KR100600087B1 - Level shifter and shift register with built-in the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소비 전력을 절감할 수 있는 레벨 쉬프터와 그를 내장한 쉬프트 레지스터를 제공하는 것이다. 이 레벨 쉬프터는 입력 신호와 제1 제어 신호에 따라 제1 및 제2 공급 전압을 이용하여 제1 및 제2 노드의 전압을 제어하며, 상기 제2 공급 전압의 입력 라인과 상기 제1 노드 사이의 제1 도전 경로를 상기 입력 신호에 따라 제어하는 제1 트랜지스터, 상기 제1 노드 및 제2 노드 사이의 제2 도전 경로를 상기 제1 제어 신호에 따라 제어하는 제2 트랜지스터, 및 상기 제2 노드와 상기 제1 공급 전압의 입력 라인 사이의 제3 도전 경로를 상기 제1 제어 신호에 따라 제어하는 제3 트랜지스터를 포함한 제어부와; 상기 제2 공급 전압의 입력 라인과 상기 제2 노드 사이의 제4 도전 경로를 상기 제1 노드의 전압에 따라 제어하는 제4 트랜지스터, 상기 제2 공급 전압의 입력 라인과 출력 단자 사이의 제5 도전 경로를 상기 제2 노드의 전압에 따라 제어하는 제5 트랜지스터, 상기 출력 단자와 상기 제1 공급 전압의 입력 라인 사이의 제6 도전 경로를 제2 제어 신호에 따라 제어하는 제6 트랜지스터, 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 접속된 제1 캐패시터, 상기 제2 노드와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제2 캐패시터를 포함한 출력 버퍼부를 구비한다.The present invention provides a level shifter and a shift register incorporating the level shifter which can reduce power consumption. The level shifter controls the voltages of the first and second nodes using the first and second supply voltages according to the input signal and the first control signal, and between the input line of the second supply voltage and the first node. A first transistor for controlling a first conductive path according to the input signal, a second transistor for controlling a second conductive path between the first node and the second node according to the first control signal, and the second node; A control unit including a third transistor configured to control a third conductive path between the input lines of the first supply voltage according to the first control signal; A fourth transistor for controlling a fourth conductive path between the input line of the second supply voltage and the second node according to the voltage of the first node, and a fifth conductivity between the input line and the output terminal of the second supply voltage A fifth transistor for controlling a path according to the voltage of the second node, a sixth transistor for controlling a sixth conductive path between the output terminal and an input line of the first supply voltage according to a second control signal, and the first And an output buffer including a first capacitor connected between the node and the second node, and a second capacitor connected between the second node and the output terminal.
Description
도 1은 종래의 폴리 실리콘을 채용한 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a liquid crystal display device employing a conventional polysilicon.
도 2는 도 1에 도시된 쉬프트 레지스터의 구성을 도시한 블록도.FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the shift register shown in FIG. 1; FIG.
도 3은 도 2에 도시된 쉬프트 레지스터의 입출력 파형도.3 is an input / output waveform diagram of the shift register shown in FIG. 2;
도 4는 본 발명과 관련된 레벨 쉬프터를 포함하는 액정 표시 장치의 구성을 도시한 블록도.4 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device including a level shifter according to the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터의 구성을 도시한 블록도.5 is a block diagram showing the configuration of a shift register incorporating the level shifter shown in FIG.
도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시된 쉬프트 레지스터의 입출력 파형도.6A to 6C are input and output waveform diagrams of the shift register shown in FIG.
도 7은 도 5에 도시된 레벨 쉬프터를 갖는 쉬프트 레지스터의 상세 회로도.7 is a detailed circuit diagram of a shift register having the level shifter shown in FIG.
도 8은 도 7에 도시된 쉬프트 레지스터의 입출력 파형도.FIG. 8 is an input / output waveform diagram of the shift register shown in FIG. 7. FIG.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 갖는 쉬프트 레지스터의 상세 회로도.9 is a detailed circuit diagram of a shift register having a level shifter according to an embodiment of the present invention.
도 10은 도 9에 도시된 쉬프트 레지스터의 입출력 파형도.10 is an input / output waveform diagram of the shift register shown in FIG. 9;
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 갖는 쉬프트 레지스터의 상세 회로도.11 is a detailed circuit diagram of a shift register having a level shifter according to another embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 설명><Description of Main Parts of Drawing>
ST1 내지 STn : 스테이지 LS1 내지 LSn : 레벨 쉬프터 ST1 to STn: Stage LS1 to LSn: Level Shifter
10, 30 : 액정 패널 12, 39 : 화상 표시부10, 30:
14, 51 : 데이터 쉬프트 레지스터 15 : 샘플링 스위치 어레이14, 51: data shift register 15: sampling switch array
16, 53 : 게이트 쉬프트 레지스터 18, 44 : 가요성 인쇄 회로(FPC) 필름16, 53:
20, 40 : 인쇄 회로 기판(PCB) 22, 42 : 제어칩20, 40: printed circuit board (PCB) 22, 42: control chip
34, 38 : 레벨 쉬프터 어레이 32, 36 : 쉬프트 스테이지 어레이34, 38:
50, 60 : 제1 제어부 52, 62 : 제2 제어부50, 60:
54, 64 : 버퍼부 56, 66 : 제3 제어부54, 64:
58, 68, 78 : 출력부58, 68, 78: output section
본 발명은 레벨 쉬프터에 관한 것으로, 특히 소비 전력을 절감할 수 있는 레벨 쉬프터와 그를 내장한 쉬프트 레지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a level shifter, and more particularly, to a level shifter capable of reducing power consumption and a shift register having the same.
통상의 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 액정셀들이 매트릭스 형태 로 배열되어진 액정 패널과 이 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다. Conventional liquid crystal display devices display an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
액정 패널에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하게 배열되고 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 마련되는 영역에 액정셀들이 위치하게 된다. 이 액정 패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소 전극들과 공통 전극이 마련된다. 화소 전극들 각각은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터 라인들 중 어느 하나에 접속된다. 박막 트랜지스터의 게이트 단자는 게이트 라인들 중 어느 하나에 접속된다.In the liquid crystal panel, the gate lines and the data lines are arranged to cross each other, and the liquid crystal cells are positioned in an area where the gate lines and the data lines cross each other. The liquid crystal panel is provided with pixel electrodes and a common electrode for applying an electric field to each of the liquid crystal cells. Each of the pixel electrodes is connected to any one of the data lines via source and drain terminals of a thin film transistor which is a switching element. The gate terminal of the thin film transistor is connected to any one of the gate lines.
구동 회로는 게이트라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버를 구비한다. 게이트 드라이버는 스캔 신호를 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여 액정 패널 상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으로 구동한다. 데이터 드라이버는 게이트 라인들 중 어느 하나에 게이트 신호가 공급될 때마다 데이터 라인들 각각에 비디오 신호를 공급한다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정셀 별로 비디오 신호에 따라 화소 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.The driving circuit includes a gate driver for driving the gate lines and a data driver for driving the data lines. The gate driver sequentially supplies scan signals to the gate lines to sequentially drive the liquid crystal cells on the liquid crystal panel by one line. The data driver supplies a video signal to each of the data lines whenever a gate signal is supplied to any one of the gate lines. Accordingly, the liquid crystal display displays an image by adjusting light transmittance by an electric field applied between the pixel electrode and the common electrode according to the video signal for each liquid crystal cell.
이러한 액정 표시 장치에 이용되는 박막 트랜지스터는 반도체층으로 아몰퍼스(Amorphous) 실리콘과 폴리(Poly) 실리콘을 사용하는가에 따라 아몰퍼스 실리콘형과 폴리 실리콘형으로 구분된다. The thin film transistor used in the liquid crystal display device is classified into an amorphous silicon type and a polysilicon type depending on whether amorphous silicon and poly silicon are used as semiconductor layers.
아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터는 아몰퍼스 실리콘막의 균일성이 비교적 좋아 특성이 안정된 장점을 가지고 있으나 전하 이동도가 비교적 작아 화소 밀도를 향상시키는 경우에는 적용이 어려운 단점이 있다. 또한, 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터를 사용하는 경우 상기 게이트 드라이버와 데이터 드라이버와 같은 주변 구동 회로들은 별도로 제작하여 액정 패널에 실장시켜야 하므로 액정 표시 장치의 제조 비용이 높다는 단점이 있다.The amorphous silicon type thin film transistor has an advantage that the characteristics of the amorphous silicon film are relatively good, so that the characteristics are stable, but it is difficult to apply when the pixel density is improved due to the relatively low charge mobility. In addition, in the case of using an amorphous silicon type thin film transistor, peripheral driving circuits such as the gate driver and the data driver have to be manufactured separately and mounted in the liquid crystal panel, which has a disadvantage in that the manufacturing cost of the liquid crystal display device is high.
반면에, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터는 전하 이동도가 높음에 따라 화소 밀도 증가에 어려움이 없을 뿐만 아니라 주변 구동 회로들을 액정 패널에 내장할 수 있게 되어 제조단가를 낮출 수 있는 장점을 가지고 있다. 이에 따라, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 이용한 액정 표시 장치가 대두되고 있다.On the other hand, as the polysilicon thin film transistor has a high charge mobility, there is no difficulty in increasing the pixel density and the peripheral driving circuits can be embedded in the liquid crystal panel, thereby reducing the manufacturing cost. Accordingly, liquid crystal displays using polysilicon thin film transistors have emerged.
도 1은 종래의 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 이용한 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically illustrates a configuration of a liquid crystal display using a conventional polysilicon thin film transistor.
도 1의 액정 표시 장치는 화상 표시부(12), 데이터 및 게이트 쉬프트 레지스터(14, 16), 그리고 샘플링 스위치 어레이(15)가 형성된 액정 패널(10)과, 타이밍 제어부 및 데이터 드라이브 IC가 집적화된 제어칩(22)과 레벨 쉬프터 어레이(24)가 실장된 PCB(Printed Circuit Board)(20)와, 액정 패널(10)과 PCB(20)를 전기적으로 접속시키는 FPC(Flexible Printed Circuit) 필름(18)을 구비한다. The liquid crystal display of FIG. 1 is a control in which the
화상 표시부(12)는 액정셀(LC) 매트릭스를 통해 화상을 표시한다. 액정셀들(LC) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차점에 접속된 스위칭소자로서 폴리 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. 아몰퍼스 실리콘 보다 전하 이동도가 100배 정도 빠른 폴리 실리콘을 이용함에 따라 박막 트랜지스터(TFT)의 응답 속도가 빠르므로 액정셀들(LC)은 통상 점순차 방식으로 구동된 다. 데이터 라인들(DL)은 데이터 쉬프트 레지스터(14)에 의해 구동되는 샘플링 스위치 어레이(15)로부터 비디오 신호를 공급받는다. 게이트 라인들(GL)은 게이트 쉬프트 레지스터(16)로부터 스캔 펄스를 공급받는다.The
데이터 쉬프트 레지스터(14)는 샘플링 스위치 어레이(15)의 샘플링 스위치에 출력단이 각각 접속된 다수의 스테이지들로 구성된다. 다수의 스테이지들은 도 2에 도시된 바와 같이 종속적으로 접속되어 제어칩(22)으로부터의 소스 스타트 펄스를 쉬프트시킴으로써 샘플링 스위치들에 순차적으로 샘플링 신호를 공급한다.The
상세히 하면, 도 2에 도시된 다수의 스테이지들(ST1 내지 STn)은 소스 스타트 펄스(SP) 입력라인에 종속 접속됨과 아울러 4상 클럭 신호(C1 내지 C4) 공급 라인 중 3개의 클럭 신호 공급 라인에 각각 접속된다. 4상 클럭 신호(C1 내지 C4)는 도 3에 도시된 바와 같이 순차적으로 한 클럭만큼씩 위상 지연된 형태로 공급된다. 이러한 클럭 신호들(C1 내지 C4) 중 3개의 클럭 신호를 이용하여 스테이지들(ST1 내지 STn) 각각은 스타트 펄스(SP)를 한 클럭만큼씩 쉬프트시켜 출력한다. 이러한 쉬프트 레지스터의 각 스테이지(ST1 내지 STn)로부터 각각 출력되는 신호들(SO1 내지 SOn)은 샘플링 신호로 공급됨과 아울러 다음단 스테이지의 스타트 펄스로 공급된다.In detail, the plurality of stages ST1 to STn shown in FIG. 2 are cascaded to the source start pulse SP input line and are connected to three clock signal supply lines among the four-phase clock signal C1 to C4 supply lines. Each is connected. The four-phase clock signals C1 to C4 are supplied in a phase delayed form by one clock in sequence as shown in FIG. 3. Each of the stages ST1 to STn shifts the start pulse SP by one clock by using three clock signals among the clock signals C1 to C4. The signals SO1 to SOn respectively output from the stages ST1 to STn of the shift register are supplied as sampling signals and also as start pulses of the next stage.
게이트 쉬프트 레지스터(16)는 게이트 라인들(GL) 각각에 출력단이 각각 접속된 다수의 스테이지들로 구성된다. 다수의 스테이지들은 도 2에 도시된 바와 같이 스타트 펄스(SP) 입력 라인에 종속적으로 접속되어 제어칩(22)으로부터의 스타트 펄스를 쉬프트시킴으로써 게이트라인들(GL)에 순차적으로 스캔 펄스를 공급한 다. The
샘플링 스위치 어레이(15)는 데이터 라인들(DL)에 출력단이 각각 접속되고 데이터 쉬프트 레지스터(14)로부터의 샘플링 신호에 의해 구동되는 다수의 샘플링 스위치들(도시하지 않음)로 구성된다. 샘플링 스위치들은 상기 샘플링 신호에 응답하여 제어칩(22)으로부터의 비디오 신호를 순차적으로 샘플링하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.The
이렇게 액정 패널(10)에 포함되는 화상 표시부(12)와 데이터 쉬프트 레지스터(14) 및 샘플링 스위칭 어레이(15)와 게이트 쉬프트 레지스터(16)는 폴리 실리콘을 채택함에 따라 동일 공정으로 형성된다. 이 경우, 액정 패널(10)에 포함되는 박막 트랜지스터들을 NMOS 또는 PMOS 박막트랜지스터, 즉 동일타입 채널의 박막트랜지스터로만 구성하는 경우 CMOS 박막트랜지스터로 구성하는 경우보다 공정수가 줄어들게 되므로 제조 단가를 절감할 수 있게 된다. 이는 CMOS 박막트랜지스터들을 이용하는 경우 P채널과 N채널을 모두 포함하므로 구동 전압의 범위가 넓고 회로 집적화가 용이한 장점이 있으나, 공정수가 많아 제조 단가가 높고 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 액정 패널(10)은 공정수를 줄여 제조단가를 낮추고 상대적으로 신뢰성이 높은 PMOS 또는 NMOS 박막 트랜지스터만을 이용하는 방향으로 발전되고 있다.Thus, the
제어칩(22)에 포함되는 타이밍 제어부(미도시)는 외부로부터 자신에게 공급되는 비디오 데이터들을 데이터 구동 IC(미도시)로 전송함과 아울러 데이터 쉬프트 레지스터(14) 및 게이트 쉬프트 레지스터(16)에 필요한 제어 신호들을 제공한다. 데이터 구동 IC(미도시)는 타이밍 제어부(미도시)로부터 입력된 비디오 데이터를 아날로그 신호인 비디오 신호로 변환하여 FPC 필름(18)을 통해 샘플링 스위치 어레이(15)로 공급한다.The timing controller (not shown) included in the
레벨 쉬프터 어레이(24)는 제어칩(22)의 타이밍 제어부(미도시)으로부터 입력되는 제어 신호들(클럭 신호 등)의 스윙 폭을 증대시켜 데이터 쉬프트 레지스터(14) 및 게이트 쉬프트 레지스터(16)로 공급한다. 예를 들면, 레벨 쉬프터 어레이(24)는 타이밍 제어부(미도시)에서 발생되어 10V 이하의 스윙전압을 가지는 클럭 신호를, 부극성 전압을 포함하여 10V 이상의 스윙 폭을 가지게 레벨 쉬프팅하여 출력한다. 이는 액정 패널(10)에 형성된 박막 트랜지스터를 구동하기 위해서는 10V 이상의 스윙전압을 가지는 펄스를 공급해야하기 때문이다. The
다시 말하여, 액정 패널(10)이 PMOS 박막 트랜지스터로 구성되는 경우 샘플링 스위치 어레이(15) 및 화상 표시부(12)에 포함되는 PMOS 박막 트랜지스터들을 구동하기 위한 구동 펄스로는 부극성 방향으로 10V 이상의 스윙폭을 가지는 펄스가 필요하다. 이러한 구동 펄스를 공급하기 위하여, 게이트 및 데이터 쉬프트 레지스터(14, 16)에는 클럭 신호들로서 부극성 방향으로 10V 이상의 스윙폭을 가지는 펄스가 공급되어야 한다. 그러나, 외부 회로들을 제어칩(22)과 같이 단일칩으로 구현하는 경우 10V 이내의 스윙폭을 가지는 클럭 신호는 용이하게 생성되지만 그 이상의 전압이나 부극성의 전압을 생성하기는 곤란하다. 다시 말하여, 10V 이상의 스윙폭을 가지는 전압이나 부극성 전압을 발생시키기 위한 소자 특성 확보가 곤란하여 IC 단일칩 제작에 어려움이 따르게 된다. 이에 따라, 종래에는 10V의 구동 펄스를 부극성 전압을 포함하여 10V 이상의 스윙폭을 가지게끔 레벨 쉬프팅시켜 주기 위한 레벨 쉬프터 어레이(24)를 별도의 칩으로 구현하여 PCB(20) 상에 장착하여야만 하였다. 이 경우, PCB(20) 상에 실장되는 외부 회로의 컴팩트화가 곤란하다는 단점이 있다. 또한, 외부 회로로부터 액정 패널(10)의 데이터 쉬프트 레지스터(14) 및 게이트 쉬프트 레지스터(16)에 정극성과 부극성의 전압을 포함한 10V 이상의 스윙폭을 가지는 클럭 신호가 공급되어야 하므로 전력 소비가 크다는 문제점이 있다.In other words, when the
따라서, 본 발명의 목적은 동일타입 채널의 박막 트랜지스터만을 채용하여 쉬프트 레지스터에 내장될 수 있는 레벨 쉬프터와 그를 내장한 쉬프트 레지스터를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a level shifter which can be incorporated in a shift register using only thin film transistors of the same type channel and a shift register having the same.
본 발명의 다른 목적은 소비 전력을 절감할 수 있는 레벨 쉬프터와 그를 내장한 쉬프트 레지스터를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a level shifter capable of reducing power consumption and a shift register having the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 입력 신호(S0)와 제1 제어 신호(C4)에 따라 제1 및 제2 공급 전압(VSS, VNEG)을 이용하여 제1 및 제2 노드(QL1, QL2)의 전압을 제어하며, 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 상기 제1 노드(QL1) 사이의 제1 도전 경로를 상기 입력 신호(SO)에 따라 제어하는 제1 트랜지스터(T8), 상기 제1 노드(QL1) 및 제2 노드(QL2) 사이의 제2 도전 경로를 상기 제1 제어 신호(C4)에 따라 제어하는 제2 트랜지스터(T9), 및 상기 제2 노드(QL2)와 상기 제1 공급 전압(VSS)의 입력 라인 사이의 제3 도전 경로를 상기 제1 제어 신호(C4)에 따라 제어하는 제3 트랜지스터(T10)를 포함한 제어부와; 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 상기 제2 노드(QL2) 사이의 제4 도전 경로를 상기 제1 노드(QL1)의 전압에 따라 제어하는 제4 트랜지스터(T11), 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 출력 단자 사이의 제5 도전 경로를 상기 제2 노드의 전압에 따라 제어하는 제5 트랜지스터(T12), 상기 출력 단자와 상기 제1 공급 전압(VSS)의 입력 라인 사이의 제6 도전 경로를 제2 제어 신호(C2)에 따라 제어하는 제6 트랜지스터(C13), 상기 제1 노드(QL1)와 제2 노드(QL2) 사이에 접속된 제1 캐패시터(CL1), 상기 제2 노드(QL2)와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제2 캐패시터를 포함한 출력 버퍼부를 구비한다.
본 발명에 따른 레벨 쉬프터는 입력 신호(S0)를 레벨 쉬프팅하여 출력하는 레벨 쉬프터에 있어서, 상기 입력 신호(S0)와 제1 제어 신호(C4)에 따라 제1 및 제2 공급 전압(VSS, VNEG)을 이용하여 제1 및 제2 노드(QL1, QL2)의 전압을 제어하며, 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 상기 제1 노드(QL1) 사이의 제1 도전 경로를 상기 입력 신호(SO)에 따라 제어하는 제1 트랜지스터(T8), 상기 제1 노드(QL1) 및 제2 노드(QL2) 사이의 제2 도전 경로를 상기 제1 제어 신호(C4)에 따라 제어하는 제2 트랜지스터(T9), 및 상기 제2 노드(QL2)와 상기 제1 공급 전압(VSS)의 입력 라인 사이의 제3 도전 경로를 상기 제1 제어 신호(C4)에 따라 제어하는 제3 트랜지스터(T10)를 포함한 제어부와; 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 상기 제2 노드(QL2) 사이의 제4 도전 경로를 상기 제1 노드(QL1)의 전압에 따라 제어하는 제4 트랜지스터(T11), 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 출력 단자 사이의 제5 도전 경로를 상기 제2 노드의 전압에 따라 제어하는 제5 트랜지스터(T12), 상기 출력 단자와 상기 제1 공급 전압(VSS)의 입력 라인 사이의 제6 도전 경로를 제2 제어 신호(C2)에 따라 제어하는 제6 트랜지스터(C13), 상기 제2 공급 전압(VNEG)의 입력 라인과 상기 제2 노드(QL2) 사이의 제7 도전 경로를 상기 제4 트랜지스터(T11)의 출력 전압에 따라 제어하는 제7 트랜지스터(T20), 상기 제1 노드(QL1)와 상기 제4 트랜지스터(T11)의 출력 단자 사이에 접속된 제1 캐패시터(CL1), 및 상기 제2 노드(QL2)와 상기 출력 단자 사이에 접속된 제2 캐패시터를 포함한 출력 버퍼부를 구비한다.
본 발명에 따른 쉬프트 레지스터는 제1 및 제2 노드의 전압에 따라 제1 제어 신호(C1)와 제1 공급 전압을 이용하여 쉬프트 펄스를 출력하는 버퍼부(64), 스타트 펄스와 상기 제2 노드의 전압에 따라 상기 제1 노드(Q)의 전압을 제어하는 제1 제어부(60), 및 스타트 펄스 및 제2 제어 신호(C3)에 따라 상기 제1 공급 전압과 제2 공급 전압을 이용하여 상기 제2 노드(QB)의 전압을 제어하는 제2 제어부(62)를 포함하여 입력 단자를 통해 입력되는 스타트 펄스를 쉬프트시켜 순차적으로 쉬프트 펄스를 출력하는 다수의 스테이지들과; 상기 버퍼부에서 출력되는 쉬프트 펄스와 제3 제어 신호에 따라 제3 공급 전압과 상기 제1 공급 전압을 이용하여 제3 및 제4 노드의 전압을 제어하는 제3 제어부(66), 및 상기 제3 노드와 상기 레벨 쉬프터의 출력 라인 사이에서 상기 제4 노드를 사이에 두고 연결된 적어도 2개의 캐패시터를 이용하여 상기 제3 및 제4 노드 전압이 적어도 2단계로 부트스트래핑되게 하고 상기 적어도 2단계로 부트스트래핑된 제3 및 제4 노드의 전압과 제4 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제3 공급 전압을 선택적으로 출력하는 출력 버퍼부(68)를 포함한 레벨 쉬프터를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In order to achieve the above object, the level shifter according to the present invention uses the first and second supply voltages VSS and VNEG according to the input signal S0 and the first control signal C4. A first transistor that controls voltages of QL1 and QL2 and controls a first conductive path between the input line of the second supply voltage VNEG and the first node QL1 according to the input signal SO. T8, a second transistor T9 for controlling a second conductive path between the first node QL1 and the second node QL2 according to the first control signal C4, and the second node ( A control part including a third transistor (T10) for controlling a third conductive path between QL2) and an input line of the first supply voltage (VSS) according to the first control signal (C4); A fourth transistor T11 and the second supply controlling the fourth conductive path between the input line of the second supply voltage VNEG and the second node QL2 according to the voltage of the first node QL1. A fifth transistor T12 for controlling a fifth conductive path between the input line of the voltage VNEG and the output terminal according to the voltage of the second node, and between the output terminal and the input line of the first supply voltage VSS. A sixth transistor C13 for controlling a sixth conductive path of the second conductive signal according to the second control signal C2, a first capacitor CL1 connected between the first node QL1, and a second node QL2, and And an output buffer section including a second capacitor connected between a second node QL2 and the output terminal.
The level shifter according to the present invention is a level shifter for level-shifting an input signal S0 and outputting the first and second supply voltages VSS and VNEG according to the input signal S0 and the first control signal C4. ) To control the voltages of the first and second nodes QL1 and QL2, and the first conductive path between the input line of the second supply voltage VNEG and the first node QL1. A second transistor for controlling a second conductive path between the first transistor T8, the first node QL1, and the second node QL2 controlled according to SO, according to the first control signal C4. And a third transistor T10 for controlling a third conductive path between the second node QL2 and an input line of the first supply voltage VSS according to the first control signal C4. A control unit including; A fourth transistor T11 and the second supply controlling the fourth conductive path between the input line of the second supply voltage VNEG and the second node QL2 according to the voltage of the first node QL1. A fifth transistor T12 for controlling a fifth conductive path between the input line of the voltage VNEG and the output terminal according to the voltage of the second node, and between the output terminal and the input line of the first supply voltage VSS. The seventh conductive path between the sixth transistor C13 and the input line of the second supply voltage VNEG and the second node QL2 that controls the sixth conductive path of the second control signal C2 according to the second control signal C2. A seventh transistor T20 controlled according to an output voltage of the fourth transistor T11, a first capacitor CL1 connected between the first node QL1 and an output terminal of the fourth transistor T11, And a second capacitor connected between the second node QL2 and the output terminal. The rain.
The shift register according to the present invention includes a
Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
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먼저, 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에 앞서 본 발명과 관련되는 액정 표시 장치와 그에 적용된 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터에 대하여 도 4 내지 도 8을 참조하여 언급하기로 하며, 이는 본 출원인에 의해 특허출원 제2002-65541호로 출원된 것으로 그 출원 내용을 참조하기로 한다. First, prior to the detailed description of the exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display and a shift register incorporating a level shifter applied thereto will be described with reference to FIGS. 4 to 8. Patent Application No. 2002-65541, which is hereby incorporated by reference.
도 4는 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터가 적용된 액정 표시 장치를 도시한 것이다.4 illustrates a liquid crystal display device to which a shift register incorporating a level shifter according to the present invention is applied.
도 4에 도시된 액정 표시 장치는 화상 표시부(39), 데이터 쉬프트 레지스터(51), 게이트 쉬프트 레지스터(53), 그리고 샘플링 스위치 어레이(35)가 형성된 액정 패널(30)과, 타이밍 제어부 및 데이터 드라이브 IC가 집적화된 제어칩(42)이 실장된 PCB(40)와, 액정 패널(30)과 PCB(40)를 전기적으로 접속시키는 FPC 필름(44)을 구비한다.The liquid crystal display shown in FIG. 4 includes a
액정 패널(30)에 포함되는 화상 표시부(39), 데이터 쉬프트 레지스터(51), 샘플링 스위치 어레이(35), 게이트 쉬프트 레지스터(53)는 동일 공정으로 형성된다. 특히, 액정 패널(30)에 포함되는 박막 트랜지스터들은 동일타입의 박막 트랜지스터, 즉 NMOS 또는 PMOS의 박막 트랜지스터만으로 구성되어 CMOS 박막 트랜지스터로 구성되는 경우보다 공정수를 줄이고 신뢰성을 향상시켜 제조 단가를 절감할 수 있게 된다.The
화상 표시부(39)에는 액정셀들(LC)이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시한다. 액정셀들(LC) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차점에 접속된 스위칭 소자로서 폴리 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)가 아몰퍼스 실리콘 보다 전하 이동도가 100배 정도 빠른 폴리 실리콘을 이용함에 따라 액정셀들(LC)은 점순차 방식으로 구동된다. 게이트 라인들(GL)은 게이트 쉬프트 레지스터(53)를 통해 스캔 펄스를 공급받는다. 데이터 라인들(DL)은 샘플링 스위치 어레이(35)를 통해 아날로그 비디오 신호를 공급받는다. In the
게이트 쉬프트 레지스터(53)는 다수의 스테이지들로 구성되는 쉬프트 스테이지 어레이(36)와, 스테이지들과 게이트 라인들(GL) 각각의 사이에 접속된 레벨 쉬프터들로 구성된 레벨 쉬프터 어레이(38)를 구비한다. The
쉬프트 스테이지 어레이(36)의 스테이지들은 제어칩(42)로부터의 스타트 펄스(SP)를 쉬프트시켜 레벨 쉬프터들에 순차적으로 쉬프트 펄스를 공급한다.The stages of the
레벨 쉬프터 어레이(38)의 레벨 쉬프터들은 스테이지로부터의 쉬프트 펄스를 그의 스윙 전압을 증대시켜 게이트 라인들(GL) 각각에 스캔 펄스로 공급한다. 예 를 들면, 레벨 쉬프터 어레이(38)는 쉬프트 스테이지 어레이(36)에서 10V 이하의 스윙전압을 가지고 입력되는 쉬프트 신호를, 부극성 전압을 포함하여 10V 이상의 스윙폭을 가지게끔 레벨 쉬프팅하여 스캔 펄스로 출력한다.The level shifters of the
데이터 쉬프트 레지스터(51)는 다수의 스테이지들로 구성되는 쉬프트 스테이지 어레이(32)와, 스테이지들과 샘플링 스위치 어레이(35)의 샘플링 스위치들 각각의 사이에 접속된 레벨 쉬프터들로 구성된 레벨 쉬프터 어레이(34)를 구비한다. The
쉬프트 스테이지 어레이(32)의 스테이지들은 제어칩(42)로부터의 스타트 펄스(SP)를 쉬프트시켜 레벨 쉬프터들에 순차적으로 쉬프트 펄스를 공급한다.The stages of the
레벨 쉬프터 어레이(34)의 레벨 쉬프터들은 스테이지로부터의 쉬프트 펄스를 그의 스윙전압을 증대시켜 샘플링 스위치들 각각에 샘플링 신호로 공급한다. 예를 들면, 레벨 쉬프터 어레이(34)는 쉬프트 스테이지 어레이(32)에서 10V 이하의 스윙전압을 가지고 입력되는 쉬프트 신호를, 부극성 전압을 포함하여 10V 이상의 스윙폭을 가지게끔 레벨 쉬프팅하여 샘플링 신호로 출력한다.The level shifters of the
샘플링 스위치 어레이(35)는 데이터 라인들(DL)에 출력단이 각각 접속되고 데이터 쉬프트 레지스터(51)로부터 입력되는 샘플링 신호에 의해 구동되는 다수의 샘플링 스위치들(도시하지 않음)로 구성된다. 샘플링 스위치들은 샘플링 신호에 응답하여 제어칩(42)으로부터 입력되는 아날로그 비디오 신호를 순차적으로 샘플링하여 데이터 라인(DL)에 공급한다.The
제어칩(42)에 포함되는 타이밍 제어부(미도시)는 외부로부터 자신에게 공급되는 비디오 데이터를 데이터 구동 IC로 전송함과 아울러 FPC 필름(44)를 통해 데 이터 쉬프트 레지스터(51) 및 게이트 쉬프트 레지스터(53)에 필요한 제어 신호들을 제공한다. 여기서, 제어칩(42)에서 데이터 쉬프트 레지스터(51) 및 게이트 쉬프트 레지스터(53)에 공급하는 클럭 신호들은 10V 이하의 스윙 전압을 가지게 되므로 소비전력을 줄일 수 있게 된다. 데이터 구동 IC(미도시)는 타이밍 제어부(미도시)로부터 입력된 비디오 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 FPC 필름(44)을 통해 샘플링 스위치 어레이(35)로 공급한다.The timing controller (not shown) included in the
도 5는 도 4에 도시된 데이터 및 게이트 쉬프트 레지스터(51, 53)의 구성을 도시한 것이다.FIG. 5 shows the configuration of the data and gate shift registers 51 and 53 shown in FIG.
도 5에 도시된 데이터 쉬프트 레지스터(51) 또는 게이트 쉬프트 레지스터(53)는 스타트 펄스(SP) 입력 라인에 종속 접속된 n개의 스테이지들(ST1 내지 STn)로 구성된 쉬프트 스테이지 어레이(32, 36)와, 스테이지들(ST1 내지 STn)의 출력단에 각각 접속된 레벨 쉬프터들(LS1 내지 LSn)로 구성된 레벨 쉬프터 어레이(34, 38)를 구비한다.The
쉬프트 스테이지 어레이(32, 36)에서 제1 스테이지(ST1)에는 스타트 펄스(SP)가 입력되고, 제2 내지 제n 스테이지들(ST2 내지 STn)에는 이전단 스테이지의 출력 신호가 입력된다. 이러한 스테이지들(ST1 내지 STn)은 도 6a에 도시된 바와 같이 순차적으로 위상이 지연되는 제1 내지 제4 클럭 신호(C1 내지 C4) 중 3개의 클럭 신호를 입력받는다. 입력받은 3개의 클럭 신호를 이용하여 스테이지들(ST1 내지 STn)은 스타트 펄스(SP)를 쉬프트시킴으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 쉬프트 신호들(S01, SO2, ...)을 순차적으로 출력하게 된다. 이 경우, 스테이지들(ST1 내지 STn)은 10V 이하의 스윙 전압을 가지고 입력되는 클럭 신호들(C1 내지 C4) 및 스타트 펄스(SP)를 이용하여 10V 이하의 스윙 전압을 가지는 쉬프트 신호들(SO1, SO2, ...)을 출력하게 된다. In the
레벨 쉬프터들(LS1 내지 LSn) 각각은 4개의 클럭 신호(C1 내지 C4) 중 2개의 클럭 신호를 입력받는다. 이러한 레벨 쉬프터들(LS1 내지 LSn)은 스테이지들(ST1 내지 STn)에서 출력되는 쉬프트 신호들(SO1, SO2, ...)를 레벨 쉬프팅시켜 도 6c에 도시된 바와 같이 10V 이상의 스윙 전압을 가지는 출력 신호들(L01, L02, ...)을 출력하게 된다. 특히, 이러한 레벨 쉬프터들(LS1 내지 LSn)은 스테이지들(ST1 내지 STn)에서 출력되는 쉬프트 신호들(SO1, SO2, ...)의 최저 전압을 부극성 전압로 레벨 다운시켜 출력하게 된다.Each of the level shifters LS1 to LSn receives two clock signals among the four clock signals C1 to C4. These level shifters LS1 to LSn level shift the shift signals SO1, SO2,... Output from the stages ST1 to STn to have an output having a swing voltage of 10V or more as shown in FIG. 6C. The signals L01, L02, ... are outputted. In particular, the level shifters LS1 to LSn level down the lowest voltages of the shift signals SO1, SO2,... Output from the stages ST1 to STn to a negative voltage to output the level shifters LS1 to LSn.
도 7은 도 4에 도시된 제1 스테이지(ST1)와 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 상세한 회로 구성을 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates a detailed circuit configuration of the first stage ST1 and the first level shifter LS1 shown in FIG. 4.
도 7에 도시된 제1 스테이지(ST1)는 스타트 펄스(SP)와 제4 클럭 신호(C4)에 따라 Q노드를 제어하는 제1 제어부(50)와, 제3 클럭 신호(C3) 및 스타트 펄스(SP)에 따라 QB노드를 제어하는 제2 제어부(52)와, Q노드 및 QB노드의 전압에 따라 제1 클럭신호(C1) 및 제1 공급 전압(VSS) 중 어느 하나를 선택하여 출력하기 위한 버퍼부(54)를 구비한다.The first stage ST1 illustrated in FIG. 7 includes a
제1 제어부(50)는 Q노드 통해 버퍼부(54)의 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)를 제어하여 제1 클럭 신호(C1)가 제1 스테이지(ST1)의 출력 라인을 통해 출력 신호(SO1)로 공급되게 한다. 이를 위하여, 제1 제어부(50)는 스타트 펄스(SP) 입 력 라인에 다이오드형으로 접속된 제1 PMOS 트랜지스터(T1r)와, 제1 PMOS 트랜지스터(T1r)와 제4 클럭 신호(C4) 입력 라인 및 Q노드 사이에 접속된 제2 PMOS 트랜지스터(T2r)를 구비한다. 그리고, 제1 제어부(50)는 Q노드 및 QB노드와 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속되어 제7 PMOS 트랜지스터(T7r)와 듀얼 동작으로 Q노드를 제어하는 제3 PMOS 트랜지스터(T3r)를 더 구비한다. The
제2 제어부(52)는 QB노드를 통해 버퍼부(54)의 제7 PMOS 트랜지스터(T7r)를 제어하여 제1 공급 전압(VSS)이 출력 라인을 통해 출력 신호(SO1)로 공급되게 한다. 이를 위하여, 제2 제어부(52)는 제2 공급 전압(VDD) 입력 라인과 제3 클럭 신호(C3) 입력 라인 및 QB노드 사이에 접속된 제4 PMOS 트랜지스터(T4r)와, 제4 PMOS 트랜지스터(T4r)와 스타트 펄스(SP) 입력 라인 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된 제5 PMOS 트랜지스터(T5r)를 구비한다.The
버퍼부(54)는 Q노드의 전압에 따라 제1 클럭 신호(C1)를 선택하여 출력 라인으로 공급하는 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)와, QB노드의 전압에 따라 제1 공급 전압(VSS)을 선택하여 출력 라인으로 공급하는 제7 PMOS 트랜지스터(T7r)를 구비한다.The
그리고, 제1 스테이지(ST1)는 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)의 게이트 단자와 소스 단자 사이, 즉 Q노드와 출력 라인 사이에 접속된 제1 캐패시터(CQ)와, 제7 PMOS 트랜지스터(T7r)의 게이트 단자와 소스 단자 사이, 즉 QB노드와 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된 제2 캐패시터(CQB)를 더 구비한다. The first stage ST1 includes the first capacitor CQ connected between the gate terminal and the source terminal of the sixth PMOS transistor T6r, that is, between the Q node and the output line, and the seventh PMOS transistor T7r. And a second capacitor CQB connected between the gate terminal and the source terminal, that is, between the QB node and the first supply voltage VSS input line.
제1 레벨 쉬프터(LS1)는 Q노드 및 제2 클럭 신호(C2)의 상태에 따라 QL노드 를 제어하는 제3 제어부(58)와, QL노드 및 제2 클럭 신호(C2)의 전압에 따라 부극성 전압(VNEG) 및 제1 공급 전압(VSS) 중 어느 하나를 선택하여 출력하기 위한 출력부(60)를 구비한다.The first level shifter LS1 includes a
제3 제어부(56)는 Q노드 및 제2 클럭 신호(C2)의 상태에 따라 Q노드를 통해 부극성 전압(VNEG)이 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인으로 공급되게 한다. 이를 위하여, 제3 제어부(56)는 QL노드와 제2 클럭 신호(C2) 입력 라인 및 출력 라인 사이에 접속된 제8 PMOS 트랜지스터(T8r)와, 부극성 전압(VNEG) 공급 라인과 Q노드 및 QL노드 사이에 접속된 제9 PMOS 트랜지스터(T9r)를 구비한다.The
출력부(58)는 QL노드의 전압에 따라 부극성 공급 전압(VNEG)을 선택하여 출력라인으로 공급하는 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)와, 제2 클럭 신호(C2)에 따라 제1 공급 전압(VSS)을 선택하여 출력 라인으로 공급하는 제11 PMOS 트랜지스터(T11r)를 구비한다.The
그리고, 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 출력 신호(LO1)의 왜곡을 방지하기 위하여 제12 내지 제15 PMOS 트랜지스터(T12r, T13r, T14r, T15r)를 더 구비한다.The first level shifter LS1 further includes twelfth to fifteenth PMOS transistors T12r, T13r, T14r, and T15r to prevent distortion of the output signal LO1.
여기서, 제12 PMOS 트랜지스터(T12r)는 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인과 제1 스테이지(ST1)의 QB노드 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속되고, 제13 PMOS 트랜지스터(T13r)는 QL 노드와 QB 노드 및 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인 사이에 접속되며, 제14 PMOS 트랜지스터(T14r)는 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인과 제2 PMOS 트랜지스터(T2r)의 게이트 단자 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된다. 그리고, 제15 PMOS 트랜지스터(T15r)는 부극성 전압(VNEG) 입력라인과 제9 PMOS 트랜지스터(T9r)의 소스 단자와 사이에 다이오드형으로 접속된다.Here, the twelfth PMOS transistor T12r is connected between the output line of the first level shifter LS1, the QB node of the first stage ST1, and the first supply voltage VSS input line, and the thirteenth PMOS transistor ( T13r is connected between the QL node, the QB node, and the output line of the first level shifter LS1, and the fourteenth PMOS transistor T14r is connected to the output line of the first level shifter LS1 and the second PMOS transistor T2r. Is connected between the gate terminal of and a first supply voltage (VSS) input line. The fifteenth PMOS transistor T15r is diode-connected between the negative voltage VNEG input line and the source terminal of the ninth PMOS transistor T9r.
또한, 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)의 게이트 단자와 소스 단자 사이, 즉 QL노드와 출력 라인 사이에 접속된 제3 캐패시터(CQL)를 더 구비한다. The first level shifter LS1 further includes a third capacitor CQL connected between the gate terminal and the source terminal of the tenth PMOS transistor T10r, that is, between the QL node and the output line.
이러한 구성을 가지는 제1 스테이지(ST1)와 제1 레벨 쉬프터(LS1)에는 도 8에 도시된 바와 같이 순차적으로 한 클럭 만큼씩 위상 지연되는 형태를 가지는 제1 내지 제4 클럭 신호(C1 내지 C4)가 공급된다. 여기서, 제4 클럭 신호(C4)는 스타트 펄스(SP)와 동기된 위상을 갖는다. 스타트 펄스(SP)를 포함하여 제1 내지 제4 클럭 신호(C1 내지 C4)는 10V 이하의 스윙 전압을 가지는 부극성 타입으로 공급된다. 그리고, 설명상의 편의를 위하여 10V의 전위를 로우 상태로, 0V의 전위를 하이상태로 가정하여 설명하기로 한다. 이러한 구동 파형을 참조하여 제1 스테이지(ST1)와 레벨 쉬프터(LS1)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.As shown in FIG. 8, the first to fourth clock signals C1 to C4 having a phase delayed by one clock in sequence are shown in the first stage ST1 and the first level shifter LS1 having such a configuration. Is supplied. Here, the fourth clock signal C4 has a phase synchronized with the start pulse SP. The first to fourth clock signals C1 to C4 including the start pulse SP are supplied in a negative type having a swing voltage of 10 V or less. For convenience of explanation, a description will be given on the assumption that the potential of 10V is low and the potential of 0V is high. The operation of the first stage ST1 and the level shifter LS1 will be described with reference to the driving waveform as follows.
t1 기간에서 스타트 펄스(SP)와 제4 클럭 신호(C4)가 동시에 하이 상태가 되면 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(T1r, T2r)가 턴-온되어 Q노드에는 제1 하이 상태(H1)의 전압이 충전된다. 이에 따라, Q노드에 게이트 단자가 접속된 제6 및 제9 PMOS 트랜지스터(T6r, T9r)는 서서히 턴-온된다. 이때, 하이 상태의 스타트 펄스(SP)에 의해 제5 PMOS 트랜지스터(T5r)가 턴-온되어 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인으로부터의 로우 상태(10V) 전압이 QB노드에 충전된다. 이에 따라, QB노드에 게이트 단자가 접속된 제3 및 제7 PMOS 트랜지스터(T3r, T7r)는 턴-오프된다. 이 결과, 턴-온된 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)를 통해 제1 클럭 신호(C1)의 로우 상태 전압(10V)이 제1 스테이지(ST1)의 출력 라인에 충전되므로 제1 스테이지(ST1)는 로우 상태의 출력 신호(SO1)를 출력하게 된다. 또한, 다이오드로서 -8V의 부극성 전압(VNEG)에 의해 턴-온된 제15 PMOS 트랜지스터(T15r)와 제1 하이 상태(H1)의 Q노드에 의해 턴-온된 제9 PMOS 트랜지스터(T9r)를 통해 부극성 전압(VNEG)이 QL노드에 프리 차징되므로 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)가 미약하게 턴-온된다. 동시에, 제14 PMOS 트랜지스터(T14r)가 하이 상태의 제4 클럭 신호(C4)에 의해 턴-온됨으로써 상기 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)가 미약하게 턴-온되더라도 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인에는 제1 공급 전압(Vss)이 충전되므로 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 로우 상태의 출력 신호(LO1)를 출력하게 된다.When the start pulse SP and the fourth clock signal C4 become high at the same time in the t1 period, the first and second PMOS transistors T1r and T2r are turned on so that the Q node has the first high state H1. The voltage is charged. Accordingly, the sixth and ninth PMOS transistors T6r and T9r having gate terminals connected to the Q nodes are gradually turned on. At this time, the fifth PMOS transistor T5r is turned on by the high state start pulse SP so that the low state (10V) voltage from the first supply voltage VSS input line is charged to the QB node. As a result, the third and seventh PMOS transistors T3r and T7r having gate terminals connected to the QB node are turned off. As a result, since the
t2 기간에서 스타트 펄스(SP)와 제4 클럭 신호(C4)가 로우 상태가 되고 제1 클럭 신호(C1)가 하이 상태가 되면 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(T1r, T2r)는 턴-오프되고 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)는 턴-온된다. 이에 따라, 플로팅 상태가 된 Q노드는 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)의 게이트와 소오스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제1 캐패시터(CQ)의 영향으로 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태의 전압에 의한 부트스트래핑(Bootstrapping) 현상이 발생하여 상기 제1 하이 상태(H1) 보다 높은 제2 하이 상태(H2)가 된다. 이 결과, 제6 PMOS트랜지스터(T6r)가 확실하게 턴-온되어 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태의 전압(0V)이 스테이지(ST1)의 출력라인에 빠르게 충전되므로 제1 스테이지(ST1)는 하이 상태의 출력 신호를 출력하게 된다. 아울러, 부극성 전압(VNEG)에 의해 턴- 온된 제15 PMOS 트랜지스터(T15r)와 상기 부트스트래핑된 Q노드에 따라 확실하게 턴-온된 제9 PMOS 트랜지스터(T9r)에 의해 QL노드에는 부극성 전압(VNEG)이 충전되어 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)를 확실하게 턴-온시키게 된다. 이때, QL 노드 또한 상기 Q노드와 같이 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)의 게이트와 소오스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제3 캐패시터(CQL)의 영향으로 부트스트래핑됨으로써 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)를 보다 확실하게 턴-온시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 확실하게 턴-온된 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)를 통해 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인에는 부극성 전압(VNEG)이 충전되므로 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 하이 상태의 출력 신호(LO1)를 출력하게 된다.In the t2 period, when the start pulse SP and the fourth clock signal C4 go low and the first clock signal C1 goes high, the first and second PMOS transistors T1r and T2r are turned off. The sixth PMOS transistor T6r is turned on. Accordingly, the Q node in the floating state is in the high state of the first clock signal C1 under the influence of the internal capacitor Cgs and the first capacitor CQ formed between the gate and the source of the sixth PMOS transistor T6r. Bootstrapping due to voltage occurs and becomes a second high state H2 higher than the first high state H1. As a result, the sixth PMOS transistor T6r is reliably turned on so that the
t3 기간에서 제1 클럭 신호(C1)가 로우 상태가 되고 제2 클럭 신호(C2)가 하이 상태가 되면 Q노드의 전압은 다시 제1 하이 상태(H1)로 천이되고 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)는 턴-온 상태를 유지함에 따라 제1 스테이지(ST1)의 출력 라인에는 제1 클럭 신호(C1)의 로우 상태 전압(10V)이 충전되므로 제1 스테이지(ST1)는 로우 상태의 출력 신호(SO1)를 출력하게 된다. 아울러, 하이 상태의 제2 클럭 신호(C2)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8r)가 턴-온되어 QL노드의 전압이 방전되므로 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)가 턴-오프된다. 동시에, 하이 상태의 제2 클럭 신호(C2)에 의해 제11 PMOS 트랜지스터(T11r)가 턴-온되어 제1 공급 전압(VSS)이 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 라인에 충전되므로 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 로우 상태의 출력 신호(LO1)를 출력하게 된다.When the first clock signal C1 becomes low and the second clock signal C2 becomes high in the t3 period, the voltage of the Q node transitions back to the first high state H1 and the sixth PMOS transistor T6r. As the
t4 기간에서 제3 클럭 신호(C3)가 하이 상태가 되면 제4 PMOS 트랜지스터(T4r)가 턴-온되어 제2 공급 전압(VDD)인 하이 상태의 전압(0V)가 QB노드에 충전됨으로써 제3, 제7, 제12, 제13 PMOS 트랜지스터(T3r, T7r, T12r, T13r)가 동시에 턴-온된다. 턴-온된 제3 PMOS 트랜지스터(T3r)를 경유하여 Q노드에 충전된 낮은 하이 상태의 전압은 로우 상태로 방전하여 제6 PMOS 트랜지스터(T6r)는 턴-오프되고, 턴-온된 제7 PMOS 트랜지스터(T7r)을 경유하여 제1 공급 전압(VSS)이 제1 스테이지(ST1)의 출력 라인에 충전되므로 제1 스테이지(ST1)는 로우 상태의 출력 신호(SO1)를 출력하게 된다. 이 경우, 제2 캐패시터(CQB)는 제3 및 제7 PMOS 트랜지스터(T3r, T7r)의 누설 전류에 의해 QB노드의 전압이 왜곡되는 것을 방지한다. 그리고, 턴-온된 제12 PMOS 트랜지스터(T12r)를 통해 제1 레벨 쉬프터(LS1) 출력 라인에는 제1 공급 전압(VSS)이 공급되므로 제1 레벨 쉬프터(LS1)는 로우 상태의 출력 신호(LO1)를 출력하게 된다. 이때, 하이 상태인 QB노드에 의해 턴-온된 제13 PMOS 트랜지스터(T13r)는 턴-오프된 제9 PMOS 트랜지스터(T9r)에 의해 QL노드가 플로팅 상태가 되는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 제13 PMOS 트랜지스터(T13r)는 턴-오프된 제10 PMOS 트랜지스터(T10r)에서 누설 전류에 의해 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력라인 상의 로우 상태의 출력 신호(LO1)가 왜곡되는 것을 방지할 수 있게 된다.When the third clock signal C3 becomes high in the t4 period, the fourth PMOS transistor T4r is turned on to charge the QB node with the
t5 기간에서 제4 클럭 신호(C4)가 하이 상태가 되면 제2 및 제 14 PMOS 트랜지스터(T2r, T14r)가 턴-온되고, 제1 및 제5 PMOS 트랜지스터(T2r, T5r)는 턴-오프 상태를 유지하므로 QB노드는 이전의 하이 상태를 유지하게 된다. 따라서, 전술한 t4 기간과 같이 제3, 제7, 제12, 제13 PMOS 트랜지스터(T3r, T7r, T12r, T13r)는 계속 턴-온 상태를 유지하므로 제1 스테이지(ST1)와 제1 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 신호(SO1, LO1)는 로우 상태를 유지하게 된다.When the fourth clock signal C4 becomes high in the t5 period, the second and fourteenth PMOS transistors T2r and T14r are turned on, and the first and fifth PMOS transistors T2r and T5r are turned off. The QB node will remain at its previous high state. Accordingly, as in the above-described t4 period, the third, seventh, twelfth, and thirteenth PMOS transistors T3r, T7r, T12r, and T13r are continuously turned on, so that the first stage ST1 and the first level shifter are maintained. The output signals SO1 and LO1 of the LS1 remain low.
이와 같이, 전술한 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 10V 이하의 스윙전압을 가지는 클럭 신호(C1 내지 C4) 및 스타트 펄스(SP)를 이용하여 10V 이상의 스윙 전압을 갖는 쉬프트 신호를 출력하게 된다.As described above, the shift register having the above-described level shifter outputs a shift signal having a swing voltage of 10V or more using clock signals C1 to C4 and a start pulse SP having a swing voltage of 10V or less.
그런데, 도 7에 도시된 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터에서는 레벨 쉬프터(LS1)의 t1 및 t3 기간에서 제1 하이 상태(H1)인 Q노드의 전압과, 하이 상태인 제2 및 제4 클럭 신호(C2, C4)에 의해 레벨 쉬프터(LS1)의 제10 및 제14 PMOS 트랜지스터(T10r, T14r), 또는 제10 및 제11 PMOS 트랜지스터(T10r, T11r)가 동시에 턴-온된다. 이에 따라, t1 및 t3 기간에서 턴-온된 제10 및 제14 PMOS 트랜지스터(T10r, T14r), 또는 제10 및 제11 PMOS 트랜지스터(T10r, T11r)를 경유하여 전류 패스가 형성됨에 따라 정전류(Static Current)가 존재하게 되고, 이 정전류로 인하여 레벨 쉬프터(LS1) 내에서 전력이 소모된다. However, in the shift register incorporating the level shifter illustrated in FIG. 7, the voltages of the Q node in the first high state H1 and the second and fourth clock signals in the high state in the t1 and t3 periods of the level shifter LS1. The tenth and fourteenth PMOS transistors T10r and T14r or the tenth and eleventh PMOS transistors T10r and T11r of the level shifter LS1 are turned on at the same time by (C2 and C4). Accordingly, as the current path is formed through the tenth and fourteenth PMOS transistors T10r and T14r or the tenth and eleventh PMOS transistors T10r and T11r that are turned on in the periods t1 and t3, a static current is generated. ), And the constant current consumes power in the level shifter LS1.
특히 제10, 제11, 제14 PMOS 트랜지스터(T10r, T11r, T14r)의 채널 폭은 쉬프트 레지스터의 출력 신호, 즉 레벨 쉬프터(LS1) 출력 신호(LO1)의 폴링 타임(Falling Time), 라이징 타임(Rising Time), 파형 왜곡(Distortion)과 소비 전력을 좌우하게 된다. 이에 따라, 레벨 쉬프터(LS1)의 출력 신호(LO1) 왜곡을 방지하기 위해서는 제10, 제11, 제14 PMOS 트랜지스터(T10r, T11r, T14r)의 채널 폭을 크게 가져갈 수 밖에 없다. 이 결과, 정전류 패스를 형성하는 제10, 제11, 제14 PMOS 트랜지스터(T10r, T11r, T14r)의 채널 폭을 크게 가져갈 수 밖에 없으므로 정 전류양이 증가하여 레벨 쉬프터(LS1)의 전력 소모가 더욱 증가하게 된다.In particular, the channel widths of the tenth, eleventh, and fourteenth PMOS transistors T10r, T11r, and T14r may include the falling time and the rising time of the output signal of the shift register, that is, the level shifter LS1 output signal LO1. Rising Time, Waveform Distortion and Power Consumption. Accordingly, in order to prevent distortion of the output signal LO1 of the level shifter LS1, the channel widths of the tenth, eleventh, and fourteenth PMOS transistors T10r, T11r, and T14r must be large. As a result, since the channel widths of the tenth, eleventh, and fourteenth PMOS transistors T10r, T11r, and T14r forming the constant current path must be large, the amount of constant current increases, and power consumption of the level shifter LS1 is further increased. Will increase.
이러한 레벨 쉬프터에서의 정전류로 인한 소비 전력을 감소시키기 위하여, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 도 9에 도시된 바와 같이 Q노드의 전압 대신 스테이지(ST)의 출력 신호(SO)를 입력 신호로 공급받게 된다. 이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터를 상세히 설명하기로 한다.In order to reduce power consumption due to the constant current in the level shifter, the shift register incorporating the level shifter according to the present invention outputs the output signal SO of the stage ST instead of the voltage of the Q node as shown in FIG. It is supplied as an input signal. Hereinafter, a shift register incorporating a level shifter according to an embodiment of the present invention capable of reducing power consumption will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 11.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 쉬프트 레지스터 회로 중 하나의 스테이지(ST)와 레벨 쉬프터(LS)를 도시한 것이다. FIG. 9 illustrates a detailed circuit configuration of a shift register incorporating a level shifter according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates one stage ST and a level shifter LS of the shift register circuit.
도 9에 도시된 스테이지(ST)는 도 7에 도시된 제1 스테이지(ST1)와 동일한 구성을 가지게 된다. 다시 말하여, 도 9에 도시된 스테이지(ST)는 스타트 펄스(SP) 입력 라인에 다이오드형으로 접속된 제1 PMOS 트랜지스터(T1)와, 제1 PMOS 트랜지스터(T1)와 제4 클럭 신호(C4) 입력 라인 및 Q노드 사이에 접속된 제2 PMOS 트랜지스터(T2)와, Q노드 및 QB노드와 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된 제3 PMOS 트랜지스터(T3)를 구비하는 제1 제어부(60)와; 제2 공급 전압(VDD) 입력 라인과 제3 클럭 신호(C3) 입력 라인 및 QB노드 사이에 접속된 제4 PMOS 트랜지스터(T4)와, 제4 PMOS 트랜지스터(T4)와 스타트 펄스(SP) 입력라인 및 제1 공급전압(VSS) 입력라인 사이에 접속된 제5 PMOS 트랜지스터(T5)를 구비하는 제2 제어부(62)와; Q노드의 전압에 따라 제1 클럭 신호(C1)를 선택하여 출력 라인으로 공급하는 제6 PMOS 트랜지스터(T6)와, QB노드의 전압에 따라 제1 공급 전압(VSS)을 선택하여 출력 라인으로 공급하는 제7 PMOS 트랜지스터(T7)를 구비하는 버퍼부(64)로 구성된다. 그리고, 스테이지(ST)는 제6 PMOS 트랜지스터(T6)의 게이트단자와 소스단자 사이, 즉 Q노드와 스테이지(ST)의 출력 라인(P) 사이에 접속된 제1 캐패시터(CQ)와, 제7 PMOS 트랜지스터(T7)의 게이트 단자와 소스 단자 사이, 즉 QB노드와 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된 제2 캐패시터(CQB)를 더 구비한다.The stage ST shown in FIG. 9 has the same configuration as the first stage ST1 shown in FIG. 7. In other words, the stage ST shown in FIG. 9 includes a first PMOS transistor T1, a first PMOS transistor T1, and a fourth clock signal C4, which are diode-connected to the start pulse SP input line. A first PMOS transistor T2 connected between the input line and the Q node, and a third PMOS transistor T3 connected between the Q node and the QB node and the first supply voltage VSS input line. A
레벨 쉬프터(LS)는 스테이지(ST) 출력 라인(P)의 출력 신호(SO)와 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호)에 따라 QL1노드 및 QL2노드를 제어하는 제3 제어부(66)와, QL1노드의 전압 및 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음 스테이지의 출력 신호)에 따라 부극성 전압(VNEG) 및 제1 공급 전압(VSS) 중 어느 하나를 선택하여 출력하기 위한 출력 버퍼부(68)를 구비한다.The level shifter LS controls the QL1 node and the QL2 node according to the output signal SO of the stage ST output line P and the fourth clock signal C4 (or the output signal of the previous stage). 66 and select one of the negative voltage VNEG and the first supply voltage VSS according to the voltage of the QL1 node and the second clock signal C2 (or the output signal of the next stage). An
제3 제어부(66)는 스테이지(ST) 출력 라인(P)의 출력 전압(SO)과 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호)에 따라 QL1노드 및 QL2노드를 충방전시킴으로써 출력 버퍼부(68)가 부극성 전압(VNEG) 또는 제1 공급 전압(VSS)을 출력하게 한다. 이를 위하여, 제3 제어부(66)는 부극성 전압(VNEG) 공급 라인과 스테이지(ST)의 출력 라인(P) 및 QL1노드 사이에 접속된 제8 PMOS 트랜지스터(T8)와, QL1노드와 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호) 입력 라인 및 QL2노드 사이에 접속된 제9 PMOS 트랜지스터(T9)와, QL2노드와 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호) 입력 라인 및 제1 공급 전압(VSS) 사이에 접속된 제10 PMOS 트랜지스터(T10)를 구비한다.The
출력 버퍼부(68)는 QL1 노드의 전압에 따라 2단 부트스트래핑을 이용하여 부극성 공급 전압(VNEG)을 레벨 쉬프터(LS) 출력 라인으로 공급하는 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)와, 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호)에 따라 제1 공급 전압(VSS)을 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인으로 제13 PMOS 트랜지스터(T13)를 구비한다. 특히, 출력 버퍼부(68)는 2단 부트스트래핑을 이용하기 위하여 제11 PMOS 트랜지스터(T11)의 게이트 단자와 소스 단자 사이, 즉 QL1 노드와 QL2 노드 사이에 접속된 제3 캐패시터(CL1)와, QL2 노드와 제12 PMOS 트랜지스터(T12)의 소스 단자 사이에 접속된 제4 캐패시터(CL2)를 구비한다. The
그리고, 레벨 쉬프터(LS)는 출력 신호(LO)의 왜곡을 방지하기 위하여 제14 내지 제18 PMOS 트랜지스터(T14 내지 T18)를 더 구비한다.The level shifter LS further includes fourteenth to eighteenth PMOS transistors T14 to T18 to prevent distortion of the output signal LO.
구체적으로, 제14 및 제15 PMOS 트랜지스터(T14, T15)는 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호)에 응답하여 QL1 노드 및 QL2 노드를 제어한다. 이를 위하여, 제14 PMOS 트랜지스터(T14)는 QL1 노드와 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호) 입력 라인 및 QL2 노드 사이에 접속되고, 제15 PMOS 트랜지스터(T15)는 QL2 노드와 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호) 입력 라인 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된다. Specifically, the fourteenth and fifteenth PMOS transistors T14 and T15 control the QL1 node and the QL2 node in response to the second clock signal C2 (or the output signal of the next stage). For this purpose, a fourteenth PMOS transistor T14 is connected between a QL1 node and a second clock signal C2 (or an output signal of a next stage) input line and a QL2 node, and the fifteenth PMOS transistor T15 is a QL2 node. And a second clock signal C2 (or an output signal of a next stage) input line and a first supply voltage VSS input line.
제16 및 제17 PMOS 트랜지스터(T16, T17)는 QB 노드의 전압에 응답하여 QL1 노드 및 QL2 노드를 제어한다. 이를 위하여, 제16 PMOS 트랜지스터(T16)는 QL1 노드와 QB 노드 및 QL2 노드 사이에 접속되고, 제17 PMOS 트랜지스터(T17)은 QL2 노드와 QB 노드 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된다.The sixteenth and seventeenth PMOS transistors T16 and T17 control the QL1 node and the QL2 node in response to the voltage of the QB node. For this purpose, a sixteenth PMOS transistor T16 is connected between a QL1 node, a QB node and a QL2 node, and a seventeenth PMOS transistor T17 is connected between a QL2 node, a QB node and a first supply voltage VSS input line. do.
제18 PMOS 트랜지스터(T18)는 레벨 쉬프터(LS) 출력 라인을 방전을 위하여 그 출력 라인과 QB 노드 및 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인 사이에 접속된다.An eighteenth PMOS transistor T18 is connected between the output line and the QB node and the first supply voltage VSS input line to discharge the level shifter LS output line.
또한, 제19 PMOS 트랜지스터(T19)는 제8 트랜지스터(T8)의 누설 전류를 방지하기 위하여 부극성 전압(VNEG) 입력라인과 제8 PMOS 트랜지스터(T8)의 소스단자와 사이에 다이오드형으로 접속된다.In addition, the nineteenth PMOS transistor T19 is diode-connected between the negative voltage VNEG input line and the source terminal of the eighth PMOS transistor T8 to prevent leakage current of the eighth transistor T8. .
이러한 구성을 가지는 스테이지(ST)와 레벨 쉬프터(LS)에는 도 10에 도시된 바와 같이 순차적으로 한 클럭 만큼씩 위상지연되는 형태를 가지는 제1 내지 제4 클럭 신호(C1 내지 C4)가 공급된다. 여기서, 제4 클럭 신호(C4)는 스타트 펄스(SP)와 동기된 위상을 갖는다. 스타트 펄스(SP)를 포함하여 제1 내지 제4 클럭 신호(C1 내지 C4)는 10V 이하의 스윙 전압을 가지는 부극성 타입으로 공급된다. 특히, 여기서는 10V의 전위를 로우 상태로, 0V의 전위를 하이 상태로 가정한다. 이러한 구동파형을 참조하여 스테이지(ST)와 레벨 쉬프터(LS)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.As shown in FIG. 10, the stages ST and the level shifters LS having such a configuration are supplied with the first to fourth clock signals C1 to C4 having a phase delayed by one clock. Here, the fourth clock signal C4 has a phase synchronized with the start pulse SP. The first to fourth clock signals C1 to C4 including the start pulse SP are supplied in a negative type having a swing voltage of 10 V or less. In particular, it is assumed here that the potential of 10 V is low and the potential of 0 V is high. The operation of the stage ST and the level shifter LS with reference to the driving waveform is as follows.
t1 기간에서 스타트 펄스(SP)와 제4 클럭 신호(C4)가 동시에 로우 상태가 되면 스테이지(ST)의 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온되어 Q노드에는 제1 하이 상태(H1)의 전압이 충전된다. 이에 따라, Q노드에 게이트 단자가 접속된 제6 PMOS 트랜지스터(T6)는 서서히 턴-온된다. 그리고, 하이 상태의 스타트 펄스(SP)에 의해 제5 PMOS 트랜지스터(T5)가 턴-온되어 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인으로부터의 로우 상태(10V) 전압이 QB노드에 충전된다. 이에 따라, QB노드에 게이트 단자가 접속된 제3 PMOS 트랜지스터(T3)와 제7 PMOS 트랜지스터(T7)는 턴-오프된다. 이 결과, 턴-온된 제6 PMOS 트랜지스터(T6)를 통해 제1 클럭 신호(C1)의 로우 상태 전압(10V)이 스테이지(ST)의 출력 라인(P)에 충전되므로 스테이지(ST)는 하이 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다. When the start pulse SP and the fourth clock signal C4 become low at the same time in the t1 period, the first and second PMOS transistors T1 and T2 of the stage ST are turned on so that the Q node has a first high state. The voltage of state H1 is charged. As a result, the sixth PMOS transistor T6 having the gate terminal connected to the Q node is gradually turned on. The fifth PMOS transistor T5 is turned on by the high start pulse SP to charge the QB node with the low state (10V) voltage from the first supply voltage VSS input line. Accordingly, the third PMOS transistor T3 and the seventh PMOS transistor T7 having the gate terminal connected to the QB node are turned off. As a result, since the
그리고, 스테이지(ST)의 하이 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)가 턴-오프되고, 로우 상태의 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호)에 의해 제9 및 제10 PMOS 트랜지스터(T9, T10)가 턴-온되어 QL1 노드 및 QL2 노드에는 제1 공급 전압(VSS) 입력 라인으로부터의 하이 상태(10V)의 전압이 충전된다. 이에 따라, 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)가 턴-오프되므로 레벨 쉬프터(LS)의 출력 신호는 이전 상태(즉, 하이 상태)를 유지하게 된다.The eighth PMOS transistor T8 is turned off by the high state output signal SO of the stage ST, and the eighth PMOS transistor T8 is turned off by the fourth clock signal C4 (or the output signal of the previous stage) of the low state. The ninth and tenth PMOS transistors T9 and T10 are turned on so that the QL1 node and the QL2 node are charged with a high state (10 V) from the first supply voltage VSS input line. Accordingly, since the eleventh and twelfth PMOS transistors T11 and T12 are turned off, the output signal of the level shifter LS maintains the previous state (ie, the high state).
t2 기간에서 스타트 펄스(SP)가 하이상태로 되고 제4 클럭 신호(C4)가 로우 상태가 되고 제1 클럭 신호(C1)가 하이 상태가 되면 제1 PMOS 트랜지스터(T1)는 턴-오프되고 제2 PMOS 트랜지스터(T2)는 턴-온되어 Q 노드는 플로팅 상태가 되고, 제6 PMOS 트랜지스터(T6)는 턴-온 상태를 유지한다. 이 경우, 플로팅 상태인 Q노드는 제6 PMOS 트랜지스터(T6)의 게이트와 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제1 캐패시터(CQ)의 영향으로 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태의 전압에 의한 부트스트래핑(Bootstrapping) 현상이 발생하여 상기 제1 하이 상태(H1) 보다 높은 제2 하이 상태(H2)가 된다. 이 결과, 제6 PMOS트랜지스터(T6)가 확실하게 턴-온되어 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태 전압(0V)이 스테이지(ST)의 출력 라인(P)에 빠르게 충전되므로 스테이지(ST)는 양호한 로우 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다. When the start pulse SP goes high, the fourth clock signal C4 goes low, and the first clock signal C1 goes high in the period t2, the first PMOS transistor T1 is turned off and the first PMOS transistor T1 is turned off. The 2 PMOS transistor T2 is turned on so that the Q node is in a floating state, and the sixth PMOS transistor T6 is maintained in a turned on state. In this case, the Q node in the floating state is the voltage of the high state of the first clock signal C1 due to the influence of the internal capacitor Cgs and the first capacitor CQ formed between the gate and the source of the sixth PMOS transistor T6. Bootstrapping occurs due to the second high state H2 that is higher than the first high state H1. As a result, the sixth PMOS transistor T6 is reliably turned on so that the
그리고, 스테이지(ST)의 로우 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)가 턴-온된다. 이에 따라, 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)에 의해 턴-온된 제19 PMOS 트랜지스터(T19)와 상기 스테이지(ST)의 로우 상태 출력 신호(SO)에 의해 턴-온된 제8 PMOS 트랜지스터(T8)를 경유하여 QL1 노드에 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)이 충전되므로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)가 턴-온된다. 이어서, 턴-온된 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 경유하여 턴-온된 제19 PMOS 트랜지스터(T19)를 통해 입력된 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)이 QL2 노드에 입력되므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)가 턴-온된다. 이 경우, QL1 노드 및 QL2 노드는 턴-오프된 제9, 제10, 제15, 제17 PMOS 트랜지스터(T9, T10, T15, T17)에 의해 플로팅 상태가 되고, 직렬 연결된 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)에 의한 부트스트래핑 현상으로 보다 높은 하이 상태가 된다.The eighth PMOS transistor T8 is turned on by the low state output signal SO of the stage ST. Accordingly, the nineteenth PMOS transistor T19 turned on by the negative polarity voltage VNEG in the low state and the eighth PMOS transistor T8 turned on by the low state output signal SO of the stage ST. The 11 th PMOS transistor T11 is turned on because the negative voltage VNEG of the low state is charged to the QL1 node through the. Subsequently, since the negative voltage VNEG of the low state input through the turned-on nineteenth PMOS transistor T19 through the turned-on eleventh PMOS transistor T11 is input to the QL2 node, the twelfth PMOS transistor T12 is input. ) Is turned on. In this case, the QL1 node and the QL2 node are in the floating state by the turned-off ninth, tenth, fifteenth, and seventeenth PMOS transistors T9, T10, T15, and T17, and the third and fourth capacitors connected in series. The bootstrapping phenomenon caused by (CL1, CL2) results in a higher high state.
구체적으로, QL1 노드에는 제11 PMOS 트랜지스터(T11)의 게이트 및 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제3 캐패시터(CL1)의 영향으로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 통해 QL2 노드에 입력된 부극성 전압(VNEG)에 의한 부트스트래핑(Bootstrapping) 현상이 발생하므로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)는 확실하게 턴-온 상태가 된다. 그리고, 확실히 턴-온된 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 통해 QL2 노드로 유입되는 전류가 증가하므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)는 고속으로 턴-온되어 부극성 전압(VNEG)이 빠르게 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에 충전된다. 또한, QL2 노드에는 제12 PMOS 트랜지스터(T12)의 게이트 및 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제4 캐패시터(CL2)의 영향으로 부트스트래핑이 발생하므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)를 확실하게 턴-온시키게 된다. 이렇게 직렬 접속된 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 이용한 2단 부트스트래핑에 의해 고속으로 확실하게 턴-온된 제12 PMOS 트랜지스터(T12)를 통해 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에는 하이 상태의 부극성 전압(VNEG)이 빠르게 충전된다. 이 결과, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 신호(LO)의 라이징 타임(Rising Time) 및 폴링 타임(Falling Time)이 작으므로 출력 버퍼부(68)는 고속 동작하게 된다. 또한, 출력 버퍼부(68)는 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)의 문턱 전압(Vth)이 높아 내부 노드에서 전압 손실이 발생하더라도 2단 부트스트래핑 현상을 이용하여 출력 버퍼부(68)를 고속으로 동작시킬 수 있게 된다. 따라서, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 신호(LO)는 양호한 로우 상태의 신호 파형을 갖게 된다. Specifically, the negative input input to the QL2 node through the eleventh PMOS transistor T11 is influenced by the internal capacitor Cgs and the third capacitor CL1 formed between the gate and the source of the eleventh PMOS transistor T11. Since the bootstrapping phenomenon due to the polarity voltage VNEG occurs, the eleventh PMOS transistor T11 is surely turned on. In addition, since the current flowing into the QL2 node is increased through the eleventh PMOS transistor T11 that is turned on, the twelfth PMOS transistor T12 is turned on at a high speed so that the negative voltage VNEG rapidly increases the level shifter LS. Is charged to the output line. In addition, since bootstrapping occurs due to the influence of the internal capacitor Cgs and the fourth capacitor CL2 formed between the gate and the source of the twelfth PMOS transistor T12, the twelfth PMOS transistor T12 is reliably turned on. -Turn it on. Thus, the output line of the level shifter LS is turned high through the twelfth PMOS transistor T12 that is reliably turned on at high speed by two-stage bootstrapping using the third and fourth capacitors CL1 and CL2 connected in series. The negative voltage VNEG of is quickly charged. As a result, since the rising time and the falling time of the output signal LO of the level shifter LS are small, the
t3 기간에서 제2 클럭 신호(C2)가 로우 상태가 되고, 제1 클럭 신호(C1)가 하이 상태가 된다. 하이 상태의 제1 클럭 신호(C1)에 의해 플로팅 상태인 Q노드의 전압은 제1 하이 상태(H1)로 떨어지고 제6 PMOS 트랜지스터(T6)은 턴-온 상태를 유지한다. 이에 따라, 턴-온된 제6 PMOS 트랜지스터(T6)를 경유하여 하이 상태의 제1 클럭 신호(C1)가 스테이지(ST)의 출력 라인(P)에 충전되므로 스테이지(ST)는 하이 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다. 그리고, 스테이지(ST)의 하이 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)는 턴-오프된다. 이 경우, 로우 상태의 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호)에 의해 턴-온된 제14 및 제15 PMOS 트랜지스터(T14, T15)를 통해 QL1 노드 및 QL2 노드의 전압이 방전되므로 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)는 턴-오프된다. 또한, 로우 상태의 제2 클럭 신호(C2)(또는 다음단 스테이지의 출력 신호)에 의해 턴-온된 제13 PMOS 트랜지스터(T13)를 통해 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에는 로우 상태인 제1 공급 전압(VSS)이 충전되므로 레벨 쉬프터(LS)는 하이 상태의 출력 신호(LO)를 출력하게 된다.In the t3 period, the second clock signal C2 goes low and the first clock signal C1 goes high. The voltage of the Q node in the floating state is dropped to the first high state H1 by the first clock signal C1 in the high state, and the sixth PMOS transistor T6 maintains the turn-on state. Accordingly, since the first clock signal C1 of the high state is charged to the output line P of the stage ST via the turned-on sixth PMOS transistor T6, the stage ST is the output signal of the high state. Will output (SO). The eighth PMOS transistor T8 is turned off by the high state output signal SO of the stage ST. In this case, the voltages of the QL1 node and the QL2 node are discharged through the 14th and 15th PMOS transistors T14 and T15 turned on by the second clock signal C2 (or the output signal of the next stage) in the low state. Therefore, the eleventh and twelfth PMOS transistors T11 and T12 are turned off. In addition, a first supply in a low state to the output line of the level shifter LS through the thirteenth PMOS transistor T13 turned on by the second clock signal C2 in the low state (or an output signal of the next stage). Since the voltage VSS is charged, the level shifter LS outputs the high output signal LO.
t4 기간에서 제3 클럭 신호(C3)가 로우 상태가 되면 제4 PMOS 트랜지스터(T4)가 턴-온되어 제2 공급 전압(VDD)인 하이 상태의 전압(0V)가 QB노드에 충전된다. 이에 따라, 제3 PMOS 트랜지스터(T3)가 턴-온되어 상기 t3기간에서 제1 하이 상태(H1)인 Q노드 전압을 로우 상태로 방전시킴으로써 제6 PMOS 트랜지스터(T6)는 턴-온된다. 그리고, 로우 상태인 QB노드에 의해 턴-온된 제7 PMOS 트랜지스터(T7)를 통해 제1 공급 전압(VSS)이 스테이지(ST)의 출력라인에 충전되므로 스테이지(ST)는 하이 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다. 그리고, 스테이지(ST)의 하이 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)는 턴-오프된다. 이 경우, 로우 상태의 QB 노드의 전압에 의해 턴-온된 제16 및 제17 PMOS 트랜지스터(T16, T17)를 통해 공급된 제1 공급 전압(VSS)에 의해 QL1 노드 및 QL2 노드는 하이 상태를 유지하게 되므로 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)는 턴-오프된다. 또한, 로우 상태의 QB 노드의 전압에 의해 턴-온된 제18 PMOS 트랜지스터(T18)를 통해 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에는 로우 상태인 제1 공급 전압(VSS)이 충전되므로 레벨 쉬프터(LS)는 하이 상태의 출력 신호(LO)를 출력하게 된다.When the third clock signal C3 becomes low in the t4 period, the fourth PMOS transistor T4 is turned on to charge the QB node with the
t5 기간에서 제4 클럭 신호(C4)가 로우 상태가 제3 클럭 신호(C4)가 하이 상태가 되면 제4 PMOS 트랜지스터(T4)가 턴-오프되고 QB 노드는 상기 t4 기간에서의 로우 상태를 유지한다. 이에 따라, 턴-온된 제3 PMOS 트랜지스터(T3)에 의해 Q노드 로우 상태를 유지하므로 제6 PMOS 트랜지스터(T6)는 계속 턴-온되고, 턴-온된 제7 PMOS 트랜지스터(T7)를 통해 제1 공급 전압(VSS)이 스테이지(ST)의 출력라인에 충전되므로 스테이지(ST)는 하이 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다. 그리고, 스테이지(ST)의 하이 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)는 턴-오프된다. 이 경우, 로우 상태의 제4 클럭 신호(C4)(또는 전단 스테이지의 출력 신호)에 의해 제9 및 제10 PMOS 트랜지스터(T9, T10)가 턴-온되므로 제1 공급 전압(VSS)에 의해 QL1 노드 및 QL2 노드는 로우 상태를 유지하게 되므로 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)는 턴-온된다. 또한, 로우 상태의 QB 노드의 전압에 의해 턴-온된 제18 PMOS 트랜지스터(T18)를 통해 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에는 로우 상태인 제1 공급 전압(VSS)이 충전되므로 레벨 쉬프터(LS)는 하이 상태의 출력 신호(LO)를 출력하게 된다.When the fourth clock signal C4 is low in the t5 period and the third clock signal C4 is in the high state, the fourth PMOS transistor T4 is turned off and the QB node maintains the low state in the t4 period. do. Accordingly, since the Q-node low state is maintained by the turned-on third PMOS transistor T3, the sixth PMOS transistor T6 is continuously turned on and the first through the turned-on seventh PMOS transistor T7. Since the supply voltage VSS is charged to the output line of the stage ST, the stage ST outputs the output signal SO in a high state. The eighth PMOS transistor T8 is turned off by the high state output signal SO of the stage ST. In this case, since the ninth and tenth PMOS transistors T9 and T10 are turned on by the fourth clock signal C4 (or the output signal of the previous stage) in the low state, the QL1 is applied by the first supply voltage VSS. Since the node and the QL2 node are kept low, the eleventh and twelfth PMOS transistors T11 and T12 are turned on. In addition, since the output line of the level shifter LS is charged to the output line of the level shifter LS through the eighteenth PMOS transistor T18 turned on by the voltage of the QB node in the low state, the level shifter LS is charged. The output signal LO of the high state is output.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터에서는 스테이지(ST)의 출력 신호(SO)를 이용하여 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(68)를 제어하는 제8 PMOS 트랜지스터(T8)를 구동하게 된다. 이에 따라, 제8 PMOS 트랜지스터(T8)는 스테이지(ST)의 출력 신호(SO)가 하이 상태가 되는 구간에서만 턴-온되고 나머지 구간에서는 턴-오프되므로 출력 버퍼부(68)를 통해 소비되는 정전류를 감소시킬 수 있게 된다. 특히, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(68)는 직렬 접속된 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 이용한 2단 부트스트래핑으로 PMOS 트랜지스터의 문턱전압(Vth)가 높은 경우에도 고속 구동되어 양호한 출력 신호(LO)를 출력할 수 있게 된다.As described above, in the shift register incorporating the level shifter according to the first exemplary embodiment of the present invention, an eighth controlling the
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터의 상세 회로 구성을 도시한 것이다.11 illustrates a detailed circuit configuration of a shift register incorporating a level shifter according to a second embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 쉬프트 레지스터는 도 9에 도시된 쉬프트 레지스터와 대비할 때 레벨 쉬프터(LS) 출력 버퍼부(78)에 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 분리시키기 위한 제20 PMOS 트랜지스터(T20)가 추가된 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 구비한다. 여기서, 제20 PMOS 트랜지스터(T20)는 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 분리시킴으로써 서로 간의 영향으로 부트스트래핑된 전압이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 도 11에 도시된 쉬프트 레지스터는, 도 9에서와 마찬가지로 제1 제어부(60), 제2 제어부(62), 버퍼부(64) 및 제3 제어부(66)를 구비한다.
이에 따라 이하에서는, 도 11에 도시된 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(78)가 2단 부트스트래핑을 이용하여 양호한 하이 상태의 출력 신호(LO)를 출력하게 되는 기간, 즉 도 10에 도시된 t2기간에서의 쉬프트 레지스터의 동작 과정만을 살펴보기로 한다.The shift register shown in FIG. 11 is a twentieth PMOS transistor for separating the third and fourth capacitors CL1 and CL2 from the level shifter LS
That is, the shift register shown in FIG. 11 includes the
Accordingly, in the following, the period during which the
t2 기간에서 스타트 펄스(SP)가 하이상태로 되고 제4 클럭 신호(C4)가 로우 상태가 되고 제1 클럭 신호(C1)가 하이 상태가 되면 제1 PMOS 트랜지스터(T1)는 턴-오프되고 제2 PMOS 트랜지스터(T2)는 턴-온되어 Q 노드는 플로팅 상태가 되고, 제6 PMOS 트랜지스터(T6)는 턴-온 상태를 유지한다. 이 경우, 플로팅 상태인 Q노드는 제6 PMOS 트랜지스터(T6)의 게이트와 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제1 캐패시터(CQ)의 영향으로 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태의 전압에 의한 부트스트래핑(Bootstrapping) 현상이 발생하여 상기 제1 하이 상태(H1) 보다 높은 제2 하이 상태(H2)가 된다. 이 결과, 제6 PMOS트랜지스터(T6)가 확실하게 턴-온되어 제1 클럭 신호(C1)의 하이 상태 전압(0V)이 스테이지(ST)의 출력 라인(P)에 빠르게 충전되므로 스테이지(ST)는 양호한 로우 상태의 출력 신호(SO)를 출력하게 된다.When the start pulse SP goes high, the fourth clock signal C4 goes low, and the first clock signal C1 goes high in the period t2, the first PMOS transistor T1 is turned off and the first PMOS transistor T1 is turned off. The 2 PMOS transistor T2 is turned on so that the Q node is in a floating state, and the sixth PMOS transistor T6 is maintained in a turned on state. In this case, the Q node in the floating state is the voltage of the high state of the first clock signal C1 due to the influence of the internal capacitor Cgs and the first capacitor CQ formed between the gate and the source of the sixth PMOS transistor T6. Bootstrapping occurs due to the second high state H2 that is higher than the first high state H1. As a result, the sixth PMOS transistor T6 is reliably turned on so that the
그리고, 스테이지(ST)의 로우 상태 출력 신호(SO)에 의해 제8 PMOS 트랜지스터(T8)가 턴-온된다. 이에 따라, 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)에 의해 턴-온된 제19 PMOS 트랜지스터(T19)와 상기 스테이지(ST)의 로우 상태 출력 신호(SO)에 의해 턴-온된 제8 PMOS 트랜지스터(T8)를 경유하여 QL1 노드에 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)이 충전되므로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)가 턴-온된다. 이어서, 턴-온된 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 경유하여 턴-온된 제19 PMOS 트랜지스터(T19)를 통해 입력된 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)이 제20 PMOS 트랜지스터(T20)의 게이트 전극에 입력되므로 제20 PMOS 트랜지스터(T20)가 턴-온된다. 그리고, 턴-온된 제20 PMOS 트랜지스터(T20)를 경유하여 로우 상태의 부극성 전압(VNEG)이 QL2 노드에 입력되므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)가 턴-온된다. 이 경우, QL1 노드 및 QL2 노드는 턴-오프된 제9, 제10, 제15, 제17 PMOS 트랜지스터(T9, T10, T15, T17)에 의해 플로팅 상태가 되고, 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)에 의한 부트스트래핑 현상으로 보다 높은 하이 상태가 된다.The eighth PMOS transistor T8 is turned on by the low state output signal SO of the stage ST. Accordingly, the nineteenth PMOS transistor T19 turned on by the negative polarity voltage VNEG in the low state and the eighth PMOS transistor T8 turned on by the low state output signal SO of the stage ST. The 11 th PMOS transistor T11 is turned on because the negative voltage VNEG of the low state is charged to the QL1 node through the. Subsequently, a low negative voltage VNEG input through the turned-on eleventh PMOS transistor T11 through the turned-on eleventh PMOS transistor T11 is applied to the gate electrode of the twentieth PMOS transistor T20. Since the 20 th PMOS transistor T20 is turned on. The twelfth PMOS transistor T12 is turned on because the negative voltage VNEG of the low state is input to the QL2 node via the turned-on twentieth PMOS transistor T20. In this case, the QL1 node and the QL2 node are in a floating state by the turned-off ninth, tenth, fifteenth and seventeenth PMOS transistors T9, T10, T15, and T17, and the third and fourth capacitors CL1. , A bootstrapping phenomenon caused by CL2) results in a higher high state.
구체적으로, QL1 노드에는 제11 PMOS 트랜지스터(T11)의 게이트 및 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제3 캐패시터(CL1)의 영향으로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 통해 QL2 노드에 입력된 부극성 전압(VNEG)에 의한 부트스트래핑(Bootstrapping) 현상이 발생하므로 제11 PMOS 트랜지스터(T11)는 확실하게 턴-온 상태가 된다. 그리고, 확실히 턴-온된 제11 PMOS 트랜지스터(T11)를 통해 제20 PMOS 트랜지스터(T20)의 게이트 전극으로 유입되는 전류가 증가하게 되므로 제20 PMOS 트랜지스터(T20)도 확실히 턴-온된다. 또한, 확실히 턴-온된 제20 PMOS 트랜지스터(T20)에 의해 QL2 노드로 유입되는 전류가 증가하므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)는 고속으로 턴-온되어 부극성 전압(VNEG)이 빠르게 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에 충전된다. 또한, QL2 노드에는 제12 PMOS 트랜지스터(T12)의 게이트 및 소스 사이에 형성된 내부 캐패시터(Cgs)와 제4 캐패시터(CL2)의 영향으로 부트스트래핑이 발생하므로 제12 PMOS 트랜지스터(T12)를 확실하게 턴-온시키게 된다. 이렇게 서로 분리된 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 이용한 2단 부트스트래핑에 의해 고속으로 확실하게 턴-온된 제12 PMOS 트랜지스터(T12)를 통해 레벨 쉬프터(LS)의 출력 라인에는 하이 상태의 부극성 전압(VNEG)이 빠르게 충전된다. 이 결과, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 신호(LO)의 라이징 타임(Rising Time) 및 폴링 타임(Falling Time)이 작으므로 출력 버퍼부(68)는 고속 동작하게 된다. 또한, 출력 버퍼부(78)는 제11 및 제12 PMOS 트랜지스터(T11, T12)의 문턱 전압(Vth)이 높아 내부 노드에서 전압 손실이 발생하더라도 2단 부트스트래핑 현상을 이용하여 출력 버퍼부(78)를 고속으로 동작시킬 수 있게 된다. 따라서, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 신호(LO)는 양호한 하이 상태의 신호 파형을 갖게 된다. Specifically, the negative input input to the QL2 node through the eleventh PMOS transistor T11 is influenced by the internal capacitor Cgs and the third capacitor CL1 formed between the gate and the source of the eleventh PMOS transistor T11. Since the bootstrapping phenomenon due to the polarity voltage VNEG occurs, the eleventh PMOS transistor T11 is surely turned on. Further, since the current flowing into the gate electrode of the twentieth PMOS transistor T20 is increased through the eleventh PMOS transistor T11 turned on, the twentieth PMOS transistor T20 is also turned on. In addition, since the current flowing into the QL2 node is increased by the twentieth PMOS transistor T20 which is certainly turned on, the twelfth PMOS transistor T12 is turned on at a high speed so that the negative voltage VNEG is rapidly increased. Is charged to the output line. In addition, since bootstrapping occurs due to the influence of the internal capacitor Cgs and the fourth capacitor CL2 formed between the gate and the source of the twelfth PMOS transistor T12, the twelfth PMOS transistor T12 is reliably turned on. -Turn it on. A high state is provided at the output line of the level shifter LS through the twelfth PMOS transistor T12 that is reliably turned on at high speed by two-stage bootstrapping using the third and fourth capacitors CL1 and CL2 separated from each other. The negative voltage VNEG of is quickly charged. As a result, since the rising time and the falling time of the output signal LO of the level shifter LS are small, the
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터에서는 스테이지(ST)의 출력 신호(SO)를 이용하여 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(78)를 제어하는 제8 PMOS 트랜지스터(T8)를 구동하게 된다. 이에 따라, 제8 PMOS 트랜지스터(T8)는 스테이지(ST)의 출력 신호(SO)가 로우 상태가 되는 구간에서만 턴-온되고 나머지 구간에서는 턴-오프되므로 출력 버퍼부(78)를 통해 소비되는 정전류를 감소시킬 수 있게 된다. 특히, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(78)는 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)를 이용한 2단 부트스트래핑으로 PMOS 트랜지스터의 문턱전압(Vth)가 높은 경우에도 고속 구동되어 양호한 출력 신호(LO)를 출력할 수 있게 된다. 또한, 레벨 쉬프터(LS)의 출력 버퍼부(78)는 부트스트래핑을 위한 제3 및 제4 캐패시터(CL1, CL2)가 제20 PMOS 트랜지스터(T20)를 통해 서로 분리되므로 두 캐패시터(CL1, CL2)간의 영향없이 고속 구동할 수 있게 된다.As described above, in the shift register incorporating the level shifter according to the second exemplary embodiment of the present invention, the
그리고, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 폴리 실리콘을 이용하는 액정 표시 장치 뿐만 아니라 EL 표시장치의 게이트(스캔) 드라이버 및 데이터 드라이버에 적용되고, 이 경우 화소 매트릭스와 동일한 공정으로 형성되어 표시패널에 내장될 수 있게 된다.The shift register with a built-in level shifter according to the present invention is applied not only to a liquid crystal display device using polysilicon but also to a gate (scan) driver and a data driver of an EL display device. It can be built into the panel.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 스테이지의 출력 신호를 이용하여 레벨 쉬프터의 출력 버퍼부를 제어함으로써 출력 버퍼부를 통해 소비되는 정전류를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터에 의하면 소비 전력을 감소시킬 수 있게 된다.As described above, the shift register incorporating the level shifter according to the present invention can reduce the constant current consumed through the output buffer by controlling the output buffer of the level shifter using the output signal of the stage. Accordingly, according to the shift register incorporating the level shifter according to the present invention, power consumption can be reduced.
아울러, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 직렬 연결된 2개의 캐패시터를 이용한 2단 부트스트래핑으로 트랜지스터의 문턱전압(Vth)가 높은 경우에도 고속 구동되어 양호한 출력 신호를 출력할 수 있게 된다.In addition, the shift register incorporating the level shifter according to the present invention can be driven at high speed even when the threshold voltage Vth of the transistor is high by two-stage bootstrapping using two capacitors connected in series to output a good output signal.
또한, 본 발명에 따른 레벨 쉬프터를 내장한 쉬프트 레지스터는 트랜지스터를 이용하여 2단 부트스트래핑을 위한 2개의 캐패시터를 상호 분리시킴으로써 캐패시터들간의 영향없이 고속 구동할 수 있게 된다.In addition, the shift register incorporating the level shifter according to the present invention can be driven at high speed without the influence between the capacitors by separating the two capacitors for two-stage bootstrapping using a transistor.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (32)
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KR1020030007731A KR100600087B1 (en) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | Level shifter and shift register with built-in the same |
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