JP2004266817A - Semiconductor device, electronic apparatus, and method for driving semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタル信号によって動作するデジタル回路に関し、さらに該デジタル回路を1つまたは複数有する半導体装置、電子機器及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a digital circuit operated by a digital signal, and further relates to a semiconductor device having one or more digital circuits, an electronic device, and a driving method thereof.
デジタル信号を処理する論理回路(以下、デジタル回路と呼ぶ)は、基本単位となる論理素子が単独で、または複数組み合わされて構成されている。論理素子は単数または複数の入力に対して一の出力が得られる回路であり、例えばインバータ、AND、OR、NOT、NAND、NOR、クロックドインバータ、トランスミッションゲート等がこれに相当する。 A logic circuit for processing a digital signal (hereinafter, referred to as a digital circuit) is configured by a single logic element as a basic unit or a combination of a plurality of logic elements. A logic element is a circuit that can obtain one output with respect to one or more inputs, and corresponds to, for example, an inverter, an AND, an OR, a NOT, a NAND, a NOR, a clocked inverter, a transmission gate, and the like.
論理素子は、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の単数または複数の回路素子が接続されて構成されている。そして、論理素子に入力されたデジタル信号に従って該複数の各回路素子が動作することにより、後段の回路へ供給される信号の電位又は電流が制御される。 The logic element is configured by connecting one or more circuit elements such as a transistor, a resistor, and a capacitor. Then, by operating the plurality of circuit elements in accordance with the digital signal input to the logic element, the potential or current of a signal supplied to a subsequent circuit is controlled.
論理素子の1つであるインバータを例に挙げ、その構成と動作について具体的に説明する。 An inverter, which is one of the logic elements, is taken as an example, and its configuration and operation will be specifically described.
図13(A)に一般的なインバータの回路図を示す。図13(A)においてINは入力される信号(入力信号)を意味し、OUTは出力される信号(出力信号)を意味している。またVDD、VSSは電源電位を意味しており、VDD>VSSとする。 FIG. 13A shows a circuit diagram of a general inverter. In FIG. 13A, IN means an input signal (input signal), and OUT means an output signal (output signal). VDD and VSS mean the power supply potential, and VDD> VSS.
図13(A)に示すインバータは、pチャネル型トランジスタ1301とnチャネル型トランジスタ1302とを有している。pチャネル型トランジスタ1301のゲート(G)とnチャネル型トランジスタ1302のゲートは互いに接続されており、該2つのゲートに入力信号INが入力されている。そして、pチャネル型トランジスタ1301の第1の端子にはVDDが与えられており、nチャネル型トランジスタ1302の第1の端子にはVSSが与えられている。またpチャネル型トランジスタ1301の第2の端子とnチャネル型トランジスタ1302の第2の端子は互いに接続されており、該2つの第2の端子から後段の回路へ出力信号OUTが出力される。
The inverter illustrated in FIG. 13A includes a p-
なお、第1の端子と第2の端子は、いずれか一方がソース、他方がドレインに相当する。pチャネル型トランジスタの場合電位の高いほうがソース、低いほうがドレインとなる。またnチャネル型トランジスタは電位の低いほうがソース、高いほうがドレインとなる。よって図13(A)では2つのTFTにおいて、第1の端子がソース(S)、第2の端子がドレイン(D)に相当する。 Note that one of the first terminal and the second terminal corresponds to a source, and the other corresponds to a drain. In the case of a p-channel transistor, the higher potential is the source and the lower potential is the drain. In an n-channel transistor, a source with a lower potential is a source and a drain with a higher potential is. Therefore, in FIG. 13A, in the two TFTs, the first terminal corresponds to the source (S), and the second terminal corresponds to the drain (D).
一般的に入力信号には、2値の電位を有するデジタル信号を用いる。該入力信号INの電位に従ってインバータが有する2つの回路素子が動作し、出力信号OUTの電位が制御される。 Generally, a digital signal having a binary potential is used as an input signal. Two circuit elements included in the inverter operate according to the potential of the input signal IN, and the potential of the output signal OUT is controlled.
次に、図13(B)、図13(C)を用いて、図13(A)に示したインバータの動作について説明する。なお図13(B)、図13(C)では、動作の状態を分かり易くするために各回路素子を単なるスイッチとして表示した。 Next, the operation of the inverter illustrated in FIG. 13A is described with reference to FIGS. 13B and 13C. In FIG. 13B and FIG. 13C, each circuit element is shown as a simple switch for easy understanding of the operation state.
図13(B)に、入力信号INが高電位側の電位を有するときの、各回路素子の動作の様子を示す。ここでは、入力信号INが有する高電位側の電位をVDD’(VDD’≧VDD)とし、説明を簡単にするためにnチャネル型トランジスタ1302の閾値電圧VTHN≧0、pチャネル型トランジスタ1301の閾値電圧VTHP≦0と仮定する。
FIG. 13B illustrates the operation of each circuit element when the input signal IN has a higher potential. Here, the potential on the high potential side of the input signal IN is assumed to be VDD ′ (VDD ′ ≧ VDD), and the threshold voltage V THN ≧ 0 of the n-
電位VDD’がpチャネル型トランジスタ1301のゲートに与えられると、VDD’≧VDDであるのでゲート電圧はVGS≧0となり、pチャネル型トランジスタ1301はオフする。なおゲート電圧とは、ゲートの電位からソースの電位を差し引いた電圧に相当する。
When the potential VDD ′ is applied to the gate of the p-
またVDD’がnチャネル型トランジスタ1302のゲートに与えられると、VDD’>VSSであるのでゲート電圧はVGS>0となり、nチャネル型トランジスタ1302はオンする。よって電源電位VSSが出力信号OUTの電位として後段の回路に供給される。
When VDD ′ is applied to the gate of the n-
次に図13(C)に、入力信号INが低電位側の電位を有するときの、各回路素子の動作の様子を示す。ここでは、入力信号INが有する低電位側の電位をVSS’(VSS’≦VSS)とし、説明を簡単にするためにnチャネル型トランジスタ1302の閾値電圧VTHN≧0、pチャネル型トランジスタ1301の閾値電圧VTHP≦0であると仮定する。
Next, FIG. 13C illustrates an operation state of each circuit element when the input signal IN has a lower potential. Here, the potential on the low potential side of the input signal IN is set to VSS ′ (VSS ′ ≦ VSS), and the threshold voltage V THN ≧ 0 of the n-
VSS’がnチャネル型トランジスタ1302のゲートに与えられると、VSS’≦VSSであるのでゲート電圧はVGS≦0となり、nチャネル型トランジスタ1302はオフする。
When VSS ′ is applied to the gate of the n-
また電位VSS’がpチャネル型トランジスタ1301のゲートに与えられると、VSS’<VDDであるのでゲート電圧はVGS<0となり、pチャネル型トランジスタ1301はオンする。よって電源電位VDDが出力信号OUTの電位として後段の回路に供給される。
When the potential VSS ′ is applied to the gate of the p-
このように、入力信号INの電位に従って各回路素子が動作し、出力信号OUTの電位が制御される。 Thus, each circuit element operates according to the potential of the input signal IN, and the potential of the output signal OUT is controlled.
図13(B)、図13(C)を用いて説明したインバータの動作は、入力信号INの有する2値の電位VDD’、VSS’が、それぞれVDD’≧VDD、VSS’≦VSSと仮定した場合のものである。ここで入力信号INの有する2値の電位VDD’、VSS’が、それぞれVDD’<VDD、VSS’>VSSと仮定したときの、図13(A)に示したインバータの動作について検証する。ただしVSS’<VDD’とする。 The operation of the inverter described with reference to FIGS. 13B and 13C is based on the assumption that the binary potentials VDD ′ and VSS ′ of the input signal IN are VDD ′ ≧ VDD and VSS ′ ≦ VSS, respectively. Is the case. Here, the operation of the inverter shown in FIG. 13A will be verified assuming that the binary potentials VDD 'and VSS' of the input signal IN are VDD '<VDD and VSS'> VSS, respectively. Note that VSS '<VDD'.
まず図14(A)に、入力信号INが高電位側の電位VDD’(VDD’<VDD)を有するときの、各回路素子の動作の様子を示す。ここでは説明を簡単にするため、nチャネル型トランジスタ1302の閾値電圧VTHN≧0、pチャネル型トランジスタ1301の閾値電圧VTHP≦0であると仮定する。
First, FIG. 14A illustrates an operation state of each circuit element in a case where the input signal IN has a higher potential VDD ′ (VDD ′ <VDD). Here, for simplicity, it is assumed that the threshold voltage V THN ≧ 0 of the n-
電位VDD’がpチャネル型トランジスタ1301のゲートに与えられると、VDD’<VDDであるのでゲート電圧はVGS<0となる。よって、|VGS|>|VTHP|のときは、pチャネル型トランジスタ1301はオンする。またVDD’がnチャネル型トランジスタ1302のゲートに与えられると、VDD’>VSSであるのでゲート電圧はVGS>0となり、nチャネル型トランジスタ1302はオンする。
When the potential VDD ′ is applied to the gate of the p-
よってpチャネル型トランジスタ1301とnチャネル型トランジスタ1302が共にオンになるので、図13(B)に示した場合とは異なり、入力信号が高電位側の電位を有していても、出力信号OUTの電位がVSSとはならない。
Therefore, both the p-
出力信号OUTの電位は、各々のトランジスタに流れる電流によって定まる。図14(A)では、nチャネル型トランジスタ1302のVGSをVGSnとし、pチャネル型トランジスタ1301のVGSをVGSpとすると、|VGSn|>|VGSp|なので、各々のトランジスタの特性やチャネル幅Wとチャネル長Lの比に差異がなければ、出力信号OUTの電位はVDDよりもVSSに近くなる。しかし、各TFTの移動度、閾値電圧、チャネル幅とチャネル長の比などによっては、出力信号OUTの電位がVSSよりもVDDに近い電位となることがある。この場合、当該デジタル回路の動作は正常とは言えず、誤作動する可能性が高い。そしてこれは連鎖的に、後段に設けられたデジタル回路の誤動作の原因ともなりうる。
The potential of the output signal OUT is determined by the current flowing through each transistor. In FIG. 14 (A), the the V GS of the n-
また図14(B)に、入力信号INが低電位側の電位VSS’(VSS’>VSS)を有するときの、各回路素子の動作の様子を示す。ここでは説明を簡単にするため、nチャネル型トランジスタの閾値電圧VTHN≧0、pチャネル型トランジスタの閾値電圧VTHP≦0であると仮定する。 FIG. 14B illustrates an operation state of each circuit element when the input signal IN has the low-potential-side potential VSS ′ (VSS ′> VSS). Here, for the sake of simplicity, it is assumed that the threshold voltage V THN ≧ 0 of the n-channel transistor and the threshold voltage V THP ≦ 0 of the p-channel transistor.
VSS’がnチャネル型トランジスタ1302のゲートに与えられると、VSS’>VSSであるのでゲート電圧はVGS>0となる。よって、|VGS|>|VTHn|のときは、nチャネル型トランジスタ1302はオンする。また電位VSS’がpチャネル型トランジスタ1301のゲートに与えられると、VSS’<VDDであるのでゲート電圧はVGS<0となり、pチャネル型トランジスタ1301はオンする。
When VSS ′ is applied to the gate of the n-
よってVSS、VSS’、VTHnの値によっては、pチャネル型トランジスタ1301とnチャネル型トランジスタ1302が共にオンになるので、図13(C)に示した場合とは異なり、入力信号が低電位側の電位を有していても、出力信号OUTの電位がVDDとはならない。
Therefore, depending on the values of VSS, VSS ′, and V THn , both the p-
出力信号OUTの電位は、各々のトランジスタに流れる電流によって定まる。図14(B)では、nチャネル型トランジスタのVGSをVGSnとし、pチャネル型トランジスタのVGSをVGSpとすると、|VGSn|<|VGSp|なので、各々のトランジスタの特性やチャネル幅Wとチャネル長Lの比に差異がなければ、出力信号OUTの電位はVSSよりもVDDに近くなる。しかし、各TFTの移動度、閾値電圧、チャネル幅とチャネル長の比などによっては、出力信号OUTの電位がVDDよりもVSSに近い電位となることがある。この場合、当該デジタル回路の動作は正常とは言えず、誤作動する可能性が高い。そしてこれは連鎖的に、後段に設けられたデジタル回路の誤動作の原因ともなりうる。 The potential of the output signal OUT is determined by the current flowing through each transistor. In FIG. 14 (B), the the V GS of the n-channel transistor and V GSn, if the V GS of the p-channel transistor and V GSp, | V GSn | < | V GSp | So each transistor characteristics and channel If there is no difference in the ratio between the width W and the channel length L, the potential of the output signal OUT is closer to VDD than VSS. However, depending on the mobility of each TFT, the threshold voltage, the ratio of the channel width to the channel length, and the like, the potential of the output signal OUT may be closer to VSS than VDD. In this case, the operation of the digital circuit is not normal, and there is a high possibility of malfunction. This can cause a malfunction of a digital circuit provided in a subsequent stage in a chain.
このように、図13(A)に示したインバータでは、入力信号INの有する2値の電位VDD’、VSS’が、それぞれVDD’≧VDD、VSS’≦VSSであるときに、所望の電位を有する出力信号OUTが得られ、インバータが正常に動作するといえる。しかし入力信号INの有する2値の電位VDD’、VSS’が、それぞれVDD’<VDD、VSS’>VSSだと、所望の電位を有する出力信号OUTが得られず、インバータは正常に動作しない場合がある。 As described above, in the inverter illustrated in FIG. 13A, when the binary potentials VDD ′ and VSS ′ of the input signal IN satisfy VDD ′ ≧ VDD and VSS ′ ≦ VSS, respectively, the desired potential is changed. Thus, it can be said that the inverter operates normally. However, if the binary potentials VDD 'and VSS' of the input signal IN are VDD '<VDD and VSS'> VSS, respectively, an output signal OUT having a desired potential cannot be obtained and the inverter does not operate normally. There is.
これはインバータに限らず、他のデジタル回路についてもあてはまる。つまり、入力信号が有する2値の電位が所定の範囲から外れていると、デジタル回路が有する回路素子が誤作動するため、所望の電位を有する出力信号OUTが得られなくなり、該デジタル回路が正常に動作しない。 This applies not only to the inverter but also to other digital circuits. That is, if the binary potential of the input signal is out of the predetermined range, the circuit element of the digital circuit malfunctions, so that the output signal OUT having the desired potential cannot be obtained, and the digital circuit operates normally. Does not work.
前段の回路または配線から供給される入力信号の電位は、必ずしも当該デジタル回路が正常に動作するような高さであるとは限らない。この場合、レベルシフタで入力信号の電位を調整することで、デジタル回路の正常な動作を確保することが可能である。しかし一般的にレベルシフタは、レベルシフタ内において1つの回路素子が動作することで初めて他の回路素子が動作するというように、回路素子どうしが連動して動作するため、出力信号の電位の立下りまたは立ち上がりが遅く、半導体装置の高速動作を妨げる原因になりがちである。 The potential of the input signal supplied from the preceding circuit or wiring is not necessarily high enough to allow the digital circuit to operate normally. In this case, normal operation of the digital circuit can be ensured by adjusting the potential of the input signal with the level shifter. However, in general, the level shifter operates in conjunction with each other such that another circuit element operates only when one circuit element operates within the level shifter, so that the potential of the output signal falls or The rise is slow, which tends to hinder high-speed operation of the semiconductor device.
また、電源電圧が小さいと電流が少なくオンしにくいため、高速に動作させにくく、逆に高速に動作させるために電源電圧を大きくすると消費電力が嵩んでしまうという問題があった。 Further, when the power supply voltage is small, the current is small and it is difficult to turn on the power supply, so that it is difficult to operate at high speed. Conversely, when the power supply voltage is increased to operate at high speed, the power consumption increases.
さらに、nチャネル型トランジスタ1302とpチャネル型トランジスタ1301が同時にオンしてショート電流が流れることから、消費電流が増大するという問題も生じる。
Further, since the n-
上述したような問題を解決するため、第1の入力用インバータと第2の出力用インバータとを有するレベルシフタ回路において、容量(容量素子)とバイアス手段とによって第1のインバータから第2のインバータへ入力される信号のDCレベルを変換することが提案されている。(特許文献1参照)。しかしながらこの回路では、第2のインバータを構成する各トランジスタのゲートと第1のインバータの出力との間に接続されているDCレベル変換用容量はバイアス手段によって常にハイレベル電源電位またはローレベル電源電位に接続されていることから、これら容量の充放電が回路の動特性に悪影響を与えたり(すなわち回路動作速度の低下を招いたり)、或いは、これら容量の充放電に伴う電力消費が無視できない程度に大きくなったりするという問題が生じる。また、トランジスタの閾値にばらつきがあるような場合、各容量の静電容量を対応するトランジスタに合わせることは困難であり、そのためにDCレベル変換容量の両端の電圧が対応するトランジスタの閾値に整合せず、トランジスタのオン・オフを正確に行なうことができないという問題も発生し得る。 In order to solve the above-mentioned problem, in a level shifter circuit having a first input inverter and a second output inverter, a first inverter is switched from a first inverter to a second inverter by a capacitor (capacitance element) and bias means. It has been proposed to convert the DC level of an input signal. (See Patent Document 1). However, in this circuit, the DC level conversion capacitor connected between the gate of each transistor constituting the second inverter and the output of the first inverter always has the high level power supply potential or the low level power supply potential by the bias means. To the extent that the charging and discharging of these capacitors adversely affect the dynamic characteristics of the circuit (that is, lower the circuit operating speed), or the power consumption associated with the charging and discharging of these capacitors cannot be ignored. The problem arises that the size becomes larger. In addition, when there is a variation in the threshold value of the transistor, it is difficult to match the capacitance of each capacitor to the corresponding transistor, and therefore, the voltage across the DC level conversion capacitor must match the threshold value of the corresponding transistor. Therefore, a problem may occur that the transistor cannot be accurately turned on and off.
上述した問題に鑑み、本発明では入力信号が有する2値の電位に関わらず、正常に動作させることが可能なデジタル回路の提案を課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to propose a digital circuit that can operate normally regardless of a binary potential of an input signal.
本発明は、デジタル回路に実際に入力される信号の電位と、該デジタル回路を正常に動作させ得る電位との間の電位差を予め記憶しておき、実際に入力された信号に該電位差を加算してから各回路素子に入力する補正手段を当該デジタル回路に設けることで、デジタル回路を正常に動作させるものである。 According to the present invention, a potential difference between a potential of a signal actually input to a digital circuit and a potential at which the digital circuit can operate normally is stored in advance, and the potential difference is added to the actually input signal. After that, by providing a correction means for inputting to each circuit element in the digital circuit, the digital circuit operates normally.
その補正手段により、入力信号の低電位側の電位が供給されたときにnチャネル型トランジスタをオフさせ、入力信号の高電位側の電位が供給されたときにpチャネル型トランジスタをオフさせることができる。その結果、デジタル回路を正常に動作させることができる。 The correction means turns off the n-channel transistor when the low potential of the input signal is supplied, and turns off the p-channel transistor when the high potential of the input signal is supplied. it can. As a result, the digital circuit can operate normally.
図1(A)に本発明のデジタル回路の構成を示す。デジタル回路100は、入力された信号INの電位を補正する補正手段101と、該補正手段101によって補正された入力信号によって動作が制御される1つまたは複数の回路素子102を有している。そして該回路素子の動作に従って出力信号OUTの電位が制御される。
FIG. 1A shows a structure of a digital circuit of the present invention. The
図1(B)に、本発明のデジタル回路が有する補正手段101の第1の構成を簡単に示す。第1の構成の補正手段101は、入力信号の高電位側または低電位側のいずれか一方の電位を補正するための容量素子123を有する。
FIG. 1B schematically shows a first configuration of the correction means 101 included in the digital circuit of the present invention. The correcting means 101 of the first configuration has a
そして、容量素子123の第1の電極への電源電位1の供給を制御するスイッチ130と、容量素子123の第2の電極への電源電位2の供給を制御するスイッチ131とを有する。また、容量素子123の第1の電極への入力信号INの電位の供給を制御するスイッチ132が設けられている。そして、容量素子123の第2の電極は出力端子140に接続されている。
Further, a
なお、入力信号INの高電位側の電位を補正する場合、電源電位1≦電源電位2とする。また、入力信号INの低電位側の電位を補正する場合、電源電位1≧電源電位2である。 Note that when correcting the high-potential side of the input signal IN, power supply potential 1 ≦ power supply potential 2 is satisfied. When correcting the potential on the low potential side of the input signal IN, power supply potential 1 ≧ power supply potential 2 is satisfied.
そしてスイッチ130、131を制御することで、容量素子123に電源電位1と電源電位2の電位差を記憶、保持させることができる。
By controlling the
そしてスイッチ132を制御することで、入力信号INの電位が容量素子123の第1の電極に与えられると、入力信号INの電位に容量素子123に保持されている電位差が加算されて、後段の回路素子102に入力される。
When the potential of the input signal IN is given to the first electrode of the
よって、電源電位1と電源電位2の電位差を所望の大きさに制御することで、回路素子102に与えられる電位の高さを制御することができ、回路素子102ひいてはデジタル回路100を正常に動作させることができる。
Therefore, by controlling the potential difference between the power supply potential 1 and the power supply potential 2 to a desired magnitude, the height of the potential given to the
正常な動作とは、入力信号INが低電圧側の電位のときの、出力端子の電位が、入力信号INがVSSと等しいときの出力端子の電位とほぼ等しい状態にあり、入力信号INが高電位側の電位のときの出力端子の電位が、入力信号INがVDDのときの出力とほぼ等しい状態にある場合のことを言う。なお、必ずしも出力がVSSやVDDに等しくなくても、後段に設けられたデジタル回路が誤動作しなければ正常な動作をしていると見なすことができる。 Normal operation means that the potential of the output terminal when the input signal IN is on the low voltage side is substantially equal to the potential of the output terminal when the input signal IN is equal to VSS, and the input signal IN is high. This refers to the case where the potential of the output terminal when the potential is on the potential side is substantially equal to the output when the input signal IN is VDD. Note that even if the output is not necessarily equal to VSS or VDD, it can be considered that the digital circuit provided in the subsequent stage is operating normally unless a malfunction occurs.
図1(C)に、本発明のデジタル回路が有する補正手段101の第2の構成を簡単に示す。第2の構成の補正手段101は、図1(B)の電源電位1を入力信号の電位で代用して補正を行なうものに相当する。具体的に第2の構成の補正手段101は、入力信号INの電位を補正するための容量素子103を有する。
FIG. 1C schematically shows a second configuration of the correction means 101 included in the digital circuit of the present invention. The correction means 101 of the second configuration corresponds to a means for performing correction by substituting the power supply potential 1 of FIG. 1B with the potential of the input signal. Specifically, the correction means 101 of the second configuration has a
なお、入力信号INの高電位側の電位を補正する場合、入力信号INの高電位側の電位≦電源電位とする。また、入力信号INの低電位側の電位を補正する場合、入力信号INの低電位側の電位≧電源電位である。 Note that, when correcting the potential on the high potential side of the input signal IN, the potential on the high potential side of the input signal IN ≦ the power supply potential. When correcting the potential on the low potential side of the input signal IN, the potential on the low potential side of the input signal IN ≧ the power supply potential.
容量素子103には、入力信号INの高電位側または低電位側のいずれか一方の電位と、電源電位との間の電位差を予め記憶させておく。電源電位の容量素子103への供給は、スイッチ108で制御する。
The potential difference between one of the high potential side and the low potential side of the input signal IN and the power supply potential is stored in the
上記構成により、入力信号INの電位に容量素子103に保持されている電位差が加算されて後段の回路素子102に入力される。
With the above structure, the potential difference held in the
よって、入力信号INの電位と電源電位の電位差を所望の大きさに制御することで、回路素子102に与えられる電位の高さを制御することができ、回路素子102ひいてはデジタル回路100を正常に動作させることができる。
Therefore, by controlling the potential difference between the potential of the input signal IN and the power supply potential to a desired magnitude, the height of the potential applied to the
また回路素子102がトランジスタを含んでおり、なおかつ補正後の入力信号が該トランジスタのゲートに入力される場合、トランジスタのゲート容量と電位差を記憶しておくための容量素子が直列に接続された状態になる。よって、トランジスタのゲート容量単独の場合よりも、トランジスタのゲート容量と電位差を記憶しておくための容量素子が直列に接続されることにより得られる合成容量の方が、容量値が小さくなる。よって、ゲート容量によるトランジスタの動作の遅延を防ぎ、高速化させることができる。さらに回路素子の1つであるトランジスタが誤動作し、オフさせるべきときにオンさせてしまうことを防ぐことができるので、漏れ電流による消費電流の増加を防ぐことができる。
In the case where the
なお、容量素子に保持されている電荷を初期化する動作と、補正するべき電位差を記憶する動作は、各容量素子に保存した電荷が漏れてしまうことでデジタル回路の正常な動作が妨げられてしまう前に再度行なうのが良い。 Note that the operation of initializing the electric charge held in the capacitor and the operation of storing the potential difference to be corrected impede the normal operation of the digital circuit because the electric charge stored in each capacitor leaks. It is better to do it again before it ends.
また本発明においてはスイッチを用いているが、他の素子に代替が可能である。例えばスイッチとしてトランジスタを用いても良い。この場合、スイッチとして用いるトランジスタの極性はn型でもp型でも良い。 Further, although a switch is used in the present invention, other elements can be substituted. For example, a transistor may be used as a switch. In this case, the polarity of the transistor used as the switch may be either n-type or p-type.
なお本発明においてスイッチは、電気的スイッチでも機械的なスイッチでも何でも良い。電流の流れを制御できるものなら、何でも良い。トランジスタでもよいし、ダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。よって、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの極性(導電型)は特に限定されない。ただし、オフ電流が少ない方が望ましい場合、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、LDD領域を設けているもの等がある。また、スイッチとして動作させるトランジスタのソース端子の電位が、低電位側電源(Vss、Vgnd、0Vなど)に近い状態で動作する場合はnチャネル型を、反対に、ソース端子の電位が、高電位側電源(Vddなど)に近い状態で動作する場合はpチャネル型を用いることが望ましい。なぜなら、ゲート・ソース間電圧の絶対値を大きくできるため、スイッチとして、動作しやすいからである。なお、nチャネル型とpチャネル型の両方を用いて、CMOS型のスイッチにしてもよい。 In the present invention, the switch may be an electrical switch or a mechanical switch. Anything can be used as long as it can control the current flow. It may be a transistor, a diode, or a logic circuit combining them. Therefore, when a transistor is used as a switch, the transistor operates as a simple switch, and there is no particular limitation on the polarity (conductivity type) of the transistor. However, in the case where it is desirable that the off-state current be small, it is preferable to use a transistor having the polarity with the small off-state current. As a transistor with small off-state current, there is a transistor provided with an LDD region. In the case where the transistor operated as a switch operates in a state in which the source terminal potential is close to the low potential side power supply (Vss, Vgnd, 0 V, or the like), the n-channel type is used. When operating near a side power supply (such as Vdd), it is desirable to use a p-channel type. This is because the absolute value of the gate-source voltage can be increased, and the switch can easily operate. Note that a CMOS switch may be used by using both the n-channel type and the p-channel type.
また、スイッチの位置は必ずしも図1に示した位置に設けなくとも良く、回路が上述した動作を行なうことができるのであれば、その設ける位置を設計者が適宜決めることができる。なお、本発明において、接続されているとは、電気的に接続されていることと同義である。したがって、本発明が開示する構成において、所定の接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子(例えば、別の素子やスイッチなど)が配置されていてもよい。場合によってはスイッチの数を増やすか、または減らすようにしても良い。 Further, the position of the switch does not necessarily have to be provided at the position shown in FIG. 1, and if the circuit can perform the above-described operation, the position at which the switch is provided can be appropriately determined by the designer. In the present invention, being connected is synonymous with being electrically connected. Therefore, in the configuration disclosed by the present invention, in addition to a predetermined connection relationship, another element (for example, another element or a switch) that enables electrical connection therebetween may be arranged. Depending on the case, the number of switches may be increased or decreased.
本発明は上記構成によって、入力信号の電位に関わらずデジタル回路を正常に動作させることができる。 According to the present invention, with the above structure, a digital circuit can operate normally regardless of the potential of an input signal.
また回路素子がトランジスタを含んでおり、なおかつ補正後の入力信号が該トランジスタのゲートに入力される場合、トランジスタのゲート容量と第1の容量素子または第2の容量素子が直列に接続された状態になる。よって、トランジスタのゲート容量単独の場合よりも、トランジスタのゲート容量と第1の容量素子または第2の容量素子が直列に接続されることにより得られる合成容量の方が、容量値は小さくなる。よって、ゲート容量によるトランジスタの動作の遅延を防ぐことができる。 In the case where the circuit element includes a transistor and the corrected input signal is input to the gate of the transistor, a state in which the gate capacitance of the transistor and the first or second capacitance element are connected in series become. Therefore, the capacitance value of the combined capacitance obtained by connecting the gate capacitance of the transistor and the first capacitance element or the second capacitance element in series is smaller than the case where the gate capacitance of the transistor is used alone. Therefore, delay in operation of the transistor due to gate capacitance can be prevented.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明のデジタル回路の1つであるインバータの、具体的な構成とその動作について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a specific structure and operation of an inverter which is one of digital circuits of the present invention will be described.
図2に本実施の形態のインバータの構成を示す。201は補正手段に相当し、202は回路素子群である。 FIG. 2 shows a configuration of the inverter according to the present embodiment. 201 corresponds to a correction unit, and 202 is a circuit element group.
補正手段201は第1の容量素子203と、第2の容量素子204と、前記第1の容量素子203への電位の供給を制御する3つのスイッチ205〜207と、前記第2の容量素子204への電位の供給を制御する3つのスイッチ208〜210とを有している。
The correction means 201 includes a first
スイッチ205は、第1の容量素子203が有する第1の電極への、入力信号の電位の供給を制御する。スイッチ206は、第1の容量素子203が有する第1の電極への、高電位側の電源電位VHの供給を制御する。スイッチ207は、第1の容量素子203が有する第2の電極への、電源電位VDDの供給を制御する。
The
またスイッチ208は、第2の容量素子204が有する第1の電極への、入力信号の電位の供給を制御する。スイッチ209は、第2の容量素子204が有する第1の電極への、低電位側の電源電位VLの供給を制御する。スイッチ210は、第2の容量素子204が有する第2の電極への、電源電位VSSの供給を制御する。
The
なお本実施の形態では、スイッチ207によって、第1の容量素子203が有する第2の電極へ電源電位VDDが供給される形態を示しているが、本発明はこれに限定されない。第1の容量素子203が有する第2の電極に供給される電位は電源電位VDD以外の電位であっても良く、入力信号の電位に合わせて、供給する電位を適宜調節できるようにしても良い。また同様に、スイッチ210によって、第2の容量素子204が有する第2の電極へ電源電位VSSが供給される形態を示しているが、本発明はこれに限定されない。第2の容量素子204が有する第2の電極に供給される電位は電源電位VSS以外の電位であっても良く、入力信号の電位に合わせて、供給する電位を適宜調節できるようにしても良い。
Note that although this embodiment mode shows the mode in which the power supply potential VDD is supplied to the second electrode included in the
回路素子群202は、1つのpチャネル型トランジスタ211と、1つのnチャネル型トランジスタ212とを有している。pチャネル型トランジスタ211の第1の端子(ここではソース)には電源電位VDDが与えられており、nチャネル型トランジスタ212の第1の端子(ここではソース)には電源電位VSSが与えられている。またpチャネル型トランジスタ211の第2の端子(ここではドレイン)とnチャネル型トランジスタ212の第2の端子(ここではドレイン)は互いに接続されており、これらの2つのトランジスタの第2の端子の電位が、出力信号OUTの電位として後段の回路に供給される。
The
また、第1の容量素子203の第2の電極はpチャネル型トランジスタ211のゲートに接続されており、第2の容量素子204の第2の電極はnチャネル型トランジスタ212のゲートに接続されている。
The second electrode of the
なお、VDD>VSSであり、VH>VLであり、VDD>VH、VL>VSSとする。そして電源電位VHは、通常動作の際の入力信号の高電位側の電位に近く、できればそれ以下となるように設定するのが望ましい。そうすることで、高電位側の電位が供給されたときに、pチャネル型トランジスタ211がオフしやすくなる。また電源電位VLは、通常動作の際の入力信号の低電位側の電位に近く、できればそれ以上となるように設定するのが望ましい。そうすることで、低電位側の電位が供給されたときに、nチャネル型トランジスタ212がオフしやすくなる。本実施の形態では入力信号の高電位側の電位が電源電位VHと等しく、入力信号の低電位側の電位が電源電位VLと等しいものと仮定する。またVH−VL>VTHn、VL−VH<VTHpとなるようにする。
Note that VDD> VSS, VH > VL , VDD> VH , and VL > VSS. It is desirable that the power supply potential V H is set so as to be close to the potential on the high potential side of the input signal in the normal operation, and to be lower than the potential if possible. Thus, when a high-potential-side potential is supplied, the p-
また、本実施の形態では、回路素子群202が有するpチャネル型トランジスタ211とnチャネル型トランジスタ212の閾値電圧が0であると仮定してその動作について説明をするが、実際の回路では閾値が0であるとは限らない。その場合、例えばpチャネル型トランジスタ211の閾値電圧をVTHpとすると、VHは、通常動作の際の入力信号の高電位側の電位よりも|VTHp|分以上高くなるように設定するのが望ましい。また例えばnチャネル型トランジスタ212の閾値電圧をVTHnとすると、VLは、通常動作の際の入力信号の低電位側の電位よりも|VTHn|分以上低くなるように設定するのが望ましい。そうすることで、ノーマリオンになるのを防ぎつつ、pチャネル型トランジスタ211やnチャネル型トランジスタ212をオンさせるときに、|VGS|を最大限に大きくしてより高いオン電流を得ることができる。
In this embodiment, the operation is described on the assumption that the threshold voltages of the p-
次に図3を用いて、図2に示したインバータの動作について説明する。本発明のデジタル回路の動作は、補正するべき電位差を記憶する動作と、デジタル回路の本来の機能を果たす通常の動作とに区別される。 Next, the operation of the inverter shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The operation of the digital circuit of the present invention is classified into an operation of storing a potential difference to be corrected and a normal operation of performing the original function of the digital circuit.
まず電位差を記憶する動作について、図3を用いて説明する。記憶するべき電位差は第1の容量素子203と、第2の容量素子204とで異なる。第1の容量素子203では電源電位VDDと高電位側電源電位VHとの電位差を記憶し、第2の容量素子204では電源電位VSSと低電位側電源電位VLとの電位差を記憶する。
First, an operation of storing a potential difference will be described with reference to FIG. The potential difference to be stored differs between the
具体的には図3(A)に示すようにスイッチ205をオフ、スイッチ206、207をオンにして、第1の容量素子203の第1の電極に電源電位VHを与え、第2の電極に電源電位VDDを与える。そして第1の容量素子203には、電源電位VHと電源電位VDDとによって電荷が蓄積される。
Specifically, turning OFF the
また、スイッチ208をオフ、スイッチ209、210をオンにして、第2の容量素子204の第1の電極に電源電位VLを与え、第2の電極に電源電位VSSを与える。そして第2の容量素子204には、電源電位VLと電源電位VSSとによって電荷が蓄積される。
Further, the
次に図3(B)に示すように、スイッチ205、206、207をオフにすることで、蓄積された電荷が第1の容量素子203において保持され、電源電位VDDと電源電位VHとの間の電位差(Vc1と記する)が記憶される。また同様に、スイッチ208、209、210をオフにすることで、蓄積された電荷が第2の容量素子204において保持され、電源電位VSSと電源電位VLとの間の電位差(Vc2と記する)が記憶される。
Next, as shown in FIG. 3B, when the
次に、記憶された電位差による入力信号の電位の補正と、該補正された電位に基づいて行なわれる通常動作について説明する。 Next, the correction of the potential of the input signal based on the stored potential difference and the normal operation performed based on the corrected potential will be described.
図4(A)を用いて、入力信号INの電位が、高電位側(本実施の形態ではVH)である場合の動作について説明する。 Operation in the case where the potential of the input signal IN is on the high potential side (V H in this embodiment) will be described with reference to FIG.
通常の動作では、常にスイッチ206、207、209、210がオフし、スイッチ205、208がオンしている。入力信号の電位VHは、スイッチ205、208を介して第1の容量素子203の第1の電極と、第2の容量素子204の第1の電極に与えられる。
In a normal operation, the
第1の容量素子203と第2の容量素子204がそれぞれ有する2つの電極間の電位差は、電荷保存の法則に従い、常に一定である。よって第1の容量素子203の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VHが与えられると、電位VHに電位差Vc1が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc1=電源電位VDD−電源電位VHであるので、第1の容量素子203の第2の電極の電位はVDDとなる。第2の電極の電位VDDはpチャネル型トランジスタ211のゲートに与えられ、pチャネル型トランジスタ211はゲート電圧が0となるのでオフになる。
The potential difference between the two electrodes of each of the
一方、第2の容量素子204の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VHが与えられると、電位VHに電位差Vc2が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc2=電源電位VSS−電源電位VLであるので、第2の容量素子204の第2の電極の電位はVH+VSS−VLとなる。よってnチャネル型トランジスタ212はゲート電圧がVH−VLとなり、VH−VL>VTHnの場合はオンとなる。
On the other hand, the potential of the second electrode of the
よって、入力信号INの電位がVHの場合、電源電位VSSが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is V H, it is supplied to the subsequent circuit power supply potential VSS as the potential of the output signal.
次に図4(B)を用いて、入力信号INの電位が、低電位側(本実施の形態ではVL)である場合の動作について説明する。 Next, an operation in the case where the potential of the input signal IN is on the low potential side (V L in this embodiment) is described with reference to FIG.
上述したように通常の動作ではスイッチ206、207、209、210がオフし、スイッチ205、208がオンしている。入力信号の電位VLは、スイッチ205、208を介して第1の容量素子203の第1の電極と、第2の容量素子204の第1の電極に与えられる。
As described above, in the normal operation, the
第1の容量素子203と第2の容量素子204がそれぞれ有する2つの電極間の電位差は、電荷保存の法則に従い、常に一定である。よって第1の容量素子203の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VLが与えられると、電位VLに電位差Vc1が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc1=電源電位VDD−電源電位VHであるので、第1の容量素子203の第2の電極の電位はVL+VDD−VHとなる。よってpチャネル型トランジスタ211はゲート電圧がVL−VHとなり、VL−VH<VTHpの場合はオンとなる。
The potential difference between the two electrodes of each of the
一方、第2の容量素子204の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VLが与えられると、電位VLに電位差Vc2が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc2=電源電位VSS−電源電位VLであるので、第2の容量素子204の第2の電極の電位はVSSとなる。第2の電極の電位VSSはnチャネル型トランジスタ212のゲートに与えられ、nチャネル型トランジスタ212はゲート電圧が0となるのでオフになる。
On the other hand, the potential of the second electrode of the
よって、入力信号INの電位がVLの場合、電源電位VDDが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VL , the power supply potential VDD is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
本発明は上記構成によって、入力信号の電位にかかわらず、電位差VC1とVC2とを同時に取得することができる。 According to the present invention, the potential difference V C1 and V C2 can be simultaneously obtained regardless of the potential of the input signal.
なお本実施の形態では、スイッチ207または210によって容量素子の第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されているが、本発明はこの構成に限定されない。スイッチ207によって電源電位VDDとは異なる電源電位VH’の、第1の容量素子203の第2の電極への供給が制御されていても良い。また、スイッチ210によって電源電位VSSとは異なる電源電位VL’の、第2の容量素子204の第2の電極への供給が制御されていても良い。この場合、入力信号の高電位側の電位をVH''、低電位側の電位をVL''とすると、VH''+VL’−VL−VSS>VTHnとし、またVL''+VH’−VH−VDD<VTHpとする。さらに、VL''+VL’−VL−VSS≦VTHnであることが望ましく、またVH''+VH’−VH−VDD≧VTHpであることが望ましい。
Note that in this embodiment, the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode of the capacitor is controlled by the
なお、スイッチ207または210によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位VL’またはVH’を供給する場合に比べて、電源電位を供給するための配線数を抑えることができる。
Note that when the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明のデジタル回路の1つであるインバータの、実施の形態1とは異なる構成について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a structure of an inverter which is one of the digital circuits of the present invention, which is different from that in Embodiment 1, will be described.
図5に本実施の形態のインバータの構成を示す。301は補正手段に相当し、302は回路素子群である。
FIG. 5 shows a configuration of the inverter according to the present embodiment.
補正手段301は第1の容量素子303と、第2の容量素子304と、前記第1の容量素子303への電源電位VDDの供給を制御するスイッチ305と、前記第2の容量素子304への電源電位VSSの供給を制御するスイッチ306とを有している。
The correction means 301 includes a
なお本実施の形態では、スイッチ305によって、第1の容量素子303が有する第2の電極へ電源電位VDDが供給される形態を示しているが、本発明はこれに限定されない。第1の容量素子303が有する第2の電極に供給される電位は電源電位VDD以外の電位であっても良く、入力信号の電位に合わせて、供給する電位を適宜調節できるようにしても良い。また同様に、スイッチ306によって、第2の容量素子304が有する第2の電極へ電源電位VSSが供給される形態を示しているが、本発明はこれに限定されない。第2の容量素子304が有する第2の電極に供給される電位は電源電位VSS以外の電位であっても良く、入力信号の電位に合わせて、供給する電位を適宜調節できるようにしても良い。
Note that although this embodiment mode shows the mode in which the power supply potential VDD is supplied to the second electrode included in the
回路素子群302は、1つのpチャネル型トランジスタ311と、1つのnチャネル型トランジスタ312とを有している。pチャネル型トランジスタ311の第1の端子(ここではソース)には電源電位VDDが与えられており、nチャネル型トランジスタ312の第1の端子(ここではソース)には電源電位VSSが与えられている。またpチャネル型トランジスタ311の第2の端子(ここではドレイン)とnチャネル型トランジスタ312の第2の端子(ここではドレイン)は互いに接続されており、これら2つのトランジスタの第2の端子の電位が、出力信号OUTの電位として後段の回路に供給される。なお、VDD>VSSである。また、VSSがnチャネル型トランジスタ312とスイッチ306に接続されている場合は、入力信号の高電位側の電位をVH、低電位側の電位をVLとしたときに、VH−VL>VTHn、VL−VH<VTHpとなるようにする。
The
また、第1の容量素子303の第2の電極はpチャネル型トランジスタ311のゲートに接続されており、第2の容量素子304の第2の電極はnチャネル型トランジスタ312のゲートに接続されている。
The second electrode of the
次に図6を用いて、図5に示したインバータの動作について説明する。図6に示したインバータの動作も、補正するべき電位差を記憶する動作と、デジタル回路の本来の機能を果たす通常の動作とに区別される。ただし本実施の形態のインバータは、各容量素子への電源電位の供給は、第1の容量素子と第2の容量素子とで同時に行なうのではなく、順に行なう。 Next, the operation of the inverter shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. The operation of the inverter shown in FIG. 6 is also classified into an operation of storing the potential difference to be corrected and a normal operation of performing the original function of the digital circuit. However, in the inverter of this embodiment, the supply of the power supply potential to each capacitor is not performed simultaneously by the first capacitor and the second capacitor, but is performed sequentially.
まず、第1の容量素子303において電位差を記憶する動作について、図6(A)を用いて説明する。図6(A)に示すように、スイッチ305をオン、スイッチ306をオフにして、第1の容量素子303の第1の電極に入力信号INの高電位側の電位VHを与える。上記構成によって第1の容量素子303には、入力信号INの電位VHと電源電位VDDとによって電荷が蓄積される。そして、スイッチ305をオフにし、第1の容量素子303に蓄積された電荷が保持され、電源電位VDDと入力信号の高電位側の電位VHとの間の電位差(Vc1と記する)が記憶される。
First, an operation of storing a potential difference in the
次に第2の容量素子304において電位差を記憶する動作について、図6(B)を用いて説明する。図6(B)において、スイッチ305をオフ、スイッチ306をオンにして、第2の容量素子304の第1の電極に入力信号INの低電位側の電位VLを与える。上記構成によって第2の容量素子304には、入力信号INの電位VLと電源電位VSSとによって電荷が蓄積される。そして、スイッチ306をオフにし、第2の容量素子304に蓄積された電荷が保持され、電源電位VSSと入力信号の低電位側の電位VLとの間の電位差(Vc2と記する)が記憶される。
Next, an operation of storing a potential difference in the
なお、第1の容量素子303と第2の容量素子304への電荷の蓄積は、どちらを先に行っても良い。
Note that charge accumulation in the
次に、記憶された電位差による入力信号の電位の補正と、該補正された電位に基づいて行なわれる通常動作について説明する。図6(C)に示すように、通常動作の場合は、スイッチ305、306を常にオフにしておく。
Next, the correction of the potential of the input signal based on the stored potential difference and the normal operation performed based on the corrected potential will be described. As shown in FIG. 6C, in the case of the normal operation, the
第1の容量素子303と第2の容量素子304がそれぞれ有する2つの電極間の電位差は、電荷保存の法則に従い常に一定である。よって第1の容量素子303の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VHが与えられると、電位VHに電位差Vc1が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc1=電源電位VDD−入力信号の高電位側の電位VHであるので、第1の容量素子303の第2の電極の電位はVDDとなる。第2の電極の電位VDDはpチャネル型トランジスタ311のゲートに与えられ、pチャネル型トランジスタ311はゲート電圧が0となるのでオフになる。
The potential difference between the two electrodes of each of the
一方、第2の容量素子304の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VHが与えられると、電位VHに電位差Vc2が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc2=電源電位VSS−入力信号の低電位側の電位VLであるので、第2の容量素子304の第2の電極の電位はVH+VSS−VLとなる。よってnチャネル型トランジスタ312はゲート電圧がVH−VLとなり、VH−VL>VTHnであるのでオンとなる。
On the other hand, the potential of the second electrode of the
よって、入力信号INの電位がVHの場合、電源電位VSSが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is V H, it is supplied to the subsequent circuit power supply potential VSS as the potential of the output signal.
入力信号INの電位が低電位側の電位VLである場合、入力信号の電位VLは第1の容量素子303の第1の電極と、第2の容量素子304の第1の電極に与えられる。
If the potential of the input signal IN is at the potential V L on the low potential side, the potential V L of the input signal applied to the first electrode of the first electrode, the
第1の容量素子303と第2の容量素子304がそれぞれ有する2つの電極間の電位差は、電荷保存の法則に従い常に一定である。よって第1の容量素子303の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VLが与えられると、電位VLに電位差Vc1が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc1=電源電位VDD−入力信号の高電位側の電位VHであるので、第1の容量素子303の第2の電極の電位はVL+VDD−VHとなる。よってpチャネル型トランジスタ311はゲート電圧がVL−VHとなり、VL−VH<VTHpであるのでオンとなる。
The potential difference between the two electrodes of each of the
一方、第2の容量素子304の第2の電極の電位は、第1の電極に電位VLが与えられると、電位VLに電位差Vc2が加算された高さに保たれる。ここで電位差Vc2=電源電位VSS−入力信号の低電位側の電位VLであるので、第2の容量素子304の第2の電極の電位はVSSとなる。第2の電極の電位VSSはnチャネル型トランジスタ312のゲートに与えられ、nチャネル型トランジスタ312はゲート電圧が0となるのでオフになる。
On the other hand, the potential of the second electrode of the
よって、入力信号INの電位がVLの場合、電源電位VDDが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VL , the power supply potential VDD is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
本発明は上記構成によって、入力信号の電位に関わらずデジタル回路を正常に動作させることができる。また、図2に示したデジタル回路に比べて補正手段に用いるスイッチの数を抑えることができ、より簡単な構成で本発明の効果を得ることができる。 According to the present invention, with the above structure, a digital circuit can operate normally regardless of the potential of an input signal. Further, the number of switches used for the correction means can be reduced as compared with the digital circuit shown in FIG. 2, and the effect of the present invention can be obtained with a simpler configuration.
なお本実施の形態では、スイッチ305または306によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されているが、本発明はこの構成に限定されない。スイッチ305によって電源電位VDDとは異なる電源電位VH’の、第1の容量素子303の第2の電極への供給が制御されていても良い。また、スイッチ306によって電源電位VSSとは異なる電源電位VL’の、第2の容量素子304の第2の電極への供給が制御されていても良い。この場合、VH+VL’−VL−VSS>VTHnとし、またVL+VH’−VH−VDD<VTHpとする。さらに、VL’−VSS≦VTHnであることが望ましく、またVH’−VDD≧VTHpであることが望ましい。
Note that in this embodiment, the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
なお、スイッチ305または306によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位VL’またはVH’を供給する場合に比べて、電源電位を供給するための配線数を抑えることができる。
Note that the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
逆に、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位VL’またはVH’を供給する場合、スイッチ305または306によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合に比べて、各容量素子において記憶される電位差を、pチャネル型トランジスタ311、nチャネル型トランジスタ312の閾値に合わせて適宜設定することができる。本実施の形態では、回路素子群302が有するpチャネル型トランジスタ311とnチャネル型トランジスタ312の閾値電圧が0であると仮定してその動作について説明をしたが、実際の回路では閾値が0であるとは限らない。この場合、例えばpチャネル型トランジスタ311の閾値電圧をVTHpとすると、VH’は、通常動作の際の入力信号の高電位側の電位VHよりも|VTHp|分以上高くなるように設定するのが望ましい。また例えばnチャネル型トランジスタ312の閾値電圧をVTHnとすると、VLは通常動作の際の入力信号の低電位側の電位VLよりも|VTHn|分以上低くなるように設定するのが望ましい。上記構成により、各トランジスタの閾値に合わせて入力信号を補正することができ、デジタル回路の動作をより確実なものにすることができる。
Conversely, when the potential VL 'or VH ' different from the power supply potential VSS or VDD is supplied, the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明のデジタル回路の1つであるNANDの構成について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a configuration of a NAND which is one of digital circuits of the present invention will be described.
図7に示す本実施の形態のNANDは、第1の補正手段401と、第2の補正手段402と、回路素子群403とを有している。
The NAND of the present embodiment illustrated in FIG. 7 includes a
第1の補正手段401は第1の容量素子404と、第2の容量素子405と、前記第1の容量素子404への電源電位VDDの供給を制御するスイッチ406と、前記第2の容量素子405への電源電位VSSの供給を制御するスイッチ407とを有している。
The
また第2の補正手段402は第3の容量素子411と、第4の容量素子412と、前記第3の容量素子411への電源電位VDDの供給を制御するスイッチ413と、前記第4の容量素子412への電源電位VSSの供給を制御するスイッチ414とを有している。
The
回路素子群403は、2つのpチャネル型トランジスタ420、421と、2つのnチャネル型トランジスタ422、423とを有している。pチャネル型トランジスタ420の第1の端子(ここではソース)と、pチャネル型トランジスタ421の第1の端子(ここではソース)には電源電位VDDが与えられている。そして、pチャネル型トランジスタ420の第2の端子(ここではドレイン)と、pチャネル型トランジスタ421の第2の端子(ここではドレイン)は互いに接続されている。また、nチャネル型トランジスタ422の第1の端子(ここではソース)には電源電位VSSが与えられている。また、nチャネル型トランジスタ422の第2の端子(ここではドレイン)にはnチャネル型トランジスタ423の第1の端子(ここではソース)が接続されている。そしてnチャネル型トランジスタ423の第2の端子(ここではドレイン)は、pチャネル型トランジスタ420、421の第2の端子に接続されている。なお、nチャネル型トランジスタ423の第2の端子とpチャネル型トランジスタ420、421の第2の端子の電位が、出力信号OUTの電位として後段の回路に与えられる。
The
第1の容量素子404の第2の電極は、pチャネル型トランジスタ420のゲートに接続されている。第2の容量素子405の第2の電極は、nチャネル型トランジスタ422のゲートに接続されている。第3の容量素子411の第2の電極は、pチャネル型トランジスタ421のゲートに接続されている。第4の容量素子412の第2の電極は、nチャネル型トランジスタ423のゲートに接続されている。
The second electrode of the
第1の容量素子404の第1の電極と、第2の容量素子405の第1の電極に、入力信号IN1の電位が入力される。また、第3の容量素子411の第1の電極と、第4の容量素子412の第1の電極に、入力信号IN2の電位が入力される。
A first electrode of the
なお、VDD>VSSである。また入力信号の高電位側の電位をVH、低電位側の電位をVLとし、pチャネル型トランジスタ420、421の閾値電圧をVTHpとし、nチャネル型トランジスタ422、423の閾値電圧をVTHnとしたときに、VH−VL>VTHn、VL−VH<VTHpとなるようにする。
Note that VDD> VSS. The potential on the high potential side of the input signal is V H , the potential on the low potential side is V L , the threshold voltages of the p-channel transistors 420 and 421 are V THp, and the threshold voltages of the n-
図7に示したNANDの動作も、補正するべき電位差を記憶する動作と、デジタル回路の本来の機能を果たす通常の動作とに区別される。ただし本実施の形態のNANDは、各容量素子への電源電位の供給は、第1の容量素子404と第2の容量素子405とで同時に行なうのではなく順に行ない、また第3の容量素子411と第4の容量素子412とで同時に行なうのではなく順に行なう。
The operation of the NAND shown in FIG. 7 is also classified into an operation of storing a potential difference to be corrected and a normal operation of performing the original function of the digital circuit. However, in the NAND of this embodiment, the supply of the power supply potential to each capacitor is not performed simultaneously by the
第1の容量素子404において電位差を記憶する際、スイッチ406をオン、スイッチ407をオフにして、第1の容量素子404の第1の電極に入力信号IN1の高電位側の電位VHを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ406をオフにし、第1の容量素子404に蓄積された電荷を保持する。また、第2の容量素子405において電位差を記憶する際、スイッチ407をオン、スイッチ406をオフにして、第2の容量素子405の第1の電極に入力信号IN1の低電位側の電位VLを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ407をオフにし、第2の容量素子405に蓄積された電荷を保持する。
When the potential difference is stored in the
第3の容量素子411において電位差を記憶する際、スイッチ413をオン、スイッチ414をオフにして、第3の容量素子411の第1の電極に入力信号IN2の高電位側の電位VHを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ413をオフにし、第3の容量素子411に蓄積された電荷を保持する。また、第4の容量素子412において電位差を記憶する際、スイッチ414をオン、スイッチ413をオフにして、第4の容量素子412の第1の電極に入力信号IN2の低電位側の電位VLを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ414をオフにし、第4の容量素子412に蓄積された電荷を保持する。
When storing a potential difference into the third capacitor 411, turning on the
そして通常動作の際には、記憶された電位差によって入力信号の電位の補正が行なわれる。通常動作の際は、スイッチ406、407、413、414を常にオフにしておく。
Then, during normal operation, the potential of the input signal is corrected based on the stored potential difference. During normal operation, the
本発明は上記構成によって、入力信号の電位に関わらずデジタル回路を正常に動作させることができる。 According to the present invention, with the above structure, a digital circuit can operate normally regardless of the potential of an input signal.
なお本実施の形態では、スイッチ406、407、413、414によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されているが、本発明はこの構成に限定されない。スイッチ406によって電源電位VDDとは異なる電源電位VH1’の、第1の容量素子404の第2の電極への供給が制御されていても良い。また、スイッチ407によって電源電位VSSとは異なる電源電位VL1’の、第2の容量素子405の第2の電極への供給が制御されていても良い。この場合、VH+VL1’−VL−VSS>VTHnとし、またVL+VH1’−VH−VDD<VTHpとする。さらに、VL1’−VSS≦VTHnであることが望ましく、またVH1’−VDD≧VTHpであることが望ましい。
Note that in this embodiment, the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
また、スイッチ413によって電源電位VDDとは異なる電源電位VH2’の、第3の容量素子411の第2の電極への供給が制御されていても良い。また、スイッチ414によって電源電位VSSとは異なる電源電位VL2’の、第4の容量素子412の第2の電極への供給が制御されていても良い。この場合、VH+VL2’−VL−VSS>VTHnとし、またVL+VH2’−VH−VDD<VTHpとする。さらに、VL2’−VSS≦VTHnであることが望ましく、またVH2’−VDD≧VTHpであることが望ましい。
The supply of the power supply potential V H2 ′ different from the power supply potential VDD to the second electrode of the third capacitor 411 may be controlled by the
なお、スイッチ406、407、413、414によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位を供給する場合に比べて、電源電位を供給するための配線数を抑えることができる。
Note that when the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
逆に、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位を供給する場合、スイッチ406、407、413、414によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合に比べて、各容量素子において記憶される電位差を、各トランジスタ420〜423の閾値に合わせて適宜設定することができる。例えばpチャネル型トランジスタ420、421の閾値電圧をVTHpとすると、VH1’またはVH2’は、通常動作の際の入力信号の高電位側の電位VHよりも|VTHp|分以上高くなるように設定するのが望ましい。また例えばnチャネル型トランジスタ421、423の閾値電圧をVTHnとすると、VL1’またはVL2’は通常動作の際の入力信号の低電位側の電位VLよりも|VTHn|分以上低くなるように設定するのが望ましい。上記構成により、各トランジスタの閾値に合わせて入力信号を補正することができ、デジタル回路の動作をより確実なものにすることができる。
On the other hand, when a potential different from the power supply potential VSS or VDD is supplied, each of the
なお本実施の形態では、図5と同様に図1(C)に示す第2の構成を用いた場合について示したが、図4と同様に図1(B)に示す第1の構成を用いることもできる。 Note that in this embodiment, the case where the second structure illustrated in FIG. 1C is used as in FIG. 5 is described; however, the first structure illustrated in FIG. You can also.
また、本実施の形態ではNANDの場合を示したが、NORやトランスミッションゲートなど様々な論理回路にも同様に適用することができる。 Further, although the case of the NAND is described in this embodiment, the present invention can be similarly applied to various logic circuits such as a NOR and a transmission gate.
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明のデジタル回路の1つであるクロックドインバータの構成について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a configuration of a clocked inverter which is one of digital circuits of the present invention will be described.
図8(A)に示す本実施の形態のクロックドインバータは、補正手段501と、回路素子群502とを有している。
The clocked inverter of this embodiment illustrated in FIG. 8A includes a
補正手段501は第1の容量素子503と、第2の容量素子504と、前記第1の容量素子503への電源電位VDDの供給を制御するスイッチ505と、前記第2の容量素子504への電源電位VSSの供給を制御するスイッチ506とを有している。
The correction means 501 includes a
回路素子群502は、2つのpチャネル型トランジスタ520、521と、2つのnチャネル型トランジスタ522、523とを有している。pチャネル型トランジスタ520の第1の端子(ここではソース)には電源電位VDDが与えられている。そして、pチャネル型トランジスタ520の第2の端子(ここではドレイン)と、pチャネル型トランジスタ521の第1の端子(ここではソース)は互いに接続されている。また、nチャネル型トランジスタ523の第1の端子(ここではソース)には電源電位VSSが与えられている。また、nチャネル型トランジスタ523の第2の端子(ここではドレイン)にはnチャネル型トランジスタ522の第1の端子(ここではソース)が接続されている。そしてnチャネル型トランジスタ522の第2の端子(ここではドレイン)は、pチャネル型トランジスタ521の第2の端子(ここではドレイン)に接続されている。なお、nチャネル型トランジスタ522の第2の端子とpチャネル型トランジスタ521の第2の端子の電位が、出力信号OUTの電位として後段の回路に与えられる。
The
第1の容量素子503の第2の電極は、pチャネル型トランジスタ520のゲートに接続されている。第2の容量素子504の第2の電極は、nチャネル型トランジスタ523のゲートに接続されている。
The second electrode of the
第1の容量素子503の第1の電極と、第2の容量素子504の第1の電極に、入力信号INの電位が入力される。そして、pチャネル型トランジスタ521のゲートにクロック信号CKが、またnチャネル型トランジスタ522のゲートには、クロック信号の極性が反転した信号に相当する反転クロック信号CKbが入力される。
The potential of the input signal IN is input to the first electrode of the
なお、VDD>VSSである。また入力信号の高電位側の電位をVH、低電位側の電位をVLとし、pチャネル型トランジスタ520の閾値電圧をVTHpとし、nチャネル型トランジスタ523の閾値電圧をVTHnとしたときに、VH−VL>VTHn、VL−VH<VTHpとなるようにする。
Note that VDD> VSS. Further, when the potential on the high potential side of the input signal is V H , the potential on the low potential side is V L , the threshold voltage of the p-
図8(A)に示したクロックドインバータの動作も、実施の形態1〜3と同様に、補正するべき電位差を記憶する動作と、デジタル回路の本来の機能を果たす通常の動作とに区別される。ただし本実施の形態のクロックドインバータは、各容量素子への電源電位の供給は、第1の容量素子503と第2の容量素子504とで同時に行なうのではなく順に行なう。
Similarly to the first to third embodiments, the operation of the clocked inverter shown in FIG. 8A is divided into an operation of storing a potential difference to be corrected and a normal operation of performing the original function of the digital circuit. You. However, in the clocked inverter of this embodiment, the supply of the power supply potential to each capacitor is not performed simultaneously by the
第1の容量素子503において電位差を記憶する際、スイッチ505をオン、スイッチ506をオフにして、第1の容量素子503の第1の電極に入力信号INの高電位側の電位VHを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ505をオフにし、第1の容量素子503に蓄積された電荷を保持する。また、第2の容量素子504において電位差を記憶する際、スイッチ506をオン、スイッチ505をオフにして、第2の容量素子504の第1の電極に入力信号INの低電位側の電位VLを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ506をオフにし、第2の容量素子504に蓄積された電荷を保持する。
When the potential difference is stored in the
そして通常動作の際には、記憶された電位差によって入力信号の電位の補正が行なわれる。通常動作の際は、スイッチ505、506を常にオフにしておく。
Then, during normal operation, the potential of the input signal is corrected based on the stored potential difference. During normal operation, the
本発明は上記構成によって、入力信号の電位に関わらずデジタル回路を正常に動作させることができる。 According to the present invention, with the above structure, a digital circuit can operate normally regardless of the potential of an input signal.
なお、pチャネル型トランジスタ521とpチャネル型トランジスタ520の接続は必ずしも図8(A)に示した構成に限定されない。例えば、pチャネル型トランジスタ521によって、pチャネル型トランジスタ520のソースへの、電源電位VDDの供給が制御されるように接続されていても良い。
Note that the connection between the p-
同様に、nチャネル型トランジスタ522とnチャネル型トランジスタ523の接続は必ずしも図8(A)に示した構成に限定されない。例えば、nチャネル型トランジスタ522によって、nチャネル型トランジスタ523のソースへの、電源電位VSSの供給が制御されるように接続されていても良い。
Similarly, the connection between the n-
次に、図8(A)とは異なる構成のクロックドインバータについて説明する。図8(B)に示す本実施の形態のクロックドインバータは、補正手段501と、回路素子群502の接続構成が、図8(A)に示すクロックドインバータとは異なっている。
Next, a clocked inverter having a structure different from that in FIG. The clocked inverter of this embodiment illustrated in FIG. 8B is different from the clocked inverter illustrated in FIG. 8A in the connection configuration of the
具体的には、第1の容量素子503の第1の電極にクロック信号CKが、また第2の容量素子504の第1の電極にクロック信号の極性が反転した信号に相当する反転クロック信号CKbが入力される。そして、pチャネル型トランジスタ541のゲートと、nチャネル型トランジスタ542のゲートには、入力信号INの電位が入力される。
Specifically, the clock signal CK is applied to the first electrode of the
そして、図8(A)の場合と同様に、その動作は、補正するべき電位差を記憶する動作と、デジタル回路の本来の機能を果たす通常の動作とに区別される。ただし本実施の形態のクロックドインバータは、各容量素子への電源電位の供給は、順に行っても良いし、同時に行っても良い。 Then, as in the case of FIG. 8A, the operation is distinguished into an operation of storing a potential difference to be corrected and a normal operation of performing the original function of the digital circuit. However, in the clocked inverter of this embodiment, the supply of the power supply potential to each capacitor may be performed sequentially or simultaneously.
第1の容量素子503において電位差を記憶する際、スイッチ505をオン、スイッチ506をオフにして、第1の容量素子503の第1の電極にクロック信号CKの高電位側の電位VHを与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ505をオフにし、第1の容量素子503に蓄積された電荷を保持する。また、第2の容量素子504において電位差を記憶する際、スイッチ506をオン、スイッチ505をオフにして、第2の容量素子504の第1の電極に反転クロック信号CKbの低電位側VLの電位を与える。そして電荷が十分蓄積された後、スイッチ506をオフにし、第2の容量素子504に蓄積された電荷を保持する。
When the potential difference is stored in the
そして通常動作の際には、記憶された電位差によって入力信号の電位の補正が行なわれる。通常動作の際は、スイッチ505、506を常にオフにしておく。
Then, during normal operation, the potential of the input signal is corrected based on the stored potential difference. During normal operation, the
本発明は上記構成によって、入力信号の電位に関わらずデジタル回路を正常に動作させることができる。 According to the present invention, with the above structure, a digital circuit can operate normally regardless of the potential of an input signal.
なお本実施の形態では、スイッチ505、506によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されているが、本発明はこの構成に限定されない。スイッチ505によって電源電位VDDとは異なる電源電位VH’の、第1の容量素子503の第2の電極への供給が制御されていても良い。また、スイッチ506によって電源電位VSSとは異なる電源電位VL’の、第2の容量素子504の第2の電極への供給が制御されていても良い。この場合、VH+VL’−VL−VSS>VTHnとし、またVL+VH’−VH−VDD<VTHpとする。さらに、VL’−VSS≦VTHnであることが望ましく、またVH’−VDD≧VTHpであることが望ましい。
Note that in this embodiment mode, the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
なお、スイッチ505、506によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位を供給する場合に比べて、電源電位を供給するための配線数を抑えることができる。
Note that when the supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
逆に、電源電位VSSまたはVDDとは異なる電位を供給する場合、スイッチ505、506によって第2の電極への電源電位VSSまたはVDDの供給が制御されている場合に比べて、各容量素子において記憶される電位差を、各トランジスタ540、543の閾値に合わせて適宜設定することができる。例えばpチャネル型トランジスタ540の閾値電圧をVTHpとすると、VH’は通常動作の際の入力信号の高電位側の電位VHよりも|VTHp|分以上高くなるように設定するのが望ましい。また例えばnチャネル型トランジスタ543の閾値電圧をVTHnとすると、VL’は通常動作の際の入力信号の低電位側の電位VLよりも|VTHn|分以上低くなるように設定するのが望ましい。上記構成により、各トランジスタの閾値に合わせて入力信号を補正することができ、デジタル回路の動作をより確実なものにすることができる。
Conversely, when a potential different from the power supply potential VSS or VDD is supplied, storage in each capacitor element is smaller than when supply of the power supply potential VSS or VDD to the second electrode is controlled by the
なお、図8(A)と図8(B)とを組み合わせても良い。 Note that FIG. 8A and FIG. 8B may be combined.
本発明において、適用可能なトランジスタの種類に限定はなく、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるMOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。また、トランジスタが配置されている基板の種類に限定はなく、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板などに配置することが出来る。 In the present invention, there is no limitation on a kind of a transistor which can be applied, and the transistor is formed using a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film represented by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a semiconductor substrate, or an SOI substrate. MOS transistors, junction transistors, bipolar transistors, transistors using organic semiconductors and carbon nanotubes, and other transistors can be used. There is no limitation on the type of substrate on which the transistor is provided, and the transistor can be provided over a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, or the like.
本発明のデジタル回路において用いられるトランジスタは、単結晶シリコンを用いて形成されたトランジスタであっても良いし、SOIを用いたトランジスタであっても良いし、多結晶シリコン、セミアモルファスシリコン(微結晶シリコン)、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタであっても良い。また、有機半導体を用いたトランジスタであっても良いし、カーボンナノチューブを用いたトランジスタであってもよい。 The transistor used in the digital circuit of the present invention may be a transistor formed using single crystal silicon, a transistor using SOI, polycrystalline silicon, semi-amorphous silicon Silicon) or a thin film transistor using amorphous silicon. Further, a transistor using an organic semiconductor or a transistor using a carbon nanotube may be used.
なお本実施の形態では、図5と同様に図1(C)に示す第2の構成を用いた場合について示したが、図4と同様に図1(B)に示す第1の構成を用いることもできる。 Note that in this embodiment, the case where the second structure illustrated in FIG. 1C is used as in FIG. 5 is described; however, the first structure illustrated in FIG. You can also.
(実施の形態5)
本実施の形態では、図2に示した本発明のインバータにおいて、第1の容量素子203が有する第2の電極に供給される電位を、電源電位VDD以外の電位とし、また、第2の容量素子204が有する第2の電極に供給される電位を、電源電位VSS以外の電位とする形態について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, in the inverter of the present invention illustrated in FIG. 2, the potential supplied to the second electrode included in the
図16(A)に、本実施の形態のインバータの構成を示す。図2において既に示したものには同じ符号を付す。図16(A)では、第1の容量素子203にpチャネル型トランジスタ211の閾値電圧分の電荷が蓄積されるように、また第2の容量素子204にnチャネル型トランジスタ212の閾値電圧分の電荷が蓄積されるように、各電源電圧の値を最適化する。本実施の形態では、スイッチ206によって第1の容量素子203の第1の電極に供給される電位をVDD、またスイッチ207によって第1の容量素子203の第2の電極に供給される電位をVDD−|VTHp|とする。また、スイッチ209によって第2の容量素子204の第1の電極に供給される電位をVSS、またスイッチ210によって第2の容量素子204の第2の電極に供給される電位をVSS+|VTHn|とする。
FIG. 16A illustrates a configuration of the inverter of this embodiment. Those already shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 16A, charge of the threshold voltage of the p-
図16(B)〜図16(D)を用いて、図16(A)に示したインバータの動作について説明する。 The operation of the inverter illustrated in FIG. 16A is described with reference to FIGS. 16B to 16D.
まず、第1の容量素子203と、第2の容量素子204において、電荷の蓄積を行なう。本実施の形態では、第1の容量素子203の第2電極の電位と、pチャネル型トランジスタ211のソースの電位を個別に制御でき、また第2の容量素子204の第2電極の電位と、nチャネル型トランジスタ212のソースの電位を個別に制御できる。よって、第1の容量素子203と第2の容量素子204における電荷の蓄積を並行して行なうことができる。
First, charge is accumulated in the
ます図16(B)に示すように、スイッチ206、207、209、210をオンに、スイッチ205、208をオフすることで、第1の容量素子203にpチャネル型トランジスタ211の閾値電圧を記憶し、第2の容量素子204にnチャネル型トランジスタ212の閾値電圧を記憶する。そして、スイッチ206、207、209、210をオフにすることで、蓄積された電荷が第1の容量素子203及び第2の容量素子204において保持される。
First, as shown in FIG. 16B, by turning on the
次に、記憶された電位差による入力信号の電位の補正と、該補正された電位に基づいて行なわれる通常動作について説明する。 Next, the correction of the potential of the input signal based on the stored potential difference and the normal operation performed based on the corrected potential will be described.
図16(C)を用いて、入力信号INの電位が、電源電位VDDと同じ場合について説明する。通常の動作では、常にスイッチ206、207、209、210がオフし、スイッチ205、208がオンしている。入力信号の電位は、スイッチ205、208を介して第1の容量素子203の第1の電極と、第2の容量素子204の第1の電極に与えられる。
A case where the potential of the input signal IN is the same as the power supply potential VDD is described with reference to FIG. In a normal operation, the
第1の容量素子203には閾値電圧−|VTHp|が保持されているので、第1の容量素子203の第2の電極の電位は、VDD−|VTHp|となる。よって、pチャネル型トランジスタ211は、そのゲート電圧VGSp=−|VTHp|となるため、オフする。
Since the
一方、第2の容量素子204には閾値電圧|VTHn|が保持されているので、第2の容量素子204の第2の電極の電位は、VDD+|VTHn|となる。よって、nチャネル型トランジスタ212は、そのゲート電圧VGSn=VDD−VSS+|VTHn|>|VTHn|となるので、オンする。
On the other hand, since the threshold voltage | V THn | is held in the
よって、入力信号INの電位がVDDの場合、電源電位VSSが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VDD, the power supply potential VSS is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
図16(D)を用いて、入力信号INの電位が、電源電位VSSと同じ場合について説明する。図16(C)の場合と同様に、通常の動作ではスイッチ206、207、209、210がオフし、スイッチ205、208がオンしている。入力信号の電位は、スイッチ205、208を介して第1の容量素子203の第1の電極と、第2の容量素子204の第1の電極に与えられる。
A case where the potential of the input signal IN is the same as the power supply potential VSS is described with reference to FIG. As in the case of FIG. 16C, in a normal operation, the
第1の容量素子203には閾値電圧−|VTHp|が保持されているので、第1の容量素子203の第2の電極の電位は、VSS−|VTHp|となる。よって、pチャネル型トランジスタ211は、そのゲート電圧VGSp=VSS−VDD−|VTHp|<−|VTHp|となるため、オンする。
Since the
一方、第2の容量素子204には閾値電圧|VTHn|が保持されているので、第2の容量素子204の第2の電極の電位は、VSS+|VTHn|となる。よって、nチャネル型トランジスタ212は、そのゲート電圧VGSn=|VTHn|となるので、オフする。
On the other hand, since the
よって、入力信号INの電位がVSSの場合、電源電位VDDが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VSS, the power supply potential VDD is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
本実施の形態では、電源電位がトランジスタのしきい値電圧の絶対値に対して十分大きくない場合でもトランジスタの動作速度を向上させることができ、よって、デジタル回路の消費電力を低減させることができる。 In this embodiment, the operation speed of the transistor can be improved even when the power supply potential is not sufficiently higher than the absolute value of the threshold voltage of the transistor; therefore, power consumption of the digital circuit can be reduced. .
(実施の形態6)
本実施の形態では、図5に示した本発明のインバータにおいて、第1の容量素子303が有する第2の電極に供給される電位を、電源電位VDD以外の電位とし、また、第2の容量素子304が有する第2の電極に供給される電位を、電源電位VSS以外の電位とする形態について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, in the inverter of the present invention illustrated in FIG. 5, the potential supplied to the second electrode included in the
図17(A)に、本実施の形態のインバータの構成を示す。図5において既に示したものには同じ符号を付す。図17(A)では、第1の容量素子303にpチャネル型トランジスタ311の閾値電圧分の電荷が蓄積されるように、また第2の容量素子304にnチャネル型トランジスタ312の閾値電圧分の電荷が蓄積されるように、各電源電圧の値を最適化する。本実施の形態では、スイッチ305によって第1の容量素子303の第2の電極に供給される電位をVDD−|VTHp|とする。また、スイッチ306によって第2の容量素子304の第2の電極に供給される電位をVSS+|VTHn|とする。
FIG. 17A illustrates a configuration of the inverter of this embodiment. Those already shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 17A, charge corresponding to the threshold voltage of the p-
図17(B)〜図17(D)を用いて、図17(A)に示したインバータの動作について説明する。 The operation of the inverter shown in FIG. 17A will be described with reference to FIGS. 17B to 17D.
まず、第1の容量素子303と、第2の容量素子304において、電荷の蓄積を行なう。
First, charge is accumulated in the
まず図17(B)に示すように、スイッチ305をオンに、スイッチ306をオフする。そして入力信号としてVDDを入力することで、第1の容量素子303にpチャネル型トランジスタ311の閾値電圧を記憶する。そしてスイッチ305をオフにすることで、蓄積された電荷が第1の容量素子303において保持される。
First, as shown in FIG. 17B, the
次に図17(C)に示すように、スイッチ306をオンに、スイッチ305をオフする。そして入力信号としてVSSを入力することで、第2の容量素子304にnチャネル型トランジスタ312の閾値電圧を記憶する。そしてスイッチ306をオフにすることで、蓄積された電荷が第2の容量素子304において保持される。
Next, as shown in FIG. 17C, the
次に、記憶された電位差による入力信号の電位の補正と、該補正された電位に基づいて行なわれる通常動作について説明する。 Next, the correction of the potential of the input signal based on the stored potential difference and the normal operation performed based on the corrected potential will be described.
図17(D)を用いて、入力信号INの電位が、電源電位VDDと同じ場合について説明する。通常の動作では、常にスイッチ305、306はオフしている。入力信号の電位は、第1の容量素子303の第1の電極と、第2の容量素子304の第1の電極に与えられる。
The case where the potential of the input signal IN is the same as the power supply potential VDD is described with reference to FIG. In a normal operation, the
第1の容量素子303には閾値電圧−|VTHp|が保持されているので、第1の容量素子303の第2の電極の電位は、VDD−|VTHp|となる。よって、pチャネル型トランジスタ311は、そのゲート電圧VGSp=−|VTHp|となるため、オフする。
Since the
一方、第2の容量素子304には閾値電圧|VTHn|が保持されているので、第2の容量素子304の第2の電極の電位は、VDD+|VTHn|となる。よって、nチャネル型トランジスタ312は、そのゲート電圧VGSn=VDD−VSS+|VTHn|>|VTHn|となるので、オンする。
On the other hand, since the threshold voltage | V THn | is held in the
よって、入力信号INの電位がVDDの場合、電源電位VSSが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VDD, the power supply potential VSS is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
次に、入力信号INの電位が、電源電位VSSと同じ場合について説明する。図17(C)の場合と同様に、通常の動作ではスイッチ305、306がオフしている。入力信号の電位は、第1の容量素子303の第1の電極と、第2の容量素子304の第1の電極に与えられる。
Next, a case where the potential of the input signal IN is the same as the power supply potential VSS will be described. As in the case of FIG. 17C, the
第1の容量素子303には閾値電圧−|VTHp|が保持されているので、第1の容量素子303の第2の電極の電位は、VSS−|VTHp|となる。よって、pチャネル型トランジスタ311は、そのゲート電圧VGSp=VSS−VDD−|VTHp|<−|VTHp|となるため、オンする。
Since the
一方、第2の容量素子304には閾値電圧|VTHn|が保持されているので、第2の容量素子304の第2の電極の電位は、VSS+|VTHn|となる。よって、nチャネル型トランジスタ312は、そのゲート電圧VGSn=|VTHn|となるので、オフする。
On the other hand, since the threshold voltage | V THn | is held in the
よって、入力信号INの電位がVSSの場合、電源電位VDDが出力信号の電位として後段の回路に与えられる。 Therefore, when the potential of the input signal IN is VSS, the power supply potential VDD is supplied to the subsequent circuit as the potential of the output signal.
本実施の形態では、電源電位がトランジスタのしきい値電圧の絶対値に対して十分大きくない場合でもトランジスタの動作速度を向上させることができ、よって、デジタル回路の消費電力を低減させることができる。 In this embodiment, the operation speed of the transistor can be improved even when the power supply potential is not sufficiently higher than the absolute value of the threshold voltage of the transistor; therefore, power consumption of the digital circuit can be reduced. .
以下、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
(実施例1)
本実施例では、半導体表示装置の信号線駆動回路に、本発明のクロックドインバータを用いた場合の、クロックドインバータの構成とその駆動について説明する。
(Example 1)
Example 1 In this example, a configuration and driving of a clocked inverter in the case where the clocked inverter of the present invention is used for a signal line driver circuit of a semiconductor display device will be described.
図9(A)に本実施例で用いられるクロックドインバータの回路図を示す。図9(A)に示すクロックドインバータは、図8(A)に示したクロックドインバータのスイッチに、トランジスタを用いたものに相当する。 FIG. 9A shows a circuit diagram of a clocked inverter used in this embodiment. The clocked inverter illustrated in FIG. 9A corresponds to one in which a transistor is used for a switch of the clocked inverter illustrated in FIG.
なお本実施の形態では、図5と同様に図1(C)に示す第2の構成を用いた場合について示したが、図4と同様に図1(B)に示す第1の構成を用いることもできる。 Note that in this embodiment, the case where the second structure illustrated in FIG. 1C is used as in FIG. 5 is described; however, the first structure illustrated in FIG. You can also.
図9(A)に示すクロックドインバータは、第1の容量素子601と、第2の容量素子602と、pチャネル型トランジスタ603、607、608と、nチャネル型トランジスタ604、609、610を有している。
The clocked inverter illustrated in FIG. 9A includes a
第1の容量素子601の第1の電極と第2の容量素子602の第1の電極は互いに接続されており、入力信号INの電位が与えられる。第1の容量素子601の第2の電極はpチャネル型トランジスタ607のゲートに接続されている。また、第2の容量素子602の第2の電極はnチャネル型トランジスタ610のゲートに接続されている。
The first electrode of the
pチャネル型トランジスタ603の第1の端子には電源電位VDDが与えられており、第2の端子は第1の容量素子601の第2の電極に接続されている。nチャネル型トランジスタ604の第1の端子には電源電位VSSが与えられており、第2の端子は第2の容量素子602の第2の電極に接続されている。
A power supply potential VDD is supplied to a first terminal of the p-
pチャネル型トランジスタ607の第1の端子(ここではソース)には電源電位VDDが与えられている。そして、pチャネル型トランジスタ607の第2の端子(ここではドレイン)と、pチャネル型トランジスタ608の第1の端子(ここではソース)は互いに接続されている。また、nチャネル型トランジスタ610の第1の端子(ここではソース)には電源電位VSSが与えられている。また、nチャネル型トランジスタ610の第2の端子(ここではドレイン)にはnチャネル型トランジスタ609の第1の端子(ここではソース)が接続されている。そしてnチャネル型トランジスタ609の第2の端子(ここではドレイン)は、pチャネル型トランジスタ608の第2の端子(ここではドレイン)に接続されている。なお、nチャネル型トランジスタ609の第2の端子とpチャネル型トランジスタ608の第2の端子の電位が、出力信号OUTの電位として後段の回路に与えられる。
A power supply potential VDD is supplied to a first terminal (the source here) of the p-
図9(B)に、第2の容量素子602に電荷を蓄積する期間と、第1の容量素子601に電荷を蓄積する期間と、通常動作する期間の、入力信号INの電位と、pチャネル型トランジスタ603のゲートの電位と、nチャネル型トランジスタ604のゲートの電位のタイミングチャートを示す。
FIG. 9B illustrates the potential of the input signal IN, the period during which charge is accumulated in the
図9(B)に示すように、第2の容量素子602への電荷蓄積期間において、pチャネル型トランジスタ603は、電源電位VDDに閾値電圧を加算した電位より高い電位がゲートに与えられ、オフとなる。また、nチャネル型トランジスタ604は、電源電位VSSに閾値電圧を加算した電位より高い電位がゲートに与えられ、オンとなる。そして入力信号INの電位は低電圧側の電位VLに保たれる。
As illustrated in FIG. 9B, in the period in which the charge is stored in the
そして、第2の容量素子602に十分電荷が蓄積されたら、nチャネル型トランジスタ604のゲートに、電源電位VSSから閾値電圧分より低い電位が与えられてオフとなり、第2の容量素子602に電荷が保持された状態になる。
Then, when the charge is sufficiently accumulated in the
次に第1の容量素子601への電荷蓄積期間において、pチャネル型トランジスタ603は、電源電位VDDに閾値電圧を加算した電位より低い電位がゲートに与えられ、オンとなる。また、nチャネル型トランジスタ604は、電源電位VSSに閾値電圧を加算した電位より低い電位がゲートに与えられ、オフとなる。そして入力信号INの電位は高電圧側の電位VHに保たれる。
Next, in a period during which charge is accumulated in the
そして、第2の容量素子602に十分電荷が蓄積されたら、pチャネル型トランジスタ604のゲートに、電源電位VSSに閾値電圧を加算した電位より高い電位が与えられてオフとなり、第2の容量素子602に電荷が保持された状態になる。
When sufficient charge is accumulated in the
なお図9(B)では、第2の容量素子602への電荷の蓄積を、第1の容量素子601への電荷の蓄積より先に行なっているが、逆であってもよい。すなわち、第1の容量素子601への電荷の蓄積を行なった後、第2の容量素子602への電荷の蓄積を行なうようにしても良い。
Note that in FIG. 9B, charge accumulation in the
そして、通常動作期間においては、pチャネル型トランジスタ603は、電源電位VDDに閾値電圧を加算した電位より高い電位がゲートに与えられ、オフとなる。またnチャネル型トランジスタ604は、電源電位VSSに閾値電圧を加算した電位より低い電位がゲートに与えられ、オフとなる。
Then, in the normal operation period, the gate of the p-
図10に、本実施例のクロックドインバータを用いた信号線駆動回路の構成を示す。本実施例の信号線駆動回路は、シフトレジスタ1001と、ラッチA1002と、ラッチB1003とを有する。ラッチA1002とラッチB1003は、複数段のラッチを有しており、本実施例のクロックドインバータは各ラッチに用いられている。 FIG. 10 shows a configuration of a signal line driving circuit using the clocked inverter of this embodiment. The signal line driving circuit of this embodiment includes a shift register 1001, a latch A1002, and a latch B1003. The latch A1002 and the latch B1003 have a plurality of stages of latches, and the clocked inverter of this embodiment is used for each latch.
具体的には図10に示すように、本実施例のラッチA1002が有する各段のラッチは、本実施例のクロックドインバータ1004、通常のクロックドインバータ1005と、2つのインバータ1006、1007とを有している。
Specifically, as shown in FIG. 10, the latch of each stage included in the latch A 1002 of this embodiment includes a clocked
通常のクロックドインバータ1005と、2つのインバータ1006、1007には電源と同じ振幅の信号が入力されるとする。従って、通常の回路を用いれば良い。しかし、ビデオ信号、つまりクロックドインバータ1004の入力信号には振幅の小さな信号が入力されるとする。従って、図8、図9に示したような、本発明の回路を用いる必要がある。
It is assumed that a signal having the same amplitude as the power supply is input to the normal clocked
本実施例のクロックドインバータの場合、ビデオ信号が入力信号INに相当し、シフトレジスタから供給されるタイミング信号と、その極性を反転させた信号とが、一方はpチャネル型トランジスタ608のゲートに入力され、他方はnチャネル型トランジスタ609のゲートに入力される。電荷の蓄積を行なう期間は、ラッチAが動作していない期間に設ければ良い。例えば、帰線期間や時間階調のときの点灯期間(ドライバが動いていない期間)などに設ければ良い。
In the case of the clocked inverter of this embodiment, the video signal corresponds to the input signal IN, and one of the timing signal supplied from the shift register and the signal whose polarity is inverted is connected to the gate of the p-
あるいは、シフトレジスタ1001から出力される信号(サンプリングパルス)を用いて、電荷の蓄積を行なうタイミングを制御しても良い。つまり、数列分前のサンプリングパルスを用いて、電荷の蓄積を行っても良い。 Alternatively, the timing of accumulating charges may be controlled using a signal (sampling pulse) output from the shift register 1001. That is, charge may be accumulated using sampling pulses several rows earlier.
図11に、クロックドインバータ1004、1005の上面図を示す。クロックドインバータ1004と1005は構成がほぼ同一であるため、クロックドインバータ1004を例に挙げ、その構成について説明する。なお、図9(A)において既に示したものについては、同じ符号を付す。
FIG. 11 is a top view of the clocked
1101は入力信号INが入力される配線であり、1102は出力信号OUTが出力される配線である。また1103はnチャネル型トランジスタ609のゲートに与えられる電位が供給される配線であり、1104はpチャネル型トランジスタ608のゲートに与えられる電位が供給される配線である。1105はnチャネル型トランジスタ604のゲートに与えられる電位が供給される配線であり、1106はpチャネル型トランジスタ603のゲートに与えられる電位が供給される配線である。
また、1120は電源電位VSSが供給されている配線であり、1121は電源電位VDDが供給されている配線である。
図11のA−A’における断面図を図12(A)に、B−B’における断面図を図12(B)に示す。 FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 11, and FIG.
配線1200と配線1201は共に配線1106に接続されており、配線1200は配線1220を介してpチャネル型トランジスタ603の第2の端子に接続されている。
The
クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ608は、チャネル形成領域1207と、第1の端子または第2の端子に相当する不純物領域1206、1208と、ゲートに相当するゲート電極1202と、チャネル形成領域1207とゲート電極1202間に設けられたゲート絶縁膜1224を有している。
The p-
クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ607は、チャネル形成領域1209と、第1の端子または第2の端子に相当する不純物領域1208、1210と、ゲートに相当するゲート電極1203と、チャネル形成領域1209とゲート電極1203間に設けられたゲート絶縁膜1224を有している。
The p-
クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ607は、チャネル形成領域1211と、第1の端子または第2の端子に相当する不純物領域1210、1212と、ゲートに相当するゲート電極1204と、チャネル形成領域1211とゲート電極1204間に設けられたゲート絶縁膜1224を有している。
The p-
クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ608は、チャネル形成領域1213と、第1の端子または第2の端子に相当する不純物領域1212、1214と、ゲートに相当するゲート電極1205と、チャネル形成領域1213とゲート電極1205間に設けられたゲート絶縁膜1224を有している。
A p-
なお、クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ608と、クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ607は、不純物領域1208を共有している。不純物領域1208は、クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ608においてはソースに、クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ607においてはドレインに相当する。
Note that the p-
また、クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ608と、クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ607は、不純物領域1212を共有している。不純物領域1212は、クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ608においてはソースに、クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ607においてはドレインに相当する。
Further, the p-
また、クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ607と、クロックドインバータ1005が有するpチャネル型トランジスタ607は、不純物領域1210を共有している。不純物領域1210は、両トランジスタにおいてソースに相当する。
Further, the p-
不純物領域1206に配線1215が接続されている。また不純物領域1214に、配線1217が接続されている。配線1215は、クロックドインバータ1004が有するnチャネル型トランジスタ609のドレインに接続されている。
A
クロックドインバータ1004が有するpチャネル型トランジスタ607のゲート電極1203は、配線1221を介してpチャネル型トランジスタ603の第2の端子に接続されている。
A
配線1223は、第1の容量素子601の半導体膜1226が有する不純物領域1225に接続されている。半導体膜1226とゲート電極1203とがゲート絶縁膜1224を間に挟んで重なることで形成される容量素子と、ゲート電極1203と配線1223とが層間絶縁膜1230を間に挟んで重なることで形成される容量素子とが、共に第1の容量素子601に相当する。
The
このように容量素子をMOS容量として形成している。ただし、MOS容量は一方の電極と他方の電極とで、電位の上下関係によっては容量値が非常に小さくなってしまう。従って、容量素子を2つ並列に配置し、その極性や電極の向きなどを逆にすることにより、電位の上下関係に関係なく容量素子として動作させている。 Thus, the capacitance element is formed as a MOS capacitance. However, the MOS capacitor has a very small capacitance value depending on the vertical relationship of the potential between one electrode and the other electrode. Therefore, by arranging two capacitors in parallel and reversing their polarities, electrode directions, and the like, they operate as capacitors regardless of the vertical relationship of potential.
なお容量素子は大きく形成している。なぜなら、入力信号INの電圧を印加しても容量素子601とトランジスタ607のゲート容量とにより電圧分圧されるからである。例えば、容量素子601とトランジスタ607のゲート容量とが同じ大きさなら、入力信号INの振幅のうち、半分しかトランジスタ607のゲートに加わらない。よって、容量素子601は大きくする必要がある。基準としてはトランジスタ607のゲート容量の5倍の大きさで容量素子601を形成するのが望ましい。なお、容量素子602と、トランジスタ610の関係についても同様である。
Note that the capacitor is formed large. This is because the voltage is divided by the
なお本発明のデジタル回路の1つであるクロックドインバータは、図11に示す構成に限定されない。例えば、シフトレジスタ1001が有するフリップフロップ回路を構成しているクロックドインバータに用いられていても良い。
この場合も、入力信号に振幅が小さい信号が入力される部分に本発明を適用すれば良い。従って、シフトレジスタではクロック信号やその反転信号の振幅が小さいため、図8(A)のクロックドインバータを用いれば良い。この場合、入力されるビデオ信号の帰線期間においてシフトレジスタは動作していないので、該期間において電荷の蓄積を行なえば良い。
Note that the clocked inverter which is one of the digital circuits of the present invention is not limited to the structure shown in FIG. For example, a clocked inverter included in a flip-flop circuit included in the shift register 1001 may be used.
Also in this case, the present invention may be applied to a portion where a signal having a small amplitude is input to the input signal. Therefore, since the amplitude of the clock signal and its inverted signal is small in the shift register, the clocked inverter in FIG. 8A may be used. In this case, the shift register does not operate during the blanking period of the input video signal, and therefore, it is sufficient to accumulate charges during the period.
なお本発明のデジタル回路の1つであるクロックドインバータは、図11に示す構成に限定されない。 Note that the clocked inverter which is one of the digital circuits of the present invention is not limited to the structure shown in FIG.
(実施例2)
本発明のデジタル回路を駆動回路に用いたあらゆる半導体装置は、本発明の範疇に含まれる。図15に本発明の半導体装置の1つである半導体表示装置の外観図を示す。図15に示す半導体表示装置は、複数の画素が設けられた画素部1503と、画素を選択する走査線駆動回路1501と、前記選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路1502とを有する。そして画素部1503、信号線駆動回路1502または走査線駆動回路1501の駆動に用いられる各種信号及び電源電位は、FPC1504を介して供給される。
(Example 2)
Any semiconductor device using the digital circuit of the present invention for a driver circuit is included in the scope of the present invention. FIG. 15 shows an external view of a semiconductor display device which is one of the semiconductor devices of the present invention. The semiconductor display device illustrated in FIG. 15 includes a
本発明の半導体表示装置には、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、DMD(Digital Micromirror Device)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission
Display)等や、半導体膜を用いた回路素子を駆動回路に有しているその他の表示装置が含まれる。
The semiconductor display device of the present invention includes a liquid crystal display device, a light emitting device having a light emitting element typified by an organic light emitting element in each pixel, a DMD (Digital Micromirror Device), a PDP (Plasma Display Panel), and a FED (Field Emission).
Display) and other display devices having a circuit element using a semiconductor film in a drive circuit.
また本発明の範疇に含まれる半導体装置には、半導体表示装置の他に、加算器、ALU(Arithmetic Logic Unit)、カウンタ、乗算器、シフタ等を含む演算回路と、フリップフロップ、マルチポートRAM、FIFO(First In First Out)回路等を含む記憶回路と、PLA(Programmable Logic Array)等を含む制御回路とを、いずれか単数または複数有する半導体集積回路がある。 The semiconductor device included in the category of the present invention includes, in addition to the semiconductor display device, an arithmetic circuit including an adder, an ALU (Arithmetic Logic Unit), a counter, a multiplier, a shifter, and the like, a flip-flop, a multiport RAM, There is a semiconductor integrated circuit having one or a plurality of storage circuits including a FIFO (First In First Out) circuit and the like and a control circuit including a PLA (Programmable Logic Array) and the like.
(実施例3)
本発明の半導体装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図18に示す。
(Example 3)
Electronic devices using the semiconductor device of the present invention include a video camera, a digital camera, a goggle-type display (head-mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, an audio component, etc.), a notebook personal computer, a game device, A portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, a portable game machine, an electronic book, or the like), an image reproducing apparatus having a recording medium (specifically, a recording medium such as a digital versatile disc (DVD) is reproduced, and the image is reproduced. Device with a display capable of displaying). FIG. 18 shows specific examples of these electronic devices.
図18(A)は表示装置であり、筐体2001、表示部2002、スピーカー部2003等を含む。本発明の半導体装置は、表示部2002に用いることができる。表示装置には、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。本発明の半導体装置は、表示部2002及びその他の信号処理回路に用いることができる。なお表示装置に発光装置を用いる場合、発光素子が有する電極において外光が反射することで、鏡面のように像を写してしまうのを防ぐために、偏光板を設けておいても良い。
FIG. 18A illustrates a display device including a
図18(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明の半導体装置を表示部2102またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラが完成する。
FIG. 18B illustrates a digital still camera, which includes a
図18(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の半導体装置を表示部2203またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明のノート型パーソナルコンピュータが完成する。
FIG. 18C illustrates a laptop personal computer, which includes a
図18(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明の半導体装置を表示部2302またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
FIG. 18D illustrates a mobile computer, which includes a
図18(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示する。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明の半導体装置を表示部A2403、B2404またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明の画像再生装置が完成する。
FIG. 18E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) including a recording medium, which includes a
図18(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明の半導体装置を表示部2502またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
FIG. 18F illustrates a goggle-type display (head-mounted display), which includes a
図18(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明の半導体装置を表示部2602またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明のビデオカメラが完成する。
FIG. 18G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a
ここで図18(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。本発明の半導体装置を表示部2703またはその他の信号処理回路に用いることで、本発明の携帯電話が完成する。
Here, FIG. 18H illustrates a mobile phone, which includes a
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜9に示したいずれの構成を用いても良い。 As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be used for electronic devices in all fields. Further, the electronic apparatus of this embodiment may use any of the configurations shown in the first to ninth embodiments.
Claims (7)
前記補正手段は第1の容量素子、第2の容量素子、第1のスイッチ及び第2のスイッチを有し、
前記第1の容量素子の第1の電極及び前記第2の容量素子の第1の電極は入力端子に接続されており、
前記第1の容量素子の第2の電極への第1の電位の供給は、前記第1のスイッチによって制御されており、
前記第2の容量素子の第2の電極への第2の電位の供給は、前記第2のスイッチによって制御されており、
前記第1の容量素子の第2の電極の電位及び前記第2の容量素子の第2の電極の電位が前記単数または複数の回路素子に供給されていることを特徴とする半導体装置。 Correction means, having one or more circuit elements,
The correction means has a first capacitance element, a second capacitance element, a first switch, and a second switch,
A first electrode of the first capacitor and a first electrode of the second capacitor are connected to an input terminal;
Supply of a first potential to a second electrode of the first capacitor is controlled by the first switch,
Supply of a second potential to a second electrode of the second capacitor is controlled by the second switch,
A semiconductor device, wherein a potential of a second electrode of the first capacitor and a potential of a second electrode of the second capacitor are supplied to the one or more circuit elements.
前記補正手段は第1の容量素子、第2の容量素子、第1のスイッチ及び第2のスイッチを有し、
前記第1の容量素子の第1の電極及び前記第2の容量素子の第1の電極は入力端子に接続されており、
前記第1の容量素子の第2の電極への第1の電位の供給は、前記第1のスイッチによって制御されており、
前記第2の容量素子の第2の電極への第2の電位の供給は、前記第2のスイッチによって制御されており、
前記第1の容量素子の第2の電極の電位は、前記単数または複数の回路素子が有する第1のトランジスタのゲートに供給されており、
前記第2の容量素子の第2の電極の電位は、前記単数または複数の回路素子が有する第2のトランジスタのゲートに供給されており、
前記第1のトランジスタのソースには前記第1の電位が供給されており、
前記第2のトランジスタのソースには前記第2の電位が供給されていることを特徴とする半導体装置。 Correction means, having one or more circuit elements,
The correction means has a first capacitance element, a second capacitance element, a first switch, and a second switch,
A first electrode of the first capacitor and a first electrode of the second capacitor are connected to an input terminal;
Supply of a first potential to a second electrode of the first capacitor is controlled by the first switch,
Supply of a second potential to a second electrode of the second capacitor is controlled by the second switch,
A potential of a second electrode of the first capacitor is supplied to a gate of a first transistor included in the one or more circuit elements;
A potential of a second electrode of the second capacitor is supplied to a gate of a second transistor included in the one or more circuit elements;
The first potential is supplied to a source of the first transistor,
The semiconductor device, wherein the second potential is supplied to a source of the second transistor.
前記補正手段は第1の容量素子、第2の容量素子及び第1乃至第6のスイッチを有し、
前記第1のスイッチによって、入力端子の電位の前記第1の容量素子の第1の電極への供給が制御され、
前記第2のスイッチによって、入力端子の電位の前記第2の容量素子の第1の電極への供給が制御され、
前記第3のスイッチによって、前記第1の容量素子の第2の電極への第1の電位の供給が制御され、
前記第4のスイッチによって、前記第2の容量素子の第2の電極への第2の電位の供給が制御され、
前記第5のスイッチによって、前記第1の容量素子の第1の電極への第3の電位の供給が制御され、
前記第6のスイッチによって、前記第2の容量素子の第1の電極への第4の電位の供給が制御され、
前記第1の容量素子の第2の電極の電位及び前記第2の容量素子の第2の電極の電位が、前記単数または複数の回路素子に供給されることを特徴とする半導体装置。 Correction means, having one or more circuit elements,
The correction means has a first capacitance element, a second capacitance element, and first to sixth switches,
The supply of the potential of the input terminal to the first electrode of the first capacitor is controlled by the first switch,
The supply of the potential of the input terminal to the first electrode of the second capacitor is controlled by the second switch,
Supply of a first potential to a second electrode of the first capacitor is controlled by the third switch,
The fourth switch controls supply of a second potential to a second electrode of the second capacitor,
The fifth switch controls the supply of a third potential to the first electrode of the first capacitor,
The sixth switch controls supply of a fourth potential to a first electrode of the second capacitor,
A semiconductor device, wherein a potential of a second electrode of the first capacitor and a potential of a second electrode of the second capacitor are supplied to the one or more circuit elements.
前記補正手段は第1の容量素子、第2の容量素子及び第1乃至第6のスイッチを有し、
前記第1のスイッチによって、入力端子の電位の前記第1の容量素子の第1の電極への供給が制御され、
前記第2のスイッチによって、入力端子の電位の前記第2の容量素子の第1の電極への供給が制御され、
前記第3のスイッチによって、前記第1の容量素子の第2の電極への第1の電位の供給が制御され、
前記第4のスイッチによって、前記第2の容量素子の第2の電極への第2の電位の供給が制御され、
前記第5のスイッチによって、前記第1の容量素子の第1の電極への第3の電位の供給が制御され、
前記第6のスイッチによって、前記第2の容量素子の第1の電極への第4の電位の供給が制御され、
前記第1の容量素子の第2の電極の電位は、前記単数または複数の回路素子が有する第1のトランジスタのゲートに供給されており、
前記第2の容量素子の第2の電極の電位は、前記単数または複数の回路素子が有する第2のトランジスタのゲートに供給されており、
前記第1のトランジスタのソースには前記第1の電位が供給されており、
前記第2のトランジスタのソースには前記第2の電位が供給されていることを特徴とする半導体装置。 Correction means, having one or more circuit elements,
The correction means has a first capacitance element, a second capacitance element, and first to sixth switches,
The supply of the potential of the input terminal to the first electrode of the first capacitor is controlled by the first switch,
The supply of the potential of the input terminal to the first electrode of the second capacitor is controlled by the second switch,
Supply of a first potential to a second electrode of the first capacitor is controlled by the third switch,
The fourth switch controls supply of a second potential to a second electrode of the second capacitor,
The fifth switch controls the supply of a third potential to the first electrode of the first capacitor,
The sixth switch controls supply of a fourth potential to a first electrode of the second capacitor,
A potential of a second electrode of the first capacitor is supplied to a gate of a first transistor included in the one or more circuit elements;
A potential of a second electrode of the second capacitor is supplied to a gate of a second transistor included in the one or more circuit elements;
The first potential is supplied to a source of the first transistor,
The semiconductor device, wherein the second potential is supplied to a source of the second transistor.
第2の容量素子の第1の電極に入力信号の低電位側の電位を供給し、第2のスイッチをオンにすることで前記第2の容量素子の第2の電極に第2の電位を供給した後、前記第2のスイッチをオフにして前記第2の容量素子に蓄積された電荷を保持し、
前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフにしたまま、前記第1の容量素子の第1の電極及び前記第2の容量素子の第1の電極に前記入力信号の高電位側または低電位側の電位を供給し、前記第1の容量素子の第2の電極及び前記第2の容量素子の第2の電極の電位を単数または複数の回路素子に供給することを特徴とする半導体装置の駆動方法。 The high potential side of the input signal is supplied to the first electrode of the first capacitor, and the first switch is turned on to apply the first potential to the second electrode of the first capacitor. After the supply, the first switch is turned off to hold the charge accumulated in the first capacitor,
A low potential side of the input signal is supplied to a first electrode of the second capacitor, and a second switch is turned on to apply a second potential to the second electrode of the second capacitor. After the supply, the second switch is turned off to hold the charge accumulated in the second capacitor,
With the first switch and the second switch turned off, the first electrode of the first capacitor and the first electrode of the second capacitor are connected to the high potential side or low potential of the input signal. A semiconductor device which supplies a potential on a potential side and supplies potentials of a second electrode of the first capacitor and a second electrode of the second capacitor to one or more circuit elements. Drive method.
前記第1の電位は前記入力信号の高電位側の電位より高く、前記第2の電位は前記入力信号の高電位側の電位より低いことを特徴とする半導体装置の駆動方法。 In claim 5,
The method for driving a semiconductor device, wherein the first potential is higher than a high potential side of the input signal, and the second potential is lower than a high potential side of the input signal.
An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 1.
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