JP2014127218A - シフトレジスタ回路および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力信号の電位の降下を防ぐシフトレジスタ回路を提供することを課題とする。
【解決手段】シフトレジスタ回路100は、「CLK3」を「OUT1」から出力するタイミングで、ノード20の電位を「VGH」に保ち、ノード20の電位を降下させる各トランジスタをオフにする。このため、シフトレジスタ回路100は、「CLK3」のパルスが入力されると、カップリングによってノード20の電位を「VGH」よりも高い電圧とすることができ、「OUT1」の電位の低下を防ぐ。
【選択図】図1
【解決手段】シフトレジスタ回路100は、「CLK3」を「OUT1」から出力するタイミングで、ノード20の電位を「VGH」に保ち、ノード20の電位を降下させる各トランジスタをオフにする。このため、シフトレジスタ回路100は、「CLK3」のパルスが入力されると、カップリングによってノード20の電位を「VGH」よりも高い電圧とすることができ、「OUT1」の電位の低下を防ぐ。
【選択図】図1
Description
本発明は、シフトレジスタ回路および画像表示装置に関する。
従来、前段の回路が出力した信号を後段の回路へ伝達するシフトレジスタ回路が知られている。このようなシフトレジスタ回路は、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の表示素子を順次操作するためのドライバ回路として用いられている。
以下、図18を用いて、シフトレジスタ回路の動作について説明する。図18は、従来のシフトレジスタ回路を説明する回路図である。例えば、図18に示すシフトレジスタ回路30は、複数のトランジスタ31〜38、ノード40、41を有する。なお、図18に示す例では、トランジスタ31、37は、ゲート(ベース)およびドレイン(コレクタ)がダイオード接続されている。
このようなシフトレジスタ回路30では、前段の回路から入力された信号を次段の回路に出力しない非選択時においては、ノード40の電位がLow状態となり、ノード41の電位がHigh状態となる。また、シフトレジスタ回路30では、前段の回路から入力された信号を次段の回路に出力する選択時においては、ノード40の電位がHigh状態となり、ノード41の電位がLow状態となる。
ここで、シフトレジスタ回路30は、前段の回路から入力信号である「in」のパルスが入力されると、ダイオードとして動作するトランジスタ31を介し、パルスをノード40に入力する。このような場合には、ノード40の電位がHigh状態となり、トランジスタ35がオン状態となる結果、シフトレジスタ回路30は、クロック信号である「CLK」を出力信号である「OUT」として出力する。
また、シフトレジスタ回路30は、「in」のパルスをトランジスタ34のゲート(ベース)に入力する。このような場合には、トランジスタ34がオン状態となり、ノード41の電位が「VGL(低電位)」へと降下する。また、シフトレジスタ回路30は、クロック信号のパルスをトランジスタ38のゲートに入力する。この結果、トランジスタ38がオン状態になり、ノード41の電位が「VGL」へと降下し、トランジスタ33がオフ状態となり、ノード40の電位がHigh状態となる。
また、シフトレジスタ回路30は、次段の回路が出力した「OUT」を、トランジスタ32のゲートに入力する。すると、トランジスタ32がオン状態となるので、ノード40の電位が「VGL」へと降下する。また、シフトレジスタ回路30の動作終了後は、トランジスタ34、38がオフ状態となり、ノード41の電位がLow状態からHigh状態へと遷移し、トランジスタ33、36がオン状態となる結果、ノード40が安定してLow状態となる。
しかしながら、上述したシフトレジスタ回路30は、ノード41の電位が十分に下がらず、出力する信号の電位が低くなるという問題がある。
例えば、トランジスタ34が十分なオン状態にならず、ノード41の電位が十分に下がらない場合は、トランジスタ33が完全なオフ状態にならない。このため、ノード40は十分高い電位を保てず、「OUT」の電位が降下する。
また、「OUT」の電位が降下した場合は、トランジスタ38が十分なオン状態にならないので、ノード41の電位が十分に下がらず、トランジスタ33が完全なオフ状態にならない。この結果、ノード40の電位がさらに降下し、トランジスタ35が十分なオン状態にならないので、「OUT」の電位が降下する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、出力信号の電位の降下を防ぐシフトレジスタ回路および画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係るシフトレジスタ回路は、ゲートが第1の導電経路に接続されて、ドレインが第2の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第1の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第2の導電経路の電位を降下させる第1のトランジスタを有する。本発明に係るシフトレジスタ回路は、ゲートが前記第2の導電経路に接続されて、ドレインが前記第1の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第2の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第1の導電経路の電位を降下させる第2のトランジスタを有する。本発明に係るシフトレジスタ回路は、ゲートが第1のクロック信号の入力端子に接続されて、ソースが前記第2の導電経路に接続され、前記第1のクロック信号に応じてソースの電位を変化させる第3のトランジスタを有する。本発明に係るシフトレジスタ回路は、ゲートが第2のクロック信号の入力端子に接続されて、ドレインが高電位端子に接続されるとともにソースが前記第3のトランジスタのドレインに接続された、前記第2のクロック信号の入力に応じて、前記第3のトランジスタを介して前記第2の導電経路の電位を上昇させる第4のトランジスタを有する。本発明に係るシフトレジスタ回路は、ゲートが第3の導電経路に接続されて、ドレインが前記第2の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第3の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第2の導電経路の電位を降下させる第5のトランジスタを有する。本発明に係るシフトレジスタ回路は、前記第1の導電経路にゲートが接続され、ドレインに第3のクロック信号の入力端子が接続されるとともにソースに出力信号を出力する出力端子が接続された、前記第3のクロック信号が入力された際に前記第1の導電経路の電位が上昇することに応じて前記出力端子から出力信号を出力させる第6のトランジスタを有する。
本発明に係るシフトレジスタ回路は、出力信号の電位の降下を防ぐことができる。
以下に、本発明に係るシフトレジスタ回路および画像表示装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態は本発明を限定するものではない。そして、以下に例示する実施形態は、形状を矛盾させない範囲で適宜変更、組み合わせることが可能である。
[第1形態]
[シフトレジスタ回路の構造]
図1を用いて、シフトレジスタ回路の第1形態を説明する。図1は、第1形態のシフトレジスタ回路を示す回路図である。図1に示したように、シフトレジスタ回路100は、複数のトランジスタ1〜11、ノード20、21、22を有する。また、シフトレジスタ回路100は、前段のシフトレジスタ回路が出力した「in」、クロック信号である「CLK1」、「CLK3」および「CLK4」、次々段のシフトレジスタ回路の出力信号である「OUT3」が入力される入力端子を有する。また、シフトレジスタ回路100は、次々段のシフトレジスタ回路に信号を出力する「OUT1」の出力端子を有する。例えば、シフトレジスタ回路100は、画像表示装置のドライバ回路に適用される場合には、「OUT1」の出力端子から次々段のシフトレジスタ回路と、画像表示領域のゲート線とに信号を出力する。
[シフトレジスタ回路の構造]
図1を用いて、シフトレジスタ回路の第1形態を説明する。図1は、第1形態のシフトレジスタ回路を示す回路図である。図1に示したように、シフトレジスタ回路100は、複数のトランジスタ1〜11、ノード20、21、22を有する。また、シフトレジスタ回路100は、前段のシフトレジスタ回路が出力した「in」、クロック信号である「CLK1」、「CLK3」および「CLK4」、次々段のシフトレジスタ回路の出力信号である「OUT3」が入力される入力端子を有する。また、シフトレジスタ回路100は、次々段のシフトレジスタ回路に信号を出力する「OUT1」の出力端子を有する。例えば、シフトレジスタ回路100は、画像表示装置のドライバ回路に適用される場合には、「OUT1」の出力端子から次々段のシフトレジスタ回路と、画像表示領域のゲート線とに信号を出力する。
また、シフトレジスタ回路100は、電位が所定の閾値よりも高い値「VGH」に保たれている高電位端子と、電位が所定の閾値よりも低い値「VGL」に保たれている低電位端子とを有する。なお、以下の説明では、「VGH」の値はGND(グランド)よりも高い値とし、例えば、8(V)〜20(V)、「VGL」の値はGNDよりも低い値とし、例えば、−5(V)〜−15(V)とする。
また、各トランジスタ1〜11は、例えば、nチャンネルのMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各トランジスタ1〜11は、NPN型のトランジスタや、キャリアが電子であるタイプ(n型)のMIS(Metal Insulator Semiconductor)構造を採用した電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)であってもよい。
また、各トランジスタ1〜11は、FETの一種である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)、すなわちn−MISFETTFTであってもよい。また、PNP型のトランジスタやキャリアが正孔である(p型)のFET、又はTFT等を用いて、シフトレジスタ回路100と同等の機能を発揮する回路を構成してもよい。
ここで、各トランジスタ1〜11には、ゲート、ソース、ドレインの3つの電極が存在するが、ソース、およびドレインは、トランジスタの導電性及び相対的な電位関係によって定義される。このため、以下の説明では、各トランジスタ1〜11がnチャンネルのMOSFETであるものとし、各トランジスタ1〜11が有する端子のうち、高電位側の端子をドレイン、低電位側の端子をソースと記載する。
[接続関係]
ここで、図1に示したシフトレジスタ回路100における各トランジスタ1〜11、ノード20、ノード21、ノード22の接続関係について説明する。
ここで、図1に示したシフトレジスタ回路100における各トランジスタ1〜11、ノード20、ノード21、ノード22の接続関係について説明する。
ノード20は、トランジスタ1、2、6、10、11を接続する導電経路である。詳細には、ノード20は、トランジスタ1のゲート、トランジスタ2のドレイン、トランジスタ6のゲート、トランジスタ10のドレイン、トランジスタ11のソースに接続される。
ノード21は、トランジスタ1、2、3、5、9を接続する導電経路である。詳細には、ノード21は、トランジスタ1のドレイン、トランジスタ2のゲート、トランジスタ3のソース、トランジスタ5のドレイン、トランジスタ9のゲートに接続される。
ノード22は、トランジスタ5、7、8を接続する導電経路である。詳細には、ノード22は、トランジスタ5のゲート、トランジスタ7のソース、トランジスタ8のドレインに接続される。
トランジスタ1は、ゲートにノード20が接続され、ドレインにノード21が接続され、ソースに低電位端子が接続される。そして、トランジスタ1は、ノード20の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード21の電位が「VGL」へ引き下げられる。
トランジスタ2は、ゲートにノード21が接続され、ドレインにノード20が接続され、ソースに低電位端子が接続される。そして、トランジスタ2は、ノード21の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード20の電位が「VGL」へ引き下げられる。
トランジスタ3は、ゲートに「CLK4」の入力端子が接続され、ドレインにトランジスタ4のソースが接続され、ソースにノード21およびトランジスタ5のドレインが接続される。トランジスタ4は、ゲートに「CLK1」の入力端子が接続され、ドレインに高電位端子が接続され、ソースにトランジスタ3のドレインが接続される。そして、トランジスタ3が、「CLK4」の電位が所定の閾値よりも高いことによりオン状態である場合に、トランジスタ4が、「CLK1」の電位が所定の閾値よりも高いことによりオン状態となると、ノード21に「VGH」が供給される。この結果、ノード21の電位が上昇する。
トランジスタ5は、ゲートにノード22が接続され、ドレインにノード21が接続され、ソースに低電位端子が接続される。そして、トランジスタ5は、ノード22の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード21の電位が「VGL」に引き下げられる。
トランジスタ6は、ゲートにノード20が接続され、ドレインに「CLK3」の入力端子が接続され、ソースに「OUT1」の出力端子およびトランジスタ9のドレインが接続される。そして、トランジスタ6は、ノード20の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、「CLK3」が「OUT1」として出力される。
トランジスタ7は、ゲートに信号「in」の入力端子が接続され、ドレインに高電位端子が接続され、ソースにノード22が接続される。そして、トランジスタ7は、信号「in」の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード22に電位「VGH」が供給され、ノード22の電位が上昇する。
トランジスタ8は、ゲートに「CLK4」の入力端子が接続され、ドレインにノード22が接続され、ソースに低電位端子が接続される。そして、トランジスタ8は、「CLK4」の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード22の電位が「VGL」に引き下げられる。
トランジスタ9は、ゲートにノード21が接続され、ドレインに「OUT1」の出力端子およびトランジスタ6のソースが接続され、ソースに低電位端子が接続される。そして、トランジスタ9は、ノード21の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、トランジスタ6のソース、すなわち「OUT1」の出力端子における電位が「VGL」へ引き下げられる。
トランジスタ10は、ゲートに「OUT3」の入力端子が接続され、ドレインにノード20が接続され、ソースに低電位端子が接続されている。そして、トランジスタ10は、「OUT3」の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード20の電位が「VGL」へと引き下げられる。
トランジスタ11は、ゲートに信号「in」の入力端子が接続され、ドレインに高電位端子が接続され、ソースにノード20が接続されている。そして、トランジスタ11は、信号「in」の電位が所定の閾値よりも高い場合には、オン状態となる。この結果、ノード20に「VGH」が供給され、ノード20の電位が上昇する。
[シフトレジスタ回路100の駆動波形]
次に、図2を用いて、シフトレジスタ回路100に入力する信号について説明する。図2は、シフトレジスタ回路に入力される信号波形を説明する図である。例えば、図2に示す例では、シフトレジスタ回路100には、「in」として、例えば「VST」(垂直走査開始信号:Vertical Start)が入力されるとともに、「CLK1」、「CLK3」、「CLK4」が入力される。
次に、図2を用いて、シフトレジスタ回路100に入力する信号について説明する。図2は、シフトレジスタ回路に入力される信号波形を説明する図である。例えば、図2に示す例では、シフトレジスタ回路100には、「in」として、例えば「VST」(垂直走査開始信号:Vertical Start)が入力されるとともに、「CLK1」、「CLK3」、「CLK4」が入力される。
ここで、「VST」とは、シフトレジスタ回路100の前段に他のシフトレジスタ回路が存在しない場合に、「in」としてシフトレジスタ回路100に入力される信号であり、複数のシフトレジスタが信号を伝達する処理の開始を示す信号である。「CLK1」は、電位がVGHからVGLまで周期的に変化するクロック信号であり、図1に示すシフトレジスタでは「in」に入力されるタイミングと同期したクロック信号である。
また、「CLK2」は、電位がVGHからVGLまで周期的に変化するクロック信号であり、次段のシフトレジスタ回路に入力される、次段のシフトレジスタ回路の入力信号「in」と同期した信号である。この「CLK2」は、「CLK1」の所定時間遅延させた信号である。すなわち、「CLK1」と「CLK2」は、電位が高い状態でオーバーラップする期間を有する。
「CLK3」は、電位がVGHからVGLまで周期的に変化するクロック信号であり、シフトレジスタ回路100が次段のシフトレジスタ回路に「OUT1」を出力するタイミングを示す信号である。例えば、「CLK3」は、「CLK1」の位相を反転させた信号である。また、「CLK3」は、「CLK2」の所定時間遅延させた信号である。すなわち、「CLK2」と「CLK3」は、電位が高い状態でオーバーラップする期間を有する。
「CLK4」は、電位がVGHからVGLまで周期的に変化するクロック信号であり、例えば、「CLK2」の位相を反転させた信号である。また、「CLK4」は、「CLK3」の所定時間遅延させた信号である。すなわち、「CLK3」と「CLK4」は、電位が高い状態でオーバーラップする期間を有する。
[シフトレジスタ回路100の多段構成]
次に、シフトレジスタ回路100を多段に接続した例を説明する。図3は、シフトレジスタ回路の多段構成例を示す図である。図3に示すように、この例では、4つのシフトレジスタ回路を多段に構成し、次段のシフトレジスタ回路をプリチャージしておくことができる。なお、シフトレジスタ回路の数はあくまで例示であり、図3に限定されるものではない。
次に、シフトレジスタ回路100を多段に接続した例を説明する。図3は、シフトレジスタ回路の多段構成例を示す図である。図3に示すように、この例では、4つのシフトレジスタ回路を多段に構成し、次段のシフトレジスタ回路をプリチャージしておくことができる。なお、シフトレジスタ回路の数はあくまで例示であり、図3に限定されるものではない。
図3に示すように、1段目から4段目のシフトレジスタ回路は、図1に示した回路と同様の構成であり、各回路では入力信号や出力信号が異なる。具体的には、1段目のシフトレジスタ回路は、図1に示したシフトレジスタ回路100と同様である。すなわち、1段目のシフトレジスタ回路は、「CLK4」が入力された後、「CLK1」および「CLK1」と同期する「in」が入力されて、ノード20がVGHへ上昇することでトランジスタ1がオンし、これによりノード21はVGLに引かれるが、それと同時にトランジスタ3、トランジスタ4がオンすることでVGHがノード21に供給される。その結果、ノード21は中間状態となる。そして、1段目のシフトレジスタ回路は、「CLK1」および「IN」のみの入力となった状態で、「in」の入力によってノード20およびノード22の電位をさらに上昇させることで、ノード21の電位をVGL近くまで下降させる。その後、1段目のシフトレジスタ回路は、「IN」によってノード20の電位が上昇しているタイミングで、「CLK1」の位相を反転させた「CLK3」が入力されることで、「CLK3」を「OUT1」から出力する。その後、「CLK3」がVGHからVGLへパルスが反転することで「OUT1」の出力もVGHからVGLへと変化する。また、1段目のシフトレジスタ回路は、次々段の出力信号「OUT3」の入力に伴って、ノード20をVGLへ降下させることでシフトレジスタ選択期間が終了する。
同様に、2段目のシフトレジスタ回路は、「CLK1」が入力された後、「CLK2」および「CLK2」と同期する「IN」が入力されて、ノード20がVGHへ上昇することでトランジスタ1がオンし、これによりノード21はVGLに引かれるが、それと同時にトランジスタ3、トランジスタ4がオンすることでVGHがノード21に供給される。その結果、ノード21は中間状態となる。そして、2段目のシフトレジスタ回路は、「CLK2」および「in」のみの入力となった状態で、「in」の入力によってノード20およびノード22の電位をさらに上昇させることで、ノード21の電位をVGL近くまで下降させる。その後、2段目のシフトレジスタ回路は、「in」によってノード20の電位が上昇しているタイミングで、「CLK2」の位相を反転させた「CLK4」が入力されることで、「CLK4」を「OUT2」から出力する。その後、「CLK4」がVGHからVGLへパルスが反転することで「OUT2」の出力もVGHからVGLへと変化する。また、2段目のシフトレジスタ回路は、次々段の出力信号「OUT4」の入力に伴って、ノード20をVGLへ降下させることでシフトレジスタ選択期間が終了する。
すなわち、2段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK1」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK4」に対応する。また、2段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK2」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK1」に対応する。また、2段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK4」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK3」に対応する。
同様に、3段目のシフトレジスタ回路は、「CLK2」が入力された後、「CLK3」および「CLK3」と同期する「in」が入力されて、ノード20がVGHへ上昇することでトランジスタ1がオンし、これによりノード21はVGLに引かれるが、それと同時にトランジスタ3、トランジスタ4がオンすることでVGHがノード21に供給される。その結果、ノード21は中間状態となる。そして、3段目のシフトレジスタ回路は、「CLK3」および「in」のみの入力となった状態で、「in」の入力によってノード20およびノード22の電位をさらに上昇させることで、ノード21の電位をVGL近くまで下降させる。その後、3段目のシフトレジスタ回路は、「in」によってノード20の電位が上昇しているタイミングで、「CLK3」の位相を反転させた「CLK1」が入力されることで、「CLK1」を「OUT3」から出力する。その後、「CLK1」がVGHからVGLへパルスが反転することで「OUT3」の出力もVGHからVGLへと変化する。また、3段目のシフトレジスタ回路は、次々段の出力信号「OUT5」の入力に伴って、ノード20をVGLへ降下させることでシフトレジスタ選択期間が終了する。
すなわち、3段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK1」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK3」に対応する。また、3段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK2」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK4」に対応する。また、3段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK3」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK1」に対応する。
同様に、4段目のシフトレジスタ回路は、「CLK3」が入力された後、「CLK4」および「CLK4」と同期する「in」が入力されて、ノード20がVGHへ上昇することでトランジスタ1がオンし、これによりノード21はVGLに引かれるが、それと同時にトランジスタ3、トランジスタ4がオンすることでVGHがノード21に供給される。その結果、ノード21は中間状態となる。そして、4段目のシフトレジスタ回路は、「CLK4」および「in」のみの入力となった状態で、「in」の入力によってノード20およびノード22の電位をさらに上昇させることで、ノード21の電位をVGL近くまで下降させる。その後、4段目のシフトレジスタ回路は、「in」によってノード20の電位が上昇しているタイミングで、「CLK4」の位相を反転させた「CLK2」が入力されることで、「CLK2」を「OUT4」から出力する。その後、「CLK2」がVGHからVGLへパルスが反転することで「OUT4」の出力もVGHからVGLへと変化する。また、4段目のシフトレジスタ回路は、次々段の出力信号「OUT6」の入力に伴って、ノード20をVGLへ降下させることでシフトレジスタ選択期間が終了する。
すなわち、4段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK2」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK3」に対応する。また、4段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK3」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK4」に対応する。また、4段目のシフトレジスタ回路に入力される「CLK4」は、1段目のシフトレジスタ回路の「CLK1」に対応する。
[シフトレジスタ回路100の動作遷移]
続いて、1段目のシフトレジスタ回路を例にして、すなわち図1のシフトレジスタ回路100を例にして、動作遷移を説明する。まず、図4を用いてクロック信号の入力状態と、説明対象の期間との関係を説明する。図4は、クロック信号の入力タイミングを説明する図である。
続いて、1段目のシフトレジスタ回路を例にして、すなわち図1のシフトレジスタ回路100を例にして、動作遷移を説明する。まず、図4を用いてクロック信号の入力状態と、説明対象の期間との関係を説明する。図4は、クロック信号の入力タイミングを説明する図である。
図4に示すように、期間(1)は、シフトレジスタ回路100に「CLK4」の入力が開始される期間である。期間(2)は、「CLK4」が入力されている状態で、「CLK1」および「in」の入力が開始される期間である。この期間(2)では、「CLK4」、「CLK1」、「in」が高電位の状態でオーバーラップして入力される期間である。期間(3)は、シフトレジスタ回路100に入力される「CLK4」の電位が降下し、「CLK1」および「in」の電位が高い状態である。
期間(4)は、シフトレジスタ回路100に入力される「CLK1」および「in」の電位が降下し、シフトレジスタ回路100に「CLK2」が入力される状態で「CLK3」の入力が開始される期間である。期間(5)は、シフトレジスタ回路100に「CLK4」と「CLK1」とが電位が高い状態でオーバーラップして入力される期間である。期間(6)は、シフトレジスタ回路100に入力される「CLK1」の電位が降下した後に、「CLK3」の入力が開始される期間である。期間(7)は、期間(2)もしくは期間(5)と同じ「CLK4」と「CLK1」がVGHと電位が高い状態でオーバーラップしている期間である。
なお、図4に示すように、各クロック信号である「CLK1」から「CLK4」は、所定時間ずつ遅延させた信号であり、シフトレジスタ回路100では、「CLK1」と「in」とは同期した信号である。
このような状態において、各期間について図5から図11を用いて具体的に説明する。図5は、期間(1)の動作状態を説明する図である。図6は、期間(2)の動作状態を説明する図である。図7は、期間(3)の動作状態を説明する図である。図8は、期間(4)の動作状態を説明する図である。図9は、期間(5)の動作状態を説明する図である。図10は、期間(6)の動作状態を説明する図である。図11は、期間(7)の動作状態を説明する図である。
期間(1)では、図5に示すように、トランジスタ3のゲートおよびトランジスタ8のゲートに「CLK4」のパルスが入力される。この結果、トランジスタ3がオン状態となり、トランジスタ4のソースとノード21とを電気的に接続する。また、トランジスタ8がオン状態となることから、ノード22とトランジスタ8のソースとが電気的に接続され、ノード22の電位が「VGL」へと引き下げられる。
続いて、期間(2)では、図6に示すように、図5の状態から「CLK1」のパルスがトランジスタ4のゲートに入力され、「in」のパルスがトランジスタ11のゲートおよびトランジスタ7のゲートに入力される。この結果、トランジスタ11がオン状態となり、ノード20に「VGH」が供給され、ノード20の電位が上昇する。さらに、ノード20の電位が上昇することで、トランジスタ1およびトランジスタ6がオン状態となる。したがって、トランジスタ1を介して、ノード21の電位が「VGL」へ引き下げられる。また、「in」のパルスによってトランジスタ7がオン状態となり、ノード22に「VGH」が供給され、ノード22の電位が上昇する。ここで、ノード22には「VGH」が供給され「VGL」に向かって貫通電流が流れるが、ノード22はオン状態を維持する。また、トランジスタ3とトランジスタ4がオン状態であるため、VGHがノード21に供給されるがトランジスタ1とトランジスタ5によりVGLに向かって貫通電流が流れるため
ノード21の電圧上昇はそれほど大きくはない。
ノード21の電圧上昇はそれほど大きくはない。
続いて、期間(3)では、図7に示すように、図6の状態から「CLK4」の電位が「VGL」となる。この結果、「CLK4」をゲートに接続するトランジスタ3およびトランジスタ8がオフ状態となる。したがって、トランジスタ3を介したノード21への「VGH」の供給が遮断されるので、ノード21の電位は、トランジスタ1およびトランジスタ5によって「VGL」へ引き下げられる。
続いて、期間(4)では、図8に示すように、図7の状態から「in」の電位が降下するので、トランジスタ11とトランジスタ7がオフ状態となる。一方、ノード20の電位は「VGH」に維持されることから、トランジスタ6がオン状態を維持する。その状態で「CLK3」が入力されるので、「CLK3」が「OUT1」へ出力される。このとき、ノード20は、自ノードを「VGL」へ引き下げるトランジスタ10およびトランジスタ2がいずれもオフ状態であることから、「CLK3」からのカップリング(ブートストラップ)により「VGH」よりも高い電圧(High電圧)となる。このため、「CLK3」から入力されて「OUT1」から出力されるまでの時間を短縮することができる。また、ノード20がHigh電圧になることから、トランジスタ1のゲートにもHigh電圧が印加され、ノード21は「VGL」へ引き下げられる。続いて、「CLK4」が入力されることから、トランジスタ8は、オン状態となり、ノード22に溜まった電位を「VGL」へ降下させてトランジスタ5をオフ状態にするが、ノード21やOUT1への影響はまったくない。
続いて、期間(5)では、図9に示すように、図8の状態から「CLK4」と「CLK1」とが共に電位が「VGH」でオーバーラップして入力されるので、トランジスタ4およびトランジスタ3がオン状態となり、ノード21に「VGH」が供給される。また、次々段の出力がOUT3へのパルスとしてトランジスタ10に入力されオンする。しかし、初期はトランジスタ1がまだ十分なオフ状態とならないため「VGL」へ引き下げられることから、ノード21の電位が十分高い電圧とはならない。このため、トランジスタ2も十分なオン状態とはならない。
続いて、期間(6)では、図10に示すように、図9の状態から次々段の「OUT3」が入力され続けるので、トランジスタ10がオン状態を保つ。この結果、ノード20の電位が「VGH」から「VGL」へ引き下げられる。また、ノード20の電位が降下することから、トランジスタ1およびトランジスタ6がオフ状態となる。続いて、図11に示すように、期間(7)においてトランジスタ3とトランジスタ4がオンすることでノード21の電位が十分高い「VGH」に上昇する。したがって、トランジスタ2がオン状態となりノード20の電位をVGLに維持させるとともに、トランジスタ9もオン状態となり「OUT1」の電位が「VGL」に維持される。
上述したように、第1形態に係るシフトレジスタ回路100は、「CLK3」を「OUT1」から出力するタイミングで、ノード20の電位を「VGH」に保ち、ノード20の電位を降下させるトランジスタをオフにする。このため、シフトレジスタ回路100は、「CLK3」のパルスが入力されると、カップリングによってノード20の電位を「VGH」よりも高い電圧とすることができ、トランジスタ6を完全にオン状態にすることができる。さらに、シフトレジスタ回路100は、ノード20の電位上昇に伴って、トランジスタ1を完全なオン状態にしてノード21の電位を「VGL」へ確実に引き下げる。その結果、シフトレジスタ回路100は、トランジスタ2を完全なオフ状態にして、ノード20の高電位を維持することができるので、「OUT1」の電位の低下を防ぐことができる。
また、シフトレジスタ回路100は、シフトレジスタ非選択期間の「CLK4」と「CLK1」が高電位でオーバーラップする期間、ノード21へ「VGH」を供給することから安定的にノード20とOUT1をVGLに保つことが出来る。
[シフトレジスタ回路100のタイムチャート]
次に、上述したシフトレジスタ回路100の動作遷移を時系列で詳細に説明する。ここでは、第1形態に係るシフトレジスタ回路100が有する各トランジスタの状態について説明した後に、シフトレジスタ回路100の動作を詳細に説明する。
次に、上述したシフトレジスタ回路100の動作遷移を時系列で詳細に説明する。ここでは、第1形態に係るシフトレジスタ回路100が有する各トランジスタの状態について説明した後に、シフトレジスタ回路100の動作を詳細に説明する。
(電位状態の説明)
シフトレジスタ回路100の各トランジスタ1〜11のドレイン、ソース間に流れる電流は、ゲート、ソース間の電位に応じて変化する。このため、各トランジスタ1〜11は、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に高い場合は、完全なオン状態となるが、所定の閾値よりも十分に高くない場合は、完全なオン状態とはならない。また、各トランジスタ1〜11は、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に低い場合は、完全なオフ状態となるが、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に低くない場合は、完全なオフ状態とはならない。
シフトレジスタ回路100の各トランジスタ1〜11のドレイン、ソース間に流れる電流は、ゲート、ソース間の電位に応じて変化する。このため、各トランジスタ1〜11は、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に高い場合は、完全なオン状態となるが、所定の閾値よりも十分に高くない場合は、完全なオン状態とはならない。また、各トランジスタ1〜11は、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に低い場合は、完全なオフ状態となるが、ゲートの電位が所定の閾値よりも十分に低くない場合は、完全なオフ状態とはならない。
例えば、図12は、トランジスタの電流特性を説明するグラフである。なお、図12に示すグラフは、横軸を各トランジスタ1〜11のゲート、ソース間の電位Vg(V:Volt)とし、縦軸にドレイン、ソース間の電流Id(A:Ampere)を対数表示した。図12に示すように、各トランジスタ1〜11は、電位Vgが十分に低い場合には、電流Idをほぼ流さないオフ状態となる。
また、各トランジスタ1〜11は、電位Vgが十分に低くない場合には、電流Idが流れるオン(低)状態となる。また、各トランジスタ1〜11は、電位Vgが十分に高くない場合には、電流Idが十分に流れないオン(中)状態となる。また、各トランジスタ1〜11は、電位Vgが十分に高い場合には、電流Idが飽和し、完全なオン状態であるオン(高)状態となる。
このため、従来のシフトレジスタ回路は、各トランジスタ1〜11のゲートに印加される電位が所定の閾値よりも十分に高くない場合には、各トランジスタ1〜11がオン(高)状態とはならず、動作不良を引き起こす場合がある。また、従来のシフトレジスタ回路は、各トランジスタ1〜11のゲートに印加される電位が所定の閾値よりも十分に低くない場合には、オフ状態とはならず、動作不良を引き起こす場合がある。
一方、第1形態に係るシフトレジスタ回路100は、「CLK3」を「OUT1」から出力するタイミングで、ノード20の電位を「VGH」に保ち、ノード20の電位を降下させる各トランジスタをオフにする。このため、シフトレジスタ回路100は、「CLK3」のパルスが入力されると、カップリングによってノード20の電位を「VGH」よりも高い電圧とすることができ、「OUT1」の電位の低下を防ぐことができる。
(タイムチャート)
続いて、図13を用いてシフトレジスタ回路100の動作の流れを説明する。図13は、第1形態のシフトレジスタ回路の動作を説明する図である。ここで、シフトレジスタ回路100に入力される信号は、図2と同様とする。すなわち、シフトレジスタ回路100には、「in」として、例えば「VST」が入力されるとともに、「CLK1」、「CLK3」、「CLK4」が入力される。また、図2に示す「CLK2」は、次段のシフトレジスタ回路への入力信号であり、シフトレジスタ回路100の「CLK1」に対応する。
続いて、図13を用いてシフトレジスタ回路100の動作の流れを説明する。図13は、第1形態のシフトレジスタ回路の動作を説明する図である。ここで、シフトレジスタ回路100に入力される信号は、図2と同様とする。すなわち、シフトレジスタ回路100には、「in」として、例えば「VST」が入力されるとともに、「CLK1」、「CLK3」、「CLK4」が入力される。また、図2に示す「CLK2」は、次段のシフトレジスタ回路への入力信号であり、シフトレジスタ回路100の「CLK1」に対応する。
また、図13には、各トランジスタ1〜11がオン(高)状態となる範囲を網かけで示し、オン(中)状態となる範囲を濃い点描で示し、オン(低)状態となる範囲を薄い点描で示す。また、各トランジスタ1〜11がオフ状態となる範囲は、白抜きで示す。
図13は、電位が周期的に変化する「CLK1」と同期する「in」を入力して「OUT1」を出力し、次々段のシフトレジスタ回路から入力される「OUT3」によって出力を停止する一連の流れを示す。ここでは、図13中T1〜T17に示した期間におけるトランジスタ1〜11の状態を用いて、上記一連の流れを具体的に説明する。
(期間T0)T0は、一例として、ノード20の電位が「VGL」であり、ノード21の電位が「VGH」である期間とする。また、T0では、トランジスタ2およびトランジスタ9がオン(高)状態であるものとする。
(期間T1)T1は、「in」信号が入力されるまでの前段階であり、T0の状態から「CLK4」の電位が「VGH」となる期間である。T1では、「VGH」の「CLK4」がトランジスタ3のゲートおよびトランジスタ8のゲートに入力される。このため、トランジスタ8は、オン(高)状態となる。一方、トランジスタ3は、ソースに接続されるノード21の電位が「VGH」であり、ドレインの電位が「VGL」であることから、オン(低)状態となる。なお、「in」のパルスが入力されていないので、ノード20の電位は、引き続き「VGL」である。また、トランジスタ2およびトランジスタ8は、オン(高)状態を維持する。
(期間T2)T2は、「CLK1」と同期する「in」のパルスが入力される期間である。すなわち、T2では、「CLK4」の電位が「VGH」の状態で、「CLK1」の電位が「VGH」となるとともに「in」が入力される。つまり、T2は、「CLK4」と「CLK1」が「VGH」の状態でオーバーラップしてVGHがノード21へ入力されるとともに、「in」が入力される状態である。
このT2では、トランジスタ7のゲートに「in」のパルスが入力されるので、トランジスタ7はオン(高)状態となり、ノード22へ「VGH」が供給される。しかし、「CLK4」の電位が「VGH」を維持することから、トランジスタ8は、オン(高)状態を維持する。このため、ノード22は「VGL」へも引き下げられ、ノード22の電位は、「GND」付近もしくは「VGH」よりは小さい電位となる。
また、「CLK4」の電位は「VGH」を維持することから、トランジスタ3の状態はオン(低)状態からオン(中)状態となる。また、トランジスタ4は、ゲートの「CLK1」の電位が「VGH」であり、ソースに接続されるトランジスタ3がオン(中)状態であることから、オン(中)状態となる。このため、トランジスタ4およびトランジスタ3を介して、ノード21へ「VGH」が供給される。一方で、トランジスタ5は、ゲートに接続されるノード22の電位が「GND」近辺から「VGH」よりは小さい電位となることから、オン(低)状態となる。この結果、ノード21は、「VGH」への上昇が妨げられることから、「VGH」より小さく「GND」近辺までの電位となる。
さらに、トランジスタ11は、ゲートに「in」のパルスが入力されるので、オン(高)状態となる。このため、ノード20へ「VGH」が供給される。一方で、ノード21の電位が「GND」から「VGH」であることから、トランジスタ9およびトランジスタ2がオン(中)状態となる。トランジスタ2がオン(中)状態になることから、ノード20の電位が「VGL」へ引き下げられるので、ノード20は、「VGH」を維持できず、「GND」より大きく「VGH」よりは小さい電位となる。この影響により、トランジスタ1およびトランジスタ6は、オン(高)状態ではなくオン(中)状態となる。
(期間T3)T3は、「in」のパルスが入力される状態で、「CLK4」の電位が「VGL」となり、「CLK1」の電位が「VGH」を維持する期間である。なお、このタイミングで、次段のシフトレジスタ回路に入力される「CLK2」の電位が「VGH」となる。
このT3では、「CLK1」の電位が「VGH」に維持されるので、トランジスタ4も期間T2に引き続きオン(中)状態を維持する。また、「CLK4」の電位が「VGL」となることから、トランジスタ3およびトランジスタ8は、オフ状態となる。また、「in」のパルスは入力されているので、トランジスタ7はオン(高)状態を維持する。このため、ノード22は、トランジスタ8を介して「VGL」へ引き下げされることなく、トランジスタ7を介して「VGH」が供給される。したがって、ノード22の電位は「VGH」に近い電位となる。
また、ノード22の電位が「VGH」に近い電位に上昇することから、トランジスタ5はオン(中)状態となる。このとき、トランジスタ3は、「CLK4」の電位が「VGL」であることから、オフ状態である。このため、ノード21への「VGH」供給が停止し、ノード21は、「VGL」へ引き下げられ、GNDより小さくVGLより大きい電位となる。このノード21の電位が降下することで、トランジスタ2およびトランジスタ9の状態は、オン(低)状態となる。
一方で、「in」のパルスは入力されているので、トランジスタ11はオン(高)状態を維持し、ノード20へは「VGH」が供給され続ける。このため、ノード20の電位は、T2の期間に比べて上昇し、「VGH」により近い値となる。ただし、ノード20の電位は「VGH」ではないことから、トランジスタ1およびトランジスタ6は、完全なオン状態とはならず、T2の期間に引き続き、オン(中)状態を維持する。
(期間T4)T4は、T3の状態から、「in」および「CLK1」の電位が「VGL」へ降下した期間である。すなわち、「in」の入力が完了する期間である。
T4では、「CLK1」の電位が「VGL」になるので、トランジスタ4がオフ状態になる。また、「in」のパルスが入力されないので、トランジスタ7がオフ状態になり、ノード22への「VGH」供給が停止する。しかし、トランジスタ8もオフであることから、ノード22は、T3の期間に引き続き、「VGH」に近い高電位を維持する。
また、ノード22が高電位を維持するので、トランジスタ5は、オン(中)状態からオン(高)状態となり、ノード21もT3の期間に引き続き、「VGL」に近い低電位を維持する。
また、「in」のパルスが入力されないので、トランジスタ11もオフ状態となるが、ノード20は、T3の期間に引き続き、「VGH」に近い高電位を維持する。したがって、トランジスタ1およびトランジスタ6も、T3の期間に引き続き、オン(中)状態を維持する。
(期間T5)T5は、T4の状態から、「CLK3」の電位が「VGH」となる期間である。すなわち、「CLK3」が入力されて「OUT1」への出力が開始される期間である。
T5では、トランジスタ6がオン(中)状態の場合に、「CLK3」の電位が「VGH」となるので、ブートストラップ効果が発生し、カップリングによりノード20の電位が「VGH」より高くなる。このため、トランジスタ6は、オン(中)状態からオン(高)状態となり、トランジスタ1もオン(中)状態からオン(高)状態となる。
さらに、ノード22の電位が「VGH」に近い高電位を維持するので、トランジスタ5がオン(高)状態を維持する。このため、ノード21の電位は、トランジスタ5およびトランジスタ1によって引き下げられて「VGL」となる。このように、ノード21の電位が「VGL」となることから、トランジスタ2およびトランジスタ9は、オン(低)状態からオフ状態となる。これに伴って、ノード20の電位を「VGL」へ引き下げることが抑制されるので、ノード20は、「VGH」以上の高電位を維持できる。これらの結果、「CLK3」のパルスが「OUT1」として出力される。
(期間T6)T6は、「CLK3」の電位が「VGH」である状態で、「CLK4」の電位が「VGH」となる期間である。T6では、T5と比較すると、「CLK4」の電位が「VGH」となる。このため、トランジスタ3およびトランジスタ8の状態がそれぞれオン(高)状態となるので、ノード22の電位は、トランジスタ8を介して引き下げられて、「VGL」となる。なお、ノード20、ノード21、トランジスタ3およびトランジスタ8以外のトランジスタについては、T5から変化しない。
(期間T7)T7は、T6の状態から、「CLK3」の電位が「VGL」となる期間である。T7では、「CLK3」の電位が「VGL」となることから、ノード20へのカップリングが抑制される。このため、ノード20の電位は、T5から維持していた「VGH」以上の非常に高い電位から、「VGH」に近い高電位となる。そして、このT7において、「OUT1」の電位も「VGL」となる。なお、T7では、ノード20へのカップリングが抑制されるだけで、他のトランジスタ等はT6から変化はしない。
(期間T8)T8は、T7の状態から、「CLK1」および「OUT3」の電位が「VGH」となる期間である。すなわち、「OUT3」が入力される期間である。
T8では、トランジスタ4は、ゲートに接続される「CLK1」の電位が「VGH」となり、ソースに接続されるトランジスタ3がオン(高)状態であることから、オン(高)状態となる。また、トランジスタ8は、ゲートに接続される「CLK4」の電位が「VGH」であることから、オン(高)状態となる。したがって、トランジスタ3がオン(高)状態かつトランジスタ5がオフ状態であることから、ノード21へ「VGH」が供給される。
一方で、「OUT3」の電位が「VGH」になるので、トランジスタ10がオン(高)状態となる。このため、ノード20の電位は「VGL」へ引き下げられる。また、ノード20の電位が「VGL」となることから、トランジスタ1がオフ状態となる。トランジスタ1がオフ状態となることから、ノード21の電位の引き下げが抑制される。
これらの結果、ノード21の電位は、「VGL」から上昇し、VGLより大きくGNDより小さい電位となる。また、ノード21の電位上昇に伴って、トランジスタ9およびトランジスタ2はオン(低)状態となる。なお、ノード22については、T6以降、「in」のパルスが入力されないので、「VGL」の電位を維持する。
(期間T9)T9は、T8の状態から、「CLK4」の電位が「VGL」になる期間である。T9では、「CLK4」の電位が「VGL」になることから、トランジスタ3およびトランジスタ8がオフ状態となる。また、トランジスタ4は、ゲートに接続される「CLK2」の電位が「VGH」であるが、ソースのトランジスタ3がオフ状態であることから、ノード21へのVGHの供給は停止される。
また、「OUT3」の電位は「VGH」を維持するので、トランジスタ10は、オン(高)状態を維持し、トランジスタ1は、オフ状態を維持する。このため、T8と同様、ノード21に対する「VGL」への引き下げが抑制される。したがって、ノード21は、T8の状態に引き続き、VGLより大きくGNDより小さい電位を維持する。この結果、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(低)状態を維持する。
(期間T10)T10は、T9の状態から、「CLK1」の電位が「VGL」になるとともに、「CLK3」の電位が「VGH」になる期間である。
T10では、「CLK1」の電位が「VGL」になるので、トランジスタ4がオフ状態となる。同様に、「OUT3」の電位が「VGL」になるので、トランジスタ10がオフ状態となる。なお、T10では、「in」や「CLK4」の入力がないので、各ノード状態はT9と変化しない。そのため、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(低)状態を維持する。
(期間T11)T11は、T10の状態から「CLK4」の電位が「VGH」になる期間である。すなわち、「CLK3」の電位が「VGH」のときに、「CLK4」の電位が「VGH」になる期間である。
T11では、トランジスタ3は、ゲートに接続される「CLK4」の電位が「VGH」であることからオン(中)状態であり、ドレインに接続されるトランジスタ4がオフ状態であることから、ノード21へはVGHの供給を行わないがT8期間において供給されたVGHを維持しノード21は「GND」から「VGH」までの電圧を保持している。同様に、トランジスタ8は、ゲートに接続される「CLK1」の電位が「VGH」になるため、オン(高)状態となる。なお、T11では、「in」や「CLK1」の入力がないので、各ノード状態はT9から変化しない。そのため、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(低)状態を維持する。
(期間T12)T12は、T11の状態から、「CLK3」の電位が「VGL」になるとともに、「CLK1」の電位が「VGH」になる期間である。すなわち、「CLK4」の電位が「VGH」のときに、「CLK1」の電位が「VGH」になる期間である。
T12では、トランジスタ4は、ゲートに接続される「CLK1」の電位が「VGH」になりオンし、また、ソースに接続されるトランジスタ3もオン(中)状態であることから、ノード21に「VGH」が供給され、ノード21の電位がT11に比べて上昇する。したがって、ノード21をゲートに接続するトランジスタ2およびトランジスタ9は、オン(低)状態からオン(中)状態となる。なお、トランジスタ8は、「CLK4」の電位が引き続き「VGH」であることから、オン(高)状態を維持する。
(期間T13)T13は、T12の状態から、「CLK4」の電位が「VGL」に降下し、「CLK1」のみが電位を「VGH」に維持する期間である。
T13では、トランジスタ3およびトランジスタ8は、「CLK4」の電位が「VGL」になることからオフ状態となる。また、トランジスタ4は、ゲートに接続される「CLK1」の電位が「VGH」であることからオンしているが、ドレインに接続されるトランジスタ3がオフ状態であることから、ノード21へのVGHへの供給は停止する。
なお、T13では、「in」や「CLK1」の入力がないので、各ノード状態はT12から変化しない。そのため、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(中)状態を維持する。
(期間T14)T14は、T13の状態から、「CLK1」の電位が「VGL」に降下し、「CLK3」の電位のみが「VGH」になる期間である。
T14では、「CLK3」の電位が「VGH」になるが、トランジスタ6がオフ状態であることから、「CLK3」は「OUT1」から出力されない。また、トランジスタ4は、「CLK1」の電位が「VGL」に降下することから、オフ状態となる。なお、「in」や「CLK4」の入力がないので、各ノード状態はT12から変化しない。そのため、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(中)状態を維持する。
(期間T15)T15は、T14の状態から「CLK4」の電位が「VGH」になる期間である。すなわち、「CLK3」の電位が「VGH」のときに、「CLK4」の電位が「VGH」になる期間である。
T15では、トランジスタ3は、ゲートに接続される「CLK4」の電位が「VGH」であり、ソースに接続されるノード21の電位が「GND」よりは高い電位であり、ドレインに接続されるトランジスタ4がオフ状態であることから、オン(低)状態となる。同様に、トランジスタ8は、ゲートに接続される「CLK4」の電位が「VGH」であり、ドレインに接続されるノード21の電位が「VGL」かつソースに接続される「VGL」であることから、オン(高)状態となる。
なお、T15では、「in」の入力がないので、各ノード状態はT12から変化しない。そのため、トランジスタ2およびトランジスタ9もオン(中)状態を維持する。
(期間T16)T16は、T15の状態から「CLK1」の電位が「VGH」になる期間である。すなわち、「CLK4」の電位が「VGH」のときに、「CLK1」の電位が「VGH」になる期間である。
T16では、トランジスタ4は、ゲートに接続される「CLK1」の電位が「VGH」になりオンし、ソースに接続されるトランジスタ3もオン(低)状態であることから、ノード21には「VGH」が供給され、ノード21の電位がT15に比べて上昇し、VGH近傍までに到達する。ノード21の電位が上昇することから、トランジスタ2およびトランジスタ9がオン(高)状態となる。なお、トランジスタ8は、T15から引き続き、ゲートに接続される「CLK4」の電位が「VGH」であり、ドレインに接続されるノード21の電位が「VGL」かつソースに接続される「VGL」であることから、オン(高)状態を維持する。
(期間T17)T17は、T16の状態から「CLK4」の電位が「VGL」になる期間である。すなわち、「CLK1」の電位のみが「VGH」になる期間である。
T17では、「CLK4」の電位が「VGL」になることから、トランジスタ3およびトランジスタ8がオフ状態となる。なお、トランジスタ4は、「CLK1」の電位が引き続き「VGH」であることから、V16から引き続きオン(低)状態を維持する。また、トランジスタ1やトランジスタ5は、引き続きオフ状態であることから、ノード21の電位は、T16の状態を維持する。
[効果]
シフトレジスタ回路100は、ノード20の電位を上昇させた状態で、出力対象の信号を入力することで、ノード20にブートストラップ効果を発生させることができる。このため、シフトレジスタ回路100は、ノード20の電位を「VGH」以上にすることができるので、「OUT1」の電位の降下を防ぐことができる。
シフトレジスタ回路100は、ノード20の電位を上昇させた状態で、出力対象の信号を入力することで、ノード20にブートストラップ効果を発生させることができる。このため、シフトレジスタ回路100は、ノード20の電位を「VGH」以上にすることができるので、「OUT1」の電位の降下を防ぐことができる。
シフトレジスタ回路100は、「VGH」でオーバーラップする2つのクロック信号を用いてノード21の電位を上昇させるトランジスタ3と4をオンさせることで定期的に「VGH」の供給が行え、その結果、ノード20の「VGL」の保持が安定的に行え、トランジスタ6のオフも維持させることができる。
また、シフトレジスタ回路100は、「in」の入力に応じてノード22の電位を上昇させるトランジスタ7を有する。このため、シフトレジスタ回路100は、「in」が入力された際にノード22の電位を上げ、ノード21の電位を下げることができるので、「OUT1」の電位の降下をさらに防ぐことができる。
また、シフトレジスタ回路100は、「CLK4」の入力に応じてノード22の電位を降下させるトランジスタ8を有する。このため、シフトレジスタ回路100は、「CLK4」の入力に応じてノード22の電位を上昇させることでノード21にVGLを保持させるトランジスタ5を安定的にオンさせることができる。
また、シフトレジスタ回路100は、ノード21の電位が上昇することに応じて「OUT1」の電位を降下させるトランジスタ9を有する。したがって、シフトレジスタ回路100は、非選択状態の「OUT1」の出力を安定させてVGLを出力させることができる。
また、シフトレジスタ回路100は、「OUT3」の出力に応じてノード20の電位を降下させるトランジスタ10を有する。このため、シフトレジスタ回路100は、後段(次段)のシフトレジスタ回路が信号を出力した際に、確実に非選択状態に遷移することができる。
また、シフトレジスタ回路100は、「in」の入力に応じてノード20の電位を上昇させるトランジスタ11を有する。このため、シフトレジスタ回路100は、「OUT1」の電位の降下を防ぐことができる。
[第2形態]
第1形態では、トランジスタ5のゲートに、ノード22が接続される例を説明したが、これに限定されるものではなく、「in」の入力端子を接続することもできる。そこで、第2形態では、トランジスタ5のゲートに「in」の入力端子を接続する例を説明する。
第1形態では、トランジスタ5のゲートに、ノード22が接続される例を説明したが、これに限定されるものではなく、「in」の入力端子を接続することもできる。そこで、第2形態では、トランジスタ5のゲートに「in」の入力端子を接続する例を説明する。
図14は、第2形態のシフトレジスタ回路を示す回路図である。図14に示すように、第1形態と異なる点は、トランジスタ5のゲートに「in」の入力端子が接続されている点である。このような構成にすることで、第1形態に比べてノード21の電位を「VGL」へ早く下げることができるので、トランジスタ2をオフする時間の短縮が図れ、また、これによりノード20の電位を第1形態よりも高くすることができ、「CLK3」から入力された「OUT1」を所望の電位までに到達する時間を短縮することができる。
次に、図15を用いて、「OUT1」の出力時間をより短縮できることを具体的に説明する。図15は、第2形態のシフトレジスタ回路の動作を説明する図である。図15において、図13と異なる点は、期間T2からT4の期間であるので、ここでは、期間T2からT4について具体的に説明する。なお、各期間の説明等は、第1形態と同様なので、省略する。なお、以下では、第2形態に関する点についてのみ詳細に説明することとする。
T2では、「CLK4」の電位が「VGH」の状態で、「CLK1」の電位が「VGH」となるとともに「in」が入力される。つまり、T2は、「CLK4」と「CLK1」が「VGH」の状態でオーバーラップして入力されるとともに、「in」が入力される状態である。
このT2では、トランジスタ5は、ゲートに「in」のパルスが入力されることから、オン(高)状態となる。ノード21は、第1形態に比べて、「in」の入力によってオンまたはオフ状態に遷移するトランジスタ5による影響しか受けないので、T2のタイミングで「GND」まで電位が下がる。
続いて、T3において、トランジスタ5は、ゲートに「in」のパルスが入力され続けるので、オン(高)状態を維持する。このため、ノード21の電位は、よりVGLへ近づく。一方、inのパルス入力によりオンしたトランジスタ11によりノード20にVGHが供給されるが前述の結果からトランジスタ2がオン(低)している状態ではあるが非常に低い状態であるためノード20の電位は、実施形態1よりも高くに到達している。
その後、T4において、トランジスタ5は、inがVGHからVGLとなるためオフすることからノード21はトランジスタ5からのVGLへの引き下げはなくなるがノード20によりオンした状態を維持しているトランジスタ1により引き続きVGLへ引かれ、その後T5においてはCLK3がOUT1へ出力されるに伴ってブートストラップ効果により持ち上げられたノード20によりオン(高)状態となったトランジスタ1により完全に「VGL」へ引き下げられる。また、ノード20はT3期間において実施形態1よりも高電位にあるためT5期間のブートストラップによる到達電位も実施形態1よりも高電位となるためトランジスタ6のゲート電圧が高くなり、その結果、CLK3がOUT1へ出力されるパルスが所望の電圧までの到達する時間が短縮される。
したがって、第1形態と比較して、第2形態では、ノード21の電位を「VGL」へ早く下げることができるので、「CLK3」から入力されて「OUT1」から出力されるまでの時間をより短縮することができる。
[適用範囲]
例えば、上記の実施形態で例示したシフトレジスタ回路100は、液晶パネルや有機EL(Electro-Luminescence)パネルを用いた画像表示装置を動作させるドライバ回路に好適に適用される。また、シフトレジスタ回路100は、上述したドライバ回路以外の回路にも適用することができる。また、シフトレジスタ回路100は、複数のトランジスタと、各素子を順次駆動するためのドライバ回路とを有するセンサ装置、発光素子アレイ、サーマルヘッド等、任意の装置に適用することができる。
例えば、上記の実施形態で例示したシフトレジスタ回路100は、液晶パネルや有機EL(Electro-Luminescence)パネルを用いた画像表示装置を動作させるドライバ回路に好適に適用される。また、シフトレジスタ回路100は、上述したドライバ回路以外の回路にも適用することができる。また、シフトレジスタ回路100は、複数のトランジスタと、各素子を順次駆動するためのドライバ回路とを有するセンサ装置、発光素子アレイ、サーマルヘッド等、任意の装置に適用することができる。
(液晶パネルへの適用)
以下の説明では、シフトレジスタ回路100の適用例として、液晶パネルを用いた画像表示装置を動作させるドライバ回路にシフトレジスタ回路100を適用する例について説明する。
以下の説明では、シフトレジスタ回路100の適用例として、液晶パネルを用いた画像表示装置を動作させるドライバ回路にシフトレジスタ回路100を適用する例について説明する。
図16は、シフトレジスタ回路の適用例を説明する第1の図である。図16に示す例では、画像表示装置50は、制御回路51とパネル52とを有する。なお、画像表示装置50は、バックライト等の光源装置、カラーフィルタ基板、偏光方向が互いに異なる偏光板等を有するが、図16では、理解を容易にするため、それらの記載を省略した。
制御回路51は、例えば、パネル52に配置されるFPC(Flexible Printed Circuits)上に設けられたり、または、パネル52の外部回路基板上に設けられており、パネル52を駆動させるための制御信号を駆動回路55に出力する。なお、図16では、FPC、または外部回路基板についての図示を省略した。
また、パネル52には、液晶パネルが用いられており、一対の基板から構成されている。例えば、パネル52は、アクティブエリア57に薄膜トランジスタが形成されたアレイ基板とアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板とからなる一対のガラス基板で構成されている。また、アクティブエリア57のアレイ基板の周辺には、周辺部54が形成されている。周辺部54には、駆動回路55および走査線駆動回路56が設けられており、走査線駆動回路56はアレイ基板のガラス上に形成されている。また、駆動回路55と走査線駆動回路56とは走査線制御線53で接続されている。
駆動回路55は、駆動用の半導体素子からなり、アクティブエリア上に延在されたデータ線に画像信号を出力する信号線駆動回路、走査線制御回路および対向電位駆動回路等で構成されている。なお、駆動回路55は、アクティブエリア57の周辺部54にCOG(Chip On Glass)方式で実装されている。
また、パネル52の周辺部54に設けられた走査線駆動回路56には、第1形態または第2形態において説明したシフトレジスタ回路100が適用されている。駆動回路55は、走査線制御線53で走査線駆動回路56と接続されており、走査線制御線53を介してシフトレジスタ回路100に制御信号を出力する。なお、シフトレジスタ回路100は、パネル52のアレイ基板上の周辺部54に一体的に形成されている。
アクティブエリア57は、マトリックス状に配置した画素58を複数有する。詳細には、アクティブエリア57には、複数のデータ線が列方向に延在され、複数の走査線が行方向に延在されている。そして、アクティブエリア57には、データ線と走査線との交差に対応して、それぞれ画素58が形成されている。
ここで、画素58は、アクティブ素子として動作する薄膜トランジスタ59と、画素電極60とを有する。画像表示装置50は、アレイ基板に設けられた画素電極60とカラーフィルタ基板に設けられた共通電極(図示せず)との間に印加された電圧によって液晶分子を制御して画像表示する。ここでは、パネル52は、アレイ基板に画素電極60が設けられ、カラーフィルタ基板に共通電極が設けられた縦電界方式で説明しているが、これに限らず、例えば、アレイ基板の画素58内に画素電極60および共通電極が設けられた横電界方式であってもよい。
走査線駆動回路56は、第1形態または第2形態に係わるシフトレジスタ回路100と同様のシフトレジスタ回路100、100a〜100cを多段に接続した回路により構成される。なお、走査線駆動回路56は、シフトレジスタ回路100、100a〜100c以外にも複数のシフトレジスタ回路を有するが、図16では、理解を容易にするため、記載を省略した。
ここで、走査線駆動回路56は、各シフトレジスタ回路100、100a〜100cが出力する信号を次段のシフトレジスタ回路に入力するとともに、アクティブエリア57上に延在する走査線に入力する。このため、走査線駆動回路56は、駆動回路55から走査線制御線53を介して、制御信号が入力された場合には、アクティブエリア57上の各走査線に対して上方向から順に電圧を印加する。
例えば、シフトレジスタ回路100は、制御信号を受信すると、シフトレジスタ回路100bにOUT1を出力し、1段目の走査線に対して電圧を印加する。次に、シフトレジスタ回路100aは、次々段のシフトレジスタ回路にOUT2を出力し、2段目の走査線に対して電圧を印加する。このように、走査線駆動回路56は、アクティブエリア57上の各走査線に対して、順番に電圧を印加する。
薄膜トランジスタ59は、画素58が形成された位置に応じたデータ線とソースとが接続され、画素58が形成された位置に応じた走査線とゲートとが接続されている。そして、走査線駆動回路56から対応する走査線に電圧が印加されるとともに、駆動回路55から対応するデータ線に電圧が印加された場合に、データ線に印加された電圧が薄膜トランジスタ59を介して画素電極60に印加される。
ここで、走査線駆動回路56を第1形態または第2形態に係わるシフトレジスタ回路100で構成した場合には、各シフトレジスタ回路100が各走査線に印加する電圧の低下を防ぐことができる。この結果、画像表示装置50は、アクティブエリア57の大型化や画素58の細密化により走査線の数が増加した場合にも、各画素58に印加する電圧の低下を防ぐことができるので、正常に動作することができる。
なお、図16では、液晶パネルを用いた画像表示装置にシフトレジスタ回路100を適用する例について説明した。しかしながら、実施の形態はこれに限定されるものではない。例えば、有機ELパネルを用いた画像表示装置にシフトレジスタ回路100を適用してもよい。例えば、図17は、シフトレジスタ回路100の適用例を説明する第2の図である。
(有機ELへの適用)
図17に示す例では、複数のシフトレジスタ回路100、100aからなる走査線駆動回路56を有し、有機ELパネルを用いた画像表示装置70について記載した。また、図17に示す例では、理解を容易にするため、走査線駆動回路56がシフトレジスタ回路100、100aを有する例について記載したが、走査線駆動回路56は、走査線の数だけシフトレジスタ回路を有すればよい。なお、上述の液晶パネルを用いた画像表示装置50と同様に、シフトレジスタ回路100は、パネル52のアレイ基板上の周辺部に一体的に形成されている。
図17に示す例では、複数のシフトレジスタ回路100、100aからなる走査線駆動回路56を有し、有機ELパネルを用いた画像表示装置70について記載した。また、図17に示す例では、理解を容易にするため、走査線駆動回路56がシフトレジスタ回路100、100aを有する例について記載したが、走査線駆動回路56は、走査線の数だけシフトレジスタ回路を有すればよい。なお、上述の液晶パネルを用いた画像表示装置50と同様に、シフトレジスタ回路100は、パネル52のアレイ基板上の周辺部に一体的に形成されている。
図17に示す例では、画素58は、アノードが定電位供給回路71と電気的に接続された発光素子80と、発光素子80のカソードに一方の電極が接続されたトランジスタ81とを有する。また、画素58は、n型の薄膜トランジスタによって形成され、ドレインがトランジスタ82のドレインに接続され、ソースが電源供給回路72と電気的に接続されたドライバ素子83とを有する。また、画素58は、ドライバ素子83を形成する薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間の導通状態を制御するトランジスタ82と静電容量84とを有する。
また、図17に示す例では、各画素58内に備わる発光素子80のアノードに対して一定のオン電位を供給する定電位供給回路71と、制御線を介して、画素58内に備わるトランジスタ81の駆動を制御する駆動制御回路73と、ドライバ素子83のソースにオン電位または0電位を供給する電源供給回路72とを有する。
発光素子80は、電流注入によって発光する機構を有し、例えば有機EL素子によって形成される。有機EL素子は、Al、Cu、ITO(Indium Tin Oxide)等によって形成されたアノード層およびカソード層と、アノード層とカソード層との間にフタルシアニン、トリスアルミニウム錯体、ベンゾキノリノラト、ベリリウム錯体等の有機系の材料によって形成された発光層とを少なくとも備えた構造を有し、発光層に注入された正孔と電子とが発光再結合することによって光を生じる機能を有する。
トランジスタ81は、発光素子80とドライバ素子83との間の導通を制御する機能を有し、本実施形態では、n型の薄膜トランジスタによって形成される。すなわち、薄膜トランジスタのドレインとソースとがそれぞれ発光素子80、ドライバ素子83に接続される一方で、ゲートが駆動制御回路73と電気的に接続された構成を有し、駆動制御回路73から供給される電位に基づいて、発光素子80とドライバ素子83との間の導通状態を制御している。
ドライバ素子83は、発光素子80に流れる電流を制御するための機能を有する。具体的には、ドライバ素子83は、閾値以上の電位差に応じて発光素子80に流れる電流を制御する機能を有する。本実施形態では、ドライバ素子83は、n型の薄膜トランジスタによって形成され、ゲートとソースとの間に印加される電位差に応じて発光素子80の発光輝度を制御している。
このような画素58においては、駆動回路55が信号線に印加した電圧により静電容量84に電荷が蓄積される。そして、駆動制御回路73がトランジスタ81のゲートに電圧を印加している間、静電容量84に蓄積した電荷に応じた電流が発光素子80に流れ、発光素子80が発光する。
このように、各画素58が発光素子80を有する場合であっても、走査線駆動回路56は、シフトレジスタ回路100と同様のシフトレジスタ回路を走査線ごとに接続し、各シフトレジスタ各画素の出力信号を走査線に出力する。このため、画像表示装置70は、画素58が有機ELパネルを有する場合にも、各画素58に印加する電圧の低下を防ぐことができるので、正常に動作することができる。
1〜11 トランジスタ
100 シフトレジスタ回路
20、21、22 ノード
100 シフトレジスタ回路
20、21、22 ノード
Claims (10)
- ゲートが第1の導電経路に接続されて、ドレインが第2の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第1の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第2の導電経路の電位を降下させる第1のトランジスタと、
ゲートが前記第2の導電経路に接続されて、ドレインが前記第1の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第2の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第1の導電経路の電位を降下させる第2のトランジスタと、
ゲートが第1のクロック信号の入力端子に接続されて、ソースが前記第2の導電経路に接続された、前記第1のクロック信号に応じてソースの電位を変化させる第3のトランジスタと、
ゲートが第2のクロック信号の入力端子に接続されて、ドレインが高電位端子に接続されるとともにソースが前記第3のトランジスタのドレインに接続された、前記第2のクロック信号の入力に応じて、前記第3のトランジスタを介して前記第2の導電経路の電位を上昇させる第4のトランジスタと、
ゲートが第3の導電経路に接続されて、ドレインが前記第2の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第3の導電経路の電位が上昇することに応じて前記第2の導電経路の電位を降下させる第5のトランジスタと、
前記第1の導電経路にゲートが接続され、ドレインに第3のクロック信号の入力端子が接続されるとともにソースに出力信号を出力する出力端子が接続された、前記第3のクロック信号が入力された際に前記第1の導電経路の電位が上昇することに応じて前記出力端子から出力信号を出力させる第6のトランジスタと
を有することを特徴とするシフトレジスタ回路。 - ゲートが入力信号の入力端子に接続され、ドレインが高電位端子に接続されるとともにソースが前記第3の導電経路に接続された、前記入力信号の入力に応じて前記第3の導電経路の電位を上昇させる第7のトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ回路。
- ゲートが前記第1のクロック信号の入力端子に接続され、ドレインが前記第3の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記第1のクロック信号の入力に応じて前記第3の導電経路の電位を降下させる第8のトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシフトレジスタ回路。
- ゲートが前記第2の導電経路に接続されて、ドレインに前記出力端子を接続するとともにソースに低電位端子が接続された、前記第2の導電経路の電位が上昇することに応じて前記出力信号を出力する端子の電位を降下させる第9のトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路。
- ゲートが他の回路が出力する信号の出力端子に接続されて、ドレインが前記第1の導電経路に接続されるとともにソースが低電位端子に接続された、前記他の回路が出力した信号の出力に応じて前記第1の導電経路の電位を降下させる第10のトランジスタを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路。
- ゲートが前記入力信号の入力端子に接続されて、ソースが前記第1の導電経路に接続されるとともにドレインが高電位端子に接続された、前記入力信号の入力に応じて前記第1の導電経路の電位を上昇させる第11のトランジスタを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路。
- 前記第5のトランジスタは、前記第3の導電経路として入力信号の入力端子が前記ゲートに接続され、前記入力信号の入力に応じて前記第2の導電経路の電位を降下させることを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ回路。
- 前記第1のクロック信号は、前記第3のクロック信号とオーバーラップする期間を有する信号であり、前記第2のクロック信号は、次段のシフトレジスタ回路に入力される、次段のシフトレジスタ回路の入力信号と同期した第4のクロック信号とオーバーラップする期間を有する信号であり、前記第3のクロック信号は、前記第2のクロック信号の位相を反転させた信号であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路。
- 請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路を有するドライバ回路と、
前記ドライバ回路が出力する信号に従って発光する発光素子を有する、画像を表示する表示パネルと
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載のシフトレジスタ回路を有するドライバ回路と、
前記ドライバ回路が出力する信号に従って画像を表示する液晶パネルと
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012285685A JP2014127218A (ja) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | シフトレジスタ回路および画像表示装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018106118A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 京セラディスプレイ株式会社 | 信号線駆動回路およびアクティブマトリクス基板並びに表示装置 |
-
2012
- 2012-12-27 JP JP2012285685A patent/JP2014127218A/ja active Pending
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