JPH0855493A - シフトレジスタ及び表示装置の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最小素子数の増加で、かつシフトクロック間
の位相ずれに対する動作マージン確保の最適化が可能な
双方向スキャン機能を有するシフトレジスタを実現す
る。 【構成】 所定の出力段数に対応する複数の単位シフト
レジスタＳＲｉ間を右スキャン用の配線ＲＷｉで接続す
ることにより右スキャン用信号伝達経路を構成し、また
左スキャン用の配線ＬＲｉで接続することにより左スキ
ャン用信号伝達経路を構成する。右スキャン用及び左ス
キャン用信号伝達経路の各々には、互いに逆の開閉動作
を行うトランスミッションゲートＲＴＧｉ、ＬＴＧｉが
設けられる。トランスファーゲートＲＴＧｉをＯＮに
し、トランスファーゲートＬＴＧｉをＯＦＦにすること
により右スキャンシフトの信号伝達経路のみが有効とな
り、右スキャンの信号伝達が行われ、逆の動作により左
スキャン方向の信号伝達が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シフトレジスタ及び表
示装置の表示パネルを駆動するための駆動回路の構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばマトリックス型液晶表示装
置の液晶パネルを駆動するための駆動回路において、双
方向スキャンが可能なシフトレジスタを備えたものが提
案されている。その１つは、図５に模式的に示されるよ
うに、単方向スキャン用のシフトレジスタを２系統設
け、出力選択回路を通して各シフトレジストからの出力
信号を選択して出力するように構成したものである。こ
の方式における単方向スキャン用のシフトレジスタの回
路構成を、図６及び図７に示す。図６を参照して、単方
向スキャン用シフトレジスタは、複数段のシフトレジス
タ（以下、本書においてその各々を単位シフトレジスタ
と称する）を直列に接続することにより構成されてい
る。単位シフトレジスタは、書き込み用及びラッチ用の
２つのクロックドインバータＣＩ１、ＣＩ２と、１つの
インバータＩ１とを図示のように接続した構成を有す
る。また、この書き込み用及びラッチ用クロックドイン
バータと１つのインバータの内部回路を各々図７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

【０００３】左スキャン用及び右スキャン用の２系列の
シフトレジスタを設けた上記方式では、双方向スキャン
が可能となる反面、単方向スキャンシフトレジスタに比
べ、１系統分のシフトレジスタと、選択回路とを追加す
る必要がある。このため、これらの回路を構成するトラ
ンジスタ素子の素子数が大幅に増加することによって、
製造工程における欠陥の発生確率が高まり、歩留りの低
下の原因となる。

【０００４】また、駆動回路の素子数の大幅な増加を生
じることなく双方向スキャンを可能とする構成が新たに
提案されている。その一例を図８に示す。図示されたシ
フトレジスタは、図６に示された単方向スキャンシフト
レジスタに、新たにクロックドインバータを追加するこ
とによって双方向スキャン機能を付加したものである。
図８において、単位シフトレジスタに相当する領域を点
線で示している。この方式における単位シフトレジスタ
は、書き込み用及びラッチ用の２つのクロックドインバ
ータＣＩ１、ＣＩ２と、スキャン方向に対応した２つの
クロックドインバータＳＣＩ１、ＳＣＩ２とから構成さ
れている。スキャン方向に対応したクロックドインバー
タの内部回路の構成が図９（ａ）、（ｂ）に示されてい
る。また、図９（ｃ）は、クロックドインバータＳＣＩ
１、ＳＣＩ２の制御信号とその動作状態を示している。

【０００５】右方向スキャン時において、信号線Ｒ／Ｌ
にＨｉレベルの信号が与えられると、クロックドインバ
ータＳＣＩ２は高インピーダンス状態となり、他方のク
ロックドインバータＳＣＩ１はインバータ動作を行う。
これにより、書き込み用クロックドインバータＣＩ１、
ラッチ用クロックドインバータＣＩ２及びインバータＳ
ＣＩ１により右方向シフトの単位シフトレジスタが機能
する。また、逆に信号線Ｒ／ＬにＬｏｗレベルの信号が
与えられると、クロックドインバータＳＣＩ１は高イン
ピーダンス状態となり、他方のクロックドインバータＳ
ＣＩ２はインバータ動作を行う。これにより、書き込み
用クロックドインバータＣＩ２、ラッチ用クロックドイ
ンバータＣＩ１及びインバータＳＣＩ２により単位シフ
トレジスタは左方向シフト動作を行う。

【０００６】この図８に示す方式のシフトレジスタは、
図６に示す従来の単方向スキャン用のシフトレジスタに
比べ、単位シフトレジスタあたり６つのトランジスタ素
子の追加によって双方向スキャン機能を実現している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】実際の駆動回路におい
ては、書き込み用のクロックドインバータに供給するシ
フトクロックＣＬＫと、ラッチ用クロックドインバータ
に供給するシフトクロックバーＣＬＫは、ともに外部回
路から供給されるため、配線遅延などに起因する位相の
ずれが生じることは避けられない。２つのシフトクロッ
クＣＬＫ、バーＣＬＫの間の位相ずれは、シフトレジス
タの誤動作を生じさせるものである。従って、実際の回
路設計にあたっては、シフト信号の書き込みとラッチを
行うクロックドインバータの各々のトランジスタサイズ
とを異ならせることにより、両クロック間の許容位相ず
れを広くする方法が行われている。

【０００８】しかしながら、図８に示す方式のシフトレ
ジスタでは、スキャン方向によって２つのクロックドイ
ンバータが書き込み用とラッチ用に交互に役割変換して
使用されるため、双方のクロックドインバータのトラン
ジスタサイズを最適化し、シフトクロック間の位相ずれ
に対する動作マージンを広くするといった最適設計を適
用することができないという問題があった。

【０００９】本発明は、最小の素子数の増加で、しかも
シフトクロック間の位相ずれに対する動作マージンが広
い双方向スキャン機能を有するシフトレジスタ及び表示
装置の駆動回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるシフトレジ
スタは、信号のシフト動作の一単位を構成する単位シフ
トレジスタを複数接続したシフトレジスタ列と、外部か
らの制御信号によってシフトレジスタへの信号のシフト
方向を切り換えるシフト方向切り換え手段とを備えてい
る。

【００１１】さらに、本発明によるシフトレジスタは、
各々、信号のシフト動作の一単位を構成する第１単位シ
フトレジスタ及び第２単位シフトレジスタと、第１単位
シフトレジスタの出力端と第２単位シフトレジスタの入
力端とを接続する配線経路中に設けられ、第１単位シフ
トレジスタから第２単位シフトレジスタへの配線経路の
開閉動作を行う第１開閉手段と、第１単位シフトレジス
タの入力端と第２単位シフトレジスタの出力端とを接続
する配線経路中に設けられ、第１開閉手段と逆の開閉動
作によって第２単位シフトレジスタから第１単位シフト
レジスタへの配線経路の開閉を行う第２開閉手段とを備
えるものである。

【００１２】本発明の限定された構成に従うシフトレジ
スタは、第１及び第２開閉手段の各々が、配線経路中に
直列に接続される入出力端子と、外部からの制御信号が
与えられる制御端子とを有する３端子スイッチ素子から
構成されるものである。

【００１３】本発明のより限定された構成に従うシフト
レジスタにおいて、３端子スイッチ素子は薄膜トランジ
スタが適用される。本発明の他の限定された構成に従う
シフトレジスタにおいて、第１及び第２開閉手段の各々
は、トランスミッションゲートから構成されることを特
徴とする。

【００１４】本発明の他の局面に従う表示装置の駆動回
路は、複数の画素に接続される複数の信号電極に接続さ
れたシフトレジスタを有しており、このシフトレジスタ
は、上述の単位シフトレジスタ及び第１、第２開閉手段
とを備えるものである。

【００１５】さらに、本発明の他の局面に従う表示装置
の駆動回路は、複数の画素に接続される複数の走査電極
に接続されたシフトレジスタを有しており、このシフト
レジスタは上述の単位シフトレジスタ及び第１、第２開
閉手段とを備えるものである。

【００１６】本発明のさらに他の局面に従う表示装置の
駆動回路において、シフトレジスタは、画素が形成され
た基板と同一基板上に形成されていることを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明によるシフトレジスタにおいて、シフト
方向切り換え手段は、外部からの制御信号を受け取り、
その制御信号に従ってシフトレジスタ列の信号のシフト
方向を設定する。

【００１８】さらに、本発明のシフトレジスタにおい
て、第１開閉手段が配線経路を導通し、第２開閉手段が
配線経路を遮断すると、信号は第１単位シフトレジスタ
の出力端から第２単位シフトレジスタの入力端へ伝達さ
れる。この信号伝達動作が単位シフトレジスタの各段に
おいて順次行われることにより、１つの方向への信号の
シフト動作が行われる。また、逆に第１開閉手段が配線
経路を遮断し、第２開閉手段が配線経路を導通すると、
信号は第２単位シフトレジスタの出力端から第１単位シ
フトレジスタの入力端へ伝達される。このような信号伝
達動作が各段の単位シフトレジスタにおいて順次行われ
ることにより、他の方向への信号のシフト動作が行われ
る。

【００１９】この第１及び第２開閉手段の動作は、本発
明のより限定された構成において、トランスミッション
ゲート、あるいは３端子スイッチ素子、例えば薄膜トラ
ンジスタによって実現される。

【００２０】

【実施例】図４は、本発明の実施例によるマトリックス
型液晶表示装置の構成図である。このマトリックス型液
晶表示装置は、同一基板上に液晶パネル１０とデータド
ライバ２０及び走査ドライバ３０とが形成されたいわゆ
るドライバ一体型の構造を有している。

【００２１】液晶パネル１０は、水平方向に互いに平行
に延びる複数の走査電極１０１と、走査電極１０１に直
交する垂直方向に互いに平行に延びる複数の信号電極１
０２と、走査電極１０１及び信号電極１０２の交叉部近
傍に配置されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｅｒ）１０３と、ＴＦＴ１０３に接続される画
素電極１０４とを備えている。走査電極１０１の一端
は、各ＴＦＴ１０３のゲート電極に接続され、他端は走
査ドライバ３０に接続されている。また、信号電極１０
２の一端は、ＴＦＴ１０３のソース電極に接続され、他
端はデータドライバ２０に接続されている。

【００２２】データドライバ２０は、シフトレジスタ２
００及びサンプリングトランジスタ２１０を備える。デ
ータドライバ２０は、外部から入力されるビデオ信号を
所定のサンプリング周波数でサンプリングし、ゲートド
ライバ３０によるゲートオン信号の出力に同期して各信
号電極１０２にビデオ信号を出力する。これにより、オ
ン状態のＴＦＴ１０３を通じて画素電極１０４にビデオ
信号が出力される。

【００２３】データドライバ２０のシフトレジスタ２０
０の構成が図１に示されている。図１は、双方向スキャ
ン機能を有するシフトレジスタの構成をブロック図を用
いて示したものである。このシフトレジスタは、図１の
左側の入力端から入力された信号を右側の出力端へ向か
ってシフトする右スキャン機能と、その逆方向に信号を
シフトする左スキャン機能とを有する。なお、シフトレ
ジスタの各段の単位シフトレジスタは、信号をシフトす
ると共に、サンプリングトランジスタへの信号Ｑｉを出
力する。

【００２４】右スキャン機能は、１つの単位シフトレジ
スタＳＲｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力端と次段の単位シフト
レジスタＳＲｉ＋１の入力端とを配線ＲＷｉにより接続
した回路によって実現される。各配線ＲＷｉにはスイッ
チ素子ＲＳＷｉ＋１が設けられている。

【００２５】また、左スキャン機能は、１つの単位シフ
トレジスタＳＲｉの入力端と、次段の単位シフトレジス
タＳＲｉ＋１の出力端とを配線ＬＷｉにより接続した回
路により実現される。各配線ＬＷｉ中にはスイッチ素子
ＬＳＷｉが設けられている。

【００２６】スイッチ素子ＲＳＷｉには、スイッチの開
閉動作を制御するための信号を供給する信号線ＲＳＬが
接続され、またスイッチ素子ＬＳＷｉには信号線ＬＳＬ
が接続されている。

【００２７】ここで、図１に示すシフトレジスタの動作
について説明する。まず、右スキャン動作を行う場合、
信号線ＲＳＬを通して各スイッチ素子ＲＳＷｉに回路を
ＯＮするための制御信号が供給され、同時にスイッチ素
子ＬＳＷｉには信号線ＬＳＬから回路をＯＦＦする制御
信号が与えられる。この結果、シフトレジスタは、スイ
ッチＲＳＷ１、単位シフトレジスタＳＲ１、配線ＲＷ
１、スイッチ素子ＲＳＷ２、単位シフトレジスタＳＲ
２、配線ＲＷ２・・・単位シフトレジスタＳＲｎによる
回路が構成され、右スキャン用のシフトレジスタとして
動作する。

【００２８】また逆に、左スキャン時には、信号線ＬＳ
Ｌを通してスイッチ素子ＬＳＷｉにＯＮ信号が供給さ
れ、信号線ＲＳＬを通してスイッチ素子ＲＳＷｉにはＯ
ＦＦ信号が供給される。この結果、シフトレジスタは、
スイッチＬＳＷｎ、単位シフトレジスタＳＲｎ、配線Ｌ
Ｗｎ、スイッチＬＳＷｎ−１、単位シフトレジスタＳＲ
ｎ−１、配線ＬＷｎ−１・・・単位シフトレジスタＳＲ
１による回路が構成され、左スキャン用のシフトレジス
タとして動作する。

【００２９】右スキャンの場合、各段のシフトレジスタ
からの出力信号は、配線ＲＷｉを通してシフトレジスタ
間で左下から右上に伝えられていき、逆に左スキャンの
場合、各段のシフトレジスタの出力信号は配線ＬＷｉを
通してシフトレジスタ間で右下から左上に伝えられてい
くことになる。

【００３０】このシフトレジスタは、従来の単方向スキ
ャン用のシフトレジスタと比較すると、スキャン方向を
切替えるためのスイッチ素子ＲＳＷｉ、ＬＳＷｉのみが
追加された構成となっている。そして、各単位シフトレ
ジスタＳＲｉの入力端と出力端の位置関係は、スキャン
方向に拘らず常に一定に設定されている。

【００３１】このスキャン方向切替え用のスイッチ素子
ＲＳＷｉ、ＬＳＷｉは、具体的には以下のような素子に
より構成される。第１の例は、図２に示すように、スイ
ッチ素子ＲＳＷｉ、ＬＳＷｉとして、いわゆるＣＭＯＳ
トランスミッション型ゲートＲＴＧｉ、ＬＴＧｉを用い
るものである。ＣＭＯＳトランスミッション型ゲート
は、Ｐ−ＭＯＳトランジスタとＮ−ＭＯＳトランジスタ
とを並列に接続し、各々のゲート電極に互いに電圧レベ
ルの異なる信号を与えることによってスイッチ動作を行
うものである。ＣＭＯＳトランスミッション型ゲートＲ
ＴＧｉ、ＬＴＧｉの開閉動作は、外部から入力される制
御信号ＣＳを直接あるいはインバータ３０を経た後、そ
れぞれ信号線ＲＳＬ及び信号線ＬＳＬを通してＣＭＯＳ
トランスミッション型ゲートのトランジスタの各ゲート
電極に制御電圧を印加することにより制御される。外部
からの制御信号ＣＳとＣＭＯＳトランスミッション型ゲ
ートＲＴＧｉ、ＬＴＧｉの開閉状態を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】この例においては、従来の単方向スキャン
用シフトレジスタと比較して、素子数の増加は単位シフ
トレジスタ当たり２つのＣＭＯＳトランスミッション型
ゲートの素子数、すなわち４つのＭＯＳトランジスタ素
子分のみにとどめられている。このため、図８に示す従
来の双方向スキャン用シフトレジスタに比べても素子数
の増加分は少ない。

【００３４】また、単位シフトレジスタＳＲｉの入力端
と出力端はスキャン方向の如何に拘らず常に変化しな
い。従って、シフトクロックＣＬＫとシフトクロックバ
ーＣＬＫとの間に生じる位相ずれを許容するために、書
き込み用とラッチ用のクロックドインバータを構成する
トランジスタのサイズを最適に設計することが可能であ
る。

【００３５】図１に示すシフトレジスタの第２の具体例
を図３に示す。第２の例は、スイッチ素子としてＮ−Ｍ
ＯＳトランジスタＲＴＲｉ、ＬＴＲｉを用いたものであ
る。右スキャン用のＮ−ＭＯＳトランジスタＲＴＲｉと
左スキャン用のＮ−ＭＯＳトランジスタＬＴＲｉのゲー
ト電極には、外部から与えられる制御信号ＣＳと、イン
バータ３０によって反転された制御信号（ＣＦ）がそれ
ぞれ印加される。これにより、いずれか一方のＮ−ＭＯ
ＳトランジスタのみがＯＮ状態となり、一方向のスキャ
ン動作のみを選択できる。

【００３６】なお、この一対のＭＯＳトランジスタＲＴ
Ｒｉ、ＬＴＲｉは、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのみならず
Ｐ−ＭＯＳトランジスタを用いてもよく、好ましくはＴ
ＦＴが適用される。

【００３７】この第２の例においては、スイッチ素子が
各々１つのＭＯＳトランジスタ素子により構成されるた
め、上記の第１の例と比較して、さらに素子数の増加を
最小にとどめることができる。また、単位シフトレジス
タの書き込み用及びラッチ用クロックドインバータに供
給される各々のシフトクロックＣＬＫ、バーＣＬＫの間
の位相ずれに対する動作マージンを確保するための最適
設計を行うことができることは上記第１の例と同様であ
る。

【００３８】なお、上記の双方向スキャンが可能なシフ
トレジスタの構成は、図４に示す液晶表示装置のデータ
ドライバ２０のシフトレジスタ２００に適用されるのみ
ならず、ゲートドライバ３０のシフトレジスタに適用す
ることも可能である。

【００３９】また、本発明によるシフトレジスタを有す
る駆動回路としては、ドライバ一体型の液晶表示装置に
のみ適用されるものではなく、駆動回路が液晶パネルと
異なる基板に形成されたいわゆる外付け型の表示装置に
適用することも可能である。

【００４０】さらに、このシフトレジスタが適用される
表示装置は、液晶マトリックス型表示装置に限定される
ものではなく、シフトレジスタ方式の駆動回路を用いる
他の表示装置、例えばプラズマディスプレイ装置やＥＬ
（エレクトロルミネセンス）などに対しても有効に適用
することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、複数
の整列した単位シフトレジスタに対して、一方向の信号
伝達経路を構成するように各単位シフトレジスタを接続
する配線と、逆方向の信号伝達経路を構成するように各
単位シフトレジスタを接続する配線とを設け、さらに各
配線中に配線経路を開閉する第１及び第２の開閉手段を
設け、いずれか一方の開閉手段のみをＯＮさせることに
よって信号伝達経路を選択するように構成したので、単
方向スキャンシフトレジスタに比べて開閉手段を構成す
る素子の素子数の増加のみで双方向スキャン機能を実現
することができる。これにより、駆動回路の素子数の増
加を抑え、回路の複雑化を防止すると共に、従来の双方
向スキャンシフトレジスタに比べ、製造上の歩留りを向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるシフトレジスタの構成を
示すブロック図。

【図２】図１に示すシフトレジスタの具体例の一例を示
す回路図。

【図３】図１に示すシフトレジスタの具体例の他の例に
よるシフトレジスタの主要部を示す回路図。

【図４】本発明の実施例におけるシフトレジスタが適用
される液晶表示装置の構成を示すブロック図。

【図５】従来の双方向スキャンシフトレジスタの構成を
概念的に示す図。

【図６】従来の単方向スキャンシフトレジスタの回路
図。

【図７】図６に示すシフトレジスタの要部回路図であ
り、（ａ）は書き込み用クロックドインバータの回路
図、（ｂ）はラッチ用クロックドインバータの回路、及
び（ｃ）はインバータの回路図。

【図８】従来の双方向スキャンシフトレジスタの他の例
を示す回路図。

【図９】図８に示すシフトレジスタの要部回路図であ
り、（ａ）は右スキャン用インバータの回路図、（ｂ）
は左スキャン用インバータの回路図、（ｃ）は各クロッ
クドインバータの動作状態を説明する図。

【符号の説明】

ＳＲｉ…単位シフトレジスタ ＲＳＷｉ…右スキャン用スイッチ素子 ＬＳＷｉ…左スキャン用スイッチ素子 ＲＷｉ…配線（右スキャン用） ＬＷｉ…配線（左スキャン用） ＲＴＧｉ…ＣＭＯＳトランスミッション型ゲート（右ス
キャン用） ＬＴＧｉ…ＣＭＯＳトランスミッション型ゲート（左ス
キャン用） ＲＴＲｉ…Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（右スキャン用） ＬＴＲｉ…Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（左スキャン用）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号のシフト動作の一単位を構成する単
   位シフトレジスタを複数接続したシフトレジスタ列と、 外部からの制御信号によって前記シフトレジスタ列の前
   記信号のシフト方向を切り換えるシフト方向切り換え手
   段とを備えた、シフトレジスタ。
2. 【請求項２】 各々、信号のシフト動作の一単位を構成
   する第１単位シフトレジスタ及び第２単位シフトレジス
   タと、 前記第１単位シフトレジスタの出力端と前記第２単位シ
   フトレジスタの入力端とを接続する配線経路中に設けら
   れ、前記第１単位シフトレジスタから前記第２単位シフ
   トレジスタへの配線経路の開閉動作を行う第１開閉手段
   と、 前記第１単位シフトレジスタの入力端と前記第２単位シ
   フトレジスタとの出力端とを接続する配線経路中に設け
   られ、前記第１開閉手段と逆の開閉動作によって前記第
   ２単位シフトレジスタから前記第１単位シフトレジスタ
   への配線経路の開閉を行う第２開閉手段とを備えたこと
   を特徴とする、シフトレジスタ。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２開閉手段の各々は、前
   記配線経路中に直列に接続される入出力端子と、外部か
   らの制御信号が与えられる制御端子とを有する３端子ス
   イッチ素子から構成されることを特徴とする、請求項２
   に記載のシフトレジスタ。
4. 【請求項４】 前記３端子スイッチ素子は薄膜トランジ
   スタである、請求項３に記載のシフトレジスタ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２開閉手段の各々は、ト
   ランスミッションゲートから構成されることを特徴とす
   る請求項２に記載のシフトレジスタ。
6. 【請求項６】 複数の画素に接続される複数の信号電極
   に接続された請求項２に記載のシフトレジスタを有する
   表示装置の駆動回路。
7. 【請求項７】 複数の画素に接続される複数の走査電極
   に接続された請求項２に記載のシフトレジスタを有する
   表示装置の駆動回路。
8. 【請求項８】 前記シフトレジスタは、前記画素が形成
   された基板と同一基板上に形成されていることを特徴と
   する、請求項６または請求項７のいずれかに記載の表示
   装置の駆動回路。