本发明专利技术的课题是，提供一种具有正常工作部件的半导体器件，该半导体器件即使是使用了单极型晶体管的数字电路，也能防止输出信号的振幅变小。通过使被连接成二极管的晶体管（１０１）截止，使第１晶体管（１０２）的栅极端子处于浮置状态。此时，第１晶体管（１０２）为导通状态，其栅极.源极间的电压保存在电容元件上。其后，当第１晶体管（１０２）的源极端子的电位上升时，由于自举效应，第１晶体管（１０２）的栅极端子的电位也上升。其结果是，可防止输出信号的振幅变小。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种数字电路的结构。更具体地说，涉及一种利用自举电路来 放大输出信号振幅的技术。而且，涉及使用了它的显示装置、半导條件及电 子装置。
技术介绍
近年来，在绝缘体上、特别是在玻璃mi:形成了半导体薄膜的显示装置、 特别是使用了薄膜晶体管(以下，记作TFT)的有源矩阵型显^置的普及变 得曰益显著。使用了 TFT的有源矩阵型显g置具有被配置戯巨阵状的数十万 个像素至数百万个像素，通过利用各像素中配置的TFT来控制各像素的电荷， 由lthS行影像显示。作为一种最近的技术，在构成像素的TFT以外，在像素部分的周边区域 中用TFT同时形恭驱动电路的多晶硅TFT的技术不断发展，在装置的小型化、 低功耗化方面做出了巨大贡献，与此同时，近年来，在其应用领域显著增大的 移动信息终端的显示部分等，显^置己成为不可或缺的装置。作为显4置的驱动电路， 一般4OT组合了 N沟道型TFT和P沟道型TFT 的CMOS电路。作为CMOS电路的特征，由于仅在逻辑变化的瞬间流过电流， 在某一逻辑的保持过程中，没有电流流过(实际存在微小的漏泄电流)，因此， 例如可以压低齡电路中的消耗电流并有利于高速驱动。伴随移动电子體的小型化、轻型化，对^顿了有机EL元件、FED (场 发射显示器)和液晶显示器中所用的元件等自发光元件和液晶元件等的显示装 置的需要急剧增加，由于需要制造数量非常多的TFT，从成品率等方面看，难 以充分压低其制造成本。容易预测出今后的需要还会急居赠加，因此，希望能 够更廉髓提供显示驢。作为在绝缘体上制造驱动电路的方法， 一般是使用多个光掩模，对有源层、布线等的图形进行曝光、蚀刻而制作的方法，但这时由于工序数多、直接影响 制造成本，因此希望用尽可能少的制造工微。因此，尝试只使用N沟道型或P沟道型中的某一导电类型TFT来构成由现有的CMOS电路构成的驱动电路。 采用这种方法，可省略离子掺杂工艺的一部分，还可削减光掩模的个数。其结 果是是，可实 M本降低。图9 (A)示出了只iOT—种极性的TFT构成的TFT负载型反相电路的 例子。下面，夂鄉述其工作。图9 (B)示出了输入至U反相电路的信号波形。这里，输入信号振幅处于 高电位侧电源VDD和低电位侧电源GND之间。此外，为了简单起见，认为 GND=0V。现说明电路的工作。再有，为了明确而简单地进行说明，假定构成电路的 N沟道型TFT的阈值电压没有离散性， 一律为(VthN)。并且，同样地，对于 P型TFT，其阈值电压一律为(VthP)。现考虑输入了如图9 (B)中所示的信号的情况。首先，当输入信号为L 信号(低电位侧电源GND)时，N沟道型TFT 904截止。 一方面，由于负载 TFT 903通常工作在饱和区，因此输出端子的电位就向高电位侧电源VDD的 方向上升。另一方面，当输入信号为H信号(高电位侧电源VDD)时，N沟 道型TFT904导通。在此，与负载TFT 903的电流能力相比，由于充分地增高 N沟道型TFT 904的电流能力，输出节点的电位就向低电位侧电源GND的方 向下降。但是，这种情况存在以下问题。图9 (C)示出了 TFT负载型反相电路的 输出波形。如图9 (C)所示，当输入信号为L信号时，输出端子的电位，比 VDD的电位低一个以907表示的部分，即为负载TFT 903的阈值电压部分。 这是因为当负载TFT903的栅极 源极间的电压比阈值电压小时，负载TFT903 中几乎没有电流流动而变成了截止状态的缘故。这里，负载TFT 903的源极端 子为输出端子，栅极端子连接到VDD。因此，输出端子的电位与栅极端子的 电位相比变为低一个阈值电压部分的电位。即，输出端子的电位最大只能上升 到(VDD-Vt固)。而且，利用负载TFT 903和N沟道型TFT 904的电流能力 之比，当输入信号为H信号时，输出端子的电位就变得比GND的电位高一个 以908表示的部分。这样，为了使之充分接近于GND，相对于负载TFT 903而言，要求N沟道型TFT 904充分地增大电流能力。这样，如果〗顿仅由一种极性的TFT构成的反相电路，就使输出信号的 振幅相对于输入信号的振幅产生衰减。这里，采用几种避免输出信号的振幅变小的问题的方法进行研讨(例如， 参照专利文献l、专利文献2、专利文献3、专利文献4)。图33中示出了专利文献1、专利文献2中展示的反相电路的电路图。图33 的电路利用了晶体管3302的栅极端子处于浮置状态、电容元件3304两端的电 压(两端的制腫)没有发生变化的情况。然后，说明图33的工作。向输入端子3305和输入端子3306输入彼此反 相的信号。首先，将H信号(高电位侧电源VDD)输入到输入端子3306，将 L信号(低电位侧电源GND)输入到输入端子3305。于是，晶体管3303导通。 其结果是，端子3308的电位变为L信号(低电位侧电源GND)的电位。此外， 由于输入端子3305的电位为L信号(低电位侧电源GND)的电位，因此晶体 管3301导通。其结果是，端子3307变为L信号(低电位侧电源GND)的电 位。即，电容元件3304两端的电压(两端的电位差)变为OV。然后，将H信号(高电位侧电源VDD)输入到输入端子3305，将L信号 (低电位侧电源GND)输入到输入端子3306。于是，晶体管3303截止。由于 输入端子3305的电位为H信号(高电位侧电源VDD)的电位，因此晶体管3301 导通，端子3307的电位上升。而且，如晶体管3302的栅极 源极间的电压大 于阈值电压，晶体管3302就导通，端子3308的电位开始上升。这时，如端子 3307的电位上升，则最终晶体管3301截止。这是因为端子3307是晶体管3301 的源极端子，因端子3307的电位上升而使晶体管3301的栅极 源极间的电压 减小直至等于阈值电压的缘故。 一旦晶体管3301的栅极 源极间的电压等于 阈值电压，晶体管3301就处于祉状态。因此，从端子3305向端子3307的 电流流动就停止。即，端子3307处于浮置状态。其结果是，电容元件3304两 端的电压(两端的电位差)不变。当晶体管3301处于截止的时刻，端子3308的电位还会持续上升。在此瞎 况下，晶体管3302处于导通状态。艮P，晶体管3302的栅极 源极间的电压， 即电容元件3304两端的电压(两端的电位差)大于晶体管3302的阈值电压。 因此，端子33Q8的电位进一步上升。此时，端子3307的电位也同时上升。这 是因为电容元件3304两端的电压(两端的电位差)不发生变化，所以电容元 件3304的一端(端子3308)的电位一旦上升，另一端(端子3307)的电位也 就上升。然后，端子3308的电位就这样持续上升，最终达到高电位侧电源VDD。 在端子3308的电位达到高电位侧电源VDD以前的期间，晶体管3302 —直处 于导通状态。并且，在电容元件3304上保持晶体管3301处于截止的时刻的电 压不变。因此，端子3307的电位比高电位侧电源VDD增高一个保存在电容元 件3304上的电压部分。艮口，端子3307和端子3308的电位等于高电位侧电源VDD，或成为更高 的电位。因此，与输入信号的振幅相比，可防止输出信号的振幅变小。一l^本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于：具有第１晶体管、第２晶体管、第３晶体管、以及第４晶体管，上述第１晶体管的源极电极和漏极电极中的任一个与上述第２晶体管的源极电极和漏极电极中的任一个电连接，上述第３晶体管的源极电极和漏极电极中的任一个与上述第１晶体管的栅极电极电连接，上述第３晶体管的栅极电极与上述第２晶体管的栅极电极电连接，上述第４晶体管的源极电极和漏极电极中的任一个与上述第１晶体管的栅极电极电连接，上述第４晶体管的另一个电极与上述第４晶体管的栅极电极电连接。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村肇，盐野入丰，
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]
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