JP3984938B2 - シフトレジスタ及び表示装置及び情報表示装置 - Google Patents
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Description
図10のDFFの消費電力に関して説明する。MOS回路の消費電力はインバータに代表されるP型トランジスタとN型トランジスタからなるプッシュプル回路が、このノードに付加される容量を充放電することによって発生する。MOS回路の容量はゲート酸化膜とチャネルとの間に発生するチャネル容量Coxが主因である。ここでは簡単にゲートが低インピーダンス(プッシュプル出力)のスイッチ回路とインバータ回路を同じ負荷容量Coとする。したがってクロック系Kin、ck、nckが駆動しなければならない負荷容量は6Coであり、周期Toのクロックにおけるロック駆動による消費電力P1は下式のようになる。
P1=0.156mW
P2=3.125×10-2mW
P3=5.84×10-4mW
Pw1=320×(0.156+3.125×10-2+5.84×10-4)×0
.8mW
Pw1=48.1mW
となりクロック系駆動による消費電力成分P1(0.156×320×0.8=39.9mW)及びP2(3.125×10-2×320×0.8=8mW)がほとんどを占めることが分かる。
シフトレジスタであって、
入力されるクロック信号のレベル遷移タイミングに合わせて連鎖的にパルス信号を発生させる複数のパルス発生部を有しており、
該複数のパルス発生部は、一部のパルス発生部ごとに異なるシフトパルス発生ユニットに属しており、
各々のシフトパルス発生ユニットは、
自らに属する少なくとも一つの前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号を、当該シフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットと後のシフトパルス発生ユニットの両方が接続される共通配線に対して出力する状態信号発生回路と、自らに属する前記パルス発生部に対してクロック信号を供給するクロック供給回路とを有しており、
前記クロック供給回路が前記パルス発生部に対して前記クロック信号を供給する期間と前記クロック信号を供給しない期間があり、
前記クロック信号を供給する期間においては自らが属するシフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属する少なくとも一つのパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されており、後のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されておらず、
前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す前記状態信号は前記パルス信号よりも前記共通配線上で劣化しにくい信号であることを特徴とするシフトレジスタである。
図1(a)〜(c)は本発明のシフトレジスタの一実施形態を示すものであり、図8の従来のシフトレジスタと同様にN個のパルス信号群を発生するものである。(a)はシフトレジスタの中間走査部である。(b)はシフトレジスタの開始走査部である。(c)はシフトレジスタの終了走査部である。
図1(a)は任意の中間に配置された(n−1)番目、(n)番目、(n+1)番目の3つのユニット30を示したものである。
DFF(n−2)のQ出力には図に示す様に(n−2)番目と(n−1)番目クロックで発生するSP(n−2)が出力されていると仮定する。
クロックゲート信号f(n−1)は、F(n+1)がLレベルかつF(n−2)がHレベルになっているので引き続きHレベルであるので、K(n−1)のクロック出力がされる。
クロックゲート信号f(n−1)は、F(n+1)がLレベルかつF(n−2)がHレベルになっているので引き続きHレベルであり、K(n−1)のクロック出力がされる。そのため(n)番目クロックの↑タイミングで再びSP(n−2)を取り込みSP(n−1)をLレベルに変化させる動作を行うことができる。
クロックゲート信号f(n)は、F(n+2)がLレベルかつF(n)がHレベルなので、Hレベルであり、K(n)のクロック出力される。したがって(n+1)番目クロックの↑タイミングで再びSP(n−1)を取り込みSP(n)をLレベルに変化させる動作を行うことができる。
クロックゲート信号f(n+1)は、F(n+3)がLレベルかつF(n+1)がHレベルなので、Hレベルであるので、K(n+1)のクロック出力される。したがって(n+2)番目クロックの↑タイミングで再びSP(n)を取り込みSP(n+1)をLレベルに変化させる動作を行うことができる。
クロックゲート信号f(n+1)は、F(n+3)のHレベルが確定した時点でLレベルに変化してK(n+1)のクロック出力は停止する。
図1(b)は開始走査部の構成を示すものであり、図1(a)と同様にDFF、LAT、CKGから構成されるユニットのn=1〜3番目を示してある。
図1(c)は終了走査部の構成を示すものであり、図1(a)と同様にDFF、LAT、CKGから構成されるユニットのn=N−2〜N番目を示してある。
消費電力の算出において、図8の従来のシフトレジスタと同様にMOS回路の消費電力はインバータに代表されるP型トランジスタとN型トランジスタからなるプッシュプル回路がこのノードに付加される容量を充放電することによって発生する。MOS回路の容量はゲート酸化膜とチャネルとの間に発生するチャネル容量Coxが主因である。ここでは簡単にゲートが低インピーダンス(プッシュプル出力)のスイッチ回路とインバータ回路を同じ負荷容量Coとする。
P4=0.125mW
P5=5.84×10-4mW
P6=9.38×10-2mW
P7=3.125×10-2mW
P8=4.87×10-4mW
P9=8.76×10-4mW
Pw2=320×(4.67×10-3+5.84×10-4+3.50×10-3+3.125×10-2+4.87×10-4+8.76×10-4)×0.8mW
Pw2=10.6mW
図3(a)〜(c)は本発明のシフトレジスタの別の実施形態を示すものであり、図8の従来のシフトレジスタと基本的には同様の原理により、2N個のパルス信号群を発生するものである。特に断りの記載がない限り、図1と同じ符号の端子、信号等は同じ働きをするものを表している。尚、本形態においては、夫々一対のレジスタ回路Da(n)、Db(n)がパルス発生部に対応している。
図3(a)は任意の中間に配置された(n−1)番目、(n)番目、(n+1)番目の3つのユニット30を示したものである。
Da(n−1)のQ出力には、図に示す様に(n−2)番目のクロックのHレベル期間でHレベルになっているDb(n−2)のQ出力であるQb(n−2)が入力されると仮定する。
K(n−2)の↑タイミングでQa(n−2)がHレベルに変化し、次のクロックの↑タイミングでQa(n−2)がLレベルに変化する。また、K(n−2)の↓タイミングでQb(n−2)がHレベルに変化し、次の↓タイミングでQb(n−2)がLレベルに変化する。Qa(n−1)はLレベルのままであり、SPa(n−1)及びSPb(n−1)は出力されない。Qb(n−2)の発生に伴ってF(n−2)がHレベルに変化するのでf(n)がHレベルになり、K(n)が出力状態になるが、CKがこの時点でLレベルなのでK(n)は発生しない。
K(n−1)の↑タイミングでQa(n−1)がHレベルに変化し、次のクロックの↑タイミングでQa(n−1)がLレベルに変化する。また、K(n−1)の↓タイミングでQb(n−1)がHレベルに変化し、次の↓タイミングでQb(n−1)がLレベルに変化する。このためSPa(n−1)がK(n−1)のLレベル期間で発生し、次のHレベル期間でSPb(n−1)が発生する。Qb(n−1)の発生に伴ってF(n−1)がHレベルに変化するのでf(n+1)がHレベルになり、K(n+1)が出力状態になるが、CKがこの時点でLレベルなのでK(n+1)は発生しない。
K(n)の↑タイミングでQa(n)がHレベルに変化し、次のクロックの↑タイミングでQa(n)がLレベルに変化する。また、K(n)の↓タイミングでQb(n)がHレベルに変化し、次の↓タイミングでQb(n)がLレベルに変化する。このためSPa(n)がK(n)のLレベル期間で発生し、次のHレベル期間でSPb(n)が発生する。Qb(n)の発生に伴ってF(n)がHレベルに変化するのでf(n−1)がLレベルになりK(n−1)の出力は遮断される。
Qb(n+1)の発生に伴ってF(n+1)がHレベルに変化するのでf(n)がLレベルになりK(n)を出力は遮断される。
図3(b)は開始走査部の構成を示すものである。図3(a)と同じ回路構成であるが、CKG(1)及びCKG(2)の各々のFR入力は電源VCCに接続される。これは、状態信号の第1の状態がL(接地GND)の状態、第2の状態がH(電源VCC)の状態であることに関係している。即ち、複数のシフトパルス発生ユニットのうち少なくとも最初にパルス信号を発生するシフトパルス発生ユニットには、前のシフトパルス発生ユニットが存在しないため、前記該当シフトパルス発生ユニットより前のシフトパルス発生ユニットから入力される状態信号の代わりに、第2の状態の状態信号と同じ信号を入力するのが好ましいためである。これにより全てのシフトパルス発生ユニットを同じ回路構成とすることも可能となる。他の各CKG回路のFR及びFF入力は各々2つ前段の状態信号及び次段の状態信号が入力される。
図3(c)は終了走査部の構成を示すものであり、図1(a)と同じ回路構成であるがCKG(N)のFF入力は接地GNDに接続される。これは、開始走査部と同様に、状態信号の第1の状態がL(接地GND)の状態、第2の状態がH(電源VCC)の状態であることに関係している。即ち、複数のシフトパルス発生ユニットのうち少なくとも最後にパルス信号を発生するシフトパルス発生ユニットには、後のシフトパルス発生ユニットが存在しないため、前記該当シフトパルス発生ユニットより後のシフトパルス発生ユニットから入力される状態信号の代わりに、第1の状態の状態信号と同じ信号を入力するのが好ましいためである。これにより全てのシフトパルス発生ユニットを同じ回路構成とすることも可能となる。他の各CKG回路のFR及びFF入力は各々2つ前段の状態信号及び次段の状態信号が入力される。
消費電力の算出において、図8の従来のシフトレジスタと同様にMOS(金属酸化膜半導体)回路の消費電力はインバータに代表されるP型トランジスタとN型トランジスタからなるプッシュプル回路がこのノードに付加される容量を充放電することによって発生する。MOS回路の容量はゲート酸化膜とチャネルとの間に発生するチャネル容量Coxが主因である。ここでは簡単にゲートが低インピーダンス(プッシュプル出力)のスイッチ回路とインバータ回路を同じ負荷容量Coとする。
P10=0.188mW
P11=9.73×10-4mW
P6=9.38×10-2mW
P7=3.125×10-2mW
P8=4.87×10-4mW
P9=8.76×10-4mW
Pw3=160×(1.05×10-2+9.73×10-4+5.24×10-3+3.125×10-2+4.87×10-4+8.76×10-4)×0.8mW
Pw3=6.3mW
図7(b)は、本発明を使用した実施形態1や実施形態2のシフトレジスタに使用される図7(a)のCKG回路に比べて更に消費電力を低減可能なCKG回路を示している。
消費電力の算出において、図8の従来のシフトレジスタと同様にMOS回路の消費電力はインバータに代表されるP型トランジスタとN型トランジスタからなるプッシュプル回路がこのノードに付加される容量を充放電することによって発生する。MOS回路の容量はゲート酸化膜とチャネルとの間に発生するチャネル容量Coxが主因である。ここでは簡単にゲートが低インピーダンス(プッシュプル出力)のスイッチ回路とインバータ回路を同じ負荷容量Coとする。まず図10のDFF回路からクロックバッファM1〜M4が除かれるので、DFF回路のクロック系の駆動に要する消費電力P4は下式のようになる。
P4=0.125mW
P5=6.81×10-4mW
P6=9.38×10-2mW
P12=3.38×10-3mW
P8=4.87×10-4mW
P9=8.76×10-4mW
Pw2=320×(4.67×10-3+6.81×10-4+3.50×10-3+3.38×10-3+4.87×10-4+8.76×10-4)×0.8mW
Pw2=3.5mW
電圧設定方式によるカラー化したELパネルの回路構成を図18に示す。
電圧設定方式の画素回路2の構成を図19に示す。
時間t1〜t5において該当行の画素回路2の行制御信号P13〜P15は、各々Hレベル、Hレベル、Lレベルになっており、時間t1〜t2において各水平サンプリングパルスSPが一斉にHレベルに変化しても、該当画素回路2のM2、M3、M4が各々OFF、OFF、ONのままであるので、容量C1及びM1のゲート容量の保持電圧である該当画素回路2のM1/G電圧によって決定されるM1のドレイン電流が該当EL素子に注入され発光を継続している。尚、水平ブランキング期間内の時間t1〜t2においては、入力映像信号video電圧は図21に示すように黒レベル近傍の電圧Vblである。
時刻t5において、該当行の行制御信号P13及びP15はLレベル及びHレベルに変化する。時間t5〜t6において、再び各水平サンプリングパルスSPは一斉にHレベルに変化するとともに、このとき入力映像信号であるブランキング電圧が列制御信号14とされる。
時刻t9において、P13及びP15は再びHレベル及びLレベルに変化して、該当画素回路2のM3及びM4はOFF及びON状態になる。こうして変化した該当画素回路のM1/G電圧によって決定されるM1のドレイン電流が該当EL素子に注入され、発光量の変化が起こり、この状態が保持される。
電流設定方式によるカラー化したELパネルの回路構成を図11に示す。まず、図18の電圧設定方式によるELパネルとの違いについて説明する。
電流設定方式のELパネルの水平画素数と同数配列される列制御回路1の構成を図14に示す。
図13は電流設定方式の画素回路の説明のための図である。(a)は電流設定方式の画素回路である。(b)は(a)の画素回路の動作を説明するタイムチャートである。P9及びP10が行制御信号20に対応し、列制御信号14として電流信号i(data)が入力され、M1/Dは接地されたEL素子の電流注入端子に接続されている。
Pw4=10×300×320×240mW
=230mW
となる。
2 画素回路
3 水平シフトレジスタ
4 ゲート回路
5 垂直シフトレジスタ
6、7、8 入力回路
9 画素表示領域
10 入力映像信号
11、11a 水平走査制御信号
12、12a 垂直走査制御信号
13、13a 副制御信号
14 列制御信号
15 水平サンプリング信号ゲート回路
16 ゲート回路
17 水平サンプリング信号
18 水平サンプリング信号
19 制御信号
20 行制御信号
21 制御信号
22 列制御回路
30 シフトパルス発生ユニット
Claims (8)
- シフトレジスタであって、
入力されるクロック信号のレベル遷移タイミングに合わせて連鎖的にパルス信号を発生させる複数のパルス発生部を有しており、
該複数のパルス発生部は、一部のパルス発生部ごとに異なるシフトパルス発生ユニットに属しており、
各々のシフトパルス発生ユニットは、
自らに属する少なくとも一つの前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号を、当該シフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットと後のシフトパルス発生ユニットの両方が接続される共通配線に対して出力する状態信号発生回路と、自らに属する前記パルス発生部に対してクロック信号を供給するクロック供給回路とを有しており、
前記クロック供給回路が前記パルス発生部に対して前記クロック信号を供給する期間と前記クロック信号を供給しない期間があり、
前記クロック信号を供給する期間においては自らが属するシフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属する少なくとも一つのパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されており、後のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されておらず、
前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す前記状態信号は前記パルス信号よりも前記共通配線上で劣化しにくい信号であることを特徴とするシフトレジスタ。 - シフトレジスタであって、
入力されるクロック信号のレベル遷移タイミングに合わせて連鎖的にパルス信号を発生させる複数のパルス発生部を有しており、
該複数のパルス発生部は、一部のパルス発生部ごとに異なるシフトパルス発生ユニットに属しており、
各々のシフトパルス発生ユニットは、
自らに属する少なくとも一つの前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号を、当該シフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットと後のシフトパルス発生ユニットの両方が接続される共通配線に対して出力する状態信号発生回路と、自らに属する前記パルス発生部に対してクロック信号を供給するクロック供給回路とを有しており、
前記クロック供給回路が前記パルス発生部に対して前記クロック信号を供給する期間と前記クロック信号を供給しない期間があり、
前記クロック信号を供給する期間においては自らが属するシフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属する少なくとも一つのパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されており、後のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されておらず、
前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す前記状態信号は前記パルス信号よりもパルス幅が広い信号であることを特徴とするシフトレジスタ。 - 前記クロック供給回路は、自らが属するシフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されておらず、後のシフトパルス発生ユニットからも該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されていない期間においては前記パルス発生部にクロック信号の供給を行わない請求項1もしくは2に記載のシフトレジスタ。
- 前記クロック供給回路は、自らが属するシフトパルス発生ユニットよりも前のシフトパルス発生ユニットからは該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されており、後のシフトパルス発生ユニットからも該シフトパルス発生ユニットに属するパルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す状態信号が入力されている期間においては前記パルス発生部にクロック信号の供給を行わない請求項1乃至3いずれかに記載のシフトレジスタ。
- 前記パルス発生部がパルス信号を発生させたことを示す前記状態信号のパルスの幅は前記パルス信号のパルスの幅よりも広い請求項1に記載のシフトレジスタ。
- 前記状態信号発生回路は、自らが属するシフトパルス発生ユニットに属する少なくとも一つの前記パルス発生部がパルス信号を発生させるのに同期して、出力する信号のレベルを変えるものである請求項1乃至5いずれかに記載のシフトレジスタ。
- 請求項1乃至6いずれかに記載のシフトレジスタと、表示素子とを有する表示装置。
- 情報入力部と該情報入力部から入力した情報に応じた表示を行う請求項7に記載の表示装置とを有することを特徴とする情報表示装置。
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