專利名稱：電荷泵電路及具有其的半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有新穎結構的電荷泵電路，更具體而言涉及使用電荷泵電路作為升壓電路或降壓電路的半導體裝置。
背景技術：
升壓電路包括使用線圈的升壓電路和使用電容器的升壓電路。使用電容器的升壓電路通常稱為電荷泵。傳統(tǒng)電荷泵具有兩個二極管串聯(lián)的結構，其問題為輸出電壓降低了與該二極管閾值電壓相等的數(shù)量。為了解決這個問題，已經提出了使用開關替代二極管的另一種結構(見參考1日本公布專利申請No.2001-136733，參考2日本公布專利申請No.H07-327357，參考3日本公布專利申請No.H07-099772)。
為了實現(xiàn)參考1中揭示的電路，需要一種用于將電壓升壓到等于或高于外部電源電壓的電壓，以導通/截止包括晶體管(下文中也稱為TFT)的開關。
通常，當該晶體管為p溝道晶體管時，通過向柵端輸入低電勢(Lowpotential)而導通晶體管。該低電勢小于p溝道晶體管的源端的電勢，該低電勢與p溝道晶體管源端電勢之間的電勢差等于或小于該p溝道晶體管的閾值電壓。此外，通過輸入高電勢(High potential)導通n溝道晶體管。該高電勢高于n溝道源端的電勢，該高電勢和n溝道晶體管源端電勢之間的電勢差等于或大于該n溝道晶體管的閾值電壓。注意，正常p溝道晶體管的閾值電壓小于0V。此外，正常n溝道晶體管的閾值電壓大于0V。因此，當晶體管的柵-源電壓為0V時，該晶體管被截止，無電流流動。這種晶體管稱為增強型晶體管(也稱為常截止晶體管)。
另一方面，存在一種晶體管，即使當其柵-源電壓為0V時，仍有電流流動。注意，這種晶體管稱為耗盡型晶體管(也稱為常導通晶體管)。
通常，將晶體管制造成為常截止。在顯示裝置所包括的電荷泵中，如果包括晶體管的開關是常截止的，則該晶體管的工作電壓增大。因此，也需要增大來自外部的升壓電路的輸出。因此，電路規(guī)模增大，這導致電路面積增大、產率降低、以及功耗增大。
此外，當結合到顯示裝置時，上述的傳統(tǒng)電荷泵開關元件具有如下問題。正常電荷泵不像其他開關調節(jié)器那樣起著反饋輸出電壓以穩(wěn)定輸出的功能。因此，當電流負載重和輸出電流增大時，傳統(tǒng)電荷泵開關元件存在損失電源穩(wěn)定性的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目標是提供一種具有不同于上述參考的結構的電荷泵電路，以及使用該電荷泵電路的半導體裝置。
鑒于上述目標，本發(fā)明的一個方面是包括具有如下結構的電荷泵電路的半導體裝置。
圖1A示出了該結構的示例。在圖1A的結構中，通過調整溝道摻雜濃度，例如添加硼的情形中減少硼的數(shù)量，或者不執(zhí)行溝道摻雜，將第一晶體管101形成為常導通和具有n溝道型導電性。這可以實現(xiàn)一種電荷泵電路，其不需要升壓電路且具有抗閾值電壓的變化。
具有本發(fā)明的電荷泵電路的半導體裝置的一個特征為，電荷泵電路包括第一晶體管101、開關102、第一電容器103、第二電容器104和反相器105，其中第一晶體管的一個電極連接到第一電勢，反相器的輸入側連接到第一晶體管的柵電極，反相器的輸出側通過第一電容器連接到第一晶體管的另一個電極并連接到開關的一側，開關的另一側通過第二電容器連接到第二電勢。
使用n溝道或p溝道晶體管形成該開關，該n溝道晶體管是常導通的。
上述電荷泵電路中的開關的一個特征為包括第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管，其中第四晶體管的一個電極連接到第二電勢，第三晶體管的一個電極、第二晶體管的一個電極和第一晶體管的另一個電極連相互連接，第三晶體管的另一個電極和第四晶體管的另一個電極相互連接，第二晶體管的另一個電極通過第二電容器連接到第二電勢。
具有上述結構的半導體裝置的另一個特征為，第一晶體管具有n溝道型導電性，第一晶體管的一個電極所連接到的第一電勢為高電平電勢，第二晶體管具有n溝道型導電性，第三晶體管具有p溝道型導電性，第四晶體管具有n溝道型導電性，第四晶體管的一個電極所連接到的第二電勢為低電平電勢，第一晶體管和第二晶體管為常導通的。
具有另一種結構的電荷泵電路的半導體裝置的一個特征為，該電荷泵電路包括第一晶體管、開關、第一電容器、第二電容器和第一反相器，其中該開關包括第二晶體管、第三晶體管、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第三電容器；第一晶體管的一個電極連接到第一電勢；第一反相器的輸入側連接到第一晶體管的柵電極；第一反相器的輸出側通過第一電容器連接到第一晶體管的另一個電極；第三晶體管的一個電極連接到第一電勢；第二反相器的輸出側通過第三反相器連接到第四反相器的輸入側和第三晶體管的柵電極；第四反相器的輸出側通過第三電容器連接到第三晶體管的另一個電極和第二晶體管的柵電極；第二晶體管的一個電極連接到第一晶體管的另一個電極；以及，第二晶體管的另一個電極通過第二電容器連接到第二電勢。
具有上述結構的半導體裝置的另一個特征為，第一晶體管具有n溝道型導電性，第一晶體管的所述一個電極所連接到的第一電勢為高電平電勢，第二晶體管具有p溝道型導電性，第三晶體管具有n溝道導電性，第二晶體管的另一個電極所連接到的第二電勢為低電平電勢，第一晶體管或第三晶體管為常導通的。
具有另一種結構的電荷泵電路的半導體裝置的一個特征為，該電荷泵電路包括第一晶體管、開關、第一電容器、第二電容器和第一反相器，其中該開關包括第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第三電容器；第一晶體管的一個電極連接到第一電勢；第一反相器的輸入側連接到第一晶體管的柵電極；第一反相器的輸出側通過第一電容器連接到第一晶體管的另一個電極；第三晶體管的一個電極連接到第一電勢；第二反相器的輸出側通過第三反相器連接到第四反相器的輸入側和第三晶體管的柵電極；第四反相器的輸出側通過第三電容器連接到第四晶體管的一個電極和第二晶體管的柵電極；第二晶體管的一個電極連接到第一晶體管的另一個電極和第四晶體管的柵電極；以及，第二晶體管的另一個電極通過第二電容器連接到第四晶體管的另一個電極并連接到第二電勢。
具有上述結構的半導體裝置的另一個特征為，第一晶體管具有n溝道型導電性，第一晶體管的一個電極所連接到的第一電勢為高電平電勢，第二晶體管具有p溝道型導電性，第三晶體管具有n溝道導電性，第四晶體管具有p溝道型導電性，第二晶體管的另一個電極通過第二電容器所連接到的第二電勢為低電平電勢，第一晶體管或第三晶體管為常導通的。
一個特征為，具有上述結構的電荷泵電路的輸出電壓都被升壓。
另一個特征為，在上述電荷泵電路中，通過下述措施將電荷泵電路的輸出電壓降壓將第一晶體管的一個電極所連接到的第一電勢設置為低電平電勢，將第一晶體管設置為具有p溝道型導電性且為常導通的，將開關所包含的每個晶體管的導電性從p溝道型改變?yōu)閚溝道型或者從n溝道型改變?yōu)閜溝道型，以及將連接到晶體管的每個電勢從低電勢改變?yōu)楦唠妱莼蛘邚母唠妱莞淖優(yōu)榈碗妱荨?br> 包括反相器的上述電荷泵電路的另一個特征為，將時鐘信號輸入到反相器。
本發(fā)明的上述電荷泵電路的另一個特征為，晶體管為薄膜晶體管(TFT)。
本發(fā)明可以提供一種半導體裝置，其包括具有新穎結構的升壓或降壓電路。因此，可以實現(xiàn)由于電路規(guī)模減小所帶來的功耗降低、輸出電流和輸出電勢的改善以及電路面積減小。
此外，由于可以使用薄膜晶體管形成本發(fā)明的電荷泵電路，可以根據(jù)顯示模式選擇液晶顯示裝置、包括發(fā)光元件的顯示裝置(下文中也稱為發(fā)光裝置)或其他顯示裝置的時鐘信號頻率，并可以降低該顯示裝置的功耗。
此外，通過在同一襯底上形成電荷泵電路以及半導體裝置所需的電路，可以簡化外部電路。因此，可以減小電路部分的數(shù)目，可以實現(xiàn)成本降低。


圖1A至1C為示出了本發(fā)明的電荷泵電路的結構示例的圖示以及工作時序。
圖2為示出了本發(fā)明電荷泵電路的結構示例的圖示。
圖3A和3B為示出了本發(fā)明電荷泵電路的結構示例的圖示。
圖4為示出了本發(fā)明電荷泵電路的結構示例的圖示。
圖5A和5B為示出了根據(jù)實施模式6的顯示裝置結構的圖示。
圖6A和6B為示出了圖5A和5B的顯示裝置中像素部分的結構示例的圖示。
圖7A至7C為示出了圖5A和5B的顯示裝置中像素部分的結構示例的圖示。
圖8為示出了圖5A和5B的顯示裝置中像素的一個結構示例的圖示。
圖9為示出了根據(jù)實施模式9的調節(jié)器的結構的圖示。
圖10為示出了根據(jù)實施模式10的短路環(huán)(short ring)的圖示。
圖11為示出了根據(jù)實施模式12的顯示模塊的圖示。
圖12為示出了根據(jù)實施模式13的蜂窩電話的結構的圖示。
圖13A和13B為示出了根據(jù)實施模式13的蜂窩電話的驅動方法的圖示。
圖14A至14C為示出了根據(jù)實施模式13的蜂窩電話的驅動方法的圖示。
圖15為示出了根據(jù)實施模式14的電視機的結構的圖示。
具體實施例方式
以下，按照附圖解釋本發(fā)明的實施模式。然而，本發(fā)明可以實施為許多不同模式，本領域技術人員容易理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明的模式和細節(jié)進行各種改變。因此，本發(fā)明不應理解為受限于對實施模式的描述。
注意，在包括形成于絕緣襯底等上的硅薄膜作為有源層的薄膜晶體管中，由于其結構而難以區(qū)分源電極和漏電極。因此，源電極和漏電極之一稱為第一電極，另一個稱為第二電極，除非特別需要區(qū)分源電極和漏電極。一般而言，在n溝道晶體管中，具有低電平電勢的電極為源電極，具有高電平電勢的電極為漏電極，在p溝道晶體管中，具有高電平電勢的電極為源電極，具有低電平電勢的電極為漏電極。因此，當在解釋電路工作時給出對柵-源電壓等的描述時，上述描述適用。
實施模式1圖1B示出了本發(fā)明該實施模式的電荷泵電路的結構。本發(fā)明該實施模式的電荷泵電路包括多個元件，例如第一晶體管106、第二晶體管107、第三晶體管108、第四晶體管109、第一電容器110、第二電容器111和反相器112。在本實施模式中，將第一晶體管106、第二晶體管107和第四晶體管109的導電性設置為n溝道型。此外，將第三晶體管108的導電性設置為p溝道型。另外，本實施模式的一個特征為，第一晶體管106和第二晶體管107為常導通。
接著，解釋各個元件的連接關系。
第一晶體管106的第一電極連接到為高電平電勢的Vdd。反相器112的輸出側(點S)通過第一電容器110連接到第一晶體管106的第二電極、第二晶體管107的第一電極以及第三晶體管108的第一電極。該連接點在圖1B中用“a”表示，下文中稱為“節(jié)點a”。反相器112的輸入側(點Q)連接到第一晶體管106、第三晶體管108以及第四晶體管109的柵電極。此外，第三晶體管108和第四晶體管109的第二電極相互連接，第四晶體管109的第一電極連接到為低電平電勢的Vss，第二晶體管107的第二電極通過第二電容器111連接到Vss。
解釋具有這種電路結構的電荷泵電路的工作。注意，為了解釋簡單，高電平電勢(高電勢)設置為5V，低電平電勢(低電勢)設置為0V；然而，本實施模式不限于此。高電勢為5V且低電勢為0V的時鐘信號輸入到反相器112的輸入側(點Q)。無需說，這些數(shù)值不限于此。例如，當高電勢(5V)輸入到反相器112的輸入側(點Q)時，0V輸入到第一電容器110，且高電勢輸入到第一晶體管106、第三晶體管108和第四晶體管109每個的柵電極。此時，第一晶體管106導通，節(jié)點a電勢為5V。同時，高電勢(5V)輸入到第三晶體管108和第四晶體管109的柵電極，使得第三晶體管108截止且第四晶體管109導通。因此，0V輸入到其柵電極的第二晶體管107截止，預定電荷累積于第一電容器110而無泄漏。
當?shù)碗妱?0V)隨后輸入反相器112的輸入側(點Q)時，高電勢(5V)輸入到第一電容器110；低電勢(0V)輸入到其柵電極的第一晶體管106截止；由于累積于第一電容器110內的電荷，可以確保無泄漏地獲得為Vdd(5V)兩倍的節(jié)點a的電勢。注意，低電勢(0V)輸入到第三晶體管108和第四晶體管109每個的柵電極，使得第四晶體管109截止，第三晶體管108和第二晶體管107導通。因此，由于第二電容器111和第二晶體管107，可以確保將為Vdd(5V)兩倍的輸出電壓保持為Vout。
通過重復上述操作，Vout的電勢可為(2×Vdd)(見圖1C)。
注意，當負載未連接到Vout時，Vout變?yōu)?2×Vdd)。當連接了負載(例如電阻器、電容器、晶體管或電路)時，負載上消耗電流，使得Vout變?yōu)樾∮?2×Vdd)。
本實施模式不限于如圖1B所示的連接關系。例如，點S和點Q通過反相器112相互連接；然而本實施模式不限于此。
不使用反相器112，電勢可以分別施加到點Q和點S。這種情況下，施加到點Q和點S的電勢優(yōu)選相互反相。注意，只要可實現(xiàn)正常工作，施加到點Q的電勢和施加到點S的電勢不一定相互反相。
在本實施模式中，施加到點Q的高電勢不一定為Vdd。該高電勢可以為低于Vdd的電壓或者高于Vdd的電壓。類似地，施加到點S的低電勢不一定為0V。該低電勢可以為低于0V的電壓或者高于0V的電壓。類似地，施加到點Q的低電勢可以為低于0V的電壓或者高于0V的電壓。
在上文中，本實施模式解釋了第一和第二晶體管具有n溝道型導電性且為常導通的情形；然而，晶體管的導電性不限于此。例如，電路結構可以為這樣的結構，其中通過調整溝道摻雜量，將第一和第二晶體管設置為具有p溝道型導電性且常導通，并且第一晶體管的一個電極保持為低電平電勢。這種情況下，電路結構為，第三和第四晶體管具有和圖示相反的導電性，第四晶體管的一個電極保持為高電平電勢。如前所述，在本實施模式中，通過將各個晶體管的導電性從n溝道型改變?yōu)閜溝道型或者從p溝道型改變?yōu)閚溝道型，以及將一個電極的電勢設置為高電平電勢或低電平電勢，可以使該電荷泵電路的輸出電壓降壓。
在上述電荷泵電路中，可以形成薄膜晶體管作為該晶體管。因此，該電荷泵電路可形成于與顯示裝置或者例如閃存的非易失性存儲器相同的襯底上。然而，當在電荷泵中使用薄膜晶體管時，難以將電壓升壓到預定電勢，因為薄膜晶體管具有高的閾值電壓。此外，由于薄膜晶體管之間閾值電壓有差別，輸出的電勢可能改變。因此，當使用本實施模式的電荷泵時，由于如前所述輸出由第二晶體管是導通還是截止決定，可以防止閾值電壓引起的電壓降。結果，當使用閾值電壓高于由硅晶片形成的晶體管閾值電壓的薄膜晶體管時，本實施模式的電荷泵提供了顯著的效應。
此外，使用薄膜晶體管形成的電荷泵可以形成于與例如液晶顯示裝置或發(fā)光裝置的半導體裝置相同的襯底上。這樣，第一電容器和第二電容器之一或二者可形成于與半導體裝置相同的襯底上。當電荷泵形成于與半導體裝置相同的襯底上時，部件數(shù)目減小。另一方面，當不形成于與半導體裝置相同的襯底上時，可以設置具有大電容的電容器。由于第二電容器需要具有大于第一電容器的電容，可具有小電容的第一電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上，從而減少部件數(shù)目和實現(xiàn)成本降低。通過不形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器作為具有大電容的第二電容器。
實施模式2圖2示出了另一種電荷泵電路的結構示例。與圖1B不同，該電荷泵電路包括第一晶體管301、第二晶體管302、第一電容器303、第二電容器304和反相器305，并進一步包括升壓電路306。將第一晶體管301和第二晶體管302的導電性設置為n溝道型。此外，本實施模式的一個特征為，第一晶體管301和第二晶體管302為常導通。
接著，解釋各個元件的連接關系。第一晶體管301的第一電極連接到為高電平電勢的Vdd。反相器305的輸出側(點S)通過第一電容器303連接到第一晶體管301的第二電極和第二晶體管302的第一電極。該連接點在圖2中用“a”表示，下文中稱為“節(jié)點a”。此外，反相器305的輸出側(點S)通過升壓電路306的輸入側(圖中的IN)和輸出側(圖中的OUT)連接到第二晶體管302的柵電極。此外，升壓電路306的高電平電勢(圖中的V+)和低電平電勢(圖中的V-)分別連接到Vout和Vss。第二晶體管302的第二電極通過第二電容器304連接到為低電平電勢的Vss。
本實施模式不限于如圖2所示的連接關系。例如，點S和點Q通過反相器305相互連接；然而本實施模式不限于此。
不使用反相器305，電勢可以分別施加到點Q和點S。這種情況下，施加到點Q和點S的電勢優(yōu)選相互反相。注意，只要可實現(xiàn)正常工作，施加到點Q的電勢和施加到點S的電勢不一定相互反相。
此外，盡管升壓電路306的高電平電勢(V+)和低電平電勢(V-)分別連接到Vout和Vss，但是本實施模式不限于此。例如，對應于Vout的電勢連接到高電平電勢(V+)，對應于Vss的電勢連接到低電平電勢(V-)。
此外，盡管反相器305的輸出(點S)輸入到升壓電路306的IN，但是任意時鐘信號可輸入到該IN。換而言之，只要升壓電路306提供的輸出使得可以以與圖1B相似的時序導通或截止第二晶體管，就是可以接受的。
具有這種電路結構的電荷泵的操作與參考圖1B解釋的操作相同。
于是，按照與圖1B相似的方式，可以輸出對應于(2×Vdd)的電壓作為Vout的電勢(見圖1C)。
在本實施模式中，施加到點Q的高電勢不一定為Vdd。該高電勢可以為低于Vdd的電壓或者高于Vdd的電壓。類似地，施加到點S的低電勢不一定為0V。該低電勢可以為低于0V的電壓或者高于0V的電壓。類似地，施加到點Q的低電勢可以為低于0V的電壓或者高于0V的電壓。
在上文中，本實施模式解釋了第一和第二晶體管具有n溝道型導電性且為常導通的情形；然而，晶體管的導電性不限于此。例如，電路結構可以為，通過調整溝道摻雜量，將第一和第二晶體管設置為具有p溝道型導電性且為常導通，以及第一晶體管的一個電極保持為低電平電勢。如前所述，在本實施模式中，通過將各個晶體管的導電性從n溝道型改變?yōu)閜溝道型或者從p溝道型改變?yōu)閚溝道型，以及將一個電極的電勢設置為高電平電勢或低電平電勢，可以使該電荷泵電路的輸出電壓降壓。
在上述電荷泵電路中，可以形成薄膜晶體管作為該晶體管。因此，該電荷泵電路可形成于與顯示裝置或者例如閃存的非易失性存儲器相同的襯底上。然而，當在電荷泵中使用薄膜晶體管時，難以將電壓升壓到預定電勢，因為薄膜晶體管具有高的閾值電壓。此外，由于薄膜晶體管之間閾值電壓有差別，輸出的電勢可能改變。因此，當使用本實施模式的電荷泵時，由于如前所述輸出由第二晶體管是導通還是截止決定，可以防止閾值電壓引起的電壓降。結果，當使用閾值電壓高于由硅晶片形成的晶體管閾值電壓的薄膜晶體管時，本實施模式的電荷泵提供了顯著的效應。
此外，使用薄膜晶體管形成的電荷泵可以形成于與例如液晶顯示裝置或發(fā)光裝置的半導體裝置相同的襯底上。這樣，第一電容器和第二電容器之一或二者可形成于與半導體裝置相同的襯底上。當電荷泵形成于與半導體裝置相同的襯底上時，部件數(shù)目減小。另一方面，當不形成于與半導體裝置相同的襯底上時，可以設置具有大電容的電容器。由于第二電容器需要具有大于第一電容器的電容，可具有小電容的第一電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上，從而減少部件數(shù)目和實現(xiàn)成本降低。通過不形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器作為具有大電容的第二電容器。
實施模式3本實施模式解釋與上述實施模式不同的電荷泵的結構和工作。
圖3A示出了本發(fā)明的該實施模式的電荷泵電路的結構。
圖3A所示電荷泵包括第一晶體管201、第二晶體管202、第三晶體管203、第一電容器204、第二電容器205、第三電容器206、第一反相器207、第二反相器208、第三反相器209和第四反相器230，第一晶體管201和第三晶體管203設置為具有n溝道型導電性，第二晶體管202設置為具有p溝道型導電性。此外，本實施模式的一個特征為，第一晶體管201和第二晶體管203為常導通。
接著，解釋各個元件的連接關系。
第一晶體管201和第三晶體管203的第一電極連接到為高電平電勢的Vdd。第一反相器207的輸入側(點Q)連接到第一晶體管201的柵電極；第一反相器207的輸出側(點S)通過第一電容器204連接到第一晶體管201的第二電極和第二晶體管202的第一電極；第二反相器208的輸出側通過第三反相器209連接到第四反相器230的輸入側和第三晶體管203的柵電極。第四反相器230的輸出側通過第三電容器206連接到第三晶體管203的第二電極和第二晶體管202的柵電極。此外，第二晶體管202的第二電極通過第二電容器205連接到為低電平電勢的Vss。
第一晶體管201的第二電極的上述連接點在圖中用“a”表示，下文中稱為“節(jié)點a”，第三晶體管203的第二電極的連接點在圖中用“b”表示，下文中稱為“節(jié)點b”。
解釋具有這種電路結構的電荷泵電路的工作。注意，為了解釋簡單，高電平電勢(高電勢)設置為5V，低電平電勢(低電勢)設置為0V；然而，本實施模式不限于此。高電勢為5V且低電勢為0V的時鐘信號輸入到第一反相器207的輸入側(點Q)。無需說，實際上這些數(shù)值不限于此。例如，當高電勢(5V)輸入到第一反相器207的輸入側(點Q)時，0V輸入到第一電容器204。此時，第一晶體管201導通，節(jié)點a電勢為5V。同時，通過第二反相器208和第三反相器209，0V輸入到第三晶體管203的柵電極，使得第三晶體管203截止。此外，5V從第四反相器230輸入到第三電容器206，使得節(jié)點b的電勢為5V，第二晶體管202截止。因此，預定電荷累積于第一電容器204中而無泄漏。
當?shù)碗妱?0V)隨后輸入第一反相器207的輸入側(點Q)時，高電勢(5V)輸入到第一電容器；低電勢(0V)輸入到其柵電極的第一晶體管201截止；由于累積于第一電容器204內的電荷，可以確保無泄漏地獲得為Vdd(5V)兩倍的節(jié)點a的電勢。同時，高電勢(5V)通過第二反相器208和第三反相器209輸入到第三晶體管203的柵電極和第四反相器230的輸入側(點O)，使得第三晶體管203導通，且低電勢(0V)通過第三反相器230輸入到第三電容器206，這樣節(jié)點b為5V，第二晶體管202確定地導通。因此，由于通過第二電容器205和第二晶體管202，電荷累積于第一電容器204，可以確保將為Vdd(5V)兩倍的電壓輸出為Vout。
于是，按照與實施模式1相似的方式，對于Vout的電勢，可以輸出對應于(2×Vdd)的電壓的(見圖1C)。
本實施模式不限于如圖3A所示的連接關系。例如，盡管點S和點Q通過反相器207相互連接，點O和點S通過反相器208及反相器209相互連接，然而本實施模式不限于此。
電勢可以分別施加到點Q、點S和點O，而不使用反相器207、反相器208和反相器209。這種情況下，輸入到點Q和點S的電勢以及施加到點Q和點O的電勢優(yōu)選相互反相。注意，只要可實現(xiàn)正常工作，施加到點Q和點S的電勢以及施加到點Q和點O的電勢不一定相互反相。
如前所述，在本實施模式的電荷泵電路中，僅兩個值，即電源電壓Vdd以及Vdd×2被傳送到節(jié)點a，且根據(jù)第二晶體管導通還是截止，可確保輸出電壓Vdd×2作為輸出電壓Vout。
在上文中，本實施模式解釋了第一和第三晶體管具有n溝道型導電性且為常導通的以及第二晶體管具有p溝道型導電性的情形；然而，晶體管的導電性不限于此。例如，電路結構可以為，通過調整溝道摻雜量，將第一和第三晶體管設置為具有p溝道型導電性且常導通，第一晶體管的第一電極保持為低電平電勢，以及第二晶體管設置為具有n溝道型導電性。換而言之，在本實施模式中，通過將各個晶體管的導電性從n溝道型改變?yōu)閜溝道型或者從p溝道型改變?yōu)閚溝道型，以及將第一晶體管的第一電極的電勢從高電平電勢設置為低電平電勢，可以使該電荷泵電路的輸出電壓降壓。
在上述電荷泵電路中，可以形成薄膜晶體管作為該晶體管。因此，該電荷泵電路可形成于與顯示裝置或者例如閃存的非易失性存儲器相同的襯底上。然而，當在電荷泵中使用薄膜晶體管時，難以將電壓升壓到預定電勢，因為薄膜晶體管具有高的閾值電壓。此外，由于薄膜晶體管之間閾值電壓有差別，輸出的電勢可能改變。因此，當使用本實施模式的電荷泵時，由于如前所述輸出由第二晶體管是導通還是截止決定，可以防止閾值電壓引起的電壓降。結果，當使用閾值電壓高于由硅晶片形成的晶體管閾值電壓的薄膜晶體管時，本實施模式的電荷泵提供了顯著的效應。
此外，使用薄膜晶體管形成的電荷泵可以形成于與例如液晶顯示裝置或發(fā)光裝置的半導體裝置相同的襯底上。這樣，第一電容器、第二電容器和第三電容器任一或全部可形成于與半導體裝置相同的襯底上。當電荷泵形成于與半導體裝置相同的襯底上時，部件數(shù)目減小。另一方面，當不形成于與半導體裝置相同的襯底上時，可以設置具有大電容的電容器。由于第二電容器需要具有大于第一電容器和第三電容器的電容，可具有小電容的第一電容器和第三電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上，從而減少部件數(shù)目和實現(xiàn)成本降低。通過不形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器作為具有大電容的第二電容器。
實施模式4圖3B示出了另一種電荷泵電路的結構。與圖3A相似，圖3B所示電荷泵包括第一晶體管210、第二晶體管211、第三晶體管212、第一電容器214、第二電容器215、第三電容器216、第一反相器217、第二反相器218、第三反相器219和第四反相器220，但是不同于圖3A，該電荷泵電路進一步包括第四晶體管213。第四晶體管213設置為具有p型導電性。其他晶體管的導電性和圖3A相似。
接著，解釋各個元件的連接關系。與圖3A不同，在圖3B所示的電荷泵中，第四晶體管213的柵電極和第一電極分別連接到節(jié)點a和節(jié)點b，其第二電極連接到Vout。其他連接關系與圖3A相似。
具有這種電路結構的電荷泵電路的操作與參考圖3A所解釋的操作類似。
此外，按照與實施模式1相似的方式，對于Vout的電勢，可以輸出對應于(2×Vdd)的電壓(見圖1C)。
在本實施模式中，一直由第四晶體管驅動Vout的節(jié)點；因此，可以供給幾乎沒有波紋的穩(wěn)定輸出電壓。
如前所述，在本實施模式的電荷泵電路中，僅兩個值，即電源電壓Vdd以及Vdd×2被傳送到節(jié)點a，且根據(jù)第二晶體管導通還是截止，可確保輸出電壓Vdd×2作為輸出電壓Vout。
本實施模式的連接關系不限于在實施模式3中所描述的如圖3B所示的連接關系。
在上文中，本實施模式解釋了第一和第三晶體管具有n溝道型導電性且為常導通的且第二晶體管具有p溝道型導電性的情形；然而，該晶體管的導電性不限于此。例如，電路結構可以為，通過調整溝道摻雜量，將第一和第三晶體管設置為具有p溝道型導電性且常導通，第一晶體管的第一電極保持為低電平電勢，且第二晶體管具有n溝道型導電性。這樣，該電路結構可以是，第四晶體管具有與圖示相反的導電性。換而言之，在本實施模式中，通過將各個晶體管的導電性從n溝道型改變?yōu)閜溝道型或者從p溝道型改變?yōu)閚溝道型，以及將第一晶體管的第一電極的電勢從高電平電勢設置為低電平電勢，可以使該電荷泵電路的輸出電壓降壓。
在上述電荷泵電路中，可以形成薄膜晶體管作為該晶體管。因此，該電荷泵電路可形成于與顯示裝置或者例如閃存的非易失性存儲器相同的襯底上。然而，當在電荷泵中使用薄膜晶體管時，難以將電壓升壓到預定電勢，因為薄膜晶體管具有高的閾值電壓。此外，由于薄膜晶體管之間閾值電壓有差別，輸出的電勢可能改變。因此，當使用本實施模式的電荷泵時，由于如前所述輸出由第二晶體管是導通還是截止決定，可以防止閾值電壓引起的電壓降。結果，當使用閾值電壓高于由硅晶片形成的晶體管閾值電壓的薄膜晶體管時，本實施模式的電荷泵提供了顯著的效應。
此外，使用薄膜晶體管形成的電荷泵可以形成于與例如液晶顯示裝置或發(fā)光裝置的半導體裝置相同的襯底上。在這種情況下，第一電容器、第二電容器和第三電容器任一或全部可形成于與半導體裝置相同的襯底上。當電荷泵形成于與半導體裝置相同的襯底上時，部件數(shù)目減小。另一方面，當不形成于與半導體裝置相同的襯底上時，可以設置具有大電容的電容器。由于第二電容器需要具有大于第一電容器和第三電容器的電容，可具有小電容的第一電容器和第三電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上，從而減少部件數(shù)目和實現(xiàn)成本降低。通過不形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器作為具有大電容的第二電容器。
實施模式5在本實施模式中，通過使用圖1A的第一級中虛線所示框形成圖4所示結構而增加級數(shù)，可以使用一級將電勢調整為Vdd×2，使用兩級將電勢調整為Vdd×3以及使用三級將電勢調整為Vdd×4。換而言之，對于上述電荷泵電路的輸出電壓，通過調整級數(shù)可以輸出期望的電勢。
圖4所示電荷泵電路包括晶體管401、多個開關402至404、多個電容器405至407以及多個反相器408至410。晶體管401的一個電極處于預定電勢；反相器408的輸入側連接到晶體管401的柵電極；且反相器408的輸出側通過電容器405連接到第一晶體管401的另一個電極并連接到開關402的一側。注意，電容器、開關、反相器等的數(shù)目不限于圖4所示。
此外，本實施模式可以與實施模式1至4中任一個或多個組合使用。
在上述電荷泵電路中，可以形成薄膜晶體管作為晶體管。因此，該電荷泵電路可形成于與顯示裝置或者例如閃存的非易失性存儲器相同的襯底上。然而，當在電荷泵中使用薄膜晶體管時，難以將電壓升壓到預定電勢，因為薄膜晶體管具有高的閾值電壓。此外，由于薄膜晶體管之間閾值電壓有差別，輸出的電勢可能改變。因此，當使用本實施模式的電荷泵時，由于輸出如前所述由第二晶體管是導通還是截止決定，可以防止閾值電壓引起的電壓降。結果，當使用閾值電壓高于由硅晶片形成的晶體管閾值電壓的薄膜晶體管時，本實施模式的電荷泵提供了顯著的效應。
此外，使用薄膜晶體管形成的電荷泵可以形成于與例如液晶顯示裝置或發(fā)光裝置的半導體裝置相同的襯底上。這樣，任何或全部電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上。當電荷泵形成于與半導體裝置相同的襯底上時，部件數(shù)目減小。另一方面，當不形成于與半導體裝置相同的襯底上時，可以設置具有大電容的電容器。由于第二電容器需要具有大于第一電容器的電容，可具有小電容的第一電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上，從而減少部件數(shù)目和實現(xiàn)成本降低。通過不形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器作為具有大電容的第二電容器。
實施模式6本實施模式參考圖5A和5B解釋了一種顯示裝置，其中該顯示裝置包括任何實施模式1至5中所描述的電荷泵電路，且通過將使用呈現(xiàn)電致發(fā)光的材料的發(fā)光元件應用于像素而形成該顯示裝置的顯示屏幕。
在圖5A中，顯示面板501具有包括布置成矩陣的多個像素502的像素部分503。每個像素502設有例如晶體管的開關元件以及連接到該開關元件的發(fā)光元件。在顯示面板501的端部提供了輸入端子。包括信號線驅動電路504和掃描線驅動電路505的驅動IC安裝在連接布線506上。實施模式1至5中任一個描述的電荷泵電路都可結合到該驅動IC中。
在另一個模式中，信號線驅動電路504和掃描線驅動電路505可設于與像素部分503相同的襯底上，如圖5B所示?？梢允褂门c像素502中所包括的晶體管相似的p溝道和n溝道晶體管形成這些驅動電路。使用晶體管形成實施模式1至5中任一項描述的電荷泵電路。這種情況下，優(yōu)選使用多晶硅半導體形成晶體管的溝道形成區(qū)。
這種顯示裝置不需要外部電路的電壓被升壓，并可實現(xiàn)功耗與電路面積的減小以及產率的提高，因為該電荷泵電路構造成，在不受晶體管之間閾值電壓變化影響的情況下，降低功耗并實現(xiàn)特定操作。
實施模式7圖6A示出了圖5A和5B所示像素部分503的結構(下文中稱為第一像素結構)的示例。像素部分503包括多個信號線S1至Sp(p為自然數(shù))、設成與多個信號線S1至Sp相交的多個掃描線G1至Gq(q為自然數(shù))、以及設在信號線S1至Sp與掃描線G1至Gq的每個交叉處的像素502。這種情況下，像素502是指包括由信號線和掃描線圍繞的分隔區(qū)域的區(qū)域。
圖6B示出了圖6A的像素502的結構。圖6B示出了像素502，其形成于多個信號線S1至Sp中的信號線Sx(x為等于或小于p的自然數(shù))與多個掃描線G1至Gq中的掃描線Gy(y為等于或小于q的自然數(shù))的交叉點。像素502包括第一TFT 601、第二TFT 602、電容器603和發(fā)光元件604。注意，本實施模式給出了使用發(fā)光元件604的示例，該發(fā)光元件包括一對電極并通過該對電極之間的電流發(fā)光。作為電容器603，可以正面地使用第二TFT 602的寄生電容等。第一TFT 601和第二TFT 602每一個均可以為n溝道TFT或p溝道TFT。
第一TFT 601的柵極連接到掃描線Gy；第一TFT 601的源和漏之一連接到信號線Sx；另一個連接到第二TFT 602的柵極和電容器603的一個電極。電容器603的另一個電極連接到端子605，電勢V3施加到該端子605。第二TFT 602的源和漏之一連接到發(fā)光元件604的一個電極，另一個連接到端子606，電勢V2施加到該端子606。發(fā)光元件604的另一個電極連接到端子607，電勢V1施加到該端子607。
以下解釋具有這種結構的像素502的工作。選擇多條掃描線G1至Gq之一，且當選擇該掃描線時，將視頻信號輸入到全部該多個信號線S1至Sp。這樣，視頻信號輸入到像素部分503內的一行像素。通過依次選擇該多個掃描線G1至Gq并執(zhí)行相似操作，將視頻信號輸入到像素部分503內的所有像素502。
接著解釋像素502的工作，其中在選擇所述多個掃描線G1至Gq中的掃描線Gy時，來自多個信號線S1至Sp中的信號線Sx的視頻信號被輸入到該像素502。當掃描線Gy被選擇時，第一TFT 601被置于導通狀態(tài)。該TFT的導通狀態(tài)意味著源和漏之間的區(qū)域導電，該TFT的截止狀態(tài)意味著源和漏之間的區(qū)域不導電。當?shù)谝籘FT 601處于導通狀態(tài)時，輸入到信號線Sx的視頻信號通過第一TFT 601輸入到第二TFT 602的柵。根據(jù)所輸入的視頻信號，選擇第二TFT 602是處于導通狀態(tài)還是截止狀態(tài)。當?shù)诙FT 602選擇為處于導通狀態(tài)時，第二TFT 602的漏極電流流入發(fā)光元件604，使得發(fā)光元件604發(fā)光。
維持電勢V2和電勢V3，使得當?shù)诙FT 602處于導通狀態(tài)時該電勢差總是恒定。電勢V2和電勢V3可以彼此相等。當電勢V2和電勢V3彼此相等時，端子605和端子606可連接到相同布線。當發(fā)光元件604被選擇發(fā)光時，將電勢V1和電勢V2設置成具有預定的電勢差。這樣，致使電流流到發(fā)光元件604，從而發(fā)光元件604發(fā)光。
包括像素部分503的該顯示裝置具有顯著的效應，因為與實施模式6相似，其包括實施模式1至5任一項中描述的電荷泵電路。換而言之，這種顯示裝置不需要外部電路的電壓被升壓，并可實現(xiàn)功耗與電路面積的減小以及產率的提高，因為該電荷泵電路構造成降低功耗并實現(xiàn)特定工作而不受晶體管之間閾值電壓變化的影響。
實施模式8圖7A示出了圖5A和5B所示像素部分503的結構的另一個示例。該像素部分503包括多條信號線S1至Sp(p為自然數(shù))、設置成與多條信號線S1至Sp相交的多條掃描線G1至Gq(q為自然數(shù))和多條掃描線R1至Rq、以及設在信號線S1至Sp與掃描線G1至Gq的每個交叉點的像素502。
圖7B示出了圖7A的像素502的結構。圖7B示出了像素502，其形成于多條信號線S1至Sp中的一條信號線Sx(x為等于或小于p的自然數(shù))與多條掃描線G1至Gq中的一條掃描線Gy(y為等于或小于q的自然數(shù))以及多條掃描線R1至Rq中的一條掃描線Ry的交叉點。注意，在具有圖7B所示結構的像素中，相同參考數(shù)字用于表示與圖6B相同的部分，并省略了對其的解釋。圖7B所示像素與圖6B所示像素502不同之處為包括第三晶體管701。第三晶體管701可以為n溝道晶體管或p溝道晶體管。
第三晶體管701的柵連接到掃描線Ry；第三晶體管701的源和漏之一連接到第二晶體管602的柵以及電容器603的一個電極；另一個連接到端子702，其中電勢V4施加到該端子702。
具有圖7A與7B所示結構的像素的一個特征為，像素502的發(fā)光元件604可以置于不發(fā)光狀態(tài)而不管從信號線Sx輸入的視頻信號如何，因為其包括掃描線Ry和第三晶體管701。可由輸入掃描線Ry的信號設置像素502的發(fā)光元件604發(fā)光的時間段。因此，可以設置這樣的發(fā)光時間段，其短于用于通過依次選擇掃描線G1至Gq而選擇所有掃描線G1至Gq的時間段。這樣，由于在通過時分灰度級方法執(zhí)行顯示時可以設置短的子幀，因此可以實現(xiàn)高級灰度級表示。
電勢V4可設置為使得當?shù)谌w管701處于導通狀態(tài)時，第二晶體管602處于截止狀態(tài)。例如，當?shù)谌w管701置于導通狀態(tài)時，電勢V4可以設置為等于電勢V3。通過將電勢V3和電勢V4設置成彼此相等，由電容器603保持的電荷被放電且第二晶體管602的源和柵之間的電壓設置為零，使得第二晶體管602可處于截止狀態(tài)。注意，當電勢V3和電勢V4設置成彼此相等時，端子605和端子702可連接相同的布線。
注意，第三晶體管701的布置不限于圖7B所示。例如，第三晶體管701可布置成與第二晶體管602串聯(lián)。在這種結構中，通過使用輸入到掃描線Ry的信號將第三晶體管701置于截止狀態(tài)，可以阻止電流流到發(fā)光元件604，且發(fā)光元件604可置于不發(fā)光狀態(tài)。
還可以使用二極管代替圖7B所示的第三晶體管701。圖7C示出了使用二極管代替第三晶體管701的像素的結構。注意，在圖7C中使用相同參考數(shù)字表示與圖7B相同的部分，且省略了對其的解釋。二極管771的一個電極連接到掃描線Ry，另一個連接到第二晶體管602的柵以及電容器603的一個電極。
二極管771導致電流從一個電極流到另一個電極。第二晶體管602為p溝道晶體管。通過增大二極管771的一個電極的電勢，可以增大第二晶體管602的柵極電勢并可以將第二晶體管602置于截止狀態(tài)。
盡管在圖7C所示結構中，二極管771導致電流從連接到掃描線Ry的一個電極流動到連接到第二晶體管602的柵的另一個電極，且第二晶體管602為p溝道晶體管，但是該像素的結構不限于此。該結構可以為，其中二極管771導致電流從連接到第二晶體管602的柵的所述另一個電極流到連接到掃描線Ry的所述一個電極，且第二晶體管602為n溝道晶體管。當?shù)诙w管602為n溝道晶體管時，通過使二極管771的一個電極的電勢下降，可以使第二晶體管602的柵極電勢下降，且可將第二晶體管602置于截止狀態(tài)。
二極管771可以使用二極管連接的晶體管。該二極管連接的晶體管是指漏和柵彼此連接的晶體管。可以使用p溝道晶體管或n溝道晶體管作為該二極管連接的晶體管。
包括像素部分503的該顯示裝置具有顯著的效應，因為與實施模式6相似，其包括在實施模式1至5任一項中描述的電荷泵電路。換而言之，這種顯示裝置不需要外部電路的電壓被升壓，并可實現(xiàn)功耗與電路面積的減小以及產率的提高，因為該電荷泵電路構造成降低功耗并實現(xiàn)特定工作而不受晶體管之間閾值電壓變化的影響。
實施模式9參考圖8解釋在實施模式6至8中任一個描述的顯示裝置內像素結構的一個模式。圖8為包括晶體管和連接到該晶體管的發(fā)光元件的像素的剖面視圖。
在圖8中，基底層1001、為晶體管1100一部分的半導體層1002、以及形成電容器部分1101的一個電極的半導體層1102形成于襯底1000上。其上形成了第一絕緣層1003，該第一絕緣層1003作為晶體管1100內的柵絕緣層，并作為形成電容器部分1101內的電容器的介電層。
柵電極1004和形成電容器部分1101的另一個電極的導電層1104形成于第一絕緣層1003上。連接到晶體管1100的布線1007連接到發(fā)光元件1012的第一電極1008。該第一電極1008形成于第三絕緣層1006上。第二絕緣層1005可形成于第一絕緣層1003和第三絕緣層1006之間。發(fā)光元件1012包含第一電極1008、EL層1009和第二電極1010。此外，形成第四絕緣層1011以覆蓋第一電極1008的外圍端部以及第一電極1008與布線1007的連接部分。
接著，解釋上述結構的細節(jié)。襯底1000可以為例如鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等形成的玻璃襯底、石英襯底、陶瓷襯底等。也可以使用包含不銹鋼的金屬襯底或者表面上具有絕緣膜的半導體襯底?；蛘?，可以使用由具有柔性的合成樹脂(例如塑料)制成的襯底?？梢酝ㄟ^拋光，例如化學機械拋光(CMP)方法平坦化襯底1000的表面。
作為基底層1001，可以使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(siliconnitride oxide)等的絕緣膜?；讓?001可防止襯底1000內包含的堿金屬(例如Na)或堿土金屬擴散到半導體層1002中并對晶體管1100的特性產生負面影響。盡管基底層1001在圖8中具有單層結構，但可通過堆疊兩層或多層形成該基底層。注意，當雜質擴散不是顯著的問題時，例如，當使用石英襯底等時，不一定提供基底層1001。
可以直接在由微波激勵的高密度等離子體中處理該玻璃襯底的表面，其中該高密度等離子體的電子溫度等于或小于2eV，離子能量等于或小于5eV，電子密度約為1011/cm3至1013/cm3?？梢允褂脧较蚩p天線(radial slot antenna)由微波激勵的等離子體處理設備產生該等離子體。此時，當引入氮氣(N2)或者例如氨氣(NH3)或一氧化二氮(N2O)的氮化物氣體時，可以氮化玻璃襯底的表面。由于形成于玻璃襯底表面上的該氮化層包含氮化硅作為主要成份，該氮化層可用做阻擋層防止雜質從玻璃襯底側擴散?？墒褂玫入x子體CVD方法在該氮化層上形成氧化硅膜或氧氮化硅膜，提供該基底層1001。
此外，通過對由氧化硅、氧氮化硅等制成的基底層1001的表面進行相似的等離子體處理，可以對該表面進行氮化處理至距表面1nm至10nm的深度。使用這種極薄的氮化硅層，可以形成阻擋層，且對將形成于氮化硅層上的半導體層不產生應力影響。
半導體層1002和半導體層1102優(yōu)選使用圖案化的結晶半導體膜。通過使非晶半導體膜結晶可以獲得結晶半導體膜。結晶的方法可以采用激光結晶方法、使用RTA或退火爐的熱結晶方法、使用促進結晶的金屬元素的熱結晶方法等。半導體層1002包含溝道形成區(qū)和一對雜質區(qū)，其中將提供一種導電類型的雜質元素添加到該一對雜質區(qū)。以低濃度添加雜質元素的雜質區(qū)可設于溝道形成區(qū)和該對雜質區(qū)之間。半導體層1102可具有這樣的結構，即其中完全添加提供一種導電類型的雜質元素或者提供與前一種導電類型相反的導電類型的雜質元素。
使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，可使用單個膜或者通過堆疊多個膜而形成第一絕緣層1003。這種情況下，可以通過由微波激勵的高密度等離子體處理氧化或者氮化該絕緣膜的表面以使其更致密，其中該高密度等離子體的電子溫度等于或小于2eV，離子能量等于或小于5eV，電子密度約為1011/cm3至1013/cm3。可以在形成第一絕緣層1003之前執(zhí)行該處理。也就是說，可以對半導體層1002的表面進行該等離子體處理。此時，通過在氧化氣氛(O2、N2O等)或者氮化氣氛(N2、NH3等)中在300℃至450℃的襯底溫度下進行處理，可以形成其上將沉積柵絕緣層的良好界面。
柵電極1004和導電層1104可具有單層結構或疊層層結構，包括選自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd的一種元素或多種元素，或者包括選自上述元素的多種元素的合金或化合物。
晶體管1100包括半導體層1002、柵電極1004、以及半導體層1002和柵電極1004之間的第一絕緣層1003。在圖8中，連接到發(fā)光元件1012第一電極1008的晶體管被示為包含在該像素內的晶體管1100。該晶體管1100具有多柵結構，其中多個柵電極1004置于半導體層1002上。換而言之，多個晶體管串聯(lián)連接。這種結構使得可以抑制截止電流的不必要增大。此外，晶體管1100在圖8中為頂柵晶體管；然而，還可以采用柵電極位于半導體層下方的底柵晶體管。此外，具有位于半導體層上方和下方的柵電極的雙柵晶體管也是適用的。
電容器部分1101具有作為電介質的第一絕緣層1003，并具有作為一對電極的半導體層1102和導電層1104，其中該半導體層1102和導電層1104彼此對立且其間插入了第一絕緣層1003。在圖8中，在設于該像素內的電容器部分中，該對電極之一為與晶體管110的半導體層1002同時形成的半導體層1102，另一個為與柵電極1004同時形成的導電層1104。然而，本發(fā)明不限于這種結構。
第二絕緣層1005優(yōu)選地為具有用于阻擋離子雜質的阻擋性能的絕緣膜，例如氮化硅膜。第二絕緣層1005由氮化硅或氧氮化硅形成。第二絕緣層1005還作為保護膜以防止半導體層1002被污染。在沉積第二絕緣層1005之后，通過引入氫氣而如前所述地執(zhí)行由微波激勵的高密度等離子體處理，從而氫化第二絕緣層1005?；蛘?，可引入氨氣以氮化和氫化第二絕緣層1005。此外，可以與氫氣一起引入氧氣、N2O氣體等，從而執(zhí)行氧氮化處理和氫化處理。通過根據(jù)該方法進行氮化處理、氧化處理或氧氮化處理，可以使第二絕緣層1005的表面更致密。因此，作為保護膜的功能得到加強。通過隨后在400℃至450℃執(zhí)行熱處理，可以從形成第二絕緣層1005的氮化硅釋放被引入到第二絕緣層1005內的氫氣，使得可以氫化半導體層1002。
可以使用無機絕緣膜或有機絕緣膜形成第三絕緣層1006。無機絕緣膜可以使用由CVD方法形成的氧化硅膜、SOG(旋涂玻璃)膜(通過涂敷形成的氧化硅膜)等。有機絕緣膜可以使用由聚酰亞胺、聚酰胺、BCB(苯并環(huán)丁烯(benzocyclobutene))、丙烯酸樹脂、正光敏有機樹脂、負光敏有機樹脂等形成的膜。此外，第三絕緣層1006可以使用其骨架結構包含硅(Si)和氧(O)鍵的材料?？墒褂弥辽侔瑲涞挠袡C基團(例如烷基或芳香烴)作為這種材料的取代基。此外，可以使用氟代基作為該取代基。另外，可以使用氟代基和至少包含氫的有機基團作為取代基。
布線1007可以使用單層或疊層結構，包括選自Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au和Mn的一種元素或者包含選自上述元素中的多種元素的合金。
第一電極1008和第二電極1010之一或二者可以為透明電極。作為透明電極，可以使用包含氧化鎢的氧化銦(IWO)、包含氧化鎢的氧化銦鋅(IWZO)、包含氧化鈦的氧化銦(ITiO)、包含氧化鈦的氧化銦錫(ITTiO)、包含鉬的氧化銦錫(ITMO)等。無需說，可以使用氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、添加了氧化硅的氧化銦錫(ITSO)等。
第一電極1008和第二電極1010中的至少一個可使用不具有透光性能的材料形成。例如，可以使用例如Li或Cs的堿金屬；例如Mg、Ca或Sr的堿土金屬；包含任一這些元素的合金(例如Mg∶Ag、Al∶Li或Mg∶In)；或者這些元素的化合物(CaF2、氮化鈣)。除此以外，還可以使用例如Yb或Er的稀土金屬。
可以使用與第三絕緣層1006相似的材料形成第四絕緣層1011。
發(fā)光元件1012包含EL層1009、以及將該EL層1009夾在中間的第一電極1008和第二電極1010。第一電極1008和第二電極1010之一對應陽極，而另一個對應陰極。當使用正向偏壓將高于閾值電壓的電壓施加于陽極和陰極之間時，電流從陽極流到陰極，由此發(fā)光元件1012發(fā)光。
EL層1009具有單層或多層結構。對于多層結構的情形，形成EL層1009的層根據(jù)載流子輸運性能可分類為空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、電子注入層等。這些層之間的邊界不一定總是清楚的，在一些情況下，這些層的材料部分混合，邊界不清楚?？梢允褂糜袡C材料或無機材料形成這些層。作為有機材料，可以使用高分子材料、中等分子量材料和低分子材料中的任意一種。
優(yōu)選使用具有不同功能的多個層形成EL層1009，例如空穴注入/輸運層、發(fā)光層、以及電子注入/輸運層。優(yōu)選使用包含具有空穴輸運性能的有機化合物材料與相對于該有機化合物材料表現(xiàn)電子接受性能的無機化合物材料的復合材料形成該空穴注入/輸運層。通過采用這種結構，在原來幾乎沒有本征載流子的有機化合物內產生許多空穴載流子，并可以獲得極佳的空穴注入/輸運性能。該效果使得與之前相比可以降低驅動電壓。此外，可以使該空穴注入/輸運層變厚而不引起驅動電壓增大。因此，可以抑制由于灰塵等引起的發(fā)光元件的短路。
具有空穴輸運性能的有機化合物材料可以使用例如銅酞菁(簡寫CuPc)；4，4′，4″-三[N(3-甲基苯基)-N-苯胺]三苯基胺(簡寫為MTDATA)；1，3，5-三[N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(簡寫為m-MTDAB)；N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡寫為TPD)；4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺]聯(lián)苯(簡寫NPB)；4，4’-雙{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯胺}聯(lián)苯(簡寫DNTPD)等。然而，具有空穴輸運性能的有機化合物材料不限于此。
具有電子接受性能的無機化合物材料的示例為氧化鈦、氧化鋯、氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸、氧化鋅等。具體而言，氧化釩、氧化鉬、氧化鎢和氧化錸是優(yōu)選的，因為這些材料可以通過真空蒸鍍形成且容易處理。
使用具有電子輸運性能的有機化合物材料形成電子注入/輸運層。具體地，使用三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫Alq3)；三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡寫Almq3)；雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚(phenylphenolato))鋁(簡寫B(tài)Alq)；浴銅靈(bathocuproin，簡寫B(tài)CP)；2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-惡二唑(簡寫PBD)；3-(4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5-(4-叔-丁基苯基)-1，2，4-三唑(簡寫TAZ)等，然而具有電子輸運性能的有機化合物材料不限于此。
可以使用如下材料形成該發(fā)光層9，10-二(2-萘基)蒽(簡寫DNA)；9，10-二(2-萘基)-2-叔-丁基蒽(簡寫t-BuDNA)；4，4’-雙(2，2-雙苯基乙烯基(diphenylvinyl))聯(lián)苯(簡寫DPVBi)；香豆素30、香豆素6、香豆素545、香豆素545T；紅熒??；2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(簡寫TBP)；9，10-雙苯蒽(簡寫DPA)；5，12-雙苯并四苯，4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-[p-(二甲基胺)苯乙烯基]-4H-吡喃(簡寫DCM1)；4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[2-久洛尼定(julolidine)-9-基]-4 H-吡喃(簡寫DCM2)等。此外，可以使用產生磷光的如下化合物雙{2-[3’，5’-雙(三氟甲基)苯基]pyridinato-N，C2’}銥(吡啶甲酸(picolinate))(簡寫Ir(CF3ppy)2(pic))；三(2-苯基pyridinato-N，C2’)銥(簡寫Ir(ppy)3)；雙(2-苯基pyridinato-N，C2’)銥(乙酰丙酮)(簡寫Ir(ppy)2(acac))；雙[(2-(2’-噻吩)pyridinato-N，C3’]銥(乙酰丙酮)(簡寫Ir(thp)2(acac))；雙(2-苯pyridinato-N，C2’]銥(乙酰丙酮)(簡寫Ir(pq)2(acac))等。
發(fā)光層可使用包含金屬絡合物等的單態(tài)激發(fā)發(fā)光材料和三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料。例如，在發(fā)紅光的像素、發(fā)綠光的像素以及發(fā)藍光的像素中，使用三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成亮度半衰期相對短的發(fā)紅光的像素，使用單態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成其他像素。由于發(fā)光效率高，三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料的特征為，獲得相同的亮度所需的功耗小于單態(tài)激發(fā)發(fā)光材料。換而言之，由于如果使用三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成發(fā)紅光的像素，其可靠性可以得到改善，因為少量的電流供給到該發(fā)光元件。為了降低功耗，可以使用三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成發(fā)紅光的像素和發(fā)綠光的像素，使用單態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成發(fā)藍光的像素。通過如此使用三態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成對人眼具有高可見度的發(fā)綠光的元件，可以實現(xiàn)功耗的進一步降低。
該發(fā)光元件可具有如下結構，即，通過為各個像素形成具有不同發(fā)光波段的發(fā)光層而執(zhí)行彩色顯示。通常，形成分別對應于R(紅)、G(綠)和B(藍)顏色的發(fā)光層。即使在這種情況下，當在像素的發(fā)光側提供透射該光發(fā)射波段的濾光片，可以提高顏色純度并可以防止像素部分的反射。通過提供該濾光片，可以省略通常認為是必需的圓偏振片等，并可以避免從發(fā)光層發(fā)生的光的損耗。此外，可以減小傾斜觀看像素部分(顯示屏幕)時的色調改變。
包含具有圖8所示結構的像素的顯示裝置可以降低功耗，因為其包含在實施模式1至5中任一個描述的電荷泵電路。換而言之，這種顯示裝置不需要升壓外部電路的電壓，并可以實現(xiàn)功耗及電路面積的減小和產率的提高，因為該電荷泵電路構造成降低功耗并執(zhí)行特定工作而不受晶體管之間閾值電壓變化的影響。
實施模式10圖9示出了本發(fā)明該實施模式的短路環(huán)的結構。
在圖9中，相同的參考數(shù)字用于表示相同部分或具有相似功能的部分，省略了對其的重復解釋。
圖9所示短路環(huán)包含第一晶體管1201、第二晶體管1202、第一電阻器1203、第二電阻器1204、第一焊盤(pad)1205、第二焊盤1206和第三焊盤1207，且第一晶體管1201的一個電極連接到第二晶體管1202的一個電極、第一電阻器1203的一側以及第二電阻器1204的一側；該連接點稱為線1；第一晶體管1201的另一個電極連接到第二晶體管的另一個電極、第一電阻器的另一側、第二電阻器的另一側、第一焊盤、第二焊盤和第三焊盤。
在本實施模式中，第一晶體管1201的導電性為n溝道型，第二晶體管1202的導電性為p溝道型，該第一晶體管是常導通的。
在薄膜晶體管的制造步驟中以及在顯示裝置的面板組裝階段，由于靜電影響，高壓靜電可能施加于一個薄膜晶體管。具體而言，由于每個薄膜晶體管具有極小的尺寸，由于輕微荷電即可產生靜電放電損傷和缺陷。該短路環(huán)起著防止產生該靜電損傷和缺陷的功能。
解釋圖9的短路環(huán)的工作。
即使在面板組裝階段所有焊盤都處于浮置狀態(tài)且所有焊盤都處于相同電勢，當任何焊盤的電勢增大時，第二晶體管1202導通以消除端子之間的電勢差。當任何焊盤的電勢降低時，第一晶體管1201導通以消除端子之間的電勢差。
在檢查時，將第一襯底1205設為高電勢，將第二焊盤1206設為低電勢。例如，通過當?shù)谝浑娮杵?203等于第二電阻器1204時將第二焊盤1206設為-10V和將第一焊盤1205設為10V，線1的電勢變?yōu)?V且各個焊盤之間的電阻增大。因此，可以在高阻狀態(tài)下進行檢查。
由于在顯示裝置完成之后不需要該短路環(huán)，通過在最后步驟中使用激光輻射沿圖示線2將該短路環(huán)與面板內部的布線分離，并可執(zhí)行正常工作。
在圖9的短路環(huán)中，第三焊盤1207的連接終點可以與形成薄膜晶體管的布線圖案短路。
如前所述，本實施模式的短路環(huán)實現(xiàn)了面板組裝階段端子之間的低電阻和檢查時的高電阻。
實施模式11本實施模式解釋使來自電荷泵的輸出電勢穩(wěn)定的電路，即穩(wěn)定的電源電路(調節(jié)器)。
首先，在穩(wěn)定電路的最簡單結構中，具有大電容的電容器位于電荷泵的輸出部分內。具有大電容的該電容器抑制電勢變化并穩(wěn)定電勢。
這種情況下，具有大電容的該電容器可形成于與半導體裝置相同的襯底上或形成于其他元件內。通過在與半導體裝置相同的襯底上形成具有大電容的該電容器，可以減少部件數(shù)目。另一方面，通過不將其形成于與半導體裝置相同的襯底上，可以設置具有大電容的電容器。
作為不同于上述穩(wěn)定電源電路的結構，解釋了如下情況，即通過監(jiān)測電荷泵的輸出電勢而控制供給到電荷泵的時鐘信號的操作，使得電壓恒定。
換而言之，對于輸入到電荷泵的時鐘信號，不一定需要輸入高電勢或低電勢，例如，當輸出端子的電勢達到特定電勢時，可以阻止輸入該時鐘信號。
參考圖10解釋如前所述根據(jù)輸出負載確定是否輸入時鐘信號的結構。
將電壓Vdd從恒壓源1301供給到電荷泵1302的輸入端子，使得可以從輸出端子獲得升壓的電勢。這里，電勢檢測電路1304檢測輸出端子的電勢，當該電勢達到特定水平時輸出控制信號，并控制時鐘信號不從時鐘脈沖發(fā)生電路1303輸入到電荷泵。
當供給時鐘信號時，電荷泵的輸出電勢增大，當該供給停止時，電荷泵的電勢增加停止。這可以用于控制輸出電勢。
通過使用這種穩(wěn)定電源電路，可以穩(wěn)定電勢且可以輸出預定電勢。
實施模式12圖11示出了通過組合顯示面板800和控制電路804而獲得的顯示模塊。顯示面板800通過連接布線805連接到控制電路804。顯示面板800包括像素部分801、信號線驅動電路802和掃描線驅動電路803，該結構與圖5B所示類似。通過結合該顯示模塊可以形成各種電子裝置。
實施模式13本實施模式描述作為根據(jù)本發(fā)明電子裝置的蜂窩電話的示例。
在圖12所示蜂窩電話900中，主體(A)901通過鉸鏈910連接到主體(B)902成為可開啟和閉合的，其中主體(A)901包括操作開關904、麥克風905等，主體(B)902包含顯示面板(A)908、顯示面板(B)909、揚聲器906等。顯示面板(A)908和顯示面板(B)909與電路板907一起容納于顯示主體(B)902的框架903內。顯示面板(A)908和顯示面板(B)909的像素部分置成通過形成于框架903內的開放窗口是可見的。
對于顯示面板(A)908和顯示面板(B)909，可以按照蜂窩電話900的功能恰當?shù)卦O置規(guī)格，例如像素數(shù)目。例如，顯示面板(A)908和顯示面板(B)909可分別作為主屏幕和子屏幕組合。
于是，顯示面板(A)908可以是顯示字符和圖像的高清晰彩色顯示屏幕，顯示面板(B)909可以是顯示文本信息的單色信息顯示屏幕。具體而言，顯示面板(B)909為具有更高清晰度的有源矩陣型，可以顯示各種類型的文本信息并提高每個屏幕的信息顯示密度。例如，當顯示面板(A)908為具有64個灰度級和260000色的2至2.5英寸QVGA(320點×240點)面板，顯示面板(B)909為具有2至8個灰度級和180至220ppi的單色高清晰面板時，可以顯示漢字(中文字符)、阿拉伯字符等以及羅馬字符、平假名(日文草體音節(jié)字符)和片假名(日文楷書體音節(jié)字符)。
顯示面板(A)908和顯示面板(B)909分別具有類似實施模式6至9及12所描述的結構。換而言之，這種顯示面板不需要升壓外部電路的電壓，并可以實現(xiàn)功耗及電路面積的減小和產率的提高，因為在實施模式1至5中任一個描述的電荷泵電路構造成降低功耗并執(zhí)行特定工作而不受晶體管之間閾值電壓變化的影響。這有助于降低蜂窩電話900的功耗。這可實現(xiàn)長時間連續(xù)使用該蜂窩電話。此外，由于電池尺寸可縮小，蜂窩電話的重量可減小。
蜂窩電話900可通過各種驅動方法執(zhí)行顯示。這些驅動方法的一個示例為時間灰度級方法。根據(jù)時間灰度級方法，通過改變發(fā)光元件的發(fā)光周期而顯示灰度級，其中該發(fā)光元件發(fā)射亮度恒定的光。例如，如果發(fā)光元件在一個幀周期是開啟的，則發(fā)光比率為100％。如果發(fā)光元件在一個幀周期的一半是開啟的，則發(fā)光比率為50％。當幀頻率高到一定程度時，通常60Hz或以上，人眼無法察覺到閃爍(blinking)，該閃爍被識別為中間色(halftone)。這樣，通過改變發(fā)光比率可以表達灰度級。
在圖13A中，水平軸表示時間，垂直軸表示顯示屏幕的像素行。在本示例中，從顯示屏幕的頂部開始依次執(zhí)行寫入，從而顯示延遲。盡管在圖13A中從頂部開始依次執(zhí)行寫入，本實施模式不限于此。以下以4位的情形為示例進行解釋。
在圖13A中，一個幀劃分為四個子幀(Ts1、Ts2、Ts3和Ts4)。子幀周期的長度比為Ts1∶Ts2∶Ts3∶Ts4＝8∶4∶2∶1。通過組合這些子幀，發(fā)光周期長度可以設置為0至15中的任何值。這樣，通過將一個幀劃分成2的冪子幀，可以表達灰度級。此外，由于Ts4的發(fā)光周期短，需要在下一半的寫入完成之前將屏幕的上一半關閉，同時執(zhí)行寫入和擦除。
圖13B示出了使用與圖13A不同的時間劃分的灰度級表達。在圖13A的灰度級表達中，當高次位改變時，出現(xiàn)稱為贗輪廓(pseudocontour)的缺陷。這是因為，當人眼交替地看到第七灰度級水平和第八灰度級水平時，他們看到一種錯覺，其中覺到的圖像的灰度級水平不同于真實的灰度級水平。因此，在圖13B中，將高次位分開以減少上述贗輪廓現(xiàn)象。具體地，高次位(在此為Ts1)被分成四個并布置于一個幀內。此外，第二位(在此為Ts2)分成兩個并布置于一個幀內。這樣，對時間長的位進行分割，由此減少了贗輪廓。
在圖14A中，將一個幀均勻地分成多個子幀而不是2的冪，使得不發(fā)生贗輪廓。在該方法中，由于不存在時間長的位，不發(fā)生贗輪廓，但是灰度級本身變得粗糙。因此，需要使用FRC(幀頻控制)、抖動等執(zhí)行灰度級互補。
圖14B示出了使用兩個灰度級水平顯示圖像的情形。這種情況下，一個幀僅包含一個子幀，因此重新寫入次數(shù)為每幀一次，且可以降低控制器和驅動器的功耗。對于蜂窩電話，主要顯示例如電子郵件的文本信息的情形(郵件模式)所需的灰度級水平少于顯示運動圖像或靜止圖像的情形，因此可以實現(xiàn)優(yōu)先考慮功耗的顯示。通過將這種顯示與圖13A、圖13B、圖14A等組合，可以分別使用需要大數(shù)目灰度級水平的情形以及需要小數(shù)目灰度級水平的情形，由此可以實現(xiàn)功耗降低。
圖14C示出了如下情形，其中表達了四個灰度級水平，且通過在一個幀周期內三次執(zhí)行寫入而進行顯示。這可以適用于顯示例如漫畫的靜止圖像的情形，這種情形中灰度級水平的數(shù)目優(yōu)選大于顯示文本信息的情形。可以在約4至16個灰度級水平的范圍內設置灰度級水平的數(shù)目。
通過這樣將包含在實施模式1至5任一個所述電荷泵電路的顯示面板與下述驅動方法相結合，可以降低蜂窩電話的功耗，其中該驅動方法包括具有16個或以上灰度級水平的自然圖像或運動圖像模式、具有4至16個灰度級水平的靜止圖像模式以及具有2至8個灰度級水平的郵件模式。
根據(jù)本實施模式的蜂窩電話可以根據(jù)其功能和用途以各種模式調整。例如，通過將成像元件結合到鉸鏈910中，可以成為配備照相機的蜂窩電話。即使當操作開關904、顯示面板(A)908和顯示面板(B)909容納于一個框架內，仍可獲得上述效果。此外，當本實施模式的結構應用于設有多個顯示部分的信息顯示終端時，仍可獲得相似的效果。另外，根據(jù)本實施模式的結構可以廣泛應用于通常為計算機和PDA(個人數(shù)字助理)的信息終端而不限于蜂窩電話，其中所述信息終端包含顯示面以及例如操作開關的輸入裝置。
實施模式14本實施模式描述作為根據(jù)本發(fā)明的電子裝置的電視機的示例。
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的電視機，包括主體950、顯示部分951、揚聲器部分952、操作開關953等。在該電視機中，顯示部分951具有與實施模式3至7所述相似的結構。換而言之，這種顯示部分不需要升壓外部電路的電壓，并可以實現(xiàn)功耗及電路面積的減小和產率的提高，因為在實施模式1至5任一個中描述的電荷泵電路構造成降低功耗并執(zhí)行特定工作而不受晶體管之間閾值電壓變化的影響。這有助于降低該電視機的功耗。
由于具有這種特征，該電視機中的電源電路的數(shù)目可以減少或者其尺寸可以顯著減??；因此可以實現(xiàn)主體950的尺寸、重量和厚度的減小。功耗降低、圖像質量改善、且尺寸和重量減小的電視機可以提供適用于住宅的產品。
本申請是基于2005年12月27在日本專利局提交的日本專利申請No.2005-376634，其全部內容與此引入作為參考。
權利要求
1.一種具有電荷泵電路的半導體裝置，所述電荷泵電路包括第一晶體管；開關；第一電容器；第二電容器；和反相器，其中所述反相器的輸入側和所述第一晶體管的柵電極相互連接，其中所述第一晶體管的一個電極連接到第一電勢，其中所述反相器的輸出側通過所述第一電容器連接到所述第一晶體管的另一個電極并連接到所述開關的一個電極，并且其中所述開關的另一個電極通過所述第二電容器連接到第二電勢。
2.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中所述第一晶體管具有n溝道型導電性，并且其中所述第一晶體管的一個電極所連接到的所述第一電勢為高電平電勢。
3.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中所述開關的另一個電極通過所述第二電容器所連接到的所述第二電勢為低電平電勢。
4.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中所述開關包括具有n溝道型導電性或p溝道型導電性的晶體管，且當使用n溝道型晶體管時是常導通的。
5.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中所述開關包括第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管，其中所述第四晶體管的一個電極連接到所述第二電勢，其中所述反相器的輸入側、所述第三晶體管的柵電極和所述第四晶體管的柵電極相互連接，其中所述第三晶體管的所述一個電極連接到所述第二晶體管的一個電極，其中所述第三晶體管的另一個電極連接到所述第四晶體管的另一個電極，其中所述第二晶體管的所述一個電極連接到所述第一電容器和所述第一晶體管的另一個電極，并且其中所述第二晶體管的另一個電極通過所述第二電容器連接到所述第二電勢。
6.根據(jù)權利要求5的半導體裝置，其中所述第二晶體管具有n溝道型導電性且是常導通的。
7.根據(jù)權利要求5的半導體裝置，其中所述第三晶體管具有p溝道型導電性。
8.根據(jù)權利要求5的半導體裝置，其中所述第四晶體管具有n溝道型導電性，并且其中所述第四晶體管的一個電極所連接到的所述第二電勢為低電平電勢。
9.一種具有電荷泵電路的半導體裝置，所述電荷泵電路包括第一晶體管；開關；第一電容器；第二電容器；和第一反相器，其中所述開關包括第二晶體管、第三晶體管、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第三電容器，其中所述第一晶體管的一個電極連接到第一電勢，其中所述第一反相器的輸入側連接到所述第一晶體管的柵電極，其中所述第一反相器的輸出側通過所述第一電容器連接到所述第一晶體管的另一個電極，其中所述第三晶體管的一個電極連接到所述第一電勢，其中所述第二反相器的輸出側通過所述第三反相器連接到所述第四反相器的輸入側和所述第三晶體管的柵電極，其中所述第四反相器的輸出側通過所述第三電容器連接到所述第三晶體管的另一個電極和所述第二晶體管的柵電極，其中所述第二晶體管的一個電極連接到所述第一晶體管的另一個電極，并且其中所述第二晶體管的另一個電極通過所述第二電容器連接到第二電勢。
10.根據(jù)權利要求9的半導體裝置，其中所述第二晶體管具有p溝道型導電性。
11.根據(jù)權利要求9的半導體裝置，其中所述第三晶體管具有n溝道型導電性且是常導通的，并且其中所述第三晶體管的一個電極所連接到的所述第一電勢為高電平電勢。
12.一種具有電荷泵電路的半導體裝置，所述電荷泵電路包括第一晶體管；開關；第一電容器；第二電容器；以及第一反相器，其中所述開關包括第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第三電容器，其中所述第一晶體管的一個電極連接到第一電勢，其中所述第一反相器的輸入側連接到所述第一晶體管的柵電極，其中所述第一反相器的輸出側通過所述第一電容器連接到所述第一晶體管的另一個電極，其中所述第三晶體管的一個電極連接到所述第一電勢，其中所述第二反相器的輸出側通過所述第三反相器連接到所述第四反相器的輸入側和所述第三晶體管的柵電極，其中所述第四反相器的輸出側通過所述第三電容器連接到所述第四晶體管的一個電極和所述第二晶體管的柵電極，其中所述第二晶體管的一個電極連接到所述第一晶體管的另一個電極和所述第四晶體管的柵電極，并且其中所述第二晶體管的另一個電極通過所述第二電容器連接到所述第四晶體管的另一個電極并連接到第二電勢。
13.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中所述第二晶體管具有p溝道型導電性。
14.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中所述第三晶體管具有n溝道導電性且是常導通的。
15.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中所述第四晶體管具有p溝道型導電性。
16.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中所述電荷泵電路的輸出電壓被升壓。
17.根據(jù)權利要求9的半導體裝置，其中所述電荷泵電路的輸出電壓被升壓。
18.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中所述電荷泵電路的輸出電壓被升壓。
19.根據(jù)權利要求5的半導體裝置，其中通過下述措施將所述電荷泵電路的輸出電壓降壓將所述第一晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；將所述第一晶體管的一個電極所連接到的所述第一電勢設置為低電平電勢；將所述第二晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；將所述第三晶體管設置為具有n溝道型導電性；將所述第四晶體管設置為具有p溝道型導電性；以及將所述第二晶體管的另一個電極通過所述第二電容器所連接到的所述第二電勢設置為高電平電勢。
20.根據(jù)權利要求9的半導體裝置，其中通過下述措施將所述電荷泵電路的輸出電壓降壓將所述第一晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；將所述第一晶體管的一個電極所連接到的所述第一電勢設置為低電平電勢；將所述第二晶體管設置為具有n溝道型導電性；將所述第三晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；以及將所述第四晶體管設置為具有n溝道型導電性。
21.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中通過下述措施將所述電荷泵電路的輸出電壓降壓將所述第一晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；將所述第一晶體管的一個電極所連接到的所述第一電勢設置為低電平電勢；將所述第二晶體管設置為具有n溝道型導電性；將所述第三晶體管設置為具有p溝道型導電性且是常導通的；以及將所述第四晶體管設置為具有n溝道型導電性。
22.根據(jù)權利要求1的半導體裝置，其中時鐘信號輸入到所述反相器。
23.根據(jù)權利要求9的半導體裝置，其中時鐘信號輸入到所述第一反相器。
24.根據(jù)權利要求12的半導體裝置，其中時鐘信號輸入到所述第一反相器。
全文摘要
傳統(tǒng)電荷泵電路需要升壓電路等用于導通或截止晶體管。因此，傳統(tǒng)電荷泵電路存在規(guī)模增大的問題，這導致電路面積和功耗增大。本發(fā)明的一個特征是提供一種電荷泵電路，包括第一晶體管、開關、第一電容器、第二電容器和反相器，其中第一晶體管的一個電極連接到第一電勢，反相器的輸出側通過第一電容器連接到第一晶體管的另一個電極并連接到開關的一側，開關的另一側通過第二電容器連接到第二電勢。
文檔編號H03K19/094GK1992489SQ20061015624
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權日2005年12月27日
發(fā)明者巖淵友幸, 上野達郎 申請人:株式會社半導體能源研究所