JPS6233677B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6233677B2 JPS6233677B2 JP56127119A JP12711981A JPS6233677B2 JP S6233677 B2 JPS6233677 B2 JP S6233677B2 JP 56127119 A JP56127119 A JP 56127119A JP 12711981 A JP12711981 A JP 12711981A JP S6233677 B2 JPS6233677 B2 JP S6233677B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- voltage
- becomes
- waveform
- circuit
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/18—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using capacitors as main elements of the stages
- G11C19/182—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using capacitors as main elements of the stages in combination with semiconductor elements, e.g. bipolar transistors, diodes
- G11C19/184—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using capacitors as main elements of the stages in combination with semiconductor elements, e.g. bipolar transistors, diodes with field-effect transistors, e.g. MOS-FET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Shift Register Type Memory (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高速で動作しかつ駆動能力の大きい
走査回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a scanning circuit that operates at high speed and has large driving capability.
走査回路又はそのためのシフトレジスタ(以下
シフトレジスタ)は、集積回路の中で非常に多方
面にわたつて使用されており、極めて重要なもの
である。高速動作が行なえるものとして、N.コ
イケ著“MOS アリア センサー:パート1
デザイン コンシダレーシヨン アンド パフオ
ーマンス オブ アン n―p―n ストラクチ
ヤーズ 484×384 エレメンツ カラー MOS
イメージヤー”,アイトリプルイー トランザ
クシヨン オン エレクトロン デバイス ED
―27巻8号 1676頁〜1681頁 1980年8月(N.
Koike et al.“MOS Area Sensor:Part1
Design Consideration and Performance of an
n―p―n Structures 484×384 Elements
Color MOS Imager”,IEEE Trans.Electron
Devices,Vol.ED―27,No.8,pp.1676〜1681,
Aug.1980に提案されたシフトレジスタがある。 Scanning circuits, or shift registers therefor (hereinafter referred to as shift registers), are used in a wide variety of applications in integrated circuits and are extremely important. As a device that can perform high-speed operation, N. Koike's “MOS Aria Sensor: Part 1
Design Consideration and Performance of an npn Structures 484×384 Elements Color MOS
Imager”, iTriple E Transaction on Electron Device ED
-Vol. 27, No. 8, pp. 1676-1681, August 1980 (N.
Koike et al. “MOS Area Sensor: Part 1
Design Consideration and Performance of an
n-p-n Structures 484×384 Elements
Color MOS Imager”, IEEE Trans.Electron
Devices, Vol.ED―27, No.8, pp.1676-1681,
There is a shift register proposed in Aug.1980.
第1図にその回路構成とタイムチヤートを示
す。このシフトレジスタは、φ1,φ2という2
相クロツクとTr1〜Tr8の8個の絶縁ゲートトラ
ンジスタ(MOSトランジスタ)により1ビツト
が構成されている。またブートストラツプキヤパ
シタCBを入れることにより、閾値電圧の降下分
を補償している。CNは浮遊容量である。入力パ
ルスPSとクロツクパルスφ1が同時に入るとR1
の電位が高いレベルに維持され、R2の電位は低
いレベルに保たれる。このとき容量CB1は、充電
されることになる。次に、クロツクパルスφ2が
入ると、Tr3を通つてR2が高いレベルに移行す
る。このときTr4はOFF状態である。R2はレベル
が上がつた量に応じてCB1の電位が押し上げら
れ、Tr3のゲート電位が上がることになり、R2の
電位のTr3の閾値電圧による降下分を補償するこ
とができる。同様な動作によりTr7を通つてクロ
ツクパルスφ1がO1にPo1パルスとして出力され
る。またCB1,CB2に蓄えられた電荷は、フイー
ドバツク線によりTr2,Tr6をON状態にすること
によつて夫々放電される。この様に入力パルスP
Sに対して1ビツト遅れたパルスPo1を取り出すこ
とができる。このシフトレジスタは高速で動作し
かつ直列につながれたMOSトランジスタが同時
に導通することがないため、消費電力が極めて小
さいという長所を有している。さらにシフトして
行くパルス間に重なりがないという特徴をもつて
いる。 Figure 1 shows its circuit configuration and time chart. This shift register has two registers called φ 1 and φ 2 .
One bit is composed of a phase clock and eight insulated gate transistors (MOS transistors) Tr1 to Tr8 . Furthermore, by inserting a bootstrap capacitor C B , the drop in threshold voltage is compensated for. C N is stray capacitance. When input pulse P S and clock pulse φ 1 enter at the same time, R 1
The potential of R 2 is kept at a high level and the potential of R 2 is kept at a low level. At this time, the capacitor C B1 will be charged. Next, when clock pulse φ 2 is applied, R 2 goes to a high level through Tr 3 . At this time, Tr 4 is in the OFF state. The potential of C B1 is pushed up according to the amount that the level of R 2 rises, and the gate potential of Tr 3 increases, which can compensate for the drop in the potential of R 2 due to the threshold voltage of Tr 3 . . Through a similar operation, the clock pulse φ1 is outputted to O1 as a Po1 pulse through Tr7 . Further, the charges stored in C B1 and C B2 are discharged by turning on Tr 2 and Tr 6 through the feedback line, respectively. Input pulse P
Pulse Po 1 delayed by 1 bit with respect to S can be extracted. This shift register operates at high speed and has the advantage of extremely low power consumption because the MOS transistors connected in series do not become conductive at the same time. Furthermore, it has the characteristic that there is no overlap between the pulses that are shifted.
第1図の回路構成は、上記の特徴を持つていて
優れた特性を示すが、回路内に1ビツト後の回路
からのフイードバツク線を有していることから、
浮遊容量CNが大きくなり易いこと、最終段の処
理が難しいことなどの欠点を併せもつている。こ
うした欠点を克服するものとして、第2図の回路
構成のシフトレジスタが提案されている(特開昭
52−95961号「固体走査回路」)。このシフトレジ
スタは、クロツクパルスφ1,φ2、電源VDDに
より動作することは第1図の場合と同様である。
1ビツト10個のMOSトランジスタ(Tr9,……,
Tr18)で構成され、ブートストラツプキヤパシタ
CB5,CB6が設けられている。Tr11,Tr16のゲー
トは電源VDDに接続されているから、常時ON状
態にある。即ち、Tr10,Tr11及びTr15,Tr16等の
ペアはE/D構成のインバータになつている。
Tr13,Tr18はON状態にあるとき、O1,O2の電位
は低いレベルになつている。MOSトランジスタ
の閾値を簡単のためすべてVthとする。クロツク
φ2とスタートパルスPSが同時に入ると、Tr19
がON状態になることによつて、PSのパルス電圧
がVDDであればD1は(VDD−Vth)になり、
Tr10,Tr12はON状態、Tr13はOFF状態になり、
ブートストラツプキヤパシタCB5は、(VDD−Vt
h)に充電される。この状態で、クロツクφ1が
入ると、ブートストラツプキヤパシタCB5の働き
で、O1にはクロツクパルスφ1がそのまま現れ
る。つまりφ1,φ2のパルス電圧がVDDであれ
ば,O1にはVDDのパルス電圧を持つたパルスが
現れる。同様な動作の繰り返しで、パルスがシフ
トして行くのである。その動作波形を第2図bに
示す。第2図のシフトレジスタは、D1が充電状
態すなわちD1を高いレベルにするとき、Tr10,
Tr11が両方導通するため電源から電流が流れる。
そのため、第1図の回路構成にくらべて消費電力
はやや大きくなる。しかし、第1図のものと同
様、(1)段数が増しても消費電力が増加しない、(2)
シフトするパルスに重なりを持たないようにでき
る、(3)高速動作が行なえる、等の特徴を有してい
る。 The circuit configuration shown in FIG. 1 has the above features and exhibits excellent characteristics, but since the circuit has a feedback line from the circuit one bit later,
It also has disadvantages such as the stray capacitance C N tends to increase and the final stage processing is difficult. To overcome these drawbacks, a shift register with the circuit configuration shown in Figure 2 has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Publication No.
No. 52-95961 "Solid State Scanning Circuits"). This shift register is operated by clock pulses φ 1 and φ 2 and power supply V DD as in the case of FIG. 1.
1 bit 10 MOS transistors (Tr 9 ,...,
Tr 18 ), and bootstrap capacitors C B5 and C B6 are provided. Since the gates of Tr 11 and Tr 16 are connected to the power supply V DD , they are always in an ON state. That is, the pairs of Tr 10 , Tr 11 and Tr 15 , Tr 16 etc. are inverters having an E/D configuration.
When Tr 13 and Tr 18 are in the ON state, the potentials of O 1 and O 2 are at a low level. The threshold values of all MOS transistors are assumed to be V th for simplicity. When clock φ2 and start pulse P S are input at the same time, Tr 19
becomes ON state, and if the pulse voltage of P S is V DD , D 1 becomes (V DD - V th ),
Tr 10 and Tr 12 are in the ON state, Tr 13 is in the OFF state,
The bootstrap capacitor C B5 is (V DD −V t
h ) is charged. In this state, when the clock φ1 is applied, the clock pulse φ1 appears as it is at O1 due to the action of the bootstrap capacitor C B5 . That is, if the pulse voltages of φ 1 and φ 2 are V DD , a pulse with a pulse voltage of V DD appears at O 1 . By repeating similar operations, the pulses shift. The operating waveforms are shown in FIG. 2b. In the shift register of FIG. 2, when D 1 is in a charging state, that is, when D 1 is at a high level, Tr 10 ,
Since both Tr 11 are conductive, current flows from the power supply.
Therefore, power consumption is slightly larger than that of the circuit configuration shown in FIG. However, like the one in Figure 1, (1) power consumption does not increase even if the number of stages increases; (2)
It has the following characteristics: (3) high-speed operation can be performed; the shifting pulses can be made to have no overlap; and (3) high-speed operation can be performed.
しかし、いずれも出力パルスがクロツクパルス
そのものであることから、外部に負荷を多数接続
した場合には、クロツクパルス自体の駆動能力を
大きくしなければならなくなる。さらに、クロツ
クパルスを外部に供給するMOSトランジスタ、
第1図であれば、Tr3,Tr7、第2図であれば
Tr12,Tr17の駆動能力を大きくしなければなら
ず、大きな面積のMOSトランジスタにしなけれ
ばならないという欠点を有する。 However, in both cases, the output pulse is the clock pulse itself, so if a large number of external loads are connected, the driving capability of the clock pulse itself must be increased. Furthermore, a MOS transistor that supplies clock pulses externally,
In Figure 1, Tr 3 and Tr 7; in Figure 2, Tr 3 and Tr 7
This has the drawback that the driving capacity of Tr 12 and Tr 17 must be increased, and MOS transistors must have a large area.
本発明の目的は、叙上の欠点を除去し、長所は
そのまま生かして、外部に供給するパルスを電源
から供給すべくなしたシフトレジスタを提供する
ことである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a shift register in which pulses to be supplied externally are supplied from a power supply, while eliminating the above-mentioned drawbacks and making full use of the advantages.
以下図面を参照しながら本発明の実施例を説明
する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第3図aに本発明の1実施例のシフトレジスタ
の回路構成を示す。 FIG. 3a shows a circuit configuration of a shift register according to an embodiment of the present invention.
このシフトレジスタは、Tr1〜Tr8,Tr101,
Tr102の10個のMOSトランジスタとブートストラ
ツプキヤパシタCB1,CB2により1ビツトが構成
されている。R1〜R7は各点での電位を表し、S
はスタートパルスの入力端子、Oはこのシフトレ
ジスタの1段の出力端子を表している。 This shift register consists of Tr 1 to Tr 8 , Tr 101 ,
One bit is constituted by 10 MOS transistors of Tr 102 and bootstrap capacitors C B1 and C B2 . R 1 to R 7 represent the potential at each point, and S
denotes the input terminal of the start pulse, and O denotes the output terminal of one stage of this shift register.
このシフトレジスタの動作を第3図a及びbを
参照しながら簡単に述べる。 The operation of this shift register will be briefly described with reference to FIGS. 3a and 3b.
第3図bは、このシフトレジスタの動作波形を
模式的に示している。はじめスタートパルスPS
が低いレベルにあるときは、各部の電位R1〜R7
は低いレベルにある。スタートパルスφSがクロ
ツクパルスφ1と同時に高いレベルになると、C
B1は電源電圧VDDによつて充電されR1は高いレベ
ルになる。ここで簡単の為、クロツクパルスφ
1,φ2及びスタートパルスPSのパルス電圧を
VDD、全てのMOSトランジスタの閾値をVthとす
る。この時Tr2はR5が低いレベルにあるのでOFF
状態、Tr4はφ1によつてON状態となつてい
る。従つてR1の電位は(VDD−Vth)でR2は低い
レベルに保たれる。クロツクパルスφ1とスター
トパルスPSが低いレベルになつた後、クロツク
パルスφ2が高いレベルになるとR2はTr3を通つ
て高いレベルになる。この時Tr4はOFF状態にな
つている。R2の電位が上がつた量に応じてブー
トストラツプキヤパシタCB1の働きによつてR1の
電位もさらに持ち上がり、R2の電位のTr3の閾値
電圧による降下分を補償することができる。従つ
てR2は高いレベルになる。 FIG. 3b schematically shows the operating waveforms of this shift register. Initial start pulse P S
When is at a low level, the potential of each part R 1 ~ R 7
is at a low level. When the start pulse φ S becomes high level at the same time as the clock pulse φ 1 , C
B1 is charged by the power supply voltage V DD and R 1 goes to a high level. Here, for simplicity, the clock pulse φ
1 , φ 2 and the start pulse P S are V DD , and the threshold values of all MOS transistors are V th . At this time, Tr 2 is turned OFF because R 5 is at a low level.
state, Tr 4 is in the ON state due to φ 1 . Therefore, the potential of R 1 is (V DD -V th ) and R 2 is kept at a low level. After clock pulse φ1 and start pulse P S go low, clock pulse φ2 goes high, causing R2 to go high through Tr3 . At this time, Tr 4 is in the OFF state. In accordance with the amount that the potential of R 2 rises, the potential of R 1 also rises further due to the action of the bootstrap capacitor C B1 , making it possible to compensate for the drop in the potential of R 2 due to the threshold voltage of Tr 3 . . Therefore R 2 will be at a high level.
R7が低いレベルにあるのでTr6はOFF状態にな
つているので、R2が高いレベルになるとTr5を通
つてR3は(VDD−Vth)になる。この時Tr8はφ
2によつてON状態にあり、R4は低いレベルにな
つている。φ2が低いレベルになり、再びφ1が
高いレベルになると、R4はTr7を通つて高いレベ
ルになる。この時Tr8はOFF状態になつている。
ブートストラツプキヤパシタCB2の働きによつて
R4の電位のTr7の閾値電圧による降下分が補償さ
れるのは前と同様である。この時Tr4がON状態
になることによつてR2の電位は再び低いレベル
になり、後述するようにR5の電位も高いレベル
になるのでR1の電位も低いレベルになる。 Since Tr 6 is in the OFF state since R 7 is at a low level, when R 2 becomes a high level, R 3 becomes (V DD - V th ) through Tr 5 . At this time, Tr 8 is φ
2 , it is in the ON state, and R 4 is at a low level. When φ 2 goes to a low level and φ 1 goes to a high level again, R 4 goes to a high level through Tr 7 . At this time, Tr 8 is in the OFF state.
By the function of bootstrap capacitor C B2
As before, the drop in the potential of R 4 due to the threshold voltage of Tr 7 is compensated for. At this time, as Tr 4 is turned on, the potential of R 2 becomes a low level again, and as will be described later, the potential of R 5 also becomes a high level, so that the potential of R 1 also becomes a low level.
R4がφ1と同時に高いレベルになるときの動
作はスタートパルスφSがφ1と同時に高いレベ
ルになるときのシフトレジスタの動作と同じであ
る。従つてR5はR4と同時に高いレベルになり、
R7はR4から半ビツト遅れて高いレベルになる。
こ時Tr6はON状態となり、R3の電位は低いレベ
ルになる。 The operation when R4 goes high at the same time as φ1 is the same as the operation of the shift register when the start pulse φS goes high at the same time as φ1 . Therefore, R 5 will be at a high level at the same time as R 4 ,
R7 reaches a high level half a bit behind R4 .
At this time, Tr 6 is turned on, and the potential of R 3 becomes a low level.
R4が高いレベルになると、Tr102は他のエンハ
ンスメントモードMOSトランジスタとは導電型
の異なるデイプレシヨンモードMOSトランジス
タとすると、Tr101がON状態になりTr102はOFF
状態となり、O1の電位は(VDD−Vth)となる。 When R4 reaches a high level, assuming that Tr 102 is a depletion mode MOS transistor that has a different conductivity type from other enhancement mode MOS transistors, Tr 101 turns ON and Tr 102 turns OFF.
state, and the potential of O 1 becomes (V DD −V th ).
φ1が低いレベルになつた後、φ2が高いレベ
ルになると、Tr8がON状態となつてR4は低いレ
ベルになる。 When φ 2 becomes a high level after φ 1 becomes a low level, Tr 8 becomes ON and R 4 becomes a low level.
R4は低いレベルになると先程とは逆にTr101が
OFF状態となり、Tr102がON状態となることで
O1の電位は再び低いレベルになる。この様に入
力パルスPSに対して1ビツト遅れたパルスPo1を
出力する。 When R 4 reaches a low level, Tr 101 becomes
It becomes OFF state and Tr 102 becomes ON state.
The potential of O 1 is again at a low level. In this way, the pulse Po 1 delayed by 1 bit with respect to the input pulse P S is output.
Tr102は、外部回路の側に一度高いレベルにな
つた状態を低いレベルに戻す機能が含まれていれ
ば、必ずしも必要はない。Tr102は、第3図では
MOSトランジスタとして表示したが、接合型電
界効果トランジスタあるいは静電誘導トランジス
タでもよい。このシフトレジスタでは、高速、低
消費電力、シフトしていくパルスに重なりがな
い。さらに、電源から出力パルスを得るので大き
な駆動能力をもつ。 Tr 102 is not necessarily necessary as long as the external circuit includes a function of returning the level to a low level once it has reached a high level. Tr 102 is shown in Figure 3.
Although shown as a MOS transistor, it may also be a junction field effect transistor or a static induction transistor. This shift register has high speed, low power consumption, and no overlapping of shifting pulses. Furthermore, since the output pulse is obtained from the power supply, it has a large driving capacity.
Tr101,Tr102に相当するトランジスタをR2に接
続すれば、1/2ビツト遅れのシフトレジスタにな
る。出力パルスは、クロツクの半周期ずつ遅れる
わけであるが、外部回路に対しては、これで何等
さしつかえない。 If transistors corresponding to Tr 101 and Tr 102 are connected to R 2 , a shift register with a 1/2 bit delay will be created. The output pulse is delayed by half a clock cycle, but this does not pose any problem to the external circuit.
第4図にその回路構成を示す。第4図に示した
シフトレジスタでは、低消費電力で、高速かつ高
集積度のものが得られ、大きな駆動能力をもたせ
ることができる。1ビツトはTr1〜Tr4,Tr111,
Tr112の6個のトランジスタで構成される。第3
図のTr101、第4図のTr111は、パルスをシフトさ
せる部分とは全く関係なく、別に設計することが
できる。 FIG. 4 shows the circuit configuration. The shift register shown in FIG. 4 has low power consumption, high speed, and high integration, and can have a large driving capacity. 1 bit is Tr 1 to Tr 4 , Tr 111 ,
It consists of 6 transistors of Tr 112 . Third
Tr 101 in the figure and Tr 111 in FIG. 4 are completely independent of the part that shifts the pulse and can be designed separately.
即ち、大きな駆動能力を持たせたい場合には、
外部回路にパルスを供給するトランジスタ
Tr101,Tr111を変換コンダクタンスの大きい、即
ち面積の大きいトランジスタにすればよい。パル
スのシフトを行なうトランジスタTr1〜Tr4と外
部回路を駆動するトランジスタTr101,Tr111は、
殆んど独立に設計することができる。即ち、
Tr101,Tr111は外部回路の駆動能力に合せて設計
すればよいし、Tr1〜Tr4はパルスシフトを最も
所望の状態で行なえるようにすればよい。
Tr102,Tr112は、他のエンハンスメントモード
MOSトランジスタとは、導電型の異なるデイプ
レシヨンモードMOSトランジスタである。第4
図aのシフトレジスタの動作波形を第4図bに示
す。 In other words, if you want to have a large driving capacity,
Transistor that supplies pulses to external circuits
Tr 101 and Tr 111 may be transistors with large conversion conductance, that is, large area. The transistors Tr 1 to Tr 4 that shift pulses and the transistors Tr 101 and Tr 111 that drive the external circuit are as follows:
They can be designed almost independently. That is,
Tr 101 and Tr 111 may be designed according to the driving capacity of the external circuit, and Tr 1 to Tr 4 may be designed so that pulse shifting can be performed in the most desired state.
Tr 102 , Tr 112 are other enhancement modes
MOS transistors are depletion mode MOS transistors with different conductivity types. Fourth
FIG. 4b shows operating waveforms of the shift register in FIG. 4a.
第3図、第4図のようなフイードバツク線を持
たず、より高速な動作が行なえる本発明の実施例
の1つであるシフトレジスタを第5図に示す。第
2図の回路構成に、あらたにTr121,Tr122,
Tr123,Tr124が接続されている。Tr122のゲート
はクロツクφ2に接続され、クロツクパルスφ2
がはいるたびにON状態になつて、O1を接地す
る。Tr121のゲートは、S1に接続されている。
Tr121の一端は電源に接続され、他端はTr122の一
端と接続されて、この点が出力端子となり、外部
回路駆動用の出力線に接続され、Tr122の他の一
端は接地されている。動作波形を第5図bに示
す。クロツクφ1,φ2毎にパルスはシフトす
る。第5図の回路では、全部のトランジスタは、
同一導電型のエンハンスメントMOSトランジス
タである。スタートパルスPSがクロツクパルス
φ2と同時に入るとTr9がON状態になることに
より、スタートパルスPSにより、ブートストラ
ツプキヤパシタCBは高レベルに充電され、D1は
高いレベルになり、それまでOFF状態にあつた
Tr10,Tr12はON状態になり、Tr13はOFF状態に
なる。簡単の為に全部のトランジスタの閾値電圧
をVthとする。スタートパルスPSが電源と同じ
パルス電圧VDDだとすると、CBは(VDD−Vt
h)に電圧に充電され、D1も同じ電圧となる。
D1が高いレベルにあるとき、クロツクφ1が入
ると、CBの働きでD1の電圧はさらに高くなり、
パルスシフト端子にはクロツクパルス電圧(例え
ばVDD)がそのまま現れる。出力端子O1は、ク
ロツクφ2が入るたびに、Tr122がON状態になつ
て接地されており低いレベルになつている。S1が
高いレベルになるとTr121はON状態になり、出力
端子O1が高いレベルになる。S1が高いレベルに
あるとき、Tr14は同時にON状態にあるから、D2
は高いレベルになる。このとき、D2の電位はD1
と同じく(VDD−Vth)になつている。Tr14〜
Tr18,Tr123,Tr124で構成される次段では、クロ
ツクパルスφ1,φ2の役割が、前段とは逆にな
つている。O1,O2に現われる出力パルス電圧は
(VDD―Vth)である。出力端子に接続される負
荷が容量だけであり、その中に放電のための機能
が含まれていなければ、出力端子O1,O2の電圧
波形は結果的に第6図のようになる。S1が高いレ
ベルになつて、Tr121がON状態になり、出力端子
O1の電圧が(VDD−Vth)に充電されると、たと
えS1が低いレベルに戻つても、出力端子O1の電
圧は(VDD−Vth)に保たれており、クロツクφ
2が入つてTr122がON状態になるまでそのまま保
たれることになる。結果的にシフトする出力パル
スPo1,Po2に重なりが生ずる。こうしたパルスの
重なりが不都合な場合には、第3図、第4図のよ
うに導電型の違うデイプレシヨンモードトランジ
スタを使うことになる。その例を1ビツト分だけ
第7図に示す。Tr131,Tr132がそれである。S1が
Tr131,Tr132のゲートに接続されている。Tr131
の一端は電源VDDに接続されており、他の一端は
Tr132の一端と接続され、この点が出力端子とな
る。Tr132は、他のトランジスタとは導電型の異
なるデイプレシヨンモードMOSトランジスタで
ある。この例ではMOSトランジスタで説明して
あるが、接合型電界効果トランジスタあるいは静
電誘導トランジスタでもよい。この回路では、出
力端子に接続される負荷が容量であつても、第5
図bのように、重なりのないパルスシフトが行な
える。 FIG. 5 shows a shift register, which is one embodiment of the present invention, which does not have a feedback line as shown in FIGS. 3 and 4 and can operate at higher speed. In the circuit configuration of Fig. 2, Tr 121 , Tr 122 ,
Tr 123 and Tr 124 are connected. The gate of Tr 122 is connected to the clock φ2 , and the clock pulse φ2
It turns ON every time it enters, grounding O1 . The gate of Tr 121 is connected to S 1 .
One end of Tr 121 is connected to the power supply, the other end is connected to one end of Tr 122 , and this point becomes the output terminal, connected to the output line for driving an external circuit, and the other end of Tr 122 is grounded. There is. The operating waveforms are shown in FIG. 5b. The pulse shifts every clock φ 1 and φ 2 . In the circuit of Figure 5, all transistors are
These are enhancement MOS transistors of the same conductivity type. When the start pulse P S enters at the same time as the clock pulse φ2 , Tr 9 turns ON, and the start pulse P S charges the bootstrap capacitor C B to a high level, and D 1 becomes a high level, which It was in the OFF state until
Tr 10 and Tr 12 are in the ON state, and Tr 13 is in the OFF state. For simplicity, the threshold voltage of all transistors is assumed to be V th . If the start pulse P S is the same pulse voltage V DD as the power supply, then C B is (V DD −V t
h ), and D1 is also charged to the same voltage.
When D 1 is at a high level and clock φ 1 is turned on, the voltage of D 1 becomes higher due to the action of C B.
The clock pulse voltage (eg, V DD ) appears as is at the pulse shift terminal. The output terminal O1 is at a low level because the Tr 122 is turned on and grounded every time the clock φ2 is input. When S 1 becomes a high level, Tr 121 turns on and the output terminal O 1 becomes a high level. When S 1 is at a high level, Tr 14 is in the ON state at the same time, so D 2
will be at a high level. At this time, the potential of D 2 is D 1
Similarly, it becomes (V DD −V th ). Tr 14 ~
In the next stage composed of Tr 18 , Tr 123 and Tr 124 , the roles of the clock pulses φ 1 and φ 2 are reversed from those in the previous stage. The output pulse voltage appearing at O 1 and O 2 is (V DD −V th ). If the load connected to the output terminal is only a capacitor and does not include a discharge function, the voltage waveforms at the output terminals O 1 and O 2 will result as shown in FIG. 6. S 1 becomes high level, Tr 121 turns ON, and the output terminal
When the voltage at O 1 is charged to (V DD - V th ), even if S 1 returns to a low level, the voltage at output terminal O 1 remains at (V DD - V th ) and the clock φ
It will remain as it is until Tr 122 enters the ON state. As a result, the shifted output pulses Po 1 and Po 2 overlap. If such overlapping of pulses is inconvenient, depletion mode transistors of different conductivity types are used as shown in FIGS. 3 and 4. An example of this is shown in FIG. 7 for one bit. These are Tr 131 and Tr 132 . S 1 is
Connected to the gates of Tr 131 and Tr 132 . Tr 131
One end of is connected to the power supply V DD and the other end is
It is connected to one end of Tr 132 , and this point becomes the output terminal. Tr 132 is a depletion mode MOS transistor having a different conductivity type from other transistors. In this example, a MOS transistor is used, but a junction field effect transistor or a static induction transistor may be used. In this circuit, even if the load connected to the output terminal is a capacitor, the fifth
As shown in Figure b, pulse shifts without overlapping can be performed.
第3図、第4図、第7図のように容易負荷のた
めに、他のトランジスタと異なるトランジスタを
導入することが、回路製造プロセス上工程数を増
して不都合な場合には、同一の導電型のデイプレ
シヨンモードMOSトランジスタを第8図のTr133
のように導入すればよい。Tr133はデイプレシヨ
ンモードMOSトランジスタである。ゲートは接
地されている。Tr131がOFF状態にあるときは、
出力端子O1はTr133により接地されている。S1が
高いレベルになるとTr131は導通し、出力端子O1
にほぼ(VDD−Vth)の電圧が現れる。この時、
Tr133の抵抗がTr131にくらべて充分大きくなるよ
うに面積に差をつける。即ち、Tr131は、Tr133に
くらべれば充分に大きな(例えば少なくとも10倍
以上)トランジスタにしておき、ON状態にある
Tr131の抵抗はTr133にくらべて少なくとも1/10以
下になるように設計する。第8図の回路構成で
は、第5図bに示すようにパルスシフトに重なり
のないシフトレジスタが、外部回路が容量負荷で
あつても得られることになる。イメードセンサの
ように、多数の画素を同時に駆動することを考え
ると、Tr131は大きな駆動能力が必要となる。
Tr131は、他のトランジスタより大きく設計され
る。 As shown in Figures 3, 4, and 7, if it is inconvenient to introduce a transistor that is different from other transistors for easy loading because it increases the number of steps in the circuit manufacturing process, The depreciation mode MOS transistor of the type is Tr 133 in Figure 8.
You can introduce it like this. Tr 133 is a depreciation mode MOS transistor. The gate is grounded. When Tr 131 is in the OFF state,
Output terminal O 1 is grounded by Tr 133 . When S 1 becomes high level, Tr 131 becomes conductive and output terminal O 1
A voltage of approximately (V DD −V th ) appears at . At this time,
The area is made different so that the resistance of Tr 133 is sufficiently larger than that of Tr 131 . In other words, Tr 131 is a sufficiently large transistor (for example, at least 10 times more) than Tr 133 , and is in the ON state.
The resistance of Tr 131 is designed to be at least 1/10 or less than that of Tr 133 . With the circuit configuration of FIG. 8, a shift register without overlapping pulse shifts as shown in FIG. 5b can be obtained even if the external circuit is a capacitive load. When considering driving a large number of pixels at the same time as in an image sensor, the Tr 131 requires a large driving capacity.
Tr 131 is designed larger than other transistors.
次に、ブートストラツプキヤパシタCBの条件
についてMOSトランジスタを用いてシフトレジ
スタを構成した時を例として述べる。第3図、第
4図、第5図、第7図、第8図の実施例でブート
ストラツプキヤパシタCBの役割に関係した部分
を抜粋すると、基本的には第9図のように書くこ
とができる。MOSトランジスタQ1,Q2,Q3とキ
ヤパシタCN,CBより構成されている。キヤパシ
タCNは、ラインの浮遊容量等、点A1が接地点や
電源ライン等に対して持つすべての容量の和であ
る。CBは、トランジスタQ2のゲートとソースも
しくはドレインに当る主電極の一端(A2)との間
に設けられたキヤパシタである。CBは、拡散や
イオン注入で構成される主電極領域となる拡散領
域を大きくして、薄いSiO2やSi3N4等の絶縁膜を
介してゲート電極を対向させて形成してもよい
し、別途拡散領域、絶縁膜、低抵抗ポリシリコン
の3層構造を形成して作成してもよい。 Next, the conditions for the bootstrap capacitor C B will be described using an example in which a shift register is constructed using MOS transistors. If we extract the parts related to the role of the bootstrap capacitor C B from the embodiments shown in Figures 3, 4, 5, 7, and 8, they are basically written as shown in Figure 9. be able to. It is composed of MOS transistors Q 1 , Q 2 , Q 3 and capacitors CN and CB . The capacitor C N is the sum of all capacitances that the point A1 has with respect to the ground point, power line, etc., such as line stray capacitance. C B is a capacitor provided between the gate of the transistor Q 2 and one end (A 2 ) of the main electrode corresponding to the source or drain. C B may be formed by enlarging the diffusion region that becomes the main electrode region formed by diffusion or ion implantation, and facing the gate electrodes with a thin insulating film such as SiO 2 or Si 3 N 4 interposed therebetween. However, a three-layer structure including a diffusion region, an insulating film, and low-resistance polysilicon may be formed separately.
クロツクパルス電圧は電源VDDに等しいものと
する。パルスPとクロツクφ2が同時に入ると、
MOSトランジスタQ1が導通することによつて点
A1は(VDD−Vth)に充電される。VthはMOSト
ラントジスタの閾値電圧である。このとき点A2
は低いレベルになつている。従つて、この状態で
キヤパシタCN,CBは(VDD−Vth)に充電され
る。CN,CBに蓄積される電荷は、それぞれCN
(VDD−Vth),CB(VDD−Vth)である。Q1,
Q2,Q3がnチヤンネルMOSトランジスタであれ
ば、VDD,Vthは正である。従つて、A1点側に正
電荷が蓄積される。この状態でQ2はON状態、Q3
はOFF状態である。この状態で、クロツクパル
スφ1が入る。パルス電圧はVDDとする。この
時、点A2の電圧がVDDになるようでないとパル
スはシフトするにつれて減少してしまい、正規の
動作が実現されない。点A2の電圧をVA2とす
る。この状態で、点A1の電圧をVA1,CBからC
Nに移る電荷をΔQとすると、
VDD−Vth+ΔQ/CN=VA1 ……(1)
VDD−Vth−ΔQ/CB=VA1−VA2 ……(2)
となる。シフトレジスタが正常に動作するために
は、VA2=VDDでなければならないから、式(1),
(2)より
ΔQ=CNCB/CN+CBVDD ……(3)
VA1=VDD−Vth+CB/CN+CBVDD ……(4)
となる。式(4)右辺第3項が、クロツクφ1が入る
ことによる点A1の電圧の上昇分である。ところ
で、Q2のゲート電圧がVA1である時、点A2に電
圧VDDが現れるためには、
VA1−VDDVth ……(5)
でなければならない、従つて
CN/CBVDD/2Vth−1 ……(6)
となる。従つて本発明のシフトレジスタに使われ
るMOSトランジスタの閾値電圧は、
Vth<VDD/2 ……(7)
でなければならない。即ち、電源電圧の半分より
Vthは小さくなければならない。式(6)はまた、
と現すことができる・例えば、VDD=10V,Vth
=1Vとすると、CB/CN0.25となる。CBはC
Nの1/4程度まで小さくすることができる。当然、
実際の集積回路の中では、MOSトランジスタの
閾値電圧Vthが完全に一定に保たれることはな
く、ある程度のばらつきを持つことになるから、
CBは式(8)の右辺で与えられる臨界値より大きく
しなければならない。CBを臨界値より大きくす
ればする程、たとえMOSトランジスタの閾値電
圧のばらつきが大きくても、シフトレジスタの動
作は安定に行なえる。CBを大きくすると、ブー
トストラツプキヤパシタを形成するために、広い
面積が必要となり、シフトレジスタ1段当りの面
積を小さくできないという欠点を生じる。本発明
のシフトレジスタのように、クロツクパルス周期
の半分を1ビツト遅れとして使う場合でも、1段
当り少なくとも5個のトランジスタが必要となる
ような回路ではキヤパシタCBに要する面積は小
さい程望ましい。特に、イメージセンサの周辺回
路にシフトレジスタを用いる場合には、たとえば
512×768画素というように極めて多段のシフトレ
ジスタが必要となる。1段当りの面積は少ない程
望ましい。式(6)あるいは式(8)から明らかなよう
に、CBCN/(VDD/2Vth−1)であるから、
VDD/
Vthが大きい程、またCNが小さい程CBは小さく
できる。第3図、第4図のものにくらべて、第5
図、第7図、第8図のものの方がフイードバツク
ラインがない分だけCNは小さくできる。即ち、
CBを小さくすることができる。 The clock pulse voltage is assumed to be equal to the power supply VDD . When pulse P and clock φ2 enter at the same time,
When MOS transistor Q1 conducts, the point
A 1 is charged to (V DD −V th ). V th is the threshold voltage of the MOS transistor. At this time point A 2
is at a low level. Therefore, in this state, capacitors C N and C B are charged to (V DD -V th ). The charges accumulated in C N and C B are respectively C N
(V DD -V th ), C B (V DD -V th ). Q1 ,
If Q 2 and Q 3 are n-channel MOS transistors, V DD and V th are positive. Therefore, positive charges are accumulated on the A1 point side. In this state, Q 2 is ON, Q 3
is in the OFF state. In this state, clock pulse φ1 is applied. The pulse voltage is VDD . At this time, unless the voltage at point A2 becomes VDD , the pulse will decrease as it shifts, and normal operation will not be realized. Let the voltage at point A2 be V A2 . In this state, the voltage at point A1 is changed from V A1 , C B to C
If the charge transferred to N is ΔQ, then V DD −V th +ΔQ/C N =V A1 (1) V DD −V th −ΔQ/ CB = V A1 −V A2 (2). In order for the shift register to operate normally, V A2 = V DD must be satisfied, so Equation (1),
From (2), ΔQ=C N C B / C N + C B V DD ... (3) V A1 = V DD - V th + C B / C N + C B V DD ... (4). The third term on the right side of equation (4) is the increase in voltage at point A1 due to the input of clock φ1 . By the way, when the gate voltage of Q 2 is V A1 , in order for the voltage V DD to appear at point A 2 , it must be V A1 - V DD V th ... (5), therefore, C N /C B V DD /2V th −1 ...(6). Therefore, the threshold voltage of the MOS transistor used in the shift register of the present invention must be V th <V DD /2 (7). That is, V th must be smaller than half the power supply voltage. Equation (6) is also For example, V DD =10V, V th
= 1V, then C B /C N 0.25. CB is C
It can be reduced to about 1/4 of N. Of course,
In an actual integrated circuit, the threshold voltage V th of a MOS transistor is not kept completely constant, but has some variation.
C B must be larger than the critical value given by the right-hand side of equation (8). The larger C B is than the critical value, the more stable the shift register can operate even if the threshold voltages of the MOS transistors vary widely. If C B is increased, a large area is required to form the bootstrap capacitor, resulting in the disadvantage that the area per stage of the shift register cannot be reduced. Even when half the clock pulse period is used as a 1-bit delay, as in the shift register of the present invention, in a circuit that requires at least five transistors per stage, it is desirable that the area required for the capacitor C B be as small as possible. In particular, when using a shift register in the peripheral circuit of an image sensor, for example,
An extremely multi-stage shift register such as 512 x 768 pixels is required. The smaller the area per stage, the more desirable. As is clear from equation (6) or equation (8), since C B C N /(V DD /2V th −1),
The larger V DD /V th and the smaller C N is, the smaller C B can be. Compared to the ones in Figures 3 and 4, the
7 and 8, C N can be made smaller due to the lack of a feedback line. That is,
CB can be made smaller.
式(4)や式(8)から明らかなようにCB/CNはある
値より大きくなければならない。これが大きい
程、トランジスタQ2のゲート電圧が高くなり、
余裕のある動作が実現される。しかし、CBがあ
まり大きくなると、Q1が導通している間に(CB
+CN)が(VDD―Vth)近くまで充電されず、
低い電圧までしか充電されないから次にクロツク
φ1が入つたときのブートストラツプキヤパシタ
の効果で、たとえCB/CB+CNVDDだけ電圧が高く
な
つても動作に余裕がなくなつてしまう。 As is clear from equations (4) and (8), C B /C N must be larger than a certain value. The larger this value is, the higher the gate voltage of transistor Q2 becomes.
Ample movement is achieved. However, if C B becomes too large, ( C B
+C N ) is not charged to near (V DD -V th ),
Since it is only charged to a low voltage, the effect of the bootstrap capacitor when the next clock φ1 is turned on will leave no room for operation even if the voltage increases by C B / C B + C N V DD . .
これまでに述べてきたシフトレジスタのCB,
CNの充電過程について述べる。CB,CNの充電
過程を説明するための回路は第10図aのように
書ける。MOSトランジスタQとキヤパシタC
(C=CB+CN)が直列につながれている回路で
ある。簡単のために、Vg,Vdが第10図bに示
すように単位関数状に加わつたものと考える。 C B of the shift register described so far,
The charging process of C N will be described. A circuit for explaining the charging process of C B and C N can be written as shown in Figure 10a. MOS transistor Q and capacitor C
This is a circuit in which (C=C B +C N ) are connected in series. For simplicity, it is assumed that V g and V d are added in the form of a unit function as shown in FIG. 10b.
MOS FETの電流電圧特性は、通常
Id=β{(Vg−Vth)Vd−Vd 2/2} ……(9)
Vd<Vg−Vth ……(10)
Id=β/2(Vg−Vth)2
VdVg−Vth
ただし、
β=μεpxW/tpxL ……(11)
で与えられる。ただし、Id:ドレイン電流、V
d:ドレイン電圧、Vg:ゲート電圧、tpx:ゲー
ト絶縁膜厚、εpx:ゲート絶縁膜誘電率、μ:キ
ヤリアの移動度、L:チヤンネル長、W:チヤン
ネル幅である。Vg,Vdがともに第10図bに示
すように単位関数状にt=Oの瞬間に電圧がVDD
まで増加するものとする。MOSトランジスタQ
に加わる電圧V2、キヤパシタCに加わる電圧V1
(ただし、VDD=V1+V2)とすると、MOSトラン
ジスタのゲートソース間電圧もV2に等しいこと
になる。従つて第10図aの回路のMOSトラン
ジスタQを流れる電流は式(10)で与えられることに
なる。第10図aの回路を流れる電流をi、キヤ
パシタCに蓄積される電荷をQとする。ただし、
Q(O)=Oである。 The current-voltage characteristics of MOS FET are usually I d = β {(V g - V th ) V d - V d 2 /2} ...(9) V d <V g - V th ... (10) I d = β/2(V g −V th ) 2 V d V g −V th However, β=με px W/t px L (11) is given. However, I d : drain current, V
d : drain voltage, V g : gate voltage, t px : gate insulating film thickness, ε px : gate insulating film dielectric constant, μ: carrier mobility, L: channel length, W: channel width. Both V g and V d are unit functions as shown in Figure 10b, and at the moment t=O, the voltage becomes V DD
shall increase to. MOS transistor Q
voltage V 2 applied to capacitor C, voltage V 1 applied to capacitor C
(However, if V DD =V 1 +V 2 ), then the gate-source voltage of the MOS transistor is also equal to V 2 . Therefore, the current flowing through the MOS transistor Q in the circuit of FIG. 10a is given by equation (10). Let i be the current flowing through the circuit of FIG. 10a, and let Q be the charge accumulated in the capacitor C. however,
Q(O)=O.
i=β/2(V2−Vth)2 ……(12)
−CdV2/d+=i ……(13)
式(12),(13)より
dV2/(V2−Vth)2=−β/2C ……(14)
式(14)をt=Oからtまで積分する。ただ
し、V2(O)=VDDである。 i=β/2(V 2 -V th ) 2 ...(12) -CdV 2 /d+=i ...(13) From equations (12) and (13), dV 2 /(V 2 -V th ) 2 =-β/2C (14) Integrate equation (14) from t=O to t. However, V 2 (O)=V DD .
従つてキヤパシタCに加わる電圧V1(t)
は、
V1(t)=VDD−V2
V1(t)=(VDD−Vth)・t/t+to ……(16)
ただし、
to=2C/β(VDD−Vth) ……(17)
である。V1(t)が時間と共に増加して行く様
子を第11図に示す。クロツクパルスの幅をTと
したときに、クロツクパルスが入つてMOSトラ
ンジスタQがON状態にあるうちに、たとえばV1
が最終充電電圧(VDD−Vth)の90%にまで充電
されるためには、
T/to>10 ……(18)
でなければならない。式(17),(18)より
CBT/20β(VDD−Vth)−CN ……(19
となる。クロツクパルス幅のTが短くなるにつれ
て、CBは小さくしなければならない。式(19)
の右辺を簡単に検討しておく。 Therefore, the voltage V 1 (t) applied to the capacitor C
is, V 1 (t)=V DD −V 2 V 1 (t)=(V DD −V th )・t/t+to……(16) However, to=2C/β(V DD −V th )… …(17). FIG. 11 shows how V 1 (t) increases with time. When the width of the clock pulse is T, for example, when the clock pulse is input and the MOS transistor Q is in the ON state,
In order for T/to to be charged to 90% of the final charging voltage (V DD −V th ), T/to>10 (18) must be satisfied. From equations (17) and (18), C B T/20β (V DD - V th ) - C N ...(19) As the clock pulse width T becomes shorter, C B must be made smaller. Equation (19)
Let us briefly consider the right-hand side of
右辺=T/20 μεpxW/tpxL(VDD−Vth
)−CN……(2
0)
ここでCg=εpxLW/tpxをゲート容量とし、
CN=
nCgとすると、
右辺=CN{T/20o・μ/L2(VDD−Vth)−
1}……(2
1)
ただし、nは2とか3とかの数係数である。Tが
短くなつたときにはチヤンネル長Lを短くしなけ
ればならないことを式(21)は示している。 Right side = T/20 με px W/t px L(V DD −V th
)−C N …(2 0) Here, C g =ε px LW/t px is the gate capacitance,
If C N = nC g , then right side = C N {T/20 o・μ/L 2 (V DD −V th ) −
1}...(2 1) However, n is a numerical coefficient such as 2 or 3. Equation (21) shows that when T becomes short, the channel length L must be shortened.
式(8)と式(19)がブートストラツプキヤパシタ
CBの値の範囲を与えている。CBはこの両不等式
を満足する値でなければならない。 Equations (8) and (19) give the range of values for bootstrap capacitor C B . C B must be a value that satisfies both of these inequalities.
CBが小さすぎると、ブートストラツプキヤパ
シタの働きが充分でなくて動作が安定せず、CB
が大きすぎると(CB+CN)の充電に時間がかか
りすぎて十分な動作が得られない様子を以下に示
す。この検討は、出力トランジスタをつけない第
5図及び第7図のシフトレジスタ(走査回路)に
ついてなされている。 If C B is too small, the bootstrap capacitor will not work well and the operation will not be stable, resulting in C B
If C is too large, it will take too much time to charge (C B +C N ) and sufficient operation will not be obtained, as shown below. This study has been carried out on the shift registers (scanning circuits) shown in FIGS. 5 and 7 without an output transistor.
検討した第5図及び第7図の走査回路構成の中
で変化させたのは、ブートストラツプキヤパシタ
CBだけであり、他の全ての回路要素は同一条件
で行なつた。第12図、第13図、第14図にC
Bを変化させたときの出力波形を示す。第12図
はCN/CB=0.5の場合である。第12図に示さ
れた波形は、上からclockφ1、φ2波形、start
pulse波形、PD1波形、PD2波形、P2波形、PD3
波形、P3波形でstart pulse波形から順次シフト
していく様子を示している。最後の4つの波形は
上の波形clockφ1,φ2波形、PD2波形、P2波
形を拡大したものである。この波形から、上に述
べたきた様にCBが多き過ぎると(CB+CN)の
充電に時間がかかりすぎて十分な動作が得られ
ず、出力波形がclock波形に比べて鈍つた形にな
つている。第13図はCN/CB=4.0の場合であ
る。第13図に示された波形は、上からclockφ
2波形、start pulse波形、PD1波形、P1波形、
PD2波形、P2波形、PD3波形、P3波形で順次シフ
トしていく様子を示している。これらの波形から
も、既に述べた様にCBが小さすぎて、ブートス
トラツプキヤパシタの働きが充分でなく、出力波
形はclock pulse波形に比べて鈍つた形になつて
いる。この実験を通して明らかになつたことは、
ブートストラツプキヤパシタCBが大きくても小
さくてもシフトレジスタは正常な動作をしなく
て、正常な動作をするためのブートストラツプキ
ヤパシタンスCBはある限られた範囲内にあるこ
とである。実験結果から得られるブートストラツ
プキヤパシタCB値の範囲は、0.7CN/CB3.0か
ら
決められる。より望ましくは0.8CN/CB2.0であ
る。 In the scanning circuit configurations of FIGS. 5 and 7 examined, only the bootstrap capacitor C B was changed, and all other circuit elements were kept under the same conditions. C in Figures 12, 13, and 14.
This shows the output waveform when B is changed. FIG. 12 shows the case where C N /C B =0.5. The waveforms shown in FIG. 12 are clockφ 1 , φ2 waveform, start
pulse waveform, P D1 waveform, P D2 waveform, P 2 waveform, P D3
The waveform shows how the P3 waveform shifts sequentially from the start pulse waveform. The last four waveforms are enlarged versions of the above waveforms clockφ 1 , φ2 waveform, P D2 waveform, and P 2 waveform. From this waveform, as mentioned above, if there is too much CB , it takes too long to charge ( CB + CN ) and sufficient operation cannot be obtained, and the output waveform becomes dull compared to the clock waveform. It's getting old. FIG. 13 shows the case where C N /C B =4.0. The waveforms shown in Fig. 13 are clockφ
2 waveforms, start pulse waveform, P D1 waveform, P 1 waveform,
It shows how the P D2 waveform, P 2 waveform, P D3 waveform, and P 3 waveform are sequentially shifted. These waveforms also show that, as already mentioned, C B is too small and the bootstrap capacitor does not work well, so the output waveform is dull compared to the clock pulse waveform. What was revealed through this experiment was that
The shift register will not operate normally whether the bootstrap capacitor C B is large or small; the bootstrap capacitance C B for normal operation must be within a certain limited range. . The range of bootstrap capacitor C B values obtained from the experimental results is determined from 0.7C N /C B 3.0. More preferably, it is 0.8C N /C B 2.0.
例えば寄生容量CN=0.12pFとするなら、
0.6PFCB1.5pFと決まる。第13図はCN/CB=
2.0の場合の出力波形である。この出力波形は、
クロツクパルスφ1あるいはφ2波形とほとんど
同じで、シフトレジスタが正常に動作しているこ
とを示している。 For example, if the parasitic capacitance C N =0.12pF,
It is determined as 0.6PFC B 1.5pF. FIG. 13 shows the output waveform when C N /C B = 2.0. This output waveform is
The waveform is almost the same as that of the clock pulse φ1 or φ2 , indicating that the shift register is operating normally.
本発明のシフトレジスタは、消費電力が小さく
かつ高速の動作が行なえ、外部回路の駆動能力が
大きく、さらにシフトするパルスが重ならないよ
うにできるという特徴を有している。半導体集積
回路のイメージセンサの走査回路に用いた時に
は、このシフトするパルスが重ならないという特
徴は極めて有効である。即ち順次出力電圧を読み
出して行く各ラインの画素の出力が、まじり合う
ことなく完全に分離できることになる。さらに、
1本のラインを読み終つた後、次のラインの画素
を読み出す前に画素の出力ラインの電圧を放電し
て完全に0に戻しておくことができる。 The shift register of the present invention is characterized by low power consumption, high-speed operation, large external circuit drive capability, and the ability to prevent shifting pulses from overlapping. When used in a scanning circuit of an image sensor of a semiconductor integrated circuit, this characteristic that the shifting pulses do not overlap is extremely effective. That is, the outputs of the pixels of each line whose output voltages are sequentially read out can be completely separated without being mixed together. moreover,
After reading one line, the voltage on the pixel output line can be discharged to completely return to 0 before reading out the next line of pixels.
極めて多くの用途に使えて、工業的価値が高
い。 It can be used for many purposes and has high industrial value.
第1図及び第2図はシフトレジスタでaは回路
構成、bは動作波形、第3図乃至第5図は本発明
のシフトレジスタでaは回路構成、bは動作波
形、第6図は出力線が容量負荷の場合の動作波
形、第7図及び第8図は本発明のシフトレジス
タ、第9図はブートストラツプキヤパシタの役割
を説明する回路、第10図はCB・CNの充電過程
を説明する回路、第11図はV1の時間変化の様
子、第12図はCN/CB=0.5の出力波形、第1
3図はCN/CB=4.0のときの出力波形、第14
図はCN/CB=2.0の出力波形である。
1 and 2 are shift registers, a is the circuit configuration, b is the operating waveform, and FIGS. 3 to 5 are shift registers of the present invention, a is the circuit configuration, b is the operating waveform, and FIG. 6 is the output. The operating waveform when the line is a capacitive load, Figures 7 and 8 are the shift register of the present invention, Figure 9 is a circuit explaining the role of the bootstrap capacitor, and Figure 10 is the charging of C B and C N. A circuit explaining the process, Fig. 11 shows the time change of V 1 , Fig. 12 shows the output waveform of C N /C B = 0.5, and the first
Figure 3 shows the output waveform when C N /C B = 4.0, the 14th
The figure shows the output waveform when C N /C B =2.0.
Claims (1)
生する回路の前記走査パルスを、前記走査パルス
を発生する回路とは別に各段毎に設けられかつ主
電極の一端が電源に接続された絶縁ゲートトラン
ジスタのゲートに導き、前記絶縁ゲートトランジ
スタの他方の主電極を前記走査回路の出力端子と
なしたことを特徴とする走査回路。 2 前記出力端子と接地点の間に、絶縁ゲートト
ランジスタを接続したことを特徴とする前記特許
請求の範囲第1項記載の走査回路。[Scope of Claims] 1. In a scanning circuit, the scanning pulse of a circuit that generates a scanning pulse for each stage is provided in each stage separately from the circuit that generates the scanning pulse, and one end of the main electrode is connected to a power source. A scanning circuit characterized in that the other main electrode of the insulated gate transistor is used as an output terminal of the scanning circuit. 2. The scanning circuit according to claim 1, further comprising an insulated gate transistor connected between the output terminal and the ground point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56127119A JPS5829200A (en) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Scanning circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56127119A JPS5829200A (en) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Scanning circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5829200A JPS5829200A (en) | 1983-02-21 |
| JPS6233677B2 true JPS6233677B2 (en) | 1987-07-22 |
Family
ID=14952070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56127119A Granted JPS5829200A (en) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Scanning circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5829200A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018510447A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-12 | 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 | Shift register circuit |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100690A (en) * | 1993-10-06 | 1995-04-18 | Nippon Arumitsuto Kk | Flux for soldering |
| JP4181710B2 (en) * | 1998-10-21 | 2008-11-19 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | Shift register |
| JP3911923B2 (en) * | 1999-09-27 | 2007-05-09 | カシオ計算機株式会社 | Shift register and electronic device |
| JP3809750B2 (en) * | 1999-12-02 | 2006-08-16 | カシオ計算機株式会社 | Shift register and electronic device |
| JP3997674B2 (en) * | 1999-12-09 | 2007-10-24 | カシオ計算機株式会社 | Shift register and electronic device |
| JP4506026B2 (en) * | 2000-05-31 | 2010-07-21 | カシオ計算機株式会社 | Shift register, display device, and image sensor |
| TW546615B (en) | 2000-11-22 | 2003-08-11 | Hitachi Ltd | Display device having an improved voltage level converter circuit |
| JP4170354B2 (en) * | 2000-11-22 | 2008-10-22 | 株式会社 日立ディスプレイズ | Display device |
| JP4501048B2 (en) * | 2000-12-28 | 2010-07-14 | カシオ計算機株式会社 | Shift register circuit, drive control method thereof, display drive device, and read drive device |
| JP4439761B2 (en) | 2001-05-11 | 2010-03-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Liquid crystal display device, electronic equipment |
| TWI220255B (en) * | 2003-04-29 | 2004-08-11 | Ind Tech Res Inst | Shifter register unit and shift register circuit comprising the shift register units |
| JP2006120308A (en) * | 2005-10-28 | 2006-05-11 | Casio Comput Co Ltd | Shift register and electronic apparatus |
| JP5241724B2 (en) | 2007-09-12 | 2013-07-17 | シャープ株式会社 | Shift register |
| WO2009034750A1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-03-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Shift register |
| CN103460602A (en) * | 2012-04-10 | 2013-12-18 | 松下电器产业株式会社 | Buffer circuit and method for driving buffer circuit |
| TWI654613B (en) | 2014-02-21 | 2019-03-21 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | Semiconductor device and electronic device |
| JP6584705B2 (en) * | 2019-03-29 | 2019-10-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Liquid crystal display |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140747A (en) * | 1974-10-04 | 1976-04-05 | Oki Electric Ind Co Ltd |
-
1981
- 1981-08-12 JP JP56127119A patent/JPS5829200A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018510447A (en) * | 2015-03-31 | 2018-04-12 | 深▲セン▼市華星光電技術有限公司 | Shift register circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5829200A (en) | 1983-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6233677B2 (en) | ||
| KR0162931B1 (en) | Power on generator | |
| US5949271A (en) | Bootstrap circuit suitable for buffer circuit or shift register circuit | |
| US20020125935A1 (en) | Semiconductor booster circuit having cascaded MOS transistors | |
| US7256438B2 (en) | MOS capacitor with reduced parasitic capacitance | |
| EP0689736A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP4430751B2 (en) | Threshold voltage compensation circuit | |
| US4609836A (en) | CMOS transmission circuit | |
| JP4069963B2 (en) | MOS transistor threshold compensation circuit and flip-flop type sense amplifier having the same | |
| KR0146914B1 (en) | Chopper Differential Amplifier | |
| JP2004153577A (en) | Inverter circuit | |
| JPH07298607A (en) | Semiconductor booster circuit | |
| JP3972446B2 (en) | Output circuit of CCD solid-state image sensor | |
| EP0013117B1 (en) | A mos dynamic logic circuit | |
| JP2871902B2 (en) | Current cell circuit | |
| JPS58181321A (en) | Solid-state scanning circuit | |
| JPH1056373A (en) | Logic circuit | |
| JPS628400A (en) | Capacitor memory circuit | |
| JP2784262B2 (en) | Voltage comparator | |
| JP3354713B2 (en) | Semiconductor booster circuit | |
| JPH07298606A (en) | Semiconductor booster circuit | |
| JPH0563963B2 (en) | ||
| JPS62233064A (en) | Cmos voltage changing circuit | |
| JPS6323684B2 (en) | ||
| JPH06124591A (en) | Semiconductor memory device |