JPH08271860A - 半導体装置およびこれを用いた表示駆動装置 - Google Patents

半導体装置およびこれを用いた表示駆動装置

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JPH08271860A
JPH08271860A JP9804295A JP9804295A JPH08271860A JP H08271860 A JPH08271860 A JP H08271860A JP 9804295 A JP9804295 A JP 9804295A JP 9804295 A JP9804295 A JP 9804295A JP H08271860 A JPH08271860 A JP H08271860A
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mos transistor
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transistor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リーク電流が小さく、高集積化が可能で、少
ない工程で形成することができるとともに、出力レベル
が適正な半導体装置とする。 【構成】 正論理又は負論理からなる入力信号d、WF
とその逆論理の反転d、反転WFがPMOSトランジス
タQ21〜Q28で構成された論理生成部12に入力さ
れ、この論理生成部12で生成された論理を基本回路1
3、14を介して、PMOSトランジスタ35および3
6のゲートにそれぞれ入力される。これによって、PM
OSトランジスタ35、36のゲートに印加される電圧
が上記入力信号に応じて所定の電位に制御され、確実に
スイッチングされることにより、適正なハイレベル電圧
(VH )とローレベル電圧(VL )が順次出力される。
さらに、中間レベル電圧(VC )は、PMOSトランジ
スタ37をスイッチングして出力され、これらにより交
流化電圧が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびこれ
を用いた表示駆動装置に関し、詳細には、同じ導電型の
MOSトランジスタからなる半導体装置およびこれを用
いた表示駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、液晶表示装置などのドラ
イバ回路を薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Tran
sistor)で構成する場合は、通常はCMOS回路が用い
られている。このCMOS回路は、低消費電力であっ
て、適正な出力が得られるなどの利点があり、広く用い
られている。
【0003】しかし、このCMOS回路は、PMOSと
NMOSの二種類のトランジスタから構成されており、
これを製造する場合、PMOSとNMOSの両方を作る
必要があることから、不純物注入工程が増加するととも
に、マスクの枚数も増えて、高コスト化する問題があっ
た。
【0004】そこで、PMOSもしくはNMOSの何れ
か一方のトランジスタを用いて回路を構成することが考
えられる。例えば、図9に示す無比率形インバータ回路
1は、2個のPMOS2および3を使って構成されてい
る。この無比率形インバータ回路1は、同じ導電型(こ
こではP型)のトランジスタで構成されているので、不
純物注入工程がCMOSの場合と比べて少なくなる。ま
た、比率形インバータ回路の抵抗負荷形などと比べる
と、負荷抵抗を使わないことから集積化できる利点があ
る。
【0005】この無比率形インバータ回路1の基本動作
は、PMOS2のゲートに「0」が入力されると、PM
OS2がオンして、電源から「1」が出力される。ま
た、このときPMOS3のゲートには、「1」が入力さ
れるため、PMOS3がオフして、電源からの電流はグ
ラウンド側に流れない。逆に、PMOS2のゲートに
「1」が入力されると、PMOS2がオフし、また、P
MOS3のゲートには、「0」が入力されるため、PM
OS3がオンして、グラウンド電位の「0」が出力され
る。
【0006】図10は、上記した無比率形インバータ回
路を2個使って複数の電圧値を出力し分けるトライステ
ート回路4を構成した例を示す図である。このトライス
テート回路4は、8個のPMOSトランジスタQ1〜Q
8を備えており、d、反転d( ̄d)、WF、反転WF
( ̄WF)の4つの入力信号に基づいて、パス・トラン
ジスタ・ロジックの手法により所定の論理を生成する論
理生成部5を構成している。
【0007】そして、電源電圧VH 、VL 、VC と出力
端部Dとの間には、PMOSトランジスタQ13、Q1
4、Q15がそれぞれ設けられ、各PMOSトランジス
タのゲートに入力される電圧を変化させてスイッチング
を行い、出力電圧を切換えて交流化信号を生成してい
る。さらに、論理生成部5とPMOSトランジスタQ1
3、Q14との間には、無比率形インバータ回路6、7
が配置されている。ここでは、Vdd=12Vであって、
VH =8V、VC =6V、VL =4Vの場合を示してい
る。
【0008】図11は、図10に示すトライステート回
路4の入力信号d、WFと出力信号Dのシュミレーショ
ン結果を示すタイムチャートである。図11に示すよう
に、入力信号dがハイ(12V)になり、入力信号WF
がロー(0V)になると、PMOSトランジスタQ2、
Q4、Q6、Q8、Q15がオフし、PMOSトランジ
スタQ1、Q3、Q5、Q7がオンすると、無比率形イ
ンバータ回路6、7のPMOSトランジスタQ9、Q1
2がオフし、PMOSトランジスタQ10、Q11がオ
ンして、PMOSトランジスタQ13をオフし、Q14
をオンにする。このため、ローレベルの電圧(VL )が
出力端部Dから出力される。
【0009】また、入力信号dがハイ(12V)のまま
で、入力信号WFがハイ(12V)になると、PMOS
トランジスタのQ1〜Q8とQ15のオン/オフが上記
と同じ状態で、入力信号WFがローからハイになるの
で、無比率形インバータ回路6、7のPMOSトランジ
スタQ9、Q12がONし、PMOSトランジスタQ1
0、Q11がオフして、PMOSトランジスタQ13が
オンし、Q14がオフとなる。このため、ハイレベルの
電圧(VL )が出力端部Dから出力される。
【0010】さらに、入力信号dがロー(0V)になる
と、入力信号WFの入力レベルに関わらず、PMOSト
ランジスタQ13、Q14がオフし、Q15がオンする
ので中間レベルの電圧(VC )が出力端部Dから出力さ
れる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体装置にあっては、例えば、図9に示す
無比率形インバータ回路1に示すように、反転入力信号
( ̄IN)が「0」で、出力端部(OUT)からローレ
ベルのグラウンド電圧を出力する際に、PMOSトラン
ジスタ3のしきい値電圧分だけ損失が発生するという問
題がある。具体的には、しきい値電圧が−3Vの場合
は、グラウンドレベル(0V)であるローレベルを出力
すべきところ、0−(−3)=+3となり、ローレベル
の出力電圧値が上昇する問題がある。
【0012】そして、この無比率形インバータ回路を用
いたトライステート回路4の場合は、図10に示すよう
に、無比率形インバータ回路6、7の出力によってPM
OSトランジスタQ13、Q14をオン/オフさせて、
VH =8V、VC =6V、VL =4Vをそれぞれ出力し
分けるよう構成されている。しかしながら、上記の無比
率形インバータ回路を用いたトライステート回路4は、
ローレベルを出力する際に、MOSトランジスタのしき
い値電圧分だけ損失するため、PMOSトランジスタQ
13、Q14に印加されるゲート電圧がグラウンドレベ
ル(0V)まで確実に低下せず、十分なオン状態が得ら
れなくなる。従って、図11(c)に示すように、VL
の出力電圧が4Vよりも上昇してしまい、また、VH の
出力電圧が8Vよりも低下するといった不十分な交流波
形を出力する問題がある。
【0013】そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなさ
れたものであって、PMOSあるいはNMOSのように
同じ導電型のトランジスタで構成することにより、少な
い製造工程で形成できるとともに、高集積化が可能であ
り、リーク電流が小さく、適正な出力レベルが得られる
半導体装置およびこれを用いた表示駆動装置を提供する
ことを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、同一導電型からなる複数のMOSトランジスタと
コンデンサとで構成された半導体装置であって、前記同
一導電型のMOSトランジスタのソースもしくはドレイ
ンを電源からグラウンドに向かって少なくとも2個直列
に接続された第1および第2のMOSトランジスタと、
前記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接
続された出力端部と、前記第1のMOSトランジスタの
ゲートに接続され、正または負極性のゲート信号が入力
される入力端部と、前記第2のMOSトランジスタのゲ
ートに接続され、前記入力端部から入力されるゲート信
号とは逆極性のゲート信号が入力される反転入力端部
と、前記出力端部とグラウンドまたは電源との間に接続
された第1のコンデンサと、を備えたことを特徴とす
る。
【0015】また、請求項2記載の半導体装置は、請求
項1記載の前記入力端部と前記第1のMOSトランジス
タとの間、または前記反転入力端部と前記第2のMOS
トランジスタとの間に接続された第3のMOSトランジ
スタを備えるようにしてもよい。
【0016】また、請求項3記載の半導体装置は、請求
項2記載の前記第1または第2のMOSトランジスタの
接続部と前記第3のMOSトランジスタとの間に接続さ
れた第2のコンデンサを備えるようにしてもよい。
【0017】また、請求項4記載の半導体装置は、請求
項1〜請求項3の何れかに記載の前記出力端部が同一導
電型のMOSトランジスタのゲートに接続されていても
よい。
【0018】また、請求項5記載の半導体装置は、請求
項2〜請求項4の何れかに記載の前記第3のMOSトラ
ンジスタのゲートは、グラウンドに接続されるととも
に、前記第1のコンデンサは、出力端部とグラウンドと
の間に接続されていてもよい。また、請求項6記載の半
導体装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の前記
MOSトランジスタは、P型であってもよい。
【0019】請求項7記載の半導体装置は、同一導電型
からなる複数のMOSトランジスタとコンデンサとで構
成された半導体装置であって、複数の電位にそれぞれ入
力端が接続された複数のMOSトランジスタと、該複数
のMOSトランジスタの出力端同士を接続して複数の電
位を出力する電源出力端部と、を備えた電源部と、MO
Sトランジスタのソースもしくはドレインを電源からグ
ラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続された第
1および第2のMOSトランジスタと、前記第1および
第2のMOSトランジスタの接続部に接続された出力端
部と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続さ
れ、正または負極性のゲート信号が入力される入力端部
と、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続さ
れ、前記入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性
のゲート信号が入力される反転入力端部と、前記出力端
部とグラウンドまたは電源との間に接続された第1のコ
ンデンサと、を備えた制御回路と、を有し、前記電源部
の複数のMOSトランジスタのうち少なくとも1つのゲ
ートに対して前記制御回路を個別に設けて、該制御回路
から出力される出力信号をゲートに入力させることを特
徴とする。
【0020】請求項8記載の半導体装置は、同一導電型
からなる複数のMOSトランジスタとコンデンサとで構
成された半導体装置であって、MOSトランジスタのソ
ースもしくはドレインが電源からグラウンドに向かって
少なくとも2個直列に接続された第1および第2のMO
Sトランジスタと、前記第1および第2のMOSトラン
ジスタの接続部に接続された第1の出力端部と、出力端
が前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続された
第3のMOSトランジスタと、一端が前記第1および第
2のMOSトランジスタの接続部に接続され、他端が前
記第3のMOSトランジスタの出力端と前記第2のMO
Sトランジスタのゲートとの間に接続された第1のコン
デンサと、一端が前記グラウンドに接続され、他端が前
記第1の出力端部に接続された第2のコンデンサと、M
OSトランジスタのソースもしくはドレインが電源から
グラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続された
第4および第5のMOSトランジスタと、前記第4およ
び第5のMOSトランジスタの接続部に接続された第2
の出力端部と、出力端が前記第5のMOSトランジスタ
のゲートに接続された第6のMOSトランジスタと、一
端が前記第4および第5のMOSトランジスタの接続部
に接続され、他端が前記第6のMOSトランジスタの出
力端と前記第5のMOSトランジスタのゲートとの間に
接続された第3のコンデンサと、一端が前記グラウンド
に接続され、他端が前記第2の出力端部に接続された第
4のコンデンサと、前記第1のMOSトランジスタのゲ
ートおよび前記第6のMOSトランジスタの入力端に接
続され、正または負極性のゲート信号が入力される入力
端部と、前記第3のMOSトランジスタの入力端および
前記第4のMOSトランジスタのゲートに接続され、前
記入力端部に入力されるゲート信号とは逆極性のゲート
信号が入力される反転入力端部と、を備えたことを特徴
とする。
【0021】また、請求項9記載の半導体装置は、請求
項8記載の前記第1の出力端部にゲートが接続され、入
力端が低電位に接続された第7のMOSトランジスタ
と、前記第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が
高電位に接続された第8のMOSトランジスタと、前記
第7および第8のMOSトランジスタの出力端に接続さ
れた第3の出力端部とを備えるようにしてもよい。
【0022】また、請求項10記載の半導体装置は、請
求項9記載の前記第3の出力端部に接続され、前記低電
位と前記高電位の中間の電位を出力する第9のMOSト
ランジスタとを備え、トライステート回路を構成しても
よい。
【0023】請求項11記載の表示駆動装置は、シフト
レジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構成された表
示駆動装置であって、前記ドライバ回路は、同一導電型
からなる複数のMOSトランジスタとコンデンサとで構
成され、MOSトランジスタのソースもしくはドレイン
が電源からグラウンドに向かって少なくとも2個直列に
接続された第1および第2のMOSトランジスタと、前
記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接続
された第1の出力端部と、出力端が前記第2のMOSト
ランジスタのゲートに接続された第3のMOSトランジ
スタと、一端が前記第1および第2のMOSトランジス
タの接続部に接続され、他端が前記第3のMOSトラン
ジスタの出力端と前記第2のMOSトランジスタのゲー
トとの間に接続された第1のコンデンサと、一端が前記
グラウンドに接続され、他端が前記第1の出力端部に接
続された第2のコンデンサと、MOSトランジスタのソ
ースもしくはドレインが電源からグラウンドに向かって
少なくとも2個直列に接続された第4および第5のMO
Sトランジスタと、前記第4および第5のMOSトラン
ジスタの接続部に接続された第2の出力端部と、出力端
が前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続された
第6のMOSトランジスタと、一端が前記第4および第
5のMOSトランジスタの接続部に接続され、他端が前
記第6のMOSトランジスタの出力端と前記第5のMO
Sトランジスタのゲートとの間に接続された第3のコン
デンサと、一端が前記グラウンドに接続され、他端が前
記第2の出力端部に接続された第4のコンデンサと、前
記第1のMOSトランジスタのゲートおよび前記第6の
MOSトランジスタの入力端に接続され、正または負極
性のゲート信号が入力される入力端部と、前記第3のM
OSトランジスタの入力端および前記第4のMOSトラ
ンジスタのゲートに接続され、前記入力端部に入力され
るゲート信号とは逆極性のゲート信号が入力される反転
入力端部と、前記第1の出力端部にゲートが接続され、
入力端が低電位に接続された第7のMOSトランジスタ
と、前記第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が
高電位に接続された第8のMOSトランジスタと、前記
第7および第8のMOSトランジスタの出力端に接続さ
れた第3の出力端部と、前記第3の出力端部に接続さ
れ、前記低電位と前記高電位の中間の電位を出力する第
9のMOSトランジスタとを備えたトライステート回路
を複数個並列に接続して構成され、表示パネルのデータ
線を駆動するデータ線駆動回路を構成することを特徴と
する。
【0024】
【作用】請求項1〜請求項6に記載の半導体装置では、
同一導電型からなる複数のMOSトランジスタとコンデ
ンサとで構成されているため、高集積化が可能となり、
少ない製造工程数で製造できることから、低コスト化が
図れる。
【0025】また、同一導電型からなる第1および第2
のMOSトランジスタを電源からグラウンドに向かって
少なくとも2個直列に接続し、入力端部から第2のMO
Sトランジスタのゲートに正または負極性のゲート信号
を入力し、反転入力端部から第2のMOSトランジスタ
のゲートには入力端部から入力されるゲート信号とは逆
極性のゲート信号を入力することから、常に第1および
第2のMOSトランジスタの何れかがオフ動作するた
め、リーク電流を小さくすることができる。
【0026】さらに、出力端部とグラウンドまたは電源
との間には、第1のコンデンサを接続することにより、
出力端部から出力される電位が所定の電位に確実に保持
され、入力端部と第1のMOSトランジスタのゲートと
の間、または反転入力端部と第2のMOSトランジスタ
のゲートとの間に第3のMOSトランジスタを接続し、
第1または第2のMOSトランジスタの接続部と前記第
3のMOSトランジスタとの間に第2のコンデンサを接
続する構成を採用している。この構成は、第1または第
2のMOSトランジスタのゲートに印加されるゲート信
号を容量結合によって、MOSトランジスタのスイッチ
ングに必要なローレベルあるいはハイレベルの電位を作
成し、その作成したゲート信号により第1または第2の
MOSトランジスタを確実にスイッチングさせることに
より、出力端部から同一導電型のMOSトランジスタの
ゲートに対して適正な電源電圧(Vdd)やグラウンド電
圧(GND)を印加し、この印加電圧を第1のコンデン
サによって確実に保持することができる。
【0027】請求項7に記載の半導体装置では、電源部
の複数のMOSトランジスタのうち少なくとも1つのゲ
ートに対して制御回路を設けている。従って、電源部の
MOSトランジスタをスイッチングさせる際に、MOS
トランジスタのゲートに設けられた制御回路の作用によ
り、ゲート電位が適正に制御されて確実なスイッチング
が行われ、変動の少ない所定の出力電圧値が得られる。
【0028】請求項8〜請求項10に記載の半導体装置
では、同一導電型からなる複数のMOSトランジスタと
コンデンサとを組み合わせた請求項3の半導体装置を2
個用いて、一方の半導体装置の入力端部と反転入力端部
に、他方の半導体装置の入力端部と反転入力端部を逆に
接続して共通の入力端部および反転入力端部を備え、ま
た、前記第1の出力端部にゲートが接続され、入力端が
低電位に接続された第7のMOSトランジスタと、前記
第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が高電位に
接続された第8のMOSトランジスタと、前記第7およ
び第8のMOSトランジスタの出力端に接続された第3
の出力端部とを備え、さらに、その第3の出力端部に接
続され、前記低電位と前記高電位の中間の電位を出力す
る第9のMOSトランジスタとを備えることにより、例
えば、トライステート回路を構成することができる。こ
のため、回路を小さく構成でき、リーク電流が少なくな
って低消費電力化が図れる上、常に適正な出力信号レベ
ルが得られる。
【0029】請求項11に記載の表示駆動装置では、シ
フトレジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構成さ
れ、そのドライバ回路が、請求項8記載のトライステー
ト回路を複数個並列に接続して構成し、表示パネルのデ
ータ線を駆動するデータ線駆動回路としたため、交流化
された適正な表示駆動信号を出力することができる。
【0030】
【実施例】以下、本発明の半導体装置とこれを用いた表
示駆動装置の実施例を図面に基づいて説明する。図1〜
図8は、本発明の半導体装置とこれを用いた表示駆動装
置の一実施例を示す図であり、ここでは、半導体装置に
用いる同一導電型のトランジスタとしてPMOSのみを
使って実施したものである。
【0031】(第1実施例)図1は、本発明の半導体装
置を用いた第1実施例に係るトライステート回路11の
構成を示す図である。このトライステート回路11は、
例えば、液晶駆動装置などで液晶を駆動する際に、直流
電圧を印加したのでは液晶が劣化することから、交流化
された駆動電圧を生成する場合などに用いられる。
【0032】まず、構成を説明する。図1に示すよう
に、8個のPMOSトランジスタQ21〜Q28は、
d、反転d( ̄d)、WF、反転WF( ̄WF)の4つ
の入力信号に基づいて、所定の論理を生成する論理生成
部12を構成している。このトライステート回路11
は、d、WFそれぞれに正論理・負論理を入力すること
により、3種類の電源電圧VH 、VC 、VL を切換えて
生成される交流化電圧が出力Dから出力される(但し、
VH >VC >VL )。ここでは、上記実施例のアンド回
路と同様にパス・トランジスタ・ロジックの手法を用い
ている。
【0033】そして、例えば、このトライステート回路
11を液晶駆動装置に用いる場合は、上記入力信号のd
が書き込みデータの有り/無し、すなわち、液晶を駆動
するか/しないかを表し、WFが液晶駆動電圧の正/負
を表すように用いられる。
【0034】次に、6個のPMOSトランジスタQ29
〜Q34とコンデンサC1〜C4は、それぞれ本発明の
半導体装置の基本回路13、14を構成しており、電源
電圧VH 、VL を切換えて出力するためのPMOSトラ
ンジスタQ35、Q36のゲートに印加されるゲート信
号の電圧レベルを適正化するものである。このPMOS
トランジスタQ35、Q36のゲートに印加されるゲー
ト信号の電圧レベルの適正化は、各トランジスタを十分
に駆動したオン/オフ制御ができるようになるため、電
源電圧VH 、VL を切換えて出力される出力電圧値を適
正化することになる。
【0035】上記した基本回路13、14の構成を、図
1を用いてさらに詳細に説明する。例えば、図1に示す
基本回路14は、3個のPMOSQ32〜Q34と、2
個のコンデンサC2、C4とから構成されている。そし
て、PMOSQ34とQ33のソースおよびドレイン
は、電源(Vdd)からグラウンド(GND)に向かって
直列に接続されており、そのPMOSQ34とQ33の
接続部から伸びる基本回路14の出力端子が上記したP
MOSトランジスタQ36のゲートに接続されている。
ここで本発明の半導体装置は、コンデンサC4の一端が
基本回路14の出力端子に、他端がグラウンドに接続さ
れている。
【0036】このような構成を採用しているため、PM
OSトランジスタQ34のゲートに負論理が印加され、
PMOSトランジスタQ33のゲートに正論理が印加さ
れた場合、PMOSトランジスタQ34がオンし、電源
からPMOSトランジスタQ36のゲートに電源電圧V
ddが印加される。このとき、コンデンサC4は、PMO
Sトランジスタ36のゲートに溜まった電荷を保持する
とともに、容量結合によりゲートの電位が電源電圧以上
になるように作用する。このため、PMOSトランジス
タQ36を確実にオフ動作させることができる。
【0037】また、逆にPMOSトランジスタQ34の
ゲートに正論理が印加され、PMOSトランジスタQ3
3のゲートに負論理が印加された場合、PMOSトラン
ジスタQ33がオンし、グラウンドからPMOSトラン
ジスタQ36のゲートにグラウンド電圧(0V)が印加
される。このとき、コンデンサC4は、PMOSトラン
ジスタ36のゲートに溜まっていた電荷をPMOSトラ
ンジスタQ33を介して一気に解放することにより、P
MOSトランジスタQ36のゲート電位を十分に下げる
ように作用する。このため、PMOSトランジスタQ3
6をオン動作させることができる。
【0038】さらに、本実施例の基本回路14は、上記
構成に加えて、PMOSトランジスタQ33のゲート
に、論理生成部12を構成するPMOSトランジスタQ
25とQ26との接続部から両トランジスタをスイッチ
ングさせて、入力信号(WF)あるいは電源電圧(Vd
d)がPMOSトランジスタQ32を介して入力され
る。このPMOSトランジスタ32のゲートは、グラウ
ンドに接地されているため、常にオン状態であって、P
MOSトランジスタQ33との間に一定の容量が形成さ
れる。このため、PMOSトランジスタQ32で形成さ
れる容量は、PMOSトランジスタQ33のゲートに印
加される電圧を保持するとともに、入力信号が正論理の
場合は十分に高く、負論理の場合は十分に下げるように
作用する。従って、PMOSトランジスタQ33は、確
実にスイッチングが行われてオン動作すると、PMOS
トランジスタQ36のゲートに適正なグラウンド電圧を
印加することができる。
【0039】その上、本実施例の基本回路14は、PM
OSトランジスタQ32とQ33との間と、PMOSト
ランジスタQ34とQ33との接続部との間にコンデン
サC2を接続したため、PMOSトランジスタQ33の
ゲート容量が増加するとともに、PMOSトランジスタ
Q36のゲート容量も増加する。このため、上記したコ
ンデンサC4の作用にPMOSトランジスタQ32とコ
ンデンサC2の作用が付加された相乗効果により、PM
OSトランジスタQ36のゲートに印加されるゲート電
圧を電源電圧まで十分に上げたり、グラウンド電圧まで
十分に下げたりすることができることから、PMOSト
ランジスタ36が確実に駆動され、ロー電源電圧(VL
)から適正な電圧値を出力することができる。
【0040】また、PMOSトランジスタQ35のゲー
トには、上記の基本回路14と同じ構成からなる基本回
路13を設けたため、PMOSトランジスタQ35が確
実に駆動され、ハイ電源電圧(VH )から適正な電圧値
を出力することができる。
【0041】また、上記したトライステート回路11
は、使用する全てのMOSトランジスタQ21〜Q37
を同一導電型のPMOSトランジスタで構成することが
できるため、CMOSトランジスタで構成する場合と比
較して不純物注入工程やマスクの枚数が削減され、製造
工程が簡略化されることにより、コストを低減化するこ
とができる。
【0042】さらに、基本回路13、14では、電源か
らグラウンドに向かってPMOSトランジスタQ34と
Q33を直列に接続し、各トランジスタのゲートの一方
に正論理、他方に負論理を入力して何れかが常にオフ動
作するようにしたため、リーク電流が少なくなり、低消
費電力化が図れる。
【0043】図2は、図1のトライステート回路11の
シンボルを示す図であり、図3は、図2のトライステー
ト回路11へ入力されるd、WFの2つの入力信号とこ
れに基づいて生成される交流化された出力信号Dのシュ
ミレーション結果を示す図である。なお、本明細書中の
シュミレーションで使用したPMOSトランジスタは、
トランジスタサイズがL=4μm,W=4μm、しきい
値電圧が−3V、電界効果移動度が40cm2/V・
S、ゲート電極容量が1.22×10-14F、S/D
(ソース/ドレイン)抵抗が200Ω、基板電圧が電源
電圧(Vdd)と等電位のものを使用している。また、基
本回路に用いたコンデンサは、0.2pFの容量のもの
を使用している。
【0044】そこで、図3(a),(b)に示すよう
に、本第1実施例のトライステート回路では、入力信号
のdおよび入力信号WFが適宜変化した場合に、出力端
部Dから出力される出力波形が図3(c)のようにな
る。図3(c)に示すように、図11の従来例のシュミ
レーション結果のようなローレベル(VL )やハイレベ
ル(VH )での損失がなく、ローレベルの電源電圧(V
L =4V)とハイレベルの電源電圧(VH =8V)がそ
れぞれ確実に出ていることがわかる。
【0045】次に、動作について説明する。図1に示す
トライステート回路11は、入力端部のdとWFのそれ
ぞれに正論理・負論理の何れかを入力することにより、
出力端部DからVH 、VC 、VL の何れかが出力され
る。実際には、図3の(a),(b)に示すように、入
力dとWFとが変化することによって、同図(c)に示
すような交流化信号が生成される。
【0046】まず、入力信号のdとWFが「0」の場合
は、PMOSトランジスタQ35、Q36がオフとな
り、PMOSトランジスタQ37がオンするため、出力
端部DからVcが出力される。また、入力信号のdが
「0」で、WFが「1」の場合も上記と同様に出力端部
DからVcが出力される。これは、dが「0」の場合
は、論理生成部12のPMOSトランジスタQ21、Q
23、Q25、Q27がオフとなるため、WFの入力信
号に影響されることなくPMOSトランジスタQ37を
オンして、出力端部DからVcが出力されることによ
る。
【0047】また、入力信号のdが「1」の場合は、ス
イッチングトランジスタのQ37がオフし、論理部のP
MOSトランジスタQ22、Q24、Q26、Q28が
オフするとともに、逆に、PMOSトランジスタQ2
1、Q23、Q25、Q27がオンする。このため、W
Fの入力信号に基づいて出力端部Dからの出力電圧が変
化する。
【0048】そこで、WFが「0」の場合は、PMOS
トランジスタQ36がオンしQ35がオフするため、出
力端部DからVL が出力される。また、WFが「1」の
場合は、PMOSトランジスタQ35がオンしQ36が
オフするため、出力端部DからVH が出力される。
【0049】このように、本実施例のトライステート回
路11は、PMOSトランジスタとコンデンサだけで構
成できることから、構造が簡単となり、少ない工程数で
製造できるため、低コスト化が図れる。
【0050】また、本実施例のトライステート回路11
は、図1に示すコンデンサC1〜C4とPMOSトラン
ジスタQ29〜Q34で構成された基本回路13、14
を用いて、論理生成部12から出力される電圧レベルを
補正するようにしたため、図3(c)に示す交流化出力
波形のうち、ローレベルの出力電圧(VL )が十分下が
りきらなかったり、ハイレベルの出力電圧(VH )が十
分上がり切らないという問題が解決され、ローレベルか
らハイレベルまで十分に振幅した出力波形を得ることが
できるようになった。
【0051】(第2実施例)図4は、本発明の半導体装
置を用いた第2実施例に係るトライステート回路21の
構成を示す図である。まず、構成を説明する。図4に示
すトライステート回路21は、図1のトライステート回
路11の構成を一部変形したものであり、図1と同一部
には同じ符号が付してある。第1実施例の構成と異なる
部分は、ハイレベルの電源電圧(VH )側をスイッチン
グするPMOSトランジスタQ35に対して、そのゲー
ト電圧を補正する図1の基本回路13からコンデンサC
3を取り除いて、図4の基本回路22とした点である。
上記以外の構成は、全て第1実施例と同じであるため、
構成説明を省略する。
【0052】次に、動作を説明する。図4に示すトライ
ステート回路21の基本回路22にコンデンサC3が無
くなったことにより、PMOSトランジスタQ35のゲ
ートにかかる電位、特に、PMOSトランジスタQ35
をオン動作させる場合にゲートをグラウンド電位まで十
分下げることができなくなる。しかし、PMOSトラン
ジスタQ35は、ハイレベルの電源電圧(VH )がかか
っているため、完全にオン動作しなくても出力電圧には
それほど影響がなく、また、実用上もそれ程問題がない
ため、コンデンサC3を取り除く構成も可能である。
【0053】他方、PMOSトランジスタQ36は、ロ
ーレベルの電源電圧(VL )をスイッチングさせるた
め、オン動作が不完全になると出力電圧に与える影響が
大きくなることから、少なくともローレベルの電源電圧
(VL )をスイッチングさせるPMOSトランジスタ3
6側の基本回路14には、コンデンサC4が必要とな
る。このように、第2実施例のトライステート回路21
は、1個のトライステート回路についてコンデンサが1
個省略できることから回路を簡略化することができる。
【0054】また、トライステート回路21の出力波形
は、図3のシュミレーション結果で見ると、図3(c)
の出力信号Dのハイレベル電圧(VH )の位置が破線よ
りも多少下がる程度で、図3(c)とほぼ同じ適正なト
ライステート回路の出力波形を得ることができる。さら
に、上記以外の効果についても、第1実施例と同様に好
適な効果を得ることができる。
【0055】(第3実施例)図5は、本発明の半導体装
置を用いた第3実施例に係るトライステート回路31の
構成を示す図である。まず、構成を説明する。図5に示
すトライステート回路31は、図4に示す第2実施例の
トライステート回路21の構成をさらに変形したもので
あり、図1と同一部には同じ符号が付してある。
【0056】第2実施例の構成と異なる部分は、ハイレ
ベルの電源電圧(VH )側をスイッチングするPMOS
トランジスタQ35に対して、そのゲート電圧を補正す
る図4の基本回路22そのものを除去した点である。こ
のため、さらに基本回路22に入力していた論理生成部
12のPMOSトランジスタQ23とQ24を省略する
ことが可能となった。上記以外の構成は、全て第1実施
例と同じであるため、構成説明を省略する。
【0057】次に、動作を説明する。図5に示すトライ
ステート回路31は、ハイレベルの電源電圧(VH )側
をスイッチングするPMOSトランジスタQ35に対し
て、そのゲート電圧を補正するための基本回路を除去し
たことにより、PMOSトランジスタQ35のゲートに
かかる電位、特に、PMOSトランジスタQ35をオン
動作させる場合、第2実施例の時よりもさらにゲートを
グラウンド電位まで十分下げることができなくなる。特
に、MOSトランジスタのしきい値損失分の影響によっ
て、ゲート電位が上昇するとPMOSトランジスタQ3
5のスイッチングが確実に行われなくなる。しかし、P
MOSトランジスタQ35には、ハイレベルの電源電圧
(VH )がかかっているため、完全にオン動作しなくて
も出力電圧にはそれほど影響がないため、基本回路22
を取り除いた本第3実施例のような構成を採用すること
も可能である。
【0058】他方、PMOSトランジスタQ36は、ロ
ーレベルの電源電圧(VL )をスイッチングさせるた
め、オン動作が不完全になると出力電圧に与える影響が
大きくなることから、少なくともローレベルの電源電圧
(VL )をスイッチングさせるPMOSトランジスタ3
6側には、コンデンサC4を含む基本回路14を必要と
する。
【0059】このように、第3実施例のトライステート
回路31は、1個のトライステート回路について第1実
施例と比較すると、PMOSトランジスタが5個、コン
デンサが2個省略できることから回路構成が大幅に簡略
化され、低コスト化が図れる。
【0060】また、トライステート回路31の出力波形
は、図3のシュミレーション結果で見ると、図3(c)
の出力信号Dのハイレベル電圧(VH )の位置が第2実
施例の場合よりも多少下がるが、図3(c)とそれ程変
らない適正なトライステート回路の出力波形を得ること
ができる。さらに、上記以外の効果についても、第1実
施例と同様に好適な効果を得ることができる。
【0061】なお、上記したトライステート回路11、
21、31では、PMOSトランジスタを使って回路構
成した場合で説明したが、このPMOSトランジスタの
代わりにNMOSトランジスタを使って構成することも
できる。
【0062】(第4実施例−液晶駆動回路)図6は、第
4実施例に係る駆動回路一体型TFT−LCD41の概
略構成図である。この駆動回路一体型TFT−LCD4
1は、LCD(Liquid Crystal Display)の表示領域に
おいて、ガラス基板上の各画素毎にスイッチング素子と
なるTFT(Thin Film Transistor)を形成するととも
に、ドレインドライバやゲートドライバからなる液晶駆
動回路もガラス基板上に一体形成したものである。
【0063】まず、構成を説明する。図6に示すよう
に、駆動回路一体型TFT−LCD41は、ガラス基板
42上の表示領域内の各画素毎にTFTを形成する液晶
表示パネル(TFT−LCD)43と、その液晶表示パ
ネル43の各TFTのゲートに走査信号を印加して選択
状態と非選択状態とを作り出すゲートドライバ44と、
そのゲートドライバ44によって選択状態にしたTFT
に表示信号を印加して各画素毎の液晶を駆動するドレイ
ンドライバ45とで構成されている。
【0064】上記した液晶表示パネル43、ゲートドラ
イバ44およびドレインドライバ45は、ガラス基板4
2上に一体形成されている。図7は、図6に示すドレイ
ンドライバ45をラッチ回路、アンド/ナンド回路およ
びトライステート回路とで構成した部分回路図であり、
図8は、図7各部の信号波形を示すタイミングチャート
である。図7に示す各ラッチ回路やアンド/ナンド回路
は、上記第1実施例で説明した基本回路およびこれと同
一導電型の複数のMOSトランジスタを使って構成する
ことが可能である。
【0065】図7に示すドレインドライバ45は、ラッ
チ回路51、52、53……、アンド回路61、62…
…、ラッチ回路71、72……、ラッチ回路81、8
2、……、トライステート回路91、92……などで構
成されている。ラッチ回路51、52、53は、図示し
ないコントローラから入力される水平同期信号(XSC
L)と、反転水平同期信号( ̄XSCL)とが制御信号
入力端部(L)と反転制御信号入力端部( ̄L)とに1
つ置きに逆の位相で入力され、制御信号入力端部(L)
に「1」が入ると入力信号をスルーで出力し、「0」が
入ると従前の入力信号をラッチする。
【0066】ラッチ回路51への入力信号は、XDクロ
ックと反転XDクロックが入力され、スルー状態とラッ
チ状態に応じた出力信号が出力端部(O)と反転出力端
部( ̄O)から出力され、アンド回路61と次段のラッ
チ回路52の入力端部に入力される。同様に、ラッチ回
路52の出力信号は、アンド回路61とアンド回路62
および次段のラッチ回路53の入力端部に入力される。
【0067】そして、アンド回路61は、上記ラッチ回
路51の出力(O)とラッチ回路52の反転出力( ̄
O)とを入力して、論理積とその否定とをラッチ回路7
1の制御信号入力端部(L)と反転制御信号入力端部
( ̄L)とに入力する。アンド回路62も同様に、ラッ
チ回路52の反転出力( ̄O)とラッチ回路53の出力
(O)とが入力されて、論理積とその否定とがラッチ回
路72の制御信号入力端部(L)と反転制御信号入力端
部( ̄L)に入力される。
【0068】ラッチ回路71とラッチ回路72は、上記
したアンド回路61と62からの出力信号のタイミング
に応じて、図示しないデータ変換回路から入力される各
画素毎のデータをラッチし、そのラッチしたデータをそ
れぞれ次段のラッチ回路81と82に出力する。
【0069】ラッチ回路81と82は、クロックOPの
タイミングで入力された各画素毎のデータをラッチし
て、その出力をそれぞれのトライステート回路91と9
2に出力する。この第4実施例では、図1に示す上記第
1実施例のトライステート回路を使って実施している。
【0070】このトライステート回路91と92は、上
記したラッチ回路81と82からの入力信号と、交流化
信号WFとの組み合わせによって、VH 、VC 、VL か
らなる3種類の電源電圧を適宜選択することにより、交
流化された表示信号が生成される。トライステート回路
91から出力される交流化された表示信号は、ドレイン
ラインのD1に出力され、トライステート回路92から
出力される交流化された表示信号は、ドレインラインの
D2に出力される。
【0071】なお、図7は、2ライン分のドレインライ
ンに供給するドレインドライバ45の一部の構成を説明
したにすぎず、実際には上記各回路が水平走査方向に画
素数に応じて連なって配置されている。これにより、各
ドレインラインには、その位置に応じた表示信号を供給
することができる。
【0072】上記したように、ラッチ回路、アンド回路
およびトライステート回路で構成されたドレインドライ
バ45は、上記した基本回路と同一導電型のMOSトラ
ンジスタ(ここでは、P型)だけで構成することが可能
であるため、従来のようにCMOSトランジスタで構成
した場合と比べると、トランジスタ構造が簡単で、製造
工程数が少なくなる上、画素のTFTトランジスタにP
MOSトランジスタを採用するならば、ガラス基板の同
一平面上に駆動回路一体型TFT−LCDを同時に作成
することができ、低コスト化が図れるという利点があ
る。
【0073】また、本実施例のドレインドライバ45
は、CMOSの場合と同様に直流のリーク電流が少な
く、低消費電力性を有し、適正な出力レベル、特に、ロ
ーレベルの出力を十分低く抑えることができるという利
点がある。
【0074】なお、上記実施例では、本発明の半導体装
置である基本回路を用いてトライステート回路と、それ
を用いてドレインドライバを構成した例を説明したが、
これらに限定されるものではなく、出力電位を所定の電
位に保持する必要のある回路として種々の回路に応用す
ることができる。
【0075】また、上記実施例では、本発明の半導体装
置の基本回路に用いる同一導電型のMOSトランジスタ
として、全てPMOSトランジスタで構成した例をあげ
たが、これに限定されるものではなく、全てNMOSト
ランジスタで構成してもよい。
【0076】
【発明の効果】請求項1〜請求項6に記載の半導体装置
によれば、同一導電型からなる複数のMOSトランジス
タとコンデンサとで構成されているため、高集積化が可
能となり、少ない製造工程数で製造できることから、低
コスト化が図れる。
【0077】また、同一導電型からなる第1および第2
のMOSトランジスタを電源からグラウンドに向かって
少なくとも2個直列に接続し、入力端部から第2のMO
Sトランジスタのゲートに正または負極性のゲート信号
を入力し、反転入力端部から第2のMOSトランジスタ
のゲートには入力端部から入力されるゲート信号とは逆
極性のゲート信号を入力することから、常に第1および
第2のMOSトランジスタの何れかがオフ動作するた
め、リーク電流を小さくすることができる。
【0078】さらに、出力端部とグラウンドまたは電源
との間には、第1のコンデンサを接続することにより、
出力端部から出力される電位が所定の電位に確実に保持
され、入力端部と第1のMOSトランジスタのゲートと
の間、または反転入力端部と第2のMOSトランジスタ
のゲートとの間に第3のMOSトランジスタを接続し、
第1または第2のMOSトランジスタの接続部と前記第
3のMOSトランジスタとの間に第2のコンデンサを接
続する構成を採用している。この構成は、第1または第
2のMOSトランジスタのゲートに印加されるゲート信
号を容量結合によって、MOSトランジスタのスイッチ
ングに必要なローレベルあるいはハイレベルの電位を作
成し、その作成したゲート信号により第1または第2の
MOSトランジスタを確実にスイッチングさせることに
より、出力端部から同一導電型のMOSトランジスタの
ゲートに対して適正な電源電圧(Vdd)やグラウンド電
圧(GND)を印加し、この印加電圧を第1のコンデン
サによって確実に保持することができる。
【0079】請求項7に記載の半導体装置によれば、電
源部の複数のMOSトランジスタのうち少なくとも1つ
のゲートに対して制御回路を設けている。従って、電源
部のMOSトランジスタをスイッチングさせる際に、M
OSトランジスタのゲートに設けられた制御回路の作用
により、ゲート電位が適正に制御されて確実なスイッチ
ングが行われ、変動の少ない所定の出力電圧値が得られ
る。
【0080】請求項8〜請求項10に記載の半導体装置
によれば、同一導電型からなる複数のMOSトランジス
タとコンデンサとを組み合わせた請求項3の半導体装置
を2個用いて、一方の半導体装置の入力端部と反転入力
端部に、他方の半導体装置の入力端部と反転入力端部を
逆に接続して共通の入力端部および反転入力端部を備
え、また、前記第1の出力端部にゲートが接続され、入
力端が低電位に接続された第7のMOSトランジスタ
と、前記第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が
高電位に接続された第8のMOSトランジスタと、前記
第7および第8のMOSトランジスタの出力端に接続さ
れた第3の出力端部とを備え、さらに、その第3の出力
端部に接続され、前記低電位と前記高電位の中間の電位
を出力する第9のMOSトランジスタとを備えることに
より、例えば、トライステート回路を構成することがで
きる。このため、回路を小さく構成でき、リーク電流が
少なくなって低消費電力化が図れる上、常に適正な出力
信号レベルが得られる。
【0081】請求項11に記載の表示駆動装置によれ
ば、シフトレジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構
成され、そのドライバ回路が、請求項8記載のトライス
テート回路を複数個並列に接続して構成し、表示パネル
のデータ線を駆動するデータ線駆動回路としたため、交
流化された適正な表示駆動信号を出力することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を用いた第1実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図。
【図2】図1のトライステート回路のシンボルを示す
図。
【図3】図2のトライステート回路へ入力される入力信
号とこれに基づいて生成される交流化された出力信号の
シュミレーション結果を示す図。
【図4】本発明の半導体装置を用いた第2実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図である。
【図5】本発明の半導体装置を用いた第3実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図。
【図6】第4実施例に係る駆動回路一体型TFT−LC
Dの概略構成図。
【図7】図6に示すドレインドライバをラッチ回路、ア
ンド/ナンド回路およびトライステート回路で構成した
部分回路図。
【図8】図7各部の信号波形を示すタイミングチャー
ト。
【図9】従来における無比率形インバータ回路の構成を
示す図。
【図10】図9の無比率形インバータ回路を用いたトラ
イステート回路の構成図。
【図11】図10に示すトライステート回路の入力信号
と出力信号のシュミレーション結果を示す図。
【符号の説明】
11,21,31 トライステート回路 12,32 論理生成部 13,14,22 基本回路 21,31,41 インバータ回路 41 駆動回路一体型TFT−L
CD 42 ガラス基板 43 液晶表示パネル 44 ゲートドライバ 45 ドレインドライバ 51,52,53 ラッチ回路 61,62 アンド回路 71,72 ラッチ回路 81,82 ラッチ回路 91,92 トライステート回路 Q21〜Q37 PMOSトランジスタ C1〜C4 コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置およびこれを用いた表示駆
動装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびこれ
を用いた表示駆動装置に関し、詳細には、同じ導電型の
薄膜トランジスタからなる半導体装置およびこれを用い
た表示駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、液晶表示装置などのドラ
イバ回路を薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Tran
sistor)で構成する場合は、通常はCMOS回路が用い
られている。このCMOS回路は、低消費電力であっ
て、適正な出力が得られるなどの利点があり、広く用い
られている。
【0003】しかし、このCMOS回路は、PMOSと
NMOSの二種類のトランジスタから構成されており、
これを製造する場合、PMOSとNMOSの両方を作る
必要があることから、不純物注入工程が増加するととも
に、マスクの枚数も増えて、高コスト化する問題があっ
た。
【0004】そこで、PMOSもしくはNMOSの何れ
か一方のトランジスタを用いて回路を構成することが考
えられる。例えば、図9に示す無比率形インバータ回路
1は、2個のPMOS2および3を使って構成されてい
る。この無比率形インバータ回路1は、同じ導電型(こ
こではP型)のトランジスタで構成されているので、不
純物注入工程がCMOSの場合と比べて少なくなる。ま
た、比率形インバータ回路の抵抗負荷形などと比べる
と、負荷抵抗を使わないことから集積化できる利点があ
る。
【0005】この無比率形インバータ回路1の基本動作
は、PMOS2のゲートに「0」が入力されると、PM
OS2がオンして、電源から「1」が出力される。ま
た、このときPMOS3のゲートには、「1」が入力さ
れるため、PMOS3がオフして、電源からの電流はグ
ラウンド側に流れない。逆に、PMOS2のゲートに
「1」が入力されると、PMOS2がオフし、また、P
MOS3のゲートには、「0」が入力されるため、PM
OS3がオンして、グラウンド電位の「0」が出力され
る。
【0006】図10は、上記した無比率形インバータ回
路を2個使って複数の電圧値を出力し分けるトライステ
ート回路4を構成した例を示す図である。このトライス
テート回路4は、8個のPMOSトランジスタQ1〜Q
8を備えており、d、反転d( ̄d)、WF、反転WF
( ̄WF)の4つの入力信号に基づいて、パス・トラン
ジスタ・ロジックの手法により所定の論理を生成する論
理生成部5を構成している。
【0007】そして、電源電圧VH 、VL 、VC と出力
端部Dとの間には、PMOSトランジスタQ13、Q1
4、Q15がそれぞれ設けられ、各PMOSトランジス
タのゲートに入力される電圧を変化させてスイッチング
を行い、出力電圧を切換えて交流化信号を生成してい
る。さらに、論理生成部5とPMOSトランジスタQ1
3、Q14との間には、無比率形インバータ回路6、7
が配置されている。ここでは、Vdd=12Vであって、
VH =8V、VC =6V、VL =4Vの場合を示してい
る。
【0008】図11は、図10に示すトライステート回
路4の入力信号d、WFと出力信号Dのシュミレーショ
ン結果を示すタイムチャートである。図11に示すよう
に、入力信号dがハイ(12V)になり、入力信号WF
がロー(0V)になると、PMOSトランジスタQ2、
Q4、Q6、Q8、Q15がオフし、PMOSトランジ
スタQ1、Q3、Q5、Q7がオンすると、無比率形イ
ンバータ回路6、7のPMOSトランジスタQ9、Q1
2がオフし、PMOSトランジスタQ10、Q11がオ
ンして、PMOSトランジスタQ13をオフし、Q14
をオンにする。このため、ローレベルの電圧(VL )が
出力端部Dから出力される。
【0009】また、入力信号dがハイ(12V)のまま
で、入力信号WFがハイ(12V)になると、PMOS
トランジスタのQ1〜Q8とQ15のオン/オフが上記
と同じ状態で、入力信号WFがローからハイになるの
で、無比率形インバータ回路6、7のPMOSトランジ
スタQ9、Q12がONし、PMOSトランジスタQ1
0、Q11がオフして、PMOSトランジスタQ13が
オンし、Q14がオフとなる。このため、ハイレベルの
電圧(VL )が出力端部Dから出力される。
【0010】さらに、入力信号dがロー(0V)になる
と、入力信号WFの入力レベルに関わらず、PMOSト
ランジスタQ13、Q14がオフし、Q15がオンする
ので中間レベルの電圧(VC )が出力端部Dから出力さ
れる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体装置にあっては、例えば、図9に示す
無比率形インバータ回路1に示すように、反転入力信号
( ̄IN)が「0」で、出力端部(OUT)からローレ
ベルのグラウンド電圧を出力する際に、PMOSトラン
ジスタ3のしきい値電圧分だけ損失が発生するという問
題がある。具体的には、しきい値電圧が−3Vの場合
は、グラウンドレベル(0V)であるローレベルを出力
すべきところ、0−(−3)=+3となり、ローレベル
の出力電圧値が上昇する問題がある。
【0012】そして、この無比率形インバータ回路を用
いたトライステート回路4の場合は、図10に示すよう
に、無比率形インバータ回路6、7の出力によってPM
OSトランジスタQ13、Q14をオン/オフさせて、
VH =8V、VC =6V、VL =4Vをそれぞれ出力し
分けるよう構成されている。しかしながら、上記の無比
率形インバータ回路を用いたトライステート回路4は、
ローレベルを出力する際に、MOSトランジスタのしき
い値電圧分だけ損失するため、PMOSトランジスタQ
13、Q14に印加されるゲート電圧がグラウンドレベ
ル(0V)まで確実に低下せず、十分なオン状態が得ら
れなくなる。従って、図11(c)に示すように、VL
の出力電圧が4Vよりも上昇してしまい、また、VH の
出力電圧が8Vよりも低下するといった不十分な交流波
形を出力する問題がある。
【0013】そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなさ
れたものであって、PMOSあるいはNMOSのように
同じ導電型のトランジスタで構成することにより、少な
い製造工程で形成できるとともに、高集積化が可能であ
り、リーク電流が小さく、適正な出力レベルが得られる
半導体装置およびこれを用いた表示駆動装置を提供する
ことを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、同一導電型からなる複数の薄膜トランジスタとコ
ンデンサとで構成された半導体装置であって、前記同一
導電型の薄膜トランジスタのソースもしくはドレインを
電源からグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接
続された第1および第2の薄膜トランジスタと、前記第
1および第2の薄膜トランジスタの接続部に接続された
出力端部と、前記第1の薄膜トランジスタのゲートに接
続され、正または負極性のゲート信号が入力される入力
端部と、前記第2の薄膜トランジスタのゲートに接続さ
れ、前記入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性
のゲート信号が入力される反転入力端部と、前記出力端
部とグラウンドまたは電源との間に接続された第1のコ
ンデンサと、を備えたことを特徴とする。
【0015】また、請求項2記載の半導体装置は、請求
項1記載の前記入力端部と前記第1の薄膜トランジスタ
との間、または前記反転入力端部と前記第2の薄膜トラ
ンジスタとの間に接続された第3の薄膜トランジスタを
備えるようにしてもよい。
【0016】また、請求項3記載の半導体装置は、請求
項2記載の前記第1または第2の薄膜トランジスタの接
続部と前記第3の薄膜トランジスタとの間に接続された
第2のコンデンサを備えるようにしてもよい。
【0017】また、請求項4記載の半導体装置は、請求
項1〜請求項3の何れかに記載の前記出力端部が同一導
電型の薄膜トランジスタのゲートに接続されていてもよ
い。
【0018】また、請求項5記載の半導体装置は、請求
項2〜請求項4の何れかに記載の前記第3の薄膜トラン
ジスタのゲートは、グラウンドに接続されるとともに、
前記第1のコンデンサは、出力端部とグラウンドとの間
に接続されていてもよい。また、請求項6記載の半導体
装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の前記薄膜
トランジスタは、P型であってもよい。
【0019】請求項7記載の半導体装置は、同一導電型
からなる複数の薄膜トランジスタとコンデンサとで構成
された半導体装置であって、複数の電位にそれぞれ入力
端が接続された複数の薄膜トランジスタと、該複数の
トランジスタの出力端同士を接続して複数の電位を出
力する電源出力端部と、を備えた電源部と、薄膜トラン
ジスタのソースもしくはドレインを電源からグラウンド
に向かって少なくとも2個直列に接続された第1および
第2の薄膜トランジスタと、前記第1および第2の薄膜
トランジスタの接続部に接続された出力端部と、前記第
1の薄膜トランジスタのゲートに接続され、正または負
極性のゲート信号が入力される入力端部と、前記第2の
薄膜トランジスタのゲートに接続され、前記入力端部か
ら入力されるゲート信号とは逆極性のゲート信号が入力
される反転入力端部と、前記出力端部とグラウンドまた
は電源との間に接続された第1のコンデンサと、を備え
た制御回路と、を有し、前記電源部の複数の薄膜トラン
ジスタのうち少なくとも1つのゲートに対して前記制御
回路を個別に設けて、該制御回路から出力される出力信
号をゲートに入力させることを特徴とする。
【0020】請求項8記載の半導体装置は、同一導電型
からなる複数の薄膜トランジスタとコンデンサとで構成
された半導体装置であって、薄膜トランジスタのソース
もしくはドレインが電源からグラウンドに向かって少な
くとも2個直列に接続された第1および第2の薄膜トラ
ンジスタと、前記第1および第2の薄膜トランジスタの
接続部に接続された第1の出力端部と、出力端が前記第
2の薄膜トランジスタのゲートに接続された第3の薄膜
トランジスタと、一端が前記第1および第2の薄膜トラ
ンジスタの接続部に接続され、他端が前記第3の薄膜
ランジスタの出力端と前記第2の薄膜トランジスタのゲ
ートとの間に接続された第1のコンデンサと、一端が前
記グラウンドに接続され、他端が前記第1の出力端部に
接続された第2のコンデンサと、薄膜トランジスタのソ
ースもしくはドレインが電源からグラウンドに向かって
少なくとも2個直列に接続された第4および第5の薄膜
トランジスタと、前記第4および第5の薄膜トランジス
タの接続部に接続された第2の出力端部と、出力端が前
記第5の薄膜トランジスタのゲートに接続された第6の
薄膜トランジスタと、一端が前記第4および第5の薄膜
トランジスタの接続部に接続され、他端が前記第6の
トランジスタの出力端と前記第5の薄膜トランジスタ
のゲートとの間に接続された第3のコンデンサと、一端
が前記グラウンドに接続され、他端が前記第2の出力端
部に接続された第4のコンデンサと、前記第1の薄膜
ランジスタのゲートおよび前記第6の薄膜トランジスタ
の入力端に接続され、正または負極性のゲート信号が入
力される入力端部と、前記第3の薄膜トランジスタの入
力端および前記第4のトランジスタのゲートに接続さ
れ、前記入力端部に入力されるゲート信号とは逆極性の
ゲート信号が入力される反転入力端部と、を備えたこと
を特徴とする。
【0021】また、請求項9記載の半導体装置は、請求
項8記載の前記第1の出力端部にゲートが接続され、入
力端が低電位に接続された第7の薄膜トランジスタと、
前記第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が高電
位に接続された第8の薄膜トランジスタと、前記第7お
よび第8の薄膜トランジスタの出力端に接続された第3
の出力端部とを備えるようにしてもよい。
【0022】また、請求項10記載の半導体装置は、請
求項9記載の前記第3の出力端部に接続され、前記低電
位と前記高電位の中間の電位を出力する第9の薄膜トラ
ンジスタとを備え、トライステート回路を構成してもよ
い。
【0023】請求項11記載の表示駆動装置は、シフト
レジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構成された表
示駆動装置であって、前記ドライバ回路は、同一導電型
からなる複数の薄膜トランジスタとコンデンサとで構成
され、トランジスタのソースもしくはドレインが電源か
らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
た第1および第2の薄膜トランジスタと、前記第1およ
び第2の薄膜トランジスタの接続部に接続された第1の
出力端部と、出力端が前記第2の薄膜トランジスタのゲ
ートに接続された第3の薄膜トランジスタと、一端が前
記第1および第2の薄膜トランジスタの接続部に接続さ
れ、他端が前記第3の薄膜トランジスタの出力端と前記
第2の薄膜トランジスタのゲートとの間に接続された第
1のコンデンサと、一端が前記グラウンドに接続され、
他端が前記第1の出力端部に接続された第2のコンデン
サと、薄膜トランジスタのソースもしくはドレインが電
源からグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続
された第4および第5の薄膜トランジスタと、前記第4
および第5の薄膜トランジスタの接続部に接続された第
2の出力端部と、出力端が前記第5の薄膜トランジスタ
のゲートに接続された第6の薄膜トランジスタと、一端
が前記第4および第5の薄膜トランジスタの接続部に接
続され、他端が前記第6の薄膜トランジスタの出力端と
前記第5の薄膜トランジスタのゲートとの間に接続され
た第3のコンデンサと、一端が前記グラウンドに接続さ
れ、他端が前記第2の出力端部に接続された第4のコン
デンサと、前記第1の薄膜トランジスタのゲートおよび
前記第6の薄膜トランジスタの入力端に接続され、正ま
たは負極性のゲート信号が入力される入力端部と、前記
第3の薄膜トランジスタの入力端および前記第4の薄膜
トランジスタのゲートに接続され、前記入力端部に入力
されるゲート信号とは逆極性のゲート信号が入力される
反転入力端部と、前記第1の出力端部にゲートが接続さ
れ、入力端が低電位に接続された第7の薄膜トランジス
タと、前記第2の出力端部にゲートが接続され、入力端
が高電位に接続された第8の薄膜トランジスタと、前記
第7および第8の薄膜トランジスタの出力端に接続され
た第3の出力端部と、前記第3の出力端部に接続され、
前記低電位と前記高電位の中間の電位を出力する第9の
薄膜トランジスタとを備えたトライステート回路を複数
個並列に接続して構成され、表示パネルのデータ線を駆
動するデータ線駆動回路を構成することを特徴とする。
【0024】
【作用】請求項1〜請求項6に記載の半導体装置では、
同一導電型からなる複数の薄膜トランジスタとコンデン
サとで構成されているため、高集積化が可能となり、少
ない製造工程数で製造できることから、低コスト化が図
れる。
【0025】また、同一導電型からなる第1および第2
薄膜トランジスタを電源からグラウンドに向かって少
なくとも2個直列に接続し、入力端部から第2の薄膜
ランジスタのゲートに正または負極性のゲート信号を入
力し、反転入力端部から第2の薄膜トランジスタのゲー
トには入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性の
ゲート信号を入力することから、常に第1および第2の
薄膜トランジスタの何れかがオフ動作するため、リーク
電流を小さくすることができる。
【0026】さらに、出力端部とグラウンドまたは電源
との間には、第1のコンデンサを接続することにより、
出力端部から出力される電位が所定の電位に確実に保持
され、入力端部と第1の薄膜トランジスタのゲートとの
間、または反転入力端部と第2の薄膜トランジスタのゲ
ートとの間に第3の薄膜トランジスタを接続し、第1ま
たは第2の薄膜トランジスタの接続部と前記第3の薄膜
トランジスタとの間に第2のコンデンサを接続する構成
を採用している。この構成は、第1または第2の薄膜
ランジスタのゲートに印加されるゲート信号を容量結合
によって、薄膜トランジスタのスイッチングに必要なロ
ーレベルあるいはハイレベルの電位を作成し、その作成
したゲート信号により第1または第2の薄膜トランジス
タを確実にスイッチングさせることにより、出力端部か
ら同一導電型の薄膜トランジスタのゲートに対して適正
な電源電圧(Vdd)やグラウンド電圧(GND)を印加
し、この印加電圧を第1のコンデンサによって確実に保
持することができる。
【0027】請求項7に記載の半導体装置では、電源部
の複数の薄膜トランジスタのうち少なくとも1つのゲー
トに対して制御回路を設けている。従って、電源部の
トランジスタをスイッチングさせる際に、薄膜トラン
ジスタのゲートに設けられた制御回路の作用により、ゲ
ート電位が適正に制御されて確実なスイッチングが行わ
れ、変動の少ない所定の出力電圧値が得られる。
【0028】請求項8〜請求項10に記載の半導体装置
では、同一導電型からなる複数の薄膜トランジスタとコ
ンデンサとを組み合わせた請求項3の半導体装置を2個
用いて、一方の半導体装置の入力端部と反転入力端部
に、他方の半導体装置の入力端部と反転入力端部を逆に
接続して共通の入力端部および反転入力端部を備え、ま
た、前記第1の出力端部にゲートが接続され、入力端が
低電位に接続された第7の薄膜トランジスタと、前記第
2の出力端部にゲートが接続され、入力端が高電位に接
続された第8の薄膜トランジスタと、前記第7および第
8の薄膜トランジスタの出力端に接続された第3の出力
端部とを備え、さらに、その第3の出力端部に接続さ
れ、前記低電位と前記高電位の中間の電位を出力する第
9の薄膜トランジスタとを備えることにより、例えば、
トライステート回路を構成することができる。このた
め、回路を小さく構成でき、リーク電流が少なくなって
低消費電力化が図れる上、常に適正な出力信号レベルが
得られる。
【0029】請求項11に記載の表示駆動装置では、シ
フトレジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構成さ
れ、そのドライバ回路が、請求項8記載のトライステー
ト回路を複数個並列に接続して構成し、表示パネルのデ
ータ線を駆動するデータ線駆動回路としたため、交流化
された適正な表示駆動信号を出力することができる。
【0030】
【実施例】以下、本発明の半導体装置とこれを用いた表
示駆動装置の実施例を図面に基づいて説明する。図1〜
図8は、本発明の半導体装置とこれを用いた表示駆動装
置の一実施例を示す図であり、ここでは、半導体装置に
用いる同一導電型のトランジスタとしてPMOSのみを
使って実施したものである。
【0031】(第1実施例)図1は、本発明の半導体装
置を用いた第1実施例に係るトライステート回路11の
構成を示す図である。このトライステート回路11は、
例えば、液晶駆動装置などで液晶を駆動する際に、直流
電圧を印加したのでは液晶が劣化することから、交流化
された駆動電圧を生成する場合などに用いられる。
【0032】まず、構成を説明する。図1に示すよう
に、8個のPMOSトランジスタQ21〜Q28は、
d、反転d( ̄d)、WF、反転WF( ̄WF)の4つ
の入力信号に基づいて、所定の論理を生成する論理生成
部12を構成している。このトライステート回路11
は、d、WFそれぞれに正論理・負論理を入力すること
により、3種類の電源電圧VH 、VC 、VL を切換えて
生成される交流化電圧が出力Dから出力される(但し、
VH >VC >VL )。ここでは、上記実施例のアンド回
路と同様にパス・トランジスタ・ロジックの手法を用い
ている。
【0033】そして、例えば、このトライステート回路
11を液晶駆動装置に用いる場合は、上記入力信号のd
が書き込みデータの有り/無し、すなわち、液晶を駆動
するか/しないかを表し、WFが液晶駆動電圧の正/負
を表すように用いられる。
【0034】次に、6個のPMOSトランジスタQ29
〜Q34とコンデンサC1〜C4は、それぞれ本発明の
半導体装置の基本回路13、14を構成しており、電源
電圧VH 、VL を切換えて出力するためのPMOSトラ
ンジスタQ35、Q36のゲートに印加されるゲート信
号の電圧レベルを適正化するものである。このPMOS
トランジスタQ35、Q36のゲートに印加されるゲー
ト信号の電圧レベルの適正化は、各トランジスタを十分
に駆動したオン/オフ制御ができるようになるため、電
源電圧VH 、VL を切換えて出力される出力電圧値を適
正化することになる。
【0035】上記した基本回路13、14の構成を、図
1を用いてさらに詳細に説明する。例えば、図1に示す
基本回路14は、3個のPMOSQ32〜Q34と、2
個のコンデンサC2、C4とから構成されている。そし
て、PMOSQ34とQ33のソースおよびドレイン
は、電源(Vdd)からグラウンド(GND)に向かって
直列に接続されており、そのPMOSQ34とQ33の
接続部から伸びる基本回路14の出力端子が上記したP
MOSトランジスタQ36のゲートに接続されている。
ここで本発明の半導体装置は、コンデンサC4の一端が
基本回路14の出力端子に、他端がグラウンドに接続さ
れている。
【0036】このような構成を採用しているため、PM
OSトランジスタQ34のゲートに負論理が印加され、
PMOSトランジスタQ33のゲートに正論理が印加さ
れた場合、PMOSトランジスタQ34がオンし、電源
からPMOSトランジスタQ36のゲートに電源電圧V
ddが印加される。このとき、コンデンサC4は、PMO
Sトランジスタ36のゲートに溜まった電荷を保持する
とともに、容量結合によりゲートの電位が電源電圧以上
になるように作用する。このため、PMOSトランジス
タQ36を確実にオフ動作させることができる。
【0037】また、逆にPMOSトランジスタQ34の
ゲートに正論理が印加され、PMOSトランジスタQ3
3のゲートに負論理が印加された場合、PMOSトラン
ジスタQ33がオンし、グラウンドからPMOSトラン
ジスタQ36のゲートにグラウンド電圧(0V)が印加
される。このとき、コンデンサC4は、PMOSトラン
ジスタ36のゲートに溜まっていた電荷をPMOSトラ
ンジスタQ33を介して一気に解放することにより、P
MOSトランジスタQ36のゲート電位を十分に下げる
ように作用する。このため、PMOSトランジスタQ3
6をオン動作させることができる。
【0038】さらに、本実施例の基本回路14は、上記
構成に加えて、PMOSトランジスタQ33のゲート
に、論理生成部12を構成するPMOSトランジスタQ
25とQ26との接続部から両トランジスタをスイッチ
ングさせて、入力信号(WF)あるいは電源電圧(Vd
d)がPMOSトランジスタQ32を介して入力され
る。このPMOSトランジスタ32のゲートは、グラウ
ンドに接地されているため、常にオン状態であって、P
MOSトランジスタQ33との間に一定の容量が形成さ
れる。このため、PMOSトランジスタQ32で形成さ
れる容量は、PMOSトランジスタQ33のゲートに印
加される電圧を保持するとともに、入力信号が正論理の
場合は十分に高く、負論理の場合は十分に下げるように
作用する。従って、PMOSトランジスタQ33は、確
実にスイッチングが行われてオン動作すると、PMOS
トランジスタQ36のゲートに適正なグラウンド電圧を
印加することができる。
【0039】その上、本実施例の基本回路14は、PM
OSトランジスタQ32とQ33との間と、PMOSト
ランジスタQ34とQ33との接続部との間にコンデン
サC2を接続したため、PMOSトランジスタQ33の
ゲート容量が増加するとともに、PMOSトランジスタ
Q36のゲート容量も増加する。このため、上記したコ
ンデンサC4の作用にPMOSトランジスタQ32とコ
ンデンサC2の作用が付加された相乗効果により、PM
OSトランジスタQ36のゲートに印加されるゲート電
圧を電源電圧まで十分に上げたり、グラウンド電圧まで
十分に下げたりすることができることから、PMOSト
ランジスタ36が確実に駆動され、ロー電源電圧(VL
)から適正な電圧値を出力することができる。
【0040】また、PMOSトランジスタQ35のゲー
トには、上記の基本回路14と同じ構成からなる基本回
路13を設けたため、PMOSトランジスタQ35が確
実に駆動され、ハイ電源電圧(VH )から適正な電圧値
を出力することができる。
【0041】また、上記したトライステート回路11
は、使用する全てのMOSトランジスタQ21〜Q37
を同一導電型のPMOSトランジスタで構成することが
できるため、CMOSトランジスタで構成する場合と比
較して不純物注入工程やマスクの枚数が削減され、製造
工程が簡略化されることにより、コストを低減化するこ
とができる。
【0042】さらに、基本回路13、14では、電源か
らグラウンドに向かってPMOSトランジスタQ34と
Q33を直列に接続し、各トランジスタのゲートの一方
に正論理、他方に負論理を入力して何れかが常にオフ動
作するようにしたため、リーク電流が少なくなり、低消
費電力化が図れる。
【0043】図2は、図1のトライステート回路11の
シンボルを示す図であり、図3は、図2のトライステー
ト回路11へ入力されるd、WFの2つの入力信号とこ
れに基づいて生成される交流化された出力信号Dのシュ
ミレーション結果を示す図である。なお、本明細書中の
シュミレーションで使用したPMOSトランジスタは、
トランジスタサイズがL=4μm,W=4μm、しきい
値電圧が−3V、電界効果移動度が40cm2/V・
S、ゲート電極容量が1.22×10-14F、S/D
(ソース/ドレイン)抵抗が200Ω、基板電圧が電源
電圧(Vdd)と等電位のものを使用している。また、基
本回路に用いたコンデンサは、0.2pFの容量のもの
を使用している。
【0044】そこで、図3(a),(b)に示すよう
に、本第1実施例のトライステート回路では、入力信号
のdおよび入力信号WFが適宜変化した場合に、出力端
部Dから出力される出力波形が図3(c)のようにな
る。図3(c)に示すように、図11の従来例のシュミ
レーション結果のようなローレベル(VL )やハイレベ
ル(VH )での損失がなく、ローレベルの電源電圧(V
L =4V)とハイレベルの電源電圧(VH =8V)がそ
れぞれ確実に出ていることがわかる。
【0045】次に、動作について説明する。図1に示す
トライステート回路11は、入力端部のdとWFのそれ
ぞれに正論理・負論理の何れかを入力することにより、
出力端部DからVH 、VC 、VL の何れかが出力され
る。実際には、図3の(a),(b)に示すように、入
力dとWFとが変化することによって、同図(c)に示
すような交流化信号が生成される。
【0046】まず、入力信号のdとWFが「0」の場合
は、PMOSトランジスタQ35、Q36がオフとな
り、PMOSトランジスタQ37がオンするため、出力
端部DからVcが出力される。また、入力信号のdが
「0」で、WFが「1」の場合も上記と同様に出力端部
DからVcが出力される。これは、dが「0」の場合
は、論理生成部12のPMOSトランジスタQ21、Q
23、Q25、Q27がオフとなるため、WFの入力信
号に影響されることなくPMOSトランジスタQ37を
オンして、出力端部DからVcが出力されることによ
る。
【0047】また、入力信号のdが「1」の場合は、ス
イッチングトランジスタのQ37がオフし、論理部のP
MOSトランジスタQ22、Q24、Q26、Q28が
オフするとともに、逆に、PMOSトランジスタQ2
1、Q23、Q25、Q27がオンする。このため、W
Fの入力信号に基づいて出力端部Dからの出力電圧が変
化する。
【0048】そこで、WFが「0」の場合は、PMOS
トランジスタQ36がオンしQ35がオフするため、出
力端部DからVL が出力される。また、WFが「1」の
場合は、PMOSトランジスタQ35がオンしQ36が
オフするため、出力端部DからVH が出力される。
【0049】このように、本実施例のトライステート回
路11は、PMOSトランジスタとコンデンサだけで構
成できることから、構造が簡単となり、少ない工程数で
製造できるため、低コスト化が図れる。
【0050】また、本実施例のトライステート回路11
は、図1に示すコンデンサC1〜C4とPMOSトラン
ジスタQ29〜Q34で構成された基本回路13、14
を用いて、論理生成部12から出力される電圧レベルを
補正するようにしたため、図3(c)に示す交流化出力
波形のうち、ローレベルの出力電圧(VL )が十分下が
りきらなかったり、ハイレベルの出力電圧(VH )が十
分上がり切らないという問題が解決され、ローレベルか
らハイレベルまで十分に振幅した出力波形を得ることが
できるようになった。
【0051】(第2実施例)図4は、本発明の半導体装
置を用いた第2実施例に係るトライステート回路21の
構成を示す図である。まず、構成を説明する。図4に示
すトライステート回路21は、図1のトライステート回
路11の構成を一部変形したものであり、図1と同一部
には同じ符号が付してある。第1実施例の構成と異なる
部分は、ハイレベルの電源電圧(VH )側をスイッチン
グするPMOSトランジスタQ35に対して、そのゲー
ト電圧を補正する図1の基本回路13からコンデンサC
3を取り除いて、図4の基本回路22とした点である。
上記以外の構成は、全て第1実施例と同じであるため、
構成説明を省略する。
【0052】次に、動作を説明する。図4に示すトライ
ステート回路21の基本回路22にコンデンサC3が無
くなったことにより、PMOSトランジスタQ35のゲ
ートにかかる電位、特に、PMOSトランジスタQ35
をオン動作させる場合にゲートをグラウンド電位まで十
分下げることができなくなる。しかし、PMOSトラン
ジスタQ35は、ハイレベルの電源電圧(VH )がかか
っているため、完全にオン動作しなくても出力電圧には
それほど影響がなく、また、実用上もそれ程問題がない
ため、コンデンサC3を取り除く構成も可能である。
【0053】他方、PMOSトランジスタQ36は、ロ
ーレベルの電源電圧(VL )をスイッチングさせるた
め、オン動作が不完全になると出力電圧に与える影響が
大きくなることから、少なくともローレベルの電源電圧
(VL )をスイッチングさせるPMOSトランジスタ3
6側の基本回路14には、コンデンサC4が必要とな
る。このように、第2実施例のトライステート回路21
は、1個のトライステート回路についてコンデンサが1
個省略できることから回路を簡略化することができる。
【0054】また、トライステート回路21の出力波形
は、図3のシュミレーション結果で見ると、図3(c)
の出力信号Dのハイレベル電圧(VH )の位置が破線よ
りも多少下がる程度で、図3(c)とほぼ同じ適正なト
ライステート回路の出力波形を得ることができる。さら
に、上記以外の効果についても、第1実施例と同様に好
適な効果を得ることができる。
【0055】(第3実施例)図5は、本発明の半導体装
置を用いた第3実施例に係るトライステート回路31の
構成を示す図である。まず、構成を説明する。図5に示
すトライステート回路31は、図4に示す第2実施例の
トライステート回路21の構成をさらに変形したもので
あり、図1と同一部には同じ符号が付してある。
【0056】第2実施例の構成と異なる部分は、ハイレ
ベルの電源電圧(VH )側をスイッチングするPMOS
トランジスタQ35に対して、そのゲート電圧を補正す
る図4の基本回路22そのものを除去した点である。こ
のため、さらに基本回路22に入力していた論理生成部
12のPMOSトランジスタQ23とQ24を省略する
ことが可能となった。上記以外の構成は、全て第1実施
例と同じであるため、構成説明を省略する。
【0057】次に、動作を説明する。図5に示すトライ
ステート回路31は、ハイレベルの電源電圧(VH )側
をスイッチングするPMOSトランジスタQ35に対し
て、そのゲート電圧を補正するための基本回路を除去し
たことにより、PMOSトランジスタQ35のゲートに
かかる電位、特に、PMOSトランジスタQ35をオン
動作させる場合、第2実施例の時よりもさらにゲートを
グラウンド電位まで十分下げることができなくなる。特
に、MOSトランジスタのしきい値損失分の影響によっ
て、ゲート電位が上昇するとPMOSトランジスタQ3
5のスイッチングが確実に行われなくなる。しかし、P
MOSトランジスタQ35には、ハイレベルの電源電圧
(VH )がかかっているため、完全にオン動作しなくて
も出力電圧にはそれほど影響がないため、基本回路22
を取り除いた本第3実施例のような構成を採用すること
も可能である。
【0058】他方、PMOSトランジスタQ36は、ロ
ーレベルの電源電圧(VL )をスイッチングさせるた
め、オン動作が不完全になると出力電圧に与える影響が
大きくなることから、少なくともローレベルの電源電圧
(VL )をスイッチングさせるPMOSトランジスタ3
6側には、コンデンサC4を含む基本回路14を必要と
する。
【0059】このように、第3実施例のトライステート
回路31は、1個のトライステート回路について第1実
施例と比較すると、PMOSトランジスタが5個、コン
デンサが2個省略できることから回路構成が大幅に簡略
化され、低コスト化が図れる。
【0060】また、トライステート回路31の出力波形
は、図3のシュミレーション結果で見ると、図3(c)
の出力信号Dのハイレベル電圧(VH )の位置が第2実
施例の場合よりも多少下がるが、図3(c)とそれ程変
らない適正なトライステート回路の出力波形を得ること
ができる。さらに、上記以外の効果についても、第1実
施例と同様に好適な効果を得ることができる。
【0061】なお、上記したトライステート回路11、
21、31では、PMOSトランジスタを使って回路構
成した場合で説明したが、このPMOSトランジスタの
代わりにNMOSトランジスタを使って構成することも
できる。
【0062】(第4実施例−液晶駆動回路)図6は、第
4実施例に係る駆動回路一体型TFT−LCD41の概
略構成図である。この駆動回路一体型TFT−LCD4
1は、LCD(Liquid Crystal Display)の表示領域に
おいて、ガラス基板上の各画素毎にスイッチング素子と
なるTFT(Thin Film Transistor)を形成するととも
に、ドレインドライバやゲートドライバからなる液晶駆
動回路もガラス基板上に一体形成したものである。
【0063】まず、構成を説明する。図6に示すよう
に、駆動回路一体型TFT−LCD41は、ガラス基板
42上の表示領域内の各画素毎にTFTを形成する液晶
表示パネル(TFT−LCD)43と、その液晶表示パ
ネル43の各TFTのゲートに走査信号を印加して選択
状態と非選択状態とを作り出すゲートドライバ44と、
そのゲートドライバ44によって選択状態にしたTFT
に表示信号を印加して各画素毎の液晶を駆動するドレイ
ンドライバ45とで構成されている。
【0064】上記した液晶表示パネル43、ゲートドラ
イバ44およびドレインドライバ45は、ガラス基板4
2上に一体形成されている。図7は、図6に示すドレイ
ンドライバ45をラッチ回路、アンド/ナンド回路およ
びトライステート回路とで構成した部分回路図であり、
図8は、図7各部の信号波形を示すタイミングチャート
である。図7に示す各ラッチ回路やアンド/ナンド回路
は、上記第1実施例で説明した基本回路およびこれと同
一導電型の複数のMOSトランジスタを使って構成する
ことが可能である。
【0065】図7に示すドレインドライバ45は、ラッ
チ回路51、52、53……、アンド回路61、62…
…、ラッチ回路71、72……、ラッチ回路81、8
2、……、トライステート回路91、92……などで構
成されている。ラッチ回路51、52、53は、図示し
ないコントローラから入力される水平同期信号(XSC
L)と、反転水平同期信号( ̄XSCL)とが制御信号
入力端部(L)と反転制御信号入力端部( ̄L)とに1
つ置きに逆の位相で入力され、制御信号入力端部(L)
に「1」が入ると入力信号をスルーで出力し、「0」が
入ると従前の入力信号をラッチする。
【0066】ラッチ回路51への入力信号は、XDクロ
ックと反転XDクロックが入力され、スルー状態とラッ
チ状態に応じた出力信号が出力端部(O)と反転出力端
部( ̄O)から出力され、アンド回路61と次段のラッ
チ回路52の入力端部に入力される。同様に、ラッチ回
路52の出力信号は、アンド回路61とアンド回路62
および次段のラッチ回路53の入力端部に入力される。
【0067】そして、アンド回路61は、上記ラッチ回
路51の出力(O)とラッチ回路52の反転出力( ̄
O)とを入力して、論理積とその否定とをラッチ回路7
1の制御信号入力端部(L)と反転制御信号入力端部
( ̄L)とに入力する。アンド回路62も同様に、ラッ
チ回路52の反転出力( ̄O)とラッチ回路53の出力
(O)とが入力されて、論理積とその否定とがラッチ回
路72の制御信号入力端部(L)と反転制御信号入力端
部( ̄L)に入力される。
【0068】ラッチ回路71とラッチ回路72は、上記
したアンド回路61と62からの出力信号のタイミング
に応じて、図示しないデータ変換回路から入力される各
画素毎のデータをラッチし、そのラッチしたデータをそ
れぞれ次段のラッチ回路81と82に出力する。
【0069】ラッチ回路81と82は、クロックOPの
タイミングで入力された各画素毎のデータをラッチし
て、その出力をそれぞれのトライステート回路91と9
2に出力する。この第4実施例では、図1に示す上記第
1実施例のトライステート回路を使って実施している。
【0070】このトライステート回路91と92は、上
記したラッチ回路81と82からの入力信号と、交流化
信号WFとの組み合わせによって、VH 、VC 、VL か
らなる3種類の電源電圧を適宜選択することにより、交
流化された表示信号が生成される。トライステート回路
91から出力される交流化された表示信号は、ドレイン
ラインのD1に出力され、トライステート回路92から
出力される交流化された表示信号は、ドレインラインの
D2に出力される。
【0071】なお、図7は、2ライン分のドレインライ
ンに供給するドレインドライバ45の一部の構成を説明
したにすぎず、実際には上記各回路が水平走査方向に画
素数に応じて連なって配置されている。これにより、各
ドレインラインには、その位置に応じた表示信号を供給
することができる。
【0072】上記したように、ラッチ回路、アンド回路
およびトライステート回路で構成されたドレインドライ
バ45は、上記した基本回路と同一導電型のMOSトラ
ンジスタ(ここでは、P型)だけで構成することが可能
であるため、従来のようにCMOSトランジスタで構成
した場合と比べると、トランジスタ構造が簡単で、製造
工程数が少なくなる上、画素のTFTトランジスタにP
MOSトランジスタを採用するならば、ガラス基板の同
一平面上に駆動回路一体型TFT−LCDを同時に作成
することができ、低コスト化が図れるという利点があ
る。
【0073】また、本実施例のドレインドライバ45
は、CMOSの場合と同様に直流のリーク電流が少な
く、低消費電力性を有し、適正な出力レベル、特に、ロ
ーレベルの出力を十分低く抑えることができるという利
点がある。
【0074】なお、上記実施例では、本発明の半導体装
置である基本回路を用いてトライステート回路と、それ
を用いてドレインドライバを構成した例を説明したが、
これらに限定されるものではなく、出力電位を所定の電
位に保持する必要のある回路として種々の回路に応用す
ることができる。
【0075】また、上記実施例では、本発明の半導体装
置の基本回路に用いる同一導電型のMOSトランジスタ
として、全てPMOSトランジスタで構成した例をあげ
たが、これに限定されるものではなく、全てNMOSト
ランジスタで構成してもよい。
【0076】
【発明の効果】請求項1〜請求項6に記載の半導体装置
によれば、同一導電型からなる複数の薄膜トランジスタ
とコンデンサとで構成されているため、高集積化が可能
となり、少ない製造工程数で製造できることから、低コ
スト化が図れる。
【0077】また、同一導電型からなる第1および第2
薄膜トランジスタを電源からグラウンドに向かって少
なくとも2個直列に接続し、入力端部から第2の薄膜
ランジスタのゲートに正または負極性のゲート信号を入
力し、反転入力端部から第2の薄膜トランジスタのゲー
トには入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性の
ゲート信号を入力することから、常に第1および第2の
薄膜トランジスタの何れかがオフ動作するため、リーク
電流を小さくすることができる。
【0078】さらに、出力端部とグラウンドまたは電源
との間には、第1のコンデンサを接続することにより、
出力端部から出力される電位が所定の電位に確実に保持
され、入力端部と第1の薄膜トランジスタのゲートとの
間、または反転入力端部と第2の薄膜トランジスタのゲ
ートとの間に第3の薄膜トランジスタを接続し、第1ま
たは第2の薄膜トランジスタの接続部と前記第3の薄膜
トランジスタとの間に第2のコンデンサを接続する構成
を採用している。この構成は、第1または第2の薄膜
ランジスタのゲートに印加されるゲート信号を容量結合
によって、薄膜トランジスタのスイッチングに必要なロ
ーレベルあるいはハイレベルの電位を作成し、その作成
したゲート信号により第1または第2の薄膜トランジス
タを確実にスイッチングさせることにより、出力端部か
ら同一導電型の薄膜トランジスタのゲートに対して適正
な電源電圧(Vdd)やグラウンド電圧(GND)を印加
し、この印加電圧を第1のコンデンサによって確実に保
持することができる。
【0079】請求項7に記載の半導体装置によれば、電
源部の複数の薄膜トランジスタのうち少なくとも1つの
ゲートに対して制御回路を設けている。従って、電源部
薄膜トランジスタをスイッチングさせる際に、薄膜
ランジスタのゲートに設けられた制御回路の作用によ
り、ゲート電位が適正に制御されて確実なスイッチング
が行われ、変動の少ない所定の出力電圧値が得られる。
【0080】請求項8〜請求項10に記載の半導体装置
によれば、同一導電型からなる複数の薄膜トランジスタ
とコンデンサとを組み合わせた請求項3の半導体装置を
2個用いて、一方の半導体装置の入力端部と反転入力端
部に、他方の半導体装置の入力端部と反転入力端部を逆
に接続して共通の入力端部および反転入力端部を備え、
また、前記第1の出力端部にゲートが接続され、入力端
が低電位に接続された第7の薄膜トランジスタと、前記
第2の出力端部にゲートが接続され、入力端が高電位に
接続された第8の薄膜トランジスタと、前記第7および
第8の薄膜トランジスタの出力端に接続された第3の出
力端部とを備え、さらに、その第3の出力端部に接続さ
れ、前記低電位と前記高電位の中間の電位を出力する第
9の薄膜トランジスタとを備えることにより、例えば、
トライステート回路を構成することができる。このた
め、回路を小さく構成でき、リーク電流が少なくなって
低消費電力化が図れる上、常に適正な出力信号レベルが
得られる。
【0081】請求項11に記載の表示駆動装置によれ
ば、シフトレジスタとラッチ回路とドライバ回路とで構
成され、そのドライバ回路が、請求項8記載のトライス
テート回路を複数個並列に接続して構成し、表示パネル
のデータ線を駆動するデータ線駆動回路としたため、交
流化された適正な表示駆動信号を出力することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を用いた第1実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図。
【図2】図1のトライステート回路のシンボルを示す
図。
【図3】図2のトライステート回路へ入力される入力信
号とこれに基づいて生成される交流化された出力信号の
シュミレーション結果を示す図。
【図4】本発明の半導体装置を用いた第2実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図である。
【図5】本発明の半導体装置を用いた第3実施例に係る
トライステート回路の構成を示す図。
【図6】第4実施例に係る駆動回路一体型TFT−LC
Dの概略構成図。
【図7】図6に示すドレインドライバをラッチ回路、ア
ンド/ナンド回路およびトライステート回路で構成した
部分回路図。
【図8】図7各部の信号波形を示すタイミングチャー
ト。
【図9】従来における無比率形インバータ回路の構成を
示す図。
【図10】図9の無比率形インバータ回路を用いたトラ
イステート回路の構成図。
【図11】図10に示すトライステート回路の入力信号
と出力信号のシュミレーション結果を示す図。
【符号の説明】 11,21,31 トライステート回路 12,32 論理生成部 13,14,22 基本回路 21,31,41 インバータ回路 41 駆動回路一体型TFT−L
CD 42 ガラス基板 43 液晶表示パネル 44 ゲートドライバ 45 ドレインドライバ 51,52,53 ラッチ回路 61,62 アンド回路 71,72 ラッチ回路 81,82 ラッチ回路 91,92 トライステート回路 Q21〜Q37 PMOSトランジスタ C1〜C4 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 H01L 29/78 612B 29/786

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一導電型からなる複数のMOSトランジ
    スタとコンデンサとで構成された半導体装置であって、 前記同一導電型のMOSトランジスタのソースもしくは
    ドレインを電源からグラウンドに向かって少なくとも2
    個直列に接続された第1および第2のMOSトランジス
    タと、 前記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接
    続された出力端部と、 前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続され、正
    または負極性のゲート信号が入力される入力端部と、 前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、前
    記入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性のゲー
    ト信号が入力される反転入力端部と、 前記出力端部とグラウンドまたは電源との間に接続され
    た第1のコンデンサと、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、さらに、前記入力端部
    と前記第1のMOSトランジスタとの間、または前記反
    転入力端部と前記第2のMOSトランジスタとの間に接
    続された第3のMOSトランジスタを備えたことを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、さらに、前記第1また
    は第2のMOSトランジスタの接続部と前記第3のMO
    Sトランジスタとの間に接続された第2のコンデンサを
    備えたことを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】請求項1、請求項2または請求項3におい
    て、さらに、前記出力端部が同一導電型のMOSトラン
    ジスタのゲートに接続されていることを特徴とする半導
    体装置。
  5. 【請求項5】前記第3のMOSトランジスタのゲート
    は、グラウンドに接続されるとともに、前記第1のコン
    デンサは、出力端部とグラウンドとの間に接続されてい
    ることを特徴とする請求項2〜請求項4の何れかに記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記MOSトランジスタは、P型であるこ
    とを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の半
    導体装置。
  7. 【請求項7】同一導電型からなる複数のMOSトランジ
    スタとコンデンサとで構成された半導体装置であって、 複数の電位にそれぞれ入力端が接続された複数のMOS
    トランジスタと、該複数のMOSトランジスタの出力端
    同士を接続して複数の電位を出力する電源出力端部と、 を備えた電源部と、 MOSトランジスタのソースもしくはドレインを電源か
    らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
    た第1および第2のMOSトランジスタと、 前記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接
    続された出力端部と、前記第1のMOSトランジスタの
    ゲートに接続され、正または負極性のゲート信号が入力
    される入力端部と、 前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、前
    記入力端部から入力されるゲート信号とは逆極性のゲー
    ト信号が入力される反転入力端部と、 前記出力端部とグラウンドまたは電源との間に接続され
    た第1のコンデンサと、 を備えた制御回路と、 を有し、前記電源部の複数のMOSトランジスタのうち
    少なくとも1つのゲートに対して前記制御回路を個別に
    設けて、該制御回路から出力される出力信号をゲートに
    入力させることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】同一導電型からなる複数のMOSトランジ
    スタとコンデンサとで構成された半導体装置であって、 MOSトランジスタのソースもしくはドレインが電源か
    らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
    た第1および第2のMOSトランジスタと、 前記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接
    続された第1の出力端部と、 出力端が前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続
    された第3のMOSトランジスタと、 一端が前記第1および第2のMOSトランジスタの接続
    部に接続され、他端が前記第3のMOSトランジスタの
    出力端と前記第2のMOSトランジスタのゲートとの間
    に接続された第1のコンデンサと、 一端が前記グラウンドに接続され、他端が前記第1の出
    力端部に接続された第2のコンデンサと、 MOSトランジスタのソースもしくはドレインが電源か
    らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
    た第4および第5のMOSトランジスタと、 前記第4および第5のMOSトランジスタの接続部に接
    続された第2の出力端部と、 出力端が前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続
    された第6のMOSトランジスタと、 一端が前記第4および第5のMOSトランジスタの接続
    部に接続され、他端が前記第6のMOSトランジスタの
    出力端と前記第5のMOSトランジスタのゲートとの間
    に接続された第3のコンデンサと、 一端が前記グラウンドに接続され、他端が前記第2の出
    力端部に接続された第4のコンデンサと、 前記第1のMOSトランジスタのゲートおよび前記第6
    のMOSトランジスタの入力端に接続され、正または負
    極性のゲート信号が入力される入力端部と、 前記第3のMOSトランジスタの入力端および前記第4
    のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記入力端
    部に入力されるゲート信号とは逆極性のゲート信号が入
    力される反転入力端部と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】請求項8において、さらに、前記第1の出
    力端部にゲートが接続され、入力端が低電位に接続され
    た第7のMOSトランジスタと、前記第2の出力端部に
    ゲートが接続され、入力端が高電位に接続された第8の
    MOSトランジスタと、前記第7および第8のMOSト
    ランジスタの出力端に接続された第3の出力端部とを備
    えたことを特徴とする半導体装置。
  10. 【請求項10】請求項9において、さらに、前記第3の
    出力端部に接続され、前記低電位と前記高電位の中間の
    電位を出力する第9のMOSトランジスタとを備え、ト
    ライステート回路を構成することを特徴とする半導体装
    置。
  11. 【請求項11】シフトレジスタとラッチ回路とドライバ
    回路とで構成された表示駆動装置であって、 前記ドライバ回路は、 同一導電型からなる複数のMOSトランジスタとコンデ
    ンサとで構成され、 MOSトランジスタのソースもしくはドレインが電源か
    らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
    た第1および第2のMOSトランジスタと、 前記第1および第2のMOSトランジスタの接続部に接
    続された第1の出力端部と、 出力端が前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続
    された第3のMOSトランジスタと、 一端が前記第1および第2のMOSトランジスタの接続
    部に接続され、他端が前記第3のMOSトランジスタの
    出力端と前記第2のMOSトランジスタのゲートとの間
    に接続された第1のコンデンサと、 一端が前記グラウンドに接続され、他端が前記第1の出
    力端部に接続された第2のコンデンサと、 MOSトランジスタのソースもしくはドレインが電源か
    らグラウンドに向かって少なくとも2個直列に接続され
    た第4および第5のMOSトランジスタと、 前記第4および第5のMOSトランジスタの接続部に接
    続された第2の出力端部と、 出力端が前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続
    された第6のMOSトランジスタと、 一端が前記第4および第5のMOSトランジスタの接続
    部に接続され、他端が前記第6のMOSトランジスタの
    出力端と前記第5のMOSトランジスタのゲートとの間
    に接続された第3のコンデンサと、 一端が前記グラウンドに接続され、他端が前記第2の出
    力端部に接続された第4のコンデンサと、 前記第1のMOSトランジスタのゲートおよび前記第6
    のMOSトランジスタの入力端に接続され、正または負
    極性のゲート信号が入力される入力端部と、 前記第3のMOSトランジスタの入力端および前記第4
    のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記入力端
    部に入力されるゲート信号とは逆極性のゲート信号が入
    力される反転入力端部と、 前記第1の出力端部にゲートが接続され、入力端が低電
    位に接続された第7のMOSトランジスタと、前記第2
    の出力端部にゲートが接続され、入力端が高電位に接続
    された第8のMOSトランジスタと、 前記第7および第8のMOSトランジスタの出力端に接
    続された第3の出力端部と、 前記第3の出力端部に接続され、前記低電位と前記高電
    位の中間の電位を出力する第9のMOSトランジスタと
    を備えたトライステート回路を複数個並列に接続して構
    成され、 表示パネルのデータ線を駆動するデータ線駆動回路を構
    成することを特徴とする表示駆動装置。
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