JPS5942696A - 信号伝送回路 - Google Patents

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ＣＣＩ）撮像素子、液晶ディスプレイ、メモリ
装置等を駆動するための走査回路に使用して好適な信号
伝送回路に関する。

バ景技術とその問題点 このような信号伝送回路として、従来第１図にボすよう
な回１？δが用いられＣいた。

図において、入力端子（１）がエンハンスメント型のＭ
ｏ５ｔ−ランジスタＴ１のケートに接続され、このトラ
ンジスタ′１゛１のソースが１妾地ライン（２）に接続
され、ドレインがディブレジョン型のＭＯＳトランジノ
、り′Ｉ゛２のソースとゲートに接続され、このトラン
ジスタ′Ｉ゛２のトレインが電源ライン（３）に接続さ
れる。

ごの１−ランシスタＴｓ　、Ｔ２のドレインソースの接
続点がトランスミッションゲートを構成するエンハンス
メント型のＭｏ３ｔ−ランシスタｉ゛１１のソースドレ
インを通じてトランジスタｉ’＋　、　Ｔ２と同様に接
続されたトランジスタＴ”　４１　、　Ｔ　！ｉｆ　ニ
接続され、このトランジスタＴ　４１　＋　Ｔ　６１の
Ｋ　ＩＩＪＬ　点がトランスミッションケ−１〜を構成
するエンハンスメント型のＭｏ３ｔ−ランシスタｉ’６
１のソース］・しインを通じ“ζトランジスタＴ１．’
ｌ’２と同様に接続されたトランジスタＴｖｚ、　”Ｉ
’ｓ１に接続される。

このトランジスタ′ｒ３１〜Ｔａ１の回路が順次繰り返
し接続される。なお図中符号のサフィックスの上位を共
通、上位を順次変更してボす。

さらに互いに位相の異なるクロック信号φ１゜φ２の供
給されるクロック端子（４１、（５）がそれぞれトラン
ジスタ”Ｉ’３１．　Ｔ３２・・・及び１−ランシスク
′ｒε１．ＴＧ２・・・のゲートに接続される。

この回路において、クロ・７り端子＋４１．　＋５１に
は第２図へ、Ｂに示ず−ようなりロック信号φ１．φ２
が供給される。これに対し゛ζ入力端子（１）には例え
ば第２図Ｃに示ずような信号φ１Ｎが供給される。

これによっ°ζまずトランジスタ’Ｙ’ｓ　、　　Ｔ２
の接続点■には第２図りに示すような反転電圧ｖ１が現
れる。

次に■１が信号φ１でサンプリングされ、トランジスタ
Ｔ４１のゲート■にボールドされ、第２図Ｅに丞ずよう
な電圧■２が現れる。これによ１．、°ζζトランジス
タＴ１４１１１’　５１の接続点（■には第２図Ｆにボ
ずような反転電圧Ｖ３が現れる。この電圧Ｖ３にて例え
ば第１の水平走査線が駆動される。

さらに■３が信号φ２でサンプリングされ、トランジス
タ′ｒ７１のケート■にボールドされ、第２図Ｇに示す
ような電圧■１が現れる。これによってトランジスタｉ
゛１１　、　Ｔ　ｅｚの接続点■、トランジスタＴ　４
２　（Ｚ）ケート■、トランジスタ’ｒ　４２１　′Ｆ
５２の接続点■にはそれぞれ第２図Ｈ，Ｉ、Ｊに示すよ
うな電圧Ｖ５．Ｖ６．Ｖ？が現われ、この電圧ｖ７に”
ζ第２の水平走査線が駆動される。以上」二連の動作が
順次行われる。

ごごで、トランスミッションゲートを構成するトランジ
スタＴ　３１　、　Ｔ　ｓビ・・のしきい値をＶＬｈと
しテＶ　（（ｆｉｓ　＋　　（ＩＩ＞　）　ｐＩ）ｌ！
Ｖ＋ｏ＋１−ＶＬｂ（Ｖ　ＤＤは電線ライン（３）の電
圧）の条件が満たされれば、ｌ・ランスミッションゲー
トを通し゛ζ信号が伝送される。

このようにして入力信号φＩＮが順次伝送され、各水平
走査線が順次駆動される。

ところがこの回路におい”Ｃ，１６号を伝送し次の信号
をｉ′−Ｉるまでの１段の構成にトランジスタを６素子
必要とする。このため回路規模が大きくなり、特にＩＣ
化した場合にチップ面積が大きくなっ°ζ、ＩＣのコス
トが上がるなどの問題があった。ずなわらｌ　Ｍきの回
路においてｌ−ランジスタＴ’　４１　、　Ｔ　５１及
びＴｖｕ、　Ｔ８ｔにζそれぞれ信号が反転され′（お
り、同相の信号を得るために２倍の素子が必要になっζ
いる。

また上述の回路におい°（、出力側に客用性のｂ荷を接
続した場合に、第２図Ｆ、Ｊに承ず出力信号の波形が破
線で示すように鈍、っ°（しまう。この場合に隣接の出
力信号の間でオーバーランプが発生し、例えば撮像素子
に用いた場合には解像度が劣化したり、混色によって画
像が劣化してしま・）。

さらに上述の回路の場合、トランジスタＴ２゜ｉ’　５
１＋　　’Ｉ’　ｅｘ・・・は當にオン状態にあり、こ
のためトランジスタＴｒ　、　Ｔ４１．　Ｔｖｌ・・・
がオンになった状態で貫ｉ１ｎ　７１ｉ流が流れ、極め
て大きなｒｒｓ力が消費されてしまう。

また各トランジスタが飽和領域で駆動されているので、
特に回路を＋０１連で駆動場る場合に大きな消費電力を
必要とする。

サラにエンハンスメント型とディブレジョン型の異なる
素子を用いるので、例えばＩＣ化した場合に製造のプＣ
ｌセスが多く必要となってしまう。

また」−述の回路において出力点■、■・・・の波形の
ローレヘルはトランジスタＴ　４１１　］”　５１、Ｔ
”　４２　＋　１’　５２・・・のオンＪＪＩｉ抗の比
で決定され’ｉ＋ｒ２ 化し、ｒｌはトランジスタＴ４１１　　”Ｉ゛４２　・
・・のオンＪｌｋ抗値 ｒ２はトランジスタ’Ｉ”６１．　’Ｉ”５２　・・・
のオン低抗値 Ｖｒ、ｓは接地ライン（２）の電圧 となる残）イ１７１Ｉ圧Ｖ′が発生している。ごごでＶ
′の値を小さくするには、ｒｌ、ｒ２の比を大きくすれ
ばよいが、これはトランジスタ’Ｔ’　４１１　Ｔ−１
２・・のチップ面積を］−ランシスタ’Ｉ’　５１＋　
Ｔ　５２・・・よりかなり大きくするごとになり、望ま
しいことではない。−刃出力信号でＭＯＳＩ−ランジス
クを駆動する場合には、上述のように残留電圧Ｖ′があ
ると、しきい値等の問題で制約か多く加わることになる
。さらに信号のグイナミソクレンジが残留電圧Ｖ′分少
なくなるなどの問題があった。

発明の目的 本発明はこのような点にがんかめ、簡単な構成で従来の
欠点を−・掃でき、特に出力ラインの出力パルス以外の
不要な電位変動を除去できるようにしたものである。

発明の概要 本発明は、人力信号がソースホロアに供給され、このソ
ースボロアのゲートソース間にブートストラップ用の容
量成分が持たせられ、−ト記ソースポロアからの信号が
、第１のトランスミソションゲ−１−を通じ゛ζ次段に
供給され、１記ソースホロア及び第１のトランスミッシ
ョンゲート 路が順次接続され、上記ソースボロア及び第１のトラン
スミッションケートが各段ごとに交υ，に異なる位相で
駆動されるごとにより、上記入力信号が各段ごとに順次
伝送されると共に、上記ソースボロアと共通にゲートの
接続された第２のトランスミソションゲ−１−が設ｋＪ
られ、上記ソースボロアからのイ自号・をごの第２のト
ランスミッションケー］・を通じて取り出すようにした
信号伝送回路であっＣ、出力ラインに不要な電位変動が
生しないものである。

実施例 第３図に才ｉいて、入力端子（１）がｌ・ランスミ・ノ
ションゲートを構成するエンハンスメント型のＭＯＳト
ランジスタＭ１を通じ゛ζソースホロア構成にされたエ
ンハンスメント型のＭＯＳ）ランジスタＭ２１のゲート
に接続される。

ここでＭＯＳｔ−ランジスタは次のように構成される。

第４図においζ、Ｐ形の−り゛ブストレート（１１）の
上に、Ｎ＋のソースｔｔ１＠（１２）及びドレイン領域
（１３）が形成される。そしてソース領域（１２）とト
ルイン領域（１３）の間の素子の表面にＳｉ０２層が設
けられ、その上にデーｌ−電極（１５）が被着形成され
る。

従ってこのようなＭＯＳＩ−ランジスタにおい”ζ、リ
ーート電極（１５）とソース領域（１２）とが対向する
部分（１６）におい′ζコンデンサが形成され、容量を
持つ。またゲート電位が高くなるとソース領域（１２）
　とドレイン領域（１３）との間にチャンネル（１７）
が形成され、このときデー１−電極（１５）とチャンネ
ル（Ｉ７）との間においてもコンデンサが形成される。

そしてこのコンデンサによー，で、第３図の回路におい
′ζトランジスタＭ２１のゲートソース間にブー；・ス
トラップ用の容量成分が構成される。

さらに第３図におい°ζ、トランジスタＭ　２１　（２
）　１し・インがトランスミッションケ−１・を構成す
るエンハンスメント型のＭＯＳ）ランジスタＭ４１のケ
ートに接続される。さらにトランジスタＭ２１のソース
がトランジスタＭ４１のドレインソース間を通じ゛Ｃエ
ンハンスメント型のＭＯＳＩ−ランジスタＭ５１のゲー
トに接続される。このｌ−ランジスタＭ　ｆｉｌのゲー
トソース間にシートス］・う・ノブ用の容５成分が構成
される。またトランジスタＭ５ｓのＩ′し・インが１、
ランスミ、、ジョンゲートを構成するコーンハンスメン
ト型のＭＯＳ　ｌ−ランジスタＭｖｔのケートに接糸光
される。ざらにトランジスタＭ５１のソースがトランジ
スタＭｖ五のドレインソース間を通して次段の回路に接
続される。

さらにトランジスタＭ２１１　Ｍ５１とゲートが共通に
接続された１−ランスミソションケ−１−を構成するエ
ンハンスメント型のＭＯＳＩ−ランジスタＭ３１。

ＭＧＩが設りられ、このトランジスタＭ３１，　ＭＧＩ
がトランジスタＭｚｔ＋　ＭＧＬのソースに接続され、
このトランジスタＭ３ＬＩ　ＭＧＬを通じて出力信号が
取り出される。

ごのトランジスタＭ２１へ・Ｍｔｉの回路が順次繰りｉ
反し千ｎ続される。

さらにり−ニトソク（＋ｉ子（４）がトランジスタＭｔ
のゲート及びトランジスタＭ！１．，　ＭＢ２，・・・
のＩＬノ・インに接続され、り１」・７り端子（５）が
トランジスタＭ２ｔ，　　Ｍ２２・　・　・のドレイン
に接続される。

この回路において、トランジスタＭ２１．　Ｍｓｔ・・
・のゲートの電位がしきい値■ｔｌはり低い場合と、ｔ
ｊＩい場合とでこの点に付随する容量が異なる。

すなわち例えばトランジスタＭ　２１　”　Ｍ　４１の
回路の容量は、電位がＶＬｈより低い場合には、第５図
Ａのようになり、高い場合にはＢのようになる。ここで
Ｃｏ、Ｃｏ’はケートドレイン、チー１−ソース間容量
、ＣｇはＭＯ３Ｉ−ランジスクの酸化膜容量、にＳ１　
＋　Ｃ３２は配線等のストレー容＠、Ｃ，は負荷容量で
ある。そして電位がｖｔｈより高い場合には、１−ラン
ジスタＭ　２１　、　Ｍ　３１は充分にオンし、トラン
ジスタＭ２１のゲートソース間には、４（Ｃｏ４−ｉＣ
ｇ）のブートストラップ用の容量成分が構成される。

さらに以１・にタイムチャー１・を乃くず。クロック端
子＋４）、　＋５）、入力端子（１１にはそれぞれ第６
図へ。

Ｂ、Ｃにポずような信号φ１．φ２．φＩＩＪが供給さ
れる。ごこで信号φ１．φ２．φＩＮのハイレベルを■
Ｈ、ローレベルをＶＬとする。また信号φ１．φ２のパ
ルスを図示のよ・）に（１１）　、　　（１２）・・・
、　　（２１Ｊ　、　　（２２）　　・・・とする。ま
たＭＯＳトランジスタのしきい値を全てＶＬＩ＋とする
。

これによっζまず信号φＩＮは信号φ１のパルス〔１２
〕にてトランジスタＭｉを伝送され、トランジスタＭ２
１のゲート■の電圧Ｖ＋　　（第６図Ｄ）は、■□−ｖ
　、、　−ｖ　ｔｈ　　　　　　　　　・・・・・・（
１）になる。

次にトランジスタＭ２１のソース■の電圧■２（第６１
ジシｌ　Ｌ’、　）は、初め Ｖｌ　−−−Ｖ２　＝　Ｖ　ＨＶ　Ｌ　＞Ｖ　ｔｂ　　
　−・＝（２１であるから、トランジスタＭ２１はオン
しＶ　２−　Ｖ　Ｌ　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（３）となる。そして信呼φ２のパルス〔２２〕が
来ると電圧■１はトランジスタＭ２１の容量成分による
ブートストランプ 但し、ｃＲはブートストラップ ＣｓはトランジスタＭ２１のゲート のストレー容量 となり、このとき Ｖ　ＩＶ　ｔｌ＋≧■Ｈ　　　　　　　　・・・・・・
（５）ならば ｖ２＝ｖ，、　　　　　　　　　　　・・・・・・（６
）トナリ、トランジスタＭ２１のソース■にパルス〔２
２〕が１友き出される。

そしてこのときトランジスタＭ３１は電圧Ｖ１によって
オンされており、出力点（勢の電圧Ｖ３　　（第６図Ｆ
）は、 Ｖ３−−−Ｖ□　　　　　　　　　−　　・・・・・・
（７）になり、上述のパルスが出力される。

さらに信号φ２に同期してトランジスタＭ４１がオくと
なり、電圧■２がトランジスタＭ５１のゲート■にも蓄
積される。そしてこのケート■の電圧Ｖ４　　（第６図
Ｇ）が Ｖ４　＝　Ｖ　Ｈ　　Ｖ　ｔｈ　　　　　　　　　・・
・・・・（５（）になるごとによってトランジスタＭ６
１がオンし、トランジスタＭ２１と同様の動作でトラン
ジスタＭ　５１のソース■にパルス〔１３〕が抜き出さ
れ（第６図１（）、同時にトランジスタＭ６ｔがオンし
て出力点■にパルスが出力される（第６図Ｉ）。

以十同様にしてトランジスタＭ３２，　Ｍｇ２　、”の
出力点■，ｑユ・・・に信号φ□，φ２の各パルス（２
３）　、　　（１４）　　・・・が出力される（第６図
り。

０・・・）。

従っＣごの回１？δにおいて、人力信１号φ１Ｎがトｌ
ロ次伝送され、トランジスタＭ２１．　Ｍ５１，　Ｍ２
，、　Ｍｒ．２・・・のソースにｈ］〔１次パルスが取
り出され、このパルスがトランジスタＭ３１．　Ｍ６１
１　Ｍ３２，　Ｍｇ２・・・を通じ゛Ｃ出力される。そ
しＣごのパルスにて例えば水平走査線を順次駆動するこ
とができる。

さらに第６図に，Ｉｊいて、電圧Ｖ＋　、Ｖ４　、Ｖｖ
・・・の電圧の」二ＷＶＡは、トランジスタＭ２１。

Ｍ５１・・・の容量成分によるフートストラソゾ９）ノ
果によるものであり、 である。まノ、；電１．ＥＶ２，Ｖ５　＋　　Ｖｅ　　
・・・の電圧の隆下■８及び電圧Ｖ３　、Ｖ６，Ｖｓ　
　・・・の電圧の降−）　Ｖ　Ｃ　＆；Ｉ，重圧Ｖ１，
Ｖ４，Ｖ？　　・・・がＶ　ＨＶ　ｔｒｉから■Ｌに変
化するときに、この電（；：ｆがトランジスタＭ２１１
　Ｍ３１．１　Ｍ５＋・Ｍ　６１＋　Ｍ　２２・Ｍ３２
・・・の容晴成分をｉｊ’ｏＩして現れるものであり、
それぞれ となるが、ここで負荷としてＣＣＤ撮像素イあるいは液
晶ディスプレイ等の容量性の負荷を用いた場合には （、Ｌ）ｃｏ　　　　　　　　　　　　””・・０２）
であるので、−上述のＶｃはほとんど無視でき／、）値
となる。

さらに電圧Ｖ２　＋　　Ｖ４　＋　　Ｖｓ　、ＶＴ　、
Ｖρ　・・・の電圧の１−昇ＶＩ、は、信号φ１．φ２
がトランジスタＭ１．Ｍ４１．Ｍ？１・・・の容重成分
をｉ）［Ｌ；て混入されるものである。

そし”ζこの回路におい°Ｃ１１−ランジスタＭ３１゜
Ｍｅｔ・・・ば出力パルスの期間はオンされ、他の期間
はオフされるので、」−述の債吋φ１．φ２の混入によ
る電圧Ｖ　ｌ）が出力点■、■・・・に現れるのを防止
すると共に、１−ランジスクＭ５１．　Ｍ２２・・・の
ケート■、■・・・に蓄積された電ｉ’＋’＋ｆが、ト
ランジスタＭ、目、Ｍ？１・・・がオンのとき出力点■
、■・・・に流出するのを抑圧する。

こうして入力信号φＩＮの伝送が１Ｊわれるわりである
が、この回路によれば上述した従来の欠点を−（吊する
、二と力くできる。

ずなわら、上述の回路において、信号を伝送し次の信号
をＩＭるまでの１段の構成が例えばｌ・ランジスクＭ２
１．　Ｍ３１．　Ｍｎ２．　Ｍｅｔの４素子のめである
。従っこ回ＩＩ′８規模が小さく、ｔＣ化した場合のチ
ップ而ｆすＪも小さくなる。

また出力信号がりし１ツク信呼φ］、φ２のパルスを抽
出する形で形成されるので、上述のよ・）にクロック（
Ｉ′ｌＴ号φ１．φ２のパルスを短くするごとにより容
易に出力信号のオーパーラ・ノブを（１１％　＜、すこ
とができる。

さらに従来の回路のように貫通電流が流れることがない
のご、消費電力が極め°（小さくなる。

市た各トランジスタが直線領域で駆動されているので、
容易に＋ｌＪｉ速ｙ（駆動を行・）ごとができ、それに
よって消費電力が大きくなるごともない。

さらにり１」ツク信号φｌ、φ２のそれぞれによって出
力信号が得られるので、り１１ツク信号の周波数を従来
の％にすることができ、これに、ＬっＣも消費電力が小
さくなる。

また例えはエンハンスメント型の素イのめで回路を形成
できるので、ＩＣ化した場合にブしＩセスが少なくてず
の、容易かつ安価に回路を形成できる。

さらにこの回路において残留電圧ＶＢは、極めて小さく
略零になる。従ってしきい値等の制約かなくなり、タイ
ナミソクレンジ４）Ｊ（ｓ人限利用′４るごとができる
。

そしてさらに、トランジスタＭ　３＋　、　Ｍ　６１・
・・が設けられたことにより、信号φ【、φ２の混入に
よる影響が遮Ｉｔｌｉされると共に、次段の電（ｉ■の
帰還による前段出力ラインへの漏洩が抑圧され、出力ラ
インの不要な電位変動が除去される。

また！ｆＳＶ図は本発明の他の例を示す。し１において
トランジスタＭ２２．　Ｍ５２のソースがエンハンスメ
ント型のＭＯ３Ｉ−ランジスクＭｅ＋＋　Ｍｅｔのゲー
トに接続される。このトランジスタＭ　８１　、　Ｍ　
ｇ五のソースドレインがそれぞれ２つ前のトランジスタ
Ｍ３１．　Ｍ４Ｘｓ　Ｍｓｌ、　　ＭｔｔＯ）ｌ妾続中
Ｊｊ人と接地ライン（２）との間に接続される。ごの回
ＷＲにおいてトランジスタＭ８１１　Ｍ９１が次１没の
出力によってオンされることにより、ブートスｌ−ラッ
プのボッ１エンドにｆ！４Ｉ＊、された電荷がトランジ
スタＭ　ａｌ　、　Ｍ　９ｓ・・を涌じて接地ライン（
２）に吸収される。

従ってこの回路において、ボッ１エンドの電ｆ！：１が
略０にされ、この電荷によっζ４トじる第〔５図の電圧
■ｃが■））０にされる。これによって出力ラインの電
位はさらに安定する。

さらにＭｏｓ＋・ランジスタだげごはブー１スＩ・ラッ
プ用の容ｆ′ｎ成分が足りない場合に、トランジスタの
ソースケ−Ｉ・間にコンデンサを設り゛（もよい。なお
その場合のｍｌタンンサは、第８１；Ｊ、Ｉにボすよう
にＭｏ５ｔ−ランジスタＭａ、Ｍｂ・・・のゲートとソ
ース１ルインとの間の容贋を用いて１）よい。またこの
場合のＭｏ３ｔ・ランジスタＭ　ａ　。

Ｍｂ・・・はエンハンスメント型でもディプし・ソショ
ン型でもよい。

発明の効果 本発明によれは、出力ラインの出力パルス以り１の不要
な電位変動を除去することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回１／３の接続図、第２図はその説明の
ための波形図、第３図は本発明の一例の接続図、第４図
〜第６図はその説明のだめの図、第７図、第８図はそれ
ぞれ他の例の接続図である。 （１）ば入力端子、（２）は接地ライン、（４１，（５
１はり１」ツク端子、ＭはＭＯＳトランジスタである。 パ−゛、：入 、、、、：、、、ｃ；） 第１図 第４図 第２図 Ｂψ２ “　ニー ｖ４ 【１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 人力信号がソースポロアに供給され、このソースボロア
   のゲートソース間にブートストラップ川の容９成匁が１
   、−た・Ｕられ、［−記ソースボ１．ｌアからのイｄ号
   が、第１のトランスミッションゲートを通じて次段に供
   給され、」二記ソースボロア及び第１のトランスミソシ
   コンゲートからなる回路が順次接続され、上記ソースホ
   ロア及Ｏ・第１のトランスミッションゲートが各段ごと
   に交互に異なる位相で駆動されることにより、上記人力
   信号が各段ごとに順次伝送されると共に、上記ソースボ
   ロアと共通にケートの接続された第２の１−ランスミッ
   ションゲートが設りられ、上記ソースポロアからの信号
   をこの第２のトランスミソシコンケートを通じて取り出
   すようにした信号伝送回路。