WO2016068038A1 - 単位シフトレジスタ回路、シフトレジスタ回路、単位シフトレジスタ回路の制御方法及び表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a unit shift register circuit, a shift register circuit, a method for controlling a unit shift register circuit, and a display device.
- the threshold voltage of the TFT may change depending on the passage of time or temperature.
- the following may be a problem in a shift register circuit used in a scanning line driver circuit.
- the shift register circuit operates by boosting the gate of the output TFT that drives the scanning line to a high voltage by bootstrap.
- a diode-connected TFT is used as the setting TFT.
- the precharge voltage of the output TFT is a value that is lowered by the threshold voltage of the TFT.
- a TFT using an oxide semiconductor such as indium gallium zinc oxide has a characteristic in which the threshold voltage fluctuates due to voltage stress applied to the gate electrode. The precharge voltage of the gate electrode of the output TFT by the TFT for use decreases accordingly.
- the shift register operation becomes unstable.
- a shift register having a bidirectional scan function that enables a scanning line driving circuit to perform a bidirectional shift operation by switching between a forward direction and a reverse direction.
- the scanning line driving circuit shifts in the reverse direction so that the top and bottom of the image displayed on the display unit can be easily inverted.
- An example of a shift register circuit capable of performing such a bidirectional shift operation is described in Patent Document 1.
- Each stage of the shift register circuit described in FIG. 2 of Patent Document 1 (hereinafter referred to as “unit shift register circuit” including the embodiment of the present invention) includes an output TFT (T1) and a set TFT.
- T2 It includes a TFT (T2), a reset TFT (T3), a set TFT (T4), and a reset TFT (T5).
- T2 the drain terminal and the source terminal are diode-connected, connected to the output of the previous stage, and the source terminal is connected to the gate terminal of T1.
- T3 the drain terminal is connected to the gate terminal of T1
- the gate terminal is connected to the output of the subsequent stage
- the source terminal is connected to the VSS (power supply voltage VSS) terminal.
- T4 the drain terminal and the source terminal are diode-connected, connected to the output of the subsequent stage, and the source terminal is connected to the gate terminal of T1.
- the drain terminal is connected to the gate terminal of T1
- the gate terminal is connected to the output of the previous stage
- the source terminal is connected to the VSS terminal.
- the unit shift register circuit having such a configuration performs a set operation in which T2 precharges (charges) the gate terminal of T1 in a forward shift operation (from the preceding stage to the subsequent stage). However, a reset operation is performed to pull down (discharge) the gate terminal of T1.
- T4 performs a set operation for precharging the gate terminal of T1
- T5 performs a reset operation for pulling down the gate terminal of T1.
- the scanning order of the gate bus lines can be switched without using a select signal for switching the scanning order by adopting such a configuration.
- the present invention is a unit shift register circuit, a shift register circuit, a unit shift register circuit control method, and a display device capable of bidirectional shift operation, which can reduce the influence of characteristic deterioration with a small number of circuit elements. .
- the unit shift register circuit of the present invention is a unit shift register circuit constituting each stage of the shift register circuit, and includes a first gate terminal, a first source terminal, and a first drain terminal, and a predetermined clock signal is transmitted to the unit shift register circuit.
- a third transistor for inputting a third input signal to the third drain terminal and a fourth input signal to the third gate terminal, and in a forward shift operation,
- the second input signal that is higher than the voltage of the first input signal is input to the second gate terminal, and the first gate terminal of the first transistor
- the fourth input signal which is higher than the voltage of the third input signal when discharging the signal, is input to the third gate terminal, and in the reverse shift operation, the first gate terminal of the first transistor
- the fourth input signal which is higher than the voltage of the third input signal when the battery is charged, is input to the third gate terminal, and the first gate terminal of the first transistor is discharged.
- the second input signal as a voltage higher than the voltage of the first input signal inputted to the second gate terminal.
- the first input signal is an output signal of a unit shift register circuit preceding the unit shift register circuit
- the second input signal is input before the unit shift register circuit.
- a signal of the first gate terminal of the first transistor of each stage of the unit shift register circuit, and the third input signal is an output signal of the unit shift register circuit of the stage subsequent to the unit shift register circuit
- the fourth input signal is a signal of the first gate terminal of the first transistor of the unit shift register circuit in the second stage after the unit shift register circuit.
- the first input signal is shifted by a quarter cycle from the clock signal when the first input signal is shifted in the forward direction, and is shifted when the first input signal is shifted in the reverse direction.
- the clock signal is a clock signal whose period is shifted by a quarter period
- the second input signal is the first gate terminal of the first transistor of the unit shift register circuit in the previous stage of the unit shift register circuit.
- the third input signal deviates from the clock signal by a quarter cycle, and in the reverse shift operation, the third input signal has a cycle of four minutes.
- the fourth input signal is the first signal of the first transistor of the unit shift register circuit in the second stage after the unit shift register circuit. It is a signal of the over door terminal.
- the voltage of the first gate terminal is controlled by the voltage charged in the parasitic capacitance between the first source terminal and the first gate terminal of the first transistor.
- the output signal is boosted by a bootstrap operation for boosting.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a capacitive element connected between the first gate terminal and the first source terminal of the first transistor.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a pull-down circuit that pulls down the output signal of the unit shift register circuit according to a clock signal having a phase opposite to that of the clock signal.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a transistor that connects the first gate terminal and the first source terminal of the first transistor according to the clock signal.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a pull-down circuit that pulls down the first gate terminal of the first transistor according to the voltage of the first gate terminal.
- the pull-down circuit includes an inverter circuit having the first gate terminal as an input, an output of the inverter circuit is input to the gate, and a drain terminal is connected to the first gate. And pulls down the first gate terminal in accordance with the voltage of the first gate terminal.
- a unit shift register circuit includes a pull-down circuit that pulls down the first gate terminal of the first transistor according to a clock signal having a phase opposite to that of the clock signal and a voltage of the first gate terminal.
- the pull-down circuit includes a push-pull circuit for the clock signal and an anti-phase clock signal, and the first gate terminal for pulling down an output node of the push-pull circuit is a gate.
- another unit shift register circuit of the present invention is connected in parallel with the second transistor, and in the forward shift operation, the period is shifted by a quarter of the period from the clock signal, and the shift in the reverse direction is performed.
- the clock signal is connected in parallel to the transistor to which the clock signal whose period is shifted by a quarter of a period before is input to the gate and the third transistor, and in the forward shift operation, the clock signal Includes a transistor in which a clock signal whose period is shifted by a quarter cycle is input to the gate in the reverse shift operation.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a pull-down circuit that pulls down the output signal of the unit shift register circuit and the first gate terminal of the first transistor according to a predetermined clear signal.
- the transistor connected to the gate terminal of the first transistor is composed of a plurality of cascode-connected transistors.
- another unit shift register circuit of the present invention includes a pull-down circuit that pulls down an output signal of the unit shift register circuit with respect to the clock signal in accordance with a clock signal having an opposite phase to the clock signal.
- At least the first transistor, the second transistor, and the third transistor include an oxide semiconductor in a semiconductor layer.
- the oxide semiconductor may be indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn—O based semiconductor; indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen.
- the oxide semiconductor has crystallinity.
- the shift register circuit of the present invention has the unit shift register circuit connected in multiple stages.
- a four-phase clock signal is sequentially input to the unit shift register circuit in each stage as the clock signal with a period shifted by a quarter period.
- the unit shift register circuit control method of the present invention is a method for controlling a unit shift register circuit constituting each stage of the shift register circuit, wherein the unit shift register circuit includes a first gate terminal and a first source terminal.
- the fourth input signal which is higher than the voltage of the third input signal, is input to the third gate terminal, and the shift in the reverse direction is performed.
- the fourth input signal that is higher than the voltage of the third input signal is input to the third gate terminal.
- said second input signal comprising a voltage higher than the voltage of said first input signal when discharging the first gate terminal of the first transistor is inputted to the second gate terminal.
- the display device of the present invention is a unit shift register circuit that constitutes each stage of a plurality of pixels, a plurality of scanning lines to which the plurality of pixels are connected, and a shift register circuit, and includes a first gate terminal, A first transistor having a first source terminal and a first drain terminal; inputting a predetermined clock signal to the first drain terminal; and outputting an output signal from the first source terminal; a second gate terminal; A transistor having a source terminal and a second drain terminal, wherein the second source terminal is connected to the first gate terminal of the first transistor, and a first input signal is input to the second drain terminal; A second transistor for inputting a second input signal to the second gate terminal; a third gate terminal; a third source terminal; and a third drain terminal; and the first gate of the first transistor.
- a plurality of unit shift register circuits each of which includes a first shift signal that is higher than a voltage of the first input signal when charging the first gate terminal of the first transistor in a forward shift operation.
- the fourth input signal that is higher than the voltage of the third input signal is supplied to the third gate.
- the fourth voltage that becomes higher than the voltage of the third input signal when charging the first gate terminal of the first transistor.
- the second transistor when the unit shift register circuit is forward-shifted, the second transistor can be a set transistor and the third transistor can be a reset transistor, and when the unit shift register circuit is reverse-shifted, the third transistor Can be used as a setting transistor, and the second transistor can be used as a resetting transistor.
- different first and second input signals where the voltage of the first input signal ⁇ the first input signal ⁇ the second input terminal and the second gate terminal of the second transistor serving as the setting transistor. 2), the first gate terminal of the first transistor, which is an output transistor, can be charged (ie, precharged).
- different third and fourth input signals are applied to the third source terminal and the third gate terminal of the third transistor serving as the setting transistor. 4 input signal voltage
- the first gate terminal of the first transistor which is an output transistor can be charged.
- the signal of the first gate terminal of the output transistor of another unit shift register circuit can be used as the second input signal or the fourth input signal, so that the precharge voltage of the output transistor is set. Since the voltage does not drop by the threshold voltage of the transistor, the influence due to characteristic deterioration can be reduced.
- the unit shift register circuit of the present invention it is possible to provide a unit shift register circuit capable of a bidirectional shift operation that can easily reduce the influence of characteristic deterioration with a small number of circuit elements.
- FIG. 4 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) shown in FIG. 3.
- 4 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) shown in FIG. 3. It is explanatory drawing for demonstrating the effect of the unit shift register circuit 122 (1st Embodiment) of this invention.
- FIG. 13 is an operation timing chart of the unit shift register circuit 122c (fourth embodiment) shown in FIG. It is a block diagram which shows the structural example (5th Embodiment) of the shift register circuit by this invention.
- FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example (fifth embodiment) of a unit shift register circuit 122d shown in FIG. 16 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) shown in FIG. 16 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) shown in FIG. It is an operation
- FIG. 30 is a block diagram illustrating a configuration example (9th embodiment) of a unit shift register circuit 122h illustrated in FIG. 29.
- FIG. 31 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122h (9th embodiment) shown in FIG. 30.
- FIG. 31 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122h (9th embodiment) shown in FIG. It is the characteristic view (description figure of 10th Embodiment) which showed an example of the characteristic of TFT which contains an oxide semiconductor in a semiconductor layer.
- FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
- the active matrix type liquid crystal display device 100 shown in FIG. 1 includes a plurality of signal lines SL1, SL2,..., SLm, a plurality of scanning lines GL1, GL2,. , SL2,..., SLm and a plurality of pixel portions PIX provided corresponding to the intersections of the plurality of scanning lines GL1, GL2,..., GLn (collectively referred to as GL). .
- Each pixel unit PIX has a thin film transistor (TFT) 114, which is a switching element in which a gate terminal is connected to a scanning line passing through a corresponding intersection and a source terminal is connected to a signal line passing through the intersection, and a video signal.
- TFT thin film transistor
- a pixel capacitor 115 having one end connected to the common substrate Tcom for holding is included.
- the liquid crystal display device 100 is provided with a signal line driving circuit 130 for driving the signal lines SL1, SL2,..., SLm and a scanning line driving circuit 120 for driving the scanning lines GL1, GL2,.
- the scanning line driving circuit 120 includes a shift register circuit 121, and the shift register circuit 121 generates a driving signal for each scanning line GL1, GL2,.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the shift register circuit according to the present invention.
- FIG. 2 shows five unit shift register circuits 122 included in the shift register circuit 121 shown in FIG. 1 and their input / output signal lines. This number is merely an example.
- the shift register circuit 121 includes a plurality of stages (stages) connected in cascade (that is, multistage connection).
- the unit shift register circuit 122 constituting each stage includes a clock terminal CKA, a clock terminal CKB, a terminal S, a terminal VS connected to the gate terminal of the transistor T2, an output terminal OUT, a terminal VC connected to the node VC, and a transistor T3.
- the terminal VR is connected to the gate terminal, and the terminal R is provided.
- the signal name input / output to / from each terminal is the same as the terminal name, or the node name connected to each terminal is the same as the terminal name.
- the signal lines GLn-3, GLn-2, GLn-1, GLn, GLn + 1, GLn + 2, and GLn + 3 connected to the output terminal OUT, terminal R, and terminal S are a plurality of scanning lines GL shown in FIG. Corresponds to seven scanning lines arranged in succession. Further, subscripts such as “n-3” and “n” indicate “the number of stages” of the unit shift register circuit 122 that outputs the subscripts. In the example shown in FIG. 2, the central unit shift register circuit 122 has n stages, the upper two unit shift register circuits 122 have n-2 and n-1 stages in order from the top, and the lower two unit shift register circuits.
- 122 is an n + 1 stage and an n + 2 stage in order from the top.
- the n-2 stage and the n-1 stage are referred to as the preceding stage (or the preceding two stages) and the preceding stage, respectively, and the n + 1 stage and the n + 2 stage are respectively the next stage and the second stage. Called the stage.
- the n + 1 stage, the n + 2 stage, and the like are collectively referred to as the subsequent stage of the n stage.
- VCn-4, VCn-3, VCn-2, VCn-1, VCn, VCn + 1, VCn + 2, VCn + 3, and VCn + 4 are n-4, n-3, n-2, n-1, n, n + 1, respectively. , N + 2, n + 3, and n + 4 stage unit shift register circuit 122.
- the unit shift register circuit 122 capable of bidirectional shift operation, the shift operation from the front stage to the rear stage direction is referred to as a forward direction (FWD) operation, and the shift operation from the rear stage to the front stage direction is performed in the reverse direction (BWD). This is called operation.
- FWD forward direction
- BWD reverse direction
- the output GLn ⁇ 1 of the previous stage is input as the signal S that is the input signal of the terminal S of the Nth stage, and the signal VS that is the input signal of the terminal VS of the Nth stage is input.
- the output VCn ⁇ 2 of the second stage is input, the output GLn + 1 of the next stage is input as the signal R that is the input signal of the terminal R of the Nth stage, and the input signal of the terminal VR of the Nth stage
- the output VCn + 2 at the second stage is input as the signal VR.
- the clock signal CKA and the clock signal CKB are clock signals having opposite phases.
- FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of a unit shift register circuit according to the present invention.
- the unit shift register circuit 122 is referred to as a TFT T1 (hereinafter referred to as “transistor T1” or simply “T1”) connected to the GL (OUT) that drives each scanning line (for other TFTs).
- T1 transistor T1
- T4 transistors T2 and T3 connected to the node VC which is the gate terminal of T1.
- the gate terminal of T2 is connected to the signal VS, and the drain terminal is connected to the signal S.
- the gate terminal of T3 is connected to the signal VR, and the drain terminal is connected to the signal R.
- the transistors T1 to T4 are N-channel TFTs (thin film transistors).
- T1 is an output transistor for outputting a pulse signal to the output terminal OUT.
- T1 includes a drain terminal (first drain terminal) connected to the clock terminal CKA, a gate terminal (first gate terminal) connected to the node VC, and a source terminal (first source terminal) connected to the output terminal OUT.
- T1 performs an operation of boosting the output signal OUT by a bootstrap operation of boosting the gate voltage by the voltage charged in the capacitor Cbst (capacitance element) between the source terminal and the gate terminal shown in FIG.
- the capacitor Cbst may be a parasitic capacitor or a capacitor provided between the source terminal and the gate terminal.
- the capacitance Cbst between the source terminal and the gate terminal functions as a push-up capacitance during the bootstrap operation. Therefore, the pushing-up efficiency is increased and the driving force can be improved. Further, during the non-selection operation, it works to stabilize the potential of the node VC (that is, to prevent oscillation), and it is possible to prevent the node VC from being lifted by coupling with the CKA pulse.
- T2 has a gate terminal (second gate terminal) connected to the terminal VS, a drain terminal (second drain terminal) connected to the terminal S, and a source terminal (second source terminal) connected to the node VC.
- T2 is a set TFT during FWD operation (FWD scan). T2 is sufficiently high so that a threshold voltage can be secured even when the input signal VS is higher than the input signal S of the terminal S in the set operation (VC node precharge (charge of the gate terminal of T1)). Voltage) is input to the terminal VS, and the set operation is performed. Thereby, the input voltage of the terminal S can be supplied to the node VC as it is.
- T2 is a reset TFT during BWD operation (BWD scan). T2 performs a reset operation by inputting an input signal VS having a voltage higher than the input signal S of the terminal S to the terminal VS in a reset operation (VC node pull-down (discharge of the gate terminal of T1)).
- T3 has a gate terminal (third gate terminal) connected to the terminal VR, a drain terminal (third drain terminal) connected to the terminal R, and a source terminal (third source terminal) connected to the node VC.
- T3 becomes a reset TFT during FWD operation (FWD scan).
- T3 performs the reset operation by inputting an input signal VR having a voltage higher than the input signal R of the terminal R to the terminal VR in the reset operation.
- T3 is a set TFT during BWD operation (BWD scan).
- T3 performs the set operation by inputting, to the terminal VR, an input signal VR having a voltage higher than the input signal R of the terminal R (for example, a sufficiently high voltage that can ensure a threshold voltage even when T3 deteriorates). Thereby, the input voltage of the terminal R can be supplied to the node VR as it is.
- T4 has a gate connected to the clock terminal CKB, a drain connected to the output terminal OUT, and a source connected to the terminal VSS (that is, the power supply voltage VSS).
- the power supply voltage VSS is a reference voltage in the operation of the unit shift register circuit 122.
- T4 acts as a TFT that pulls down the output terminal OUT (scanning line GL) by CKB having a phase opposite to that of CKA. That is, since the OUT terminal is pulled down by the CKB signal during non-selection (that is, during a period when T1 does not output the output signal OUT), noise such as GL floating is reduced.
- the transistor T1 is one of the configuration examples of the “first transistor”.
- the transistor T2 is one of the configuration examples of the “second transistor”.
- the transistor T3 is one of the configuration examples of the “third transistor”.
- the signal S input to the terminal S corresponds to the “first input signal”
- the signal VS input to the terminal VS corresponds to the “second input signal”
- the signal R input to the terminal R is the “third input signal”.
- the signal VR corresponding to the “input signal” and the signal VR input to the terminal VR corresponds to the “fourth input signal”.
- FIG. 4 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) shown in FIG.
- FIG. 4 is a timing chart showing an operation example of the n-th unit shift register circuit 122.
- the four-phase clocks CK1 to CK4 are sequentially input to the unit shift register circuit 122 in each stage with a shift of a quarter cycle, and drive the unit shift register circuit 122.
- numbers “n ⁇ 6” to “n + 3” of the clock signals CK1 to CK4 indicate the number of stages of the unit shift register circuit 122 in which the pulse acts as a clock signal. That is, the number of unit shift register circuits 122 that are sequentially selected in the operation in the FWD direction so as to output the output signal OUT by the clock signal CK is shown.
- the unit shift register circuit 122 in the previous stage operates, and the boosted node VCn-2 (the voltage thereof) is input to the terminal VS. .
- the unit shift register circuit 122 in the previous stage operates and the output of GLn ⁇ 1 is input to the terminal S.
- VS is a boosted voltage
- the input signal from S is directly charged to the node VC.
- the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- the output OUT is input to the terminal S of the next stage, and the output of the next stage is output to GLn + 1 at the rising edge of CK2.
- the node VC of the next two stages is further precharged by GLn + 1.
- the output OUT is pulled down at the falling edge of CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- FIG. 5 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) shown in FIG.
- FIG. 5 is a timing chart showing an operation example of the unit shift register circuit 122 in the nth stage.
- the four-phase clocks CK1 to CK4 are sequentially input to the unit shift register circuit 122 at each stage with a shift of a quarter cycle, and drive the unit shift register circuit 122.
- the numbers “n + 5” to “n ⁇ 4” of the clock signals CK1 to CK4 indicate the number of stages of the unit shift register circuit 122 in which the pulse acts as a clock signal.
- the number of unit shift register circuits 122 that are sequentially selected in the operation in the BWD direction so as to output the output signal OUT by the clock signal CK is shown.
- the operation in the FWD direction interchanges the order in which the clock signals are input and the order in which the input signal VS and the input signal VR are input. This enables the function of upside down without adding a signal.
- the unit shift register circuit 122 of the second stage is operated, and the boosted node VCn + 2 (the voltage thereof) is input to the terminal VR. .
- the unit shift register circuit 122 of the next stage operates, and the output of GLn + 1 is input to the terminal R.
- VR is a boosted voltage
- the input signal from R is directly charged to the node VC.
- the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- the output OUT is input to the terminal S of the previous stage, and the output of the previous stage is output to GLn ⁇ 1 at the rise of CK4.
- the previous node VC is precharged by GLn-1.
- the output OUT is pulled down at the falling edge of CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- T2 is operated as a setting transistor and T3 is operated as a reset transistor in the FWD operation, while T3 is set as a setting transistor in the BWD operation and T2 is set as T2.
- Operate as a reset transistor That is, by switching between a set transistor for setting and a resetting transistor, an FWD operation and a BWD operation can be performed. Therefore, according to the unit shift register circuit of the present invention, a unit shift register circuit capable of bidirectional shift operation with a small number of circuit elements can be realized.
- FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams for comparing and explaining the configuration and operation of the present embodiment and a diode connection method (for example, a method equivalent to that described in Patent Document 1).
- FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the effect of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) of the present invention.
- FIG. 6A is a diagram showing the configuration of the unit shift register circuit 122 according to the present embodiment, in which the boost capacitor Cb is clearly shown. 6A, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIG.
- FIG. 6B is a timing chart showing an operation example of the configuration shown in FIG.
- FIG. 6B is the same as the timing chart of FIG.
- FIG. 6C is a configuration diagram showing a configuration example of the unit shift register circuit 222 by a diode connection method. In this case, the drain and gate of T2 are connected to the terminal S.
- FIG. 6D is a timing chart showing an operation example of the configuration shown in FIG.
- the voltage precharged to the node VC drops by the threshold voltage of the transistor T2, and the transistor T1 is turned on by the lowered voltage. Since it is determined whether or not bootstrap is applied, it is affected by the threshold shift of T1 and T2. In this case, assuming that the clock amplitude of the terminal S is Vck and the threshold voltages of T1 and T2 are Vt1 and Vt2, the operating condition is Vck ⁇ Vt2 ⁇ Vt1.
- FIG. 7 is another explanatory diagram for explaining the effect of the unit shift register circuit 122 (first embodiment) of the present invention.
- the horizontal axis represents the threshold voltage of the TFT
- the vertical axis represents the operable clock amplitude voltage (lower limit value of the CK amplitude voltage).
- the relationship between the threshold voltage of the TFT and the lower limit value of the CK amplitude voltage can be approximated by a line segment.
- the operating condition is expressed using the threshold voltages of T1 and T2 as described above. Therefore, the lower limit value of the CK amplitude voltage that can be operated with respect to the threshold voltage of the TFT is 2 or more.
- the lower limit value of the CK amplitude voltage operable with respect to the threshold voltage of the TFT is reduced to a slope of 1. .
- the lower limit value of the CK amplitude voltage in this embodiment does not change much compared to the lower limit value of the CK amplitude voltage in the diode connection method.
- the operation margin for the threshold voltage shift is significantly improved as compared with the diode connection method.
- the operation margin is improved, so that a panel with higher reliability can be realized.
- the drive voltage can be lowered by the margin of the operation margin, a panel with lower power consumption can be realized while maintaining reliability.
- the above comparison is made by comparing theoretical limit values, and it is assumed that the TFT of this embodiment and the diode connection method has sufficient driving force. In other words, it does not take into account that it will not move due to lack of ability.
- FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example (second embodiment) of the unit shift register circuit 122a.
- FIG. 9 is an operation timing chart of the unit shift register circuit 122a (second embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122a of the second embodiment connects the output terminal OUT and the node VC as compared with the unit shift register circuit 122 of the first embodiment shown in FIG.
- Transistor T5 is added.
- T5 is of the same conductivity type as the other T1 to T4.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122a are used are the same as those in the first embodiment.
- a circuit having a function for initializing the internal node VC is configured by T5.
- T5 has a drain connected to the node VC, a gate connected to the clock signal CKA, and a source connected to the output terminal OUT.
- T1 output OUT
- the voltage between Vg and Vs of T1 becomes the same potential, and T1 maintains the OFF state.
- T1 output OUT
- timing (2) in FIG. 9 since the node VC is at the H (high) level, T1 is turned on when CKA is input and charges the node OUT. .
- the gate potential Vg and the source potential Vs of T5 become almost the same voltage, so that it is turned off.
- the internal node VC can be stabilized with only one transistor T5.
- T1 output OUT
- the GL node is connected to the node VC (that is, the node OUT is connected to the node VC via T5), so that the large capacitance of the GL It becomes visible from the VC, and the rise (noise) of the node VC due to the coupling capacitance between VC and CKA of T1, that is, the gate-drain of T1, can be suppressed.
- the node VC can be completely prevented from being lifted by the coupling due to the CKA pulse, the clock noise at which the CKA noise is output to the GL can be suppressed.
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example (third embodiment) of the unit shift register circuit 122b of the present invention.
- FIG. 11 is an operation timing chart of the unit shift register circuit 122b (third embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122b of the third embodiment is a circuit (DC for pulling down the node VC) compared to the unit shift register circuit 122 of the first embodiment shown in FIG. The difference is that it has a configuration of a pull-down circuit.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122b are used are the same as those in the first embodiment.
- the DC pull-down circuit includes T5, T6, and T7.
- the drain and gate of T6 are connected to the VDD power source, and the source is connected to the drain of T7 and the gate of T5 (ie, node VX).
- T7 has a source connected to the VSS power supply and a gate connected to the node VC.
- T5 has a drain connected to the node VC and a source connected to the VSS power supply. That is, the DC pull-down circuit of this embodiment includes an inverter circuit (T6, T7) having a first gate terminal as an input, and a transistor in which an output of the inverter circuit is input to the gate and a drain terminal is connected to the first gate. (T5) and pulls down the first gate terminal in accordance with the voltage of the first gate terminal.
- T6 and T7 are circuits for generating a VX signal (node VX signal).
- the threshold of T6 is determined from the potential of the VDD power supply via T6.
- the node VX is precharged to a voltage reduced by the voltage, and the node VC is always pulled down to the VSS level by T5 to which the node VX is connected (timing (1) in FIG. 11).
- T7 is turned ON to lower the node VX to near the VSS level (timing (2) in FIG. 11).
- the VX potential at this time is determined by the ratio of T6 and T7, and can be realized by increasing the capability of T7 with respect to T6.
- noise resistance can be improved by eliminating the period during which the node VC is in a floating state when not selected.
- the node VC can be completely prevented from being lifted by the coupling due to the CKA pulse, the clock noise at which the CKA noise is output to the GL can be suppressed.
- the gate voltage of T7 since a voltage drop due to the threshold voltage of the precharge voltage level during the set operation can be avoided, the gate voltage of T7 does not need to be large in consideration of the voltage drop after deterioration.
- the size can be reduced.
- the circuit area can be reduced accordingly.
- FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example (fourth embodiment) of the unit shift register circuit 122c of the present invention.
- FIG. 13 is an operation timing chart of the unit shift register circuit 122c (fourth embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122c of the fourth embodiment is a circuit (AC) for pulling down the node VC as compared with the unit shift register circuit 122 of the first embodiment shown in FIG. The difference is that it has a configuration of a pull-down circuit.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122c are used are the same as those in the first embodiment.
- the AC pull-down circuit includes T5, T6, T7, and T8.
- T6 has a drain and a gate connected to CKB, and a source connected to the drains of T7 and T8 and the gate of T5 (ie, node VX).
- T7 has a source connected to the VSS power supply and a gate connected to the node VC.
- T5 has a drain connected to the node VC and a source connected to the VSS power supply.
- T8 has a gate connected to CKA and a source connected to the VSS power supply.
- the push-pull circuit (T6, T8) of the clock signal and the anti-phase clock signal and the first gate terminal that pulls down the output node of the push-pull circuit are input to the gate terminal.
- T6 is diode-connected and CKB is input
- CKB is H level (here, CK3 is H level, timing (2) in FIG. 13).
- VX is precharged.
- T8 has CKA connected to the gate and VSS connected to the source.
- CKA becomes H level (here, CK1 is H level, timing (1) in FIG. 13)
- VX is discharged to VSS level.
- T5 the node VX is connected to the gate, and the VC node is pulled down to the VSS level (AC pull-down) with 50% duty (timing (3) in FIG. 13).
- T7 is turned on and the node VX is lowered to near the VSS level (timing (4) in FIG. 13).
- the VX potential at this time is determined by the ratio of T6 and T7, and can be realized by increasing the capability of T7 with respect to T6.
- the node VC since the pull-down is performed according to the level of the node VX, the node VC can be pulled down with a 50% duty when not selected, and noise resistance is improved. At this time, since the gate stress of T5 is also 50% duty, the gate stress of T5 can be reduced as compared with the case of pulling down at 100%.
- the gate voltage of T7 since a voltage drop due to the threshold voltage of the precharge voltage level during the set operation can be avoided, the gate voltage of T7 does not need to be large in consideration of the voltage drop after deterioration.
- the size can be reduced.
- the circuit area can be reduced accordingly.
- FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example (fifth embodiment) of a shift register circuit according to the present invention.
- FIG. 14 shows five unit shift register circuits 122d and their input / output signal lines, but this number is merely an example.
- the shift register circuit 121a includes a plurality of cascaded stages.
- the unit shift register circuit 122d constituting each stage has a clock terminal CKA, a clock terminal CKB, a clock terminal CKC, a clock terminal CKD, a terminal S, a terminal VS connected to the gate terminal of the transistor T2, an output terminal OUT, and a node VC. It has a connected terminal VC, a terminal VR connected to the gate terminal of the transistor T3, and a terminal R.
- the output GLn-1 of the previous stage is input as the signal S that is an input signal of the terminal S of the Nth stage, and the signal VS that is the input signal of the terminal VS of the Nth stage is input.
- the output VCn ⁇ 2 of the second stage is input, the output GLn + 1 of the next stage is input as the signal R that is the input signal of the terminal R of the Nth stage, and the input signal of the terminal VR of the Nth stage
- the output VCn + 2 at the second stage is input as the signal VR.
- the clock signal CKA input to the clock terminal CKA, the clock signal CKB input to the clock terminal CKB, the clock signal CKC input to the clock terminal CKC, and the clock signal CKD input to the clock terminal CKD are four-phase clock signals
- the clock signal CKA and the clock signal CKB are clock signals having opposite phases.
- the clock signal CKA, the clock signal CKD, the clock signal CKB, and the clock signal CKC are shifted in the order of one-quarter cycle in the order, and in the BWD operation, the clock signal CKA and the clock signal CKD are advanced. Then, the clock signal CKB and the clock signal CKC are shifted in order by a quarter cycle in the order of the clock signal CKC.
- FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example (fifth embodiment) of the unit shift register circuit 122d shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122d includes T1 and T4 connected to GL (OUT) that drives each scanning line, and transistors T2 and T3 connected to a node VC that is a gate terminal of T1. , T5 and T6.
- the gate terminal of T2 is connected to the signal VS, and the drain terminal is connected to the signal S.
- the gate terminal of T3 is connected to the signal VR, and the drain terminal is connected to the signal R.
- the clock signal CKD is connected to the gate terminal of T5, and the signal S is connected to the drain terminal.
- the clock signal CKC is connected to the gate terminal of T6, and the signal R is connected to the drain terminal.
- T1 is an output transistor for outputting a pulse signal to the output terminal OUT.
- T1 has a drain connected to the clock terminal CKA, a gate connected to the node VC, and a source connected to the output terminal OUT.
- T2 has a gate connected to the terminal VS, a drain connected to the terminal S, and a source connected to the node VC.
- T3 has a gate connected to the terminal VR, a drain connected to the terminal R, and a source connected to the node VC.
- T4 has a gate connected to the clock terminal CKB, a drain connected to the output terminal OUT, and a source connected to the terminal VSS.
- the power supply voltage VSS is a reference voltage in the operation of the unit shift register circuit 122.
- T5 is a transistor for connecting the node VC to the terminal S while the H level is input to the terminal CKD.
- T5 has a gate connected to the clock terminal CKD, a drain connected to the terminal S, and a source connected to the node VC.
- T6 is a transistor for connecting the node VC to the terminal R while the H level is input to the terminal CKC.
- T6 has a gate connected to the clock terminal CKC, a drain connected to the terminal R, and a source connected to the node VC.
- the relationship between the configuration shown in FIG. 15 and the configuration of the present invention described in the claims is as follows.
- the transistor T5 is connected in parallel with the transistor T2 (second transistor). In the forward shift operation, the cycle is shifted by 1 ⁇ 4 from the clock signal CKA. In the reverse shift operation, the transistor T5 is different from the clock signal CKA. This is a transistor in which a clock signal CKD having a period shifted by 1/4 is input to the gate.
- the transistor T6 is connected in parallel with the transistor T3 (third transistor), and in the forward shift operation, the period is shifted from the clock signal CKA by 1/4, and in the reverse shift operation, the clock signal CKA is different from the clock signal CKA. This is a transistor in which a clock signal CKC whose cycle is shifted backward by 1/4 is input to the gate.
- FIG. 16 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122d in the preceding stage operates, and the boosted node VCn-2 (the voltage thereof) is input to the terminal VS. .
- the unit shift register circuit 122d in the previous stage operates, and the output node of GLn ⁇ 1 is input to the terminal S.
- VS is a boosted voltage
- the input signal from S is directly charged to the node VC.
- the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- the output OUT is input to the terminal S of the next stage, and the output of the next stage is output to GLn + 1 at the rising edge of CK2.
- the node VC at the second stage is further precharged by GLn + 1.
- the output OUT is pulled down at the pulse falling edge of CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- FIG. 17 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122d of the second stage operates, and the boosted node VCn + 2 (the voltage thereof) is input to the terminal VR. .
- the unit shift register circuit 122d of the next stage operates, and the output node of GLn + 1 is input to the terminal R.
- VR is a boosted voltage
- the input signal from R is directly charged to the node VC.
- the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- the output OUT is input to the terminal S of the previous stage, and the output of the previous stage is output to GLn-1 at the rising edge of CK4.
- the previous node VC is further precharged by GLn-1.
- the output OUT is pulled down at the falling edge of CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- FIG. 18 is an operation timing chart in the FWD direction for explaining the effect of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) of the present invention.
- FIG. 18 shows periods (1) to (6) instead of timings (1) to (10) in the operation timing chart in the FWD direction shown in FIG.
- the effect of the unit shift register circuit 122d in each period will be described with reference to FIGS.
- FIGS. 19 to 23 are diagrams showing an N-th unit shift register circuit 122d, a part of the preceding unit shift register circuit 122d, and a part of the next unit shift register circuit 122d. is there.
- FIGS. 19 to 23 show voltage application states of the N-stage unit shift register circuit 122d and the preceding and following N-stage unit shift register circuits 122d in periods (1) to (6), and the voltage in the voltage application state. It is a figure for demonstrating an input / output path
- FIG. 19 is a diagram showing a voltage application state during the period (1) and its input / output path in the operation timing chart shown in FIG. FIG. 19 shows the voltage application state of the set operation when T1 (output OUT) is selected and its input / output path.
- the output from the previous stage GLn ⁇ 1 is set to VCn via the Nth stage T2.
- the potential of the node VC two stages before is input to the gate of T2, and the voltage is a boosted value (for example, 30V). As 10V). Therefore, even if the threshold voltage of T2 is positively shifted due to stress, the set voltage (10 V) does not drop.
- FIG. 20 is a diagram showing a voltage application state during the period (2) and its input / output path in the operation timing chart shown in FIG. FIG. 20 shows the voltage application state of the boost operation when T1 (output OUT) is selected and its input / output path.
- T1 output OUT
- FIG. 20 shows the voltage application state of the boost operation when T1 (output OUT) is selected and its input / output path.
- VCn is set (here, 10V)
- CK1 of the selected stage (Nth stage) rises from L (low) to H (high)
- the node VCn is driven to a high voltage (here Then, it is pushed up to 30V)
- GLn rises here, 10V
- T2 and T5 have a gate of 10V and a source of 10V (equal to GLn-1 in the previous stage), and GLn ⁇ via T2 and T5 from VCn. No leak to 1 occurs.
- T3 and T6 also have a gate of ⁇ 10 V and a source of ⁇ 10 V (equal to GLn + 1 in the next stage), and no leak occurs from VCn through T3 and T6. Therefore, the boosted voltage of VCn during the bootstrap operation can be maintained at a high voltage, thereby increasing the driving force of T1.
- FIG. 21 is a diagram showing a voltage application state during the period (3) and its input / output path in the operation timing chart shown in FIG. FIG. 21 shows the voltage application state of the GL pull-down operation when T1 (output OUT) is selected, and its input / output path.
- T1 output OUT
- CK1 falls from 10V to -10V
- GLn is also pulled down from 10V to -10V.
- the potential of VCn that has been boosted to 30V by the bootstrap decreases from 30V to 10V.
- VCn is in a floating state
- T2 and T5 have a gate of ⁇ 10 V and a source of ⁇ 10 V (equal to GLn ⁇ 1 in the previous stage), and go to GLn ⁇ 1 via T2 and T5 from VCn.
- T3 and T6 have a gate of 10V and a source of 10V (equal to GLn + 1 in the next stage), and leakage from VCn through T3 and T6 does not occur. Therefore, VCn can always be maintained at 10 V or higher, so that the fall of GLn from 10 V to ⁇ 10 V is reliably performed.
- FIG. 22 is a diagram showing a voltage application state during the period (4) in the operation timing chart shown in FIG. 18 and its input / output path.
- FIG. 22 shows the voltage application state of the node VC reset operation when T1 (output OUT) is selected, and its input / output path. From the state where the output from GLn + 1 of the next stage (here, 10V) is set to VCn via T3 of the Nth stage, GLn + 1 of the next stage is reset and falls from 10V to ⁇ 10V Then, VCn at the Nth stage is also pulled down to ⁇ 10V via T3 and T6.
- the boosted potential of the node VC of the second stage is input to the gate of T3, T3 is pulled down with a large driving force, and GLn + 1 of the next stage also has a large driving force. Pulled down through T1. Therefore, even if the threshold voltage of T3 is positively shifted due to stress, the node VCn is reset with a sufficient margin.
- FIG. 23 is a diagram showing a voltage application state during the periods (5) and (6) in the operation timing chart shown in FIG.
- FIG. 23 shows the voltage application state of the node VC during the non-selection period of T1 (output OUT) and its input / output path.
- CK4 H (high level, here high level is 10V)
- the previous stage GLn-1 and the node VCn are connected via T5.
- T6 is passed through.
- the GLn + 1 of the next stage and the node VCn are connected. Therefore, since the node VCn is pulled down with 100% duty, noise resistance is improved.
- the noise of the node VCn is most affected by the voltage change of the CK1, but the node VCn is either the previous stage or the next one at the timing when the CK1 rises from L (low) to H and the timing when the CK1 falls from H to L. It is connected to the stage, and not only the node VCn but also the capacitance of GL contributes as parasitic capacitance as parasitic capacitance of VCn.
- the coupling capacitance between CK1 and VCn is C1
- the total capacitance of the node VCn is C2
- the GL capacitance is C3
- the voltage variation of the node VCn at the time of CK1 variation is Vck ⁇ C1 / (C1 + C2 + C3).
- this function is realized in both directions of UP-DOWN (FWD shift operation and BWD shift operation).
- FIG. 24 is another diagram for explaining the effect of the unit shift register circuit 122d (fifth embodiment) of the present invention.
- the normal waveform is a waveform that transitions between the H potential (Vgh) and the L potential (Vgl) of the CK amplitude, but in the equalized waveform, for example, VSP and VSN are used as the internal power supply of the IC driver.
- the power consumption of the drive can be suppressed by short-circuiting (or charge sharing) with the VSN and VSP power sources during the transition from Vgl to Vgh. it can. In this case, however, the rising and falling transition times of the CK waveform are extended (the waveform is rounded).
- the clock is driven with a four-phase clock, and as described with reference to FIG.
- the node VCn is connected to the GL of the preceding stage and the succeeding stage by CK2 and CK4 whose phases are shifted by 90 degrees (quarter cycle) with respect to CK1, respectively. Even if the rise / fall transition time becomes longer due to equalization (even if the H period of CK becomes shorter than 50% duty), the node VCn is always kept stable at the rise and fall of CK1. It becomes possible.
- the unit shift register circuit 122e of the sixth embodiment pulls down the output terminal OUT and the node VC compared to the unit shift register circuit 122d of the fifth embodiment shown in FIG.
- the configuration of this circuit is different.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122e are used are the same as those in the fifth embodiment.
- the clock signal CKA is the same as the clock signal CKA of the fifth embodiment.
- the clock signal CKB is the same as the clock signal CKB of the fifth embodiment.
- the unit shift register circuit 122e of the sixth embodiment adds a CLR signal (predetermined clear signal) in addition to the pull-down circuit of the fifth embodiment, and the CLR signal is input to the gate.
- T7 and T8 are connected to node VC and node OUT, respectively.
- the drain is connected to the node VC and the source is connected to the node OUT.
- T8 has a drain connected to the node OUT and a source connected to the VSS power supply.
- the CLR signal is a signal input from the outside of the unit shift register circuit 122e.
- a shift register circuit When a shift register circuit is configured by using a plurality of unit shift register circuits 122e of the sixth embodiment, all stages of the shift register circuit can be initialized collectively. For example, by clearing at the beginning of the scanning period, it is possible to operate from an initialized state, and unexpected operations and outputs can be suppressed. In addition, by clearing at the end of the scanning period, the circuit is initialized, and charge is removed from each node. Therefore, it is possible to prevent the TFT from being deteriorated due to the remaining charge when the operation is stopped.
- the unit shift register circuit 122f of the seventh embodiment has T2, T3, T5, T6, and T7 as compared with the unit shift register circuit 122f of the sixth embodiment shown in FIG.
- the configuration is different.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122f are used are the same as in the fifth embodiment.
- a feature of the unit shift register circuit 122f of the seventh embodiment is that it has a dual configuration including a plurality of transistors in which T2, T3, T5, T6, and T7 in the sixth embodiment are cascode-connected. That is, in the unit shift register circuit 122f of the seventh embodiment, T2 is cascode-connected, that is, in this case, a plurality of gates connected to each other and connected to the drain of one transistor and the source of the other transistor. Transistors T21 and T22. The signal VS is input to the gates of T21 and T22, the signal S is input to the drain of T21, and the source of T22 is connected to the node VC.
- T3 is constituted by a plurality of transistors T31 and T32 which are cascode-connected, that is, in this case, the gates of each other are connected and the drain of one transistor and the source of the other transistor are connected.
- the signal VR is input to the gates of T31 and T32
- the signal R is input to the drain of T32
- the source of T31 is connected to the node VC.
- T5 is constituted by a plurality of transistors T51 and T52 which are cascode-connected, that is, in this case, the gates of the transistors are connected to each other and the drain of one transistor is connected to the source of the other transistor.
- the clock signal CKD is input to the gates of T51 and T52, the signal S is input to the drain of T51, and the source of T52 is connected to the node VC.
- T6 is constituted by a plurality of transistors T61 and T62 which are cascode-connected, that is, in this case, the gates of the transistors are connected to each other and the drain of one transistor is connected to the source of the other transistor.
- the clock signal CKC is input to the gates of T61 and T62, the signal R is input to the drain of T62, and the source of T61 is connected to the node VC.
- T7 is constituted by a plurality of transistors T71 and T72 which are cascode-connected, that is, in this case, which are connected to each other's gate and to the drain of one transistor and the source of the other transistor.
- T71 and T72 to which the CLR signal is input to the gate are connected to the node VC and the node OUT, respectively.
- the drain of T71 is connected to the node VC
- the source of T72 is connected to the node OUT.
- TFTs T2, T3, T5, T6, and T7
- the potential difference (drain-source voltage) applied between the VDSs of the TFTs is reduced. It can be halved and the breakdown voltage can be improved.
- the gate voltage to the TFT is input to the TFT in both the set operation and the reset operation, a sufficient driving force is obtained. The impact of TFT size is lost.
- FIG. 27 is a block diagram showing a configuration example (eighth embodiment) of the unit shift register circuit 122g of the present invention.
- FIG. 28 is an operation timing chart of the unit shift register circuit 122g (eighth embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122g of the eighth embodiment is a circuit for pulling down the output terminal OUT (compared to the unit shift register circuit 122e of the sixth embodiment shown in FIG.
- the configuration of the pull-down circuit is different.
- the configuration of the shift register circuit and the configuration of the liquid crystal display device when a plurality of unit shift register circuits 122g are used are the same as in the fifth embodiment.
- the clock signal CKA is the same as the clock signal CKA of the fifth embodiment.
- the clock signal CKB is the same as the clock signal CKB of the fifth embodiment.
- the pull-down circuit is composed of T4 and T8.
- T4 has a gate connected to CKB, a source connected to CKA, and a drain connected to node OUT.
- T8 has a gate connected to CLR, a source connected to CKA, and a drain connected to node OUT.
- the unit shift register circuit 122g according to the eighth embodiment performs GL pull-down on CKA not by VSS (constant voltage source) but by CKB with a phase difference of 180 degrees. As a result, T4 can perform the same function as T4 of the first to seventh embodiments.
- FIG. 28 shows a case where the duty of the H period of the clock is 50%, but CKA and CKB are signals that are 180 degrees out of phase and do not overlap (the duty of the H period of the clock is 50% or less). By doing so, pull-down is possible even without VSS.
- the number of terminals in the wiring area and the panel and the size of the terminal area can be reduced, so that the frame size on the terminal side and the frame size around the panel gate driver can be reduced.
- FIG. 29 is a block diagram showing a configuration example (9th embodiment) of a shift register circuit according to the present invention.
- FIG. 29 shows five unit shift register circuits 122h and their input / output signal lines.
- the shift register circuit 121b includes a plurality of stages connected in cascade.
- the unit shift register circuit 122h constituting each stage is connected to a clock terminal CKA, a clock terminal CKB, a clock terminal CKC, a clock terminal CKD, a terminal VS connected to the gate terminal of the transistor T2, an output terminal OUT, and a node VC.
- a terminal VR is connected to the terminal VC and the gate terminal of the transistor T3.
- the output VCn-2 of the previous stage is input as the signal VS that is the input signal of the terminal VS of the Nth stage, and the signal VR that is the input signal of the terminal VR of the Nth stage.
- the output VCn + 2 of the second stage is input.
- the clock signal CKA input to the clock terminal CKA, the clock signal CKB input to the clock terminal CKB, the clock signal CKC input to the clock terminal CKC, and the clock signal CKD input to the clock terminal CKD are four-phase clock signals,
- the unit shift register circuit 122 is connected as follows.
- the clock signal CKA and the clock signal CKB are clock signals having opposite phases.
- the clock signal CKA, the clock signal CKD, the clock signal CKB, and the clock signal CKC are shifted in the order of one-quarter cycle in the order, and in the BWD operation, the clock signal CKA and the clock signal CKD are advanced. Then, the clock signal CKB and the clock signal CKC are shifted in order by a quarter cycle in the order of the clock signal CKC.
- FIG. 30 is a block diagram showing a configuration example (9th embodiment) of the unit shift register circuit 122h shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122h includes T1 and T4 connected to GL (OUT) that drives each scanning line, and transistors T2 and T3 connected to a node VC that is a gate terminal of T1. It consists of The gate terminal of T2 is connected to the signal VS, and the drain terminal is connected to the clock signal CKD. The gate terminal of T3 is connected to the signal VR, and the drain terminal is connected to the clock signal CKC.
- T1 is an output transistor for outputting a pulse signal to the output terminal OUT.
- T1 has a drain connected to the clock terminal CKA, a gate connected to the node VC, and a source connected to the output terminal OUT.
- T2 has a gate connected to the terminal VS, a drain connected to the clock terminal CKD, and a source connected to the node VC.
- T3 has a gate connected to the terminal VR, a drain connected to the clock terminal CKC, and a source connected to the node VC.
- T4 has a gate connected to the clock terminal CKB, a drain connected to the output terminal OUT, and a source connected to the terminal VSS.
- the power supply voltage VSS is a reference voltage in the operation of the unit shift register circuit 122.
- FIG. 31 is an operation timing chart in the FWD direction of the unit shift register circuit 122h (9th embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122h in the previous stage operates, and the boosted node VCn-2 (the voltage thereof) is input to the terminal VS. .
- CK4 is input to CKD.
- VS is a boosted voltage
- the input signal from CKD is charged to the node VC as it is.
- the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- CK2 is input to CKC, and the output of the next stage is output to GLn + 1 at the rising edge of CK2.
- the node VC at the second stage is precharged by the rising edge of CKC.
- the output OUT is pulled down at the falling edge of the pulse of CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- FIG. 32 is an operation timing chart in the BWD direction of the unit shift register circuit 122h (9th embodiment) shown in FIG.
- the unit shift register circuit 122h in the second stage operates, and the boosted node VCn + 2 (the voltage thereof) is input to the terminal VR. .
- CK2 is input to CKC.
- VR is a boosted voltage
- the input signal from the CKC is charged to the node VC as it is.
- the node VC is boosted to a sufficiently high voltage, so that the CK pulse is output to the terminal OUT, that is, GLn.
- CK4 is input to CKD, and the output of the previous stage is output to GLn-1 at the rise of CK4.
- the node VC in the previous stage is further precharged by GLn-1.
- the output OUT is pulled down at the falling edge of the pulse CK1, and the voltage at the node VC is lowered to the value before boosting.
- the input S is CKD
- the input R is CKC and T2
- the connection method of T3 is changed.
- CKD and CKC are input, the voltage stress on the TFTs (T2, T3) increases, but the set voltage and the reset voltage are not GL potentials but clock signals, so the GL waveform is rounded due to stress degradation. The effect of not receiving the influence of.
- the unit shift register circuit 122a second embodiment shown in FIG. 8
- the unit shift register circuit 122b third embodiment shown in FIG. 10
- the unit shift register circuit 122c fourth embodiment shown in FIG.
- Unit shift register circuit 122d (fifth embodiment shown in FIG. 15), unit shift register circuit 122e (sixth embodiment shown in FIG. 25), unit shift register circuit 122f (seventh embodiment shown in FIG. 26), unit shift
- the register circuit 122g (eighth embodiment shown in FIG. 27) may change the connection method of the input S to CKD and the input R to CKC, T2, and T3. In either case, the basic operations and effects remain the same.
- FIG. 33 is a characteristic diagram (an explanatory diagram of the tenth embodiment) illustrating an example of characteristics of a TFT including an oxide semiconductor in a semiconductor layer.
- the tenth embodiment is characterized by the material of the semiconductor layer of the TFT in the unit shift register circuits 122, 122a, 122b, 122c, 122d, 122e, 122f, 122g, and 122h. That is, the TFT used in each of the above embodiments includes indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn—O-based semiconductor; indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O) in the semiconductor layer. An oxide semiconductor) or the like.
- the oxide semiconductor layer is, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer.
- the oxide semiconductor layer includes, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
- an In—Ga—Zn—O-based semiconductor film containing In, Ga, and Zn at a ratio of 1: 1: 1 is used as a semiconductor layer of a TFT.
- a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer has high mobility (more than 20 times that of an a-Si TFT) and low leakage current (less than 1/1000 that of an a-Si TFT). It is suitably used as a drive TFT and a pixel TFT.
- a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer is used, power consumption of the display device can be significantly reduced.
- FIG. 33 is a characteristic diagram showing the correspondence between the gate voltage and the drain / source current.
- the horizontal axis indicates the gate voltage Vg
- the vertical axis indicates the drain-source current Ids.
- FIG. 33 also shows the correspondence between the gate voltage versus drain / source current characteristics of a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer as a semiconductor layer and a TFT using amorphous silicon a-Si.
- the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous, may include a crystalline portion, and may have crystallinity.
- a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
- Such a crystal structure of an In—Ga—Zn—O-based semiconductor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-134475. For reference, the entire disclosure of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-134475 is incorporated herein by reference.
- the above-described oxide semiconductor layer may contain another oxide semiconductor instead of the In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
- Zn—O based semiconductor ZnO
- In—Zn—O based semiconductor IZO (registered trademark)
- Zn—Ti—O based semiconductor ZTO
- Cd—Ge—O based semiconductor Cd—Pb—O based
- CdO cadmium oxide
- Mg—Zn—O based semiconductor Mg—Zn—O based semiconductor
- In—Sn—Zn—O based semiconductor eg In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO
- In—Ga—Sn—O based semiconductor etc.
- the second transistor when the unit shift register circuit is operated in a forward shift operation, the second transistor can be a set transistor and the third transistor can be a reset transistor.
- the third transistor when the direction shift operation is performed, the third transistor can be a set transistor and the second transistor can be a reset transistor.
- different first and second input signals where the voltage of the first input signal ⁇ the first input signal ⁇ the second input terminal and the second gate terminal of the second transistor serving as the setting transistor). 2
- the first gate terminal of the first transistor which is an output transistor, can be charged (ie, precharged).
- different third and fourth input signals are applied to the third source terminal and the third gate terminal of the third transistor serving as the setting transistor. 4 input signal voltage
- the first gate terminal of the first transistor which is an output transistor can be charged.
- the signal of the first gate terminal of the output transistor of another unit shift register circuit can be used as the second input signal or the fourth input signal, so that the precharge voltage of the output transistor is set. Since the voltage does not drop by the threshold voltage of the transistor, the influence due to characteristic deterioration can be reduced.
- the unit shift register circuit of the present invention it is possible to provide a unit shift register circuit capable of a bidirectional shift operation that can easily reduce the influence of characteristic deterioration with a small number of circuit elements.
- the embodiment of the present invention is not limited to the above.
- changes that combine the configurations of the above-described embodiments or omit a part of the configuration in each of the above-described embodiments can be made as appropriate.
- Liquid crystal display device 110 Display area 120 Scan line drive circuits 121, 121a, 121b Shift register circuit 130 Signal line drive circuit PIX Pixels GL1-GLn Scan lines 122, 122a-122h Unit shift register circuits T1-T10 TFT Cbst, Cb capacitive element
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Abstract
順方向のシフト動作においては、トランジスタT1の第1ゲート端子を充電する際に第1入力信号Sの電圧より高い電圧となる第2入力信号VSをトランジスタT2の第2ゲート端子に入力し、トランジスタT1の第1ゲート端子を放電する際に第3入力信号Rの電圧より高い電圧となる第4入力信号VRをトランジスタT3の第3ゲート端子に入力し、逆方向のシフト動作においては、トランジスタT1の第1ゲート端子を充電する際に第3入力信号Rの電圧より高い電圧となる第4入力信号VRをトランジスタT3の第3ゲート端子に入力し、トランジスタT1の第1ゲート端子を放電する際に第1入力信号Sの電圧より高い電圧となる第2入力信号VSをトランジスタT2の第2ゲート端子に入力する。
Description
本発明は、単位シフトレジスタ回路、シフトレジスタ回路、単位シフトレジスタ回路の制御方法及び表示装置に関する。
本願は、2014年10月28日に、日本に出願された特願2014-219622号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2014年10月28日に、日本に出願された特願2014-219622号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、携帯電話などのモバイル機器のディスプレイの高精細化および狭額縁化が急激に進展し、画素密度が400ppi(pixel per inch)を超えるものが多く製品化されている。これらの製品を実現するキーテクノロジとして、ガラス基板上に駆動回路を形成する、いわゆるモノリシック回路技術が用いられている。また、これらのバックプレーン(回路基板)としては酸化インジウムガリウム亜鉛(In-Ga-Zn-O系半導体;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)及び酸素(O)を含む酸化物半導体)等の酸化物半導体を用いたTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)による回路が使われ始めている。
上記のようなモノリシック回路技術を用いて形成した駆動回路は、TFTの閾値電圧が時間の経過や温度に依存して変化する場合があることが知られている。特に走査線駆動回路で用いられるシフトレジスタ回路では次のようなことが問題となる場合がある。
シフトレジスタ回路は、走査線を駆動する出力用TFTのゲートをブートストラップにより高電圧に昇圧して動作する。出力用TFTのゲート電極をプリチャージし、かつ、ブースト時にリークしないようにするため、ダイオード接続のTFTがセット用TFTとして用いられている。ダイオード接続のセット用TFTを用いた場合、出力用TFTのプリチャージ電圧はTFTの閾値電圧分降下した値となる。
酸化インジウムガリウム亜鉛等の酸化物半導体を用いたTFTは、ゲート電極に印加される電圧ストレスにより、閾値電圧が変動する特性をもつため、時間経過に従って特性劣化が進み、ダイオード接続で構成されたセット用TFTによる出力用TFTのゲート電極のプリチャージ電圧はその分低下する。プリチャージ電圧が低下していくと、ブートストラップにより昇圧される電圧も低下し、出力用TFTの駆動力が低下し、出力波形がなまることがあり、さらに劣化がすすむと、出力電圧が低下して、シフトレジスタ動作が不安定となる。
酸化インジウムガリウム亜鉛等の酸化物半導体を用いたTFTは、ゲート電極に印加される電圧ストレスにより、閾値電圧が変動する特性をもつため、時間経過に従って特性劣化が進み、ダイオード接続で構成されたセット用TFTによる出力用TFTのゲート電極のプリチャージ電圧はその分低下する。プリチャージ電圧が低下していくと、ブートストラップにより昇圧される電圧も低下し、出力用TFTの駆動力が低下し、出力波形がなまることがあり、さらに劣化がすすむと、出力電圧が低下して、シフトレジスタ動作が不安定となる。
また、走査線駆動回路が順方向と逆方向とを切り替えて、双方向にシフト動作することが可能となる双方向スキャン機能を持ったシフトレジスタが必要とされている。例えば、走査線駆動回路が逆方向にシフト動作することにより、表示部に表示される画像の上下を容易に反転するためである。
このような双方向にシフト動作することが可能となるシフトレジスタ回路の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1の図2に記載されているシフトレジスタ回路の各々の段(以下、本発明の実施形態を含めて「単位シフトレジスタ回路」と呼ぶ)は、出力用TFT(T1)と、セット用TFT(T2)と、リセット用TFT(T3)と、セット用TFT(T4)と、リセット用TFT(T5)とを有する。T2は、ドレイン端子とソース端子とがダイオード接続されており、前段の出力に接続され、ソース端子がT1のゲート端子に接続される。T3は、ドレイン端子がT1のゲート端子に接続され、ゲート端子が後段の出力に接続され、ソース端子がVSS(電源電圧VSS)端子に接続されている。T4は、ドレイン端子とソース端子とがダイオード接続されており、後段の出力に接続され、ソース端子がT1のゲート端子に接続される。T5は、ドレイン端子がT1のゲート端子に接続され、ゲート端子が前段の出力に接続され、ソース端子がVSS端子に接続されている。このような構成を有する単位シフトレジスタ回路は、シフトレジスタ回路として、順方向(前段から後段方向)のシフト動作において、T2が、T1のゲート端子をプリチャージ(充電)するセット動作を行い、T3が、T1のゲート端子をプルダウン(放電)するリセット動作を行う。一方、逆方向(後段から前段方向)のシフト動作において、T4が、T1のゲート端子をプリチャージするセット動作を行い、T5が、T1のゲート端子をプルダウンするリセット動作を行う。特許文献1に記載されている単位シフトレジスタ回路では、このような構成にすることにより、走査順序切り替え用のセレクト信号を用いることなく、ゲートバスラインの走査順序の切り替えが可能となっている。
このような双方向にシフト動作することが可能となるシフトレジスタ回路の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1の図2に記載されているシフトレジスタ回路の各々の段(以下、本発明の実施形態を含めて「単位シフトレジスタ回路」と呼ぶ)は、出力用TFT(T1)と、セット用TFT(T2)と、リセット用TFT(T3)と、セット用TFT(T4)と、リセット用TFT(T5)とを有する。T2は、ドレイン端子とソース端子とがダイオード接続されており、前段の出力に接続され、ソース端子がT1のゲート端子に接続される。T3は、ドレイン端子がT1のゲート端子に接続され、ゲート端子が後段の出力に接続され、ソース端子がVSS(電源電圧VSS)端子に接続されている。T4は、ドレイン端子とソース端子とがダイオード接続されており、後段の出力に接続され、ソース端子がT1のゲート端子に接続される。T5は、ドレイン端子がT1のゲート端子に接続され、ゲート端子が前段の出力に接続され、ソース端子がVSS端子に接続されている。このような構成を有する単位シフトレジスタ回路は、シフトレジスタ回路として、順方向(前段から後段方向)のシフト動作において、T2が、T1のゲート端子をプリチャージ(充電)するセット動作を行い、T3が、T1のゲート端子をプルダウン(放電)するリセット動作を行う。一方、逆方向(後段から前段方向)のシフト動作において、T4が、T1のゲート端子をプリチャージするセット動作を行い、T5が、T1のゲート端子をプルダウンするリセット動作を行う。特許文献1に記載されている単位シフトレジスタ回路では、このような構成にすることにより、走査順序切り替え用のセレクト信号を用いることなく、ゲートバスラインの走査順序の切り替えが可能となっている。
しかしながら、特許文献1に記載されている単位シフトレジスタ回路では、セット用TFT(T2)、セット用TFT(T4)がダイオード接続されているため、出力用TFTのプリチャージ電圧がセット用TFTの閾値電圧分電圧降下するため、特性劣化が進むという問題がある。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となり、回路素子数が増加するという問題がある。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となり、回路素子数が増加するという問題がある。
本発明は、少ない回路素子数で特性劣化による影響を小さくすることができる、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路、シフトレジスタ回路、単位シフトレジスタ回路の制御方法及び表示装置である 。
本発明の単位シフトレジスタ回路は、シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路であって、第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、を備え、順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する 。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前段の単位シフトレジスタ回路の出力信号であり、前記第2入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前々段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号であり、前記第3入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の1つ後の段の単位シフトレジスタ回路の出力信号であり、前記第4入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の2つ後の段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号である。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1入力信号が順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれたクロック信号であり、前記第2入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前々段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号であり、前記第3入力信号が順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれたクロック信号であり、前記第4入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の2つ後の段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号である。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、順方向のシフト動作においては、前記第2トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に、前記第1入力信号および前記第2入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を充電後、前記第1入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第2入力信号の電圧が立ち下がり、逆方向のシフト動作においては、前記第3トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に、前記第3入力信号および前記第4入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を充電後、前記第3入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第4入力信号の電圧が立ち下がる。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタが、前記第1ソース端子と前記第1ゲート端子との間の寄生容量に充電された電圧によって前記第1ゲート端子の電圧を昇圧するブートストラップ動作により前記出力信号を昇圧する。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、順方向のシフト動作においては、前記第3トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に、前記第3入力信号および前記第4入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を放電後、前記第4入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第3入力信号の電圧が立ち下がり、逆方向のシフト動作においては、前記第2トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に、前記第1入力信号および前記第2入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を放電後、前記第2入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第1入力信号の電圧が立ち下がる。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子と前記第1ソース端子との間に接続された容量素子を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記単位シフトレジスタ回路の出力信号を前記クロック信号の逆位相のクロック信号に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子と前記第1ソース端子を前記クロック信号に応じて接続するトランジスタを備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を該第1ゲート端子の電圧に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記プルダウン回路が、前記第1ゲート端子を入力とするインバータ回路と該インバータ回路の出力がゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタとを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を前記クロック信号の逆位相のクロック信号と該第1ゲート端子の電圧とに応じてプルダウンするプルダウン回路を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記プルダウン回路が、前記クロック信号および逆位相のクロック信号のプッシュプル回路と、該プッシュプル回路の出力ノードをプルダウンする前記第1ゲート端子がゲート端子に入力されるトランジスタと、該プッシュプル回路の出力ノードがゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタとを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第2トランジスタと並列に接続され、順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれたクロック信号がゲートに入力されるトランジスタと、前記第3トランジスタと並列に接続され、順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれたクロック信号がゲートに入力されるトランジスタと、を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記単位シフトレジスタ回路の出力信号と前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子とを所定のクリア信号に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記第1トランジスタのゲート端子に接続されているトランジスタが、カスコード接続した複数のトランジスタから構成されている。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記単位シフトレジスタ回路の出力信号を前記クロック信号の逆位相のクロック信号に応じて前記クロック信号に対してプルダウンするプルダウン回路を備える。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、少なくとも前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ及び前記第3トランジスタが、半導体層に酸化物半導体を含む。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記酸化物半導体が、酸化インジウムガリウム亜鉛(In-Ga-Zn-O系半導体;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)及び酸素(O)を含む酸化物半導体)である。
また、本発明の他の単位シフトレジスタ回路は、前記酸化物半導体が、結晶性を有する。
また、本発明のシフトレジスタ回路は、上記単位シフトレジスタ回路を多段接続した。
また、本発明の他のシフトレジスタ回路は、各段の前記単位シフトレジスタ回路に対し、前記クロック信号として、4相クロック信号が4分の1周期ずつ周期をずらして順に入力される。
また、本発明の他のシフトレジスタ回路は、各段の前記単位シフトレジスタ回路に対し、順方向のシフト動作と逆方向のシフト動作とでは、前記クロック信号の入力する順番と、前記第2入力信号と前記第4入力信号の入力する順番を入れ替える。
また、本発明の単位シフトレジスタ回路の制御方法は、シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路の制御方法であって、前記単位シフトレジスタ回路が、第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、を備え、順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する。
また、本発明の表示装置は、複数の画素と、前記複数の画素が接続された複数の走査線と、シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路であって、第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、をそれぞれが備える複数の単位シフトレジスタ回路とを備え、順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する。
本発明によれば、単位シフトレジスタ回路を順方向シフト動作させるときには、第2トランジスタをセット用トランジスタに、第3トランジスタをリセット用トランジスタにすることができ、逆方向シフト動作させるときには、第3トランジスタをセット用トランジスタに、第2トランジスタをリセット用トランジスタにすることができる。また、順方向シフト動作させるときに、セット用トランジスタとなる第2トランジスタの第2ソース端子と第2ゲート端子に異なる第1入力信号と第2入力信号(ただし、第1入力信号の電圧<第2入力信号の電圧)を入力することで、出力用トランジスタである第1トランジスタの第1ゲート端子を充電(すなわちプリチャージ)することができる。また、逆方向シフト動作させるときに、セット用トランジスタとなる第3トランジスタの第3ソース端子と第3ゲート端子に異なる第3入力信号と第4入力信号(ただし、第3入力信号の電圧<第4入力信号の電圧)を入力することで、出力用トランジスタである第1トランジスタの第1ゲート端子を充電することができる。この場合、第2入力信号または第4入力信号には、例えば他の単位シフトレジスタ回路の出力用トランジスタの第1ゲート端子の信号を用いることができるので、出力用トランジスタのプリチャージ電圧がセット用トランジスタの閾値電圧分電圧降下することはないため、特性劣化による影響を小さくすることができる。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となることはないため、少ない回路素子数にすることができる。よって、本発明の単位シフトレジスタ回路によれば、少ない回路素子数で特性劣化による影響を容易に小さくすることができる、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路を提供できる。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となることはないため、少ない回路素子数にすることができる。よって、本発明の単位シフトレジスタ回路によれば、少ない回路素子数で特性劣化による影響を容易に小さくすることができる、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路を提供できる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
〔第1実施形態〕
まず、図1を用いて本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明する。図1は、本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成例を示す概念図である。図1に示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置100には、複数本の信号線SL1、SL2、…、SLmと、複数本の走査線GL1、GL2、…、GLnと、それら複数本の信号線SL1、SL2、…、SLmと複数本の走査線GL1、GL2、…、GLn(総称する場合GLとする)との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個の画素部PIXとが含まれている。これらの画素部PIXはマトリクス状に配置されて表示領域110を構成する。各画素部PIXは、対応する交差点を通過する走査線にゲート端子が接続されるとともに、交差点を通過する信号線にソース端子が接続されたスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)114や、映像信号を保持するための共通基板Tcomに一端が接続された画素容量115などを含む。また、液晶表示装置100には信号線SL1、SL2、…、SLmを駆動する信号線駆動回路130と走査線GL1、GL2、…、GLnを駆動する走査線駆動回路120とが設けられている。この走査線駆動回路120は、シフトレジスタ回路121を備え、そしてシフトレジスタ回路121は、各走査線GL1、GL2、…、GLnの駆動信号を生成する。
まず、図1を用いて本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明する。図1は、本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成例を示す概念図である。図1に示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置100には、複数本の信号線SL1、SL2、…、SLmと、複数本の走査線GL1、GL2、…、GLnと、それら複数本の信号線SL1、SL2、…、SLmと複数本の走査線GL1、GL2、…、GLn(総称する場合GLとする)との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個の画素部PIXとが含まれている。これらの画素部PIXはマトリクス状に配置されて表示領域110を構成する。各画素部PIXは、対応する交差点を通過する走査線にゲート端子が接続されるとともに、交差点を通過する信号線にソース端子が接続されたスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)114や、映像信号を保持するための共通基板Tcomに一端が接続された画素容量115などを含む。また、液晶表示装置100には信号線SL1、SL2、…、SLmを駆動する信号線駆動回路130と走査線GL1、GL2、…、GLnを駆動する走査線駆動回路120とが設けられている。この走査線駆動回路120は、シフトレジスタ回路121を備え、そしてシフトレジスタ回路121は、各走査線GL1、GL2、…、GLnの駆動信号を生成する。
次に、図2及び図3を参照して、図1に示したシフトレジスタ回路121の構成例について説明する。図2は、本発明によるシフトレジスタ回路の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。図2は、図1に示したシフトレジスタ回路121に含まれる5個の単位シフトレジスタ回路122とその入出力信号線を示しているが、この個数は例示である。
図2に示した構成例で、シフトレジスタ回路121は、縦続接続(すなわち多段接続)された複数のステージ(段)で構成される。各段を構成する単位シフトレジスタ回路122は、クロック端子CKA、クロック端子CKB、端子S、トランジスタT2のゲート端子に接続された端子VS、出力端子OUT、ノードVCに接続された端子VC、トランジスタT3のゲート端子に接続された端子VR、及び端子Rを有している。なお、以下の記述では、各端子に入出力される信号名を端子名と同一としたり、各端子に接続されたノード名を端子名と共通のものとしたりする。図2において、出力端子OUT、端子R、端子Sに接続された信号線GLn-3、GLn-2、GLn-1、GLn、GLn+1、GLn+2及びGLn+3は、図1に示した複数の走査線GLのうちの連続して並んだ7本の走査線に対応している。また、「n-3」、「n」等の添え字は、それを出力する単位シフトレジスタ回路122の「段数」を示している。図2に示した例では、中央の単位シフトレジスタ回路122をn段として、上2つの単位シフトレジスタ回路122を上から順にn-2段及びn-1段とし、下2つの単位シフトレジスタ回路122を上から順にn+1段及びn+2段としている。また、n段に対して、n-2段及びn-1段をそれぞれ前々段(あるいは2段前)及び前段と呼び、そしてn+1段及びn+2段をそれぞれ1つ後の段、2つ後の段と呼ぶ。また、n+1段、n+2段等はまとめてn段の後段であると称する。また、VCn-4、VCn-3、VCn-2、VCn-1、VCn、VCn+1、VCn+2、VCn+3、及びVCn+4は、それぞれn-4、n-3、n-2、n-1、n、n+1、n+2、n+3、及びn+4段の単位シフトレジスタ回路122の端子VCの出力信号である。また、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路122として、前段から後段方向のシフト動作を順方向(FWD)の動作と呼び、後段から前段方向のシフト動作を逆方向(BWD)の動作と呼ぶ。
N段目の単位シフトレジスタ回路122では、N段目の端子Sの入力信号である信号Sとして前段の出力GLn-1が入力され、N段目の端子VSの入力信号である信号VSとして前々段の出力VCn-2が入力され、N段目の端子Rの入力信号である信号Rとして1つ後の段の出力GLn+1が入力され、そして、N段目の端子VRの入力信号である信号VRとして2つ後の段の出力VCn+2が入力される。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA(所定のクロック信号)、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKBは4相クロック信号で、単位シフトレジスタ回路122の4段毎にCKA=CK1及びCKB=CK3、CKA=CK2及びCKB=CK4、CKA=CK3及びCKB=CK1、CKA=CK4及びCKB=CK2、CKA=CK1及びCKB=CK3、CKA=CK2及びCKB=CK4、…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA(所定のクロック信号)、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKBは4相クロック信号で、単位シフトレジスタ回路122の4段毎にCKA=CK1及びCKB=CK3、CKA=CK2及びCKB=CK4、CKA=CK3及びCKB=CK1、CKA=CK4及びCKB=CK2、CKA=CK1及びCKB=CK3、CKA=CK2及びCKB=CK4、…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。
図3は、本発明による単位シフトレジスタ回路の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。
図3に示したように、単位シフトレジスタ回路122は、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるTFT T1(以下、「トランジスタT1」または単に「T1」と呼ぶ(他のTFTについても同様))及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2及びT3で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。なお、トランジスタT1ないしT4は、Nチャネル型TFT(薄膜トランジスタ)である。
図3に示したように、単位シフトレジスタ回路122は、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるTFT T1(以下、「トランジスタT1」または単に「T1」と呼ぶ(他のTFTについても同様))及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2及びT3で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。なお、トランジスタT1ないしT4は、Nチャネル型TFT(薄膜トランジスタ)である。
T1は、出力端子OUTにパルス信号を出力するための出力トランジスタである。T1は、ドレイン端子(第1ドレイン端子)がクロック端子CKAに接続され、ゲート端子(第1ゲート端子)がノードVCに接続され、ソース端子(第1ソース端子)が出力端子OUTに接続されている。T1は、図3に示すソース端子とゲート端子間の容量Cbst(容量素子)に充電される電圧によってゲート電圧を昇圧するブートストラップ動作により出力信号OUTを昇圧する動作を行う。なお、容量Cbstは、寄生容量であってもよく、ソース端子とゲート端子間に設けられる容量であってもよい。ソース端子とゲート端子間の容量Cbstは、ブートストラップ動作時の突き上げ容量として働く。したがって、突き上げ効率が上昇し、駆動力を向上できる。また、非選択動作時は、ノードVCの電位を安定させるように働き(すなわち発振を防止し)、CKAのパルスでカップリングによりノードVCが浮き上がるのを防ぐことが可能である。
T2は、ゲート端子(第2ゲート端子)が端子VSに接続され、ドレイン端子(第2ドレイン端子)が端子Sに接続され、ソース端子(第2ソース端子)がノードVCに接続されている。T2は、FWDの動作時(FWDスキャン時)には、セット用TFTとなる。
T2は、セット動作(VCノードのプリチャージ(T1のゲート端子の充電))において、端子Sの入力信号Sよりも高い電圧の入力信号VS(例えばT2の劣化時にも閾値電圧を確保できる十分高い電圧)を端子VSに入力することでセット動作を行う。これにより、端子Sの入力電圧をそのままノードVCに供給できる。また、T2は、BWDの動作時(BWDスキャン時)には、リセット用TFTとなる。T2は、リセット動作(VCノードのプルダウン(T1のゲート端子の放電))において、端子Sの入力信号Sよりも高い電圧の入力信号VSを端子VSに入力することでリセット動作を行う。
T2は、セット動作(VCノードのプリチャージ(T1のゲート端子の充電))において、端子Sの入力信号Sよりも高い電圧の入力信号VS(例えばT2の劣化時にも閾値電圧を確保できる十分高い電圧)を端子VSに入力することでセット動作を行う。これにより、端子Sの入力電圧をそのままノードVCに供給できる。また、T2は、BWDの動作時(BWDスキャン時)には、リセット用TFTとなる。T2は、リセット動作(VCノードのプルダウン(T1のゲート端子の放電))において、端子Sの入力信号Sよりも高い電圧の入力信号VSを端子VSに入力することでリセット動作を行う。
T3は、ゲート端子(第3ゲート端子)が端子VRに接続され、ドレイン端子(第3ドレイン端子)が端子Rに接続され、ソース端子(第3ソース端子)がノードVCに接続されている。T3は、FWDの動作時(FWDスキャン時)には、リセット用TFTとなる。T3は、リセット動作において、端子Rの入力信号Rよりも高い電圧の入力信号VRを端子VRに入力することでリセット動作を行う。また、T3は、BWDの動作時(BWDスキャン時)には、セット用TFTとなる。T3は、セット動作において、端子Rの入力信号Rよりも高い電圧(例えばT3の劣化時にも閾値電圧を確保できる十分高い電圧)の入力信号VRを端子VRに入力することでセット動作を行う。これにより、端子Rの入力電圧をそのままノードVRに供給できる。
T4は、ゲートがクロック端子CKBに接続され、ドレインが出力端子OUTに接続され、ソースが端子VSS(すなわち電源電圧VSS)に接続されている。電源電圧VSSは、単位シフトレジスタ回路122の動作において基準となる電圧である。T4がCKAと逆位相のCKBによって出力端子OUT(走査線GL)をプルダウンするTFTとして作用する。つまり、非選択中(すなわちT1が出力信号OUTを出力していない期間)、CKB信号によりOUT端子をプルダウンするため、GLの浮き上がりなどのノイズが低減される。
なお、図3に示した構成と、特許請求の範囲に記載の本発明の構成との関係は次の通りである。トランジスタT1が「第1トランジスタ」の構成例の1つである。トランジスタT2が「第2トランジスタ」の構成例の1つである。トランジスタT3が「第3トランジスタ」の構成例の1つである。端子Sに入力される信号Sが「第1入力信号」に対応し、端子VSに入力される信号VSが「第2入力信号」に対応し、端子Rに入力される信号Rが「第3入力信号」に対応し、そして、端子VRに入力される信号VRが「第4入力信号」に対応している。
次に、図4及び図5を参照して、図3に示した単位シフトレジスタ回路122の動作例について説明する。図4は、図3に示した単位シフトレジスタ回路122(第1実施形態)のFWD方向の動作タイミングチャートである。図4はn段目の単位シフトレジスタ回路122の動作例を示すタイミングチャートである。4相クロックCK1~4は、4分の1周期ずつずれて順次各段の単位シフトレジスタ回路122に入力され、単位シフトレジスタ回路122を駆動する。図4において、クロック信号CK1~CK4の番号「n-6」~「n+3」は当該パルスがクロック信号として作用する単位シフトレジスタ回路122の段数を示している。すなわち、当該クロック信号CKによって出力信号OUTを出力するようにFWD方向の動作において順番に選択される単位シフトレジスタ回路122の段数を示している。
N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122の駆動は、次のように行われる。
図4に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、前々段の単位シフトレジスタ回路122が動作して、ブーストされたノードVCn-2(の電圧)が端子VSに入力される。
次に、図4に(2)で示したタイミングでは、前段の単位シフトレジスタ回路122が動作して、GLn-1の出力が端子Sに入力される。
ここで、図4に(3)で示したタイミングでは、VSはブーストされた電圧であり、Sからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図4に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。
ここで、図4に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図4に(6)で示したタイミングでは、出力OUTは1つ後の段の端子Sに入力され、CK2の立上りで1つ後の段の出力がGLn+1に出力される。
図4に(7)で示したタイミングでは、さらにGLn+1によって、2つ後の段のノードVCがプリチャージされる。
図4に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図4に(9)で示したタイミングでは、VRがブーストされると、Rからの出力でノードVCが固定される。
図4に(10)で示したタイミングでは、ノードRがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
上記動作では、トランジスタT2がトランジスタT1のゲート端子を充電する際に、入力信号Sおよび入力信号VSが立ち上がり、トランジスタT1のゲート端子を充電後、入力信号Sの電圧の立ち下がりより先に入力信号VSの電圧が立ち下がる。そのため、ダイオード接続を挿入しなくても他の段への逆流が発生することなく、充電されたゲート端子の電圧低下を防止することができる。また、トランジスタT3がトランジスタT1のゲート端子を放電する際に、入力信号Rおよび入力信号VRが立ち上がり、トランジスタT1のゲート端子を放電後、入力信号VRの電圧の立ち下がりより先に入力信号Rの電圧が立ち下がる。そのため、リセット動作の確実な実施が可能となる。
図5は、図3に示した単位シフトレジスタ回路122(第1実施形態)のBWD方向の動作タイミングチャートである。図5はn段目の単位シフトレジスタ回路122の動作例を示すタイミングチャートである。4相クロックCK1~CK4は、4分の1周期ずつずれて順次各段の単位シフトレジスタ回路122に入力され、単位シフトレジスタ回路122を駆動する。図5において、クロック信号CK1~CK4の番号「n+5」~「n-4」は当該パルスがクロック信号として作用する単位シフトレジスタ回路122の段数を示している。すなわち、当該クロック信号CKによって出力信号OUTを出力するようにBWD方向の動作において順番に選択される単位シフトレジスタ回路122の段数を示している。また、BWD方向の動作では、各段の単位シフトレジスタ回路に対し、FWD方向の動作とは、クロック信号の入力する順番と、入力信号VSと入力信号VRの入力する順番を入れ替える。これにより、信号の追加なしで上下反転する機能を可能にしている。
N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122の駆動は、次のように行われる。
図5に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、2つ後の段の単位シフトレジスタ回路122が動作して、ブーストされたノードVCn+2(の電圧)が端子VRに入力される。
次に、図5に(2)で示したタイミングでは、1つ後の段の単位シフトレジスタ回路122が動作して、GLn+1の出力が端子Rに入力される。
ここで、図5に(3)で示したタイミングでは、VRはブーストされた電圧であり、Rからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図5に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。
ここで、図5に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図5に(6)で示したタイミングでは、出力OUTは前段の端子Sに入力され、CK4の立上りで前段の出力がGLn-1に出力される。
図5に(7)で示したタイミングでは、さらにGLn-1によって、前々段のノードVCがプリチャージされる。
図5に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図5に(9)で示したタイミングでは、VSがブーストされると、Sからの出力でノードVCが固定される。
図5に(10)で示したタイミングでは、ノードSがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
上記動作では、トランジスタT3がトランジスタT1のゲート端子を充電する際に、入力信号Rおよび入力信号VRが立ち上がり、トランジスタT1のゲート端子を充電後、入力信号Rの電圧の立ち下がりより先に入力信号VRの電圧が立ち下がる。そのため、ダイオード接続を挿入しなくても他の段への逆流が発生することなく、充電されたゲート端子の電圧低下を防止することができる。また、トランジスタT2がトランジスタT1のゲート端子を放電する際に、入力信号Sおよび入力信号VSが立ち上がり、トランジスタT1のゲート端子を放電後、入力信号VSの電圧の立ち下がりより先に入力信号Sの電圧が立ち下がる。そのため、リセット動作の確実な実施が可能となる。
以上、図5及び図6を参照して説明したように、FWD動作においてはT2をセット用トランジスタとし、T3をリセット用トランジスタとして動作させる一方、BWD動作においてはT3をセット用トランジスタとし、T2をリセット用トランジスタとして動作させる。すなわち、一組のセット用トランジスタとリセット用トランジスタとを切り替えれば、FWD動作とBWD動作とが行うことができる。よって、本発明の単位シフトレジスタ回路によれば、少ない回路素子数で双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路を実現できる。
次に、図6及び図7を参照して、第1実施形態の効果について説明する。図6及び図7は、本実施形態と、ダイオード接続方式(例えば特許文献1で説明されたものと同等の方式)とによる構成及び作用を比較して説明するための説明図である。図6は、本発明の単位シフトレジスタ回路122(第1実施形態)の効果を説明するための説明図である。図6(a)は本実施形態による単位シフトレジスタ回路122の構成を、ブースト用コンデンサCbを明示して示した構成図である。図6(a)では図3に示した構成と同一のものには同一の符号を用いている。図6(b)は図6(a)に示した構成の動作例を示したタイミングチャートである。なお、図6(b)は、図4のタイミングチャートと同じものであるが、ダイオード接続方式との比較のために再度掲載してある。図6(c)はダイオード接続方式による単位シフトレジスタ回路222の構成例を示した構成図である。この場合、T2は端子Sにドレインとゲートが接続されている。そして、図6(d)は図6(c)に示した構成の動作例を示したタイミングチャートである。
図6(c)及び(d)に示したように、ダイオード接続方式では、ノードVCにプリチャージされる電圧がトランジスタT2の閾値電圧分降下し、さらに、その降下した電圧により、トランジスタT1がONしてブートストラップがかかるかどうか決まるため、T1およびT2の閾値シフトの影響をうける。この場合、端子Sのクロック振幅をVckとし、T1およびT2の閾値電圧をVt1およびVt2とすると、動作条件は、Vck-Vt2≧Vt1となる。
それに対し、図6(a)及び(b)に示したように、本実施形態では、トランジスタT2による閾値電圧分の電圧降下がないため、トランジスタT1の閾値にのみ影響される。
動作条件は、Vck≧Vt1である。
動作条件は、Vck≧Vt1である。
図7は、本発明の単位シフトレジスタ回路122(第1実施形態)の効果を説明するための他の説明図である。図7において、横軸はTFTの閾値電圧を示し、縦軸は動作可能なクロックの振幅電圧(CK振幅電圧の下限値)を示す。TFTの閾値電圧とCK振幅電圧の下限値との関係は、線分で近似することができる。
ダイオード接続方式では、上述のように動作条件がT1及びT2の閾値電圧を用いて表されるため、TFTの閾値電圧に対して動作可能なCK振幅電圧の下限値は、傾き2以上となる。一方、本実施形態では、上述のように動作条件がT1の閾値電圧を用いて表されるため、TFTの閾値電圧に対して動作可能なCK振幅電圧の下限値は、傾き1まで削減される。
ダイオード接続方式では、上述のように動作条件がT1及びT2の閾値電圧を用いて表されるため、TFTの閾値電圧に対して動作可能なCK振幅電圧の下限値は、傾き2以上となる。一方、本実施形態では、上述のように動作条件がT1の閾値電圧を用いて表されるため、TFTの閾値電圧に対して動作可能なCK振幅電圧の下限値は、傾き1まで削減される。
従って、図7に示す特性図から、TFTの閾値電圧がシフトした場合、本実施形態のCK振幅電圧の下限値は、ダイオード接続方式におけるCK振幅電圧の下限値に比べて、大きく変化しないことが判る。つまり、本実施形態ではダイオード接続方式に比べて大幅に閾値電圧シフトに対する動作マージンが向上する。
CK振幅電圧の下限値が削減されることにより、動作マージンが向上するため、より高信頼性のパネルを実現できる。あるいは、その動作マージンの余裕ができた分だけ駆動電圧を下げられるため、信頼性を維持したまま、より低消費電力のパネルを実現できる。
ただし、上記の比較は、理論限界値を比較したものであり、本実施形態とダイオード接続方式でのTFTは十分な駆動力があるものとしている。すなわち、能力不足で動かなくなるということは考慮していない。
CK振幅電圧の下限値が削減されることにより、動作マージンが向上するため、より高信頼性のパネルを実現できる。あるいは、その動作マージンの余裕ができた分だけ駆動電圧を下げられるため、信頼性を維持したまま、より低消費電力のパネルを実現できる。
ただし、上記の比較は、理論限界値を比較したものであり、本実施形態とダイオード接続方式でのTFTは十分な駆動力があるものとしている。すなわち、能力不足で動かなくなるということは考慮していない。
〔第2実施形態〕
次に、図8及び図9を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図8は、単位シフトレジスタ回路122aの構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。また、図9は、図8に示した単位シフトレジスタ回路122a(第2実施形態)の動作タイミングチャートである。図8に示したように、第2実施形態の単位シフトレジスタ回路122aは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、出力端子OUT及びノードVCを接続するためのトランジスタT5が追加されている。T5は他のT1~T4と同じ導電型のものである。単位シフトレジスタ回路122aを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
次に、図8及び図9を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図8は、単位シフトレジスタ回路122aの構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。また、図9は、図8に示した単位シフトレジスタ回路122a(第2実施形態)の動作タイミングチャートである。図8に示したように、第2実施形態の単位シフトレジスタ回路122aは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、出力端子OUT及びノードVCを接続するためのトランジスタT5が追加されている。T5は他のT1~T4と同じ導電型のものである。単位シフトレジスタ回路122aを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
図8に示したように、第2実施形態の単位シフトレジスタ回路122aは、内部ノードVCを初期化するための機能を有する回路が、T5により構成される。T5はドレインがノードVCに接続され、ゲートがクロック信号CKAに接続され、ソースが出力端子OUTに接続される。
図9に示したように、T1(出力OUT)の非選択時(図9の(1)のタイミング)では、CKA=HのタイミングでT5がオンし、ノードVCと、自分の段のノードOUTとを接続する。このときT1のVg-Vs間電圧は同電位となり、T1はオフ状態を維持する。
一方、T1(出力OUT)の選択時(図9の(2)のタイミング)では、ノードVCがH(ハイ)レベルであるので、T1はCKAが入力されるとオンとなり、ノードOUTを充電する。OUT電位が上昇すると、T5のゲート電位Vgとソース電位Vsがほぼ同電圧となるのでオフとなる。
一方、T1(出力OUT)の選択時(図9の(2)のタイミング)では、ノードVCがH(ハイ)レベルであるので、T1はCKAが入力されるとオンとなり、ノードOUTを充電する。OUT電位が上昇すると、T5のゲート電位Vgとソース電位Vsがほぼ同電圧となるのでオフとなる。
第2実施形態では、T5の1つのトランジスタのみで内部ノードVCの安定化を実施することが可能となる。この回路により、T1(出力OUT)の非選択時に、ノードVCにGLノードを接続することで(すなわち、ノードVCにノードOUTを、T5を介して接続することで)、GLの大きな容量がノードVCから見えるようになり、T1のVC-CKA間、すなわち、T1のゲート・ドレイン間のカップリング容量によるノードVCの浮き上がり(ノイズ)を抑えることができる。つまり、CKAのパルスにより、カップリングでノードVCが浮き上がるのを完全に止めることができるので、CKAのノイズがGLに出力されるクロックノイズを抑制できる。
〔第3実施形態〕
次に、図10及び図11を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図10は、本発明の単位シフトレジスタ回路122bの構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。また、図11は、図10に示した単位シフトレジスタ回路122b(第3実施形態)の動作タイミングチャートである。図10に示したように、第3実施形態の単位シフトレジスタ回路122bは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、ノードVCをプルダウンするための回路(DCプルダウン回路)の構成を有する点が異なる。単位シフトレジスタ回路122bを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
次に、図10及び図11を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図10は、本発明の単位シフトレジスタ回路122bの構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。また、図11は、図10に示した単位シフトレジスタ回路122b(第3実施形態)の動作タイミングチャートである。図10に示したように、第3実施形態の単位シフトレジスタ回路122bは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、ノードVCをプルダウンするための回路(DCプルダウン回路)の構成を有する点が異なる。単位シフトレジスタ回路122bを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
図10に示したように、第3実施形態の単位シフトレジスタ回路122bは、DCプルダウン回路が、T5、T6及びT7により構成される。T6はドレインとゲートがVDD電源に接続され、ソースがT7のドレインとT5のゲート(すなわちノードVX)に接続される。T7はソースがVSS電源に接続され、ゲートがノードVCに接続される。T5はドレインがノードVCに接続され、ソースがVSS電源に接続される。すなわち、本実施形態のDCプルダウン回路は、第1ゲート端子を入力とするインバータ回路(T6,T7)と該インバータ回路の出力がゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタ(T5)とを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする。
図10に示したように、T6およびT7はVX信号(ノードVXの信号)を生成する回路であり、T1(出力OUT)の非選択時は、T6を介してVDD電源の電位からT6の閾値電圧分低下した電圧にノードVXがプリチャージされ、ノードVXが接続されるT5によって、ノードVCが常にVSSレベルにプルダウンされる(図11の(1)のタイミング)。選択時はプリチャージ動作でノードVCが充電されると、T7がONしてノードVXをVSSレベル近くに引き下げる(図11の(2)のタイミング)。このときのVX電位は、T6とT7のレシオできまり、T6に対して、T7の能力を大きくすることで実現できる。
第3実施形態では、ノードVXの直流電圧DCのレベルに応じてプルダウンするので、非選択時に、ノードVCがフローティングとなる期間をなくすことで、ノイズ耐性を向上させることができる。つまり、CKAのパルスにより、カップリングでノードVCが浮き上がるのを完全に止めることができるので、CKAのノイズがGLに出力されるクロックノイズを抑制できる。
また、本実施形態ではセット動作時のプリチャージ電圧レベルの閾値電圧による電圧降下を避けられるため、T7のゲート電圧は、劣化後の電圧降下を考慮して大きいサイズにする必要がないため、TFTサイズを小さくすることができる。その分、回路面積を削減できる。
〔第4実施形態〕
次に、図12及び図13を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。図12は、本発明の単位シフトレジスタ回路122cの構成例(第4実施形態)を示すブロック図である。また、図13は、図12に示した単位シフトレジスタ回路122c(第4実施形態)の動作タイミングチャートである。図12に示したように、第4実施形態の単位シフトレジスタ回路122cは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、ノードVCをプルダウンするための回路(ACプルダウン回路)の構成を有する点が異なる。単位シフトレジスタ回路122cを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
次に、図12及び図13を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。図12は、本発明の単位シフトレジスタ回路122cの構成例(第4実施形態)を示すブロック図である。また、図13は、図12に示した単位シフトレジスタ回路122c(第4実施形態)の動作タイミングチャートである。図12に示したように、第4実施形態の単位シフトレジスタ回路122cは、図3に示した第1実施形態の単位シフトレジスタ回路122と比較して、ノードVCをプルダウンするための回路(ACプルダウン回路)の構成を有する点が異なる。単位シフトレジスタ回路122cを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第1実施形態と同様である。
図12に示したように、第4実施形態の単位シフトレジスタ回路122cは、ACプルダウン回路が、T5、T6、T7及びT8により構成される。T6はドレインとゲートがCKBに接続され、ソースがT7及びT8のドレインとT5のゲート(すなわちノードVX)に接続される。T7はソースがVSS電源に接続され、ゲートがノードVCに接続される。T5はドレインがノードVCに接続され、ソースがVSS電源に接続される。T8は、ゲートがCKAに接続され、ソースがVSS電源に接続される。すなわち、本実施形態のACプルダウン回路は、クロック信号および逆位相のクロック信号のプッシュプル回路(T6,T8)と、該プッシュプル回路の出力ノードをプルダウンする第1ゲート端子がゲート端子に入力されるトランジスタ(T7)と、該プッシュプル回路の出力ノードがゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタ(T5)とを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする。
図13に示したように、T1(出力OUT)の非選択時は、T6はダイオード接続でCKBが入力され、CKBがHレベル(ここでは、CK3がHレベル、図13の(2)のタイミング)となるとVXがプリチャージされる。また、T8はゲートにCKA、ソースにVSSが接続されており、CKAがHレベル(ここでは、CK1がHレベル、図13の(1)のタイミング)となるとVXをVSSレベルにディスチャージする。T5はこのノードVXがゲートに接続されており、50%デューティー(duty)でVCノードをVSSレベルにプルダウン(ACプルダウン)する(図13の(3)のタイミング)。選択時はプリチャージ動作でノードVCが充電されると、T7がオンしてノードVXをVSSレベル近くに引き下げる(図13の(4)のタイミング)。このときのVX電位は、T6とT7のレシオできまり、T6に対して、T7の能力を大きくすることで実現できる。
第4実施形態では、ノードVXのレベルに応じてプルダウンするので、非選択時に、ノードVCを50%デューティーでプルダウンすることができ、ノイズ耐性が向上する。また、このとき、T5のゲートストレスも50%デューティーとなるため、100%でプルダウンする場合にくらべて、T5のゲートストレスを低減できる。
また、本実施形態ではセット動作時のプリチャージ電圧レベルの閾値電圧による電圧降下を避けられるため、T7のゲート電圧は、劣化後の電圧降下を考慮して大きいサイズにする必要がないため、TFTサイズを小さくすることができる。その分、回路面積を削減できる。
〔第5実施形態〕
次に、図14及び図15を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。図14は、本発明によるシフトレジスタ回路の構成例(第5実施形態)を示すブロック図である。図14は、5個の単位シフトレジスタ回路122dとその入出力信号線を示しているが、この個数は例示である。
次に、図14及び図15を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。図14は、本発明によるシフトレジスタ回路の構成例(第5実施形態)を示すブロック図である。図14は、5個の単位シフトレジスタ回路122dとその入出力信号線を示しているが、この個数は例示である。
図14に示した構成例で、シフトレジスタ回路121aは、縦続接続された複数のステージ(段)で構成される。各段を構成する単位シフトレジスタ回路122dは、クロック端子CKA、クロック端子CKB、クロック端子CKC、クロック端子CKD、端子S、トランジスタT2のゲート端子に接続された端子VS、出力端子OUT、ノードVCに接続された端子VC、トランジスタT3のゲート端子に接続された端子VR、及び端子Rを有している。
N段目の単位シフトレジスタ回路122dでは、N段目の端子Sの入力信号である信号Sとして前段の出力GLn-1が入力され、N段目の端子VSの入力信号である信号VSとして前々段の出力VCn-2が入力され、N段目の端子Rの入力信号である信号Rとして1つ後の段の出力GLn+1が入力され、そして、N段目の端子VRの入力信号である信号VRとして2つ後の段の出力VCn+2が入力される。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKB、クロック端子CKCに入力されるクロック信号CKC、クロック端子CKDに入力されるクロック信号CKDは4相クロック信号で、次のように単位シフトレジスタ回路122に接続される。すなわち、単位シフトレジスタ回路122dの4段毎にCKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;CKA=CK3、CKB=CK1、CKC=CK4及びCKD=CK2;CKA=CK4、CKB=CK2、CKC=CK1及びCKD=CK3;CKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。また、FWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期後ろにずれて進み、BWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期前にずれて進む。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKB、クロック端子CKCに入力されるクロック信号CKC、クロック端子CKDに入力されるクロック信号CKDは4相クロック信号で、次のように単位シフトレジスタ回路122に接続される。すなわち、単位シフトレジスタ回路122dの4段毎にCKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;CKA=CK3、CKB=CK1、CKC=CK4及びCKD=CK2;CKA=CK4、CKB=CK2、CKC=CK1及びCKD=CK3;CKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。また、FWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期後ろにずれて進み、BWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期前にずれて進む。
図15は、図14に示した単位シフトレジスタ回路122dの構成例(第5実施形態)を示すブロック図である。
図15に示したように、単位シフトレジスタ回路122dは、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるT1及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2、T3、T5及びT6で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。また、T5のゲート端子はクロック信号CKD、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T6のゲート端子はクロック信号CKC、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。
図15に示したように、単位シフトレジスタ回路122dは、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるT1及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2、T3、T5及びT6で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。また、T5のゲート端子はクロック信号CKD、ドレイン端子は信号Sがそれぞれ接続されている。また、T6のゲート端子はクロック信号CKC、ドレイン端子は信号Rがそれぞれ接続されている。
T1は、出力端子OUTにパルス信号を出力するための出力トランジスタである。T1は、ドレインがクロック端子CKAに接続され、ゲートがノードVCに接続され、ソースが出力端子OUTに接続されている。
T2は、ゲートが端子VSに接続され、ドレインが端子Sに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
T3は、ゲートが端子VRに接続され、ドレインが端子Rに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
T4は、ゲートがクロック端子CKBに接続され、ドレインが出力端子OUTに接続され、ソースが端子VSSに接続されている。電源電圧VSSは、単位シフトレジスタ回路122の動作において基準となる電圧である。
T5は、端子CKDにHレベルが入力する期間、ノードVCを端子Sに接続するためのトランジスタである。T5は、ゲートがクロック端子CKDに接続され、ドレインが端子Sに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
T6は、端子CKCにHレベルが入力する期間、ノードVCを端子Rに接続するためのトランジスタである。T6は、ゲートがクロック端子CKCに接続され、ドレインが端子Rに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
なお、図15に示した構成と、特許請求の範囲に記載の本発明の構成との関係は次の通りである。トランジスタT5は、トランジスタT2(第2トランジスタ)と並列に接続され、順方向のシフト動作においてはクロック信号CKAとは周期が1/4後ろにずれ、逆方向のシフト動作においてはクロック信号CKAとは周期が1/4前にずれたクロック信号CKDがゲートに入力されるトランジスタである。トランジスタT6は、トランジスタT3(第3トランジスタ)と並列に接続され、順方向のシフト動作においてはクロック信号CKAとは周期が1/4前にずれ、逆方向のシフト動作においてはクロック信号CKAとは周期が1/4後ろにずれたクロック信号CKCがゲートに入力されるトランジスタである。
次に、図16及び図17を参照して、図15に示した単位シフトレジスタ回路122dの動作例について説明する。図16は、図15に示した単位シフトレジスタ回路122d(第5実施形態)のFWD方向の動作タイミングチャートである。N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122dの駆動は、次のように行われる。
図16に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、前々段の単位シフトレジスタ回路122dが動作して、ブーストされたノードVCn-2(の電圧)が端子VSに入力される。
次に、図16に(2)で示したタイミングでは、前段の単位シフトレジスタ回路122dが動作して、GLn-1の出力ノードが端子Sに入力される。
ここで、図16に(3)で示したタイミングでは、VSはブーストされた電圧であり、Sからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図16に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。このとき、T5はCKDがHレベル(CKD=H)、端子SがHレベル(S=H)であり、ノードVCからのリークはない。
ここで、図16に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図16に(6)で示したタイミングでは、出力OUTは1つ後の段の端子Sに入力され、CK2の立上りで1つ後の段の出力がGLn+1に出力される。
図16に(7)で示したタイミングでは、さらにGLn+1によって、2つ後の段のノードVCがプリチャージされる。このとき、T6はCKCがHレベル(CKC=H)、端子RがHレベル(R=H)であり、ノードVCからのリークはない。
図16に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図16に(9)で示したタイミングでは、VRがブーストされると、Rからの出力でノードVCが固定される。
図16に(10)で示したタイミングでは、ノードRがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
図17は、図15に示した単位シフトレジスタ回路122d(第5実施形態)のBWD方向の動作タイミングチャートである。N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122dの駆動は、次のように行われる。
図17に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、2つ後の段の単位シフトレジスタ回路122dが動作して、ブーストされたノードVCn+2(の電圧)が端子VRに入力される。
次に、図17に(2)で示したタイミングでは、1つ後の段の単位シフトレジスタ回路122dが動作して、GLn+1の出力ノードが端子Rに入力される。
ここで、図17に(3)で示したタイミングでは、VRはブーストされた電圧であり、Rからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図17に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。このとき、T6はCKC=H、R=Hであり、ノードVCからのリークはない。
ここで、図17に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図17に(6)で示したタイミングでは、出力OUTは前段の端子Sに入力され、CK4の立上りで前段の出力がGLn-1に出力される。
図17に(7)で示したタイミングでは、さらにGLn-1によって、前々段のノードVCがプリチャージされる。このとき、T5はCKD=H、S=Hであり、ノードVCからのリークはない。
図17に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図17に(9)で示したタイミングでは、VSがブーストされると、Sからの出力でノードVCが固定される。
図17に(10)で示したタイミングでは、ノードSがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
次に、図18~図24を参照して、第5実施形態の効果について説明する。図18は、本発明の単位シフトレジスタ回路122d(第5実施形態)の効果を説明するためのFWD方向の動作タイミングチャートである。なお、図18は、図16に示したFWD方向の動作タイミングチャートにおいてタイミング(1)~(10)に代えて期間(1)~(6)を示している。これらの各期間における単位シフトレジスタ回路122dの効果を図19~図23を用いて説明する。図19~図23は、N段目の単位シフトレジスタ回路122dと、その前段の単位シフトレジスタ回路122dの一部と、1つ後の段の単位シフトレジスタ回路122dの一部を示した図である。図19~図23は、期間(1)~(6)におけるN段目の単位シフトレジスタ回路122dと前後のN段目の単位シフトレジスタ回路122dの電圧印加状態と、その電圧印加状態における電圧の入出力経路を説明するための図である。なお、図19~図23において、オフしているトランジスタは×印で示している。
図19は、図18に示す動作タイミングチャートにおける(1)の期間の電圧印加状態と、その入出力経路を示す図である。図19は、T1(出力OUT)の選択時のセット動作の電圧印加状態と、その入出力経路を示している。図18に示す動作タイミングチャートにおける(1)の期間において、前段のGLn-1からの出力が、N段目のT2を介してVCnにセットされる。このとき、T2のゲートには2段前のノードVCの電位が入力され、その電圧は昇圧された値(例として、30V)であるため、VCnの電位は、GLn-1と同電位(例として、10V)に充電される。よって、T2の閾値電圧がストレスによりプラスシフトしたとしても、セット電圧(10V)が電圧降下することはない。
このとき、T5はVCnの電位が低い状態のときは、充電に寄与するが、VCnの電位が14V-Vth(T5の閾値電圧)より高くなると、オフ状態となる。ゲート-ソース間は同電位のため、Vgs=0Vの状態でオフとなる。
このとき、T5はVCnの電位が低い状態のときは、充電に寄与するが、VCnの電位が14V-Vth(T5の閾値電圧)より高くなると、オフ状態となる。ゲート-ソース間は同電位のため、Vgs=0Vの状態でオフとなる。
図20は、図18に示す動作タイミングチャートにおける(2)の期間の電圧印加状態と、その入出力経路を示す図である。図20は、T1(出力OUT)の選択時のブースト動作の電圧印加状態と、その入出力経路を示している。VCnがセットされた状態(ここでは、10V)で、選択段(N段目)のCK1がL(ロウ)からH(ハイ)に立ち上がると、ブートストラップ動作により、ノードVCnは、高い電圧(ここでは、30V)に突き上げられ、GLnが立ち上がる(ここでは、10V)。このとき、VCnは高い電位に昇圧されているが、T2、T5はゲートが10V、ソースが10V(前段のGLn-1と等しい)となっており、VCnからのT2、T5を介してGLn-1へのリークは発生しない。また、T3、T6も、ゲートが-10V、ソースが-10V(1つ後の段のGLn+1と等しい)となっており、VCnからT3、T6を介してのリークは発生しない。よって、ブートストラップ動作時のVCnの電位はブーストされた高い電圧を維持することができ、それによって、T1の駆動力を高めることができる。
図21は、図18に示す動作タイミングチャートにおける(3)の期間の電圧印加状態と、その入出力経路を示す図である。図21は、T1(出力OUT)の選択時のGLプルダウン動作の電圧印加状態と、その入出力経路を示している。CK1が10Vから-10Vに立ち下がると、GLnも10Vから-10Vにプルダウンされる。同時に、ブートストラップで30VにブーストされていたVCnの電位は30Vから10Vまで低下する。
このとき、VCnはフローティング状態であり、T2、T5はゲートが-10V、ソースが-10V(前段のGLn-1と等しい)となっており、VCnからのT2、T5を介してGLn-1へのリークは発生しない。また、T3、T6は、ゲートが10V、ソースが10V(1つ後の段のGLn+1と等しい)となっており、VCnからT3、T6を介してのリークは発生しない。よって、VCnは常に10V以上を維持できることで、GLnの10Vから-10Vへの立下りが確実に行われる。
このとき、VCnはフローティング状態であり、T2、T5はゲートが-10V、ソースが-10V(前段のGLn-1と等しい)となっており、VCnからのT2、T5を介してGLn-1へのリークは発生しない。また、T3、T6は、ゲートが10V、ソースが10V(1つ後の段のGLn+1と等しい)となっており、VCnからT3、T6を介してのリークは発生しない。よって、VCnは常に10V以上を維持できることで、GLnの10Vから-10Vへの立下りが確実に行われる。
図22は、図18に示す動作タイミングチャートにおける(4)の期間の電圧印加状態と、その入出力経路を示す図である。図22は、T1(出力OUT)の選択時のノードVCリセット動作の電圧印加状態と、その入出力経路を示している。1つ後の段のGLn+1からの出力(ここでは10V)が、N段目のT3を介してVCnにセットされた状態から、1つ後の段のGLn+1がリセットされ10Vから-10Vに立ち下がると、N段目のVCnもT3、T6を介して-10Vにプルダウンされる。このとき、T3のゲートには2つ後の段のノードVCの昇圧された電位が入力されており、T3は大きな駆動力でプルダウンされ、さらに、1つ後の段のGLn+1も大きな駆動力をもったT1を介してプルダウンされる。よって、T3の閾値電圧がストレスによりプラスシフトしたとしても、ノードVCnのリセットは十分マージンをもって行われる。
図23は、図18に示す動作タイミングチャートにおける(5)及び(6)の期間の電圧印加状態と、その入出経路を示す図である。図23は、T1(出力OUT)の非選択期間のノードVCの電圧印加状態と、その入出力経路を示している。非選択期間では、CK4=H(ハイレベル、ここではハイレベルは10V)、CK2=L(ロウレベル、ここではロウレベルは-10V)の期間(図23に示す左側の状態、図18に示すタイミングチャートの(5)の期間)では、T5を介して前段のGLn-1とノードVCnが接続されている。また、CK4=L(ここでは-10V),CK2=H(ここでは10V)の期間(図23に示す右側の状態、図18に示すタイミングチャートの(6)の期間)では、T6を介して1つ後の段のGLn+1とノードVCnが接続される。よって、100%デューティーでノードVCnがプルダウンされるため、ノイズ耐性が向上する。
ノードVCnのノイズとしては、CK1の電圧変化の影響を一番うけるが、CK1がL(ロウ)からHへ立ち上がるタイミング、HからLへ立ち下がるタイミングのいずれもノードVCnは前段あるいは1つ後の段に接続されており、VCnの寄生容量としてノードVCnだけでなくGLの容量も寄生容量として寄与する。つまり、CK1-VCn間のカップリング容量をC1、ノードVCnのトータル容量をC2、GL容量をC3とすると、CK1変動時のノードVCnの電圧変動は、Vck×C1/(C1+C2+C3)となる。ここで、C1<<C3という関係であるので、CKによってノードVCnの電圧はほぼ変動しない。本実施形態では、この機能を、UP-DOWNの双方向(FWDのシフト動作とBWDのシフト動作)で実現している。
一般的なICドライバ等では、クロック等の高周波の信号をドライブする際、低消費電力化などを目的として、イコライズされた信号を出力できる。図24は、本発明の単位シフトレジスタ回路122d(第5実施形態)の効果を説明するための他の図である。図24に示すように、通常波形では、CK振幅のH電位(Vgh)とL電位(Vgl)を遷移する波形であるが、イコライズされた波形では、例えば、ICドライバの内部電源としてVSP、VSNという電源(CK電源より絶対値の小さい電圧源)がある場合に、VglからVghに遷移する途中で、VSN、VSP電源とショート(またはチャージシェア)することで、駆動の消費電力を抑えることができる。ただしこの場合、CK波形の立上り、立下りの遷移時間はのびる(波形がなまる)。
以上のような、イコライズされたクロック波形にて駆動される場合、本実施形態では、クロックを4相クロックで駆動しており、図23を用いて説明したように、非選択動作時に、N段のノードVCnは、CK1に対して90度ずつ(4分の1周期)前後に位相のずれたCK2およびCK4にてそれぞれ前段および1つ後の段のGLに接続されるため、CK1の信号がイコライズにより、立上り、立下り遷移時間が長くなったとしても(CKのH期間が50%デューティー以下に短くなったとしても)、必ず、CK1の立上り、立下り時はノードVCnを安定的に保つことが可能となる。
以上のような、イコライズされたクロック波形にて駆動される場合、本実施形態では、クロックを4相クロックで駆動しており、図23を用いて説明したように、非選択動作時に、N段のノードVCnは、CK1に対して90度ずつ(4分の1周期)前後に位相のずれたCK2およびCK4にてそれぞれ前段および1つ後の段のGLに接続されるため、CK1の信号がイコライズにより、立上り、立下り遷移時間が長くなったとしても(CKのH期間が50%デューティー以下に短くなったとしても)、必ず、CK1の立上り、立下り時はノードVCnを安定的に保つことが可能となる。
〔第6実施形態〕
次に、図25を参照して、本発明の第6実施形態について説明する。図25に示したように、第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eは、図15に示した第5実施形態の単位シフトレジスタ回路122dと比較して、出力端子OUT及びノードVCをプルダウンするための回路(プルダウン回路)の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122eを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。クロック信号CKAは第5実施形態のクロック信号CKAと同じである。また、クロック信号CKBは第5実施形態のクロック信号CKBと同じである。
次に、図25を参照して、本発明の第6実施形態について説明する。図25に示したように、第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eは、図15に示した第5実施形態の単位シフトレジスタ回路122dと比較して、出力端子OUT及びノードVCをプルダウンするための回路(プルダウン回路)の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122eを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。クロック信号CKAは第5実施形態のクロック信号CKAと同じである。また、クロック信号CKBは第5実施形態のクロック信号CKBと同じである。
図25に示したように、第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eは、第5実施形態のプルダウン回路に加えて、CLR信号(所定のクリア信号)を追加し、CLR信号がゲートに入力されるT7およびT8を、それぞれ、ノードVCおよびノードOUTに接続する。ここでT7はドレインがノードVC、ソースがノードOUTに接続されている。
また、T8はドレインがノードOUTに接続され、ソースがVSS電源に接続されている。この構成によれば、CLR信号=Hとすることで、ノードVCおよび出力ノードOUT(GL)をプルダウンできる。このCLR信号は、単位シフトレジスタ回路122eの外部から入力する信号である。
また、T8はドレインがノードOUTに接続され、ソースがVSS電源に接続されている。この構成によれば、CLR信号=Hとすることで、ノードVCおよび出力ノードOUT(GL)をプルダウンできる。このCLR信号は、単位シフトレジスタ回路122eの外部から入力する信号である。
第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eを複数用いてシフトレジスタ回路を構成した場合、シフトレジスタ回路の全段を一括で初期化することができる。例えば、走査期間の最初にクリアすることで、初期化された状態から動作可能で、予期しない動作や出力を抑えられる。また、走査期間の最後にクリアすることで、回路を初期化し、各ノードの電荷抜きが行われる。よって、動作休止時の電荷残りによるTFTの劣化を防ぐことができる。
〔第7実施形態〕
次に、図26を参照して、本発明の第7実施形態について説明する。図26に示したように、第7実施形態の単位シフトレジスタ回路122fは、図25に示した第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122fと比較して、T2、T3、T5、T6及びT7の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122fを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。
次に、図26を参照して、本発明の第7実施形態について説明する。図26に示したように、第7実施形態の単位シフトレジスタ回路122fは、図25に示した第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122fと比較して、T2、T3、T5、T6及びT7の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122fを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。
第7実施形態の単位シフトレジスタ回路122fでは、第6実施形態におけるT2、T3、T5、T6及びT7をカスコード接続した複数のトランジスタからなるデュアル構成としている点が特徴である。すなわち、第7実施形態の単位シフトレジスタ回路122fでは、T2が、カスコード接続した、すなわち、この場合、互いのゲートを接続するとともに一方のトランジスタのドレインと他方のトランジスタのソースとを接続した、複数のトランジスタT21及びT22から構成されている。T21及びT22のゲートに信号VSを入力し、T21のドレインに信号Sを入力し、T22のソースをノードVCに接続する。また、T3が、カスコード接続した、すなわち、この場合、互いのゲートを接続するとともに一方のトランジスタのドレインと他方のトランジスタのソースとを接続した、複数のトランジスタT31及びT32から構成されている。T31及びT32のゲートに信号VRを入力し、T32のドレインに信号Rを入力し、T31のソースをノードVCに接続する。また、T5が、カスコード接続した、すなわち、この場合、互いのゲートを接続するとともに一方のトランジスタのドレインと他方のトランジスタのソースとを接続した、複数のトランジスタT51及びT52から構成されている。T51及びT52のゲートにクロック信号CKDを入力し、T51のドレインに信号Sを入力し、T52のソースをノードVCに接続する。また、T6が、カスコード接続した、すなわち、この場合、互いのゲートを接続するとともに一方のトランジスタのドレインと他方のトランジスタのソースとを接続した、複数のトランジスタT61及びT62から構成されている。T61及びT62のゲートにクロック信号CKCを入力し、T62のドレインに信号Rを入力し、T61のソースをノードVCに接続する。また、T7が、カスコード接続した、すなわち、この場合、互いのゲートを接続するとともに一方のトランジスタのドレインと他方のトランジスタのソースとを接続した、複数のトランジスタT71及びT72から構成されている。CLR信号がゲートに入力されるT71およびT72を、それぞれ、ノードVCおよびノードOUTに接続する。ここでT71はドレインがノードVC、T72はソースがノードOUTに接続されている。
TFT(T2、T3、T5、T6及びT7)をデュアルにすることで、動作時、ブートストラップによりノードVCがブーストされた際に、TFTのVDS間にかかる電位差(ドレイン-ソース間電圧)を約半分にでき、耐圧向上が可能となる。デュアル構成にすることで駆動力がおちるものの、本実施形態では、セット動作およびリセット動作ともTFTへのゲート電圧は昇圧された電圧が入力されるため、十分な駆動力が得られているので、TFTサイズのインパクトはなくなる。
〔第8実施形態〕
次に、図27及び図28を参照して、本発明の第8実施形態について説明する。図27は、本発明の単位シフトレジスタ回路122gの構成例(第8実施形態)を示すブロック図である。また、図28は、図27に示した単位シフトレジスタ回路122g(第8実施形態)の動作タイミングチャートである。図27に示したように、第8実施形態の単位シフトレジスタ回路122gは、図25に示した第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eと比較して、出力端子OUTをプルダウンするための回路(プルダウン回路)の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122gを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。クロック信号CKAは第5実施形態のクロック信号CKAと同じである。また、クロック信号CKBは第5実施形態のクロック信号CKBと同じである。
次に、図27及び図28を参照して、本発明の第8実施形態について説明する。図27は、本発明の単位シフトレジスタ回路122gの構成例(第8実施形態)を示すブロック図である。また、図28は、図27に示した単位シフトレジスタ回路122g(第8実施形態)の動作タイミングチャートである。図27に示したように、第8実施形態の単位シフトレジスタ回路122gは、図25に示した第6実施形態の単位シフトレジスタ回路122eと比較して、出力端子OUTをプルダウンするための回路(プルダウン回路)の構成が異なっている。単位シフトレジスタ回路122gを複数用いた場合のシフトレジスタ回路の構成や液晶表示装置の構成は第5実施形態と同様である。クロック信号CKAは第5実施形態のクロック信号CKAと同じである。また、クロック信号CKBは第5実施形態のクロック信号CKBと同じである。
図27に示したように、第8実施形態の単位シフトレジスタ回路122gは、プルダウン回路が、T4及びT8により構成される。T4はゲートがCKBに接続され、ソースがCKAに接続され、ドレインがノードOUTに接続される。T8はゲートがCLRに接続され、ソースがCKAに接続され、ドレインがノードOUTに接続される。第8実施形態の単位シフトレジスタ回路122gは、GLのプルダウンをVSS(定電圧源)に対してではなく、180度位相の異なるCKBによりCKAに対して行う。これにより、T4は、実施形態1~7のT4と同様の働きを行うことが可能となる。
CKA=CK1、CKB=CK3が接続される場合、図28に点線の矢印で示したタイミングでは、CKB=Hの期間、OUTはT4を介してCKAに接続される。図28では、クロックのH期間のデューティーが50%の場合を示しているが、CKAとCKBは位相が180度ずれた信号でかつ重なりがない信号(クロックのH期間のデューティーが50%以下)とすることで、VSSがなくてもプルダウンが可能となる。
第8実施形態では、配線領域およびパネルの端子数削減、端子領域サイズが削減できることで、端子辺側の額縁サイズ、パネルのゲートドライバがおかれている周辺の額縁サイズが縮小できる。
〔第9実施形態〕
次に、図29及び図30を参照して、本発明の第9実施形態について説明する。図29は、本発明によるシフトレジスタ回路の構成例(第9実施形態)を示すブロック図である。図29は、5個の単位シフトレジスタ回路122hとその入出力信号線を示している。
次に、図29及び図30を参照して、本発明の第9実施形態について説明する。図29は、本発明によるシフトレジスタ回路の構成例(第9実施形態)を示すブロック図である。図29は、5個の単位シフトレジスタ回路122hとその入出力信号線を示している。
図29に示した構成例で、シフトレジスタ回路121bは、縦続接続された複数のステージ(段)で構成される。各段を構成する単位シフトレジスタ回路122hは、クロック端子CKA、クロック端子CKB、クロック端子CKC、クロック端子CKD、トランジスタT2のゲート端子に接続された端子VS、出力端子OUT、ノードVCに接続された端子VC及びトランジスタT3のゲート端子に接続された端子VRを有している。
N段目の単位シフトレジスタ回路122hでは、N段目の端子VSの入力信号である信号VSとして前々段の出力VCn-2が入力され、N段目の端子VRの入力信号である信号VRとして2つ後の段の出力VCn+2が入力される。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKB、クロック端子CKCに入力されるクロック信号CKC、クロック端子CKDに入力されるクロック信号CKDは4相クロック信号で、次のように単位シフトレジスタ回路122に接続される。すなわち、単位シフトレジスタ回路122dの4段毎にCKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;CKA=CK3、CKB=CK1、CKC=CK4及びCKD=CK2;CKA=CK4、CKB=CK2、CKC=CK1及びCKD=CK3;CKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。また、FWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期後ろにずれて進み、BWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期前にずれて進む。
クロック端子CKAに入力されるクロック信号CKA、クロック端子CKBに入力されるクロック信号CKB、クロック端子CKCに入力されるクロック信号CKC、クロック端子CKDに入力されるクロック信号CKDは4相クロック信号で、次のように単位シフトレジスタ回路122に接続される。すなわち、単位シフトレジスタ回路122dの4段毎にCKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;CKA=CK3、CKB=CK1、CKC=CK4及びCKD=CK2;CKA=CK4、CKB=CK2、CKC=CK1及びCKD=CK3;CKA=CK1、CKB=CK3、CKC=CK2及びCKD=CK4;CKA=CK2、CKB=CK4、CKC=CK3及びCKD=CK1;…の順に接続される。ここでクロック信号CKAとクロック信号CKBは互いに逆位相のクロック信号である。また、FWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期後ろにずれて進み、BWD動作においては、クロック信号CKA、クロック信号CKD、クロック信号CKB、クロック信号CKCの順番に周期が4分の1周期前にずれて進む。
図30は、図29に示した単位シフトレジスタ回路122hの構成例(第9実施形態)を示すブロック図である。
図30に示したように、単位シフトレジスタ回路122hは、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるT1及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2及びT3で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子はクロック信号CKDがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子はクロック信号CKCがそれぞれ接続されている。
図30に示したように、単位シフトレジスタ回路122hは、各走査線を駆動するGL(OUT)に接続されるT1及びT4と、T1のゲート端子であるノードVCに接続されるトランジスタT2及びT3で構成されている。T2のゲート端子は信号VS、ドレイン端子はクロック信号CKDがそれぞれ接続されている。また、T3のゲート端子は信号VR、ドレイン端子はクロック信号CKCがそれぞれ接続されている。
T1は、出力端子OUTにパルス信号を出力するための出力トランジスタである。T1は、ドレインがクロック端子CKAに接続され、ゲートがノードVCに接続され、ソースが出力端子OUTに接続されている。
T2は、ゲートが端子VSに接続され、ドレインがクロック端子CKDに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
T3は、ゲートが端子VRに接続され、ドレインがクロック端子CKCに接続され、ソースがノードVCに接続されている。
T4は、ゲートがクロック端子CKBに接続され、ドレインが出力端子OUTに接続され、ソースが端子VSSに接続されている。電源電圧VSSは、単位シフトレジスタ回路122の動作において基準となる電圧である。
次に、図31及び図32を参照して、図30に示した単位シフトレジスタ回路122hの動作例について説明する。図31は、図30に示した単位シフトレジスタ回路122h(第9実施形態)のFWD方向の動作タイミングチャートである。N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122hの駆動は、次のように行われる。
図31に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、前々段の単位シフトレジスタ回路122hが動作して、ブーストされたノードVCn-2(の電圧)が端子VSに入力される。
次に、図31に(2)で示したタイミングでは、CK4がCKDに入力される。
ここで、図31に(3)で示したタイミングでは、VSはブーストされた電圧であり、CKDからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図31に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。
ここで、図31に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図31に(6)で示したタイミングでは、CK2がCKCに入力され、CK2の立上りで1つ後の段の出力がGLn+1に出力される。
図31に(7)で示したタイミングでは、CKCの立ち上がりにより、2つ後の段のノードVCがプリチャージされる。
図31に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図31に(9)で示したタイミングでは、VRがブーストされると、CKCによりノードVCが固定される。
図31に(10)で示したタイミングでは、ノードCKCがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
図32は、図30に示した単位シフトレジスタ回路122h(第9実施形態)のBWD方向の動作タイミングチャートである。N(=n)段目の単位シフトレジスタ回路122hの駆動は、次のように行われる。
図32に(1)及び関連する点線の矢印で示したタイミングでは、2つ後の段の単位シフトレジスタ回路122hが動作して、ブーストされたノードVCn+2(の電圧)が端子VRに入力される。
次に、図32に(2)で示したタイミングでは、CK2がCKCに入力される。
ここで、図32に(3)で示したタイミングでは、VRはブーストされた電圧であり、CKCからの入力信号をそのままノードVCに充電する。
次に、図32に(4)で示したタイミングでは、T1のゲート端子が充電された状態で、CK1のパルスが入ると、ブートストラップ動作により、ノードVCはブーストされて高電位となる。
ここで、図32に(5)で示したタイミングでは、ノードVCが十分高い電圧に昇圧されるので、CKパルスが端子OUT、つまりGLnに出力される。
同時に、図32に(6)で示したタイミングでは、CK4がCKDに入力され、CK4の立上りで前段の出力がGLn-1に出力される。
図32に(7)で示したタイミングでは、さらにGLn-1によって、前々段のノードVCがプリチャージされる。
図32に(8)で示したタイミングでは、CK1のパルス立下りで、出力OUTがプルダウンされ、またノードVCの電圧が昇圧前の値まで低下する。
図32に(9)で示したタイミングでは、VSがブーストされると、CKDからの出力でノードVCが固定される。
図32に(10)で示したタイミングでは、ノードCKDがプルダウンされると、ノードVCもプルダウンされる。
単位シフトレジスタ回路122h(図30に示す第9実施形態)では、単位シフトレジスタ回路122(図3に示す第1実施形態)と比較して、入力SがCKDに、入力RがCKCとT2、T3の接続方法を変えている。CKD、CKCが入力される場合は、TFT(T2、T3)への電圧ストレスは大きくなるものの、セット電圧、リセット電圧は、GL電位ではなく、クロック信号となるので、ストレス劣化によるGL波形のなまりの影響をうけないという効果がある。なお、単位シフトレジスタ回路122a(図8に示す第2実施形態)、単位シフトレジスタ回路122b(図10に示す第3実施形態)、単位シフトレジスタ回路122c(図12に示す第4実施形態)、単位シフトレジスタ回路122d(図15に示す第5実施形態)、単位シフトレジスタ回路122e(図25に示す第6実施形態)、単位シフトレジスタ回路122f(図26に示す第7実施形態)、単位シフトレジスタ回路122g(図27に示す第8実施形態)についても、単位シフトレジスタ回路122hと同様に、入力SをCKDに、入力RをCKCとT2、T3の接続方法を変えてもよい。いずれの場合でも、基本的な動作および効果はそのまま変わらない。
〔第10実施形態〕
次に、図33を参照して、本発明の第10実施形態について説明する。図33は、酸化物半導体を半導体層に含むTFTの特性の一例を示した特性図(第10実施形態の説明図)である。第10実施形態は、上述した単位シフトレジスタ回路122、122a、122b、122c、122d、122e、122f、122g、122h内のTFTの半導体層の材料に特徴を有する。すなわち、上記各実施形態で用いるTFTは、半導体層に酸化インジウムガリウム亜鉛(In-Ga-Zn-O系半導体;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)及び酸素(O)を含む酸化物半導体)等の酸化物半導体を用いて構成されたものである。
次に、図33を参照して、本発明の第10実施形態について説明する。図33は、酸化物半導体を半導体層に含むTFTの特性の一例を示した特性図(第10実施形態の説明図)である。第10実施形態は、上述した単位シフトレジスタ回路122、122a、122b、122c、122d、122e、122f、122g、122h内のTFTの半導体層の材料に特徴を有する。すなわち、上記各実施形態で用いるTFTは、半導体層に酸化インジウムガリウム亜鉛(In-Ga-Zn-O系半導体;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)及び酸素(O)を含む酸化物半導体)等の酸化物半導体を用いて構成されたものである。
その場合、酸化物半導体層は、例えば、In-Ga-Zn-O系の半導体層である。酸化物半導体層は、例えばIn-Ga-Zn-O系の半導体を含む。ここで、In-Ga-Zn-O系半導体は、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)の三元系酸化物であって、In、GaおよびZnの割合(組成比)は特に限定されず、例えばIn:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等を含む。本実施形態では、例えばIn、GaおよびZnを1:1:1の割合で含むIn-Ga-Zn-O系半導体膜をTFTの半導体層に用いる。
In-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTは、高い移動度(a-SiTFTに比べ20倍超)および低いリーク電流(a-SiTFTに比べ1000分の1未満)を有しているので、駆動TFTおよび画素TFTとして好適に用いられる。In-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTを用いれば、表示装置の消費電力を大幅に削減することが可能になる。図33はゲート電圧とドレイン・ソース電流との対応関係を示した特性図である。図33において、横軸はゲート電圧Vgを示し、縦軸はドレイン・ソース電流Idsを示す。図33には、半導体層としてIn-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTとアモルファスシリコンa-Siを用いたTFTのゲート電圧対ドレイン・ソース電流特性の対応関係をも対照して示す。
In-Ga-Zn-O系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含み、結晶性を有していてもよい。結晶質In-Ga-Zn-O系半導体としては、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質In-Ga-Zn-O系半導体が好ましい。このようなIn-Ga-Zn-O系半導体の結晶構造は、例えば、特開2012-134475号公報に開示されている。参考のために、特開2012-134475号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
上述の酸化物半導体層は、In-Ga-Zn-O系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばZn-O系半導体(ZnO)、In-Zn-O系半導体(IZO(登録商標))、Zn-Ti-O系半導体(ZTO)、Cd-Ge-O系半導体、Cd-Pb-O系半導体、CdO(酸化カドニウム)、Mg-Zn-O系半導体、In―Sn―Zn―O系半導体(例えばIn2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O系半導体などを含んでいてもよい。
以上のように、本発明の各実施形態によれば、単位シフトレジスタ回路を順方向シフト動作させるときには、第2トランジスタをセット用トランジスタに、第3トランジスタをリセット用トランジスタにすることができ、逆方向シフト動作させるときには、第3トランジスタをセット用トランジスタに、第2トランジスタをリセット用トランジスタにすることができる。また、順方向シフト動作させるときに、セット用トランジスタとなる第2トランジスタの第2ソース端子と第2ゲート端子に異なる第1入力信号と第2入力信号(ただし、第1入力信号の電圧<第2入力信号の電圧)を入力することで、出力用トランジスタである第1トランジスタの第1ゲート端子を充電(すなわちプリチャージ)することができる。また、逆方向シフト動作させるときに、セット用トランジスタとなる第3トランジスタの第3ソース端子と第3ゲート端子に異なる第3入力信号と第4入力信号(ただし、第3入力信号の電圧<第4入力信号の電圧)を入力することで、出力用トランジスタである第1トランジスタの第1ゲート端子を充電することができる。この場合、第2入力信号または第4入力信号には、例えば他の単位シフトレジスタ回路の出力用トランジスタの第1ゲート端子の信号を用いることができるので、出力用トランジスタのプリチャージ電圧がセット用トランジスタの閾値電圧分電圧降下することはないため、特性劣化による影響を小さくすることができる。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となることはないため、少ない回路素子数にすることができる。よって、本発明の単位シフトレジスタ回路によれば、少ない回路素子数で特性劣化による影響を容易に小さくすることができる、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路を提供できる。
また、双方向のシフト動作における切り替え動作を可能とするため、二組のセット用TFTとリセット用TFTとが必要となることはないため、少ない回路素子数にすることができる。よって、本発明の単位シフトレジスタ回路によれば、少ない回路素子数で特性劣化による影響を容易に小さくすることができる、双方向でのシフト動作が可能な単位シフトレジスタ回路を提供できる。
なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限定されない。例えば、上記各実施形態の構成を組み合わせたり、上記各実施形態内における構成の一部を省略したりする変更を適宜行うことができる。
100 液晶表示装置
110 表示領域
120 走査線駆動回路
121、121a、121b シフトレジスタ回路
130 信号線駆動回路
PIX 画素
GL1~GLn 走査線
122、122a~122h 単位シフトレジスタ回路
T1~T10 TFT
Cbst、Cb 容量素子
110 表示領域
120 走査線駆動回路
121、121a、121b シフトレジスタ回路
130 信号線駆動回路
PIX 画素
GL1~GLn 走査線
122、122a~122h 単位シフトレジスタ回路
T1~T10 TFT
Cbst、Cb 容量素子
Claims (25)
- シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路であって、
第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、
第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、
第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、
を備え、
順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、
逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する
単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前段の単位シフトレジスタ回路の出力信号であり、
前記第2入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前々段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号であり、
前記第3入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の1つ後の段の単位シフトレジスタ回路の出力信号であり、
前記第4入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の2つ後の段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号である
請求項1に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1入力信号が順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれたクロック信号であり、
前記第2入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の前々段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号であり、
前記第3入力信号が順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれたクロック信号であり、
前記第4入力信号が前記単位シフトレジスタ回路の2つ後の段の単位シフトレジスタ回路の第1トランジスタの前記第1ゲート端子の信号である
請求項1に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 順方向のシフト動作においては、
前記第2トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に、前記第1入力信号および前記第2入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を充電後、前記第1入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第2入力信号の電圧が立ち下がり、
逆方向のシフト動作においては、
前記第3トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に、前記第3入力信号および前記第4入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を充電後、前記第3入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第4入力信号の電圧が立ち下がる
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタが、前記第1ソース端子と前記第1ゲート端子との間の寄生容量に充電された電圧によって前記第1ゲート端子の電圧を昇圧するブートストラップ動作により前記出力信号を昇圧する
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 順方向のシフト動作においては、
前記第3トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に、前記第3入力信号および前記第4入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を放電後、前記第4入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第3入力信号の電圧が立ち下がり、
逆方向のシフト動作においては、
前記第2トランジスタが前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に、前記第1入力信号および前記第2入力信号が立ち上がり、前記第1ゲート端子を放電後、前記第2入力信号の電圧の立ち下がりより先に前記第1入力信号の電圧が立ち下がる
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子と前記第1ソース端子との間に接続された容量素子を備える
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記単位シフトレジスタ回路の出力信号を前記クロック信号の逆位相のクロック信号に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子と前記第1ソース端子を前記クロック信号に応じて接続するトランジスタを備える
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を該第1ゲート端子の電圧に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記プルダウン回路は、前記第1ゲート端子を入力とするインバータ回路と該インバータ回路の出力がゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタとを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする
請求項10に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を前記クロック信号の逆位相のクロック信号と該第1ゲート端子の電圧とに応じてプルダウンするプルダウン回路を備える
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記プルダウン回路は、前記クロック信号および逆位相のクロック信号のプッシュプル回路と、該プッシュプル回路の出力ノードをプルダウンする前記第1ゲート端子がゲート端子に入力されるトランジスタと、該プッシュプル回路の出力ノードがゲートに入力され、ドレイン端子が該第1ゲートに接続されたトランジスタとを有し、該第1ゲート端子の電圧に応じて該第1ゲート端子をプルダウンする
請求項12に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第2トランジスタと並列に接続され、順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれたクロック信号がゲートに入力されるトランジスタと、
前記第3トランジスタと並列に接続され、順方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期前にずれ、逆方向のシフト動作においては前記クロック信号とは周期が4分の1周期後ろにずれたクロック信号がゲートに入力されるトランジスタと、
を備える
請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記単位シフトレジスタ回路の出力信号と前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子とを所定のクリア信号に応じてプルダウンするプルダウン回路を備える
請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記第1トランジスタのゲート端子に接続されているトランジスタが、カスコード接続した複数のトランジスタから構成されている
請求項1から15のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記単位シフトレジスタ回路の出力信号を前記クロック信号の逆位相のクロック信号に応じて前記クロック信号に対してプルダウンするプルダウン回路を備える
請求項1から請求項9及び請求項14から請求項16のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 少なくとも前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ及び前記第3トランジスタが、半導体層に酸化物半導体を含む
請求項1から17のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記酸化物半導体が、酸化インジウムガリウム亜鉛(In-Ga-Zn-O系半導体;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)及び酸素(O)を含む酸化物半導体)である
請求項18に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 前記酸化物半導体が、結晶性を有する
請求項19に記載の単位シフトレジスタ回路。 - 請求項1から20のいずれか1項に記載の単位シフトレジスタ回路を多段接続したシフトレジスタ回路。
- 各段の前記単位シフトレジスタ回路に対し、前記クロック信号として、4相クロック信号が4分の1周期ずつ周期をずらして順に入力される
請求項21に記載のシフトレジスタ回路。 - 各段の前記単位シフトレジスタ回路に対し、順方向のシフト動作と逆方向のシフト動作とでは、前記クロック信号の入力する順番と、前記第2入力信号と前記第4入力信号の入力する順番を入れ替える
請求項21に記載のシフトレジスタ回路。 - シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路の制御方法であって、
前記単位シフトレジスタ回路が、
第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、
第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、
第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、
を備え、
順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、
逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する
単位シフトレジスタ回路の制御方法。 - 複数の画素と、
前記複数の画素が接続された複数の走査線と、
シフトレジスタ回路の各段を構成する単位シフトレジスタ回路であって、
第1ゲート端子、第1ソース端子及び第1ドレイン端子を有し、所定のクロック信号を前記第1ドレイン端子に入力し、前記第1ソース端子から出力信号を出力する第1トランジスタと、
第2ゲート端子、第2ソース端子及び第2ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第2ソース端子が接続されたトランジスタであって、第1入力信号を前記第2ドレイン端子に入力し、第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する第2トランジスタと、
第3ゲート端子、第3ソース端子及び第3ドレイン端子を有し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子に前記第3ソース端子が接続されたトランジスタであって、第3入力信号を前記第3ドレイン端子に入力し、第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力する第3トランジスタと、
をそれぞれが備える複数の単位シフトレジスタ回路と
を備え、
順方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、
逆方向のシフト動作においては、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を充電する際に前記第3入力信号の電圧より高い電圧となる前記第4入力信号を前記第3ゲート端子に入力し、前記第1トランジスタの前記第1ゲート端子を放電する際に前記第1入力信号の電圧より高い電圧となる前記第2入力信号を前記第2ゲート端子に入力する
表示装置。
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Legal Events
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WWE | Wipo information: entry into national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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