JP3705985B2 - Shift register and image display device using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、画像表示装置の駆動回路などに好適に使用され、クロック信号の振幅が駆動電圧よりも低い場合でも入力パルスをシフト可能なシフトレジスタ、および、それを用いた画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、画像表示装置のデータ信号線駆動回路や走査信号線駆動回路では、各データ信号を映像信号からサンプリングする際のタイミングを取ったり、各走査信号線へ与える走査信号を作成したりするために、シフトレジスタが広く使用されている。
【0003】
一方、電子回路の消費電力は、周波数と、負荷容量と、電圧の2乗とに比例して大きくなる。したがって、例えば、画像表示装置への映像信号を生成する回路など、画像表示装置に接続される回路、あるいは、画像表示装置では、消費電力を低減するため、駆動電圧が益々低く設定される傾向にある。
【0004】
例えば、画素や、データ信号線駆動回路、あるいは走査信号線駆動回路のように、広い表示面積を確保するために多結晶シリコン薄膜トランジスタが使用される回路では、基板間あるいは同一基板内においても、しきい値電圧の相違が、例えば、数[V]程度に達することもあるため、駆動電圧の低減が十分に進んでいるとは言い難いが、例えば、上記映像信号の生成回路のように、単結晶シリコントランジスタを用いた回路では、駆動電圧は、例えば、5[V]や3.3[V]、あるいは、それ以下の値に設定されていることが多い。したがって、シフトレジスタの駆動電圧よりも低いクロック信号が印加される場合、シフトレジスタには、クロック信号を昇圧するレベルシフタが設けられる。
【0005】
具体的には、例えば、図39に示すように、上記従来のシフトレジスタ101へ、例えば、5[V]程度の振幅のクロック信号CKが与えられると、レベルシフタ103は、シフトレジスタ101の駆動電圧(15[V])まで、クロック信号CKを昇圧する。昇圧後のクロック信号CKは、各フリップフロップF1〜Fnへ印加され、シフトレジスタ部102は、当該クロック信号CKに同期して開始信号SPをシフトする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシフトレジスタ101では、クロック信号CKをレベルシフトした後、各フリップフロップF1〜Fnへ伝送しているため、フリップフロップF1〜Fnの両端間の距離が離れる程、伝送距離が長くなり、消費電力が増大するという問題を生ずる。
【0007】
具体的には、伝送距離が長くなるに従って、伝送用の信号線の容量が大きくなるので、レベルシフタ103に、より大きな駆動能力が必要となり、消費電力が増大する。さらに、多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて、レベルシフタ103を含む上記駆動回路が形成される場合のように、レベルシフタ103の駆動能力が十分ではない場合には、歪みのない波形を伝送するため、図中、破線で示すように、レベルシフタ103と各フリップフロップF1〜Fnとの間にバッファ104を設ける必要があるので、さらに多くの消費電力が必要になる。
【0008】
近年では、より表示画面が広く、かつ、高解像な画像表示装置が要求されているため、シフトレジスタ部102の段数が益々増加する傾向にある。したがって、フリップフロップF1〜Fnの両端間の距離が増大しても消費電力の少ないシフトレジスタ、および、画像表示装置が強く求められている。
【0009】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クロック信号の振幅が駆動電圧よりも低い場合でも正常に動作し、かつ、消費電力の少ないシフトレジスタ、および、それを用いた画像表示装置を実現することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシフトレジスタは、上記課題を解決するために、複数段のフリップフロップと、上記フリップフロップの駆動電圧よりも振幅が小さなクロック信号を昇圧して上記各フリップフロップへ印加するレベルシフタとを有し、上記クロック信号に同期して入力パルスを上記各フリップフロップで順次伝送するシフトレジスタにおいて、以下の手段を講じたことを特徴としている。
【0011】
すなわち、上記各フリップフロップは複数のブロックに分けられ、上記レベルシフタは、当該各ブロック毎に設けられていると共に、上記複数のレベルシフタのうち、その時点で上記入力パルスの伝送に上記クロック信号の入力を必要としないブロックに対応するレベルシフタの少なくとも1つは停止する。
【0012】
なお、各ブロックが入力パルスの伝送にクロック信号を必要とするか否かは、シフトレジスタを構成するフリップフロップによって決定される。例えば、上記フリップフロップとして、クロック信号に応じてセットされるセット・リセット・フリップフロップが使用される場合、ブロックは、当該ブロックへパルスが入力されてから、最終段のフリップフロップがセットされるまでの間、クロック信号を必要とし、フリップフロップがDフリップフロップの場合は、当該ブロックへパルスが入力されてから、最終段のフリップフロップがパルス出力を終了するまでの間、クロック信号を必要とする。なお、いずれの場合であっても、各ブロックに含まれるフリップフロップが1つで、各フリップフロップ毎にレベルシフタが設けられていてもよいし、複数のフリップフロップ毎にレベルシフタが設けられていてもよい。
【0013】
上記構成において、クロック信号は、複数のレベルシフタのいずれかで昇圧された後、当該レベルシフタに対応するブロック内のフリップフロップへ印加され、入力パルスは、昇圧後のクロック信号に同期して、順次伝送される。されに、各レベルシフタのうち、クロック信号を出力する必要のないレベルシフタの少なくとも1つは、動作を停止する。
【0014】
ここで、クロック信号を必要としないブロックとしては、例えば、入力パルスを伝送していないブロックが挙げられる。また、入力パルスを伝送しているブロックであっても、例えば、フリップフロップがクロック信号に応じてセットされ、より後段のフリップフロップの出力に応じてリセットされるセット・リセット・フリップフロップの場合には、最終段のフリップフロップがセットされた後の期間は、クロック信号を必要としない。
【0015】
上記構成では、シフトレジスタに複数のレベルシフタが設けられているので、唯一のレベルシフタが全てのフリップフロップへレベルシフト後のクロック信号を印加する場合に比べて、レベルシフタからフリップフロップへの距離を短縮できる。この結果、レベルシフト後のクロック信号の伝送距離を短縮できるので、レベルシフタの負荷容量を削減でき、レベルシフタに必要な駆動能力を抑制できる。これにより、例えば、レベルシフタの駆動能力が小さく、かつ、フリップフロップの両端間の距離が長い場合であっても、レベルシフタからフリップフロップまでの間にバッファを設ける必要がなくなり、シフトレジスタの消費電力を削減できる。加えて、複数のレベルシフタのうち、少なくとも1つは、動作を停止しているので、全てのレベルシフタが同時に動作する場合に比べて、シフトレジスタの消費電力を削減できる。これらの結果、低電圧のクロック信号入力で動作可能で、かつ、低消費電力なシフトレジスタを実現できる。
【0016】
さらに、本発明は、フリップフロップとしてセット・リセット・フリップフロップを含む場合に限らず、上記ブロックのうちの特定ブロックが上記フリップフロップとしてクロック端子に昇圧された上記クロック信号が入力されるDフリップフロップを含む場合にも適用できる。この場合、上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの上記フリップフロップの各出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあるか否かの出力を行う回路を備え、上記特定ブロックに対応する特定レベルシフタは、上記回路の上記出力に基づいて、当該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点で動作を開始し、当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した後に、動作を停止する。
【0017】
あるいは、シフトレジスタは、上記特定ブロックが上記Dフリップフロップを含み、上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの最終段の上記フリップフロップの出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあることを、上記所定期間が開始したことを上記所定期間の終了まで記憶保持する出力を行うことで示すラッチ回路を備え、上記特定ブロックに対応する上記特定レベルシフタは、上記ラッチ回路の上記出力に基づいて、少なくとも当該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点から当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した時点まで動作を行う。
【0018】
当該構成によれば、特定ブロックは、フリップフロップとして、Dフリップフロップを含んでいるので、セット・リセット・フリップフロップの場合とは異なり、入力パルスのパルス幅(クロック数)が変化する場合であっても、何ら支障なく、入力パルスを伝送できる。また、上記構成によれば、特定レベルシフタは、特定ブロックのDフリップフロップが動作する際に必要な期間に、レベルシフト後のクロック信号を供給し、Dフリップフロップへのクロック信号の入力が不要な場合には、動作を停止する。この結果、互いに異なるパルス幅の入力パルスを伝送可能で、かつ、消費電力の少ないシフトレジスタを実現できる。
【0019】
加えて、特定ブロックへパルス入力されてから、最終段のフリップフロップがパルス出力するまでの期間は、例えば、特定ブロックへ入力されるパルス信号と、各段のフリップフロップの出力信号との論理和を算出したり、トリガとなる信号をラッチするなどすれば算出できる。したがって、この場合、フリップフロップの入出力とは別に動作期間を算出するときよりも、シフトレジスタの回路構成を簡略化できる。
【0020】
また、上記構成のシフトレジスタにおいて、上記フリップフロップを複数備えている上記ブロックにおいて、その時点で上記クロック信号の入力が必要な上記フリップフロップにのみ、昇圧された上記クロック信号を供給するようにしてもよい。
【0021】
また、上記構成のシフトレジスタにおいて、上記フリップフロップは全て上記Dフリップフロップであってもよい。
【0022】
さらに、上記構成のシフトレジスタにおいて、上記レベルシフタは、入力スイッチング素子を備えた電流駆動型のレベルシフト部を含んでいてもよい。例えば、上記レベルシフタは、動作中、上記クロック信号を印加する入力スイッチング素子が常時導通する電流駆動型のレベルシフト部を含んでいてもよい。
【0023】
当該構成によれば、レベルシフタが動作している間、レベルシフタの入力スイッチング素子は、常時導通している。したがって、クロック信号のレベルによって入力スイッチング素子を導通/遮断する電圧駆動型のレベルシフタとは異なり、クロック信号の振幅が入力スイッチング素子のしきい値電圧よりも低い場合であっても、何ら支障なく、クロック信号をレベルシフトできる。
【0024】
さらに、電流駆動型のレベルシフタは、動作中、入力スイッチング素子が導通しているため、電圧駆動型のレベルシフタよりも消費電力が大きいが、複数のレベルシフタのうち、少なくとも1つが動作を停止している。これにより、クロック信号の振幅が入力スイッチング素子のしきい値電圧よりも低い場合でもレベルシフト可能で、かつ、全てのレベルシフタが同時に動作する場合よりも消費電力が少ないシフトレジスタを実現できる。
【0025】
また、上記構成のシフトレジスタにおいて、上記レベルシフト部への入力信号として、上記入力スイッチング素子が遮断するレベルの信号を与えることによって、当該レベルシフタを停止させる入力信号制御部が例えば上記レベルシフタに設けられていてもよい。
【0026】
当該構成によれば、一例として、入力スイッチング素子がMOSトランジスタの場合を例にして説明すると、例えば、入力信号がゲートへ印加される場合は、ドレイン−ソース間が遮断されるレベルの入力信号をゲートへ印加すれば、入力スイッチング素子が遮断される。また、入力信号がソースへ印加される場合には、例えば、ドレインと略同じ入力信号を印加するなどして、入力スイッチング素子を遮断する。
【0027】
いずれの構成であっても、入力信号制御部が入力信号のレベルを制御して、入力スイッチング素子を遮断すれば、電流駆動型のレベルシフタは、動作を停止する。これにより、入力信号制御部は、レベルシフタを停止できると共に、停止中は、動作中に入力スイッチング素子へ流れる電流の分だけ、消費電力を低減できる。
【0028】
一方、上記各構成のシフトレジスタは、上記レベルシフト部への電力供給を停止して、当該レベルシフタを停止させる電力供給制御部を備えていてもよい。
【0029】
当該構成によれば、電力供給制御部は、各レベルシフト部への電力供給を停止して、当該レベルシフタを停止させる。これにより、電力供給制御部は、レベルシフタを停止できると共に、動作停止中は、動作中にレベルシフタで消費する電力の分だけ、消費電力を低減できる。
【0030】
ところで、レベルシフタが動作を停止している間、レベルシフタの出力電圧が不定となると、当該レベルシフタに接続されているフリップフロップの動作が不安定になる虞れがある。
【0031】
したがって、上記各構成のシフトレジスタにおいて、上記レベルシフタは、停止時に、予め定められた値に出力電圧を保つ出力安定手段を備えている方が好ましい。
【0032】
当該構成によれば、レベルシフタが停止している間、当該レベルシフタの出力電圧は、出力安定手段によって所定の値に保たれる。この結果、不定な出力電圧に起因するフリップフロップの誤動作を防止でき、より安定したシフトレジスタを実現できる。
【0033】
さらに、上記各構成のシフトレジスタには、上記クロック信号が伝送されるクロック信号線と、上記レベルシフト部との間に配され、当該レベルシフタが停止している間、開放されるスイッチが設けられている方が好ましい。なお、当該スイッチは、上記入力信号制御部の一部としても実現できる。
【0034】
上記構成では、クロック信号線に全てのレベルシフタが常時接続され、全レベルシフト部の入力スイッチング素子がクロック信号線の負荷となる場合とは異なり、クロック信号線へ接続される入力スイッチング素子は、動作中のレベルシフタのものに限定される。また、停止中、上記スイッチが開放され、レベルシフタの入力が不定となっても、上記出力安定手段によって、レベルシフタの出力が所定の値に保たれるので、フリップフロップが誤動作しない。この結果、クロック信号線の負荷容量を削減でき、クロック信号線を駆動する回路の消費電力を削減できる。
【0035】
一方、本発明に係る画像表示装置は、上記課題を解決するために、マトリクス状に配された複数の画素と、上記各画素の各行に配置された複数のデータ信号線と、上記各画素の各列に配置された複数の走査信号線と、予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、予め定められた周期の第2クロック信号に同期して順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、上記データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方は、上記第1あるいは第2クロック信号を上記クロック信号とする上述のいずれかの構成のシフトレジスタを備えていることを特徴としている。
【0036】
ここで、画像表示装置では、データ信号線の数、あるいは、走査信号線の数が大きくなるに従って、各信号線毎のタイミングを生成するためのフリップフロップの数が大きくなり、フリップフロップの両端間の距離が長くなる。ところが、上記各構成のシフトレジスタは、レベルシフタの駆動能力が小さく、かつ、フリップフロップの両端間の距離が長い場合であっても、バッファを削減でき、消費電力を削減できる。
【0037】
それゆえ、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方に、上記各構成のシフトレジスタを備えることによって、消費電力の少ない画像表示装置を実現できる。
【0038】
さらに、上記構成の画像表示装置において、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、互いに同一の基板上に形成されている方が望ましい。
【0039】
当該構成によれば、データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、互いに同一の基板上に形成されており、データ信号線駆動回路と各画素との間の配線、並びに、走査信号線駆動回路と各画素との間の配線は、当該基板上に配され、基板外に出す必要がない。この結果、データ信号線の数および走査信号線の数が増加しても、基板外に出す信号線の数が変化せず、組み立て時の手間を削減できる。また、各信号線を基板外と接続するための端子を設ける必要がないため、各信号線の容量の不所望な増大を防止できると共に、集積度の低下を防止できる。
【0040】
ところで、多結晶シリコン薄膜は、単結晶シリコンに比べて、基板面積を拡大しやすい一方で、多結晶シリコントランジスタは、単結晶シリコントランジスタに比べて、例えば、移動度やしきい値などのトランジスタ特性が劣っている。したがって、単結晶シリコントランジスタを用いて各回路を製造すると、表示面積の拡大が難しく、多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて各回路を製造すると、各回路の駆動能力が低下してしまう。なお、両駆動回路と画素とを別の基板上に形成した場合は、各信号線で両基板間を接続する必要があり、製造時に手間がかかると共に、各信号線の容量が増大してしまう。
【0041】
したがって、上述の各構成の画像表示装置では、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を含んでいる方が好ましい。
【0042】
当該構成では、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、いずれも、多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を含んでいるため、表示面積を容易に拡大できる。さらに、同一基板上に容易に形成できるので、製造時の手間や各信号線の容量を削減できる。加えて、上記各構成のシフトレジスタが使用されているので、レベルシフタの駆動能力が低い場合であっても、何ら支障なく、レベルシフト後のクロック信号を各フリップフロップへ印加できる。この結果、消費電力が少なく、かつ、表示面積の広い画像表示装置を実現できる。
【0043】
加えて、上述の各構成の画像表示装置において、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、600度以下のプロセス温度で製造されたスイッチング素子を含んでいる方が望ましい。
【0044】
当該構成によれば、スイッチング素子のプロセス温度が600度以下に設定されるので、各スイッチング素子の基板として、通常のガラス基板(歪み点が600度以下のガラス基板)を使用しても、歪み点以上のプロセスに起因するソリやタワミが発生しない。この結果、実装がさらに容易で、より表示面積の広い画像表示装置を実現できる。
【0045】
【発明の実施の形態】
(第1参考形態)
本発明の実施形態の第1参考形態について図1ないし図7に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明は、入力されるクロック信号の振幅が駆動電圧よりも小さなシフトレジスタに広く適用できるが、以下では、好適な一例として、画像表示装置に適用した場合について説明する。
【0046】
すなわち、図2に示すように、本参考形態に係る画像表示装置1は、マトリクス状に配された画素PIXを有する表示部2と、各画素PIXを駆動するデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路4とを備えており、制御回路5が各画素PIXの表示状態を示す映像信号DATを生成すると、当該映像信号DATに基づいて画像を表示できる。
【0047】
上記表示部2および両駆動回路3・4は、製造時の手間と、配線容量とを削減するために、同一基板上に設けられている。また、より多くの画素PIXを集積し、表示面積を拡大するために、上記各回路2〜4は、ガラス基板上に形成された多結晶シリコン薄膜トランジスタから構成されている。さらに、通常のガラス基板(歪み点が600度以下のガラス基板)を用いても、歪み点以上のプロセスに起因するソリやタワミが発生しないように、上記多結晶薄膜シリコントランジスタは、600度以下のプロセス温度で製造される。
【0048】
ここで、上記表示部2は、l(エル:以下では、参照の便宜上、大文字のLを使用する)本のデータ信号線SL1〜SLLと、各データ信号線SL1〜SLLにそれぞれ交差するm本の走査信号線GL1〜GLmとを備えている。L以下の任意の正整数をi、m以下の任意の正整数をjとすると、データ信号線SLiと走査信号線GLjとの組み合わせ毎に、画素PIX(i,j)が設けられており、各画素PIX(i,j)は、隣接する2本のデータ信号線SLi・SLi+1、および、隣接する2本の走査信号線GLj・GLj+1で包囲された部分に配される。
【0049】
一方、上記画素PIX(i,j)は、例えば、図3に示すように、ゲートが走査信号線GLjへ、ドレインがデータ信号線SLiに接続された電界効果トランジスタ(スイッチング素子)SWと、当該電界効果トランジスタSWのソースに、一方電極が接続された画素容量CPとを備えている。また、画素容量CPの他端は、全画素PIXに共通の共通電極線に接続されている。上記画素容量CPは、液晶容量CLと、必要に応じて付加される補助容量CSとから構成されている。
【0050】
上記画素PIX(i,j)において、走査信号線GLjが選択されると、電界効果トランジスタSWが導通し、データ信号線SLiに印加された電圧が画素容量CPへ印加される。一方、当該走査信号線GLjの選択期間が終了して、電界効果トランジスタSWが遮断されている間、画素容量CPは、遮断時の電圧を保持し続ける。ここで、液晶の透過率あるいは反射率は、液晶容量CLに印加される電圧によって変化する。したがって、走査信号線GLjを選択し、データ信号線SLiへ映像データに応じた電圧を印加すれば、当該画素PIX(i,j)の表示状態を、映像データを合わせて変化させることができる。
【0051】
図2に示す画像表示装置1では、走査信号線駆動回路4が走査信号線GLを選択し、選択中の走査信号線GLとデータ信号線SLとの組み合わせに対応する画素PIXへの映像データが、データ信号線駆動回路3によって、それぞれのデータ信号線SLへ出力される。これにより、当該走査信号線GLに接続された画素PIX…へ、それぞれの映像データが書き込まれる。さらに、走査信号線駆動回路4が走査信号線GLを順次選択し、データ信号線駆動回路3が各データ信号線SLへ映像データを出力する。この結果、表示部2の全画素PIXに、それぞれの映像データが書き込まれる。
【0052】
ここで、上記制御回路5からデータ信号線駆動回路3までの間、各画素PIXへの映像データは、映像信号DATとして、時分割で伝送されており、データ信号線駆動回路3は、タイミング信号となる所定の周期のクロック信号CKSとスタート信号SPSとに基づいたタイミングで、映像信号DATから、各映像データを抽出している。
【0053】
具体的には、上記データ信号線駆動回路3は、クロック信号CKSに同期して、開始信号SPSを順次シフトすることによって、所定の間隔ずつタイミングが異なる出力信号S1〜SLを生成するシフトレジスタ3aと、各出力信号S1〜SLが示すタイミングで、映像信号DATをサンプリングして、各データ信号線SL1〜SLLへ出力する映像データを映像信号DATから抽出するサンプリング部3bとを備えている。同様に、走査信号線駆動回路4は、クロック信号CKGに同期して、開始信号SPGを順次シフトすることによって、所定の間隔ずつタイミングが異なる走査信号を、各走査信号線GL1〜GLmへ出力するシフトレジスタ4aを備えている。
【0054】
ここで、本参考形態に係る画像表示装置1では、表示部2および両駆動回路3・4が多結晶シリコン薄膜トランジスタで形成されており、これらの回路2〜4の駆動電圧VCCは、例えば、15[V]程度に設定されている。一方、制御回路5は、上記各回路2〜4とは異なる基板上に、単結晶シリコントランジスタで形成されており、駆動電圧は、例えば、5[V]あるいは、それ以下の電圧など、上記駆動電圧VCCよりも低い値に設定されている。なお、上記各回路2〜4と、制御回路5とは、互いに異なる基板に形成されているが、両者間で伝送される信号の数は、上記各回路2〜4間の信号の数よりも大幅に少なく、例えば、映像信号DATや、各開始信号SPS(SPG)あるいはクロック信号CKS(CKG)程度である。また、制御回路5は、単結晶シリコントランジスタで形成されているので十分な駆動能力を確保しやすい。したがって、互いに異なる基板上に形成しても、製造時の手間や配線容量あるいは消費電力の増加は、問題とならない程度に抑えられている。
【0055】
ここで、本参考形態では、上記シフトレジスタ3a・4aの少なくとも一方は、図1に示すシフトレジスタ11が使用されている。なお、以下では、いずれのシフトレジスタとして使用する場合も含むように、上記各開始信号SPS(SPG)をSPと称し、シフトレジスタ1の段数L(m)をnで参照し、出力信号をS1〜Snと称する。
【0056】
具体的には、上記シフトレジスタ11には、n段のセット・リセット・フリップフロップ(SRフリップフロップ)F1(1)…を含み、上記駆動電圧VCCで動作するフリップフロップ部12と、上記制御回路5から供給され、駆動電圧VCCよりも振幅が小さなクロック信号CKを昇圧して、各SRフリップフロップF1(1)…へ印加するレベルシフタ13(1)…を含んでいる。
【0057】
本参考形態では、各レベルシフタ13(1)…は、各SRフリップフロップF1(1)…と1対1に対応するように設けられており、後述するように、クロック信号CKの振幅が上記駆動電圧VCCよりも小さい場合でも、何ら支障なく昇圧できるように、電流駆動型のレベルシフタとして構成されている。また、n以下で1以上の整数をiとすると、各レベルシフタ13(i)は、制御信号ENAiが動作を指示している間、クロック信号CK、および、その反転信号CKバーに基づいて、対応するSRフリップフロップF1(i)へ昇圧後のクロック信号CKiを印加できる。さらに、制御信号ENAが動作停止を指示している間、動作を停止して、対応するSRフリップフロップF1(i)へのクロック信号CKiの印加を阻止できると共に、動作停止中、後述する入力スイッチング素子を遮断して、貫通電流に起因するレベルシフタ13(i)の電力消費を削減できる。
【0058】
一方、上記フリップフロップ部12は、1クロック周期幅の開始信号SPをクロック信号CKの各エッジ(立ち上がり、および、立ち下がり)毎に、次段へ伝送できるように構成されている。具体的には、各レベルシフタ13(i)の出力は、インバータI1(i)を介し、負論理のセット信号Sバーとして、SRフリップフロップF1(i)へ印加される。また、各SRフリップフロップF1(i)の出力Qは、シフトレジスタ11の出力Siとして出力されると共に、次段のレベルシフタ13(i+1)へ制御信号ENAi+1として印加される。なお、最前段のレベルシフタ13(1)には、制御信号ENA1として、図1に示す制御回路5からの開始信号SPが昇圧された後、印加されている。さらに、各SRフリップフロップF1(i)には、後段のSRフリップフロップF1へのセット信号のうち、伝送するパルスのパルス幅だけ遅れた信号がリセット信号Rとして印加される。本参考形態では、1クロック周期幅のパルスを伝送するので、1クロック周期遅れた信号、すなわち、2段後のSRフリップフロップF1(i+2)へのクロック信号CK(i+2)が、正論理のリセット信号として印加される。
【0059】
また、奇数段のSRフリップフロップF1(1)、F1(3)…がクロック信号CKの立ち上がりでセットされるように、奇数段のレベルシフタ13(1)…には、クロック信号CKが非反転入力端子に印加され、クロック信号の反転信号CKバーが反転入力端子に印加される。これとは逆に、偶数段のレベルシフタ13(2)、13(4)…には、偶数段のSRフリップフロップF1(2)…がクロック信号CKの立ち下がりでセットされるように、クロック信号CKが反転入力端子に印加され、その反転信号CKバーが非反転入力端子に印加される。
【0060】
上記構成によれば、図4に示すように、開始信号SPがパルス入力されている間、最前段のレベルシフタ13(1)が動作して、昇圧した後のクロック信号CK1をSRフリップフロップF1(1)へ印加する。これにより、SRフリップフロップF1(1)は、パルス入力の開始時時点の後、クロック信号CKが最初に立ち上がった時点でセットされ、出力S1をハイレベルへと変化させる。
【0061】
上記出力S1は、制御信号ENA2として、2段目のレベルシフタ13(2)へ印加される。これにより、レベルシフタ13(2)は、SRフリップフロップF1(1)がパルス出力している間(制御信号ENA2=S1がハイレベルの間)、クロック信号CK2を出力する。ただし、レベルシフタ13(2)には、クロック信号CKが反転入力端子に印加されているので、レベルシフタ13(2)は、クロック信号CKと極性が逆で、昇圧された信号をクロック信号CK2として出力する。これにより、SRフリップフロップF1(2)は、前段の出力S1がハイレベルになった後、クロック信号CKが最初に立ち下がった時点でセットされ、出力S2をハイレベルへと変化させる。
【0062】
各出力信号Siは、次段のレベルシフタ13(i+1)へ、制御信号ENAi+1として印加されているので、2段目以降のSRフリップフロップF1(2)…は、前段の出力S1…よりも、クロック信号CKの1/2周期だけ遅れて、出力S2…を出力する。
【0063】
一方、各段のレベルシフタ13(i)には、2段後のレベルシフタ13(i+2)の出力CKi+2がリセット信号Rとして印加される。したがって、各出力Siは、1クロック周期だけ、ハイレベルとなった後、ローレベルへと変化する。これにより、フリップフロップ部12は、1クロック周期幅の開始信号SPをクロック信号CKの各エッジ(立ち上がり、および、立ち下がり)毎に、次段へ伝送できる。
【0064】
ここで、各レベルシフタ13(i)は、SRフリップフロップF1(i)毎に設けられているため、SRフリップフロップF1(i)の段数が多い場合であっても、唯一のレベルシフタでクロック信号CKを昇圧した後、全てのフリップフロップへ印加する場合に比べて、互いに対応するレベルシフタとフリップフロップ間の距離を短くできる。したがって、昇圧後のクロック信号CKiの伝送距離を短くできると共に、各レベルシフタ13(i)の負荷容量を削減できる。また、負荷容量が小さいので、例えば、レベルシフタ13(i)が多結晶シリコン薄膜トランジスタから構成されている場合のように、レベルシフタ13(i)の駆動能力を十分に確保することが難しい場合であっても、バッファを設ける必要がない。これらの結果、シフトレジスタ11の消費電力を削減できる。
【0065】
また、開始信号SPや、前段の出力Si-1がローレベルの間のように、各SRフリップフロップF1(i)がクロック信号CKiの入力を必要としない場合、レベルシフタ13(i)が動作を停止している。この状態では、クロック信号CKiが駆動されないため、駆動に必要な電力消費が発生しない。さらに、後述するように、各レベルシフタ13(i)に設けられたレベルシフト部13aへの電力供給自体が停止されると共に、入力スイッチング素子が遮断され、貫通電流を流さない。したがって、電流駆動型のレベルシフタが多数(n個)設けられているにも拘わらず、動作中のレベルシフタ13(i)でのみ、電力が消費される。この結果、シフトレジスタ11の消費電力を大幅に削減できる。
【0066】
加えて、本参考形態に係るレベルシフタ13(i)は、SRフリップフロップF1(i)にクロック信号CKiが必要な期間、すなわち、開始信号SPまたは前段の出力Si-1がパルス出力を開始した時点からSRフリップフロップF1(i)がセットされるまでの期間を、開始信号SPまたは前段の出力Si-1のみに基づいて判定している。この結果、開始信号SPまたは前段の出力Si-1を直接印加するだけで、各レベルシフタ13(i)の動作/停止を制御でき、新たな制御信号を作成するための回路を設ける場合に比べて、シフトレジスタ11の回路構成を簡略化できる。
【0067】
さらに、本参考形態では、各レベルシフタ13(i)が停止している間、各SRフリップフロップF1(i)へのクロック入力が阻止される。したがって、レベルシフタ13(i)とは別にクロック入力の要否に応じて導通するスイッチを設けなくても、開始信号SPを正しく伝送できる。
【0068】
ここで、上記各SRフリップフロップF1では、例えば、図5に示すように、駆動電圧VCCと接地レベルとの間に、P型のMOSトランジスタP1、N型のMOSトランジスタN2およびN3が互いに直列に接続されており、トランジスタP1・N3のゲートには、負論理のセット信号Sバーが印加される。また、トランジスタN2のゲートには、正論理のリセット信号Rが印加される。さらに、互いに接続された上記両トランジスタP1・N2のドレイン電位は、インバータINV1・INV2で、それぞれ反転され、出力信号Qとして出力される。一方、駆動電圧VCCと接地レベルとの間には、さらに、それぞれ直列に接続されたP型のMOSトランジスタP4・P5およびN型のMOSトランジスタN6・N7が設けられている。上記両トランジスタP5・N6のドレインは、上記インバータINV1の入力に接続されていると共に、両トランジスタP5・N6のゲートは、インバータINV1の出力に接続されている。さらに、上記トランジスタP4には、リセット信号Rが印加されると共に、上記トランジスタN7のゲートには、セット信号Sバーが印加される。
【0069】
上記SRフリップフロップF1では、図6に示すように、リセット信号Rがインアクティブ(ローレベル)の間に、セット信号Sバーがアクティブ(ローレベル)に変化すると、上記トランジスタP1が導通して、インバータINV1の入力をハイレベルに変化させる。これにより、SRフリップフロップF1の出力信号Qは、ハイレベルへと変化する。
【0070】
この状態では、リセット信号RおよびインバータINV1の出力によって、トランジスタP4・P5が導通する。また、リセット信号RおよびインバータINV1の出力によって、トランジスタN2・N6が遮断される。これにより、セット信号Sバーがインアクティブに変化しても、インバータINV1の入力は、ハイレベルに維持され、出力信号Qは、ハイレベルのまま保たれる。
【0071】
その後、リセット信号Rがアクティブになると、トランジスタP4が遮断され、トランジスタN2が導通する。ここで、セット信号Sバーがインアクティブのままなので、トランジスタP1は、遮断され、トランジスタN3が導通する。したがって、インバータINV1の入力がローレベルに駆動され、出力信号Qがローレベルへと変化する。
【0072】
一方、本参考形態に係るレベルシフタ13は、例えば、図7に示すように、クロック信号CKをレベルシフトするレベルシフト部13aと、クロック信号CKの供給が不要な停止期間に、レベルシフト部13aへの電力供給を遮断する電力供給制御部13bと、停止期間中、レベルシフト部13aとクロック信号CKが伝送される信号線とを遮断する入力制御部(スイッチ)13cと、停止期間中、上記レベルシフト部13aの入力スイッチング素子を遮断する入力スイッチング素子遮断制御部(入力信号制御部)13dと、停止期間中、レベルシフト部13aの出力を所定の値に維持する出力安定部(出力安定手段)13eとを備えている。
【0073】
上記レベルシフト部13aは、入力段の差動入力対として、ソースが互いに接続されたP型のMOSトランジスタP11・P12と、両トランジスタP11・P12のソースへ所定の電流を供給する定電流源Icと、カレントミラー回路を構成し、両トランジスタP11・P12の能動負荷となるN型のMOSトランジスタN13・N14と、差動入力対の出力を増幅するCMOS構造のトランジスタP15・N16とを備えている。
【0074】
上記トランジスタP11のゲートには、後述するトランジスタN31を介して、クロック信号CKが入力され、トランジスタP12のゲートには、後述するトランジスタN33を介して、クロック信号の反転信号CKバーが入力される。また、トランジスタN13・N14のゲートは、互いに接続され、さらに、上記トランジスタP11・N13のドレインに接続されている。一方、互いに接続されたトランジスタP12・N14のドレインは、上記トランジスタP15・N16のゲートに接続される。なお、トランジスタN13・N14のソースは、上記電力供給制御部13bとしてのN型のMOSトランジスタN21を介して接地される。
【0075】
一方、上記トランジスタP11側の入力制御部13cでは、クロック信号CKと上記トランジスタP11のゲートとの間に、N型のMOSトランジスタN31が設けられている。また、トランジスタP11側の入力スイッチング素子遮断制御部13dでは、トランジスタP11のゲートと駆動電圧VCCとの間に、P型のMOSトランジスタP32が設けられている。同様に、トランジスタP12のゲートには、入力制御部13cとしてのトランジスタN33を介して、クロック信号の反転信号CKバーが印加され、入力スイッチング素子遮断制御部13dとしてのトランジスタP34を介して、駆動電圧VCCが与えられる。
【0076】
また、上記出力安定部13eは、停止期間におけるレベルシフタ13の出力電圧OUTを、接地レベルに安定させる構成であり、駆動電圧VCCと上記両トランジスタP15・N16のゲートとの間に、P型のMOSトランジスタP41を備えている。
【0077】
なお、本参考形態では、制御信号ENAは、ハイレベルの場合、レベルシフタ13の動作を示すように設定されている。したがって、上記各トランジスタN21〜P41のゲートには、制御信号ENAが印加される。
【0078】
上記構成のレベルシフタ13では、制御信号ENAが動作を示している場合(ハイレベルの場合)、トランジスタN21・N31・N33が導通し、トランジスタP32・P34・P41が遮断される。この状態では、定電流源Icの電流は、トランジスタP11およびN13、あるいは、トランジスタP12およびN14を介した後、さらに、トランジスタN21を介して流れる。また、両トランジスタP11・P12のゲートには、クロック信号CK、あるいは、クロック信号の反転信号CKバーが印加される。この結果、両トランジスタP11・P12には、それぞれのゲート−ソース間電圧の比率に応じた量の電圧が流れる。一方、トランジスタN13・N14は、能動負荷として働くので、トランジスタP12・N14の接続点の電圧は、両CK・CKバーの電圧レベルの差に応じた電圧となる。当該電圧は、CMOSのトランジスタP15・N16のゲート電圧となり、両トランジスタP15・N16で電力増幅された後、出力電圧OUTとして出力される。
【0079】
上記レベルシフタ13は、クロック信号CKによって、入力段のトランジスタP11・P12の導通/遮断を切り換える構成、すなわち、電圧駆動型とは異なり、動作中、入力段のトランジスタP11・P12が常時導通する電流駆動型であり、両トランジスタP11・P12のゲート−ソース間電圧の比率に応じて、定電流源Icの電流を分流することによって、クロック信号CKをレベルシフトする。これにより、クロック信号CKの振幅が入力段のトランジスタP11・P12のしきい値よりも低い場合であっても、何ら支障なく、クロック信号CKをレベルシフトできる。
【0080】
この結果、各レベルシフタ13(i)は、図4に示すように、それぞれに対応する制御信号ENAiがハイレベルの間、クロック信号CKiとして、波高値が駆動電圧VCCよりも低い値(例えば、5[V]程度)のクロック信号CKと同一形状で、波高値が駆動電圧VCC(例えば、15[V]程度)に昇圧された出力電圧OUTを出力できる。
【0081】
これとは逆に、制御信号ENAiが動作停止を示している場合(ローレベルの場合)、定電流源Icから、トランジスタP11およびN13、あるいは、トランジスタP12およびN14を介して流れる電流は、トランジスタN21によって遮断される。この状態では、定電流源Icからの電流供給がトランジスタN21にて阻止されるため、当該電流に起因する消費電力を削減できる。また、この状態では、両トランジスタP11・P12へ電流が供給されないため、両トランジスタP11・P12は、差動入力対として動作することができず、出力端、すなわち、両トランジスタP12・N14の接続点の電位を決定できなくなる。
【0082】
さらに、この状態では、各入力制御部13cのトランジスタN31・N33が遮断される。これにより、クロック信号CK(CKバー)を伝送する信号線と、入力段の両トランジスタP11・P12のゲートとが切り離され、当該信号線の負荷容量となるゲート容量は、動作中のレベルシフタ13のもののみに限定される。この結果、当該信号線に複数のレベルシフタ13(i)が接続されているにも拘わらず、信号線の負荷容量を削減でき、図2に示す制御回路5のように、クロック信号CK(CKバー)を駆動する回路の消費電力を削減できる。
【0083】
また、停止中は、各入力スイッチング素子遮断制御部13dのトランジスタP32・P34が導通するので、上記両トランジスタP11・P12のゲート電圧は、いずれも駆動電圧VCCとなり、両トランジスタP11・P12が遮断される。これにより、トランジスタN21を遮断する場合と同様に、定電流源Icが出力する電流分だけ、消費電流を低減できる。なお、この状態では、両トランジスタP11・P12は、差動入力対として動作することができないので、上記出力端の電位を決定できない。
【0084】
加えて、制御信号ENAが動作停止を示している場合には、さらに、出力安定部13eのトランジスタP41が導通する。この結果、上記出力端、すなわち、CMOSのトランジスタP15・N16のゲート電位は、駆動電圧VCCとなり、出力電圧OUTがローレベルとなる。これにより、図4に示すように、制御信号ENAiが動作停止を示している場合、レベルシフタ13(i)の出力電圧OUT(CKi)は、クロック信号CKに拘わらず、ローレベルのまま保たれる。この結果、レベルシフタ13(i)の停止中における出力電圧OUTが不定の場合とは異なり、SRフリップフロップF1(i)の誤動作を防止でき、安定して動作可能なシフトレジスタ11を実現できる。
【0085】
(第2参考形態)
本参考形態では、第1参考形態とは異なり、シフトレジスタが複数段のDフリップフロップから構成される場合について、図8ないし図14に基づいて説明する。なお、以降の各形態では、説明の便宜上、先の第1参考形態と同様の機能を有する部材には、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【0086】
すなわち、図8に示すように、本参考形態に係るシフトレジスタ21は、複数段のDフリップフロップF2(1)…からなるフリップフロップ部22と、各DフリップフロップF2(1)毎に設けられ、図1に示すレベルシフタ13(1)…と同様の構成のレベルシフタ23(1)…とを備えている。
【0087】
上記各DフリップフロップF2(i)は、クロック信号CKiがハイレベルの期間、入力Dに応じて出力Qを変化させ、ローレベルの間、出力Qを維持するDフリップフロップであって、各DフリップフロップF2(i)の出力Qは、出力Siとして出力されると共に、次段のDフリップフロップF2(i+1)へ入力される。なお、最前段のDフリップフロップF2(1)には、開始信号SPが入力される。
【0088】
また、図1と同様に、奇数段のレベルシフタ23(1)…は、動作中、昇圧したクロック信号CKをクロック信号CK1…として出力すると共に、偶数段のレベルシフタ23(2)…は、動作中、クロック信号CKとは逆極性で昇圧された信号CK2…を出力する。なお、偶数奇数に拘わらず、DフリップフロップF2(i)には、対応するクロック信号CKiと、インバータI2(i)で生成されたクロック信号CKiの反転信号とが、それぞれ印加される。
【0089】
ここで、DフリップフロップF2(i)の出力Siは、クロック信号CKiが立ち上がるまで変化しないため、図1に示すSRフリップフロップF1(i)とは異なり、出力Siの立ち上がり時点だけではなく、立ち下がり時点にもクロック信号CKiを必要とする。したがって、本参考形態では、各レベルシフタ23(i)の入力と出力との論理和を演算するOR回路G1(i)が設けられており、演算結果を対応するレベルシフタ23(i)への制御信号ENAiとして出力している。
【0090】
上記構成において、図9に示すように、開始信号SPがパルス入力されると、制御信号ENA1がハイレベルへと変化して、DフリップフロップF2(1)へ、昇圧後のクロック信号CK1が入力される。この結果、開始信号SPがパルス入力された後、次のクロック信号CK1の立ち上がり時点において、DフリップフロップF2(1)の出力S1は、ハイレベルへと変化し、クロック信号CK1がローレベルの間は、開始信号SPがローレベルへと変化しても、ハイレベルのまま保たれる。
【0091】
開始信号SPがローレベルへと変化した後、最初にクロック信号CK1が立ち上がった時点で、DフリップフロップF2(1)の出力S1は、ローレベルへと変化する。さらに、この状態では、開始信号SPおよび出力S1が共にローレベルなので、OR回路G1(1)は、制御信号ENA1をローレベルへと変化させ、レベルシフタ23(1)を停止させる。
【0092】
ここで、各DフリップフロップF2(i)の出力Siは、次段のDフリップフロップF2(i+1)へ入力され、隣接するDフリップフロップF2(i)・F2(i+1)には、互いに逆相のクロック信号CKi・CK+1が入力される。この結果、フリップフロップ部22は、開始信号SPをクロック信号CKの各エッジ(立ち上がり、および、立ち下がり)毎に、次段へ伝送できる。
【0093】
上記構成では、各レベルシフタ23(i)は、対応するDフリップフロップF2(i)がクロック信号CKiの入力を必要としている間、すなわち、DフリップフロップF2(i)へパルス入力が開始されてから、DフリップフロップF2(i)がパルス出力を終了するまでの期間、動作し、残余の期間は、動作を停止できる。この結果、第1参考形態と同様に、駆動電圧VCCよりも小さな振幅のクロック信号CKで動作可能で、しかも、消費電力の少ないシフトレジスタ21を実現できる。
【0094】
さらに、本参考形態に係るフリップフロップ部22は、第1参考形態とは異なり、入力Dとクロック信号CKとに基づいて、出力Qを変化させるDフリップフロップで構成されているので、開始信号SPのパルス幅(クロック数)が変化しても、何ら支障なく、開始信号SPを伝送できる。
【0095】
例えば、図2に示すサンプリング部3bでは、映像信号DATをサンプリングするサンプリングトランジスタの駆動能力が低い場合には、より長いサンプリング期間が必要となり、より長いパルス幅(時間)の出力S1…Snを必要とする。一方、同じ時間のパルス幅であっても、クロック信号CKの周波数が高くなるに従って、クロック数が大きくなる。したがって、開始信号SPのパルス幅の最適値は、サンプリングトランジスタの駆動能力とクロック信号CKの周波数とによって変化する。このため、図1に示すシフトレジスタ11のように、出力S1…のパルス幅(クロック数)に応じて、リセット信号Rの接続先を設定する構成の場合、所望のパルス幅(クロック数)毎に異なる回路を設計する必要がある。また、同じデータ信号線駆動回路3を異なる周波数のクロック信号CKで駆動する場合や、異なる表示部2の駆動に流用する場合には、最適なパルス幅を確保できず、表示品位を低下させる虞れがある。
【0096】
これに対して、本参考形態に係るシフトレジスタ21は、開始信号SPのパルス幅を変更するだけで、所望のパルス幅の出力S1…を出力できる。したがって、設計の手間を削減できると共に、上記の場合でも表示品位が低下しない画像表示装置1を実現できる。
【0097】
ただし、図5に示すように、SRフリップフロップF1は、後述の図10に示すDフリップフロップF2に比べて、少ない素子で実現でき、素子の動作速度が同一の場合、より高速に動作できる。さらに、前段の出力Si-1で、次段のレベルシフタ13(i)の動作/停止を直接制御できるので、上記OR回路G1(i)が不要である。この結果、最適なパルス幅(クロック数)が予め決定でき、高速で回路規模の小さなシフトレジスタが要求される場合には、SRフリップフロップF1を使用する方が好ましい。
【0098】
ここで、上記各DフリップフロップF2では、例えば、図10に示すように、駆動電圧VCCと接地レベルとの間に、P型のMOSトランジスタP51・P52、並びに、N型のMOSトランジスタN53・N54が互いに直列に接続されている。上記トランジスタP52・N53のゲートには、入力信号Dが印加され、互いに接続された両トランジスタP52・N53のドレイン電位は、インバータINV51で反転された後、出力Qとして出力される。一方、駆動電圧VCCと接地レベルとの間には、さらに、それぞれ直列に接続されたP型のMOSトランジスタP55・P56、並びに、N型のMOSトランジスタN57・N58が設けられている。上記両トランジスタP56・N57のドレインは、インバータINV51の入力に接続され、それぞれのゲートは、インバータINV51の出力に接続されている。さらに、上記トランジスタP51・N58のゲートには、クロック信号の反転信号CKバーが印加され、トランジスタN54・P55のゲートには、クロック信号CKが印加される。
【0099】
上記構成のDフリップフロップF2では、クロック信号CKがハイレベルの間、トランジスタP51・N54が導通し、トランジスタP55・N58が遮断される。これにより、入力Dは、トランジスタP52・N53で反転された後、インバータINV51で反転される。この結果、出力Qは、入力Dと同じ値に変化する。これとは逆に、クロック信号CKがローレベルの間、トランジスタP51・N54が遮断されるので、トランジスタP52・N53は、入力Dを反転できない。また、この状態では、トランジスタP55・N58が導通して、インバータINV51の出力が入力に帰還される。この結果、クロック信号CKがローレベルの間、出力Qは、入力Dがハイレベルであっても、クロック信号CKの立ち下がり時点と同じ値に保たれる。したがって、図11に示すように、DフリップフロップF2の出力Qは、入力Dが変化した後、最初に、クロック信号CKが立ち上がった時点で、入力Dに追従して変化する。
【0100】
一方、上記各OR回路G1には、例えば、図12に示すように、各入力IN(1)…に対応するP型のMOSトランジスタP61(1)…からなる直列回路と、各入力IN(1)…に対応するN型のMOSトランジスタN62(1)…からなる並列回路と、P型のMOSトランジスタP63およびN型のMOSトランジスタN64からなるCMOSインバータとが設けられている。ここで、上記OR回路G1は、2入力のOR回路なので、トランジスタP61・N62は、それぞれ2つずつ設けられ、トランジスタP61(1)・N62(1)のゲートには、入力IN(1)が印加され、トランジスタP62(2)・N62(2)のゲートには、入力IN(2)が印加される。また、上記直列回路と並列回路とは、互いに直列に接続され、駆動電圧VCCと接地レベルとの間に配される。さらに、上記直列回路と並列回路との接続点は、CMOSインバータの入力端、すなわち、上記両トランジスタP63・N64のゲートに接続される。これにより、OR回路G1は、上記CMOSインバータの出力端となるトランジスタP63・N64のドレインから、入力IN(1)・IN(2)の論理和を出力できる。
【0101】
ところで、図8では、各DフリップフロップF2(i)の入出力を論理和して、レベルシフタ23(i)へ動作/停止を指示するOR回路G1(i)が設けられているが、各レベルシフタ自体が、DフリップフロップF2(i)の入出力を論理和して動作/停止を判断できれば、OR回路G1(i)を省略できる。
【0102】
具体的には、図13に示すように、本変形例に係るシフトレジスタ21aでは、レベルシフタ23(i)に代えて、制御信号ENA1・ENA2のいずれかがアクティブ(真)の場合に動作するレベルシフタ24(i)が設けられている。これに伴い、図8に示すOR回路G1(i)が省略され、DフリップフロップF2(i)の入出力が制御信号ENA1・ENA2として、互いに対応するレベルシフタ24(i)に直接入力されている。
【0103】
上記レベルシフタ24は、例えば、図14に示すように、図7に示すレベルシフタ13と略同様の構成であるが、当該レベルシフタ13とは異なり、電力供給制御部24b〜出力安定部24eにおいて、制御信号ENA1・ENA2に対応して、同数(この場合は2個)の各トランジスタN21〜P41が設けられている。具体的には、電力供給制御部24bにおいて、トランジスタN21(1)・N21(2)が互いに並列に接続されている。同様に、トランジスタP11に対応する入力制御部24cでは、トランジスタN31(1)・N31(2)が、トランジスタP12に対応する入力制御部24cでは、トランジスタN33(1)・N33(2)が、それぞれ互いに並列に接続されている。一方、出力安定部24eでは、トランジスタP41(1)・P41(2)が互いに直列に接続され、各入力スイッチング素子遮断制御部24dは、互いに直列に接続されたトランジスタP32(1)・P32(2)、あるいは、互いに直列に接続されたトランジスタP34(1)・P34(2)から構成される。また、本参考形態では、シフトレジスタ21aがハイレベルのパルス信号を伝送するので、上記各トランジスタN21(1)〜P41(2)のうち、制御信号ENA1に対応する方(添字が(1)のもの)のゲートには、制御信号ENA1が印加され、制御信号ENA2に対応する方(添字が(2)のもの)のゲートには、対応する制御信号ENA2が印加される。
【0104】
上記構成によれば、制御信号ENA1またはENA2の少なくとも一方がハイレベルの場合、トランジスタN21(1)・N21(2)のいずれかと、トランジスタN31(1)・N31(2)のいずれかと、トランジスタN33(1)・N33(2)のいずれかとが導通する。また、トランジスタP32(1)・P32(2)のいずれかと、トランジスタP34(1)・P34(2)のいずれかと、トランジスタP41(1)・P41(2)のいずれかとが遮断される。この結果、上記レベルシフタ13と同様に、レベルシフタ24が動作する。これとは逆に、制御信号ENA1およびENA2のいずれもがローレベルの場合、N型のトランジスタN21(1)〜N34(2)全てが遮断され、P型のトランジスタP31(1)〜P41(2)全てが導通するので、上記レベルシフタ13と同様に、レベルシフタ24が動作を停止する。この結果、図8に示すレベルシフタ23(i)と同様に、レベルシフタ24(i)は、対応するDフリップフロップF2(i)の入出力に応じて、動作/停止でき、同様の効果を得ることができる。
【0105】
(第3参考形態)
ところで、上記第1および第2参考形態では、フリップフロップ毎にレベルシフタを設けているが、回路規模の削減が強く要求される場合には、以下の各形態に示すように、複数のフリップフロップ毎にレベルシフタを設けてもよい。本参 考形態では、図15ないし図19を参照して、複数のSRフリップフロップ毎に、レベルシフタが設けられている場合について説明する。
【0106】
すなわち、本参考形態に係るシフトレジスタ11aでは、図15に示すように、N個のSRフリップフロップF1は、K個のSRフリップフロップF1毎に分けられ、複数のブロックB1〜BPに分割されている。さらに、レベルシフタ13は、各ブロックB毎に設けられている。なお、以下では、説明の便宜上、P以下で1以上の整数をi、K以下で1以上の整数をjとすると、i番目のブロックBiにおいて、j番目のSRフリップフロップF1を、F1(i,j)のように参照する。
【0107】
さらに、本参考形態では、各ブロックBi毎に、レベルシフタ13(i)へ制御信号ENAiを指示するOR回路G2(i)が設けられている。当該OR回路G2(i)は、当該ブロックBiへの入力信号と、当該ブロックBi内の最終段を除くSRフリップフロップF1(i,1)…F1i,(K-1)の各出力信号との論理和を算出し、上記レベルシフタ13(i)へ出力するK入力のOR回路である。ここで、ブロックBiへの入力信号は、最前段のブロックB1では、開始信号SPであり、2段目以降のブロックBiでは、前段のブロックBi-1の出力信号である。上記OR回路G2は、例えば、図16に示すように、図12に示すOR回路G1において、トランジスタP61の個数とトランジスタN62の個数とを入力の数(この場合は、K個)に増加させた回路によって実現できる。
【0108】
これにより、図17に示すように、当該ブロックBiへのパルス入力が開始された時点から、最終段より1つ前のSRフリップフロップF1(i,(K-1))の出力Si,(K-1)のパルス出力が終了する時点まで、レベルシフタ13(i)への制御信号ENAiがハイレベルとなる。この結果、レベルシフタ13(i)は、少なくとも、当該ブロックBi内のSRフリップフロップF1(i,1)…F1(i,K)のいずれかがクロック信号CKiの入力を必要とする間、すなわち、上記パルス入力が開始された時点から、最終段のSRフリップフロップF1(i,K)がセットされた時点までの間、クロック信号CKiを出力できると共に、上記SRフリップフロップF1(i-K)がセットされた後、SRフリップフロップF1(i,(K-1))の出力Si,(K-1)のパルス出力が終了した時点で動作を停止できる。
【0109】
ここで、本参考形態では、レベルシフタ13(i)は、当該ブロックBiのSRフリップフロップF1(i,j)うち、いずれかがクロック入力を必要としている場合、クロック信号CKiを出力し続けるため、各SRフリップフロップF1(i,j)へクロック信号CKiを、そのまま供給すると、図17中、破線で示すように、SRフリップフロップF1(i,j)がリセットされた後、再び、SRフリップフロップF1(i,j)がセットされるので、開始信号SPの1パルスから複数のパルスが生成されてしまう。したがって、図15に示すように、上記シフトレジスタ11aには、レベルシフタ13(i)と各SRフリップフロップF1(i,j)との間に、スイッチSWi,jが設けられており、前段のSRフリップフロップF1(i,(j-1))がパルス出力している間のみ、クロック信号CKiをSRフリップフロップF1(i,j)へ印加している。また、上記スイッチSWi,jが遮断されている間、各SRフリップフロップF1(i,j)へのセット入力を阻止するために、各SRフリップフロップF1(i,j)の負論理のセット端子Sバーには、P型のMOSトランジスタPi,jを介して駆動電圧VCCが印加されている。シフトレジスタ11aの最前段では、トランジスタP1,1のゲートには、開始信号SPが印加され、残余の段のトランジスタPi,jのゲートには、前段のSRフリップフロップF1(i,j-1)の出力Si,j-1が印加される。これにより、スイッチSWi,jが遮断されている間、トランジスタPi,jが導通して、上記セット端子Sバーが所定の電位(この場合は、駆動電圧VCC)に固定され、セット入力が阻止される。これらの結果、上記開始信号SPは、何ら支障なく、伝送される。なお、例えば、最終段のSRフリップフロップF1(i,K)など、リセットされた後には、クロック信号CKiが供給されないSRフリップフロップF1では、上記スイッチSWを介さず、直接、クロック信号CKiを入力してもよい。
【0110】
上記構成では、第1参考形態に示すように、各SRフリップフロップF1毎にレベルシフタ13を設ける場合に比べれば、レベルシフタ13とSRフリップフロップF1との距離は長くなるが、単一のレベルシフタから全てのSRフリップフロップへクロック信号CKを供給する従来技術に比べれば、両者間の距離を短縮でき、バッファを削減できるので、第1参考形態と略同様に、消費電力の少ないシフトレジスタ11aを実現できる。
【0111】
ここで、ブロックBに含まれるSRフリップフロップF1の数を増加させると、シフトレジスタ11aに含まれるレベルシフタ13の数を削減できるので、回路構成を簡略化できる。一方、SRフリップフロップF1の数を増加させ過ぎると、レベルシフタ13の駆動能力が不足して、バッファが必要になるので、消費電力が増大してしまう。したがって、余り消費電力を増加させずに、回路規模の削減が要求される場合にはバッファを設けずに、レベルシフタ13(i)がクロック信号CK(i)を供給できる範囲内に、各ブロックB内のSRフリップフロップF1の数を設定する方が望ましい。
【0112】
なお、上記参考形態では、OR回路G2でレベルシフタ13の動作/停止を制御する場合を例にして説明したが、図13に示すレベルシフタ24と同様、図18に示すように、レベルシフタ14自体がOR回路G2への各入力信号に基づいて、動作/停止を決定してもよい。当該レベルシフタ14は、例えば、図19に示すように、図14に示すレベルシフタ24において、入力と同数(この場合は、K個)だけ、各トランジスタN21〜P41を設けた回路で実現できる。
【0113】
(第1の実施形態)
以下では、図20ないし図24を参照して、複数のDフリップフロップ毎に、レベルシフタが設けられている場合について説明する。すなわち、図20に示すように、本実施形態に係るシフトレジスタ21bは、図8に示すシフトレジスタ21に類似しているが、N個のDフリップフロップF2がK個のDフリップフロップF2毎に分けられ、複数のブロックB1〜BPに分割されている。さらに、レベルシフタ23は、各ブロックB毎に設けられている。
【0114】
さらに、本実施形態では、各ブロックBi毎に、レベルシフタ23(i)へ制御信号ENAiを指示するOR回路G3(i)が設けられている。当該OR回路G3iは、(K+1)入力のOR回路であり、当該ブロックBi内のDフリップフロップF2(i,1)…F2(i,K)の各入出力の論理和を算出して、上記レベルシフタ23(i)へ出力する。ここで、最前段のDフリップフロップF2(i,1)への入力信号は、最前段のブロックB1では、開始信号SPであり、2段目以降のブロックBiでは、前段のブロックBi-1の出力信号である。上記OR回路G3は、例えば、図21に示すように、図12に示すOR回路G1において、トランジスタP61の個数とトランジスタN62の個数とを入力の数(この場合は、K+1個)に増加させた回路によって実現できる。
【0115】
これにより、図22に示すように、当該ブロックBi内のDフリップフロップF2(i,1)…F2(i,K)のいずれかがクロック信号CKiの入力を必要とする間、すなわち、当該ブロックBiへのパルス入力が開始された時点から最終段のDフリップフロップF2(i,K)がパルス出力を終了する時点までの期間、レベルシフタ23(i)への制御信号ENAiがハイレベルとなり、レベルシフタ23(i)は、クロック信号CKiを出力できる。また、残余の期間は、制御信号ENAiがローレベルになるので、レベルシフタ23(i)は、動作を停止できる。
【0116】
上記構成では、第2参考形態に示すシフトレジスタ21のように、各DフリップフロップF2毎にレベルシフタ23を設ける場合に比べれば、レベルシフタ23とDフリップフロップF2との距離は長くなるが、単一のレベルシフタから全てのDフリップフロップへクロック信号CKを供給する従来技術に比べれば、両者間の距離を短縮でき、バッファを削減できるので、第2参考形態と略同様に、消費電力の少ないシフトレジスタ21bを実現できる。
【0117】
さらに、第3参考形態と同様に、本実施形態では、上記シフトレジスタ21よりも、レベルシフタ23の数を削減できる。さらに、余り消費電力を増加させずに、回路規模の削減が要求される場合には、バッファを設けずにレベルシフタ23(i)がクロック信号CKiを供給できる範囲内に、各ブロックBi内のDフリップフロップF2の数を設定する方が望ましい。
【0118】
また、図20では、OR回路G3でレベルシフタ23の動作/停止を制御する場合を例にして説明したが、図18に示すシフトレジスタ11bと同様、図23に示すシフトレジスタ21cのように、レベルシフタ25自体がOR回路G3への各入力信号に基づいて、動作/停止を制御してもよい。当該レベルシフタ25は、例えば、図24に示すように、図19に示すレベルシフタ14において、入力と同数(この場合は、K+1個)だけ、各トランジスタN21〜P41を設けた回路で実現できる。
【0119】
(第4参考形態)
ところで、上記第3参考形態および第1の実施形態では、レベルシフタあるいはOR回路がK,(K+1)個の信号を論理和して、レベルシフタの動作/停止を制御する場合について説明した。これに対して、本参考形態では、ラッチ回路を用いて、レベルシフタの動作/停止を制御する場合について、図25〜図29を参照しながら説明する。
【0120】
具体的には、図25に示すように、本参考形態に係るシフトレジスタ11cでは、図15に示すシフトレジスタ11aのOR回路G2(i)に代えて、ラッチ回路31(i)が設けられている。当該ラッチ回路31は、当該ブロックBiの最前段のSRフリップフロップF1(i,1)へのパルス入力と、最終段のSRフリップフロップF1(i,K)のパルス出力とをトリガとして出力を変化させるように構成されており、上記パルス入力が開始された時点から、上記パルス出力が開始された時点までの間、レベルシフタ13(i)へ動作を指示できる。
【0121】
上記ラッチ回路31は、例えば、最初のブロックB1を例にすると、図26に示すように、負論理のセット信号Sバーとして、インバータ31aで反転された開始信号SPが印加され、正論理のリセット信号Rとして、最終段のSRフリップフロップF1(1,K)の出力S1,Kが印加されるSRフリップフロップ31bを備えている。なお、次段以降のブロックBiでは、開始信号SPに代えて、前段のブロックBi-1の出力が印加される。
【0122】
上記構成では、図27に示すように、ラッチ回路31(i)は、最前段のSRフリップフロップF1(i,1)への入力がハイレベルへと変化した時点から、出力Si,Kがハイレベルへ変化するまでの間、制御信号ENAiをハイレベルに設定する。これにより、レベルシフタ13(i)は、当該期間中、クロック信号CKiを供給し続けることができる。また、出力Si,Kがハイレベルへと変化すると、制御信号ENAiがローレベルとなり、レベルシフタ13(i)が動作を停止する。この結果、第3参考形態と同様に、従来よりも少ない消費電力のシフトレジスタ11cを実現できる。
【0123】
さらに、本参考形態に係るラッチ回路31(i)は、第3参考形態のOR回路G2(i)(レベルシフタ14(i))のようにK個の信号に基づいてレベルシフタ13(i)(14(i))の動作/停止を判定する場合とは異なり、ブロックBi内のSRフリップフロップF1の段数Kに拘わらず、2つの信号をトリガとして、制御信号ENAiを生成している。したがって、判定に必要な信号を伝送する信号線の数を2本に削減できる。ここで、判定用の信号線の数が増加すると、出力Si,jやクロック信号CK・CKiを伝送する信号線との交差点が増加して、各信号線の容量が増加する虞れがある。ところが、本参考形態では、判定用の信号線が2本に削減されているので、第3参考形態よりも判定用の信号線に起因する配線容量の増加を抑制でき、さらに、消費電力の小さなシフトレジスタ11cを実現できる。
【0124】
なお、図26では、ラッチ回路31(i)がSRフリップフロップから構成される場合を例にして説明したが、これに限るものではない。2つの信号をトリガにして、レベルシフタ13(i)の動作/停止を制御できれば、上記ラッチ回路31(i)に代えて、例えば、図28に示すラッチ回路32を用いても、同様の効果が得られる。
【0125】
上記ラッチ回路32には、2分周器を構成する2つのDフリップフロップ32a・32bと、開始信号SPおよび出力S1,Kの論理和の否定を算出するNOR回路32cと、NOR回路32cの出力を反転するインバータ32dとが設けられている。上記Dフリップフロップ32aの出力Qは、Dフリップフロップ32bを介して、Dフリップフロップ32aへ入力されている。また、Dフリップフロップ32aには、インバータ32dの出力LSETがクロックとして印加され、Dフリップフロップ32bには、NOR回路32cの出力がクロックとして印加される。さらに、Dフリップフロップ32aの出力LOUTが制御信号ENA1として出力される。この結果、図29に示すように、ラッチ回路32(i)は、上記ラッチ回路31(i)と同様に、最前段のSRフリップフロップF1(i,1)へパルス入力が開始されてから、出力Si,Kの立ち上がり時点まで、ハイレベルの制御信号ENAiを出力して、レベルシフタ13(i)に動作を指示できる。
【0126】
なお、本参考形態では、ラッチ回路(31・32)のトリガとして、最前段のSRフリップフロップF1(i,1)へのパルス入力の開始と、最終段のSRフリップフロップF1(i,K)のパルス出力の開始とを用いたが、これに限るものではない。ブロックBi内のSRフリップフロップF1がクロック信号CKiを必要とする期間よりも前のタイミングで制御信号ENAiをアクティブに設定可能な信号と、当該期間の後のタイミングで制御信号ENAiをインアクティブに設定可能な信号とをトリガとすれば、同様の効果が得られる。
【0127】
(第2の実施形態)
本実施形態では、Dフリップフロップを用いたシフトレジスタにおいて、ラッチ回路でレベルシフタの動作/停止を制御する構成について、図30ないし図34を参照して説明する。
【0128】
すなわち、本実施形態に係るシフトレジスタ21dでは、図20に示すシフトレジスタ21bのOR回路G3(i)に代えて、図25に示すラッチ回路31(i)と略同様、最前段のDフリップフロップF2(i,1)へのパルス入力と、最終段のDフリップフロップF2(i,K)のパルス出力とをトリガとするラッチ回路33(i)が設けられている。ただし、上述したように、Dフリップフロップの場合は、最終段のDフリップフロップF2(i,K)がパルス出力を停止するまでの間、クロック信号CKiが必要なので、上記ラッチ回路33(i)は、上記パルス入力が開始された時点から、上記パルス出力が停止された時点までの間、レベルシフタ23(i)へ動作を指示するように構成されている。
【0129】
具体的には、上記ラッチ回路33は、最初のブロックB1を例にすると、例えば、図31に示すように、図26に示すラッチ回路31に加えて、出力信号LOUTと、最終段の出力S1,Kとの論理和の否定を算出するNOR回路33cと、算出結果を反転するインバータ33dとを備えている。なお、次段以降のブロックBiでは、開始信号SPに代えて、前段のブロックBi-1の出力が印加される。
【0130】
上記構成では、図32に示すように、ラッチ回路33(1)は、最前段のDフリップフロップF2(1,1)への入力がハイレベルへと変化した時点から、出力S1,Kがローレベルへ変化するまでの間、制御信号ENA1をハイレベルに設定する。これにより、レベルシフタ23(1)は、当該期間中、クロック信号CK1を供給し続けることができる。また、出力S1,Kがローレベルへと変化すると、制御信号ENA1がローレベルとなり、レベルシフタ23(1)が動作を停止する。この結果、第1の実施形態と同様に、従来よりも少ない消費電力のシフトレジスタ21dを実現できる。
【0131】
さらに、本実施形態では、第4参考形態と同様に、レベルシフタ23の動作/停止の判定に必要な信号線数を削減できるので、第1の実施形態よりも判定用の信号線に起因する配線容量の増加を抑制でき、さらに、消費電力の小さなシフトレジスタ21dを実現できる。
【0132】
なお、図31では、ラッチ回路33がSRフリップフロップから構成される場合を例にして説明したが、これに限るものではない。2つの信号をトリガにして、レベルシフタ13の動作/停止を制御できれば、上記ラッチ回路31(i)に代えて、例えば、図33に示すラッチ回路34を用いても、同様の効果が得られる。
【0133】
当該ラッチ回路34では、図31に示すNOR回路33cおよびインバータ33dが、図28に示すラッチ回路32に付加されている。この結果、図34に示すように、ラッチ回路34は、上記ラッチ回路33と同様に、ブロックBiの最前段のDフリップフロップF2(i,1)へパルス入力が開始された時点から、最終段のDフリップフロップF2(i,K)がパルス出力を終了した時点まで、ハイレベルの制御信号ENAiを出力して、レベルシフタ23(i)に動作を指示できる。
【0134】
なお、本実施形態では、ラッチ回路(33〜34)のトリガとして、最前段のDフリップフロップF2(i,1)へのパルス入力の開始と、最終段のDフリップフロップF2(i,K)のパルス出力の終了とを用いたが、これに限るものではない。ブロックBi内のDフリップフロップF2がクロック信号CKiを必要とする期間よりも前のタイミングで制御信号ENAiをアクティブに設定可能な信号と、当該期間の後のタイミングで制御信号ENAiをインアクティブに設定可能な信号とをトリガとすれば、同様の効果が得られる。
【0135】
(第3の実施形態)
以下では、図35を参照して、上記第1および第2の実施形態と同様、レベルシフタ23(24、25)が複数のDフリップフロップF2へクロック信号CKを供給するシフトレジスタ21b〜21dにおいて、さらに消費電力を削減可能な構成について説明する。
【0136】
具体的には、本実施形態に係るシフトレジスタは、上記シフトレジスタ21b〜21dと同様の構成であるが、各DフリップフロップF2(i,j)毎にクロック信号制御回路26(i,j)が設けられており、レベルシフタ23(i)(24(i)、25(i):以下では、23(i)で代表する)は、クロック入力が必要なDフリップフロップF2のみに昇圧後のクロック信号CK(i)を供給している。
【0137】
上記クロック信号制御回路26(i,j)は、図35に示すように、クロック信号CKiが伝送される信号線上に設けられたスイッチSW1(i,j)と、クロック信号CKiの反転信号CKiバーの伝送線上に設けられたスイッチSW2(i,j)とを備えている。両スイッチSW1(i,j)・SW2(i,j)は、図8に示すレベルシフタ23(i,j)と同様、DフリップフロップF2(i,j)の入出力の論理和を算出するOR回路G1(i,j)によって制御され、DフリップフロップF2(i,j)がクロック信号CKi(CKiバー)を必要とするときに導通すると共に、クロック入力が不要な場合に遮断される。さらに、クロック信号制御回路26(i,j)には、DフリップフロップF2(i,j)のクロック入力端子と接地電位との間に設けられたN型のMOSトランジスタN71(i,j)と、DフリップフロップF2(i,j)の反転クロック入力端子と駆動電圧VCCとの間に設けられたP型のMOSトランジスタP72(i,j)とが設けられている。上記トランジスタN71(i,j)のゲートには、OR回路G1(i,j)の出力がインバータINV71(i,j)で反転された後で印加されており、上記トランジスタP72(i,j)のゲートには、OR回路G1(i,j)の出力が印加される。
【0138】
上記構成では、対応するDフリップフロップF2(i,j)が昇圧後のクロック信号CKi(CKiバー)を必要な期間、上記スイッチSW1(i,j)(SW2(i,j))が導通して該DフリップフロップF2(i,j)へクロック信号CKi(CKiバー)を印加する。一方、クロック入力が不要な期間には、上記スイッチSW1(i,j)・SW2(i,j)が遮断され、例えば、DフリップフロップF2(i,j)など、両スイッチSW1(i,j)・SW2(i,j)以降の回路と、レベルシフタ23(i)とを切り離す。さらに、クロック入力が不要な期間には、上記両トランジスタN71(i,j)・P72(i,j)が導通して、DフリップフロップF2(i,j)のクロック入力端子および反転入力端子をそれぞれ所定の値(ローレベルおよびハイレベル)に維持するので、上記両入力端子が不定の場合とは異なり、DフリップフロップF2(i,j)の誤動作を抑制できる。
【0139】
上記構成によれば、クロック入力が不要な期間中、両スイッチSW1(i,j)・SW2(i,j)以降の回路と、レベルシフタ23(i)とが切り離されるので、レベルシフタ23(i)は、現時点でクロック信号CK(i)を必要とするDフリップフロップF2(i,j)のみを駆動すればよい。したがって、ブロックBi内の全DフリップフロップF2(i,1)〜F2(i,K)を駆動する場合に比べて、レベルシフタ23(i)の負荷容量を大幅に削減でき、消費電力を削減できる。この結果、消費電力の小さなシフトレジスタを実現できる。
【0140】
なお、上記では、DフリップフロップF2(i,j)毎にクロック信号制御回路26(i,j)が設けられている場合を例にして説明したが、これに限るものではなく、例えば、複数のDフリップフロップF2毎にクロック信号制御回路26を設けてもよい。この場合、両スイッチSW1・SW2は、両スイッチSW1・SW2に接続されるDフリップフロップF2がクロック入力を必要としている間、すなわち、最前段のDフリップフロップF2へのパルス入力が開始されてから、最終段のDフリップフロップF2がパルス出力を終了するまでの間、導通できるように、例えば、図20に示すOR回路G3や図30(図33)に示すラッチ回路33(34)と同様の回路によって制御される。この場合は、各DフリップフロップF2毎にクロック信号制御回路26を設ける構成と比較すると、レベルシフタ23(24、25)の負荷容量は大きくなるが、クロック信号制御回路26の数を削減できるので、回路構成を簡略化できる。
【0141】
(第5参考形態)
ところで、例えば、図2に示すデータ信号線駆動回路3や走査信号線駆動回路4では、上記各形態に係るシフトレジスタ(11・11a〜11c・21・21a〜21d)の各段の出力が、タイミングを示す信号として、直接使用される場合もあるが、複数段の出力を論理演算した信号がタイミング信号として使用されることもある。
【0142】
以下では、第1・第3および第4参考形態のように、SRフリップフロップF1を用いたシフトレジスタにおいて、複数段の出力を論理演算する場合に好適な構成について、図36および図37を参照しながら説明する。なお、SRフリップフロップF1を用いた構成であれば、他の形態にも適用できるが、以下では、第1参考形態の場合を例にして説明する。
【0143】
すなわち、本参考形態に係るシフトレジスタ11dは、図1に示すシフトレジスタ11の構成に加えて、互いに隣接する2つの出力Si・Si+1の論理積を演算し、演算結果をタイミング信号SMPiとして出力するAND回路G4(i)を備えている。さらに、最前段のSRフリップフロップF1(1)の前段には、SRフリップフロップF1(0)が設けられ、当該SRフリップフロップF1(0)の出力S0と、出力S1との論理積を算出して出力するAND回路G4(0)が設けられている。また、SRフリップフロップF1(0)には、負論理のセット信号として、開始信号SPの反転信号SPバーが印加されており、上記SRフリップフロップF1(0)の出力は、次段となるレベルシフタ13(1)に制御信号ENA1として入力される。なお、SRフリップフロップF1(0)は、他段のSRフリップフロップF1(i)と同様に、伝送するパルス信号のパルス幅に応じた段数(この場合は、2段)だけ後のレベルシフタ13(2)の出力CK2が印加される。
【0144】
ここで、各SRフリップフロップF1(0)、F1(1)…の出力S0、S1…のうち、出力S0のみが、単一のAND回路G4(0)に接続されており、他の出力Siは、2つのAND回路G4(i-1)・G4(i)とに接続されている。この結果、SRフリップフロップF1(0)と、残余のSRフリップフロップF1(i)とは、出力負荷が異なり、仮に同じタイミングで駆動したとしても、出力S0と残余の出力S1…とは、クロック信号CKに対する遅延時間が互いに異なってしまう。したがって、クロック信号CKの周波数が高い場合には、遅延時間のズレに起因するタイミングのバラツキを抑えるため、上記AND回路G4(0)の出力信号は、後段の回路では使用されないダミー信号DUMMYとなり、残余のAND回路G4(1)…の出力SMP1…のみが、映像信号抽出に使用される。
【0145】
上記構成において、SRフリップフロップF1(0)には、他段とは異なり、クロック信号CKに同期しない反転信号SPバーが負論理のセット信号として印加されているので、出力S0のタイミング(立ち上がりやパルス幅など)は、他のSRフリップフロップF1(1)…の出力S1…と異なっている。ところが、上述したように、出力S0は、ダミー信号DUMMYとして後段の回路で使用されない。したがって、出力S0のタイミングが異なっていたとしても、シフトレジスタ11dは、何ら支障なく、所定の時間ずつ、タイミングの異なるタイミング信号SMP1…を出力できる。
【0146】
さらに、上記構成では、SRフリップフロップF1(0)へ反転信号SPバーが印加され、レベルシフタ13が省かれている。したがって、SRフリップフロップF1(0)にもレベルシフタ13を設ける場合に比べて、レベルシフタ13の数を削減できる。
【0147】
なお、上記全ての形態では、レベルシフタ(13・14・23〜25)が電流駆動型の場合を例にして説明したが、図38に示すように電圧駆動型のレベルシフタ41を用いてもよい。当該レベルシフタ41のレベルシフト部41aは、入力スイッチング素子として、クロック信号CKに応じて導通/遮断されるN型のMOSトランジスタN81と、クロック信号CKの反転信号CKバーに応じて導通/遮断されるN型のMOSトランジスタN82とを備えている。各トランジスタN81(N82)のドレインには、負荷となるP型のMOSトランジスタP83(P84)を介して駆動電圧VCCが印加されており、両トランジスタN81・N82のソースは、接地されている。また、上記トランジスタN82・P84の接続点の電位は、レベルシフタ41の出力OUTとして出力されると共に、上記トランジスタP83のゲートへ印加される。同様に、上記トランジスタN81・P83の接続点の電位は、レベルシフタ41の反転出力OUTバーとして出力されると共に、上記トランジスタP84のゲートへ印加される。
【0148】
一方、上記レベルシフタ41には、入力開放スイッチ部(スイッチ)41bとして、N型のMOSトランジスタN91・N92が設けられており、レベルシフタ41の動作中、上記トランジスタN81のゲートには、トランジスタN91を介してクロック信号CKが印加されると共に、上記トランジスタN82のゲートには、トランジスタN92を介してクロック信号CKの反転信号CKバーが印加される。
【0149】
さらに、上記レベルシフタ41には、入力安定部41cとして、N型のMOSトランジスタN93およびP型のMOSトランジスタP94が設けられている。これにより、レベルシフタ41の停止中、上記トランジスタN81のゲートは、トランジスタN93を介して接地され、上記トランジスタN82のゲートには、トランジスタP94を介して駆動電圧VCCが印加される。なお、上記入力安定部41cは、出力安定手段に対応し、上記両トランジスタN81・N82への入力電圧を制御して、出力を安定させる。ここで、レベルシフタ41は、電圧駆動型であり、出力OUTを変化する場合にのみ電力を消費するので、レベルシフタ41の停止時に、入力電圧で出力電圧を制御しても電力消費が発生しない。
【0150】
本形態では、制御信号ENAがハイレベルの場合、レベルシフタ41の動作を示しているので、上記トランジスタN91・N92・P94のゲートには、制御信号ENAが印加され、トランジスタN93には、制御信号ENAがインバータINV91にて反転された後、印加されている。
【0151】
上記構成では、制御信号ENAがハイレベルの場合、トランジスタN91・N92が導通し、トランジスタN81・N82がクロック信号CK、および、その反転信号CKバーに応じて導通/遮断する。これにより、出力OUTは、クロック信号CKがハイレベルの場合、駆動電圧VCCのレベルにまで昇圧され、ローレベルの場合、接地レベルとなる。
【0152】
これとは逆に、制御信号ENAがローレベルの場合には、トランジスタN93・P94が導通するので、トランジスタN81が遮断、トランジスタN82が導通する。この結果、出力OUTは接地レベルに保たれ、反転出力OUTバーは、駆動電圧VCCに維持される。また、この状態では、両トランジスタN91・N92が遮断されているので、入力スイッチング素子としてのトランジスタN81(N82)のゲートは、クロック信号CK(CKバー)の伝送線から切り離される。これにより、例えば、図2に示す制御回路5など、クロック信号CK(CKバー)の駆動回路の負荷容量および消費電力を削減できる。
【0153】
なお、図38では、レベルシフタ13・23と同様、1つの制御信号ENAで動作/停止を制御する場合を例にして説明したが、上記レベルシフタ14・24・25と同様に、トランジスタN91〜P94・インバータINV91の数を制御信号ENAの数に応じて増加させれば、複数の制御信号ENAで動作/停止を制御できる。
【0154】
上記構成のレベルシフタ41を用いた場合であっても、レベルシフタ41が複数設けられており、クロック出力が不要なレベルシフタ41の少なくとも1つが停止するので、単一のレベルシフタがシフトレジスタの全フリップフロップへクロック信号を供給する場合に比べて、各レベルシフタの負荷容量を削減でき、シフトレジスタの消費電力を削減できる。
【0155】
ただし、上記全ての形態に示す電流駆動型のレベルシフタ13(14・23〜25:以下では、レベルシフタ13で代表する)は、動作中、入力スイッチング素子(P11・P12)へ常時電流が流れているので、クロック信号CKの振幅が入力スイッチング素子(トランジスタN81・N82)のしきい値よりも低く、レベルシフタ41が動作できない場合であっても、何ら支障なく、クロック信号CKを昇圧できる。また、クロック出力の要否に応じて、レベルシフタ13を停止させているので、出力を変化させない場合であっても電力を消費するレベルシフタ13が複数設けられているにも拘わらず、消費電力の増大を抑制できる。したがって、電流駆動型のレベルシフタ13を用いる方が望ましい。
【0156】
なお、上記第1ないし第3の実施形態および第3、第4参考形態では、K個のフリップフロップ(F1・F2)毎にレベルシフタ(13・14・23〜25)を設ける場合を例にして説明したが、シフトレジスタが複数のブロックに分割され、各ブロック毎にレベルシフタが設けられていれば、各ブロックに含まれるフリップフロップの数が同じでなくても、略同様の効果が得られる。
【0157】
さらに、上記各形態では、シフトレジスタの適用例として、画像表示装置を例にして説明したが、シフトレジスタの駆動電圧よりも低い振幅のクロック信号CKが与えられる用途であれば、本発明に係るシフトレジスタを広く適用できる。ただし、画像表示装置では、解像度の向上と表示面積の拡大とが強く求められているため、シフトレジスタの段数が多く、かつ、レベルシフタの駆動能力を十分に確保できないことが多い。したがって、画像表示装置の駆動回路に適用した場合は、特に効果的である。
【0158】
【発明の効果】
本発明に係るシフトレジスタは、以上のように、フリップフロップが複数のブロックに分けられ、駆動電圧よりも小さな振幅のクロック信号を昇圧するレベルシフタは、当該各ブロック毎に設けられていると共に、上記複数のレベルシフタのうち、その時点で上記入力パルスの伝送に上記クロック信号の入力を必要としないブロックに対応するレベルシフタの少なくとも1つは停止する構成である。
【0159】
当該構成では、シフトレジスタに複数のレベルシフタが設けられているので、各レベルシフタからフリップフロップへの距離を短縮できる。また、複数のレベルシフタのうち、少なくとも1つは、動作を停止している。これらの結果、低電圧のクロック信号入力で動作可能で、かつ、低消費電力なシフトレジスタを実現できるという効果を奏する。
【0160】
本発明に係るシフトレジスタは、上記構成において、特定ブロックがクロック端子に昇圧された上記クロック信号が入力されるDフリップフロップを含み、上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの上記フリップフロップの各出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあるか否かの出力を行う回路を備え、特定レベルシフタは、上記回路の上記出力に基づいて、当該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点で動作を開始し、当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した後に、動作を停止する構成である。
【0161】
あるいは、シフトレジスタは、上記特定ブロックが上記Dフリップフロップを含み、上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの最終段の上記フリップフロップの出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあることを、上記所定期間が開始したことを上記所定期間の終了まで記憶保持する出力を行うことで示すラッチ回路を備え、上記特定ブロックに対応する上記特定レベルシフタは、上記ラッチ回路の上記出力に基づいて、少なくとも当該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点から当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した時点まで動作を行う構成である。
【0162】
当該構成によれば、特定レベルシフタは、特定ブロックのDフリップフロップが動作する際に必要な期間に、レベルシフト後のクロック信号を供給し、Dフリップフロップへのクロック信号の入力が不要な場合には、動作を停止するので、互いに異なるパルス幅の入力パルスを伝送可能で、かつ、消費電力の少ないシフトレジスタを実現できるという効果を奏する
【0163】
発明に係るシフトレジスタは、上記構成において、上記レベルシフタは、入力スイッチング素子を備えた電流駆動型のレベルシフト部を含んでいる構成であ る。例えば、上記レベルシフタは、動作中、上記クロック信号を印加する入力スイッチング素子が常時導通する電流駆動型のレベルシフト部を含んでいる構成である。
【0164】
当該構成によれば、電流駆動型のレベルシフタのうち、少なくとも1つが動作を停止するので、クロック信号の振幅が入力スイッチング素子のしきい値電圧よりも低い場合でもレベルシフト可能で、かつ、消費電力が少ないシフトレジスタを実現できるという効果を奏する。
【0165】
本発明に係るシフトレジスタは、上記構成のシフトレジスタにおいて、上記レベルシフト部へ、上記入力スイッチング素子が遮断するレベルの信号を与えて、当該レベルシフタを停止させる入力信号制御部が例えば上記レベルシフタに設けられている構成である。
【0166】
当該構成によれば、入力信号制御部が入力信号のレベルを制御して、入力スイッチング素子を遮断するので、停止中は、動作中に入力スイッチング素子へ流れる電流の分だけ、消費電力を低減できるという効果を奏する。
【0167】
本発明に係るシフトレジスタは、上記構成において、上記レベルシフト部への電力供給を停止して、当該レベルシフタを停止させる電力供給制御部を備えていている構成である。
【0168】
当該構成によれば、各レベルシフト部への電力供給を停止して、当該レベルシフタを停止させるので、停止中、動作中にレベルシフタで消費する電力の分だけ、消費電力を低減できるという効果を奏する
【0169】
発明に係るシフトレジスタは、上記各構成において、上記レベルシフト部とクロック信号の伝送線との間に、当該レベルシフタが停止している間、開放されるスイッチが設けられている構成である。
【0170】
当該構成では、クロック信号線へ接続される入力スイッチング素子は、動作中のレベルシフタのものに限定されるので、クロック信号線の負荷容量を削減でき、クロック信号線を駆動する回路の消費電力を削減できるという効果を奏する。
【0171】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方は、上述のいずれかの構成のシフトレジスタを備えている構成である。
【0172】
当該構成によれば、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方に、上記各構成のシフトレジスタを備えているので、消費電力が少ない画像表示装置を実現できるという効果を奏する。
【0173】
本発明に係る画像表示装置は、上記構成において、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、互いに同一の基板上に形成されている構成である。
【0174】
当該構成によれば、データ信号線の数および走査信号線の数が増加しても、基板外に出す信号線の数が変化しないので、各信号線の容量の不所望な増大を防止できると共に、集積度の低下を防止できるという効果を奏する。
【0175】
本発明に係る画像表示装置は、上記構成において、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を含んでいる構成である。
【0176】
当該構成では、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、いずれも、多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を含んでいるので、消費電力が少なく、かつ、表示面積の広い画像表示装置を実現できるという効果を奏する。
【0177】
本発明に係る画像表示装置は、上記構成において、上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、600度以下のプロセス温度で製造されたスイッチング素子を含んでいる構成である。
【0178】
当該構成によれば、通常のガラス基板(歪み点が600度以下のガラス基板)を使用しても、歪み点以上のプロセスに起因するソリやタワミが発生しないので、実装がさらに容易で、より表示面積の広い画像表示装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1参考形態を示すものであり、セット・リセット・フリップフロップを含んで構成されるシフトレジスタの要部構成を示すブロック図である。
【図2】上記シフトレジスタを用いた画像表示装置の要部構成を示すブロック図である。
【図3】上記画像表示装置において、画素の構成例を示す回路図である。
【図4】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図5】上記シフトレジスタで用いられるセット・リセット・フリップフロップの構成例を示す回路図である。
【図6】上記セット・リセット・フリップフロップの動作を示すタイミングチャートである。
【図7】上記シフトレジスタにおいて、レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図8】本発明の実施形態の第2参考形態を示すものであり、Dフリップフロップを含んで構成されるシフトレジスタの要部構成を示すブロック図である。
【図9】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図10】上記Dフリップフロップの構成例を示す回路図である。
【図11】上記Dフリップフロップの動作を示すタイミングチャートである。
【図12】上記シフトレジスタで用いられるOR回路の構成例を示す回路図である。
【図13】上記シフトレジスタの変形例を示すブロック図である。
【図14】上記シフトレジスタにおいて、レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図15】本発明の実施形態の第3参考形態を示すものであり、複数のセット・リセット・フリップフロップ毎にレベルシフタが設けられたシフトレジスタを示すブロック図である。
【図16】上記シフトレジスタで用いられるOR回路の構成例を示す回路図である。
【図17】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図18】上記シフトレジスタの変形例を示すブロック図である。
【図19】上記シフトレジスタにおいて、レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図20】本発明の第1の実施形態を示すものであり、複数のDフリップフロップ毎にレベルシフタが設けられたシフトレジスタを示すブロック図である。
【図21】上記シフトレジスタで用いられるOR回路の構成例を示す回路図である。
【図22】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図23】上記シフトレジスタの変形例を示すブロック図である。
【図24】上記シフトレジスタにおいて、レベルシフタの構成例を示す回路図である。
【図25】本発明の実施形態の第4参考形態を示すものであり、レベルシフタの動作を制御するためのラッチ回路と、セット・リセット・フリップフロップとを含むシフトレジスタを示すブロック図である。
【図26】上記ラッチ回路の構成例を示すブロック図である。
【図27】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図28】上記ラッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図29】上記ラッチ回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図30】本発明の第2の実施形態を示すものであり、上記ラッチ回路と、Dフリップフロップとを含むシフトレジスタを示すブロック図である。
【図31】上記ラッチ回路の構成例を示すブロック図である。
【図32】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図33】上記ラッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図34】上記ラッチ回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図35】本発明の第3の実施形態を示すものであり、各ブロックのレベルシフタが当該ブロック内のDフリップフロップに選択的にクロック信号を供給する場合に設けられるクロック信号制御回路を示す回路図である。
【図36】本発明の実施形態の第5参考形態を示すものであり、シフトレジスタの要部構成を示すブロック図である。
【図37】上記シフトレジスタの動作を示すタイミングチャートである。
【図38】本発明の変形例を示すものであり、電圧駆動型のレベルシフタを示す回路図である。
【図39】従来例を示すものであり、レベルシフタを含むシフトレジスタを示すブロック図である。
【符号の説明】
1 画像表示装置
3 データ信号線駆動回路
4 走査信号線駆動回路
11・11a〜11d・21・21a〜21c シフトレジスタ
13・14・23〜25・41 レベルシフタ
13a・14a・23a〜25a・41a レベルシフト部
13b・14b・23b〜25b 電力供給制御部
13c・14c・23c〜25c 入力制御部(スイッチ)
13d・14d 入力スイッチング素子遮断制御部(入力信号制御部)
13e・14e・23e〜25e 出力安定部(出力安定手段)
23d〜25d 入力スイッチング素子遮断制御部(入力信号制御部)
31〜34 ラッチ回路
41b 入力開放スイッチ部(スイッチ)
41c 入力安定部(出力安定手段)
B1… ブロック(特定ブロック)
F1(1)… SRフリップフロップ(フリップフロップ)
F2(1)… Dフリップフロップ(フリップフロップ)
G3 (1) OR回路(回路)
P11・P12 トランジスタ(入力スイッチング素子)
PIX 画素
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shift register that can be suitably used for, for example, a drive circuit of an image display device and can shift an input pulse even when the amplitude of a clock signal is lower than a drive voltage, and an image display device using the shift register. Is.
[0002]
[Prior art]
For example, in a data signal line driving circuit or a scanning signal line driving circuit of an image display device, in order to take a timing when sampling each data signal from a video signal, or to create a scanning signal to be given to each scanning signal line Shift registers are widely used.
[0003]
On the other hand, the power consumption of the electronic circuit increases in proportion to the frequency, the load capacity, and the square of the voltage. Therefore, for example, in a circuit connected to the image display device such as a circuit for generating a video signal to the image display device, or in the image display device, the drive voltage tends to be set lower and lower in order to reduce power consumption. is there.
[0004]
For example, in a circuit in which a polycrystalline silicon thin film transistor is used to secure a wide display area, such as a pixel, a data signal line driving circuit, or a scanning signal line driving circuit, the circuit may be used between substrates or within the same substrate. The difference in threshold voltage may reach, for example, about several [V], so that it is difficult to say that the drive voltage has been sufficiently reduced. For example, as in the video signal generation circuit, In a circuit using a crystalline silicon transistor, the drive voltage is often set to a value of, for example, 5 [V], 3.3 [V], or less. Therefore, when a clock signal lower than the drive voltage of the shift register is applied, the shift register is provided with a level shifter that boosts the clock signal.
[0005]
Specifically, for example, as shown in FIG. 39, when a clock signal CK having an amplitude of about 5 [V] is supplied to the conventional shift register 101, the level shifter 103 causes the drive voltage of the shift register 101 to The clock signal CK is boosted up to (15 [V]). The boosted clock signal CK is applied to each of the flip-flops F1 to Fn, and the shift register unit 102 shifts the start signal SP in synchronization with the clock signal CK.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional shift register 101, since the clock signal CK is level-shifted and then transmitted to the flip-flops F1 to Fn, the transmission distance increases as the distance between both ends of the flip-flops F1 to Fn increases. This causes a problem that power consumption increases.
[0007]
Specifically, as the transmission distance becomes longer, the capacity of the signal line for transmission becomes larger, so that the level shifter 103 needs a larger driving capability and power consumption increases. Further, when the driving capability of the level shifter 103 is not sufficient as in the case where the driving circuit including the level shifter 103 is formed using a polycrystalline silicon thin film transistor, a waveform without distortion is transmitted in the figure. As indicated by the broken line, since it is necessary to provide the buffer 104 between the level shifter 103 and each of the flip-flops F1 to Fn, more power consumption is required.
[0008]
In recent years, there has been a demand for an image display device with a wider display screen and higher resolution, and therefore the number of stages of the shift register unit 102 tends to increase more and more. Therefore, there is a strong demand for a shift register and an image display device that consume less power even when the distance between both ends of the flip-flops F1 to Fn increases.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a shift register that operates normally even when the amplitude of the clock signal is lower than the drive voltage and consumes less power, and the shift register. An object of the present invention is to realize an image display device using the.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a shift register according to the present invention providesA multi-stage flip-flop;A level shifter that boosts a clock signal having a smaller amplitude than the driving voltage of the flip-flop and applies the clock signal to each flip-flop, and receives an input pulse in synchronization with the clock signal.Sequentially in each flip-flop aboveThe shift register for transmission is characterized by the following measures.
[0011]
  That is, each flip-flopIs complexThe level shifter is provided for each block, and corresponds to a block that does not require the input of the clock signal to transmit the input pulse at that time among the plurality of level shifters. At least one of the level shifters to stop is stopped.
[0012]
Note that whether or not each block requires a clock signal for transmission of an input pulse is determined by a flip-flop constituting the shift register. For example, when a set / reset flip-flop set according to a clock signal is used as the flip-flop, the block is input from the pulse to the block until the final flip-flop is set. When the flip-flop is a D flip-flop, the clock signal is required after the pulse is input to the block until the final flip-flop finishes outputting the pulse. . In any case, each block may include one flip-flop, and each flip-flop may be provided with a level shifter, or each flip-flop may be provided with a level shifter. Good.
[0013]
In the above configuration, the clock signal is boosted by one of a plurality of level shifters and then applied to the flip-flop in the block corresponding to the level shifter, and the input pulse is sequentially transmitted in synchronization with the boosted clock signal. Is done. In addition, at least one of the level shifters that do not need to output a clock signal among the level shifters stops operating.
[0014]
Here, an example of a block that does not require a clock signal is a block that does not transmit an input pulse. Even in the case of a block transmitting an input pulse, for example, in the case of a set / reset flip-flop in which a flip-flop is set according to a clock signal and reset according to an output of a later flip-flop. Does not require a clock signal during the period after the final flip-flop is set.
[0015]
In the above configuration, since the shift register is provided with a plurality of level shifters, the distance from the level shifter to the flip-flop can be shortened as compared with the case where the only level shifter applies the clock signal after the level shift to all the flip-flops. . As a result, since the transmission distance of the clock signal after the level shift can be shortened, the load capacity of the level shifter can be reduced, and the driving capability required for the level shifter can be suppressed. This makes it unnecessary to provide a buffer between the level shifter and the flip-flop, for example, even when the drive capability of the level shifter is small and the distance between both ends of the flip-flop is long, thereby reducing the power consumption of the shift register. Can be reduced. In addition, since at least one of the plurality of level shifters has stopped operating, the power consumption of the shift register can be reduced as compared with the case where all the level shifters operate simultaneously. As a result, it is possible to realize a shift register which can operate with a low voltage clock signal input and which has low power consumption.
[0016]
Furthermore, the present invention is not limited to the case where a set / reset / flip-flop is included as a flip-flop.The boosted clock signal is input to the clock terminal.The present invention can also be applied to a case including a D flip-flop. in this case,A circuit for outputting whether or not the specific block is in a predetermined period for performing the transmission based on a signal input to the specific block and each output signal of the flip-flop of the specific block;The specific level shifter corresponding to the specific block isBased on the output of the circuit,The operation starts when the pulse input to the specific block is started, and the operation stops after the flip-flop at the final stage of the specific block ends the pulse output.The
[0017]
Alternatively, in the shift register, the specific block includes the D flip-flop, and the specific block transmits the signal based on a signal input to the specific block and an output signal of the flip-flop at the final stage of the specific block. The specific level shifter corresponding to the specific block includes a latch circuit that indicates that the predetermined period has been started by performing an output to store and hold the start of the predetermined period until the end of the predetermined period. Based on the output of the circuit, the operation is performed at least from the time when the pulse input to the specific block is started to the time when the flip-flop at the final stage of the specific block ends the pulse output.
[0018]
According to this configuration, since the specific block includes the D flip-flop as the flip-flop, unlike the case of the set / reset flip-flop, the specific block has a case where the pulse width (number of clocks) of the input pulse changes. However, the input pulse can be transmitted without any problem. Further, according to the above configuration, the specific level shifter supplies the clock signal after the level shift during a period necessary when the D flip-flop of the specific block operates, and it is not necessary to input the clock signal to the D flip-flop. If so, stop the operation. As a result, it is possible to realize a shift register that can transmit input pulses having different pulse widths and consumes less power.
[0019]
In addition, the period from when a pulse is input to a specific block until the final stage flip-flop outputs a pulse is, for example, the logical sum of the pulse signal input to the specific block and the output signal of each stage flip-flop. Or by latching a trigger signal. Therefore, in this case, the circuit configuration of the shift register can be simplified as compared with the case where the operation period is calculated separately from the input / output of the flip-flop.
[0020]
Further, in the shift register having the above configuration, in the block including a plurality of the flip-flops, the boosted clock signal is supplied only to the flip-flops that need to input the clock signal at that time. Also good.
[0021]
In the shift register having the above configuration, all the flip-flops may be the D flip-flops.
[0022]
Furthermore, in the shift register configured as described above,The level shifter may include a current drive type level shift unit including an input switching element. For example,The level shifter may include a current driven level shift unit in which an input switching element to which the clock signal is applied is always turned on during operation.
[0023]
According to this configuration, while the level shifter is operating, the input switching element of the level shifter is always conducting. Therefore, unlike a voltage-driven type level shifter that turns on / off the input switching element according to the level of the clock signal, there is no problem even if the amplitude of the clock signal is lower than the threshold voltage of the input switching element, The clock signal can be level shifted.
[0024]
Furthermore, the current-driven level shifter consumes more power than the voltage-driven level shifter because the input switching element is conductive during operation, but at least one of the plurality of level shifters has stopped operating. . This makes it possible to realize a shift register that can be level-shifted even when the amplitude of the clock signal is lower than the threshold voltage of the input switching element, and that consumes less power than when all level shifters operate simultaneously.
[0025]
Further, in the shift register having the above configuration, an input signal control unit that stops the level shifter by giving a signal at a level that is cut off by the input switching element as an input signal to the level shift unit.For example, in the above level shifterIt may be provided.
[0026]
According to this configuration, the case where the input switching element is a MOS transistor will be described as an example. For example, when the input signal is applied to the gate, the input signal at a level at which the drain-source is cut off is applied. When applied to the gate, the input switching element is blocked. When an input signal is applied to the source, the input switching element is shut off by, for example, applying substantially the same input signal as that of the drain.
[0027]
In any configuration, when the input signal control unit controls the level of the input signal and shuts off the input switching element, the current drive type level shifter stops its operation. As a result, the input signal control unit can stop the level shifter and can reduce power consumption by the amount of current that flows to the input switching element during operation.
[0028]
On the other hand, the shift register having each configuration described above may include a power supply control unit that stops power supply to the level shift unit and stops the level shifter.
[0029]
According to the said structure, an electric power supply control part stops the electric power supply to each level shift part, and stops the said level shifter. Thereby, the power supply control unit can stop the level shifter, and can reduce power consumption by the amount of power consumed by the level shifter during operation while the operation is stopped.
[0030]
By the way, if the output voltage of the level shifter becomes unstable while the level shifter is not operating, the operation of the flip-flop connected to the level shifter may become unstable.
[0031]
Therefore, in the shift register having each configuration described above, it is preferable that the level shifter includes an output stabilizing means for maintaining the output voltage at a predetermined value when stopped.
[0032]
According to this configuration, while the level shifter is stopped, the output voltage of the level shifter is maintained at a predetermined value by the output stabilizing means. As a result, a malfunction of the flip-flop caused by an indefinite output voltage can be prevented, and a more stable shift register can be realized.
[0033]
Further, the shift register having each configuration described above is provided with a switch that is disposed between the clock signal line through which the clock signal is transmitted and the level shift unit, and is opened while the level shifter is stopped. Is preferable. The switch can be realized as a part of the input signal control unit.
[0034]
In the above configuration, unlike the case where all the level shifters are always connected to the clock signal line and the input switching element of all the level shift units is a load of the clock signal line, the input switching element connected to the clock signal line operates. Limited to medium level shifters. Further, even when the switch is opened during stop and the level shifter input becomes indefinite, the output stabilizing means maintains the output of the level shifter at a predetermined value, so that the flip-flop does not malfunction. As a result, the load capacity of the clock signal line can be reduced, and the power consumption of the circuit that drives the clock signal line can be reduced.
[0035]
On the other hand, in order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes a plurality of pixels arranged in a matrix, a plurality of data signal lines arranged in each row of each pixel, and a plurality of data signal lines. A plurality of scanning signal lines arranged in each column, and a scanning signal line driving circuit that sequentially applies scanning signals of different timings to the scanning signal lines in synchronization with a first clock signal having a predetermined period; A data signal is sequentially applied in synchronization with a second clock signal having a predetermined period and a video signal indicating the display state of each pixel is supplied to each pixel of the scanning signal line to which the scanning signal is applied. In the image display device having the data signal line driving circuit that extracts and outputs to each data signal line, at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is the first or the second The clock signal is characterized in that it comprises a shift register of any of the above-described configuration according to the clock signal.
[0036]
Here, in the image display device, as the number of data signal lines or the number of scanning signal lines increases, the number of flip-flops for generating the timing for each signal line increases, and between the ends of the flip-flops. The distance becomes longer. However, the shift register having the above-described configuration can reduce the number of buffers and reduce power consumption even when the level shifter has a small driving capability and the distance between both ends of the flip-flop is long.
[0037]
Therefore, an image display device with low power consumption can be realized by providing at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit with the shift register having the above-described configuration.
[0038]
Further, in the image display device having the above configuration, it is desirable that the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel are formed on the same substrate.
[0039]
According to this configuration, the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel are formed on the same substrate, the wiring between the data signal line driving circuit and each pixel, and scanning The wiring between the signal line driver circuit and each pixel is arranged on the substrate and does not need to be exposed outside the substrate. As a result, even when the number of data signal lines and the number of scanning signal lines increase, the number of signal lines to be taken out of the substrate does not change, and the time and labor during assembly can be reduced. Further, since it is not necessary to provide a terminal for connecting each signal line to the outside of the substrate, it is possible to prevent an undesired increase in the capacity of each signal line and to prevent a decrease in the degree of integration.
[0040]
By the way, the polycrystalline silicon thin film has a larger substrate area than the single crystalline silicon, while the polycrystalline silicon transistor has a transistor characteristic such as mobility and threshold value which is larger than that of the single crystalline silicon transistor. Is inferior. Therefore, when each circuit is manufactured using a single crystal silicon transistor, it is difficult to expand the display area. When each circuit is manufactured using a polycrystalline silicon thin film transistor, the driving ability of each circuit is lowered. In addition, when both drive circuits and pixels are formed on different substrates, it is necessary to connect the two substrates with each signal line, which takes time during manufacturing and increases the capacity of each signal line. .
[0041]
Therefore, in the image display device having each configuration described above, it is preferable that the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel include a switching element made of a polycrystalline silicon thin film transistor.
[0042]
In this configuration, since the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel all include a switching element made of a polycrystalline silicon thin film transistor, the display area can be easily expanded. Furthermore, since it can be easily formed on the same substrate, it is possible to reduce the labor during manufacture and the capacity of each signal line. In addition, since the shift registers having the above-described configurations are used, the level-shifted clock signal can be applied to each flip-flop without any trouble even when the level shifter has a low driving capability. As a result, an image display device with low power consumption and a wide display area can be realized.
[0043]
In addition, in the image display device having each configuration described above, it is preferable that the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel include a switching element manufactured at a process temperature of 600 degrees or less.
[0044]
According to this configuration, since the process temperature of the switching element is set to 600 ° C. or less, even if an ordinary glass substrate (a glass substrate having a strain point of 600 ° C. or less) is used as the substrate of each switching element, No warping or warping caused by processes above that point. As a result, it is possible to realize an image display device that is easier to mount and has a larger display area.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First reference form)
Of the present inventionFirst reference form of embodiment1 will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows. Note that the present invention can be widely applied to shift registers in which the amplitude of the input clock signal is smaller than the drive voltage. Hereinafter, a case where the present invention is applied to an image display device will be described as a preferable example.
[0046]
That is, as shown in FIG.This reference formThe image display apparatus 1 includes a display unit 2 having pixels PIX arranged in a matrix, a data signal line driving circuit 3 and a scanning signal line driving circuit 4 for driving each pixel PIX, and a control circuit. When 5 generates a video signal DAT indicating the display state of each pixel PIX, an image can be displayed based on the video signal DAT.
[0047]
The display unit 2 and the drive circuits 3 and 4 are provided on the same substrate in order to reduce manufacturing labor and wiring capacity. In order to integrate more pixels PIX and expand the display area, each of the circuits 2 to 4 is composed of a polycrystalline silicon thin film transistor formed on a glass substrate. Furthermore, even if a normal glass substrate (a glass substrate having a strain point of 600 degrees or less) is used, the polycrystalline thin film silicon transistor has a temperature of 600 degrees or less so that warpage or warping caused by a process at or above the strain point does not occur. Manufactured at a process temperature of
[0048]
Here, the display unit 2 has 1 (L: hereinafter, capital letter L is used for convenience of reference) data signal lines SL1 to SLL and m data signal lines SL1 to SLL. Scanning signal lines GL1 to GLm. If any positive integer less than or equal to L is i and any positive integer less than or equal to m is j, a pixel PIX (i, j) is provided for each combination of the data signal line SLi and the scanning signal line GLj. Each pixel PIX (i, j) is arranged in a portion surrounded by two adjacent data signal lines SLi · SLi + 1 and two adjacent scanning signal lines GLj · GLj + 1.
[0049]
On the other hand, the pixel PIX (i, j) includes, for example, a field effect transistor (switching element) SW having a gate connected to the scanning signal line GLj and a drain connected to the data signal line SLi, as shown in FIG. The field effect transistor SW is provided with a pixel capacitor CP to which one electrode is connected at the source. The other end of the pixel capacitor CP is connected to a common electrode line common to all the pixels PIX. The pixel capacitor CP is composed of a liquid crystal capacitor CL and an auxiliary capacitor CS added if necessary.
[0050]
When the scanning signal line GLj is selected in the pixel PIX (i, j), the field effect transistor SW is turned on, and the voltage applied to the data signal line SLi is applied to the pixel capacitor CP. On the other hand, while the selection period of the scanning signal line GLj ends and the field effect transistor SW is cut off, the pixel capacitor CP continues to hold the voltage at the cut off. Here, the transmittance or reflectance of the liquid crystal varies depending on the voltage applied to the liquid crystal capacitor CL. Therefore, if the scanning signal line GLj is selected and a voltage corresponding to the video data is applied to the data signal line SLi, the display state of the pixel PIX (i, j) can be changed together with the video data.
[0051]
In the image display device 1 shown in FIG. 2, the scanning signal line drive circuit 4 selects the scanning signal line GL, and the video data to the pixel PIX corresponding to the combination of the scanning signal line GL and the data signal line SL being selected is displayed. The data signal line driving circuit 3 outputs the data signal line SL. As a result, the respective video data is written to the pixels PIX... Connected to the scanning signal line GL. Further, the scanning signal line driving circuit 4 sequentially selects the scanning signal lines GL, and the data signal line driving circuit 3 outputs video data to each data signal line SL. As a result, each video data is written in all the pixels PIX of the display unit 2.
[0052]
Here, between the control circuit 5 and the data signal line drive circuit 3, video data to each pixel PIX is transmitted in a time division manner as a video signal DAT, and the data signal line drive circuit 3 receives the timing signal. Each video data is extracted from the video signal DAT at a timing based on the clock signal CKS and the start signal SPS having a predetermined cycle.
[0053]
Specifically, the data signal line driving circuit 3 shifts the start signal SPS sequentially in synchronization with the clock signal CKS, thereby generating output signals S1 to SL having different timings by a predetermined interval. And a sampling unit 3b that samples the video signal DAT at timings indicated by the output signals S1 to SL and extracts the video data output to the data signal lines SL1 to SLL from the video signal DAT. Similarly, the scanning signal line driving circuit 4 sequentially outputs the scanning signals having different timings to the scanning signal lines GL1 to GLm by sequentially shifting the start signal SPG in synchronization with the clock signal CKG. A shift register 4a is provided.
[0054]
here,This reference formIn the image display apparatus 1 according to the above, the display unit 2 and the drive circuits 3 and 4 are formed of polycrystalline silicon thin film transistors, and the drive voltage VCC of these circuits 2 to 4 is set to about 15 [V], for example. Has been. On the other hand, the control circuit 5 is formed of a single crystal silicon transistor on a substrate different from those of the circuits 2 to 4, and the driving voltage is, for example, a voltage of 5 [V] or less. It is set to a value lower than the voltage VCC. In addition, although each said circuits 2-4 and the control circuit 5 are formed in the mutually different board | substrate, the number of signals transmitted between both is larger than the number of signals between each said circuits 2-4. For example, it is about the video signal DAT, each start signal SPS (SPG), or the clock signal CKS (CKG). Further, since the control circuit 5 is formed of a single crystal silicon transistor, it is easy to ensure a sufficient driving capability. Therefore, even if they are formed on different substrates, the labor, wiring capacity, and power consumption at the time of manufacture are suppressed to a level that does not cause a problem.
[0055]
here,This reference formThe shift register 11 shown in FIG. 1 is used as at least one of the shift registers 3a and 4a. In the following description, each of the start signals SPS (SPG) is referred to as SP, the number of stages L (m) of the shift register 1 is referred to by n, and the output signal is S1 so that it can be used as any shift register. ~ Sn.
[0056]
Specifically, the shift register 11 includes n-stage set / reset flip-flops (SR flip-flops) F1 (1)..., And operates with the drive voltage VCC, and the control circuit. 5 includes a level shifter 13 (1)... That boosts the clock signal CK having a smaller amplitude than the drive voltage VCC and applies it to each SR flip-flop F1 (1).
[0057]
This reference formIn this case, each level shifter 13 (1)... Is provided in a one-to-one correspondence with each SR flip-flop F1 (1)..., And as will be described later, the amplitude of the clock signal CK is greater than that of the drive voltage VCC. Even if the voltage is small, it is configured as a current driven type level shifter so that the voltage can be boosted without any trouble. Further, when an integer equal to or greater than 1 and equal to or less than 1 is assumed to be i, each level shifter 13 (i) responds based on the clock signal CK and its inverted signal CK bar while the control signal ENAi instructs the operation. The boosted clock signal CKi can be applied to the SR flip-flop F1 (i). Further, while the control signal ENA instructs to stop the operation, the operation can be stopped to prevent the application of the clock signal CKi to the corresponding SR flip-flop F1 (i). By shutting off the element, the power consumption of the level shifter 13 (i) due to the through current can be reduced.
[0058]
On the other hand, the flip-flop unit 12 is configured to be able to transmit the start signal SP having one clock cycle width to the next stage at each edge (rising edge and falling edge) of the clock signal CK. Specifically, the output of each level shifter 13 (i) is applied to the SR flip-flop F1 (i) through the inverter I1 (i) as a negative logic set signal S bar. The output Q of each SR flip-flop F1 (i) is output as the output Si of the shift register 11, and is applied as a control signal ENAi + 1 to the next level shifter 13 (i + 1). Note that the start signal SP from the control circuit 5 shown in FIG. 1 is boosted and applied as the control signal ENA1 to the level shifter 13 (1) in the foremost stage. Furthermore, a signal delayed by the pulse width of the pulse to be transmitted among the set signals to the subsequent SR flip-flop F1 is applied to each SR flip-flop F1 (i) as the reset signal R.This reference formIn this case, since a pulse having a width of one clock cycle is transmitted, a signal delayed by one clock cycle, that is, a clock signal CK (i + 2) to the SR flip-flop F1 (i + 2) after two stages is positive logic. Applied as a reset signal.
[0059]
Further, the odd level SR flip-flops F1 (1), F1 (3)... Are set at the rising edge of the clock signal CK so that the odd level shifters 13 (1). The inverted signal CK bar of the clock signal is applied to the inverted input terminal. In contrast, the even level shifters 13 (2), 13 (4)... Are set so that the even number SR flip-flops F1 (2)... Are set at the falling edge of the clock signal CK. CK is applied to the inverting input terminal, and the inverted signal CK bar is applied to the non-inverting input terminal.
[0060]
According to the above configuration, as shown in FIG. 4, while the start signal SP is being pulsed, the level shifter 13 (1) in the forefront stage operates and the boosted clock signal CK1 is converted into the SR flip-flop F1 ( Apply to 1). As a result, the SR flip-flop F1 (1) is set when the clock signal CK first rises after the pulse input start time, and changes the output S1 to the high level.
[0061]
The output S1 is applied as the control signal ENA2 to the second level shifter 13 (2). As a result, the level shifter 13 (2) outputs the clock signal CK2 while the SR flip-flop F1 (1) outputs a pulse (while the control signal ENA2 = S1 is at the high level). However, since the clock signal CK is applied to the inverting input terminal to the level shifter 13 (2), the level shifter 13 (2) outputs the boosted signal as the clock signal CK2 having the opposite polarity to the clock signal CK. To do. Thereby, the SR flip-flop F1 (2) is set when the clock signal CK first falls after the output S1 of the previous stage becomes high level, and changes the output S2 to high level.
[0062]
Each output signal Si is applied as a control signal ENAi + 1 to the level shifter 13 (i + 1) at the next stage, so that the SR flip-flop F1 (2). Output S2... Is output with a delay of ½ period of the clock signal CK.
[0063]
On the other hand, the output C Ki + 2 of the level shifter 13 (i + 2) after the second stage is applied as the reset signal R to the level shifter 13 (i) of each stage. Therefore, each output Si changes to a low level after having become a high level for one clock cycle. As a result, the flip-flop unit 12 can transmit the start signal SP having one clock cycle width to the next stage at each edge (rising edge and falling edge) of the clock signal CK.
[0064]
Here, since each level shifter 13 (i) is provided for each SR flip-flop F1 (i), even if the number of stages of the SR flip-flop F1 (i) is large, the clock signal CK is the only level shifter. After the voltage is boosted, the distance between the level shifter and the flip-flop corresponding to each other can be shortened as compared with the case where the voltage is applied to all flip-flops. Therefore, the transmission distance of the clock signal CKi after boosting can be shortened, and the load capacity of each level shifter 13 (i) can be reduced. Further, since the load capacity is small, for example, it is difficult to sufficiently secure the driving capability of the level shifter 13 (i) as in the case where the level shifter 13 (i) is composed of a polycrystalline silicon thin film transistor. However, it is not necessary to provide a buffer. As a result, the power consumption of the shift register 11 can be reduced.
[0065]
Further, when each SR flip-flop F1 (i) does not require the input of the clock signal CKi, such as when the start signal SP or the output Si-1 of the previous stage is at the low level, the level shifter 13 (i) operates. It has stopped. In this state, since the clock signal CKi is not driven, power consumption necessary for driving does not occur. Furthermore, as will be described later, the power supply itself to the level shifter 13a provided in each level shifter 13 (i) is stopped, the input switching element is shut off, and no through current flows. Therefore, power is consumed only by the level shifter 13 (i) in operation, although a large number (n) of current-driven level shifters are provided. As a result, the power consumption of the shift register 11 can be greatly reduced.
[0066]
in addition,This reference formThe level shifter 13 (i) of the SR flip-flop F1 (i) requires the SR flip-flop F1 (i), that is, from the time when the start signal SP or the output Si-1 of the previous stage starts pulse output. The period until i) is set is determined based only on the start signal SP or the output Si-1 in the previous stage. As a result, the operation / stop of each level shifter 13 (i) can be controlled simply by directly applying the start signal SP or the output Si-1 of the previous stage, compared with the case where a circuit for creating a new control signal is provided. The circuit configuration of the shift register 11 can be simplified.
[0067]
further,This reference formThen, while each level shifter 13 (i) is stopped, clock input to each SR flip-flop F1 (i) is blocked. Therefore, the start signal SP can be correctly transmitted without providing a switch that is turned on according to the necessity of clock input separately from the level shifter 13 (i).
[0068]
Here, in each SR flip-flop F1, as shown in FIG. 5, for example, a P-type MOS transistor P1, N-type MOS transistors N2 and N3 are connected in series between the drive voltage VCC and the ground level. A negative logic set signal S bar is applied to the gates of the transistors P1 and N3. A positive logic reset signal R is applied to the gate of the transistor N2. Further, the drain potentials of the two transistors P1 and N2 connected to each other are inverted by the inverters INV1 and INV2, respectively, and output as an output signal Q. On the other hand, P-type MOS transistors P4 and P5 and N-type MOS transistors N6 and N7 connected in series, respectively, are provided between the drive voltage VCC and the ground level. The drains of the transistors P5 and N6 are connected to the input of the inverter INV1, and the gates of the transistors P5 and N6 are connected to the output of the inverter INV1. Further, a reset signal R is applied to the transistor P4, and a set signal S bar is applied to the gate of the transistor N7.
[0069]
In the SR flip-flop F1, as shown in FIG. 6, when the set signal S bar changes to active (low level) while the reset signal R is inactive (low level), the transistor P1 becomes conductive, The input of the inverter INV1 is changed to high level. As a result, the output signal Q of the SR flip-flop F1 changes to a high level.
[0070]
In this state, the transistors P4 and P5 are turned on by the reset signal R and the output of the inverter INV1. Further, the transistors N2 and N6 are cut off by the reset signal R and the output of the inverter INV1. Thereby, even if the set signal S bar changes to inactive, the input of the inverter INV1 is maintained at a high level, and the output signal Q is maintained at a high level.
[0071]
Thereafter, when the reset signal R becomes active, the transistor P4 is cut off and the transistor N2 is turned on. Here, since the set signal S bar remains inactive, the transistor P1 is cut off and the transistor N3 becomes conductive. Therefore, the input of the inverter INV1 is driven to a low level, and the output signal Q changes to a low level.
[0072]
on the other hand,This reference formFor example, as shown in FIG. 7, the level shifter 13 related to the level shift unit 13 a that level-shifts the clock signal CK, and cuts off power supply to the level shift unit 13 a during a stop period in which the supply of the clock signal CK is unnecessary The power supply control unit 13b, the input control unit (switch) 13c for cutting off the level shift unit 13a and the signal line through which the clock signal CK is transmitted during the stop period, and the input of the level shift unit 13a during the stop period. An input switching element cutoff control unit (input signal control unit) 13d that shuts off the switching element, and an output stabilization unit (output stabilization means) 13e that maintains the output of the level shift unit 13a at a predetermined value during the stop period. Yes.
[0073]
The level shift unit 13a includes, as a differential input pair in the input stage, P-type MOS transistors P11 and P12 whose sources are connected to each other, and a constant current source Ic that supplies a predetermined current to the sources of both the transistors P11 and P12. And N-type MOS transistors N13 and N14 that constitute a current mirror circuit and serve as active loads of the transistors P11 and P12, and CMOS structure transistors P15 and N16 that amplify the output of the differential input pair. .
[0074]
The clock signal CK is input to the gate of the transistor P11 via a transistor N31 described later, and the inverted signal CK bar of the clock signal is input to the gate of the transistor P12 via a transistor N33 described later. The gates of the transistors N13 and N14 are connected to each other and further connected to the drains of the transistors P11 and N13. On the other hand, the drains of the transistors P12 and N14 connected to each other are connected to the gates of the transistors P15 and N16. The sources of the transistors N13 and N14 are grounded through an N-type MOS transistor N21 serving as the power supply control unit 13b.
[0075]
On the other hand, in the input controller 13c on the transistor P11 side, an N-type MOS transistor N31 is provided between the clock signal CK and the gate of the transistor P11. In the input switching element cutoff control unit 13d on the transistor P11 side, a P-type MOS transistor P32 is provided between the gate of the transistor P11 and the drive voltage VCC. Similarly, the inverted signal CK bar of the clock signal is applied to the gate of the transistor P12 through the transistor N33 as the input control unit 13c, and the drive voltage is supplied through the transistor P34 as the input switching element cutoff control unit 13d. VCC is given.
[0076]
The output stabilization unit 13e is configured to stabilize the output voltage OUT of the level shifter 13 during the stop period to the ground level, and a P-type MOS is provided between the drive voltage VCC and the gates of the transistors P15 and N16. A transistor P41 is provided.
[0077]
In addition,This reference formThe control signal ENA is set so as to indicate the operation of the level shifter 13 when it is at a high level. Therefore, the control signal ENA is applied to the gates of the transistors N21 to P41.
[0078]
In the level shifter 13 configured as described above, when the control signal ENA indicates an operation (when it is at a high level), the transistors N21, N31, and N33 are turned on, and the transistors P32, P34, and P41 are turned off. In this state, the current of the constant current source Ic flows through the transistors P11 and N13 or the transistors P12 and N14 and then through the transistor N21. The clock signal CK or the inverted signal CK bar of the clock signal is applied to the gates of the transistors P11 and P12. As a result, an amount of voltage corresponding to the ratio of the gate-source voltage flows through both transistors P11 and P12. On the other hand, since the transistors N13 and N14 function as active loads, the voltage at the connection point of the transistors P12 and N14 is a voltage corresponding to the difference in voltage level between the two CK and CK bars. The voltage becomes the gate voltage of the CMOS transistors P15 and N16, and after being amplified by both transistors P15 and N16, the voltage is output as the output voltage OUT.
[0079]
The level shifter 13 is configured to switch the conduction / cutoff of the transistors P11 and P12 in the input stage according to the clock signal CK. That is, unlike the voltage driving type, the current drive in which the transistors P11 and P12 in the input stage are always turned on during operation. The level of the clock signal CK is shifted by dividing the current of the constant current source Ic according to the ratio of the gate-source voltage of both transistors P11 and P12. Thereby, even when the amplitude of the clock signal CK is lower than the threshold value of the transistors P11 and P12 in the input stage, the level of the clock signal CK can be shifted without any trouble.
[0080]
As a result, as shown in FIG. 4, each level shifter 13 (i) has a peak value lower than the drive voltage VCC (for example, 5) as the clock signal CKi while the corresponding control signal ENAi is at a high level. The output voltage OUT having the same shape as that of the clock signal CK of about [V] and the peak value boosted to the drive voltage VCC (for example, about 15 [V]) can be output.
[0081]
On the contrary, when the control signal ENAi indicates the operation stop (when it is low level), the current flowing from the constant current source Ic via the transistors P11 and N13 or the transistors P12 and N14 is the transistor N21. Is blocked by. In this state, current supply from the constant current source Ic is blocked by the transistor N21, so that power consumption due to the current can be reduced. In this state, since no current is supplied to both transistors P11 and P12, both transistors P11 and P12 cannot operate as a differential input pair, and the output end, that is, the connection point of both transistors P12 and N14. Cannot be determined.
[0082]
Further, in this state, the transistors N31 and N33 of each input control unit 13c are cut off. As a result, the signal line for transmitting the clock signal CK (CK bar) is disconnected from the gates of the transistors P11 and P12 in the input stage, and the gate capacity serving as the load capacity of the signal line is reduced by the level shifter 13 in operation. Limited to things. As a result, despite the fact that a plurality of level shifters 13 (i) are connected to the signal line, the load capacity of the signal line can be reduced, and the clock signal CK (CK bar) is controlled as in the control circuit 5 shown in FIG. ) Can be reduced in power consumption.
[0083]
Further, since the transistors P32 and P34 of each input switching element cutoff control unit 13d are turned on during the stop, the gate voltages of both the transistors P11 and P12 are both the drive voltage VCC, and both the transistors P11 and P12 are cut off. The Thus, the current consumption can be reduced by the amount of current output from the constant current source Ic, as in the case where the transistor N21 is shut off. In this state, since both transistors P11 and P12 cannot operate as a differential input pair, the potential of the output terminal cannot be determined.
[0084]
In addition, when the control signal ENA indicates operation stop, the transistor P41 of the output stabilization unit 13e is further turned on. As a result, the gate potential of the output terminal, that is, the CMOS transistors P15 and N16 becomes the drive voltage VCC, and the output voltage OUT becomes the low level. As a result, as shown in FIG. 4, when the control signal ENAi indicates an operation stop, the output voltage OUT (CKi) of the level shifter 13 (i) is kept at a low level regardless of the clock signal CK. . As a result, unlike the case where the output voltage OUT is not fixed while the level shifter 13 (i) is stopped, the SR flip-flop F1 (i) can be prevented from malfunctioning, and the shift register 11 that can operate stably can be realized.
[0085]
(Second reference form)
This reference formThenFirst reference formUnlike FIG. 8, the case where the shift register is composed of a plurality of stages of D flip-flops will be described with reference to FIGS. The followingEach formFor convenience of explanation,First reference formMembers having the same functions as those in FIG.
[0086]
That is, as shown in FIG.This reference form1 is provided for each D flip-flop F2 (1) and the level shifter 13 (1)... Shown in FIG. Level shifters 23 (1)... Having the same configuration are provided.
[0087]
Each of the D flip-flops F2 (i) is a D flip-flop that changes the output Q according to the input D while the clock signal CKi is at a high level and maintains the output Q during the low level. The output Q of the flip-flop F2 (i) is output as an output Si and also input to the D flip-flop F2 (i + 1) at the next stage. Note that the start signal SP is input to the D flip-flop F2 (1) at the front stage.
[0088]
As in FIG. 1, the odd level shifters 23 (1)... Output the boosted clock signal CK as the clock signal CK1 during operation, and the even level shifters 23 (2). The signal CK2... Boosted with a polarity opposite to that of the clock signal CK is output. Regardless of whether the number is even or odd, the corresponding clock signal CKi and the inverted signal of the clock signal CKi generated by the inverter I2 (i) are applied to the D flip-flop F2 (i).
[0089]
Here, the output Si of the D flip-flop F2 (i) does not change until the clock signal CKi rises. Therefore, unlike the SR flip-flop F1 (i) shown in FIG. The clock signal CKi is also required at the time of falling. Therefore,This reference formIs provided with an OR circuit G1 (i) for calculating the logical sum of the input and output of each level shifter 23 (i), and outputs the calculation result as a control signal ENAi to the corresponding level shifter 23 (i). Yes.
[0090]
In the above configuration, as shown in FIG. 9, when the start signal SP is pulsed, the control signal ENA1 changes to high level and the boosted clock signal CK1 is input to the D flip-flop F2 (1). Is done. As a result, after the start signal SP is pulsed, the output S1 of the D flip-flop F2 (1) changes to a high level at the rising edge of the next clock signal CK1, while the clock signal CK1 is at a low level. Even if the start signal SP changes to the low level, it remains at the high level.
[0091]
After the start signal SP changes to low level, the output S1 of the D flip-flop F2 (1) changes to low level when the clock signal CK1 rises for the first time. Further, in this state, since both the start signal SP and the output S1 are at the low level, the OR circuit G1 (1) changes the control signal ENA1 to the low level and stops the level shifter 23 (1).
[0092]
Here, the output Si of each D flip-flop F2 (i) is input to the next-stage D flip-flop F2 (i + 1), and the adjacent D flip-flops F2 (i) and F2 (i + 1) The clock signals CKi and CK + 1 having opposite phases are input. As a result, the flip-flop unit 22 can transmit the start signal SP to the next stage for each edge (rising edge and falling edge) of the clock signal CK.
[0093]
In the above configuration, each level shifter 23 (i) is in a state where the corresponding D flip-flop F2 (i) needs to input the clock signal CKi, that is, after the pulse input to the D flip-flop F2 (i) is started. , The D flip-flop F2 (i) operates during the period until the pulse output is completed, and the operation can be stopped during the remaining period. As a result,First reference formSimilarly to the above, it is possible to realize the shift register 21 that can operate with a clock signal CK having an amplitude smaller than the drive voltage VCC and that consumes less power.
[0094]
further,This reference formThe flip-flop unit 22 according toFirst reference formUnlike the input D and the clock signal CK, it is composed of a D flip-flop that changes the output Q. Therefore, even if the pulse width (number of clocks) of the start signal SP changes, there is no problem. The start signal SP can be transmitted.
[0095]
For example, in the sampling unit 3b shown in FIG. 2, if the driving capability of the sampling transistor that samples the video signal DAT is low, a longer sampling period is required, and outputs S1... Sn with a longer pulse width (time) are required. And On the other hand, even with the same pulse width, the number of clocks increases as the frequency of the clock signal CK increases. Therefore, the optimum value of the pulse width of the start signal SP varies depending on the driving capability of the sampling transistor and the frequency of the clock signal CK. Therefore, as in the shift register 11 shown in FIG. 1, in the case where the connection destination of the reset signal R is set according to the pulse width (number of clocks) of the outputs S1,. It is necessary to design different circuits. In addition, when the same data signal line driving circuit 3 is driven with a clock signal CK having a different frequency, or when the data signal line driving circuit 3 is used for driving different display units 2, an optimal pulse width cannot be ensured and display quality may be deteriorated. There is.
[0096]
On the contrary,This reference formThe shift register 21 can output outputs S1,... With a desired pulse width only by changing the pulse width of the start signal SP. Therefore, it is possible to reduce the design effort and realize the image display device 1 in which the display quality does not deteriorate even in the above case.
[0097]
However, as shown in FIG. 5, the SR flip-flop F1 can be realized with fewer elements than the D flip-flop F2 shown in FIG. 10 to be described later, and can operate at a higher speed when the operating speed of the elements is the same. Furthermore, since the operation / stop of the level shifter 13 (i) at the next stage can be directly controlled by the output Si-1 at the previous stage, the OR circuit G1 (i) is unnecessary. As a result, when an optimum pulse width (number of clocks) can be determined in advance and a shift register having a high speed and a small circuit scale is required, it is preferable to use the SR flip-flop F1.
[0098]
Here, in each of the D flip-flops F2, for example, as shown in FIG. 10, P-type MOS transistors P51 and P52 and N-type MOS transistors N53 and N54 are provided between the drive voltage VCC and the ground level. Are connected in series with each other. An input signal D is applied to the gates of the transistors P52 and N53, and the drain potentials of the two transistors P52 and N53 connected to each other are inverted by the inverter INV51 and then output as the output Q. On the other hand, P-type MOS transistors P55 and P56 and N-type MOS transistors N57 and N58, which are connected in series, are provided between the drive voltage VCC and the ground level, respectively. The drains of both the transistors P56 and N57 are connected to the input of the inverter INV51, and the respective gates are connected to the output of the inverter INV51. Further, the inverted signal CK bar of the clock signal is applied to the gates of the transistors P51 and N58, and the clock signal CK is applied to the gates of the transistors N54 and P55.
[0099]
In the D flip-flop F2 configured as described above, the transistors P51 and N54 are turned on and the transistors P55 and N58 are cut off while the clock signal CK is at a high level. Thus, the input D is inverted by the transistors P52 and N53 and then inverted by the inverter INV51. As a result, the output Q changes to the same value as the input D. On the contrary, since the transistors P51 and N54 are cut off while the clock signal CK is at the low level, the transistors P52 and N53 cannot invert the input D. In this state, the transistors P55 and N58 are turned on, and the output of the inverter INV51 is fed back to the input. As a result, while the clock signal CK is at the low level, the output Q is maintained at the same value as the falling point of the clock signal CK even when the input D is at the high level. Therefore, as shown in FIG. 11, the output Q of the D flip-flop F2 changes following the input D when the clock signal CK first rises after the input D changes.
[0100]
On the other hand, for example, as shown in FIG. 12, each OR circuit G1 includes a series circuit composed of P-type MOS transistors P61 (1)... Corresponding to the inputs IN (1). ,... Corresponding to N-type MOS transistors N62 (1)... And a P-type MOS transistor P63 and an N-type MOS transistor N64 CMOS inverter. Since the OR circuit G1 is a two-input OR circuit, two transistors P61 and N62 are provided, and the input IN (1) is connected to the gates of the transistors P61 (1) and N62 (1). The input IN (2) is applied to the gates of the transistors P62 (2) and N62 (2). The series circuit and the parallel circuit are connected in series with each other and are arranged between the drive voltage VCC and the ground level. Further, the connection point between the series circuit and the parallel circuit is connected to the input terminal of the CMOS inverter, that is, the gates of the transistors P63 and N64. Thus, the OR circuit G1 can output the logical sum of the inputs IN (1) and IN (2) from the drains of the transistors P63 and N64 serving as the output terminals of the CMOS inverter.
[0101]
In FIG. 8, an OR circuit G1 (i) is provided for logically summing the inputs and outputs of each D flip-flop F2 (i) and instructing the level shifter 23 (i) to operate / stop. The OR circuit G1 (i) can be omitted if the input / output of the D flip-flop F2 (i) can be logically ORed to determine the operation / stop.
[0102]
Specifically, as shown in FIG. 13, in the shift register 21a according to this modification, instead of the level shifter 23 (i), a level shifter that operates when one of the control signals ENA1 and ENA2 is active (true). 24 (i) is provided. Accordingly, the OR circuit G1 (i) shown in FIG. 8 is omitted, and the input / output of the D flip-flop F2 (i) is directly input to the corresponding level shifters 24 (i) as control signals ENA1 and ENA2. .
[0103]
For example, as shown in FIG. 14, the level shifter 24 has substantially the same configuration as the level shifter 13 shown in FIG. 7. Unlike the level shifter 13, the level shifter 24 includes control signals in the power supply control unit 24 b to the output stabilization unit 24 e. Corresponding to ENA1 and ENA2, the same number (two in this case) of transistors N21 to P41 are provided. Specifically, in the power supply control unit 24b, the transistors N21 (1) and N21 (2) are connected in parallel to each other. Similarly, in the input control unit 24c corresponding to the transistor P11, the transistors N31 (1) and N31 (2) are respectively used, and in the input control unit 24c corresponding to the transistor P12, the transistors N33 (1) and N33 (2) are respectively provided. They are connected to each other in parallel. On the other hand, in the output stabilizing unit 24e, the transistors P41 (1) and P41 (2) are connected in series with each other, and each input switching element cutoff control unit 24d is connected with the transistors P32 (1) and P32 (2) connected in series with each other. Or transistors P34 (1) and P34 (2) connected in series with each other. Also,This reference formThen, since the shift register 21a transmits a high-level pulse signal, among the transistors N21 (1) to P41 (2), the gate corresponding to the control signal ENA1 (subscript (1)) is connected to the gate. The control signal ENA1 is applied, and the corresponding control signal ENA2 is applied to the gate corresponding to the control signal ENA2 (subscript (2)).
[0104]
According to the above configuration, when at least one of the control signals ENA1 and ENA2 is at a high level, one of the transistors N21 (1) and N21 (2), one of the transistors N31 (1) and N31 (2), and the transistor N33 (1) · N33 (2) is in conduction. Further, any one of the transistors P32 (1) and P32 (2), any one of the transistors P34 (1) and P34 (2), and any one of the transistors P41 (1) and P41 (2) are cut off. As a result, like the level shifter 13, the level shifter 24 operates. On the contrary, when both of the control signals ENA1 and ENA2 are at a low level, all of the N-type transistors N21 (1) to N34 (2) are cut off and the P-type transistors P31 (1) to P41 (2 ) Since everything is conductive, the level shifter 24 stops operating as in the level shifter 13 described above. As a result, like the level shifter 23 (i) shown in FIG. 8, the level shifter 24 (i) can be operated / stopped according to the input / output of the corresponding D flip-flop F2 (i), and the same effect can be obtained. Can do.
[0105]
(3rd reference form)
by the way,The first and second reference formsHowever, a level shifter is provided for each flip-flop.Each formAs shown, a level shifter may be provided for each of the plurality of flip-flops.Honsan Thought formA case where a level shifter is provided for each of the plurality of SR flip-flops will be described with reference to FIGS.
[0106]
That is,This reference formIn the shift register 11a according to FIG. 15, as shown in FIG. 15, the N SR flip-flops F1 are divided into K SR flip-flops F1 and divided into a plurality of blocks B1 to BP. Further, the level shifter 13 is provided for each block B. In the following, for convenience of explanation, if an integer greater than or equal to 1 is less than P and i is an integer greater than or equal to 1 and j is an integer greater than or equal to 1 and less than K, in the i-th block Bi, the j-th SR flip-flop F1 is F1 (i , j).
[0107]
further,This reference formIn each block Bi, an OR circuit G2 (i) for instructing the control signal ENAi to the level shifter 13 (i) is provided. The OR circuit G2 (i) receives the input signal to the block Bi and the output signals of the SR flip-flops F1 (i, 1)... F1i, (K-1) excluding the final stage in the block Bi. This is a K-input OR circuit that calculates a logical sum and outputs the logical sum to the level shifter 13 (i). Here, the input signal to the block Bi is the start signal SP in the frontmost block B1, and the output signal of the previous block Bi-1 in the second and subsequent blocks Bi. For example, as shown in FIG. 16, the OR circuit G2 increases the number of transistors P61 and the number of transistors N62 to the number of inputs (in this case, K) in the OR circuit G1 shown in FIG. It can be realized by a circuit.
[0108]
As a result, as shown in FIG. 17, the outputs Si, (K) of the SR flip-flop F1 (i, (K-1)) immediately before the last stage from the time when the pulse input to the block Bi is started. The control signal ENAi to the level shifter 13 (i) remains at the high level until the end of the pulse output of -1). As a result, the level shifter 13 (i) is at least as long as any of the SR flip-flops F1 (i, 1)... F1 (i, K) in the block Bi needs to input the clock signal CKi, that is, The clock signal CKi can be output and the SR flip-flop F1 (iK) is set from the time when the pulse input is started to the time when the final stage SR flip-flop F1 (i, K) is set. Thereafter, the operation can be stopped when the pulse output of the output Si, (K-1) of the SR flip-flop F1 (i, (K-1)) is completed.
[0109]
here,This reference formIn this case, the level shifter 13 (i) continues to output the clock signal CKi when any of the SR flip-flops F1 (i, j) of the block Bi requires a clock input, so that each SR flip-flop F1 ( When the clock signal CKi is supplied as is to i, j), the SR flip-flop F1 (i, j) is reset again after the SR flip-flop F1 (i, j) is reset as shown by the broken line in FIG. Is set, a plurality of pulses are generated from one pulse of the start signal SP. Therefore, as shown in FIG. 15, the shift register 11a is provided with a switch SWi, j between the level shifter 13 (i) and each SR flip-flop F1 (i, j). The clock signal CKi is applied to the SR flip-flop F1 (i, j) only while the flip-flop F1 (i, (j-1)) is outputting a pulse. Further, in order to prevent the set input to each SR flip-flop F1 (i, j) while the switch SWi, j is cut off, the negative logic set terminal of each SR flip-flop F1 (i, j) The drive voltage VCC is applied to the S bar via a P-type MOS transistor Pi, j. In the foremost stage of the shift register 11a, the start signal SP is applied to the gate of the transistor P1,1, and the previous stage SR flip-flop F1 (i, j-1) is applied to the gate of the remaining transistor Pi, j. The output Si, j-1 is applied. As a result, while the switch SWi, j is cut off, the transistor Pi, j becomes conductive, the set terminal S bar is fixed at a predetermined potential (in this case, the drive voltage VCC), and the set input is blocked. The As a result, the start signal SP is transmitted without any problem. For example, the SR flip-flop F1 to which the clock signal CKi is not supplied after being reset, such as the last stage SR flip-flop F1 (i, K), directly inputs the clock signal CKi without passing through the switch SW. May be.
[0110]
In the above configuration,First reference formAs shown in FIG. 4, the distance between the level shifter 13 and the SR flip-flop F1 is longer than when the level shifter 13 is provided for each SR flip-flop F1, but the clock signal CK is transmitted from a single level shifter to all SR flip-flops. Compared to the conventional technology that supplies, the distance between the two can be shortened and the buffer can be reduced,First reference formIn substantially the same manner, the shift register 11a with low power consumption can be realized.
[0111]
Here, if the number of SR flip-flops F1 included in the block B is increased, the number of level shifters 13 included in the shift register 11a can be reduced, so that the circuit configuration can be simplified. On the other hand, if the number of SR flip-flops F1 is increased too much, the drive capability of the level shifter 13 becomes insufficient and a buffer is required, so that power consumption increases. Therefore, when it is required to reduce the circuit scale without increasing the power consumption, the block B is not provided, and each block B is within the range in which the level shifter 13 (i) can supply the clock signal CK (i). It is desirable to set the number of the SR flip-flops F1.
[0112]
In addition,Reference form aboveThe case where the operation / stop of the level shifter 13 is controlled by the OR circuit G2 has been described as an example. However, like the level shifter 24 shown in FIG. 13, the level shifter 14 itself is connected to the OR circuit G2 as shown in FIG. The operation / stop may be determined based on the input signal. For example, as shown in FIG. 19, the level shifter 14 can be realized by a circuit in which the transistors N21 to P41 are provided in the level shifter 24 shown in FIG. 14 by the same number (K in this case) as the input.
[0113]
(First embodiment)
Hereinafter, a case where a level shifter is provided for each of a plurality of D flip-flops will be described with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 20, the shift register 21b according to the present embodiment is similar to the shift register 21 shown in FIG. 8, except that N D flip-flops F2 are provided for every K D flip-flops F2. Divided into a plurality of blocks B1 to BP. Further, the level shifter 23 is provided for each block B.
[0114]
Further, in the present embodiment, an OR circuit G3 (i) for instructing the control signal ENAi to the level shifter 23 (i) is provided for each block Bi. The OR circuit G3i is a (K + 1) -input OR circuit, and calculates the logical sum of the inputs and outputs of the D flip-flops F2 (i, 1)... F2 (i, K) in the block Bi. Output to the level shifter 23 (i). Here, the input signal to the D flip-flop F2 (i, 1) in the foremost stage is the start signal SP in the block B1 in the foremost stage, and in the block Bi in the second and subsequent stages, Output signal. For example, as shown in FIG. 21, the OR circuit G3 increases the number of transistors P61 and the number of transistors N62 to the number of inputs (in this case, K + 1) in the OR circuit G1 shown in FIG. It can be realized by a circuit.
[0115]
Thus, as shown in FIG. 22, while any of the D flip-flops F2 (i, 1)... F2 (i, K) in the block Bi requires input of the clock signal CKi, that is, the block The control signal ENAi to the level shifter 23 (i) is at a high level during the period from the start of pulse input to Bi to the end of D pulse flip-flop F2 (i, K) at the final stage, and the level shifter 23 (i) can output the clock signal CKi. Further, since the control signal ENAi is at a low level during the remaining period, the level shifter 23 (i) can stop the operation.
[0116]
In the above configuration,Second reference formCompared with the case where the level shifter 23 is provided for each D flip-flop F2 as in the shift register 21 shown in FIG. 1, the distance between the level shifter 23 and the D flip-flop F2 is longer, but all the D flip-flops from a single level shifter. Compared to the conventional technology that supplies the clock signal CK to the distance between the two, the distance between the two can be shortened and the buffer can be reduced.Second reference formIn substantially the same manner, a shift register 21b with low power consumption can be realized.
[0117]
further,Third reference formSimilarly to this, in the present embodiment, the number of level shifters 23 can be reduced as compared with the shift register 21. Furthermore, when it is required to reduce the circuit scale without increasing the power consumption, the D in each block Bi is within a range in which the level shifter 23 (i) can supply the clock signal CKi without providing a buffer. It is desirable to set the number of flip-flops F2.
[0118]
In FIG. 20, the operation / stop of the level shifter 23 is controlled by the OR circuit G3 as an example. However, like the shift register 11b shown in FIG. 18, the level shifter 21c shown in FIG. 25 itself may control the operation / stop based on each input signal to the OR circuit G3. For example, as shown in FIG. 24, the level shifter 25 can be realized by a circuit in which the transistors N21 to P41 are provided by the same number (in this case, K + 1) as the input in the level shifter 14 shown in FIG.
[0119]
(4th reference form)
by the way,The third reference embodiment and the first embodimentIn the above description, the case where the level shifter or the OR circuit ORs the K, (K + 1) signals to control the operation / stop of the level shifter has been described. On the contrary,This reference formNow, a case where the operation / stop of the level shifter is controlled using the latch circuit will be described with reference to FIGS.
[0120]
Specifically, as shown in FIG.This reference formIn the shift register 11c according to FIG. 15, a latch circuit 31 (i) is provided instead of the OR circuit G2 (i) of the shift register 11a shown in FIG. The latch circuit 31 changes the output with the pulse input to the first stage SR flip-flop F1 (i, 1) of the block Bi and the pulse output of the last stage SR flip-flop F1 (i, K) as triggers. The level shifter 13 (i) can be instructed to operate from the time when the pulse input is started to the time when the pulse output is started.
[0121]
For example, taking the first block B1 as an example, the latch circuit 31 is applied with the start signal SP inverted by the inverter 31a as a negative logic set signal S bar as shown in FIG. As a signal R, an SR flip-flop 31b to which the output S1, K of the SR flip-flop F1 (1, K) at the final stage is applied is provided. It should be noted that, in the block Bi after the next stage, the output of the previous block Bi-1 is applied instead of the start signal SP.
[0122]
In the above configuration, as shown in FIG. 27, the latch circuit 31 (i) has the output Si, K that has been high since the input to the first stage SR flip-flop F1 (i, 1) has changed to the high level. Until the level changes, the control signal ENAi is set to the high level. Thus, the level shifter 13 (i) can continue to supply the clock signal CKI during the period. When the output Si, K changes to the high level, the control signal ENAi becomes the low level, and the level shifter 13 (i) stops its operation. As a result,Third reference formSimilarly to the above, it is possible to realize the shift register 11c that consumes less power than the conventional one.
[0123]
further,This reference formThe latch circuit 31 (i) according toThird reference formUnlike the case of determining the operation / stop of the level shifters 13 (i) (14 (i)) based on the K signals as in the OR circuit G2 (i) (level shifter 14 (i)) of the block Bi, Regardless of the number of stages K of the SR flip-flop F1, the control signal ENAi is generated using two signals as a trigger. Therefore, the number of signal lines for transmitting signals necessary for determination can be reduced to two. Here, when the number of signal lines for determination increases, the number of intersections with the signal lines that transmit the outputs Si, j and the clock signals CK and CKi increases, and the capacity of each signal line may increase. However,This reference formThen, because the number of signal lines for determination is reduced to two,Third reference formAs a result, it is possible to suppress the increase in the wiring capacity caused by the determination signal line, and to realize the shift register 11c with low power consumption.
[0124]
In FIG. 26, the case where the latch circuit 31 (i) is composed of SR flip-flops has been described as an example, but the present invention is not limited to this. If the operation / stop of the level shifter 13 (i) can be controlled using two signals as triggers, the same effect can be obtained by using, for example, the latch circuit 32 shown in FIG. 28 instead of the latch circuit 31 (i). can get.
[0125]
The latch circuit 32 includes two D flip-flops 32a and 32b constituting a frequency divider, a NOR circuit 32c that calculates the negation of the logical sum of the start signal SP and the outputs S1 and K, and the output of the NOR circuit 32c. And an inverter 32d for inverting. The output Q of the D flip-flop 32a is input to the D flip-flop 32a via the D flip-flop 32b. The output LSET of the inverter 32d is applied as a clock to the D flip-flop 32a, and the output of the NOR circuit 32c is applied as a clock to the D flip-flop 32b. Further, the output LOUT of the D flip-flop 32a is output as the control signal ENA1. As a result, as shown in FIG. 29, the latch circuit 32 (i), like the latch circuit 31 (i), starts pulse input to the foremost stage SR flip-flop F1 (i, 1). Until the output Si, K rises, the high-level control signal ENAi is output to instruct the level shifter 13 (i) to operate.
[0126]
In addition,This reference formThen, as a trigger of the latch circuit (31, 32), start of pulse input to the first stage SR flip-flop F1 (i, 1) and start of pulse output of the last stage SR flip-flop F1 (i, K) However, this is not a limitation. The signal that can set the control signal ENAi to active at a timing before the period in which the SR flip-flop F1 in the block Bi requires the clock signal CKi, and the control signal ENAi to inactive at a timing after the period The same effect can be obtained by using a possible signal as a trigger.
[0127]
(Second Embodiment)
In the present embodiment, in a shift register using a D flip-flop, a configuration in which the operation / stop of the level shifter is controlled by a latch circuit will be described with reference to FIGS.
[0128]
That is, in the shift register 21d according to this embodiment, instead of the OR circuit G3 (i) of the shift register 21b shown in FIG. 20, the D flip-flop in the foremost stage is substantially the same as the latch circuit 31 (i) shown in FIG. A latch circuit 33 (i) is provided which uses a pulse input to F2 (i, 1) and a pulse output of the final stage D flip-flop F2 (i, K) as a trigger. However, as described above, in the case of the D flip-flop, the clock signal CKi is required until the final stage D flip-flop F2 (i, K) stops the pulse output, so the latch circuit 33 (i) Is configured to instruct the level shifter 23 (i) to operate from the time when the pulse input is started to the time when the pulse output is stopped.
[0129]
Specifically, taking the first block B1 as an example, the latch circuit 33, for example, as shown in FIG. 31, in addition to the latch circuit 31 shown in FIG. 26, the output signal LOUT and the output S1 of the final stage. , K and a NOR circuit 33c for calculating the negation of the logical sum and an inverter 33d for inverting the calculation result. It should be noted that, in the block Bi after the next stage, the output of the previous block Bi-1 is applied instead of the start signal SP.
[0130]
In the above configuration, as shown in FIG. 32, the latch circuit 33 (1) is configured such that the outputs S1, K are low after the input to the front D flip-flop F2 (1,1) changes to the high level. Until the level changes, the control signal ENA1 is set to the high level. As a result, the level shifter 23 (1) can continue to supply the clock signal CK1 during the period. Further, when the outputs S1, K change to the low level, the control signal ENA1 becomes the low level, and the level shifter 23 (1) stops its operation. As a result,First embodimentSimilarly to the above, it is possible to realize the shift register 21d that consumes less power than the conventional one.
[0131]
Furthermore, in this embodiment,Fourth reference formSimilarly to the above, the number of signal lines necessary for the determination of the operation / stop of the level shifter 23 can be reduced.First embodimentAs a result, it is possible to suppress the increase in the wiring capacitance caused by the determination signal line, and to realize the shift register 21d with low power consumption.
[0132]
In FIG. 31, the case where the latch circuit 33 is configured by an SR flip-flop has been described as an example, but the present invention is not limited to this. If the operation / stop of the level shifter 13 can be controlled by using two signals as triggers, the same effect can be obtained by using, for example, the latch circuit 34 shown in FIG. 33 instead of the latch circuit 31 (i).
[0133]
In the latch circuit 34, a NOR circuit 33c and an inverter 33d shown in FIG. 31 are added to the latch circuit 32 shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 34, the latch circuit 34, as in the case of the latch circuit 33, starts from the start of pulse input to the D flip-flop F2 (i, 1) in the foremost stage of the block Bi. Until the D flip-flop F2 (i, K) completes the pulse output, the high-level control signal ENAi can be output to instruct the level shifter 23 (i) to operate.
[0134]
In the present embodiment, as a trigger for the latch circuits (33 to 34), the start of pulse input to the frontmost D flip-flop F2 (i, 1) and the last D flip-flop F2 (i, K) However, the present invention is not limited to this. A signal that allows the control signal ENAi to be set active at a timing before the period in which the D flip-flop F2 in the block Bi requires the clock signal CKi, and a control signal ENAi to be set inactive at a timing after the period The same effect can be obtained by using a possible signal as a trigger.
[0135]
(Third embodiment)
In the following, referring to FIG.First and second embodiments aboveSimilarly, the configuration in which the level shifter 23 (24, 25) can further reduce power consumption in the shift registers 21b to 21d that supply the clock signal CK to the plurality of D flip-flops F2 will be described.
[0136]
Specifically, the shift register according to the present embodiment has the same configuration as the shift registers 21b to 21d, but the clock signal control circuit 26 (i, j) is provided for each D flip-flop F2 (i, j). The level shifter 23 (i) (24 (i), 25 (i): represented by 23 (i) below) is a boosted clock only to the D flip-flop F2 that requires a clock input. The signal CK (i) is supplied.
[0137]
As shown in FIG. 35, the clock signal control circuit 26 (i, j) includes a switch SW1 (i, j) provided on a signal line to which the clock signal CKi is transmitted, and an inverted signal CKi bar of the clock signal CKi. Switch SW2 (i, j) provided on the transmission line. Both switches SW1 (i, j) and SW2 (i, j) are OR's that calculate the logical sum of the inputs and outputs of the D flip-flop F2 (i, j), similarly to the level shifter 23 (i, j) shown in FIG. It is controlled by the circuit G1 (i, j) and is turned on when the D flip-flop F2 (i, j) requires the clock signal CKi (CKi bar) and is cut off when no clock input is required. Further, the clock signal control circuit 26 (i, j) includes an N-type MOS transistor N71 (i, j) provided between the clock input terminal of the D flip-flop F2 (i, j) and the ground potential. A P-type MOS transistor P72 (i, j) provided between the inverted clock input terminal of the D flip-flop F2 (i, j) and the drive voltage VCC is provided. The output of the OR circuit G1 (i, j) is applied to the gate of the transistor N71 (i, j) after being inverted by the inverter INV71 (i, j), and the transistor P72 (i, j) The output of the OR circuit G1 (i, j) is applied to the gates.
[0138]
In the above-described configuration, the switch SW1 (i, j) (SW2 (i, j)) is turned on for a period during which the corresponding D flip-flop F2 (i, j) requires the boosted clock signal CKi (CKi bar). The clock signal CKi (CKi bar) is applied to the D flip-flop F2 (i, j). On the other hand, during the period when the clock input is not required, the switches SW1 (i, j) and SW2 (i, j) are cut off, and both switches SW1 (i, j) such as D flip-flop F2 (i, j), for example. ). The circuit after SW2 (i, j) is separated from the level shifter 23 (i). Further, during the period when the clock input is unnecessary, both the transistors N71 (i, j) and P72 (i, j) are turned on, and the clock input terminal and the inverting input terminal of the D flip-flop F2 (i, j) are connected. Since each is maintained at a predetermined value (low level and high level), unlike the case where both the input terminals are indefinite, malfunction of the D flip-flop F2 (i, j) can be suppressed.
[0139]
According to the above configuration, the circuit after both switches SW1 (i, j) and SW2 (i, j) and the level shifter 23 (i) are disconnected from the level shifter 23 (i) during the period when the clock input is unnecessary. Need only drive the D flip-flop F2 (i, j) that currently requires the clock signal CK (i). Therefore, the load capacity of the level shifter 23 (i) can be greatly reduced and the power consumption can be reduced as compared with the case where all the D flip-flops F2 (i, 1) to F2 (i, K) in the block Bi are driven. . As a result, a shift register with low power consumption can be realized.
[0140]
In the above description, the case where the clock signal control circuit 26 (i, j) is provided for each D flip-flop F2 (i, j) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. A clock signal control circuit 26 may be provided for each D flip-flop F2. In this case, both the switches SW1 and SW2 are in a state where the D flip-flop F2 connected to both the switches SW1 and SW2 requires a clock input, that is, after the pulse input to the D flip-flop F2 at the front stage is started. For example, the same as the OR circuit G3 shown in FIG. 20 or the latch circuit 33 (34) shown in FIG. 30 (FIG. 33) so that the D flip-flop F2 in the final stage can be turned on until the pulse output is completed. Controlled by the circuit. In this case, the load capacity of the level shifter 23 (24, 25) is larger than the configuration in which the clock signal control circuit 26 is provided for each D flip-flop F2, but the number of clock signal control circuits 26 can be reduced. The circuit configuration can be simplified.
[0141]
(5th reference form)
Incidentally, for example, in the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 4 shown in FIG.Each formIn some cases, the output of each stage of the shift registers (11, 11a to 11c, 21, 21a to 21d) is directly used as a signal indicating the timing. Sometimes used as a signal.
[0142]
Below,First, third and fourth reference formsIn the shift register using the SR flip-flop F1 as described above, a configuration suitable for performing a logical operation on outputs of a plurality of stages will be described with reference to FIGS. If the configuration uses the SR flip-flop F1, the otherFormBut can be applied to:First reference formThis will be described as an example.
[0143]
That is,This reference formIn addition to the configuration of the shift register 11 shown in FIG. 1, the shift register 11d according to the AND circuit G4 calculates a logical product of two adjacent outputs Si · Si + 1 and outputs the calculation result as a timing signal SMPi. (i) is provided. Further, an SR flip-flop F1 (0) is provided in the preceding stage of the SR flip-flop F1 (1) at the foremost stage, and a logical product of the output S0 of the SR flip-flop F1 (0) and the output S1 is calculated. And an AND circuit G4 (0) for output. Further, an inverted signal SP bar of the start signal SP is applied to the SR flip-flop F1 (0) as a negative logic set signal, and the output of the SR flip-flop F1 (0) is a level shifter which is the next stage. The control signal ENA1 is input to 13 (1). The SR flip-flop F1 (0), like the SR flip-flop F1 (i) at the other stage, is the level shifter 13 (2 stages) after the number of stages (in this case, two stages) corresponding to the pulse width of the pulse signal to be transmitted. The output CK2 of 2) is applied.
[0144]
Here, only the output S0 is connected to the single AND circuit G4 (0) among the outputs S0, S1,... Of each SR flip-flop F1 (0), F1 (1). Are connected to two AND circuits G4 (i-1) and G4 (i). As a result, the SR flip-flop F1 (0) and the remaining SR flip-flop F1 (i) have different output loads. Even if they are driven at the same timing, the output S0 and the remaining outputs S1. The delay times for the signal CK are different from each other. Therefore, when the frequency of the clock signal CK is high, the output signal of the AND circuit G4 (0) is a dummy signal DUMMY that is not used in the subsequent circuit in order to suppress timing variation due to delay in the delay time. Only the outputs SMP1... Of the remaining AND circuits G4 (1)... Are used for video signal extraction.
[0145]
In the above configuration, unlike the other stages, the inverted signal SP bar that is not synchronized with the clock signal CK is applied to the SR flip-flop F1 (0) as a negative logic set signal. The pulse width is different from the outputs S1 of the other SR flip-flops F1 (1). However, as described above, the output S0 is not used as a dummy signal DUMMY in a subsequent circuit. Therefore, even if the timing of the output S0 is different, the shift register 11d can output the timing signals SMP1... Having different timings by a predetermined time without any trouble.
[0146]
Further, in the above configuration, the inverted signal SP bar is applied to the SR flip-flop F1 (0), and the level shifter 13 is omitted. Therefore, the number of level shifters 13 can be reduced as compared with the case where the level shifters 13 are also provided in the SR flip-flop F1 (0).
[0147]
In addition,All the above formsIn the above description, the level shifter (13, 14, 23 to 25) is described as an example of the current drive type, but a voltage drive type level shifter 41 may be used as shown in FIG. The level shifter 41a of the level shifter 41 is turned on / off as an input switching element according to an N-type MOS transistor N81 that is turned on / off according to a clock signal CK and an inverted signal CK bar of the clock signal CK. And an N-type MOS transistor N82. A drive voltage VCC is applied to the drain of each transistor N81 (N82) via a P-type MOS transistor P83 (P84) serving as a load, and the sources of both transistors N81 and N82 are grounded. The potential at the connection point of the transistors N82 and P84 is output as the output OUT of the level shifter 41 and applied to the gate of the transistor P83. Similarly, the potential at the connection point of the transistors N81 and P83 is output as the inverted output OUT bar of the level shifter 41 and applied to the gate of the transistor P84.
[0148]
On the other hand, the level shifter 41 is provided with N-type MOS transistors N91 and N92 as an input opening switch section (switch) 41b. During the operation of the level shifter 41, the gate of the transistor N81 is connected via the transistor N91. The clock signal CK is applied, and the inverted signal CK bar of the clock signal CK is applied to the gate of the transistor N82 via the transistor N92.
[0149]
Further, the level shifter 41 is provided with an N-type MOS transistor N93 and a P-type MOS transistor P94 as the input stabilizing part 41c. Thus, when the level shifter 41 is stopped, the gate of the transistor N81 is grounded via the transistor N93, and the drive voltage VCC is applied to the gate of the transistor N82 via the transistor P94. The input stabilizing unit 41c is, OutCorresponding to the force stabilizing means, the input voltage to both the transistors N81 and N82 is controlled to stabilize the output. Here, the level shifter 41 is a voltage drive type and consumes power only when the output OUT is changed. Therefore, when the level shifter 41 is stopped, power consumption does not occur even if the output voltage is controlled by the input voltage.
[0150]
This formSince the operation of the level shifter 41 is shown when the control signal ENA is at a high level, the control signal ENA is applied to the gates of the transistors N91, N92, and P94, and the control signal ENA is applied to the transistor N93 as an inverter. Applied after being inverted by INV91.
[0151]
In the above configuration, when the control signal ENA is at a high level, the transistors N91 and N92 are turned on, and the transistors N81 and N82 are turned on / off according to the clock signal CK and its inverted signal CK bar. As a result, the output OUT is boosted to the level of the drive voltage VCC when the clock signal CK is at the high level, and at the ground level when the clock signal CK is at the low level.
[0152]
On the contrary, when the control signal ENA is at a low level, the transistors N93 and P94 are turned on, so that the transistor N81 is cut off and the transistor N82 is turned on. As a result, the output OUT is maintained at the ground level, and the inverted output OUT bar is maintained at the drive voltage VCC. In this state, since both transistors N91 and N92 are cut off, the gate of the transistor N81 (N82) as the input switching element is disconnected from the transmission line of the clock signal CK (CK bar). Thereby, for example, the load capacity and power consumption of the drive circuit for the clock signal CK (CK bar) such as the control circuit 5 shown in FIG. 2 can be reduced.
[0153]
In FIG. 38, as in the case of the level shifters 13 and 23, the case where the operation / stop is controlled by one control signal ENA has been described as an example. However, similarly to the level shifters 14, 24 and 25, the transistors N91 to P94. If the number of inverters INV91 is increased in accordance with the number of control signals ENA, the operation / stop can be controlled by a plurality of control signals ENA.
[0154]
Even when the level shifter 41 configured as described above is used, a plurality of level shifters 41 are provided, and at least one of the level shifters 41 that do not require clock output is stopped. Compared with the case of supplying a clock signal, the load capacity of each level shifter can be reduced, and the power consumption of the shift register can be reduced.
[0155]
However,All the above formsIn the current drive type level shifter 13 (14, 23 to 25: represented by the level shifter 13 below), a current always flows to the input switching elements (P11, P12) during operation. Even when the amplitude is lower than the threshold value of the input switching elements (transistors N81 and N82) and the level shifter 41 cannot operate, the clock signal CK can be boosted without any trouble. Further, since the level shifter 13 is stopped according to the necessity of the clock output, the power consumption increases even though there are a plurality of level shifters 13 that consume power even when the output is not changed. Can be suppressed. Therefore, it is desirable to use the current drive type level shifter 13.
[0156]
In addition,The first to third embodiments and the third and fourth reference embodimentsIn the above description, the case where the level shifters (13, 14, 23 to 25) are provided for each of the K flip-flops (F1 and F2) has been described as an example. Is provided, the same effect can be obtained even if the number of flip-flops included in each block is not the same.
[0157]
further,Each form aboveIn the above description, the image display device has been described as an example of application of the shift register. However, the shift register according to the present invention is widely applied to applications where a clock signal CK having an amplitude lower than the drive voltage of the shift register is applied. it can. However, the image display apparatus is strongly required to improve the resolution and enlarge the display area, so that the number of stages of the shift register is large and the driving ability of the level shifter cannot be sufficiently secured in many cases. Therefore, it is particularly effective when applied to a drive circuit of an image display device.
[0158]
【The invention's effect】
  As described above, the shift register according to the present invention is a flip-flop.IsA level shifter that boosts a clock signal having an amplitude smaller than the drive voltage is provided for each block, and among the plurality of level shifters, the level shifter is used for transmitting the input pulse at that time. At least one level shifter corresponding to a block that does not require input of a clock signal is configured to stop.
[0159]
In this configuration, since the shift register is provided with a plurality of level shifters, the distance from each level shifter to the flip-flop can be shortened. In addition, at least one of the plurality of level shifters has stopped operating. As a result, it is possible to realize a shift register that can be operated with a low voltage clock signal input and has low power consumption.
[0160]
The shift register according to the present invention has a specific block in the above configuration.The boosted clock signal is input to the clock terminal.Including D flip-flops,A circuit for outputting whether or not the specific block is in a predetermined period for performing the transmission based on a signal input to the specific block and each output signal of the flip-flop of the specific block;The specific level shifter isBased on the output of the circuit,The operation is started when the pulse input to the specific block is started, and the operation is stopped after the flip-flop at the final stage of the specific block ends the pulse output.
[0161]
Alternatively, in the shift register, the specific block includes the D flip-flop, and the specific block transmits the signal based on a signal input to the specific block and an output signal of the flip-flop at the final stage of the specific block. The specific level shifter corresponding to the specific block includes a latch circuit that indicates that the predetermined period has been started by performing an output to store and hold the start of the predetermined period until the end of the predetermined period. Based on the output of the circuit, the operation is performed from at least the time when the pulse input to the specific block is started to the time when the flip-flop at the final stage of the specific block ends the pulse output.
[0162]
According to this configuration, the specific level shifter supplies the clock signal after the level shift during a period required when the D flip-flop of the specific block operates, and the input of the clock signal to the D flip-flop is unnecessary. Since the operation is stopped, it is possible to realize a shift register that can transmit input pulses having different pulse widths and consumes less power..
[0163]
BookThe shift register according to the present invention has the above structure,The level shifter includes a current drive type level shift unit including an input switching element. The For example,The level shifter includes a current drive type level shift unit in which the input switching element to which the clock signal is applied is always turned on during operation.
[0164]
According to this configuration, at least one of the current-driven level shifters stops operating, so that the level can be shifted even when the amplitude of the clock signal is lower than the threshold voltage of the input switching element, and the power consumption There is an effect that a shift register with less can be realized.
[0165]
In the shift register according to the present invention, in the shift register having the above-described configuration, an input signal control unit that stops the level shifter by giving the level shift unit a signal at a level that is cut off by the input switching element.For example, in the above level shifterIt is the structure provided.
[0166]
According to this configuration, since the input signal control unit controls the level of the input signal and shuts off the input switching element, power consumption can be reduced by the amount of current flowing to the input switching element during operation. There is an effect.
[0167]
The shift register according to the present invention is configured so as to include a power supply control unit that stops the power supply to the level shift unit and stops the level shifter in the above configuration.
[0168]
According to this configuration, since the power supply to each level shift unit is stopped and the level shifter is stopped, the power consumption can be reduced by the amount of power consumed by the level shifter during operation..
[0169]
BookThe shift register according to the present invention is configured such that, in each of the above-described configurations, a switch that is opened while the level shifter is stopped is provided between the level shift unit and the transmission line of the clock signal.
[0170]
In this configuration, since the input switching element connected to the clock signal line is limited to the level shifter in operation, the load capacity of the clock signal line can be reduced and the power consumption of the circuit driving the clock signal line can be reduced. There is an effect that can be done.
[0171]
As described above, the image display device according to the present invention has a configuration in which at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit includes the shift register having any one of the above-described configurations.
[0172]
According to this configuration, since at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit includes the shift register having the above-described configurations, an image display device with low power consumption can be realized.
[0173]
The image display device according to the present invention has a configuration in which the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel are formed on the same substrate.
[0174]
According to this configuration, even if the number of data signal lines and the number of scanning signal lines increase, the number of signal lines going out of the substrate does not change, so that an undesired increase in capacitance of each signal line can be prevented. The effect of preventing a reduction in the degree of integration can be obtained.
[0175]
The image display device according to the present invention has a configuration in which the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel include a switching element made of a polycrystalline silicon thin film transistor.
[0176]
In this configuration, since the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel all include a switching element made of a polycrystalline silicon thin film transistor, an image with low power consumption and a wide display area is obtained. There is an effect that a display device can be realized.
[0177]
The image display device according to the present invention has a configuration in which the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel include a switching element manufactured at a process temperature of 600 ° C. or less.
[0178]
According to this configuration, even if an ordinary glass substrate (a glass substrate having a strain point of 600 degrees or less) is used, no warping or warping due to a process at or above the strain point is generated. There is an effect that an image display device having a wide display area can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFirst reference form of embodimentFIG. 3 is a block diagram illustrating a main configuration of a shift register including a set / reset flip-flop.
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an image display apparatus using the shift register.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel in the image display device.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a set / reset flip-flop used in the shift register.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the set / reset flip-flop.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a level shifter in the shift register.
FIG. 8 shows the present invention.Second reference form of embodimentFIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration of a shift register including a D flip-flop.
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of the D flip-flop.
FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the D flip-flop.
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an OR circuit used in the shift register.
FIG. 13 is a block diagram showing a modification of the shift register.
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a level shifter in the shift register.
FIG. 15 shows the present invention.Third reference form of embodimentFIG. 3 is a block diagram showing a shift register in which a level shifter is provided for each of a plurality of set / reset / flip-flops.
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an OR circuit used in the shift register.
FIG. 17 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 18 is a block diagram showing a modification of the shift register.
FIG. 19 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a level shifter in the shift register.
FIG. 20 shows the present invention.First embodimentFIG. 3 is a block diagram showing a shift register in which a level shifter is provided for each of a plurality of D flip-flops.
FIG. 21 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an OR circuit used in the shift register.
FIG. 22 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 23 is a block diagram showing a modification of the shift register.
FIG. 24 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a level shifter in the shift register.
FIG. 25 shows the present invention.Fourth reference embodimentFIG. 2 is a block diagram showing a shift register including a latch circuit for controlling the operation of the level shifter and a set / reset flip-flop.
FIG. 26 is a block diagram illustrating a configuration example of the latch circuit.
FIG. 27 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 28 is a block diagram showing another configuration example of the latch circuit.
FIG. 29 is a timing chart showing the operation of the latch circuit.
FIG. 30 shows the present invention.Second embodimentFIG. 2 is a block diagram showing a shift register including the latch circuit and a D flip-flop.
FIG. 31 is a block diagram illustrating a configuration example of the latch circuit.
FIG. 32 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 33 is a block diagram showing another configuration example of the latch circuit.
FIG. 34 is a timing chart showing the operation of the latch circuit.
FIG. 35 shows the present invention.Third embodimentFIG. 2 is a circuit diagram showing a clock signal control circuit provided when a level shifter of each block selectively supplies a clock signal to a D flip-flop in the block.
FIG. 36 shows the present invention.5th reference form of embodimentFIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration of a shift register.
FIG. 37 is a timing chart showing the operation of the shift register.
FIG. 38 is a circuit diagram showing a voltage-driven type level shifter according to a modification of the present invention.
FIG. 39 shows a conventional example and is a block diagram showing a shift register including a level shifter.
[Explanation of symbols]
1 Image display device
3 Data signal line drive circuit
4 Scanning signal line drive circuit
11.11a-11d.21.21a-21c Shift register
13 ・ 14 ・ 23 ~ 25 ・ 41 Level shifter
13a / 14a / 23a-25a / 41a Level shift section
13b / 14b / 23b-25b Power supply control unit
13c, 14c, 23c to 25c Input control unit (switch)
13d / 14d input switching element cutoff controller (input signal controller)
13e, 14e, 23e to 25e Output stabilization part (output stabilization means)
23d to 25d Input switching element cutoff controller (input signal controller)
31-34 Latch circuit
41b Input release switch (switch)
41c Input stabilization part (output stabilization means)
B1 ... Block (specific block)
F1 (1) ... SR flip-flop (flip-flop)
F2 (1) ... D flip-flop (flip-flop)
G3 (1) ... OR circuit (circuit)
P11 / P12 transistor (input switching element)
PIX pixel

Claims (11)

複数段のフリップフロップと、
上記フリップフロップの駆動電圧よりも振幅が小さなクロック信号を昇圧して上記各フリップフロップへ印加するレベルシフタとを有し、上記クロック信号に同期して入力パルスを上記各フリップフロップで順次伝送するシフトレジスタにおいて、
上記各フリップフロップは複数のブロックに分けられ、
上記レベルシフタは、当該各ブロック毎に設けられていると共に、
上記複数のレベルシフタのうち、その時点で上記入力パルスの伝送に上記クロック信号の入力を必要としないブロックに対応するレベルシフタの少なくとも1つは動作を停止してなり、
上記ブロックのうちの特定ブロックは、上記フリップフロップを複数備え、上記フリップフロップとして、クロック端子に昇圧された上記クロック信号が入力されるDフリップフロップを含んでいると共に、
上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの上記フリップフロップの各出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあるか否かの出力を行う回路を備え、
上記特定ブロックに対応する上記レベルシフタである特定レベルシフタは、上記回路の上記出力に基づいて、当該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点で動作を開始し、当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した後に、動作を停止し、
電流駆動型の上記レベルシフタにあっては、上記レベルシフタの定電流源の電流を流すことにより上記動作を開始させるとともに、上記定電流源の電流を流さないようにすることにより上記動作を停止させ、
電圧駆動型の上記レベルシフタにあっては、上記レベルシフタの入力スイッチング素子に昇圧する上記クロック信号を入力することにより上記動作を開始させるとともに、上記入力スイッチング素子への昇圧する上記クロック信号の入力を遮断することにより上記動作を停止させることを特徴とするシフトレジスタ。
A multi-stage flip-flop;
A shift register that boosts a clock signal having a smaller amplitude than the driving voltage of the flip-flop and applies the voltage to each flip-flop, and sequentially transmits an input pulse by the flip-flop in synchronization with the clock signal. In
Each flip-flop is divided into blocks of multiple,
The level shifter is provided for each block, and
Of the plurality of level shifters, at least one of the level shifters corresponding to the block that does not require the input of the clock signal to transmit the input pulse at that time is stopped.
A specific block of the blocks includes a plurality of the flip-flops, and includes a D flip-flop to which the clock signal boosted to a clock terminal is input as the flip-flop.
A circuit for outputting whether or not the specific block is in a predetermined period for performing the transmission based on a signal input to the specific block and an output signal of the flip-flop of the specific block;
The specific level shifter, which is the level shifter corresponding to the specific block, starts the operation when the pulse input to the specific block is started based on the output of the circuit, and the flip-flop at the final stage of the specific block After the pulse output ends, the operation stops ,
In the current drive type level shifter, the operation is started by flowing the current of the constant current source of the level shifter, and the operation is stopped by not flowing the current of the constant current source,
In the voltage-driven level shifter, the operation is started by inputting the clock signal to be boosted to the input switching element of the level shifter, and the input of the clock signal to be boosted to the input switching element is cut off. A shift register characterized by stopping the above operation .
複数段のフリップフロップと、
上記フリップフロップの駆動電圧よりも振幅が小さなクロック信号を昇圧して上記各フリップフロップへ印加するレベルシフタとを有し、上記クロック信号に同期して入力パルスを上記各フリップフロップで順次伝送するシフトレジスタにおいて、
上記各フリップフロップは複数のブロックに分けられ、
上記レベルシフタは、当該各ブロック毎に設けられていると共に、
上記複数のレベルシフタのうち、その時点で上記入力パルスの伝送に上記クロック信号の入力を必要としないブロックに対応するレベルシフタの少なくとも1つは動作を停止してなり、
上記ブロックのうちの特定ブロックは、上記フリップフロップを複数備え、上記フリップフロップとして、クロック端子に昇圧された上記クロック信号が入力されるDフリップフロップを含んでいると共に、
上記特定ブロックへ入力される信号と上記特定ブロックの最終段の上記フリップフロップの出力信号とに基づいて、上記特定ブロックが上記伝送を行う所定期間にあることを、上記所定期間が開始したことを上記所定期間の終了まで記憶保持する出力を行うことで示すラッチ回路を備え、
上記特定ブロックに対応する上記レベルシフタである特定レベルシフタは、上記ラッチ回路の上記出力に基づいて、少なくとも該特定ブロックへのパルス入力が開始された時点から当該特定ブロックの最終段のフリップフロップがパルス出力を終了した時点まで動作を行い、
電流駆動型の上記レベルシフタにあっては、上記レベルシフタの定電流源の電流を流すことにより上記動作を行わせ、
電圧駆動型の上記レベルシフタにあっては、上記レベルシフタの入力スイッチング素子に昇圧する上記クロック信号を入力することにより上記動作を行わせることを特徴とするシフトレジスタ。
A multi-stage flip-flop;
A shift register that boosts a clock signal having a smaller amplitude than the driving voltage of the flip-flop and applies the voltage to each flip-flop, and sequentially transmits an input pulse by the flip-flop in synchronization with the clock signal. In
Each flip-flop is divided into blocks of multiple,
The level shifter is provided for each block, and
Of the plurality of level shifters, at least one of the level shifters corresponding to the block that does not require the input of the clock signal to transmit the input pulse at that time is stopped.
A specific block of the blocks includes a plurality of the flip-flops, and includes a D flip-flop to which the clock signal boosted to a clock terminal is input as the flip-flop.
Based on the signal input to the specific block and the output signal of the flip-flop at the final stage of the specific block, the predetermined period is started when the specific block is in the predetermined period for performing the transmission. A latch circuit shown by performing an output to be stored and held until the end of the predetermined period,
The specific level shifter, which is the level shifter corresponding to the specific block, outputs a pulse output from the flip-flop at the final stage of the specific block at least from the start of pulse input to the specific block based on the output of the latch circuit. There line operation until after you exit,
In the current-driven type level shifter, the above operation is performed by passing a current of a constant current source of the level shifter,
In the voltage-driven level shifter, the operation is performed by inputting the clock signal to be boosted to an input switching element of the level shifter .
上記フリップフロップを複数備えている上記ブロックにおいて、その時点で上記クロック信号の入力が必要な上記フリップフロップにのみ、昇圧された上記クロック信号を供給することを特徴とする請求項1または2記載のシフトレジスタ。3. The boosted clock signal is supplied only to the flip-flop that needs to input the clock signal at that time in the block including a plurality of the flip-flops. Shift register. 上記フリップフロップは全て上記Dフリップフロップであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のシフトレジスタ。4. The shift register according to claim 1, wherein all the flip-flops are the D flip-flops. 上記レベルシフタは、入力スイッチング素子を備えた電流駆動型のレベルシフThe level shifter is a current driven level shifter having an input switching element. ト部を含んでいることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のシフトレジスタ。The shift register according to claim 1, further comprising a shift portion. 上記レベルシフタは、上記レベルシフト部への入力信号として、上記入力スイッチング素子が遮断するレベルの信号を与えることによって、当該レベルシフタを停止させる入力信号制御部を備えていることを特徴とする請求項5記載のシフトレジスタ。6. The level shifter includes an input signal control unit that stops the level shifter by giving a signal at a level that is cut off by the input switching element as an input signal to the level shift unit. The shift register described. 上記レベルシフタは、上記レベルシフト部への電力供給を停止して、当該レベルシフタを停止させる電力供給制御部を備えていることを特徴とする請求項5記載のシフトレジスタ。6. The shift register according to claim 5, wherein the level shifter includes a power supply control unit that stops power supply to the level shift unit and stops the level shifter. マトリクス状に配された複数の画素と、
上記各画素の各行に配置された複数のデータ信号線と、
上記各画素の各列に配置された複数の走査信号線と、
予め定められた周期の第1クロック信号に同期して、互いに異なるタイミングの走査信号を上記各走査信号線へ順次与える走査信号線駆動回路と、
予め定められた周期の第2クロック信号に同期して順次与えられ、かつ、上記各画素の表示状態を示す映像信号から、上記走査信号が与えられた走査信号線の各画素へのデータ信号を抽出して、上記各データ信号線へ出力するデータ信号線駆動回路とを有する画像表示装置において、
上記データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方は、上記第1あるいは第2クロック信号を上記クロック信号とする請求項1乃至7のいずれかに記載のシフトレジスタを備えていることを特徴とする画像表示装置。
A plurality of pixels arranged in a matrix;
A plurality of data signal lines arranged in each row of each pixel;
A plurality of scanning signal lines arranged in each column of the pixels;
A scanning signal line drive circuit that sequentially applies scanning signals of different timings to the scanning signal lines in synchronization with a first clock signal having a predetermined period;
A data signal is sequentially applied in synchronization with a second clock signal having a predetermined period and a video signal indicating the display state of each pixel is supplied to each pixel of the scanning signal line to which the scanning signal is applied. In an image display device having a data signal line drive circuit that extracts and outputs to each data signal line,
At least one of the data signal line drive circuit and the scanning signal line drive circuit, that the first or the second clock signal includes a shift register according to any one of claims 1 to 7, the clock signal A characteristic image display device.
上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、互いに同一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項8記載の画像表示装置。9. The image display device according to claim 8, wherein the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel are formed on the same substrate. 上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、多結晶シリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を含んでいることを特徴とする請求項8または9記載の画像表示装置。10. The image display device according to claim 8, wherein each of the data signal line driving circuit, the scanning signal line driving circuit, and each pixel includes a switching element made of a polycrystalline silicon thin film transistor. 上記データ信号線駆動回路、走査信号線駆動回路および各画素は、600度以下のプロセス温度で製造されたスイッチング素子を含んでいることを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載の画像表示装置。The data signal line driving circuit, the scanning signal line drive circuit and each pixel, an image according to any one of claims 8 to 10, characterized in that it includes a switching element fabricated at 600 ° following process temperature Display device.
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