JP3175172B2 - パルス信号生成回路およびこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

パルス信号生成回路およびこれを用いた液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパルス信号生成回路およ
びこれをシフトレジスタに使用した液晶表示装置に係わ
り、特に、回路を構成する各トランジスタの耐圧を向上
させるようにするものに用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル信号を取り扱う回路において
は、入力されたパルス信号よりも遅延したパルス信号を
生成したり、或いは入力信号の波形を整形したパルス信
号を生成したりするためのパルス信号生成回路が種々用
いられている。図3は、入力パルス信号VSTをクロッ
ク信号VCKおよび反転クロック信号VCKXに従って
順番に転送し、入力信号から所定のタイミングだけ遅延
したパルス信号を生成するパルス信号生成回路の従来例
を示している。
【0003】図3の回路は、データ転送部20,ナンド
ゲート21,インバータ22等により構成されるシフト
レジスタを示しており、これは例えばLCD用の垂直シ
フトレジスタとして用いられる。上記データ転送部20
は、MOSトランジスタよりなるD型フリップ・フロッ
プにより構成されていて、各出力VA1 ,VA2 はクロ
ック信号VCKおよび反転クロック信号VCKXの立ち
上がりに同期して出力される。
【0004】また、図4のタイムチャートに示すよう
に、ナンドゲート21は上記出力VA1 ,VA2 のペア
から、ハイレベル“H”の共通部分を抜き出した信号V
1 ,VB2 を形成するために設けられている。 一方、インバータ22は上記ナンドゲート21から与え
られる上記ナンド出力信号VB1 ,VB2 を反転させ、
これをシフトレジスタの出力信号VC1 ,VC2 として
外部に出力するために設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般にLCD、特にア
クティブマトリックス型のLCDにおいては、画素トラ
ンジスタとしてNMOSトランジスタが用いられる場合
が多い。したがって、このアクティブマトリックス型の
LCDの場合には、ゲート信号は入力されるビデオ信号
のp−p値以上の大きさの電圧が要求される。このた
め、図3に示した垂直シフトレジスタの電源電圧VDD
は、例えば14〜18〔V〕のような比較的高い電圧が
用いられる。
【0006】このような高い電圧が印加されるので、シ
フトレジスタを構成する各回路素子はその耐圧を十分に
考慮しなければならない。特に、TFT(Thin F
ilm Transistor)の場合は、基板上に構
成されたバルクトランジスタと比較して、ゲートとドレ
イン,ゲートとソース,およびドレインとソースなどの
端子間の耐圧が低いので、回路素子にTFTを用いた場
合には上記したような高い電源電圧VDDを加えると素
子が破壊されたりして、信頼性が低下してしまうことが
ある問題があった。
【0007】このような問題を解決するために、TF
Tのゲート膜厚を厚くしたり、或いは入力信号の振幅
を小さくしたりする対策が施されることがある。しか
し、上記の対策を施すとしきい値電圧Vthが大きく
なってしまうために、高い電源電圧VDDが必要になっ
てしまう不都合があった。また、の対策を施すと出力
信号の振幅も小さくなってしまい、上記したようにLC
D用の垂直シフトレジスタとして用いた場合には、コン
トラストが低下してしまう問題があった。
【0008】本発明は上述した問題点に鑑み、パルス信
号生成回路を構成する各素子に加えられる電圧を低減し
て耐圧を実質的に向上させるとともに、上記各素子に加
えられる電圧よりも大きな振幅を有するパルス信号を出
力できるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のパルス信号生成
回路は、入力されたパルス信号を処理する際の駆動電圧
として第1電源電圧とこれよりも高い第2電源電圧およ
び該第1電源電圧の中間電圧とが与えられ、かつ上記パ
ルス信号が入力する第1の信号処理回路と、上記入力パ
ルス信号を処理する際の駆動電圧として上記中間電圧と
上記第2電源電圧とが与えられ、かつ上記第1の信号処
理回路に入力する上記パルス信号と共通のパルス信号が
入力する第2の信号処理回路と、上記中間電圧がゲート
に与えられるとともに、上記第1の信号処理回路の出力
信号がソースに与えられるPMOSトランジスタと、上
記中間電圧がゲートに与えられるとともに、上記第2の
信号処理回路の出力信号が与えられるNMOSトランジ
スタとからなり、各ドレインが共通に接続されたCMO
Sトランジスタとを具備し、上記第1および第2の信号
処理回路により所定の処理が施された出力信号を上記C
MOSトランジスタのドレイン共通接続点から得るよう
にしている。そして、このパルス信号生成回路は、LC
D(液晶表示装置)のシフトレジスタに用いられる。
【0010】
【作用】入力された信号に所定の処理を施し、入力信号
から所定のタイミングだけ遅延させた信号等を生成する
パルス信号処理回路を並列に2個設け、これらの信号処
理回路の一方には第1電源電圧と中間電圧(第1電源電
圧およびこれよりも高い第2電源電圧の中間電圧)と
を、他方には中間電圧と第2駆動電圧とをそれぞれ与え
て駆動し、当該信号処理回路で所定の処理が施されたパ
ルス信号をCMOSトランジスタ(信号合成回路)で
成して所望の出力パルス信号を生成する。これにより、
上記2個の信号処理回路を低い動作電圧で動作させるこ
とにより、これらの信号処理回路を構成する回路素子の
耐圧の問題を解消し、しかも大きな振幅を有する出力信
号を生成することが可能となる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示すパルス信号
生成回路の回路構成図である。図1から明らかなよう
に、本実施例のパルス信号生成回路1は入力パルス信号
inをクロック信号VCKおよび反転クロック信号VC
KXに応じて転送し、入力パルス信号Sinから所定のタ
イミングだけ遅延したパルス信号を生成したり、所定期
間保持したり等するシフトレジスタとして構成されてい
るものであり、上記入力パルス信号Sinを転送する回路
を、第1の信号処理回路Aおよび第2の信号処理回路B
の2系統で構成している。
【0012】これら第1の信号処理回路Aおよび第2の
信号処理回路Bは、両方共にデータ転送部2,信号出力
回路3を一単位とする回路ブロックとして構成されてい
て、回路構成自体は両方共に同じである。しかしなが
ら、第1の信号処理回路Aと第2の信号処理回路Bとで
はその動作電圧が異ならされていて、第1の信号処理回
路Aは〔第1電源電圧であるグランドレベルGnd〜電
源電圧VDD/2(中間電圧)〕の動作電圧で駆動され
るとともに、第2の信号処理回路Bは〔電源電圧VDD
/2〜第2電源電圧VDD)〕の動作電圧で駆動され
る。
【0013】このように、各信号処理回路A,Bを駆動
するための動作電圧を電源電圧VDDの半分にすること
により、これらの信号処理回路A,Bを構成するMOS
トランジスタの任意のノード間に印加される最大電圧の
大きさを電源電圧VDDの半分に低減することができ
る。したがって、本実施例のパルス信号生成回路の場合
は回路素子の耐圧の問題を完全に解消することができ
る。
【0014】しかしながら、動作電圧を電源電圧VDD
の半分にすると、そこから出力される信号の振幅も電源
電圧VDDの半分になってしまう問題が発生する。すな
わち、第1の信号処理回路Aの信号出力回路3から出力
される第1の出力信号S1 の振幅は、〔グランドレベル
Gnd〜電源電圧VDD/2〕となる。同様に、第2の
信号処理回路Bから出力される第2の出力信号S2は、
〔電源電圧VDD/2〜電源電圧VDD〕となる。
【0015】そこで、本実施例においては信号合成回路
4を設け、これらの信号処理回路A,Bからそれぞれ出
力されるS1 ,S2 を合成し、〔グランドレベルGnd
〜電源電圧VDD〕の大きな振幅を有する出力パルス信
号Sout を形成するようにしている。
【0016】この信号合成回路4は、図1に示したよう
にPMOSトランジスタmpとNMOSトランジスタm
nとからなるCMOSトランジスタによって構成されて
いて、PMOSトランジスタmpのゲートに電源電圧V
DD/2が与えられるとともに、NMOSトランジスタ
mnのゲートに電源電圧VDD/2が与えられる。ま
た、PMOSトランジスタmpのソースに第2の出力信
号S2 が与えられるとともに、NMOSトランジスタm
のソースに第1の出力信号S1 が与えられる。
【0017】したがって、この信号合成回路4は以下に
示す表1に示すような動作を行う。表1 図2に示したように、期間t0〜t1においてはPM
OSトランジスタmpのソースに印加される電圧が電源
電圧VDD/2で、NMOSトランジスタmnのソース
に印加される電圧がグランドレベルGndである。した
がって、表1に示したように、この場合はPMOSトラ
ンジスタmpがオフするとともに、NMOSトランジス
タmnがオンするので、このときの出力パルス信号So
utは“L”レベルとなる。
【0018】期間t1〜t2においては、PMOSトラ
ンジスタmpのソースに印加される電圧が電源電圧VD
Dとなり、NMOSトランジスタmnのソースに印加さ
れる電圧が電源電圧VDD/2となる。したがって、こ
の場合はPMOSトランジスタmpがオンするととも
に、NMOSトランジスタmnがオフするので、出力パ
ルス信号Soutは振幅がVDDの“H”レベルとな
る。また、期間t2〜においては、PMOSトランジス
タmpのソースに印加される電圧が電源電圧VDD/2
で、NMOSトランジスタmnのソースに印加される電
圧がグランドレベルGndである。したがって、この場
合はPMOSトランジスタmpがオフするとともに、N
MOSトランジスタmnがオンするので、出力パルス信
号Soutは再び“L”レベルとなる。
【0019】本実施例のパルス信号生成回路はこのよう
に動作するので、PMOSトランジスタmpおよびNM
OSトランジスタmnにおいて、任意のノード間にかか
る電圧を最大VDD/2に低減することができ、耐圧が
低いトランジスタにおいても耐圧の問題を無くすことが
できる。なお、通常は|VGS|=VDDであるとこ
ろ、本実施例においては|VGS|=VDD/2となる
ので、ドライブ電流を多くとれない。しかし、ゲート線
負荷は軽い上に低速で充放電(〜1μs)すればよいの
で、能力をフルに出さなくてもよく、小さなPMOSト
ランジスタmpおよびNMOSトランジスタmnのサイ
ズで十分である。
【0020】
【発明の効果】本発明は上述したように、入力された信
号を所定のタイミングだけ遅延させて出力したり等する
パルス信号処理回路を並列に2個設け、これらの信号処
理回路の一方には第1電源電圧と中間電圧とを、他方に
は中間電圧と第2駆動電圧とをそれぞれ与えて駆動して
上記入力された信号をそれぞれ処理するとともに、上記
信号処理回路の出力を合成する信号合成回路を設け、上
記2個の信号処理回路により所定の処理が施されたパル
ス信号を上記信号合成回路で合成して所望の振幅を有す
る出力パルス信号を生成するようにしたので、上記2個
の信号処理回路を構成する回路素子の耐圧の問題を解消
することができるとともに、大きな振幅を有する出力信
号を生成することができる。したがって、プロセスを変
更することなく回路素子の耐圧を実質的に向上させるこ
とができ、耐圧が低い回路素子により構成したパルス信
号生成回路の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すパルス信号生成回路の
構成図である。
【図2】各部の動作を説明するための波形図である。
【図3】従来のパルス信号生成回路の一例を示す回路図
である。
【図4】従来のパルス信号生成回路の各部の動作を説明
するための波形図である。
【符号の説明】
1 パルス信号生成回路 2 データ転送部 3 信号出力回路 4 信号合成回路 A 第1の信号処理回路 B 第2の信号処理回路 Sin 入力パルス信号 S1 第1の出力信号 S2 第2の出力信号 Sout 出力パルス信号

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたパルス信号を処理する際の駆
    動電圧として第1電源電圧とこれよりも高い第2電源電
    圧および該第1電源電圧の中間電圧とが与えられ、かつ
    上記パルス信号が入力する第1の信号処理回路と、 上記入力パルス信号を処理する際の駆動電圧として上記
    中間電圧と上記第2電源電圧とが与えられ、かつ上記第
    1の信号処理回路に入力する上記パルス信号と共通のパ
    ルス信号が入力する第2の信号処理回路と、 上記中間電圧がゲートに与えられるとともに、上記第1
    の信号処理回路の出力信号がソースに与えられるPMO
    Sトランジスタと、上記中間電圧がゲートに与えられる
    とともに、上記第2の信号処理回路の出力信号がソース
    に与えられるNMOSトランジスタとからなり、各ドレ
    インが共通に接続されたCMOSトランジスタとを具備
    し、 上記第1および第2の信号処理回路により所定の処理が
    施された出力信号を上記CMOSトランジスタのドレイ
    ン共通接続点から得るようにしたことを特徴とするパル
    ス信号生成回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のパルス信号生成回路を、
    シフトレジスタに使用したことを特徴とする液晶表示装
    置。
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