JP5409329B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、画像表示信号の書き込みに対する動作マージンを大きくする技術に関する。
画像表示を省スペースかつ低消費電力で行うために、フラットパネルディスプレイが広く用いられている。フラットパネルディスプレイにおいては、画像の表示パネルに、画素が行列状(マトリクス状)に配列される。各画素は、液晶素子などの表示素子と、この表示素子への画像表示信号(以下「表示信号」)を伝達する選択トランジスタとを含む。
各画素行に対応してゲート線(走査線)が配置され、各画素列に対応して表示信号を伝達するデータ線が配置される。各ゲート線には、対応する行の画素の選択トランジスタのゲートが接続され、各データ線には、対応する列の画素の選択トランジスタの一方の電流電極が接続される。
ゲート線の選択期間は、表示信号の水平走査期間により決定される。たとえば、水平走査線の数が525本であるNTSC方式においては、1水平走査期間は64μSである。この期間は短いため、通常、水平走査期間に合わせてゲート線を1本ずつ選択状態(活性状態)にして、その行の選択トランジスタを全て導通状態にして表示信号を画素に書き込むアクティブマトリクス方式が利用される。この方式では、各ゲート線は自己の選択期間以外の残りの垂直走査期間の間、非選択状態(非活性状態)非活性状態に維持され、その間対応する選択トランジスタは非導通状態に維持される。従って各画素は、1フィールド期間、表示信号を維持して表示素子を駆動し、対応する表示信号を表示する。
このような画像表示装置においては、安定かつ正確に画像表示を行うために、種々の工夫がなされている(例えば下記の特許文献1−3)。
特開2005−3714号公報 特開2008−176269号公報 特開平11−265172号公報
特許文献1の表示装置では、ゲート線駆動回路が接続した反対側のゲート線端にゲート線非活性検出回路(2)が設けられており(図19)、その出力であるラッチ指示信号(LAT)を用いて、マルチプレクサ(116)に表示信号を送るタイミングを規定する第2のラッチ回路(114)を動作させている。これにより、次の画素ラインの表示信号が前の画素ラインの画素に重ね書きされてしまうのを防止している。しかしこの方法では、ゲート線駆動信号の遅延時間が大きくなると誤表示を生じさせる可能性がある。
特許文献2の表示装置では、ゲート線駆動回路を駆動するためのクロック信号を生成するゲートクロック生成部(400)が、ゲート線駆動信号(Von)の遅延時間を検出し、その遅延時間に応じてクロック信号(CKV,CKVB)のパルス幅を狭くしている(図2)。それにより、ゲート線駆動信号のパルス幅を1水平走査期間(1H)とほぼ同じにし、各画素に次の画素ラインの表示信号が重ね書きされることを防止している。しかしクロック信号のパルス幅が狭くなるとその駆動能力が低下するため、ゲート線駆動回路の動作マージンが低下する。
特許文献3の表示装置では、ゲート線駆動信号の遅延時間を検出して、D/Aコンバータに表示信号を送るタイミングを規定するラッチ回路(13)の制御信号(LTHXU)を、その遅延時間だけ遅延させるタイミング調整回路(31)が設けられている(図9)。これにより、各画素に次の画素ラインの表示信号が重ね書きされることを防止できるが、特許文献1と同様に、ゲート線駆動信号の遅延時間が大きくなると誤表示が生じる可能性がある。また、ゲート線駆動信号の遅延時間を検出する回路が表示装置の外部に設けられるため表示装置のコストが増大する。
このように従来の表示装置では、ゲート線駆動信号の遅延時間が大きくなった場合に、動作マージンを確保しながら誤表示を防止することが困難であった。
本発明は、画像表示装置において、ゲート線駆動信号の遅延時間が大きくなった場合でも、動作マージンを確保しつつ誤表示を防止することを第1の目的とし、また、ゲート線駆動回路に制御信号(クロック信号、スタートパルス等)を供給するレベルシフタを画素と一体形成可能にすることで低コスト化を図ることを第2の目的とする。
本発明に係る画像表示装置は、複数のゲート線と、前記複数のゲート線に交差する複数のデータ線と、前記複数のゲート線と前記複数のデータ線との交点近傍に形成された複数の画素と、1画素ライン分の表示データを保持するラッチ回路を有し、当該表示データに対応する信号を前記データ線を通して前記複数の画素に供給するソースドライバと、前記複数のゲート線を順次活性化することで前記複数の画素を駆動するゲート線駆動回路と、前記複数のゲート線それぞれの非活性化を検出したときに、検出信号を一定期間活性化させる非活性遷移検出回路とを備え、前記ラッチ回路は、前記検出信号の活性化に応じて、保持する表示データを更新し、前記非活性遷移検出回路は、前記複数のゲート線のそれぞれに設けられ、対応するゲート線が非活性化したときに検出信号を活性化させる検出回路を含み、前記検出回路の各々は、前記検出信号の出力端子を充電する第1トランジスタおよび当該出力端子を放電する第2トランジスタを備え、前記対応するゲート線が活性化している間は、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを非活性化させ、前記対応するゲート線が非活性化すると、まず前記第1トランジスタを活性化させ、その所定時間後に、前記第2トランジスタの活性化および前記第1トランジスタの非活性化をほぼ同時に行い、さらに所定時間後に、前記第2トランジスタを非活性化させるものである。
本発明によれば、ラッチ回路が、複数のゲート線のそれぞれが非活性化したときに活性化する検出信号に応じて保持する表示データを更新するため、ゲート線駆動信号に遅延が生じても、各画素に送られる表示信号の更新はゲート線の非活性化を待って行われる。そのため、ゲート線駆動信号の遅延が大きくなっても、表示信号の誤書き込みを確実に防止することができる。
本発明の前提技術としての液晶表示装置の概略ブロック図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置の概略ブロック図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置の動作を説明するための信号波形図である。 実施の形態1の第1の変更例に係る液晶表示装置の概略ブロック図である。 実施の形態1の第2の変更例に係る液晶表示装置の動作を説明するための信号波形図である。 実施の形態1の第2の変更例に係る液晶表示装置の動作を説明するための信号波形図である。 ゲート線駆動回路の構成図である。 ゲート線駆動回路を構成する単位シフトレジスタの回路図である。 ゲート線駆動回路の動作を示す信号波形図である。 実施の形態1の第2の変更例に係るダミーゲート線駆動回路の構成図である。 実施の形態1の第3の変更例に係るダミーゲート線駆動回路の回路図である。 実施の形態1の第3の変更例に係るダミーゲート線駆動回路の動作を示す信号波形図である。 実施の形態1の第4の変更例に係るダミーゲート線非活性遷移検出回路の構成図である。 実施の形態1の第4の変更例に係るダミーゲート線非活性遷移検出回路の動作を示す信号波形図である。 レシオ型インバータの回路図である。 レシオ型インバータの入出力伝達特性を示す図である。 実施の形態1の第5の変更例に係るゲート線非活性遷移検出回路の構成を示す図である。 実施の形態2に係るコントローラの概略ブロック図である。 実施の形態2に係るコントローラの動作を示す信号波形図である。 実施の形態2に係るコントローラが有するメモリの動作を説明するための図である。 実施の形態3に係るコントローラの概略ブロック図である。 実施の形態3に係るコントローラの動作を示す信号波形図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一符号を付してある。
また、各実施の形態に用いられるトランジスタは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜中の電界により半導体層内のドレイン領域とソース領域との間の電気伝導度が制御される。ドレイン領域およびソース領域が形成される半導体層の材料としては、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、ペンタセン等の有機半導体あるいはIGZO(In-Ga-Zn-O)等の酸化物半導体などを用いることができる。
よく知られているように、トランジスタは、それぞれ制御電極(狭義にはゲート(電極))と、一方の電流電極(狭義にはドレイン(電極)またはソース(電極))と、他方の電流電極(狭義にはソース(電極)またはドレイン(電極))とを含む少なくとも3つの電極を有する素子である。トランジスタはゲートに所定の電圧を印加することによりドレインとソース間にチャネルが形成されるスイッチング素子として機能する。トランジスタのドレインとソースは、基本的に同一の構造であり、印加される電圧条件によって互いにその呼称が入れ代わる。例えば、N型トランジスタであれば、相対的に電位(以下「レベル」とも称する)の高い電極をドレイン、低い電極をソースと呼称する(P型トランジスタの場合はその逆となる)。
特に示さない限り、それらのトランジスタは半導体基板上に形成されるものであってもよく、またガラスなどの絶縁性基板上に形成される薄膜トランジスタ(TFT)であってもよい。トランジスタが形成される基板としては、単結晶基板あるいはSOI、ガラス、樹脂などの絶縁性基板であってもよい。
本発明の表示装置は、単一導電型のトランジスタを用いて構成され、トランジスタとしてエンハンスメント型(ノーマリオフ)とデプレッション型(ノーマリオン)のトランジスタが用いられる。デプレッション型トランジスタはスイッチング素子としてではなく電流駆動素子として用いられ、以下では、特に説明がない限り、トランジスタとはエンハンスメント型トランジスタを意味する。まず、N型トランジスタは、ゲート・ソース間電圧が当該トランジスタのしきい値電圧よりも高いH(ハイ)レベルになると活性状態(オン状態、導通状態)となり、同しきい値電圧よりも低いL(ロー)レベルで非活性状態(オフ状態、非導通状態)となる。そのためN型トランジスタを用いた回路においては信号のHレベルが「活性レベル」、Lレベルが「非活性レベル」となる。また、N型トランジスタを用いて構成した回路の各ノードは、充電されてHレベルになることで、非活性レベルから活性レベルへの変化が生じ、放電されてLレベルになることで、活性レベルから非活性レベルへの変化が生じる。
逆にP型トランジスタは、ゲート・ソース間電圧がトランジスタのしきい値電圧(ソースを基準として負の値)よりも低いLレベルになると活性状態(オン状態、導通状態)となり、同しきい値電圧よりも高いHレベルで非活性状態(オフ状態、非導通状態)となる。そのためP型トランジスタを用いた回路においては信号のLレベルが「活性レベル」、Hレベルが「非活性レベル」となる。また、P型トランジスタを用いて構成した回路の各ノードは、充電・放電の関係がN型トランジスタの場合と逆になり、充電されてLレベルになることで、非活性レベルから活性レベルへの変化が生じ、放電されてHレベルになることで、活性レベルから非活性レベルへの変化が生じる。
本明細書では、非活性レベルから活性レベルへの変化を「プルアップ」、活性レベルから非活性レベルへの変化「プルダウン」と定義する。つまり、N型トランジスタを用いた回路では、LレベルからHレベルへの変化が「プルアップ」、HレベルからLレベルの変化が「プルダウン」と定義され、P型トランジスタを用いた回路では、HレベルからLレベルへの変化が「プルアップ」、LレベルからHレベルの変化が「プルダウン」と定義される。
また本明細書においては、二つの素子間、二つのノード間あるいは一の素子と一のノードとの間の「接続」とはその他の要素(素子やスイッチなど)を介しての接続であるが実質的に直接接続されているのと等価な状態を含むものとして説明する。例えば二つの素子がスイッチを介して接続している場合であっても、それらが直接接続されているときと同一に機能できるような場合には、その二つの素子が「接続している」と表現する。
<本発明の前提技術>
図1は、本発明の前提技術である表示装置の構成を説明するための概略ブロック図であり、表示装置の代表例として液晶表示装置200の全体構成を示している。
液晶表示装置200は、コントローラ110、レベルシフタ120、液晶アレイ部20、ゲート線駆動回路(走査線駆動回路)30、およびソースドライバ40を備える。ソースドライバ40はさらに、シフトレジスタ50と、第1および第2データラッチ回路52,54と、階調電圧生成回路60と、デコード回路70と、アナログアンプ80とから構成されている。システム100は例えば携帯機器等のシステムであり、コントローラ110に表示信号と各種の制御信号を供給する。
コントローラ110は、システム100から受けた表示信号と制御信号に基づいて、ソースドライバ40のシフトレジスタ50を制御する水平方向スタートパルスSTH、第2データラッチ回路54を制御するラッチ信号LP、および6ビットの表示信号D0B0〜D0B5を生成する。さらに、ゲート線駆動回路30を駆動するための垂直方向スタートパルスsty、互いに相補関係な(活性期間が重ならない)2つのクロック信号clk,/clkを生成する。
レベルシフタ120は、コントローラ110から出力された小振幅の垂直方向スタートパルスstyおよびクロック信号clk,/clkを、ゲート線駆動回路30を駆動可能なレベルの信号(垂直方向スタートパルスSTYおよびクロック信号CLK、/CLK)へと変換するレベル変換回路である。
液晶アレイ部20は、行列状に配設された複数の画素25を含む。画素の行(以下「画素ライン」とも称する)の各々にはそれぞれゲート線GL1,GL2…(総称「ゲート線GL」)が配設され、また、画素の列(以下「画素列」とも称する)の各々にはそれぞれデータ線DL1,DL2…(総称「データ線DL」)がそれぞれ設けられる。図1には、画素ラインの第1,2行に対応するゲート線GL1,GL2、画素行の第1,2列に対応するデータ線DL1,DL2、並びに、それらの交点に配設された4つの画素25が代表的に示されている。
各画素25は、対応するデータ線DLと画素ノードNpとの間に設けられる画素スイッチ素子26と、画素ノードNpおよび共通電極ノードNCの間に並列に接続されるキャパシタ27および液晶表示素子28とを有している。画素ノードNpと共通電極ノードNCとの間の電圧差に応じて、液晶表示素子28中の液晶の配向性が変化し、これに応答して液晶表示素子28の表示輝度が変化する。これにより、データ線DLおよび画素スイッチ素子26を介して画素ノードNpへ伝達される表示電圧によって、各画素の輝度をコントロールすることが可能となる。即ち、最大輝度に対応する電圧差と最小輝度に対応する電圧差との間の中間的な電圧差を、画素ノードNpと共通電極ノードNCとの間に印加することによって、中間的な輝度を得ることができる。従って、上記表示電圧を段階的に設定することにより、階調的な輝度を得ることが可能となる。
ゲート線駆動回路30は、ゲート線GL1,GL2…を駆動するゲート線駆動信号G1,G2…(総称「ゲート線駆動信号G」)を生成する。ゲート線駆動信号Gは、所定の走査周期に基づいて順に活性化され、それによりゲート線GLが順に選択される。画素スイッチ素子26のゲート電極は、それぞれ対応するゲート線GLと接続される。特定のゲート線GLが選択されている間は、それに接続する各画素において、画素スイッチ素子26が導通状態になり画素ノードNpが対応するデータ線DLと接続される。そして、画素ノードNpへ伝達された表示電圧がキャパシタ27によって保持される。一般的に、画素スイッチ素子26は、液晶表示素子28と同一の絶縁体基板(ガラス基板、樹脂基板等)上に形成されるTFTで構成される。
ソースドライバ40は、Nビットのデジタル信号である表示信号SIGによって段階的に設定される表示電圧を、データ線DLへ出力するためのものである。ここでは一例として、表示信号SIGは6ビットの信号であり、表示信号ビットD0B0〜D0B5から構成されるものとする。6ビットの表示信号SIGに基づくと、各画素において、26=64段階の階調表示が可能となる。さらに、R(Red)、G(Green)およびB(Blue)の3つの画素により1つのカラー表示単位を形成すれば、約26万色のカラー表示が可能となる。
コントローラ110が出力する表示信号SIGにおいては、各々の画素25の表示輝度に対応する表示信号ビットD0B0〜D0B5がシリアルに生成される。すなわち、各タイミングにおける表示信号ビットD0B0〜D0B5は、液晶アレイ部20中のいずれか1つの画素25における表示輝度を示している。
またコントローラ110は、ソースドライバ40のシフトレジスタ50に入力される水平方向スタートパルスSTHを、表示信号SIGの1水平走査期間の周期で活性化する。シフトレジスタ50は、水平方向スタートパルスSTHが活性化するごとに、表示信号SIGの設定が切り換わる周期に同期したタイミングで、第1データラッチ回路52に対して、表示信号ビットD0B0〜D0B5の取り込みを指示する。第1データラッチ回路52は、シリアルに生成される表示信号SIGを順に取り込み、1つの画素ライン分の表示信号SIGを保持する。
第2データラッチ回路54に入力されるラッチ信号LPは、第1データラッチ回路52に1つの画素ライン分の表示信号SIGが取り込まれたタイミングで活性化される。第2データラッチ回路54はそれに応答して、そのとき第1データラッチ回路52に保持されている1つの画素ライン分の表示信号SIGを取り込む。つまり第2データラッチ回路54は、ラッチ信号LPの活性化に応じて、保持するデータを更新する。
階調電圧生成回路60は、高電圧VDHおよび低電圧VDLの間に直列に接続された63個の分圧抵抗で構成され、64段階の階調電圧V1〜V64をそれぞれ生成する。
デコード回路70は、第2データラッチ回路54に保持されている表示信号SIGをデコードし、当該デコード結果に基づいて各デコード出力ノードNd1,Nd2…(総称「デコード出力ノードNd」)に出力する表示電圧を、階調電圧V1〜V64のうちから選択して出力する。
その結果、デコード出力ノードNdには、第2データラッチ回路54に保持された1つの画素ライン分の表示信号SIGに対応した表示電圧(階調電圧V1〜V64のうちの1つ)が同時に(パラレルに)出力される。なお、図1においては、第1列目および第2列目のデータ線DL1,DL2に対応するデコード出力ノードNd1,Nd2が代表的に示されている。
アナログアンプ80は、デコード回路70からデコード出力ノードNd1,Nd2…に出力された各表示電圧に対応したアナログ電圧を電流増幅して表示信号D1,D2…(総称「表示信号D」)を生成し、それらをデータ線DL1,DL2…に出力する。
ソースドライバ40が、所定の走査周期に基づいて、一連の表示信号SIGに対応する表示信号Dを1画素ライン分ずつデータ線DLへ繰り返し出力し、ゲート線駆動回路30がその走査周期に同期してゲート線GLを順に駆動することにより、液晶アレイ部10に表示信号SIGに基づいた画像の表示が成される。
図1のような表示装置において、その製造コストを低減するために、画素アレイ部20、コントローラ110、ソースドライバ40、レベルシフタ120およびゲート線駆動回路30を一体形成した表示装置が幾つか製品化されている。しかし、表示装置の高解像度化に伴う表示速度の高速化に伴い、それら全ての回路を一体形成することは逆に高コスト化を招くと共に実用化自体が困難になる。現在の一般的な技術では、液晶アレイ部20とゲート線駆動回路30のみを一体形成する程度が、表示装置の低コスト化を容易に行える。その中でも特に、液晶アレイ部20とゲート線駆動回路30とを同一導電型のトランジスタで構成すると、最も容易に低コスト化を図ることができる。
本発明においては、液晶アレイ部20とゲート線駆動回路30に加え、レベルシフタ120をも一体形成した上で、表示装置の低コスト化を図る。特に、液晶アレイ部20、ゲート線駆動回路30およびレベルシフタ120を同一導電型のトランジスタを用いて構成することにより製造コストを削減できる。同一導電型のトランジスタのみで構成されたレベルシフタとしては、例えば、本発明者の特許出願に係る特開2005−12356号公報や特開2009−188594号公報などに開示されたものがある。
液晶アレイ部20の画素スイッチ素子26としてa−Si(非晶質シリコン)TFTを用いると、通常、低コストの表示装置の実現が容易にできる。しかしa−Si TFTはその動作速度が遅いため、レベルシフタ120に用いた場合、当該レベルシフタ120がゲート線駆動回路30に供給する垂直方向スタートパルスSTYおよびクロック信号CLK,/CLKに遅延が生じる。その結果、ゲート線駆動回路30からゲート線GLに出力されるゲート線駆動信号Gが、ソースドライバ40からデータ線DLに出力される表示信号Dに対して大きく遅延し、次の画素ラインの表示信号が現在選択されている画素ラインに誤書き込みされるという問題が生じる。本発明は、このレベルシフタ120の遅延の問題を解決し、且つ、液晶アレイ部20、ゲート線駆動回路30およびレベルシフタ120を一体形成した低コストの表示装置を提供するものである。
<実施の形態1>
図2は本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置200の概略ブロック図である。当該液晶表示装置200は、図1の構成に対し、ゲート線駆動回路30が接続した反対側のゲート線GLの端にゲート線非活性遷移検出回路90を設けると共に、第2データラッチ回路54とデコード回路70との間に第3データラッチ回路56を介在させたものである。
ゲート線非活性遷移検出回路90は、ゲート線GL各々の非活性化(ゲート線駆動信号G各々の立ち下がり)を検出する機能を有し、ゲート線GLの各々が非活性化したタイミングで活性化する検出信号GOFFを出力する。
第3データラッチ回路56は、第2データラッチ回路54と同じ機能を持つものであり、上記の検出信号GOFFは当該第3データラッチ回路56のラッチ信号として用いられる。つまり第3データラッチ回路56は、検出信号GOFFが活性化したときに第2データラッチ回路54に保持されている1画素ライン分の表示信号SIG(表示データ)を取り込んで保持する。よって第3データラッチ回路56が保持するデータは、検出信号GOFFの活性化に応じて更新される。
図2の液晶表示装置200の動作を説明する。ここで、レベルシフタ120はa−Si TFTを用いて構成されており、垂直方向スタートパルスSTYおよびクロック信号CLK,/CLKに遅延が生じ、応じてゲート線駆動信号Gにも遅延が生じていると仮定する。
図3は、図2の液晶表示装置200の動作を説明するための信号波形図である。図3では、連続して活性化する第k行目のゲート線GLkを駆動するゲート線駆動信号Gkと、その次行(第k+1行目)のゲート線GLk+1を駆動するゲート線駆動信号Gkとを代表的に示している。ゲート線非活性遷移検出回路90は、ゲート線駆動信号G1,G2…が非活性化するそれぞれのタイミングで検出信号GOFFを活性化させる。つまり図3のようにゲート線駆動信号Gk,Gk+1がHレベル(活性レベル)からLレベル(非活性レベル)に遷移したタイミングのそれぞれで、検出信号GOFFが活性化される。
第3データラッチ回路56は、検出信号GOFFの立ち上がりタイミング、即ちゲート線駆動信号Gkの立ち下がったタイミングで、第2データラッチ回路54に保持されている表示信号SIGを取り込む。ゲート線駆動信号Gkには遅延が生じているため、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がり時には既に第2データラッチ回路54には第k+1行目の表示信号SIGが保持されている。従って、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がったとき、第k+1行目の表示信号SIGがデコード回路70に取り込まれ、デコード回路70およびアナログアンプ80を通して、第k+1行目の表示信号Dがデータ線DLに出力されることになる。
このように本実施の形態に係る液晶表示装置200では、ゲート線駆動信号Gkが遅延することによって、ゲート線駆動信号Gkの活性期間(ゲート線GLkの選択期間)の間に第2データラッチ回路54が保持する表示信号SIGが第k+1行目のものに変化した場合であっても、第3データラッチ回路56が、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がり時まで第k行目の表示信号SIGを保持してデコード回路70に供給する。そのためゲート線GLkの選択期間の間、データ線DLに供給される表示信号Dは第k行目のものに維持される。つまりゲート線GLkの画素に、第k+1行目の表示信号Dが誤書き込みされることが防止される。
ゲート線駆動信号Gkが遅延を有していても、表示信号Dの誤書き込みの問題が生じないため、a−Si TFTにより構成したレベルシフタ120を使用することが可能になる。よってa−Si TFTにより構成された液晶アレイ部20およびゲート線駆動回路30と一体的に形成することが容易になり、更なる低コスト化を図ることができる。
[第1の変更例]
上述のように図2の構成は、ゲート線駆動信号Gの遅延が比較的大きく、ゲート線駆動信号Gkの活性期間(ゲート線GLkの選択期間)に第2データラッチ回路54が保持する表示信号SIGが第k+1行目のものに変化する場合に有効である。しかし、ゲート線駆動信号Gの遅延が比較的小さい場合には、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がりの時点で、まだ第2データラッチ回路54が第k行目の表示信号SIGを保持していることが考えられる。その場合、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がり時に第3データラッチ回路56が第k行目の表示信号SIGをラッチし、ゲート線GLk+1の選択期間に第k行目の表示信号Dがデータ線DLへ供給される不具合が発生する。
ゲート線駆動信号Gの遅延が比較的小さい場合には、第3データラッチ回路56を設けずに、図4のようにゲート線非活性遷移検出回路90が出力する検出信号GOFFを第2データラッチ回路54のラッチ信号として用いる構成とすればよい(言い換えれば、図2において第2データラッチ回路54を省略する)。
図4の構成によっても、デコード回路70に供給する表示信号SIGを変化させるタイミングがゲート線駆動信号Gの遅延に応じて調整され、ゲート線駆動信号Gの遅延に起因する誤表示の問題を解決できる。図2の構成に比べると、ゲート線駆動信号Gの遅延が大きいケースに対応できなくなるが、ゲート線駆動信号Gの遅延が比較的小さい場合に上記の不具合が生じない点で有効である。
[第2の変更例]
図2の液晶表示装置200においては、全てのゲート線GLの各々にゲート線非活性遷移検出回路を設ける必要があるため、必要となる回路面積が大きくなる。ここでは液晶表示装置200の回路面積の増大を抑制できる変更例を示す。
図5は実施の形態1の第2の変更例に係る液晶表示装置200の概略ブロック図である。同図の如く、本変更例の液晶表示装置200は、図2の構成とは異なり、ゲート線非活性遷移検出回路90がゲート線GLに接続されない。その代わりに当該液晶表示装置200は、2行のダミーゲート線GDL1,GDL2と、当該ダミーゲート線GDL1,GDL2に接続する複数のダミー画素25Dと、当該ダミーゲート線GDL1,GDL2を駆動するダミーゲート線駆動回路130と、当該ダミーゲート線GDL1,GDL2におけるダミーゲート線駆動回路130が接続した反対側の端に接続したゲート線非活性遷移検出回路140とを備える。
ダミーゲート線GDL1,GDL2は通常のゲート線GLの各々と同一構造で、同一の幅および長さに形成されている。またダミー画素25Dは、通常の画素25と同一構造を有しており、ダミーゲート線GDL1,GDL2の各々には、通常のゲート線GLの各々に接続する画素25と同じ数だけのダミー画素25Dが接続される。その結果、ダミーゲート線GDL1,GDL2の各々における信号伝播遅延時間は、通常のゲート線GLのそれと同一になる。
ダミーゲート線駆動回路130は、ダミーゲート線GDL1,GDL2をそれぞれ駆動するダミーゲート線駆動信号GD1,GD2を生成する。ダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線GDL1,GDL2の非活性化(即ちダミーゲート線駆動信号GD1,GD2の立ち下がり)を検出し、そのタイミングで活性化する検出信号GOFFを第3データラッチ回路56に供給する。
なお図5に示す各ダミー画素25Dはデータ線DLに接続されているが、ダミー画素25Dは画像表示の用途には用いられないため、それらに表示信号D1、D2…を供給する必要はない。よってダミー画素25Dの画素スイッチ素子(不図示)の電流電極は、必ずしもデータ線DLに接続させる必要はなく、例えば一定電位に固定してもよい。
図6は、図5の液晶表示装置200の動作を説明するための信号波形図である。ダミーゲート線駆動回路130は、ゲート線駆動回路30が出力するゲート線駆動信号Gに同期したタイミングで、1水平走査期間(1H)毎にダミーゲート線駆動信号GD1,GD2を交互に活性化させるように動作する(詳細は後述する)。そしてダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2が非活性化するタイミング(立ち下がりタイミング)で検出信号GOFFを活性化させる。その結果図6のように、検出信号GOFFの波形は、図2の構成の場合(図3)と同様になる。
従って本変更例においても、図2の液晶表示装置200と同様に、ゲート線駆動信号Gkの遅延に起因する誤表示が防止される効果が得られる。さらにゲート線GLの全てに接続されるゲート線非活性遷移検出回路90に代えて、2つのダミーゲート線GDL1,GDL2のみに接続するダミーゲート線非活性遷移検出回路140が使用されるため、回路面積の増大が抑制される。
この後、ダミーゲート線駆動回路130について説明するが、説明の便宜のため、それに先立ちゲート線駆動回路30についての説明を行う。
図7は、ゲート線駆動回路30の構成を示す図である。このゲート線駆動回路30は、縦続接続(カスケード接続)した複数の単位シフトレジスタSR1,SR2…(総称「単位シフトレジスタSR」)で構成される多段のシフトレジスタから成っている。単位シフトレジスタSRは、1つのゲート線GLごとに設けられる。
図7のゲート線駆動回路30は、最後段の単位シフトレジスタSRnのさらに次段に、ゲート線に接続されないダミーの単位シフトレジスタSRD(以下「ダミー段」)が設けられている。ダミー段SRDも通常の単位シフトレジスタSRと同様の構成を有している。
各単位シフトレジスタSRは、入力端子IN、出力端子OUT、クロック端子CKおよびリセット端子RSTを有している。図7のように、各単位シフトレジスタSRのクロック端子CKには、レベルシフタ120が出力するクロック信号CLK,/CLKのいずれかが供給される。具体的には、クロック信号CLKは奇数段の単位シフトレジスタSR1,SR3,SR5…に供給され、クロック信号/CLKは偶数段の単位シフトレジスタSR2,SR4,SR6…に供給される。
図7の例では最後段である第n段目(第nステージ)の単位シフトレジスタSRnは偶数段であり、当該単位シフトレジスタSRnには、クロック信号/CLKが供給されている。よって、ダミー段SRDは奇数段となり、そのクロック端子CKにはクロック信号CLKが供給される。
第1段目(第1ステージ)である単位シフトレジスタSR1の入力端子INには、レベルシフタ120が出力する垂直方向スタートパルスSTYが入力される。第2段目以降の各単位シフトレジスタSRでは、入力端子INはその前段の単位シフトレジスタSRの出力端子OUTに接続される。
垂直方向スタートパルスSTYは、ゲート線駆動回路30に信号のシフト動作を開始させるための信号であり、表示信号SIGの各フレーム期間の先頭に対応するタイミングで活性化される信号である。但し、本実施の形態では、レベルシフタ120により垂直方向スタートパルスSTYにも遅延が生じている。
各単位シフトレジスタSRのリセット端子RSTは、その次段の単位シフトレジスタSRの出力端子OUTに接続される。最後段の単位シフトレジスタSRnのリセット端子RSTは、ダミー段SRDの出力端子OUTに接続される。なお、ダミー段SRDのリセット端子RSTには、そのクロック端子CKに入力されるクロック信号CLKとは位相の異なるクロック信号/CLKが入力される。
このように各単位シフトレジスタSRの出力端子OUTから出力されるゲート線駆動信号Gは、垂直走査パルスとして、それぞれ対応するゲート線GLへと供給されると共に、自己の次段の入力端子INおよび自己の前段のリセット端子RSTへと供給される。
図8は、単位シフトレジスタSRの構成の一例を示す回路図である。なおゲート線駆動回路30においては、縦続接続された単位シフトレジスタSRの構成は実質的にどれも同じであるので、ここでは代表的に、第k段目(第k行目の画素ラインに対応する)の単位シフトレジスタSRkについて説明する。また本実施の形態では、単位シフトレジスタSRkを構成するトランジスタは、全て同一導電型の電界効果トランジスタであるが、以下に示す実施の形態および変更例においては全てN型TFTであるものとする。
図8の如く、単位シフトレジスタSRkは、図7に示した入力端子IN、出力端子OUT、クロック端子CKおよびリセット端子RSTの他に、低電位側電源電位(ロー側電源電位)VSSが供給される第1電源端子S1、高電位側電源電位(ハイ側電源電位)VDDが供給される第2電源端子S2を有している。実使用では、画素25に書き込まれる表示信号Dの電圧を基準にして基準電位が設定され、例えばハイ側電源電位VDDは17V、ロー側電源電位VSSは−12Vなどと設定される。
図8に示すように、単位シフトレジスタSRkは、以下のトランジスタQ1〜Q7および容量素子C1により構成されている。トランジスタQ1は、出力端子OUTとクロック端子CKとの間に接続する。トランジスタQ2は、出力端子OUTと第1電源端子S1との間に接続する。ここでトランジスタQ1のゲートが接続するノードを「ノードN1」、トランジスタQ2のゲートが接続するノードを「ノードN2」とそれぞれ定義する。
容量素子C1は、トランジスタQ1のゲート・ソース間(即ち出力端子OUTとノードN1との間)に接続される。容量素子C1は、出力端子OUTの充電時にノードN1を昇圧するためのものである。トランジスタQ1Dのゲート・チャネル間容量が充分大きければそれを容量素子C1に置き換えることができ、その場合は容量素子C1を省略できる。
トランジスタQ3は、入力端子INとノードN1との間に接続し、そのゲートは入力端子INに接続される(即ちトランジスタQ3はダイオード接続されている)。トランジスタQ4は、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはリセット端子RSTに接続される。トランジスタQ5は、ノードN1と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN2に接続される。
トランジスタQ6は、ノードN2と第2電源端子S2との間に接続し、そのゲートは第2電源端子S2に接続される(即ちトランジスタQ6はダイオード接続されている)。トランジスタQ7は、ノードN2と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN1に接続する。
トランジスタQ7は、トランジスタQ6よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ6,Q7は、ノードN1を入力端、ノードN2を出力端とするレシオ型インバータを構成している。つまりノードN1がLレベル(トランジスタQ7がオフ)のときノードN2はトランジスタQ6の電流によってHレベルに維持され、ノードN1がHレベル(トランジスタQ7がオン)のときは、ノードN2はトランジスタQ7により放電されてLレベルになる。
次に図8の単位シフトレジスタSRkの動作を説明する。説明の簡単のため、単位シフトレジスタSRkのクロック端子CKにはクロック信号CLKが入力されているものとして説明する(図7の奇数段の単位シフトレジスタSRがこれに該当する)。
初期状態として、ノードN1がLレベル(VSS)、ノードN2がHレベル(VDD−Vth)の状態を仮定する(この状態を「リセット状態」と称す)。リセット状態では、トランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2がオンであるので、クロック信号CLKのレベルに関係なく、出力端子OUT(ゲート線駆動信号Gk)はLレベルである。即ち、ゲート線GLkは非選択状態にある。
その状態から、前段のゲート線駆動信号Gk-1がHレベル(VDD)になると、トランジスタQ3がオンになりノードN1を充電する。このときトランジスタQ5もオンしているが、トランジスタQ3はトランジスタQ5よりもオン抵抗が充分低く設定されており、ノードN1はHレベルになる。
するとトランジスタQ7がオンになり、ノードN2はLレベルになる。応じてトランジスタQ5はオフになり、ノードN1のHレベル電位はVDD−Vthになる。このようにノードN1がHレベル、ノードN2がLレベルの状態(この状態を「セット状態」称す)では、トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオフになる。
その後、前段のゲート線駆動信号Gk-1はLレベルに戻るとトランジスタQ3がオフになる。しかしノードN1はフローティング状態でHレベルに維持されるので、単位シフトレジスタSRkのセット状態はその後も維持される。
この状態で、クロック信号CLKがHレベルになると、そのレベル上昇がオン状態のトランジスタQ1を通して出力端子OUTに伝達され、ゲート線駆動信号Gkのレベルが上昇する。このとき容量素子C1およびトランジスタQ1のゲート・チャネル間容量を介するによる容量結合によりノードN1が昇圧される。その結果トランジスタQ1は非飽和領域で動作し、ゲート線駆動信号GkのHレベル電位はクロック信号CLKと同じVDDになる。
このようにゲート線駆動信号GkがHレベルになることで、ゲート線GLkは選択状態になる。それと共に、次段である単位シフトレジスタSRk+1がセット状態になる。
クロック信号CLKがLレベルに戻ると、オン状態のトランジスタQ1を通して出力端子OUTが放電され、ゲート線駆動信号GkはLレベルになる。これによりゲート線GLkは非選択状態に戻る。ゲート線駆動信号Gkは出力端子OUTにおいて、クロック信号CLKの立ち下がりにほぼ追随してLレベルになる。つまりレベルシフタ120の信号伝播遅延時間およびゲート線GLの放電時の時定数が、ゲート線駆動信号Gの立ち下がり遅延時間の主要素になっている。
続いてクロック信号/CLKがHレベルになるとき、次段のゲート線駆動信号Gk+1がHレベルになり、トランジスタQ4がオンし、ノードN1は放電されてLレベルになる。応じてトランジスタQ7がオフになり、ノードN2はHレベルになる。即ち、単位シフトレジスタSRkはリセット状態に戻る。
リセット状態ではトランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2がオンであるので、ゲート線駆動信号Gkは低インピーダンスでLレベルに維持される。なお、トランジスタQ5は、リセット状態のときにオンしてノードN1を低インピーダンスでLレベルに維持する。これにより、リセット状態にある単位シフトレジスタSRkの誤動作が防止される。
以上の動作をまとめると、図8の構成の単位シフトレジスタSRは、入力端子INの信号が活性化されない期間はリセット状態であり、その間はトランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2がオンするため、ゲート線駆動信号Gは低インピーダンスでLレベル(VSS)に維持される。そして入力端子INの信号が活性化されると、単位シフトレジスタSRはセット状態になり、トランジスタQ1がオン、トランジスタQ2がオフになる。その状態でクロック端子CKのクロック信号が活性化されると、ゲート線駆動信号Gが活性化される。その後、リセット端子RSTの信号が活性化すると、単位シフトレジスタSRはリセット状態に戻り、トランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2がオンになるため、ゲート線駆動信号Gは低インピーダンスでLレベル(VSS)に維持される。
このように動作する複数の単位シフトレジスタSRを図7の如く縦続接続してゲート線駆動回路30を構成すると、図9に示すように、第1段目の単位シフトレジスタSR1に入力される垂直方向スタートパルスSTYの活性化を切っ掛けにして、クロック信号CLK,/CLKに同期したタイミングで、ゲート線駆動信号G1,G2,G2…がこの順に活性化される。これにより、ゲート線GL1,GL2,GL3…は、所定の走査周期で順に選択されることになる。
なお、ここではゲート線駆動回路30のシフトレジスタを2相のクロック信号により駆動させる例を示したが、3相以上の多相クロック信号を用いても動作させることも可能である。
図10は、ダミーゲート線駆動回路130の構成を示す図である。ここではゲート線駆動回路30と同様に2相のクロック信号CLK,/CLKにより駆動される構成例を示す。同図の如く、ダミーゲート線駆動回路130は、ダミーゲート線GDL1を駆動する第1駆動回路130aと、ダミーゲート線GDL2を駆動する第2駆動回路130bとを備えている。
なおダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線駆動信号GD1の立ち下がりを検出し、そのタイミングで検出信号GOFFを活性化させる第1検出回路140aと、ダミーゲート線駆動信号GD2の立ち下がりを検出し、そのタイミングで検出信号GOFFを活性化させる第2検出回路140bとから構成される。これら第1および第2検出回路140a,140bの構成については後に説明する。
第1駆動回路130aは、ダミーゲート線GDL1に接続した出力端子OUTから、ダミーゲート線駆動信号GD1を出力するものであり、以下のトランジスタQ1D,Q3D,Q4Dおよび容量素子C1Dから構成される。
トランジスタQ1Dは、第1クロック端子CK1と出力端子OUTDとの間に接続する。トランジスタQ1Dのゲートが接続するノードを「ノードN1D」と定義すると、容量素子C1Dは、ノードN1Dと出力端子OUTDとの間に接続される。この容量素子C1Dは、出力端子OUTDの充電時にノードN1Dを昇圧するためのものである。トランジスタQ1Dのゲート・チャネル間容量が充分大きければそれを容量素子C1Dに置き換えることができ、その場合は容量素子C1Dを省略できる。
トランジスタQ3Dは、第2クロック端子CK2とノードN1Dとの間に接続し、そのゲートは第2クロック端子CK2に接続される。トランジスタQ4Dは、ロー側電源電位VSSが供給される第1電源端子S1とノードN1Dとの間に接続し、そのゲートは第1電源端子S1に接続される。つまりトランジスタQ3DおよびトランジスタQ4Dは、それぞれダイオード接続される。またトランジスタQ4Dは常にオフ状態に維持されることになる。
トランジスタQ1D,Q3Dおよび容量素子C1Dは、ゲート線駆動回路30の単位シフトレジスタSRのトランジスタQ1,Q3および容量素子C1とそれぞれ同一寸法のものが用いられる。またトランジスタQ4Dの寸法は、ノードN1Dが、単位シフトレジスタSR(図8)のノードN1と同じ大きさの寄生容量を持つように設定される。
第1駆動回路130aと第2駆動回路130bは、共に同じ回路構成であるが、第1および第2クロック端子CK1,CK2に入力されるクロック信号が逆になる。即ち、第1駆動回路130aでは第1クロック端子CK1にクロック信号CLK、第2クロック端子CK2にクロック信号/CLKが、それぞれ入力されるのに対し、第2駆動回路130bでは第1クロック端子CK1にクロック信号/CLK、第2クロック端子CK2にクロック信号CLKがそれぞれ入力される。
第1駆動回路130aの動作を説明する。クロック信号/CLKがHレベル(VDD)になると、トランジスタQ3Dがオンし、ノードN1Dが充電されてHレベル(VDD−Vth)になるため、トランジスタQ1Dがオンになる。その後クロック信号/CLKはLレベル(VSS)になるが、トランジスタQ3DはオフするためノードN1Dの電荷はノードN1Dの寄生容量に保持される。よってノードN1DはHレベル(VDD−Vth)に維持され、トランジスタQ1Dのオンも維持される。
続いてクロック信号CLKが活性化されると、トランジスタQ1Dを通して出力端子OUTDが充電され、ダミーゲート線駆動信号GD1がHレベルになる。このとき容量素子C1DおよびトランジスタQ1のゲート・チャネル間容量を介する結合により、ノードN1Dが昇圧され、トランジスタQ1Dは非飽和領域で動作する。その結果、ダミーゲート線駆動信号GD1のHレベル電位は、クロック信号CLKのHレベル電位と同じVDDとなる。
その後、クロック信号CLKがLレベルになると、出力端子OUTDはオン状態のトランジスタQ1Dによって放電され、ダミーゲート線駆動信号GD1がLレベルになる。このとき容量素子C1DおよびトランジスタQ1のゲート・チャネル間容量を介する結合により、ノードN1Dは降圧され、昇圧される前の電位VDD−Vthに戻る。
以降、第1駆動回路130aは、クロック信号CLK,/CLKのレベル変化に応じて上記の動作を繰り返す。つまりダミーゲート線駆動信号GD1は、クロック信号CLKの活性化に追随して活性化し、クロック信号CLKの非活性化に追随して非活性化する繰り返しパルス信号となる。
上記のように第1駆動回路130aのトランジスタQ1D,Q3Dおよび容量素子C1Dは、ゲート線駆動回路30の単位シフトレジスタSRのトランジスタQ1,Q3および容量素子C1とそれぞれ同一寸法であり、ノードN1Dは単位シフトレジスタSRのノードN1と同じ大きさの寄生容量を持っている。なお且つ、ダミーゲート線GDL1における信号伝播遅延時間は、通常のゲート線GLのそれと同一に設定されている。従って、ダミーゲート線駆動信号GD1は、クロック信号CLKにより駆動される単位シフトレジスタSRが出力するゲート線駆動信号Gと活性化および非活性化のタイミングが一致することになる。つまり、ダミーゲート線駆動信号GD1は、奇数行目のゲート線駆動信号Gの何れかが活性化するタイミングで活性化し、それが非活性化するのと同時に非活性化する。
反対に、第2駆動回路130bが出力するダミーゲート線駆動信号GD2は、クロック信号/CLKの活性化に追随して活性化し、クロック信号/CLKの非活性化に追随して非活性化する繰り返しパルス信号となる。
また第2駆動回路130bおよびダミーゲート線GDL2における寄生容量や信号伝播遅延時間なども、ダミーゲート線駆動回路130の単位シフトレジスタSRおよびゲート線駆動信号Gと同じに設定されている。従って、ダミーゲート線駆動信号GD2は、クロック信号/CLKで駆動される単位シフトレジスタSRが出力するゲート線駆動信号Gと活性化および非活性化のタイミングが一致することになる。つまり、ダミーゲート線駆動信号GD2は、偶数行目のゲート線駆動信号Gの何れかが活性化するタイミングで活性化し、それが非活性化するのと同時に非活性化する。
一方、ダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2の非活性化タイミング(立ち下がりタイミング)で検出信号GOFFを活性化させる。その結果、図6に示したように、検出信号GOFFの波形は、図2の構成の場合(図3)と同様になる。
[第3の変更例]
第2の変更例では、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2がゲート線駆動信号Gと同期するように、第1および第2駆動回路130a,130b(図10)のトランジスタQ4Dの寸法を調整し、ノードN1Dの寄生容量とゲート線駆動回路30の単位シフトレジスタSR(図8)のノードN1の寄生容量とが等価となるように設定した。しかし、図10のダミーゲート線駆動信号GD1,GD2は、単位シフトレジスタSRとは異なった回路構成であるため、ノードN1Dの寄生容量がノードN1のそれに正確に一致するようにトランジスタQ4Dの寸法を設定するのは簡単ではない。本変更例では、この問題を伴わない構成のダミーゲート線駆動回路130を示す。
図11は、実施の形態1の第3の変更例に係るダミーゲート線駆動回路130の構成を示す図である。このダミーゲート線駆動回路130は、1水平走査期間(1H)ずつ位相がずれた3相のクロック信号CLK1〜CLK3を用いて駆動される。ここで、クロック信号CLK1〜CLK3は、CLK1,CLK2,CLK3,CLK1,CLK2…の順に活性化されるものとする。
当該ダミーゲート線駆動回路130は、クロック信号CLK1に追随して活性化するダミーゲート線駆動信号GD1を生成する第1駆動回路130aと、クロック信号CLK2に追随して活性化するダミーゲート線駆動信号GD2を生成する第2駆動回路130bと、クロック信号CLK3に追随して活性化するダミーゲート線駆動信号GD3を生成する第3駆動回路130cとから成る。
図示は省略するが、第3駆動回路130cが生成するダミーゲート線駆動信号GD3は、通常のゲート線駆動信号Gと同じ信号伝播遅延時間を有するダミーゲート線GDL3に出力される。またダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線GDL3における第3駆動回路130cが接続した反対側の端に接続した第3検出回路140cを備え、当該第3検出回路140cは、ダミーゲート線駆動信号GD3の立ち下がりを検出し、そのタイミングで検出信号GOFFを活性化させる。つまり本変更例のダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2,GB3それぞれの立ち下がりタイミングで、検出信号GOFFを活性化させるように動作する。
本変更例においては、ゲート線駆動回路30もダミーゲート線駆動回路130と同じクロック信号CLK1〜CLK3を用いて駆動されることが好ましい。ゲート線駆動回路30を2相のクロック信号CLK,/CLKで駆動する場合には、ダミーゲート線駆動回路130を駆動させるクロック信号CLK1〜CLK3の活性期間とクロック信号CLK,/CLKの活性期間とが一致するように、位相およびパルス幅を合わせる必要がある。またゲート線駆動回路30とダミーゲート線駆動回路130とを異なるクロック信号で駆動するのは、構成が複雑化してコスト上昇を招く点でも好ましくない。
図11に示すように、第1〜第3駆動回路130a,130b,130cは、それぞれゲート線駆動回路30の単位シフトレジスタSR(図8)と同じ構成の回路であり(図11において、図8に対応する要素には同一符号に添え字「D」を付してある)、それらが縦続接続して3段のシフトレジスタを構成している。第1〜第3駆動回路130a,130b,130cにおいて、トランジスタQ1D〜Q7Dおよび容量素子C1Dは、それぞれ単位シフトレジスタSRのトランジスタQ1〜Q7および容量素子C1と同一寸法のものが用いられている。その結果、第1〜第3駆動回路130a,130b,130cのノードN1Dの寄生容量は、単位シフトレジスタSRのノードN1のそれと等しくなる。
第1段目である第1駆動回路130aの入力端子INには、この3段のシフトレジスタのスタートパルスとしてクロック信号CLK1〜CLK3の何れかが入力され、それに応じて各段のクロック端子CKに供給するクロック信号が決定する。図11のように第1駆動回路130aの入力端子INにクロック信号CLK3を入力する場合、その次に活性化するクロック信号CLK1を当該第1駆動回路130aの入力端子INに入力し、クロック信号CLK1の次に活性化するクロック信号CLK2を第2段目である第2駆動回路130bのクロック端子CKに入力し、クロック信号CLK2の次に活性化するクロック信号CLK3を第3段目である第3駆動回路130cのクロック端子CKに入力する。
図11のダミーゲート線駆動回路130の動作を説明する。まず第1駆動回路130aは、クロック信号CLK3がHレベルになるとセット状態になり、その後クロック信号CLK1がHレベルになる間、ダミーゲート線駆動信号GD1がHレベルになる。応じて第2駆動回路130bがセット状態になり、その後クロック信号CLK2がHレベルになる間、ダミーゲート線駆動信号GD2がHレベルになる。応じて第3駆動回路130cがセット状態になり、その後クロック信号CLK3がHレベルになる間、ダミーゲート線駆動信号GD3がHレベルになる。またクロック信号CLK3がHレベルになったとき、再び第1駆動回路130aがセット状態になり、以降、この動作が繰り返される。
従って、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2,GD3は、図12の如く、それぞれクロック信号CLK1,CLK2,CLK3の活性化に追随して活性化する繰り返しパルス信号となる。
また上記のように、第1〜第3駆動回路130a,130b,130cの寄生容量は、ダミーゲート線駆動回路130の単位シフトレジスタSRと等しく設定されており、またダミーゲート線GDL1〜GDL3における信号伝播遅延時間は、通常のゲート線駆動信号Gと同じになるように設定されている。従って、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2,GD3は、それぞれクロック信号CLK1〜CLK3により駆動される単位シフトレジスタSRが出力するゲート線駆動信号Gと、活性化および非活性化のタイミングが一致することになる。
一方、ダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2,GD3が非活性化するタイミング(立ち下がりタイミング)で検出信号GOFFを活性化させる。その結果、検出信号GOFFの波形は、図2の構成の場合(図3)と同様になる。
従って本変更例においても、図2の液晶表示装置200と同様に、ゲート線駆動信号Gkの遅延に起因する誤表示が防止される効果が得られる。またゲート線GLの全てに接続されるゲート線非活性遷移検出回路90に代えて、3つのダミーゲート線駆動信号GD1〜GD3のみに接続するダミーゲート線非活性遷移検出回路140が使用されるため、回路面積の増大が抑制される。
さらに、ダミーゲート線駆動回路130を構成する第1〜第3駆動回路130a,130b,130cとして、ダミーゲート線駆動回路130の単位シフトレジスタSRと同じ構成の回路を用いることで、両者の寄生容量を等価することが容易になる。従って、ダミーゲート線駆動信号GD1〜GD3をゲート線駆動信号Gにより正確に同期させることが可能になる。
[第4の変更例]
ここでは、ダミーゲート線非活性遷移検出回路140の具体的構成例を示す。図13は、実施の形態1の第4の変更例に係るダミーゲート線非活性遷移検出回路140の構成図である。ここでは図10のように、ダミーゲート線非活性遷移検出回路140が、ダミーゲート線駆動信号GD1の立ち下がりを検出する第1検出回路140aと、ダミーゲート線駆動信号GD2の立ち下がりを検出する第2検出回路140bとから成る例を示す。図13では、第1検出回路140aの回路のみを示しているが、第2検出回路140bもそれと同じ回路構成である。また、第1検出回路140aと第2検出回路140bそれぞれの出力ノード(トランジスタQ101,Q102間の接続ノード)は共に、検出信号GOFFを出力するための出力端子GOUTに接続される。
ダミーゲート線非活性遷移検出回路140は、出力回路部201、非活性遷移検出回路部202、プルダウン回路部203、遅延回路部204およびフローティング防止回路部205から構成される。このうちフローティング防止回路部205は、第1および第2検出回路140a,140bが共通して接続する出力端子OUTがフローティング状態になることを防止するものであるため、第1および第2検出回路140a,140bで共有される。
出力回路部201およびフローティング防止回路部205には、検出信号GOFFの出力先であるソースドライバ40と共通の電源(ハイ側電源電位をVCC、ロー側電源電位をGNDとする)が供給される。それ以外の非活性遷移検出回路部202、プルダウン回路部203および遅延回路部204には、ゲート線駆動回路30と共通の電源(ハイ側電源電位VDD、ロー側電源電位VSS)が供給される。
出力回路部201は、電位GNDが供給される第3電源端子S3と出力端子GOUTとの間に接続するトランジスタQ102と、電位VCCが供給される第4電源端子S4と出力端子GOUTとの間に接続するトランジスタQ101とから成る。トランジスタQ101のゲートが接続するノードを「ノードN21」、トランジスタQ102のゲートが接続するノードを「ノードN22」と定義する。トランジスタQ101は、ノードN21の信号(第1信号)の活性化に応じて、出力端子GOUTを充電して検出信号GOFFをHレベルにするよう機能する。トランジスタQ102は、ノードN22の信号(第2信号)の活性化に応じて、出力端子GOUTを放電して検出信号GOFFをLレベルにするよう機能する。
非活性遷移検出回路部202は、ダミーゲート線駆動信号GD1がLレベルに変化したことを検出し、それに応じてノードN21の充電を行うものであり、以下のトランジスタQ103〜Q107および容量素子C101により構成される。
トランジスタQ103は、電位VDDが供給される第2電源端子S2とノードN21との間に接続する。トランジスタQ104は、電位VSSが供給される第1電源端子S1とノードN21との間に接続し、そのゲートは入力端子GINに接続する。第1検出回路140aの入力端子GINには、ダミーゲート線駆動信号GD1が入力される(つまり入力端子GINはダミーゲート線GDL1に接続されている)。トランジスタQ104はトランジスタQ103よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ103,Q104でレシオ型インバータを構成している。
トランジスタQ103のゲートが接続するノードを「ノードN23」と定義すると、トランジスタQ105は、第2電源端子S2とノードN23との間に接続し、そのゲートは入力端子GINに接続する。容量素子C101は、ノードN21とノードN23との間に接続される。トランジスタQ106は、ノードN21と第1電源端子S1との間に接続し、トランジスタQ107は、ノードN23と第1電源端子S1との間に接続する。これらトランジスタQ106,Q107のゲートは互いに接続しており、当該ゲートが接続するノードを「ノードN24」と定義する。
プルダウン回路部203は、非活性遷移検出回路部202がノードN21をHレベルにしてから一定期間を経過した後に(この期間の長さは遅延回路部204によって規定される)、非活性遷移検出回路部202にノードN21の放電を行わせて、ノードN21をLレベルするものである。プルダウン回路部203は、ノードN22に接続したゲートを有し第2電源端子S2とノードN24との間に接続するトランジスタQ108、および、入力端子GINに接続したゲートを有しノードN24と第1電源端子S1との間に接続するトランジスタQ109により構成さされている。
遅延回路部204は、ノードN21の信号(第1信号)を一定期間だけ遅延した信号(第2信号)をノードN22に出力するものであり、その一定期間の長さによって検出信号GOFFのパルス幅が決まる。遅延回路部204は、以下のトランジスタQ110〜Q118および容量素子C102により構成される。
トランジスタQ110は、第2電源端子S2とノードN22との間に接続し、トランジスタQ111はノードN22と第1電源端子S1との間に接続する。トランジスタQ101のゲートが接続するノードを「ノードN25」、トランジスタQ111のゲートが接続するノードを「ノードN26」と定義する。トランジスタQ112は、ノードN21とノードN25との間に接続し、そのゲートは第2電源端子S2に接続する。容量素子C102は、ノードN22とノードN25との間に接続される。この容量素子C102は、トランジスタQ110がノードN22を充電する際にトランジスタQ110のゲート(ノードN25)を昇圧するよう機能する。トランジスタQ110,Q111,Q112および容量素子C102により、ブートストラップインバータが構成される。
トランジスタQ113は第2電源端子S2とノードN26との間に接続し、そのゲートは第2電源端子S2に接続する。トランジスタQ114は、ノードN26と第1電源端子S1との間に接続する。トランジスタQ114のゲートが接続するノードを「ノードN27」と定義する。トランジスタQ114はトランジスタQ113よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ113,Q114により、ノードN27を入力端、ノードN26を出力端とするレシオ型インバータを構成している。
トランジスタQ115は第2電源端子S2とノードN27との間に接続し、そのゲートはノードN21に接続する。トランジスタQ116は、ノードN27と第1電源端子S1との間に接続する。トランジスタQ116のゲートが接続するノードを「ノードN28」と定義する。これらトランジスタQ115,Q116は、ノードN28を入力端、ノードN27を出力端とするプッシュプル型のインバータを構成している。
トランジスタQ117は第2電源端子S2とノードN28との間に接続し、そのゲートは第2電源端子S2に接続する。トランジスタQ118は、ノードN28と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN21に接続される。トランジスタQ118はトランジスタQ117よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ117,Q118により、ノードN21を入力端、ノードN28を出力端とするレシオ型インバータを構成している。
フローティング防止回路部205は、検出信号GOFFがLレベルに設定されたときに、出力端子GOUTを低インピーダンスでLレベル(GND)にして検出信号GOFFがフローティング状態になることを防止するものである。フローティング防止回路部205は、以下のトランジスタQ119〜Q121により構成される。
トランジスタQ119は、出力端子GOUTと第3電源端子S3との間に接続する。トランジスタQ119のゲートが接続するノードを「ノードN29」と定義すると、レベルシフタ120は、第4電源端子S4とノードN29との間に接続し、そのゲートは第4電源端子S4に接続する。トランジスタQ120は、ノードN29と第3電源端子S3との間に接続し、そのゲートは出力端子OUTに接続される。トランジスタQ121はトランジスタQ120よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ120,Q121により、出力端子GOUTを入力端、ノードN29を出力端とするレシオ型インバータを構成している。
図14は、図13のダミーゲート線非活性遷移検出回路140の動作を示す信号波形図である。以下、図14に基づき、ダミーゲート線非活性遷移検出回路140の動作を説明する。
まず、時刻t0以前におけるダミーゲート線非活性遷移検出回路140の状態を説明する。時刻t0以前ではダミーゲート線駆動信号GD1がHレベルであるので、プルダウン回路部203のトランジスタQ109はオンしている。また後述されるように、このときノードN22はLレベルとなっており、トランジスタQ108はオフしている。従って、ノードN24はLレベル(VSS)である。
よって非活性遷移検出回路部202のトランジスタQ107,Q106はオフしている。またトランジスタQ105がオンしているため、ノードN23はHレベル(VDD−Vth)になっており、よってトランジスタQ103はオンしている。しかし、それよりもオン抵抗の小さいトランジスタQ104もオンしていため、ノードN21は、トランジスタQ103,Q104のオン抵抗比で決まる電位(≒VSS)のLレベルになる。
ノードN21がLレベルなので、遅延回路部204のトランジスタQ118はオフしており、ノードN28はHレベル(VDD−Vth)になっている。そのためトランジスタQ116はオンしており、またトランジスタQ115はオフしているため、ノードN27はLレベル(VSS)である。よってトランジスタQ114がオフしており、ノードN26はHレベル(VDD−Vth)になっている。従ってトランジスタQ111はオンしている。またノードN25はトランジスタQ112により放電されてLレベル(≒VSS)になっている。よってトランジスタQ110はオフしている。従って、ノードN22はLレベル(VSS)になる。
このように時刻t0以前では、ノードN21,N21は共にLレベルであり、出力回路部201のトランジスタQ101,Q102はオフしている。但し後述するように、このときの検出信号GOFFはLレベルに設定されている。そのためフローティング防止回路205のトランジスタQ121はオフであり、ノードN29がHレベルになっているので、トランジスタQ119がオンして出力端子GOUT(検出信号GOFF)を低インピーダンスでLレベルに固定している。
そして時刻t0で、ダミーゲート線駆動信号GD1がLレベルになると、プルダウン回路部203のトランジスタQ109がオフするが、この時点ではトランジスタQ108はオフしているためノードN24はLレベルから変化しない。よって非活性遷移検出回路部202のトランジスタQ106,Q107はオフを維持する。
非活性遷移検出回路部202では、トランジスタQ104,Q105がオフになる。このときトランジスタQ107はオフに維持されるため、ノードN23はHレベルのままであり、トランジスタQ103はオンを維持している。そのためノードN21は、トランジスタQ103により充電されてHレベルになる。このときのノードN21のレベル上昇に応じて、容量素子C1はノードN23を昇圧する。その結果、トランジスタQ103は非飽和領域で動作し、ノードN21は高速に充電され、そのHレベル電位はVDDまで上昇する。
ノードN21がHレベルになると、出力回路部201のトランジスタQ101がオンし、出力端子GOUTが充電される。このときフローティング防止回路205のトランジスタQ119がオンしているが、トランジスタQ101のオン抵抗値はトランジスタQ119のオン抵抗値よりも充分低く設定されているため、出力端子GOUTのレベルは上昇する。応じてトランジスタQ121がオンになる。トランジスタQ120,Q121はレシオ型インバータを構成しているため、ノードN29はLレベルになり、トランジスタQ119がオフになる。
その結果、出力端子GOUTのレベル上昇が加速し、検出信号GOFFがHレベルになる。通常、ノードN21のHレベル電位(VDD)は、トランジスタQ101のドレイン(第4電源端子S4)の電位VCCよりも充分高いので、トランジスタQ101は非飽和領域で動作し、検出信号GOFFのHレベル電位はVCCとなる。
ここで、ノードN21のレベルが上昇し始めるタイミングは、トランジスタQ103,Q104のオン抵抗比に依存する。図15および図16を用いてそのことを説明する。図15は、ダイオード接続された負荷トランジスタQLと駆動トランジスタQDから構成されるレシオ型インバータであり、図16は当該インバータの入出力伝達特性を示している。
図16には、2つの伝達特性(抵抗比A、抵抗比B)が示される。ここで抵抗比は「駆動トランジスタQDのオン抵抗値/負荷トランジスタQLのオン抵抗値」として定義され、抵抗比A<抵抗比Bの関係にある。つまり、負荷トランジスタQLのオン抵抗値が同じとすると、抵抗比Aの場合の方が、抵抗比Bの場合よりも駆動トランジスタQDのオン抵抗値が低いことを意味する。図16から分かるように、インバータの出力電圧の反転は、抵抗比が低いほど(駆動トランジスタQDのオン抵抗値が小さいほど)、小さい入力電圧VINで起こるようになる。
これと同様に、図13のトランジスタQ103,Q104から成るレシオ回路においては、「トランジスタQ104のオン抵抗値/トランジスタQ103のオン抵抗値」で定義される抵抗比が小さいほど(トランジスタQ104のオン抵抗値が低いほど)、ノードN21のレベルが上昇し始めるタイミングは、ダミーゲート線駆動信号GD1のレベルがより低く下がったときになる。逆に、抵抗比が大きいほど、ノードN21のレベルが上昇し始めるタイミングは、ダミーゲート線駆動信号GD1のレベルが下がる比較的早い段階になる。
このように、非活性遷移検出回路部202のトランジスタQ103,Q104の抵抗比を調整することにより、ノードN21のレベル上昇タイミング、即ち検出信号GOFFの立ち上がりタイミングを調節することができる。
検出信号GOFFの立ち上がりタイミングが、ダミーゲート線駆動信号GD1がより低いレベル(VSSに近いレベル)になった時であるほど、次の行の表示信号の誤書き込みは起こり難くなる。但し、そのためにはトランジスタQ104のオン抵抗が小さくなるように、トランジスタQ104のゲート幅を広くする必要が生じ、回路面積が大きくなる。またトランジスタQ104のゲート幅を広げると、ドレインの寄生容量も大きくなるので、ノードN21の立ち上がり速度は遅くなる点にも留意すべきである。
再び図13および図14を参照し、時刻t0でノードN21がHレベルになると、トランジスタ遅延回路部204では、トランジスタQ118がオンする。トランジスタQ117,Q118はレシオ型インバータを構成しているので、ノードN28は放電されてLレベル(≒VSS)になる。応じてトランジスタQ116がオフし、またノードN21がHレベルになったときトランジスタQ115はオンしているため、ノードN27は充電されてHレベル(VDD−Vth)になる。それにより、トランジスタQ114がオンになる。トランジスタQ113,Q114はレシオ型インバータを構成しているので、ノードN26は放電されてLレベル(≒VSS)になる。
既にノードN21がHレベルになった段階で、トランジスタQ110のゲート(ノードN25)は、トランジスタQ112により充電されてHレベル(VDD−Vth)になっており、トランジスタQ110はオンしている。よってノードN26がLレベルになり、トランジスタQ111がオフすると、ノードN22のレベルが上昇する。このとき容量素子C102を介する結合により、ノードN25が昇圧される。その結果、トランジスタQ110は非飽和領域で動作し、ノードN22は高速に充電されて電位VDDのHレベルになる。このように、遅延回路部204においては、ノードN21のレベルが上昇タイミングと、ノードN22のレベルの上昇タイミングの間に、4段のインバータが反転するのに要した時間だけの遅延が生じる。
ノードN22がHレベルになると、出力回路部201のトランジスタQ102がオンする。またプルダウン回路部203のトランジスタQ108がオンし、ノードN24がHレベルになるため、非活性遷移検出回路部202のトランジスタQ107,Q106がオンになる。よってノードN23はLレベルになり、トランジスタQ103がオフになると共にノードN21がLレベル(VSS)になる。従って、出力回路部201のトランジスタQ101はオフになる。その結果、ラッチ出力GOFFは、トランジスタQ102により放電されてLレベルになる。
遅延回路部204はノードN21の信号を一定期間だけ遅延させてノードN22に出力するため、ノードN21がLレベルになると、その一定期間後にノードN22もLレベルになり、トランジスタQ102はオフする。しかし、検出信号GOFFがLレベルになったとき、フローティング防止回路205のトランジスタQ121がオフし、ノードN29がHレベルになる。応じてトランジスタQ119がオンになるので、出力端子GOUTはトランジスタQ102がオフした後も低インピーダンスのLレベル(GND)に維持される。
以上のように、第1検出回路140aは、ダミーゲート線駆動信号GD1の立ち下がりタイミングで、検出信号GOFFをHレベル(VCC)にし、それから一定時間(遅延回路部204による遅延時間)を経過した後、それをLレベル(GND)に戻すように動作する。
一方、第2検出回路140bにおいては、入力端子GINにダミーゲート線駆動信号GD2が供給され、上記と同様の動作が行われる。つまり第2検出回路140bは、ダミーゲート線駆動信号GD2の立ち下がりタイミングで、検出信号GOFFをHレベル(VCC)にし、それから一定時間を経過した後、それをLレベル(GND)に戻す。
従って、共通の出力端子GOUTから出力される検出信号GOFFは、ダミーゲート線駆動信号GD1,GD2それぞれの立ち下がりタイミングで一定期間だけHレベルになる、正極性のパルス信号となる。
なお、出力端子GOUTの寄生容量が大きく、その寄生容量が検出信号GOFFの安定化容量として働く場合は、出力端子GOUTがフローティング状態となっても、その寄生容量が検出信号GOFFのLレベルを保持できるので、フローティング防止回路部205を省略することも可能である。
[第5の変更例]
第4の変更例では、図5および図10のようにダミーゲート線GDL1,GDL2のみに設けられるダミーゲート線非活性遷移検出回路140の構成を示したが、ここでは図3のように通常のゲート線GLのそれぞれに設けられるゲート線非活性遷移検出回路90の構成を示す。
ゲート線GLの各々にゲート線駆動信号Gの立ち下がり検出回路を設ける場合、それらの検出回路は、理論的には図13に示した検出回路(第1検出回路140a)と同じものを用いることができる。しかし図13の検出回路では、図14に示した動作から分かるように、入力端子GINに入力される信号(ダミーゲート線駆動信号GD1に相当)がLレベルになった後、再びHレベルになるまでの間、トランジスタQ108,Q109が共にオフになってノードN24はフローティング状態でHレベルに維持しているため、その期間が長くなるとノードN24のHレベルを維持できなくなる問題が生じる。
ダミーゲート線非活性遷移検出回路140の場合、各検出回路には2水平走査期間(2H)の周期で活性化するダミーゲート線駆動信号が入力されるためこの問題は生じないが、通常のゲート線GLのそれぞれに設けられるゲート線非活性遷移検出回路90の場合、各検出回路には約1フレーム期間の周期で活性化するゲート線駆動信号Gが入力されるため、上記の問題が生じる。本変更例では、その対策を施した立ち下がり検出回路を示す。
図17は、実施の形態1の第5の変更例に係るゲート線非活性遷移検出回路90の構成を示す図である。ゲート線非活性遷移検出回路90は、各ゲート線GLに接続し、ゲート線駆動信号Gの立ち下がりを検出する複数の検出回路から構成される。図17においては、第k行目のゲート線GLkに接続し、ゲート線駆動信号Gkの立ち下がりを検出する検出回路90kを代表的に示している。その他のゲート線GLに設けられる検出回路も同じ回路構成でよい。
検出回路90kは、図13に示した検出回路(第1検出回路140a)と同様に、出力回路部201、非活性遷移検出回路部202、プルダウン回路部203、遅延回路部204およびフローティング防止回路部205から構成される。また検出信号GOFFを出力するための出力端子GOUTには、ゲート線GLに接続する全ての検出回路が接続しており、フローティング防止回路部205はそれら全ての検出回路で共有される。
図17の検出回路90kは、図13の検出回路に対し、プルダウン回路部203のノードN24のレベルを保持するトランジスタQ122〜Q126で構成されたフリップフロップ回路を設けたものである。
当該フリップフロップ回路において、トランジスタQ122は、第2電源端子S2とノードN24との間に接続し、そのゲートは第2電源端子S2に接続される(トランジスタQ122はダイオード接続されている)。トランジスタQ123は、ノードN24と第1電源端子S1との間に接続する。トランジスタQ123のゲートが接続するノードを「ノードN30」と定義する。トランジスタQ123は、トランジスタQ122よりもオン抵抗が充分小さく設定されており、これらトランジスタQ122,Q123によりレシオ型インバータが構成される。またトランジスタQ122は、トランジスタQ109がノードN24をLレベルにできるように、トランジスタQ109よりもオン抵抗が充分高く設定される。
トランジスタQ124は、ノードN30と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN24に接続する。トランジスタQ125は、第2電源端子S2とノードN30との間に接続し、そのゲートは入力端子GINに接続する。トランジスタQ126は、ノードN30と第1電源端子S1との間に接続し、そのゲートはノードN22に接続する。
図17の検出回路90kの動作は、基本的に図13の検出回路の動作(図14)と同様であるため、ここでは図14を参照しつつ上記フリップフロップ回路の動作を説明する。同図の如く、入力端子GINに入力されるゲート線駆動信号GkがHレベルのとき、ノードN22はLレベルである。よってトランジスタQ108はオフ、トランジスタQ109はオンしており、ノードN24はLレベルに設定される。このときフリップフロップ回路では、トランジスタQ125がオン、トランジスタQ124,Q126がオフとなるためノードN30はHレベルになり、トランジスタQ123はオンしている。
その後、ゲート線駆動信号GkがLレベルに変化すると、トランジスタQ109がオフになる。このときフリップフロップ回路のトランジスタQ125もオフするが、ノードN30はフローティング状態でHレベルに維持され、トランジスタQ123がオンを維持するため、ノードN24はLレベルに維持される。
このとき非活性遷移検出回路部202がノードN21をHレベルにすることで、検出信号GOFFがHレベルになる。そしてその一定期間後、遅延回路部204がノードN22をHレベルにし、検出信号GOFFはLレベルに戻る。
ノードN22がHレベルになったとき、トランジスタQ108がオンし、ノードN24はHレベルに設定される。このときフリップフロップ回路では、トランジスタQ125がオフ、トランジスタQ124,Q126がオンとなるためノードN30はLレベルになり、トランジスタQ123はオフになる。その結果、ノードN24は、ダイオード接続されたトランジスタQ122を通して供給される電荷により、直流的にHレベルに維持される。従って、ゲート線駆動信号Gkが次に活性化されるまでの約1フレーム期間の長さの間、ノードN24を確実にHレベルに維持することができる。
[第6の変更例]
図13および図17に示した立ち下がり検出回路において、遅延回路部204は縦続接続した4段のインバータにより構成されているが、その段数は4段に限定されるものではない。遅延回路部204のインバータの段数を増減することで、遅延回路部204が作る遅延時間の長さを調整でき、それにより検出信号GOFFのパルス幅を調整することができる。
図13および図17では、遅延回路部204に含まれるレシオ型インバータの負荷素子として、ダイオード接続されたトランジスタを用いたが、それに替えて、例えば抵抗素子、定電流源素子(デプレッション型トランジスタ)、ゲートに繰り返し信号が供給されるトランジスタ、ブートストラップ型負荷回路を用いてもよい。このことは図17のプルダウン回路部203が備えるフリップフロップ回路の負荷素子であるトランジスタQ122についても同様である。
また遅延回路部204の最終段のインバータのブートストラップ型負荷回路(トランジスタQ110,Q112および容量素子C102)においては、トランジスタQ110のゲート(ノードN25)電圧を制御することにより低消費電力化が図られていた。つまり当該インバータでは、トランジスタQ111がオンする際にトランジスタQ112がノードN25を放電してトランジスタQ110をオフにし、これによってトランジスタQ110,Q111に貫通電流が流れるのを防止していた。この負荷回路に代えて、例えば通常の(トランジスタQ110のゲート電圧が制御されない)ブートストラップ型負荷回路、抵抗素子、定電流源素子(デプレッショントランジスタ)、ダイオード接続されたトランジスタ、ゲートに繰り返し信号が供給されるトランジスタを用いてもよい。
以上の説明では、液晶表示装置の液晶アレイ部20、ゲート線駆動回路30およびレベルシフタ120を一体形成することを前提にしたが、このうちレベルシフタ120を、単結晶シリコンで形成した半導体集積回路を用いた表示装置に適用してもよい。この場合、より高速動作が可能な表示装置を実現することができる。
<実施の形態2>
実施の形態2では、本発明に係る表示装置に搭載されるコントローラ110について説明する。図18は、コントローラ110の構成を示すブロック図である。同図の如く、コントローラ110は、メモリ111とタイミングコントローラ112とを備え、システム100が出力する制御信号および表示信号、並びに、ゲート線非活性遷移検出回路90(またはダミーゲート線非活性遷移検出回路140)が出力する検出信号GOFFが入力される。
メモリ111は、システム100からの表示信号の1画素ライン分のデータ(表示データ)を保持することができ、書き込まれた順に読み出しが行われるように動作する。この動作を図20を用いて説明する。ここでは1画素ラインの表示データ数を10個と仮定する。この場合、メモリ111は表示データ格納用の10個のセルC1〜C10を備える。
メモリ111に表示データを書き込む際、第1番目の表示データはセルC1へ、第2番目の表示データはセルC2へという具合に、入力された表示データがC1から順番に格納され、第1〜第10番目のデータがそれぞれセルC1〜C10へ格納される。なお図20において、白い丸は書き込み中の表示データを表しており、第1ラインのデータが格納されたセルには斜線を付している。
一方、メモリ111から表示データを読み出す際は、セルC1、セルC2、セルC3、…、C10の順番で読み出しが行われる。図20において、黒丸は読み出し中の表示データを表している。
またメモリ111は、データの読み出しと書き込みを並行して行うことが可能である。例えば、セルC8に格納されている第1ラインの表示データを読み出しているときに、第2ラインの表示データが入力され始めると、第2ラインの表示データがセルC1から順に格納され始める。上記のように、読み出しはセルC1、セルC2、…の順に行われるので、セルC8に格納された第1ラインの表示データが読み出されている時点で、セルC1に格納されていた第1画素ライン目のデータが既に読み出された後である。このようにメモリ111は、第iライン(iは任意の正数)の表示データ読み出しを、第i+1ラインの表示データ書き込みが追い越さない限り、第iラインの表示データ読み出し途中に第i+1ラインのデータ書き込みを開始することができる。
タイミングコントローラ112は、システム100からの制御信号に基づいて、水平スタート信号STH、第2データラッチ回路54を制御するラッチ信号LP、液晶駆動の極性を反転するための極性反転信号POL、メモリ111内の表示データ等をソースドライバ40へと出力すると共に、垂直方向スタートパルスstyおよびクロック信号clk,/clkをレベルシフタ120へと出力する。タイミングコントローラ112は、それらの各信号を出力するタイミングを、ゲート線非活性遷移検出回路90からの検出信号GOFFに基づいて制御する。
以下、図19を参照し、コントローラ110の動作を説明する。システム100が出力した第1ラインの表示信号DIN1および制御信号が、コントローラ110に入力されると、表示信号DIN1に含まれる表示データDM1が順次メモリ111に書き込まれる。
タイミングコントローラ112は、第2ラインの表示信号DIN2および制御信号がコントローラ110に入力されるタイミング(時刻t2)より前の所定の時刻t1から、第1ラインの表示データDM1を書き込まれた順にメモリ111から読み出し、出力データDO1(表示信号SIGに相当)として、水平スタート信号STHと共にソースドライバ40へと送る。タイミングコントローラ112は、このとき垂直方向スタートパルスstyを活性化させる。
時刻t2から、第2ラインの表示信号DIN2および制御信号がコントローラ110に入力され始めると、それに含まれる表示データDM2が順次メモリ111に書き込まれる。
タイミングコントローラ112は、ソースドライバ40へ第1ラインの全ての出力データDO1を出力し終えたタイミング(時間t3)と、第3ラインの表示信号DIN3および制御信号の入力が開始されるタイミング(時間t8)との間の所定の時刻t5で、ラッチ信号LPを活性化させる。これにより第2データラッチ回路54に第1ラインの表示データが保持される。
タイミングコントローラ112は、ラッチ信号LPが活性化した後の所定の時刻t6から、第2ラインの表示データDM2を、書き込まれた順にメモリ111から読み出し、出力データDO2として、水平スタート信号STHと共にソースドライバ40へと送る。タイミングコントローラ112は、このときクロック信号clkを活性化させる。極性反転信号POLは、データラッチ信号LPの立ち上がり(時刻t5)より前の所定の時刻t4でトグルされる。
クロック信号clkが活性化されると、レベルシフタ120がレベル変換したクロック信号CLKが活性化される。応じて、ゲート線駆動回路30が出力する第1ラインのゲート線駆動信号G1が活性化し、ゲート線GL1が選択される。
時刻t8から、第3ラインの表示信号DIN3および制御信号がコントローラ110に入力され始めると、それに含まれる表示データDM3が順次メモリ111に書き込まれる。
ゲート線非活性遷移検出回路90は、第1ラインの画素25への書き込みが終了する時刻t9で、検出信号GOFFを活性化させる。タイミングコントローラ112は、検出信号GOFFの活性化を検知すると、所定の時間経過後の時刻t10で、第2ラインの表示データを第2データラッチ回路54に保持させるために、ラッチ信号LPを活性化させる。
タイミングコントローラ112は、ラッチ信号LPが活性化した後の所定の時刻t11から、第3ラインの表示データDM3を、書き込まれた順にメモリ111から読み出し、出力データDO3として、水平スタート信号STHと共にソースドライバ40へと送る。タイミングコントローラ112は、このときクロック信号/clkを活性化させる。また極性反転信号POLは、第1ラインに対応するラッチ信号LPの立ち上がり(時刻t5)と、第2ラインに対応するラッチ信号LPの立ち上がり(時刻t10)との間の所定の時刻t9でトグルされる。
クロック信号/clkが活性化されると、レベルシフタ120がレベル変換したクロック信号/CLKが活性化される。応じて、ゲート線駆動回路30が出力する第2ラインのゲート線駆動信号G2が活性化し、ゲート線GL2が選択される。
以降、上記動作を順次繰り返す。このようにタイミングコントローラ112は、ゲート線GLが非活性状態(非選択状態)へ遷移するタイミング(つまり検出信号GOFFの活性化タイミング)に基づいて、適切なタイミングで表示データSIG(出力データDO1,DO2…)、および水平スタート信号STH、ラッチ信号LP、極性反転信号POLを出力する。
本実施の形態のようにメモリ111が1画素ライン分の表示データを保持する場合、タイミングコントローラ112がソースドライバ40およびゲート線駆動回路30へ送る各信号の活性化タイミングを調整可能な期間は、コントローラ110に次ラインの表示データおよび制御信号が入力完了されるまでの期間に限られる。そのタイミング調整を必要とする期間が、次ライン以降のn個のライン(n≧1)に渡る場合には、メモリ111がnライン分の表示データを保持できるようにすればよい。そうすることにより、各信号の活性化タイミングを調整可能な期間をより長くすることができる。
なお、上述の図19に示した時刻t1〜t11のタイミングは、同図に示したタイミングに限定されるものではなく、上記の説明に矛盾しない範囲内であればよい。また本実施の形態では、極性反転信号POLが1画素ライン毎に極性反転する例を示したが、複数画素ライン毎に極性反転させる場合にも容易に適用可能である。
以上の説明では、液晶表示装置の液晶アレイ部20、ゲート線駆動回路30およびレベルシフタ120を一体形成することを前提にしたが、このうちレベルシフタ120を、単結晶シリコンで形成した半導体集積回路を用いた表示装置に適用してもよい。この場合、より高速動作が可能な表示装置を実現することができる。
<実施の形態3>
実施の形態3においては、ゲート線駆動信号Gの遅延に起因する誤表示を防止できるコントローラ110の構成例を示す。図21は、実施の形態3に係るコントローラ110の構成を示すブロック図である。同図の如く、当該コントローラ110は、タイミングコントローラ112と、遅延時間測定用カウンタ113と、遅延時間記憶用レジスタ114とから構成されている。システム100が出力する制御信号および表示信号は、タイミングコントローラ112に入力される。ゲート線非活性遷移検出回路90(またはダミーゲート線非活性遷移検出回路140)が出力する検出信号GOFFは遅延時間測定用カウンタ113に入力される。
遅延時間測定用カウンタ113は、データラッチ回路が保持する表示信号(デコード回路70へ入力する表示信号)の更新を行わせるラッチ信号LPに対する検出信号GOFFの遅延時間を、基準クロック(ドットクロック或いはそれを分周したクロック)を用いてカウントする。遅延時間は各画素ラインでほぼ等しいため、その測定は各フレームの特定の画素ライン(例えば第1行目)についてのみ行えばよい。遅延時間測定用カウンタ113が測定した遅延時間は、遅延時間記憶用レジスタ114に保存される。
タイミングコントローラ112は、各フレームのブランク期間に、遅延時間記憶用レジスタ114に保持されている遅延時間を読み出して参照し、ゲートクロックclk、/clkおよび垂直方向スタート信号styの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングをその遅延時間の分だけ前にシフトさせるように動作する。
以下、本実施の形態に係るコントローラ110の動作について説明する。図22は、その動作を示す信号波形図である。同図において、符号SOUT(S1,S2,S3…)は、ソースドライバ40からデータ線DLへ出力される表示信号を示している。
例えば第Nフレームにおいて、遅延時間測定用カウンタ113による測定の結果、図22のように第1行目の画素ラインのラッチ信号LPに対する検出信号GOFFの遅延時間の値がd1であったとする。この遅延時間d1は、遅延時間記憶用レジスタ114に保存される。
タイミングコントローラ112は、第Nフレームの表示期間が終了してブランク期間になると、遅延時間記憶用レジスタ114に保持されている遅延時間d1を参照し、次の第N+1フレームにおけるゲートクロックclk、/clkおよび垂直方向スタート信号styの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを遅延時間d1の分だけ前にシフトさせる。
その結果、ゲート線駆動信号Gの遅延が補正され、第N+1フレームではラッチ信号LPと検出信号GOFFの活性タイミングが同時になる。つまり各画素ラインにおいて、ゲート線駆動信号Gが立ち下がったときに表示信号SOUTが切り替わるようになる。よってゲート線駆動信号Gの遅延に起因する誤表示が防止される。
本実施の形態に係るコントローラ110によれば、実施の形態2のコントローラに比べ搭載するメモリの容量が少なくて済み、回路規模の削減を図ることができる。
また従来、次の画素ラインの表示信号が前の画素ラインの画素に重ね書きされるのを防止する目的で、ゲート線駆動信号Gの立ち下がりタイミングと表示信号SOUTの切り替わりタイミングとの間に一定のマージンを設ける手法がとられているが、その手法ではその分だけ画素への書き込み時間が削られてしまう。本実施の形態では、正確にゲート線駆動信号Gの立ち下がりの直後に表示信号SOUTが切り替わるようになるため、そのようなマージンが不要になる。つまり画素への書き込み時間が削られることなく、誤表示を防止できる。
100 システム、110 コントローラ、120 レベルシフタ、130 ダミーゲート線駆動回路、140 ダミーゲート線非活性遷移検出回路、20 液晶アレイ部、200 液晶表示装置、25 画素、25D ダミー画素、30 ゲート線駆動回路、40 ソースドライバ、52 第1データラッチ回路、54 第2データラッチ回路、56 第3データラッチ回路、90 ゲート線非活性遷移検出回路、DL データ線、GL ゲート線、GDL ダミーゲート線。

Claims (12)

  1. 複数のゲート線と、
    前記複数のゲート線に交差する複数のデータ線と、
    前記複数のゲート線と前記複数のデータ線との交点近傍に形成された複数の画素と、
    1画素ライン分の表示データを保持するラッチ回路を有し、当該表示データに対応する信号を前記データ線を通して前記複数の画素に供給するソースドライバと、
    前記複数のゲート線を順次活性化することで前記複数の画素を駆動するゲート線駆動回路と、
    前記複数のゲート線それぞれの非活性化を検出したときに、検出信号を一定期間活性化させる非活性遷移検出回路とを備え、
    前記ラッチ回路は、前記検出信号の活性化に応じて、保持する表示データを更新し、
    前記非活性遷移検出回路は、
    前記複数のゲート線のそれぞれに設けられ、対応するゲート線が非活性化したときに検出信号を活性化させる検出回路を含み、
    前記検出回路の各々は、
    前記検出信号の出力端子を充電する第1トランジスタおよび当該出力端子を放電する第2トランジスタを備え、
    前記対応するゲート線が活性化している間は、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを非活性化させ、
    前記対応するゲート線が非活性化すると、まず前記第1トランジスタを活性化させ、その所定時間後に、前記第2トランジスタの活性化および前記第1トランジスタの非活性化をほぼ同時に行い、さらに所定時間後に、前記第2トランジスタを非活性化させる
    ことを特徴とする画像表示装置。
  2. 複数のゲート線と、
    前記複数のゲート線に交差する複数のデータ線と、
    前記複数のゲート線と前記複数のデータ線との交点近傍に形成された複数の画素と、
    1画素ライン分の表示データを保持するラッチ回路を有し、当該表示データに対応する信号を前記データ線を通して前記複数の画素に供給するソースドライバと、
    前記複数のゲート線を順次活性化することで前記複数の画素を駆動するゲート線駆動回路と、
    前記複数のゲート線それぞれの非活性化を検出したときに、検出信号を一定期間活性化させる非活性遷移検出回路とを備え、
    前記ラッチ回路は、前記検出信号の活性化に応じて、保持する表示データを更新し、
    前記非活性遷移検出回路は、
    前記複数のゲート線のそれぞれに設けられ、対応するゲート線が非活性化したときに検出信号を活性化させる検出回路を含み、
    前記検出回路の各々は、
    前記対応するゲート線の非活性化を検出したときに第1信号を活性化させる検出部と、
    前記第1信号を一定時間だけ遅延した第2信号を生成する遅延回路部と、
    前記第2信号の活性化に応じて、前記第1信号を非活性化させるプルダウン回路部と、
    前記検出信号を、前記第1信号の活性化に応じて活性化させ、前記第2信号の活性化に応じて非活性化させる出力部とを備える
    ことを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項2記載の画像表示装置であって、
    検出部は、
    前記ゲート線に接続する入力端を有し、前記第1信号を出力するインバータを備え、
    前記インバータは、
    負荷素子と駆動素子のオン抵抗比を調整することにより、前記第1信号が反転する前記ゲート線の電圧を調整可能である
    ことを特徴とする画像表示装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか記載の画像表示装置であって、
    前記非活性遷移検出回路を構成するトランジスタは、全て同一導電型である
    ことを特徴とする画像表示装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか記載の画像表示装置であって、
    前記ゲート線駆動回路は前記複数の画素と一体形成されている
    ことを特徴とする画像表示装置。
  6. 請求項5記載の画像表示装置であって、
    前記ゲート線駆動回路の制御信号を、当該ゲート線駆動回路を駆動可能なレベルに変換するレベルシフタをさらに備え、
    ゲート線駆動回路は、前記レベルシフタとも一体形成されている
    ことを特徴とする画像表示装置。
  7. 請求項1から請求項4のいずれか記載の画像表示装置であって、
    前記ゲート線は、画像表示のための通常のゲート線の他に設けられたダミーゲート線であり、
    前記ゲート線駆動回路は、前記通常のゲート線と同期したタイミングで前記ダミーゲート線を順次活性化するダミーゲート線駆動回路である
    ことを特徴とする画像表示装置。
  8. 請求項7記載の画像表示装置であって、
    前記ダミーゲート線駆動回路は、前記通常のゲート線の駆動回路を駆動するクロック信号を用いて駆動される
    ことを特徴とする画像表示装置。
  9. 請求項7または請求項8記載の画像表示装置であって、
    前記通常のゲート線の駆動回路および前記ダミーゲート線駆動回路は、前記複数の画素と一体形成されている
    ことを特徴とする画像表示装置。
  10. 請求項9記載の画像表示装置であって、
    前記ゲート線駆動回路の制御信号を、当該ゲート線駆動回路を駆動可能なレベルに変換するレベルシフタをさらに備え、
    前記通常のゲート線の駆動回路および前記ダミーゲート線駆動回路は、前記レベルシフタとも一体形成されている
    ことを特徴とする画像表示装置。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか記載の画像表示装置であって、
    前記検出信号に基づいて、前記ソースドライバおよびゲート線駆動回路へ送る信号の出力タイミングを規定するコントローラをさらに備える
    ことを特徴とする画像表示装置。
  12. 請求項11記載の画像表示装置であって、
    前記コントローラは、
    少なくとも1画素ライン分の表示データを保持するメモリと、
    前記検出信号に基づき、前記メモリから1画素ラインごとの前記表示データを読み出して前記ソースドライバへ出力するタイミングコントローラとを含む
    ことを特徴とする画像表示装置。
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