JP5208277B2 - 走査信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

走査信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置の走査信号線駆動回路に関し、詳しくは、走査信号線駆動回路に含まれるシフトレジスタに関する。
従来から、複数のゲートバスライン(走査信号線)と複数のソースバスライン(映像信号線)を格子状に配置し、これら信号線の交差点に対応して複数の画素形成部をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型の表示装置が知られている。各画素形成部は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)や、画素値を保持するための画素容量などを含んでいる。薄膜トランジスタのゲート端子は対応する交差点を通過するゲートバスラインに接続され、ソース端子は当該交差点を通過するソースバスラインに接続される。アクティブマトリクス型の表示装置には、さらに、ゲートバスラインを駆動するゲートドライバ(走査信号線駆動回路)と、ソースバスラインを駆動するソースドライバ(映像信号線駆動回路)とが設けられる。
画素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が、1本のソースバスラインは複数行分の画素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、画素形成部に含まれる画素容量に対する映像信号の書き込みは、1行ずつ順次に行われる。そこで、複数のゲートバスラインを所定期間ずつ順次に選択するために、複数段のシフトレジスタを含むゲートドライバが使用される。
シフトレジスタは、クロック信号に基づき動作する。このクロック信号は、パネルの外縁部に配設されたクロック信号用幹配線からシフトレジスタの各段に与えられる。また、クロック信号は、通常、シフトレジスタに含まれる複数の薄膜トランジスタに与えられる。このため、クロック信号用幹配線の配設領域から画素形成部の配置領域までの間に、シフトレジスタ用のレイアウト領域が必要となる。このことは、シフトレジスタのレイアウト面積が増大する要因の1つとなっている。特に多数のクロック信号に基づき動作するシフトレジスタを備えた表示装置では、パネルの額縁面積の増大が問題となる。また、マザーガラスから複数のパネルを切り出すときに、そのパネルが額縁領域として使用できる範囲が比較的狭いパネル(例えば、中小型のパネル)である場合には、額縁領域にシフトレジスタを形成することが困難になる。このため、パネルに無駄が生じ、歩留まりが顕著に低下する。
なお、本件発明に関連して、以下の先行技術文献が知られている。特許文献1〜7には、シフトレジスタを含むゲートドライバの構成が開示されている。これらの文献では、シフトレジスタの動作に必要なクロック信号は、図26に示すように、クロック信号用幹配線からシフトレジスタの各段に与えられる。例えば特許文献1には、幹配線とゲート駆動部の各段を接続するときに、図27に示すように、コンタクト(対角線付きの矩形)とジグザグ状の引き出し線を設けることにより、ゲート駆動部の信号線の間隔を狭くすることが開示されている。また、特許文献7には、クロック信号用幹配線からのクロック引き出し配線を1個のシフトレジスタ内の隣接する2つの段に接続し、これら2つの段でクロック信号を共有することが開示されている(特許文献7の図4および図6を参照)。これと同じ内容は、特許文献6にも記載されている(特許文献6の図3および図5を参照)。特許文献6および7では、シフトレジスタの動作に必要なクロック信号は2種類(CK1、CK2)であり、クロック引き出し配線の本数はシフトレジスタ1段あたり1本である。
日本国特開2008−26865号公報 日本国特開2004−157508号公報 国際公開第2003/87921号パンフレット 日本国特開2008−146079号公報 日本国特開2007−200452号公報 日本国特開2006−39524号公報 日本国特開2007−316642号公報
ところで、近年、パネルの小型化に対する要求が高まっており、額縁面積の削減が求められている。ところが、上述したように、従来の構成ではシフトレジスタのレイアウト面積が増大するため、パネルの額縁面積の削減には限界がある。これに関して、特許文献1には、ゲート駆動部の信号線の間隔を狭くする構成が開示されている。ゲート駆動部(ゲートドライバ)を充分に保護するためには、ゲート駆動部を液晶パネル密封材でカバーする(覆う)ことが好ましい。しかし、特許文献1に開示された構成では、ゲート駆動部の配線数が増加すると、密封材を塗布する範囲が小さくなり、ゲート駆動部の保護が不充分となる。
特許文献6および7には、クロック引き出し配線の本数をシフトレジスタの動作に必要なクロック数よりも少なくする構成が開示されている。これらの文献には、1個のシフトレジスタを含むゲート駆動部が開示されている。しかし、大型液晶パネルでは、負荷が大きいため1個のシフトレジスタで駆動することは困難であり、2個以上のシフトレジスタが必要となる。
それ故に、本発明は、複数のシフトレジスタを含む走査信号線駆動回路を備えた表示装置(例えば、大型パネルを有する表示装置)において、パネルの額縁面積を小さくすることを目的とする。
本発明の第1の局面は、表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路であって、
それぞれが複数段で構成され、初段に与えられたパルスを各段に与えられた複数のクロック信号に基づき順次にシフトし、前記走査信号線を駆動する複数のシフトレジスタと、
前記クロック信号を伝達する複数の信号線からなり、前記シフトレジスタを基準として前記表示部の反対側に配設されたクロック信号用幹配線とを備え、
前記複数のシフトレジスタは、前記表示部の一の側に配置され、
前記複数のシフトレジスタは、奇数段目のみで構成された奇数段目シフトレジスタと、偶数段目のみで構成された偶数段目シフトレジスタとを含み、
前記シフトレジスタの各段は、一部のクロック信号を前記クロック信号用幹配線から受け取り、残余のクロック信号を他のシフトレジスタから受け取ることを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、4つのクロック信号に基づき動作することを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、他のシフトレジスタの隣接配置された段から前記残余のクロック信号を受け取ることを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、対応する走査信号線を前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号に基づき充電する充電制御スイッチング素子を含み、
前記残余のクロック信号の位相は、前記充電制御スイッチング素子に与えられるクロック信号の位相から90度ずれていることを特徴とする。
本発明の第5の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段および後方段の両方に与えるためのコンタクトを含むことを特徴とする。
本発明の第6の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの後方段に与えるためのコンタクトとを含み、前記2つのコンタクトは互いに接する位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の第7の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの中に、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま初段に与えるダミー段を有するものと、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま最終段に与えるダミー段を有するものとが含まれていることを特徴とする。
本発明の第8の局面は、本発明の第7の局面において、
前記ダミー段は、前記シフトレジスタの各段の構成要素のうち、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含むことを特徴とする。
本発明の第9の局面は、本発明の第4の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記充電制御スイッチング素子のゲート端子にドレイン電極またはソース電極が接続された薄膜トランジスタをさらに含み、
前記薄膜トランジスタは、マルチチャネル薄膜トランジスタであり、かつ、酸化物半導体で形成されていることを特徴とする。
本発明の第10の局面は、複数の走査信号線を含む表示部と、第1〜第のいずれかの局面に係る走査信号線駆動回路とを備えた、表示装置である。
本発明の第11の局面は、表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路であって、
それぞれが複数段で構成され、初段に与えられたパルスを各段に与えられた複数のクロック信号に基づき順次にシフトし、前記走査信号線を駆動する複数のシフトレジスタと、
前記クロック信号を伝達する複数の信号線からなり、前記シフトレジスタを基準として前記表示部の反対側に配設されたクロック信号用幹配線とを備え、
前記複数のシフトレジスタは、前記表示部の一の側に配置され、
前記複数のシフトレジスタは、奇数段目のみで構成された奇数段目シフトレジスタと、偶数段目のみで構成された偶数段目シフトレジスタとを含み、
前記シフトレジスタの各段は、一部のクロック信号を前記クロック信号用幹配線から受け取り、他の一部のクロック信号を他のシフトレジスタから受け取り、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの他段から受け取ることを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、4つのクロック信号に基づき動作することを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、他のシフトレジスタの隣接配置された段から前記他の一部のクロック信号を受け取り、同じシフトレジスタの前段または次段から前記残余のクロック信号を受け取ることを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、対応する走査信号線を前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号に基づき充電する充電制御スイッチング素子を含み、
前記充電制御スイッチング素子に与えられるクロック信号の位相から、前記他の一部のクロック信号の位相は90度ずれており、前記残余のクロック信号の位相は180度ずれていることを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段、他のシフトレジスタの後方段、および、同じシフトレジスタの他段のうち、少なくとも2つに与えるためのコンタクトを含むことを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの後方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を同じシフトレジスタの他段に与えるためのコンタクトとを含み、前記3つのコンタクトのうち少なくとも2つは互いに接する位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記シフトレジスタの中に、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま初段に与えるダミー段を有するものと、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま最終段に与えるダミー段を有するものとが含まれていることを特徴とする。
本発明の第1の局面は、本発明の第1の局面において、
前記ダミー段は、前記シフトレジスタの各段の構成要素のうち、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含むことを特徴とする。
本発明の第19の局面は、本発明の第14の局面において、
前記シフトレジスタの各段は、前記充電制御スイッチング素子のゲート端子にドレイン電極またはソース電極が接続された薄膜トランジスタをさらに含み、
前記薄膜トランジスタは、マルチチャネル薄膜トランジスタであり、かつ、酸化物半導体で形成されていることを特徴とする。
本発明の第20の局面は、複数の走査信号線を含む表示部と、第1〜第1のいずれかの局面に係る走査信号線駆動回路とを備えた、表示装置である。
本発明の第1または第1の局面によれば、クロック信号用幹配線とシフトレジスタの各段とを接続する配線の数が従来よりも少なくなる。このため、シフトレジスタの各段において、クロック信号用の配線面積が小さくなる。また、クロック信号用幹配線1本当たりの負荷容量が従来よりも小さくなるので、クロック信号による相互干渉を抑制し、クロック信号の波形鈍りを低減することができる。したがって、シフトレジスタを構成するスイッチング素子(例えば、薄膜トランジスタ)のサイズを従来よりも小さくすることができる。さらに、シフトレジスタの各段と他のシフトレジスタ(あるいは、同じシフトレジスタの他段)との間でクロック信号を伝達するための信号線以外の構成要素を、新たにシフトレジスタに設ける必要がない。以上のことから、表示装置のパネル上におけるシフトレジスタ用のレイアウト面積を小さくし、パネルの額縁面積を小さくすることができる。
本発明の第2または第1の局面によれば、4つのクロック信号に基づき動作するシフトレジスタを備えた走査信号線駆動回路において、第1または第1の局面と同様の効果が得られる。
本発明の第3または第1の局面によれば、比較的短い信号線を用いて、シフトレジスタの各段にクロック信号用幹配線以外からクロック信号を与えることができる。このため、比較的簡易な構成で、第1または第1の局面と同様の効果を奏する走査信号線駆動回路を実現することができる。
本発明の第4または第1の局面によれば、位相が互いに90度ずれた複数のクロック信号に基づき動作するシフトレジスタを備えた走査信号線駆動回路において、第1または第1の局面と同様の効果が得られる。
本発明の第5または第1の局面によれば、必要なコンタクトの全部または一部を1個のコンタクトで実現することにより、シフトレジスタの各段においてコンタクトの占有面積を小さくし、パネルの額縁面積を効果的に小さくすることができる。
本発明の第6または第1の局面によれば、複数のコンタクトを離れた位置に配置する場合よりも、コンタクト抵抗を小さくすることができる。
本発明の第7、第8、第1または第1の局面によれば、シフトレジスタの各段の回路構成が同じになり、寄生容量がほぼ等しくなるので、クロック信号の波形鈍りがほぼ同じになる。これにより、シフトレジスタを安定的に動作させることができる。
本発明の第9または第19の局面によれば、薄膜トランジスタにリーク電流が流れ、充電制御スイッチング素子のゲート端子の電位が変動することを防止することができる。
本発明の第10または第20の局面によれば、第1〜第または第1〜第1のいずれかの局面と同様の効果を奏する走査信号線駆動回路を備えた表示装置を実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す液晶表示装置に含まれるゲートドライバの概略構成を示すブロック図である。 第1の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。 図3に示すゲートドライバに含まれる双安定回路の回路図である。 図3に示すゲートドライバに入力されるゲートクロック信号のタイミングチャートである。 図3に示すゲートドライバに含まれる双安定回路の電位の変化を示すタイミングチャートである。 図3に示すゲートドライバから出力される走査信号のタイミングチャートである。 図3に示すゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。 従来のゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。 従来の双安定回路のレイアウトを示す模式図である。 素子を移動した後の双安定回路のレイアウトを示す模式図である。 第1の実施形態に係る双安定回路のレイアウトを示す模式図である。 第1の実施形態に係るゲートドライバの効果を説明するための図である。 第1の実施形態に係るゲートドライバにおける負荷容量を示す模式図である。 従来のゲートドライバにおける負荷容量を示す模式図である。 第1の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態の他の変形例に係るゲートドライバに含まれる双安定回路の回路図である。 マルチチャネルTFTの平面図である。 マルチチャネルTFTの断面図である。 マルチチャネルTFTの等価回路図である。 本発明の第2の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。 図17に示すゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。 本発明の第3の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。 図19に示すゲートドライバに含まれる双安定回路の回路図である。 参考例に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。 図21に示すゲートドライバに含まれる双安定回路の回路図である。 第1〜第3の実施形態の変形例に係るゲートドライバにおけるコンタクトの配置を示す図である。 本発明の第4の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。 図24に示すゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。 ゲートドライバにおけるクロック信号の供給形態を示す図である。 特許文献1に開示されたゲート駆動部のレイアウト図である。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示す液晶表示装置は、電源1、DC/DCコンバータ2、表示制御回路3、ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)4、ソースドライバ(映像信号線駆動回路)5、共通電極駆動回路6、および、表示部7を備えたアクティブマトリクス型の表示装置である。典型的には、ゲートドライバ4と表示部7は、同一基板上にモノリシックに形成される。本実施形態に係る液晶表示装置は、ゲートドライバ4に含まれるシフトレジスタの構成に特徴がある。以下、mは偶数、nは2以上の整数、m=2aとする。
表示部7は、m本のゲートバスライン(走査信号線)GL1〜GLm、n本のソースバスライン(映像信号線)SL1〜SLn、および、これら信号線の交差点に対応して設けられた(m×n)個の画素形成部を含んでいる。(m×n)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する。各画素形成部は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ8、画素電極、共通電極Ec、および、液晶層を含んでいる。薄膜トランジスタ8のゲート端子は対応する交差点を通過するゲートバスラインに接続され、ソース端子は当該交差点を通過するソースバスラインに接続され、ドレイン端子は画素電極に接続される。共通電極Ecは、(m×n)個の画素形成部に共通的に設けられた対向電極である。液晶層は、画素電極と共通電極Ecの間に挟持される。画素電極と共通電極Ecで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、多くの液晶表示装置では、画素容量Cpに電圧を確実に保持するために、液晶容量と並列に補助容量が設けられる。補助容量は本発明と直接に関係しないので、その説明および図示を省略する。
電源1は、DC/DCコンバータ2、表示制御回路3および共通電極駆動回路6に対して、所定の電源電圧を供給する。DC/DCコンバータ2は、電源1から供給された電源電圧に基づき所定の直流電圧を生成し、ゲートドライバ4とソースドライバ5に供給する。共通電極駆動回路6は、共通電極Ecに所定の電位Vcomを与える。
表示制御回路3は、外部から与えられた画像信号DATおよびタイミング信号群TG(水平同期信号や垂直同期信号などを含む)を受け取り、デジタル映像信号DV、および、表示部7における画像表示を制御するための制御信号を出力する。表示制御回路3から出力される制御信号には、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ラッチストローブ信号LS、第1のゲートスタートパルス信号GSP_O、第2のゲートスタートパルス信号GSP_E、第1のゲートエンドパルス信号GEP_O、第2のゲートエンドパルス信号GEP_E、および、ゲートクロック信号GCKが含まれる。ゲートクロック信号GCKには、4相のクロック信号CK1、CK1B、CK2、CK2B(以下、第1〜第4ゲートクロック信号という)が含まれる。
ゲートドライバ4は、表示制御回路3から出力された第1のゲートスタートパルス信号GSP_O、第2のゲートスタートパルス信号GSP_E、第1のゲートエンドパルス信号GEP_O、第2のゲートエンドパルス信号GEP_E、および、ゲートクロック信号GCKを受け取る。ゲートドライバ4は、これらの信号に基づき、ゲートバスラインGL1〜GLmにアクティブな走査信号Gout(1)〜Gout(m)を順次に印加する動作を1垂直走査期間を周期として繰り返し行う。
ソースドライバ5は、表示制御回路3から出力されたデジタル映像信号DV、ソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、および、ラッチストローブ信号LSを受け取る。ソースドライバ5は、これらの信号に基づき、ソースバスラインSL1〜SLnに駆動用映像信号S(1)〜S(n)を印加する。
ゲートバスラインGL1〜GLmに順次にアクティブな走査信号Gout(1)〜Gout(m)を印加し、ソースバスラインSL1〜SLnに駆動用映像信号S(1)〜S(n)を印加することにより、外部から与えられた画像信号DATに基づく画像が表示部7に表示される。
図2は、ゲートドライバ4の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、ゲートドライバ4は、複数段のシフトレジスタ10を備えている。表示部7にはm行×n列の画素マトリクスが形成され、シフトレジスタ10の各段は画素マトリクスの各行と1対1に対応するように設けられる。シフトレジスタ10の各段は、双安定回路11である。双安定回路11は、2つの状態を有し、任意の時点でいずれか一方の状態になっており、当該状態を示す信号(以下、状態信号という)を出力する。このようにシフトレジスタ10は、m(=2a)個の双安定回路11で構成されている。
図3は、ゲートドライバ4の詳細を示すブロック図である。図3に示すように、ゲートドライバ4は、m個の双安定回路11を含むシフトレジスタ10、および、クロック信号用幹配線を含む幹配線を備えている。図3では、シフトレジスタ10は、m個の双安定回路11を縦方向に並べて配置することにより構成される。また、シフトレジスタ10は表示部7に左側に配置され、シフトレジスタ10の左側には第1〜第4ゲートクロック信号CK1、CK1B、CK2、CK2B用の幹配線、低電位の直流電圧VSS用の幹配線、および、クリア信号CLR用の幹配線が配置される。
双安定回路11には4相のクロック信号CKA、CKB、CKC、CKD(以下、第1〜第4クロックという)、セット信号S、リセット信号R、クリア信号CLR、および、低電位の直流電圧VSSが入力され、双安定回路11からは状態信号Qが出力される。これに加えて、双安定回路11からは、入力された第2クロックCKBが、シフトレジスタの近傍段(隣接段を含む)のクロック信号として近傍段(隣接段を含む)に出力される。
シフトレジスタ10の各段(双安定回路11)には、以下の信号が与えられる。低電位の直流電圧VSSとクリア信号CLRは、すべての段に共通的に与えられる。kを1以上所定以下の整数としたとき、(4k−3)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第1ゲートクロック信号CK1が与えられ、第2クロックCKBとして第2ゲートクロック信号CK1Bが与えられる。(4k−2)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第3ゲートクロック信号CK2が与えられ、第2クロックCKBとして第4ゲートクロック信号CK2Bが与えられる。(4k−1)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第2ゲートクロック信号CK1Bが与えられ、第2クロックCKBとして第1ゲートクロック信号CK1が与えられる。4k段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第4ゲートクロック信号CK2Bが与えられ、第2クロックCKBとして第3ゲートクロック信号CK2が与えられる。シフトレジスタ10の各段は、低電位の直流電圧VSS、クリア信号CLR、第1クロックCKA、および、第2クロックCKBを幹配線から受け取る。
m段目(最終段)の双安定回路には、第3クロックCKCとして、第1ゲートクロック信号CK1(aが奇数の場合)または第2ゲートクロック信号CK1B(aが偶数の場合)が幹配線から与えられる。なお、図3はaが奇数の場合を示す。m段目以外の双安定回路には、第3クロックCKCとして、次段から出力された第2クロックCKBが与えられる。1段目(初段)の双安定回路には、第4クロックCKDとして、第3ゲートクロック信号CK2が幹配線から与えられる。1段目以外の双安定回路には、第4クロックCKDとして、前段から出力された第2クロックCKBが与えられる。
1段目の双安定回路には、セット信号Sとして、第1のゲートスタートパルス信号GSP_Oが与えられる。2段目の双安定回路には、セット信号Sとして、第2のゲートスタートパルス信号GSP_Eが与えられる。1段目および2段目以外の双安定回路には、セット信号Sとして、2つ前の段から出力された状態信号Qが与えられる。m段目の双安定回路には、リセット信号Rとして、第2のゲートエンドパルス信号GEP_Eが与えられる。(m−1)段目の双安定回路には、リセット信号Rとして、第1のゲートエンドパルス信号GEP_Oが与えられる。(m−1)段目およびm段目以外の双安定回路には、リセット信号Rとして、2つ後の段から出力された状態信号Qが与えられる。
図4は、双安定回路11の回路図である。双安定回路11は、図4に示すように、10個の薄膜トランジスタMA、MB、MI、MF、MJ、MK、ME、ML、MN、MD、および、キャパシタCAP1を含んでいる。薄膜トランジスタMBのソース端子、薄膜トランジスタMA、ME、MLのドレイン端子、薄膜トランジスタMJ、MIのゲート端子、および、キャパシタCAP1の一端は、同じノード(以下、第1ノードN1という)に接続される。薄膜トランジスタMJ、MKのドレイン端子、薄膜トランジスタMFのソース端子、および、薄膜トランジスタMEのゲート端子は、同じノード(以下、第2ノードN2という)に接続される。
双安定回路11に含まれる各構成要素は、以下の機能を有する。薄膜トランジスタMAは、クリア信号CLRがハイレベルである間、第1ノードN1の電位をローレベルにする。薄膜トランジスタMBは、セット信号Sがハイレベルである間、第1ノードN1の電位をハイレベルにする。薄膜トランジスタMIは、第1ノードN1の電位がハイレベルである間、第1クロックCKAの電位を出力端子Qに与える。双安定回路11の出力端子Qは対応するゲートバスラインに接続され、第1クロックCKAは幹配線から与えられる。薄膜トランジスタMIは、対応するゲートバスラインをクロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号に基づき充電する充電制御スイッチング素子として機能する。
薄膜トランジスタMFは、第3クロックCKCがハイレベルである間、第2ノードN2の電位をハイレベルにする。薄膜トランジスタMJは、第1ノードN1の電位がハイレベルである間、第2ノードN2の電位をローレベルにする。対応するゲートバスラインの選択期間において第2ノードN2の電位がハイレベルになると、薄膜トランジスタMEがオン状態になり、第1ノードN1の電位が低下し、薄膜トランジスタMIがオフ状態になる。薄膜トランジスタMJは、この現象を防止するために設けられている。
薄膜トランジスタMKは、第4クロックCKDがハイレベルである間、第2ノードN2の電位をローレベルにする。薄膜トランジスタMKを設けなければ、対応するゲートバスラインの選択期間以外では第2ノードN2の電位が常にハイレベルになり、薄膜トランジスタMEにバイアス電圧がかかり続ける。この状態が続くと、薄膜トランジスタMEの閾値電圧が上昇し、薄膜トランジスタMEはスイッチとして充分に機能しなくなる。薄膜トランジスタMKは、この現象を防止するために設けられている。
薄膜トランジスタMEは、第2ノードN2の電位がハイレベルである間、第1ノードN1の電位をローレベルにする。薄膜トランジスタMLは、リセット信号Rがハイレベルである間、第1ノードN1の電位をローレベルにする。薄膜トランジスタMNは、リセット信号Rがハイレベルである間、出力端子Qの電位をローレベルにする。薄膜トランジスタMDは、第2クロックCKBがハイレベルである間、出力端子Qの電位をローレベルにする。キャパシタCAP1は、対応するゲートバスラインの選択期間において第1ノードN1の電位をハイレベルに維持する補償容量として機能する。
図5は、ゲートドライバ4に入力されるゲートクロック信号のタイミングチャートである。図6は、双安定回路11の電位の変化を示すタイミングチャートである。図7は、ゲートドライバ4から出力される走査信号のタイミングチャートである。以下、図5〜図7を参照して、双安定回路11、および、これを含むシフトレジスタ10の動作を説明する。
図5に示すように、第1〜第4ゲートクロック信号CK1、CK1B、CK2、CK2Bの電位は、いずれも、1水平走査期間おきにハイレベルになる。第1ゲートクロック信号CK1の位相と第2ゲートクロック信号CK1Bの位相は互いに180度(1水平走査期間に相当する期間)ずれており、第3ゲートクロック信号CK2の位相と第4ゲートクロック信号CK2Bの位相も互いに180度ずれている。第3ゲートクロック信号CK2の位相は、第1ゲートクロック信号CK1の位相よりも90度遅れている。
液晶表示装置の動作中、双安定回路11に与えられる第1〜第4クロックCKA、CKB、CKC、CKDは、図6に示すように変化する。時刻t0において、セット信号Sがハイレベルに変化する。薄膜トランジスタMBはダイオード接続されているので、セット信号Sがハイレベルになると、第1ノードN1はハイレベルにプリチャージされる。このとき、薄膜トランジスタMJはオン状態になるので、第2ノードN2の電位はローレベルになる。また、この時点でリセット信号Rはローレベルである。したがって、薄膜トランジスタME、MLはオフ状態である。よって、プリチャージされた第1ノードN1の電位は、後述する時刻t2までハイレベルを保つ。
時刻t1において、第1クロックCKA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MIのソース端子には第1クロックCKAが与えられ、薄膜トランジスタMIのゲート−ソース間には寄生容量(図示せず)が存在する。このため、薄膜トランジスタMIのソース電位が上昇すると、薄膜トランジスタMIのゲート電位も上昇する(すなわち、第1ノードN1がブートストラップされる)。この結果、薄膜トランジスタMIは、ゲート端子に充分に高い電圧が印加された状態(オン状態)になる。時刻t1から時刻t2までの間、第1クロックCKAはハイレベルになるので、状態信号Qも同じ期間でハイレベルになる。これにより、出力端子Qに接続されたゲートバスラインが選択状態になり、当該ゲートバスラインに接続された複数の画素形成部において画素容量Cpに対する映像信号の書き込みが行われる。
時刻t2において、第1クロックCKAはハイレベルからローレベルに変化し、第2クロックCKB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MD、ML、MNはオン状態になる。薄膜トランジスタMD、MNがオン状態になると、状態信号Qはローレベルになる。薄膜トランジスタMLがオン状態になると、第1ノードN1の電位はローレベルになる。この結果、状態信号Qは、セット信号Sがハイレベルになってからリセット信号Rがハイレベルになるまでの間で、第1クロックCKAがハイレベルであるときにハイレベルになる。
図3に示すようにm個の双安定回路11を接続し、図5に示すように第1〜第4ゲートクロック信号CK1、CK1B、CK2、CK2Bを変化させ、さらに、第1のゲートスタートパルス信号GSP_O、第2のゲートスタートパルス信号GSP_E、第1のゲートエンドパルス信号GEP_O、および、第2のゲートエンドパルス信号GEP_Eを所定のタイミングで1水平走査期間だけハイレベルに制御する。これにより、奇数段目の双安定回路は、第1のゲートスタートパルス信号GSP_Oに含まれるパルスを1段目から(m−1)段目まで順次に転送する。同様に、偶数段目の双安定回路は、第2のゲートスタートパルス信号GSP_Eに含まれるパルスを2段目からm段目まで順次に転送する。したがって、シフトレジスタ10の各段から出力される状態信号Qは、順次にハイレベルになる。状態信号Qは、走査信号Gout(1)〜Gout(m)として、ゲートバスラインGL1〜GLmにそれぞれ与えられる。これにより、図7に示すように、1水平走査期間ずつ順次にハイレベルになる走査信号Gout(1)〜Gout(m)が、表示部7に配設されたゲートバスラインGL1〜GLmに与えられる。
図8は、ゲートドライバ4のレイアウトを示す模式図である。以下、レイアウトを示す模式図において、幅のある直線および折れ線は配線を表し、配線が交差する箇所に設けられた小さな長方形はコンタクトを表す。図8に示す3つの双安定回路には、薄膜トランジスタMIに与えられる第1クロックCKA、薄膜トランジスタMD(図示せず)を制御するための第2クロックCKB、薄膜トランジスタMFを制御するための第3クロックCKC、および、薄膜トランジスタMKを制御するための第4クロックCKDを与える必要がある。
図8に示す3つの双安定回路には、それぞれ、コンタクト115、125、135が設けられる。(4k−2)段目の双安定回路には、第1クロックCKA用の配線121、第2クロックCKB用の配線122、第3クロックCKC用の配線123、および、第4クロックCKD用の配線124が設けられる。第1クロックCKA用の配線121は、コンタクト126を介して第3ゲートクロック信号CK2用の幹配線に接続される。第2クロックCKB用の配線122は、コンタクト127を介して第4ゲートクロック信号CK2B用の幹配線に接続される。第3クロックCKC用の配線123は、(4k−1)段目の双安定回路内のコンタクト135を介して、(4k−1)段目の双安定回路の第2クロックCKB用の配線132に接続される。配線132は、コンタクト137を介して第1ゲートクロック信号CK1用の幹配線に接続される。第4クロックCKD用の配線124は、(4k−3)段目の双安定回路内のコンタクト115を介して、(4k−3)段目の双安定回路の第2クロックCKB用の配線112に接続される。配線112は、コンタクト117を介して第2ゲートクロック信号CK1B用の幹配線に接続される。
さらに第2クロックCKB用の配線122は、(4k−2)段目の双安定回路内のコンタクト125を介して、(4k−3)段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線113、および、(4k−1)段目の双安定回路の第4クロックCKD用の配線134に接続される。シフトレジスタ10に含まれる他の双安定回路も、図8と同様の形態にレイアウトされる。このようにシフトレジスタ10の各段は、4つのクロック信号のうち一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、残余のクロック信号(クロック信号幹配線から受け取らないクロック信号)を前段または次段から受け取る。
ここで図3を参照すると、シフトレジスタ10では、セット信号S、リセット信号Rおよび状態信号Qは、奇数段目同士または偶数段目同士で交換されている。したがって、シフトレジスタ10は、奇数段目のみで構成された奇数段目シフトレジスタと、偶数段目のみで構成された偶数段目シフトレジスタとを含んでいると言える。また、奇数段目の前段および次段は偶数段目になり、偶数段目の前段および次段は奇数段目になる。したがって、奇数段目シフトレジスタの各段は残余のクロック信号を偶数段目シフトレジスタの隣接配置された段から受け取り、偶数段目シフトレジスタの各段は残余のクロック信号を奇数段目シフトレジスタの隣接配置された段から受け取ると言える。このようにシフトレジスタ10の各段は、残余のクロック信号を他のシフトレジスタから(より詳細には、他のシフトレジスタの隣接配置された段から)受け取る。
また、第1クロックCKA用の配線121は、(4k−3)段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線113、および、第4クロックCKD用の配線124と交差する。第2クロックCKB用の配線122は、第3クロックCKC用の配線123と交差する。このようにクロック信号用幹配線からの引き出し配線は、残余のクロック信号を他のシフトレジスタの隣接配置された段から受け取るためのクロック配線と交差する。
以上に示すように、本実施形態に係るゲートドライバ4は、複数のシフトレジスタ(奇数段目シフトレジスタと偶数段目シフトレジスタ)と、クロック信号用幹配線とを備えている。クロック信号用幹配線は、4つのクロック信号を伝達する4本の信号線からなり、シフトレジスタ10を基準として表示部7の反対側に配設されている。奇数段目シフトレジスタは、複数段で構成され、初段に与えられたパルスを各段に与えられた4つのクロック信号に基づき順次にシフトし、奇数番目のゲートバスラインGL1、GL3、…、GLm−1を駆動する。偶数段目シフトレジスタは、奇数段目シフトレジスタと同様の構成を有し、偶数番目のゲートバスラインGL2、GL4、…、GLmを駆動する。
シフトレジスタ10の各段は、一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、残余のクロック信号を他のシフトレジスタの隣接配置された段から受け取る。残余のクロック信号(第3クロックCKCと第4クロックCKD)の位相は、クロック信号用幹配線から充電制御スイッチング素子(薄膜トランジスタMI)に与えられるクロック信号(第1クロックCKA)の位相から90度ずれている。シフトレジスタ10の各段は、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号を他のシフトレジスタの前方段および後方段の両方に与えるためのコンタクト(例えば、コンタクト125)を含んでいる。
以下、本実施形態に係るゲートドライバ4、および、これを備えた液晶表示装置の効果を説明する。図9は、従来のゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。従来のゲートドライバでは、シフトレジスタの各段は、動作に必要な4つのクロック信号をすべて幹配線から受け取る(図9を参照)。これに対して、本実施形態に係るゲートドライバ4では、シフトレジスタ10の各段は、動作に必要な4つのクロック信号のうち一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、残余のクロック信号をゲートドライバ4に含まれる他のシフトレジスタから受け取る(図3および図8を参照)。このため、本実施形態では従来よりも、幹配線と双安定回路を接続する配線の本数が少なくなり、双安定回路内のクロック信号用の配線面積が小さくなる。したがって、本実施形態に係るゲートドライバ4、および、これを備えた液晶表示装置によれば、複数のシフトレジスタを含むゲートドライバを備えた表示装置において、双安定回路の面積を小さくし、パネルの額縁面積を小さくすることができる。
例えば、図10Aに示す双安定回路140では、幹配線からクロック信号を与えるための引き出し配線141が設けられ、素子143は位置P1に配置されている。双安定回路140において、他のシフトレジスタの隣接配置された段との間に配線142を設け、配線142を用いてクロック信号を受け取る構成を採用する(図10Bを参照)。これにより、引き出し配線141は不要になり、素子143を位置P2に配置できるようになる。この結果、図10Cに示すように、双安定回路140のレイアウト面積を小さくすることができる。したがって、図11に示すように、額縁領域をゲートバスラインの伸延方向に長さLだけ狭くすることができる。よって、額縁領域として使用できる領域が比較的狭いパネル(例えば、中小型のパネル)でも、ゲートドライバを容易に形成できるようになる。また、従来と同等の機能を有するゲートドライバを、従来よりも額縁領域が狭いパネルに形成することが可能になる。
また、図8では、(4k−2)段目の双安定回路の第2クロックCKB用の配線122と(4k−3)段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線113とを接続するためのコンタクト、および、配線122と(4k−1)段目の双安定回路の第4クロックCKD用の配線134とを接続するためのコンタクトは、1つのコンタクト125で実現されている。このようにシフトレジスタ10の各段に、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号を他のシフトレジスタの前方段および後方段の両方に与えるためのコンタクトを設けることにより、パネルの額縁面積をさらに小さくすることができる。
また、本実施形態では、クロック信号用幹配線に付随する負荷容量が、例えば従来の約2分の1になる。図12および図13を参照して、この点を説明する。図12は、本実施形態に係るゲートドライバ4について、2個の双安定回路あたり1本の幹配線に付随する負荷容量を示す模式図である。図13は、従来のゲートドライバについて、図12と同じ内容を示す模式図である。幹配線と引き出し配線の交差部分の面積に基づき容量値C1を求めると、容量値C1は例えば90fFとなる。また、シフトレジスタ領域内のクロック配線同士の交差部分の面積に基づき容量値C2を求めると、容量値C2は例えば5fFとなる。なお、一般に、幹配線の幅は、シフトレジスタ領域のクロック配線の幅の10倍以上である。この例では、本実施形態に係る負荷容量は、従来の約2分の1になる。したがって、クロック信号による相互干渉を抑制し、クロック信号の波形鈍りを低減することができる。よって、シフトレジスタを構成する薄膜トランジスタのサイズを従来よりも小さくし、パネルの額縁面積を従来よりも小さくすることができる。
(第1の実施形態の変形例)
本実施形態については、以下の変形例を構成することができる。以上の説明では、シフトレジスタ10の各段は、クロック信号用幹配線から受け取らないクロック信号を前段または次段から受け取ることとしたが、本発明はこれに限定されない。シフトレジスタの各段は、クロック信号用幹配線から受け取らないクロック信号を、シフトレジスタの前段および次段以外の段から受け取ってもよい。また、シフトレジスタの各段は、前段に与えられた第1クロックCKAを第4クロックCKDとして受け取ってもよく、次段に与えられた第1クロックCKAを第3クロックCKCとして受け取ってもよい。また、図4に示す双安定回路11は、薄膜トランジスタMFに代えて、第3クロックCKC用の入力端子と第2ノードN2との間にキャパシタを含んでいてもよい。
また、以上の説明では、ゲートドライバ4を表示部7の片側に配置することとしたが、図14に示すように、表示部7の両側にゲートドライバを配置してもよい。この構成によれば、1本のゲートバスラインを表示部7の両側から充電し、大型パネルにおける充電不足を解消することができる。
また、図4に示す双安定回路11では、第1ノードN1がブートストラップされている間、薄膜トランジスタML、ME(または、薄膜トランジスタML、ME、MB)のソース−ドレイン間に高電圧が印加され、これらの薄膜トランジスタにリーク電流が流れ、第1ノードN1の電位が変動することが問題になることがある。そこで、この問題を解決するために、第1ノードN1にドレイン電極またはソース電極が接続された薄膜トランジスタをマルチチャネルTFTで構成してもよい。例えば、薄膜トランジスタML、MEをマルチチャネルTFT(ML2、ME2)で構成すると、図15に示す双安定回路12が得られる。双安定回路12によれば、薄膜トランジスタML、MEにリーク電流が流れ、第1ノードN1の電位が低下することを防止することができる。マルチチャネルTFTの使用は、オフ電流が比較的大きい微結晶シリコンを用いた回路などで効果的である。
以下、図16A〜図16Cを参照して、マルチチャネルTFTについて説明する。図16AはマルチチャネルTFTの平面図であり、図16Bは図16AのA−A’線断面図であり、図16CはマルチチャネルTFTの等価回路図である。図16Aおよび図16Bに示すマルチチャネルTFT150は、デュアルゲート構造(ダブルゲート構造)を有し、直列に接続された2個のTFT(図16C)と電気的に等価である。
マルチチャネルTFT150は、基板(例えばガラス基板)151に支持された活性層154を有する。活性層154は、半導体層であり、微結晶シリコン(μc−Si)膜を含む。活性層154は、チャネル領域154c1、154c2(以下、2つのチャネル領域という)、ソース領域154s、ドレイン領域154d、および、2つのチャネル領域間に形成された中間領域154mを有する。マルチチャネルTFT150は、コンタクト層156、電極層158、ゲート電極152、および、これらを覆う保護膜159をさらに有する。コンタクト層156は、ソース領域154sに接するソースコンタクト領域156s、ドレイン領域154dに接するドレインコンタクト領域156d、および、中間領域154mに接する中間コンタクト領域156mを有する。電極層158は、ソースコンタクト領域156sに接するソース電極158s、ドレインコンタクト領域156dに接するドレイン電極158d、および、中間コンタクト領域156mに接する中間電極158mを有する。ゲート電極152は、2つのチャネル領域および中間領域154mにゲート絶縁膜153を介して対向する。なお、中間電極158mはフローティング状態になる。
チャネル領域154c1はソース領域154sと中間領域154mの間に形成され、チャネル領域154c2はドレイン領域154dと中間領域154mとの間に形成される。2つのチャネル領域、ソース領域154s、ドレイン領域154d、および、中間領域154mは、1個の連続した活性層154に形成される。また、中間電極158mの、2つのチャネル領域間に存在する部分の全体が、中間領域154mおよびゲート絶縁膜153を介してゲート電極152と重なる。
マルチチャネルTFT150の活性層154は、微結晶シリコン膜、または、微結晶シリコン膜とアモルファスシリコン膜との積層膜から形成されており、従来のアモルファスシリコンTFTの製造プロセスを用いて製造することができる。微結晶シリコン膜は、例えば、水素ガスで希釈したシランガスを原料ガスとして、アモルファスシリコン膜の作製方法と同様のプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition )法を用いて形成できる。なお、微結晶シリコンを用いた回路に限定されず、アモルファスシリコンや酸化物半導体を用いた回路にも、マルチチャネルTFTを適用することができる。
本発明の第2〜第4の実施形態に係る液晶表示装置は、第1の実施形態に係る液晶表示装置とゲートドライバに含まれるシフトレジスタの構成が相違する。以下、第2〜第4の実施形態では、第1の実施形態との相違点を説明する。
(第2の実施形態)
図17は、本発明の第2の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。本実施形態に係るゲートドライバは、奇数段目シフトレジスタおよび偶数段目シフトレジスタを含むシフトレジスタ20と、クロック信号用幹配線を含む幹配線とを備えている。シフトレジスタ20は、m(=2a)個の双安定回路11、および、ダミー段として機能するダミー双安定回路21、22を含んでいる。ダミー双安定回路21、22は、スイッチング素子である薄膜トランジスタを含んでいない。ダミー双安定回路21、22は、シフトレジスタ20の各段の構成要素のうち、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含んでいる。
ダミー双安定回路21は、シフトレジスタ20の初段側に設けられる。ダミー双安定回路21には、第2クロックCKBとして、第3ゲートクロック信号CK2が幹配線から与えられる。ダミー双安定回路21は、与えられた第2クロックCKBをそのまま出力する。1段目の双安定回路には、第4クロックCKDとして、ダミー双安定回路21から出力された第2クロックCKBが与えられる。
ダミー双安定回路22は、シフトレジスタ20の最終段側に設けられる。ダミー双安定回路22には、第2クロックCKBとして、第1ゲートクロック信号CK1(aが奇数の場合)または第2ゲートクロック信号CK1B(aが偶数の場合)が幹配線から与えられる。なお、図17はaが奇数の場合を示す。ダミー双安定回路22は、与えられた第2クロックCKBをそのまま出力する。m段目の双安定回路には、第3クロックCKCとして、ダミー双安定回路22から出力された第2クロックCKBが与えられる。
なお、ここでは、シフトレジスタ20の初段側と最終段側にダミー双安定回路を1つずつ設けることとしたが、シフトレジスタの動作に必要なクロック信号の数によっては、初段側と最終段側にそれぞれ複数のダミー双安定回路を設けてもよい。
図18は、本実施形態に係るゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。ダミー双安定回路21、22は、シフトレジスタ20の各段(双安定回路11)の構成要素のうち、クロック信号用幹配線から受け取った第2クロックCKBの伝達に必要な構成要素だけを含む。ダミー双安定回路21には、第2クロックCKB用の配線212とコンタクト215が設けられる。配線212は、コンタクト217を介して第3ゲートクロック信号CK2用の幹配線に接続されると共に、ダミー双安定回路21内のコンタクト215を介して、1段目の双安定回路の第4クロックCKD用の配線234と接続される。ダミー双安定回路22には、第2クロックCKB用の配線222とコンタクト225が設けられる。配線222は、コンタクト227を介して第1ゲートクロック信号CK1用の幹配線に接続されると共に、ダミー双安定回路22内のコンタクト225を介して、m段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線243と接続される。以上の点を除き、本実施形態に係るゲートドライバのレイアウトは、第1の実施形態と同じである。本実施形態でも、クロック信号用幹配線からの引き出し配線は、残余のクロック信号を他のシフトレジスタの隣接配置された段から受け取るためのクロック配線と交差する。
以上に示すように、本実施形態に係るゲートドライバは、複数のシフトレジスタ(奇数段目シフトレジスタと偶数段目シフトレジスタ)、および、クロック信号用幹配線を備えている。複数のシフトレジスタの中には、クロック信号用幹配線から受け取った第2クロックCKBをそのまま初段に与えるダミー双安定回路21を有するもの(奇数段目シフトレジスタ)と、クロック信号用幹配線から受け取った第2クロックCKBをそのまま最終段に与えるダミー双安定回路22を有するもの(偶数段目シフトレジスタ)とが含まれている。
したがって、本実施形態によれば、初段から最終段までのすべての双安定回路について回路構成が同じになり、寄生容量がほぼ等しくなるので、クロック信号の波形鈍りがほぼ同じになる。これにより、シフトレジスタを安定的に動作させることができる。
(第3の実施形態)
図19は、本発明の第3の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。本実施形態に係るゲートドライバは、奇数段目シフトレジスタおよび偶数段目シフトレジスタを含むシフトレジスタ30と、クロック信号用幹配線を含む幹配線とを備えている。シフトレジスタ30は、m(=2a)個の双安定回路31、および、ダミー双安定回路21、22を含んでいる。双安定回路31は、第1の実施形態に係る双安定回路11に、状態信号Qと同様に変化する信号Zを出力する機能を追加したものである。
図20は、双安定回路31の回路図である。双安定回路31は、双安定回路11に薄膜トランジスタMGを追加したものである。薄膜トランジスタMGは、第1ノードN1の電位がハイレベルである間、第1クロックCKAを信号Zとして出力する。第1および第2の実施形態では、双安定回路11から出力された状態信号Qが、セット信号Sおよびリセット信号Rとして使用される。これに対して本実施形態では、薄膜トランジスタMGで生成された信号Zが、セット信号Sおよびリセット信号Rとして使用される。
大型パネルでは、画素形成部の負荷が大きいため、状態信号Qに波形鈍りが生じやすい。波形鈍りが生じた状態信号Qをセット信号Sおよびリセット信号Rとして使用すると、シフトレジスタが誤動作することがある。本実施形態によれば、状態信号Qとは別個に生成した信号Zをセット信号Sおよびリセット信号Rとして使用することにより、状態信号Qの波形鈍りに起因するシフトレジスタの誤動作を防止することができる。
図21は、参考例に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。図21に示すゲートドライバは、奇数段目シフトレジスタおよび偶数段目シフトレジスタを含むシフトレジスタ40と、クロック信号用幹配線を含む幹配線とを備えている。シフトレジスタ40は、m(=2a)個の双安定回路41、および、2個のダミー双安定回路(図示せず)を含んでいる。図22は、双安定回路41の回路図である。双安定回路41は、2つのクロック信号(第1クロックCKAと第2クロックCKB)に基づき動作する。大型パネルでは、シフトレジスタの初段から最終段まで信号が伝達する間に、信号の遅延が生じやすい。そこで、図21に示すように、奇数段目と偶数段目がそれぞれ異なるシフトレジスタを構成すればよい。これにより、1個のシフトレジスタに着目すると、シフトレジスタの段数が従来の2分の1になる。
図21に示すゲートドライバでも、第1から第3の実施形態と同様に、1個の双安定回路の動作に必要なクロック信号の数(ここでは「2」)よりも、幹配線から双安定回路に与えるクロック信号の数(ここでは「1」)のほうが少ない。このように、幹配線からの引き出し配線の数を従来よりも減少させ、引き出し配線と幹配線の交差部分を従来よりも減らすことができる。これにより、信号の遅延を効果的に防止することができる。なお、図21に示すゲートドライバについても第3の実施形態と同様に、セット信号Sおよびリセット信号Rとして使用される信号Zを生成する薄膜トランジスタを双安定回路に設けることにより、状態信号Qの波形鈍りに起因するシフトレジスタの誤動作を防止することができる。
なお、上記第1〜第3の実施形態では、ある段の双安定回路の第2クロックCKB用の配線(幹配線に接続されている)と前段の双安定回路の第3クロックCKC用の配線とを接続するためのコンタクト、および、当該段の双安定回路の第2クロックCKB用の配線と後段の双安定回路の第4クロックCKD用の配線とを接続するためのコンタクトは、1個のコンタクトで実現されている(図8を参照)。しかしながら、本発明はこれに限定されない。図23に示すように、ある段の双安定回路の第2クロックCKB用の配線162と前段の双安定回路の第3クロックCKC用の配線163とを接続するためのコンタクト165、および、配線162と後段の双安定回路の第4クロックCKD用の配線164とを接続するためのコンタクト166を別個に設け、2つのコンタクト165、166を互い接する位置に配置して電気的に接続してもよい。これにより、2個のコンタクトを離れた位置に配置するよりも、コンタクト抵抗を小さくすることができる。
(第4の実施形態)
図24は、本発明の第4の実施形態に係るゲートドライバの詳細を示すブロック図である。本実施形態に係るゲートドライバは、奇数段目シフトレジスタおよび偶数段目シフトレジスタを含むシフトレジスタ50と、クロック信号用幹配線を含む幹配線とを備えている。シフトレジスタ50は、m(=2a)個の双安定回路51、および、ダミー段として機能するダミー双安定回路52〜54を含んでいる。
双安定回路51は、第1の実施形態に係る双安定回路11と同じ回路構成を有する(図4を参照)。ただし、双安定回路51は、入力された第1クロックCKAをシフトレジスタの近傍段(隣接段を含む)のクロック信号として近傍段(隣接段を含む)に出力する点で、入力された第2クロックCKBをシフトレジスタの近傍段(隣接段を含む)のクロック信号として近傍段(隣接段を含む)に出力する双安定回路11と相違する。ダミー双安定回路52〜54は、第2の実施形態に係るダミー双安定回路21、22と同様に、スイッチング素子である薄膜トランジスタを含まず、シフトレジスタ50の各段(双安定回路51)の構成要素のうち、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含んでいる。
ダミー双安定回路52は、シフトレジスタ20の初段側に設けられる。ダミー双安定回路52には、第1クロックCKAとして、第4ゲートクロック信号CK2Bが幹配線から与えられる。ダミー双安定回路53、54は、シフトレジスタ0の最終段側に設けられる。ダミー双安定回路53には、第1クロックCKAとして、第2ゲートクロック信号CK1B(aが奇数の場合)または第1ゲートクロック信号CK1(aが偶数の場合)が幹配線から与えられる。ダミー双安定回路54には、第1クロックCKAとして、第4ゲートクロック信号CK2B(aが奇数の場合)または第3ゲートクロック信号CK2(aが偶数の場合)が幹配線から与えられる。なお、図24はaが奇数の場合を示す。ダミー双安定回路52〜54は、与えられた第1クロックCKAをそのまま出力する。
シフトレジスタ50の段(双安定回路51)には、以下の信号が与えられる。低電位の直流電圧VSSとクリア信号CLRは、すべての段に共通的に与えられる。kを1以上所定以下の整数としたとき、(4k−3)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第1ゲートクロック信号CK1が与えられる。(4k−2)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第3ゲートクロック信号CK2が与えられる。(4k−1)段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第2ゲートクロック信号CK1Bが与えられる。4k段目の双安定回路には、第1クロックCKAとして第4ゲートクロック信号CK2Bが与えられる。シフトレジスタ0の各段は、低電位の直流電圧VSS、クリア信号CLR、および、第1クロックCKAを幹配線から受け取る。
1段目(初段)の双安定回路には、第3クロックCKCとして、ダミー双安定回路52から出力された第1クロックCKAが与えられる。1段目以外の双安定回路には、第3クロックCKCとして、前段から出力された第1クロックCKAが与えられる。m段目(最終段)の双安定回路には、第4クロックCKDとして、ダミー双安定回路53から出力された第1クロックCKAが与えられる。m段目以外の双安定回路には、第4クロックCKDとして、次段から出力された第1クロックCKAが与えられる。
m段目の双安定回路には、第2クロックCKBとして、ダミー双安定回路54から出力された第1クロックCKAが与えられる。(m−1)段目の双安定回路には、第2クロックCKBとして、ダミー双安定回路53から出力された第1クロックCKAが与えられる。(m−1)段目およびm段目以外の双安定回路には、第2クロックCKBとして、2つ後の段から出力された第1クロックCKAが与えられる。
図25は、本実施形態に係るゲートドライバのレイアウトを示す模式図である。図25に示す4つの双安定回路には、薄膜トランジスタMIに与えられる第1クロックCKA、薄膜トランジスタMDを制御するための第2クロックCKB、薄膜トランジスタMFを制御するための第3クロックCKC、および、薄膜トランジスタMKを制御するための第4クロックCKDを与える必要がある。
図25に示す(4k−2)段目の双安定回路には、第1クロックCKA用の配線521、第2クロックCKB用の配線522、第3クロックCKC用の配線523、および、第4クロックCKD用の配線524、および、コンタクト525、526が設けられる。第1クロックCKA用の配線521は、コンタクト527を介して第3ゲートクロック信号CK2用の幹配線に接続される。第2クロックCKB用の配線522は、4k段目の双安定回路に設けられたコンタクト546を介して、4k段目の双安定回路の第1クロックCKA用の配線541に接続される。配線541は、コンタクト547を介して第4ゲートクロック信号CK2B用の幹配線に接続される。第3クロックCKC用の配線523は、(4k−3)段目の双安定回路に設けられたコンタクト515を介して、(4k−3)段目の双安定回路の第1クロックCKA用の配線511に接続される。配線511は、コンタクト517を介して第1ゲートクロック信号CK1用の幹配線に接続される。第4クロックCKD用の配線524は、(4k−1)段目の双安定回路に設けられたコンタクト535を介して、(4k−1)段目の双安定回路の第1クロックCKA用の配線531に接続される。配線531は、コンタクト537を介して第2ゲートクロック信号CK1B用の幹配線に接続される。
さらに第1クロックCKA用の配線521は、(4k−2)段目の双安定回路内のコンタクト525を介して、(4k−1)段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線533、および、(4k−3)段目の双安定回路の第4クロックCKD用の配線514に接続される。また、配線521は、(4k−2)段目の双安定回路内のコンタクト526を介して、(4k−4)段目の双安定回路の第2クロックCKB用の配線(図示せず)に接続される。シフトレジスタ50に含まれる他の双安定回路も、図25と同様の形態にレイアウトされる。このようにシフトレジスタ50の各段は、4つのクロック信号のうち一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、他の一部のクロック信号を前段または次段から受け取り、残余のクロック信号を2つ後の段から受け取る。
第1の実施形態と同様に、シフトレジスタ50は奇数段目シフトレジスタと偶数段目シフトレジスタを含み、奇数段目の前段および次段は偶数段目になり、偶数段目の前段および次段は奇数段目になる。また、奇数段目の2つ後の段は奇数段目になり、偶数段目の2つ後の段は偶数段目になる。したがって、シフトレジスタ50の各段は、4つのクロック信号のうち一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、他の一部のクロック信号を他のシフトレジスタから(より詳細には、他のシフトレジスタの隣接配置された段から)受け取り、残余のクロック信号を同じシフトレジスタから(より詳細には、同じシフトレジスタの次段から)受け取ると言える。
また、(4k−1)段目の双安定回路の第1クロックCKA用の配線531は、(4k−1)段目の双安定回路の第3クロックCKC用の配線533、および、(4k−2)段目の第2クロックCKB用の配線522と交差する。このようにクロック信号用幹配線からの引き出し配線は、他の一部のクロック信号を他のシフトレジスタの隣接配置された段から受け取るためのクロック配線、および、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの次段から受け取るためのクロック配線と交差する。
以上に示すように、本実施形態に係るゲートドライバでは、シフトレジスタ50の各段は、一部のクロック信号をクロック信号用幹配線から受け取り、他の一部のクロック信号を他のシフトレジスタの隣接配置された段から受け取り、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの次段から受け取る。クロック信号用幹配線から充電制御スイッチング素子(薄膜トランジスタMI)に与えられるクロック信号(第1クロックCKA)の位相から、他の一部のクロック信号(第3クロックCKCと第4クロックCKD)の位相は90度ずれており、残余のクロック信号(第2クロックCK)の位相は180度ずれている。シフトレジスタ50の各段は、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号を他のシフトレジスタの前方段、他のシフトレジスタの後方段の両方に与えるためコンタクト(例えば、コンタクト525)を含んでいる。
本実施形態に係るゲートドライバ、および、これを備えた液晶表示装置によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態についても、第1の実施形態と同様の変形例を構成することができる。また、本実施形態では、シフトレジスタ50の各段は、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号を他のシフトレジスタの前方段、他のシフトレジスタの後方段、および、同じシフトレジスタの他段のうち、少なくとも2つに与えるためのコンタクト(例えば、コンタクト525)を含んでいてもよい。あるいは、シフトレジスタ50の各段は、クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号を他のシフトレジスタの前方段に与えるためのコンタクトと、当該クロック信号を他のシフトレジスタの後方段に与えるためのコンタクトと、当該クロック信号を同じシフトレジスタの他段に与えるためのコンタクトとを別個に含み、これら3つのコンタクトのうち少なくとも2つが互いに接する位置に配置されて電気的に接続されることとしてもよい。また、本実施形態では、シフトレジスタ50の各段は、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの次段から受け取ることとしたが、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの前段から受け取ってもよい。
なお、ここまで本発明を適用した表示装置の例として液晶表示装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、有機EL(Electro Luminescence)表示装置など、液晶表示装置以外の表示装置にも適用することができる。
本発明の走査信号線駆動回路は、シフトレジスタ用のレイアウト面積を小さくし、パネルの額縁面積を小さくすることができるという効果を奏するので、液晶表示装置や有機EL表示装置など、各種の表示装置に利用することができる。
1…電源
2…DC/DCコンバータ
3…表示制御回路
4…ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)
5…ソースドライバ(映像信号線駆動回路)
6…共通電極駆動回路
7…表示部
8…薄膜トランジスタ
10、20、30、40、50…シフトレジスタ
11、12、31、41、51…双安定回路
21、22、52〜54…ダミー双安定回路
GL1〜GLm…ゲートバスライン(走査信号線)
SL1〜SLn…ソースバスライン(映像信号線)
MA、MB、MD、ME、MF、MG、MI、MJ、MK、ML、MN…薄膜トランジスタ
GEP_O…第1のゲートエンドパルス信号
GEP_E…第2のゲートエンドパルス信号
GSP_O…第1のゲートスタートパルス信号
GSP_E…第2のゲートスタートパルス信号
GCK…ゲートクロック信号
CK1…第1ゲートクロック信号
CK1B…第2ゲートクロック信号
CK2…第3ゲートクロック信号
CK2B…第4ゲートクロック信号
CKA…第1クロック
CKB…第2クロック
CKC…第3クロック
CKD…第4クロック
S…セット信号
R…リセット信号
Q…状態信号

Claims (20)

  1. 表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路であって、
    それぞれが複数段で構成され、初段に与えられたパルスを各段に与えられた複数のクロック信号に基づき順次にシフトし、前記走査信号線を駆動する複数のシフトレジスタと、
    前記クロック信号を伝達する複数の信号線からなり、前記シフトレジスタを基準として前記表示部の反対側に配設されたクロック信号用幹配線とを備え、
    前記複数のシフトレジスタは、前記表示部の一の側に配置され、
    前記複数のシフトレジスタは、奇数段目のみで構成された奇数段目シフトレジスタと、偶数段目のみで構成された偶数段目シフトレジスタとを含み、
    前記シフトレジスタの各段は、一部のクロック信号を前記クロック信号用幹配線から受け取り、残余のクロック信号を他のシフトレジスタから受け取ることを特徴とする、走査信号線駆動回路。
  2. 前記シフトレジスタの各段は、4つのクロック信号に基づき動作することを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  3. 前記シフトレジスタの各段は、他のシフトレジスタの隣接配置された段から前記残余のクロック信号を受け取ることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  4. 前記シフトレジスタの各段は、対応する走査信号線を前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号に基づき充電する充電制御スイッチング素子を含み、
    前記残余のクロック信号の位相は、前記充電制御スイッチング素子に与えられるクロック信号の位相から90度ずれていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  5. 前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段および後方段の両方に与えるためのコンタクトを含むことを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  6. 前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの後方段に与えるためのコンタクトとを含み、前記2つのコンタクトは互いに接する位置に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  7. 前記シフトレジスタの中に、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま初段に与えるダミー段を有するものと、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま最終段に与えるダミー段を有するものとが含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  8. 前記ダミー段は、前記シフトレジスタの各段の構成要素のうち、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含むことを特徴とする、請求項7に記載の走査信号線駆動回路。
  9. 前記シフトレジスタの各段は、前記充電制御スイッチング素子のゲート端子にドレイン電極またはソース電極が接続された薄膜トランジスタをさらに含み、
    前記薄膜トランジスタは、マルチチャネル薄膜トランジスタであり、かつ、酸化物半導体で形成されていることを特徴とする、請求項4に記載の走査信号線駆動回路。
  10. 複数の走査信号線を含む表示部と、請求項1〜のいずれかに記載の走査信号線駆動回路とを備えた、表示装置。
  11. 表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動する走査信号線駆動回路であって、
    それぞれが複数段で構成され、初段に与えられたパルスを各段に与えられた複数のクロック信号に基づき順次にシフトし、前記走査信号線を駆動する複数のシフトレジスタと、
    前記クロック信号を伝達する複数の信号線からなり、前記シフトレジスタを基準として前記表示部の反対側に配設されたクロック信号用幹配線とを備え、
    前記複数のシフトレジスタは、前記表示部の一の側に配置され、
    前記複数のシフトレジスタは、奇数段目のみで構成された奇数段目シフトレジスタと、偶数段目のみで構成された偶数段目シフトレジスタとを含み、
    前記シフトレジスタの各段は、一部のクロック信号を前記クロック信号用幹配線から受け取り、他の一部のクロック信号を他のシフトレジスタから受け取り、残余のクロック信号を同じシフトレジスタの他段から受け取ることを特徴とする、走査信号線駆動回路。

  12. 前記シフトレジスタの各段は、4つのクロック信号に基づき動作することを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  13. 前記シフトレジスタの各段は、他のシフトレジスタの隣接配置された段から前記他の一部のクロック信号を受け取り、同じシフトレジスタの前段または次段から前記残余のクロック信号を受け取ることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  14. 前記シフトレジスタの各段は、対応する走査信号線を前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号に基づき充電する充電制御スイッチング素子を含み、
    前記充電制御スイッチング素子に与えられるクロック信号の位相から、前記他の一部のクロック信号の位相は90度ずれており、前記残余のクロック信号の位相は180度ずれていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  15. 前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段、他のシフトレジスタの後方段、および、同じシフトレジスタの他段のうち、少なくとも2つに与えるためのコンタクトを含むことを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  16. 前記シフトレジスタの各段は、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの前方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を他のシフトレジスタの後方段に与えるためのコンタクトと、前記一部のクロック信号を同じシフトレジスタの他段に与えるためのコンタクトとを含み、前記3つのコンタクトのうち少なくとも2つは互いに接する位置に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  17. 前記シフトレジスタの中に、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま初段に与えるダミー段を有するものと、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号をそのまま最終段に与えるダミー段を有するものとが含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  18. 前記ダミー段は、前記シフトレジスタの各段の構成要素のうち、前記クロック信号用幹配線から受け取ったクロック信号の伝達に必要な構成要素だけを含むことを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  19. 前記シフトレジスタの各段は、前記充電制御スイッチング素子のゲート端子にドレイン電極またはソース電極が接続された薄膜トランジスタをさらに含み、
    前記薄膜トランジスタは、マルチチャネル薄膜トランジスタであり、かつ、酸化物半導体で形成されていることを特徴とする、請求項14に記載の走査信号線駆動回路。
  20. 複数の走査信号線を含む表示部と、請求項1〜1のいずれかに記載の走査信号線駆動回路とを備えた、表示装置。
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