JP5473408B2 - ゲート信号線駆動回路及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ゲート信号線駆動回路及びそれを用いた表示装置に関する。特に、ゲート信号線駆動回路が出力するゲート信号におけるノイズの抑制に関する。
従来より、例えば、液晶表示装置において、ゲート信号線を走査するゲート信号線駆動回路に備えられたシフトレジスタ回路が、表示画面の画素領域に配置される薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFTと記す)と同一基板上に形成される方式、すなわち、シフトレジスタ内蔵方式が採用される場合がある。従来技術に係るシフトレジスタ回路として、特許文献1及び特許文献2に記載されている。
ゲート信号線駆動回路に備えられたシフトレジスタ回路を構成する複数の基本回路それぞれは、一フレーム期間のうち、その基本回路からゲート信号が出力されるゲート信号線に対応するゲート走査期間(以下、信号ハイ期間と記す)にのみ、ハイ電圧がゲート信号Goutとしてゲート信号線に出力され、それ以外の期間(以下、信号ロー期間と記す)は、ロー電圧がゲート信号Goutとしてゲート信号線に出力される。
図10は、従来技術に係るシフトレジスタ回路の基本回路の構成を、簡単に示した模式図である。シフトレジスタ回路の基本回路には、信号ロー期間に応じてゲート信号線にロー電圧を出力するロー電圧印加スイッチング素子SWAと、信号ハイ期間に応じてゲート信号線にハイ電圧を出力するハイ電圧印加スイッチング素子SWGを備えられている。
ロー電圧印加スイッチング素子SWAの入力側には、ロー電圧線VGLが接続されている。基本回路のゲート信号Goutが、信号ロー期間に、ロー電圧が安定して出力されるよう、信号ロー期間に応じて、ロー電圧印加スイッチング素子SWAはオンされ、ロー電圧線VGLの電圧であるロー電圧がゲート信号Goutに出力される。また、信号ハイ期間に応じて、ロー電圧印加スイッチング素子SWAはオフされる。ロー電圧印加スイッチング素子SWAのスイッチに印加される電圧をノードN2とする。ロー電圧印加スイッチング素子SWAがオンされている間、ノードN2はハイ電圧となっており、ロー電圧印加スイッチング素子SWAのスイッチには、ハイ電圧が印加される。また、ロー電圧印加スイッチング素子SWAがオフされている間、ノードN2はロー電圧となっており、ロー電圧印加スイッチング素子SWAのスイッチにはロー電圧が印加される。
ハイ電圧印加スイッチング素子SWGの入力側には、基本クロック信号CLKが接続されている。対応するゲート信号線に対して、信号ハイ期間にハイ電圧が出力されるよう、信号ハイ期間に応じて、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGはオンされ、基本クロック信号CLKの電圧がゲート信号Goutに出力される。ここで、基本クロック信号CLKは、信号ハイ期間には、ハイ電圧となっている。また、信号ロー期間に応じて、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGはオフされ、基本クロック信号CLKの信号を遮断し、出力しない。ハイ電圧印加スイッチング素子SWGのスイッチに印加される電圧をノードN1とする。ハイ電圧印加スイッチング素子SWGがオンされている間、ノードN1はハイ電圧となっており、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGのスイッチにはハイ電圧が印加される。また、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGがオフされている間、ノードN1はロー電圧となっており、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGのスイッチにはロー電圧が印加される。
ハイ電圧印加スイッチング素子SWGのスイッチに、すなわち、ノードN1に、信号ロー期間に応じて、ロー電圧を供給するスイッチング信号供給スイッチング素子SWBが接続されている。スイッチング信号供給スイッチング素子SWBの入力側にはロー電圧線VGLが接続されていて、信号ロー期間に応じて、スイッチング信号供給スイッチング素子SWBはオンされ、ノードN1はロー電圧となり、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGのスイッチにロー電圧が印加される。また、信号ハイ期間に応じて、スイッチング信号供給スイッチング素子SWBはオフされる。スイッチング信号供給スイッチング素子SWBのスイッチに印加される電圧は、ロー電圧印加スイッチング素子SWAのスイッチに印加される電圧と導通しており、同じくノードN2である。スイッチング信号供給スイッチング素子SWBがオンされている間、上述の通り、ノードN2はハイ電圧となっており、スイッチング信号供給スイッチング素子SWBのスイッチにはハイ電圧が印加される。
図11は、従来技術に係るシフトレジスタ回路の基本回路の回路図である。図11に示す通り、ロー電圧印加スイッチング回路211に備えられたトランジスタT6が、ロー電圧印加スイッチング素子SWAに相当している。信号ロー期間に応じて、ノードN2はハイ電圧に維持され、ロー電圧線VGLのロー電圧が、出力端子OUTより、ゲート信号Gとして出力される。
また、図11に示す通り、ハイ電圧印加スイッチング回路212に備えたトランジスタT5が、ハイ電圧印加スイッチング素子SWGに相当している。信号ハイ期間に応じて、ノードN1はハイ電圧となり、入力端子IN1より入力される基本クロック信号CLK1の電圧が、出力端子OUTより、ゲート信号Gとして出力される。
さらに、図11に示す通り、ノードN1ロー電圧供給回路213に備えられたトランジスタT2が、スイッチング信号供給スイッチング素子SWBに相当している。同様に、ノードN2ロー電圧供給回路214に備えられたロー電圧印加オフ制御素子となるトランジスタT7がオンされることにより、ノードN2はロー電圧に変化する。さらに、信号ハイ期間に応じて、ノードN1がハイ電圧に変化するのに伴い、トランジスタT4がオンされることにより、ノードN2はロー電圧に維持される。
すなわち、信号ロー期間に応じて、ノードN1はロー電圧に、ノードN2はハイ電圧に維持され、信号ハイ期間に応じて、ノードN1はハイ電圧に、ノードN2はロー電圧に変化する。
特開2007−95190号公報 特開2008−122939号公報
ゲート信号Gは、対応するゲート信号線に出力される。ゲート信号線は、対応する複数の画素領域を貫くよう、配置されている。この画素領域の各々には、対応する映像信号線が配置されている。映像信号線には、対応する画素領域の画素電極に印加されるよう、映像信号の電圧が印加される。
各画素領域に設けられたスイッチング素子としてのトランジスタの内部容量などにより、これら映像信号線における映像信号が、ゲート信号線にノイズとして印加される場合が生じる。
トランジスタT7のゲートには、入力端子IN3が接続されており、入力端子IN3には、前段の基本回路のゲート信号Gn−1が入力される。よって、このゲート信号Gn−1にノイズが印加されていると、このノイズにより、トランジスタT7が一部オンされてしまうことがあり得る。これにより、トランジスタT7の入力側に接続されたロー電圧線VGLのロー電圧により、信号オフ期間に応じてハイ電圧に維持されるべきノードN2の電圧が低下してしまう。そして、信号オフ期間に応じてゲート信号Gをロー電圧に維持しているトランジスタT6が、ノードN2の電圧の低下により、十分にオンされた状態を維持できなくなる。
トランジスタT6が十分にオンされた状態を維持できなくなると、例えば、トランジスタT5を介して、もしくは、外部のゲート信号線から、ノイズ信号が生じてしまったとしても、そのノイズ信号がロー電圧線VGLを通じて十分に吸収され抑制されなくなってしまう。
すなわち、前段の基本回路のゲート信号Gn−1に含まれるノイズ信号によって、当該基本回路のゲート信号Gにもノイズ信号が印加され、さらに、それが次段の基本回路においても、ゲート信号Gn+1にノイズ信号が印加され、ノイズ信号が連鎖的に発生してしまうこととなる。
本発明は、このような課題を鑑みて、ゲート信号におけるノイズを抑制するゲート信号線駆動回路、及び、それを用いた表示装置の提供にある。
(1)本発明に係るゲート信号線駆動回路は、信号ハイ期間にハイ電圧となり、前記信号ハイ期間以外の期間である信号ロー期間にロー電圧となる、ゲート信号を、ゲート信号線に出力する基本回路、を複数備えるゲート信号線駆動回路であって、前記複数の基本回路には、第1の基本回路と、前記第1の基本回路の前記信号ハイ期間より前に信号ハイ期間となる第2の基本回路と、が含まれ、前記第1の基本回路及び前記第2の基本回路には、それぞれ、前記信号ロー期間に応じて、前記ゲート信号線にロー電圧を印加するロー電圧印加スイッチング回路と、前記信号ハイ期間に応じて、前記ゲート信号線にハイ電圧を印加するハイ電圧印加スイッチング素子と、前記信号ハイ期間に応じて、前記ロー電圧印加スイッチング素子がオフされるよう、前記ロー電圧印加スイッチング回路のスイッチ入力にロー電圧を印加するロー電圧印加オフ制御素子と、を備え、前記第1の基本回路の前記ロー電圧印加オフ制御素子は、前記第2の基本回路の前記ハイ電圧印加スイッチング素子のスイッチに印加される信号によって、オンされる、ことを特徴とする。
(2)上記(1)に記載のゲート信号線駆動回路であって、前記第1の基本回路において、前期信号ハイ期間に応じて、前記ロー電圧印加スイッチング回路のスイッチがオフされた後、前記ハイ電圧印加スイッチング素子がオンされてもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載のゲート信号線駆動回路であって、前記第1の基本回路において、前記ロー電圧印加スイッチング回路には、前記ゲート信号線に対して互いに並列に接続されるとともに、それぞれオン状態に置いて前記ゲート信号線にロー電圧を印加する複数のロー電圧印加スイッチング素子を備え、前記複数のロー電圧印加スイッチング素子は、いずれか少なくとも1つが前記信号ロー期間に応じてオン状態にされるとともに、いずれか少なくとも1つが前記信号ロー期間の少なくとも一部においてオフ状態にされるよう、それぞれオンオフされていてもよい。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のゲート信号線駆動回路を備える表示装置であってもよい。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置に備えられたTFT基板の等価回路の概念図である。 本発明の実施形態に係るシフトレジスタ回路のブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係るn番目の基本回路の回路図である。 本発明の第1の実施形態に係るn番目の基本回路に係る入力信号、ノード、ゲート信号の電圧の時間変化を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係るn番目の基本回路の回路図である。 本発明の第2の実施形態に係る交流電圧線の電圧の時間変化を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係るn番目の基本回路の回路図である。 本発明の実施形態に係る他の一例を示す液晶表示装置に備えられたTFT基板の等価回路の概念図である。 従来技術に係るシフトレジスタ回路の基本回路の構成を示す模式図である。 従来技術に係るシフトレジスタ回路の基本回路の一例を示す回路図である。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る表示装置は、たとえば、IPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示装置であって、図1に示す液晶表示装置の全体斜視図の通り、ゲート信号線105、映像信号線107、画素電極110、コモン電極111、及び、TFT109などが配置されたTFT基板102と、当該TFT基板102に対向し、カラーフィルタが設けられたフィルタ基板101と、当該両基板に挟まれた領域に封入された液晶材料と、TFT基板102のフィルタ基板101側と反対側に接して位置するバックライト103と、を含んで構成されている。
図2は、TFT基板102の等価回路の概念図である。TFT基板102には、ゲート信号線駆動回路104に接続された多数のゲート信号線105が、互いに等間隔をおいて図中横方向に延びている。
ゲート信号線駆動回路104には、シフトレジスタ制御回路114と、シフトレジスタ回路112が備えられており、シフトレジスタ制御回路114は、シフトレジスタ回路112に対して、後述する制御信号115を出力している。
シフトレジスタ回路112には、複数のゲート信号線105それぞれに対応して、基本回路113が複数備えられている。例えば、ゲート信号線105が800本存在しているとき、同じく、基本回路113が800個、シフトレジスタ回路112に備えられる。シフトレジスタ制御回路114から入力される制御信号115により、各基本回路113は、一フレーム期間のうち、対応するゲート走査期間(信号ハイ期間)にはハイ電圧となり、それ以外の期間(信号ロー期間)にはロー電圧となるゲート信号を、対応するゲート信号線105に出力している。
また、データ駆動回路106に接続された多数の映像信号線107が互いに等間隔をおいて図中縦方向に延びている。そして、これらゲート信号線105及び映像信号線107により碁盤状に並ぶ画素領域がそれぞれ区画されている。また、各ゲート信号線105と平行にコモン信号線108が図中横方向に延びている。
ゲート信号線105及び映像信号線107により区画される各画素領域の隅には、TFT109が形成されており、映像信号線107と画素電極110に接続されている。また、TFT109のゲート電極は、ゲート信号線105と接続されている。各画素領域には、画素電極110に対向してコモン電極111が形成されている。
以上の回路構成において、各画素回路のコモン電極111にコモン信号線108を介して基準電圧が印加される。また、ゲート信号線105によりTFT109のゲート電極にゲート電圧が選択的に印加されることにより、TFT109を流れる電流が制御される。ゲート電極に選択的にゲート電圧が印加されたTFT109を通じて、映像信号線107に供給された映像信号の電圧が選択的に、画素電極110に印加される。これにより、画素電極110とコモン電極111との間に電位差が生じ、液晶分子の配向などを制御し、それにより、バックライト103からの光を遮蔽の度合を制御し、画像を表示することとなる。
図2では、簡単の説明のために、シフトレジスタ回路112は、左片側にのみ図示されているが、実際には、シフトレジスタ回路112の基本回路113は、表示領域の左右両側に配置され、例えば、ゲート信号線105が800本あるとすると、両側にそれぞれ複数配置された基本回路113によって、例えば、右側の基本回路113は奇数番目の信号線に、左側の基本回路113は偶数番目の信号線に、それぞれゲート信号を供給している。
図3は、シフトレジスタ回路112のブロック図である。両側に並んだ基本回路113のうち、奇数番目の基本回路が図3の右側に、偶数番目の基本回路が図3の左側に配置され、それぞれの基本回路113は、図3の中央に位置する表示領域120に、ゲート信号Gを出力している。図3には、n番目の基本回路が、基本回路113―nとして記されている。
シフトレジスタ制御回路114がシフトレジスタ回路112へ出力する制御信号115は、図3の右側に位置する奇数番目の基本回路と、図3の左側に位置する偶数番目の基本回路とに、それぞれ入力される。奇数番目の基本回路には、4相の互いに位相の異なる基本クロック信号V,Vn+2,Vn+4,Vn+6、ハイ電圧線VGH、ロー電圧線VGL、補助信号VST1などが入力される。同様に、偶数番目の基本回路には、4相の互いに位相の異なる基本クロック信号Vn+1,Vn+3,Vn+5,Vn+7、ハイ電圧線VGH、ロー電圧線VGL、補助信号VST2などが入力される。
図3に示す基本回路113それぞれには、図の基本回路113―1に示される通り、4つの入力端子IN1,IN2,IN3,IN4、IN5、IN6と、2つの出力端子OUT、OUT2とが備えられ、さらに、ハイ電圧線VGH、ロー電圧線VGLがそれぞれ接続されている。
n番目の基本回路113―nの入力端子IN1,IN2について説明する。n番目の基本回路113―nにおいて、基本クロック信号V,Vn+2が、それぞれ、入力端子IN1,IN2に入力される。ここで、4相からなる2組の基本クロック信号が接続されており、nの値を変化させた場合であっても、Vn+8=V=Vn−8などとすればよい。
n番目の基本回路113―nの出力端子OUTから出力されるゲート信号をGと定義する。n番目の基本回路113―nの入力端子IN3には、n−2番目の基本回路113―(n−2)からのゲート信号Gn−2が、同じく入力端子IN4には、n+2番目の基本回路113―(n+2)からのゲート信号Gn+2が、それぞれ、入力される。なお、1番目の基本回路113―1及び2番目の基本回路113―2の入力端子IN3には、対応するゲート信号がないため、補助信号VST1,VST2が、それぞれ、入力される。同様に、799目の基本回路113―799及び800番目の基本回路113―800の入力端子IN4には、801番目のダミー回路のゲート信号G801及び802番目のダミー回路のゲート信号G802が、それぞれ入力され、801番目の基本回路113−801及び802番目の基本回路113−802の入力端子IN4には補助信号VST1,VST2が入力される。
さらに、n番目の基本回路113―nの入力端子IN5には、n−2番目の基本回路113―(n−2)の出力端子OUT2からの出力信号が入力される。なお、n番目の基本回路113―nの出力端子OUT2には、n番目の基本回路113―nのノードN1の電圧が出力される。ここで、1番目の基本回路113―1及び2番目の基本回路113―2の入力端子IN5には、対応するノードN1の電圧がないため、補助信号VST1,VST2が、それぞれ、入力される。また、n番目の基本回路113―nの入力端子IN6には、nが奇数の場合は補助信号VST1が、nが偶数の場合は補助信号VST2が入力される。
図4は、シフトレジスタ回路112のn番目の基本回路113―nの回路図である。入力端子IN6に入力される補助信号VSTは、nが奇数の場合は補助信号VST1が、nが偶数の場合は補助信号VST2を表している。
図11に示す従来技術に係るシフトレジスタ回路の基本回路との主な相違点は、従来技術に係るシフトレジスタ回路においては、信号ハイ期間に応じて、前段の基本回路のゲート信号Gn−1によって、ノードN2ロー電圧供給回路214に備えられたトランジスタT7がオンされることにより、ノードN2はハイ電圧からロー電圧に変化していたのに対して、本実施例に係るシフトレジスタ回路においては、信号ハイ期間に応じて、n−2番目の基本回路のノードN1の電圧によって、ノードN2ロー電圧供給回路14に備えられたロー電圧印加オフ制御素子となるトランジスタT4Aがオンされることにより、ノードN2はハイ電圧からロー電圧に変化している点である。
ここで、n番目の基本回路113―nを第1の基本回路とすると、n−2番目の基本回路113―(n−2)が第2の基本回路となり、n−2番目の基本回路113―(n−2)のノードN1の電圧によって、n番目の基本回路113―nのトランジスタT4Aがオンされている。
図5は、n番目の基本回路113―nのノードN1,N2の時間的な変化を、入力信号である基本クロック信号と、近傍の基本回路のゲート信号やノードN1とともに示したものである。以下、図5に示す各信号の時間変化とともに、基本回路113の動作について説明する。
図4に示す通り、トランジスタT4Aのゲートには、入力端子IN5が接続されており、n−2番目の基本回路113―(n−2)の出力端子OUT2が出力するノードN1の電圧N1n−2が入力端子IN5に入力される。図5に示す期間P1に、n−2番目の基本回路113―(n−2)のノードN1の電圧N1n−2がハイ電圧となるので、期間P1に、トランジスタT4Aはオンされる。
トランジスタT4Aの入力側には、ロー電圧線VGLが接続されている。よって、トランジスタT4Aがオンされると、ロー電圧線VGLのロー電圧がノードN2に印加される。
図4に示す通り、ノードN1ハイ電圧供給回路15に備えられたトランジスタT1のゲートには、入力端子IN3が接続されており、n−2番目の基本回路113―(n−2)のゲート信号Gn−2が入力端子IN3に入力される。図5に示す期間P2に、n−2番目の基本回路113―(n−2)のゲート信号Gn−2がハイ電圧となるので、期間P2にトランジスタT1はオンされる。
トランジスタT1の入力側には、ハイ電圧線VGHが接続されている。よって、トランジスタT1がオンされると、ハイ電圧線VGHのハイ電圧がノードN1に印加される。
なお、期間P2において、図5に示す通り、n−2番目の基本回路113―(n−2)のノードN1の電圧N1n−2がハイ電圧で維持されており、トランジスタT4Aはオン状態で維持される。また、ノードN2ロー電圧供給回路14に備えられるトランジスタT4のゲートには、ノードN1が接続されており、期間P2において、ノードN1はハイ電圧となるので、トランジスタT4もオンされる。トランジスタT4の入力側には、ロー電圧線VGLが接続されている。よって、期間P2において、2個のトランジスタT4,T4Aが共にオンされており、ロー電圧線VGLのロー電圧がノードN2に印加される。
ハイ電圧印加スイッチング回路12に備えられたハイ電圧印加スイッチング素子SWGに相当するトランジスタT5の入力側には、入力端子IN1が接続されており、基本クロック信号Vが入力端子IN1に入力される。期間P3において、ノードN1はハイ電圧で維持されているので、トランジスタT5はオン状態で維持されている。期間P3において、基本クロック信号Vはハイ電圧となっているので、信号ハイ期間である期間P3に、出力端子OUTより、ハイ電圧となるゲート信号Gが出力される。
ここで、実際には、トランジスタT1に、閾値電圧Vthが存在するために、期間P2において、ノードN1の電圧は、ハイ電圧線VGHのハイ電圧から、トランジスタT1の閾値電圧Vthを減じた電圧となってしまう。この電圧では、信号ハイ期間である期間P3において、トランジスタT5を十分にオンすることが出来ない場合もあり得るので、ハイ電圧印加スイッチング回路12には、昇圧容量C1がトランジスタT5と並列に接続されている。期間P3になると、ゲート信号Gn−2がロー電圧に変化し、トランジスタT1がオフされるが、ノードN1はハイ電圧に維持され、トランジスタT5はオンされ状態を保つ。期間P3には、出力端子OUTに、入力端子IN1に入力される基本クロック信号Vのハイ電圧が印加され、昇圧容量C1の容量カップリングにより、ノードN1は更に高電圧に昇圧される。これは、ブートストラップ電圧と呼ばれている。
なお、期間P3において、図5に示す通り、n−2番目の基本回路113―(n−2)のノードN1の電圧N1n−2はロー電圧となり、トランジスタT4Aはオフされる。しかし、n番目の基本回路113―nのノードN1は、上記ブートストラップ電圧により昇圧された高い電圧となっており、ノードN2ロー電圧供給回路14に備えられるトランジスタT4はオン状態で維持されるので、トランジスタT4Aがオフされた後も、ノードN2はロー電圧に維持される。
図4に示す通り、トランジスタT9の入力側には、ロー電圧線VGLが接続されており、トランジスタT9のゲートには入力端子IN4が接続されている。入力端子IN4に、n+2番目の基本回路113―(n+2)からのゲート信号Gn+2が入力される。
図5に示す通り、期間P4に、ゲート信号Gn+2がハイ電圧となるので、期間P4に、トランジスタT9はオンされ、ロー電圧線VGLのロー電圧がノードN1に印加される。これにより、トランジスタT5はオフされる。また、同時に、トランジスタT4もオフされる。
図4に示す通り、ロー電圧線VGLとハイ電圧線VGHの間には、保持容量C3及びトランジスタT3が直列に接続されている。トランジスタT3の出力端子と保持容量C3の正極は、ノードN2に接続されている。また、保持容量のC3の負極にはロー電圧線VGLが、トランジスタT3の入力側にはハイ電圧線VGHが、それぞれ接続されている。トランジスタT3のゲートには、入力端子IN2が接続され、入力端子IN2に基本クロック信号Vn+2が入力される。
期間P4に、基本クロック信号Vn+2がハイ電圧となるので、期間P4に、トランジスタT3はオンされ、ノードN2の電圧をハイ電圧に変化させる。同時に、保持容量C3がハイ電圧に充電される。
その後、期間P5に、基本クロック信号Vn+2がロー電圧となり、トランジスタT3がオフされた後も、保持容量C3によりノードN2の電圧はハイ電圧で維持される。さらに、基本クロック信号Vn+2は周期的にハイ電圧となり、保持容量C3を周期的に充電し続けるので、ノードN2の電圧は安定的にハイ電圧に維持されることとなる。
さらに、図11に示す従来技術に係る基本回路とは異なり、図4に示すn番目の基本回路113―nには、トランジスタT3と並列に、トランジスタT10が備えられている。トランジスタT10のゲートには、入力端子IN6が接続され、上述の補助信号VSTが入力端子IN6に入力される。トランジスタT3が定期的にオンされることにより保持容量C3を周期的に充電し続けることに加えて、補助信号VSTがハイ電圧になる毎に、トランジスタT10がオンされ、これによっても、保持容量C3は充電される。
ここで、補助信号VSTとは、上述の通り、nが奇数の場合は補助信号VST1が、nが偶数の場合は補助信号VST2を表している。よって、nが奇数となるn番目の基本回路113−nは、補助信号VST1がハイ電圧になるタイミングで、また、nが偶数となるn番目の基本回路113−nは、補助信号VST2がハイ電圧になるタイミングで、それぞれ、一斉に、それぞれの基本回路に備えられたT10により、保持容量C3は充電される。補助信号VSTを、1フレーム期間において、表示領域に書き込む期間以外の時間である帰数期間などにおいて、ハイ電圧にすることにより、信号オフ期間に応じて、より安定的にノードN2をハイ電圧に維持することが出来る。
スイッチング信号供給スイッチング素子SWBに相当するトランジスタT2は、ノードN1ロー電圧供給回路13に備えられたおり、ロー電圧印加スイッチング素子SWAに相当するトランジスタT6は、ロー電圧印加スイッチング回路11に備えられている。トランジスタT2,T6のゲートには、ノードN2が接続されており、トランジスタT2の入力側にはロー電圧線VGLが接続されている。信号オフ期間に応じて、ノードN2はハイ電圧に維持され、トランジスタT2はオンされる。トランジスタT2がオン状態に維持されることにより、ノードN1には、ロー電圧線VGLのロー電圧が印加される。すなわち、信号オフ期間に応じて、ノードN1はロー電圧に維持される。
同様に、信号オフ期間に応じて、トランジスタT6はオンされ、出力端子OUTより、ロー電圧線VGLのロー電圧となるゲート信号Gが出力される。
以上により、信号ハイ期間に応じて、期間P2,P3の期間においては、ノードN1はハイ電圧となり、ハイ電圧印加スイッチング素子であるトランジスタT5はオンされ、この期間、基本クロック信号Vの電圧が、出力端子OUTより、ゲート信号Gとして出力される。とくに、期間P3において、基本クロック信号Vはハイ電圧となるので、ゲート信号Gもこの期間、ハイ電圧になる。また、期間P1,P2,P3において、ノードN2はロー電圧となり、ロー電圧印加スイッチング素子であるトランジスタT6、及び、スイッチング信号供給スイッチング素子であるトランジスタT2は、オフされる。
また、信号ロー期間に応じて、1フレーム期間のうち、期間P1,P2,P3以外の期間においては、ノードN2がハイ電圧で維持され、トランジスタT2がオンされ、ノードN1はロー電圧で維持される。同じく、トランジスタT6がオンされ、交流電圧線VGL_AC1Bのロー電圧が、出力端子OUTより、ゲート信号Gとして出力する。そして、1フレーム期間のうち、大部分の時間において、トランジスタT6及びトランジスタT2のゲートにはハイ電圧が印加されることとなる。なお、期間P1においては、トランジスタT2はオフされているが、ノードN1はロー電圧で維持される。
このように、n−2番目の基本回路113―(n−2)のゲート信号Gn−2など、表示領域などシフトレジスタ回路112の外部と直接接続されている言わば外部信号によってではなく、n−2番目の基本回路113―(n−2)のノードN1の電圧N1n−2によって、信号ハイ期間に応じて、n番目の基本回路113―nのノードN2がハイ電圧からロー電圧に変化している。
ノードN1の電圧N1n−2は、n−2番目の基本回路113―(n−2)の出力端子OUT2より出力し、n番目の基本回路113―nの入力端子IN5に入力されているが、シフトレジスタ回路112の外部へは出力されておらず、外部とは直接接続されていない、言わばシフトレジスタ回路112の内部信号である。
以上説明した通り、ゲート信号のように、外部よりノイズ信号が印加されてしまう外部信号ではなく、ノードN1の電圧のように、外部に対して直接接続されていないシフトレジスタ回路112の内部信号によって、信号ハイ期間に応じて、n番目の基本回路113―nのノードN2がハイ電圧からロー電圧に変化することにより、外部において生じたノイズ信号の影響がノードN2に及ぶのを抑制することが出来る。これにより、シフトレジスタ回路112を備えるゲート信号線駆動回路104が出力するゲート信号のノイズを抑制することが出来る。また、このゲート信号線駆動回路104を用いた表示装置の表示品質は向上する。
さらに、信号ハイ期間に応じて、異なる信号により、ノードN1とノードN2は、それぞれ、ロー電圧からハイ電圧へ、ハイ電圧からロー電圧に変化しており、それら信号を例えば本実施形態のように選択することにより、その変化するタイミングを、ノードN1とノードN2とで異ならせることが可能となる。
本実施形態において、期間P2の最初の時刻に、ノードN2は、ハイ電圧からロー電圧に変化しており、期間P2においては、ノードN2はロー電圧となっており、ノードN1をロー電圧に維持しているトランジスタT2はオフされている。その後、期間P1の最初の時刻に、ノードN1は、ロー電圧からハイ電圧に変化する。
ここで、図11に示す従来技術に係る基本回路のように、この変化するタイミングが、ノードN1とノードN2とで同じである場合には、例えば、トランジスタT1がオンされるタイミングとトランジスタT2がオフされるタイミングが同じである。実際には、トランジスタが持つ閾値電圧のために、トランジスタが十分にオンされるまで、及び、トランジスタT2が十分にオフされるまでには、有限の時間がかかる。すなわち、トランジスタT2が十分にオフされる前に、トランジスタT1がオンされるために、ノードN1がハイ電圧線VGHともロー電圧線VGLとも一部導通してしまう可能性が生じてしまい、ノードN1がロー電圧からハイ電圧に変化するのにも、より時間を有してしまうこととなる。
これに対して、本実施形態にかかるn番目の基本回路113―nにおいては、トランジスタT2が十分にオフされた後に、トランジスタT1がオンされるので、ノードN1は、安定的に、かつ、短期間に、ロー電圧からハイ電圧に変化することが出来る。
さらに、前述の通り、ノードN1がロー電圧からハイ電圧に変化するタイミングよりも前に、ノードN2がハイ電圧からロー電圧に変化しているため、トランジスタT1には高い駆動能力を必要ではなくなる。それゆえ、トランジスタT1の電極間長をより長くすることが出来、製品の歩留まりが向上する。また、トランジスタT1の電極幅をより短くすることが出来、表示パネルにおいてさらに狭額縁化が可能となり、平面パネルの付加価値が向上する。なお、ここでは、基本クロック信号が4相となっているものについて説明したが、5相以上の基本クロック信号についても適用できる。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る表示装置は、上述した第1の実施形態に係る表示装置と、基本的には同じ構成をしている。第1の実施形態に係る表示装置との主な違いは、シフトレジスタ回路112の基本回路113の構成にある。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る表示装置に備えられたn番目の基本回路113―nの回路図である。図4に示す第1の実施形態に係るn番目の基本回路113―nとの主な相違点として、第1の実施形態に係る基本回路113において、ロー電圧印加スイッチング回路11には、ロー電圧印加スイッチング素子SWAに相当するトランジスタT6が1個備えられているところ、本実施形態に係る基本回路113には、ロー電圧印加スイッチング回路11に、2個の並列に接続されたトランジスタT6,T6Aが備えられている。同様に、第1の実施形態にかかる基本回路113において、ノードN1ロー電圧供給回路13には、スイッチング信号供給スイッチング素子SWBに相当するトランジスタT2が1個備えられているところ、本実施形態に係る基本回路113には、2個の並列に接続されたトランジスタT2,T2Aが備えられている。
また、図6に示すn番目の基本回路113―nには、さらに、2対の交流電圧線が入力される。ノードN2は、制御スイッチング素子となるトランジスタTA1,TA2,TA3,TA4を介して、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bに接続されている。また、トランジスタT2,T2Aの入力側には、もう1対の交流電圧線VGL_AC2,VGL_AC2Bそれぞれに接続されて、トランジスタT2,T2Aの出力端子は、ともにノードN1と接続されている。同様に、トランジスタT6,T6Aの入力側には、この1対の交流電圧線VGL_AC2,VGL_AC2Bそれぞれに接続されて、トランジスタT6,T6Aの出力端子は、ともに出力端子OUTと接続されている。
トランジスタTA1,TA3のゲートには、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bそれぞれに接続されている。ノードN2は、制御スイッチング素子となるトランジスタTA1,TA3を介して、それぞれ、ノードN2A,N2Bと接続されている。
トランジスタTA4,TA2のゲートにも、同様に、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bそれぞれに接続されている。トランジスタTA2を介して、交流電圧線VGL_AC1とN2Aが、また、トランジスタTA4を介して、交流電圧線VGL_AC1BとN2Bが、それぞれ接続されている。
トランジスタT2,T2Aのゲートには、それぞれ、ノードN2A,N2Bが、同様に、トランジスタT6,T6Aのゲートには、それぞれ、ノードN2A,N2Bが、接続されている。
図7は、2対の交流電圧線の電圧の時間変化を示す図である。横軸方向は時間を表し、縦軸方向には、2対の交流電圧線それぞれのハイ電圧(H)とロー電圧(L)が表されている。図に示す通り、この2対の交流電圧線の電圧は、交互にハイ電圧とロー電圧になるよう周期的に変化している。
図7に示す通り、交流電圧線VGL_AC1に係るそれぞれの期間を、P1A,P2A,P3A,・・・と、交流電圧線VGL_AC1Bに係るそれぞれの期間を、P1B,P2B,P3B,・・・と、図に示す時刻を、それぞれt,tと、定義する。図7に示す通り、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bは、ともに、ハイ電圧である期間が、ロー電圧である期間よりも長くなっている。例えば、交流電圧線VGL_AC1において、ハイ電圧である期間P1A,P3A,・・・は、ロー電圧である期間P2A,P4A,・・・よりも、長くなっている。そして、1対の交流電圧線VGL_AC2,VGL_AC2Bは、それぞれ、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bの逆位相となっている。
それゆえ、例えば、期間P1Bにおいてロー電圧であった交流電圧線VGL_AC1Bが、時刻tに、ハイ電圧に変化する。その後、期間P1Aにおいてハイ電圧であった交流電圧線VGL_AC1が、時刻tに、ロー電圧に変化する。すなわち、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bには、ハイ電圧となっている各期間において、ロー電圧からハイ電圧に変化してしばらくの期間、そして、ハイ電圧からロー電圧に変化する直前のしばらくの期間、1対の交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bがともにハイ電圧となっている重なりの期間が存在している。
以下、ノードN2A,N2Bの変化について、図7に示す時間変化に従って説明する。期間P1Bにおいて、交流電圧線VGL_AC1はハイ電圧であるので、トランジスタTA1はオンされ、また、交流電圧線VGL_AC1Bはロー電圧であるので、トランジスタTA2はオフされており、ノードN2AはノードN2と導通している。また、期間P1Bにおいて、交流電圧線VGL_AC1はハイ電圧であるので、トランジスタTA4はオンされ、また、交流電圧線VGL_AC1Bはロー電圧であるので、トランジスタTA3はオフ、かつ、ノードN2Bはロー電圧に保たれている。
時刻t1に、交流電圧線VGL_AC1Bがロー電圧からハイ電圧に、変化する。これにより、トランジスタTA3はオンされ、ノードN2BとノードN2が導通する。また、交流電圧線VGL_AC1Bがハイ電圧に変化したことにより、ノードN2Bはロー電圧からハイ電圧に変化する。これら2点により、ノードN2BもノードN2と同じハイ電圧に変化する。そして、このとき、ノードN2は、ノードN2AとノードN2Bの両方と導通することとなる。
時刻t2に、交流電圧線VGL_AC1がハイ電圧からロー電圧に、変化する。これにより、トランジスタTA1はオフされ、ノードN2AとノードN2の導通がなくなる。また、交流電圧線VGL_AC1がロー電圧に変化したことにより、N2Aはハイ電圧からロー電圧に変化する。
以上述べたように、交流電圧線VGL_AC1がハイ電圧のとき、N2AがN2と導通し、信号ロー期間に応じてハイ電圧となり、トランジスタT2,T6はオン状態となる。このとき、交流電圧線VGL_AC1と逆位相となっている交流電圧線VGL_AC2はロー電圧であり、トランジスタT2,T6は、それぞれ、ノードN1及び出力端子OUTに、交流電圧線VGL_AC2のロー電圧を印加する。また、交流電圧線VGL_AC1がロー電圧のとき、N2AとN2の導通はなくなり、N2Aはロー電圧となり、トランジスタT2,T6はオフ状態となる。
同様に、交流電圧線VGL_AC1Bがハイ電圧のとき、N2BがN2と導通し、信号ロー期間に応じてハイ電圧となり、トランジスタT2A,T6Aはオン状態となる。このとき、交流電圧線VGL_AC1Bと逆位相となっている交流電圧線VGL_AC2Bはロー電圧であり、トランジスタT2A,T6Aは、それぞれ、ノードN1及び出力端子OUTに、交流電圧線VGL_AC2Bのロー電圧を印加する。また、交流電圧線VGL_AC1Bがロー電圧のとき、N2BとN2の導通はなくなり、N2Bはロー電圧となり、トランジスタT2A,T6Aはオフ状態となる。
制御スイッチング素子となるトランジスタTA1,TA2,TA3,TA4、及び、交流電圧線VGL_AC1,VGL_AC1Bによって、ノードN2A及びノードN2Bが、ノードN2と接続するか否かが制御される。ノードN2と導通していない時には、ロー電圧に維持されていたノードN2Aが、ノードN2と導通される際に、ノードN2Aはロー電圧からハイ電圧に変化するように制御されるために、ノードN2Bと導通しているノードN2が、さらにノードN2Aとも導通する際に生じるノードN2の電圧の低下を抑制することが出来る。ノードN2BがノードN2と導通する際も、同様である。
このように、ロー電圧印加スイッチング回路11及びノードN1ロー電圧供給回路13に、それぞれ複数のトランジスタを備えることにより、本来、トランジスタのゲートに、長時間、ハイ電圧が印加されていたところ、トランジスタのゲートにハイ電圧が印加される時間を、それぞれ複数のトランジスタに、それぞれ分担させることが出来ている。これにより、スイッチング素子の劣化への時間を遅らせることができ、また、長寿命化を実現させることが出来ている。
そして、本実施形態に係る基本回路113において、その複数のトランジスタの駆動切り替え時に生じるノードN2の低下を抑制することが出来ており、このような基本回路113に、本発明に係るトランジスタT4Aを備えることにより、ノードN2の電圧の安定化の効果はさらに高まることとなる。
以上、第2の実施形態に係る基本回路113において、ロー電圧印加スイッチング回路11及びノードN1ロー電圧供給回路13それぞれに、複数のスイッチング素子が並列に接続される場合にも、本発明は適用される。なお、ここでは、基本クロック信号が4相となっているものについて説明したが、5相以上の基本クロック信号についても適用できる。
[第3の実施形態]
本発明の実施例3に係る表示装置は、上述した第2の実施形態に係る表示装置と、基本的には同じ構成をしている。第2の実施形態に係る表示装置との主な違いは、シフトレジスタ回路112の基本回路113の構成にある。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る表示装置に備えられたn番目の基本回路113―nの回路図である。図6に示す第2の実施形態に係るn番目の基本回路113―nとの主な相違点として、ノードN1ハイ電圧供給回路15に、トランジスタT1と並列に、さらにトランジスタT1Aを備えている。そして、トランジスタT1Aのゲートは、入力端子IN7に接続され、n−4番目の基本回路113―(n−4)のゲート信号Gn−4が入力端子IN7に入力される。
n番目の基本回路113―nにおいて、図5に示す期間P1において、n−4番目の基本回路113―(n−4)のゲート信号Gn−4はハイ電圧になっており、トランジスタT1Aがオン状態となり、ノードN1がハイ電圧に変化する。
これに伴い、n−2番目の基本回路113―(n−2)においても、図5に示す期間P1より1つ前の期間において、ノードN1の電圧N1n−2はハイ電圧となっている。これにより、n番目の基本回路113―nのT4Aがオンとなり、n番目の基本回路113―nのノードN2はロー電圧に変化する。なお、本実施形態に係る基本回路113においては、トランジスタT3がオンされるタイミングとの重複を避けるために、基本クロック信号が5相以上であることが望ましい。
本実施形態に係る基本回路113において、信号ハイ期間である図5に示す期間P3の2つ前の期間である期間P1より、ノードN1をハイ電圧に変化させることにより、より安定的に、信号ハイ期間に、基本クロック信号Vのハイ電圧をゲート信号Gとして出力することが出来る。これにより、ゲート信号のノイズ抑制の効果はさらに高まることとなる。
なお、図4及び図6に示す基本回路113においては、ロー電圧印加スイッチング回路11及びノードN1ロー電圧供給回路13それぞれに、2個のトランジスタが並列に備えられているが、2個に限定されることはない。3個、4個とさらに、増加させてもよい。その場合、それぞれのノードに対応して接続される3対、4対の交流電圧線とさらに、増加させることとなる。トランジスタにハイ電圧が印加される時間を、さらに多くのトランジスタで分担することとなり、1個当たりのトランジスタにハイ電圧が印加される時間を、さらに軽減させることが出来る。
また、本実施形態に係るシフトレジスタ回路112は、図3に示す通り、表示領域120の両側にそれぞれ複数の基本回路113が配置される場合について説明したが、例えば、表示領域120の片側に配置される場合、また、その他の場合であっても、本発明が適用されることは言うまでもない。
さらに、本発明の実施形態に係る表示装置において、上記では、図2に示す通り、IPS方式の液晶表示装置について説明しているが、本発明に係る表示装置は、VA(Vertically Aligned)方式やTN(Twisted Nematic)方式等、その他の駆動方式の液晶表示装置であってもよいし、有機EL表示装置など、他の表示装置であってもよい。図9は、VA方式及びTN方式の液晶表示装置に備えられるTFT基板102の等価回路の概念図である。VA方式及びTN方式の場合には、コモン電極111がTFT基板102と対向するフィルタ基板101に設けられている。
11 ロー電圧印加スイッチング回路、12 ハイ電圧印加スイッチング回路、13 ノードN1ロー電圧供給回路、14 ノードN2ロー電圧供給回路、15 ノードN1ハイ電圧供給回路、101 フィルタ基板、102 TFT基板、103 バックライト、104 ゲート信号線駆動回路、105 ゲート信号線、106 データ駆動回路、107 映像信号線、108 コモン信号線、109 TFT、110 画素電極、111 コモン電極、112 シフトレジスタ回路、113 基本回路、114 シフトレジスタ制御回路、115 制御信号、120 表示領域、211 ロー電圧印加スイッチング回路、212 ハイ電圧印加スイッチング回路、213 ノードN1ロー電圧供給回路、214 ノードN2ロー電圧供給回路、C1 昇圧容量、C3 保持容量、CLK 基本クロック信号、G,Gout ゲート信号、IN1,IN2,IN3,IN4,IN5,IN6,IN7 入力端子、N1,N2,N2A,N2B ノード、OUT,OUT2 出力端子、SWA ロー電圧印加スイッチング素子、SWB スイッチング信号供給スイッチング素子、SWG ハイ電圧印加スイッチング素子、TA1,TA2,TA3,TA4,T1,T1A,T2,T2A,T4,T4A,T5,T6,T6A,T9,T10 トランジスタ、VGH ハイ電圧線、VGL ロー電圧線、VGL_AC1,VGL_AC1B,VGL_AC2,VGL_AC2B 交流電圧線、V 基本クロック信号、VST,VST1,VST2 補助信号。

Claims (4)

  1. 信号ハイ期間にハイ電圧となり、前記信号ハイ期間以外の期間である信号ロー期間にロー電圧となる、ゲート信号を、ゲート信号線に出力する基本回路、を複数備えるゲート信号線駆動回路において、
    前記複数の基本回路には、
    第1の基本回路と、
    前記第1の基本回路の前記信号ハイ期間より前に信号ハイ期間となる第2の基本回路と、が含まれ、
    前記第1の基本回路及び前記第2の基本回路には、それぞれ、
    前記信号ロー期間に応じて、前記ゲート信号線にロー電圧を印加するロー電圧印加スイッチング回路と、
    前記信号ハイ期間に応じて、前記ゲート信号線にハイ電圧を印加するハイ電圧印加スイッチング素子と、
    前記ハイ電圧印加スイッチング素子の制御端子に接続される第1のノードと、
    前記ロー電圧印加スイッチング回路の制御端子に接続される第2のノードと、
    前記信号ハイ期間に応じて、前記ロー電圧印加スイッチング回路がオフされるよう、前記第2のノードにロー電圧を印加するロー電圧印加オフ制御素子と、を備え、
    前記第1のノードに印加されるハイ電圧により前記ハイ電圧印加スイッチング素子はオンされて、前記ゲート信号線にハイ電圧を印加し、
    前記第2のノードに印加されるハイ電圧により前記ロー電圧印加スイッチング回路はオンされて、前記ゲート信号線にロー電圧を印加し、
    前記第1の基本回路の前記ロー電圧印加オフ制御素子は、前記第2の基本回路の前記第1のノードに印加されるハイ電圧によってオンされ、前記第2の基本回路の前記第1のノードにハイ電圧が印加されるタイミングで前記第1の基本回路の前記第2のノードにロー電圧を印加する、
    ことを特徴とするゲート信号線駆動回路。
  2. 請求項1に記載のゲート信号線駆動回路であって、
    前記第1の基本回路において、
    前記信号ハイ期間に応じて、前記ロー電圧印加スイッチング回路がオフされた後、前記ハイ電圧印加スイッチング素子がオンされる、
    ことを特徴とするゲート信号線駆動回路。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のゲート信号線駆動回路であって、
    前記第1の基本回路において、
    前記ロー電圧印加スイッチング回路には、前記ゲート信号線に対して互いに並列に接続されるとともに、それぞれオン状態に置いて前記ゲート信号線にロー電圧を印加する複数のロー電圧印加スイッチング素子を備え、
    前記複数のロー電圧印加スイッチング素子は、いずれか少なくとも1つが前記信号ロー期間に応じてオン状態にされるとともに、いずれか少なくとも1つが前記信号ロー期間の少なくとも一部においてオフ状態にされるよう、それぞれオンオフされる、
    ことを特徴とするゲート信号線駆動回路。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のゲート信号線駆動回路を備える表示装置。
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