电平移动器制造技术

一种紧凑的电平移动器，它具有低功耗和快速的操作，能够容易地进行大差值的电压电平的电平转换。电压调整电路（１０ａ）、ｐ沟道ＭＯＳ场效应晶体管（ＰＭＯＳＴ）（１０３）和ｎ－沟道场效应晶体管（ＮＭＯＳＴ）（１０５）串联在两个电源之间。电压调整电路（１０ｂ）、ＰＭＯＳＴ（１０２）、ＰＭＯＳＴ（１０４）和ＮＭＯＳＴ（１０６）串联在两个电源之间。在电平转换工作的过渡周期穿透电流流动期间，上述电压调整电路有效地减小电源电压，从而使大差值电压电平的电平转换能够容易地进行。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Level shifter

The utility model relates to a compact level shifter, which has the advantages of low power consumption and fast operation. The voltage regulation circuit (10a), P channel MOS field effect transistor (PMOST) (103) and 2K n-channel field effect transistor (NMOST) (105) is connected in series between the two power supply. The voltage regulation circuit (10b), PMOST (102), PMOST (104) and NMOST (106) are connected in series between the two power sources. During the transition period of the level conversion operation, the voltage regulating circuit effectively reduces the power supply voltage, so that the level conversion of the large differential voltage level can be easily carried out.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于以开关元件和排列成矩阵的象素来显示诸如图像等信息的图像显示装置(有源矩阵图像显示装置)驱动电路的电平移动器。近年来，半导体制造技术日益精细化。另外，由于诸如要求低功耗的便携式设备等普及的电子设备，这些设备中使用的LSI(大规模集成电路)变成3.3V，就是说，3.3V低电源电压驱动已经变成主流。另一方面，在由于用作便携式终端、计算机等的显示器而当前大量需求的液晶显示器中，液晶驱动是用10至20V电压振幅的信号进行的。于是就有必要至少提供一种在与其驱动电路电压振幅相应的高电源电压下工作的电路部分。所以，在控制器LSI的低电压振幅信号与驱动液晶显示器所需的高电压振幅信号之间，用于进行电压振幅转换的电平移动器变得必不可少。一般使用的传统的电平移动器示于图23。这种电平移动器把电压振幅为0至VDD1(＞0，例如5V)的信号转换成电压振幅为0至VDD2(＞0，例如10V)的信号。。就是说，这是一种使高电位侧平移同时低电平侧固定不变的电平移动器。其结构如下。P沟道MOS晶体管(下文中简称为PMOST)101的源极和PMOST 102的源极中的每一个都连接到电源VDD2，而PMOST 101的漏极连接到PMOST 103的源极，同时PMOST 102的漏极连接到PMOST 104的源极。另外，PMOST 103的漏极连接到PMOST 102的栅极和N沟道MOS晶体管(下文中简称NMOST)105的漏极，PMOST 104的漏极连接到PMOST101的栅极和NMOST 106的漏极。NMOST 105的源极和NMOST 106的源极连接到地电位(GND)(0V)。此外，输入信号(IN)馈送到PMOST103的栅极和NMOST 105的栅极，同时输入信号(IN)的反相后的输入信号(/IN)分别馈送到PMOST 104的栅极和NMOST 106的栅极，从而从NMOST 106的漏极提取输出信号(OUT)。应该指出，上述输出信号的反相后的输出信号(/OUT)可以从NMOST 105的漏极取出。应该指出，对于电源电压，在整个本说明书中，电源电压的VDD#表示为VDD#(其中#表示号码)。另外，将把GND,VDD1,VDD2,VDD3和VDD4看作5种电源电压，而它们的关系按照电压电平满足VDD4＜VDD3＜GND＜VDD1＜VDD2。但是，为了简化说明，GND电压设置为0V。下面将要解释所述传统电平移动器的例子的基本操作。当输入信号(IN)的电位为VDD1的“Hi”(高)时，NMOST 105导通，而PMOST103截止，从而把GND的“Lo”(低)电位馈送到PMOST 102的栅极，从而使PMOST 102导通。另一方面，反相输入信号(/IN)的电位为GND的“Lo”，于是，NMOST 106截止，同时PMOST 104导通。所以，PMOST 102和104都导通，于是输出电位被平移，从而使输出信号变为VDD2的“Hi”。应该指出，PMOST 101变为截止，从而保证PMOST 102的栅极借助该电位维持在GND的“Lo”电平。当输入信号(IN)的电位为GND的“Lo”时，图23中的电平移动器采取对称的结构。于是，与上述类似，可以理解，从输出端子(OUT)输出GND(0V)的“Lo”电位。相应地，具有0至VDD1电压振幅的信号因此被转换成具有0至VDD2电压振幅的信号。接着，图24示出平移低电位侧而同时高电位侧固定不变的传统电平移动器一个例子。这种电平移动器把具有VDD3(＜0)至0电压振幅的信号转换成具有VDD4(＜VDD3)至0电压振幅的信号。其结构如下。NMOST 107的源极和NMOST 108的源极中的每一个都连接到电源VDD4，而NMOST 107的漏极连接到NMOST 109的源极，同时NMOST 108的漏极连接到NMOST 110的源极。另外，NMOST 109的漏极连接到NMOST 108的栅极和PMOST 111的漏极，NMOST 110的漏极连接到NMOST 107的栅极和PMOST 112的漏极。PMOST 111的源极和PMOST 112的源极连接到GND(0V)。此外，输入信号(IN)馈送到NMOST 109的栅极和PMOST 111的栅极，同时输入信号(IN)的反相输入信号(/IN)分别馈送到NMOST 110的栅极和PMOST 112的栅极，从而从PMOST 112的漏极提取输出信号(OUT)。应该指出，上述输出信号的反相输出信号(/OUT)可以从PMOST 111的漏极取出。下面将要解释图24中所示的传统电平移动器的例子的基本操作。当输入信号(IN)的电位为VDD3的“Lo”(低)时，PMOST 111导通，而NMOST 109截止，从而把GND的“Hi”(高)电位馈送到NMOST 108的栅极，从而使NMOST 108导通。另一方面，反相输入信号(/IN)的电位为GND的“Hi”，于是，PMOST 112截止，同时NMOST 110导通。所以，NMOST 108和110都导通，于是该电位被平移，从而使输出信号变为VDD4的“Lo”。应该指出，NMOST107变为OFF，从而保证NMOST 108的栅极借助该电位维持GND的“Hi”电平。当输入信号(IN)的电位为GND的“Hi”时，图24中的电平移动器采取对称的结构。于是，与上述类似，可以理解，从输出端子(OUT)输出GND(0V)的“Hi”电位。相应地，具有VDD3至0电压振幅的信号因此被转换成具有VDD4至0电压振幅的信号。传统电平移动器的上述例子可以比较轻易地进行电压振幅差小的信号之间的电平转换。但是，随着电压振幅之间的差值变大，该电平移动器变得难以完成电平转换，结果出现问题。下面就要解释这些问题。尽管上面简单地解释了举例说明的传统的电平移动器的基本操作，但是，准确地说，只指出是否进行操作，操作时间决定于准备转换的电压振幅、晶体管的特性等。在图23所示的电平移动器中，例如，假定VDD1=5V,VDD2=15V,PMOST 101至104的阈电压为-2V，而NMOST 105至106的阈电压为2V。在这种情况下，以及在正常工作时的稳态下，若输入信号(IN)的电位从0V的“Lo”变为5V的“Hi”，则NMOST 105的栅极和源极之间的电压超过其阈电压，从而使NMOST 105导通。另一方面，因为PMOST 103的源极电位开始时是15V,PMOST 103的栅极和源极之间的电压为-10V，超过其阈电压，于是PMOST 103也导通。PMOST 101最初也处于ON(导通)状态，所以渗透电流通过PMOST 101,103和NMOST 105在VDD2和GND之间流动。PMOST 101或PMOST 103未截止之前一直维持这个状态。结果，为了避免这种渗透电流，考虑1)使PMOST 101截止的方法，和2)使PMOST 103截止的方法。1)使PMOST 101截止的方法为了使PMOST 101截止，必须使PMOST 102和104导通，以便接收从连接到PMOST 102源极的电源VDD2提供的电荷，从而把PMOST 101的栅极电位提高到13V或更高。输入信号(IN)的反相输入信号(/IN)的电位是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电平移动器，它包括： 第一导电类型的第一ＭＯＳ晶体管，其源极连接到第一电源，而第一输入信号输入到其栅极； 其导电类型与第一导电类型相似的第二ＭＯＳ晶体管，其源极连接到所述第一电源，作为所述第一输入信号的反相信号的第二输入信号输入到其栅极； 不同于所述第一导电类型的第二导电类型的第三ＭＯＳ晶体管，其漏极连接到所述第一ＭＯＳ晶体管的漏极，而所述第一输入信号输入到其栅极； 导电类型与所述第二导电类型相似的第四ＭＯＳ晶体管，其漏极连接到所述第二ＭＯＳ晶体管的漏极，而所述第二输入信号输入到其栅极； 其导电类型与所述第二导电类型相同的第五ＭＯＳ晶体管，其漏极连接到所述第三ＭＯＳ晶体管的源极，而其栅极连接到所述第二晶体管的漏极； 导电类型与所述第二导电类型相同的第六ＭＯＳ晶体管，其漏极连接到所述第四ＭＯＳ晶体管的源极，而其栅极连接到所述第一ＭＯＳ晶体管的漏极； 连接在所述第五ＭＯＳ晶体管的源极和第二电源之间的第一电压调整电路；和 连接在所述第六ＭＯＳ晶体管的源极和所述第二电源之间的第二电压调整电路， 其中所述第一电压振幅的所述第一和所述第二输入信号被转换成第二电压振幅的信号，从而从所述第一ＭＯＳ晶体管的漏极或所述第二ＭＯＳ晶体管的漏极中至少一个输出信号。...

【技术特征摘要】
JP 2000-3-14 71256/001．一种电平移动器，它包括第一导电类型的第一MOS晶体管，其源极连接到第一电源，而第一输入信号输入到其栅极；其导电类型与第一导电类型相似的第二MOS晶体管，其源极连接到所述第一电源，作为所述第一输入信号的反相信号的第二输入信号输入到其栅极；不同于所述第一导电类型的第二导电类型的第三MOS晶体管，其漏极连接到所述第一MOS晶体管的漏极，而所述第一输入信号输入到其栅极；导电类型与所述第二导电类型相似的第四MOS晶体管，其漏极连接到所述第二MOS晶体管的漏极，而所述第二输入信号输入到其栅极；其导电类型与所述第二导电类型相同的第五MOS晶体管，其漏极连接到所述第三MOS晶体管的源极，而其栅极连接到所述第二晶体管的漏极；导电类型与所述第二导电类型相同的第六MOS晶体管，其漏极连接到所述第四MOS晶体管的源极，而其栅极连接到所述第一MOS晶体管的漏极；连接在所述第五MOS晶体管的源极和第二电源之间的第一电压调整电路；和连接在所述第六MOS晶体管的源极和所述第二电源之间的第二电压调整电路，其中所述第一电压振幅的所述第一和所述第二输入信号被转换成第二电压振幅的信号，从而从所述第一MOS晶体管的漏极或所述第二MOS晶体管的漏极中至少一个输出信号。2．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路包括其漏极与栅极相连的MOS晶体管。3．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路具有包含用杂质元素掺杂的多晶硅层或硅层的电阻。4．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路包括其栅极加有恒定电压的MOS晶体管。5．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述第一电源的电压固定为0V。6．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述电平移动器包括在有源矩阵型液晶显示器或发光显示装置中。7．按照权利要求1的电平移动器，其特征在于所述电平移动器包括在移动电话、电视摄像机、个人计算机、头带式显示器、电视机、便携式书籍、DVD重放机、数字照相机和投影机一组中选定的一个之中。8．一种电平移动器，它包括第一导电类型的第一MOS晶体管，其源极连接到第一电源，而第一输入信号输入到其栅极；导电类型与第一导电类型相同的第二晶体管，其源极连接到所述第一电源，而作为所述第一输入信号的反相信号的第二信号输入到其栅极；其导电类型不同于第一导电类型的第二导电类型的第三MOS晶体管，其漏极连接到第一MOS晶体管的漏极，而其栅极连接到所述第二MOS晶体管的漏极；导电类型与第二导电类型相同的第四MOS晶体管，其漏极连接到所述第二MOS晶体管的漏极，而其栅极连接到所述第一MOS晶体管的漏极；连接在所述第三MOS晶体管的源极和第二电源之间的第一电压调整电路，和连接在所述第四MOS晶体管的源极和所述第二电源之间的第二电压调整电路，其中第一电压振幅的所述第一和所述第二输入信号被转换成第二电压振幅的信号，从而从所述第一MOS晶体管的漏极或所述第二MOS晶体管的漏极中至少一个输出信号。9．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路包括其漏极与栅极相连的MOS晶体管。10．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路具有包含用杂质元素掺杂的多晶硅层或硅层的电阻。11．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述电压调整电路包括其栅极加有恒定电压的MOS晶体管。12．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述第一电源的电压固定为0V。13．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述电平移动器包括在有源矩阵型液晶显示器或发光显示装置中。14．按照权利要求8的电平移动器，其特征在于所述电平移动器包括在移动电话、电视摄像机、个人计算机、头带式显示器、电视机、便携式书籍、DVD重放机、数字照相机和投影机一组中选定的一个之中。15．一种有源矩阵型显示器，它包括基片上的多个像素薄膜晶体管；和所述基片上的驱动电路，用来驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅见宗广，
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]