，使状态发生变化。作为像素中配置的显示元件的例子，可以举出EL元件或者在FED(场发射显示器)中使用的元件等。
另外，还可以配置多个栅极线驱动电路4102或者信号线驱动电路4110。
信号线驱动电路4110把结构分为多个部分。作为一个例子，大致分为移位寄存器4103、第1闩锁电路(LAT1)4104、第2闩锁电路(LAT2)4105、数模变换电路4106。在数模变换电路4106中具有把电压变换为电流的功能，还具有进行γ校正的功能。即，在数模变换电路4106中，具有把电流(视频信号)输出到像素中的电路，即电流源电路，在该电路中能够适用本发明。
另外，像素具有EL元件等显示元件。具有把电流(视频信号)输出到该显示元件中的电路，即电流源电路，在该电路中也能够适用本发明。
简单地说明信号线驱动电路4110的动作。移位寄存器4103使用多列触发电路(FF)构成，输入时钟信号(S-CLK)、起动脉冲(SP)、时钟翻转信号(S-CLKb)，根据这些信号的定时，顺序输出抽样脉冲。
从移位寄存器4103输出的抽样脉冲输入到第1闩锁电路(LAT1)4104。在第1闩锁电路(LAT1)4104中，预先从视频信号线4108输入的视频信号，根据所输入的抽样脉冲的定时，在各列中把视频信号保持下去。另外，在配置了数模变换电路4106的情况下，视频信号是数字值。另外，该阶段中的视频信号大多是电压。
但在第1闩锁电路4104或者第2闩锁电路4105是能够保存模拟值的电路的情况下，大多能够省略数模变换电路4106。在这种情况下视频信号大多也是电流。另外，在输出到像素排列4101中的数据是2值，即是数字值的情况下，大多能够省略数模变换电路4106。
在第1闩锁电路(LAT1)4104中，如果到最末列为止完成了视频信号的保持，则在水平回扫线期间中，从闩锁控制线4109输入闩锁脉冲(Latch Pulse)，与保持在第1闩锁电路(LAT1)4101中的视频信号一起传送到第2闩锁电路(LAT2)4105。然后，保持在第2闩锁电路(LAT2)4105中的视频信号的一行部分同时输入到数模变换电路4106。而且，从数模变换电路4106输出的信号输入到像素排列4101。
在第2闩锁电路(LAT2)4105中保持的视频信号输入到数模变换电路4106，而且，在正在输入到像素4101的期间，在移位寄存器4103中再次输出抽样脉冲。即，同时进行两个动作。由此，能够进行线顺序驱动。以后，反复进行该动作。
另外，在具有数模变换电路4106的电流源电路是进行设定动作和输出动作的电路的情况下，在该电流源电路中需要流过电流的电路。这种情况下，配置参考用电流源电路4114。
另外，信号线驱动电路或者其一部分有时不是与像素排列4101存在于同一个基板上，例如，使用外加的IC芯片构成。这种情况下，在IC芯片与基板中使用COG(Chip On Glass)或者TAB(Tape AutoBonding)或者印刷基板等连接。
另外，信号线驱动电路的结构不限于图41。
例如，在第1闩锁电路4104或者第2闩锁电路4105是能够保存模拟值的电路的情况下，如图42所示，还有从参考用电流源电路4114把视频信号(模拟电流)输入到第1闩锁电路(LAT1)4104的情况。另外，在图42中，还有不存在第2闩锁电路4105的情况。
实施方式5其次，说明在实施方式4中说明了的信号线驱动电路4110的具体结构。
首先，图43示出适用于信号线驱动电路的例子。电流源电路4301通过布线4302、4303、4304、4305，切换设定动作与输出动作，以及短路动作与电流源动作。在设定动作时从基本电流源1308输入电流。而且，在输出动作时，从电流源电路4301向负载1309输出电流。
因此，首先说明图41的情况。参考用电流源电路4114中的电流源与图43中的基本电流源1308相当。而且，图43中的负载1309与开关或者信号线4902或者与信号线4902连接的像素相当。从基本电流源1308输出恒定的电流。另外，在图43的结构的情况下，不能够边进行设定动作边同时进行输出动作。所以，在希望同时进行的情况下，可以配置2个以上电流源电路，把它们切换使用。即，对于一个电流源电路进行设定动作，同时，在另一个电流源电路中进行输出动作。而且，在每个任意的周期进行切换。由此，能够同时进行设定动作和输出动作。
进而，在作为视频信号向像素输出模拟电流的情况下，由于需要把数字值变换为模拟值，因此成为图44所示的结构。另外，在图44中，为了简单，说明3比特的情况。即，有基本电流源1308A、1308B、1308C，该电流的大小成为Ic、2*Ic、4*Ic。而且，电流源电路4301A、4301B、4301C分别连接。从而，在输出动作时，电流源电路4301A、4301B、4301C输出Ic、2*Ic、4*Ic大小的电流。而且，与各电流源电路串联，连接开关4401A、4401B、4401C。该开关由从第2闩锁电路(LAT2)4105输出的视频信号控制。而且，从各电流源电路和开关输出的电流的总和输出到负载1309，即，信号线4902。通过以上的动作，作为视频信号向像素输出模拟电流。
另外，在图44中，为了简单，说明了3比特的情况，但并不限于这种情况。如果同样构成，则能够容易地变更比特数构成。另外，在图44的结构的情况下，通过并联配置电流源电路，交替进行动作，能够边进行设定动作边同时进行输出动作。
另外，在对于电流源电路进行设定动作的情况下，需要控制其定时。在这种情况下，为了控制设定动作，也可以配置专用的驱动电路(移位寄存器的)。或者，也可以使用从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号，控制对于电流源电路的设定动作。即，可以用一个移位寄存器控制LAT1电路和电流源电路的双方。这种情况下，可以把从用于控制LAT1电路的移位寄存器输出的信号直接输入到电流源电路，也可以分为对于LAT1电路的控制和对于电流源电路的控制，经过控制其分开的电路，控制电流源电路。或者，也可以使用从LAT2电路输出的信号，控制对于电流源电路的设定动作。从LAT2电路输出的信号通常由于是视频信号，因此分为作为视频信号使用的情况和控制电源电路的情况，经过控制其切换的电路，可以控制电流源电路。这样用于控制设定动作或者输出动作的电路结构或者电路的动作，记载在国际公开第03/038793号小册子、国际公开第03/038794号小册子、国际公开第03/038795号小册子中，能够把其内容适用于本发明。
其次，说明图42的情况。参考用电流源电路4114中的电流源与图43中的基本电流源1308相当。而且，图43中的负载1309与配置在第2闩锁电路(LAT2)4105中的电流源电路相当。在这种情况下，从参考用电流源电路4114中的电流源以电流输出视频信号。另外，该电流既有数字值的情况，也有模拟值的情况。
另外，与各比特相对应的数字视频信号(电流值)也可以输入到第1闩锁电路4104。另外，然后，通过把与各比特相对应的数字视频信号电流相加，能够从数字值变换为模拟值。这种情况下，在输入位数小的比特信号时，适用本发明将更适宜。这是因为在位数小的比特信号的情况下，信号的电流小。因此，如果适用本发明，能够加大信号的电流值。为此，提高信号的写入速度。另外，在图42中，对于不存在第2闩锁电路4105的情况，也可以在第1闩锁电路41014中，并联配置两个以上电流源电路，把它们切换使用。由此，能够同时进行设定动作和输出动作，其结果，能够省略第2闩锁电路4105。关于这样的电路结构或者动作，记载在国际公开第03/038796号小册子、国际公开第03/038797号小册子中，能够把其内容适用于本发明。
另外，也能够考虑为配置在第1闩锁电路1104中的电流源电路相当于图43中的基本电流源1308，配置在第2闩锁电路4105中的电流源电路相当于图43中的负载1309。
另外，进而，还可适用于图41、42所示的参考用电流源电路4114。即，也能够考虑为参考用电流源电路4114相当于图43中的负载1309，进而，其它的电流源相当于图43中的基本电流源1308。
另外，也可以考虑为像素相当于图43中的负载1309，信号线驱动电路4110中的把电流输出到像素中的电流源电路相当于图43中的基本电流源1308。
另外，如图24、25所示，在输出动作时比设定动作时加大电流进行动作的情况下，由于放大信号，因此能够在各种模拟电路中适用。
这样，在各种部分中能够适用本发明。
另外，在图43中，作为电流源电路4301的结构，使用了图13的结构，但是并不限于这种结构。能够使用本发明中的各种结构。
另外，在本实施方式中说明了的内容相当于利用了在实施方式1～4中说明过的内容的部分。从而，在实施方式1～4中说明过的内容也能够适用于本实施方式。
实施方式6在本实施方式中，说明在像素排列中排列形地配置的像素的具体的结构。
首先，图45中示出把图1所示的结构适用在像素中的情况。图1中的负载109相当于图45中的EL元件4501。图45中的基本电流源108在图41的情况下相当于配置在数模变换电路4106中的电流源电路，在图42的情况下相当于配置在第2闩锁电路4105中的电流源电路。
使用栅极线4503～4506控制各开关(在图45中是晶体管)的导通截止。另外，由于详细的动作与图1相同，因此省略。
另外，图46中示出把图4中示出的结构适用在像素中的情况。同样，图47中示出把在图36图示出的结构适用在像素中的情况。
另外，作为在像素中适用的结构，不限于图45～图47中所示的结构。能够使用在实施方式1～3中说明过的各种结构，构成像素。
例如，并不限定于图45～图47中的晶体管的极性(导电类型)。特别是，在作为开关进行动作的情况下，能够不变更连接关系而变更晶体管的极性(导电类型)。
另外，在图45～图47中，从电源线4901向布线113流过电流，但是并不限于这种情况。通过控制电源线4901和布线113的电位也可以从布线113向电源线4901流过电流。但是，在这种情况下，需要使EL元件4501的方向相反。这是因为通常EL元件4501是为了从阳极向阴极流过电流。
另外，EL元件既可以从阳极一侧发光，也可以从阴极一侧发光，可以是任意一种方式。
另外，在图45～图47中，使用栅极线4503～4506或者电源线4901进行连接，但是并不限于这种情况。
例如，相对于图45的电路，也能够像图48或者图49那样，减少栅极线的数量。为此，能够通过考虑各开关的导通截止和晶体管的极性(导电类型)来实现。
另外，在图45～图47中，电容元件104连接电源线4901，而也可以连接其它的布线，例如其它像素的栅极线等。
另外，在图45～图47中，配置电源线4901，但也可以去除电源线，而用其它像素的栅极线代用。
这样，像素能够使用各种结构。
另外，在使用这些像素显示图像时，能够使用各种方法表现色调等级。
例如，从信号线4902向像素输入模拟的视频信号(模拟电流)，在显示元件中流过与该视频信号相对应的电流，能够表现色调等级。或者，从信号线4902向像素输入数字的视频信号(数字电流)，在显示元件中流过与该视频信号相对应的电流，能够表现二色调等级。但在这种情况下，大多把时间色调等级方式或者面积色调等级方式等组合起来，谋求多色调等级。
另外，在没有强制发光的情况下，在显示元件中可以不流过电流。由此，例如可以使晶体管107或者晶体管3601成为截止状态。或者，通过控制电容元件104的电荷的状态，其结果，也可以使得在显示元件中不流过电流。为了实现这种状态，也可以添加开关等。
另外，这里特别地省略关于时间色调等级方式的说明，而可以依据在特愿2001-5426号、特愿2000-86968号等中记载的方法。
另外，从信号线5005向像素输入数字的视频信号(控制电压)，根据该视频信号，控制是否在显示元件中流过电流，也可以采用表现二色调等级的像素结构。由此，在这种情况下，也大多把时间色调等级方式或者面积色调等级方式等组合起来，谋求多色调等级。在图50中示出概略图。控制栅极线5006，使开关5004导通截止，从信号线5005向电容元件5003输入电压(视频信号)。而且，根据该值，控制与电流源电路5001串联配置的开关5002，决定是否在EL元件4501中流过电流。而且，对于电流源电路5001能够适用本发明。即，从基本电流源108向电流源电路5001中流过电流，进行设定动作，从电流源电路5001向作为负载的EL元件4501中流过电流。通过这样做，电流源电路5001能够降低晶体管的电流特性的偏差的影响，输出恒定的电流。
另外，也可以从其它的电流源向基本电流源108中流过电流，进行设定动作，从基本电流源电路108向作为负载的电流源电路5001中流过电流。通过这样做，基本电流源电路108能够输出恒定的电流。
因此，作为电流源电路4801，图51中示出适用了图1所示的电路的例子。
另外，在图50所示的电路中，省略了详细的说明，而可以依据在国际公开第03/027997等中记载的方法，能够与本发明结合。另外，结构并不限于图51所示的电路。能够使用在本发明中说明过的各种结构。
另外，本实施方式中说明的内容相当于利用了在实施方式1～5说明过的内容的部分。从而，实施方式1～5中说明过的内容也能够在本实施方式中适用。
实施方式7作为使用了本发明的电子设备，可以举出摄像机、数码照相机、风镜型显示器(头戴显示器)、导航系统、音响再生装置(汽车音响、组合音响等)、笔记本型个人计算机、游戏机、便携信息终端(移动式计算机、便携电话机、便携型游戏机或者电子书籍等)、具备了记录媒体的图像再生装置(具体地讲，具备能够再生的Digital VersatileDisc(DVD)等记录媒体，显示其图像的显示器的装置)等。图52中示出这些电子设备的具体例子。
图52(A)是发光装置，包括箱体13001、支撑台13002、显示单元13003、扬声器单元13004、视频输入端子13005。本发明能够在构成显示单元13003的电路中使用。另外，依据本发明，完成图52(A)所示的发光装置。发光装置由于是自发光型因此不需要背灯，能够做成比液晶显示器薄的显示单元。另外，发光装置包括个人计算机用、TV广播接收用、广告显示用等所有的信息显示用显示装置。
图52(B)是数码静止图像照相机，包括主体13101、显示单元13102、受像单元13103、操作键13104、外部连接端口13105、快门13106等。本发明能够在构成显示单元13102的电路中使用。另外，依据本发明，完成图52(B)所示的数码静止图像照相机。
图52(C)是笔记本型个人计算机，包括主体13201、箱体13202显示单元13203、键盘13204、外部连接端13205、指示鼠标13206等。本发明能够在构成显示单元13203的电路中使用。另外，依据本发明，完成图52(C)所示的发光装置。
图52(D)是移动式计算机，包括主体13301、显示单元13302、开关13303、操作键13304、红外线端口13305等。本发明能够在构成显示单元13302的电路中使用。另外，依据本发明，完成图52(D)所示的移动式计算机。
图52(E)是具备了记录媒体的便携型的图像再生装置(具体地讲是DVD再生装置)，包括主体13401、箱体13402、显示单元A13403、显示单元B13404、记录媒体(DVD等)读入单元13405、操作键13406、扬声器单元13407等。显示单元A13403主要显示图像信息，显示单元B13404主要显示文字信息，本发明能够在构成显示单元A、B13403、13404的电路中使用。另外，在具备了记录媒体的图像再生装置中还包括家用游戏机等。另外，依据的发明，完成图52(E)所示的DVD再生装置。
图52(F)是风镜型显示器(头戴显示器)，包括主体13501、显示单元13502、镜腿部分13503。本发明能够在构成显示单元13502的电路中使用。另外，依据本发明，完成图52(F)所示的风镜型显示器。
图52(G)是摄像机，包括主体13601、显示单元13602、箱体13603、外部连接端口13604、遥控接收单元13605、受像单元13606、蓄电池13607、声音输入单元13608、操作键13609等。本发明能够在构成显示单元13602的电路中使用。另外，依据本发明，完成图(G)所示的摄像机。
图52(H)是便携电话机，包括主体13701、箱体13702、显示单元13703、声音输入单元13704、声音输出单元13705、操作键13706、外部连接端口13707、天线13708。本发明能够在构成显示单元13703的电路中使用。另外，显示单元13703通过在黑色的背景上显示白色的文字，能够抑制便携电话机的消耗电流。另外，依据本发明，完成图52(H)所示的便携电话机。
另外，将来如果发光材料的发光亮度提高，则还能够在用透镜等放大投影包括所输出的图像信息的光的正面型或者背面型的投影仪中使用。
另外，上述电子设备大多显示通过互联网或者CATV(有线电视)等电子通信线路所分发的信息，显示活动图像信息的机会特别地增多。由于发光材料的响应速度非常高，因此发光装置在动态显示方面十分理想。
另外，发光装置由于发光部分消耗功率，因此最好使得发光部分尽力减少那样显示信息。从而，在便携信息终端、特别是在便携电话机或者音响再生装置那样的以文字信息为主的显示单元中使用发光装置的情况下，最好是把非发光部分作为背景，在发光部分中形成文字信息那样进行驱动。
如上所述，本发明的适用范围及其广泛，能够在所有领域的电子设备中使用。另外，本实施方式的电子设备可以使用实施方式1～6所示的任意一种结构的半导体装置。
权利要求
1.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管和开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子和上述第1晶体管的第1端子经过上述开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，具有使上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子之间成为短路状态的单元。
2.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关和第2开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子经过上述第2开关连接。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管的第2端子经过第3晶体管连接上述第2晶体管的第1端子。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体装置，其特征在于包括使上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子之间成为短路状态的单元。
5.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管和开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子和上述第1晶体管的第1端子经过上述开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，具有使上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子之间成为短路状态的单元。
6.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关和第2开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子经过上述第2开关连接。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管的第2端子经过第3晶体管连接上述第2晶体管的第1端子。
8.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关、第2开关、第3开关和布线，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子经过第2开关连接，上述第2晶体管的栅极端子与上述布线经过第3开关连接。
9.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管和开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子和上述第1晶体管的第1端子经过上述开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，具有使上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子之间，或者上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子之间的至少某一个成为短路状态的单元。
10.一种半导体装置，该半导体装置具有第1晶体管、第2晶体管、第1开关和第2开关，其特征在于上述第1晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第2晶体管具有栅极端子、第1端子和第2端子，上述第1晶体管的栅极端子与上述第1晶体管的第1端子经过上述第1开关连接，上述第1晶体管的第2端子与上述第2晶体管的第1端子连接，上述第1晶体管的栅极端子与上述第2晶体管的栅极端子连接，在上述第1晶体管的第1端子与上述第1晶体管的第2端子之间，或者上述第2晶体管的第1端子与上述第2晶体管的第2端子之间的至少某一个中具有上述第2开关。
11.根据权利要求1、2、5、6、8、9或者10的任一项所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管和上述第2晶体管具有相同的导电类型。
12.根据权利要求1、2、5、6、8、9或者10的任一项所述的半导体装置，其特征在于包括电容元件，上述第1晶体管的栅极端子与电容元件的一个端子连接。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管的栅极端子连接上述电容元件一个端子，而且上述电容元件的另一个端子连接上述第2晶体管的第2端子。
14.根据权利要求1、2、5、6、8、9或者10的任一项所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管的第1端子或者上述第2晶体管的第2端子连接电流源电路。
15.根据权利要求1、2、5、6、8、9或者10的任一项所述的半导体装置，其特征在于上述第1晶体管的第1端子或者上述第2晶体管的第2端子连接显示元件。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于上述显示元件是EL元件。
17.一种显示装置，其特征在于包括权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
18.一种电子设备，其特征在于包括权利要求17所述的显示装置。
19.一种数码静止图像照相机，其特征在于包括权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
20.一种个人计算机，其特征在于包括权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
21.一种摄像机，其特征在于包括具有权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
22.一种便携电话机，其特征在于包括权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
23.一种具备记录媒体的图像再生装置，其特征在于包括权利要求1、2、5、6、9、10或者11的任一项所述的半导体装置。
全文摘要
在串联连接的两个晶体管中，在设定动作(信号写入)时，使其中的一个晶体管的源漏间的电压非常小，对于另一个晶体管，进行设定动作，而且，在输出动作时，由于两个晶体管作为多栅极的晶体管进行动作，因此能够减小输出动作时的电流值，反过来讲，能够增大设定动作时的电流，从而，难以受到布线等中寄生的交叉电容或者布线电阻的影响，能够快速地进行设定动作，另外，由于在设定动作和输出动作中，使用一个相同的晶体管，因此减少相邻间偏差的影响。
文档编号G09G3/20GK1732502SQ200380107749
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月19日 优先权日2002年12月27日
发明者木村肇 申请人:株式会社半导体能源研究所