JP2006228312A - Shift register and liquid crystal drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば、液晶ディスプレイ等の液晶表示装置に設置して走査駆動信号を与えるシフトレジスタ及びそれを用いた液晶駆動回路に関する。 The present invention relates to a shift register that is provided in a liquid crystal display device such as a liquid crystal display and supplies a scanning drive signal, and a liquid crystal drive circuit using the shift register.
例えば、コンピュータの表示装置及びテレビに用いられている、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、映像信号線(列配線)と走査駆動信号線(行配線)がマトリクス状に設けられており、これら配線の交点に各画素の液晶を駆動する薄膜トランジスタ等のスイッチング素子が設けられている。
そして、複数の走査駆動信号線に、これら信号線を順次走査して一つの走査駆動信号線上の全てのスイッチング素子を一時的に導通状態(オン状態)にする走査駆動信号が与えられ、映像信号線に対しては、走査駆動信号線に同期して映像信号が供給される。
ここで、複数の走査駆動信号線に対して、順次供給する動作を行うのがシフトレジスタである。
For example, in an active matrix liquid crystal display device used for a computer display device and a television, video signal lines (column wirings) and scanning drive signal lines (row wirings) are provided in a matrix. A switching element such as a thin film transistor for driving the liquid crystal of each pixel is provided at the intersection of the wirings.
Then, a scanning drive signal that sequentially scans these signal lines and temporarily turns on all the switching elements on one scanning drive signal line is given to the plurality of scanning drive signal lines, and the video signal A video signal is supplied to the line in synchronization with the scanning drive signal line.
Here, a shift register performs an operation of sequentially supplying a plurality of scanning drive signal lines.
図7に示すように、表示部において、行配線及び列配線がマトリクス上に複数設けられており、この行配線及び列配線の交差部に、液晶への電圧印加を制御するスイッチング素子(トランジスタ)と、制御される液晶部とにより構成される液晶素子が配置された、アクティブマトリクス回路となっている。
ゲートドライバ(シフトレジスタ)が行配線(走査線)を時系列に所定の電圧を印加させてオン状態とし、列配線のドライバがこのタイミングに同期させてソースに所定の電圧を印加(信号線により印加)することにより、液晶の光学状態を変更させて、液晶表示装置を駆動することとなる。
As shown in FIG. 7, in the display portion, a plurality of row wirings and column wirings are provided on the matrix, and switching elements (transistors) that control voltage application to the liquid crystal at intersections of the row wirings and column wirings. And an active matrix circuit in which a liquid crystal element composed of a liquid crystal unit to be controlled is arranged.
The gate driver (shift register) applies a predetermined voltage to the row wiring (scanning line) in time series to turn it on, and the column wiring driver applies a predetermined voltage to the source in synchronization with this timing (via the signal line). Application), the liquid crystal display device is driven by changing the optical state of the liquid crystal.
そして、液晶素子を駆動させるため、図7において、ゲートドライバを薄膜トランジスタにより製造することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
このとき、行配線に電圧を印加するゲートドライバを高速に動作させ、かつ十分な電流量を行配線に供給させることが必要となる。
ここで、ゲートドライバは、図8に示すように、複数のSR(シフトレジスタ)ステージの段数を有するシフトレジスタから構成されている。
In order to drive the liquid crystal element, in FIG. 7, a gate driver is manufactured using a thin film transistor (see, for example, Patent Document 1).
At this time, it is necessary to operate a gate driver that applies a voltage to the row wiring at high speed and to supply a sufficient amount of current to the row wiring.
Here, as shown in FIG. 8, the gate driver is composed of a shift register having a plurality of SR (shift register) stages.
そして、各SRステージが図9に示す構成となっており、このSRステージが図8に示すように、カスケード接続され、順次各SRステージが列配線に、駆動パルスとして電圧を印加し、液晶素子の薄膜トランジスタのゲートに所定の電圧を印加するゲートドライバとしての機能を果たしている。
また、各SRステージは、後段の駆動パルスをクランピング・トランジスタ25のゲートに印加されることにより、出力トランジスタ16のゲート電圧(ノードP)が接地レベルに低下し、出力トランジスタ16がオフ状態、すなわち駆動パルスを出力しない待機状態にリセットされる。
Each SR stage has the configuration shown in FIG. 9, and the SR stages are cascade-connected as shown in FIG. 8, and each SR stage sequentially applies a voltage as a drive pulse to the column wiring, and the liquid crystal element It functions as a gate driver that applies a predetermined voltage to the gate of the thin film transistor.
In each SR stage, the driving pulse of the subsequent stage is applied to the gate of the
ここで、図10の駆動波形を示す波形図において、図9におけるノードP1に、駆動パルス(位相シフトクロック)出力前後において、出力トランジスタ16を十分にオン状態(オン抵抗の十分低い状態)とするゲート電圧Vgs(ゲート−ソース電圧)が印加されるように、シフトレジスタは設計されている。
図10において、横軸は時刻を示し、縦軸は波形のレベルを示している。
In FIG. 10, the horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the waveform level.
上述した各ステージの待機状態への移行処理において、後段が出力する駆動パルスにより、クランピング・トランジスタ25をオン状態とするため、ゲートにパルスが印加されているときのみに、クランピングトランジスタ25に対してストレスを与えることになり、余剰ストレスの印加を低減させている。
しかしながら、各SRステージは、後段が待機状態となり、クランピング・トランジスタ25がオフとなっている期間、ノードPが所定の電圧にクランピングされていないフローティング状態となり、ノイズによりノードPの電圧が変動する不安定な状態が生じる。
In the transition process to the standby state of each stage described above, the
However, each SR stage is in a floating state in which the subsequent stage is in a standby state and the
すなわち、出力トランジスタ16は、クロックC1が所定のタイミングによりドレイン電極配線14に入力されておおり、クランピング・トランジスタ25がオフ状態のとき、クロックC1が入力されるとノードPの電圧が変動することになる。
そして、出力トランジスタ16は、このノードPの電圧変動により、図11に示すように、自身が駆動パルスの出力を制限されているタイミングにおいて、ノイズ的な駆動パルスを出力して表示装置を駆動してしまう。
図11(シミュレーション結果)に見られるように、プルダウン・トランジスタ17により、上記ノイズ的な駆動パルスの直流成分を、ノード13(出力配線)において除去することは有る程度可能であるが、パルス状の電位変動を完全に除去することはできない。
図11において、上部分がクロックC1の入力波形を示し、下部分が出力端子における駆動パルスOUTnの波形を示しており、また、横軸が時刻であり、縦軸が出力波形の電位である。
That is, in the
Then, the
As can be seen from FIG. 11 (simulation result), the pull-
In FIG. 11, the upper part shows the input waveform of the clock C1, the lower part shows the waveform of the drive pulse OUTn at the output terminal, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the potential of the output waveform.
したがって、シフトレジスタとしての動作は正常であっても、表示装置の不必要な表示素子を駆動し、表示画像のコントラストを低下させてしまうため、表示装置の走査回路に適用するゲートドライバとして用いることは好ましくない。
また、プルダウン・トランジスタ17が経時変化により劣化することにより、プルダウン抵抗が高くなり、ノード13におけるノイズの直流成分をも抑制できなくなる。
この結果、シフトレジスタは、表示装置の走査回路としての機能を有さなくなり、表示装置における表示処理を正常に行うことが不可能となる。
Therefore, even if the operation as a shift register is normal, an unnecessary display element of the display device is driven and the contrast of the display image is lowered. Therefore, it is used as a gate driver applied to the scanning circuit of the display device. Is not preferred.
Further, when the pull-
As a result, the shift register does not have a function as a scanning circuit of the display device, and the display process in the display device cannot be normally performed.
上述したシフトレジスタの構成において、ノードPの電圧変動により出力トランジスタ16が誤動作して、不必要な駆動パルスを出力させないようにするため、ノードPが常時接地レベルにプルダウンされていることが望ましい。
しかしながら、ノードPを常に接地する構成は、ノードPをプルダウンする中間回路が用いられ、この中間回路を構成するトランジスタに余剰ストレスが印加されないよう、複雑な補償回路を設ける必要があり、回路構成及びその配線により回路規模が大きくなるという問題がある。
In the configuration of the shift register described above, it is desirable that the node P is always pulled down to the ground level in order to prevent the
However, in the configuration in which the node P is always grounded, an intermediate circuit that pulls down the node P is used, and it is necessary to provide a complicated compensation circuit so that excessive stress is not applied to the transistors that form the intermediate circuit. There is a problem that the circuit scale increases due to the wiring.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ブートストラップ動作により出力インピーダンスを低下させて用いる出力トランジスタのゲート電圧の変動を抑止し、不必要な駆動パルスの出力を防止させることができるシフトレジスタ、またこのシフトレジスタを用いた液晶ドライバを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses fluctuations in the gate voltage of the output transistor used by lowering the output impedance by bootstrap operation, thereby preventing the output of unnecessary drive pulses. It is an object of the present invention to provide a shift register that can be used and a liquid crystal driver using the shift register.
本発明のシフトレジスタは、縦続接続された複数のステージを有し、入力データを位相の異なる複数のクロックによりシフトし、該入力データが入力されると出力トランジスタのドレインに入力されるクロックを、位相シフトクロックとしてソースから出力し、出力信号のシフト動作を行うシフトレジスタであり、前記各ステージにおいて、前記出力トランジスタのゲートに接続される、前記入力データを入力する第1のダイオードと、前記出力トランジスタのゲート及びソース間に接続されたコンデンサと、前記出力トランジスタのゲート及びソース間に、前記コンデンサと並列に接続されたクランピングトランジスタとを有し、前記クランピングトランジスタのソースが前記出力トランジスタのソースに接続され、前記クランピングトランジスタのドレインが前記出力トランジスタのゲートに接続されている。
これにより、本発明のシフトレジスタは、クランピングトランジスタが出力トランジスタのゲートを所定の電位にクランピングさせることにより、出力トランジスタのゲートにおけるノイズによる電位変動を抑制することが可能となり、出力トランジスタが不要な駆動パルスを出力する誤動作を防止することができる。
また、本発明のシフトレジスタは、出力トランジスタのゲートにおける電位変動を抑制するため、後段の出力パルスを含めて、他の回路からの制御信号を必要としないため、回路や配線が複雑な構成にならず、回路規模を増大させることがない。
The shift register of the present invention has a plurality of cascaded stages, shifts input data by a plurality of clocks having different phases, and when the input data is input, a clock input to the drain of the output transistor, A shift register that outputs from a source as a phase shift clock and performs a shift operation of an output signal, and is connected to the gate of the output transistor in each stage, and a first diode that inputs the input data, and the output A capacitor connected between the gate and source of the transistor, and a clamping transistor connected in parallel with the capacitor between the gate and source of the output transistor, the source of the clamping transistor being the output transistor Connected to the source and the clamping traffic Drain of registers is connected to the gate of the output transistor.
As a result, in the shift register of the present invention, the clamping transistor clamps the gate of the output transistor to a predetermined potential, thereby suppressing potential fluctuation due to noise at the gate of the output transistor, and no output transistor is required. Malfunction that outputs a large driving pulse can be prevented.
In addition, since the shift register of the present invention suppresses potential fluctuation at the gate of the output transistor and does not require a control signal from another circuit including the output pulse of the subsequent stage, the circuit and wiring have a complicated configuration. In other words, the circuit scale is not increased.
本発明のシフトレジスタは、前記クランピングトランジスタが、ステージの駆動される期間にオフ状態に、駆動されない期間にオン状態に制御されている。
本発明のシフトレジスタは、前記クランピングトランジスタのゲートに対し、ステージの駆動される期間に出力電圧が印加され、ステージの駆動されない期間に該クランピングトランジスタのしきい値電圧より高い電圧を印加する制御回路を有している。
本発明のシフトレジスタは、前記制御回路が、前記クランピングトランジスタのソースにアノードが接続された第2のダイオードと、該第2のダイオードのカソード及び接地点間に介挿された第2のコンデンサとからなり、前記第2のダイオードのカソードがクランピングトランジスタのゲートに接続されている。
これにより、本発明のシフトレジスタは、駆動と非駆動との切り替わり時のみにパルス的なストレスが印加されることとなり、クランピングトランジスタ及び付加的な他のトランジスタのゲートに対して、不要な余剰ストレスを印加する必要がなく、全体の信頼性が向上する。
In the shift register of the present invention, the clamping transistor is controlled to be in an off state during the stage drive period and to be in an on state during a period when the stage is not driven.
In the shift register of the present invention, an output voltage is applied to the gate of the clamping transistor during a stage drive period, and a voltage higher than the threshold voltage of the clamping transistor is applied during a stage drive period. It has a control circuit.
In the shift register of the present invention, the control circuit includes a second diode having an anode connected to the source of the clamping transistor, and a second capacitor interposed between the cathode of the second diode and a ground point. The cathode of the second diode is connected to the gate of the clamping transistor.
As a result, the shift register of the present invention applies a pulse-like stress only at the time of switching between driving and non-driving, and an unnecessary surplus with respect to the gates of the clamping transistor and additional transistors. There is no need to apply stress, and the overall reliability is improved.
本発明のシフトレジスタは、前記出力トランジスタのソース及び接地点間に介挿されたプルダウン抵抗を有している。
これにより、本発明のシフトレジスタは、プルダウントランジスタにより、駆動されない期間において、出力トランジスタのゲートの電位を接地にプルダウンすることができるため、出力トランジスタのゲートにおけるノイズによる電位変動を抑制することが可能となり、出力トランジスタが不要な駆動パルスを出力する誤動作を防止することができる。
The shift register of the present invention has a pull-down resistor interposed between the source of the output transistor and a ground point.
As a result, the shift register of the present invention can pull down the potential of the gate of the output transistor to the ground during a period when it is not driven by the pull-down transistor, so that potential fluctuation due to noise at the gate of the output transistor can be suppressed. Thus, it is possible to prevent a malfunction that the output transistor outputs an unnecessary drive pulse.
本発明の液晶駆動回路は、上記いずれかの構成のシフトレジスタが、走査線及び信号線が交差してなるアクティブマトリクス回路の走査駆動信号を生成させるために用いられている。
これにより、本発明の液晶駆動回路は、ノイズにより不必要な駆動パルスの出力を抑制することが可能ため、表示装置に対して出力されるノイズ的な駆動パルスの変動レベルを、コントラスト低下などをユーザが感じない程度、すなわち液晶表示画面における表示品質に影響を与えない範囲とすることができる。
In the liquid crystal driving circuit of the present invention, the shift register having any one of the above structures is used to generate a scanning driving signal of an active matrix circuit in which scanning lines and signal lines intersect.
As a result, the liquid crystal driving circuit of the present invention can suppress the output of unnecessary driving pulses due to noise, so that the fluctuation level of the noisy driving pulses output to the display device can be reduced. It can be set to a range that does not affect the display quality on the liquid crystal display screen to the extent that the user does not feel.
以上説明したように、本発明によれば、クランピングトランジスタが出力トランジスタのゲートを所定の電位にクランピングさせることにより、回路や配線を複雑な構成とせず、回路規模を増大させることなく、出力トランジスタのゲートにおけるノイズによる電位変動を抑制し、出力トランジスタが不要な駆動パルスを出力する誤動作を防止することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the clamping transistor clamps the gate of the output transistor to a predetermined potential, so that the circuit and wiring are not complicated and the output is not increased. It is possible to suppress potential fluctuation due to noise at the gate of the transistor, and to prevent a malfunction in which the output transistor outputs an unnecessary drive pulse.
本発明は、液晶表示装置の基板にa−Si等により形成された、シフトレジスタの各ステージであるレジスタセルにおいて、液晶素子を駆動する走査駆動信号である位相シフトクロックGout(駆動パルス)を出力する出力トランジスタのノイズによる誤動作を防止する技術に関したものである。
すなわち、本発明のシフトレジスタの各ステージは、クランピングトランジスタが出力トランジスタのゲートの電圧変動を抑えるために設けられ、駆動パルスを出力しない期間において、上記クランピングトランジスタが出力トランジスタのゲートの電圧を、出力トランジスタのしきい値電圧を下回る値に保持している。
これにより、本発明のシフトレジスタの各ステージは、出力トランジスタのゲートに対して、ノイズにより変動した電圧が印加されないよう制御されるので、駆動パルスを出力しない期間に、ノイズによる誤作動を起こさず、不必要な駆動パルスを出力しない。
The present invention outputs a phase shift clock Gout (drive pulse), which is a scanning drive signal for driving a liquid crystal element, in a register cell, which is each stage of a shift register, formed of a-Si or the like on a substrate of a liquid crystal display device. The present invention relates to a technique for preventing malfunction due to noise of an output transistor.
That is, each stage of the shift register of the present invention is provided so that the clamping transistor suppresses the voltage fluctuation of the gate of the output transistor, and the clamping transistor sets the voltage of the gate of the output transistor during the period when the drive pulse is not output. The output transistor is held at a value lower than the threshold voltage.
Thus, each stage of the shift register of the present invention is controlled so that a voltage fluctuated due to noise is not applied to the gate of the output transistor, so that malfunction due to noise does not occur during a period in which no drive pulse is output. Do not output unnecessary drive pulses.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態による、図7のゲートドライバ(液晶駆動回路)として用いられるシフトレジスタを図面を参照して説明する。図1は上記第1の実施形態によるシフトレジスタの構成例を示すブロック図である。
この図において、シフトレジスタ100は、ステージ(レジスタセル)1,2,3,4,…が複数縦続して接続された構成となっており、外部のクロックジェネレータから入力される複数相、例えば2相のクロック(CK1,CK2)により入力データをシフトさせ、入力データが入力されたステージにて、このステージに入力される相のクロックに同期させ、各ステージから順次、位相シフトクロックを、端子Mout1,Mout2,Mout3,Mout4,…に対して各々出力する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a shift register used as the gate driver (liquid crystal drive circuit) of FIG. 7 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the shift register according to the first embodiment.
In this figure, the
ここで、各ステージは、2相のクロックのいずれかのクロックが位相順に入力され、順次シフトされる入力データが自身に達したときに、入力されているクロックに同期して、出力データ(位相シフトクロック)を出力する。
ステージ1が位相シフトクロックGout1を出力し、ステージ2が位相シフトクロックGout2を出力し、ステージ3が位相シフトクロックGout3を出力し、ステージ4が位相シフトクロックGout4を出力する。
Here, in each stage, when any one of the two-phase clocks is input in order of phase, and the input data to be sequentially shifted reaches itself, the output data (phase is synchronized with the input clock). Shift clock).
すなわち、シフトレジスタ100において、スタート信号STにより入力される入力データを、上記2層のクロックにより順次シフトさせ、入力データの入力されたステージが、このステージに入力されるクロックに同期させ、接続された端子Moutnを介して、位相シフトクロックを駆動信号として液晶素子へ出力する。
ステージ1にはクロックCK1が入力され、ステージ2にはクロックCK2が入力され、ステージ3にはクロックCK1が入力され、ステージ4にはクロックCK2が入力され、…、ステージnにはクロックmが入力される。(mは、nを「2」で除算した余りの数値で、割り切れる場合は2である。)
That is, in the
Clock CK1 is input to stage 1, clock CK2 is input to stage 2, clock CK1 is input to stage 3, clock CK2 is input to stage 4,..., Clock m is input to stage n Is done. (M is the remainder of dividing n by “2” and is 2 when divisible.)
次に、図2を参照して図1のシフトレジスタにおけるステージnの構成を説明する。図2はステージnの回路構成を示す概念図である(他のステージも入力される信号が異なるが構成はこのステージnと同様である)。
出力トランジスタM1は、ゲートにトランジスタM2のドレインが接続されており、ドレインにクロックCKmが入力され、ソースが端子Moutmへ接続されている。
Next, the configuration of the stage n in the shift register of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the circuit configuration of stage n (although the other stages also have different input signals, the configuration is the same as that of stage n).
The output transistor M1 has a gate connected to the drain of the transistor M2, a drain connected to the clock CKm, and a source connected to the terminal Moutm.
ダイオードD1は、入力回路であり、端子Inにアノードが接続され、出力トランジスタM1のゲートにカソードが接続(接続点Aにて接続)されている。
このダイオードD1は、ダイオード素子を用いても良いし、図2に示すようにトランジスタで構成しても良く、この場合アノードとしてゲートとドレインとを接続した端子を用い、カソードとしてソースを用いる。
コンデンサC1は、一端が出力トランジスタM1のゲートに接続され、他端が出力トランジスタM1のソースに接続されている。
The diode D1 is an input circuit, and has an anode connected to the terminal In and a cathode connected to the gate of the output transistor M1 (connected at the connection point A).
The diode D1 may be a diode element or may be constituted by a transistor as shown in FIG. 2. In this case, a terminal connecting a gate and a drain is used as an anode, and a source is used as a cathode.
One end of the capacitor C1 is connected to the gate of the output transistor M1, and the other end is connected to the source of the output transistor M1.
ダイオードD2は、アノードが出力トランジスタM1のソースに接続され、カソードがコンデンサC2の一端(接続点B)に接続されている。
このダイオードD2は、ダイオードD1と同様に、ダイオード素子を用いても良いし、図2に示すようにトランジスタで構成しても良く、この場合アノードとしてゲートとドレインとを接続した端子を用い、カソードとしてソースを用いる。
コンデンサC2は、一端が接続点Bに接続され、他端が接地されており、ダイオードD2と直列に出力トランジスタM1と接地点(Vss)との間に介挿されている。
The diode D2 has an anode connected to the source of the output transistor M1 and a cathode connected to one end (connection point B) of the capacitor C2.
As the diode D1, the diode D2 may be a diode element, or may be constituted by a transistor as shown in FIG. 2, and in this case, a terminal having a gate and a drain connected as an anode, Use the source as
The capacitor C2 has one end connected to the connection point B and the other end grounded, and is interposed between the output transistor M1 and the ground point (Vss) in series with the diode D2.
トランジスタM2は、出力トランジスタM1のクランピングトランジスタとして設けられており、ドレインが出力トランジスタM1のゲートに接続され、ソースが出力トランジスタM1のソースに接続され、ゲートが接続点Bに接続されている。
トランジスタM3は、ドレインがトランジスタM2のゲートに接続され、ゲートがダイオードD1のアノードに接続され、ソースが接地されている。
出力トランジスタM1,トランジスタM2,M3(さらにダイオードD1,D2,D3を構成させるトランジスタ)は全てnチャネルFET(電界効果トランジスタ)である。
The transistor M2 is provided as a clamping transistor of the output transistor M1, the drain is connected to the gate of the output transistor M1, the source is connected to the source of the output transistor M1, and the gate is connected to the connection point B.
The transistor M3 has a drain connected to the gate of the transistor M2, a gate connected to the anode of the diode D1, and a source grounded.
The output transistors M1, M2 and M3 (and the transistors constituting the diodes D1, D2 and D3) are all n-channel FETs (field effect transistors).
次に、図3を用いて、本発明の第1の実施形態によるシフトレジスタの動作について、ステージnを基準として説明する。図3は第1の実施形態によるシフトレジスタにおけるステージnの動作を示す波形図である。
ステージnにおいては、ダイオードD1のアノードが全段のステージn−1の端子Toutn-1に接続されている。ここで、説明上、出力トランジスタM1のドレインに入力されるクロックCKmをCK2とする。このため、前段のステージn−1及び後段のステージn+1における出力トランジスタM1のドレインにはクロックCK1が入力されている。
Next, the operation of the shift register according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to stage n with reference to FIG. FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of stage n in the shift register according to the first embodiment.
In stage n, the anode of diode D1 is connected to terminal Toutn-1 of stage n-1 of all stages. Here, for explanation, it is assumed that the clock CKm input to the drain of the output transistor M1 is CK2. Therefore, the clock CK1 is input to the drain of the output transistor M1 in the preceding stage n-1 and the succeeding
時刻t1においては、ステージn−1の出力する駆動パルスGoutn-1が「L」レベル、すなわち端子Inが「L」レベルのため、接続点Aの電位が「L」レベルとなっている。
このとき、出力トランジスタM1は、ゲートが「L」レベルのためオフ状態であり、所定のパルス幅のクロックCK2がドレインに入力されているが、駆動パルスGoutnが「L」レベルとなっている。
また、後に詳細に説明するが、接続点BがダイオードD2とコンデンサC2とからなる制御回路により所定の制御電圧となっており、トランジスタM2がオン状態となっている。
このため、接続点Aは、トランジスタM2により、出力トランジスタM1のソースの電位、すなわち「L」となり、出力トランジスタM1はオフ状態である。
At time t1, since the drive pulse Goutn-1 output from the stage n-1 is at "L" level, that is, the terminal In is at "L" level, the potential at the connection point A is at "L" level.
At this time, the output transistor M1 is off because the gate is at "L" level, and the clock CK2 having a predetermined pulse width is input to the drain, but the drive pulse Goutn is at "L" level.
As will be described in detail later, the connection point B is set to a predetermined control voltage by the control circuit including the diode D2 and the capacitor C2, and the transistor M2 is turned on.
For this reason, the connection point A becomes the potential of the source of the output transistor M1, that is, “L” by the transistor M2, and the output transistor M1 is in the OFF state.
次に、時刻t2においては、ステージn−1の出力する駆動パルスGoutn-1が「H」レベル、すなわち端子Inが「H」レベルとなるため、接続点Aの電位が「H」レベルに遷移する。
これにより、トランジスタM3は、駆動パルスGoutn-1が「H」レベルの間、すなわち駆動パルスGoutn-1のパルス幅の間、ゲートに「H」レベルが印加されるため、コンデンサC2に蓄積されている電荷を放電し、接続点Bを「L」レベルとする。
Next, at time t2, since the drive pulse Goutn-1 output from the stage n-1 is at "H" level, that is, the terminal In is at "H" level, the potential at the connection point A transitions to "H" level. To do.
As a result, the transistor M3 is stored in the capacitor C2 because the "H" level is applied to the gate while the drive pulse Goutn-1 is at "H" level, that is, during the pulse width of the drive pulse Goutn-1. The discharged charge is discharged, and the connection point B is set to the “L” level.
一方、シフトされてきた入力データが「L」レベル、すなわち駆動パルスGoutn-1が「L」レベルである場合、シフトのタイミングにおいて、コンデンサC1は充電されることがなく、出力トランジスタM1はオフ状態のままとなるため、接続点Bは制御電圧のまま、トランジスタM2はオン状態とされる。
これにより、クロックCKmが入力されても、出力端子Moutnの電圧変動はなく、ノイズは出力されない。
On the other hand, when the shifted input data is “L” level, that is, the drive pulse Goutn−1 is “L” level, the capacitor C1 is not charged at the timing of the shift, and the output transistor M1 is in the OFF state. Therefore, the connection point B remains at the control voltage, and the transistor M2 is turned on.
Thus, even when the clock CKm is input, there is no voltage fluctuation at the output terminal Moutn, and no noise is output.
これにより、トランジスタM2はオフ状態となり、コンデンサC1が所定の電圧に充電される。すなわち、接続点Bの電位は、コンデンサC1に所定の電圧に充電するタイミングにオフ状態となるよう制御され、コンデンサC1による出力トランジスタM1のゲート電圧のブートストラップを可能としている。
そして、出力トランジスタM1は、ゲートに「H」レベルが印加されるため、オン状態となるが、ドレインにクロックCK2が入力されていないため、駆動パルスGoutnを「H」レベルにて出力することがない。このため、出力端子Moutnは「L」レベルである。
As a result, the transistor M2 is turned off, and the capacitor C1 is charged to a predetermined voltage. That is, the potential at the connection point B is controlled to be turned off at the timing when the capacitor C1 is charged to a predetermined voltage, thereby enabling the bootstrap of the gate voltage of the output transistor M1 by the capacitor C1.
The output transistor M1 is turned on because the “H” level is applied to the gate, but since the clock CK2 is not input to the drain, the output pulse Moutn can be output at the “H” level. Absent. Therefore, the output terminal Moutn is at the “L” level.
次に、時刻t3においては、ステージn−1の出力がオフ状態となるが、ダイオードD1により、コンデンサC1には電荷が蓄積された状態、すなわち所定の電圧に充電されている。
そして、出力トランジスタM1は、オン状態であるため、ドレインに入力されているクロックCK2が「H」レベルとなるため、電流が流れてソースの電位を上昇させる。
これにより、コンデンサC1の一方の端子(出力トランジスタM1のソースに接続された端子)に電荷が供給され電位が上昇し、コンデンサC1の他方の端子(出力トランジスタM1のゲートに接続された端子)が、コンデンサC1の電位差を保持するために、コンデンサC1の一方の端子と同様の電位分上昇する(ブートストラップ動作)。
Next, at time t3, the output of the stage n-1 is turned off, but the capacitor C1 is charged with a predetermined voltage by the diode D1, that is, charged to a predetermined voltage.
Since the output transistor M1 is in the on state, the clock CK2 input to the drain is at the “H” level, so that a current flows and raises the source potential.
As a result, electric charge is supplied to one terminal of the capacitor C1 (terminal connected to the source of the output transistor M1) and the potential rises, and the other terminal of the capacitor C1 (terminal connected to the gate of the output transistor M1) In order to maintain the potential difference of the capacitor C1, the voltage rises by the same potential as one terminal of the capacitor C1 (bootstrap operation).
すなわち、出力トランジスタM1は、出力トランジスタM1がオン状態で、クロックCK2が「H」レベルで入力されることで、ゲートへ印加される電圧がコンデンサC1によりクロックCK2の電圧レベル分昇圧され、オン抵抗が低下することにより、ほぼクロックCK2と同様の電圧レベル及びパルス幅の駆動パルスGoutn(入力データ)を、次段のステージn+1へ出力する。
That is, when the output transistor M1 is in the ON state and the clock CK2 is input at the “H” level, the voltage applied to the gate is boosted by the voltage level of the clock CK2 by the capacitor C1, and the output transistor M1 is turned on. As a result, the drive pulse Goutn (input data) having a voltage level and pulse width substantially the same as those of the clock CK2 is output to the next
このとき、駆動パルスGoutn-1が「L」レベルであるため、トランジスタM3がオフ状態となっており、コンデンサC2にダイオードD2を介し、出力トランジスタM1から電流が流れ込み、コンデンサC2に電荷が蓄積されて、コンデンサC2が所定の電圧に充電される。
これにより、トランジスタM2は、ゲートにしきい値を超えた電圧が印加された状態となるが、ゲートとソースとがほぼ同様の電位であるため、電流が流れないオフ状態である。
At this time, since the drive pulse Goutn-1 is at the “L” level, the transistor M3 is in an OFF state, current flows from the output transistor M1 to the capacitor C2 via the diode D2, and electric charge is accumulated in the capacitor C2. Thus, the capacitor C2 is charged to a predetermined voltage.
As a result, the transistor M2 is in a state where a voltage exceeding the threshold value is applied to the gate, but the gate and the source have substantially the same potential, and thus the transistor M2 is in an off state in which no current flows.
次に、クロックCK2が「L」レベルとなると、出力トランジスタM1のソースの電圧、すなわち出力端子Moutnの電位は、オン状態にある出力トランジスタM1により、ドレイン側に電流が流れることとなり、「L」レベルとされる。
そして、トランジスタM2は、ゲート電圧が「H」レベルの状態で、ソースの電位が「L」レベルとなるため、オン状態となり、コンデンサC1に蓄積された電荷を、出力トランジスタM1を介して放電することで、接続点Aの電位を「L」レベルとする。
このとき、トランジスタM2のゲート−ソース間の容量C3により、コンデンサC2の電位が低下するが、コンデンサC2の充電する電圧がトランジスタM2のしきい値電圧より高い制御電圧となるように、容量C2及びコンデンサC3の容量比を設定しておく。
これにより、コンデンサC2に蓄積された制御電圧がゲートに印加されているため、トランジスタM2はオン状態のままである。
Next, when the clock CK2 becomes “L” level, the voltage of the source of the output transistor M1, that is, the potential of the output terminal Moutn, is caused to flow to the drain side by the output transistor M1 in the on state. Level.
The transistor M2 is turned on because the source voltage is at the "L" level while the gate voltage is at the "H" level, and the charge accumulated in the capacitor C1 is discharged through the output transistor M1. Thus, the potential at the connection point A is set to the “L” level.
At this time, although the potential of the capacitor C2 is lowered by the gate-source capacitance C3 of the transistor M2, the capacitance C2 and the capacitance C2 are set so that the voltage charged by the capacitor C2 becomes a control voltage higher than the threshold voltage of the transistor M2. The capacitance ratio of the capacitor C3 is set beforehand.
As a result, since the control voltage stored in the capacitor C2 is applied to the gate, the transistor M2 remains on.
次に、時刻t4において、出力トランジスタM1は、接続点Aが「L」レベルとなっているためオフ状態であり、クロックCK2も「L」レベルであるため、駆動パルスGoutnを「H」レベルで出力することはない。
このとき、トランジスタM2は、コンデンサC2に蓄積された制御電圧がゲートに印加されているため、オン状態のままである。
このため、ノイズが接続点Aの電位を変動させようとしても、トランジスタM2がノイズによる接続点Aの電位上昇を抑止するため、出力トランジスタM1のゲート電圧の変動が抑えられ、出力トランジスタM1が誤動作するのを防止することができる。
Next, at time t4, the output transistor M1 is off because the node A is at "L" level, and the clock CK2 is also at "L" level, so that the drive pulse Goutn is at "H" level. There is no output.
At this time, the transistor M2 remains on because the control voltage stored in the capacitor C2 is applied to the gate.
For this reason, even if the noise tries to change the potential at the connection point A, the transistor M2 suppresses the increase in the potential at the connection point A due to the noise, so that the fluctuation of the gate voltage of the output transistor M1 is suppressed, and the output transistor M1 malfunctions. Can be prevented.
次に、時刻t5において、出力トランジスタM1は、ゲート電圧が「L」レベルとなっているためオフ状態である。
このとき、クロックCK2が「H」レベルとなるが、トランススタM2がオン状態となっているため、接続点Aの電位変動を抑止するため、駆動パルスGoutnを「H」レベルでノイズ的に出力するように、出力トランジスタM1を誤動作させることはない。
Next, at time t5, the output transistor M1 is in the OFF state because the gate voltage is at the “L” level.
At this time, the clock CK2 is set to the “H” level, but since the transformer M2 is in the on state, the drive pulse Goutn is output at the “H” level in noise in order to suppress the potential fluctuation at the connection point A. As a result, the output transistor M1 does not malfunction.
また、コンデンサC1に蓄積されている電荷を放電させるため、接地された放電用のトランジスタを設けて、このトランジスタを後段以降のステージの出力する駆動パルス(リセット信号として利用)によりオンさせることが必要ないため、ステージ間の配線を削減することができ、回路の実装面積を削減し、回路規模を小さくすることができる。
同様に、出力トランジスタのゲート電圧をクランピングするため、接地された放電用のトランジスタ(プルダウン・トランジスタやクランピング・トランジスタ)を設けて、このトランジスタのゲート電圧を制御する必要もないため、このゲート電圧を制御するための回路を設ける必要がなく、回路構成及び配線を簡易なものとすることができる。
In addition, in order to discharge the electric charge accumulated in the capacitor C1, it is necessary to provide a grounded transistor for discharging and to turn on this transistor by a drive pulse (used as a reset signal) output from the subsequent stage. Therefore, wiring between stages can be reduced, a circuit mounting area can be reduced, and a circuit scale can be reduced.
Similarly, in order to clamp the gate voltage of the output transistor, there is no need to provide a grounded discharge transistor (pull-down transistor or clamping transistor) and control the gate voltage of this transistor. There is no need to provide a circuit for controlling the voltage, and the circuit configuration and wiring can be simplified.
また、出力端子Moutnと接地点との間にプルダウン抵抗を介挿してもよい。これにより、図2のステージnの回路において、出力端子Moutnがプルダウンされていないため、ノイズにより供給された電荷が出力端子Moutnに接続された出力配線に蓄積していった場合、出力端子Moutnの電位が徐々に上昇する。
しかしながら、電荷が蓄積されていくため、電位は直流成分であり、プルダウン抵抗を出力端子Moutnと接地点との間に介挿させることにより、この電位を上昇は容易に抑制することができる。
A pull-down resistor may be inserted between the output terminal Moutn and the ground point. Thereby, in the circuit of the stage n in FIG. 2, since the output terminal Moutn is not pulled down, when the charge supplied by noise accumulates in the output wiring connected to the output terminal Moutn, the output terminal Moutn The potential increases gradually.
However, since electric charges are accumulated, the electric potential is a direct current component, and the increase of the electric potential can be easily suppressed by inserting a pull-down resistor between the output terminal Moutn and the ground point.
さらに、上述したように、出力端子Moutnに蓄積される直流成分を除去するのみであるため、従来回路に比較して高抵抗のプルダウン抵抗で良く、回路の有する寄生抵抗でも十分の場合が考えられる。
従来例のシミュレーション結果(図11参照)に対応させ、クランピングトランジスタであるトランジスタM2及び制御回路としてのダイオードD2,コンデンサC2以外、他のトランジスタ及びコンデンサの定数を同様にして行った、第1の実施形態におけるシミュレーション結果を図4に示す。
図4において、上部分がクロックCKmの入力波形を示し、下部分が出力端子Moutnにおける駆動パルスGoutnの波形を示しており、また、横軸が時刻であり、縦軸が出力波形の電位である。
Furthermore, as described above, since only the DC component accumulated at the output terminal Moutn is removed, a pull-down resistor having a higher resistance than that of the conventional circuit may be used, and the parasitic resistance of the circuit may be sufficient. .
Corresponding to the simulation result of the conventional example (see FIG. 11), the other constants of the transistor and the capacitor other than the transistor M2 as the clamping transistor and the diode D2 and the capacitor C2 as the control circuit were similarly performed. The simulation result in the embodiment is shown in FIG.
In FIG. 4, the upper part shows the input waveform of the clock CKm, the lower part shows the waveform of the drive pulse Goutn at the output terminal Moutn, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the potential of the output waveform. .
図11に比較して、クロックCKmが入力されているときの、出力端子Goutnの電圧変動が無いことがわかる。
また、シミュレーションにおいて、従来例で設定したプルダウン抵抗(トランジスタ17)に比較して、第1の実施形態ではより高抵抗、例えば、従来例が1M(メガ)Ωとすると、第1の実施形態では100MΩの抵抗を使用して動作確認を行ったが、出力端子Moutnに接続された出力配線の電位変動は、図4に示すように極めて小さいレベルに抑制されることが判った。
Compared to FIG. 11, it can be seen that there is no voltage fluctuation at the output terminal Goutn when the clock CKm is input.
Also, in the simulation, if the resistance of the first embodiment is higher than that of the pull-down resistor (transistor 17) set in the conventional example, for example, the conventional example is 1 M (mega) Ω, Operation was confirmed using a 100 MΩ resistor, but it was found that the potential fluctuation of the output wiring connected to the output terminal Moutn was suppressed to an extremely small level as shown in FIG.
したがって、駆動パルスGoutnを「H」レベルで出力する際、プルダウン抵抗を接続することによる電圧降下を、プルダウン抵抗の抵抗値を上昇させることで抑制でき、出力トランジスタM1の駆動力を低下させることができ、消費電力を少なくすることも可能である。
また、上述したトランジスタM2の動作を電源投入直後から行わせることは、コンデンサC2に対して、ダイオードD3を用いて、トランジスタM2がオン状態となる制御電圧を接続点Bに印加させることにより容易に行うことができる。
このダイオードD3は必ず設ける必要があるわけではなく、上述したような場合に対応し、適時設けるようにする。
Therefore, when the drive pulse Goutn is output at the “H” level, the voltage drop due to the connection of the pull-down resistor can be suppressed by increasing the resistance value of the pull-down resistor, and the driving capability of the output transistor M1 can be reduced. It is possible to reduce power consumption.
In addition, the above-described operation of the transistor M2 can be easily performed immediately after the power is turned on by applying a control voltage for turning on the transistor M2 to the connection point B to the capacitor C2 using the diode D3. It can be carried out.
The diode D3 is not necessarily provided, and is provided in a timely manner in response to the above-described case.
さらに、第1の実施形態によるシフトレジスタを、図5に示す液晶表示装置のゲートドライバに用いる場合、表示部の列方向の両側にシフトレジスタをレイアウトする千鳥構成が望ましいことがある。
この場合に、シフトレジスタにおいて、次段以降のステージの駆動パルスをリセット信号として配線する必要がないため、配線が容易となり本発明の特徴が生かされる。
Furthermore, when the shift register according to the first embodiment is used for the gate driver of the liquid crystal display device shown in FIG. 5, a staggered configuration in which the shift registers are laid out on both sides in the column direction of the display unit may be desirable.
In this case, in the shift register, it is not necessary to wire the driving pulse of the next stage and subsequent stages as a reset signal.
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態を図5に示す。本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態と同様に、図7のゲートドライバ(液晶駆動回路)として用いることができる。図5のゲートドライバ構成は、図2に示す第1の実施形態と同様であり、異なる点は、ダイオードD3のアノードが出力端子Moutnに接続されておらず、出力トランジスタM1のドレインに接続されている構成である。
この場合、コンデンサC2は、クロックCKmが「H」レベルになる度に、充電がくりかえされ、クロックCKmの「H」レベルの電位とほぼ同様の電圧値を保持する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment is shown in FIG. The second embodiment of the present invention can be used as the gate driver (liquid crystal driving circuit) in FIG. 7 as in the first embodiment. The gate driver configuration of FIG. 5 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2 except that the anode of the diode D3 is not connected to the output terminal Moutn but is connected to the drain of the output transistor M1. It is the composition which is.
In this case, the capacitor C2 is repeatedly charged every time the clock CKm becomes “H” level, and holds a voltage value almost the same as the “H” level potential of the clock CKm.
このため、接続点B、すなわちトランジスタM2のゲート電圧は、図6に示すように、クロックCKmの「H」レベルの電位とほぼ同様の電圧値が印加されることになる。
図6は、図4と同様な条件で行ったシミュレーション結果を示しており、横軸が時刻であり、縦軸が各波形の電位レベルを示している。
したがって、シミュレーション結果からわかるように、第2の実施形態は第1の実施形態と同様に、駆動パルスGoutnを出力する時以外に、出力トランジスタM1のドレインに対してクロックCKmが入力されても、出力端子Moutnにおいて、図11に示す従来例のようなノイズが発生することはない。
For this reason, the voltage at the connection point B, that is, the gate voltage of the transistor M2, is almost the same as the “H” level potential of the clock CKm, as shown in FIG.
FIG. 6 shows the results of a simulation performed under the same conditions as in FIG. 4, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the potential level of each waveform.
Therefore, as can be seen from the simulation results, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, when the clock CKm is input to the drain of the output transistor M1 other than when the drive pulse Goutn is output, The output terminal Moutn does not generate noise as in the conventional example shown in FIG.
また、上述した第1及び第2の実施形態によるシフトレジスタの回路構成は、a−Si(アモルファスシリコン)TFT(薄膜トランジスタ)のみでなく、多結晶シリコンTFTのゲートドライバや単結晶シリコンのドライバIC(集積回路)にも適用することが可能である。 The circuit configuration of the shift register according to the first and second embodiments described above is not limited to an a-Si (amorphous silicon) TFT (thin film transistor), but a gate driver for a polycrystalline silicon TFT or a driver IC for a single crystal silicon ( The present invention can also be applied to an integrated circuit.
1,2,3,4,n…ステージ
A,B…接続点
C1,C2…コンデンサ
D1,D2,D3…ダイオード
M1…出力トランジスタ
M2,M3…トランジスタ
Mout1,Mout2,Mout3,Mout4,Moutn…端子
1, 2, 3, 4, n ... stages A, B ... connection points C1, C2 ... capacitors D1, D2, D3 ... diodes M1 ... output transistors M2, M3 ... transistors Mout1, Mout2, Mout3, Mout4, Moutn ... terminals
Claims (6)
前記各ステージにおいて、
前記出力トランジスタのゲートに接続される、前記入力データを入力する第1のダイオードと、
前記出力トランジスタのゲート及びソース間に接続されたコンデンサと、
前記出力トランジスタのゲート及びソース間に、前記コンデンサと並列に接続されたクランピングトランジスタと
を有し、
前記クランピングトランジスタのソースが前記出力トランジスタのソースに接続され、前記クランピングトランジスタのドレインが前記出力トランジスタのゲートに接続されていることを特徴とするシフトレジスタ。 It has a plurality of cascaded stages, and input data is shifted by a plurality of clocks with different phases, and when the input data is input, the clock input to the drain of the output transistor is output from the source as a phase shift clock And a shift register that performs a shift operation of the output signal,
In each stage,
A first diode for inputting the input data, connected to a gate of the output transistor;
A capacitor connected between the gate and source of the output transistor;
A clamping transistor connected in parallel with the capacitor between the gate and source of the output transistor;
A shift register, wherein a source of the clamping transistor is connected to a source of the output transistor, and a drain of the clamping transistor is connected to a gate of the output transistor.
前記クランピングトランジスタのソースにアノードが接続された第2のダイオードと、
該第2のダイオードのカソード及び接地点間に介挿された第2のコンデンサと
からなり、
前記第2のダイオードのカソードがクランピングトランジスタのゲートに接続されていることを特徴とする請求項3に記載のシフトレジスタ。 The control circuit is
A second diode having an anode connected to a source of the clamping transistor;
A second capacitor interposed between the cathode of the second diode and the ground point,
4. The shift register according to claim 3, wherein the cathode of the second diode is connected to the gate of a clamping transistor.
6. A liquid crystal drive, wherein the shift register according to claim 1 is used to generate a scan drive signal of an active matrix circuit in which a scan line and a signal line cross each other. circuit.
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