[发明专利]脉冲输出电路、移位寄存器和显示器件

说明书

发明背景

1、发明领域

本发明涉及脉冲输出电路、移位寄存器和显示器件。注意在本说明书中，显示器件包括采用液晶显示元件作像素的液晶显示器件和采用自发光元件如电致发光(EL)元件的自发光显示器件。用于显示器件的驱动器电路是通过给设置在显示器件中的像素输入图像信号而进行显示图象处理的电路，并包括脉冲输出电路如移位寄存器和反相器，以及放大器电路。

2、相关技术的说明

近年来，已经广泛地获得了具有形成在绝缘基片如玻璃基片上的半导体薄膜的显示器件，特别是采用薄膜晶体管(TFTs)的有源矩阵显示器件，并在各个产品中使用。采用TFTs的有源矩阵显示器件具有排列成矩阵形式的几十万到几百万个像素并通过借助提供在像素上的TFT控制每个像素上的电荷来显示图像。

近年来已经研制了涉及多晶硅TFTs的技术，包括利用TFTs在像素部分周边的衬底上形成驱动器电路，同时形成构成像素的像素TFTs。这种技术已经对减小显示器件的尺寸和功耗的研究上做出了贡献。而且，这种显示器件对于移动信息终端的显示单元是必不可少的，近年来已经发现了它在施加面积的增加量上的应用。

通常，采用n沟道TFT和p沟道TFT的组合的补偿金属氧化物(CMOS)电路用做构成显示器件的驱动器电路的电路。下面参照图11A-11C介绍作为这种CMOS电路的例子的移位寄存器。由虚线表示的方框1100中的部分是用于形成输出脉冲的一级的电路。图11A中只示出了移位寄存器的三个脉冲输出级。每个电路形成一级由时钟反相器1101和1103及反相器1102构成。图11B示出了电路结构的细节。参见图11B，TFTs1104-1107构成时钟反相器1101，TFTs1108和1109构成时钟反相器1102，TFTs1110-1113构成时钟反相器1103。

构成电路的每个TFTs具有三个电极：栅极、源极和漏极。然而，由于TFT的结构特性，不能互相辨别源区和漏区。在普通的CMOS电路中，处于低电位的n沟道TFT的源区和漏区之一作用源极，而处于较高电位的另一个作为漏极。而且，处于高电位的p沟道TFT的源区和漏区之一用做源极，而处于低电位的另一个作为漏极。在本说明书中关于TFTs的说明中，源极和了漏极分别被称为第一电极和第二电极，或分别称为第二电极和第一电极，以便避免混淆它们。

下面将介绍电路的操作。在下面TFTs操作的说明中，当通过给栅极施加电位而在杂质区之间形成沟道时的导电状态表示为“ON”，当不形成杂质区沟道时的非导电状态表示为“OFF”。

参见作为时序图的图11A-11C，时钟信号(以下称为“CK”)和反相时钟信号(以下称为“CKB”)分别输入到TFTs1107和1104。起动脉冲(以下称为“SP”)被输入到TFTs1105和1106。当CK是高电平时，CKB是低电平；SP是高电平，TFTs1106和1107每个处于ON，并输出要输入到由TFTs1108和1109构成的反相器1102的低电平。反相器1102使输入低电平反相并通过输出节点(SRout1)输出高电平。之后，CK变为低电平，CKB变为高电平，而SP为高电平。然后，借助由反相器1102和时钟反相器1103形成的回路进行保存操作。因此继续通过输出节点输出高电平。然后CK和CKB分别变为高电平和低电平，时钟反相器1101再次进行写操作。由于SP已经变为低电平，因此通过输出节点输出低电平。接着，当CK和CKB分别变为低电平和高电平时，再次进行保存操作。此时从输出节点输出的低电平被保存在由反相器1102和时钟反相器1103形成的回路中。

由此进行了一级的操作。在下一级中，关于CK和CKB的连接是反向的并根据时钟信号的反向极性进行与上述相同的操作。根据已经改变的时钟信号的极性重复相同操作。由此连续输出采样脉冲，如图11C所示。

应该提到的CMOS电路的特征在于限制由整个电路消耗的功率。即，只在逻辑状态发生变化(从高电平到低电平或从低电平到高电平)时流过电流，在逻辑状态保持不变时没有电流流过(虽然实际上有小的漏电流流过)。

随着移动电子设备尺寸和重量的减小的发展，对于采用液晶或自发光元件的显示器件的需求快速增长。但是，通过提高生产率等难以有效地降低这种显示器件的制造成本。可以想象这种需求将进一步快速增长。因此，希望以降低的成本供应显示器件。