JP2014010209A - シフトレジスター回路、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

シフトレジスター回路、電気光学装置、及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】誤動作が発生しにくいシフトレジスター回路を提供する事。
【解決手段】シフトレジスター回路SRは、奇数段の第一種類のDラッチDL1と偶数段の第二種類のDラッチDL2とを備える。Dラッチは、少なくともパスゲートPGと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーMCとを含む。第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGと第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCとは第一導電型トランジスターからなり、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCと第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGとは第二導電型トランジスターからなる。こうする事で、シフトレジスター回路SRは単相クロックで駆動される。その結果、相補性クロックに起因するシフトレジスター回路SRの誤動作を防ぐ事ができ、安定した回路動作が実現する。
【選択図】図1

Description

本発明は、シフトレジスター回路、電気光学装置、及び電子機器に関する。
プロジェクターは、透過型電気光学装置や反射型電気光学装置に光を照射し、これらの電気光学装置により変調された透過光や反射光をスクリーン上に投射する電子機器である。これは光源から発せられた光を電気光学装置に集光して入射させ、電気信号に応じて変調された透過光又は反射光を、投射レンズを通じて、スクリーンに拡大投射する様に構成される物で、大画面を表示するとの長所を有している。この様な電子機器に使用される電気光学装置としては液晶装置が知られており、これは液晶の誘電異方性と液晶層における光の旋光性とを利用して画像を形成している。
液晶装置の一例は特許文献1に記載されている。特許文献1の図1に記載されている回路ブロック図では、画像表示領域に走査線と信号線とが配置されている。これらの交点に画素が行列状に配置され、各画素に信号を供給する走査線駆動回路とデータ線駆動回路とが画像表示領域の周辺に形成されている。走査線駆動回路にはクロック信号で制御されるシフトレジスター回路が含まれており、複数の走査線から特定の走査線を選択している。クロック信号はクロック信号生成回路にて生成される。シフトレジスター回路の一例は特許文献2に記載されている。特許文献2の図2に記載されている回路構成図では、互いに相補的なクロック信号CLXと反転クロック信号CLXINVとがシフトレジスター回路に提供されて、走査線を選択している。
更に、液晶装置には、その表示方法に応じて、走査線が一本ずつ選択される場合と、特許文献3に記載されている様に、二本ずつ選択される場合とがある。
特開2005−166139号公報 特開平11−282426号公報 特開2012−49645号公報
しかしながら、特許文献1に記載の液晶装置に特許文献2に記載されている様なクロック信号を提供し、更に特許文献3に記載されている走査線を二本ずつ選択する表示方法を採用すると、画像表示領域を横側に二分する縦帯が発生する事があった。換言すると、従来の電気光学装置では、場合によって、高品位な画像表示を行いがたいという課題があった。
又、特許文献1や特許文献2に記載のシフトレジスター回路では、クロック信号生成回路が必要な為に、システム全体の回路規模が大きくなるとの課題があった。更に、特許文献2に記載のシフトレジスター回路では、クロック信号CLXと反転クロック信号CLXINVとの位相差により、シフトレジスター回路が誤動作し易いという課題があった。
本発明は、前述の課題の少なくとも一部を解決する為になされたものであり、以下の形態又は適用例として実現する事が可能である。
本適用例に係わるシフトレジスター回路は、p個(pは2以上の整数)のDラッチと、クロック線と、を有し、p個のDラッチの各々はローカル入力部とローカル出力部とを備え、i段目(iは1以上p−1以下の整数)のDラッチのローカル出力部とi+1段目のDラッチのローカル入力部とが電気的に接続され、p個のDラッチの各々は、少なくともパスゲートと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーとを含み、ローカル入力部とローカル出力部との間にパスゲートと2k個のインバーターとが直列に電気的に接続され、パスゲートとローカル出力部との間にメモリコントロラーが2k個のインバーターと並列に電気的に接続され、パスゲートの制御電極とメモリコントロラーの制御電極とはクロック線に電気的に接続され、p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチであり、p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチであり、第一種類のDラッチのパスゲートは第一導電型トランジスターからなり、第一種類のDラッチのメモリコントロラーは第二導電型トランジスターからなり、第二種類のDラッチのパスゲートは第二導電型トランジスターからなり、第二種類のDラッチのメモリコントロラーは第一導電型トランジスターからなる事を特徴とする。
この構成によれば、シフトレジスター回路を一つのクロック信号(単相クロックと称する)で駆動させる事ができる。即ち、互いに相補的で位相が揃った二種類のクロック信号を準備する必要がなく、従ってクロック信号生成回路も必要なく、システム全体の回路規模を小さくする事ができる。更に、クロック信号が二種類だと、二種類のクロック信号の位相差に起因して、シフトレジスター回路は誤動作する事があるが、この構成によれば、単相クロックである為に、こうしたシフトレジスター回路の誤動作は生じ得ず、安定した回路動作を実現させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、パスゲートのソースドレイン領域の一方がローカル入力部であり、パスゲートのソースドレイン領域の他方とメモリコントロラーのソースドレイン領域の一方とが電気的に接続され、メモリコントロラーのソースドレイン領域の他方がローカル出力部であり、パスゲートの制御電極がゲート電極であり、メモリコントロラーの制御電極がゲート電極である事が好ましい。
この構成によれば、パスゲートとメモリコントロラーとはクロック信号で制御される事ができる。従って、パスゲートがデータを通過させている際に、メモリコントロラーは、2k個のインバーターをバッファー回路として機能させ、パスゲートがデータを遮断している際に、メモリコントロラーは、2k個のインバーターを記憶回路として機能させる事できるので、Dラッチを正しく機能させ、シフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、インバーターはインバーター入力電極とインバーター出力電極とを備え、n番目(nは1以上2k−1以下の整数)のインバーターのインバーター出力電極とn+1番目のインバーターのインバーター入力電極とが電気的に接続され、1番目のインバーターのインバーター入力電極とパスゲートのソースドレイン領域の他方とメモリコントロラーのソースドレイン領域の一方とが電気的に接続され、2k番目のインバーターのインバーター出力電極とメモリコントロラーのソースドレイン領域の他方とが電気的に接続されている事が好ましい。
この構成によれば、ローカル入力部とローカル出力部とがパスゲートと2k個のインバーターとで電気的に接続されると共に、1番目のインバーターのインバーター入力電極と2k番目のインバーターのインバーター出力電極との間にメモリコントロラーが電気的に接続されるので、2k個のインバーターをクロック信号に応じて、バッファー回路又は記憶回路として使い分ける事ができる。従って、Dラッチを正しく機能させ、シフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、第一導電型トランジスターはN型トランジスターであり、第二導電型トランジスターはP型トランジスターである事が好ましい。
N型トランジスターはP型トランジスターよりもコンダクタンスが大きい。パスゲートとメモリコントロラーとを比較すると、パスゲートはオン状態でデータを通過させるのに対し、メモリコントロラーはオン状態でデータを保持するだけなので、パスゲートの方が高いコンダクタンスが求められる。この構成によれば、奇数段に位置する第一種類のDラッチのパスゲートをN型トランジスターで構成するので、シフトレジスター回路に於けるDラッチが奇数個の場合、パスゲートをなすN型トランジスターの数を、パスゲートをなすP型トランジスターの数よりも多くする事ができる。加えて第1段のDラッチのローカル入力部がシフトレジスター回路の入力部となるが、シフトレジスター回路の入力部に入力されるデータは弱い場合もあり得る。これは、外部の半導体装置から供給されるデータがフレキシブルプリントサーキットや電気光学装置の配線等を経由してシフトレジスター回路の入力部に入力される為に、データの信号振幅が小さくなる場合も有るからである。この場合でも、データを直接受ける第1段のDラッチのパスゲートがN型トランジスターであるので、弱いデータでも正しく転送する事ができる。
本適用例に係わるシフトレジスター回路は、p個(pは2以上の整数)のDラッチを有し、p個のDラッチの各々はローカル入力部とローカル出力部とを備え、i段目(iは1以上p−1以下の整数)のDラッチのローカル出力部とi+1段目のDラッチのローカル入力部とが電気的に接続され、p個のDラッチの各々は、少なくともパスゲートと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーとを含み、パスゲートとメモリコントロラーとにはクロック信号が供給され、パスゲートは、クロック信号に応じて、ローカル入力部に入力されたデータを通過又は遮断し、メモリコントロラーは、クロック信号に応じて、2k個のインバーターをバッファー回路又は記憶回路として機能させ、p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチであり、p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチであり、第一種類のDラッチのパスゲートと第二種類のDラッチのパスゲートとは互いに相補的な動作をし、第一種類のDラッチのメモリコントロラーと第二種類のDラッチのメモリコントロラーとは互いに相補的な動作をする事を特徴とする。
この構成によれば、シフトレジスター回路を単相クロックで駆動させる事ができる。即ち、第一種類のDラッチのパスゲートがデータを通過させている際には、第二種類のDラッチのパスゲートはデータを遮断しており、第一種類のDラッチのメモリコントロラーが2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている際には、第二種類のDラッチのメモリコントロラーは2k個のインバーターを記憶回路として機能させている。同様に、第一種類のDラッチのパスゲートがデータを遮断している際には、第二種類のDラッチのパスゲートはデータを通過させており、第一種類のDラッチのメモリコントロラーが2k個のインバーターを記憶回路として機能させている際には、第二種類のDラッチのメモリコントロラーは2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている。従って、単相クロックでもシフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。単相クロックで動作するので、クロック信号生成回路も必要なく、システム全体の回路規模を小さくする事ができる。更に、クロック信号が二種類だと、二種類のクロック信号の位相差に起因して、シフトレジスター回路は誤動作する事があるが、この構成によれば、単相クロックである為に、こうしたシフトレジスター回路の誤動作は生じ得ず、安定した回路動作を実現させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、パスゲートがデータを通過させている際に、メモリコントロラーは、2k個のインバーターをバッファー回路として機能させており、パスゲートがデータを遮断している際に、メモリコントロラーは、2k個のインバーターを記憶回路として機能させている事が好ましい。
この構成によれば、クロック信号がアクティブの際に、パスゲートと、バッファー回路として機能する2k個のインバーターと、はローカル入力部に入力されたデータをローカル出力部に転送する事ができる。その一方、クロック信号が非アクティブの際には、パスゲートは新たなデータが入ってくる事を遮り、記憶回路として機能する2k個のインバーターは、クロック信号が非アクティブとなる前にローカル入力部に入力されたデータを保持する事ができる。即ち、Dラッチを正しく機能させ、シフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、第一種類のDラッチのパスゲートが第一種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを通過させている際に、第二種類のDラッチのパスゲートは第二種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを遮断しており、第一種類のDラッチのパスゲートが第一種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを遮断している際に、第二種類のDラッチのパスゲートは第二種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを通過させている事が好ましい。
この構成によれば、第一種類のDラッチと第二種類のDラッチとを互いに相補的にする事ができる。従って、単相クロックでシフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、第一種類のDラッチのメモリコントロラーが第一種類のDラッチの2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている際に、第二種類のDラッチのメモリコントロラーは第二種類のDラッチの2k個のインバーターを記憶回路として機能させており、第一種類のDラッチのメモリコントロラーが第一種類のDラッチの2k個のインバーターを記憶回路として機能させている際に、第二種類のDラッチのメモリコントロラーは第二種類のDラッチの2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている事が好ましい。
この構成によれば、第一種類のDラッチと第二種類のDラッチとを互いに相補的にする事ができる。従って、単相クロックでシフトレジスター回路を正しく動作させる事ができる。
上記適用例に係わるシフトレジスター回路は、第一種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力は、第二種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力よりも高い事が好ましい。
この構成によれば、奇数段に位置する第一種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力が偶数段に位置する第二種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力よりも高いので、シフトレジスター回路に於けるDラッチが奇数個の場合、パスゲートのデータ通過能力の高いDラッチの数を多くする事ができる。加えて第1段のDラッチのローカル入力部がシフトレジスター回路の入力部となるが、シフトレジスター回路の入力部に入力されるデータは弱い場合もあり得る。これは、外部の半導体装置から供給されるデータがフレキシブルプリントサーキットや電気光学装置の配線等を経由してシフトレジスター回路の入力部に入力される為に、データの信号振幅が小さくなる場合も有るからである。この場合でも、データを直接受ける第1段のDラッチのパスゲートのデータ通過能力が高いので、弱いデータでも正しく転送する事ができる。
上記適用例のいずれか一項に記載のシフトレジスター回路を備えた事を特徴とする電気光学装置。
この構成によれば、システム全体の回路規模が小さい電気光学装置を実現する事ができる。更に、シフトレジスター回路の誤動作に基づく表示不良を削減した電気光学装置を実現する事ができる。加えて、クロック信号生成回路が不要になるので、特許文献3に記載されている様な走査線を二本ずつ選択する表示方法を採用しても、画像表示領域を横側に二分する縦帯の発生を抑制する事ができる。換言すると、高品位な画像表示を行う電気光学装置を実現できる。
上記適用例に記載の電気光学装置を備えた事を特徴とする電子機器。
この構成によれば、システム全体の回路規模が小さい電子機器を実現する事ができる。更に、シフトレジスター回路の誤動作に基づく表示不良を削減した電子機器を実現する事ができる。加えて、クロック信号生成回路が不要になるので、特許文献3に記載されている様な走査線を二本ずつ選択する表示方法を採用しても、画像表示領域を横側に二分する縦帯の発生を抑制する事ができる。換言すると、高品位な画像表示を行う電子機器を実現できる。
実施形態1に係わるシフトレジスター回路を説明した図。 第一期間に於けるシフトレジスター回路の状態を説明した図。 第二期間に於けるシフトレジスター回路の状態を説明した図。 第三期間に於けるシフトレジスター回路の状態を説明した図。 第四期間に於けるシフトレジスター回路の状態を説明した図。 実施形態1に係わるシフトレジスター回路のタイミングチャート。 実施形態1に係わるシフトレジスター回路のレイアウトの一例を説明した図。 実施形態1に係わるシフトレジスター回路のレイアウトの一例を説明した図。 実施形態1に係わる液晶装置の回路ブロック構成を示す模式平面図。 クロック信号CLKの電位変化を説明した図。 液晶装置の模式断面図。 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 電子機器としての三板式プロジェクターの構成を示す平面図。 比較例に係わるシフトレジスター回路を説明した図。 比較例に係わる液晶装置の回路ブロック構成を示す模式平面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
(実施形態1)
<シフトレジスター回路構成>
図1は、実施形態1に係わるシフトレジスター回路を説明しており、(a)は回路構成図で、(b)はそのタイミングチャートである。先ず、実施形態1に係わるシフトレジスター回路を、図1を参照して説明する。
本実施形態に係わるシフトレジスター回路SRは、直列に配置されたp個(pは2以上の整数)のDラッチと、クロック線CLK−Lと、を有している。Dラッチとは、記憶素子をクロック信号CLKにて制御可能にした回路素子であり、各Dラッチはローカル入力部L−inとローカル出力部L−outとを備える。Dラッチは、具体的には、供給されるクロック信号CLKがアクティブ(CLK=1)の期間には、ローカル入力部L−inのデータをそのままローカル出力部L−outに出力し、クロック信号CLKが非アクティブ(CLK=0)の期間には、クロック信号CLKが非アクティブになる直前のローカル入力部L−inのデータを保持してローカル出力部L−outに出力する回路素子である。
シフトレジスター回路SRを構成するp個のDラッチは直列に電気的に接続されており、p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチDL1であり、p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチDL2である。図1(a)では、第1段のDラッチ1stSTGと第3段のDラッチ3rdSTGとが第一種類のDラッチDL1であり、第2段のDラッチ2ndSTGと第4段のDラッチ4thSTGとが第二種類のDラッチDL2である。i段目(iは1以上p−1以下の整数)のDラッチのローカル出力部L−outとi+1段目のDラッチのローカル入力部L−inとが電気的に接続されている。第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−inはシフトレジスター回路SRへ入力されるデータDtの入力部となる。
p個のDラッチの各々は、少なくともパスゲートPGと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーMCとを含んでおり、各インバーターはインバーター入力電極とインバーター出力電極とを備えている。n番目(nは1以上2k−1以下の整数)のインバーターのインバーター出力電極はn+1番目のインバーターのインバーター入力電極に電気的に接続されている。パスゲートPGとメモリコントロラーMCとはトランジスターからなる。本実施形態ではk=1で、1番目のインバーターIV1と2番目のインバーターIV2とがDラッチに含まれている。パスゲートPGと2k個のインバーターとは、ローカル入力部L−inとローカル出力部L−outとの間で直列に電気的に接続されている。即ち、パスゲートPGのソースドレイン領域の一方がローカル入力部L−inであり、パスゲートPGのソースドレイン領域の他方と1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極とが電気的に接続され、1番目のインバーターIV1のインバーター出力電極と2番目のインバーターIV2のインバーター入力電極とが電気的に接続され、2番目のインバーターIV2のインバーター出力電極がローカル出力部L−outである。本実施形態ではk=2であるので、こうした簡単な構成だが、一般には2k個のインバーターはこの様に直列に電気的に接続され、2k番目のインバーター出力電極がローカル出力部L−outとなる。
Dラッチ内で、メモリコントロラーMCのソースドレイン領域の一方と1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極とパスゲートPGのソースドレイン領域の他方とが電気的に接続され、メモリコントロラーMCのソースドレイン領域の他方と2k番目のインバーターのインバーター出力電極とが電気的に接続されている。その結果、メモリコントロラーMCのソースドレイン領域の他方がローカル出力部L−outとなり、パスゲートPGとローカル出力部L−outとの間でメモリコントロラーMCが2k個のインバーターと並列に電気的に接続されている事になる。
パスゲートPGの制御電極はゲート電極であり、メモリコントロラーMCの制御電極もゲート電極である。パスゲートPGの制御電極とメモリコントロラーMCの制御電極とはクロック線CLK−Lに電気的に接続され、クロック線CLK−Lに供給されるクロック信号CLKにてパスゲートPGもメモリコントロラーMCも動作が制御される事になる。即ち、パスゲートPGとメモリコントロラーMCとにはクロック線CLK−Lを介してクロック信号CLKが供給される。パスゲートPGは、クロック信号CLKに応じて、ローカル入力部L−inに入力されたデータを通過又は遮断する。一方、メモリコントロラーMCは、クロック信号CLKに応じて、2k個のインバーターをバッファー回路又は記憶回路として機能させる。クロック信号CLKは、図1(b)に示す様に、第一状態期間と第二状態期間とで一周期をなし、この周期が繰り返される信号である。尚、本実施形態では、クロック信号CLKの第一状態期間にクロック線CLK−Lの電位は高くなり(High、第一状態)、クロック信号CLKの第二状態期間にクロック線CLK−Lの電位は低くなる(Low、第二状態)。又、一周期内における第一状態期間の割合をデューティー比と称し、本実施形態では、デューティー比は50%である。即ち、クロック線CLK−Lの電位がHighの期間とクロック線CLK−Lの電位がLowの期間とは、ほぼ等しい。
前述の如く、p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチDL1であるが、第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGは第一導電型トランジスターからなり、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCは第一導電型と異なる導電型の第二導電型トランジスターからなる。反対に、p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチDL2であり、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGは第二導電型トランジスターからなり、第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCは第一導電型トランジスターからなる。この結果、第一種類のDラッチDL1においても、第二種類のDラッチDL2においても、パスゲートPGがデータを通過させている際に、メモリコントロラーMCは、2k個のインバーターをバッファー回路として機能させており、パスゲートPGがデータを遮断している際に、メモリコントロラーMCは、2k個のインバーターを記憶回路として機能させている。換言すると、第一種類のDラッチDL1においても、第二種類のDラッチDL2においても、クロック信号CLKがアクティブの際に、パスゲートPGと、バッファー回路として機能する2k個のインバーターと、はローカル入力部L−inに入力されたデータをローカル出力部L−outに転送する。その一方、第一種類のDラッチDL1においても、第二種類のDラッチDL2においても、クロック信号CLKが非アクティブの際には、パスゲートPGは新たなデータが入ってくる事を遮り、記憶回路として機能する2k個のインバーターは、クロック信号CLKが非アクティブとなる前にローカル入力部L−inに入力されたデータを保持する。即ち、第一種類のDラッチDL1も第二種類のDラッチDL2もDラッチとして正しく機能し、これらからなるシフトレジスター回路SRは正しく動作される。
更に、上述の構成の結果、第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGと第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGとは互いに相補的な動作をし、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCと第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCとは互いに相補的な動作をする。パスゲートPGが互いに相補的とは、第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGが第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inに入力されたデータを通過させている際に、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGは第二種類のDラッチDL2のローカル入力部L−inに入力されたデータを遮断しており、第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGが第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inに入力されたデータを遮断している際に、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGは第二種類のDラッチDL2のローカル入力部L−inに入力されたデータを通過させている、との意味である。又、メモリコントロラーMCが互いに相補的とは、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCが第一種類のDラッチDL1の2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている際に、第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCは第二種類のDラッチDL2の2k個のインバーターを記憶回路として機能させており、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCが第一種類のDラッチDL1の2k個のインバーターを記憶回路として機能させている際に、第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCは第二種類のDラッチDL2の2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている、との意味である。こうした結果、第一種類のDラッチDL1と第二種類のDラッチDL2とは互いに相補的となる。具体的には、クロック信号CLKの第一状態(High)が、第一種類のDラッチDL1ではアクティブに相当し、第二種類のDラッチDL2では非アクティブに相当する。反対に、クロック信号CLKの第二状態(Low)が、第一種類のDラッチDL1では非アクティブに相当し、第二種類のDラッチDL2ではアクティブに相当する。その結果、第一種類のDラッチDL1が、第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inのデータを第一種類のDラッチDL1のローカル出力部L−outに転送している期間に、第二種類のDラッチDL2は、第二種類のDラッチDL2のローカル入力部L−inに前のクロック信号CLK時に入力されたデータを保持して第二種類のDラッチDL2のローカル出力部L−outに出力している。同様に、第一種類のDラッチDL1が、第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inに前のクロック信号CLK時に入力されたデータを保持して第一種類のDラッチDL1のローカル出力部L−outに出力している期間に、第二種類のDラッチDL2は、第二種類のDラッチDL2のローカル入力部L−inのデータを第二種類のDラッチDL2のローカル出力部L−outに転送している。この様に、単相クロックが、第一種類のDラッチDL1と第二種類のDラッチDL2とで相補的に機能するので、単相クロックでシフトレジスター回路SRを正しく動作させられる訳である。
本実施形態では、第一導電型トランジスターはN型トランジスターであり、第二導電型トランジスターはP型トランジスターである。これはN型トランジスターがP型トランジスターよりもコンダクタンスが大きい為である。パスゲートPGとメモリコントロラーMCとを比較すると、パスゲートPGはオン状態でデータを通過させるのに対し、メモリコントロラーMCはオン状態で前のクロック期間のデータを保持するだけなので、パスゲートPGの方が高いコンダクタンスが求められる。奇数段に位置する第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGをN型トランジスターで構成すると、第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGのデータ通過能力は、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGのデータ通過能力よりも高くなり得る。言い換えると、奇数段に位置する第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGのデータ通過能力が偶数段に位置する第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGのデータ通過能力よりも高くなり得る。従って、シフトレジスター回路SRに於けるDラッチが奇数個の場合、パスゲートPGをなすN型トランジスターの数を、パスゲートPGをなすP型トランジスターの数よりも多くする事ができる。換言すると、データ通過能力の高い第一種類のDラッチDL1の数を第二種類のDラッチDL2の数よりも多くする事ができ、その分だけシフトレジスター回路SRの正常動作確率を高める事になる。
更に、シフトレジスター回路SRの入力部に入力されるデータDtは信号強度が弱い場合もあり得る。これは、外部の半導体装置から供給される、シフトレジスター回路SRへ入力されるデータDtがフレキシブルプリントサーキットや電気光学装置の配線等を経由してシフトレジスター回路SRの入力部に入力される為に、データの信号振幅が小さくなる場合も有るからである。この場合でも、データを直接受ける第1段のDラッチのパスゲートPGがN型トランジスターで、第1段のDラッチがデータ通過能力の高いDラッチとなっているので、弱いデータでも正しく転送する事が可能になる。
尚、端子1と端子2とが電気的に接続されているとは、端子1と端子2とが配線により直に接続されている場合の他に、抵抗素子やスイッチング素子を介して接続されている場合を含む。即ち、端子1での電位と端子2での電位とが多少異なっていても、回路上で同じ意味を持たせる場合、端子1と端子2とは電気的に接続されている事になる。例えば、図1(a)で第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inと1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極とは電気的に接続されている。実際にはローカル入力部L−inと1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極との間にはパスゲートPGが介在するが、パスゲートPGがオン状態とされた場合に、1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極の電位はローカル入力部L−inの電位にほぼ等しくされるとの回路上の意味からして、第一種類のDラッチDL1のローカル入力部L−inと1番目のインバーターIV1のインバーター入力電極とは電気的に接続されている、と言える。
又、本実施形態ではクロック信号CLKの第一状態を高電位(High)とし、第二状態を低電位(Low)としたが、これとは反対に第一状態を低電位(Low)とし、第二状態を高電位(High)としても良い。更には、本実施形態では、第一導電型トランジスターをN型トランジスターとし、第二導電型トランジスターをP型トランジスターとしたが、第一導電型トランジスターをP型トランジスターとし、第二導電型トランジスターをN型トランジスターとしても良い。
<シフトレジスター回路の動作>
図2乃至5は、実施形態1に係わるシフトレジスター回路の動作を説明しており、(a)は回路構成図で、(b)はそのタイミングチャートである。次に、実施形態1に係わるシフトレジスター回路SRの動作状況を、図2乃至5を参照して説明する。
図2はクロック信号CLKの第一期間Pr1に於けるシフトレジスター回路SRの状態を説明した図である。この期間にクロック信号CLKはLowであり、シフトレジスター回路SRへの入力部(第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−in)にはLowのデータDtが入力されている。第1段のDラッチ1stSTGのパスゲートPGはオフ状態である。第1段のDラッチ1stSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターは記憶回路として動作している。記憶回路はLowの信号を保持し、第1段のDラッチ1stSTGのローカル出力部L−outに出力している。第1段のDラッチ1stSTGのローカル出力部L−outは第1段のナンド回路NAND1の第一入力に電気的に接続する。第1段のナンド回路NAND1の第一入力がLowであるので、この回路の出力はHighとなる。第1段のナンド回路NAND1の出力は第1段の出力バッファー回路BF1の入力に電気的に接続する。第1段の出力バッファー回路BF1の入力がHighであるので、この回路の出力はLowとなる。
図3はクロック信号CLKの第二期間Pr2に於けるシフトレジスター回路SRの状態を説明した図である。この期間にクロック信号CLKはHighであり、シフトレジスター回路SRへの入力部(第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−in)にはHighのデータDtが入力されている。第1段のDラッチ1stSTGのパスゲートPGはオン状態であり、第1段のDラッチ1stSTGのメモリコントロラーMCはオフ状態で2k個のインバーターをバッファー回路として動作させている。その為に、第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−inに入力されたHighのデータは、そのまま第1段のDラッチ1stSTGのローカル出力部L−outに出力されている。この結果、第1段のナンド回路NAND1の第一入力がHighとなる。
第2段のDラッチ2ndSTGのローカル入力部L−inにはHighのデータが入力されているが、第2段のDラッチ2ndSTGのパスゲートPGはオフ状態で、これを遮断している。第2段のDラッチ2ndSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターは記憶回路として動作している。記憶回路は第一期間Pr1に入力されたLowの信号を保持し、第2段のDラッチ2ndSTGのローカル出力部L−outに出力している。第2段のDラッチ2ndSTGのローカル出力部L−outは第1段のナンド回路NAND1の第二入力と第2段のナンド回路NAND2の第一入力とに電気的に接続する。第1段のナンド回路NAND1の第二入力と第2段のナンド回路NAND2の第一入力とがLowであるので、第1段のナンド回路NAND1の出力も第2段のナンド回路NAND2の出力もHighとなる。この結果、第1段の出力バッファー回路BF1の出力OUT1も第2段の出力バッファー回路BF2の出力OUT2もLowとなる。
図4はクロック信号CLKの第三期間Pr3に於けるシフトレジスター回路SRの状態を説明した図である。この期間にクロック信号CLKはLowであり、シフトレジスター回路SRへの入力部(第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−in)にはHighのデータDtが入力されている。但し、第1段のDラッチ1stSTGのパスゲートPGはオフ状態であり、これを遮断している。第1段のDラッチ1stSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターを記憶回路として動作させている。記憶回路は第二期間Pr2に入力されたHighの信号を保持し、第1段のDラッチ1stSTGのローカル出力部L−outに出力している。
第2段のDラッチ2ndSTGのローカル入力部L−inにはHighのデータが入力されている。第2段のDラッチ2ndSTGのパスゲートPGはオン状態である。更に、第2段のDラッチ2ndSTGのメモリコントロラーMCはオフ状態で2k個のインバーターはバッファー回路として動作している。こうして第2段のDラッチ2ndSTGのローカル入力部L−inに入力されたHighのデータは、そのまま第2段のDラッチ2ndSTGのローカル出力部L−outに出力されている。その為に、第1段のナンド回路NAND1の第二入力と第2段のナンド回路NAND2の第一入力とはLowとなる。第1段のナンド回路NAND1の第一入力も第1段のナンド回路NAND1の第二入力もHighであるので、第1段のナンド回路NAND1の出力はLowとなり、第1段の出力バッファー回路BF1の出力OUT1はHighとなる。
第3段のDラッチ3rdSTGのローカル入力部L−inにはHighのデータが入力されているが、第3段のDラッチ3rdSTGのパスゲートPGはオフ状態で、これを遮断している。第3段のDラッチ3rdSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターは記憶回路として動作している。記憶回路は第二期間Pr2に入力されたLowの信号を保持し、第3段のDラッチ3rdSTGのローカル出力部L−outに出力している。第3段のDラッチ3rdSTGは第2段のナンド回路NAND2の第二入力と第3段のナンド回路NAND3の第一入力とに電気的に接続する。第2段のナンド回路NAND2の第二入力と第3段のナンド回路NAND3の第一入力とがLowであるので、第2段のナンド回路NAND2の出力も第3段のナンド回路NAND3の出力もHighとなる。この結果、第2段の出力バッファー回路BF2の出力OUT2も第3段の出力バッファー回路BF3の出力OUT3もLowとなる。
図5はクロック信号CLKの第四期間Pr4に於けるシフトレジスター回路SRの状態を説明した図である。この期間にクロック信号CLKはHighであり、シフトレジスター回路SRへの入力部(第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−in)にはLowのデータDtが入力されている。第1段のDラッチ1stSTGのパスゲートPGはオン状態であり、第1段のDラッチ1stSTGのメモリコントロラーMCはオフ状態で2k個のインバーターをバッファー回路として動作させている。その為に、第1段のDラッチ1stSTGのローカル入力部L−inに入力されたLowのデータは、そのまま第1段のDラッチ1stSTGのローカル出力部L−outに出力されている。この結果、第1段のナンド回路NAND1の第一入力がLowとなり、第1段の出力バッファー回路BF1の出力OUT1はLowとなる。
第2段のDラッチ2ndSTGのローカル入力部L−inにはLowのデータが入力されているが、第2段のDラッチ2ndSTGのパスゲートPGはオフ状態で、これを遮断している。第2段のDラッチ2ndSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターは記憶回路として動作している。記憶回路は第三期間Pr3に入力されたHighの信号を保持し、第2段のDラッチ2ndSTGのローカル出力部L−outに出力している。即ち、第1段のナンド回路NAND1の第二入力と第2段のナンド回路NAND2の第一入力とはHighである。
第3段のDラッチ3rdSTGのローカル入力部L−inにはHighのデータが入力されている。第3段のDラッチ3rdSTGのパスゲートPGはオン状態であり、第3段のDラッチ3rdSTGのメモリコントロラーMCはオフ状態で2k個のインバーターをバッファー回路として動作させている。その為に、第3段のDラッチ3rdSTGのローカル入力部L−inに入力されたHighのデータは、そのまま第3段のDラッチ3rdSTGのローカル出力部L−outに出力されている。即ち、第2段のナンド回路NAND2の第二入力と第3段のナンド回路NAND3の第一入力とはHighとなる。第2段のナンド回路NAND2の第一入力と第二入力とがHighであるので、第2段のナンド回路NAND2の出力はLowとなり、第2段の出力バッファー回路BF2の出力OUT2はHighとなる。
第4段のDラッチ4thSTGのローカル入力部L−inにはHighのデータが入力されているが、第4段のDラッチ4thSTGのパスゲートPGはオフ状態で、これを遮断している。第4段のDラッチ4thSTGのメモリコントロラーMCはオン状態で2k個のインバーターは記憶回路として動作している。記憶回路は第三期間Pr3に入力されたLowの信号を保持し、第4段のDラッチ4thSTGのローカル出力部L−outに出力している。第4段のDラッチ4thSTGは第3段のナンド回路NAND3の第二入力と第4段のナンド回路の第一入力とに電気的に接続する。第3段のナンド回路NAND3の第二入力と第4段のナンド回路の第一入力とがLowであるので、第3段のナンド回路NAND3の出力も第3段のナンド回路NAND3の出力もHighとなる。この結果、第3段の出力バッファー回路BF3の出力OUT3も第4段の出力バッファー回路の出力もLowとなる。
以下、同様な動作が繰り返され、シフトレジスター回路SRの入力部に入力されたデータDtは、クロック信号CLKの半周期毎にDラッチを一段ずつ転送されて行く。
<デューティー比>
図6は、実施形態1に係わるシフトレジスター回路のタイミングチャートである。次に、実施形態1に係わるシフトレジスター回路SRを正確に動作させる方法を、図6を参照して説明する。
シフトレジスター回路SRの動作は前述の通りであるが、先の説明は理想系での状況である。図6(a)は理想系からずれた際に生じ得るタイミングチャートを説明し、図6(b)は理想系からずれた際に補正する方法を示したタイミングチャートである。現実の系では、N型トランジスターとP型トランジスターとのコンダクタンスの相違から、両トランジスターのオン抵抗が異なり、それ故に出力バッファー回路からの出力が理想系(図5(b)など)からずれる事態が生じかねない。具体的には、図6(a)に示す様に、クロック信号CLKのデューティー比が50%の場合、奇数段の出力バッファー回路から出力されるHighの期間(選択期間)が理想系よりも短時間となり、偶数段の出力バッファー回路から出力されるHighの期間(選択期間)が理想系よりも長時間となる恐れがある。これは、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGのオン抵抗が第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGのオン抵抗よりも大きすぎる場合に生じる。即ち、第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGに於ける信号遅延が第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGに於ける信号遅延よりも大きい為に生ずる。
この恐れは、図6(b)に示す様に、第一種類のDラッチDL1をアクティブにする期間(クロック信号CLKの第一状態期間)をクロック信号の半周期より短くし、第二種類のDラッチDL2をアクティブにする期間(クロック信号CLKの第二状態期間)をクロック信号の半周期より長くする事で解決される。具体的には、クロック信号の一周期のうち、パスゲートPGをなすN型トランジスターをオン状態にする期間より、パスゲートPGをなすP型トランジスターをオン状態にする期間を、オン抵抗の差に応じて長くする。こうする事で、奇数段の出力バッファー回路に於ける選択期間と偶数段の出力バッファー回路に於ける選択期間とを、理想系と同じように、ほぼ等しくする事が可能となる。
<レイアウト>
図7と図8とは、実施形態1に係わるシフトレジスター回路に於けるトランジスターのレイアウトの一例を説明した図である。次に、実施形態1に係わるシフトレジスター回路SRに於けるトランジスターのレイアウトを、図7と図8とを参照して説明する。
Dラッチは2k個のインバーターの他にN型トランジスターとP型トランジスターとを含んでいる。トランジスターが薄膜トランジスターでウェル形成が不要な場合、N型トランジスターとP型トランジスターとは比較的自由に配置できる。そこで、図7に示す様に、隣り合うDラッチの同一導電型トランジスターを、第一の方向(本実施形態ではx方向、行方向とする)に揃えても良い。図7では、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCと第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGとが第一の方向に揃えて配置されており、同様に、第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCと第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGとが第一の方向に揃えて配置されている。こうすると、N型トランジスターの形成領域をP型トランジスターの形成領域よりも第二の方向に関して狭くする事ができ、シフトレジスター回路SRの第二の方向の長さを小さくする事ができる。シフトレジスター回路SRを電気光学装置(図9参照)の走査線駆動回路38(図9参照)に適応すると、狭画素ピッチに対応でき、高精細な電気光学装置が実現する。加えて、第一の方向に揃う二つのトランジスターが同一導電型となるので、ゲート電極の幅を等しくでき、ゲート電極の配線パターンを単純にする事が可能となる。ここで、第二の方向とは第一の方向に交差しており、本実施形態ではx方向と直交するy方向であり、この方向を列方向としている。尚、N型トランジスターのチャンネル形成領域長は3μmで、チャンネル形成領域幅は3μmであり、P型トランジスターのチャンネル形成領域長は5μmで、チャンネル形成領域幅は8μmである。
一方、図8に示す様に、隣り合うDラッチの同一導電型トランジスターを、第二の方向(本実施形態ではy方向、列方向)に揃えても良い。図8では、第一種類のDラッチDL1のメモリコントロラーMCと第二種類のDラッチDL2のパスゲートPGとが第二の方向に揃えて配置されており、同様に、第二種類のDラッチDL2のメモリコントロラーMCと第一種類のDラッチDL1のパスゲートPGとが第二の方向に揃えて配置されている。こうすると、N型トランジスターの形成領域をP型トランジスターの形成領域よりも第一の方向に関して狭くする事ができ、シフトレジスター回路SRの第一の方向の長さを小さくする事ができる。シフトレジスター回路SRを電気光学装置の走査線駆動回路38に適応すると、電気光学装置で表示領域34(図9参照)以外の外周領域が狭くなる狭額縁の電気光学装置が実現する。
<シフトレジスター回路の比較例>
図14は、比較例に係わるシフトレジスター回路を説明しており、(a)は回路構成図で、(b)はそのタイミングチャートである。次に実施形態1に係わるシフトレジスター回路SRが有する効果を、図14に示す比較例を参照して説明する。
図14(a)に示す比較例では、シフトレジスター回路を構成するDラッチは奇数段も偶数段も同じ回路構成となっている。即ち、パスゲートもメモリコントロラーも同一導電型のトランジスターからなっている。その為に、シフトレジスター回路には、図14(a)に示す様に、第一クロック信号CLK1と第二クロック信号CLK2とが供給されねばならない。第一クロック信号CLK1と第二クロック信号CLK2とは、図14(b)に示す様に、互いに相補的で、一方が第一状態を取る際に他方は第二状態を取る。こうした比較例では、第一クロック信号CLK1と第二クロック信号CLK2とを作り出すクロック信号生成回路(図15参照)が不可欠となり、システム(例えば液晶装置)全体の回路規模は大きくならざるを得ない。又、第一クロック信号CLK1と第二クロック信号CLK2とに、許容範囲を超える位相差が存在すると、シフトレジスター回路は誤動作する。
これに対して、本実施形態のシフトレジスター回路SRは単相クロックで駆動される。即ち、比較例の様な二相のクロック信号を準備する必要がなく、従ってクロック信号生成回路も必要なく、システム全体の回路規模を小さくする事ができる。更に、クロック信号CLKが一相なので、二相のクロック信号の位相差に起因するシフトレジスター回路SRの誤動作は発生し得ない。
<電気光学装置の回路ブロック構成>
図9は、実施形態1に係わる液晶装置の回路ブロック構成を示す模式平面図である。図10はクロック信号CLKの電位変化を説明した図である。以下、図9と図10とを参照して電気光学装置の回路ブロック構成を説明する。
液晶装置100は、薄膜トランジスター(TFT素子46と称する、図12参照)を画素35(図12参照)のスイッチング素子として用いたアクティブマトリックス方式の電気光学装置である。図9に示す様に、液晶装置100は表示領域34と信号線駆動回路36と走査線駆動回路38と外部接続端子37とを少なくとも備えている。
表示領域34内には、画素35がマトリックス状に設けられている。画素35は、交差する走査線16(図12参照)と信号線17(図12参照)とによって特定される領域で、一つの画素35は一本の走査線16からその隣の走査線16まで、且つ、一本の信号線17からその隣の信号線17までの領域である。表示領域34の外側の領域には、信号線駆動回路36及び走査線駆動回路38が形成されている。走査線駆動回路38は表示領域34に隣り合う二辺に沿ってそれぞれ形成されており、上述のシフトレジスター回路SRを含んでいる。
外部接続端子37から信号線駆動回路36には、正電源VDDや信号線駆動回路用負電源VSSX等が配線されている。更に、外部接続端子37から走査線駆動回路38には、正電源VDDや走査線駆動回路用負電源VSSYやクロック線CLK−L、不図示のシフトレジスター入力配線等が配線されている。シフトレジスター入力配線はシフトレジスター回路SRの入力部に接続し、シフトレジスター回路SRにデータDtを供給する。尚、図9では、総ての配線や総ての外部接続端子を描いてある訳ではなく、説明を分かり易くする為に、これらから代表的な配線のみを描いてある。
クロック線CLK−Lは走査線駆動回路38に配置されているシフトレジスター回路SRと電気的に接続されているが、クロック線CLK−Lの外部接続端子37とシフトレジスター回路SRとの間には保護抵抗31が配置されている。これはクロック線CLK−Lの抵抗値を或る程度高め、クロック信号CLKに適度な遅延をもたらす為である。
図10はクロック信号CLKの電位変化を説明した図である。横軸は時間でクロック信号CLKを第二状態から第一状態に切り替えた瞬間をゼロとしている。縦軸は電位の相対値で第二状態(Low)が0%に相当し、第一状態(High)が100%に相当する。図10の本実施形態と示されたグラフはクロック線CLK−Lに保護抵抗31を導入して、クロック信号CLKに適度な遅延をもたらせた一例である。電気抵抗がRで、寄生容量がCの配線での電位変化は数式1にて表される。
Figure 2014010209
ここでHは第一状態と第二状態との電位差であり、τは時定数である。本実施形態ではクロック線CLK−LにC=17.8pFの寄生容量が付いており、保護抵抗31として15kΩの抵抗を用いた。保護抵抗31がないクロック線CLK−L固有の抵抗は0.25kΩであったので、クロック線CLK−Lの抵抗はR=15.25kΩとなる。このCとRとから時定数は、τ=271nsとなる。この場合、クロック信号CLKの立ち上がり10%と90%との差は約600nsとなる。ここでは走査線16が1090本あり、フレーム周波数として240Hzを想定する。この際に、一本の走査線16の選択時間は3.823μsである。クロック線CLK−Lの時定数τ=271nsの場合、クロック信号CLKのレベルがほぼ100%(厳密には99.5%、これを四捨五入すると100%)に達するのは1.4μsである。従って、走査線16の選択時間の3.823μsに対して、ほぼ100%に達してから、まだ63%以上の時間的余裕があるので、クロック信号CLK遅延に起因するシフトレジスター回路SRの誤動作は生じない。この様に、選択期間の60%程度以上がほぼ100%の電位水準となる様に保護抵抗31を導入して、クロック信号CLKに適度な遅延をもたらす事が好ましい。クロック信号CLKの切り替えの際には、Dラッチの段数個(今の場合少なくとも1091個以上)のパスゲートPGとメモリコントロラーMCとのトランジスター容量が一斉に充放電され、これに起因して瞬間的な大電流が発生し、更に電源(正電源VDDや走査線駆動回路用負電源VSSY)にノイズが載る恐れがある。電源にノイズが載って、電源電位がふらつくと、これらの電源を用いている他の回路が誤動作する恐れがある。クロック信号CLKに適度な遅延がもたらされると、充放電の時間が長くなるので、瞬間的な大電流は発生せず、小電流が比較的長い時間通う事になる。即ち、電源にノイズが載る事もなく、他の回路が正常動作する。換言すると、クロック信号CLKに適度な遅延がもたらされると、他の回路の正常動作する可能性を向上させる事が可能になる訳である。
図10の比較例と示されたグラフはクロック線CLK−Lに保護抵抗が入っていない場合の電位変化を示している。この場合、寄生容量C=17.8pFで、配線抵抗R=0.25kΩであるので、時定数τ=4.5nsとなり、クロック信号CLKの立ち上がり10%と90%との差は約10nsである。充放電するトランジスター容量は本実施形態と同じなので、瞬間的(約10nsの時間内)に発生する電流は、本実施形態(約600nsの時間内)で発生する電流の60倍となる。逆を云うと、本実施形態ではクロック信号CLKの切り替える時に発生する電流量を比較例の1/60に削減する事ができ、それ故に本実施形態の電源にはノイズも載らず、他の回路の誤動作確率も大きく低減する事になる。
<回路ブロック構成の比較例>
図15は、比較例に係わる液晶装置の回路ブロック構成を示す模式平面図である。次に、実施形態1に係わる電気光学装置が有する効果を、図15に示す比較例を参照して説明する。
図15に示す比較例では、Y側回路に図14(a)に示す比較例のシフトレジスター回路が用いられている。その為に比較例の液晶装置はクロック信号生成回路を有している。このクロック信号生成回路では、クロック線CLK−Lに入力されるクロック信号から第一クロック信号CLK1と第二クロック信号CLK2とを作り出し、これら両クロック信号間に位相差が小さくなる様に位相差補正を行っている。位相差補正を行うには少なくとも2個のインバーターを、たすき掛けにする。更に、クロック信号生成回路は、二つのY側回路のシフトレジスター回路にクロック信号を供給する為に大きなバッファーを多数含んでいる。こうした構成に起因して、クロック信号を切り替える際には、大電流が必要となり、電源にノイズが載っている。
これに対して、図9に示す本実施形態の電気光学装置では、クロック生成回路が不要なので、電気光学装置のシステム全体としての回路規模が小さくなる。更に、二つのクロック信号に起因するシフトレジスター回路SRの誤動作が本実施形態の電気光学装置では発生し得ないので、この誤動作に基づく表示不良をなくす事ができる。加えて、本実施形態の電気光学装置では、瞬間的に大電流を発生するクロック信号生成回路がないので、電源へのノイズは殆ど載らなくなる。
一般に、液晶装置100で、特許文献3に記載されている走査線を二本ずつ選択する表示方法を採用すると、1水平期間の中間でクロック信号は第一状態と第二状態とで切り替わる。即ち、1水平期間内でクロック信号は第一状態から第二状態へと切り替わったり、或いは第二状態から第一状態へと切り替わったりする。この際に電源にノイズが載ると、図15に示す様に画像表示領域を行方向に二分する縦帯が発生する事がある。これは、クロック切り替えの際に、電源にノイズが載る為である。上述の如く、図9に示す本実施形態の電気光学装置では、電源へのノイズは殆ど載らないので、こうした表示不良の発生を抑制する事ができる。換言すると、高品位な画像表示を行う電気光学装置を実現できる。
又、図15に示す比較例では、画像表示領域の左右にY側回路が配置され、画像表示領域の下辺にX側回路が配置されているので、クロック信号生成回路は画像表示領域の上辺に配置せざるを得ない。その為に、クロック線CLK−Lを長く引き回す必要があった。これに対して、図9に示す本実施形態の電気光学装置では、クロック線CLK−Lが1本で、クロック信号生成回路が不要なので、長く引き回す必要はない。一例として、図9に示す様に、信号線駆動回路36の外側(下辺)に配置しても良いし、或いは信号線駆動回路36と表示領域34との間に配置しても良い。
<電気光学装置の構造>
図11は液晶装置の模式断面図である。以下、液晶装置の構造を、図11を参照して説明する。尚、以下の形態において、「○○上に」と記載された場合、○○の上に接する様に配置される場合、又は、○○の上に他の構成物を介して配置される場合、又は、○○の上に一部が接する様に配置され一部が他の構成物を介して配置される場合、を表すものとする。
液晶装置100では、一対の基板を構成する素子基板12と対向基板13とが、平面視で略矩形枠状に配置されたシール材14にて貼り合わされている。液晶装置100は、シール材14に囲まれた領域内に液晶層15が封入された構成になっている。液晶層15としては、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料が用いられる。液晶装置100は、シール材14の内周近傍に沿って遮光性材料からなる平面視矩形枠状の遮光膜33が対向基板13に形成されており、この遮光膜33の内側の領域が表示領域34となっている。遮光膜33は、例えば、遮光性材料であるアルミニウム(Al)で形成されており、対向基板13側の表示領域34の外周を区画する様に、更に、上記した様に、表示領域34内で走査線16と信号線17に対向して設けられている。
図11に示す様に、素子基板12の液晶層15側には、複数の画素電極42が形成されており、これら画素電極42を覆う様に第1配向膜43が形成されている。画素電極42は、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明導電材料からなる導電膜である。一方、対向基板13の液晶層15側には、格子状の遮光膜33が形成され、その上に平面ベタ状の共通電極27が形成されている。そして、共通電極27上には、第2配向膜44が形成されている。共通電極27は、ITO等の透明導電材料からなる導電膜である。
液晶装置100は透過型であって、素子基板12及び対向基板13における光の入射側と出射側とにそれぞれ偏光板(図示せず)等が配置されて用いられる。なお、液晶装置100の構成は、これに限定されず、反射型や半透過型の構成であってもよい。
<回路構成>
図12は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、液晶装置の電気的な構成を、図12を参照しながら説明する。
図12に示す様に、液晶装置100は、表示領域34を構成する複数の画素35を有している。各画素35には、それぞれ画素電極42が配置されている。又、画素35には、TFT素子46が形成されている。
TFT素子46は、画素電極42へ通電制御を行うスイッチング素子である。TFT素子46のソース側には、信号線17が電気的に接続されている。各信号線17には、例えば、信号線駆動回路36から画像信号S1、S2、…、Snが供給される様になっている。
又、TFT素子46のゲート側には、走査線16が電気的に接続されている。走査線16には、例えば、走査線駆動回路38から所定のタイミングでパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmが供給される様になっている。又、TFT素子46のドレイン側には、画素電極42が電気的に接続されている。
走査線16から供給された走査信号G1、G2、…、Gmにより、スイッチング素子であるTFT素子46が一定期間だけオン状態となることで、信号線17から供給された画像信号S1、S2、…、Snが、画素電極42を介して画素35に所定のタイミングで書き込まれる様になっている。
画素35に書き込まれた所定電位の画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極42と共通電極27(図11参照)との間で形成される液晶容量で一定期間保持される。尚、保持された画像信号S1、S2、…、Snの電位が、漏れ電流により、低下する事を抑制すべく、画素電極42と容量線47とで保持容量48が形成されている。
液晶層15に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより、液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶層15に入射した光が変調されて、画像光が生成される。
尚、本実施形態ではシフトレジスター回路SRを走査線駆動回路38に適応したが、シフトレジスター回路SRは信号線駆動回路36に適応しても良い。更に、電気光学装置としては液晶装置100を用いて説明したが、この他に電気光学装置としては、電気泳動表示装置や有機EL装置なども対象となる。
<電子機器>
図13は、電子機器としての三板式プロジェクターの構成を示す平面図である。次に図13を参照して、本実施形態に係る電子機器の一例としてプロジェクターを説明する。
プロジェクター2100において、超高圧水銀ランプで構成される光源2102から出射された光は、内部に配置された3枚のミラー2106及び2枚のダイクロイックミラー2108によって赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の光に分離され、各原色に対応する液晶装置100R、100G及び100Bに導かれる。尚、青色の光は、他の赤色や緑色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐ為に、入射レンズ2122、リレーレンズ2123及び出射レンズ2124からなるリレーレンズ系2121を介して導かれる。
液晶装置100R、100G及び100Bは、上述した構成を取り、外部装置(図示省略)から供給される赤、緑、青の各色に対応する画像信号にて、それぞれ駆動される。
液晶装置100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に三方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、赤色及び青色の光は90度に屈折される一方、緑色の光は直進する。ダイクロイックプリズム2112において合成されたカラー画像を表す光は、レンズユニット2114によって拡大投射され、スクリーン2120上にフルカラー画像が表示される。
尚、液晶装置100R、100Bの透過像がダイクロイックプリズム2112により反射した後に投射されるのに対し、液晶装置100Gの透過像はそのまま投射されるため、液晶装置100R、100Bにより形成される画像と、液晶装置100Gにより形成される画像とが左右反転の関係になる様に設定されている。
本実施形態のプロジェクター2100は、上述の液晶装置100R、100G、100Bが用いられているので、明るく高精細で画像品位の高いフルカラー画像を投射する事ができる。
電子機器としては、図13を参照して説明したプロジェクターの他にも、リアプロジェクション型テレビ、直視型テレビ、携帯電話、携帯用オーディオ機器、パーソナルコンピューター、ビデオカメラのモニター、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。そして、これらの電子機器に対しても、本実施形態にて詳述した液晶装置100やシフトレジスター回路SRを適用させる事ができる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。
CLK…クロック信号、CLK−L…クロック線、DL1…第一種類のDラッチ、DL2…第二種類のDラッチ、Dt…シフトレジスター回路SRへ入力されるデータ、IV1…1番目のインバーター、IV2…2番目のインバーター、L−in…ローカル入力部、L−out…ローカル出力部、MC…メモリコントロラー、PG…パスゲート、SR…シフトレジスター回路、34…表示領域、35…画素、36…信号線駆動回路、37…外部接続端子、38…走査線駆動回路、100…液晶装置。

Claims (11)

  1. p個(pは2以上の整数)のDラッチと、クロック線と、を有し、
    前記p個のDラッチの各々はローカル入力部とローカル出力部とを備え、i段目(iは1以上p−1以下の整数)のDラッチのローカル出力部とi+1段目のDラッチのローカル入力部とが電気的に接続され、
    前記p個のDラッチの各々は、少なくともパスゲートと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーとを含み、前記ローカル入力部と前記ローカル出力部との間に前記パスゲートと前記2k個のインバーターとが直列に電気的に接続され、前記パスゲートと前記ローカル出力部との間に前記メモリコントロラーが前記2k個のインバーターと並列に電気的に接続され、前記パスゲートの制御電極と前記メモリコントロラーの制御電極とは前記クロック線に電気的に接続され、
    前記p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチであり、前記p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチであり、
    前記第一種類のDラッチのパスゲートは第一導電型トランジスターからなり、前記第一種類のDラッチのメモリコントロラーは第二導電型トランジスターからなり、
    前記第二種類のDラッチのパスゲートは第二導電型トランジスターからなり、前記第二種類のDラッチのメモリコントロラーは第一導電型トランジスターからなる事を特徴とするシフトレジスター回路。
  2. 前記パスゲートのソースドレイン領域の一方が前記ローカル入力部であり、
    前記パスゲートのソースドレイン領域の他方と前記メモリコントロラーのソースドレイン領域の一方とが電気的に接続され、
    前記メモリコントロラーのソースドレイン領域の他方が前記ローカル出力部であり、
    前記パスゲートの制御電極がゲート電極であり、
    前記メモリコントロラーの制御電極がゲート電極である事を特徴とする請求項1に記載のシフトレジスター回路。
  3. 前記2k個のインバーターの各々はインバーター入力電極とインバーター出力電極とを備え、
    n番目(nは1以上2k−1以下の整数)のインバーターのインバーター出力電極とn+1番目のインバーターのインバーター入力電極とが電気的に接続され、
    1番目のインバーターのインバーター入力電極と前記パスゲートのソースドレイン領域の他方と前記メモリコントロラーのソースドレイン領域の一方とが電気的に接続され、
    2k番目のインバーターのインバーター出力電極と前記メモリコントロラーのソースドレイン領域の他方とが電気的に接続されている事を特徴とする請求項2に記載のシフトレジスター回路。
  4. 前記第一導電型トランジスターはN型トランジスターであり、前記第二導電型トランジスターはP型トランジスターである事を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシフトレジスター回路。
  5. p個(pは2以上の整数)のDラッチを有し、
    前記p個のDラッチの各々はローカル入力部とローカル出力部とを備え、i段目(iは1以上p−1以下の整数)のDラッチのローカル出力部とi+1段目のDラッチのローカル入力部とが電気的に接続され、
    前記p個のDラッチの各々は、少なくともパスゲートと2k個(kは1以上の整数)のインバーターとメモリコントロラーとを含み、前記パスゲートと前記メモリコントロラーとにはクロック信号が供給され、
    前記パスゲートは、前記クロック信号に応じて、前記ローカル入力部に入力されたデータを通過又は遮断し、
    前記メモリコントロラーは、前記クロック信号に応じて、前記2k個のインバーターをバッファー回路又は記憶回路として機能させ、
    前記p個のDラッチの奇数段は第一種類のDラッチであり、前記p個のDラッチの偶数段は第二種類のDラッチであり、
    前記第一種類のDラッチのパスゲートと前記第二種類のDラッチのパスゲートとは互いに相補的な動作をし、
    前記第一種類のDラッチのメモリコントロラーと前記第二種類のDラッチのメモリコントロラーとは互いに相補的な動作をする事を特徴とするシフトレジスター回路。
  6. 前記パスゲートが前記データを通過させている際に、前記メモリコントロラーは、前記2k個のインバーターをバッファー回路として機能させており、
    前記パスゲートが前記データを遮断している際に、前記メモリコントロラーは、前記2k個のインバーターを記憶回路として機能させている事を特徴とする請求項5に記載のシフトレジスター回路。
  7. 前記第一種類のDラッチのパスゲートが前記第一種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを通過させている際に、前記第二種類のDラッチのパスゲートは前記第二種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを遮断しており、
    前記第一種類のDラッチのパスゲートが前記第一種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを遮断している際に、前記第二種類のDラッチのパスゲートは前記第二種類のDラッチのローカル入力部に入力されたデータを通過させている事を特徴とする請求項5又は6に記載のシフトレジスター回路。
  8. 前記第一種類のDラッチのメモリコントロラーが前記第一種類のDラッチの2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている際に、前記第二種類のDラッチのメモリコントロラーは前記第二種類のDラッチの2k個のインバーターを記憶回路として機能させており、
    前記第一種類のDラッチのメモリコントロラーが前記第一種類のDラッチの2k個のインバーターを記憶回路として機能させている際に、前記第二種類のDラッチのメモリコントロラーは前記第二種類のDラッチの2k個のインバーターをバッファー回路として機能させている事を特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載のシフトレジスター回路。
  9. 前記第一種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力は、前記第二種類のDラッチのパスゲートのデータ通過能力よりも高い事を特徴とする請求項5乃至8のいずれか一項に記載のシフトレジスター回路。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のシフトレジスター回路を備えた事を特徴とする電気光学装置。
  11. 請求項10に記載の電気光学装置を備えた事を特徴とする電子機器。
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