JP4473492B2 - シフトレジスタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロック信号に同期して動作するシフトレジスタ及びこのシフトレジスタを用いた平面表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、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。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を材料とする薄膜トランジスタに比べて、電子移動度が高いポリシリコンによる薄膜トランジスタを比較的低温のプロセスで形成する技術が確立され、液晶表示装置に用いるトランジスタの小型化が可能となった。これにより、複数の走査線と複数の信号線が交差する部分に薄膜トランジスタを配置した画素部と、各薄膜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。
【0003】
駆動回路には、複数の走査線にパルスを出力する走査線駆動回路と、複数の信号線にパルスを出力する信号線駆動回路とがあり、各駆動回路は電気的に縦続接続された複数のシフトレジスタをそれぞれ備える。各シフトレジスタは、入力されたパルスの位相をシフトさせて出力する。走査線駆動回路は、内部の各シフトレジスタから各走査線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。信号線駆動回路は、内部の各シフトレジスタから各信号線に設けられたアナログスイッチに対して水平走査パルスを一段ずつ位相をシフトさせながら出力し、外部から入力されてきた映像信号をアナログスイッチを通じて各信号線に出力する。各シフトレジスタは、製造工程を短縮し低コスト化を実現するために、pMOS又はnMOSのいずれか一方のトランジスタのみを用いて構成される場合がある。
【0004】
図10は、従来のシフトレジスタの構成を示す回路図である。入力端子43には入力信号INが入力される。入力信号INとして、初段のシフトレジスタではスタート信号(STP)が入力され、2段目以降のシフトレジスタでは前段のシフトレジスタの出力信号OUTが入力される。また、位相をシフトさせたC1〜C3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シフトレジスタに入力される。同図では、一例として第1クロック信号C1が第1クロック端子41に入力され、第2クロック信号C3が第2クロック端子42に入力されるものとする。シフトレジスタに含まれる8個のトランジスタは、全てpMOSトランジスタである。このシフトレジスタは、出力回路、入力回路、リセット回路を有する構成である。
【0005】
出力回路は、第1トランジスタT1と第2トランジスタT2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にそれぞれ電気的に接続される。第2トランジスタT2のソースは第1電圧電極46に、ドレインは出力端子44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C1が入力され、第1電圧電極46にはハイレベルの電源電圧VDDが供給される。この出力回路は、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C1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VDDを出力端子44へ出力する。
【0006】
入力回路は、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のドレイン及びゲートは入力端子43に、ソースは第1トランジスタT1の制御電極にそれぞれ電気的に接続される。また、第4トランジスタT4のソースは第1電圧電極46に、ドレインは第2トランジスタの制御電極に、ゲートは入力端子43にそれぞれ電気的に接続される。この入力回路は、入力端子43を通じて入力信号INを受ける。ここでは、第1トランジスタT1の制御電極への導電パスのことをノードn1、第2トランジスタT2の制御電極への導電パスのことをノードn2と表す。
【0007】
リセット回路は、第5トランジスタT5と第6トランジスタT6により構成される。第5トランジスタT5のドレイン及びゲートは第2クロック端子42に、ソースは第2トランジスタT2の制御電極にそれぞれ電気的に接続される。また、第6トランジスタT6のドレインは第1トランジスタT1の制御電極に、ゲートは第2トランジスタT2の制御電極に、ソースは第1電圧電極46にそれぞれ電気的に接続される。第2クロック端子42には第2クロック信号C3が入力される。このリセット回路は、第1トランジスタT1又は第2トランジスタT2のいずれか一方をオンし、他方をオフする。
【0008】
このような構成の複数のシフトレジスタを縦列に接続した走査線駆動回路あるいは信号線駆動回路では、初段のシフトレジスタはスタート信号STPのパルスの位相をシフトさせて出力し、2段目以降のシフトレジスタは前段のシフトレジスタからの出力信号の位相をシフトさせて出力する。すなわち、複数のシフトレジスタにより、スタート信号STPの位相をシフトさせながら後段へ伝搬していくようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように複数のシフトレジスタを縦列に接続した駆動回路では、電源電圧投入のシーケンスによっては過大電流が流れたり、各シフトレジスタが誤動作をする場合がある。以下、この問題点について図11のタイミングチャートを用いて説明する。同図のタイミングチャートでは、電源電圧VDD、クロック信号C1〜C3は全シフトレジスタで共通のものである。ノードn1,n2、入力信号IN、出力信号OUTは、一例として4段目のシフトレジスタのものとする。この4段目のシフトレジスタには、第1クロック信号としてC1が、第2クロック信号としてC3が入力されるものとする。また、3段目のシフトレンジスタには、第1クロック信号としてC2が、第2クロック信号としてC1が入力されるものとする。スタート信号STPは、初段のシフトレジスタに入力される入力信号である。
【0010】
時刻t1で、電源電圧VDDの昇圧が開始されるとともに、クロック信号C1〜C3の昇圧が開始される。これは、仮にクロック信号C1〜C3の電位がローレベルの状態で電源投入を行うと、電源電圧VDDの立ち上げ途中で、各シフトレジスタにおける第1電圧電極46からチャネル幅Wの大きい第2トランジスタT2および第1トランジスタT1を介して第1クロック端子41へ過大電流が流れてしまうので、これを防止するための措置である。したがって、クロック信号C1〜C3には電源電圧VDDと同位相の信号が入力される。
【0011】
電源電圧VDDおよびクロック信号C1が立ち上がり始めると、4段目のシフトレジスタの第1トランジスタT1および第2トランジスタT2がオンし、出力信号OUTの電位はトランジスタT1とT2のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめる。
【0012】
このとき、入力信号INには3段目のシフトレジスタの出力信号OUTが供給されている。すなわち、入力信号INの電位も前段のシフトレジスタのトランジスタT1とT2のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめる。すると、4段目のシフトレジスタにおける第4トランジスタT4は、ゲート電圧の方がソース電圧よりも低くなるのでオンする。このため、ノードn2の電位も、第4トランジスタT4のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめる。
【0013】
第6トランジスタT6も、同様にゲート電圧の方がソース電圧よりも低くなるのでオンする。このため、ノードn1の電位も第トランジスタT6のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめる。
【0014】
時刻t2において、電源電圧VDD、クロック信号C1〜C3、入力信号INが完全に立ち上がると、ノードn1,n2の電位もハイレベルになり、トランジスタT1〜T6は全てオフ状態になる。ノードn1,n2は電源電圧VDDが供給されないフローティング状態となるが、ノードn1,n2のハイレベルの電位は、第1トランジスタT1、第2トランジスタT2のそれぞれのゲート・ドレイン間あるいはゲート・ソース間の寄生容量によって保持される。この状態で時刻t3になると、クロック信号C1〜C3が動作を開始する。
【0015】
まず、時刻t3〜t4の期間で、クロック信号C2の電位がハイレベルからローレベルになると、3段目のシフトレジスタでは、ノードn1がフローティング状態にあるので、第1クロック端子41に入力されるクロック信号C2の電位変動によってノードn1もローレベルになってしまい、出力信号OUTはスタート信号STPの伝搬を待たずしてローレベルになる。
【0016】
よって、4段目のシフトレジスタでは、図11に示すようにローレベルの入力信号INが入力されることとなり、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。第3トランジスタT3から供給されるローレベルの入力信号INにより、ノードn1がローレベルとなり、第1トランジスタT1がオンする。出力端子44には、第1トランジスタT1を通じてハイレベルの第1クロック信号C1が供給されるので、出力信号OUTはハイレベルを維持する。
【0017】
時刻t4〜t5の期間で、クロック信号C2がハイレベルに戻ることによって、4段目のシフトレジスタにおける入力信号INの電位がハイレベルに戻ると、第3トランジスタT3および第4トランジスタT4がオフする。第4トランジスタT4がオフすることによってノードn2はフローティング状態となるが、第5トランジスタT5がオフのため、ノードn2のハイレベルの電位は第2トランジスタT2の寄生容量によって保持される。ノードn2の電位がハイレベルを維持することで、トランジスタT2,T6はオフ状態を維持する。
【0018】
また、この期間において、クロック信号C1の電位がハイレベルからローレベルに反転すると、4段目のシフトレジスタでは、ノードn1は、フローティング状態であるため、クロック信号C1の反転によってローレベルよりもさらに低い電位(LLレベル)になる。これは、第1トランジスタT1のゲート・ソース間あるいはゲート・ドレイン間に寄生容量があるため、ノードn1がフローティング状態だと、第1トランジスタT1のドレイン・ソース間の電位変動に伴ってノードn1の電位が変動してしまうためである。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ーティング状態にあるノードの電位が変動する現象のことをブートストラップという。また、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。この結果、第1トランジスタT1はオン状態を維持し、出力端子44には第1トランジスタT1を通じてローレベルの第1クロック信号C1が供給されるので、出力信号OUTはスタート信号STPが伝搬されてくるのを待たずしてローレベルになってしまう。
【0019】
時刻t5〜t6の期間で、クロック信号C3の電位がローレベルになると、4段目のシフトレジスタでは、第5トランジスタT5がオンする。このとき、第4トランジスタT4はオフ状態にあるので、ノードn2の電位はローレベルになり、第2トランジスタT2及び第6トランジスタT6がオンする。ノードn1は第6トランジスタT6を通じて電源電圧VDDが供給されるのでハイレベルとなり、第1トランジスタT1はオフ状態になる。よって、出力端子44には第2トランジスタT2を通じて電源電圧VDDが供給され、出力信号OUTの電位はハイレベルになる。時刻t6以降は、時刻t3〜時刻t6までの動作を繰り返す。
【0020】
このように、時刻t4〜t5の期間において、クロック信号C1の電位がハイレベルからローレベルになったときに、第4段目のシフトレジスタでは、ブートストラップが生じるため、前段のシフトレジスタからのスタート信号STPの伝搬を待たずして、出力信号OUTがローレベルになってしまう。このため、図11に示すように、クロック信号C1がハイレベルとローレベルを繰り返す度に、出力信号OUTも同様にハイレベルとローレベルを繰り返してしまい、この誤動作による出力信号OUTを後段に接続されているシフトレジスタに伝搬してしまうことになる。また、このような誤動作は、第1クロック端子41にクロック信号C1が供給される他の全てのシフトレジスタにおいて同時に生じることとなる。このため、クロック信号C1を供給する信号線を駆動する際の負荷が非常に大きくなり、過大電流が流れて多大な電力を消費することとなる。
【0021】
同様に、クロック信号C2の電位がハイレベルからローレベルになったときには、第1クロック端子41にクロック信号C2が供給される全てのシフトレジスタにおいて、出力信号OUTがローレベルになってしまう誤動作が生じる。また、クロック信号C3の電位がハイレベルからローレベルになったときには、第1クロック端子41にクロック信号C3が供給される全てのシフトレジスタにおいて、出力信号OUTがローレベルになってしまう誤動作が生じる。このため、クロック信号C2,C3を供給する信号線を駆動する際の負荷が非常に大きくなり、過大電流が流れて多大な電力を消費することとなる。
【0022】
スタート信号STPは、一旦ローレベルになった後はハイレベルを持続するようになっているので、1段目のシフトレジスタでは、第4トランジスタT4が定常的にオフ状態となり、第2クロック端子42へ入力されるクロック信号の電位が一旦ローレベルになった後は、ノードn2の電位はローレベルに固定される。このため、第2トランジスタT2が定常的にオン状態となり、出力信号OUTの電位はハイレベルを持続する。1段目のシフトレジスタの出力信号OUTの波形は、スタート信号STPの位相をシフトさせたものなので、2段目のシフトレジスタの動作が正常になる。2段目のシフトレジスタが正常な出力信号を出力することによって、3段目のシフトレジスタの動作が正常になる。すなわち、各シフトレジスタは順次正常な動作へ戻っていくが、各シフトレジスタにおける誤動作は、スタート信号STPが伝搬されてくるまで継続してしまうことになる。
【0023】
このように、電源投入後、スタート信号STPが1段目から最終段までのシフトレジスタに伝搬するまでの間は、各シフトレジスタに誤動作が生じ、過大電流が流れてしまう場合があった。
【0024】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、動作開始の際における誤動作および過大電流の発生を防止し得るシフトレジスタを提供することにある。
【0025】
本発明の別の目的は、上記シフトレジスタを用いた平面表示装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
第1の本発明に係るシフトレジスタは、第1クロック端子と出力端子との間の導電パスをもつ第1トランジスタと、前記出力端子と第1電圧電極との間の導電パスをもつ第2トランジスタとを有する出力回路と、入力端子と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第3トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスおよび前記入力端子への導電パスをもつ第4トランジスタとを有する入力回路と、第2クロック端子と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第5トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスおよび前記第2トランジスタの制御電極への導電パスをもつ第6トランジスタとを有するリセット回路と、前記第2トランジスタの制御電極への導電パスおよび制御信号線への導電パスをもつ第7トランジスタを有するシャット回路と、を有することを特徴とする。
【0027】
本発明にあっては、第2トランジスタの制御電極への導電パスおよび制御信号線への導電パスをもつ第7トランジスタを有するシャット回路を設けるようにしたことで、制御信号線に供給する制御信号による第7トランジスタの制御を通じて、第2トランジスタの制御電極の電位を制御可能とし、また、これにより第2トランジスタの制御電極への導電パスをもつ第6トランジスタを介して第1トランジスタの制御電極の電位も制御可能としている。この構成により、クロック信号が動作を開始する前に、第7トランジスタを制御して第1トランジスタをオフし第2トランジスタをオンすることが可能となる。これによって、第2トランジスタを通じて第1電圧電極からの電源電圧が出力端子に安定的に出力されるようになり、シフトレジスタの誤動作の発生を防止することができる。また、誤動作の発生防止により各シフトレジスタの出力信号が一斉に変動することがないので、過大電流の発生を防止することができる。
【0028】
上記シフトレジスタにおいて、前記シャット回路における第2トランジスタの制御電極への導電パスは、第2電圧電極からの導電パスであることを特徴とする。
【0029】
本発明にあっては、第2電圧電極と第2トランジスタの制御電極と間の導電パスおよび制御信号線への導電パスをもつ第7トランジスタによりシャット回路を構成するようにしたことで、制御信号による第7トランジスタの制御によって、第2電圧電極からの電源電圧を第2トランジスタの制御電極に供給できるようにしている。
【0030】
上記シフトレジスタにおいて、前記シャット回路における第2トランジスタの制御電極への導電パスは、前記制御信号線からの導電パスであることを特徴とする。
【0031】
本発明にあっては、制御信号線と第2トランジスタの制御電極と間の導電パスおよび制御信号線への導電パスをもつ第7トランジスタによりシャット回路を構成するようにしたことで、制御信号線に供給される制御信号を第2トランジスタの制御電極へ供給される信号と兼用できるようにしている。
【0032】
上記シフトレジスタにおいて、前記制御信号線には、前記第1電源電極へ電源が投入された後、クロック信号が動作を開始する前に、前記第7トランジスタを導通させる制御信号が供給されることを特徴とする。
【0033】
本発明にあっては、電源投入後からクロック信号の動作開始前に第7トランジスタを導通させるようにしたことで、電源投入後からスタート信号が伝搬されてくるまでの期間におけるシフトレジスタの誤動作の発生および過大電流の発生を防止することができる。
【0034】
上記シフトレジスタにおいて、前記制御信号線には、前記第1電源電極へ電源電圧が投入された状態でクロック信号が動作を停止した後その動作を再開する前に、前記第7トランジスタを導通させる制御信号が供給されることを特徴とする。
【0035】
本発明にあっては、電源電圧が投入された状態でクロック信号の動作を停止した後クロック信号が動作を再開する前に第7トランジスタを導通させるようにしたことで、動作再開後からスタート信号が伝搬されてくるまでの期間におけるシフトレジスタの誤動作の発生および過大電流の発生を防止することができる。
【0036】
第2の本発明に係る平面表示装置は、第1クロック端子と出力端子との間の導電パスをもつ第1トランジスタと、前記出力端子と第1電圧電極との間の導電パスをもつ第2トランジスタとを有する出力回路と、入力端子と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第3トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスおよび前記入力端子への導電パスをもつ第4トランジスタとを有する入力回路と、第2クロック端子と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第5トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスおよび前記第2トランジスタの制御電極への導電パスをもつ第6トランジスタとを有するリセット回路と、前記第2トランジスタの制御電極への導電パスおよび制御信号線への導電パスをもつ第7トランジスタを有するシャット回路と、を備える複数のシフトレジスタが縦列に接続された駆動回路を有する第1電極基板と、前記第1電極基板に対向して配置された第2電極基板と、前記第1電極基板と前記第2電極基板との間に保持された表示層と、を有することを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、“導電パスを有する”という用語は、2つの要素が物理的に直接接続されているか否かに関わらず、電気的に接続されている状態を表すものとする。
【0038】
図1は、一実施の形態におけるシフトレジスタの構成を示す回路図である。同図のシフトレジスタは、図10に示したシフトレジスタに対して、第2電圧電極47と第2トランジスタT2の制御電極との間の導電パスおよび制御信号線71への導電パスをもつ第7トランジスタを有するシャット回路をさらに備えた構成である。具体的な構成の一例として、第7トランジスタT7には他のトランジスタと同様にpMOSトランジスタが用いられる。第7トランジスタの制御電極(ゲート)は制御信号線71に、ソースはノードn2に、ドレインは第2電圧電極47にそれぞれ電気的に接続される。第2電圧電極47には、ローレベルの電源電圧VSSが供給される。なお、第1クロック端子41には第1クロック信号としてC1が供給され、第2クロック端子42には第2クロック信号としてC3が供給されるものとする。
【0039】
出力回路は、第1クロック端子41と出力端子44との間の導電パスをもつ第1トランジスタT1と、出力端子44と第1電圧電極46との間の導電パスをもつ第2トランジスタT2を有する構成である。
【0040】
入力回路は、入力端子43と第1トランジスタT1の制御電極との間の導電パスをもつ第3トランジスタT3と、第1電圧電極46と第2トランジスタT2の制御電極との間の導電パスおよび入力端子43への導電パスをもつ第4トランジスタT4を有する構成である。
【0041】
リセット回路は、第2クロック端子42と第2トランジスタT2の制御電極との間の導電パスをもつ第5トランジスタT5と、第1電圧電極46と第1トランジスタT1の制御電極との間の導電パスおよび第2トランジスタT2の制御電極への導電パスをもつ第6トランジスタT6を有する構成である。
【0042】
出力回路、入力回路、リセット回路のより具体的な構成例および機能については、図10を用いて既に説明したのでここでは省略する。
【0043】
図2は、本シフトレジスタを適用した液晶表示装置の構成を示す回路図であり、図3は本液晶表示装置の断面図である。図2に示すように、ガラス製のアレイ基板10上に設けられた画素部11には複数本の走査線G1、G2、〜Gn(以下、総称G)と複数本の信号線S1、S2、〜Sm(以下、総称S)が互いに交差するように配線され、これら各走査線Gと各信号線Sとの各交差部には画素トランジスタ12および画素電極13が配置される。画素トランジスタ12には、例えばポリシリコン薄膜トランジスタが用いられる。各画素トランジスタ12のゲートは走査線Gに接続され、ソースは信号線Sに接続され、ドレインは画素電極13及び図示しない補助容量に接続される。画素トランジスタ12の駆動回路としての走査線駆動回路21および信号線駆動回路31が、画素部11とともにアレイ基板10上に同一の製造プロセスにより一体的に形成される。
【0044】
図3に示すように、アレイ基板10に対向して配置されたガラス製の対向基板16の表面には、アレイ基板10上の画素電極13に対して電気的に相対する対向電極14が形成される。アレイ基板10と対向基板16との間には液晶層15が保持される。両基板の周囲はシール材17により封止される。なお、本実施の形態では、アレイ基板10は第1電極基板に相当し、対向基板16は第2電極基板に相当し、液晶層15は表示層にそれぞれ相当する。
【0045】
走査線駆動回路21は、垂直シフトレジスタ22を有する構成である。垂直シフトレジスタ22は、垂直スタート信号(STV)を垂直クロック信号(CKV)に同期させ、走査線G1〜Gnに対して1段づつ位相をシフトさせながら垂直走査パルスとして出力する。
【0046】
信号線駆動回路31は、水平シフトレジスタ32と映像信号バス33と各信号線S毎に設けられた複数のアナログスイッチ34を有する構成である。水平シフトレジスタ32は、水平スタート信号(STH)を水平クロック信号(CKH)に同期させ、各アナログスイッチ34に対して1段づつ位相をシフトさせながら水平走査パルスとして出力する。アナログスイッチ34は、水平走査パルスに従って映像信号バス33に供給されてきた映像信号(DATA)をサンプリングして信号線Sに出力する。
【0047】
図3は、3位相シフトレジスタの構成を示すブロック図である。同図の3位相シフトレジスタは、走査線駆動回路21の垂直シフトレジスタ22又は信号線駆動回路31の水平シフトレジスタ32のうちの少なくとも一方に用いられる。
【0048】
この3位相シフトレジスタは、電気的に縦列接続された複数の本シフトレジスタSR1,SR2,〜SR(以下、総称SR)と、各シフトレジスタSRに位相をシフトさせた3本のクロック信号C1、C2、C3のうちのいずれか2本を入力するためのクロック線36と、各シフトレジスタSRに対して後述する制御信号SHUTを入力するための制御信号線71と、各シフトレジスタSRからの出力信号を出力する出力線37を有する構成である。クロック信号C1〜C3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。なお、シフトレジスタSR1、SR2、〜SRnは、それぞれ第1ステージ、第2ステージ、〜第nステージに対応する。
【0049】
1段目のシフトレジスタSR1には、スタート信号STPが入力信号INとして入力される。また、シフトレジスタSR1では、第1クロック信号としてC1が第1クロック端子41に入力され、第2クロック信号としてC3が第2クロック端子42に入力される。なお、スタート信号STPは、垂直シフトレジスタ22では垂直スタート信号STVであり、水平シフトレジスタ32では水平スタート信号STHである。
【0050】
2段目のシフトレジスタSR2には、シフトレジスタSR1の出力信号OUTが入力信号INとして入力される。また、シフトレジスタSR2では、第1クロック信号としてC3が第1クロック端子41に入力され、第2クロック信号としてC2が第2クロック端子42に入力される。
【0051】
3段目のシフトレジスタSR3には、シフトレジスタSR2の出力信号OUTが入力信号INとして入力される。また、シフトレジスタSR3では、第1クロック信号としてC2が第1クロック端子41に入力され、第2クロック信号としてC1が第2クロック端子42に入力される。
【0052】
4段目以降のシフトレジスタについてのクロック信号の配線は、1段目〜3段目のシフトレジスタと同様の構成が繰り返される。
【0053】
垂直シフトレジスタ22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、水平シフトレジスタ32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34に出力する。
【0054】
続いて、本シフトレジスタの動作について図5のタイミングチャートを用いて説明する。同図のタイミングチャートでは、電源電圧VDD、クロック信号C1〜C3は全シフトレジスタで共通のものである。ノードn1,n2、入力信号IN、出力信号OUTは、4段目のシフトレジスタSR4のものとする。スタート信号STPは1段目のシフトレジスタSR1に入力される入力信号である。
【0055】
時刻t1〜t2の電源投入直後の期間では、電源電圧VDDと同位相で昇圧される制御信号SHUTが制御信号線71に入力される。図11を用いて説明したように、電源電圧VDDの増加に伴って、ノードn1の電位が第6トランジスタT6のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめ、ノードn2の電位も第4トランジスタT4のオン抵抗分だけ遅延してから増加しはじめる。このとき、第7トランジスタT7では、制御信号SHUTとノードn2との間に遅延が生じているためゲート電位がソース電位より高くなり、第7トランジスタT7はオフ状態である。よって、図11と同様に、時刻t2では、全てのトランジスタはオフ状態である。ノードn1,n2はフローティング状態となり、これの電位はハイレベルに維持される。
【0056】
時刻t2〜t3の期間では、電源電圧VDD、制御信号SHUT、その他の全ての信号の電位がハイレベルとなった状態で維持される。
【0057】
時刻t3〜t4の期間では、制御信号線71にローレベルの信号が入力される。第7トランジスタT7がオンし、ノードn2には第7トランジスタT7を通じて電源電圧VSSが供給されるので、ノードn2の電位はローレベルになる。これによって、第6トランジスタT6もオンし、ノードn1には電源電圧VDDが供給されるので、ノードn1の電位はハイレベルになる。このように、ノードn1がハイレベル、ノードn2がローレベルとなり、第1トランジスタT1がオフし、第2トランジスタT2がオンするので、出力信号OUTには第2トランジスタT2を通じて電源電圧VDDが供給される。
【0058】
時刻t4〜t5の期間では、制御信号線71にハイレベルの制御信号SHUTが供給される。第7トランジスタT7がオフし、ノードn2はフローティング状態となってローレベルの電位を維持する。出力信号OUTには第2トランジスタT2を通じて電源電圧VDDが供給され続ける。以降、制御信号SHUTの電位はハイレベルを維持するので、ノードn2は、入力端子43にローレベルの信号が入力されるまで、ローレベルの電位を維持することとなる。この状態で、時刻t5になると、クロック信号C1〜C3が動作を開始する。
【0059】
時刻t6〜t7の期間では、クロック信号C1の電位がハイレベルからローレベルになる。このとき、ノードn1には第6トランジスタT6を通じて電源電圧VDDが供給されているので第1トランジスタT1はオフ状態にあり、出力端子44には第2トランジスタT2を通じて電源電圧VDDが供給されているので、出力信号OUTは、クロック信号C1の影響を受けずにハイレベルを維持する。
【0060】
時刻t7〜t8の期間で、クロック信号C3がローレベルになると、第5トランジスタT5がオンするが、ノードn2の電位はローレベルのままなので、第2トランジスタT2はオン状態を維持する。よって、出力信号OUTはハイレベルの電位を維持する。このように、時刻t5以降では、クロック信号C1,C3の電位変動に関係なく、シフトレジスタSR4の出力信号OUTはハイレベルを維持することになる。
【0061】
時刻t9で、前段のシフトレジスタからスタート信号STPが伝搬してくることによって、入力信号INがハイレベルからローレベルになると、第3トランジスタT3および第4トランジスタT4がオンする。第4トランジスタを通じて電源電圧VDDがノードn2に供給されるので、第2トランジスタT2と第6トランジスタT6がオフする。第6トランジスタT6がオフすることによって、ノードn1の電位は第3トランジスタT3を通じてローレベルとなり第1トランジスタT1がオンする。すなわち、第1トランジスタT1がオンで、第2トランジスタT2がオフした状態となる。この状態で、クロック信号C1がローレベルになると、クロック信号C1がそのまま出力端子44に出力されるため、出力信号OUTの電位はローレベルとなる。
【0062】
続いて、入力信号INの電位がハイレベルとなると、第3トランジスタT3および第4トランジスタT4がオフし、クロック信号C3の電位がローレベルになったところで、ノードn2の電位がローレベルとなって第2トランジスタT2および第6トランジスタT6がオンし、ノードn1の電位が第6トランジスタT6を通じてハイレベルとなって第1トランジスタT1がオフする。これによって、出力信号OUTの電位は第2トランジスタT2を通じてハイレベルとなる。
【0063】
一方、時刻t5でクロック信号C2がローレベルになると、第1クロック端子41に第1クロック信号としてC2が供給されるシフトレジスタでは、そのノードn1に電源電圧VDDが供給されて第1トランジスタT1がオフ状態にあるため、出力信号OUTはクロック信号C2の影響を受けることなくハイレベルの電位を維持する。
【0064】
同様に、時刻t7でクロック信号C3がローレベルになると、第1クロック端子41に第1クロック信号としてC3が供給されるシフトレジスタでも、そのノードn1に電源電圧VDDが供給されて第1トランジスタT1がオフ状態にあるため、やはり出力信号OUTはクロック信号C3の影響を受けることなくハイレベルを維持する。
【0065】
よって、いずれのシフトレジスタからも異常な出力信号OUTが出力されることはなく、入力信号INは、時刻t9で一旦ローレベルになった後はハイレベルの電位を維持するので、4段目のシフトレジスタでは、第4トランジスタT4はオフ状態を維持し、クロック信号C3が一旦ローレベルとなった後は、ノードn2はローレベルの電位を維持する。これによって第6トランジスタT6はオン状態を維持し、ノードn1はハイレベルの電位を維持することとなる。すなわち、第1トランジスタT1はオフ状態、第2トランジスタT2はオン状態を維持することとなり、出力信号OUTはハイレベルの電位を維持する。
【0066】
このように、時刻t4以降では、全てのシフトレジスタについて、スタート信号STPが伝搬されてくるまで、出力信号OUTはクロック信号C1〜C3の変動に関わらずハイレベルの電位を維持することとなる。そして、伝搬されてきたスタート信号STPが前段のシフトレジスタから入力信号INとして入力されてきたところで、その位相をシフトさせて出力信号OUTとして出力することとなる。
【0067】
したがって、本実施の形態によれば、第2トランジスタT2の制御電極への導電パスおよび制御信号線71への導電パスをもつ第7トランジスタT7を有するシャット回路を設けるようにしたことで、制御信号線71に供給される制御信号SHUTによる第7トランジスタT7の制御を通じて、第2トランジスタT2の制御電極の電位が制御可能となり、また、これにより第2トランジスタT2の制御電極への導電パスをもつ第6トランジスタT6を通じて第1トランジスタT1の制御電極の電位も制御可能となる。この構成により、クロック信号C1〜C3が動作を開始する前に、第7トランジスタT7を制御して第1トランジスタT1をオフし第2トランジスタT2をオンすることが可能となる。これによって、当該シフトレジスタにスタート信号が伝搬されてくるまでの期間において、第2トランジスタT2を通じて第1電圧電極からの電源電圧VDDが出力端子44に安定的に出力されるようになるので、シフトレジスタの誤動作の発生を防止することができる。また誤動作の防止により各シフトレジスタの出力信号が一斉に変動することがないので、過大電流の発生を防止することができる。
【0068】
なお、本実施の形態においては、制御信号SHUTの電位を電源投入後の時刻t3〜t4の期間にだけローレベルとしたが、これに限られるものではない。例えば、図6に示すように、電源投入直後から時刻t4に至るまでローレベルを維持するようにしてもよい。この場合は、時刻t4になるまで第7トランジスタT7がオン状態を維持し、ノードn2の電位がローレベルに固定されることとなるので、当該シフトレジスタは、時刻t4以降は図5のタイミングチャートに示される動作と同様の動作を行うようになる。
【0069】
また、本実施の形態においては、シャット回路の構成を図1の回路図に示す構成としたが、これに限られるものではなく、様々な構成が考えられる。例えば、図7に示す回路図のように、第7トランジスタT7が制御信号線71と第2トランジスタT2の制御電極との間の導電パスをもつ構成としてもよい。具体的には、第7トランジスタのドレインが制御信号線71に電気的に接続される。その他の構成は図1と同様である。図7のシャット回路は、第7トランジスタT7が第2トランジスタT2の制御電極に供給する信号を制御信号SHUTで兼用するようにしたものである。すなわち、制御信号SHUTの電位がローレベルになることによって第7トランジスタT7がオンすると、第7トランジスタT7を通じて制御信号SHUTのローレベルの電位が第2トランジスタT2の制御電極に供給され、第2トランジスタT2がオンするようになっている。したがって、制御信号SHUTの電位波形が図5あるいは図6のいずれのタイミングチャートに従うものであったとしても、上記と同様の効果を奏することができる。
【0070】
また、本実施の形態においては、シャット回路を動作させるタイミングを電源立ち上げ直後としたが、この他にも様々な効果的なタイミングが考えられる。例えば、図8に示すように、動作中のシフトレジスタを、電源電圧VDDを投入した状態のまま、時刻t10でクロック信号C1〜C3を停止させることによって長期間停止させた場合にも適用できる。時刻t10以降では、電源電圧VDDによって貫通電流が第2トランジスタT2および第1トランジスタT1を介して第1クロック端子41に流れることを防止するため、クロック信号C1〜C3の電位はハイレベルを維持した状態となっている。しかし、長期間に渡ってこの状態が続くと、第4トランジスタT4及び第5トランジスタT5からのオフリークによって、ノードn2の電位が徐々に上昇してしまい最終的にはハイレベルまで達することになる。このため、時刻t13で、シフトレジスタの動作を再開するためにクロック信号C1〜C3の動作を開始すると、図11を用いて説明した時刻t3以降の動作と同様の動作をすることとなり、各シフトレジスタに誤動作生じ、過大電流が発生することとなる。
【0071】
そこで、シフトレジスタの動作を再開する際には、図9に示すように、クロック信号C1〜C3が動作を開始する前の時刻t11〜t12の期間にシャット回路を動作させる。すなわち、制御信号SHUTの電位をローレベルにすることによって、第7トランジスタT7をオンし、ノードn2の電位をローレベルにする。この構成によって、各シフトレジスタの誤動作の発生および過大電流の発生を防止することができる。
【0072】
なお、本実施の形態においては、シフトレジスタを構成する全てのトランジスタにpMOSトランジスタを用いることとしたが、pMOSトランジスタに代えてnMOSトランジスタを用いるようにしてもよい。この場合には、pMOSトランジスタを用いた場合に対して、各信号の電位を反転させて用いるようにする。この構成によっても、上記と同様の効果を奏することができる。
【0073】
また、本実施の形態においては、本シフトレジスタの平面表示装置への適用例として、複数のシフトレジスタが縦列に接続された駆動回路をアレイ基板上に備えた液晶表示装置について説明したが、この他、例えば、対向配置された第1電極基板と第2電極基板の間に有機ELを保持した構造の平面表示装置にも適用することができる。この有機ELは表示層に相当する。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るシフトレジスタおよび平面表示装置によれば、スタート信号が伝搬されてくるまでの間、第2トランジスタを通じて第1電圧電極からの電源電圧を出力端子に安定的に出力でき、シフトレジスタの誤動作の発生を防止することができる。また、各シフトレジスタの出力信号が一斉に変動することがないので、過大電流の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態におけるシフトレジスタの構成を示す回路図である。
【図2】上記シフトレジスタを適用した液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図3】上記液晶表示装置の断面図である。
【図4】上記シフトレジスタを適用した3位相シフトレジスタの構成を示す回路ブロック図である。
【図5】上記シフトレジスタの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図6】上記シフトレジスタの別の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図7】上記シフトレジスタの別の構成の一例を示す回路図である。
【図8】上記シフトレジスタの動作再開に際してシャット回路を動作させない場合のタイミングチャートである。
【図9】上記シフトレジスタの動作再開に際してシャット回路を動作させた場合のタイミングチャートである。
【図10】従来のシフトレジスタの構成の一例を示す回路図である。
【図11】従来のシフトレジスタの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10…アレイ基板
11…画素部
12…画素トランジスタ
13…画素電極
14…対向電極
15…液晶層
16…対向基板
17…シール材
21…走査線駆動回路
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
33…映像信号バス
34…アナログスイッチ
41…第1クロック端子
42…第2クロック端子
43…入力端子
44…出力端子
46…第1電圧電極
47…第2電圧電極
71…制御信号線
G1〜Gn…走査線
S1〜Sn…信号線
T1〜T7…トランジスタ
SR1〜SRn…シフトレジスタ
VDD…ハイレベルの電源電圧
VSS…ローレベルの電源電圧
Claims (2)
- 第1クロック端子と出力端子との間の導電パスをもつ第1トランジスタと、前記出力端子と第1電圧電極との間の導電パスをもつ第2トランジスタとを有する出力回路と、
入力端子と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第3トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が前記入力端子に接続された第4トランジスタとを有する入力回路と、
第2クロック端子と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第5トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が前記第2トランジスタの制御電極に接続された第6トランジスタとを有するリセット回路と、
第2電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が制御信号線に接続された第7トランジスタを有するシャット回路と、を有し、
前記制御信号線には、前記第1電圧電極へ電源が投入された後、クロック信号が動作を開始する前に、前記第7トランジスタを導通させる制御信号が供給されることを特徴とするシフトレジスタ。 - 第1クロック端子と出力端子との間の導電パスをもつ第1トランジスタと、前記出力端子と第1電圧電極との間の導電パスをもつ第2トランジスタとを有する出力回路と、
入力端子と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第3トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が前記入力端子に接続された第4トランジスタとを有する入力回路と、
第2クロック端子と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもつ第5トランジスタと、前記第1電圧電極と前記第1トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が前記第2トランジスタの制御電極に接続された第6トランジスタとを有するリセット回路と、
第2電圧電極と前記第2トランジスタの制御電極との間の導電パスをもち、制御電極が制御信号線に接続された第7トランジスタを有するシャット回路と、を有し、
前記制御信号線には、前記第1電圧電極へ電源電圧が投入された状態でクロック信号が動作を停止した後その動作を再開する前に、前記第7トランジスタを導通させる制御信号が供給されることを特徴とするシフトレジスタ。
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