JP2019070731A - シフトレジスタおよびそれを備えた表示装置 - Google Patents

シフトレジスタおよびそれを備えた表示装置 Download PDF

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泰章 岩瀬
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卓哉 渡部
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晶 田川
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Takatsugu Kusumi
崇嗣 楠見
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Abstract

【課題】異常動作を引き起こすことなく任意の段でスキャンの途中停止を行うことができるシフトレジスタを実現する。【解決手段】シフトレジスタの各段を構成する単位回路4は、従来の単位回路とほぼ同様の構成を有する転送部401と、スキャンの途中停止が行われた時の転送部401内の第1ノードN1の状態を記憶するための状態記憶部402と、状態記憶部402からの出力信号QXに基づく電荷が第1ノードN1に供給されるよう状態記憶部402と転送部401とを接続する接続部403とによって構成される。状態記憶部402の動作を制御する制御クロック信号CKX,CKXBのクロック動作は、ゲートクロック信号のクロック動作が停止しているときに行われる。【選択図】図1

Description

以下の開示は、シフトレジスタに関し、特に、タッチパネルを備えた表示装置に設けられるシフトレジスタに関する。
従来より、複数本のソースバスライン(映像信号線)および複数本のゲートバスライン(走査信号線)を含む表示部を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置に関し、従来、ゲートバスラインを駆動するためのゲートドライバ(走査信号線駆動回路)は、液晶パネルを構成する基板の周辺部にIC(Integrated Circuit)チップとして搭載されることが多かった。しかしながら、近年、液晶パネルを構成する2枚のガラス基板のうちの一方の基板であるTFT基板上に直接的にゲートドライバを形成することが徐々に多くなされている。このようなゲートドライバは「モノリシックゲートドライバ」などと呼ばれている。
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示部には、複数本のソースバスラインと、複数本のゲートバスラインと、それら複数本のソースバスラインと複数本のゲートバスラインとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個の画素形成部とが形成されている。上記複数個の画素形成部はマトリクス状に配置されて画素アレイを構成している。各画素形成部は、対応する交差点を通過するゲートバスラインにゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過するソースバスラインにソース端子が接続されたスイッチング素子である薄膜トランジスタや、画素電圧値を保持するための画素容量などを含んでいる。アクティブマトリクス型の液晶表示装置には、また、上述したゲートドライバと、ソースバスラインを駆動するためのソースドライバ(映像信号線駆動回路)とが設けられている。
画素電圧値を示す映像信号はソースバスラインによって伝達される。しかしながら、各ソースバスラインは複数行分の画素電圧値を示す映像信号を一時(同時)に伝達することができない。このため、マトリクス状に配置された上述の画素形成部内の画素容量への映像信号の書き込み(充電)は1行ずつ順次に行われる。そこで、複数本のゲートバスラインが所定期間ずつ順次に選択されるように、ゲートドライバは複数段からなるシフトレジスタによって構成されている。そして、シフトレジスタの各段から順次にアクティブな走査信号が出力されることによって、上述のように、画素容量への映像信号の書き込みが1行ずつ順次に行われる。
なお、本明細書においては、シフトレジスタの各段を構成する回路のことを「単位回路」という。また、1行目のゲートバスラインから最終行目のゲートバスラインまでを1本ずつ順次に選択することを単に「スキャン」といい、1行目から最終行目までの途中でスキャンを停止することを「スキャンの途中停止」という。さらに、スキャンが停止されている期間のことを「休止期間」という。
図29は、従来の単位回路の一構成例を示す回路図である。図29に示す単位回路では、セット信号Sがローレベルからハイレベルに変化すると、プリチャージによって第1ノードN1の電位が上昇する。このように第1ノードN1がプリチャージされた状態のときに入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化することによって、第1ノードN1の電位が大きく上昇し、出力信号Qがハイレベルとなる。これにより、この単位回路に接続されたゲートバスラインが選択状態となる。以上のような動作がシフトレジスタの1段目から最終段目まで順次に行われることにより、表示部に設けられている複数本のゲートバスラインが所定期間ずつ順次に選択状態となる。
ところで、近年、タッチパネルと液晶パネルとが一体化した構成の液晶表示装置が普及しつつある。このような液晶表示装置では、スキャンが行われていない時にタッチパネルの処理(例えば、タッチ位置を検出する処理)を行う必要がある。これに関し、従来の液晶表示装置では、1行目のゲートバスラインが選択された後、最終行目のゲートバスラインが選択されるまでは、スキャンを停止することができなかった。この理由は次のとおりである。スキャンの途中停止後にスキャンの停止位置からスキャンを再開しようとする場合、スキャンの停止位置(再開位置)に対応する単位回路では、休止期間を通じて第1ノードN1(図29参照)がプリチャージされた状態を維持する必要がある。しかしながら、薄膜トランジスタT12,T13,およびT16の閾値電圧が低いと、休止期間中にそれら薄膜トランジスタT12,T13,およびT16で電荷のリークが生じ得る。電荷のリークが生じると、例えば図30に示すように休止期間中に第1ノードN1の電位が低下する。このような場合、休止期間の終了後に入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化しても、出力信号Qの電位は充分に上昇しない。その結果、異常動作が引き起こされる。このように、従来の液晶表示装置では、異常動作を引き起こすことなくスキャンの途中停止を行うことはできなかった。
そこで、特開2014−182203号公報には、スキャンの途中停止を行いたい位置に対応する単位回路(特開2014−182203号公報では「転送回路」と記載)の構成を入力されたシフト信号(シフトパルス)の電位を長期間保持することのできる構成とすることによりスキャンの途中停止を可能にしたシフトレジスタについての発明が開示されている。
特開2014−182203号公報
ところが、特開2014−182203号公報に開示されたシフトレジスタによれば、スキャンの途中停止を行うことができるのは特定の位置のみであって、任意の位置でスキャンの途中停止を行うことはできない。このように、特開2014−182203号公報に開示されたシフトレジスタは汎用性に欠ける。このため、例えば、タッチパネルと液晶パネルとが一体化した構成の液晶表示装置においてタッチ位置を検出する処理を速やかに行うということができない。特に、近年、共通電極をタッチ位置検出用の電極として利用するフルインセルタイプのタッチパネルの開発が盛んであり、任意の位置でスキャンの途中停止を行うことが不可欠となりつつある。
そこで、以下の開示は、異常動作を引き起こすことなく任意の段でスキャンの途中停止を行うことができるシフトレジスタを実現することを目的とする。
いくつかの実施形態によるシフトレジスタは、複数のクロック信号からなるシフトクロック信号群に基づいてシフト動作を行う、複数の段で構成されたシフトレジスタであって、
各段を構成する単位回路は、
オンレベルの出力信号を出力するために電荷を保持するための第1電荷保持ノードを有し、前記第1電荷保持ノードのレベルがオンレベルであるときに前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号の1つに基づいてオンレベルの出力信号を出力する転送部と、
オンレベルの電荷供給信号を出力するために電荷を保持するための第2電荷保持ノードを有し、前記第2電荷保持ノードのレベルがオンレベルであるときに第1制御クロック信号に基づいてオンレベルの電荷供給信号を出力する状態記憶部と、
オンレベルの電荷供給信号に基づいて前記第1電荷保持ノードに電荷が供給されるよう、前記状態記憶部と前記転送部とを接続する接続部と
を含み、
前記転送部は、
前記出力信号を出力する第1出力ノードと、
前記第1電荷保持ノードに接続された制御端子と、前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号の1つが与えられる第1導通端子と、前記第1出力ノードに接続された第2導通端子とを有する第1出力制御トランジスタと、
先行する段の単位回路から出力される出力信号をセット信号として受け取り、セット信号に基づいて前記第1電荷保持ノードのレベルをオンレベルに向けて変化させる第1電荷保持ノードターンオン部と、
後続の段の単位回路から出力される出力信号をリセット信号として受け取り、リセット信号に基づいて前記第1電荷保持ノードのレベルをオフレベルに向けて変化させる第1電荷保持ノードターンオフ部と
を含み、
前記状態記憶部は、
前記電荷供給信号を出力する第2出力ノードと、
前記第2電荷保持ノードに接続された制御端子と、前記第1制御クロック信号が与えられる第1導通端子と、前記第2出力ノードに接続された第2導通端子とを有する第2出力制御トランジスタと、
先行する段の単位回路から出力される出力信号をセット信号として受け取り、セット信号に基づいて前記第2電荷保持ノードのレベルをオンレベルに向けて変化させる第2電荷保持ノードターンオン部と、
後続の段の単位回路から出力される出力信号をリセット信号として受け取り、リセット信号に基づいて前記第2電荷保持ノードのレベルをオフレベルに向けて変化させる第2電荷保持ノードターンオフ部と
を含み、
前記第1制御クロック信号のクロック動作は、前記シフトクロック信号群のクロック動作が停止しているときに行われる。
いくつかの実施形態によるシフトレジスタによれば、スキャンの途中停止が行われた時の転送部内の第1電荷保持ノードの状態が状態記憶部に保持される。このため、スキャンが停止されている休止期間中に単位回路の転送部内の薄膜トランジスタで電荷のリークが生じても、第1制御クロック信号のクロック動作に基づいて休止期間を通じて所定期間毎に第1電荷保持ノードに電荷が供給される。従って、休止期間を通じて第1電荷保持ノードのレベルは所望のレベルで維持される。その結果、休止期間の終了後に停止段(スキャンの停止位置に相当する段)から正常にスキャンを再開することが可能となる。以上のように、異常動作を引き起こすことなく任意の段でスキャンの途中停止を行うことができるシフトレジスタが実現される。
第1の実施形態における単位回路の概略構成を示す図である。 上記第1の実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態において、ゲートドライバの構成について説明するためのブロック図である。 上記第1の実施形態において、ゲートドライバ内のシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態において、ゲートドライバの動作について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、単位回路内の状態記憶部の具体的な構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態において、単位回路内の転送部の具体的な構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのラッチ段における動作の一例について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのラッチ段以外の段における動作の一例について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときのラッチ段における動作の一例について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときのラッチ段以外の段における動作の一例について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの転送部の動作について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときの転送部の動作について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、第1ノードの電位が高いレベルで維持されることについて説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。 上記第1の実施形態における効果について説明するための図である。 上記第1の実施形態の変形例における単位回路の概略構成を示す図である。 上記第1の実施形態の変形例における動作の一例を示す信号波形図である。 第2の実施形態における動作の一例について説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態における動作の別の例について説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態において、制御クロック信号CKXが最初に立ち上がるタイミングについて説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態において、制御クロック信号CKXが最初に立ち上がるタイミングについて説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態において、制御クロック信号CKXが最後に立ち下がるタイミングについて説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態において、制御クロック信号CKXが最後に立ち下がるタイミングについて説明するための信号波形図である。 従来の単位回路の一構成例を示す回路図である。 従来例に関し、スキャンの停止後にスキャンを再開したときに異常動作が起こることについて説明するための図である。
以下、実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、薄膜トランジスタのゲート端子(ゲート電極)は制御端子に相当し、ドレイン端子(ドレイン電極)は第1導通端子に相当し、ソース端子(ソース電極)は第2導通端子に相当する。また、これに関し、nチャネル型トランジスタに関してはドレインとソースのうち電位の高い方がドレインと呼ばれているが、本明細書の説明では、一方をドレイン,他方をソースと定義するので、ドレイン電位よりもソース電位の方が高くなることもある。
<1.第1の実施形態>
<1.1 全体構成および動作概要>
図2は、第1の実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図2に示すように、この液晶表示装置は、電源100とDC/DCコンバータ110と表示制御回路200とソースドライバ(映像信号線駆動回路)300とゲートドライバ(走査信号線駆動回路)400と共通電極駆動回路500と表示部600とを備えている。本実施形態においては、ゲートドライバ400と表示部600とは同一基板(液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方の基板であるTFT基板)上に形成されている。すなわち、本実施形態におけるゲートドライバ400は、モノリシックゲートドライバである。なお、本実施形態においては、表示部600を構成する液晶パネルはタッチパネルと一体化しているものと仮定する。但し、タッチパネルは本発明に直接に関係するわけではないのでその説明および図示を省略する。
表示部600には、複数本(j本)のソースバスライン(映像信号線)SL1〜SLjと、複数本(i本)のゲートバスライン(走査信号線)GL1〜GLiと、それら複数本のソースバスラインSL1〜SLjと複数本のゲートバスラインGL1〜GLiとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個(i×j個)の画素形成部とが形成されている。上記複数個の画素形成部はマトリクス状に配置されて画素アレイを構成している。各画素形成部は、対応する交差点を通過するゲートバスラインにゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するソースバスラインにソース端子が接続されたスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)60と、その薄膜トランジスタ60のドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられた対向電極である共通電極Ecと、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられ画素電極と共通電極Ecとの間に挟持された液晶層とからなる。そして、画素電極と共通電極Ecとにより形成される液晶容量により、画素容量Cpが構成される。なお、通常、画素容量Cpに確実に電荷を保持すべく、液晶容量に並列に補助容量が設けられるが、補助容量は本発明に直接に関係するわけではないのでその説明および図示を省略する。また、本実施形態においては、薄膜トランジスタ60はnチャネル型である。
ところで、薄膜トランジスタ60としては、半導体層にアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ(a−Si TFT),半導体層に微結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ,半導体層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ(酸化物TFT),半導体層に低温ポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ(LTPS−TFT)などを採用することができる。酸化物TFTとしては、例えば、In−Ga−Zn−O系の半導体(例えば酸化インジウムガリウム亜鉛)を含む酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを採用することができる。これらの点については、ゲートドライバ400内の薄膜トランジスタについても同様である。
電源100は、DC/DCコンバータ110と表示制御回路200と共通電極駆動回路500とに所定の電源電圧を供給する。DC/DCコンバータ110は、その電源電圧からソースドライバ300およびゲートドライバ400を動作させるための直流電圧(直流電源電圧VDDおよび直流電源電圧VSS)を生成し、それをソースドライバ300およびゲートドライバ400に供給する。共通電極駆動回路500は、共通電極Ecに共通電極駆動電圧Vcomを与える。
表示制御回路200は、外部から送られる画像信号DATおよび水平同期信号や垂直同期信号などのタイミング信号群TGを受け取り、デジタル映像信号DVと、ソースドライバ300の動作を制御するためのソース制御信号SCTLと、ゲートドライバ400の動作を制御するためのゲート制御信号GCTLとを出力する。ソース制御信号SCTLには、ソーススタートパルス信号,ソースクロック信号,およびラッチストローブ信号が含まれている。ゲート制御信号GCTLには、ゲートスタートパルス信号,ゲートクロック信号などが含まれている。
ソースドライバ300は、表示制御部100から送られるデジタル映像信号DVとソース制御信号SCTLとに基づいて、ソースバスラインSL1〜SLjに駆動用映像信号S(1)〜S(j)を印加する。このとき、ソースドライバ300では、ソースクロック信号のパルスが発生するタイミングで、各ソースバスラインSLに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号DVが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号のパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号DVがアナログ電圧に変換される。その変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号S(1)〜S(j)として全てのソースバスラインSL1〜SLjに一斉に印加される。
ゲートドライバ400は、表示制御部100から送られるゲート制御信号GCTLに基づいて、アクティブな走査信号G(1)〜G(i)の各ゲートバスラインGL1〜GLiへの印加を1垂直走査期間を周期として繰り返す。すなわち、ゲートドライバ400は、ゲートバスラインGL1〜GLiのスキャンを行う。但し、タッチパネルの処理が行われる時にスキャンの途中停止が行われる。このゲートドライバ400についての詳しい説明は後述する。
以上のようにして、ソースバスラインSL1〜SLjに駆動用映像信号S(1)〜S(j)が印加され、ゲートバスラインGL1〜GLiに走査信号G(1)〜G(i)が印加されることにより、外部から送られた画像信号DATに基づく画像が表示部600に表示される。
<1.2 ゲートドライバ>
図3は、本実施形態におけるゲートドライバ400の構成について説明するためのブロック図である。図3に示すように、ゲートドライバ400は複数段からなるシフトレジスタ410によって構成されている。表示部600にはi行×j列の画素マトリクスが形成されているところ、それら画素マトリクスの各行と1対1で対応するようにシフトレジスタ410の各段が設けられている。すなわち、シフトレジスタ410にはi個の単位回路4(1)〜4(i)が含まれている。以下、ゲートドライバ400の構成および動作について詳しく説明する。
<1.2.1 シフトレジスタ全体の構成および動作>
図4は、ゲートドライバ400内のシフトレジスタ410の構成を示すブロック図である。上述したように、このシフトレジスタ410はi個の単位回路4(1)〜4(i)で構成されている。なお、図4には、(n−2)段目から(n+3)段目までの単位回路4(n−2)〜4(n+3)を示している。以下においては、i個の単位回路4(1)〜4(i)を互いに区別する必要がない場合には単位回路に符号4を付す。
シフトレジスタ410には、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP(図4では不図示)と、クリア信号CLR(図4では不図示)と、ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bと、制御クロック信号CKX,CKXBとが与えられる。また、シフトレジスタ410には、直流電源電圧VSSも与えられる。ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bは、4相のクロック信号である。それら4相のクロック信号のうち各単位回路4に入力されるクロック信号(以下、「入力クロック信号」という。)には符号CLKinを付している。制御クロック信号CKX,CKXBは2相のクロック信号である。なお、本実施形態においては、ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bによってシフトクロック信号群が実現され、制御クロック信号CKXによって第1制御クロック信号が実現され、制御クロック信号CKXBによって第2制御クロック信号が実現されている。
シフトレジスタ410の各段(各単位回路4)の入力端子に与えられる信号は次のようになっている(図4参照)。ゲートクロック信号に関しては、(n−2)段目の単位回路4(n−2)にはゲートクロック信号CLK2が与えられ、(n−1)段目の単位回路4(n−1)にはゲートクロック信号CLK1Bが与えられ、n段目の単位回路4(n)にはゲートクロック信号CLK2Bが与えられ、(n+1)段目の単位回路4(n+1)にはゲートクロック信号CLK1が与えられる。このような構成が、シフトレジスタ410の全ての段を通して4段ずつ繰り返される。なお、ゲートクロック信号CLK1とゲートクロック信号CLK1Bとは位相が180度ずれていて、ゲートクロック信号CLK2とゲートクロック信号CLK2Bとは位相が180度ずれていて、ゲートクロック信号CLK1の位相はゲートクロック信号CLK2の位相よりも90度進んでいる。また、任意の段(ここではk段目とする:kは1以上i以下の整数である)の単位回路4(k)について、2段前の単位回路4(k−2)から出力される出力信号Q(k−2)がセット信号Sとして与えられ、3段後の単位回路4(k+3)から出力される出力信号Q(k+3)がリセット信号Rとして与えられる。制御クロック信号CKX,CKXBおよび直流電源電圧VSSについては、全ての単位回路4(1)〜4(i)に共通的に与えられる。
シフトレジスタ410の各段(各単位回路4)の出力端子からは出力信号Qが出力される(図4参照)。任意の段(ここではk段目とする:kは1以上i以下の整数である)から出力される出力信号Qは、走査信号G(k)としてゲートバスラインGL(k)に与えられるほか、リセット信号Rとして3段前の単位回路4(k−3)に与えられるとともに、セット信号Sとして2段後の単位回路4(k+2)に与えられる。
図5は、ゲートドライバ400の動作について説明するための信号波形図である。以上のような構成において、時点t00にシフトレジスタ410にゲートスタートパルス信号GSPのパルスが与えられると、ゲートクロック信号CLK1,CLK2,CLK1B,およびCLK2Bのクロック動作に基づいて、各単位回路4から出力される出力信号Qに含まれるシフトパルスが1段目の単位回路4(1)からi段目の単位回路4(i)へと順次に転送される(すなわち、シフト動作が行われる)。そして、このシフトパルスの転送に応じて、各単位回路4から出力される出力信号Qが順次にハイレベルとなる。これにより、図5に示すように、所定期間ずつ順次にハイレベル(アクティブ)となる走査信号G(1)〜G(i)が表示部600内のゲートバスラインGL1〜GLiに与えられる。すなわち、i本のゲートバスラインGL1〜GLiが順次に選択状態となる。
ところで、本実施形態においては、スキャンの途中停止が可能となっている。図5に示す例では、時点t01から時点t02までの期間がスキャンが停止される休止期間である。休止期間には、ゲートクロック信号CLK1,CLK2,CLK1B,およびCLK2Bのクロック動作が停止し、制御クロック信号CKX,CKXBのクロック動作が行われる。休止期間にこのような動作が行われることおよび各単位回路4が後述のように構成されていることにより、図5に示すように休止期間の終了後にスキャンが再開される。なお、休止期間には、タッチパネルの処理(例えば、タッチ位置を検出する処理)が行われる。
<1.2.2 単位回路>
<1.2.2.1 概略>
図1は、本実施形態における単位回路4の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態における単位回路4は、転送部401と状態記憶部402と接続部403とによって構成されている。この単位回路4は、直流電源電圧VSS用の入力端子のほか、セット信号Sを受け取る入力端子41と、リセット信号Sを受け取る入力端子42と、入力クロック信号CLKinを受け取る入力端子43と、制御クロック信号CKXを受け取る入力端子44と、制御クロック信号CKXBを受け取る入力端子45と、出力信号Qを出力する出力端子49とを有している。転送部401には、薄膜トランジスタT11とキャパシタ(容量素子)C1と第1ノードN1と第1ノードセット部431と第1ノードリセット部432と安定化部433とが含まれている。安定化部433には、第1ノード安定化部433aと出力ノード安定化部433bとが含まれている。接続部403には、薄膜トランジスタT30が含まれている。なお、転送部401および状態記憶部402の詳細な構成については後述する。
第1ノードセット部431は、セット信号Sがハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をハイレベルに向けて変化させる。第1ノードリセット部432は、リセット信号Rがハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をローレベルに向けて変化させる。第1ノード安定化部433aは、第1ノードN1の電位の上昇に起因する異常パルスの出力が防止されるよう、第1ノードN1の電位がローレベルで維持されるべき期間に第1ノードN1の電位をローレベルへと引き込む。出力ノード安定化部433bは、異常パルスの出力が防止されるよう、出力端子49の電位がローレベルで維持されるべき期間に出力端子49の電位をローレベルへと引き込む。
接続部403内の薄膜トランジスタT30については、ゲート端子およびドレイン端子には状態記憶部402からの出力信号QXが与えられ、ソース端子は転送部401内の第1ノードN1に接続されている。このような構成により、出力信号QXがハイレベルとなっている時に薄膜トランジスタT30はオン状態となる。そして、薄膜トランジスタT30がオン状態となった時に、ハイレベルの出力信号QXに基づいて第1ノードN1に電荷が供給される。このように、接続部403は、状態記憶部402から出力されたハイレベル(オンレベル)の出力信号QXに基づく電荷が転送部401内の第1ノードN1に供給されるよう、状態記憶部402と転送部401とを接続している。なお、本実施形態においては、出力信号QXによって電荷供給信号が実現されている。
<1.2.2.2 状態記憶部の構成>
図6は、単位回路4内の状態記憶部402の具体的な構成を示す回路図である。図6に示すように、状態記憶部402は、5個の薄膜トランジスタT21〜T25と、1個のキャパシタ(容量素子)C2とを備えている。また状態記憶部402は、直流電源電圧VSS用の入力端子のほか、4個の入力端子421〜424および1個の出力端子429を有している。ここで、セット信号SXを受け取る入力端子には符号421を付し、リセット信号RXを受け取る入力端子には符号422を付し、制御クロック信号CKXを受け取る入力端子には符号423を付し、制御クロック信号CKXBを受け取る入力端子には符号424を付している。
なお、単位回路4に与えられるセット信号Sと状態記憶部402に与えられるセット信号SXとは同じ信号であるが、状態記憶部402に与えられるセット信号には便宜上符号SXを付している。また、入力端子421は実質的には図1における入力端子41と同じ端子であり、入力端子422は実質的には図1における入力端子42と同じ端子であり、入力端子423は実質的には図1における入力端子44と同じ端子であり、入力端子424は実質的には図1における入力端子45と同じ端子である。
次に、状態記憶部402内における構成要素間の接続関係について説明する。薄膜トランジスタT21のゲート端子,薄膜トランジスタT22のソース端子,薄膜トランジスタT23のドレイン端子,薄膜トランジスタT24のドレイン端子,およびキャパシタC2の一端は互いに接続されている。なお、これらが互いに接続されている領域(配線)のことを「第3ノード」という。第3ノードには符号N3を付す。
薄膜トランジスタT21については、ゲート端子は第3ノードN3に接続され、ドレイン端子は入力端子423に接続され、ソース端子は出力端子429に接続されている。薄膜トランジスタT22については、ゲート端子およびドレイン端子は入力端子421に接続され(すなわち、ダイオード接続となっている)、ソース端子は第3ノードN3に接続されている。薄膜トランジスタT23については、ゲート端子は入力端子422に接続され、ドレイン端子は第3ノードN3に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT24については、ゲート端子は入力端子423に接続され、ドレイン端子は第3ノードN3に接続され、ソース端子は出力端子429に接続されている。薄膜トランジスタT25については、ゲート端子は入力端子424に接続され、ドレイン端子は出力端子429に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。キャパシタC2については、一端は第3ノードN3に接続され、他端は出力端子429に接続されている。
次に、各構成要素の機能について説明する。薄膜トランジスタT21は、第3ノードN3の電位がハイレベルになっているときに、制御クロック信号CKXの電位を出力端子429に与える。薄膜トランジスタT22は、セット信号SXがハイレベルになっているときに、第3ノードN3の電位をハイレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT23は、リセット信号RXがハイレベルになっているときに、第3ノードN3の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT24は、制御クロック信号CKXがハイレベルになっているときに、第3ノードN3の電位を出力端子429の電位(出力信号QXの電位)と同電位にする。薄膜トランジスタT25は、制御クロック信号CKXBがハイレベルになっているときに、出力端子429の電位(出力信号QXの電位)をローレベルに向けて変化させる。キャパシタC2は、第3ノードN3の電位を上昇させるためのブートストラップ容量として機能する。
なお、本実施形態においては、第3ノードN3によって第2電荷保持ノードが実現され、出力端子429によって第2出力ノードが実現されている。また、薄膜トランジスタT21によって第2出力制御トランジスタが実現され、薄膜トランジスタT22によって第2電荷保持ノードターンオン部および第2電荷保持ノードターンオントランジスタが実現され、薄膜トランジスタT23によって第2電荷保持ノードターンオフ部および第2電荷保持ノードターンオフトランジスタが実現され、薄膜トランジスタT24によって第2電荷保持ノード安定化トランジスタが実現され、薄膜トランジスタT25によって第2出力ノードターンオフトランジスタが実現されている。
<1.2.2.3 転送部の構成>
図7は、単位回路4内の転送部401の具体的な構成を示す回路図である。図7に示すように、転送部401は、7個の薄膜トランジスタT11〜T17と、1個のキャパシタ(容量素子)C1とを備えている。また、転送部401は、直流電源電圧VSS用の入力端子のほか、4個の入力端子411〜414および1個の出力端子419を有している。ここで、セット信号Sを受け取る入力端子には符号411を付し、リセット信号Rを受け取る入力端子には符号412を付し、入力クロック信号CLKinを受け取る入力端子には符号413を付し、状態記憶部402からの出力信号QXを受け取る入力端子には符号414を付している。
なお、入力端子411は実質的には図1における入力端子41と同じ端子であり、入力端子412は実質的には図1における入力端子42と同じ端子であり、入力端子413は実質的には図1における入力端子43と同じ端子であり、出力端子419は実質的には図1における出力端子49と同じ端子である。
ところで、図7と図29とを比較することにより、従来の単位回路(図29)に対して状態記憶部402からの出力信号QXを第1ノードN1に与えるようにした構成が本実施形態における転送部401の構成であることが把握される。
次に、転送部401内における構成要素間の接続関係について説明する。薄膜トランジスタT11のゲート端子,薄膜トランジスタT12のソース端子,薄膜トランジスタT13のドレイン端子,薄膜トランジスタT15のドレイン端子,薄膜トランジスタT16のドレイン端子,入力端子414,およびキャパシタC1の一端は第1ノードN1を介して互いに接続されている。薄膜トランジスタT14のソース端子,薄膜トランジスタT15のドレイン端子,薄膜トランジスタT16のゲート端子,および薄膜トランジスタT7のゲート端子は互いに接続されている。なお、これらが互いに接続されている領域(配線)のことを「第2ノード」という。第2ノードには符号N2を付す。
薄膜トランジスタT11については、ゲート端子は第1ノードN1に接続され、ドレイン端子は入力端子413に接続され、ソース端子は出力端子419に接続されている。薄膜トランジスタT12については、ゲート端子およびドレイン端子は入力端子411に接続され(すなわち、ダイオード接続となっている)、ソース端子は第1ノードN1に接続されている。薄膜トランジスタT13については、ゲート端子は入力端子412に接続され、ドレイン端子は第1ノードN1に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT14については、ゲート端子およびドレイン端子は入力端子413に接続され(すなわち、ダイオード接続となっている)、ソース端子は第2ノードN2に接続されている。薄膜トランジスタT15については、ゲート端子は第1ノードN1に接続され、ドレイン端子は第2ノードN2に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT16については、ゲート端子は第2ノードN2に接続され、ドレイン端子は第1ノードN1に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT17については、ゲート端子は第2ノードN2に接続され、ドレイン端子は出力端子419に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。キャパシタC1については、一端は第1ノードN1に接続され、他端は出力端子419に接続されている。
次に、各構成要素の機能について説明する。薄膜トランジスタT11は、第1ノードN1の電位がハイレベルになっているときに、入力クロック信号CLKinの電位を出力端子419に与える。薄膜トランジスタT12は、セット信号Sがハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をハイレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT13は、リセット信号Rがハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT14は、入力クロック信号CLKinがハイレベルになっているときに、第2ノードN2の電位をハイレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT15は、第1ノードN1の電位がハイレベルになっているときに、第2ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT16は、第2ノードN2の電位がハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT17は、第2ノードN2の電位がハイレベルになっているときに、出力端子419の電位(出力信号Qの電位)をローレベルに向けて変化させる。キャパシタC1は、第1ノードN1の電位を上昇させるためのブートストラップ容量として機能する。
なお、本実施形態においては、第1ノードN1によって第1電荷保持ノードが実現され、出力端子419によって第1出力ノードが実現されている。また、薄膜トランジスタT11によって第1出力制御トランジスタが実現され、薄膜トランジスタT12によって第1電荷保持ノードターンオン部が実現され、薄膜トランジスタT13によって第1電荷保持ノードターンオフ部が実現されている。
<1.2.2.4 状態記憶部の動作>
次に、図8〜図11を参照しつつ、状態記憶部402の動作について説明する。まず、スキャンの途中停止が行われるときの動作について説明し、その後、スキャンの途中停止が行われないときの動作について説明する。なお、以下においては、シフトレジスタ410を構成する複数の段(i個の段)のうち休止期間中に電荷のリークによる第1ノードN1の電位の低下を防ぐ必要のある段のことを便宜上「ラッチ段」という。ラッチ段には、スキャンの停止位置に相当する段(以下、「停止段」という。)および停止段近傍の段が含まれる。
図8は、スキャンの途中停止が行われるときのラッチ段における動作の一例について説明するための信号波形図である。時点t10にセット信号SXがローレベルからハイレベルに変化すると、薄膜トランジスタT22は図6に示すようにダイオード接続となっているので、このセット信号SXのパルスによって薄膜トランジスタT22がオン状態となり、キャパシタC2が充電される。これにより、第3ノードN3の電位はローレベルからハイレベルに変化し、薄膜トランジスタT21がオン状態となる。
その後、時点t11に制御クロック信号CKXがローレベルからハイレベルに変化すると、薄膜トランジスタT21がオン状態となっているので、入力端子423の電位の上昇とともに出力端子429の電位が上昇する。ここで、図6に示すように第3ノードN3−出力端子429間にはキャパシタC2が設けられているので、出力端子429の電位の上昇とともに第3ノードN3の電位も上昇する(第3ノードN3がブートストラップされる)。その結果、薄膜トランジスタT21のゲート端子には大きな電圧が印加され、出力端子429の電位は大きく上昇する。すなわち、出力信号QXがハイレベルとなる。その結果、接続部403内の薄膜トランジスタT30がオン状態となり、転送部401内の第1ノードN1に電荷が供給される。
時点t12になると、制御クロック信号CKXがハイレベルからローレベルに変化する。これにより、入力端子423の電位の低下とともに出力端子429の電位(出力信号QXの電位)は低下する。また、時点t12には、制御クロック信号CKXBがローレベルからハイレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタT25がオン状態となり、出力信号QXはローレベルとなる。そして、キャパシタC2を介して、第3ノードN3の電位が低下する。
時点t13以降には、制御クロック信号CKX,CKXBのクロック動作に基づき、上述した時点t11および時点t12における動作と同様の動作が繰り返される。すなわち、第3ノードN3の電位に関して、時点t10における充電電位を起点として、プルアップとプルダウンとが繰り返される。その際、図8から把握されるように、第3ノードN3の電位がプルアップした時に出力信号QXがローレベルからハイレベルへと変化する。
その後、時点t14になってリセット信号RXがローレベルからハイレベルに変化すると、薄膜トランジスタT23がオン状態となる。これにより、第3ノードN3の電位はローレベルにまで低下する。これにより、時点t14以降の期間には、出力信号QXはローレベルで維持される。
図9は、スキャンの途中停止が行われるときのラッチ段以外の段における動作の一例について説明するための信号波形図である。図9に示すように、ラッチ段以外の段ではセット信号SXはローレベルで維持されるので、第3ノードN3の電位はローレベルで維持される。但し、制御クロック信号CKXのクロック動作と薄膜トランジスタT21の寄生容量の存在とに起因して、第3ノードN3の電位に変動が生じ得る。すなわち、出力信号QXの電位が不必要に上昇し得る。そこで、この状態記憶部402には、図6に示したように薄膜トランジスタT24が設けられている。薄膜トランジスタT24が設けられていることにより、制御クロック信号CKXがハイレベルになった時には、第3ノードN3の電位は出力端子429の電位と同じ電位へと引き込まれる。また、薄膜トランジスタT25は、制御クロック信号CKXとは逆位相の制御クロック信号CKXBに基づいてオン状態となる。薄膜トランジスタT25がオン状態になると出力端子429の電位(出力信号QXの電位)はローレベルとなるので、電荷の蓄積に起因する出力信号QXの電位の上昇が防止される。
図10は、スキャンの途中停止が行われないときのラッチ段における動作の一例について説明するための信号波形図である。時点t20にセット信号SXがローレベルからハイレベルに変化すると、薄膜トランジスタT22がオン状態となり、キャパシタC2が充電される。これにより、第3ノードN3の電位はローレベルからハイレベルに変化する。スキャンの途中停止が行われないときには、図10に示すように制御クロック信号CKXはローレベルで維持される。このため、入力端子423の電位が上昇することはなく、出力信号QXはローレベルで維持される。時点t21になると、リセット信号RXがローレベルからハイレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタT23がオン状態となり、第3ノードN3の電位はローレベルとなる。
図11は、スキャンの途中停止が行われないときのラッチ段以外の段における動作の一例について説明するための信号波形図である。図11に示すように、ラッチ段以外の段ではセット信号SXはローレベルで維持されるので、第3ノードN3の電位はローレベルで維持される。また、スキャンの途中停止が行われないときには、制御クロック信号CKX,CKXBもローレベルで維持される。以上より、図11から把握されるように、ラッチ段以外の段では、状態記憶部402は停止した状態で維持される。
<1.2.2.5 転送部の動作>
次に、図12〜図14を参照しつつ、シフト動作が行われる際の転送部401の動作について説明する。まず、スキャンの途中停止が行われないときの動作について説明する(図12参照)。時点t30以前の期間には、セット信号Sはローレベル、第1ノードN1の電位はローレベル、第2ノードN2の電位はハイレベル、出力信号Qはローレベル、状態記憶部402からの出力信号QXはローレベル、リセット信号Rはローレベルとなっている。入力クロック信号CLKinについては、ハイレベルとローレベルとを交互に繰り返している。ところで、転送部401内の薄膜トランジスタT11には寄生容量が存在する。このため、時点t30以前の期間には、入力クロック信号CLKinのクロック動作と薄膜トランジスタT11の寄生容量の存在とに起因して、第1ノードN1の電位に変動が生じ得る。従って、出力端子419の電位(出力信号Qの電位)すなわちゲートバスラインGLに与えられる走査信号Gの電位が上昇し得る。しかしながら、第2ノードN2の電位がハイレベルで維持されている期間には薄膜トランジスタT16,T17はオン状態で維持される。従って、時点t30以前の期間には、薄膜トランジスタT16,T17はオン状態で維持され、第1ノードN1の電位および出力端子419の電位(出力信号Qの電位)は確実にローレベルで維持される。以上より、入力クロック信号CLKinのクロック動作に起因するノイズが第1ノードN1に混入しても、対応する走査信号Gの電位が上昇することはない。これにより、入力クロック信号CLKinのクロック動作に起因する異常動作の発生が防止される。
時点t30になると、セット信号Sがローレベルからハイレベルに変化する。薄膜トランジスタT12は図7に示すようにダイオード接続となっているので、このセット信号Sのパルスによって薄膜トランジスタT12がオン状態となり、キャパシタC1が充電される。これにより、第1ノードN1の電位はローレベルからハイレベルに変化し、薄膜トランジスタT11がオン状態となる。しかしながら、時点t30には入力クロック信号CLKinはローレベルとなっているので、出力信号Qはローレベルで維持される。また、第1ノードN1の電位がローレベルからハイレベルに変化することにより、薄膜トランジスタT15がオン状態となる。これにより、第2ノードN2の電位はローレベルとなり、薄膜トランジスタT16がオフ状態となる。なお、時点t30から時点t31までの期間には、リセット信号Rはローレベルで維持されている。従って、この期間中に、第1ノードN1の電位が低下することはない。
時点t31になると、入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化する。このとき、薄膜トランジスタT11はオン状態となっているので、入力端子413の電位の上昇とともに出力端子419の電位が上昇する。ここで、図7に示すように第1ノードN1−出力端子419間にはキャパシタC1が設けられているので、出力端子419の電位の上昇とともに第1ノードN1の電位も上昇する(第1ノードN1がブートストラップされる)。その結果、薄膜トランジスタT11のゲート端子には大きな電圧が印加され、この転送部401の出力端子419に接続されているゲートバスラインGLが選択状態となるのに充分なレベルにまで出力信号Qの電位が上昇する。なお、時点t31から時点t32までの期間には、リセット信号Rはローレベルで維持され、かつ、第2ノードN2の電位もローレベルで維持される。従って、この期間中に、第1ノードN1の電位および出力端子419の電位(出力信号Qの電位)が低下することはない。
時点t32になると、入力クロック信号CLKinがハイレベルからローレベルに変化する。これにより、入力端子413の電位の低下とともに出力端子49の電位(出力信号Qの電位)は低下する。出力端子49の電位が低下すると、キャパシタC1を介して、第1ノードN1の電位も低下する。
時点t33になると、リセット信号Rがローレベルからハイレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタT13はオン状態となる。その結果、第1ノードN1の電位がローレベルにまで低下する。
時点t34になると、入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化する。薄膜トランジスタT14は図7に示すようにダイオード接続となっているので、入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化することによって、第2ノードN2の電位はハイレベルとなる。これにより、薄膜トランジスタT16,T17がオン状態となる。そして、時点t34以降の期間には、時点t30以前の期間と同様の動作が行われる。
以上のような動作が各単位回路4で行われることによって、この液晶表示装置に設けられている複数本のゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が順次に選択状態となり、画素容量への書き込みが順次に行われる。
次に、スキャンの途中停止が行われるときの動作(すなわち、停止段の動作)について説明する(図13,図14参照)。なお、時点t41〜t42の期間が休止期間であると仮定する。時点t41以前の期間には、スキャンの途中停止が行われないときの時点t31(図12参照)以前の期間と同様の動作が行われる。
このケースでは、時点t41になっても、入力クロック信号CLKinはローレベルで維持される。その代わりに、時点t41には、状態記憶部402からの出力信号QXがローレベルからハイレベルに変化する。これにより、入力端子414を介して出力信号QXに基づく電荷が第1ノードN1に供給される。
時点t41から時点t42までの期間には、状態記憶部402からの出力信号QXはハイレベルとローレベルとを交互に繰り返す。これにより、出力信号QXがローレベルからハイレベルに変化する都度、入力端子414を介して出力信号QXに基づく電荷が第1ノードN1に供給される。このため、薄膜トランジスタT12,T13,およびT16での電荷のリークに起因して第1ノードN1の電位が低下しても、図14に示すように、出力信号QXがローレベルからハイレベルに変化する都度、第1ノードN1の電位は上昇する。従って、薄膜トランジスタT12,T13,およびT16で電荷のリークが生じていても、第1ノードN1の電位は高いレベルで維持される。
時点t42になり、入力クロック信号CLKinがローレベルからハイレベルに変化すると、スキャンの途中停止が行われないときの時点t31(図12参照)と同様の動作が行われる。これにより、この転送部401の出力端子419に接続されているゲートバスラインGLが選択状態となるのに充分なレベルにまで出力信号Qの電位が上昇する。時点t43以降の期間には、スキャンの途中停止が行われないときの時点t32(図12参照)以降の期間と同様の動作が行われる。
以上のように、停止段では、休止期間を通じて第1ノードN1の電位は高いレベルで維持される。そして、休止期間の終了後に、入力クロック信号CLKinのクロック動作に基づいて出力信号Qがハイレベルとなる。このようにして、休止期間の終了後に、停止段からスキャンが再開される。
<1.3 効果>
図15〜図19は、K段目を停止段とするシミュレーションで得られた信号波形図である。図15は、各種の入力信号の波形を示している。図16は、停止段近傍の段の第3ノードN3の電位の波形を示している。図17は、停止段近傍の段の出力信号QXの波形を示している。図18は、停止段近傍の段の第1ノードN1の電位の波形を示している。図19は、停止段近傍の段の出力信号Qの波形を示している。なお、図15〜図19では、時点t50〜t51の期間が休止期間である。
図16に示すように、休止期間を通じて、(K−3)段目から(K+1)段目までの単位回路4(K−3)〜4(K+1)では、第3ノードN3の電位に関して、充電電位を起点としてプルアップとプルダウンとが繰り返されている。これにより、図17に示すように、休止期間を通じて、(K−3)段目から(K+1)段目までの単位回路4(K−3)〜4(K+1)では、状態記憶部402からの出力信号QXに関してローレベルからハイレベルへの変化とハイレベルからローレベルへの変化とが繰り返されている。すなわち、(K−3)段目から(K+1)段目までの単位回路4(K−3)〜4(K+1)においては、休止期間を通じて、所定期間毎に転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われている。これにより、図18から把握されるように、(K−3)段目から(K+1)段目までの単位回路4(K−3)〜4(K+1)では、第1ノードN1の電位が休止期間に低下することが防止されている。その結果、図19から把握されるように、休止期間の終了後に停止段から正常にスキャンが再開されている。
本実施形態によれば、ゲートドライバ400内のシフトレジスタ410の各段を構成する単位回路4は、従来の単位回路とほぼ同様の構成を有する転送部401と、スキャンの途中停止が行われた時の転送部401内の第1ノードN1の状態を記憶するための状態記憶部402と、状態記憶部402からの出力信号QXに基づく電荷が第1ノードN1に供給されるよう状態記憶部402と転送部401とを接続する接続部403とによって構成されている。このため、スキャンの途中停止が行われて休止期間中に単位回路4を構成する転送部401内の薄膜トランジスタT12,T13,およびT16で電荷のリークが生じても、休止期間を通じて所定期間毎に第1ノードN1に電荷が供給される。従って、休止期間中に図20で符号70を付した太点線で示すように第1ノードN1の電位が低下することはなく、第1ノードN1の電位は図20で符号71を付した実線で示すように休止期間を通じて高いレベルで維持される。その結果、休止期間の終了後に停止段から正常にスキャンを再開することが可能となる。以上のように、本実施形態によれば、異常動作を引き起こすことなく任意の段でスキャンの途中停止を行うことができるシフトレジスタが実現される。
また、状態記憶部402内の薄膜トランジスタT21,T24,およびT25(図6参照)に関し、バイアスがかかるのは休止期間のみである。しかも、制御クロック信号CKX,CKXBのデューティ比は2分の1であるので、休止期間のうちのほぼ半分の期間のみにそれら薄膜トランジスタT21,T24,およびT25にバイアスがかかる。このため薄膜トランジスタT21,T24,およびT25の閾値シフト(閾値電圧が変動すること)が抑制され、長寿命化の効果が得られる。
<1.4 変形例>
上記第1の実施形態においては、単位回路4を構成する接続部403内の薄膜トランジスタT30はダイオード接続となっていた。しかしながら、これには限定されず、図21に示すように薄膜トランジスタT30のゲート端子に外部から制御信号RSMを与える構成(本変形例の構成)を採用することもできる。すなわち、本変形例においては、接続部403内の薄膜トランジスタT30については、ゲート端子には制御信号RSMが与えられ、ドレイン端子には状態記憶部402からの出力信号QXが与えられ、ソース端子は転送部401内の第1ノードN1に接続される。
本変形例によれば、特定のタイミングでのみ出力信号QXに基づく電荷を転送部401内の第1ノードN1に供給するということが可能となる。上記第1の実施形態においてはラッチ段において制御クロック信号CKXがローレベルからハイレベルに変化する都度、第1ノードN1への電荷の供給が行われていたが、本変形例においては、例えば図22に示すように一部の期間(時点t60〜t61の期間)のみに第1ノードN1への電荷の供給が行われるようにすることが可能となる。
<2.第2の実施形態>
<2.1 概略および構成>
本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態においては、単位回路4内の転送部401に与えられる入力クロック信号CLKinの周波数(すなわち、ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bの周波数)と単位回路4内の状態記憶部402に与えられる制御クロック信号CKX,CKXBの周波数とは同じであった。これに対して、本実施形態においては、入力クロック信号CLKinの周波数と制御クロック信号CKX,CKXBの周波数とは異なっている。なお、液晶表示装置の全体構成およびゲートドライバ400の構成(シフトレジスタ410の構成,単位回路4の構成,転送部401の構成,状態記憶部402の構成,および接続部403の構成を含む)については上記第1の実施形態と同様である(図1,図2,図3,図4,図6,および図7を参照)。
<2.2 制御クロック信号の波形>
以下、図23〜図28を参照しつつ、本実施形態における制御クロック信号CKX,CKXBの波形について説明する。なお、K段目が停止段であると仮定している。図23は、本実施形態における動作の一例について説明するための信号波形図である。図23から把握されるように、本実施形態においては、制御クロック信号CKX,CKXBの周波数はゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bの周波数よりも低くなっている。制御クロック信号CKXのデューティ比および制御クロック信号CKXBのデューティ比はいずれも2分の1となっている。
なお、図23に示した例では休止期間を通じて制御クロック信号CKXおよび制御クロック信号CKXBのいずれか一方がハイレベルとなっているが、図24に示すように制御クロック信号CKXおよび制御クロック信号CKXBの双方がローレベルとなっている期間が休止期間中に存在していても良い。すなわち、制御クロック信号CKXおよび制御クロック信号CKXBの双方がハイレベルとなる期間が存在しなければ、制御クロック信号CKXのレベルが変化するタイミングと制御クロック信号CKXBのレベルが変化するタイミングとの関係は特に限定されない。
ここで、図23において、制御クロック信号CKXが最初に立ち上がるタイミング(ローレベルからハイレベルに変化するタイミング)に着目する。すると、図23より、停止段の2段前の単位回路4(K−2)から出力される出力信号Q(K−2)が立ち下がるタイミングで制御クロック信号CKXが最初に立ち上がっていることが把握される。このようなタイミングで制御クロック信号CKXが最初に立ち上げられる理由は以下のとおりである。
まず、出力信号Q(K−2)の立ち下がりよりも遅れたタイミングで制御クロック信号CKXが最初に立ち上がると仮定する。例えば、図25に示すように、時点t72に出力信号Q(K−2)が立ち下がった後、時点t73になって制御クロック信号CKXが最初に立ち上がると仮定する。K段目の単位回路4(K)には(K−2)段目の単位回路4(K−2)から出力される出力信号Q(K−2)がセット信号Sとして与えられる。従って、時点t70に出力信号Q(K−2)が立ち上がると、当該時点t70にK段目の単位回路4(K−2)の状態記憶部402内の第3ノードN3の電位がローレベルからハイレベルに変化する。その後、時点t72になって出力信号Q(K−2)が立ち下がると、K段目の単位回路4(K−2)の状態記憶部402内の第3ノードN3への電荷の供給が停止される。このため、薄膜トランジスタT21,T24,およびT25での電荷のリークに起因して、時点t72以降に当該第3ノードN3の電位が図25において符号72を付した部分に示すように徐々に低下する。これにより、時点t73に制御クロック信号CKXが立ち上がっても、K段目の単位回路4(K)において出力信号QX(K)が正常に立ち上がらない。その結果、K段目の単位回路4(K)において、転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われない。それ故、休止期間の終了後にスキャンが正常に再開されない。すなわち、異常動作が生じる。
これに対して、出力信号Q(K−2)が立ち下がるタイミングで制御クロック信号CKXが最初に立ち上がる場合、例えば、図26に示すように、時点t77に出力信号Q(K−2)が立ち下がるとともに制御クロック信号CKXが最初に立ち上がる場合には、以下に記すように異常動作は生じない。時点t75に出力信号Q(K−2)が立ち上がると、当該時点t75にK段目の単位回路4(K−2)の状態記憶部402内の第3ノードN3の電位がローレベルからハイレベルに変化する。その後、時点t77になって出力信号Q(K−2)が立ち下がると、K段目の単位回路4(K−2)の状態記憶部402内の第3ノードN3への薄膜トランジスタT22を介した電荷の供給が停止される。しかしながら、時点t77には、制御クロック信号CKXが最初に立ち上がるので、ブートストラップによって当該第3ノードN3の電位は上昇する。これにより、K段目の単位回路4(K)では、出力信号QX(K)が正常に立ち上がる。その後、所定期間毎に制御クロック信号CKXが立ち上がるので、薄膜トランジスタT21,T24,およびT25での電荷のリークが生じても、当該第3ノードN3の電位は高いレベルで維持される。従って、所定期間毎に出力信号QX(K)が立ち上がり、K段目の単位回路4(K)において、転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が正常に行われる。その結果、休止期間の終了後にスキャンが正常に再開される。
なお、ここでは各単位回路が2段前の単位回路から出力される出力信号Qをセット信号Sとして受け取る例を挙げて説明しているが、各単位回路がP段前(Pは1以上の整数)の単位回路から出力される出力信号Qをセット信号Sとして受け取る場合、次のように制御クロック信号CKXのレベルを制御すれば良い。ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bのクロック動作が停止する際、次にハイレベル(オンレベル)の出力信号Qを出力すべき段のP段前の単位回路から出力される出力信号Qがハイレベル(オンレベル)からローレベル(オフレベル)に変化するタイミングとほぼ同じタイミングで制御クロック信号CKXのレベルをローレベル(オフレベル)からハイレベル(オンレベル)に変化させる。
次に、図23において、制御クロック信号CKXが最後に立ち下がるタイミング(ハイレベルからローレベルに変化するタイミング)に着目する。すると、図23より、(K+1)段目の単位回路4(K+1)に入力クロック信号CLKinとして与えられるゲートクロック信号CLK2が立ち上がるタイミングで制御クロック信号CKXが最後に立ち下がっていることが把握される。このようなタイミングで制御クロック信号CKXが最後に立ち下げられる理由は以下のとおりである。
まず、ゲートクロック信号CLK2の立ち上がりよりも早いタイミングで制御クロック信号CKXが最後に立ち下がると仮定する。例えば、図27に示すように、ゲートクロック信号CLK2が立ち上がる時点t82よりも早い時点である時点t81に制御クロック信号CKXが最後に立ち下がると仮定する。時点t80に制御クロック信号CKXが立ち上がると、出力信号QX(K)が立ち上がることによってK段目の単位回路4(K)において転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われ、出力信号QX(K+1)が立ち上がることによって(K+1)段目の単位回路4(K+1)において転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われる。時点t81に制御クロック信号CKXが立ち下がると、出力信号QX(K),QX(K+1)が立ち下がる。また、時点t81にゲートクロック信号CLK1が立ち上がると、当該ゲートクロック信号CLK1はK段目の単位回路4(K)に入力クロック信号CLKinとして与えられるので、K段目の単位回路4(K)において第1ノードN1の電位がブートストラップによって上昇し、出力信号Q(K)が立ち上がる。時点t81〜t82の期間には、出力信号QX(K+1)はローレベルとなっているので、(K+1)段目の単位回路4(K+1)において転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給は行われない。このため、薄膜トランジスタT12,T13,およびT16での電荷のリークに起因して、時点t81〜t82の期間に当該第1ノードN1の電位が図27において符号81を付した部分に示すように徐々に低下する。これにより、時点t82にゲートクロック信号CLK2が立ち上がっても、(K+1)段目の単位回路4(K+1)において出力信号Q(K+1)が正常に立ち上がらない。その結果、異常動作が生じる。
これに対して、ゲートクロック信号CLK2が立ち上がるタイミングで制御クロック信号CKXが最後に立ち下がる場合、例えば、図28に示すように、時点t82にゲートクロック信号CLK2が立ち上がるとともに制御クロック信号CKXが最後に立ち下がる場合には、以下に記すように異常動作は生じない。時点t85に制御クロック信号CKXが立ち上がると、出力信号QX(K)が立ち上がることによってK段目の単位回路4(K)において転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われ、出力信号QX(K+1)が立ち上がることによって(K+1)段目の単位回路4(K+1)において転送部401内の第1ノードN1への電荷の供給が行われる。時点t86にゲートクロック信号CLK1が立ち上がると、K段目の単位回路4(K)において第1ノードN1の電位がブートストラップによって上昇し、出力信号Q(K)が立ち上がる。ここで、時点t86には制御クロック信号CKXは立ち下がらない。このため、時点t86〜t87の期間には、出力信号QX(K+1)はハイレベルで維持される。それ故、時点t86〜t87の期間には、(K+1)段目の単位回路4(K+1)において第1ノードN1の電位は高いレベルで維持される。これにより、時点t87にゲートクロック信号CLK2が立ち上がると、(K+1)段目の単位回路4(K+1)において第1ノードN1の電位がブートストラップによって上昇し、出力信号Q(K+1)が正常に立ち上がる。
以上のように、ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bのクロック動作が再開する際、次のように制御クロック信号CKXのレベルを制御することによって異常動作の発生が防止されている。ゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bのうち次にオンレベルの出力信号Qを出力すべき段の次の段の単位回路4の転送部401に含まれる薄膜トランジスタT11のドレイン端子に与えられる信号(入力クロック信号CLKin)がローレベル(オフレベル)からハイレベル(オンレベル)に変化するタイミングとほぼ同じタイミングで制御クロック信号CKXのレベルをハイレベル(オンレベル)からローレベル(オフレベル)に変化させる。
<2.3 効果>
本実施形態によれば、制御クロック信号CKXの最初の立ち上がりのタイミングおよび最後の立ち下がりのタイミングが好適に制御されることにより、単位回路4内の薄膜トランジスタでの電荷のリークが効果的に防止される。このため、単位回路4内の薄膜トランジスタの閾値電圧が低い場合であっても、シフトレジスタ410は、異常動作を引き起こすことなく任意の段でスキャンの途中停止を行うことが可能となる。ところで、一般に、回路における消費電力は、回路内の容量と電圧(振幅)の2乗と周波数との積に比例する。本実施形態においては制御クロック信号CKX,CKXBの周波数がゲートクロック信号CLK1,CLK1B,CLK2,およびCLK2Bの周波数よりも低くなっているので、上記第1の実施形態と比較して、状態記憶部402の動作に起因する消費電力が低減される。また、図24に示したように制御クロック信号CKX,CKXBのオンデューティを小さくすることにより、状態記憶部402内の薄膜トランジスタT21および転送部401内の薄膜トランジスタT11にバイアスがかかる時間が短くなり、薄膜トランジスタT21,T11の閾値シフトを抑制することが可能となる。
<3.その他>
上記各実施形態においては液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。有機EL(Electro Luminescence)等の他の表示装置にも本発明を適用することができる。
また、単位回路4,転送部401,および状態記憶部402の構成については、上記で説明した構成(図1,図7,および図6)には限定されない。例えば、状態記憶部402の構成を転送部401と同様の構成とすることもできる。また、例えば、転送部401内の薄膜トランジスタT16,T17の閾値シフトが抑制されるよう、入力クロック信号CLKinの反転クロック信号に基づいて第2ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させるための薄膜トランジスタを転送部401内に設けるようにしても良い。また、上記各実施形態においては、ゲートクロック信号として4相のクロック信号を用いる例を示したが、これには限定されない。4相以外の相数のクロック信号をゲートクロック信号として用いることもできる。
さらに、上記各実施形態ではスキャンの停止中にタッチパネルの処理が行われるものとしているが、これには限定されない。スキャンの停止中にタッチパネルの処理以外の処理が行われても良い。
4,4(1)〜4(i)…単位回路
400…ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)
401…転送部
402…状態記憶部
403…接続部
410…シフトレジスタ
CKX,CKXB…制御クロック信号
CLK1,CLK1B,CLK2,CLK2B…ゲートクロック信号
CLKin…入力クロック信号(転送部に入力されるゲートクロック信号)
GL(1)〜GL(i)…ゲートバスライン
T11〜T17…転送部内の薄膜トランジスタ
T21〜T24,T28…状態記憶部内の薄膜トランジスタ
T30…接続部内の薄膜トランジスタ
Q…単位回路(転送部)からの出力信号
QX…状態記憶部からの出力信号
R,RX…リセット信号
S,SX…セット信号

Claims (10)

  1. 複数のクロック信号からなるシフトクロック信号群に基づいてシフト動作を行う、複数の段で構成されたシフトレジスタであって、
    各段を構成する単位回路は、
    オンレベルの出力信号を出力するために電荷を保持するための第1電荷保持ノードを有し、前記第1電荷保持ノードのレベルがオンレベルであるときに前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号の1つに基づいてオンレベルの出力信号を出力する転送部と、
    オンレベルの電荷供給信号を出力するために電荷を保持するための第2電荷保持ノードを有し、前記第2電荷保持ノードのレベルがオンレベルであるときに第1制御クロック信号に基づいてオンレベルの電荷供給信号を出力する状態記憶部と、
    オンレベルの電荷供給信号に基づいて前記第1電荷保持ノードに電荷が供給されるよう、前記状態記憶部と前記転送部とを接続する接続部と
    を含み、
    前記転送部は、
    前記出力信号を出力する第1出力ノードと、
    前記第1電荷保持ノードに接続された制御端子と、前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号の1つが与えられる第1導通端子と、前記第1出力ノードに接続された第2導通端子とを有する第1出力制御トランジスタと、
    先行する段の単位回路から出力される出力信号をセット信号として受け取り、セット信号に基づいて前記第1電荷保持ノードのレベルをオンレベルに向けて変化させる第1電荷保持ノードターンオン部と、
    後続の段の単位回路から出力される出力信号をリセット信号として受け取り、リセット信号に基づいて前記第1電荷保持ノードのレベルをオフレベルに向けて変化させる第1電荷保持ノードターンオフ部と
    を含み、
    前記状態記憶部は、
    前記電荷供給信号を出力する第2出力ノードと、
    前記第2電荷保持ノードに接続された制御端子と、前記第1制御クロック信号が与えられる第1導通端子と、前記第2出力ノードに接続された第2導通端子とを有する第2出力制御トランジスタと、
    先行する段の単位回路から出力される出力信号をセット信号として受け取り、セット信号に基づいて前記第2電荷保持ノードのレベルをオンレベルに向けて変化させる第2電荷保持ノードターンオン部と、
    後続の段の単位回路から出力される出力信号をリセット信号として受け取り、リセット信号に基づいて前記第2電荷保持ノードのレベルをオフレベルに向けて変化させる第2電荷保持ノードターンオフ部と
    を含み、
    前記第1制御クロック信号のクロック動作は、前記シフトクロック信号群のクロック動作が停止しているときに行われることを特徴とする、シフトレジスタ。
  2. 前記状態記憶部は、
    一端が前記第2電荷保持ノードに接続され、他端が前記第2出力ノードに接続された容量素子と、
    前記第1制御クロック信号とは逆位相の第2制御クロック信号が与えられる制御端子と、前記第2出力ノードに接続された第1導通端子と、オフレベルの直流電圧が与えられる第2導通端子とを有する第2出力ノードターンオフトランジスタと、
    前記第1制御クロック信号が与えられる制御端子と、前記第2電荷保持ノードに接続された第1導通端子と、前記第2出力ノードに接続された第2導通端子とを有する第2電荷保持ノード安定化トランジスタと
    を更に含み、
    前記第2電荷保持ノードターンオン部は、セット信号が与えられる制御端子および第1導通端子と、前記第2電荷保持ノードに接続された第2導通端子とを有する第2電荷保持ノードターンオントランジスタを含み、
    前記第2電荷保持ノードターンオフ部は、リセット信号が与えられる制御端子と、前記第2電荷保持ノードに接続された第1導通端子と、オフレベルの直流電圧が与えられる第2導通端子とを有する第2電荷保持ノードターンオフトランジスタを含むことを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  3. 前記第1制御クロック信号のクロック動作と前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号のクロック動作とは独立に行われることを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  4. 前記転送部にセット信号として与えられる信号と前記状態記憶部にセット信号として与えられる信号とは同一の信号であり、
    前記転送部にリセット信号として与えられる信号と前記状態記憶部にリセット信号として与えられる信号とは同一の信号であることを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  5. 前記接続部は、前記第2出力ノードに接続された制御端子および第1導通端子と、前記第1電荷保持ノードに接続された第2導通端子とを有する接続トランジスタを含むことを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  6. 前記接続部は、前記第2出力ノードに接続された制御端子と、前記第1電荷保持ノードへの電荷の供給を制御する電荷供給制御信号が与えられる第1導通端子と、前記第1電荷保持ノードに接続された第2導通端子とを有する接続トランジスタを含むことを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  7. 前記第1制御クロック信号の周波数は、前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号の周波数よりも低いことを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。
  8. 各単位回路は、P段前(Pは1以上の整数)の単位回路から出力される出力信号をセット信号として受け取り、
    前記シフトクロック信号群のクロック動作が停止する際、次にオンレベルの出力信号を出力すべき段のP段前の単位回路から出力される出力信号がオンレベルからオフレベルに変化するタイミングとほぼ同じタイミングで前記第1制御クロック信号がオフレベルからオンレベルに変化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。
  9. 前記シフトクロック信号群のクロック動作が再開する際、前記シフトクロック信号群に含まれる複数のクロック信号のうち次にオンレベルの出力信号を出力すべき段の次の段の単位回路の転送部に含まれる第1出力制御トランジスタの第1導通端子に与えられるクロック信号がオフレベルからオンレベルに変化するタイミングとほぼ同じタイミングで前記第1制御クロック信号がオンレベルからオフレベルに変化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。
  10. 表示装置であって、
    複数の走査信号線が配設された表示部と、
    前記複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路と
    を備え、
    前記走査信号線駆動回路は、前記複数の走査信号線と1対1で対応するように前記複数の段が設けられた請求項1に記載のシフトレジスタを含むことを特徴とする、表示装置。
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