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JPH03163911A - インバータの回路 - Google Patents

インバータの回路

Info

Publication number
JPH03163911A
JPH03163911A JP1302175A JP30217589A JPH03163911A JP H03163911 A JPH03163911 A JP H03163911A JP 1302175 A JP1302175 A JP 1302175A JP 30217589 A JP30217589 A JP 30217589A JP H03163911 A JPH03163911 A JP H03163911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
drain
source
trq
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1302175A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Takahata
勝 高畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1302175A priority Critical patent/JPH03163911A/ja
Publication of JPH03163911A publication Critical patent/JPH03163911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Shift Register Type Memory (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンハンスメン1・形のp形成はn形M I 
S (Metal Insulator Semico
nductor)  トランジスタ回路におけるインバ
ータの回路構成に関する。
〔従来の技術〕
従来のはエンハンスメント形のp形、或はn形M I 
S (Metal Insulator Semico
nductor) トランジスタを用いたインバータは
例えば特開乎1一ー4ー 3 62019号公報に記されている。即ち、第2図に示す
@路構成を用いている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで第2図に示したインバータだと以下の問題があ
った。
1)V+nにオン電圧(デイジタル的に“l”の電圧)
が印加されている期間のVooz −GND間に直流電
流が流れる。即ち、第2図のインバータは消費電力が大
きい。
2)トランジスタのしきい値電圧をVT とすると、v
I,,にオフ電圧(デイジタル的に110”の電圧)が
印加されている期間のV o u iはVl]DI−2
VTである。これは、V 1nにオフ電圧が印加されて
いる時のVonI GND間のインバータの出力電圧は
VDDI−VTであり、Vont−V’rがVDD2−
GND間のインバータの上側のトランジスタのゲートに
印加されるので、V O u tはVDDI2VTとな
る。即ち第2図のインバータの電源電圧はCMOSイン
バータと比較すると高くなる。
本発明の目的はインバータの低消費電力化と低電源電圧
化を実現することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的はエンハンスメント形のn形成はp形MISト
ランジスタで形成されるインバータの回路構成において
、トランジスタC以下Trと略す)Q1のドレインには
入力信号V t nを入力し、Q1のゲートにはクロッ
クパルス(以下CPと略す)φ1を入力し、Q1のソー
スにはT r Q 2のゲートとT r Q 5のゲー
トを接続し、Q2及びQ5のソースは接地し、Q2のド
レインはTrQsのソースと接続し、Q3のゲートには
CPφ3を印加し、Q3のドレインにはT r Q 4
のソースとTrQoのゲートを接続し、Q4のゲート及
びドレインにはCPφ2を印加し、Qeのドレインには
CPφ4を印加し、Q5のドレインにはQeのソースを
接続し、出力信号VouiはQ5のドレインから取り出
す回路構成にすることにより達威される。
〔作用〕
上記回路構成のインバータだと入力信号VinをQ1を
経由してQ2及びQ5のケー1・に印加する時にφ3或
はφ2をoV、及びφ4をo■にすれば、Vinがオン
電圧(ディジタル的にII I I+の電圧)でもφ2
−GND間及びφ4−GND間に直流電流が流れること
はない。即ち、インバータの消費電力は低くなる。
又、VInがオフ電圧(ディジタル的にII O I+
の電圧)の時Q2.Qs及びQ4 を完全にオフ状態に
した後、φ4をオン電圧にするとV O I1 + に
はφ4の波高値がそのまま出力される。これはV o 
u tの電位が−L昇してもQ6のゲートに蓄積された
電荷は放電場所がないため(Q2及びQ4がオフ状態の
:a)Q6のケー1− Jr.に残る。即ち、V o 
u tの電位が]二昇してもQ6のゲー1ヘ,ソース間
電圧VGSは過渡的には小さくならない(厳密にはQe
のゲート.ソース間容量CCSとQ2及びQ4のオフ抵
抗Ro,,の積でQ6のゲート−1二の電荷は放電され
る)。従って、過渡的にはV。11,にはφ1の波高値
がそのまま出力される。即ち、インバータの電源電圧は
低くできる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
第王図は本発明のインバータの回路構成及びタイミング
チャー1−を示したものである。回路の構成としては、
j〜ランジスタ(以下Trと略す)Q工のドレインには
入力信珍V t nを入力し、Q1のゲ− 1−にはク
ロックパルス(以下C I)と略す)φ1を入力し、Q
IのソースにはT r Q 2のゲートとT r Q 
5のゲートを接続し、Q2及びQ5のソースは接地し、
Qzのドレインは]”. r Q 3のソースと接続し
、Q3のゲートにはcpφ3を印加し、Q3のドレイン
にはTrQ4のソースとT r Q eのゲートを接続
し、Q4のゲーI・及びドレインにはcPφ2を印加し
、Q6のドレインにはCPφ4を印加し、Q5のドレイ
ンにはQ6のソースを接続し、出力信号V o u c
はQ5のドレインから取り出す回路構成である。次に第
t図に示したφ1,φ2,φ3,φ4のタイミンクチャ
ートを基に回路動作を説明する。ここて、φ1.φ2,
φ3,φ4+VInのオン電圧(デイジタル的に“1″
の電圧)を20V、φI,φ2,φ3,φ4,Vlnの
オフ電圧(デイジタル的にII O T′の電圧)をO
V、トランジスタのしきい値電圧Vrを5Vとする。例
えば、V+n=20vの時、φ+=20Vのタイミング
で02,Q5のゲートには]. 5 Vが印加され、φ
i=OVで02,Q5のケーl・にはI.5Vが保持さ
れる。よってQ 2+Q5がオン状態になる。しかし、
その時、φ3,φ4OVなのてφ2 − G N D間
,φ4− G N D間に直流電流は流れない。次にφ
2=20VでQ6のゲトには15Vが印加され、φ2−
OvでQ6のゲートにはi5Vが保特される。この時、
Q eはオン状態になるがφ3,φ4はovなのでφ2
GND間,φa  GND間に直流電流は流れない。
次にφa”20Vで03のオン状態になるので、Q6の
ゲートF.に蓄積されていた電荷はQ3. Q2を経由
して放電される。即ち、Q6のゲートの電位はO■とな
る。この時、Q2,Q4は共にOVなのでφ2 − G
 N D間,φ4−GND間に直流電流は流れない。次
にφ3=OVにしてQ3をオフ状態8 にし、φ4=20Vにする。この時、Qs,Qsはオフ
状態なのでφxGND間,φ4.  GND間に直流電
流は流汎ない。又、この峙Q6がオフ状態、Q5がオン
状態なのでQ5のソース電位、即ちOVがV o u 
tに出力される。よってV I nが20Vの時、V 
o u tはOV、即ちインバータ動作していることに
なる。次に、例えばVin=O■の時、φ120Vのタ
イミングで、Q2+ QBのゲートにはOVが印加され
、φl=OVでQ2,Q5のゲートにはOvが保持され
る。よって、Q2,Q5はオフ状態になる。次にφ2 
=20VでQ6のゲートには].5Vが印加され、φ2
=o■でQ6のゲー1一には]. 5 Vが保持される
。この時、Q6はオン状態になるがφ8,φ4はOvな
のてφz GND間,φ4−G N D間に直流電流は
流れない。次にφ320VでQ3はオン状態になるが.
Q2はオフ状態のままなのでQcのケー1ヘ」二の電荷
は放電されない。即ち、Q6のゲートの電位は]. 5
 Vの状態を保っている。この時、φ2,φ4は共にo
Vなのてφ2−GND間,φ4.−GND間に直流ff
l流は流れない。次にφa =OVにしてQ8をオフ状
態にし、φ4=20Vにする。この時、Qg,Q+,は
オフ状態なのでφ2−GND間,φa−GND間に直流
電流は流れない。又、この時Q8がオン状態、Q5がオ
フ状態なのでQ6のドレイン電位、即ち20Vがそのま
まV o u tに出力される。これはVoucの電位
が上昇してもQsのゲートに蓄積された電荷は放電場所
がないため(Q2、及びQ4がオフ状態の為)、QBの
ゲート上に残る。即ち,V o u tの電位が上昇し
てもQ6のゲート,ソース間電圧Vasは過渡的には小
さくならない(厳密にはQBのゲート,ソース間容fj
kcasとQ2及びQ4のオフ抵抗R..,の積でQ6
のゲー1・上の電荷は放電される)。よって、V o 
u tにはφ4の波高値20Vがそのまま出力される。
以−ヒにより、本発明のインバータは低消費電力であり
低電源電圧化できることがわかる。
第3図は本発明のインバータの回路構成及びタイミング
チャートを示したものである。回路の構成としては、T
rQ1のドレインには入カ信号vI11?入力し、Ql
のゲートにはCP■10を入力し、Q1のソースにはT
 r Q !及びT r Q 5のゲートを接続し、Q
2及びQ5のソースは接地し、Q2のドレインはT r
 Q sのソースと接続し、Q8のゲートにはCPφt
oを印加し、Q3のドレインにはT r Q 4のソー
スとTrQeのゲートを接続し、Q4のゲート及びドレ
インにはCPφ工0を印加し、Q6のドレインにはCP
■10を印加し、QI,のドレインにはQBのソースを
接続し、出力信号V。utはQ5のドレインから取り出
す回路構成である。次に第3図に示したφ10,■10
のタイミングチャートを基に回路動作を説明する。ここ
で、φto, $10,V 1nのオン電圧を20V、
φ10, rfi10, Vanのオフ電圧をO■、ト
ランジスタのしきい値電圧VTを5■とする。例えば、
Vtn= 2 0 Vの時、φ■0=20V,$to=
OVのタイミンでQ2. QJ及びQBのゲートには1
5Vが印加され、Qt+ Q21Q11,Qe及びQ4
はオン状態になる。この時、φzo=OVなのでQ3は
オフ状態である。よって,Q4のドレインからQ2のソ
ース間、及びQ6のー11 ドレインからQ5のソース間に直流電流は流れない。次
にφ10=OV,φ工o= 2 0 Vのタイミングで
Ql.Q4はオフ状態になり、Q3はオン状態になる。
この時、Q2もオン状態なのでQ6のゲート上の電荷は
Qa,Qxを経由して瞬時に放電される。よってQ6の
ゲートの電位はOVになりQBはオフ状態になる。よっ
て、Q4のドレインからQ2のソース間、及びQsのド
レインからQ5のソース間に直流電流は流れない。又、
この時Q6がオフ状態、Q5がオン状態なのでQ5のソ
ース電位、即ちOvがV o u tに出力される。よ
って、vin=20■の時、V o u tはOV即ち
インバータ動作していることになる。次に、例えばV1
n=OVの時、■10=20v,φto=OVのタイミ
ンでQI Q5のゲートにはOV、Q6のゲートには1
5Vが印加され、Qt,Qa..Qeはオン状態、Q2
.Q5はオフ状態になる。この時、■10=OVなので
Q3はオフ状態である。次にφ+o=OV,φ10=2
0VのタイミングでQt.Q4はオフ状態になりQ3は
オン状態になる。この時、Q2, Q512− はオフ状態なのでQ4のドレインからQ2のソース間、
及びQ6のドレインからQ5のソース間に直流電流は流
れない。又、この時、QBがオン状態、Q5がオフ状態
なのでQ6のドレイン電圧20Vがそのまま出力される
。これはV o u tの電位が上昇してもQ6のゲー
ト,ソース間電圧Vasは過渡的には小さくならない。
よって、V o u tにはφ番の波高値20Vが過度
的に出力される。以上により、本発明のインバータは低
消費電力であり低電源電圧化できることがわかる。
第4図は本発明のインバータを2個用いてシフトレジス
タl段を形成した回路構成及びタイミングチャートであ
る。回路の構成としては、T r Q 1のドレインに
はシフトレジスタの入力信号V + nを入力し、Ql
のゲートにはCP■10を入力し、QsのソースにはT
 r Q 2のゲートとTrQ5のゲートを接続し、Q
2及びQBのソースは接地し、Q2.のドレインはTr
Qaのソースと接続し.QaのゲートにはCPφtoを
印加し、Q8のドレインにはT r Q 4のソースと
TrQeのゲートを接続し、Q4のゲート及びドレイン
にはCP■10を印加し、Q6のドレインにはCP■1
0を印加し、Q5のドレインにはQ6のソース及びT 
r Q 7のドレインを接続し、Q7のゲートにはCP
■20を印加し、Q7のソースにはTrQδのゲートと
TrQ+tのゲートを接続し、Q8及びQliのソース
を接地し、Q8の1へレインはQ9のソースと接続し、
Q9のゲートにはCP■20を印加し、Q9のドレイン
にはTrQ+oのソースとT r Q 12のゲートを
接続し、Q+oのゲート及びドレインにはCP■20を
印加し、Q12のドレインにはCP■20を印加し、Q
+.+のドレインにはQ+2のソースを接続し、シフI
・レジスタの出力信号V g 11 tはQttのドレ
インから取り出す回路構成である。次に第4図に示した
φio,φ10,φ20.■20のタイミングチャート
を基に回路動作を説明する。ここで、■10,φio,
φ20,φ20・V Inのオン電圧を20■、φ1。
,φ1。,φ20,■20,V+nのオフ電圧をOv、
トランジスタのしきい値電圧VTを5vとする。例えば
、v,n=20Vの時、φ1.O=20V.φto=O
VのタイミングでQ2,Q5及びQBのゲートには15
■が印加され、Ql,Q2,QB.QB及びQ4はオン
状態になる。この時、φio=OVなのでQ3はオフ状
態である。よって、Q4のドレインからQ2のソース間
、及びQ6のドレインからQ5のソース間に直流電流は
流れない。次にφlo=OV,■10= 2 0 Vの
タイミングでQl,Q4はオフ状態になり、Q3はオン
状態になる。この時、Q2もオン状態なのでQ6のゲー
ト上の電荷はQ3. Q2を経由して瞬時に放電される
。よってQ6のゲート上の電位はOvになりQ8はオフ
状態になる。
よって、Q4のドレインからQ2のソース間、及びQ6
のドレインからQ5のソース間に直流電流は流れない。
又、この時Q6がオフ状態、Q5がオン状態なのでQ5
のソース電位、即ちOvがQ7のドレインに印加される
。次にφ20=20V,φ20=OVのタイミングでQ
++,Qt+のゲートにはOV. Q12(7)ゲート
ニは王5vが印加され、Q?IQ i o + Q 1
. 2はオン状態、Qs+ Q11はオフ状態になる。
この時、φ20=OVなのでQOはオフ状態15 である。次にφ20=OV,φ20=20Vのタイミン
グでQ7,QIOはオフ状態になりQ9はオン状態にな
る。この時、Q8+ Q11はオフ状態なのでQioの
ドレインからQ8のソース間、及びQ12のドレインか
らQizのソース間に直流電流は流れない。又、この時
、Q12がオン状態、Q11がオフ状態なのでQ14の
ドレイン電圧20Vがそのまま出力される。これはシフ
トレジスタの出力信号V ’o u tの電位が上昇し
てもQ12のゲート」二に蓄積された電荷は放電場所が
ないため(QIO及びQδがオフ状態の為).Q12の
ゲート上に残る。即ち、V : u tの電位が−ヒ昇
してもQ12のゲート,ソース間電圧Vasは過渡的に
は小さくならない(厳密にはQ12のゲート,ソース間
容ficcsとQ8及びQzoのオフ抵抗R. o i
 fの積でQ12のゲート上の電荷は放電される)。よ
って、シフトレジスタの出力信号V ’a u tには
■20の波高値20Vが過渡的に出力される。以上によ
り、本発明のシフ1・レジスタは低消費電力であり低電
源電圧化できることがわかる。
]b 第5図は第4図の回路の変形例である。即ち、Q12の
ドレインにCPφ30を印加する以外は第4図の回路と
同じ回路構成及びタイミングである。
第5図のシフトレジスタ回路だとV o u tにOv
を出力する時はQ12が完全にオフ状態になってからQ
12のドレインに20Vが印加される。よって、V :
 u tは常に○Vの状態が保持される。即ち、第5図
のシフトレジスタだと出力が安定する。
第6図は第4図或は第5図に示した本発明のシフトレジ
スタを周辺回路内蔵アクティブマ1−リクス液品ディス
プレイの内蔵走査側駆動回路に適用した場合の構成図で
ある。図中において、1はガラス基板、2は表示部、3
は走査側駆動回路、4は信号側駆動回路、5は外付け回
路である。ここで表示部2,走査側駆動回路3,信号側
駆動回路4で使われるトランジスタは多結晶シリコン薄
膜トランジスタである。本発明のシフ1−レジスタを周
辺回路内蔵多結晶シリコンアクティブマ1・リクス液晶
ディスプレイの内蔵走査側駆動回路に用いることにより
、液晶ディスプレイの低消費電力化,?電源電圧化が実
現される。
〔発明の効果〕
本発明によればn形M工Sトランジスタ或はp形M工S
トランジスタのみで構成されたインバータでもCMOS
並みの低消費電力化及び低電源電圧化が実現できるので
、システムの低コス1〜化の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第3図は本発明の一実施例のインバータの回
路構成図、第2図は従来のインバータの回路構成図、第
4図,第5図は本発明のシフ1−レジスタの回路構成図
、第6同は周辺回路内蔵アクティブマトリクス液品ディ
スプレイの構成図である。 1・・ガラス基板、2・・・表示部、3・・・走査側駆
動回路、4・・・信号側駆動回路、5・・・外付け回路
、Q1〜Q12・・MISトランジスタ、■.・・・イ
ンバータの入力信号、V o u t・・・インバータ
の出力信号、■?■・・・シフトレジスタの入力信号、
V o u t・・・シフトレジスタの出力信号、φl
〜φ4,■10〜φ10,φ20〜φ20l φ30・・・クロツクパルス。 φ30 弔 5 図 第 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エンハンスメント形のn形成はp形MIS(Met
    alInsulatorSemiconductor)
    トランジスタで形成されるインバータの回路構成におい
    て、トランジスタ(以下Trと略す)Q_1のドレイン
    には入力信号V_i_nを入力し、Q_1のゲートには
    クロックパルス(以下CPと略す)φ_1を入力し、Q
    _1のソースにはTrQ_2のゲートとTrQ_5のゲ
    ートを接続し、Q_2及びQ_5のソースは接地し、Q
    _2のドレインはTrQ_3のソースと接続し、Q_3
    のゲートにはCPφ_3を印加し、Q_3のドレインに
    はTrQ_4のソースとTrQ_6のゲートを接続し、
    Q_4のゲート及びドレインにはCPφ_2を印加し、
    Q_6のドレインにはCPφ_4を印加し、Q_5のド
    レインにはQ_6のソースを接続し、出力信号V_o_
    u_tはQ_5のドレインから取り出すことを特徴とす
    るインバータの回路。 2、エンハンスメント形のn形成はp形MISトランジ
    スタで形成されるインバータを1つ以上のクロックパル
    スで動作させることを特徴とするインバータの駆動方式
    。 3、n形成はp形MISトランジスタで形成されるイン
    バータの回路構成において、TrQ_1のドレインには
    V_i_nを入力し、Q_1のゲートにはCPφ_1_
    0を入力し、Q_1のソースにはTrQ_2のゲートと
    TrQ_5のゲートを接続し、Q_2及びQ_5のソー
    スは接地し、Q_2のドレインはTrQ_3のソースと
    接続し、Q_3のゲートにはCPφ_1_0を印加し、
    Q_3のドレインにはTrQ_4のソースとTrQ_6
    のゲートを接続し、Q_4のゲート及びドレインにはC
    Pφ_1_0を印加し、Q_6のドレインにはCP■_
    1_0を印加し、Q_5のドレインにはQ_6のソース
    を接続し、V_o_u_tはQ_5のドレインから取り
    出すことを特徴とするインバータの回路。 4、請求の範囲第3項記載のインバータを2個用いてシ
    フトレジスタ1段を形成する、即ち、TrQ_1のドレ
    インにはシフトレジスタの入力信号V^s_i_nを入
    力し、Q_1のゲートにはCPφ_1_0を入力し、Q
    _1のソースにはTrQ_2のゲートとTrQ_5のゲ
    ートを接続し、Q_2及びQ_5のソースは接地し、Q
    _2のドレインはTrQ_3のソースと接続し、Q_3
    のゲートにはCP■_1_0を印加し、Q_3のドレイ
    ンにはTrQ_4のソースとTrQ_6のゲートを接続
    し、Q_4のゲート及びドレインにはCPφ_1_0を
    印加し、Q_6のドレインにはCP■_1_0を印加し
    、Q_5のドレインにはQ_6のソース及びTrQ_7
    のドレインを接続し、Q_7のゲートにはCPφ_2_
    0を印加し、Q_7のソースにはTrQ_8のゲートと
    TrQ_1_1のゲートを接続しQ_8及びQ_1_1
    のソースを接地し、Q_8のドレインはQ_9のソース
    と接続し、Q_9のゲートにはCP■_2_0を印加し
    、Q_9のドレインにはTrQ_1_0のソースとTr
    Q_1_2のゲートを接続し、Q_1_0のゲート及び
    ドレインにはCPφ_2_0を印加し、Q_1_2のド
    レインにはCP■_2_0或はφ_3_0を印加し、Q
    _1_1のドレインにはQ_1_2のソースを接続し、
    シフトレジスタの出力信号V_o_u_tはQ_1_1
    のドレインから取り出すことを特徴とするシフトレジス
    タ1段の回路構成。 5、請求の範囲第1項から第5項のいずれか1項記載の
    インバータは多結晶シリコンで形成することを特徴とす
    るインバータの回路。 6、請求の範囲第1項から第5項のいずれか1項記載の
    インバータを内蔵周辺回路に用いることを特徴とする周
    辺回路内蔵アクティブマトリクス液晶ディスプレイ。
JP1302175A 1989-11-22 1989-11-22 インバータの回路 Pending JPH03163911A (ja)

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JPH0756982A (ja) * 1993-08-13 1995-03-03 Fujitsu Ltd レイアウト方法及びレイアウタビリティ評価装置
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