半导体集成电路及其驱动方法技术

由于制造步骤和采用衬底的差别产生的诸如晶体管栅长度，栅宽度，和栅绝缘膜厚度的涨落的因素，引起晶体管阈电压和迁移率的涨落。晶体管特性涨落的影响引起供给象素的电流值的涨落，造成显示图象产生条纹。本发明专利技术提供一种发光器件，它减小构成信号线驱动电路的电流源电路中晶体管特性的影响，直到晶体管特性不影响器件，它能显示清晰的图象，不出现无规则性。本发明专利技术的信号线驱动电路能够在显示图象中避免条纹和不均匀的亮度。同时，本发明专利技术使得在同一衬底上用多晶硅集成形成象素部分和驱动部分的元件成为可能。用这种方法，提供了减小的大小和电流消耗的显示器件，以及使用这种显示器件的电子设备。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于的技术。本专利技术也涉及一种发光器件，该发光器件在其驱动电路部分和象素部分中含有本专利技术的半导体集成电路；特别是，本专利技术涉及一种有源矩阵发光器件，它含有本专利技术的半导体集成电路作为驱动电路部分中的信号线驱动电路，它含有排列形成矩阵图案的多个象素，每个象素含有开关元件和发光元件。发光器件的一个实例是有一个阳极和一个阴极的有机发光二极管(OLED)。它具有在上述阳极和阴极之间夹有有机化合物层的结构。有机化合物层通常有叠层结构，可由Eastman Kodak Company的Tang提出的″空穴输运层，发光层和电子输运层″的叠层结构表示。为了使发光元件发射光，驱动发光元件的半导体器件是由有大的导通电流的多晶硅(polysilicon)(多晶硅)形成的。流入发光元件的电流量和发光元件的亮度互相成正比，由此，发光元件发光强度与流到有机化合物层的电流量有关。作为驱动发光元件的半导体器件，使用多晶硅形成的多晶硅晶体管。然而，使用有发光元件的发光器件显示多灰度级的图象时，可以给出驱动器件的方法，例如模拟灰度级法(模拟驱动法)，或数字灰度级法(数字驱动法)。两者的差别在于，它们控制发光元件处于发光或不发光状态的方法。前者，模拟灰度级法利用控制流入发光元件的电流由此得到灰度级的模拟方法。后者，数字灰度级法，利用其中发光元件只能在两种状态驱动，即开态(几乎100％发光)和关态(几乎0％发光)。另外，利用发光元件为实例，提出电流输入法，借助可以划分输入发光器件的信号类型。在这种电流输入法中，可以假设控制流入发光元件的电流量，而不受驱动发光元件的TFT的影响。电流输入法可应用上述的模拟灰度级法和数字灰度级法。电流输入法是一种方法，其中输入到象素的视频信号是一个电流，而发光元件的发光可以依照流入发光元件的输入视频信号(电流)的电流控制。下面，参照附图说明图14解释使用发光器件的电流输入法和由此的驱动方法的一个象素的电路结构的实例。在图14中，一个象素具有信号线1401，第一到第三扫描线1402到1404，电源线1405，晶体管1406到1409，电容器元件1410和发光元件1411。电流源电路1412提供给信号线。晶体管1406的栅电极连接到第一扫描线1402。晶体管1406的第一电极连接到信号线1401，而它的第二电极连接到晶体管1407的第一电极、晶体管1408的第一电极和晶体管1409的第一电极。晶体管1407的栅电极连接到第二扫描线1403。晶体管1407的第二电极连接到晶体管1408的栅电极。晶体管1408的第二电极连接到电流线1405。晶体管1409的栅电极连接到第三扫描线1404。晶体管1409的第二电极连接到发光元件1411的电极之一。电容器元件1410连接在晶体管1408的栅电极和第二电极之间，以保持晶体管1408的栅源电压。电流线1405和发光元件1411的阴极接收一个给定电位，以保持相互间的电位差。下面描述从视频信号写到光发射的操作。首先，脉冲输入到第一扫描线1402和第二扫描线1403，使晶体管1406和1407导通。在这一点流入信号线1401的信号电流用Idata表记，并由电流源电路1412供电。晶体管1406刚刚导通后，在电容器元件1410上还没有电荷保存，因此晶体管1408保持在关态。换言之，这时只有在电容器元件1410上已经积累的电荷引起的电流在流动。其后，电荷慢慢积累在电容器元件1410上，引起两个电极之间的电位差。当电极间的电位差达到晶体管1408的阈值Vth时，晶体管1408导通产生电流流动。然后流入电容器元件1410的电流慢慢减少。然而，减少的电流并不会停止在电容器元件1410上进行的电荷积累。在电容1410上的电荷积累，一直持续到它的两个电极上的电位差即晶体管1408的栅源电压，达到一个给定电压，它是高到足以引起电流Idata在晶体管1408中流动的电压(VGS)。当电荷积累结束时，电流Idata还在晶体管1408中继续流动。如上所述，进行了信号写操作。最后，第一扫描线1402和第二扫描线1403停止被选择，关闭晶体管1406和1407。下面是光发射操作。脉冲输入到第三扫描线1404，使晶体管1409导通。通过前述操作中写入并保持在电容器1410上的VGS，使晶体管1408导通，电流从电流源线1405流动。这引起发光元件1411发光。这时如果晶体管1408设置为在饱和区工作，即使当晶体管1408的源漏电压被改变时，流入发光元件1411的光发射电流IEL也不会偏离Idata。如前所述，电流输入法是指一种方法，其中漏电流值等于或与电流源电路1412置定的信号电流值成正比的漏电流在晶体管1408的源漏之间流动，发光元件1411发光，其强度与漏电流相应。通过使用对如上所述的电流输入法象素，可以减少构成象素的各晶体管间的特性涨落的影响，一个期望的电流可以供给它的发光元件。其它电流输入法象素电路，已在US6,229,506B1和JP2001-147659A中报道。在使用电流输入法的发光器件中，严格反映视频信号的信号电流必须被输入到象素。然而，当多晶硅晶体管用于建立输入信号电流到像素的驱动电路(电路相应于图14中的电流源电路1412)时，在各多晶硅晶体管之间的特性涨落导致信号电流的涨落和显示图象的不均匀。特性涨落是由晶体生长方向和晶粒间界的缺陷，叠层厚度不均匀和膜图形化的不够精确引起的。因为在各多晶硅晶体管之间的大的特性涨落，难以产生精确信号电流，显示的图象将充满垂直连续的条纹。换言之，对使用电流输入法的发光器件，必须减小构成把信号电流输入到象素的驱动电路的各晶体管之间的特性涨落的影响。这意味着，对构成驱动电路的晶体管和构成象素的晶体管两者，都必须减少特性涨落的影响。
技术实现思路
本专利技术已对上述问题作了考虑，因此本专利技术的一个目的是提供一种半导体集成电路，以及驱动这种半导体集成电路的方法，该集成电路减小电流源电路的电流源之间晶体管特性涨落的影响，直至晶体管特性不影响该电路。本专利技术的另一个目的是提供一种发光器件，它包含驱动电路部分和象素部分，其中驱动电路部分含有该半导体集成电路。特别是，本专利技术的一个目的是提供一种有源矩阵发光器件，它含有该半导体集成电路作为驱动电路部分中的信号线驱动电路，它含有排列形成矩阵图案的多个象素，它在每个象素中含有开关元件和发光元件。本专利技术的另一个目的是提供一种发光器件，其中象素部分和驱动电路部分的半导体元件由多晶硅薄膜晶体管组成，在同一衬底上集成形成象素部分和驱动电路部分。电流源电路由一个或多个电流源构成。一个电流源有一个或多个晶体管。提供恒定电流的电流源称为恒流源。本专利技术的半导体集成电路，其特征在于具有信号线，一输出将被输入到信号线的电流的电流源电路，和一个每次经过一个给定的时间开关电流源电路的装置，该电流源连接到信号线，(此后简称为开关装置。开关装置包含有开关功能的多个电路，因此也称为开关电路)。本专利技术的开关装置开关连接到信号线的电流源，并由此以给定时间间隔开关输入到信号线的电流，即使从电流源电路输出的电流存在涨落。因此，流入发光器件的电流量，即亮度看起来随时间变均匀，可以解决显示不均匀性。于是提供了一种不受晶体管特性涨落影响的发光器件。图2是指出本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体集成电路，包含：ｍ个信号线Ｓ↓［１］，Ｓ↓［２］，…，和Ｓ↓［ｍ］；电流源电路，包括ｉ个电流源Ｃ↓［１］，Ｃ↓［２］，…，和Ｃ↓［ｉ］；和开关装置，包括ｎ个开关单元Ｕ↓［１］，Ｕ↓［２］，…，和Ｕ↓［ｎ］，其中ｍ个信号线中的一个通过ｎ个开关单元中的一个连接到ｉ个电流源中的一个，并且其中ｎ个开关单元每个具有选择与之相接的电流源之一的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村肇，小山润，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]