JP6677383B2 - 電子回路、走査回路及び表示装置並びに電子回路の寿命延長方法 - Google Patents

電子回路、走査回路及び表示装置並びに電子回路の寿命延長方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子回路の寿命延長技術に関し、その応用例として、表示装置の走査回路に関し、特に単一導電型の薄膜トランジスタで構成された走査回路に関する。
アモルファスシリコン薄膜トランジスタ(以下「a−SiTFT(amorphous Silicon Thin Film Transistor)」という。)を利用した表示装置は、携帯機器用モニタ等の小型パネルから、パーソナルコンピュータ用のモニタ、大画面薄型テレビ等の大型パネルまで、幅広く使用されている。一般に、表示エリアを構成する画素アレイのみa−SiTFTで形成し、画素を駆動するためのゲート駆動回路にはIC(Integrated Circuit)チップが利用されていた。
近年、ディスプレイの製造原価の節減や、額縁長さ(ディスプレイの外形から表示エリアまでの距離)の低減を目的として、画素アレイと同時にゲート駆動回路を形成する技術の開発が進んでいる。一般的なa−SiTFTによるゲート駆動回路には、以下の特許文献に開示されているようなダイナミックな走査回路が用いられる。
関連技術1としての特許文献1の走査回路について図20を用いて説明する。
図20に示すように、特許文献1の走査回路は、単一導電型のトランジスタ516〜521で構成されたダイナミックな走査回路の一例であり、複数のステージ511が直列に接続されたものである。
入力信号INPUTがハイレベルになると、トランジスタ518,521がともにオン状態となることにより、ノードP1がVDD−Vthに、ノードP2がVSSに、それぞれ設定される。ここで、Vthはトランジスタ518のしきい値電圧である。ノードP1の電位上昇により、トランジスタ516がオン状態となる。また、ノードP2がVSSとなったため、トランジスタ517,519はオフ状態となる。
続いて、入力信号INPUTがローレベルになると、ノードP1がフローティング状態となる。この状態においてクロック信号C1がローレベルからハイレベルになると、出力信号OUTPUT1の電位が上昇する。このとき、トランジスタ516のノードP1とノードP3(OUTPUT1)との間の寄生容量(図示せず)を介して、ブートストラップ効果により、フローティング状態であるノードP1の電位も上昇する。したがって、ノードP1がハイレベル以上の電位に上昇することにより、トランジスタ516のゲートには高電圧の信号が印加されるため、クロック信号C1のハイレベルが減衰することなく出力信号OUTPUT1として転送される。
続いて、クロック信号C3がハイレベルになると、トランジスタ520がオン状態となるため、ノードP2がVDD−Vthに設定される。ここで、Vthはトランジスタ20のしきい値電圧である。これにより、トランジスタ517,519がオン状態となるため、ノードP1,P3(OUTPUT1)がそれぞれVSSに設定されるので、回路の誤動作が防止される。
特許文献1の構成では、出力信号OUTPUT1がローレベルの間、トランジスタ517,519が常にオン状態となって、ノードP1,P3(OUTPUT1)をVSSへプルダウンしている。つまり、トランジスタ517,519には、ゲートにハイレベルの電圧が印加され、ソース又はドレインにローレベルの電圧が印加されている。このバイアス状態を、以下「プラスゲートストレス」と呼称する。例えば当該回路をa−SiTFTで形成した場合、「プラスゲートストレス」により、しきい値電圧の変動が大きくなるという問題がある。
このような特許文献1の問題に対して、関連技術2、3としての特許文献2、3では次のような解決案を開示している。特許文献2の走査回路について図21を用いて説明する。
図21に示すように、特許文献2では、シフトレジスタ610内の出力回路611の二つのトランジスタ612,613のうち、トランジスタ612のゲートに電圧発生回路00が接続された構成となっている。電圧発生回路600は、判定回路601、インピーダンス変換器607及び電圧設定回路620で構成されている。また、電圧設定回路620は、コントローラ602、加算器603、カウンタ604及びDA変換回路606で構成されている。
そして、判定回路601がトランジスタ612の動作状態を検知し、その検知結果に応じて電圧設定回路620がトランジスタ612のゲートに供給される電圧を制御する。つまり、特許文献2では、判定回路601及び電圧設定回路620を具備することにより、トランジスタ612の特性変動に応じてトランジスタ612のゲートに印加される電圧を上乗せすることが可能であると開示されている。
特許文献3の走査回路について図22を用いて説明する。
図22に示すように、特許文献3の走査回路は、行プルアップトランジスタ710、ブートストラップコンデンサ711、行プルダウントランジスタ712、ブートストラップコンデンサ711を充電するトランジスタ713、行プルダウントランジスタ712の状態を再現するトランジスタ714、Vt検出回路716、正電圧線718、負電圧線719、制御線1〜Nなどを備えている。
Vt検出回路716は、行プルダウントランジスタ712のしきい値電圧Vtを検出し、入力信号Vinにオフセット値△Vを加える又は減じることによって得た出力信号Voutを、行プルダウントランジスタ712のゲートに供給する。
米国特許第5222082号明細書(図2、第2欄第37行〜第3欄第27行) 特開2008−262178号公報(図3、段落0048〜0058) 特開2010−534380号公報(図1、段落0034〜0040)
しかしながら、特許文献2、3で開示された回路構成を、例えば単一導電型の薄膜トランジスタから成る走査回路に適用した場合、以下の課題がある。
特許文献2、3の走査回路は、検出したトランジスタのしきい値電圧に応じてそのゲートに印加する電圧を上乗せすることにより、当該トランジスタの電流駆動能力を補償するものである。
本願発明者が行った実験により、ゲートに印加する電圧の絶対値が高くなるにつれて、トランジスタのしきい値電圧変動が大きくなることが確認されている。これは、ゲートに印加する電圧の絶対値が高くなるにつれて、トランジスタに印加される電気的ストレスも大きくなるため、と考えられる。
このことから、特許文献2、3の構成では、回路動作中にゲートに印加する電圧を上乗せすることにより、トランジスタに印加される電気的ストレスが検出前よりも大きくなるため、更なるしきい値電圧変動が発生してしまう。したがって、特許文献2、3の構成では、走査回路の回路寿命を十分に延長できないという課題がある。
そこで、本発明の目的は、電子回路を構成するトランジスタの特性変動があっても寿命を大幅に延長し得る電子回路等を提供することにある。
本発明に係る電子回路は、
複数のトランジスタから構成された電子回路であって、
二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
前記二個以上の被切替回路は、初期に動作状態となる被切替回路と初期に停止状態となる被切替回路とを含み、
前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じ、
更に、前記切替回路の前記トランジスタに対して、前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタよりも大きな電気的ストレスを印加する回路構成を有し、
前記切替回路の前記トランジスタは、
前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期に停止状態とし、
前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートに前記特性変動によってオン電圧が印加されることにより、前記初期に停止状態となる被切替回路を動作状態に切り替える、
ことを特徴とする。
本発明に係る電子回路の寿命延長方法は、
複数のトランジスタから構成され、
二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
前記二個以上の被切替回路は、初期に動作状態となる被切替回路と初期に停止状態となる被切替回路とを含み、
前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じる、
電子回路に対して、
前記切替回路の前記トランジスタを用いて、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期に停止状態とし、
前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記切替回路の前記トランジスタに対して前記電気的ストレスを大きく印加することにより、前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動を早く進ませ、
前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動によって、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオン電圧が印加されることにより、
前記初期に停止状態となる被切替回路を動作状態に切り替える、
ことを特徴とする。
本発明によれば、動作状態の被切替回路がトランジスタの特性変動によって停止状態になる場合に、切替回路のトランジスタの特性変動によって、初期から停止状態の被切替回路を動作状態に切り替えるので、電子回路を構成するトランジスタの特性変動があっても、電子回路の寿命を大幅に延長できる。
実施形態1の単位回路の構成を示す回路図である。 実施形態1の走査回路の構成を示すブロック図である。 実施形態1の単位回路を構成するトランジスタの特性変動を示すグラフである。 実施形態1の走査回路の動作を表すタイミングチャート(その1)である。 実施形態1の走査回路の動作を表すタイミングチャート(その2)である。 実施形態1の単位回路を構成するトランジスタにおけるしきい値電圧の経時的な変化を表すタイミングチャートである。 図7Aは実施形態1の表示装置の構成を示す斜視図であり、図7Bは図7Aにおける第1の基板の構成を示す斜視図である。 実施形態2の単位回路の構成を示す回路図である。 実施形態2の走査回路の構成を示すブロック図である。 実施形態2の単位回路を構成するトランジスタの特性変動を示すグラフである。 実施形態2の単位回路の動作を示すタイミングチャート(その1)である。 実施形態2の単位回路の動作を示すタイミングチャート(その2)である。 実施形態2の単位回路を構成するトランジスタにおけるしきい値電圧の経時的な変化を表すタイミングチャートである。 実施形態3の単位回路の構成を示す回路図である。 実施形態3の走査回路の構成を示すブロック図である。 実施形態3の単位回路を構成するトランジスタの特性変動を示すグラフである。 実施形態3の単位回路の動作を示すタイミングチャート(その1)である。 実施形態3の単位回路の動作を示すタイミングチャート(その2)である。 実施形態3の単位回路を構成するトランジスタにおけるしきい値電圧の経時的な変化を表すタイミングチャートである。 関連技術1の構成を示す回路図である。 関連技術2の構成を示すブロック図である。 関連技術3の構成を示す回路図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。ただし、以下の実施形態の符号は、前述の関連技術の符号とは無関係である。
図1に示すように、本発明に係る電子回路(11)は、複数のトランジスタ(T12A,…)から構成された電子回路であって、二個以上の被切替回路(13a,13b)と、これらの被切替回路(13a,13b)を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路(12)とを有する。二個以上の被切替回路(13a,13b)は、動作状態の被切替回路(13a)と初期から停止状態の被切替回路(13b)とを含む。被切替回路(13a,13b)及び切替回路(12)を構成するトランジスタ(T12A,…)は、トランジスタ(T12A,…)に印加された電気的ストレスによって特性変動が生じる。切替回路(12)は、切替回路(12)のトランジスタ(T16)の特性変動によって、初期から停止状態の被切替回路(13b)を動作状態に切り替える。
本発明によれば、動作状態の被切替回路(13a)がトランジスタ(T12A,…)の特性変動によって停止状態になる場合に、切替回路(12)のトランジスタ(T16)の特性変動によって、初期から停止状態の被切替回路(13b)を動作状態に切り替えるので、電子回路(11)を構成するトランジスタ(T12A,…)の特性変動があっても、電子回路(11)の寿命を大幅に延長できる。
例えば、切替回路(12)のトランジスタ(T16)は、初期から停止状態の被切替回路(13b)のトランジスタ(T12B,…)のゲートにオフ電圧を印加することにより、被切替回路(13b)を初期から停止状態とし、トランジスタ(T16)の特性変動によって、トランジスタ(T12B,…)に対するオフ電圧の印加を停止することにより、被切替回路(13b)を動作状態に切り替える。
この場合、切替回路(12)のトランジスタ(T16)は、動作状態の被切替回路(12a)のトランジスタ(T12A,…)に比べて、電気的ストレスが大きく印加されることにより特性変動が早く進み、動作状態の被切替回路(12a)が停止状態になる前に、トランジスタ(T12B,…)に対するオフ電圧の印加を停止する、としてもよい。
例えば、前述の電気的ストレスはトランジスタ(T12A,…)のゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、前述の特性変動はしきい値電圧のシフトである。
本発明に係る電子回路の寿命延長方法は、本発明に係る電子回路(11)の動作を方法の発明として捉えたものである。
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1として、本発明に係る電子回路から成る単位回路11(図1)を複数備えた走査回路10(図2)について説明する。図2に示す単位回路111〜11nの任意の一個を、図1に単位回路11として示す。図1及び図2に示すように、複数の単位回路11はクロック信号に同期して制御される。前述の複数のトランジスタは、単一導電型の複数の薄膜トランジスタT12A,…である。前述の二個以上の被切替回路は、単位回路11内のノードを一定電位に設定する二個以上の電位設定回路(13a,13b)であり、動作状態の電位設定回路(13a)と初期から停止状態の電位設定回路(13b)とを含む。
例えば、切替回路12の薄膜トランジスタT16は、初期から停止状態の電位設定回路(13b)の薄膜トランジスタT12B,T15Bのゲートにオフ電圧を印加することにより、電位設定回路(13b)を初期から停止状態とし、薄膜トランジスタT16の特性変動によって薄膜トランジスタT12B,T15Bに対するオフ電圧の印加を停止することにより、電位設定回路(13b)を動作状態に切り替える。
この場合、切替回路12の薄膜トランジスタT16は、動作状態の電位設定回路(13a)の薄膜トランジスタT12A,T15Aに比べて、電気的ストレスが大きく印加されることにより特性変動が早く進み、電位設定回路(13a)が停止状態になる前に、薄膜トランジスタT12B,T15Bに対するオフ電圧の印加を停止する。
より具体的に言えば、前述の二個以上の電位設定回路は、動作状態である第1の電位設定回路(13a)と、初期から停止状態である第2の電位設定回路(13b)との二個から成る。切替回路12の薄膜トランジスタT16は、第2の電位設定回路(13b)の薄膜トランジスタT12B,T15Bのゲートにオフ電圧を印加することにより、第2の電位設定回路(13b)を初期から停止状態とし、第1の電位設定回路(13a)の薄膜トランジスタT12A,T15Aに比べて、電気的ストレスが大きく印加されることにより特性変動が早く進み、第1の電位設定回路(13a)が動作状態から停止状態になる前に、薄膜トランジスタT16の特性変動によって薄膜トランジスタT12B,T15Bに対するオフ電圧の印加を停止することにより、第2の電位設定回路(13b)を動作状態に切り替える。
換言すると、単位回路11は次の記述の中でN=2の場合に相当する。Nを2以上の整数、kを1からN−1までのいずれかの整数とする。このとき、前述の二個以上の電位設定回路は第1乃至第Nの電位設定回路(13a,13b)から成り、第kの電位設定回路(13a)は動作状態であり、第k+1乃至第Nの電位設定回路(13b)は初期から停止状態であり、前述の一個以上の切替回路は第1乃至第N−1の切替回路12から成る。第kの切替回路12の薄膜トランジスタT16は、第k+1の電位設定回路(13b)の薄膜トランジスタT12B,T15Bのゲートにオフ電圧を印加することにより、第k+1の電位設定回路(13b)を初期から停止状態とし、第kの電位設定回路(13a)の薄膜トランジスタT12A,T15Aに比べて、電気的ストレスが大きく印加されることにより特性変動が早く進み、第kの電位設定回路(13a)が動作状態から停止状態になる前に、薄膜トランジスタT16の特性変動によって薄膜トランジスタT12B,T15Bに対するオフ電圧の印加を停止することにより、第k+1の電位設定回路(13b)を動作状態に切り替える。ここで、後述する実施形態2はN=1の場合に相当し、実施形態3はN=3の場合に相当する。
更に具体的に言えば、前述の電気的ストレスは薄膜トランジスタT12A,…のゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、前述の特性変動はしきい値電圧のシフトである。前述の単一導電型はNチャネル型であり、前述の第1の電位設定回路及び第2の電位設定回路はノードを低電位に設定する第1のプルダウン回路13a及び第2のプルダウン回路13bである。
[構成の説明]
次に、本実施形態1の構成について更に詳しく説明する。以下「薄膜トランジスタ」は単に「トランジスタ」と略称する。
図7Aに示すように、本実施形態1の表示装置9は、第1の基板1、第2の基板2、表示部3、駆動回路4及び接続ケーブル7で概ね構成されている。そして、図7Bに示すように、第1の基板1は、駆動回路4、画素アレイ5、走査回路10及び走査線6で概ね構成されている。図示しない外部接続機器から出力された信号が、接続ケーブル7を経由して駆動回路4に入力される。また、駆動回路4から出力された信号が、制御信号線8を経由して走査回路10及び画素アレイ5に供給される。走査回路10の出力信号は、走査線6を経由して画素アレイ5に出力される。画素アレイ5は、駆動回路4及び走査回路10からそれぞれ出力された信号を受けて各画素を制御する。この制御により、図7Aに示す表示部3で所望の映像を表示することが可能となる。表示装置9としては、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどが挙げられる。
図2に示すように、本実施形態1の走査回路10は、複数の単位回路111〜11nが配設され、単位回路111〜11nと走査線6(出力信号OUT1〜OUTn)とが接続されている。ここで、nは、自然数とし、画素アレイ5(図7B)の縦方向の画素数によって確定される値である。後述するmは、1からnまでの任意の整数とする。
走査回路10は、制御信号線8を経由して入力した制御信号によって単位回路111〜11nが制御され、それぞれの単位回路111〜11nから走査線6へ出力信号OUT1〜OUTnを供給する。走査回路10が入力する制御信号は、スタート信号ST、上位電源電圧VGH、下位電源電圧VGL、最終段制御信号VO、及び、クロック信号CLK1,CLK2で構成されている。以下、上位電源電圧VGH及び下位電源電圧VGLは、単に「VGH」及び「VGL」と略称する。
単位回路11mは、複数の入力端子IN,VGH,VGL,CLK,OUTm+1及び出力端子OUTmを有している。初段の単位回路111の入力端子INには、スタート信号STが供給される。2段目の単位回路112以降の入力端子INには、前段の出力端子OUTmの信号が供給される。
また、入力端子CLKには、クロック信号CLK1,CLK2のいずれか一方が供給される。例えば、単位回路111の入力端子CLKにはクロック信号CLK1が供給され、単位回路112の入力端子CLKにはクロック信号CLK2が供給される。単位回路113以降の入力端子CLKについては、単位回路111,112とクロック信号CLK1,CLK2との接続関係が繰り返される。
出力端子OUTmの信号は、走査線6に供給されるとともに、前段の単位回路11m−1の入力端子OUTm+1、及び後段の単位回路11m+1の入力端子INにそれぞれ供給される。最終段の単位回路11nの入力端子OUTm+1には、最終段制御信号VOが供給される。
図1に示すように、本実施形態1の単位回路11は、複数のトランジスタT11A〜T16、コンデンサC11、後述する配線及び端子で構成されている。それらの端子は、入力端子IN,CLK,OUTm+1,VGH,VGL及び出力端子OUTmである。
第1のプルダウン回路13aは、トランジスタT12A,T15Aで構成されており、ノードN12Aの電位により制御され、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。第2のプルダウン回路13bは、トランジスタT12B,T15Bで構成されており、ノードN12Bの電位により制御され、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。切替回路12は、トランジスタT16で構成されており、ノードN12BをVGLに設定する機能を有する。
ノードN11は、トランジスタT11Aのソース、トランジスタT12Aのドレイン、トランジスタT12Bのドレイン及びトランジスタT14のゲートに接続されている配線を示す。また、ノードN12Aは、トランジスタT11Bのドレイン、トランジスタT12Aのゲート、トランジスタT15Aのゲート及びトランジスタT13Aのソースに接続されている配線を示す。更に、ノードN12Bは、トランジスタT12Bのゲート、トランジスタT15Bのゲート、トランジスタT13Bのソース、トランジスタT11Cのドレイン及びトランジスタT16のドレインに接続されている配線を示す。
トランジスタT11Aは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN11の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタT11Bは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN12AをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT12A(T12B)は、ノードN12A(N12B)の電位によりゲート制御され、ノードN11をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT13A(T13B)は、入力端子OUTm+1の電位によりゲート制御され、ノードN12A(N12B)の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタT14は、ノードN11の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmに入力端子CLKの電位を供給する、又は入力端子CLKと出力端子OUTmとを電気的に切り離す機能を有する。トランジスタT15A(T15B)は、ノードN12A(N12B)の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT16は、ゲートがVGH、ソースがVGL、ドレインがノードN12Bに接続されており、ノードN12BをVGLに設定する機能を有する。コンデンサC11は、一方の電極がノードN11に接続され、他方の電極が出力端子OUTmに接続され、トランジスタT11A,T12A,T12Bのリーク電流又は外部からのノイズ混入などにより、ノードN11の電位が変動しないように、電荷を蓄積する機能を有する。
ここで、各トランジスタ及びコンデンサの物理的な形状及び大きさについては、回路が十分なマージンを持って動作するように設計することが望ましい。トランジスタT13B,T16の組み合わせは、後述するとおり、ともにオン状態となって貫通電流が流れる動作となるため、トランジスタT13BよりもトランジスタT16の駆動能力が高くなるように設計することが望ましい。同様に、トランジスタT12A(T12B)よりもトランジスタT11Aの駆動能力が高くなるように設計することが望ましい。
また、トランジスタT12A,T15A,T16は、回路動作中に「プラスゲートストレス」が印加されることにより、しきい値電圧が変動する。トランジスタT12A,T15Aのゲートには、トランジスタT13Aのしきい値電圧をVthとすると、後述するとおりVGH−Vthが印加される。一方、トランジスタT16のゲートにはVGHが印加される。つまり、トランジスタT16に印加される「プラスゲートストレス」の方が、トランジスタT12A,T15Aに印加される「プラスゲートストレス」よりも大きい。したがって、図3に示すように、経時的なしきい値電圧のシフト量は、トランジスタT16の方がトランジスタT12A,T15Aよりも大きくなる。
本実施形態1における表示装置9を駆動する走査回路10は、その構成要素である単位回路11において、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタが設置され(第1及び第2のプルダウン回路13a,13b)、かつ、第2のプルダウン回路13bを停止状態から動作状態へ切り替えるための切替回路12が設置されている。
第1のプルダウン回路13aが動作中において、トランジスタT12A,T15A,T16には、「プラスゲートストレス」が印加されるため、経時的にしきい値電圧が変動する。ただし、しきい値電圧のシフト量は、トランジスタT12A,T15AよりもトランジスタT16の方が大きい。そのため、トランジスタT12A,T15Aが停止状態になる前に、トランジスタT16が停止状態になることにより、トランジスタT12B,T15Bを停止状態に維持することが困難となるので、トランジスタT12B,T15Bを動作状態に遷移させることとなる。つまり、第2のプルダウン回路13bが停止状態から動作状態に遷移する。これにより、ノードN11及び出力端子OUTmを低位電源電圧VGLに設定する能力が維持されることになる。
本構成をとることにより、走査回路10の回路寿命を延長することが可能となる。また、トランジスタT12A,T15Aの動作状態を検知する手段が不要であり、かつ、トランジスタT12B,T15Bの停止状態を解除するための特別な制御信号も不要であるため、回路規模の増大化及び外部制御手段の高コスト化を引き起こすこともない。
[動作の説明]
次に、本実施形態1の走査回路10の動作について説明する。
走査回路10及び単位回路11の動作について、図1乃至図3に図4乃至図6を加えて説明する。図4及び図5において、図4及び図5において、横軸は時間、縦軸は各端子の電位をそれぞれ示し、縦軸のL、HはそれぞれVGL、VGHの略である。図4の縦軸は制御信号線8及び単位回路111の各端子の電位であり、図5の縦軸は単位回路112,11nの各端子の電位である。また、図6において、横軸は時間、縦軸は各トランジスタにおけるしきい値電圧の変動量をそれぞれ示している。
・期間(t1−t2)
スタート信号STがVGLからVGHに遷移する。クロック信号CLK1はVGLである。また、クロック信号CLK2はVGLからVGHに遷移する。
単位回路111の動作:トランジスタT11Aがオン状態となるため、トランジスタT11Aのしきい値電圧をVthとすると、ノードN11がVGLからV1(=VGH―VGL−Vth)まで上昇する。これにより、トランジスタT14はオン状態となる。入力端子CLKに接続されているクロック信号CLK1がVGLのため、出力信号OUT1はVGLに設定される。また、トランジスタT11Bがオン状態となるため、ノードN12AはVGLに設定される。このため、トランジスタT12A,T15Aはオフ状態である。また、ノードN12Bは、トランジスタT16がオン状態のためVGLである。これにより、トランジスタT12B,T15Bはオフ状態である。
単位回路112〜11nの動作:ノードN11,N12A,N12Bが全てVGLのため、出力信号OUT2〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t3−t4)
スタート信号STはVGLに遷移している。クロック信号CLK1はVGLからVGHに遷移し、クロック信号CLK2はVGLとなっている。
単位回路111の動作:トランジスタT11A,T11Bはオフ状態となる。これにより、ノードN11,N12Aはフローティング状態となる。クロック信号CLK1がVGHとなったため、オン状態であるトランジスタT14を通過して出力信号OUT1の電位がVGLから上昇していく。コンデンサC11の他方の電極である出力信号OUT1の電位が上昇したため、フローティング状態にあるコンデンサC11の一方の電極(ノードN11)の電位は、トランジスタT11Aのしきい値電圧をVthとすると、ブートストラップ効果により更にV2(=2(VGH−VGL)−Vth)まで上昇する。したがって、トランジスタT14のゲートにはVGH以上の電圧が印加されるため、出力信号OUT1の電位は減衰することなくVGHまで遷移する。
単位回路112の動作:単位回路111の期間(t1−t2)における動作と同様、トランジスタT11A,T11B,T14がオン状態となる。
単位回路113〜11nの動作:ノードN11,N12A,N12Bが全てVGLのため、出力信号OUT3〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t5−t6)
クロック信号CLK1はVGLである。クロック信号CLK2はVGLからVGHに遷移する。
単位回路111の動作:後述の単位回路112の動作により、出力信号OUT2がVGHに遷移するため、単位回路111の入力端子OUTm+1にVGHが供給される。このため、トランジスタT13A,T13Bがともにオン状態となる。トランジスタT13Aがオン状態になることにより、トランジスタT13Aのしきい値電圧をVthとすると、ノードN12AはVGLからV1(=VGH−VGL−Vth)に遷移する。これにより、トランジスタT12A,T15Aがともにオン状態となり、ノードN11及び出力端子OUTmがVGLに遷移する。一方、トランジスタT16の駆動能力がトランジスタT13Bの駆動能力よりも高く設定されていることにより、ノードN12BはVGLに維持されるので、トランジスタT12B,T15Bはオフ状態が維持される。
単位回路112の動作:単位回路111の期間(t3−t4)における動作と同様、トランジスタT14により、出力信号OUT2の電位がVGHまで遷移する。
単位回路113の動作:単位回路111の期間(t1−t2)における動作と同様である。
単位回路114〜11nの動作:ノードN11,N12A,N12Bが全てVGLのため、出力信号OUT4〜OUTnは全てVGLである。
時間t6以降、単位回路114〜11nの動作は、単位回路111の期間(t1−t6)における動作と同様である。当該動作により、OUT4〜OUTnが順次VGHに遷移していく。
・期間(t7−t8)
最終段制御信号VOがVGLからVGHに遷移する。
単位回路11nの動作:入力端子OUTm+1の電位がVGHとなるため、トランジスタT13A,T13Bがオン状態となり、単位回路111の期間(t5−t6)における動作と同様、ノードN11及び出力端子OUTmがVGLに遷移する。
時間t8以降については、スタート信号STが再びVGLからVGHに遷移するタイミング(時間t9)によって、時間t1以降と同じ動作を繰り返す。
次に、単位回路11内の第1及び第2のプルダウン回路13a,13b及び切替回路12を構成する各トランジスタについて、しきい値電圧の経時的な推移を図6に基づき説明する。なお、前にも述べたように、トランジスタT16は切替回路12、トランジスタT12A,T15Aは第1のプルダウン回路13a、トランジスタT12B,T15Bは第2のプルダウン回路13bにそれぞれ対応する。
時間(1):各トランジスタのしきい値電圧は、初期値の状態であり、全て同等である。動作開始後、トランジスタT12A,T15A,T16には、単位回路11の動作の説明で述べたように、「プラスゲートストレス」が印加される。これにより、トランジスタT12A,T15A,T16のしきい値電圧が高くなっていく。このとき、トランジスタT12A,T15Aに比べてトランジスタT16の方が、印加される「プラスゲートストレス」の量が大きいため、しきい値電圧はより高く変動する。一方、トランジスタT12B,T15Bは、トランジスタT16の動作によってともにオフ状態であるため、「プラスゲートストレス」は印加されないので、しきい値電圧は初期値のままである。
時間(2):トランジスタT16は、しきい値電圧が高くなることにより、十分なオン状態にならないので、トランジスタT12B,T15Bをオフ状態に維持できなくなる。このときのしきい値電圧を「限界値」とする。これ以降では、オン状態となったトランジスタT13Bにより、ノードN12Bの電位が上昇するため、トランジスタT12B,T15Bがともにオン状態となる。そのため、時間(2)以降は、トランジスタT12B,T15Bにも「プラスゲートストレス」が印加されるため、トランジスタT12B,T15Bのしきい値電圧が高くなっていく。
時間(3):トランジスタT12A,T15Aのしきい値電圧が限界値となり、トランジスタT12A,T15Aでは、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに維持することができない状態となる。一方、トランジスタT12B,T15BはノードN11及び出力端子OUTmをVGLに維持する能力が残存しているので、ノードN11及びOUTnは確実にVGLに維持される。
以上説明したように、本実施形態1における表示装置9を駆動する走査回路10は、その構成要素である単位回路11を備えている。単位回路11には、ノードN11及出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタが設置され(第1及び第2のプルダウン回路13a,13b)、かつ、トランジスタT12B,T15Bを動作停止状態から動作状態に切り替えるための切替回路12が設置されている。
そして、動作開始時には、トランジスタT12A,T15Aが、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに維持する機能を担っている。一方、トランジスタT12B,T15BはトランジスタT16によってオフ状態となっている。トランジスタT12A,T15A,T16は動作中に「プラスゲートストレス」が印加されるため、経時的にしきい値電圧が高くなっていく。ここで、トランジスタT12A,T15Aに比べてトランジスタT16は、印加される「プラスゲートストレス」が大きいため、先にしきい値電圧が高くなる。その結果、トランジスタT16は、トランジスタT12B,T15Bを動作停止状態に維持することが困難となるため、トランジスタT12B,T15Bを動作停止状態から動作状態に切り替えることになる。
この後、トランジスタT12A,T15AがノードN11及び出力端子OUTmをVGLに設定することができなくなっても、トランジスタT12B,T15BによってノードN11及び出力端子OUTmをVGLに設定できるため、走査回路10の回路寿命を延長することが可能となる。
<実施形態2>
[構成の説明]
本実施形態2は、実施形態1とは走査回路及び単位回路の構成が異なる。図9に示す単位回路211〜21nの任意の一個を、図8に単位回路21として示す。また、図7Aに示した実施形態1の表示装置の構成及び図7Bに示した第1の基板の構成は、本実施形態2にも同様に適用される。
図9に示すように、本実施形態2の走査回路20は、複数の単位回路211〜21nが配設され、各々の単位回路211〜21nと走査線6(出力信号OUT1〜OUTn)が接続されている。ここで、nは、自然数とし、画素アレイ5(図7B)の縦方向の画素数によって確定される値である。後述するmは、1からnまでの任意の整数とする。
走査回路20は、制御信号線8を経由して入力した制御信号によって単位回路211〜21nが制御され、それぞれの単位回路211〜21nから走査線6へ出力信号OUT1〜OUTnを供給する。走査回路20が入力する制御信号は、スタート信号ST、VGH、VGL、最終段制御信号VO、及び、クロック信号CLK1,CLK2で構成されている。
単位回路21mは、複数の入力端子IN,VGH,VGL,CLKa,CLKb,OUTm+1及び出力端子OUTmを有している。初段の単位回路211の入力端子INには、スタート信号STが供給される。2段目の単位回路212以降の入力端子INには、前段の出力端子OUTmの信号が供給される。
また、入力端子CLKa,CLKbには、クロック信号CLK1,CLK2のいずれか一方が供給される。例えば、単位回路211では、入力端子CLKaにクロック信号CLK1、入力端子CLKbにクロック信号CLK2がそれぞれ供給される。これとは逆に、単位回路212では、入力端子CLKaにクロック信号CLK2、入力端子CLKbにクロック信号CLK1がそれぞれ供給される。単位回路213以降については、単位回路211,212とクロック信号CLK1,CLK2との接続関係が繰り返される。
出力端子OUTmは、走査線6に接続されるとともに、前段の単位回路21m−1の入力端子OUTm+1、及び次段の単位回路21m+1の入力端子INにそれぞれ接続されている。最終段の単位回路21nの入力端子OUTm+1には、最終段制御信号VOが供給される。
図8に示すように、本実施形態2の単位回路21は、複数のトランジスタT21A〜T28B、コンデンサC21〜C25、後述する配線及び端子で構成されている。端子は、入力端子IN,CLKa,CLKb,OUTm+1,VGH,VGL及び出力端子OUTmである。
第1のプルダウン回路23aは、トランジスタT23A,T25A,T28Aで構成されており、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。第2のプルダウン回路23bは、トランジスタT23B,T25B,T28Bで構成されており、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。切替回路22は、トランジスタT26A,T26Bで構成されており、ノードN22B,N23BをVGLに設定する機能を有する。
ノードN21は、トランジスタT21Aのソース、トランジスタT22のドレイン、トランジスタT23Aのドレイン、トランジスタT23Bのドレイン、トランジスタT27Aのゲート、トランジスタT27Bのゲート及びトランジスタT24のゲートに接続されている配線を示す。ノードN22Aは、トランジスタT23Aのゲート、トランジスタT25Aのゲート、トランジスタT27Aのドレイン、及びコンデンサC22の一方の電極に接続されている配線を示す。ノードN22Bは、トランジスタT23Bのゲート、トランジスタT25Bのゲート、トランジスタT27Bのドレイン、トランジスタT26Aのドレイン、及びコンデンサC24の一方の電極にそれぞれ接続されている配線を示す。ノードN23Aは、トランジスタT31Bのドレイン、トランジスタT28Aのゲート、及びコンデンサC23の一方の電極にそれぞれ接続されている配線を示す。ノードN23Bは、トランジスタT21Cのドレイン、トランジスタT26Bのドレイン、トランジスタT28Bのゲート、及びコンデンサC25の一方の電極にそれぞれ接続されている配線を示す。
トランジスタT21Aは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN21の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタT21Bは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN23AをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT21Cは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN23BをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT22は、入力端子OUTm+1の電位によりゲート制御され、ノードN21をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT23A(T23B)は、ノードN22A(ノードN22B)の電位によりゲート制御され、ノードN21をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT24は、ノードN21の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmに入力端子CLKaの電位を供給する、又は出力端子OUTmと入力端子CLKaとを電気的に切り離す機能を有する。トランジスタT25A(T25B)は、ノードN22A(ノードN22B)の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT26A(T26B)は、ゲートがVGH、ソースがVGL、ドレインがノードN22B(N23B)に接続されており、ノードN22B(N23B)をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT27A(T27B)は、ノードN21の電位によりゲート制御され、ノードN22A(N22B)をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT28A(T28B)は、ノードN23A(ノードN23B)によりゲート制御され、出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。
トランジスタT26A,T26Bが設置されていることにより、トランジスタT23A,T25A,T28Aが動作している間、トランジスタT23B,T25B,T28Bを動作停止することが可能である。コンデンサC21は、一方の電極がノードN21に接続され、他方の電極が出力端子OUTmに接続され、ノードN21の電位がトランジスタT21A,T22,T23A,T23Bのリーク電流などにより変動しないように、電荷を蓄積する機能を有する。コンデンサC22(C24)は、入力端子CLKaの電位変動により、ノードN22A(N22B)をカップリング駆動するために必要な静電容量である。コンデンサC23(C25)は、入力端子CLKbの電位変動により、ノードN23A(N23B)をカップリング駆動するために必要な静電容量である。切替回路22が設置されていることにより、第1のプルダウン回路23aが動作している間、第2のプルダウン回路23bを動作停止することが可能である。
各トランジスタ及びコンデンサの物理的な形状及び大きさについては、回路が十分なマージンを持って動作するように設計することが望ましい。また、トランジスタT23A,T23B,T25A,T25B,T28A,T28B,T26A,T26Bは、回路動作中に「プラスゲートストレス」が印加されることによってしきい値電圧が変動するものである。トランジスタT23A,T23B,T25A,T25B,T28A,T28Bのゲートには、後述するように、入力端子CLKa,CLKbに供給されるクロック信号CLK1,CLK2に同期したパルス信号が印加される。一方、トランジスタT26A,T26BのゲートにはDC信号であるVGHが印加される。つまり、印加される「プラスゲートストレス」は、トランジスタT23A,T23B,T25A、T25B、T28A,T28Bに比べて、トランジスタT26A,T26Bの方が大きい。したがって、図10に示すように、経時的なしきい値電圧のシフト量は、トランジスタT23A,…よりもトランジスタT26A,T26Bの方が大きくなる。
本実施形態2における表示装置を駆動する走査回路20(図9)は、その構成要素である単位回路21(図8)を備えている。単位回路21には、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタが設置され(第1及び第2のプルダウン回路23a,23b)、かつ、第2のプルダウン回路23bを動作停止状態から動作状態へ切り替えるための切替回路22が設置されている。
第1のプルダウン回路23aが動作中において、第1のプルダウン回路23a及び切替回路22を構成するトランジスタT23A,…は、「プラスゲートストレス」が印加されるため、経時的にそのしきい値電圧が変動する。ここで、印加される「プラスゲートストレス」は第1のプルダウン回路23aを構成するトランジスタT23A,…よりも切替回路22を構成するトランジスタT26A,T26Bの方が大きいため、第1のプルダウン回路23aよりも先に切替回路22が動作停止状態となる。つまり、切替回路22は第2のプルダウン回路23bを動作停止状態に維持することが困難となるので、第2のプルダウン回路23bは動作停止状態から動作状態に遷移する。これにより、ノードN11及び出力端子OUTmをVGLに設定する能力が維持されることになる。
また、トランジスタT23A,T25A,T28Aの動作状態を検知する手段が不要であり、トランジスタT23B,T25B,T28Bの動作停止状態を解除するための特別な制御信号も不要であるため、回路規模の増大化及び外部制御手段の高コスト化を引き起こすこともない。更に、本実施形態2は、実施形態1と異なり、単位回路21の動作中に貫通電流が発生することがない。したがって、本実施形態2によれば、実施形態1と同じ効果が得られながら、更に低消費電力の走査回路を実現することが可能である。
[動作の説明]
次に、本実施形態2の走査回路20の動作について説明する。
走査回路20及び単位回路21の動作について、図8乃至図10に図11乃至図13を加えて説明する。図11及び図12において、横軸は時間、縦軸は各端子の電位をそれぞれ示し、縦軸のL、HはそれぞれVGL、VGHの略である。図11の縦軸は制御信号線8及び単位回路211の各端子の電位であり、図12の縦軸は単位回路212,21nの各端子の電位である。また、図13において、横軸は時間、縦軸は各トランジスタにおけるしきい値電圧の変動量をそれぞれ示している。
・期間(t1−t2)
スタート信号STがVGLからVGHに遷移する。クロック信号CLK1はVGLである。クロック信号CLK2はVGLからVGHに遷移する。
単位回路211の動作:トランジスタT21Aがオン状態となるため、トランジスタT21Aのしきい値電圧をVthとすると、ノードN21がVGLからV1(=VGH―VGL―Vth)まで上昇する。このためトランジスタT24がオン状態となる。入力端子CLKaに接続されているクロック信号CLK1がVGLのため、出力信号OUT1はトランジスタT24によってVGLに設定される。また、トランジスタT21Bがオン状態となるため、ノードN23AがVGLに設定される。これにより、トランジスタT28Aはオフ状態である。一方、ノードN21の電位が上昇することにより、トランジスタT27A,T27Bがともにオン状態となるので、ノードN22A,N22BがVGLに設定される。したがって、トランジスタT23A,T25A,T23B,T25Bはオフ状態である。
単位回路212〜21nの動作:ノードN21がVGLのため、出力信号OUT2〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t3−t4)
スタート信号STがVGHからVGLへ遷移する。クロック信号CLK1はVGLからVGHに遷移し、クロック信号CLK2はVGLである。
単位回路211の動作:トランジスタT21A,T21Bがオフ状態となり、ノードN21,N23Aはフローティング状態となる。一方、クロック信号CLK1がVGHとなるため、オン状態であるトランジスタT24を通過して出力信号OUT1の電位がVGLから上昇していく。このとき、コンデンサC21の他方の電極である出力信号OUT1の電位が上昇するため、フローティング状態であるもう一方の電極(ノードN21)の電位は、トランジスタT21Aのしきい値電圧をVthとすると、ブートストラップ効果によって更にV2(=2(VGH−VGL)−Vth)まで上昇する。したがって、トランジスタT24のゲートにはVGH以上の電圧が印加されるため、出力信号OUT1の電位は減衰することなくVGHまで遷移する。
単位回路212の動作:単位回路111の期間(t1−t2)における動作と同様、トランジスタT21A,T21B,T24がオン状態となる。
単位回路213〜21nの動作:ノードN21がVGLのため、出力信号OUT3〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t5−t6)
クロック信号CLK1はVGLである。クロック信号CLK2はVGLからVGHに遷移する。
単位回路211の動作:後段の単位回路212の出力信号OUT2がVGHに遷移するため、単位回路211の入力端子OUTm+1にVGHが入力される。これにより、トランジスタT22がオン状態となるので、ノードN21はVGLに設定される。
単位回路212の動作:単位回路211の期間(t3−t4)における動作と同様、出力信号OUT2の電位がVGHまで遷移する。この動作により、単位回路211の入力端子OUTm+1にVGHが印加される。
単位回路213の動作:単位回路211の期間(t1−t2)における動作と同様である。
単位回路214〜21nの動作:ノードN21がVGLのため、出力信号OUT4〜OUTnは全てVGLである。
時間t6以降の単位回路214〜21n−1の動作は、単位回路211の期間(t1−t6)における動作と同様である。当該動作により、出力信号OUT4〜OUTnが順次VGHに遷移していく。
・期間(t7−t8)
最終段制御信号VOがVGLからVGHに遷移する。
単位回路21nの動作:入力端子OUTm+1の電位がVGHとなることにより、トランジスタT22がオン状態となるので、単位回路211の期間(t5−t6)における動作と同様、ノードN21及び出力端子OUTmがVGLに遷移する。
時間t8以降については、スタート信号STが再びVGLからVGHに遷移するタイミング(時間t9)によって、時間t1以降と同じ動作を繰り返す。
次に、単位回路21内の第1及び第2のプルダウン回路23a,23b及び切替回路22を構成する各トランジスタについて、しきい値電圧の経時的な推移を図13に基づき説明する。なお、前にも述べたように、トランジスタT26A,T26Bは切替回路22、トランジスタT23A,T25A,T28Aは第1のプルダウン回路23a、トランジスタT23B,T25B,T28Bは第2のプルダウン回路23bにそれぞれ対応する。
時間(1):各トランジスタのしきい値電圧は、初期値であり、全て同等である。動作開始後、トランジスタT23A,T25A,T28A,T26A,T26Bには、前述の単位回路21の動作によって「プラスゲートストレス」が印加される。これにより、当該トランジスタT23A,…のしきい値電圧が高くなる。このとき、トランジスタT23A,T25A,T28Aに比べてトランジスタT26A,T26Bの方が、印加される「プラスゲートストレス」の量が大きいため、しきい値電圧がより高くなる。一方、トランジスタT23B,T25B,T28Bは、トランジスタT26A,T26Bの動作によってともにオフ状態であることにより、「プラスゲートストレス」が印加されないので、しきい値電圧は初期値のままである。
時間(2):トランジスタT26A,T26Bのしきい値電圧が高くなって限界値に達したため、トランジスタT23B,T25B,T28Bをオフ状態に維持できなくなる。これ以降は、入力端子CLKa,CLKbの電位変動によるコンデンサC24,C25を介したカップリング動作により、ノードN22B,N23Bの電位が変動するのでトランジスタT23B,T25B,T28Bがオン状態となる期間が発生する。そのため、時間(2)以降は、トランジスタT23B,T25B,T28Bにも「プラスゲートストレス」が印加されるため、トランジスタT23B,T25B,T28Bのしきい値電圧が高くなっていく。
時間(3):トランジスタT23A,T25A,T28Aのしきい値電圧は更に高くなって限界値に達したため、トランジスタT23A,T25A,T28AではノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持することができなくなる。しかし、トランジスタT23B,T25B,T28Bは、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持する能力は残存している。これにより、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持することが可能である。
以上説明したように、本実施形態2における表示装置を駆動する走査回路20は、その構成要素である単位回路21を備えている。単位回路21には、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタT23A,…,T23B,…が設置され、かつ、トランジスタT23B,T25B,T28Bを動作停止するためのトランジスタT26A,T26Bが設置されている。
そして、トランジスタT26A,T26Bが動作している間、トランジスタT23A、T25A,T28A,T26A,T26Bには「プラスゲートストレス」が印加されるため、それらのしきい値電圧が経時的に高くなる。このとき、トランジスタT23A、T25A,T28Aに比べてトランジスタT26A,T26Bの方が、「プラスゲートストレス」が大きいため、しきい値電圧がより高くなる。そのため、トランジスタT23A,T25A,T28AがノードN21及び出力端子OUTmをVGLに維持できなくなっても、トランジスタT26A,T26BによってトランジスタT23B,T25B,T28Bの動作停止状態が解除されるため、ノードN21及び出力端子OUTmをVGLに設定する能力が維持される。これにより、走査回路20の回路寿命を延長することが可能となる。
このように、本実施形態2の走査回路20によれば、走査回路20を構成する単位回路21に実施形態1とは別の構成を用いても、実施形態1と同様の効果を有する表示装置を実現できる。本実施形態2のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1のそれらと同様である。
<実施形態3>
[構成の説明]
本実施形態3は、実施形態1、2とは走査回路及び単位回路の構成が異なる。図15に示す単位回路311〜31nの任意の一個を、図14に単位回路31として示す。また、図7Aに示した実施形態1の表示装置の構成及び図7Bに示した第1の基板の構成は、本実施形態3にも同様に適用される。
図15に示すように、本実施形態3の走査回路30は、複数の単位回路311〜31nを備えている。走査回路30のその他の構成は、実施形態2の走査回路と同様である。
図14に示すように、本実施形態3の単位回路31は、複数のトランジスタT31A〜T36D、コンデンサC31,C32、後述する配線及び端子で構成されている。端子は、入力端子IN,CLKa,CLKb,OUTm+1,VGH,VGL及び出力端子OUTmである。
第1のプルダウン回路33aは、トランジスタT32A,T35Aで構成されており、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。第2のプルダウン回路33bは、トランジスタT32B,T35Bで構成されており、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。第3のプルダウン回路33cは、トランジスタT32C,T35Cで構成されており、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。
第1の切替回路32aは、トランジスタT36Aで構成されており、ノードN32BをVGLに設定する機能を有する。第2の切替回路32bは、トランジスタT36B,T36C,T36D及びコンデンサC32で構成されており、ノードN32CをVGLに設定する機能を有する。
ノードN31は、トランジスタT31Aのソース、トランジスタT32Aのドレイン、トランジスタT32Bのドレイン、トランジスタT32Cのドレイン及びトランジスタT34のゲートに接続されている配線を示す。ノードN32Aは、トランジスタT31Bのドレイン、トランジスタT32Aのゲート、トランジスタT35Aのゲート及びトランジスタT33Aのソースに接続されている配線を示す。ノードN32Bは、トランジスタT32Bのゲート、トランジスタT35Bのゲート、トランジスタT33Bのソース及びトランジスタT36Aのドレインに接続されている配線を示す。ノードN32Cは、トランジスタT32Cのゲート、トランジスタT35Cのゲート、トランジスタT33Cのソース、トランジスタT36Bのドレイン及びトランジスタT36Cのドレインに接続されている配線を示す。ノードN33は、トランジスタT36Cのゲート、コンデンサC32の一方の電極及びトランジスタT36Dのドレインに接続されている配線を示す。
トランジスタT31Aは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN31の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタT31Bは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN32AをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT31Cは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN32BをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT31Dは、入力端子INの電位によりゲート制御され、ノードN32CをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT32A(T32B,T32C)は、ノードN32A(N32B,N32C)の電位によりゲート制御され、ノードN31をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT33A(T33B,T33C)は、入力端子OUTm+1の電位によりゲート制御され、ノードN32A(N32B,N32C)の電位を上昇させる機能を有する。トランジスタT34はノードN31の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmに入力端子CLKaの電位を供給する、又は出力端子OUTmと入力端子CLKaとを電気的に切り離す機能を有する。トランジスタT35A(T35B,T35C)は、ノードN32A(N32B,N32C)の電位によりゲート制御され、出力端子OUTmをVGLに設定する機能を有する。トランジスタT36A(T36B,36D)は、ゲートがVGH、ソースがVGL、ドレインがノードN32B(N32C,N33)にそれぞれ接続されており、ノードN32B(N32C,N33)をVGLに設定する機能を有する。トランジスタT36Cは、ゲートがノードN33、ソースがVGL、ドレインがノードN32Cにそれぞれ接続されており、ノードN32CをVGLに設定する機能を有する。
コンデンサC31は、一方の電極がノードN31に接続され、他方の電極が出力端子OUTmに接続され、ノードN31の電位がトランジスタT31A,T32A,T32Bのリーク電流又は外部からのノイズ混入などにより変動しないように、電荷を蓄積する機能を有する。コンデンサC32は、入力端子CLKbの電位変動をノードN33に伝達するためのカップリング容量である。
各トランジスタ及びコンデンサの物理的な形状及び大きさについては、回路が十分なマージンを持って動作するように設計することが望ましい。また、トランジスタT32A,T35A,T32B,T35B,T32C,T35C,T36A,T36B,T36C,T36Dは、回路動作中に「プラスゲートストレス」が印加されることによって、しきい値電圧が変動するものである。ゲートに印加される「プラスゲートストレス」は、トランジスタT32A,T32B,T32C,T35A,T35B,T35Cよりも、トランジスタT36A,T36B,T36C,T36Dの方が大きい。したがって、図16に示すように、経時的なしきい値電圧のシフト量は、トランジスタT36A,…の方がトランジスタT32A,…よりも大きくなる。かつ、第1乃至第3のプルダウン回路33a,33b,33cを構成するトランジスタの駆動能力は、第1及び第2の切替回路32a,32bを構成するトランジスタの駆動能力より高くなるように設計することが望ましい。
本実施形態3における表示装置を駆動する走査回路30は、その構成要素である単位回路31を備えている。単位回路31は、ノードN31及出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタが設置され(第1乃至第3のプルダウン回路33a,33b,33c)、かつ、第2及び第3のプルダウン回路33b,33cを動作停止状態から動作状態へ切り替えるための第1及び第2の切替回路32a,32bが設置されている。
第1のプルダウン回路33aが動作中において、トランジスタT32A,T35A,T36A,T36B,T36Dには「プラスゲートストレス」が印加されるため、これらの駆動能力が経時的に低下する。トランジスタT32A,T35Aの駆動能力がトランジスタT36A,T36B,T36Dの駆動能力よりも高いため、トランジスタT36A,T36B,T36Dの方がトランジスタT32A,T35Aよりも先に駆動能力がなくなる。トランジスタT36Aの駆動能力がなくなると、トランジスタT32B,T35Bは動作停止状態が解除されるため、第2のプルダウン回路33bが動作停止状態から動作状態に遷移する。つまり、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する能力が維持される。
更に、第2のプルダウン回路33bが動作状態から動作停止状態に遷移しても、第2の切替回路32bにより第3のプルダウン回路33cが動作停止状態から動作状態に遷移するため、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する能力が維持される。したがって、本実施形態3によれば、実施形態1、2よりも長く、走査回路の回路寿命を延長することが可能となる。
また、トランジスタT32A,T32B,T35A,T35Bの動作状態を検知する手段が不要であり、かつ、トランジスタT32B,T32C,T35B,T35Cの動作停止状態を解除するための特別な制御信号も不要であるため、回路規模の増大化及び外部制御手段の高コスト化を引き起こすこともない。
[動作の説明]
次に、本実施形態3の走査回路30の動作について説明する。
走査回路30及び単位回路31の動作について、図14乃至図16に図17乃至図19を加えて説明する。図17及び図18において、横軸は時間、縦軸は各端子の電位をそれぞれ示し、縦軸のL、HはそれぞれVGL、VGHの略である。図17の縦軸は制御信号線8及び単位回路311の各端子の電位であり、図17の縦軸は単位回路312,31nの各端子の電位である。また、図19において、横軸は時間、縦軸は各トランジスタにおけるしきい値電圧の変動量をそれぞれ示している。
・期間(t1−t2)
スタート信号STがVGLからVGHに遷移する。クロック信号CLK1はVGHからVGLに、クロック信号CLK2はVGLからVGHにそれぞれ遷移する。
単位回路311の動作:トランジスタT31Aがオン状態となるため、トランジスタT31Aのしきい値電圧をVthとすると、ノードN31がVGLからV1(=VGH―VGL−Vth)まで上昇する。これにより、トランジスタT34はオン状態となるが、出力信号OUT1はVGLのままである。また、トランジスタT31Bがオン状態となるこことにより、ノードN32AがVGLに設定されるので、トランジスタT32A,T35Aはオフ状態である。一方、トランジスタT36Aがオン状態であることにより、ノードN32BがVGLであるので、トランジスタT32B,T35Bはオフ状態である。トランジスタT36Bがオン状態であるため、ノードN32CはVGLである。
単位回路312〜311nの動作:ノードN31,N32A,32B,N32Cが全てVGLのため、出力信号OUT2〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t3−t4)
スタート信号STがVGHからVGLへ遷移する。クロック信号CLK1はVGLからVGHに、クロック信号CLK2はVGHからVGLにそれぞれ遷移する。
単位回路311の動作:トランジスタT31A,T31B,T31C,T31Dはオフ状態となる。これにより、ノードN31,N32Aはフローティング状態となる。ノードN32B(N32C)は、トランジスタT36A(T36B)により、VGLに設定されている。ノードN33は、トランジスタT36DによりVGLに設定されている。クロック信号CLK1がVGHになったため、オン状態であるトランジスタT34を通過して出力信号OUT1の電位がVGLから上昇していく。コンデンサC31の他方の電極である出力信号OUT1の電位が上昇したため、フローティング状態である一方の電極(ノードN31)の電位は、ブートストラップ効果によって更にV2(>>VGH)まで上昇する。したがって、トランジスタT34のゲートにはVGH以上の電圧が印加されるため、出力信号OUT1の電位は減衰することなくVGHまで遷移する。
単位回路312の動作:単位回路311の期間(t1−t2)における動作と同様、トランジスタT31A,T31B,T34がオン状態となる。
単位回路313〜31nの動作:ノードN31,N32A,N32B,N32C,N33が全てVGLのため、出力信号OUT3〜OUTnは全てVGLである。
・期間(t5−t6)
クロック信号CLK1はVGHからVGLに、クロック信号CLK2はVGLからVGHにそれぞれ遷移する。
単位回路311の動作:後述するように、単位回路312の出力信号OUT2がVGHに遷移するため、単位回路311の入力端子OUTm+1にVGHが入力される。このため、トランジスタT33A,T33B,T33Cがともにオン状態となる。トランジスタT33Aのしきい値電圧をVthとすると、トランジスタT33AによってノードN32AはVGLからV1(=VGH−VGL−Vth)に遷移する。これにより、トランジスタT32A,T35Aがともにオン状態となり、ノードN31及び出力端子OUTmがVGLに遷移する。トランジスタT36Aの駆動能力がトランジスタT33Bの駆動能力よりも高く設定されていることにより、ノードN32BはVGHまで上昇しないので、トランジスタT32B,T35Bはオフ状態が維持される。同様に、トランジスタT36Bの駆動能力がトランジスタT33Cの駆動能力よりも高く設定されていることにより、ノードN32CはVGHまで上昇しないので、トランジスタT32C,T35Cはオフ状態が維持される。
単位回路312の動作:単位回路311の期間(t3−t4)における動作と同様、トランジスタT31A,T31Bはオフ状態となり、出力信号OUT2の電位がVGHまで遷移する。
単位回路313の動作:単位回路311の期間(t1−t2)における動作と同様である。
単位回路314〜31nの動作:ノードN31,N32A,N32B,N32C,N33が全てVGLのため、出力信号OUT4〜OUTnは全てVGLである。
時間t6以降、単位回路314〜31n−1の動作は、単位回路311の期間(t1−t6)における動作と同様である。当該動作により、出力信号OUT4〜OUTnが順次VGHに遷移していく。
・期間(t7−t8)
最終段制御信号VOがVGLからVGHに遷移する。
単位回路11nの動作:入力端子OUTm+1の電位がVGHとなるため、トランジスタT33A,T33Bがオン状態となり、単位回路311の期間(t3−t4)における動作と同様、ノードN31及び出力端子OUTmがVGLに遷移する。
時間t8以降については、スタート信号STが再びVGLからVGHに遷移するタイミング(時間t9)によって、時間t1以降と同じ動作を繰り返す。
次に、第1乃至第3のプルダウン回路33a,33b,33c及び第1及び第2の切替回路32a,32bを構成する各トランジスタについて、しきい値電圧の経時的な推移を図19に基づき説明する。なお、前にも述べたように、トランジスタT36Aは第1の切替回路32a、トランジスタT32A,T35Aは第1のプルダウン回路33a、トランジスタT36B,T36C,T36Dは第2の切替回路32b、トランジスタT32B,T35Bは第2のプルダウン回路33b、トランジスタT32C,T35Cは第3のプルダウン回路33cにそれぞれ対応する。
時間(1):トランジスタT32A,T35A,T32B,T35B,T32C,T35C,T36A,T36B,T36C,T36Dのしきい値電圧は、初期値であり、全て同等である。トランジスタT32A,T35A,T36A,T36B,T36Dには、動作開始後に「プラスゲートストレス」が印加される。これにより、これらのトランジスタのしきい値電圧が高くなっていく。一方、トランジスタT32B,T35BはトランジスタT36Aの動作により、トランジスタT32C,T35CはトランジスタT36Bの動作により、トランジスタT36はトランジスタT36Dの動作により、それぞれオフ状態である。そのため、これらのトランジスタには「プラスゲートストレス」が印加されないため、これらのしきい値電圧は初期値に維持される。
時間(2):トランジスタT36A,T36B,T36Dのしきい値電圧が高くなって限界値に達したため、トランジスタT32B,T35B,T36Cをオフ状態に維持できなくなる。これ以降では、オン状態となったトランジスタT33Bにより、ノードN32Bの電位が上昇するため、トランジスタT32B,T35Bがオン状態となる。また、トランジスタT36Dの駆動能力が低下し、ノードN32CをVGLに維持できなくなったため、ノードN32Cはフローティング状態となる。この状態において、入力端子CLKbの電位変動によりコンデンサC32を介してノードN32Cが入力端子CLKbに同期して電位変動するため、トランジスタT36Cがオン状態となる期間が発生する。このため、時間(2)以降は、トランジスタT32B,T35B,T36Cにも「プラスゲートストレス」が印加されることにより、これらのしきい値電圧が高くなっていく。
時間(3):トランジスタT32A,T35Aは、しきい値電圧が更に高くなって限界値に達することにより、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに維持する能力がなくなる。しかし、トランジスタT32B,T35BによってノードN31及び出力端子OUTmはVGLに維持される。
時間(4):トランジスタT36Cのしきい値電圧が高くなって限界値に達したため、トランジスタT32C,T35Cをオフ状態に維持できない状態に遷移する。これ以降では、オン状態となったトランジスタT33CによってノードN32Cの電位が上昇するため、トランジスタT32C,T35Cがオン状態となる。このため、時間(4)以降ではトランジスタT32C,T35Cにも「プラスゲートストレス」が印加されるため、これらのしきい値電圧が高くなっていく。
時間(5):トランジスタT32B,T35Bは、しきい値が更に高くなって限界値に達したため、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに維持する能力がなくなる。しかし、トランジスタT32C,T35CによってノードN31及び出力端子OUTmはVGLに維持される。
以上説明したように、本実施形態3における表示装置を駆動する走査回路30は、その構成要素である単位回路31を備えている。単位回路31には、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに維持し、かつ、これらをフローティングにならないように設定する複数のトランジスタが設置され(第1乃至第3のプルダウン回路33a,33b,33c)、かつ、第1及び第2の切替回路32a,32bが設置されている。動作中のプルダウン回路が動作停止状態となっても、切替回路により別のプルダウン回路が動作停止状態から動作状態となるため、ノードN31及び出力端子OUTmをVGLに設定する能力が維持される。これにより、走査回路30の回路寿命を延長することが可能となる。
本実施形態3の走査回路では、3個のプルダウン回路及び2個の切替回路からなる構成を挙げたが、これ以上の個数のプルダウン回路及び切替回路を備えた構成にしてもよい。本実施形態3のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1、2のそれらと同様である。
<総括>
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
例えば、上記各実施形態では、電子回路として走査回路を採り上げたが、電子回路としては複数のトランジスタから構成されたあらゆる回路が対象となる。複数のトランジスタから構成された電子回路には、複数のトランジスタのみから構成された電子回路の他に、複数のトランジスタと他の素子(例えば単数又は複数の能動素子及び単数又は複数の受動素子の少なくとも一方)とから構成された電子回路も含まれる。上記各実施形態では、被切替回路及び電位設定回路としてプルダウン回路を採り上げたが、被切替回路としてはあらゆる回路が対象となる。電位設定回路としては、プルダウン回路に限らず、例えばノードを高電位に設定するプルアップ回路としてもよい。単一導電型のトランジスタはNチャネル型のトランジスタに限らずPチャネル型のトランジスタにしてもよく、その場合はプルダウン回路の代わりにプルアップ回路としてもよい。薄膜トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間は、それらの一方又は両方が大きいほど電気的ストレスも大きくなる。トランジスタの特性変動は、しきい値電圧のシフトに限らず、オン抵抗の増加やオン電流の減少などの現象も含まれる。薄膜トランジスタの材料としては、アモルファスシリコン、ポリシリコン、酸化物半導体、有機半導体などが挙げられる。
次に、本発明について別の観点から記述する。
本発明の目的は、回路を構成するトランジスタのしきい値電圧の変動があっても回路寿命を大幅に延長し得る走査回路を提供することにある。
本発明に係る走査回路は、単一導電型の薄膜トランジスタで構成され、クロック信号に同期して制御される単位回路が複数配設されたものであって、
前記単位回路は、内部のノードを一定電位に設定するためのN個のプルダウン回路(Nは2以上の自然数)と、前記プルダウン回路を動作停止状態から動作状態に切り替えるための(N−1)個の切替回路とを有し、
前記プルダウン回路及び前記切替回路を構成する前記薄膜トランジスタは、動作中において、ともに等しい電気的ストレスが印加されることにより同様に特性変動するものであって、当該特性変動により、動作中の前記プルダウン回路が動作停止状態となり、動作中の前記切替回路が別のプルダウン回路を動作停止状態から動作状態に切り替える、
ことを特徴とする(図1乃至図6、及び、図8乃至図13)。
また、本発明に係る走査回路は、プルダウン回路及び切替回路を構成する薄膜トランジスタが、動作中において、ともに等しい電気的ストレスが印加されることにより、薄膜トランジスタのしきい値が同じ方向にシフトすることを特徴としている(図3、図6、図10、図13、図16及び図19)。
また、本発明に係る走査回路は、前記プルダウン回路を構成するトランジスタに印加される電気的ストレスの大きさが、切替回路を構成するトランジスタに印加される電気的ストレスよりも小さいことを特徴としている(図3、図10及び図16)。
また、本発明に係る走査回路は、プルダウン回路及び切替回路を構成する薄膜トランジスタのしきい値電圧は、電気的ストレスによりシフトが発生し、かつ、プルダウン回路を構成する薄膜トランジスタのしきい値のシフト量は、切替回路を構成する薄膜トランジスタで発生するしきい値のシフト量よりも小さいことを特徴としている(図3、図10、図16)。
また、本発明に係る走査回路は、切替回路が、動作中の前記プルダウン回路よりも先に動作停止することにより、別のプルダウン回路を動作停止状態から動作状態とすることを特徴としている(図6、図13及び図19)。
また、本発明に係る走査回路は、走査回路を構成する単位回路が、第1から第Nのプルダウン回路及び第1から第(N−1)の切替回路を有し、kを2から(N−1)までの自然数としたとき、第(k−1)のプルダウン回路が動作中において、第(k−1)の切替回路は、第kから第Nのプルダウン回路及び第kから第(N−1)の切替回路を動作停止状態とすることを特徴としている(図14乃至図19)。
本発明の効果は、走査回路の動作寿命を延長できることである。その理由は、以下のとおりである。
走査回路を構成する単位回路内のノードを一定電圧に設定するためのプルダウン回路と、プルダウン回路を動作停止状態から動作状態に遷移させるための切替回路とが、それぞれ複数設置されている。あるプルダウン回路が動作中において、別のプルダウン回路は、切替回路により動作停止状態となっている。動作中のプルダウン回路を構成する薄膜トランジスタの特性変動により、プルダウン回路が動作停止状態となったとしても、切替回路により、動作停止状態であったプルダウン回路が動作開始するため、継続的にプルダウン回路の機能が維持されるためである。
次に、本発明に関する付記を説明する。上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
[付記1]複数のトランジスタから構成された電子回路であって、
二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
前記二個以上の被切替回路は、動作状態の被切替回路と初期から停止状態の被切替回路とを含み、
前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じ、
前記切替回路は、当該切替回路の前記トランジスタの前記特性変動によって、前記初期から停止状態の被切替回路を動作状態に切り替える、
電子回路。
[付記2]前記切替回路の前記トランジスタは、
前記初期から停止状態の被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期から停止状態とし、
前記特性変動によって前記オフ電圧の印加を停止することにより、前記初期から停止状態の被切替回路を動作状態に切り替える、
付記1記載の電子回路。
[付記3]前記切替回路の前記トランジスタは、
前記動作状態の被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
前記動作状態の被切替回路が停止状態になる前に、前記オフ電圧の印加を停止する、
付記2記載の電子回路。
[付記4]前記電気的ストレスは前記トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
付記1乃至3のいずれか一つに記載の電子回路。
[付記5]付記1記載の電子回路から成る単位回路を複数備えた走査回路であって、
前記複数の単位回路はクロック信号に同期して制御され、
前記複数のトランジスタは単一導電型の複数の薄膜トランジスタであり、
前記二個以上の被切替回路は、前記単位回路内のノードを一定電位に設定する二個以上の電位設定回路であり、動作状態の電位設定回路と初期から停止状態の電位設定回路とを含む、
走査回路。
[付記6]前記切替回路の前記薄膜トランジスタは、
前記初期から停止状態の電位設定回路の前記薄膜トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該電位設定回路を初期から停止状態とし、
前記特性変動によって前記オフ電圧の印加を停止することにより、前記初期から停止状態の電位設定回路を動作状態に切り替える、
付記5記載の走査回路。
[付記7]前記切替回路の前記薄膜トランジスタは、
前記動作状態の電位設定回路の前記薄膜トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
前記動作状態の電位設定回路が停止状態になる前に、前記オフ電圧の印加を停止する、
付記6記載の走査回路。
[付記8]前記二個以上の電位設定回路は、動作状態である第1の電位設定回路と、初期から停止状態である第2の電位設定回路との二個から成り、
前記切替回路の前記薄膜トランジスタは、
前記第2の電位設定回路の前記薄膜トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該第2の電位設定回路を初期から停止状態とし、
前記第1の電位設定回路の前記薄膜トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
前記第1の電位設定回路が動作状態から停止状態になる前に、前記特性変動によって前記オフ電圧の印加を停止することにより、前記第2の電位設定回路を動作状態に切り替える、
付記5記載の走査回路。
[付記9]Nを2以上の整数、kを1からN−1までのいずれかの整数としたとき、
前記二個以上の電位設定回路は第1乃至第Nの電位設定回路から成り、前記第kの電位設定回路は動作状態であり、前記第k+1乃至第Nの電位設定回路は初期から停止状態であり、
前記一個以上の切替回路は第1乃至第N−1の切替回路から成り、
前記第kの切替回路の前記薄膜トランジスタは、
前記第k+1の電位設定回路の前記薄膜トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該第k+1の電位設定回路を初期から停止状態とし、
前記第kの電位設定回路の前記薄膜トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
前記第kの電位設定回路が動作状態から停止状態になる前に、前記特性変動によって前記オフ電圧の印加を停止することにより、前記第k+1の電位設定回路を動作状態に切り替える、
付記5記載の走査回路。
[付記10]前記電気的ストレスは前記薄膜トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
付記5乃至9のいずれか一つに記載の走査回路。
[付記11]前記単一導電型はNチャネル型であり、
前記電位設定回路は前記ノードを低電位に設定するプルダウン回路である、
付記5乃至10のいずれか一つに記載の走査回路。
[付記12]付記5乃至11のいずれか一つに記載の走査回路を備えた表示装置。
[付記13]複数のトランジスタから構成され、
二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
前記二個以上の被切替回路は、動作状態の被切替回路と初期から停止状態の被切替回路とを含み、
前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じる、
電子回路に対して、
前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動によって、前記初期から停止状態の被切替回路を動作状態に切り替える、
電子回路の寿命延長方法。
[付記14]前記切替回路の前記トランジスタを用いて、前記初期から停止状態の被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期から停止状態とし、
前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動によって前記オフ電圧の印加を停止することにより、前記初期から停止状態の被切替回路を動作状態に切り替える、
付記13記載の電子回路の寿命延長方法。
[付記15]前記動作状態の被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記切替回路の前記トランジスタに対して前記電気的ストレスを大きく印加することにより、前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動を早く進ませ、
前記動作状態の被切替回路が停止状態になる前に、前記オフ電圧の印加を停止する、
付記14記載の電子回路の寿命延長方法。
[付記16]前記電気的ストレスは前記トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
付記13乃至15のいずれか一つに記載の電子回路の寿命延長方法。
本発明の活用例として、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置が挙げられる。
<実施形態1>
1 第1の基板
2 第2の基板
3 表示部
4 駆動回路
5 画素アレイ
6 走査線
7 接続ケーブル
8 制御信号線
9 表示装置
10 走査回路
11,111〜11n 単位回路
12 切替回路
13a 第1のプルダウン回路
13b 第2のプルダウン回路
T11A,T11B,T11C,T12A,T12B,T13A,T13B,T14,T15A,T15B,T16 トランジスタ
<実施形態2>
20 走査回路
21,211〜21n 単位回路
22 切替回路
23a 第1のプルダウン回路
23b 第2のプルダウン回路
T21A,T21B,T21C,T22,T23A,T23B,T24,T25A,T25B,T26A,T26B,T27A,T27B,T28A,T28B トランジスタ
<実施形態3>
30 走査回路
31,311〜31n 単位回路
32a 第1の切替回路
32b 第2の切替回路
33a 第1のプルダウン回路
33b 第2のプルダウン回路
33c 第3のプルダウン回路
T31A,T31B,T31C,T31D,T32A,T32B,T32C,T33A,T33B,T33C,T34,T35A,T35B,T35C,T36A,T36B,T36C,T36D トランジスタ

Claims (12)

  1. 複数のトランジスタから構成された電子回路であって、
    二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
    前記二個以上の被切替回路は、初期に動作状態となる被切替回路と初期に停止状態となる被切替回路とを含み、
    前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じ、
    更に、前記切替回路の前記トランジスタに対して、前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタよりも大きな電気的ストレスを印加する回路構成を有し、
    前記切替回路の前記トランジスタは、
    前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期に停止状態とし、
    前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
    前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートに前記特性変動によってオン電圧が印加されることにより、前記初期に停止状態となる被切替回路を動作状態に切り替える、
    電子回路。
  2. 前記切替回路の前記トランジスタは、
    前記初期に動作状態となる被切替回路が停止状態になる前に、前記被切替回路の前記トランジスタのゲートにオン電圧が印加される、ことを特徴とした
    請求項記載の電子回路。
  3. 前記電気的ストレスは前記トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
    前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
    請求項1又は2記載の電子回路。
  4. 請求項1記載の電子回路から成る単位回路を複数備えた走査回路であって、
    前記複数の単位回路はクロック信号に同期して制御され、
    前記複数のトランジスタは単一導電型の複数の薄膜トランジスタであり、
    前記二個以上の被切替回路は、前記単位回路内のノードを一定電位に設定する二個以上の電位設定回路であり、前記初期に動作状態となる被切替回路が初期に動作状態となる前記電位設定回路であり、前記初期に停止状態となる被切替回路が初期停止状態となる前記電位設定回路である
    走査回路。
  5. 前記二個以上の電位設定回路は、初期に動作状態となる第1の電位設定回路と、初期停止状態となる第2の電位設定回路との二個から成り、
    前記切替回路の前記薄膜トランジスタは、
    前記第1の電位設定回路が動作状態から停止状態になる前に、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートに前記特性変動によってオン電圧が印加されることにより、
    前記第2の電位設定回路を動作状態に切り替える、
    請求項記載の走査回路。
  6. Nを2以上の整数、kを1からN−1までのいずれかの整数としたとき、
    前記二個以上の電位設定回路は第1乃至第Nの電位設定回路から成り、前記第kの電位設定回路は初期に動作状態となり、前記第k+1乃至第Nの電位設定回路は初期停止状態となり
    前記一個以上の切替回路は第1乃至第N−1の切替回路から成り、
    前記第kの切替回路の前記薄膜トランジスタは、
    前記第k+1の電位設定回路の前記薄膜トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該第k+1の電位設定回路を初期停止状態とし、
    前記第kの電位設定回路の前記薄膜トランジスタに比べて、前記電気的ストレスが大きく印加されることにより前記特性変動が早く進み、
    前記第kの電位設定回路が動作状態から停止状態になる前に、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートに前記特性変動によってオン電圧が印加されることにより、
    前記第k+1の電位設定回路を動作状態に切り替える、
    請求項記載の走査回路。
  7. 前記電気的ストレスは前記薄膜トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
    前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
    請求項乃至のいずれか一つに記載の走査回路。
  8. 前記単一導電型はNチャネル型であり、
    前記電位設定回路は前記ノードを低電位に設定するプルダウン回路である、
    請求項乃至のいずれか一つに記載の走査回路。
  9. 請求項乃至のいずれか一つに記載の走査回路を備えた表示装置。
  10. 複数のトランジスタから構成され、
    二個以上の被切替回路と、これらの被切替回路を停止状態から動作状態に切り替える一個以上の切替回路とを有し、
    前記二個以上の被切替回路は、初期に動作状態となる被切替回路と初期停止状態となる被切替回路とを含み、
    前記被切替回路及び前記切替回路を構成する前記トランジスタは、当該トランジスタに印加された電気的ストレスによって特性変動が生じる、
    電子回路に対して、
    前記切替回路の前記トランジスタを用いて、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオフ電圧を印加することにより、当該被切替回路を初期に停止状態とし、
    前記初期に動作状態となる被切替回路の前記トランジスタに比べて、前記切替回路の前記トランジスタに対して前記電気的ストレスを大きく印加することにより、前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動を早く進ませ、
    前記切替回路の前記トランジスタの前記特性変動によって、前記初期に停止状態となる被切替回路の前記トランジスタのゲートにオン電圧が印加されることにより、
    前記初期停止状態となる被切替回路を動作状態に切り替える、
    電子回路の寿命延長方法。
  11. 前記初期に動作状態となる被切替回路が停止状態になる前に、前記被切替回路の前記トランジスタのゲートにオン電圧が印加される、
    請求項10記載の電子回路の寿命延長方法。
  12. 前記電気的ストレスは前記トランジスタのゲートに対する印加電圧及び印加時間であり、
    前記特性変動はしきい値電圧のシフトである、
    請求項10又は11記載の電子回路の寿命延長方法。
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