JPH09153296A - 液晶表示装置及びそのシフトレジスタ回路 - Google Patents
液晶表示装置及びそのシフトレジスタ回路Info
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- JPH09153296A JPH09153296A JP7312011A JP31201195A JPH09153296A JP H09153296 A JPH09153296 A JP H09153296A JP 7312011 A JP7312011 A JP 7312011A JP 31201195 A JP31201195 A JP 31201195A JP H09153296 A JPH09153296 A JP H09153296A
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Abstract
にアクティブマトリックス型液晶表示装置の消費電力と
製造コストを低減する技術の提供を目的とする。 【解決手段】 シフトレジスタ回路を、RS型フリップフ
ロップとトリガ発生回路とで、または、サンプル回路と
2つのインバータ回路とで、構成することで、クロック
信号線の負荷容量を半減する。画素部と駆動回路部を、
同一基板に同一プロセスで作製する液晶表示装置の駆動
回路部に適用することで、低消費電力かつ低コストの表
示装置の実現が可能となる。
Description
回路、イメージセンサ駆動回路等に用いる走査回路に関
する。
いった特徴から注目され、より一層の高精細化、大型化
の要求が高まっている。
たもので、表示部600と、周辺回路700,800とから構成さ
れる。液晶表示装置は、画素をマトリックス状に配列し
たものが一般的であり、図6に示すように各画素にスイ
ッチング素子601として薄膜トランジスタ(以下TFTと略
記する)を設けたものや、単純に電極をマトリックス配
列したものなどがある。何れの場合も、縦横方向の各配
線に対して液晶を駆動するための信号を出力する駆動回
路700、800が、ディスプレイ周辺部に設けられている。
CMOS集積回路で構成し、テープキャリアパッケージ(TC
P)やチップオングラス(COG)等の実装手段により、各配
線と接続されている。
あるため、高精細なディスプレイの作製が困難であり、
実装工程が必要なため製造コストが上昇するという問題
がある。
にスイッチング素子を設けた液晶表示装置において、そ
のスイッチング素子と周辺回路とを同一の基板上にTFT
で構成することが、比較的小型の液晶表示装置において
実用化されている。
と、周辺回路700および800とを、同一の基板上にTFTで
構成する液晶表示装置における、周辺回路700または800
の主要構成要素であるシフトレジスタ回路700または800
の構成図と、そのタイミングチャートを図7および図8
に示す。
ように、互いに逆位相のクロック信号CLAとCLBに規定さ
れるクロックドインバータ910,930とインバータ920か
ら1段のステージ300を構成し、各段のクロックドイン
バータ910とクロックドインバータ920を交互にアクティ
ブにし、データをラッチする。ここで、クロックドイン
バータ910,930およびインバータ920は、それぞれ図9
(a),(b)に示すようにP型トランジスタ911,912,921およ
びN型トランジスタ913,914,922で構成する。
トランジスタのスイッチング確率から、周辺回路部の消
費電力は、クロックドインバータのドランジスタ911及
び914のゲート端子の容量の充放電電力、つまりクロッ
ク信号線駆動電力が支配的であることが分かる。
図に示すパルススフト回路710は、高速動作が要求され
るため、前記のような各画素のスイッチング素子601と
周辺回路700,800とを同一の基板上にTFTで構成する液晶
表示装置では、一般的にシフトレジスタ回路710を構成
するトランジスタ911〜914,921,922のスイッチング特性
を上げるために、トランジスタサイスを大きくし、高電
圧で動作させている。
は、図8のタイミングチャートに示すように、クロック
信号で常にスイッチングを行う必要があるため、トラン
ジスタサイズを大きくすると、クロック信号線の容量負
荷が大きくなり、さらに高電圧で充放電を行うため、周
辺回路部の消費電力が大きくなるという問題を有してお
り、パネルの高精細化、大型化を困難にしていた。
交互にアクティブにするため、クロック信号CLAとCLBの
パルスデューティ比,位相,パルスの立ち上がり立ち下
がり特性の制約が大きく、トランジスタ特性のばらつき
に対するクロック信号のタイミングマージンが小さいと
いう問題点も有していた。
く、クロック信号のパルスデューティ比等のタイミング
マージンの大きい周辺回路を提供することを目的とす
る。
成するために、 1.RS型フリップフロップと、前記RS型フリップフロッ
プの出力信号と所定のクロック信号とを入力するトリガ
発生回路とから1段のステージを構成し、RS型フリップ
フロップの、セット入力(S)には前段または後段のステ
ージのドリガ出力信号を入力し、リセット入力(R)には後
段または前段のラッチ回路のドリガ出力信号を入力し
て、複数のステージを縦続接続し、隣接するステージ毎
にトリガ発生回路に異なる位相のクロック信号を入力し
てシフトレジスタ回路を構成することである。 2.所定のクロック信号に規定されるサンプル回路と、
第1のインバータ回路、第2のインバータ回路からな
り、前記サンプル回路の出力端子を前記第1のインバー
タ回路の入力端子に接続し、前記第1のインバータ回路
の出力端子を前記第2のインバータの入力端子に接続
し、前記第2のインバータの出力端子を前記サンプル回
路の出力端子兼前記第1のインバータ回路の入力端子に
接続して、1段のステージを構成し、サンプル回路の入
力端子と第1のインバータ回路の出力端子兼第2のイン
バータ回路の入力端子を接続して複数のステージを縦続
接続してシフトレジスタ回路を構成することである。
低減と、入力クロック信号のパルスデューティ比等のタ
イミングマージン向上が可能となる。
を詳細に説明する。
例におけるシフトレジスタ回路の構成を示すもので、NA
NDゲート110,120から構成されるRS型フリップフロップ1
00と、NANDゲート210から構成されるトリガ発生回路200
とからなる1段のステージ300を縦続接続して構成され
る。
タイミングチャートである。スタート信号STとクロック
信号CLAとを入力したトリガ発生回路200でトリガ信号C0
を生成し、トリガ信号C0で、1段目のステージのRS型フ
リップフロップをセットし、その出力信号Q1とクロック
信号CLBとを入力したトリガ発生回路20でトリガ信号C1
を生成し、トリガ信号C1で、2段目のステージのRS型フ
リップフロップをセットし、その出力信号Q2とクロック
信号CLAとを入力したトリガ発生回路20でトリガ信号C2
を生成し、トリガ信号C2で、1段目のステージのRS型フ
リップフロップをリセットすると共に、セットし3段目
のステージのRS型フリップフロップをセットし、その出
力信号Q3とクロック信号CLBとを入力したトリガ発生回
路20でトリガ信号C3を生成し、以下同様な動作で順次パ
ルスをシフトしていく。
で、P型トランジスタ101,102、およびN型トランジスタ1
03,104から構成される。
当たりのクロック信号に接続されるトランジスタは2個
になり、図7で示したシフトレジスタの4個の半分であ
り、クロック信号線の駆動電力が従来の半分になる。
パルスデューティ比は50%である必要はなく、タイミン
グマージンも大きくなる。
ロップをNANDゲートで、トリガ発生回路もNANDゲートで
構成したが、NANDゲートに限定されるものではなく、NO
Rゲート等でも良い。
例におけるシフトレジスタ回路の構成を示すもので、所
定の出力抵抗412を有するサンプル回路410と、インバー
タ回路420と、出力に接続された抵抗432を有するインバ
ータ回路430とからなる1段のステージ400を縦続接続し
て構成される。
ンプリングすると、ノードC1の電位はサンプル回路410
の抵抗412とインバータ回路430の抵抗432との分圧比で
決定される電位に変化する。
の抵抗値をR432、インバータ回路420の入力電圧閾値を
電源電圧の1/2とすると、 R421/(R421+R431)≦1/2 を満足するようにR421およびR431を設定する、つまりR4
21≦R431にすれば、インバータ回路420を駆動でき、イ
ンバータ回路430の動作により、サンプリングした信号Q
1を保持することができる。データを保持するだけであ
るインバータ回路430の機能とサンプリング速度とを考
慮すると、R431をR421の2倍以上に設定することが望ま
しい。
シフトしていく。したがって、図8のタイミングチャー
トと同様の動作をする。
クロック信号に接続されるトランジスタは2個になり、
クロック信号線の駆動電力が従来の半分になる。
クロックドインバータと抵抗としたが、この構成に限定
されるものではなく、インバータとトランスファーゲー
トでも良い(図5)。また、抵抗素子を用いなくても、ク
ロックドインバータ,トランスファーゲート,インバー
タ等のトランジスタサイズを調整することで、出力抵抗
を所望の値にしても構わない。
例におけるビデオ信号を表示する液晶表示装置の構成を
示すもので、TFTをスイッチング素子とする画素をマト
リックス状に配置した表示部600と、その列電極を駆動
する列電極駆動回路700、および行電極を駆動する行電
極駆動回路800から構成される。
10のCLAxおよびCLBxに入力され、水平同期信号に同期し
て、シフトレジスタ回路810のSTxに入力された垂直同期
信号を順次シフトし、その出力信号Q1,Q2,Q3,・・・によ
り、デコード回路820で行電極を駆動して、所望の行電
極に関わるスイッチング素子601をオンさせる。
スタ回路710のCLAyおよびCLByに入力した所定周波数の
サンプリングクロックに同期して、STyに入力された水
平同期信号を順次シフトし、その出力信号Q1,Q2,・・・・に
より、アナログスイッチ721で、行電極駆動回路800によ
りオンされた画素部600のスイッチング素子を経由し
て、所望の振幅に増幅されたビデオ信号を液晶素子602
に書き込み、ビデオ表示を行う。
駆動回路800の少なくとも一方のシフトレジスタ回路
を、実施例1または実施例2で示した構成のシフトレジ
スタ回路にすることで、駆動回路部の消費電力が半減で
きる。
回路は、画素数にもよるが、数MHz程度の速度で動作す
るため、その効果は絶大である。
をシフトレジスタ回路とデコード回路、列電極駆動回路
をシフトレジスタ回路とアナログスイッチとしたが、こ
の構成に限定されるものではなく、表示データの信号形
態,画素部の構成,画素部の駆動方法等によりデコード
回路部やアナログスイッチ部の構成が異なることは言う
までもない。
シフトレジスタ回路を、RS型フリップフロップとトリガ
発生回路とで、または、サンプル回路と2つのインバー
タ回路とで、構成することで、消費電力の低減と、入力
クロック信号のパルスデューティ比等のタイミングマー
ジン向上が可能となる。特に、画素部と駆動回路部を、
同一基板に同一プロセスで作製する液晶表示装置の駆動
回路部に適用することで、低消費電力かつ低コストの表
示装置の実現が可能で、その実用的効果は大きい。
回路の構成図
回路の動作タイミングチャート
成図
回路の構成図
構成図
成図
けるシフトレジスタ回路のタイミングチャート
におけるクロックドインバータ回路の構成図 (b)は、同インバータの構成図
Claims (11)
- 【請求項1】RS型フリップフロップと、前記RS型フリッ
プフロップの出力信号と所定のクロック信号とを入力す
るトリガ発生回路とから1段のステージを構成し、RS型
フリップフロップの、セット入力(S)には前段または後
段何れかのステージのトリガ出力信号を入力し、リセッ
ト入力(R)には後段または前段何れかのステージのトリ
ガ出力信号を入力して、複数のステージを縦続接続し、
隣接するステージ毎に、トリガ発生回路に異なる位相の
クロック信号を入力することを特徴とするシフトレジス
タ回路。 - 【請求項2】RS型フリップフロップを2つのNANDゲート
から構成することを特徴とする請求項1記載のシフトレ
ジスタ回路。 - 【請求項3】トリガ発生回路がNANDゲートであることを
特徴とする請求項1記載のシフトレジスタ回路。 - 【請求項4】所定のクロック信号に規定されるサンプル
回路と、第1のインバータ回路、第2のインバータ回路
からなり、前記サンプル回路の出力端子を前記第1のイ
ンバータ回路の入力端子に接続し、前記第1のインバー
タ回路の出力端子を前記第2のインバータの入力端子に
接続し、前記第2のインバータの出力端子を前記サンプ
ル回路の出力端子兼前記第1のインバータ回路の入力端
子に接続して、1段のステージを構成し、サンプル回路
の入力端子と第1のインバータ回路の出力端子兼第2の
インバータ回路の入力端子を接続して複数のステージを
縦続接続することを特徴とするシフトレジスタ回路。 - 【請求項5】第2のインバータ回路の出力抵抗が、所定
のクロックに規定されるサンプル回路の出力抵抗の2倍
以上であることを特徴とする請求項4記載のシフトレジ
スタ回路。 - 【請求項6】所定のクロックに規定されるサンプル回路
が、クロックドインバータであることを特徴とする請求
項5記載のシフトレジスタ回路。 - 【請求項7】所定のクロックに規定されるサンプル回路
が、インバータ回路とトランスファーゲート回路から構
成されることを特徴とする請求項5記載のシフトレジス
タ回路。 - 【請求項8】第2のインバータ回路が、インバータと前
記インバータの出力に接続された抵抗素子とから構成さ
れることを特徴とする請求項5記載のシフトレジスタ回
路。 - 【請求項9】第2のインバータ回路を構成するトランジ
スタ素子のテャネル幅とチャネル長を調整して出力抵抗
を所望の値にすることを特徴とする請求項5記載のシフ
トレジスタ回路。 - 【請求項10】複数のスキャンライン、複数のデータラ
インおよびスイッチング素子を有する画素マトリクス
と、前記スキャンラインおよびデータラインに接続され
た周辺回路とを、同一プロセスで形成した第1の基板
と、前記第1の基板に対向して配置された第2の基板
と、前記第1と第2の基板間に保持された液晶組成物よ
り構成される液晶表示装置において、RS型フリップフロ
ップと、前記RS型フリップフロップの出力信号とクロッ
ク信号とを入力信号とするトリガ発生回路とから1段の
ステージを構成し、RS型フリップフロップの、セット入
力(S)には前段または後段何れかのステージのトリガ出
力信号を入力し、リセット入力(R)には後段または前段
何れかのステージのトリガ出力信号を入力して、複数の
ステージを縦続接続し、隣接するステージ毎にトリガ発
生回路に異なる位相のクロック信号を入力するシフトレ
ジスタ回路で、前記第1の基板の周辺回路を構成するこ
とを特徴とする液晶駆動装置。 - 【請求項11】複数のスキャンライン、複数のデータラ
インおよびスイッチング素子を有する画素マトリクス
と、前記スキャンラインおよびデータラインに接続され
た周辺回路とを、同一プロセスで形成した第1の基板
と、前記第1の基板に対向して配置された第2の基板
と、前記第1と第2の基板間に保持された液晶組成物よ
り構成される液晶表示装置において、所定のクロック信
号に規定されるサンプル回路と、第1のインバータ回
路、第2のインバータ回路からなり、前記サンプル回路
の出力端子を前記第1のインバータ回路の入力端子に接
続し、前記第1のインバータ回路の出力端子を前記第2
のインバータの入力端子に接続し、前記第2のインバー
タの出力端子を前記サンプル回路の出力端子兼前記第1
のインバータ回路の入力端子に接続して、1段のステー
ジを構成し、サンプル回路の入力端子と第1のインバー
タ回路の出力端子兼第2のインバータ回路の入力端子を
接続して複数のステージを縦続接続したシフトレジスタ
回路で、前記第1の基板の周辺回路を構成することを特
徴とする液晶駆動装置。
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1995
- 1995-11-30 JP JP31201195A patent/JP3146959B2/ja not_active Expired - Fee Related
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