JP3780852B2 - シフトレジスタ、電気光学装置、駆動回路、パルス信号の転送方法および電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号を誤ってラッチする、という誤動作の発生を防止したシフトレジスタ、並びに、該シフトレジスタを用いた電気光学装置、その駆動回路、パルス信号の転送方法および電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶や有機EL(エレクトロ・ルミネッセンス)などの電気光学物質の電気光学的な変化により表示を行う電気光学装置が、陰極線管(CRT)に代わるディスプレイデバイスとして、各種情報処理機器やテレビジョンなどに広く用いられつつある。
ここで、電気光学装置は、駆動方式等によって分類すると、画素スイッチにより画素を駆動するアクティブ・マトリクス型と、画素スイッチを用いないで画素を駆動するパッシブ・マトリクス型とに大別することができる。このうち、前者に係るアクティブ・マトリクス型の電気光学装置は、次のような構成となっている。
【0003】
すなわち、アクティブ・マトリクス型の電気光学装置においては、行方向に延在する走査線と、列方向に延在するデータ線との交差に対応して画素電極が形成されるとともに、さらに、画素電極とデータ線との間に、走査線に供給される走査信号にしたがってオンオフする薄膜トランジスタなどの画素スイッチが介挿される一方、画素電極には対向電極が電気光学物質を介して対向する構成となっている。
【0004】
このような構成において、走査線にオン電圧の走査信号が印加されると、当該走査線に接続された画素スイッチがオン状態となる。このオン状態の際に、データ線に、階調(濃度)に応じたデータ信号を供給すると、当該データ信号は画素スイッチを介して画素電極に印加されるので、当該画素電極および対向電極の間に挟持された電気光学物質には、当該データ信号に応じた電圧が印加されることになる。これによって該電気光学物質は電気光学的に変化する結果、画素における透過光量、反射光量または発光量(いずれにせよ、観察者側に視認される光量)が、画素電極に印加されたデータ信号の電圧に応じたものとなる。したがって、このような制御を画素毎に実行することによって、所定の表示が可能になる。
【0005】
ところで、走査信号は、シフトレジスタを備える走査線駆動回路において生成される。このシフトレジスタは、水平走査を規定するクロック信号に従って、パルス信号を順次シフトする転送単位回路を複数接続してなるものである。そして、走査線駆動回路は、転送単位回路によってシフトされたパルス信号に基づき、順次排他的にアクティブなレベルとなる走査信号を生成して、それぞれ走査線に供給する構成となっている。
【0006】
ここで、シフトレジスタを構成する転送単位回路においては、低消費電力化や高速動作等のためにPチャネル型トランジスタとNチャネル型トランジスタとを相補型に組み合わせた構成が採用される場合が多い。このため、転送単位回路には、クロック信号とともに、この論理レベルを反転した反転クロック信号が供給される構成が一般的である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本来ならば、位相が互いに180度異なるべきクロック信号と反転クロック信号との供給タイミングにズレが生じると、転送単位回路においてシフト動作が誤って実行される、といった問題があった。すなわち、転送単位回路において、電源の高位側に接続されるPチャネル型トランジスタと、電源の低位側に接続されるNチャネル型トランジスタとは、同一期間にオンオフすべきであるが、クロック信号の供給タイミングにズレが生じると、いずれか一方のチャネル型のみのトランジスタがオンすることに起因して、シフト動作が誤って実行される、といった問題があった。なお、このようにシフト動作が誤って実行されると、走査信号が正常に供給されないので、当然のことながら、正しい画面が表されないことになる。
【0008】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クロック信号の供給タイミングのズレに起因する誤動作の発生を未然に防止したシフトレジスタ、電気光学装置、駆動回路、パルス信号の転送方法および電子機器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るシフトレジスタにあっては、第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上であればオンするスイッチング素子と、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下であればオンするスイッチング素子との相補的な組み合わせを含むクロックドインバータと、前記クロックドインバータの出力と所定の制御信号との論理演算を行う論理手段と、を含む転送単位回路を縦続接続してなるシフトレジスタであって、前記クロックドインバータと前記論理手段は、前記第1および第2のクロック信号の論理レベルが相反する定常状態のうち、いずれか一方の状態にて、ラッチ回路を形成し、前記ラッチ回路は、前記一方の状態となる前の遷移期間であって、前記第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上となってから他方の電圧がしきい値以下となるまでの遷移期間を、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下となってから一方の電圧がしきい値以上となるまでの遷移期間を少なくとも含む期間にわたって、出力を該遷移期間前における論理レベルに固定することを特徴としている。
この構成によれば、誤動作の原因となるクロック信号の遷移期間では、ラッチ回路の出力が、その直前における論理レベルに固定化されるので、その直後の定常状態では、ラッチ動作が正常に実行されることになる。
【0010】
ここで、上記シフトレジスタにおいて、前記第1または第2のクロック信号における一方の立ち上がりを示す信号、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の立ち下がりを示す信号によって、前記ラッチ回路の出力を制御することが好ましい。このような構成によれば、比較的簡易な構成によってラッチ回路の出力の制御が実現できる。
【0011】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置の駆動回路は、異なる2方向に向かってマトリクス状に配列された画素を駆動するための回路であって、前記2方向のうち、一の方向に沿って出力信号を出力する上記シフトレジスタと、該シフトレジスタのうち、ある段のラッチ回路による出力信号の論理レベルと、次段のラッチ回路による出力信号の論理レベルとが互いに重複する期間に対応した信号を求めて、前記画素を駆動するためのパルス信号として出力する波形選択回路とを備える構成を特徴としている。
この構成によれば、上記シフトレジスタを備えるので、クロック信号の供給タイミングのズレに起因する誤動作が防止される結果、画素を安定して駆動することが可能となる。
【0012】
さらに、上記目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置は、異なる2方向に向かってマトリクス状に配列された画素と、前記2方向のうち、一の方向に沿って出力信号を出力する請求項1に記載のシフトレジスタと、該シフトレジスタのうち、ある段のラッチ回路による出力信号の論理レベルと、次段のラッチ回路による出力信号の論理レベルとが互いに重複する期間に対応した信号を求めて、前記画素を駆動するためのパルス信号として出力する波形選択回路とを備える構成を特徴としている。
この構成によれば、上記シフトレジスタを備えるので、クロック信号の供給タイミングのズレに起因する誤動作が防止される結果、安定した表示が可能となる。
【0013】
さらに、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を表示部に備えるので、安定した表示が可能になる。なお、このような電子機器としては、画像を拡大投射するプロジェクタのほか、パーソナルコンピュータや、携帯電話などが想定される。
【0014】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るパルス信号の転送方法は、第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上であればオンするスイッチング素子と、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下であればオンするスイッチング素子との相補的な組み合わせを含むクロックドインバータと、前記クロックドインバータの出力と所定の制御信号との論理演算を行う論理手段と、によりラッチ回路を形成し、前記ラッチ回路によってパルス信号を転送するパルス信号転送方法であって、前記第1および第2のクロック信号の論理レベルが相反する定常状態のうち、いずれか一方の状態となる前の遷移期間であって、前記第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上となってから他方の電圧がしきい値以下となるまでの遷移期間を、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下となってから一方の電圧がしきい値以上となるまでの遷移期間を少なくとも含む期間にわたって、前記ラッチ回路の出力を、該遷移期間前における論理レベルに固定させる過程を有することを特徴としている。
この方法によれば、誤動作の原因となるクロック信号の遷移期間では、ラッチ回路の出力が、その直前における論理レベルに固定化されるので、その直後の定常状態では、ラッチ動作が正常に実行されることになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態について説明する。
【0016】
<電気光学装置の全体>
まず、説明の便宜上、本発明の実施形態に係るシフトレジスタを備える駆動回路によって駆動される電気光学装置の全体について説明する。この電気光学装置は、電気光学物質として液晶を用いて表示を行うものであり、図1は、この構成を示すブロック図である。
【0017】
同図に示されるように、この電気光学装置100においては、複数m本の走査線112が、行(X)方向に沿って延在して形成される一方、複数n本のデータ線114が、列(Y)方向に沿って延在して形成されている。そして、これらの走査線112とデータ線114との交差に対応して画素120が形成されている。
【0018】
詳述すると、画素120には、走査線112とデータ線114とが互いに交差する部分(電気的には絶縁状態にある部分)に対応して、薄膜トランジスタ(T hin Film Transistor:以下「TFT」と称する)116が設けられるとともに、そのゲートが走査線112に接続され、そのソースがデータ線114に接続され、そのドレインが画素電極118に接続されている。本実施形態において、TFT116をNチャネル型とした場合、走査線112に供給される走査信号がHレベルになると、TFT116はソース・ドレイン間にてオンすることとなる。一方、画素電極118は、一定電圧が共通印加される対向電極108と対向するものである。そして、両電極と、両電極間に挟持された液晶105とによって、液晶容量が形成されて、両電極間に印加される電圧実効値に応じて、その透過光量が変化する構成となっている。
【0019】
さて、走査線駆動回路130Aは、詳細については後述するが、実施形態に係るシフトレジスタを含むものであって、垂直走査期間の開始を規定するパルス的な信号DYを、クロック信号YCLおよび反転クロック信号YCLINVにしたがってラッチすることにより、1垂直走査期間にわたって順次排他的にHレベルとなる走査信号Y1、Y2、Y3、…、Ymを生成して、それぞれ1行目、2行目、3行目、…、m行目の走査線に供給するものである。
【0020】
一方、データ線駆動回路140は、水平走査期間の開始を規定するパルス的な信号DXを、クロック信号XCL、この反転クロック信号XCLINVにしたがってラッチすることにより、1水平走査期間にわたって順次排他的にHレベルとなるサンプリング制御信号X1、X2、…、Xnを、サンプリングスイッチ151にそれぞれ供給するものである。ここで、サンプリングスイッチ151は、1列目、2列目、3列目、…、n列目のデータ線114の一端と、画素の階調(濃度)を指示するデータ信号VIDが供給される画像信号線171との間に介挿されて、対応するサンプリング制御信号がHレベルとなったときにオンするものである。
【0021】
この構成によれば、一般的にi(iは、1≦i≦mを満たす整数)行目の走査線112に供給される走査信号YiがHレベルになると、当該走査線112にゲートが接続されたTFT116がオンする一方、1列目、2列目、3列目、…、n列目のサンプリングスイッチ151が順番にオンして、画像信号線171に供給されたデータ信号VIDがサンプリングされる。さらに、サンプリングされたデータ信号VIDが、オンしたTFT116を介して画素電極118に供給されるため、液晶容量には、サンプリングされたデータ信号の電圧に応じた電荷が蓄積されることになる。このような動作が、1垂直走査期間にわたって、1行目、2行目、…、m行目の走査線112の各々に位置する画素120に対して行われる。
【0022】
ここで、液晶容量に蓄積された電荷は、TFT116がオフしても、液晶容量自身の容量性や図示しない蓄積容量などによって保持されるので、当該液晶容量を通過する光量は、画素電極118に供給された電圧と対向電極108に印加された電圧との差であって、1垂直走査期間を単位とした電圧実効値にしたがって変化することになる。したがって、画素120の各々においては、順次供給されたデータ信号VIDに対応した表示がそれぞれ行われることになる。
【0023】
<走査線駆動回路>
次に、図1における走査線駆動回路130Aの詳細について説明する。この走査線駆動回路130Aに供給される反転クロック信号YCLINVは、例えば図2に示されるように否定回路を奇数段接続した回路に、クロック信号YCLを入力することによって生成される。このため反転クロック信号YCLINVは、本実施形態では、クロック信号YCLよりも位相が180度以上遅延して供給されることになる。
【0024】
図3は、走査線駆動回路130Aの構成を示すブロック図である。同図に示されるように、走査線駆動回路130Aは、転送単位回路Ua0〜Uamを縦続接続してなるシフトレジスタ131Aと、波形選択単位回路Ub1〜Ubmからなる波形選択回路132とを備えている。すなわち、転送単位回路は、走査線112の本数mよりも1だけ多い個数にて設けられるが、波形選択単位回路は、走査線112の各々に対応して設けられている。このため、転送単位回路Ua0は、実際の走査線112に対応するものではないが、説明の便宜上、仮想的に0行目に対応するものとして説明する。
【0025】
そこでまず、0行目の転送単位回路Ua0について説明する。この転送単位回路Ua0は、クロックドインバータ501−0、502−0およびNAND回路503a−0からなる。詳細には、クロックドインバータ501−0は、垂直走査期間の開始を規定する信号DYを、入力信号とするものであり、NAND回路503a−0は、クロックドインバータ501−0(または502−0)の出力信号と制御信号PWM2との否定論理積を演算し、その演算結果を信号C0として出力するものであり、また、クロックドインバータ502−0は、信号C0を入力して、NAND回路503a−0における入力の一方に帰還するものである。
【0026】
次に、1行目の転送単位回路Ua1について説明する。この転送単位回路Ua1が、0行目の転送単位回路Ua0と相違する点は、NAND回路503a−0の替わりに、クロックドインバータ501−1(または502−1)の出力信号と制御信号PWM1との否定論理和を演算し、その演算結果を信号C1として出力するNOR回路503b−1が配置する点と、クロックドインバータへのクロック信号の供給関係が逆転して、その動作も全く反対である点との2点である。
続いて、2行目の転送単位回路Ua2についてみると、この転送単位回路Ua2が0行目の転送単位回路Ua0と相違する点は、NAND回路503a−2における入力の他方が、制御信号PWM2ではなく、制御信号PWM4である点にある。さらに、3行目の転送単位回路Ua3についてみると、この転送単位回路Ua3が1行目の転送単位回路Ua1と相違する点は、NOR回路503b−3における入力の他方が、制御信号PWM1ではなく、制御信号PWM3である点にある。
そして、シフトレジスタ131Aは、このような転送単位回路Ua0、Ua1、Ua2およびUa3を1ユニットとみなして、該ユニットを複数繰り返して接続した構成となっている。
【0027】
一方、1行目の波形選択単位回路Ub1は、該行よりも1行前に対応する0行目の転送単位回路Ua0によって出力される信号C0と、1行目に対応する転送単位回路Ua1によって出力される信号C1との否定論理積を求めて、信号S1として出力するNAND回路504−1と、信号S1の否定信号を求め、走査信号Y1として出力する否定回路505−1とからなる。
続いて、2行目の波形選択単位回路Ub2は、当該行よりも1行前に対応する信号C1と、2行目の対応する信号C2との否定論理積を求め、信号S2として出力するNAND回路504−2と、信号S2の否定信号を求め、走査信号Y2として出力する否定回路505−2とからなる。
以下同様に、m行目の波形選択単位回路Ubmは、当該行よりも1行前に対応する信号Cm-1と、m行目の対応する信号Cmとの否定論理積を求め、信号Smとして出力するNAND回路504−mと、信号Smの否定信号を求め、走査信号Ymとして出力する否定回路505−mとからなる。
【0028】
なお、以降においては、転送単位回路を構成するクロックドインバータ、NAND回路、NOR回路、および、波形選択単位回路を構成するNAND回路、否定回路とについて、特定の行に対応するものに言及する場合には、−(ハイフン)以下に、行の番号を付与するが、それ以外の場合には、ハイフン以下を省略することがある。
【0029】
次に、説明の便宜上、各転送単位回路におけるクロックドインバータ501、502について説明する。ここで、図4(a)は、偶数(0、2、4、…)行における転送単位回路のクロックドインバータ501、または、奇数(1、3、5、…)行における転送単位回路のクロックドインバータ502の構成を示す回路図である。
図4(a)に示されるようにクロックドインバータは、電源の高位側電位(Vdd)と低位側電位(Vss)との間に、Pチャネル型TFTp1、p2と、Nチャネル型TFTn2、n1とを順番に介挿した構成となっている。このうち、TFTp1のゲートには、反転クロック信号YCLINVが供給されている。このため、反転クロック信号YCLINVの電圧がしきい値Vpth以下となれば、TFTp1がオンすることになる。一方、TFTn1のゲートには、クロック信号YCLが供給されている。このため、クロック信号YCLの電圧がしきい値Vnth以上となれば、TFTn1がオンすることになる。また、TFTp2、n2とによってインバータ回路が形成されている。
このため、図示のクロックドインバータは、クロック信号YCLがLレベルであって、反転クロック信号YCLINVがHレベルであれば、その出力がハイインピーダンス状態となる一方、クロック信号YCLがHレベルであって、反転クロック信号YCLINVがLレベルであれば、反転動作を行うことになる。
【0030】
次に、図4(b)は、偶数行目における転送単位回路のクロックドインバータ502、または、奇数行目における転送単位回路のクロックドインバータ501の構成を示す回路図である。この図に示されるクロックドインバータが、図4(a)に示されるものと相違する点は、クロック信号YCLおよび反転クロック信号YCLINVの供給関係が逆転した点にある。このため、図4(b)に示されるクロックドインバータは、反転クロック信号YCLINVがLレベルであって、クロック信号YCLがHレベルであれば、その出力がハイインピーダンス状態となる一方、反転クロック信号YCLINVがHレベルであって、クロック信号YCLがLレベルであれば、反転動作を行うことになる。
【0031】
したがって、図4(a)に示されるクロックドインバータを符号501とし、図4(b)に示されるクロックドインバータを符号502として備える偶数行目の転送単位回路では、制御信号PWM1またはPWM3がLレベルであるとした場合に、クロック信号YCLがHレベルであって、反転クロック信号YCLINVがLレベルであるときには、入力信号の論理レベルが正転して出力される一方、クロック信号YCLがLレベルであって、反転クロック信号YCLINVがHレベルであるときには、クロックドインバータ502およびNAND回路503aのループからなるラッチ回路が形成される結果、その直前レベルがラッチされて出力されることになる。
一方、図4(a)に示されるクロックドインバータを符号502とし、図4(b)に示されるクロックドインバータを符号501として備える奇数行目の転送単位回路では、制御信号PWM2またはPWM4がHレベルであるとした場合に、クロック信号YCLがLレベルであって、反転クロック信号YCLINVがHレベルであるときには、入力信号の論理レベルが正転して出力される一方、クロック信号YCLがHレベルであって、反転クロック信号YCLINVがLレベルであるときには、クロックドインバータ502およびNOR回路503bのループからなるラッチ回路が形成される結果、その直前レベルがラッチされて出力されることになる。
【0032】
次に、制御信号PWM1〜PWM4について説明する。制御信号PWM1〜PWM4は、クロック信号YCLと、これに対して遅延する反転クロック信号YCLINVとの関係において、図5に示されるようなタイミングにてそれぞれ順番に供給されるパルス信号である。
詳細には、制御信号PWM1で示されるパルス信号は、信号DYがHレベルになった後に、クロック信号YCLにおける最初の立ち上がり開始時点から、期間W1だけ出力され、以降、クロック信号YCLが2回立ち上がる毎に1回の割合で出力される。なお、クロック信号YCLの立ち上がりのうち、制御信号PWM1で示されるパルス信号が出力されない期間W3に、制御信号PWM3で示されるパルス信号が出力される。
ここで、制御信号PWM1、PWM3で示されるパルス信号は、クロック信号YCLがしきい値Vnth以上となって、TFTn1(図4(a)参照)がオンしてから、反転クロック信号YCLINVがしきい値Vnth以下となってTFTn1(図4(b)参照)がオフするまでの遷移期間を少なくとも含むように出力される。
【0033】
また、制御信号PWM2は、制御信号PWM1で示されるパルス信号が出力された後に、クロック信号YCLにおける立ち下がり開始時点から、期間W3だけ出力され、以降、クロック信号YCLが2回立ち下がる毎に1回の割合で出力される。なお、クロック信号YCLの立ち下がりのうち、制御信号PWM2で示されるパルス信号が出力されない期間W4に、制御信号PWM4で示されるパルス信号が出力される。
ここで、制御信号PWM2、PWM4で示されるパルス信号は、クロック信号YCLがしきい値Vpth以下となってTFTp1(図4(b)参照)がオンしてから、反転クロック信号YCLINVがしきい値以上となってTFTp1(図4(a)参照)がオフするまでの遷移期間を少なくとも含むように出力される。
【0034】
なお、これらの制御信号PWM1〜PWM4は、例えば、電気光学装置が備えるタイミングジェネレータ(図示省略)において、クロック信号YCLと、図2において生成された反転クロック信号YCLINVとの論理演算によって容易に生成可能である。
【0035】
ここで、本実施形態に対する比較例について説明する。図6は、比較例に係る従来の走査線駆動回路130’の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態に対応する部分については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図6に示される従来の走査線駆動回路130’が、図3に示される走査線駆動回路130Aと相違する点は、制御信号PWM1〜PWM4が供給されない点と、各行の転送単位回路におけるNAND回路503aまたはNOR回路503bの一方が否定回路IVに置換している点とである。
【0036】
この図6に示される構成では、例えば、反転クロック信号YCLINVが、クロック信号YCLに対し、本来のタイミングから遅延して供給されると、図7に示されるような第1の誤動作モードや、図9に示されるような第2の誤動作モードが発生する可能性がある。
ここで、図7に示される第1の誤動作モードとは、1行目以降の転送単位回路から出力される信号C1、C2、C3、…、が、正常であれば破線で示されるように立ち上がるべきであるのに、実線で示されるように一斉に立ち上がってしまう状態をいい、また、図9に示される第2の誤動作モードとは、2行目以降の転送単位回路から出力される信号C2、C3、…、が、本来であれば破線で示されるように立ち下がる、または、Hレベルとして出力されるべきであるのに、実線で示されるように、本来よりも早く立ち下がる、または、常にLレベルとなる、といった状態をいう。
【0037】
まず、図7に示される第1の誤動作モードの発生原因について説明する。ここでは、信号DYがHレベルに遷移した後において、クロック信号YCLが立ち上がってHレベルになり、反転クロック信号YCLINVが立ち下がってLレベルになる期間t1について着目する。この期間t1では、偶数行目の転送単位回路におけるクロックドインバータ501は反転動作を行う。このため、信号DYのHレベルは、0行目のクロックドインバータ501−0およびインバータIV−0を介して正転されるので、信号C0はHレベルとなる。
一方、期間t1では、奇数行目の転送単位回路におけるクロックドインバータ501の出力は、ハイインピーダンス状態となる。このため、正常であれば、1行目のクロックドインバータ501−1がハイインピーダンス状態となるので、信号C1は、期間t1以前の状態を維持する結果、図7において破線で示されるようにLレベルとなるはずである。
【0038】
しかしながら、反転クロック信号YCLINVが、クロック信号YCLに対し、本来のタイミングから遅延して供給されると、0行目のクロックドインバータ501−0では、図8(a)から判るように、TFTn1が、TFTp1(いずれも図4(a)参照)よりも先行してオンするので、クロックドインバータ501−0の出力信号A0を、否定回路IV−0により反転した信号C0は、比較的早いタイミングで立ち上がりが完了してしまう。
一方、1行目のクロックドインバータ501−1では、図8(b)から判るように、さらに遅れてTFTn1(図4(b)参照)のオンが継続してしまう。しかも、このTFTn1のオンは、相補の相手先となるTFTp1(図4(b)参照)のオンよりも遅延して継続する。
【0039】
このため、クロック信号同士の遅延の程度や、TFTn1のオン電流の程度によっては、比較的早いタイミングで立ち上がる信号C0が貫通電流となって、各行の転送単位回路を通過する事態が発生し得る。このような事態に至ると、立ち上がった信号C0を入力したクロックドインバータ501−1では、TFTn1のみのオンによって、その出力信号A1が誤ってLレベルに遷移する。このため、信号A1を否定回路IV−1により反転した信号C1も誤ってHレベルに遷移することになる。そして、この誤動作は、1行目を含む奇数行目のクロックドインバータ501においても同様に発生するので、結果的に、図7に示されるように、1行目以降の転送単位回路から出力される信号C1、C2、C3、…、が、複数段分一斉に立ち上がってしまうことになる。
なお、第1の誤動作モードでは、信号C1、C2、C3、…、の立ち下がりについては、正常に行われる。このため、第1の誤動作モードでは、信号C1、C2、C3、…、のパルス幅が、正常な場合と比較して幅広となる。また、この第1の誤動作モードが発生すると、複数本の走査線112が同時に選択されるので、意図しない画素120にまで、データ信号が書き込まれてしまうことになる。
【0040】
次に、図9に示される第2の誤動作モードの発生原因について説明する。ここでは、信号DYがLレベルに遷移した後において、クロック信号YCLが立ち下がってLレベルになり、反転クロック信号YCLINVが立ち上がってHレベルになる期間t4について着目する。この期間t4では、奇数行目の転送単位回路におけるクロックドインバータ501は反転動作を行う。このため、信号C0のLレベルは、1行目のクロックドインバータ501−1およびインバータIV−1を介して正転されるので、信号C1はLレベルに遷移する。
一方、期間t4では、偶数行目の転送単位回路におけるクロックドインバータ501の出力は、ハイインピーダンス状態となる。このため、正常であれば、2行目のクロックドインバータ501−2がハイインピーダンス状態となるので、信号C2は、期間t4以前の状態を維持する結果、図7において破線で示されるようにHレベルとなるはずである。
【0041】
しかしながら、反転クロック信号YCLINVが、クロック信号YCLに対し、本来のタイミングから遅延して供給されると、1行目のクロックドインバータ501−1では、図10(a)から判るように、TFTp1が、TFTn1(いずれも図4(b)参照)よりも先行してオンするので、クロックドインバータ501−1の出力信号A1を、否定回路IV−1により反転した信号C1は、比較的早いタイミングで立ち下がりが完了してしまう。
一方、2行目のクロックドインバータ501−2では、図8(b)から判るように、さらに遅れてTFTp1(図4(a)参照)のオンが継続してしまう。しかも、このTFTp1のオンは、相補の相手先となるTFTn1(図4(a)参照)のオンよりも遅延して継続する。
【0042】
このため、クロック信号同士の遅延の程度や、TFTp1のオン電流の程度によっては、比較的早いタイミングで立ち下がる信号C1が貫通電流となって、各行の転送単位回路を通過する事態が発生し得る。このような事態に至ると、立ち下がった信号C1を入力したクロックドインバータ501−2では、TFTp1のみのオンによって、その出力信号A2が誤ってHレベルに遷移する。このため、信号A2を否定回路IV−1により反転した信号C2も誤ってLレベルに遷移することになる。このため、3段目以降の転送単位回路は、転送の対象となるパルス信号を失うことになるので、信号C3以降は、常にLレベルとなってしまうことになる。
なお、この第2の誤動作モードが発生すると、走査線112の選択が途中で終了してしまうので、ごく数行分の画素120によってのみ表示が行われて、他の画素については全く表示が行われないことになる。
【0043】
これに対して本実施形態に係る電気光学装置の走査線駆動回路130Aでは、図5で示される期間W1において供給される制御信号PWM1により、1行目のNOR回路503b−1による信号C1が、クロックドインバータ501−1の出力とは無関係に強制的にLレベルにされる。同様に、期間W3において供給される制御信号PWM3により、3行目のNOR回路503b−3による信号C3が、クロックドインバータ501−3の出力とは無関係に、強制的にLレベルにされる。以降同様にして、奇数行目のNOR回路503bによる出力信号は、制御信号PWM1またはPWM3で示されるパルス信号により、該行目のクロックドインバータ501の出力とは無関係に、強制的にLレベルにされる。これにより本実施形態では、第1の誤動作モードが未然に防止されることになる。
【0044】
さらに、本実施形態に係る電気光学装置の走査線駆動回路130Aによれば、期間W2において、2行目のNAND回路503a−2による信号C2は、クロックドインバータ501−2の出力とは無関係に、制御信号PWM4を反転させたものとなる。また、期間W6において、4行目のNAND回路503a−4による信号C4(図示省略)は、クロックドインバータ501−4の出力とは無関係に、制御信号PWM2を反転させたものとなる。以降同様に、偶数行目のNAND回路503aによる出力信号は、該行目のクロックドインバータ501の出力とは無関係に、制御信号PWM2またはPWM4を反転させたものとなる。これにより本実施形態では、第2の誤動作モードが未然に防止されることになる。
なお、本実施形態では、偶数行目に対応する信号C2、C4、…、には、制御信号PWM2またはPWM4を反転させたことに伴うスパイク状のノイズNが重畳されるが、このノイズNは、波形選択回路132により除去されるので、最終的な出力となる走査信号Y1、Y2、Y3、…、Ymに影響を与えることはない。
【0045】
このように、本実施形態によれば、特に転送動作に寄与するNAND回路503a(またはNOR回路503b)の出力信号が、クロックドインバータ502とNAND回路503a(またはNOR回路503b)のループによるラッチ回路が形成される直前の論理レベルに、制御信号PWM1〜PWM4によって維持されるので、上述した第1の誤動作モードや、第2の誤動作モードの発生を未然に防止することが可能となる。
なお、このような第1の誤動作モードや、第2の誤動作モードは、クロック信号同士の遅延がなくても、クロックドインバータ501、502を構成するPチャネル型TFT・Nチャネル型TFTにおけるオン電流やしきい値が不均一であれば発生し得るが、本実施形態によれば、制御信号PWM1〜PWM4のパルス幅を適宜調整するだけによって、このような誤動作が防止される。したがって、本実施形態では、走査線駆動回路130Aの動作マージンを拡大することが可能となる。
【0046】
なお、本実施形態では、反転クロック信号YCLINVが、クロック信号YCLに対して本来のタイミングから遅延した状態を前提としていたが、これとは逆に、クロック信号YCLが、反転クロック信号YCLINVに対して遅延した状態としても良い。そこで、このような状態を前提とする構成について説明する。なお、このようなクロック信号YCLおよび反転クロック信号YCLINVについては、例えば図11に示されるように、クロック信号YCLについては、否定回路を偶数段接続した回路に入力して遅延させる一方、反転クロック信号YCLINVについては、否定回路をそれより少ない奇数段接続した回路に入力して遅延させることによって生成される。
ここで、図12は、クロック信号YCLが、反転クロック信号YCLINVに対して遅延した状態を前提とする場合に適用される走査線駆動回路130Bの構成を示す回路図である。
【0047】
この図に示される走査線駆動回路130Bが図3に示される走査線駆動回路130Aと相違する点は、走査線駆動回路130Aにおいて偶数行目の転送単位回路にNAND回路503aに替わって、NOR回路503bが配置するとともに、奇数行目の転送単位回路にNOR回路503bに替わって、NAND回路503aが配置する点にある。すなわち、走査線駆動回路130Bは、図3に示される走査線駆動回路130AにおいてNOR回路503bとNAND回路503aとを互いに入れ替えたものである。
【0048】
また、制御信号PWM1〜PWM4は、反転クロック信号YCLINVと、これよりも遅延したクロック信号YCLとの関係において、図13に示されるようなタイミングにてそれぞれ順番に供給されるパルス信号である。
詳細には、制御信号PWM3で示されるパルス信号は、信号DYがHレベルになった後に、反転クロック信号YCLINVにおける最初の立ち下がり開始時点から、期間W11だけ出力され、以降、クロック信号YCLが2回立ち下がる毎に1回の割合で出力される。なお、クロック信号YCLの立ち下がりのうち、制御信号PWM3で示されるパルス信号が出力されない期間W13に、制御信号PWM1で示されるパルス信号が出力される。
ここで、制御信号PWM1、PWM3で示されるパルス信号は、反転クロック信号YCLINVがしきい値Vpth以下となってTFTp1(図4(a)参照)がオンしてから、クロック信号YCLがしきい値Vpth以上となってTFTp1(図4(b)参照)がオフするまでの遷移期間を少なくとも含むように出力される。
【0049】
一方、制御信号PWM4は、制御信号PWM3で示されるパルス信号が出力された後に、反転クロック信号YCLINVにおける立ち上がり開始時点から、期間W12だけ出力され、以降、反転クロック信号YCLINVが2回立ち上がる毎に1回の割合で出力される。なお、反転クロック信号YCLINVの立ち上がりのうち、制御信号PWM4で示されるパルス信号が出力されない期間W14に、制御信号PWM2で示されるパルス信号が出力される。
ここで、制御信号PWM2、PWM4で示されるパルス信号は、反転クロック信号YCLINVがしきいVnth値以上となってTFTn1(図4(b)参照)がオンしてから、クロック信号YCLがしきい値Vnth以下となってTFTp1(図4(a)参照)がオフするまでの遷移期間を少なくとも含むように出力される。
【0050】
さて、図6に示される従来の走査線駆動回路130’において、クロック信号YCLが、反転クロック信号YCLINVに対し遅延していると、図14に示されるような第1の誤動作モードや、図16に示されるような第2の誤動作モードが発生する可能性がある。
なお、第1の誤動作モードの発生原因についてはすでに述べているので、図15(a)および図15(b)の説明から容易に類推されるであろう。ここで、図15(a)は、図14において、信号DYがHレベルに遷移した後に、反転クロック信号YCLINVが立ち上がってHレベルになり、クロック信号YCLが立ち下がってLレベルになる期間t12を拡大して、1行目のクロックドインバータ501−1の出力信号A1および同行目の否定回路IV−1の出力信号C1をそれぞれ説明するための図であり、図15(b)は、期間t12において、2行目のクロックドインバータ501−2の出力信号A2および同行目の否定回路IV−2の出力信号C2をそれぞれ説明するための図である。
また、第2の誤動作モードの発生原因についてもすでに述べているので、図17(a)および図17(b)の説明から容易に類推されるであろう。ここで、図17(a)は、図16において、信号DYがLレベルに遷移した後において、反転クロック信号YCLINVが立ち下がってLレベルになり、クロック信号YCLが立ち上がってHレベルになる期間t13を拡大して、0行目のクロックドインバータ501−0の出力信号A0および同行目の否定回路IV−0の出力信号C0を説明するための図であり、図17(b)は、期間t13において、1行目のクロックドインバータ501−1の出力信号A1および同行目の否定回路IV−1の出力信号C1をそれぞれ説明するための図である。
【0051】
これに対して走査線駆動回路130Bでは、偶数行目のNOR回路503bによる出力信号が、制御信号PWM2またはPWM4で示されるパルス信号により、該行目のクロックドインバータ501の出力とは無関係に、強制的にLレベルにされる。これにより本実施形態では、第1の誤動作モードが未然に防止されることになる。
奇数行目のNAND回路503aによる出力信号は、該行目のクロックドインバータ501の出力とは無関係に、制御信号PWM1またはPWM3を反転させたものとなる。これにより本実施形態では、第2の誤動作モードが未然に防止されることになる。なお、走査線駆動回路130Bは、奇数数行目に対応する信号C1、C3、…、には、制御信号PWM1またはPWM3を反転させたことに伴うスパイク状のノイズNが重畳されるが、このノイズNは、波形選択回路132により除去されるので、最終的な出力となる走査信号Y1、Y2、Y3、…、Ymに影響を与えることはない。
したがって、このような走査線駆動回路130Bにおいても、走査線駆動回路130Aと同様な効果を奏することが可能となる。
【0052】
なお、上述した走査線駆動回路130A、130Bにおいては、波形選択回路132によって、転送単位回路の各々による信号C0、C1、C2、C3、…、Cmのうち、互いに隣接するパルス同士の論理積信号を求めて、これを走査信号Y1、Y2、Y3、…、Ymとして供給する構成としたが、互いに重複するパルスが存在しないように演算処理した上で、さらに波形整形を施す構成を付加しても良い。
また、上述した転送単位回路Ua0〜Uamおよび波形選択単位回路Ub1〜Ubmについては、常に電源に接続される構成として説明したが、消費電力を抑える観点から言えば、転送動作に必要なものだけ(または、これらに前後する数行を含めたものだけ)を電源に接続する構成としても良い。
【0053】
さらに、データ線駆動回路140から出力されるサンプリング制御信号X1、X2、…、Xnは、走査線駆動回路130A、130Bから出力される走査信号Y1、Y2、Y3、…、Ymとは、周期等の点において相違するものの、順番かつ排他的に出力すべき点では共通である。このため、データ線駆動回路140についても、例えば図18に示されるように、走査線駆動回路130A、130Bに近似する構成としても良い。
なお、図18において、Xシフトレジスタ141は、シフトレジスタ131A(131B)と同様に転送単位回路Ua0〜Uanからなり、また、波形選択単位回路142は、データ線114の各々に対応する波形選択単位回路Ub1〜Ubnからなる。また、信号DXは、水平走査期間の最初を規定するパルス的な信号であり、クロック信号XCL(および反転クロック信号XCLINV)は、ドットクロックに同期するものである。
【0054】
くわえて、上述した電気光学装置は、液晶表示装置の透過型を例にとって説明したが、透過型のほか、反射型、半透過半反射型のいずれにも適用可能である。また、アクティブ・マトリクス方式のみならす、パッシブ・マトリクス方式にても適用可能である。
さらには、電気光学装置としては、有機EL装置や、蛍光表示管、プラズマ・ディスプレイ・パネル、ディジタルミラーデバイスなど種々のものに適用可能である。
【0055】
<電子機器>
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置を用いた電子機器のいくつかについて説明する。
【0056】
<その1:プロジェクタ>
まず、上述した電子光学装置100をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図19は、このプロジェクタの構成を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクタ2100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット2102が設けられている。このランプユニット2102から射出された投射光は、内部に配置された3枚のミラー2106および2枚のダイクロイックミラー2108によってR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ100R、100Gおよび100Bにそれぞれ導かれる。
【0057】
ここで、ライトバルブ100R、100Gおよび100Bは、上述した実施形態に係る電気光学装置100、すなわち、透過型の液晶表示装置と基本的には同様である。すなわち、ライトバルブ100R、100G、100Bは、それぞれRGBの各原色画像を生成する光変調器として機能するものである。
また、Bの光は、他のRやGの光と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124からなるリレーレンズ系2121を介して導かれる。
【0058】
さて、ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、RおよびBの光は90度に屈折する一方、Gの光は直進する。これにより、各原色画像の合成したカラー画像が、投射レンズ2114を介して、スクリーン2120に投射されることになる。
なお、ライトバルブ100R、100Gおよび100Bには、ダイクロイックミラー2108によって、RGBの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要がない。
【0059】
<その2:パーソナルコンピュータ>
次に、上述した電気光学装置100を、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータの表示部に適用した例について説明する。図20は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図に示されるように、コンピュータ2200の本体2210には、表示部として用いられる電気光学装置100や、光学ディスクの読取・書込ドライブ2212、磁気ディスクの読取・書込ドライブ2214、ステレオ用スピーカ2216などが備えられる。また、キーボード2222およびポインティングデバイス(マウス)2224は、本体2210とは入力信号・制御信号等の授受を、赤外線等を介してワイヤレスで行う構成となっている。
この電気光学装置100は、直視型として用いられるので、RGBの3画素で1ドットが構成されるとともに、各画素に応じてカラーフィルタが設けられる。また、電気光学装置100として、液晶表示装置を用いる場合には、暗所での視認性を確保するため、透過型であればバックライトユニットが、反射型であればフロントライト(いずれも図示省略)が、それぞれ設けられる。
【0060】
<その3:携帯電話>
さらに、上述した液晶パネル100を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図13は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話2300は、複数の操作ボタン2302のほか、受話口2304、送話口2306とともに、上述した電気光学装置100を備えるものである。なお、電気光学装置100として、液晶表示装置を用いる場合には、暗所での視認性を確保するため、透過型または半透過半反射型であれば、バックライトユニットが、反射型であればフロントライト(いずれも図示省略)が、それぞれ設けられる。
【0061】
<電子機器のまとめ>
なお、電子機器としては、図19、図20および図21を参照して説明した他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種の電子機器に対して、実施形態や応用・変形例に係る液晶表示装置が適用可能なのは言うまでもない。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本件の発明によれば、クロック信号の供給タイミングのズレに起因する誤動作の発生を未然に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るシフトレジスタが適用される電気光学装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 同電気光学装置への反転クロック信号をクロック信号に対して遅延させるための回路を示す図である。
【図3】 同電気光学装置における走査線駆動回路の構成を示す回路図である。
【図4】 (a)および(b)は、それぞれ同走査線駆動回路におけるクロックドインバータの構成を示す回路図である。
【図5】 同走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】 従来の走査線駆動回路の構成を示す回路図である。
【図7】 従来の走査線駆動回路における第1の誤動作モードを説明するためのタイミングチャートである。
【図8】 (a)および(b)は、それぞれ第1の誤動作モードを説明するための図である。
【図9】 従来の走査線駆動回路における第2の誤動作モードを説明するためのタイミングチャートである。
【図10】 (a)および(b)は、それぞれ第2の誤動作モードを説明するための図である。
【図11】 同電気光学装置へのクロック信号を反転クロック信号に対して遅延させるための回路を示す図である。
【図12】 本発明の変形例に係るシフトレジスタを適用した走査線駆動回路の構成を示す回路図である。
【図13】 同走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図14】 クロック信号が反転クロック信号に対して遅延している場合に、従来の走査線駆動回路における第1の誤動作モードを説明するためのタイミングチャートである。
【図15】 (a)および(b)は、それぞれ同場合における第1の誤動作モードを説明するための図である。
【図16】 クロック信号が反転クロック信号に対して遅延している場合に、従来の走査線駆動回路における第2の誤動作モードを説明するためのタイミングチャートである。
【図17】 (a)および(b)は、それぞれ同場合における第2の誤動作モードを説明するための図である。
【図18】 実施形態に係るシフトレジスタを適用したデータ線駆動回路の構成を示す回路図である。
【図19】 実施形態に係るシフトレジスタが適用された電気光学装置を備える電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す図である。
【図20】 実施形態に係る電気光学装置を備える電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図21】 実施形態に係る電気光学装置を備える電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
112…走査線
114…データ線
116…TFT
118…画素電極
130A、130B…走査線駆動回路
131A、131B…シフトレジスタ
Ub1〜Ubn…波形選択単位回路
132…波形選択回路
Ua0〜Uam…転送単位回路
501、502…クロックドインバータ
503a…NAND回路
503b…NOR回路
Claims (6)
- 第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上であればオンするスイッチング素子と、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下であればオンするスイッチング素子との相補的な組み合わせを含むクロックドインバータと、
前記クロックドインバータの出力と所定の制御信号との論理演算を行う論理手段と、を含む転送単位回路を縦続接続してなるシフトレジスタであって、
前記クロックドインバータと前記論理手段は、前記第1および第2のクロック信号の論理レベルが相反する定常状態のうち、いずれか一方の状態にて、ラッチ回路を形成し、
前記ラッチ回路は、
前記一方の状態となる前の遷移期間であって、前記第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上となってから他方の電圧がしきい値以下となるまでの遷移期間を、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下となってから一方の電圧がしきい値以上となるまでの遷移期間を少なくとも含む期間にわたって、出力を該遷移期間前における論理レベルに固定する
ことを特徴とするシフトレジスタ。 - 前記第1または第2のクロック信号における一方の立ち上がりを示す信号、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の立ち下がりを示す信号によって、前記ラッチ回路の出力を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ。 - 異なる2方向に向かってマトリクス状に配列された画素を駆動するための回路であって、
前記2方向のうち、一の方向に沿って出力信号を出力する請求項1に記載のシフトレジスタと、
該シフトレジスタのうち、ある段のラッチ回路による出力信号の論理レベルと、次段のラッチ回路による出力信号の論理レベルとが互いに重複する期間に対応した信号を求めて、前記画素を駆動するためのパルス信号として出力する波形選択回路と
を備えることを特徴とする電気光学装置の駆動回路。 - 異なる2方向に向かってマトリクス状に配列された画素と、 前記2方向のうち、一の方向に沿って出力信号を出力する請求項1に記載のシフトレジスタと、
該シフトレジスタのうち、ある段のラッチ回路による出力信号の論理レベルと、次段のラッチ回路による出力信号の論理レベルとが互いに重複する期間に対応した信号を求めて、前記画素を駆動するためのパルス信号として出力する波形選択回路と
を備えることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項4に記載の電気光学装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。
- 第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上であればオンするスイッチング素子と、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下であればオンするスイッチング素子との相補的な組み合わせを含むクロックドインバータと、前記クロックドインバータの出力と所定の制御信号との論理演算を行う論理手段と、によりラッチ回路を形成し、前記ラッチ回路によってパルス信号を転送するパルス信号転送方法であって、
前記第1および第2のクロック信号の論理レベルが相反する定常状態のうち、いずれか一方の状態となる前の遷移期間であって、前記第1または第2のクロック信号における一方の電圧がしきい値以上となってから他方の電圧がしきい値以下となるまでの遷移期間を、もしくは、前記第1または第2のクロック信号における他方の電圧がしきい値以下となってから一方の電圧がしきい値以上となるまでの遷移期間を少なくとも含む期間にわたって、前記ラッチ回路の出力を、該遷移期間前における論理レベルに固定させる過程
を有することを特徴とするパルス信号の転送方法。
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