JP2006040516A - シングルクロック駆動シフトレジスタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 出力信号の重なり現象を改善するシングルクロック駆動シフトレジスタを提供する。
【解決手段】 複数のステージ構造を具え、該複数のステージ構造の第Mステージ構造が、クロック信号に基づき第M−1ステージ構造の入力信号をロックするラッチユニットと、該ラッチユニットの出力端に接続して出力信号と該クロック信号とに対してロジック演算を実行するロジックユニットと、該ロジックユニットの出力端に接続し、かつ少なくとも三つ以上の直列したインバータを含む無オーバーラップ信号バッファとを含み、該無オーバーラップ信号バッファにおいて、該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が奇数のインバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインし、第M−1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が該無オーバーラップ信号バッファか、該ロジックユニットにフィードインして該無オーバーラップ信号バッファの出力信号を遅延させるように構成する。
【選択図】 図6

Description

この発明はシングルクロック駆動シフトレジスタに関し、特に液晶表示装置駆動回路に用い、画像の重なる現象を改善するシングルクロック駆動シフトレジスタ(Single Clock Driven Register)に関する。
液晶表示装置は、薄く、軽量で、節電、輻射がないといった特性を有する。このため、デスクトップ、もしくはノートブックコンピュータ、パーソナルディジタルアシスト、ディジタルカメラ、携帯電話機などの電子製品に広く応用され、従来のCRT表示装置に取って換わろうとしている。
アクティブ・マトリクス液晶表示装置(AMLCD)は、電場を利用して液晶の透過率を制御して場面表示の目的を達成する。従来の典型的なアクティブ・マトリクス液晶表示装置を図1Aに開示する。図面によれば、アクティブ・マトリクス液晶表示装置10、液晶表示パネル20と、駆動システム30とを含んでなる。液晶表示パネル20には、画素アレイ20を設ける。駆動システム30は、制御回路32と、ソース駆動回路34と、走査駆動回路36とを含む。画素アレイ22内のそれぞれの画素素子122は薄膜トランジスタ124に電気的に接続し、薄膜トランジスタ124のソースはソース駆動回路に電気的に接続する。また、ゲートは走査駆動回路36に電気的に接続して画素素子122の開閉を制御する。
制御回路32は、外部から提供される表示信号DSを転換して表示データD、水平クロック信号HCK、水平駆動信号HSTを発生させてソース駆動回路34に提供する。同時に垂直クロック信号VCKと垂直起動信号VSTを発生させて走査駆動回路36に提供する。
図1Bに開示するように、ソース駆動回路34はシフトレジスタ342と複数のサンプリングゲート344とを含む。それぞれのサンプリングゲート344は画素アレイ22内の同一行の画素素子122に対応する。水平クロック信号HCKと水平駆動信号HSTはシフトレジスタ342に入力してサンプリング信号Saを発生させて順にそれぞれのサンプリングゲート344内に入力する。サンプリング信号Saが通過したサンプリングゲート344をオープンとし、該サンプリングゲート344を介して表示データDを画素アレイ22内に出力する。
図2に、従来の典型的なシフトレジスタの回路図であって、図3はシフトレジスト内の異なる位置における電機信号の波形図である。図面によれば、シフトレジスタ40は複数のステージ構造によるTSPC(True Single Phase Dynamic Circuit)シフトレジスタである。かかるシフトレジスタにおける第Mステージ構造はラッチユニット42と、ナンド(NAND)ロジックユニット44と、インバータ46とを含む。該ラッチユニット42は水平クロック信号HCKによって制御される。また第M−1ステージ構造からの出力信号S(m−1)は、該ラッチユニット42内にフィードインする。ここで注意すべき点は、第1ステージ構造にとってラッチユニット42にフィードインする信号は、即ち水平起動信号HSTであるという点である。
ナンドロジックユニット44は、ラッチユニット42の出力端に接続してラッチユニット42の出力する出力信号Aと水平クロック信号HCKにナンドロジック計算を行う。インバータ46はナンドロジックユニット42の出力端に接続してナンドロジックユニット44の出力する出力信号Bの極性を変更する。該インバータ46の出力信号S(m)が、即ち前記するサンプリング信号Saであって、サンプリングゲート344にフィードインして、表示データDのサンプリングを行う。同時に第M+1ステージ構造のラッチユニット42にフィードインしてM+1ステージ構造の入力信号となる。
図4は、従来の典型的なTSPC4ステージ構造のシフトレジスタのシミュレート出力の波形図である。図面に開示するV(STX)は、水平起動信号HSTに対応し、V(CLK)は水平クロック信号HCKに対応する。また、V(OUT_A1)からV(OUT_A4)は、それぞれ第1ステージから第4ステージ構造の出力信号であって、即ちS(1)からS(4)に対応する。
図4の下半部に、シフトレジスタの隣りあう2つのステージ構造のシミュレート出力波形の拡大図を開示する。図面に開示するように、隣りあう2つのステージ構造のシミュレート出力信号V(OUT_A1)とV(OUT_A2)の波形の端には明らかな重なり現象が発生する。言い換えれば、シフトレジスタからそれぞれのサンプリングゲートに入力するサンプリング信号には重なり現象が発生し、サンプリングの正確性、画面表示の正確性に重大な影響を与える。
以上はソース駆動回路34内のシフトレジスタ342について述べたものである。しかしながら、走査駆動回路36内にもシフトレジスタが存在し、垂直クロック信号VCKと垂直起動信号VSTに基づいて走査信号が逐一画素アレイ22に出力される。該走査駆動回路36内のシフトレジスタについても図4に開示する状況が発生する可能性がある。かかる重なり現象は、それぞれの薄膜トランジスタ124の開閉の時間的な正確性に影響を与え、表示データDを画素アレイ22に書き込む場合の正確性に対して重大な影響を与える。
この発明は、従来のシフトレジスタに発生する出力信号の重なり現象を改善して、表示装置のデータサンプリングとデータ書き込みの動作を正確に行うことのできるシングルクロック駆動シフトレジスタを提供することを課題とする。
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、複数のステージ構造を具え、かつ該複数のステージ構造の第Mステージ構造が、クロック信号に基づき第M−1ステージ構造の入力信号をロックするラッチユニットと、該ラッチユニットの出力端に接続して該ラッチユニットの出力する出力信号と該クロック信号とに対してロジック演算を実行するロジックユニットと、該ロジックユニットの出力端に接続し、かつ少なくとも三つ以上の直列されたインバータを含む無オーバーラップ信号バッファとを含み、
該無オーバーラップ信号バッファにおいて、該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が奇数のインバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインするとともに、第M−1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が該無オーバーラップ信号バッファか、もしくは該ロジックユニットにフィードインして該無オーバーラップ信号バッファの出力信号を遅延させるように構成するシングルクロック駆動シフトレジスタの構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項1に記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、複数のステージ構造を具え、かつ該複数のステージ構造の第Mステージ構造が、クロック信号に基づき第M−1ステージ構造の入力信号をロックするラッチユニットと、該ラッチユニットの出力端に接続して該ラッチユニットの出力する出力信号と該クロック信号とに対してロジック演算を実行するロジックユニットと、該ロジックユニットの出力端に接続し、かつ少なくとも三つ以上の直列されたインバータを含む無オーバーラップ信号バッファとを含み、
該無オーバーラップ信号バッファにおいて、該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が奇数のインバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインするとともに、第M−1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が該無オーバーラップ信号バッファか、もしくは該ロジックユニットにフィードインして該無オーバーラップ信号バッファの出力信号を遅延させるように構成する。
請求項2に記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、請求項1におけるロジックユニットの出力端にカップリングする第1インバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインする。
請求項3に記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、請求項1における無オーバーラップ信号バッファが複数で、かつ奇数のインバータを直列してなる。
請求項4に記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、請求項1における第M+1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が、該無オーバーラップ信号バッファの出力信号が、該無オーバーラップ信号バッファにおいて該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が偶数であるインバータにフィードインする。
請求項5記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、請求項1における第Mステージ構造のラッチユニットにおいて、クロック信号の制御を受けるトランジスタが、N型とP型とをそれぞれ交互に配列してなり、該クロック信号の制御を受けたトランジスタがN型であれば、該クロック信号が反転した後、該ロジックユニットに再入力する。
請求項6に記載するシングルクロック駆動シフトレジスタは、請求項1におけるロジックユニットがナンドゲートである。
本発明によるシングルクロック駆動は、出力信号の重なり現象を改善して、表示装置のデータサンプリングとデータ書き込みの動作を正確に行うことによって、液晶表示装置の画像の品質を高めるという利点を有する。
この発明は、液晶表示装置駆動回路に用い、画像の重なる現象を改善するシングルクロック駆動シフトレジスタを提供するものであって、複数のステージ構造を具え、かつ該複数のステージ構造の第Mステージ構造が、クロック信号に基づき第M−1ステージ構造の入力信号をロックするラッチユニットと、該ラッチユニットの出力端に接続して該ラッチユニットの出力する出力信号と該クロック信号とに対してロジック演算を実行するロジックユニットと、該ロジックユニットの出力端に接続し、かつ少なくとも三つ以上の直列されたインバータを含む無オーバーラップ信号バッファとを含み、
該無オーバーラップ信号バッファにおいて、該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が奇数のインバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインするとともに、第M−1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が該無オーバーラップ信号バッファか、もしくは該ロジックユニットにフィードインして該無オーバーラップ信号バッファの出力信号を遅延させるように構成するシングルクロック駆動シフトレジスタによって、出力信号の重なり現象を改善するという目的を実現した。
係るシングルクロック駆動シフトレジスタの構成について、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
図5に、この発明における駆動システムの構造を開示する。図面によれば駆動回路50は制御回路60と、ソース駆動回路70と、走査駆動回路80とを含む。制御回路60は表示データDと、水平クロック信号HCKと、水平起動信号HSTとをソース駆動回路70に提供する。同時に垂直クロック信号VCKと垂直起動信号VSTとを走査駆動回路80に提供する。ソース駆動回路70はシングルクロック駆動シフトレジスタ72と複数のサンプリングゲート74を含む。それぞれのサンプリングゲート74は表示画面の画素アレイ(図示しない)における同一行の画素に対応する。
制御回路60が提供する水平クロック信号HCKと水平駆動信号HSTはシングルクロック駆動シフトレジスタ72に入力してサンプリング信号Saを発生させ、該サンプリング信号Saがそれぞれのサンプリングゲート74に順に入力し、サンプリング信号Saの通過したサンプリングゲート74をオープンとし、該サンプリングゲート344を介して表示データDを画素アレイ22内に出力する。
図6に、図5に開示するシングルクロック駆動シフトレジスタ72の好ましい実施例を開示する。図示を簡略化するために、図面にはシングルクロック駆動シフトレジスタ72の第MステージからM+1ステージの構造のみを開示する。図面によれば、シングルクロック駆動シフトレジスタ72はそれぞれのステージ構造が、いずれもラッチユニット722と、ロジックユニット724と無オーバーラップ信号バッファ726とを具える。
Mステージ構造について説明すると、ラッチユニット722は水平クロックHCKの制御を受け、かつ該水平クロックHCKに基づきM−1ステージ構造(一つ前のステージ構造)からの入力信号INP(M)をロックする。このラッチの動作は入力信号INP(M)を延長させ、その電圧が下降する時間と水平クロック信号HCKの電圧の変化する時点とを一致させる。ここで注目すべき点は、この発明のシングルクロック駆動シフトレジスタ72の第1ステージ構造について言えば、一つ前のステージ構造の入力信号INP(1)が制御回路60の水平起動信号HSTであるという点である。
ロジックユニット724は、ラッチユニット7222の出力端に接続して、ラッチユニット722の出力する出力信号と水平クロック信号HCKに対してナンド(NAND)ロジック演算を行う。ここで注意すべき点は、ロジックユニット724が単一のナンダロジックゲートに限らないという点である。ロジックユニット724は複数の異なるロジックゲートの組み合わせによってナンダロジック演算の出力結果を得るように構成してもよい。
無オーバーラップ信号バッファ726は、ロジックユニット724の出力端に接続する。また、無オーバーラップ信号バッファ726は3つの直列されたインバータによって構成する。ロジックユニット724にカップリングする第1のインバータの出力信号を入力信号INP(M+1)として第M+1ステージ構造(一つ後のステージ構造)のラッチユニット722にフィードインする。
無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M)はサンプリング信号Saとしてサンプリングゲートに入力するのみならず、M+1ステージ構造(一つ後のステージ構造)の無オーバーラップ信号バッファ726にフィードインする。同様に、M−1ステージ構造(一つ前のステージ構造)の無オーバーラップ信号バッファ726からの出力信号D(M―1)は、第Mステージ構造の無オーバーラップ信号バッファ726726にフィードインする。実施例において、該出力信号D(M−1)は、ロジックユニット724の出力端にカップリングする第2インバータにフィードインし、該インバータの出力信号の電圧上昇時点を遅延させる。したがって、無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M)の電圧が上昇する時点を遅延させて、出力信号D(M−1)とD(M)が重なりあう現象を改善することができる。
但し、この発明における無オーバーラップ信号バッファ726は、3つのインバータによる構成に制限されない。必要に応じてさらに多くのインバータを直列してもよい。かかる状況において、無オーバーラップ信号バッファ726のロジックユニット724の出力端にカップリングするインバータで、並ぶ順が奇数のインバータの出力信号は、いずれも入力信号INP(M+1)として第M+1ステージ構造のラッチユニット722にフィードインすることができる。また、M−1ステージ構造からの無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M−1)は、該無オーバーラップ信号バッファ726にフィードインすることができる。ロジックユニット724出力端のインバータで、並ぶ順が偶数のインバータは、同様に出力信号D(M)の電圧上昇時点を遅延させる目的を達成することができる。
上述するように、無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M)は、即ち図5に開示するサンプリング信号Saであって、無オーバーラップ信号バッファ726の作用によって出力信号D(M)の電圧上昇時点が遅延し、サンプリング信号Saが重なりあう現象を改善してサンプリングの正確性を高める。
ここで注目すべき点は、水平クロック信号HCKの正、負極性変化に合わせるために、第Mステージ構造のラッチユニット22において水平クロック信号HCKによって制御されるトランジスタがN型トランジスタであって、第M+1ステージ構造のラッチユニット22において水平クロック信号HCKによって制御されるトランジスタがP型トランジスタであるという点である。即ち、隣り合う二つのステージ構造のラッチユニット722において、水平信号HCKの制御を受けるトランジスタは極性が逆になる。同様に、水平クロック信号HCKの正、負極の極性変化に合わせ、かるロジックユニット724の正常な作動を得るために、水平クロック信号HCKによって制御されるトランジスタがN型であれば、水平クロック信号HCKはインバータ728によって反転した後、サイドロジックユニット724に入力する。
図7に、図5に開示するシングルクロック駆動レジスタ72の第2の実施形態を開示する。図示を簡略化するために、図6のシングルクロック駆動レジスタ72に比して、第2の実施例による無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M)は、M+1ステージ構造のロジックユニット724にフィードインする。同様に、M−1ステージ構造からの無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M−1)はMステージ構造のロジックユニット724にフィードインし、該ロジックユニット724の出力信号の電圧上昇時点を遅延させる。したがって、無オーバーラップ信号バッファ726の出力信号D(M)の電圧上昇時点が遅延し、出力信号D(M−1)とD(M)とが重なりあう現象を改善してサンプリングの正確性を高めることができる。
図8は、図6に開示するシングルクロック駆動シフトレジスタ72のシミュレート出力の波形図である。図示するシミュレートの結果は、4ステージ構造のシフトレジスタについてシミュレートを行った結果である。図面に開示するV(STX)は、水平起動信号HSTに対応し、V(CLK)は水平クロック信号HCKに対応する。また、V(OUT_A1)からV(OUT_A4)は、それぞれ第1ステージから第4ステージ構造の出力信号であって、即ちD(1)からD(4)に対応する。
図8の下半部に、シフトレジスタの隣りあう2つのステージ構造のシミュレート出力信号V(OUT_A1)とV(OUT_A2)の波形拡大図を開示する。図面によれば、図4に開示する従来のシフトレジスタの出力結果に比して、本願発明のシングル駆動クロック駆動シフトレジスタの作動は、隣りあう2つのステージ構造のシミュレート出力信号V(OUT_A1)とV(OUT_A2)の波形の重なり現象が明らかに改善されている。よって、この本願発明によるシフトレジスタは、サンプリング信号の重なり現象を改善し、サンプリングの正確性を高め、画面表示の正確性を得ることができる。
以上はソース駆動回路70内のシフトレジスタ72について述べたものである。しかしながら、走査駆動回路80内にもシフトレジスタが存在し(図示しない)、制御信号60によって発生する垂直クロック信号VCKと垂直起動信号VSTに基づいて走査信号が逐一画素アレイに出力される。該走査駆動回路についても、この発明のシフトレジスタを設けることによって、出力する走査信号の重なり現象を改善し、画素アレイの開閉時間を正確にしてデータの正確な書き込みを確保することができる。
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
従来のアクティブ・マトリクス液晶表示器の構造を示した説明図である。 ソース駆動回路の構造を示した説明図である。 従来のシフトレジスタの回路図である。 図2に開示するシフトレジスタの電気信号の波形図である。 従来のシングルクロック駆動4ステージ構造シフトレジスタのシミュレート出力の波形図である。 この発明による駆動システムの構造を示したブロック図である。 この発明によるシングルクロック駆動シフトレジスタの回路図である。(実施例1) 他の実施形態によるシングルクロック駆動シフトレジスタの回路図である。(実施例2) この発明のシングルクロック駆動4ステージ構造シフトレジスタのシミュレート出力の波形図である。
符号の説明
10 液晶表示装置
122 画素素子
124 薄膜トランジスタ
20 液晶表示パネル
22 画素アレイ
30、50 駆動システム
32、60 制御回路
34、70 ソース駆動回路
36、80 走査駆動回路
342、40 シフトレジスタ
344、74 サンプリングゲート
42、722 ラッチユニット
44、724 ロジックユニット
46、728 インバータ
72 シングルクロックシフトレジスタ
726 無オーバーラップ信号バッファ

Claims (6)

  1. 複数のステージ構造を具え、かつ該複数のステージ構造の第Mステージ構造が、クロック信号に基づき第M−1ステージ構造の入力信号をロックするラッチユニットと、該ラッチユニットの出力端に接続して該ラッチユニットの出力する出力信号と該クロック信号とに対してロジック演算を実行するロジックユニットと、該ロジックユニットの出力端に接続し、かつ少なくとも三つ以上の直列されたインバータを含む無オーバーラップ信号バッファとを含み、
    該無オーバーラップ信号バッファにおいて、該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が奇数のインバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインするとともに、第M−1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が該無オーバーラップ信号バッファか、もしくは該ロジックユニットにフィードインして該無オーバーラップ信号バッファの出力信号を遅延させるように構成することを特徴とするシングルクロック駆動シフトレジスタ。
  2. 前記ロジックユニットの出力端にカップリングする第1インバータの出力信号が第M+1ステージ構造のラッチユニットにフィードインすることを特徴とする請求項1に記載のシングルクロック駆動シフトレジスタ。
  3. 前記無オーバーラップ信号バッファが複数で、かつ奇数のインバータを直列してなることを特徴とする請求項1に記載のシングルクロック駆動シフトレジスタ。
  4. 前記第M+1ステージ構造の無オーバーラップ信号バッファの出力信号が、該無オーバーラップ信号バッファの出力信号が、該無オーバーラップ信号バッファにおいて該ロジックユニットの出力端にカップリングし、かつ並びの順が偶数であるインバータにフィードインすることを特徴とする請求項1に記載のシングルクロック駆動シフトレジスタ。
  5. 前記第Mステージ構造のラッチユニットにおいて、クロック信号の制御を受けるトランジスタが、N型とP型とをそれぞれ交互に配列してなり、該クロック信号の制御を受けたトランジスタがN型であれば、該クロック信号が反転した後、該ロジックユニットに再入力することを特徴とする請求項1に記載のシングルクロック駆動シフトレジスタ。
  6. 前記ロジックユニットがナンドゲートであることを特徴とする請求項1に記載のシングルクロック駆動シフトレジスタ。

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