以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一符号を付してある。
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の構成を示す概略ブロック図であり、表示装置の代表例として液晶表示装置10の全体構成を示している。
液晶表示装置10は、液晶アレイ部20と、ゲート線駆動回路(走査線駆動回路)30と、ソースドライバ40とを備える。後の説明により明らかになるが、本発明の実施の形態に係る双方向シフトレジスタはゲート線駆動回路30に搭載される。
液晶アレイ部20は、行列状に配設された複数の画素25を含む。画素の行(以下「画素ライン」とも称する)の各々にはそれぞれゲート線GL1,GL2,…(総称「ゲート線GL」)が配設され、また、画素の列(以下「画素列」とも称する)の各々にはそれぞれデータ線DL1,DL2,…(総称「データ線DL」)がそれぞれ設けられる。図1には、第1行の第1列および第2列の画素25、並びにこれに対応するゲート線GL1およびデータ線DL1,DL2が代表的に示されている。
各画素25は、対応するデータ線DLと画素ノードNpとの間に設けられる画素スイッチ素子26と、画素ノードNpおよび共通電極ノードNCの間に並列に接続されるキャパシタ27および液晶表示素子28とを有している。画素ノードNpと共通電極ノードNCとの間の電圧差に応じて、液晶表示素子28中の液晶の配向性が変化し、これに応答して液晶表示素子28の表示輝度が変化する。これにより、データ線DLおよび画素スイッチ素子26を介して画素ノードNpへ伝達される表示電圧によって、各画素の輝度をコントロールすることが可能となる。即ち、最大輝度に対応する電圧差と最小輝度に対応する電圧差との間の中間的な電圧差を、画素ノードNpと共通電極ノードNCとの間に印加することによって、中間的な輝度を得ることができる。従って、上記表示電圧を段階的に設定することにより、階調的な輝度を得ることが可能となる。
ゲート線駆動回路30は、所定の走査周期に基づき、ゲート線GLを順に選択して駆動する。本実施の形態では、ゲート線駆動回路30は双方向シフトレジスタにより構成されており、ゲート線GLを活性化させる順番の向きを切り替えることができる。画素スイッチ素子26のゲート電極は、それぞれ対応するゲート線GLと接続される。特定のゲート線GLが選択されている間は、それに接続する各画素において、画素スイッチ素子26が導通状態になり画素ノードNpが対応するデータ線DLと接続される。そして、画素ノードNpへ伝達された表示電圧がキャパシタ27によって保持される。一般的に、画素スイッチ素子26は、液晶表示素子28と同一の絶縁体基板(ガラス基板、樹脂基板等)上に形成されるTFTで構成される。
ソースドライバ40は、Nビットのデジタル信号である表示信号SIGによって段階的に設定される表示電圧を、データ線DLへ出力するためのものである。ここでは一例として、表示信号SIGは6ビットの信号であり、表示信号ビットDB0〜DB5から構成されるものとする。6ビットの表示信号SIGに基づくと、各画素において、26=64段階の階調表示が可能となる。さらに、R(Red)、G(Green)およびB(Blue)の3つの画素により1つのカラー表示単位を形成すれば、約26万色のカラー表示が可能となる。
また、図1に示すように、ソースドライバ40は、シフトレジスタ50と、データラッチ回路52,54と、階調電圧生成回路60と、デコード回路70と、アナログアンプ80とから構成されている。
表示信号SIGにおいては、各々の画素25の表示輝度に対応する表示信号ビットDB0〜DB5がシリアルに生成される。すなわち、各タイミングにおける表示信号ビットDB0〜DB5は、液晶アレイ部20中のいずれか1つの画素25における表示輝度を示している。
シフトレジスタ50は、表示信号SIGの設定が切り換わる周期に同期したタイミングで、データラッチ回路52に対して、表示信号ビットDB0〜DB5の取り込みを指示する。データラッチ回路52は、シリアルに生成される表示信号SIGを順に取り込み、1つの画素ライン分の表示信号SIGを保持する。
データラッチ回路54に入力されるラッチ信号LTは、データラッチ回路52に1つの画素ライン分の表示信号SIGが取り込まれるタイミングで活性化する。データラッチ回路54はそれに応答して、そのときデータラッチ回路52に保持されている1つの画素ライン分の表示信号SIGを取り込む。
階調電圧生成回路60は、高電圧VDHおよび低電圧VDLの間に直列に接続された63個の分圧抵抗で構成され、64段階の階調電圧V1〜V64をそれぞれ生成する。
デコード回路70は、データラッチ回路54に保持されている表示信号SIGをデコードし、当該デコード結果に基づいて各デコード出力ノードNd1,Nd2,…(総称「デコード出力ノードNd」)に出力する電圧を、階調電圧V1〜V64のうちから選択して出力する。
その結果、デコード出力ノードNdには、データラッチ回路54に保持された1つの画素ライン分の表示信号SIGに対応した表示電圧(階調電圧V1〜V64のうちの1つ)が同時に(パラレルに)出力される。なお、図1においては、第1列目および第2列目のデータ線DL1,DL2に対応するデコード出力ノードNd1,Nd2が代表的に示されている。
アナログアンプ80は、デコード回路70からデコード出力ノードNd1,Nd2,…に出力された各表示電圧に対応したアナログ電圧を、それぞれデータ線DL1,DL2,…に出力する。
ソースドライバ40が、所定の走査周期に基づいて、一連の表示信号SIGに対応する表示電圧を1画素ライン分ずつデータ線DLへ出力し、ゲート線駆動回路30がその走査周期に同期してゲート線GL1,GL2,…をこの順あるいはその逆順に駆動することにより、液晶アレイ部20に表示信号SIGに基づいた画像あるいはその反転画像の表示が成される。
なお、図1には、ゲート線駆動回路30およびソースドライバ40が液晶アレイ部20と一体的に形成された液晶表示装置10の構成例を示したが、ゲート線駆動回路30と液晶アレイ部20とを一体的に形成し、ソースドライバ40については液晶アレイ部20の外部回路として設ける、あるいはゲート線駆動回路30、およびソースドライバ40については液晶アレイ部20の外部回路として設けることも可能である。
図2は、ゲート線駆動回路30の構成を示す図である。このゲート線駆動回路30は、1種類のスタート信号を用いて動作可能であり、複数段の双方向シフトレジスタにより構成されている。即ち、当該ゲート線駆動回路30は縦続接続(カスケード接続)したn個の双方向単位シフトレジスタSR1,SR2,SR3,SR4,…,SRnから成っている(以下、縦続接続するシフトレジスタSR1,SR2,…,SRnを「単位シフトレジスタSR」と総称する)。
単位シフトレジスタSRは、1つの画素ライン即ち1つのゲート線GL毎に1つずつ設けられ、それぞれのゲート線GLは、対応する単位シフトレジスタSRの出力端子OUTに接続される。つまり、単位シフトレジスタSRの出力端子OUTに出力される信号(出力信号)が、ゲート線GLを活性化するための垂直(水平)走査パルスとなる。
ゲート線駆動回路30では、それらn個の単位シフトレジスタSR1〜SRnがゲート線を駆動することになる。第1段目の単位シフトレジスタSR1のさらに前段には、ダミーのシフトレジスタであるダミー段SRD1が接続され、また最後段の単位シフトレジスタSRnのさらに次段には、ダミーのシフトレジスタであるダミー段SRD2が接続される。以下、ダミー段SRD1,SRD2を除くゲート線を駆動するための単位シフトレジスタSR1〜SRnを、「ゲート線駆動段」と総称することもある。
図2の如く、ゲート線駆動段の単位シフトレジスタSRのそれぞれは、第1入力端子IN1、第2入力端子IN2、出力端子OUT、第1クロック端子CK1、第2クロック端子CK2、第1電圧信号端子T1および第2電圧信号端子T2を有している。
但し、ゲート線駆動段の最前段および最後段である単位シフトレジスタSR1,SRnは、さらにリセット端子RSTを備えている。また、ダミー段SRD1,SRD2はそれぞれ、入力端子IN、出力端子OUT、第1クロック端子CK1、第2クロック端子CK2およびリセット端子RSTを有している。単位シフトレジスタSR1,SRnおよびダミー段SRD1,SRD2に設けられたリセット端子RSTは、それら各々を後述の「リセット状態」にするための制御端子である。
クロック発生器31は、互いに位相が異なる2相のクロック信号CLK,/CLKを、ゲート線駆動段およびダミー段SRD1,SRD2に供給するものである。これらクロック信号CLK,/CLKは、互いに相補関係にあり、表示装置の走査周期に同期したタイミングで交互に活性化するよう制御されている(互いの活性期間は重ならない)。
ゲート線駆動段の各単位シフトレジスタSRおよびダミー段SRD1,SRD2の第1および第2クロック端子CK1,CK2には、クロック発生器31が出力するクロック信号CLK,/CLKが供給される。奇数段の単位シフトレジスタSR1,SR3,…,SRn-1とダミー段SRD2では、第1クロック端子CK1にクロック信号CLKが、第2クロック端子CK2にクロック信号/CLKがそれぞれ入力される。偶数段の単位シフトレジスタSR2,SR4,…,SRnおよびダミー段SRD1では、反対に第1クロック端子CK1にクロック信号/CLKが、第2クロック端子CK2にクロック信号CLKがそれぞれ入力される。
電圧信号発生器33は、双方向シフトレジスタにおける信号のシフト方向(走査方向)を決定する第1電圧信号Vnおよび第2電圧信号Vrを生成する。電圧信号発生器33は、前段から後段への向き(順方向)すなわち単位シフトレジスタSR1,SR2,SR3,…の順に信号をシフトさせる場合に、第1電圧信号VnをHレベルにし(活性化)、第2電圧信号VrをLレベルにする。逆に、後段から前段への向き(逆方向)すなわち単位シフトレジスタSRn,SRn-1,SRn-2,…の順に信号をシフトさせる場合には、第2電圧信号VrをHレベル(活性化)、第1電圧信号VnをLレベルにする。つまり第1および第2電圧信号Vn,Vrは互いに相補な関係になる。第1電圧信号Vnは、各単位シフトレジスタSRの第1電圧信号端子T1に入力され、第2電圧信号Vrは、各単位シフトレジスタSRの第2電圧信号端子T2に入力される。
スタート信号発生器32は、第1および第2制御信号STn,STrを生成する。第1および第2制御信号STn,STrは、走査方向に応じて片方がスタート信号となり、他方はLレベルに固定される信号である。第1制御信号STnは、ゲート線駆動段の最前段である単位シフトレジスタSR1の第1入力端子IN1に入力され、第2制御信号STrは、ゲート線駆動段の最後段である単位シフトレジスタSRnの第2入力端子IN2に入力される。順方向走査時には、第1制御信号STnがスタート信号となり、第2制御信号STrはLレベルに固定される。逆方向走査時には、第2制御信号STrがスタート信号となり、第1制御信号STnはLレベルに固定される。
Lレベルに固定される信号は低電位側電源(後述の電位VSSの供給源)から供給することができるので、スタート信号発生器32は、順方向走査時および逆方向走査時に、それぞれ1種類のスタート信号のみを生成することになる。つまり、この双方向シフトレジスタの動作には、信号のシフト動作を終了させるためのエンド信号が不要である。その理由は、順方向走査時にはダミー段SRD2の出力信号D2(以下「ダミー信号D2」)がエンド信号として機能し、逆方向走査時にはダミー段SRD1の出力信号D1(以下「ダミー信号D1」)がエンド信号として機能するからである。
クロック発生器31、スタート信号発生器32、電圧信号発生器33が生成するクロック信号CLK,/CLK、第1および第2制御信号STn,STrおよび第1および第2電圧信号Vn,Vrは、各々のプログラムあるいは配線の接続変更により、走査方向に応じて互いに交換できるようになっている。配線の接続変更による交換は、表示装置の製造前に走査方向を固定するような場合に有効である。またプログラムによる交換は、表示装置の製造後にシフト方向を固定する、あるいは表示装置の使用中に走査方向を変更可能にする場合に有効である。
図2のように、各単位シフトレジスタSRの出力端子OUTは、自己の次段の第1入力端子IN1、および自己の前段の第2入力端子IN2に接続する。言い換えれば、各単位シフトレジスタSRの第1入力端子IN1は、自己の前段の出力端子OUTに接続され、第2入力端子IN2は自己の後段の出力端子OUTに接続される。それにより単位シフトレジスタSRは双方向に縦続接続することになる。
但し、単位シフトレジスタSR1においては、出力端子OUTが単位シフトレジスタSR2の第1入力端子IN1とダミー段SRD1の入力端子INに接続され、第1入力端子IN1には上述のとおり第1制御信号STnが入力され、リセット端子RSTがダミー段SRD1の出力端子OUTに接続される。またダミー段SRD1のリセット端子RSTには、その第2クロック端子CK2と同じくクロック信号CLKが入力される。
一方、単位シフトレジスタSRnにおいては、出力端子OUTが単位シフトレジスタSRn-1の第1入力端子IN2とダミー段SRD2の入力端子INに接続され、第1入力端子IN1には上述のとおり第2制御信号STrが入力され、リセット端子RSTがダミー段SRD2の出力端子OUTに接続される。またダミー段SRD2のリセット端子RSTには、その第2クロック端子CK2と同じくクロック信号/CLKが入力される。
本実施の形態においては、ゲート線駆動段およびダミー段SRD1,SRD2を構成するトランジスタは、全て同一導電型の電界効果トランジスタであり、ここでは全てN型のa−Si TFTであるものとする。N型TFTは、ゲートがHレベルになると活性(オン)状態となり、Lレベルで非活性(オフ)状態となる。ただし、単位シフトレジスタおよびダミーシフトレジスタはP型トランジスタで構成することも可能である。P型トランジスタの場合はゲートがLレベルになると活性(オン)状態となり、Hレベルで非活性(オフ)状態となる。また本発明の適用はa−Si TFTに限定されるものではなく、例えば有機TFT等で構成された単位シフトレジスタSRに対しても適用可能である。
図3〜図5は、本実施の形態に係るゲート線駆動回路30の具体的回路構成を示す図である。図3は、ダミー段SRD1およびゲート線駆動段の最前の2段(単位シフトレジスタSR1,SR2)を示している。図4は、ゲート線駆動段の中間段として第k−1段目から第k+1段目まで(単位シフトレジスタSRk-1,SRk,SRk+1)を示している。また図5は、ゲート線駆動段の最後の2段(単位シフトレジスタSRn-1,SRn)およびダミー段SRD2を示している。
ゲート線駆動段の最前段および最後段(単位シフトレジスタSR1,SRn)と、中間段(単位シフトレジスタSR2〜SRn-1)と、ダミー段SRD1,SRD2とでは、それぞれ少しずつ回路構成が異なっている。但し図3〜図5では、それらにおいて同様に機能する要素には同一の符号を付してある。
まずゲート線駆動段の中間段(第2段目〜第n−1段目)の単位シフトレジスタSRの構成について説明する。中間段の単位シフトレジスタSRは、全て同じ構成を有しているので、ここでは代表的に、図4に示す単位シフトレジスタSRkについて説明する。
図4の如く、単位シフトレジスタSRkは、既に図2で示した第1,第2入力端子IN1,IN2、出力端子OUT、第1および第2クロック端子CK1,CK2および第1,第2電圧信号端子T1,T2の他に、低電位側電源電位VSSが供給される第1電源端子S1を有している。以下の説明では、低電位側電源電位VSSを回路の基準電位(=0V)とする。但し実使用では、画素に書き込まれるデータの電圧を基準にして基準電位が設定され、例えば高電位側電源電位(VDD)は17V、低電位側電源電位(VSS)は−12Vなどと設定される。
図4に示すように、単位シフトレジスタSRkの出力段は、出力端子OUTと第1クロック端子CK1との間に接続するトランジスタQ1および、共に出力端子OUTと第1電源端子S1との間に接続するトランジスタQ2,Q7により構成されている。即ち、トランジスタQ1は、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号を出力端子OUTに供給するものであり、トランジスタQ2,Q7はそれぞれ、第1電源端子S1の電位(低電位側電源電位VSS)を出力端子OUTに供給することで出力端子OUTを放電するものである。ここでトランジスタQ1のゲート(制御電極)が接続するノードを「ノードN1」、トランジスタQ2のゲートが接続するノードを「ノードN2」と定義する。
トランジスタQ1のゲート・ソース間すなわちノードN1と出力端子OUTとの間には容量素子C1が設けられている。この容量素子C1は、出力端子OUTのレベル上昇に伴うノードN1の昇圧効果を高めるためのものである。
ノードN1と第1電圧信号Vnが入力される第1電圧信号端子T1との間には、ゲートが第1入力端子IN1に接続したトランジスタQ3が接続し、またノードN1と第2電圧信号Vrが入力される第2電圧信号端子T2との間には、ゲートが第2入力端子IN2に接続したトランジスタQ4が接続する。即ち、トランジスタQ3は、第1入力端子IN1に入力される信号(第1入力信号)に基づいて、第1電圧信号VnをノードN1に供給するものである。またトランジスタQ4は、第2入力端子IN2に入力される信号(第2入力信号)に基づいて、第2電圧信号VrをノードN1に供給するものである。
また単位シフトレジスタSRkは、共にノードN1を入力端とする2つのインバータを備えている。その一つはトランジスタQ6と容量素子C2とから成るインバータ(以下「第1インバータ」)であり、もう一つはトランジスタQ9と容量素子C3とから成るインバータ(以下「第2インバータ」)である。
第1インバータにおいて、トランジスタQ6は、ノードN2と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートがノードN1に接続する。容量素子C2は、ノードN2と第1クロック端子CK1との間に接続される。即ち第1インバータは、容量素子C2を負荷素子とする容量性負荷型のインバータであり、ノードN1を入力端とし、ノードN2を出力端としている。但し当該第1インバータは、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号が電源として供給されている点で、通常のインバータとは異なっている。つまり当該第1インバータは、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号により活性化される交流的な動作を行う。そのため容量素子C2は、第1インバータの負荷素子であると共に、その出力端(ノードN2)と第1クロック端子CK1との間の結合容量としても機能する。
一方、第2インバータにおいては、トランジスタQ9は、当該第2インバータの出力端となるノード(「ノードN3」と定義する)と、第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートがノードN1に接続する。容量素子C3は、ノードN3と第2クロック端子CK2との間に接続される。即ち第2インバータは、容量素子C3を負荷素子とする容量性負荷型のインバータであり、ノードN1を入力端とし、ノードN3を出力端としている。但し当該第2インバータは、第2クロック端子CK2に入力されるクロック信号が電源として供給される点で、通常のインバータとは異なっている。つまり当該第2インバータは、第2クロック端子CK2に入力されるクロック信号により活性化される交流的な動作を行う。そのため容量素子C3は、第2インバータの負荷素子であると共に、その出力端(ノードN3)と第2クロック端子CK2との間の結合容量としても機能する。
第1インバータの出力端は、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ5のゲートに接続される。また第2インバータの出力端は、同じくノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ8のゲートに接続される。つまりこれらトランジスタQ5,Q8は、それぞれノードN1のレベルを第1および第2インバータが反転させたレベルに基づいて制御され、ノードN1を放電するトランジスタである。
また第1インバータの出力端は、単位シフトレジスタSRkの出力端子OUTを放電(プルダウン)する出力プルダウントランジスタであるトランジスタQ2のゲートノード(ノードN2)である。つまりトランジスタQ2も、ノードN1のレベルを第1インバータが反転させたレベルに基づいて制御されている。よって第1インバータは、出力プルダウントランジスタ(トランジスタQ2)を駆動するための「プルダウン駆動回路」(特許文献2の図17におけるトランジスタM6,M7から成るインバータに相当)としても機能している。一方、トランジスタQ2に並列に接続したもう一つの出力プルダウントランジスタであるトランジスタQ7のゲートは、第2クロック端子CK2に接続される。
次に図3および図5を参照し、ゲート線駆動段の最前段および最後段である単位シフトレジスタSR1,SRnの構成について説明する。図3および図5から分かるように、単位シフトレジスタSR1,SRnは共に同じ回路構成を有しており、それは上で説明した中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、単位シフトレジスタSR1,SRnは、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続し、ゲートがリセット端子RSTに接続したトランジスタQ10をさらに備えるものである。
続いて、ダミー段SRD1,SRD2の構成について説明する。図3および図5から分かるように、ダミー段SRD1,SRD2は共に同じ回路構成を有しており、それらも中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、ダミー段SRD1,SRD2は、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、第2インバータ(容量素子C3およびトランジスタQ9)およびトランジスタQ8が省略され、且つ、トランジスタQ3,Q4に代えて下記のトランジスタQ3D,Q4Dを備えるものである。
トランジスタQ3D,Q4Dは、共にノードN1と入力端子INとの間に接続している。そのうちトランジスタQ3Dのゲートは入力端子INに接続する(即ちトランジスタQ3Dは、入力端子IN側がアノード、ノードN1側がカソードとなるようにダイオード接続されている)。よってトランジスタQ3Dは、入力端子INに入力される信号に応じてノードN1を充電するように機能する。一方、トランジスタQ4Dのゲートはリセット端子RSTに接続される。よってトランジスタQ4Dは、入力端子INがLレベルのときにクロック信号CLKに応じてノードN1を放電するように機能する。
実施の形態1に係るゲート線駆動回路30の動作を説明する。以下では簡単のため、クロック信号CLK,/CLK、第1および第2制御信号STn,STr、並びに第1および第2電圧信号Vn,VrのHレベルおよびLレベルの電位はそれぞれ互いに等しいものとし、そのHレベルの電位は高電位側電源電位VDD、Lレベルの電位は低電位側電源電位VSSであるとする。また電位VSSは0Vとする。さらに、単位シフトレジスタSRおよびダミー段SRD1,SRD2を構成するトランジスタのしきい値電圧は全て等しいと仮定し、その値をVthとする。
以下では説明の便宜のため、クロック信号CLKの活性期間(Hレベルになる期間)とクロック信号/CLKの活性期間との間に一定の間隔を設けた例を示すが、この間隔は無くてもよい。即ち、クロック信号CLKが立ち上がるのと同時にクロック信号/CLKが立ち下がり、クロック信号CLKが立ち下がるのと同時にクロック信号/CLKが立ち上がるような2相クロックでよい。
まず図4を参照し、ゲート線駆動段の中間段である第k段目の単位シフトレジスタSRkの順方向走査時の動作を説明する。順方向走査時には、電圧信号発生器33から供給される第1電圧信号VnはHレベル(VDD)であり、第2電圧信号VrはLレベル(VSS)である。
ここで、単位シフトレジスタSRkの第1クロック端子CK1には、図4の如くクロック信号CLKが入力され、第2クロック端子CK2にはクロック信号/CLKが入力されるものと仮定する(図2の奇数段に相当)。また、第i段目の単位シフトレジスタSRiの出力信号をGiと表す。
初期状態として、単位シフトレジスタSRkのノードN1が充電されておらずLレベルである状態(ノードN1がLレベルの状態を「リセット状態」と称する)を仮定する。ノードN1がLレベルのときにはトランジスタQ6,Q9はオフであるので、ノードN2,N3はフローティング状態になるが、初期状態ではその両者ともLレベルであると仮定する。またこのときクロック信号CLK,/CLKはいずれもLレベルであるとする。
そしてクロック信号/CLKの立ち上がりのタイミングで、前段の単位シフトレジスタSRk-1から出力信号Gk-1が出力され、単位シフトレジスタSR1の第1入力端子IN1に入力されたとする。
すると単位シフトレジスタSRkでは、トランジスタQ3がオンし、ノードN1が充電されてHレベル(VDD−Vth)になる(ノードN1がHレベルの状態を「セット状態」と称する)。応じてトランジスタQ1がオンになる。この時点ではクロック信号CLKはLレベルであるので、トランジスタQ1がオンすることにより、出力端子OUTは低インピーダンスのLレベルになる。またクロック信号/CLKがHレベルであるのでトランジスタQ7がオンになり、これも出力端子OUTを低インピーダンスでLレベルにするように働く。
このとき、容量素子C2およびトランジスタQ6から成る第1インバータは、電源(クロック信号CLK)が供給されておらず非活性状態にある。しかし、ノードN1がHレベルになったことで、トランジスタQ6がオンするため、その出力端であるノードN2は低インピーダンスでLレベルになる。よってトランジスタQ2,Q5はオフを維持する。
一方、容量素子C3およびトランジスタQ9から成る第2インバータには電源(クロック信号/CLK)が供給されるため活性状態になる。その入力端であるノードN1がHレベルであるのでトランジスタQ9はオンになり、その出力端であるノードN3が低インピーダンスでLレベルになる。よってトランジスタQ8はオフを維持する。
その後クロック信号/CLKおよび前段の出力信号Gk-1がLレベルになると、トランジスタQ3はオフになるが、ノードN1はフローティング状態でHレベル(VDD−Vth)に維持される。またトランジスタQ7もオフになるが、トランジスタQ1がオンを維持するため、出力端子OUTは低インピーダンスのLレベルに維持される。またこのとき第1および第2インバータは非活性状態になるので、それらの出力端であるノードN2,N3は共にLレベルを維持し、トランジスタQ5,Q8はオフを維持する。
次いでクロック信号CLKが立ち上がると、第1インバータが活性化されるが、ノードN1がHレベルであるのでトランジスタQ6はオンを維持し、ノードN2は低インピーダンスでLレベルに維持される。つまりこのときトランジスタQ1はオン、トランジスタQ2,Q7はオフである。よってクロック信号CLKの立ち上がりに伴い、出力端子OUT(出力信号Gk)のレベルがHレベルへと上昇する。出力端子OUTのレベルが上昇すると、トランジスタQ1のゲート・チャネル間容量および容量素子C1を介した結合により、ノードN1のレベルが昇圧される。
ノードN1のレベルが昇圧されることによって、出力信号Gkが出力されている間もトランジスタQ1の駆動能力は大きく保たれる。またトランジスタQ1が非飽和動作を行うため、出力信号Gkのレベルはクロック信号CLKのHレベルと同じVDDにまで達する。その結果、ゲート線GLkが選択状態となる。以下、単位シフトレジスタSRiが出力信号Giを出力する期間を、単位シフトレジスタSRiまたはゲート線GLiの「選択期間」、それ以外を「非選択期間」と称する。
そしてクロック信号CLKがLレベルになると、それに追随して出力信号GkもLレベル(VSS)となり、ゲート線GLkの選択期間が終了する。また出力信号Gkの立ち下がりに伴い、ノードN1のレベルはVDD−Vthに戻る。
次にクロック信号/CLKが立ち上がると、このタイミングで次段の単位シフトレジスタSRk+1の出力信号Gk+1がHレベルになる。すると単位シフトレジスタSRkのトランジスタQ4がオンになり、ノードN1を放電して低インピーダンスのLレベルにする。つまり単位シフトレジスタSRkはリセット状態に戻る。それによりトランジスタQ1がオフになるが、ほぼ同時にトランジスタQ7がオンになるので出力端子OUTは低インピーダンスのLレベルに維持される。
このとき第1インバータは非活性状態であるので、ノードN1がLレベルになってもノードN2はLレベルから変化しない。よってトランジスタQ2,Q5はオフを維持する。一方、第2インバータは活性状態にあるので、その入力端であるノードN1がLレベルになってトランジスタQ9がオフになると、その出力端であるノードN3はHレベルになる。よってトランジスタQ8はオンになる。
そしてクロック信号/CLKおよび次段の出力信号Gk+1がLレベルになると、トランジスタQ4,Q7がオフになる。また第2インバータも非活性状態になるので、ノードN3がLレベルになり、トランジスタQ8もオフになる。
しかしその直後にクロック信号CLKがHレベルになると、第1インバータが活性化され、その出力端であるノードN2がHレベルになってトランジスタQ2,Q5がオンになるので、出力端子OUTおよびノードN1は共に低インピーダンスでLレベルにされる。
さらにその後、クロック信号CLKがLレベルになると、第1インバータが非活性状態になりトランジスタQ2,Q5はオフするが、その直後にクロック信号/CLKがHレベルになるとトランジスタQ7がオンになると共に、第2インバータが活性化してトランジスタQ8をオンになるので、出力端子OUTおよびノードN1は共に低インピーダンスでLレベルになる。
これ以降は、再び第1入力端子IN1に前段の出力信号Gk-1が入力されるまで(即ち、次フレームにおける単位シフトレジスタSRkの選択期間まで)、クロック信号CLKの活性期間にトランジスタQ2,Q5がオンする動作と、クロック信号/CLKの活性期間にトランジスタQ7,Q8がオンする動作とが交互に繰り返される。つまり非選択期間の間、出力端子OUTおよびノードN1は共に低インピーダンスでLレベルに維持される。
以上の順方向走査時の単位シフトレジスタSRkの動作をまとめて説明する。第1入力端子IN1に前段の出力信号Gk-1が入力されると、トランジスタQ3がオンしてノードN1がHレベルになる。つまり単位シフトレジスタSRkはセット状態になる。すると第1インバータ(容量素子C2およびトランジスタQ6)の出力端であるノードN2、並びに第2インバータ(容量素子C3およびトランジスタQ9)の出力端であるノードN3は、共にLレベルに固定される。その結果トランジスタQ2,Q5,Q8はオフになる。よって、次に第1クロック端子CK1のクロック信号CLKがHレベルになるとき、出力端子OUTから出力信号Gkが出力される(第2クロック端子CK2には第1クロック端子CK1とは位相の異なるクロック信号/CLKが入力されるので、このときトランジスタQ7はオフである)。
そして第2入力端子IN2に次段の出力信号Gk+1が入力されると、ノードN1はLレベルになる。つまり単位シフトレジスタSRkはリセット状態になる。この状態では、第1インバータがクロック信号CLKにより活性化される間、ノードN2がHレベルになり、また第2インバータがクロック信号/CLKにより活性化される間、ノードN3がHレベルになる。つまりノードN2,N3はクロック信号CLK,/CLKに同期して交互にHレベルになる。よって非選択期間の出力端子OUTおよびノードN1は、クロック信号CLKの活性期間にトランジスタQ5によって放電(プルダウン)され、クロック信号/CLKの活性期間にトランジスタQ8によって放電される。よって非選択期間の殆どの期間ノードN1は低インピーダンスでLレベルになる。
一方、出力端子OUTをプルダウンするトランジスタQ2は、クロック信号CLKにより活性化される第1インバータにより駆動される。またトランジスタQ7のゲートにはクロック信号/CLKが入力される。よって非選択期間では、出力端子OUTがトランジスタQ2,Q7によって交互に放電され、出力端子OUTは殆どの期間低インピーダンスでLレベルになる。従ってその間、出力信号Gkは活性化されない。
このように動作する複数の単位シフトレジスタSRを図2のように縦続接続し、ゲート線駆動回路30を構成すると、単位シフトレジスタSR1の第1入力端子IN1に入力されたスタート信号としての第1制御パルスSTnを切っ掛けにして、図6に示すタイミング図のように、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで出力信号G1,G2,…が順に出力される。それによって、ゲート線駆動回路30は、所定の走査周期でゲート線GL1,GL2,GL3…をこの順に駆動することができる。
以上のように本実施の形態の単位シフトレジスタSRkでは、非選択期間に出力端子OUTを放電するトランジスタQ2,Q7のゲートは、クロック信号CLK,/CLKに同期して交互にHレベルにされる。つまり直流的にバイアスされない。よってそれらのしきい値電圧のシフトは抑制され、駆動能力の低下が抑えられており、誤信号としての出力信号Gkの発生をより確実に防止することができる。
また非選択期間では、トランジスタQ5,Q8のゲートもクロック信号CLK,/CLKに同期して交互にHレベルにされる。つまりトランジスタQ5,Q8のゲートも直流的にバイアスされないので、そのしきい値電圧のシフトすなわち駆動能力の低下は抑制される。
トランジスタQ5,Q8は、非選択期間のノードN1を低インピーダンスのLレベルに維持するように機能している。例えばノードN1が高インピーダンス状態になると、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号CLKの立ち上がり時に、トランジスタQ1のドレイン・ゲート間のオーバラップ容量を介した結合によって、ノードN1のレベルが不要に上昇する。その上昇によってトランジスタQ1がオンすると、誤信号としての出力信号Gkが出力される。本実施の形態では、トランジスタQ5,Q8の駆動能力の低下が抑制されるので、この誤信号の発生をより確実に防止できる。
次に、逆方向走査時の単位シフトレジスタSRkの動作について説明する。ゲート線駆動回路30が逆方向走査を行う場合には、電圧信号発生器33は、第1電圧信号VnをLレベル(VSS)にし、第2電圧信号VrをHレベル(VDD)にする。つまり逆方向走査時には、順方向シフトのときとは反対に、単位シフトレジスタSRkのトランジスタQ3がノードN1を放電(プルダウン)するトランジスタとして機能し、トランジスタQ4がノードN1を充電(プルアップ)するトランジスタとして機能する。このようにトランジスタQ3,Q4の機能が入れ代わるが、単位シフトレジスタSRkは順方向走査時とほぼ同様の動作を行う。
即ち、逆方向走査時の単位シフトレジスタSRkでは、第2入力端子IN2に次段の出力信号Gk+1が入力されると、トランジスタQ4がオンしてノードN1がHレベルになる。つまり単位シフトレジスタSRkはセット状態になる。すると順方向走査時と同様に、第1インバータ(容量素子C2およびトランジスタQ6)の出力端であるノードN2、並びに第2インバータ(容量素子C3およびトランジスタQ9)の出力端であるノードN3は、共にLレベルに固定される。その結果トランジスタQ2,Q5,Q8はオフになる。よって、次に第1クロック端子CK1のクロック信号CLKがHレベルになるとき、出力端子OUTから出力信号Gkが出力される(第2クロック端子CK2には第1クロック端子CK1とは位相の異なるクロック信号/CLKが入力されるので、このときトランジスタQ7はオフである)。
そして第1入力端子IN1に前段の出力信号Gk-1が入力されると、ノードN1はLレベルになる。つまり単位シフトレジスタSRkはリセット状態になる。この状態では、順方向走査時と同様に、第1インバータがクロック信号CLKにより活性化される間、ノードN2がHレベルになり、また第2インバータがクロック信号/CLKにより活性化される間、ノードN3がHレベルになる。つまりノードN2,N3はクロック信号CLK,/CLKに同期して交互にHレベルになる。よって非選択期間の出力端子OUTおよびノードN1は、クロック信号CLKの活性期間にトランジスタQ5によって放電(プルダウン)され、クロック信号/CLKの活性期間にトランジスタQ8によって放電される。よって非選択期間の殆どの期間ノードN1は低インピーダンスでLレベルになる。
従って、逆方向走査時のゲート線駆動回路30では、単位シフトレジスタSRnの第2入力端子IN2に入力されたスタート信号としての第2制御パルスSTrを切っ掛けにして、図7に示すタイミング図のように、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで出力信号Gn,Gn-1,Gn-2,…が順に出力される。それによって、ゲート線駆動回路30は、所定の走査周期でゲート線GLn,GLn-1,GLn-2,…をこの順に、即ち順方向シフトとは逆の順に駆動することができる。
以上説明した中間段の単位シフトレジスタSRkの動作を踏まえ、順方向走査時における、最前段および最後段の単位シフトレジスタSR1,SRnおよびダミー段SRD1,SRD2の動作を説明する。
ダミー信号D1がLレベルのとき、単位シフトレジスタSR1のトランジスタQ10はオフであり、その間の単位シフトレジスタSR1は、中間段の単位シフトレジスタSRkと同様に動作する。よって図6の如く、クロック信号/CLKの立ち上がりと共に、スタート信号としての第1制御信号STnが単位シフトレジスタSR1の入力端子INに入力されると、次にクロック信号CLKがHレベルになるタイミングで、単位シフトレジスタSR1から出力信号G1が出力される。出力信号G1は、単位シフトレジスタSR2の第1入力端子IN1に入力されると共に、ダミー段SRD1の入力端子INにも入力される。
クロック信号CLKの立ち上がり時に、ダミー段SRD1の入力端子INに出力信号G1が入力されると、トランジスタQ3Dがオンになる。トランジスタQ4Dのゲートには、リセット端子RSTを介してクロック信号CLKが入力されるが、ソースにそれと同相の出力信号G1が入力されるためこのときトランジスタQ4Dはオンしない。従って、ノードN1はトランジスタQ3DによってHレベル(VDD−Vth)に充電され、トランジスタQ1がオンする。つまりダミー段SRD1はセット状態になる。このときダミー段SRD1の第1インバータ(容量素子C2およびトランジスタQ6)は非活性状態であるが、ノードN1がHレベルになったことにより、トランジスタQ6がオンするためノードN2は低インピーダンスでLレベルになる。よってトランジスタQ2がオフになる。
クロック信号CLKおよび出力信号G1がLレベルになると、トランジスタQ3D,Q4Dはオフになる。また第1インバータ(容量素子C2およびトランジスタQ6)は非活性状態であり、ノードN2はLレベルなので、トランジスタQ5もオフである。よってダミー段SRD1のノードN1はフローティング状態でHレベルに維持される。
次いでクロック信号/CLKがHレベルになると、ダミー段SRD1からダミー信号D1が出力される。ダミー信号D1は単位シフトレジスタSR1のリセット端子RSTに入力され、単位シフトレジスタSR1のトランジスタQ10がオンになる。その結果、単位シフトレジスタSR1のノードN1はLレベルになり、当該単位シフトレジスタSR1はリセット状態に戻る。その結果、次フレームにおける単位シフトレジスタSR1の選択期間まで、出力信号G1はLレベルに維持される。
ダミー信号D1を出力した後のダミー段SRD1においては、クロック信号/CLKの活性化タイミングで、第1インバータがトランジスタQ2,Q5をオンにする。またクロック信号CLKの活性化タイミングで、トランジスタQ7,Q4Dがオンになる。つまり次のフレーム期間に出力信号G1がHレベルになるまでの期間、ダミー段SRD1のノードN1はトランジスタQ4D,Q5によって交互に放電されてLレベルに維持され、同じく出力端子OUTはトランジスタQ2,Q7によって交互に放電されてLレベルに維持される。よってその間、ダミー信号D1は出力されない。
なお、ダミー信号D1が単位シフトレジスタSR1のリセット端子RSTに入力されるのと同じタイミングで、単位シフトレジスタSR1の第2入力端子IN2には、単位シフトレジスタSR2の出力信号G2が入力される。よって、単位シフトレジスタSR1のノードN1は、トランジスタQ4によっても放電される。従って、理論的には順方向走査時にダミー段SRD1がダミー信号D1を出力するまでもなく、単位シフトレジスタSR1をリセット状態にすることはできる。本実施の形態において、そのような動作が行われる理由については後述する。
その後、単位シフトレジスタSR1から出力信号G1が出力された後は、図6に示したように、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで、単位シフトレジスタSR2,SR3,…,SRnから、順番に出力信号G2,G3,…,Gnが出力される。
ダミー信号D2がLレベルのとき、単位シフトレジスタSRnのトランジスタQ10はオフであり、その間の単位シフトレジスタSRnは、中間段の単位シフトレジスタSRkと同様に動作する。よって図6の如く、クロック信号CLKの立ち上がりと共に、出力信号Gn-1が単位シフトレジスタSRnの入力端子INに入力されると、次にクロック信号/CLKがHレベルになるタイミングで、単位シフトレジスタSRnから出力信号Gnが出力される。出力信号Gnは、単位シフトレジスタSRn-1の第2入力端子IN2に入力されると共に、ダミー段SRD2の入力端子INにも入力される。
ダミー段SRD2の入力端子INに出力信号Gnが入力されると、ダミー段SRD2では、トランジスタQ3DがオンになりノードN1が充電される。ダミー段SRD2のトランジスタQ4Dのゲートには、リセット端子RSTに供給されるクロック信号/CLKが入力されるが、トランジスタQ4Dのソースには当該クロック信号/CLKと同相の出力信号Gnが入力されるので、このときトランジスタQ4Dはオンしない。従って、ダミー段SRD2のノードN1はトランジスタQ3DによってHレベル(VDD−Vth)に充電される。即ちダミー段SRD2はセット状態になり、そのトランジスタQ1がオンになる。
そしてクロック信号/CLKおよび出力信号GnがLレベルになると、ダミー段SRD2のトランジスタQ3D,Q4Dはオフになる。また第1インバータ(容量素子C2およびトランジスタQ6)は非活性状態であるので、トランジスタQ5もオフである。よってダミー段SRD2のノードN1はフローティング状態でHレベルに維持される。
次いでクロック信号CLKがHレベルになると、ダミー段SRD2からダミー信号D2が出力される。ダミー信号D2は単位シフトレジスタSRnのリセット端子RSTに入力され、単位シフトレジスタSRnのトランジスタQ10がオンになる。その結果、単位シフトレジスタSRnのノードN1はLレベルになり、当該単位シフトレジスタSRnはリセット状態に戻る。
ダミー信号D2を出力した後のダミー段SRD2においては、クロック信号CLKの活性化タイミングで、第1インバータがトランジスタQ2,Q5をオンにする。またクロック信号/CLKの活性化タイミングで、トランジスタQ7,Q4Dがオンになる。つまり次のフレーム期間に出力信号GnがHレベルになるまでの期間、ダミー段SRD1のノードN1はトランジスタQ4D,Q5によって交互に放電されてLレベルに維持され、同じく出力端子OUTはトランジスタQ2,Q7によって交互に放電されてLレベルに維持される。よってその間、ダミー信号D2は出力されない。
このように単位シフトレジスタSRnが、それをリセット状態にするためのリセット端子RSTおよびトランジスタQ10を備えており、ダミー段SRD2が出力するダミー信号D2がそれに入力されるので、当該ダミー信号D2を順方向走査時のエンド信号として機能させることができる。その結果、当該ゲート線駆動回路30はスタート信号のみで動作することができる。
また、ダミー信号D1,D2をそれぞれ出力しない期間のダミー段SRD1,SRD2においては、ノードN1を放電するトランジスタQ4D,Q5のゲートおよび、出力端子OUTを放電するトランジスタQ2,Q7のゲートは、クロック信号CLK,/CLKに同期して交互にバイアスされる。つまり継続的にバイアスされないので、それらのしきい値電圧シフトすなわち駆動能力の低下は抑えられる。よって、ノードN1および出力端子OUTをより確実に低インピーダンスでLレベルに維持することができ、誤信号としてのダミー信号D2の発生を防止することができる。
なお、ゲート線駆動回路30が逆方向走査を行う場合には、第1電圧信号VnがLレベル(VSS)になり、第2電圧信号VrがHレベル(VDD)になり、また第2制御パルスSTrがスタート信号として、単位シフトレジスタSRnの第2入力端子IN2に入力される。それにより、ゲート先駆動段における信号のシフトが逆方向になるが、基本的にダミー段SRD1,SRD2自体は走査方向を問わず同じ動作を行う。
即ち、逆方向走査時においても、ダミー段SRD1は、出力信号G1が出力された次のタイミングでダミー信号D1を出力し、ダミー段SRD2は、出力信号Gnが出力された次のタイミングでダミー信号D2を出力する。逆方向走査時のダミー信号D1は、逆方向走査の最終段となる単位シフトレジスタSR1のトランジスタQ10をオンにして当該単位シフトレジスタSR1リセット状態にするエンド信号として機能する。
以上のように本実施の形態では、単位シフトレジスタSR1,SRnが、それら各々をリセット状態にするためのリセット端子RSTを備えており、それらのダミー信号D1,D2がそれぞれ入力される。よって順方向走査時には、ダミー信号D2を、単位シフトレジスタSRnをリセット状態にするためのエンド信号として機能させることができ、また逆方向走査時には、単位シフトレジスタSR1をリセット状態にするためエンド信号として機能させることができる。その結果、当該ゲート線駆動回路30は、順方向走査時でも逆方向走査時でも、1種類のスタート信号のみで動作することができる。
なお逆方向走査時には、ダミー信号D2が単位シフトレジスタSRnのリセット端子RSTに入力されるのと同じタイミングで、単位シフトレジスタSRnの第1入力端子IN2には、単位シフトレジスタSRn-1の出力信号Gn-1が入力される。よって、単位シフトレジスタSRnのノードN1は、トランジスタQ3によっても放電される。従って、理論的には逆方向走査時にダミー段SRD2がダミー信号D2を出力するまでもなく、単位シフトレジスタSR1をリセット状態にすることはできる。
先に述べたように、このことは順方向走査時のダミー信号D1についても同様であった。つまり、順方向走査時のダミー信号D1並びに逆方向走査時のダミー信号D2は、必ずしもゲート先駆動段の動作に必要なものではない。しかし本実施の形態では、それらをあえて出力させている。そのようにした理由を以下に説明する。
例えば順方向走査時において、ダミー段SRD1からダミー信号D1が出力されないようにした場合、ダミー段SRD1のトランジスタQ1のソースである出力端子OUTは、トランジスタQ2、Q7によって常にLレベルに固定されることになる。また当該トランジスタQ1のゲート(ノードN1)は、トランジスタQ5によって常にLレベルに固定される。従って、ダミー段SRD1のトランジスタQ1のゲートがHレベルにバイアスされることはなく、当該トランジスタQ1にしきい値電圧のシフトは生じない。
それに対し、ダミー段SRD1のトランジスタQ5は、ノードN1をLレベルに維持させるために、クロック信号/CLKに応じてオン、オフを繰り返す。つまりトランジスタQ5のゲートはクロック信号/CLKにより交流的に正バイアスされる。トランジスタQ5はゲートが直流的にバイアスされないので、上記のとおりしきい値電圧のシフトは抑制されるが、ある程度のシフトは生じる。その結果、トランジスタQ5の駆動能力、すなわちノードN1を放電(プルダウン)する能力は若干低下する。
ダミー段SRD1において、トランジスタQ5によるノードN1の放電は、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号/CLKの立ち上がり時に、トランジスタQ1のドレイン・ゲート間のオーバラップ容量を介した結合によってノードN1のレベルが不要に上昇することを、防止するためのものである。よって、トランジスタQ5におけるノードN1の放電能力が低下すると、そのクロック信号/CLKの立ち上がりに伴うノードN1のレベル上昇を抑制できなくなり、トランジスタQ1がオンして誤信号としてのダミー信号D1が発生するようになる。
そうなると、単位シフトレジスタSR1において、スタート信号としての第1制御信号STnに応じてのノードN1の充電が、誤信号としてのダミー信号D1でトランジスタQ10Dがオンすることによって妨げられる。また、その後に逆方向走査に切り換えた場合にも、単位シフトレジスタSR1において、出力信号G2に応じてのノードN1の充電が、誤信号としてのダミー信号D1でトランジスタQ10Dがオンすることで妨げられる。その結果、単位シフトレジスタSR1が誤動作するという問題が生じる。
この問題は、逆方向走査時にダミー段SRD2からダミー信号D2が出力されないようにした場合でも、ダミー段SRD2において同様に生じ、その場合には単位シフトレジスタSRnの誤動作が生じやすくなる。
一方、ゲート線駆動段の各段においては、トランジスタQ1のゲート(ノードN1)は、トランジスタQ3又はQ4を介した充電と、出力信号Gの出力時における昇圧により、定期的にHレベルにバイアスされるため、しきい値電圧に一定のシフトが生じる。トランジスタQ1にしきい値電圧のシフトが生じることは問題を生じさせるようにも思われるが、トランジスタQ1が若干オンし難くなるため、上記のようなトランジスタQ5の僅かな放電能力の低下に起因する誤動作が防止されるように作用するという利点がある。
ゲート線駆動段の各段では、トランジスタQ1,Q5の両方でしきい値電圧のシフトが生じることを前提にして、上記の誤動作が起こらないように、それらの寸法(ゲート幅、すなわちチャネル幅)が決定される。トランジスタQ1のオーバラップ容量は、そのゲート幅に比例するためである。またトランジスタQ1のドレイン・ゲート間のオーバラップ容量によるノードN1のレベル上昇の現象には、昇圧容量C1の容量値も関係している。容量素子C1は、そのノードN1のレベル上昇時に、ノードN1のレベルの安定化容量として機能しており、その容量値が大きい程、ノードN1のレベル上昇は抑えられるからである。
このようにゲート線駆動段の各段においては、Q1のドレイン・ゲート間のオーバラップ容量によるノードN1のレベル上昇対策のために、トランジスタQ1,Q5の両方でしきい値電圧のシフトが生じることを考慮した上で、トランジスタQ1のゲート幅W(Q1)、トランジスタQ5のゲート幅W(Q5)、容量素子C1の容量値C1が一定の関係になるように設定されている。
そのため、順方向走査時のダミー段SRD1および逆方向走査時のダミー段SRD2が、それぞれダミー信号D1,D2を出力しないようにして、ダミー段SRD1,SRD2のトランジスタQ1のしきい値電圧のシフトが生じないようにすると、ゲート線駆動段の各段における上記W(Q1)、W(Q5)、C1の値の設定を、そのままダミー段SRD1,SRD2に適用することができなくなる。つまり、ゲート線駆動段とダミー段SRD1,SRD2とで、上記のW(Q1)、W(Q5)、およびC1の値を個別に設定する必要が生じる。
本実施の形態では、順方向走査時のダミー段SRD1および逆方向走査時のダミー段SRD2にも、ゲート線駆動段の各段と同様に1フレーム期間に一度ダミー信号D1,D2を出力させることによって、ダミー段SRD1,SRD2においてもゲート線駆動段と同じようにトランジスタQ1のしきい値電圧のシフトを発生させている。
またダミー信号D1,D2は、ゲート線駆動段の出力信号Gと同様に、そのパルス幅はクロック信号CLK,/CLKの1つのパルス幅と同じである。つまりダミー信号D1,D2とゲート線駆動段の出力信号Gの各々とは、同じ頻度で出力され、且つ、1フレーム期間内における活性時間(Hレベルになる時間すなわちパルス幅)すなわちデューティ比(活性時間とフレーム期間の長さとの比)が等しい。よって、ダミー段SRD1,SRD2とゲート線駆動段とでトランジスタQ1のしきい値電圧のシフト量はほぼ一致することになる。
そうすることにより、ゲート線駆動段とダミー段SRD1,SRD2とで、上記のW(Q1)、W(Q5)、およびC1の値を揃えることができる。つまり、ダミー段SRD1,SRD2の各々とゲート線駆動段の各段との間で、W(Q1)に対するW(Q5)の比の値、およびW(Q1)に対するC1の比の値を、それぞれ次の式(1)および式(2)のように互いに等しくすることができる。なお、式(1)および式(2)では、[・]DMは、ダミー段SRD1,SRD2での値を表し、[・]GDはゲート線駆動段での値を表している。
[W(Q5)/W(Q1)]DM=[W(Q5)/W(Q1)]GD …式(1)
[C1/W(Q1)]DM=[Cl/W(Q1)]GD …式(2)
以上説明したように、本実施の形態に係るゲート線駆動回路30では、順方向走査時にはダミー段SRD2が出力するダミー信号D2がエンド信号として機能するため、外部からエンド信号を入力する必要は無い。よって順方向走査時には、スタート信号発生器32は、第1制御信号STnをスタート信号として機能させ、第2制御信号STrをLレベルに固定する(図6参照)。また逆方向走査時にはダミー段SRD1が出力するダミー信号D1がエンド信号として機能するため、外部からエンド信号を入力する必要は無い。よって逆方向走査時には、スタート信号発生器32は第2制御信号STrをスタート信号として機能させ、第1制御信号STnをLレベルに固定する(図7)。
Lレベルに固定される信号は低電位側電源電位VSSから供給することができるので、スタート信号発生器32は、順方向走査時および逆方向走査時に、それぞれ1種類のスタート信号のみを生成すればよいことになる。このようにゲート線駆動回路30を駆動させるための信号数が減ることで、コストの削減に寄与できる。
またダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段においては、誤信号が出力されることを防止するために、それぞれの非選択期間に出力端子OUTおよびトランジスタQ1のゲート(ノードN1)の放電が行われる。出力端子OUTの放電は、トランジスタQ2,Q7がクロック信号CLK,/CLKに同期して交互にオンすることにより行われる。ノードN1の放電は、ゲート線駆動段の各段においてはトランジスタQ5,Q8が、ダミー段SRD1,SRD2にあってはトランジスタQ5,Q4Dが、それぞれクロック信号CLK,/CLKに同期して交互にオンすることにより行われる。
つまりトランジスタQ2,Q5,Q4D,Q7,Q8のゲートが継続的にバイアスされないようになっており、それらのしきい値電圧のシフトが抑制される。その結果、トランジスタQ2,Q5,Q4D,Q7,Q8の駆動能力(放電能力)の低下が抑えられ、ゲート線駆動回路30の誤動作を防止することができる。
なお、本実施の形態では、クロック信号CLK,/CLK、第1および第2制御信号STn,STr、並びに第1および第2電圧信号Vn,VrのHレベルおよびLレベルの電位はそれぞれ互いに等しいものと仮定したが、必ずしもそうである必要はなく、ゲート線駆動回路30の各トランジスタを充分駆動できる範囲の値であればよい。
<実施の形態2>
図8(a),(b)は本発明の実施の形態2に係るダミー段SRD1,SRD2の構成を示す回路図である。図8(a),(b)のダミー段SRD1,SRD2は、それぞれ図3に示したダミー段SRD1および図5に示したダミー段SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ10Dをさらに設けたものである。
トランジスタQ10Dのゲートは、リセット端子RSTとは別に設けられたリセット端子RST1に接続される。以下、本実施の形態2および後述の実施の形態3では、ダミー段SRD1,SRD2のリセット端子RSTを「第1リセット端子」、リセット端子RST1を「第2リセット端子」と称する。ダミー段SRD1の第2リセット端子RST1には第1制御信号STnが入力され、ダミー段SRD2の第2リセット端子RST1には第2制御信号STrが入力される。
従って、ダミー段SRD1のトランジスタQ10Dは、順方向走査時のスタート信号(第1制御信号STn)に応じてオンし、当該ダミー段SRD1のノードN1を放電する。また、ダミー段SRD2のトランジスタQ10Dは、逆方向走査時のスタート信号(第2制御信号STr)に応じてオンし、当該ダミー段SRD2のノードN1を放電する。
例えば順方向走査時の単位シフトレジスタSR1において、入力端子INにスタート信号(第1制御信号STn)が入力されノードN1が充電されているときに、誤信号としてのダミー信号D1がリセット端子RSTに入力されると、トランジスタQ10によりノードN1が放電されてしまう。そうなると単位シフトレジスタSR1はセット状態になることができず、正常な動作ができない。また逆方向走査時の単位シフトレジスタSRnにおいても、スタート信号(第2制御信号STr)が入力されたときに、誤信号としてのダミー信号D2が発生すると同様の問題が生じる。
本実施の形態においては、順方向走査時には、単位シフトレジスタSR1にスタート信号(第1制御信号STn)が入力されるタイミングで、ダミー段SRD1のトランジスタQ1が確実にオフになる。よってそのときに誤信号としてのダミー信号D1を出力されることが防止される。また逆方向走査時においても、単位シフトレジスタSRnにスタート信号(第2制御信号STr)が入力されるタイミングで、誤信号としてのダミー信号D2が出力されることが防止される。よって上記の問題は生じない。
但し本実施の形態では、トランジスタQ10Dおよび第1および第2制御信号STn,STrの信号配線の分だけ、ダミー段SRD1,SRD2の回路の占有面積が大きくなることに留意すべきである。
なお、順方向走査時におけるダミー段SRD2のトランジスタQ10Dは、常にオフになるので(順方向走査時の第2制御信号STrはLレベルに固定されている)、当該ダミー段SRD2の動作には影響しない。同様に、逆方向走査時におけるダミー段SRD1のトランジスタQ10Dは、常にオフになるので(逆方向走査時の第1制御信号STnはLレベルに固定されている)、当該ダミー段SRD1の動作には影響しない。
<実施の形態3>
図9(a),(b)は本発明の実施の形態3に係るダミー段SRD1,SRD2の構成を示す回路図である。図9(a),(b)のダミー段SRD1,SRD2は、それぞれ図8(a),(b)に示したダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ11Dがさらに設けられている。トランジスタQ11Dのゲートは、第1リセット端子RSTおよび第2リセット端子RST1とは別に設けられた第3リセット端子RST2に接続されている。ダミー段SRD1の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSR2の出力端子OUTに接続され、ダミー段SRD2の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSRn-1の出力端子OUTに接続される。
またダミー段SRD1のトランジスタQ3Dのドレインは、第2電圧信号Vrが供給される第2電圧信号端子T2に接続される。つまりダミー段SRD1のトランジスタQ3Dは、ノードN1と第2電圧信号端子T2との間に接続し、ゲートが入力端子INに接続される。一方、ダミー段SRD2のトランジスタQ3Dのドレインは、第1電圧信号Vnが供給される第1電圧信号端子T1に接続されている。つまりダミー段SRD2のトランジスタQ3Dは、ノードN1と第1電圧信号端子T1との間に接続し、ゲートが入力端子INに接続される。
例えば順方向走査時において、ダミー段SRD1のノードN1は、スタート信号(第1制御信号STn)に応じてトランジスタQ10Dにより放電され、続いて出力信号G1に応じてトランジスタQ3Dにより放電され(順方向走査時であるので第2電圧信号VrはLレベルである)、さらに出力信号G2に応じてトランジスタQ11Dにより放電される。よって、ダミー段SRD1はセット状態にならない。従って図10に示すように、順方向走査時のダミー段SRD1からダミー信号D1は出力されない。
なお順方向走査時のダミー段SRD2のノードN1は、出力信号Gn-1に応じてトランジスタQ11Dにより放電されるが、続いて出力信号Gnが入力されるときにはトランジスタQ3Dがオンして充電される(順方向走査時であるので第1電圧信号VnはHレベルである)。よって出力信号Gnの入力タイミングでセット状態になり、エンド信号としてのダミー信号D2を出力できる。
また逆方向走査時において、ダミー段SRD2のノードN1は、スタート信号(第2制御信号STr)に応じてトランジスタQ10Dにより放電され、続いて出力信号Gnに応じてトランジスタQ3Dにより放電され(逆方向走査時であるので第1電圧信号VnはLレベルである)、さらに出力信号Gn-1に応じてトランジスタQ11Dにより放電される。よって、ダミー段SRD2はセット状態にならない。従って図11に示すように、逆方向走査時のダミー段SRD2からダミー信号D2は出力されない。
また逆方向走査時のダミー段SRD1のノードN1は、出力信号G2に応じてトランジスタQ11Dにより放電されるが、続いて出力信号G1が入力されるときにはトランジスタQ3Dがオンして充電される(逆方向走査時であるので第2電圧信号VrはHレベルである)。よって出力信号G1の入力タイミングでセット状態になり、エンド信号としてのダミー信号D1を出力できる。
実施の形態1で述べたように、順方向走査時のダミー信号D1および逆方向走査時のダミー信号D2は、必ずしも単位シフトレジスタSR1,SRnの動作に必要ではないので、それらが出力されなくてもゲート線駆動段の動作に影響は無い。またトランジスタQ10Dの作用については、実施の形態2で説明したとおりである。
ここで、トランジスタQ11Dの作用について説明する。実施の形態1でも説明したように、例えば順方向走査時に、ダミー段SRD1がダミー信号D1を出力しない場合、ダミー段SRD1ではトランジスタQ5のしきい値電圧がシフトするが、トランジスタQ1のしきい値電圧はシフトしない。そのためダミー段SRD1からは、クロック信号/CLKの活性化タイミングで、誤信号としてのダミー信号D1が出力されやすくなる。そうなると、その後に逆方向走査に切り換えたとき、単位シフトレジスタSR1における出力信号G2に応じてのノードN1の充電が妨げられ、単位シフトレジスタSR1が誤動作する。
ダミー段SRD1のトランジスタQ11Dは、この逆方向走査時の単位シフトレジスタSR1の誤動作を防止する目的で設けられている。つまり、出力信号G2が出力されるタイミングで、ダミー段SRD1のノードN1のレベルが上昇するのを防ぎ、誤信号としてのダミー信号D1が出力されるのを防止しているのである。
同様に、ダミー段SRD2のトランジスタQ11Dは、順方向走査時の単位シフトレジスタSRnの誤動作を防止する目的で設けられている。つまり順方向走査時の出力信号Gn-1が出力されるタイミングで、ダミー段SRD2のノードN1のレベルが上昇するのを防ぎ、誤信号としてのダミー信号D2が出力されるのを防止している。
このように、本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2においては、トランジスタQ1のゲート(ノードN1)が、ほぼ常に低インピーダンスのLレベルになるので、確実にトランジスタQ1をオフに維持することができる。よって、実施の形態1のように、あえてトランジスタQ1のしきい値電圧シフトを起こさせずとも、誤信号としてのダミー信号D1,D2の発生を防止することができる。
但し、実施の形態1,2によりも、トランジスタQ11Dおよび第1および第2電圧信号Vn,Vrの配線領域の分だけ、ダミー段SRD1,SRD2の回路の占有面積が大きくなること留意すべきである。
<実施の形態4>
図12(a),(b)は本発明の実施の形態4に係るダミー段SRD1,SRD2の構成を示す回路図である。図12(a),(b)のダミー段SRD1,SRD2は、それぞれ図9(a),(b)に示した実施の形態3のダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、トランジスタQ10D,Q11Dを除いたものである。その分だけ、実施の形態3よりもダミー段SRD1,SRD2の回路の占有面積を小さくすることができる。
本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2では、実施の形態3と同様に、順方向走査時にはダミー段SRD1がセット状態にならないのでダミー信号D1が出力されず、逆方向走査時にはダミー段SRD2がセット状態にならないのでダミー信号D2が出力されない。
従ってダミー段SRD1,SRD2のトランジスタQ1のしきい値電圧シフトは生じない。しかし、本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2は、トランジスタQ10D,Q11Dを有していないため、トランジスタQ1にしきい値電圧シフトが生じなければ、トランジスタQ5のしきい値電圧シフトによるノードN1の放電能力の低下に起因して、誤信号としてのダミー信号D1,D2が発生しやすくなることが懸念される。
実施の形態1で説明したように、ゲート線駆動段の各段においては、それらが誤信号を発生しないように、トランジスタQ1,Q5のゲート幅(W(Q1),W(Q5))および容量素子C1の容量値(C1)が所定の関係になるように設定される。
そこで本実施の形態では、ダミー段SRD1,SRD2が、ゲート線駆動段よりも誤信号を発生し難くなるように、それらの値を設定する。即ち、ダミー段SRD1,SRD2においては、トランジスタQ1のドレイン・ゲート間のオーバラップ容量(トランジスタQ1のゲート幅に比例する)とトランジスタQ5の駆動能力(トランジスタQ5のゲート幅に比例する)との比を、ゲート線駆動段のそれに比べて十分大きく設定する。つまり下の式(3)の関係を満たすようにする。ここでも[・]DMは、ダミー段SRD1,SRD2での値を表し、[・]GDはゲート線駆動段での値を表している。
[W(Q5)/W(Q1)]DM>[W(Q5)/W(Q1)]GD …式(3)
式(3)の関係が満たされるように各パラメータを設定すれば、ダミー段SRD1,SRD2におけるトランジスタQ5の放電能力が比較的高くなる。よってダミー段SRD1,SRD2のトランジスタQ1にしきい値電圧シフトが生じない場合でも、そのノードN1のレベルが不要に上昇することが抑制される。その結果、誤信号としてのダミー信号D1,D2が発生することを防止することができる。
あるいは、ダミー段SRD1,SRD2において、トランジスタQ1のゲート幅と容量素子C1の容量値(C1)との比を、ゲート線駆動段に比べ充分大きくしてもよい。即ち、下の式(4)の関係を満たすようにする。これによってもダミー段SRD1,SRD2が、ゲート線駆動段よりも誤信号を発生し難くなる。
[C1/W(Q1)]DM>[C1/W(Q1)]GD …式(4)
式(4)の関係が満たされるように各パラメータを設定しても、ダミー段SRD1,SRD2のノードN1のレベル上昇を抑制することができ、上記と同様の効果が得られる。
<実施の形態5>
図13は、実施の形態5に係るゲート線駆動回路30の構成を示す図である。また図14〜図16は、当該ゲート線駆動回路30の具体的な回路構成を示す図である。図14はダミー段SRD1およびゲート線駆動段の最前段(単位シフトレジスタSR1)を示しており、図15はゲート線駆動段の中間段(単位シフトレジスタSRk)、図16はゲート線駆動段の最終段(単位シフトレジスタSRn)およびダミー段SRD2を示している。
図14〜図16から分かるように、本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段は、出力端子OUTを放電するトランジスタ(出力プルダウントランジスタ)を2つずつ(トランジスタQ2A,Q2B)有している。またノードN1を放電するトランジスタも2つずつ(トランジスタQ5A,Q5B)有している。
図13に示すフレーム信号発生器34は、それらトランジスタQ2A,Q2B,Q5A,Q5Bを切り替えて動作させるための第1および第2フレーム信号VFR,/VFRを生成するものである。ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段は、第1フレーム信号VFRが入力される第1フレーム信号端子TAおよび、第2フレーム信号/VFRが入力される第2フレーム信号端子TBを有している。
第1フレーム信号VFRと第2フレーム信号/VFRとは互いに相補な信号である。この第1および第2フレーム信号VFR,/VFRは、表示画像のフレーム間のブランキング期間にレベルが切り替わる(交番する)よう制御されることが望ましく、例えば、表示画像の1フレーム毎の周期でレベルが切り替わるよう制御される。当該周期は1フレーム毎でなくてもよく、その整数倍(例えば2フレーム毎、3フレーム毎など)であってもよい。ゲート線駆動回路30は、1フレーム期間ごとにゲート線GL1〜GLnを繰り返し活性化させるように動作するので、映像信号のフレーム周期がその動作周期となる。
図15を参照し、ゲート線駆動段の中間段である双方向単位シフトレジスタSRkの構成について説明する。当該単位シフトレジスタSRkの出力段は、出力端子OUTと第1クロック端子CK1との間に接続するトランジスタQ1と、共に出力端子OUTと第1電源端子S1との間に接続するトランジスタQ2A,Q2Bとにより構成されている。トランジスタQ1は、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号を出力端子OUTに供給するものである。トランジスタQ2A,Q2Bは、それぞれが第1電源端子S1の電位を出力端子OUTに供給することで、当該出力端子OUTを放電するものである。
ここで図15に示すように、トランジスタQ1のゲートが接続するノードをノードN1、トランジスタQ2Aのゲートが接続するノードをノードN2A、トランジスタQ2Bのゲートが接続するノードをノードN2Bと定義する。
トランジスタQ1のゲートとソースとの間すなわちノードN1と出力端子OUTとの間には容量素子C1が設けられている。ノードN1と第1電圧信号端子T1との間には、ゲートが第1入力端子IN1に接続するトランジスタQ3が接続しており、ノードN1と第1電圧信号端子T1との間には、ゲートが第2入力端子IN2に接続したトランジスタQ4が接続されている。また、ノードN1と第1電源端子S1との間には、ゲートがノードN2Aに接続したトランジスタQ5A、並びに、ゲートがノードN2Bに接続したトランジスタQ5Bが接続している。
トランジスタQ13Aは、第1フレーム信号端子TAとノードN2Aの間に接続し、トランジスタQ13Bは、第2フレーム信号端子TBとノードN2Bとの間に接続する。トランジスタQ13AのゲートはトランジスタQ13Bのドレイン(ノードN2B)に接続し、トランジスタQ13BのゲートはトランジスタQ13Aのドレイン(ノードN2A)に接続する。即ち、トランジスタQ13AおよびトランジスタQ13Bは、その片方の主電極(ここではドレイン)がたすき掛けに互いのゲートに接続されており、いわゆるフリップフロップ回路を構成している。
トランジスタQ12Aはダイオード接続しており、ノードN2Aと第1フレーム信号端子TAとの間に接続している。トランジスタQ6Aは、ノードN2Aと第1電源端子S1との間に接続し、ゲートがノードN1に接続している。これらトランジスタQ6A,Q12Aは、ノードN1を入力端、ノードN2Aを出力端とするレシオ型インバータを構成している。つまりトランジスタQ6AはトランジスタQ12Aよりもオン抵抗が充分低く設定されており、このインバータのLレベル出力の電位は、それらのオン抵抗の比で決まる値となる。但し当該インバータは、通常のインバータと異なり、その電源としては第1フレーム信号VFRが供給されている。
またトランジスタQ12Bはダイオード接続しており、ノードN2Bと第2フレーム信号端子TBとの間に接続している。トランジスタQ6Bは、ノードN2Bと第1電源端子S1との間に接続し、ゲートがノードN1に接続している。これらトランジスタQ6B,Q12Bは、ノードN1を入力端、ノードN2Bを出力端とするレシオ型の第2インバータを構成しているが、通常のインバータと異なり、その電源として第2フレーム信号/VFRが供給されている。
本実施の形態では、トランジスタQ6A,Q12Aより成るインバータを「第1インバータ」と称し、トランジスタQ6B,Q12Bより成るインバータを「第2インバータ」と称する。
第1インバータは、ノードN1を入力端とし、トランジスタQ2A,Q5Aのゲートが接続するノードN2Aを出力端としている。よってトランジスタQ2A,Q5Aは、ノードN1のレベルを第1インバータが反転させたレベルに基づいて制御されることになる。また第2インバータは、ノードN1を入力端とし、トランジスタQ2B,Q5Bのゲートが接続するノードN2Bを出力端としている。よってトランジスタQ2B,Q5Bは、ノードN1のレベルを第2インバータが反転させたレベルに基づいて制御されることになる。
次に、ゲート線駆動段の最前段および最後段である単位シフトレジスタSR1,SRnの構成について説明する。図14および図16から分かるように、単位シフトレジスタSR1,SRnは共に同じ回路構成を有しており、それは上で説明した中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、単位シフトレジスタSR1,SRnは、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続し、ゲートがリセット端子RSTに接続したトランジスタQ10をさらに備えるものである。
ダミー段SRD1,SRD2の構成について説明する。図14および図16から分かるように、ダミー段SRD1,SRD2は共に同じ回路構成を有しており、それらも中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、ダミー段SRD1,SRD2は、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、トランジスタQ3,Q4に代えて以下のトランジスタQ3D,Q4Dを備えるものである。
トランジスタQ3D,Q4Dは、共にノードN1と入力端子INとの間に接続している。そのうちトランジスタQ3Dのゲートは入力端子INに接続する(即ちトランジスタQ3Dは、入力端子IN側がアノード、ノードN1側がカソードとなるようにダイオード接続されている)。よってトランジスタQ3Dは、入力端子INに入力される信号に応じてノードN1を充電するように機能する。一方、トランジスタQ4のゲートはリセット端子RSTに接続される。よってトランジスタQ4Dは、入力端子INがLレベルのときにクロック信号CLKに応じてノードN1を放電するように機能する。
本実施の形態に係るゲート線駆動回路30の動作を説明する。ここでも簡単のため、クロック信号CLK,/CLK、第1および第2制御信号STn,STr、第1および第2電圧信号Vn,Vr,第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのHレベルおよびLレベルの電位はそれぞれ互いに等しいものとし、そのHレベルの電位は高電位側電源電位VDD、Lレベルの電位は低電位側電源電位VSSであるとする。また電位VSSは0Vとする。また第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのレベルは、1フレーム毎のブランキング期間に切り換わるものとする。さらに各単位シフトレジスタSRおよびダミー段SRD1,SRD2を構成するトランジスタのしきい値電圧は全て等しいと仮定し、その値をVthとする。
まず図15を参照し、ゲート線駆動段の中間段である第k段目の単位シフトレジスタSRkの順方向走査時の動作を説明する。順方向走査時には、電圧信号発生器33が生成する第1電圧信号VnはHレベル(VDD)であり、第2電圧信号VrはLレベル(VSS)である。また単位シフトレジスタSRkの第1クロック端子CK1には、図15の如くクロック信号CLKが入力され、第2クロック端子CK2にはクロック信号/CLKが入力されるものと仮定する(図13の奇数段に相当)。
ブランキング期間に、第1フレーム信号VFRがHレベル、第2フレーム信号/VFRがLレベルに切り換わったとする。すると単位シフトレジスタSRkでは、トランジスタQ12Aのドレインおよびゲート(第1フレーム信号端子TA)の電位がVSSからVDDへ変化し、当該トランジスタQ12Aがオンになる。即ち、トランジスタQ6A,Q12Aより成る第1インバータに電源が供給され、当該第1インバータが活性化される。このときトランジスタQ5BがオンしておりノードN1はLレベルなので、トランジスタQ6Aはオンせず、ノードN2Aのレベルが上昇する。
他方、トランジスタQ12Bのドレインおよびゲート(第2フレーム信号端子TB)の電位はVDDからVSSへ変化する。即ち、トランジスタQ6B,Q12Bより成る第2インバータには電源が供給されない。トランジスタQ12Bは第2フレーム信号端子TB側をアノード、ノードN2B側をカソードとするダイオードとして機能するため、ノードN2Bの電荷はトランジスタQ6を通しては放電されない。しかし上記のようにノードN2Aのレベルが上昇しており、且つトランジスタQ13Bのソース(第2フレーム信号端子TB)がLレベル(VSS)になっているので、トランジスタQ13BがオンしてノードN2BはLレベル(VSS)になる。応じてトランジスタQ13Aがオフとなり、ノードN2AはHレベル(VDD−Vth)となる。
このように第1フレーム信号VFRがHレベル、第2フレーム信号/VFRがLレベルである期間は、第2インバータが活性化せず、その出力端であるノードN2BはLレベルに固定される。よってその間のトランジスタQ2BおよびトランジスタQ5Bは、ゲートがバイアスされず休止状態になる。つまりその期間、この単位シフトレジスタSRkにおいて、トランジスタQ1,Q2A,Q3,Q4,Q5A,Q6A,Q12Aの組み合わせにより、特許文献2の図17に示した双方向単位シフトレジスタと等価な回路が構成され、それと同様の動作が可能である。
即ち、前段の出力信号Gk-1がHレベルになると、それが第1入力端子IN1に入力されてトランジスタQ3がオンする。このときトランジスタQ5Aもオンしているが、トランジスタQ3のオン抵抗はトランジスタQ5Aのオン抵抗に比べ十分低く設定されており、ノードN1はHレベル(VDD−Vth)となり、トランジスタQ1がオンになる。つまり単位シフトレジスタSRkはセット状態になる。
ノードN1がHレベルになると、トランジスタQ6A,Q12Aより成る第1インバータの動作により、ノードN2AがLレベルになる。応じて、トランジスタQ2A,Q5Aがオフになる。その後、前段の出力信号Gk-1がLレベルに戻るとトランジスタQ3はオフするが、ノードN1はフローティング状態になるのでノードN1のHレベルは維持される。
トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2A,Q2Bがオフであるので、次にクロック信号CLKがHレベルになると、そのHレベルが出力端子OUTに伝達され、出力信号GkがHレベルになる。このとき、容量素子C1およびトランジスタQ1のゲート・チャネル間容量を介した結合により、ノードN1のレベルが特定の電圧だけ昇圧される。従ってトランジスタQ1のソース・ゲート間電圧は高く保たれ、当該トランジスタQ1が低インピーダンスに維持される。
その後、クロック信号CLKがLレベルになり、さらにクロック信号/CLKがHレベルになるとき、次段のシフトレジスタの出力信号Gk+1がHレベルになる。それにより単位シフトレジスタSRkのトランジスタQ4がオンし、ノードN1がLレベルになる。つまり単位シフトレジスタSRkはリセット状態になる。応じてトランジスタQ6Aがオフし、ノードN2AがHレベル(VDD−Vth)に戻る。その後、次のブランキング期間で第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのレベルが反転するまでは、この状態が維持される。
そしてブランキング期間で、第1フレーム信号VFRがLレベル、第2フレーム信号/VFRがHレベルになると、それまでとは逆に、トランジスタQ6B,Q12Bより成る第2インバータが活性化されて、ノードN2BがHレベルになる。応じてトランジスタQ13Aがオンになり、且つ第1インバータは非活性状態にあるため、ノードN2AはLレベル(VSS)になる。
即ち、第1フレーム信号VFRがLレベル、第2フレーム信号/VFRがHレベルである期間では、トランジスタQ2A,Q5Aのゲートはバイアスされず、当該トランジスタQ2A,Q5Aが休止状態になる。また、第1インバータも電源が供給されないため動作しない。よって当該単位シフトレジスタSRkにおいて、トランジスタQ1,Q2B,Q3,Q4,Q5B,Q6B,Q12Bの組み合わせによって、特許文献2の図17に示した双方向単位シフトレジスタと等価な回路が構成され、それによって信号のシフト動作が行われる。
一方、ゲート線駆動回路30が逆方向走査を行う場合には、電圧信号発生器33は、第1電圧信号VnをLレベル(VSS)にし、第2電圧信号VrをHレベル(VDD)にする。つまり逆方向走査の場合には、順方向シフトのときとは反対に、単位シフトレジスタSRkのトランジスタQ3がノードN1を放電(プルダウン)するトランジスタとして機能し、トランジスタQ4がノードN1を充電(プルアップ)するトランジスタとして機能する。
従って逆方向走査時には、単位シフトレジスタSRkは、第2入力端子IN2に次段の出力信号Gk+1が入力されない間はリセット状態を維持する。リセット状態ではトランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2A,Q2Bの片方がオンであるため、出力端子OUT(出力信号Gk)は低インピーダンスのLレベル(VSS)に維持される。そして第2入力端子IN2に出力信号Gk+1が入力されると、単位シフトレジスタSRkはセット状態に切り替わる。セット状態ではトランジスタQ1がオン、トランジスタQ2A,Q2Bがオフであるため、クロック信号CLKがHレベルになる期間、出力端子OUTがHレベルになって出力信号Gkが出力される。そしてその後、第1入力端子IN1に前段の出力信号Gk-1が入力されると、元のリセット状態に戻る。
このように、図15の単位シフトレジスタSRkは、従来の双方向単位シフトレジスタ(特許文献2の図17)と同様の動作を行うことができる。そして、第1および第2フレーム信号VFR,/VFRが反転する毎に、トランジスタQ2A,Q5AのペアとトランジスタQ2B,Q5Bのペアとが交互に休止状態になるので、それらのゲートが継続的にバイアスされることが防止される。従って、非選択期間に出力端子OUTを放電(プルダウン)するトランジスタQ2A,Q2B、およびノードN1を放電するトランジスタQ5A,Q5Bのしきい値電圧のシフトを抑制することができる。その結果、当該単位シフトレジスタSRkから誤信号としての出力信号Gkが出力されることを防止することができる。
以上説明した中間段の単位シフトレジスタSRkの動作を踏まえ、順方向走査時における、最前段および最後段の単位シフトレジスタSR1,SRnおよびダミー段SRD1,SRD2の動作を説明する。本実施の形態のゲート線駆動回路30の動作は、図6と同じタイミング図により表される。またここでは、第1フレーム信号VFRはHレベル、第2フレーム信号/VFRがLレベルであるとする。
ダミー信号D1がLレベルのとき、単位シフトレジスタSR1のトランジスタQ10はオフであり、その間単位シフトレジスタSR1は、中間段の単位シフトレジスタSRkと同様に動作する。よって図6の如く、クロック信号/CLKの立ち上がりと共にスタート信号としての第1制御信号STnが単位シフトレジスタSR1の入力端子INに入力されると、次にクロック信号CLKがHレベルになるタイミングで単位シフトレジスタSR1は出力信号G1を出力する。出力信号G1は、単位シフトレジスタSR2の第1入力端子IN1に入力されると共に、ダミー段SRD1の入力端子INにも入力される。
ダミー段SRD1においては、出力信号G1が入力されると、トランジスタQ3Dがオンになる。トランジスタQ4のゲートには、リセット端子RSTを介してクロック信号CLKが入力されるが、ソースにそれと同相の出力信号G1が入力されるためこのときトランジスタQ4はオンしない。従って、ノードN1はトランジスタQ3DによってHレベル(VDD−Vth)に充電され、トランジスタQ1がオンする。つまりダミー段SRD1はセット状態になる。
クロック信号CLKおよび出力信号G1がLレベルになると、ダミー段SRD1の入力端子INはLレベルになる。しかしトランジスタQ3D,Q4Dはオフになり、またノードN1がHレベルであるので、第1インバータ(トランジスタQ6A,Q12A)の出力端であるノードN2AはLレベルになっており、トランジスタQ5Aもオフである。また第2インバータ(トランジスタQ6B,Q12B)は非活性状態であるので、その出力端であるノードN2BはLレベルになっており、トランジスタQ5Bもオフである。よってダミー段SRD1のノードN1はフローティング状態でHレベルに維持される。
またこのときダミー段SRD1のトランジスタQ1はオン、トランジスタQ2A,Q2Bはオフである。よって次にクロック信号/CLKがHレベルになると、ダミー段SRD1からダミー信号D1が出力される。ダミー信号D1は単位シフトレジスタSR1のリセット端子RSTに入力され、単位シフトレジスタSR1のトランジスタQ10がオンになる。その結果、単位シフトレジスタSR1のノードN1はLレベルになり、当該単位シフトレジスタSR1はリセット状態に戻る。その結果、次フレームにおける単位シフトレジスタSR1の選択期間まで、出力信号G1はLレベルに維持される。
ダミー信号D1を出力した後のダミー段SRD1においては、リセット端子RSTに入力されるクロック信号CLKの立ち上がり時に、トランジスタQ4DがオンになりノードN1をLレベルにする。ノードN1がLレベルになると、第1インバータの出力端であるノードN2AがHレベルになり、トランジスタQ5Aがオンになるので、ノードN1は低インピーダンスでLレベルに維持される。
また次のブランキング期間に第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのレベルが切り換わっても、第2インバータが活性化されてノードN2BをHレベルにするので、トランジスタQ5Bがオンになり、ノードN1をLレベルに維持する。よって次のフレーム期間に出力信号G1がHレベルになるまでの期間、ダミー信号D1は出力されない。
なお本実施の形態でも順方向シフト時には、ダミー信号D1が単位シフトレジスタSR1のリセット端子RSTに入力されるのと同じタイミングで、単位シフトレジスタSR1の第2入力端子IN2には、の出力信号G2が入力される。よって、単位シフトレジスタSR1のノードN1は、トランジスタQ4によっても放電される。従って、理論的には順方向走査時にダミー段SRD1がダミー信号D1を出力するまでもなく、単位シフトレジスタSR1をリセット状態になる。本実施の形態において、そのような動作が行われる理由は、実施の形態1で説明したとおりである。つまり、ダミー段SRD1のトランジスタQ1にあえてしきい値電圧シフトを生じさせ、それによって誤信号の発生を抑制するためである。
単位シフトレジスタSR1から出力信号G1が出力された後は、図6に示したように、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで、単位シフトレジスタSR2,SR3,…,SRnから、順番に出力信号G2,G3,…,Gnが出力される。
ダミー信号D2がLレベルのとき、単位シフトレジスタSRnのトランジスタQ10はオフであり、その間単位シフトレジスタSRnは、中間段の単位シフトレジスタSRkと同様に動作する。よって図6の如く、クロック信号CLKの立ち上がりと共に出力信号Gn-1が単位シフトレジスタSRnの入力端子INに入力されると、次にクロック信号/CLKがHレベルになるタイミングで、単位シフトレジスタSRnは出力信号Gnを出力する。出力信号Gnは、単位シフトレジスタSRn-1の第2入力端子IN2に入力されると共に、ダミー段SRD2の入力端子INにも入力される。
するとダミー段SRD2では、トランジスタQ3Dがオンになり、ノードN1が充電される。ダミー段SRD2のトランジスタQ4Dのゲートには、リセット端子RSTに供給されるクロック信号/CLKが入力されるが、トランジスタQ4Dのソースには当該クロック信号/CLKと同相の出力信号Gnが入力されるので、このときトランジスタQ4Dはオンしない。従って、ダミー段SRD2のノードN1はトランジスタQ3DによってHレベル(VDD−Vth)に充電される。即ちダミー段SRD2はセット状態になり、そのトランジスタQ1がオンになる。
そしてクロック信号/CLKおよび出力信号GnがLレベルになると、ダミー段SRD2の入力端子INはLレベルになる。しかしトランジスタQ3D,Q4Dはオフになり、またノードN1がHレベルであるので、第1インバータ(トランジスタQ6A,Q12A)の出力端であるノードN2AはLレベルになっており、トランジスタQ5Aもオフである。また第2インバータ(トランジスタQ6B,Q12B)は非活性状態であるので、その出力端であるノードN2BはLレベルになっており、トランジスタQ5Bもオフである。よってダミー段SRD2のノードN1はフローティング状態でHレベルに維持される。
このときダミー段SRD2のトランジスタQ1がオン、トランジスタQ2A,Q2Bがオフである。よって次にクロック信号CLKがHレベルになると、ダミー段SRD2からダミー信号D2が出力される。ダミー信号D2は単位シフトレジスタSRnのリセット端子RSTに入力され、単位シフトレジスタSRnのトランジスタQ10がオンになる。その結果、単位シフトレジスタSRnのノードN1はLレベルになり、当該単位シフトレジスタSRnはリセット状態に戻る。
ダミー信号D2を出力した後のダミー段SRD2においては、リセット端子RSTに入力されるクロック信号CLKの立ち上がり時に、トランジスタQ4DがオンになりノードN1をLレベルにする。ノードN1がLレベルになると、第1インバータの出力端であるノードN2AがHレベルになり、トランジスタQ5Aがオンになるので、ノードN1はLレベルに維持される。また次のブランキング期間に第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのレベルが切り換わっても、第2インバータが活性化してノードN2BをHレベルにするので、トランジスタQ5Bがオンになり、ノードN1はLレベルに維持される。よって次のフレーム期間に出力信号GnがHレベルになるまでの期間、ダミー信号D2は出力されない。
また以上では主に、第1フレーム信号VFRがHレベル、第2フレーム信号/VFRがLレベルの場合について説明したが、それらのレベルが切り換わっても、動作に寄与するトランジスタが入れ代わるだけであり、基本的に上記と同じ動作が行われる。
なお、ゲート線駆動回路30が逆方向走査を行う場合には、第1電圧信号VnがLレベル(VSS)になり、第2電圧信号VrがHレベル(VDD)になる。また第2制御パルスSTrがスタート信号として、ゲート先駆動段の最後段である単位シフトレジスタSRnの第2入力端子IN2に入力される。これにより、ゲート先駆動段における信号のシフトが逆方向になるが、ダミー段SRD1,SRD2の動作は、順方向走査時と同じである。
即ち、逆方向走査時においても、ダミー段SRD1は、出力信号G1が出力された次のタイミングでダミー信号D1を出力し、ダミー段SRD2は、出力信号Gnが出力された次のタイミングでダミー信号D2を出力する。よって、ダミー信号D1は逆方向走査の最終段となる単位シフトレジスタSR1をリセット状態にするエンド信号として機能する。
本実施の形態に係るゲート線駆動回路30では、ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段において、トランジスタQ2A,Q5AとトランジスタA2B、Q5Bとの切り換え周期(フレーム期間に相当)が、実施の形態1におけるトランジスタQ2,Q5とトランジスタQ7,Q8との切り換え周期(クロック信号CLK,/CLKの周期に相当)よりも数十倍長い。そのため実施の形態1よりも消費電力を低減することができる。ただし、フレーム周期で交番する、互いに相補な第1および第2フレーム信号VFR,/VFRを生成するためのフレーム信号生成器34をゲート線駆動回路30に設ける必要がある。
なお本実施の形態では、クロック信号CLK,/CLK、第1および第2制御信号STn,STr、第1および第2電圧信号Vn,Vr並びに第1および第2フレーム信号VFR,/VFRのHレベルおよびLレベルの電位はそれぞれ互いに等しいものと仮定したが、必ずしもそうである必要はなく、ゲート線駆動回路30の各トランジスタを充分駆動できる範囲の値であればよい。
また本実施の形態では、フリップフロップ回路を構成しているトランジスタQ13AおよびトランジスタQ13Bにおいて、一方のゲートが他方のドレインに接続された例を示したが、一方のゲートが他方のソースに接続されるようにしてもよい。即ち、図17に示すように、トランジスタQ13AのゲートをトランジスタQ13Bのソース(第2フレーム信号端子TB)に接続させ、トランジスタQ13BのゲートはトランジスタQ13Aのソース(第1フレーム信号端子TA)に接続させてもよい。このように構成しても、上記と同様の動作を行うことができる。
上記の実施の形態2〜4は、本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2に対しても適用可能である。図18(a),(b)は実施の形態2を適用した例である。この場合、図14に示したダミー段SRD1および図16に示したダミー段SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ10Dがさらに設けられる。
トランジスタQ10Dのゲートは、リセット端子RST(第1リセット端子)とは別に設けられたリセット端子RST1に接続(第2リセット端子)される。ダミー段SRD1の第2リセット端子RST1には第1制御信号STnが入力され、ダミー段SRD2の第2リセット端子RST1には第2制御信号STrが入力される。この構成によっても、実施の形態2と同様の効果が得られる。
図19(a),(b)は実施の形態3を適用した例である。この場合、ダミー段SRD1,SRD2は、図18(a),(b)に示したダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ11Dがさらに設けられる。トランジスタQ11Dのゲートは、第1リセット端子RSTおよび第2リセット端子RST1とは別に設けられた第3リセット端子RST2に接続される。ダミー段SRD1の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSR2の出力端子OUTに接続され、ダミー段SRD2の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSRn-1の出力端子OUTに接続される。
またダミー段SRD1のトランジスタQ3Dのドレインは、第2電圧信号Vrが供給される第2電圧信号端子T2に接続され、ダミー段SRD2のトランジスタQ3Dのドレインは、第1電圧信号Vnが供給される第1電圧信号端子T1に接続される。この構成によっても、実施の形態3と同様の効果が得られる。
図20(a),(b)は実施の形態4を適用した例である。この場合、ダミー段SRD1,SRD2は、図19(a),(b)に示したダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、トランジスタQ10D,Q11Dを除いたものとなる。
この場合にも、上記の式(3)又は式(4)の条件を満たすようにすることが望ましい。但し、本実施の形態では、実施の形態1のトランジスタQ5の代わりに、トランジスタQ5A,Q5Bが片方ずつ動作することになるため、式(3)におけるW(Q5)の値は、トランジスタQ5A,Q5Bのゲート幅のうちの小さい方とする(通常はトランジスタQ5A,Q5Bのゲート幅は同じにする)。
<実施の形態6>
実施の形態5では、ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段において、トランジスタQ2A,Q5AとトランジスタQ2B,Q5Bとの交互の駆動を、2つのインバータを用いて行っていたが、本実施の形態では同様の動作を1つのインバータを用いて行う例を示す。
図21〜図23は、当該ゲート線駆動回路30の具体的な回路構成を示す図である。図21はダミー段SRD1およびゲート線駆動段の最前段(単位シフトレジスタSR1)を示しており、図22はゲート線駆動段の中間段(単位シフトレジスタSRk)、図23はゲート線駆動段の最終段(単位シフトレジスタSRn)およびダミー段SRD2を示している。なお、本実施の形態でも、ゲート線駆動回路30の全体的な構成(ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段間の接続関係)は、図13と同様である。
図22を参照し、ゲート線駆動回路30の中間段である双方向単位シフトレジスタSRkの構成について説明する。本実施の形態の単位シフトレジスタSRkにおいては、トランジスタQ2A,Q2Bを駆動するプルダウン駆動回路は、トランジスタQ6,Q12から成るインバータと、当該インバータの出力端(「ノードN4」と定義する)とノードN2Aとの間に接続するトランジスタQ14Aと、当該ノードN4とノードN2Bとの間に接続するトランジスタQ14Bとにより構成される。トランジスタQ14Aのゲートは、第1フレーム信号VFRが入力される第1フレーム信号端子TAに接続し、トランジスタQ14Bのゲートは第2フレーム信号/VFRが入力される第2フレーム信号端子TBに接続する。また上記インバータにおいては、トランジスタQ12は、ノードN4と高電位側電源電位VDD1が供給される第2電源端子S2との間に接続しており、第2電源端子S2側がアノード、ノードN4側がカソードになるようダイオード接続される。トランジスタQ6はノードN4と第1電源端子S1との間に接続され、そのゲートは当該インバータの入力端であるノードN1に接続される。なお電位VDD1は、上記の電位VDD(各信号のHレベル)と同じであってもよい。
この構成によれば、第1フレーム信号VFRがHレベル、第2フレーム信号/VFRがLレベルの期間は、トランジスタQ14Aがオン、トランジスタQ14Bがオフになるので、インバータの出力端すなわちノードN4はノードN2Aに電気的に接続される。つまりその間は、トランジスタQ2A,Q5Aが駆動され、トランジスタQ2B,Q5Bは休止状態になる。逆に、第1フレーム信号VFRがLレベル、第2フレーム信号/VFRがHレベルの期間は、トランジスタQ14Aがオフ、トランジスタQ14Bがオンになるので、ノードN4はノードN2Bに電気的に接続される。つまりその間は、トランジスタQ2B,Q5Bが駆動され、トランジスタQ2A,Q5Aは休止状態になる。
このように、トランジスタQ14A,Q14Bは、第1および第2フレーム信号VFR,/VFRに基づいて、トランジスタQ6,Q12より成るインバータの出力端(ノードN4)を、ノードN2AおよびノードN2Bへと交互に接続させる切替回路として機能する。
次に、ゲート線駆動段の最前段および最後段である単位シフトレジスタSR1,SRnの構成について説明する。図21および図23から分かるように、単位シフトレジスタSR1,SRnは共に同じ回路構成を有しており、それは上で説明した中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、単位シフトレジスタSR1,SRnは、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続し、ゲートがリセット端子RSTに接続したトランジスタQ10をさらに備えるものである。
ダミー段SRD1,SRD2の構成について説明する。図21および図23から分かるように、ダミー段SRD1,SRD2は共に同じ回路構成を有しており、それらも中間段の単位シフトレジスタSRkに類似している。即ち、ダミー段SRD1,SRD2は、中間段の単位シフトレジスタSRkの回路に対し、トランジスタQ3,Q4に代えて以下のトランジスタQ3D,Q4Dを備えるものである。
トランジスタQ3D,Q4Dは、共にノードN1と入力端子INとの間に接続している。そのうちトランジスタQ3Dのゲートは入力端子INに接続する(即ちトランジスタQ3Dは、入力端子IN側がアノード、ノードN1側がカソードとなるようにダイオード接続されている)。よってトランジスタQ3Dは、入力端子INに入力される信号に応じてノードN1を充電するように機能する。一方、トランジスタQ4のゲートはリセット端子RSTに接続される。よってトランジスタQ4Dは、入力端子INがLレベルのときにクロック信号CLKに応じてノードN1を放電するように機能する。
実施の形態5では、ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段において、トランジスタQ2A,Q5AとトランジスタQ2B,Q5Bとの交互の駆動を、トランジスタQ2A,Q5Aを駆動する第1インバータと、トランジスタQ2B,Q5Bを駆動する第2インバータとを交互に動作させることで行っていた。それに対し本実施の形態では、単一のインバータ(トランジスタQ6,Q12)の出力端の接続先を、トランジスタQ2Aのゲート(ノードN1)と、トランジスタQ2Bのゲート(ノードN2)とに交互に切り替えることによって行っている。その点を除けば、本実施の形態のゲート線駆動回路30の動作(ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各段の動作)は実施の形態5と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
本実施の形態においても、第1および第2フレーム信号VFR,/VFRが反転する毎に、トランジスタQ2A,Q5AのペアとトランジスタQ2B,Q5Bのペアとが交互に休止状態になるので、それらのゲートが直流的にバイアスされることが防止される。従って、実施の形態5と同様にトランジスタQ2A,Q2B,Q5A,Q5Bのしきい値電圧シフトを防止でき、誤信号の発生を防止することができる。
また本実施の形態では、トランジスタQ2A,Q2Bを1つのインバータを用いて駆動しているため、実施の形態5よりも消費電力を小さくできるという利点もある。さらに、実施の形態5と比較してゲートがノードN1に接続したトランジスタが少なく、ノードN1に接続されるトランジスタのゲート容量が小さくなる。よって、ノードN1の寄生容量が低減され、第1クロック端子CK1に入力されるクロック信号によるノードN1の昇圧効果が高くなり、トランジスタQ1の駆動能力が向上するという利点もある。また使用されるトランジスタが実施の形態5より少ないため、回路の占有面積が小さくなるという利点もある。
なお図21〜図23では、フリップフロップ回路を構成しているトランジスタQ13AおよびトランジスタQ13Bにおいて、一方のゲートが他方のドレインに接続された例を示したが、実施の形態5で示した図17と同様に、一方のゲートが他方のソースに接続されるようにしてもよい。
また実施の形態2〜4は、本実施の形態のダミー段SRD1,SRD2に対しても適用可能である。図24(a),(b)は実施の形態2を適用した例である。この場合、図21に示したダミー段SRD1および図23に示したダミー段SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ10Dがさらに設けられる。
トランジスタQ10Dのゲートは、リセット端子RST(第1リセット端子)とは別に設けられたリセット端子RST1に接続(第2リセット端子)される。ダミー段SRD1の第2リセット端子RST1には第1制御信号STnが入力され、ダミー段SRD2の第2リセット端子RST1には第2制御信号STrが入力される。この構成によっても、実施の形態2と同様の効果が得られる。
図25(a),(b)は実施の形態3を適用した例である。この場合、ダミー段SRD1,SRD2は、図24(a),(b)に示したダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続したトランジスタQ11Dがさらに設けられる。トランジスタQ11Dのゲートは、第1リセット端子RSTおよび第2リセット端子RST1とは別に設けられた第3リセット端子RST2に接続される。ダミー段SRD1の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSR2の出力端子OUTに接続され、ダミー段SRD2の第3リセット端子RST2は、単位シフトレジスタSRn-1の出力端子OUTに接続される。
またダミー段SRD1のトランジスタQ3Dのドレインは、第2電圧信号Vrが供給される第2電圧信号端子T2に接続され、ダミー段SRD2のトランジスタQ3Dのドレインは、第1電圧信号Vnが供給される第1電圧信号端子T1に接続される。この構成によっても、実施の形態3と同様の効果が得られる。
図26(a),(b)は実施の形態4を適用した例である。この場合、ダミー段SRD1,SRD2は、図25(a),(b)に示したダミー段SRD1,SRD2の回路に対し、トランジスタQ10D,Q11Dを除いたものとなる。
この場合にも、上記の式(3)又は式(4)の条件を満たすようにすることが望ましい。但し、本実施の形態では、実施の形態1のトランジスタQ5の代わりに、トランジスタQ5A,Q5Bが片方ずつ動作することになるため、式(3)におけるW(Q5)の値は、トランジスタQ5A,Q5Bのゲート幅のうちの小さい方とする(通常はトランジスタQ5A,Q5Bのゲート幅は同じにする)。
<実施の形態7>
本実施の形態では、ダミー段SRD1,SRD2の変形例を示す。以下ではトランジスタQ3Dのドレインの接続先の変形例を示すが、実施の形態3,4では、ダミー段SRD1のトランジスタQ3Dのドレインは第2電圧信号端子T2に、ダミー段SRD2のトランジスタQ3Dのドレインは第1電圧信号端子T1に、それぞれ接続される必要があるため、以下の変形例は適用されない。
実施の形態3,4を除いて、トランジスタQ3Dは、専らノードN1の充電するために用いられるので、トランジスタQ3Dのドレインは、図27(a)の如く高電位側電源電位VDD2が供給される第3電源端子S3に接続してもよい。電位VDD2は、上記の電位VDD(各信号のHレベル)と同じであってもよいし、実施の形態6に適用する場合は電位VDD1(インバータの電源電位)と同じであってもよい。
また図27(b)のように、トランジスタQ3Dのドレインと第1電圧信号端子T1との間にダイオード接続したトランジスタQ15nを接続させると共に、当該トランジスタQ3Dのドレインと第2電圧信号端子T2との間にダイオード接続したトランジスタQ15rを接続させてもよい。第1および第2電圧信号Vn,Vrは互いに相補関係にあるので、トランジスタQ3Dのドレインには、常に第1および第2電圧信号Vn,Vrの片方によりHレベルの電位が供給され、図27(a)のように一定の電位を供給する場合とほぼ等価になる。
また実施の形態4,5においては、図27(c)のように、トランジスタQ3Dのドレインと第1フレーム信号端子TAとの間にダイオード接続したトランジスタQ15Aを接続させると共に、当該トランジスタQ3Dのドレインと第2フレーム信号端子TBとの間にダイオード接続したトランジスタQ15Bを接続させてもよい。第1および第2フレーム信号VFR,/VFRは互いに相補関係にあるので、トランジスタQ3Dのドレインには、常に第1および第2フレーム信号VFR,/VFRの片方によりHレベルの電位が供給され、図27(a)のように一定の電位を供給する場合とほぼ等価になる。
本実施の形態によれば、ダミー段SRD1,SRD2およびゲート線駆動段の各出力端子OUTにかかる負荷容量を軽減させることができる。また、ゲート線駆動段の最前段および最後段(単位シフトレジスタSR1,SRn)と中間段(単位シフトレジスタSR2〜SRn-1)とで、出力端子OUTにかかる負荷容量を均一化することができる。