脉冲输出电路、移位寄存器和显示器件制造技术

本发明专利技术涉及脉冲输出电路、移位寄存器和显示器件。提供一种由一个导电类型的ＴＦＴｓ构成的电路，该电路可以输出正常振幅的信号。当输入时钟信号ＣＫ１变为高电平时，每个ＴＦＴｓ（１０１、１０３）导通以将信号输出部分（Ｏｕｔ）的电位设定在低电平。然后将脉冲输入到信号输入部分（Ｉｎ）并变为高电平。因此ＴＦＴ（１０２）导通。然后ＣＫ１变为低电平，每个ＴＦＴｓ（１０１、１０３）截止。同时，ＣＫ３变为高电平，并且信号输出部分的电位增加。同时，ＴＦＴ（１０２）的栅极的电位借助于电容器（１０４）的功能增加到等于或高于（ＶＤＤ＋ＶｔｈＮ）的电平，因此在信号输出部分（Ｏｕｔ）呈现的高电平变为等于ＶＤＤ。当ＳＰ变为低电平时；ＣＫ３变为低电平；ＣＫ１变为高电平时，信号输出部分（Ｏｕｔ）的电位再次变为低电平。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲输出电路、移位寄存器和显示器件。注意在本说明 书中，显示器件包括采用液晶显示元件作像素的液晶显示器件和采用自 发光元件如电致发光(EL)元件的自发光显示器件。用于显示器件的驱 动器电路是通过给设置在显示器件中的像素输入图像信号而进行显示 图象处理的电路，并包括脉冲输出电路如移位寄存器和反相器，以及放 大器电路。背景l支术近年来，已经广泛地获得了具有形成在绝缘基片如玻璃基片上的半 导体薄膜的显示器件，特别是釆用薄膜晶体管(TFTs )的有源矩阵显示 器件，并在各个产品中使用。采用TFTs的有源矩阵显示器件具有排列 成矩阵形式的几十万到几百万个像素并通过借助提供在像素上的TFT 控制每个像素上的电荷来显示图像。近年来已经研制了涉及多晶硅TFTs的技术，包括利用TFTs在像素 部分周边的衬底上形成驱动器电路，同时形成构成像素的像素TFTs。 这种技术已经对减小显示器件的尺寸和功耗的研究上做出了贡献。而 且，这种显示器件对于移动信息终端的显示单元是必不可少的，近年来 已经发现了它在施加面积的增加量上的应用。通常，采用n沟道TFT和p沟道TFT的组合的补偿金属氡化物(CMOS ) 电路用做构成显示器件的驱动器电路的电路。下面参照图1U-11C介绍 作为这种CMOS电路的例子的移位寄存器。由虚线表示的方框1100中的 部分是用于形成输出脉沖的一级的电路。图1U中只示出了移位寄存器 的三个脉沖输出级。每个电路形成一级由时钟反相器1101和1103及反 相器1102构成。图11B示出了电路结构的细节。参见图11B， TFTs 1104-1107构成时钟反相器1101, TFTsl108和1109构成时钟反相器1102, TFTslllO-1113构成时钟反相器1103。构成电路的每个TFTs具有三个电极栅极、源极和漏才及。然而， 由于TFT的结构特性，不能互相辨别源区和漏区。在普通的CMOS电3各 中，处于低电位的n沟道TFT的源区和漏区之一作用源极，而处于较高 电位的另一个作为漏极。而且，处于高电位的p沟道TFT的源区和漏区 之一用做源极，而处于低电位的另一个作为漏极。在本说明书中关于 TFTs的说明中，源极和了漏极分别被称为第一电极和第二电极，或分 别称为第二电^L和第 一 电极，以便避免混淆它们。下面将介绍电路的操作。在下面TFTs操作的说明中，当通过给栅 极施加电位而在杂质区之间形成沟道时的导电状态表示为"ON"，当不 形成杂质区沟道时的非导电状态表示为"OFF"。参见作为时序图的图11A-11C,时钟信号(以下称为"CK，，)和反 相时钟信号(以下称为"CKB")分别输入到TFTsl107和1104。起动 脉冲(以下称为"SP，，)被输入到TFTsl105和1106。当CK是高电平 时，CKB是低电平；SP是高电平，TFTsll06和1107每个处于ON，并输 出要输入到由TFTsl108和1109构成的反相器1102的低电平。反相器 1102使输入低电平反相并通过输出节点(SRoutl )输出高电平。之后， CK变为低电平，CKB变为高电平，而SP为高电平。然后，借助由反相 器1102和时钟反相器1103形成的回路进行保存操作。因此继续通过输 出节点输出高电平。然后CK和CKB分别变为高电平和低电平，时钟反 相器1101再次进行写操作。由于SP已经变为低电平，因此通过输出节 点输出低电平。接着，当CK和CKB分别变为低电平和高电平时，再次 进行保存操作。此时从输出节点输出的低电平被保存在由反相器1102 和时钟反相器1103形成的回路中。由此进行了一级的操作。在下一级中，关于CK和CKB的连接是反 向的并根据时钟信号的反向极性进行与上述相同的操作。根据已经改变 的时钟信号的极性重复相同操作。由此连续输出采样脉沖，如图iic所 示。应该提到的CMOS电路的特征在于限制由整个电路消耗的功率。即， 只在逻辑状态发生变化(从高电平到低电平或从低电平到高电平)时流 过电流，在逻辑状态保持不变时没有电流流过(虽然实际上有小的漏电 流流过)。随着移动电子设备尺寸和重量的减小的发展,对于采用液晶或自发 光元件的显示器件的需求快速增长。但是，通过提高生产率等难以有效 地降低这种显示器件的制造成本。可以想象这种需求将进一步快速增 长。因此，希望以降低的成本供应显示器件。通过进行曝光和采用多个光掩模的刻蚀形成有源层图形、布线图形 等的方法通常用做在绝缘体上制造驱动器电路的方法。由于制造步骤的 数量是确定制造成本的主要因素，因此采用较少数量制造步骤的制造方 法是制造驱动器电路的理想方法。如果可以通过只采用两种导电类型即n沟道或p沟槽型中的一种导电类型的TFTs形成驱动器电^",代替形 成CMOS电路，可去掉部分离子掺杂工艺和减少光掩模的数量。图9A示出了通常使用的CMOS反相器(I )和通过只用一个极性的 TFTs或通过只有一个TFT形成的反相器(II )和(III)。反相器(II ) 具有用做负载的TFT。反相器(III)具有用做负载的电阻器。每个反 相器的操作将在下面介绍。图9B示出了输入到每个反相器的信号的波形。该输入信号幅度是 低电平/高电平-VSS/VDD (VSS〈VDD)。假设VSS,。下面将介绍电路的操作。为了筒单、明确地说明操作，这里假设在 整个电路板上的n沟道TFTs的阈值电压互相相等，并用VthN表示，同 样，p沟道TFT的阈值电压由恒定值VthP表示。当如图9B所示的信号输入到CMOS反相器时，和当输入信号的电位 为高电平时，p沟道TFT 901处于OFF， N沟道TFT 902处于0N。在输 出节点得到的电位为低电平。相反，当输入信号的电位为低电平时，P 沟道TFT901处于0N， N沟道TFT902处于0FF。在输出节点得到的电位 为高电平(图9C)。下面关于输入如图9B中所示的信号的情况介绍采用TFT的反相器 (n)的才喿作。当输入信号是低电平时，n沟道TFT904处于OFF,负载 TFT903在饱和状态工作。结果，在输出节点的电位向高电平升高，。 另一方面，当输入信号为高电平时，n沟道TFT904为0N。如果n沟道 TFT904的电流容量比负载TFT903的电流容量充分大，则在^T出节点的 电位向低电平下降。在采用电阻器作为负载的反相器(III)中，n沟道TFT906的ON 电阻设定为比负载电阻器905的电阻值充分小的值。因此，在这个反相器中，当输入信号为高电平时，n沟道TFT 906为0N，在输出节点的电 位向低电平下降。当输入信号为低电平时，n沟道TFT906为OFF，在输 出节点的电位向高电平上升。然而，还^L存在问题的，下面将借助采用TFT作为负载的每个反相 器和采用电阻器作为负载的反相器进行介绍。图9D示出了从采用 TFT903作为负载的反相器输出的波形。当输出为高电平时，输出的电 位比VDD小由907表示的量。如果在负载TFT903中，输出节点一側上 的端子是源，而电源VDD—侧上的端子是漏，则栅极的电位为VDD,这 是因为栅极和漏极互相连接。维持负载TFT处于ON状态的条件是 (TFT903栅-源电压〉VthN)。因此，输出节点的电位可以增加到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移位寄存器，包括：　　　　多个脉冲输出电路级，所述多个脉冲输出电路级中的每一个包括：　　　　　第一、第二和第三晶体管，每个晶体管具有栅极、第一电极和第二电极，其中所述第一晶体管的所述第二电极与所述第二晶体管的所述栅极电连接，所述第一晶体管的所述栅极与所述第三晶体管的所述栅极电连接，　　　　与所述第二晶体管的所述栅极和所述第二电极电连接的电容器，　　　　　与所述第一晶体管的所述第一电极电连接的第一信号输入部分，　　　　与所述第二晶体管的所述第一电极电连接的第二信号输入部分，　　　　与所述第三晶体管的所述第一电极电连接的电源，　　　　　与所述第二晶体管和所述第三晶体管的所述第二电极电连接的信号输出部分，　　　　其中所述第一、第二和第三晶体管是相同导电类型的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长尾祥，浅见宗广，棚田好文，
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]