JP2014153532A - Display device and drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、表示装置及び駆動回路に関する。 Embodiments described herein relate generally to a display device and a driving circuit.
液晶表示装置に代表される表示装置は、薄型、軽量かつ低消費電力であることから、各種機器のディスプレイとして用いられている。中でも、画素毎にトランジスタを配置したアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノート型パソコンや携帯型情報端末のディスプレイとして普及しつつある。 A display device typified by a liquid crystal display device is thin, lightweight, and has low power consumption, and is therefore used as a display for various devices. In particular, an active matrix liquid crystal display device in which a transistor is arranged for each pixel is becoming widespread as a display for a notebook personal computer or a portable information terminal.
近年、従来の液晶表示装置に用いられていたアモルファスシリコン薄膜トランジスタThin Film Transistor (TFT)に比べて電子移動度が高い、酸化物半導体膜を用いた薄膜トランジスタの研究開発が活発化している。これにより、複数の走査線と複数の信号線との各交差部に配置したトランジスタを有する画素部と各トランジスタを駆動する駆動回路とを同一の製造プロセスによって電極基板上に一体的に形成することができるようになった。 In recent years, research and development of thin film transistors using oxide semiconductor films, which have higher electron mobility than amorphous silicon thin film transistors (TFTs) used in conventional liquid crystal display devices, have become active. As a result, a pixel portion having a transistor disposed at each intersection of a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines and a driving circuit for driving each transistor are integrally formed on the electrode substrate by the same manufacturing process. Can now.
ところで、上記酸化物半導体膜では、水素ガス等の進入により、電気的に浅い不純物準位が形成され低抵抗化を引き起こすことが報告されている。このような酸化物半導体膜を薄膜トランジスタに用いた場合、ゲート電圧を印加しなくてもドレイン電流が流れるノーマリーオン型、すなわちデプレッション型の動作となり、欠陥準位の増大と共に、しきい値電圧が小さくなり、リーク電流が増大する。 By the way, it has been reported that, in the oxide semiconductor film, an electrically shallow impurity level is formed due to the ingress of hydrogen gas or the like, resulting in low resistance. When such an oxide semiconductor film is used for a thin film transistor, a normally-on type, that is, a depletion type operation in which a drain current flows even when a gate voltage is not applied, and a threshold voltage increases as the defect level increases. It becomes smaller and the leakage current increases.
薄膜トランジスタに酸化物半導体膜を用いた場合に限られず、デプレッション型の動作となるトランジスタを用いて駆動回路を用いた場合、通常オフすべきトランジスタにも電流が流れるため、駆動回路の消費電力が増大する問題が発生する。特に負荷の大きい走査線等の出力部を駆動する出力回路では、トランジスタのチャネル幅(W値)を他のトランジスタより大きく設定する必要があり、消費電力を増加させる大きな要因となっている。 Not only when an oxide semiconductor film is used for a thin film transistor, but when a driver circuit using a transistor that operates in a depletion mode is used, current also flows to a transistor that should normally be turned off, which increases power consumption of the driver circuit. Problems occur. In particular, in an output circuit that drives an output unit such as a scanning line with a large load, it is necessary to set the channel width (W value) of a transistor larger than that of other transistors, which is a major factor in increasing power consumption.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、デプレッション型の動作となるトランジスタを用いた場合であっても、消費電力を抑えることが可能な表示装置及び駆動回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a display device and a driving circuit capable of suppressing power consumption even when a transistor having a depletion type operation is used. is there.
本発明の一態様による表示装置は、マトリクス状に配置された複数の表示画素と、前記複数の表示画素が配列する行及び列に沿って延びる複数の駆動線と、前記複数の駆動線に駆動信号を出力する少なくとも一つの駆動回路とを有し、前記駆動回路は、入力される信号の位相をシフトして駆動信号として出力する複数のシフトレジスタと、前記それぞれのシフトレジスタに設けられる出力回路とを有し、前記出力回路は、前記駆動信号を形成する少なくとも一つのトランジスタと、当該トランジスタの制御電極に一端が接続され、他端に前記トランジスタの断続を制御する電圧が印加される容量素子と、前記トランジスタの制御電極に所定の電圧を付与するか当該制御電極をフローティングにするかを制御する制御回路とを備える。 A display device according to one embodiment of the present invention is driven by a plurality of display pixels arranged in a matrix, a plurality of drive lines extending along rows and columns in which the plurality of display pixels are arranged, and the plurality of drive lines. A plurality of shift registers that output a signal as a drive signal by shifting the phase of the input signal, and an output circuit provided in each of the shift registers. And the output circuit includes at least one transistor for forming the drive signal, a capacitor element having one end connected to a control electrode of the transistor and a voltage applied to the other end for controlling the on / off of the transistor. And a control circuit for controlling whether to apply a predetermined voltage to the control electrode of the transistor or to make the control electrode floating.
図1は、一実施の形態における表示装置の構成を示す回路図である。ここでは、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を例に説明する。同図の表示装置は、透明基板10上に画素部11、走査線駆動回路21、信号線駆動回路31を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a display device according to an embodiment. Here, an active matrix liquid crystal display device will be described as an example. The display device shown in the figure includes a
画素部11では、複数の走査線G1,G2,・・・Gn(以下「G」と総称する)と、複数の信号線S1,S2,・・・Sm(以下「S」と総称する)とが交差するように配置され、各交差部にスイッチング素子12、画素電極13、液晶容量14、補助容量15を備える。スイッチング素子には、一例として、酸化物半導体薄膜トランジスタを用いる。
In the
走査線駆動回路21は、電気的に縦続接続された複数のシフトレジスタからなる垂直シフトレジスタ22を備える。信号線駆動回路31は、電気的に縦続接続された複数のシフトレジスタからなる水平シフトレジスタ32と、映像信号が供給されてくる映像信号線34と、映像信号線34を各信号線Sに接続するための複数のアナログスイッチ35とを備える。
The scanning
垂直シフトレジスタ22、水平シフトレジスタ32にはスタートパルス信号(STP)とクロック信号(CK)とセット信号(SET)が入力される。ここでは、垂直シフトレジスタ22に入力されるスタートパルス信号をSTV、水平シフトレジスタ32に入力されるスタートパルス信号をSTHと呼ぶ。また、垂直シフトレジスタ22に入力されるクロック信号をCKV、水平シフトレジスタ32に入力されるクロック信号をCKHと呼ぶ。また、垂直シフトレジスタ22に入力されるセット信号をSETV、水平シフトレジスタ32に入力されるセット信号をSETHと呼ぶ。
A start pulse signal (STP), a clock signal (CK), and a set signal (SET) are input to the
垂直シフトレジスタ22、水平シフトレジスタ32は、入力されたスタートパルス信号STPの位相をシフトさせて出力する。走査線駆動回路21は、内部の各シフトレジスタから各走査線Gに対して垂直走査パルスを1段ずつ位相をシフトさせながら出力する。信号線駆動回路31は、内部の各シフトレジスタから各信号線Sに設けられたアナログスイッチ35に対して水平走査パルスを1段ずつ位相をシフトさせながら出力してアナログスイッチ35をオンさせ、外部から映像信号線34に供給されてきた映像信号をアナログスイッチ35を通じて各信号線Sに出力させる。
The
各駆動回路は、製造工程を短縮し低コスト化を実現するために、nMOS又はpMOSのいずれか一方のトランジスタのみを用いて構成することが望ましい
図2は、一実施の形態における表示装置の駆動回路の内部構成を示す回路図である。走査線駆動回路21も信号線駆動回路31も基本的には同様の構成である。もちろん、いずれか一方の駆動回路だけを同図の構成としてもよい。この駆動回路は、電気的に縦列接続された複数のシフトレジスタSR1,SR2,〜SRn(以下、総称SR)と、各シフトレジスタSRに対して位相をずらした3本のクロック信号CK1,CK2,CK3のうちのいずれか2本を入力するためのクロック線36を備えた構成である。各クロック信号CK1〜CK3は、垂直シフトレジスタ22においては垂直クロック信号CKVであり、水平シフトレジスタ32においては水平クロック信号CKHである。またセット信号SETは、垂直レジスタ22においてはSETVであり、水平シフトレジスタ32においてはSETHである。
Each drive circuit is preferably configured using only one of an nMOS transistor and a pMOS transistor in order to shorten the manufacturing process and realize cost reduction. FIG. 2 illustrates driving of a display device according to an embodiment. It is a circuit diagram which shows the internal structure of a circuit. The scanning
各シフトレジスタSRは、第1クロック端子41、第2クロック端子42を有する。シフトレジスタSR1では、第1クロック端子41に第1クロック信号CK1が入力され、第2クロック端子42に第2クロック信号CK2が入力される。シフトレジスタSR2では、第1クロック端子41に第2クロック信号CK2が入力され、第2クロック端子42に第3クロック信号CK3が入力される。また各シフトレジスタSRはセット端子47を有する。本構成例では各シフトレジスタSRが共通のセット信号で制御される構成を想定しているが、各シフトレジスタSRで個別のセット信号が与えられる構成や複数のシフトレジスタSRの組に対してセット信号が与えられる構成も可能である。
Each shift register SR has a
各シフトレジスタSRは、入力された入力信号INの位相を2つのクロック信号に同期するようにシフトさせて出力信号OUTとして出力する。入力信号INとして、初段のシフトレジスタSR1ではスタートパルス信号STPが入力され、2段目以降のシフトレジスタSRでは前段のシフトレジスタSRの出力信号OUTが入力される。 Each shift register SR shifts the phase of the input signal IN inputted so as to be synchronized with the two clock signals, and outputs it as an output signal OUT. As the input signal IN, the start pulse signal STP is input to the first-stage shift register SR1, and the output signal OUT of the previous-stage shift register SR is input to the second-stage and subsequent shift registers SR.
走査線駆動回路21では、各シフトレジスタSRからの出力信号OUTを垂直走査パルスとして各走査線Gに出力し、信号線駆動回路31では、各シフトレジスタSRからの出力信号OUTを水平走査パルスとして各アナログスイッチ35の制御電極に出力する。
The scanning
図3は、一実施の形態における表示装置の駆動回路に設けられるシフトレジスタSRの回路図である。以下、図2及び図3を参照しつつシフトレジスタSRの回路構成を説明する。 FIG. 3 is a circuit diagram of the shift register SR provided in the drive circuit of the display device according to the embodiment. Hereinafter, the circuit configuration of the shift register SR will be described with reference to FIGS.
入力端子43には入力信号INが入力される。また、位相をシフトさせたCK1〜CK3の3本のクロック信号のうちのいずれか2本のクロック信号がクロック端子入力される。図3では、一例として、第1クロック信号CK1が第1クロック端子41に入力され、第2クロック信号CK2が第2クロック端子42に入力される。そして、出力端子44からは出力信号OUTが出力される。シフトレジスタSRに含まれるトランジスタは一例として全てnMOSトランジスタである。
An input signal IN is input to the
シフトレジスタSRは、入力回路SRIC、インバータSRIN、リセット回路SRST及び出力回路SROCを備えている。なお、シフトレジスタSRには、ノードn1、・・・ノードn4が設けられている。 The shift register SR includes an input circuit SRIC, an inverter SRIN, a reset circuit SRST, and an output circuit SROC. The shift register SR is provided with nodes n1,..., Node n4.
[入力回路]
入力回路SRICは、第3トランジスタT3と第4トランジスタT4により構成される。第3トランジスタT3のドレインは電源電極45に、ゲートは入力端子43に、ソースは、ノードn4にそれぞれ電気的に接続される。また、第4トランジスタのドレインはノードn1に、ゲートは入力端子43に、ソースは電源電極46にそれぞれ電気的に接続される。
[Input circuit]
The input circuit SRIC includes a third transistor T3 and a fourth transistor T4. The drain of the third transistor T3 is electrically connected to the
電源電極45にはハイレベルの電源電圧VGHが供給され電源電極46にはローレベルの電源電圧VGLが供給される。この入力回路SRICは、入力端子43を通じて入力信号INを受け、ノードn4にハイレベル電圧VGH、ノードn1にローレベル電圧VGLを供給する。
The
[インバータ]
インバータSRINは、第5トランジスタT5と第6トランジスタT6とにより構成される。具体的には、第5トランジスタT5のゲートおよびドレインは電源電極45に接続される。第6トランジスタT6のドレインは第5トランジスタT5のソース電極に、ゲートはノードn4に、ソースは電源電極46に電気的に接続される。また、第5トランジスタT5のソース(第6トランジスタT6のドレイン)はノードn1に電気的に接続される。
[Inverter]
The inverter SRIN is configured by a fifth transistor T5 and a sixth transistor T6. Specifically, the gate and drain of the fifth transistor T5 are connected to the
[リセット回路]
リセット回路SRSTは、第7トランジスタT7、第8トランジスタT8、及び第9トランジスタT9により構成される。第7トランジスタT7のゲートは第2クロック端子42に、ソースは出力端子44に、ドレインはノードn4にそれぞれ電気的に接続される。また、第9トランジスタT9のゲートはノードn1に、ソースは出力端子44に、ドレインはノードn4にそれぞれ電気的に接続される。そして、第8トランジスタT8のゲートは電源電極45に接続され、ソースはノードn4に、ドレインはノードn2にそれぞれ電気的に接続される。
[Reset circuit]
The reset circuit SRST includes a seventh transistor T7, an eighth transistor T8, and a ninth transistor T9. The seventh transistor T7 has a gate electrically connected to the
[出力回路]
出力回路SROCは、第1トランジスタT1、第2トランジスタT2、第10トランジスタT10、及び第1容量素子Caにより構成される。第1トランジスタT1のドレインは第1クロック端子41に、ソースは出力端子44に、ゲートはノードn3にそれぞれ電気的に接続される。第2トランジスタT2のドレインは出力端子44に、ソースは電源電極46に、ゲートはノードn1にそれぞれ電気的に接続される。第1クロック端子41には第1クロック信号CK1が入力され、電源電極46にはローレベルの電源電圧VGLが供給される。第1トランジスタT1がオンで第2トランジスタT2がオフのときには、第1クロック信号CK1を出力端子44へ出力し、第1トランジスタT1がオフで第2トランジスタT2がオンのときには、電源電圧VGLを出力端子44へ出力する。
[Output circuit]
The output circuit SROC includes a first transistor T1, a second transistor T2, a tenth transistor T10, and a first capacitor Ca. The drain of the first transistor T1 is electrically connected to the
第1容量素子Caの一方の端子はノードn3(第1トランジスタT1のゲート)に電気的に接続される。また第1容量素子Caの他方の端子は、ノードn2に電気的に接続される。そして、第10トランジスタT10のソースは電源電極48に接続され、ドレインは、ノードn3に接続され、ゲートはセット端子47にそれぞれ電気的に接続される。
One terminal of the first capacitive element Ca is electrically connected to the node n3 (the gate of the first transistor T1). The other terminal of the first capacitive element Ca is electrically connected to the node n2. The source of the tenth transistor T10 is connected to the
電源電極48には電源電圧GVSSが入力される。電源電圧GVSSは第10トランジスタT10を介してノードn3に供給された際にノードn2に供給されている電圧より低くなるように設定されている。第10トランジスタT10のゲートにはセット信号SETが入力される。セット信号SETはハイレベルの電圧VGHとローベルの電圧VGLLとの2値電圧である。ローレベルの電圧VGLLは、第10トランジスタT10を十分オフにできるようにGVSSよりも低い値(VGLL<GVSS)に設定されている。
A power supply voltage GVSS is input to the
本駆動回路では、出力回路SROCにおいて、第1容量素子Caと第10トランジスタT10とを設け、第10トランジスタT10のゲート電圧を制御するように構成したことを特徴とする。この点について、図4を参照しつつ詳細に説明する。 The present drive circuit is characterized in that the output circuit SROC is provided with the first capacitive element Ca and the tenth transistor T10 to control the gate voltage of the tenth transistor T10. This point will be described in detail with reference to FIG.
図4は、一実施の形態における表示装置のシフトレジスタの各信号のタイミングチャートである。
即ち、図4は、シフトレジスタSRにおける入力信号IN、クロック信号CK1〜CK3、ノードn1〜n4、セット信号SET、シフトレジスタの出力信号OUTの関係を示すタイミングチャートである。シフトレジスタの出力信号OUTは、入力信号INの位相をシフトさせた信号である。なお、他のシフトレジスタSRも図4のタイミングチャートに従ってシフトレジスタSRと同様に動作する。
FIG. 4 is a timing chart of each signal of the shift register of the display device according to the embodiment.
4 is a timing chart showing the relationship among the input signal IN, the clock signals CK1 to CK3, the nodes n1 to n4, the set signal SET, and the output signal OUT of the shift register in the shift register SR. The output signal OUT of the shift register is a signal obtained by shifting the phase of the input signal IN. The other shift registers SR operate in the same manner as the shift register SR according to the timing chart of FIG.
[時刻t0−t0’]
時刻t0−t0’の期間では、垂直ブランキング期間のように、全てのシフトレジスタが選択されていない期間である。このときは、第5トランジスタT5を介してノードn1にはハイレベル電圧VGHが印加されているため、第2トランジスタT2はオンし、出力信号OUTの電圧はローレベル電圧VGLとなる。また、第9トランジスタT9もオンしているため、ノードn4及びノードn2の電圧はローレベル電圧VGLとなっている。
[Time t0-t0 ']
The period from time t0 to t0 ′ is a period in which all shift registers are not selected as in the vertical blanking period. At this time, since the high level voltage VGH is applied to the node n1 via the fifth transistor T5, the second transistor T2 is turned on, and the voltage of the output signal OUT becomes the low level voltage VGL. Further, since the ninth transistor T9 is also turned on, the voltages at the nodes n4 and n2 are the low level voltage VGL.
この期間では、セット信号SETがハイレベルとされ、ノードn3に第10トランジスタT10を介して電源電圧GVSSを供給する。このときは上述のように、ノードn2には電源電圧VGLが供給されているため、第1容量素子Caのノードn2側の一端の電位はVGL、ノードn3側の他端の電位はGVSSとなり、第1容量素子Caの端子間には電位差が生ずる。時刻t0’以降では、セット信号SETがローレベルとなり、第10トランジスタT10がオフするため、第1容量素子Caの端子間には前記電位差が保持される。ここでVGLとGVSSの電位差をα(=VGL−GVSS)とする。 During this period, the set signal SET is set to the high level, and the power supply voltage GVSS is supplied to the node n3 via the tenth transistor T10. At this time, since the power supply voltage VGL is supplied to the node n2 as described above, the potential at one end on the node n2 side of the first capacitive element Ca is VGL, and the potential at the other end on the node n3 side is GVSS. A potential difference is generated between the terminals of the first capacitive element Ca. After time t0 ', the set signal SET becomes a low level and the tenth transistor T10 is turned off, so that the potential difference is held between the terminals of the first capacitive element Ca. Here, the potential difference between VGL and GVSS is α (= VGL−GVSS).
[時刻t1−t2]
時刻t1−t2の期間において、入力信号INの電位がローレベル電圧VGLからハイレベル電圧VGHになると、第3トランジスタT3及び第4トランジスタT4がオンする。このとき、第2クロック信号CK2はローレベル電圧であるため、第7トランジスタT7はオフ状態である。従って、ノードn1の電位は、第4トランジスタT4を通じてローレベル電源電圧VGLが供給されてローレベルになり、第2トランジスタT2及び第9トランジスタT9をオフさせる。また、ノードn4の電位は第3トランジスタT3を通じてハイレベル電源電圧VGHが供給されてハイレベルになり、第6トランジスタT6をオンさせる。
[Time t1-t2]
When the potential of the input signal IN changes from the low level voltage VGL to the high level voltage VGH in the period of time t1-t2, the third transistor T3 and the fourth transistor T4 are turned on. At this time, since the second clock signal CK2 is a low level voltage, the seventh transistor T7 is in an OFF state. Accordingly, the potential of the node n1 becomes low level when the low level power supply voltage VGL is supplied through the fourth transistor T4, and the second transistor T2 and the ninth transistor T9 are turned off. Further, the potential of the node n4 is supplied with the high level power supply voltage VGH through the third transistor T3 and becomes high level, and the sixth transistor T6 is turned on.
第5トランジスタT5と第6トランジスタT6はインバータ回路を構成しており、第6トランジスタT6がオンのときノードn1にはローレベル電圧VGLが出力される。この結果、第2トランジスタT2はオフする。また、ノードn4の電位がハイレベルであるため、ノードn2の電位は第8トランジスタT8を通じてハイレベルになる。ノードn3の電位は第1容量素子Caに保持されている電位差αだけノードn2よりも低い電位になる。ただし、このときのノードn3の電位はローレベルよりも高い電圧になるように設定されており、かつ第1クロック信号CK1はローレベルのため、第1トランジスタT1はオンする。第1クロック信号CK1のローレベルが出力信号OUTとして出力される。 The fifth transistor T5 and the sixth transistor T6 form an inverter circuit. When the sixth transistor T6 is on, the low level voltage VGL is output to the node n1. As a result, the second transistor T2 is turned off. Further, since the potential of the node n4 is high level, the potential of the node n2 becomes high level through the eighth transistor T8. The potential of the node n3 is lower than that of the node n2 by the potential difference α held in the first capacitor element Ca. However, since the potential of the node n3 at this time is set to be higher than the low level, and the first clock signal CK1 is at the low level, the first transistor T1 is turned on. The low level of the first clock signal CK1 is output as the output signal OUT.
[時刻t2−t3]
時刻t2−t3の期間では、入力信号INの電位がハイレベル電圧VGHからローレベル電圧VGLになると同時に、第1クロック信号CK1の電位がローレベル電圧VGLからハイレベル電圧VGHに反転する。入力信号INの電位がローレベルになることで、第3トランジスタT3がオフし、ノードn4は、電圧が供給されないフローティング状態になる。その結果、ノードn3は、第1クロック信号CK1の電位がハイレベルに反転する影響を第1トランジスタT1を介して受け、ハイレベル電圧VGHよりさらに高い電位(+x)になる。これは、第1トランジスタT1のゲート部にチャネル容量があるため、ゲートすなわちノードn3がフローティング状態であり、第1トランジスタT1がオン状態である場合、第1トランジスタT1のドレイン・ソースの電位変動に伴ってノードn3の電位が変動するためである。このように、接続先のトランジスタにおける電位変動の影響を受けてフロ一ティング状態にあるゲートの電位が変動する現象のことをブートストラップといい、このときのノードのことをブートストラップノードという。
[Time t2-t3]
In the period from time t2 to time t3, the potential of the input signal IN changes from the high level voltage VGH to the low level voltage VGL, and at the same time, the potential of the first clock signal CK1 is inverted from the low level voltage VGL to the high level voltage VGH. When the potential of the input signal IN becomes low level, the third transistor T3 is turned off, and the node n4 enters a floating state in which no voltage is supplied. As a result, the node n3 receives the influence that the potential of the first clock signal CK1 is inverted to the high level via the first transistor T1, and becomes a potential (+ x) higher than the high level voltage VGH. This is because the gate portion of the first transistor T1 has a channel capacitance, and therefore, when the gate, that is, the node n3 is in a floating state, and the first transistor T1 is in an on state, the potential fluctuation of the drain and source of the first transistor T1 occurs. This is because the potential of the node n3 varies accordingly. In this way, a phenomenon in which the potential of the gate in the floating state varies under the influence of the potential variation in the connected transistor is referred to as a bootstrap, and the node at this time is referred to as a bootstrap node.
ノードn3がハイレベル電圧VGHより更に高い電位(+x)になることで第1トランジスタT1は十分にオン状態となり、出力端子OUTに第1クロック信号CK1の電位であるハイレベル電圧VGHを出力する。またノードn2は第1容量素子Caを介してノードn3の影響を受け、ノードn3よりも更に電位差αだけ高い電位になる。 When the node n3 becomes a potential (+ x) higher than the high level voltage VGH, the first transistor T1 is sufficiently turned on, and the high level voltage VGH that is the potential of the first clock signal CK1 is output to the output terminal OUT. Further, the node n2 is affected by the node n3 via the first capacitive element Ca, and becomes a potential higher than the node n3 by the potential difference α.
図5は、一実施の形態における表示装置のシフトレジスタの時刻t2−t3の期間の各ノードの電位を示す図である。時刻t2−t3では、ノードn1には、第5トランジスタT5と第6トランジスタT6で構成されるインバータ回路からローレベル電圧VGLが供給される。出力回路を構成する第2トランジスタT2のゲート・ソース間電圧(Vgs)は0Vである。 FIG. 5 is a diagram illustrating the potential of each node in the period from time t2 to time t3 of the shift register of the display device according to the embodiment. At time t2-t3, the low level voltage VGL is supplied to the node n1 from the inverter circuit configured by the fifth transistor T5 and the sixth transistor T6. The gate-source voltage (Vgs) of the second transistor T2 constituting the output circuit is 0V.
図6は、nMOSエンハンス型トランジスタと、デプレッション型トランジスタの
Vgs−Ids特性を比較して示す図である。図6に示すとおり、エンハンス型においては、ゲート・ソース間電位差が0Vの時、ソース・ドレイン間にほとんど電流は流れないが、デプレッション型においては、ゲート・ソース間電位差が0Vの時、ソース・ドレイン間に電流が流れてしまう。このように、第2トランジスタT2がデプレッション型の場合、オフ電流が流れてしまう。ただし、本実施の形態のシフトレジスタでは、この期間は駆動全体の期間に対して短いため実質的には問題にならない。
FIG. 6 is a diagram comparing the Vgs-Ids characteristics of an nMOS enhanced transistor and a depletion transistor. As shown in FIG. 6, in the enhancement type, when the gate-source potential difference is 0V, almost no current flows between the source and drain, but in the depletion type, when the gate-source potential difference is 0V, Current flows between the drains. Thus, when the second transistor T2 is a depletion type, an off current flows. However, in the shift register of this embodiment, since this period is shorter than the entire driving period, there is substantially no problem.
[時刻t3以降]
時刻t3においては、第1クロック信号CK1の電位がローレベル電圧VGLになり、出力信号OUTはローレベル電圧VGLとなる。また第2クロック信号CK2の電位がハイレベル電圧VGHになる。第2クロック信号CK2の電位がハイレベルになることで、第7トランジスタT7がオンする。このとき、第3トランジスタT3はオフ状態にあるので、ノードn4の電位は、第7トランジスタT7を通じてローレベル電圧VGLになる。
[After time t3]
At time t3, the potential of the first clock signal CK1 becomes the low level voltage VGL, and the output signal OUT becomes the low level voltage VGL. Further, the potential of the second clock signal CK2 becomes the high level voltage VGH. When the potential of the second clock signal CK2 becomes high level, the seventh transistor T7 is turned on. At this time, since the third transistor T3 is in the off state, the potential of the node n4 becomes the low level voltage VGL through the seventh transistor T7.
ノードn4の電位がVGLになることによって、第5トランジスタT5と第6トランジスタT6で構成されるインバータ回路からノードn1にハイレベル電圧VGHが供給され第2トランジスタT2と第9トランジスタT9がオンする。またノードn2にはノードn4からローレベル電圧VGLが供給され、ノードn3はノードn2の電位であるVGLよりも第1容量素子Caに蓄えられた電位差αだけ低い電位になる。 When the potential of the node n4 becomes VGL, the high level voltage VGH is supplied to the node n1 from the inverter circuit composed of the fifth transistor T5 and the sixth transistor T6, and the second transistor T2 and the ninth transistor T9 are turned on. Further, the low-level voltage VGL is supplied to the node n2 from the node n4, and the node n3 becomes a potential lower than the VGL that is the potential of the node n2 by the potential difference α stored in the first capacitor element Ca.
図7は、一実施の形態における表示装置のシフトレジスタの時刻t3以降(時刻t1以前)の各ノードの電位を示す図である。出力回路を構成する第2トランジスタT2がオンとなり出力端子OUTにローレベル電圧VGLを供給する。このとき第1トランジスタT1のゲート・ソース間電圧(Vgs)は、第1容量素子Caの存在によって−αとなっている。 FIG. 7 is a diagram illustrating the potential of each node after time t3 (before time t1) of the shift register of the display device according to the embodiment. The second transistor T2 constituting the output circuit is turned on to supply the low level voltage VGL to the output terminal OUT. At this time, the gate-source voltage (Vgs) of the first transistor T1 is −α due to the presence of the first capacitive element Ca.
このため図6に示すように、ゲート・ソース間電圧(Vgs)を0Vよりも小さい値である−αとしているため第1トランジスタT1がデプレッション型であってもオフ電流を小さく抑えることができる。 For this reason, as shown in FIG. 6, the gate-source voltage (Vgs) is set to −α, which is a value smaller than 0V, and therefore the off-state current can be kept small even if the first transistor T1 is a depletion type.
時刻t3以降の期間では、次に入カINが入力される前に第1クロック信号CK1および第2クロック信号CK2がそれぞれのタイミングでハイレベルとローレベルとを変化するが、出力端子OUTには常にVGLが出力される。これは、第1トランジスタT1はオフであり、第7トランジスタT7のドレインとソースにあたるノードn4とノードn1の電位は等しくVGLとなっているため、シフトレジスタSRの内部ノードの電位が変化しないためである。 In a period after time t3, the first clock signal CK1 and the second clock signal CK2 change between the high level and the low level at the respective timings before the next input IN is input. VGL is always output. This is because the first transistor T1 is off and the potentials of the node n4 and the node n1 corresponding to the drain and source of the seventh transistor T7 are equal to VGL, so that the potential of the internal node of the shift register SR does not change. is there.
本実施の形態においては、シフトレジスタにnMOSトランジスタを用いることとして、凸型パルスが上に向くスタートパルス信号STPを伝送する駆動回路について説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、図8に示すように、シフトレジスタやバッファをpMOSトランジスタを用いて構成することとし、凸型パルスが下に向くスタートパルス信号STPを伝送する駆動回路の構成としても良い。この場合、容量素子Caの両端に電位差を与えるためにノードn3に第10トランジスタT10を介して電圧を供給する電源GVDDの電圧を、セット信号SETで第10トランジスタT10をオンするタイミングのノードn2に供給されている電圧より高く設定する。この場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, an nMOS transistor is used as a shift register, and a drive circuit that transmits a start pulse signal STP in which a convex pulse is directed upward has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, a shift register and a buffer may be configured using pMOS transistors, and a drive circuit that transmits a start pulse signal STP in which a convex pulse is directed downward may be used. In this case, the voltage of the power supply GVDD that supplies a voltage to the node n3 via the tenth transistor T10 in order to give a potential difference between both ends of the capacitive element Ca is applied to the node n2 at the timing when the tenth transistor T10 is turned on by the set signal SET. Set higher than the supplied voltage. In this case, the same effect as described above can be obtained.
また、本実施の形態においては、液晶表示装置に本発明の駆動回路を適用した場合を例にとって説明したが、他の表示装置、例えば有機EL等を用いた表示装置などにも本発明の駆動回路を適用できることは言うまでもない。 In this embodiment, the case where the driving circuit of the present invention is applied to a liquid crystal display device has been described as an example. However, the driving of the present invention is applied to other display devices such as a display device using an organic EL. It goes without saying that the circuit can be applied.
なお、図3に示す出力回路SROCは、次のように表わすことができる。 The output circuit SROC shown in FIG. 3 can be expressed as follows.
(1) 入力される入力信号INの位相をシフトさせた出力信号OUTを出力するシフトレジスタSRに設けられる出力回路SROCであって、
シフトレジスタSRを駆動するクロック信号が入力される第1の電極、制御電極及び出力信号OUTを出力する第2電極を有する第1トランジスタと、
第1電極が前記第1トランジスタの前記第2電極に接続され、制御電極及び第1の電源電圧が印加される第2電極を有する第2トランジスタと、
前記第1トランジスタの制御電極に一端が接続され、他端に前記第1トランジスタの断続を制御する電圧が印加される容量素子と、
第1電極が前記第1トランジスタの前記制御電極に接続され、制御電極及び第2の電源電圧が印加される第2電極を有する第10トランジスタとを備える。
(1) An output circuit SROC provided in a shift register SR that outputs an output signal OUT obtained by shifting the phase of an input signal IN.
A first transistor having a first electrode to which a clock signal for driving the shift register SR is input, a control electrode, and a second electrode for outputting an output signal OUT;
A second transistor having a first electrode connected to the second electrode of the first transistor and having a control electrode and a second electrode to which a first power supply voltage is applied;
A capacitive element having one end connected to the control electrode of the first transistor and a voltage applied to the other end for controlling the on / off of the first transistor;
A first electrode connected to the control electrode of the first transistor, and a tenth transistor having a control electrode and a second electrode to which a second power supply voltage is applied.
(2) 前記第2の電源電圧は、前記第10トランジスタを介して前記第1トランジスタの制御電極に供給された際、前記容量素子の他端に印加される電圧との間で電位差を生じるように設けられる(1)の出力回路。 (2) When the second power supply voltage is supplied to the control electrode of the first transistor via the tenth transistor, a potential difference is generated between the second power supply voltage and the voltage applied to the other end of the capacitive element. The output circuit according to (1).
(3)前記シフトレジスタがnMOSトランジスタで構成されている場合で、前記シフトレジスタが選択されていないときは、前記第1のトランジスタのゲート・ソース間電圧は0よりも小さい、(2)の出力回路。 (3) When the shift register is configured by an nMOS transistor and the shift register is not selected, the gate-source voltage of the first transistor is smaller than 0. The output of (2) circuit.
以上説明したように、本実施の形態によれば、シフトレジスタの出力回路を構成するトランジスタT1のゲート端子に信号を供給する信号線を容量素子を介して接続するとともに、このゲート端子に所定の電位を供給する回路を設けたため、デプレッション型のトランジスタを用いた際にも、出力回路を流れるオフリーク電流を小さくし、消費電力を低く抑えることができる。 As described above, according to the present embodiment, the signal line for supplying a signal to the gate terminal of the transistor T1 constituting the output circuit of the shift register is connected via the capacitive element, and a predetermined line is connected to the gate terminal. Since a circuit for supplying a potential is provided, even when a depletion type transistor is used, off-leakage current flowing in the output circuit can be reduced and power consumption can be reduced.
なお、シフトレジスタは、図3の構成のものに限らず、入力信号の位相をシフト可能なものであれば、どのような構成のものであってもよい。 Note that the shift register is not limited to the one shown in FIG. 3 and may have any configuration as long as the phase of the input signal can be shifted.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
T1…トランジスタ、T2…トランジスタ、T10…トランジスタ、Ca…容量素子、GVSS…電源電圧、VGLL…電圧、VGL…ローレベル電源電圧、VGH…ハイレベル電源電圧、SR…シフトレジスタ、CK…クロック信号、10…透明基板、11…画素部、12…スイッチング素子、13…画素電極、14…液晶容量、15…補助容量、21、31…駆動回路、22…垂直シフトレジスタ、31…信号線駆動回路、32…水平シフトレジスタ、36…クロック線、41…クロック端子、42…クロック端子、43…入力端子、44…出力端子、45…電源電極、46…電源電極、47…セット端子、48…電源電極。
T1 ... transistor, T2 ... transistor, T10 ... transistor, Ca ... capacitance element, GVSS ... power supply voltage, VGLL ... voltage, VGL ... low level power supply voltage, VGH ... high level power supply voltage, SR ... shift register, CK ... clock signal, DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の表示画素が配列する行及び列に沿って延びる複数の駆動線と、
前記複数の駆動線に駆動信号を出力する少なくとも一つの駆動回路とを有し、
前記駆動回路は、
入力される信号の位相をシフトして駆動信号として出力する複数のシフトレジスタと、
前記それぞれのシフトレジスタに設けられる出力回路とを有し、
前記出力回路は、
前記駆動信号を形成する少なくとも一つのトランジスタと、
当該トランジスタの制御電極に一端が接続され、他端に前記トランジスタの断続を制御する電圧が印加される容量素子と、
前記トランジスタの制御電極に所定の電圧を付与するか当該制御電極をフローティングにするかを制御する制御回路とを備える、表示装置。 A plurality of display pixels arranged in a matrix;
A plurality of drive lines extending along rows and columns in which the plurality of display pixels are arranged;
And at least one drive circuit that outputs a drive signal to the plurality of drive lines,
The drive circuit is
A plurality of shift registers that shift the phase of the input signal and output it as drive signals;
An output circuit provided in each of the shift registers,
The output circuit is
At least one transistor forming the drive signal;
A capacitive element having one end connected to the control electrode of the transistor and a voltage applied to the other end for controlling the on / off of the transistor;
And a control circuit that controls whether a predetermined voltage is applied to the control electrode of the transistor or the control electrode is floated.
前記制御回路は、前記制御電極に付与する電圧を、前記容量素子の他端に印加される電圧よりも低く制御する、請求項2に記載の表示装置。 Each transistor constituting the shift register and the output circuit is an nMOS transistor,
The display device according to claim 2, wherein the control circuit controls a voltage applied to the control electrode to be lower than a voltage applied to the other end of the capacitive element.
前記制御回路は、前記制御電極に付与する電圧を、前記容量素子の他端に印加される電圧よりも高く制御する、請求項2に記載の表示装置。 Each transistor constituting the shift register and the output circuit is a pMOS transistor,
The display device according to claim 2, wherein the control circuit controls a voltage applied to the control electrode to be higher than a voltage applied to the other end of the capacitive element.
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