JP2019090897A - 走査線駆動回路およびこれを備えた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査方向を切り替え、誤動作を防止できる小規模の走査線駆動回路を提供する。【解決手段】単位回路に、第1クロック信号が与えられたトランジスタ、第1ノードにオフレベル電圧を印加するトランジスタ、第2ノードにオフレベル電圧を印加するトランジスタ、順方向走査時に第1クロック信号よりも進むクロック信号に基づき第2ノードにオンレベル電圧を印加するトランジスタ、逆方向走査時に第1クロック信号よりも進むクロック信号に基づき第2ノードにオンレベル電圧を印加するトランジスタ、および、前方段と後方段の単位回路の出力信号に基づき第1ノードの電圧を制御する回路を設ける。第1ノードの電圧がオフレベルである間に、第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化し、第1ノードの電圧がオフレベルである間に第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧がオンレベルであるように単位回路を構成する。【選択図】図5
Description
本発明は、走査線の選択順序(以下、走査方向という)を切り替える機能を有する走査線駆動回路、および、これを備えた表示装置に関する。
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の表示装置として広く利用されている。液晶表示装置は、複数の走査線と複数のデータ線と複数の画素回路とを含む液晶パネル、走査線駆動回路、および、データ線駆動回路を備えている。液晶表示装置では、装置を小型化するために、走査線駆動回路を画素回路と共に液晶パネル上に形成する技術(ゲートドライバモノリシック技術)が用いられることがある。
走査線駆動回路は、複数の単位回路を多段接続した構成を有する。走査線駆動回路の単位回路については、従来から多くの回路が知られている。例えば特許文献1には、図24に示す単位回路91が記載されている。単位回路91は、10個の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFTという)Q1〜Q10、および、コンデンサC9を含んでいる。単位回路91を多段接続した走査線駆動回路によれば、TFTのリーク電流が比較的大きい場合でも、リーク電流に起因する不必要な消費電力を抑制することができる。なお、この走査線駆動回路は、走査方向を切り替える機能を有していない。
走査線駆動回路の誤動作を防止するために、単位回路には出力トランジスタのゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路が設けられることがある。また、走査線駆動回路の中には、走査方向を切り替える機能を有するものがある。ところが、安定化回路を含み、走査方向を切り替える機能を有する単位回路を特段の工夫を行うことなく設計すると、安定化回路に含まれる特定のTFTのサイズを大きくする必要が生じ、走査線駆動回路のサイズが大きくなる(後述する図9およびその説明を参照)。
それ故に、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することが課題として挙げられる。
上記の課題は、例えば、複数の単位回路を多段接続して構成され、走査方向を切り替える機能を有する走査線駆動回路であって、単位回路は、第1クロック信号が与えられた第1導通端子と、出力端子に接続された第2導通端子と、第1ノードに接続された制御端子とを有する出力トランジスタと、第1ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第2ノードに接続された制御端子とを有する第1トランジスタと、第2ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第1ノードに接続された制御端子とを有する第2トランジスタと、順方向走査のときに第1クロック信号よりも進む第2クロック信号に基づき、第2ノードにオンレベル電圧を印加する第3トランジスタと、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも進む第3クロック信号に基づき、第2ノードにオンレベル電圧を印加する第4トランジスタと、前方段の単位回路の出力信号と後方段の単位回路の出力信号とに基づき、第1ノードの電圧を制御する第1ノード制御回路とを備え、第1ノードの電圧がオフレベルである間に、第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化し、第1ノードの電圧がオフレベルである間に第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧はオンレベルである走査線駆動回路によって解決することができる。
上記の走査線駆動回路では、順方向走査のときに第2クロック信号が第1クロック信号よりも前にオンレベルになり、逆方向走査のときに第3クロック信号が第1クロック信号よりも前にオンレベルになる。このため、第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧は既にオンレベルであり、第1トランジスタは既にオン状態である。したがって、第1トランジスタのサイズを大きくしなくても、第1ノードの電圧は、第1クロック信号がオンレベルに変化したときに上昇しても、直ちにオフレベルになる。よって、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、かつ、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することができる。
以下、図面を参照して、各実施形態に係る走査線駆動回路、および、これを備えた液晶表示装置について説明する。以下の説明では、TFTの導通端子がドレイン端子およびソース端子として機能する場合には、その導通端子を固定的にドレイン端子またはソース端子と呼ぶ。また、ある端子経由で入力または出力される信号を端子と同じ名称で呼ぶ(例えば、クロック端子CKA経由で入力される信号をクロック信号CKAと呼ぶ)。XmodYはXをYで割ったときの余りを表し、mおよびnは2以上の整数、iは1以上m以下の整数、jは1以上n以下の整数であるとする。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る走査線駆動回路を備えた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示す液晶表示装置1は、液晶パネル2、走査線駆動回路10、および、データ線駆動回路3を備えている。液晶パネル2は、表示領域4を有する。表示領域4は、m本の走査線G1〜Gm、n本のデータ線S1〜Sn、および、(m×n)個の画素回路5を含んでいる。走査線G1〜Gmは、互いに平行に配置される。データ線S1〜Snは、走査線G1〜Gmと直交するように互に平行に配置される。走査線G1〜Gmとデータ線S1〜Snは、(m×n)箇所で交差する。(m×n)個の画素回路5は、走査線G1〜Gmとデータ線S1〜Snの交点に対応して2次元状に配置される。
図1は、第1の実施形態に係る走査線駆動回路を備えた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示す液晶表示装置1は、液晶パネル2、走査線駆動回路10、および、データ線駆動回路3を備えている。液晶パネル2は、表示領域4を有する。表示領域4は、m本の走査線G1〜Gm、n本のデータ線S1〜Sn、および、(m×n)個の画素回路5を含んでいる。走査線G1〜Gmは、互いに平行に配置される。データ線S1〜Snは、走査線G1〜Gmと直交するように互に平行に配置される。走査線G1〜Gmとデータ線S1〜Snは、(m×n)箇所で交差する。(m×n)個の画素回路5は、走査線G1〜Gmとデータ線S1〜Snの交点に対応して2次元状に配置される。
図2は、画素回路5の回路図である。図2には、i行j列目の画素回路5が記載されている。画素回路5は、TFT6、液晶容量7、および、補助容量8を含んでいる。TFT6のゲート端子は走査線Giに接続され、TFT6のソース端子はデータ線Sjに接続され、TFT6のドレイン端子は液晶容量7と補助容量8の一方の電極(図2では上側の電極)に接続される。液晶容量7の他方の電極は共通電極COMに接続され、補助容量8の他方の電極は補助容量線CSに接続される。
走査線駆動回路10は、TFT6と同じ製造プロセスを用いて、液晶パネル2上に一体に形成される(ゲートドライバモノリシック構成)。走査線駆動回路10は、表示領域4の辺のうちデータ線S1〜Snと平行な2辺の一方(図1では左辺)に沿って配置される。走査線G1〜Gmの一端(図1では左端)は、走査線駆動回路10に接続される。データ線駆動回路3はICチップに内蔵され、データ線駆動回路3を内蔵したICチップは液晶パネル2上で表示領域4の周辺部に実装される。液晶パネル2には、フレキシブルプリント基板9が接続される。
走査線駆動回路10は、データ線駆動回路3から供給された制御信号Cgに従い、走査線G1〜Gmを駆動する。データ線駆動回路3は、液晶表示装置1の外部からフレキシブルプリント基板9を経由して供給された映像信号(図示せず)に基づき、データ線S1〜Snを駆動する。より詳細には、液晶表示装置1の1フレーム期間には、m個のライン期間が含まれる。走査線駆動回路10は、各ライン期間において、走査線G1〜Gmの中から1本の走査線を選択し、選択した走査線を含む複数の走査線にハイレベル電圧を印加し、それ以外の走査線にローレベル電圧を印加する。ハイレベル電圧が印加された走査線に接続された画素回路5では、TFT6がオンする。データ線駆動回路3は、各ライン期間において、映像信号に応じたn個の電圧(以下、データ電圧という)をデータ線S1〜Snに印加する。ライン期間が終了する前(または終了時)に、走査線駆動回路10は、選択した走査線に印加する電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に変化させる。これに伴い、選択されていた走査線に接続されたn個の画素回路5ではTFT6がオフし、n個の画素回路5にn個のデータ電圧がそれぞれ書き込まれる。画素回路5は、1個のサブ画素に対応する。サブ画素の輝度は、画素回路5に書き込まれたデータ電圧に応じて変化する。したがって、走査線駆動回路10とデータ線駆動回路3を用いて(m×n)個の画素回路5に(m×n)個のデータ電圧を書き込むことにより、液晶パネル2に所望の画像を表示することができる。なお、制御信号Cgは、液晶表示装置1の外部からフレキシブルプリント基板9を経由して走査線駆動回路10に供給されてもよい。
図3は、走査線駆動回路10の構成を示すブロック図である。図3に示す走査線駆動回路10は、m個の単位回路11を多段接続した構成を有する。ただし、図3に示す構成は、mが8以上の4の倍数であるときの例である。単位回路11は、クロック端子CKA、CKB、CKC、CKD、制御端子UD、UDB、セット端子S、リセット端子R、および、出力端子Gを有する。走査線駆動回路10には、4相のクロック信号CK1〜CK4、制御信号UD、UDB、ゲートスタートパルスGSP1、GSP2、および、ゲートエンドパルスGEP1、GEP2が供給される。
制御信号UD、UDBは、それぞれ、各段の単位回路11の制御端子UD、UDBに供給される。i段目の単位回路11のクロック端子CKA、CKB、CKC、CKDには、それぞれ、クロック信号CKa、CKb、CKc、CKdが供給される。ただし、a=(i−1)mod4+1、b=(i+1)mod4+1、c=imod4+1、d=(i+2)mod4+1である。1段目および2段目の単位回路11のセット端子Sには、それぞれ、ゲートスタートパルスGSP1、GSP2が供給される。それ以外の単位回路11のセット端子Sには、2段前の単位回路11の出力信号Gが供給される。(m−1)段目およびm段目の単位回路11のリセット端子Rには、それぞれ、ゲートエンドパルスGEP2、GEP1が供給される。それ以外の単位回路11のリセット端子Rには、2段後の単位回路11の出力信号Gが供給される。i段目の単位回路11の出力信号Gは、走査線Giに印加される。
走査線駆動回路10は、制御信号UD、UDBに従い走査方向を切り替える。制御信号UDがハイレベル、制御信号UDBがローレベルのときには、走査線駆動回路10は走査線G1〜Gmを昇順に(G1、G2、…、Gm−1、Gmの順に)選択する。制御信号UDがローレベル、制御信号UDBがハイレベルのときには、走査線駆動回路10は走査線G1〜Gmを降順に(Gm、Gm−1、…、G2、G1の順に)選択する。以下、前者を順方向走査、後者を逆方向走査という。制御信号UDBは、制御信号UDの否定信号でもよく、制御信号UDとは独立して変化する信号でもよい。後者の場合、例えば垂直帰線期間において、制御信号UD、UDBが共にローレベルになってもよい。
クロック信号CK1〜CK4は、1周期のうち1/4周期以上かつ半周期未満において(具体的には、半周期よりも少し短い時間において)ハイレベルになり、残りの時間においてローレベルになる。図4Aは、走査線駆動回路10が順方向走査を行うときのクロック信号と制御信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2、CK3は、それぞれ、クロック信号CK1よりも1/4周期、半周期だけ遅れる。クロック信号CK4は、クロック信号CK1よりも1/4周期だけ進む。図4Bは、走査線駆動回路10が逆方向走査を行うときのクロック信号と制御信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2は、クロック信号CK1よりも1/4周期だけ進む。クロック信号CK3、CK4は、それぞれ、クロック信号CKAよりも半周期、1/4周期だけ遅れる。
図5は、単位回路11の回路図である。単位回路11は、8個のNチャネル型TFT:T1〜T8、および、コンデンサC1を含んでいる。Nチャネル型トランジスタでは、ハイレベルがオンレベル、ローレベルがオフレベルである。TFT:T5のドレイン端子は制御端子UDに接続され、TFT:T5のゲート端子はセット端子Sに接続される。TFT:T6のドレイン端子は制御端子UDBに接続され、TFT:T6のゲート端子はリセット端子Rに接続される。TFT:T5、T6のソース端子は、TFT:T1、T7のゲート端子、および、TFT:T2のドレイン端子に接続される。TFT:T3のドレイン端子は制御端子UDに接続され、TFT:T3のゲート端子はクロック端子CKDに接続される。TFT:T4のドレイン端子は制御端子UDBに接続され、TFT:T4のゲート端子はクロック端子CKCに接続される。TFT:T3、T4のソース端子は、TFT:T2のゲート端子、および、TFT:T7のドレイン端子に接続される。TFT:T1のドレイン端子はクロック端子CKAに接続され、TFT:T1のソース端子はTFT:T8のドレイン端子、および、出力端子Gに接続される。TFT:T8のゲート端子は、クロック端子CKBに接続される。TFT:T2、T7、T8のソース端子には、ローレベル電圧VSSが印加される。コンデンサC1は、TFT:T1のゲート端子とソース端子の間に設けられる。TFT:T7のサイズは、TFT:T3、T4のサイズよりも十分に大きい。TFT:T2〜T4、T7は、TFT:T1のゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路として機能する。以下、TFT:T1のゲート端子が接続されたノードをN1、TFT:T2のゲート端子が接続されたノードをN2という。
図6Aは、走査線駆動回路10が順方向走査を行うときのタイミングチャートである。以下、図6Aを参照して、順方向走査を行うときの単位回路11の動作を説明する。時刻t11の直前では、クロック信号CKCはハイレベル、他のクロック信号、セット信号S、リセット信号R、ノードN1、N2の電圧、および、出力信号Gはローレベル、TFT:T4はオン状態、他のTFTはオフ状態である。時刻t11において、クロック信号CKBとセット信号Sがハイレベルに変化する。このため、TFT:T5、T8はオンする。これに伴い、ノードN1の電圧はハイレベルになり、TFT:T1、T7はオンする。
時刻t12よりも前に、クロック信号CKCがローレベルに変化する。このため、TFT:T4はオフする。時刻t12において、クロック信号CKDがハイレベルに変化する。このため、TFT:T3はオンする。上述したように、TFT:T7のサイズは、TFT:T3のサイズよりも十分に大きい。したがって、TFT:T7がオン状態のときにTFT:T3がオンしても、ノードN2の電圧はローレベルを保つ。
時刻t13よりも前に、クロック信号CKBとセット信号Sがローレベルに変化する。このため、TFT:T5、T8はオフする。時刻t13において、クロック信号CKAがハイレベルに変化する。このときTFT:T1はオン状態であるので、TFT:T1のドレイン端子の電圧が上昇すると、TFT:T1のソース端子の電圧も上昇する。TFT:T1のゲート端子とソース端子の間にはコンデンサC1が設けられているので、ノードN1の電圧も上昇する。ノードN1の電圧は、ブートストラップ効果によって通常のハイレベルよりも高くなる。したがって、出力信号Gの電圧は、TFT:T1の閾値電圧分だけ低下することなく、クロック信号CKAのハイレベル電圧と同じレベルになる。
時刻t14よりも前に、クロック信号CKDがローレベルに変化する。このため、TFT:T3はオフする。時刻t14において、クロック信号CKCがハイレベルに変化する。このため、TFT:T4はオンする。時刻t15よりも前に、クロック信号CKAがローレベルに変化する。このため、ノードN1の電圧は通常のハイレベルに戻り、出力信号Gはローレベルになる。時刻t15において、クロック信号CKBとリセット信号Rがハイレベルに変化する。このため、TFT:T6、T8はオンする。これに伴い、ノードN1の電圧はローレベルになり、TFT:T1、T7はオフする。出力信号Gは、確実にローレベルになる。
時刻t16よりも前に、クロック信号CKCがローレベルに変化する。このため、TFT:T4はオフする。時刻t16において、クロック信号CKDがハイレベルに変化する。このため、TFT:T3はオンする。これに伴い、ノードN2の電圧はハイレベルになり、TFT:T2はオンする。時刻t17よりも前に、クロック信号CKBがローレベルに変化する。このため、TFT:T8はオフする。時刻t17において、クロック信号CKAがハイレベルに変化する。このときTFT:T1はオフ状態であるので、クロック信号CKAがハイレベルに変化しても、出力信号Gはローレベルを保つ。
時刻t17以降、ノードN2の電圧は、クロック信号CKDがハイレベルに変化したときにハイレベルになり、クロック信号CKCがハイレベルに変化したときにローレベルになる。ノードN1の電圧は、次にセット信号Sがハイレベルになるまでローレベルを保つ。出力信号Gは、次にセット信号Sがハイレベルになった後にクロック信号CKAがハイレベルになるまでローレベルを保つ。単位回路11では、ノードN1の電圧がローレベルである間に、ノードN2の電圧はハイレベルとローレベルに変化する。
図6Bは、走査線駆動回路10が逆方向走査を行うときのタイミングチャートである。逆方向走査のときの単位回路11の動作は、順方向走査のときの単位回路11の動作において、クロック信号CKCとクロック信号CKDを入れ替え、セット信号Sとリセット信号Rを入れ替え、TFT:T3、T5とTFT:T4、T6を入れ替えたものと同じである。図6Aおよび図6Bに示すように、ノードN1の電圧と出力信号Gは、順方向走査のときと逆方向走査のときとで同じように変化する。
以下、図7〜図9を参照して、本実施形態に係る走査線駆動回路10の効果を説明する。図7に示すように、単位回路11では、TFT:T1のドレイン端子とゲート端子の間に寄生容量Cxが発生する。このため、ノードN1の電圧がローレベルである間にクロック信号CKAがハイレベルに変化すると、ノードN1の電圧は少し上昇する。このときにTFT:T1を流れるリーク電流によって、出力信号Gも少し変化する。このため、走査線駆動回路を特段の工夫を行うことなく設計すると、ノードN1の電圧と出力信号Gに図8に示すノイズが載る。走査線駆動回路10によれば、図8に示すノイズを抑制することができる。
走査線駆動回路10が順方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKDがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKDはクロック信号CKAよりも1/4周期だけ進んでいる(図6Aを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化するときに、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2は既にオン状態である。
走査線駆動回路10が逆方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKCがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKCはクロック信号CKAよりも1/4周期だけ進んでいる(図6Bを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化するときに、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2は既にオン状態である。
どちらの場合でも、ノードN1の電圧は、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに上昇しても、TFT:T2の作用によって直ちにローレベルになる。したがって、ノードN1の電圧に載るノイズを抑制することができる。また、TFT:T1を流れるリーク電流が減少するので、出力信号Gに載るノイズを抑制することができる。よって、走査線駆動回路10によれば、誤動作や液晶表示装置1における異常表示を防止することができる。
比較例に係る走査線駆動回路として、図9に示す単位回路81を多段接続した走査線駆動回路を考える。単位回路81では、TFT:T3のドレイン端子とゲート端子はクロック端子CKBに接続される。TFT:T4のドレイン端子はノードN2に接続され、TFT:T4のソース端子にはローレベル電圧VSSが印加され、TFT:T4のゲート端子はクロック端子CKAに接続される。
単位回路81では、クロック信号CKBがハイレベルに変化したときに、TFT:T3がオンし、ノードN2の電圧はハイレベルになる。クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに、TFT:T4がオンし、ノードN2の電圧はローレベルになる。TFT:T4のサイズは意図的に小さく設計されるので、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに、ノードN2の電圧波形に鈍りが発生する。単位回路81によれば、鈍りを有する信号を用いてTFT:T2を制御することにより、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときにノードN1の電圧に載るノイズを抑制することができる。しかしながら、ノードN2の電圧波形鈍りによりノイズ制御を行うためTFT:T2のサイズを大きくする必要があるので、比較例に係る走査線駆動回路のサイズは大きくなる。
これに対して、単位回路11では、順方向走査のときにはクロック信号CKDがクロック信号CKAよりも前にハイレベルになり、逆方向走査のときにはクロック信号CKCがクロック信号CKAよりも前にハイレベルになる。このため、クロック信号CKAがハイレベルに変化するときに、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2は既にオン状態である。したがって、TFT:T2のサイズを大きくしなくても、ノードN1の電圧は、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに上昇しても、直ちにローレベルになる。よって、本実施形態に係る走査線駆動回路10によれば、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、かつ、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することができる。また、液晶パネル2の額縁サイズ(表示領域4の周辺部の幅)を小さくすることができる。
液晶表示装置1では、表示中に走査線駆動回路10の動作を停止させることがある。この場合、停止期間ではノードN1の電圧を保持する必要がある。このような場合でも、TFT:T2を小さく設計できるので、TFT:T2を流れるリーク電流を削減し、ノードN1の電圧をより容易に保持することができる。
本実施形態では、制御信号UDは、順方向走査のときにオンレベル(ハイレベル)、逆方向走査のときにオフレベル(ローレベル)になる第1制御信号に該当する。制御信号UDBは、順方向走査のときにオフレベル、逆方向走査のときにオンレベルになる第2制御信号に該当する。クロック信号CKAは、第1クロック信号に該当する。クロック信号CKDは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間(1/4周期)だけ進み、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れる第2クロック信号に該当する。クロック信号CKCは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れ、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ進む第3クロック信号に該当する。クロック信号CKBは、第1クロック信号よりも半周期だけ遅れる第4クロック信号に該当する。
単位回路11は、第1クロック信号が与えられた第1導通端子(ドレイン端子)と、出力端子Gに接続された第2導通端子(ソース端子)と、第1ノード(ノードN1)に接続された制御端子(ゲート端子)とを有する出力トランジスタ(TFT:T1)と、第1ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧(ローレベル電圧)が印加された第2導通端子と、第2ノード(ノードN2)に接続された制御端子とを有する第1トランジスタ(TFT:T2)と、第2ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第1ノードに接続された制御端子とを有する第2トランジスタ(TFT:T7)と、第1制御信号が与えられた第1導通端子と、第2ノードに接続された第2導通端子と、第2クロック信号が与えられた制御端子とを有し、第2クロック信号に基づき、第2ノードにオンレベル電圧を印加する第3トランジスタ(TFT:T3)と、第2制御信号が与えられた第1導通端子と、第2ノードに接続された第2導通端子と、第3クロック信号が与えられた制御端子とを有し、第3クロック信号に基づき、第2ノードにオンレベル電圧を印加する第4トランジスタ(TFT:T4)とを備えている。単位回路11は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に、第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化するように構成される。単位回路11は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧はオンレベルであるように構成される。第2トランジスタのサイズは、第3および第4トランジスタのサイズよりも大きい。
単位回路11は、第1制御信号が与えられた第1導通端子と、第1ノードに接続された第2導通端子と、前方段の単位回路(2段前の単位回路)の出力信号が与えられた制御端子とを有する第5トランジスタ(TFT:T5)と、第2制御信号が与えられた第1導通端子と、第1ノードに接続された第2導通端子と、後方段の単位回路(2段後の単位回路)の出力信号が与えられた制御端子とを有する第6トランジスタ(TFT:T6)と、出力端子Gに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第4クロック信号が与えられた制御端子とを有する出力リセットトランジスタ(TFT:T8)とをさらに備えている。第5トランジスタと第6トランジスタは、前方段の単位回路の出力信号と後方段の単位回路の出力信号とに基づき、第1ノードの電圧を制御する第1ノード制御回路を構成する。
液晶表示装置1は、互いに平行に配置された複数の走査線G1〜Gmと、走査線G1〜Gmと直交するように互いに平行に配置された複数のデータ線S1〜Snと、走査線G1〜Gmおよびデータ線S1〜Snの交点に対応して配置された複数の画素回路5と、走査線駆動回路10とを備えている。走査線駆動回路10は、画素回路5を含む表示パネル(液晶パネル2)上に一体に形成される。
本実施形態に係る走査線駆動回路10では、順方向走査のときに第2クロック信号が第1クロック信号よりも前にオンレベルになり、逆方向走査のときに第3クロック信号が第1クロック信号よりも前にオンレベルになる。このため、第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧は既にオンレベルであり、第1トランジスタは既にオン状態である。したがって、第1トランジスタのサイズを大きくしなくても、第1ノードの電圧は、第1クロック信号がオンレベルに変化したときに上昇しても、直ちにオフレベルになる。よって、本実施形態に係る走査線駆動回路10によれば、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することができる。また、単位回路11が出力リセットトランジスタを備えているので、出力信号を確実にオフレベルにすることができる。また、走査線駆動回路10を備えた液晶表示装置1によれば、走査方向を切り替える機能を有し、異常表示を防止でき、液晶パネル2の額縁サイズの小さい液晶表示装置を提供することができる。
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。図10に示す走査線駆動回路20は、m個の単位回路21を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。ただし、図10に示す構成は、mが10以上の5の倍数であるときの例である。単位回路21は、クロック端子CKA、CKB、CKE、制御端子UD、UDB、セット端子S、リセット端子R、および、出力端子Gを有する。走査線駆動回路20には、5相のクロック信号CK1〜CK5、制御信号UD、UDB、ゲートスタートパルスGSP1〜GSP3、および、ゲートエンドパルスGEP1〜GEP3が供給される。走査線駆動回路20は、制御信号UD、UDBに従い走査方向を切り替える。
図10は、第2の実施形態に係る走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。図10に示す走査線駆動回路20は、m個の単位回路21を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。ただし、図10に示す構成は、mが10以上の5の倍数であるときの例である。単位回路21は、クロック端子CKA、CKB、CKE、制御端子UD、UDB、セット端子S、リセット端子R、および、出力端子Gを有する。走査線駆動回路20には、5相のクロック信号CK1〜CK5、制御信号UD、UDB、ゲートスタートパルスGSP1〜GSP3、および、ゲートエンドパルスGEP1〜GEP3が供給される。走査線駆動回路20は、制御信号UD、UDBに従い走査方向を切り替える。
制御信号UD、UDBは、それぞれ、各段の単位回路21の制御端子UD、UDBに供給される。i段目の単位回路21のクロック端子CKA、CKB、CKEには、それぞれ、クロック信号CKa、CKb、CKeが供給される。ただし、a=(i−1)mod5+1、b=imod5+1、e=(i+3)mod5+1である。1〜3段目の単位回路21のセット端子Sには、それぞれ、ゲートスタートパルスGSP1〜GSP3が供給される。それ以外の単位回路21のセット端子Sには、3段前の単位回路21の出力信号Gが供給される。(m−2)〜m段目の単位回路21のリセット端子Rには、それぞれ、ゲートエンドパルスGEP3〜GEP1が供給される。それ以外の単位回路21のリセット端子Rには、3段後の単位回路21の出力信号Gが供給される。i段目の単位回路21の出力信号Gは、走査線Giに印加される。
クロック信号CK1〜CK5は、1周期のうち2/5周期においてハイレベルになり、残りの時間においてローレベルになる。図11Aは、走査線駆動回路20が順方向走査を行うときのクロック信号と制御信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2、CK3は、それぞれ、クロック信号CK1よりも1/5周期、および、2/5周期だけ遅れる。クロック信号CK4、CK5は、それぞれ、クロック信号CK1よりも2/5周期、および、1/5周期だけ進む。図11Bは、走査線駆動回路20が逆方向走査を行うときのクロック信号と制御信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2、CK3は、それぞれ、クロック信号CK1よりも1/5周期、および、2/5周期だけ進む。クロック信号CK4、CK5は、それぞれ、クロック信号CK1よりも2/5周期、および、1/5周期だけ遅れる。
図12は、単位回路21の回路図である。単位回路21は、8個のNチャネル型TFT:T1〜T7、T9、および、コンデンサC1を含んでいる。単位回路21は、TFT:T3、T4、T9のゲート端子がそれぞれクロック端子CKE、クロック端子CKB、および、ノードN2に接続される点で、第1の実施形態に係る単位回路11と相違する。TFT:T2〜T4、T7は、TFT:T1のゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路として機能する。
図13Aは、走査線駆動回路20が順方向走査を行うときのタイミングチャートである。以下、図13Aを参照して、順方向走査を行うときの単位回路21の動作を説明する。時刻t21の直前では、クロック信号CKA、CKBはハイレベル、クロック信号CKE、セット信号S、リセット信号R、および、ノードN1、N2の電圧はローレベル、TFT:T4はオン状態、他のTFTはオフ状態である。時刻t21において、クロック信号CKAがローレベルに変化し、セット信号Sがハイレベルに変化する。このため、TFT:T5はオンする。これに伴い、ノードN1の電圧はハイレベルになり、TFT:T1、T7はオンする。
時刻t22において、クロック信号CKBがローレベルに変化する。このため、TFT:T4はオフする。時刻t23において、クロック信号CKEがハイレベルに変化し、セット信号Sがローレベルに変化する。このため、TFT:T3はオンし、TFT:T5はオフする。第1の実施形態と同様に、TFT:T7がオン状態のときにTFT:T3がオンしても、ノードN2の電圧はローレベルを保つ。
時刻t24において、クロック信号CKAがハイレベルに変化する。このとき、第1の実施形態と同様に、ノードN1の電圧は通常のハイレベルよりも高くなる。したがって、出力信号Gの電圧は、TFT:T1の閾値電圧分だけ低下することなく、クロック信号CKAのハイレベル電圧と同じレベルになる。
時刻t25において、クロック信号CKBがハイレベルに変化し、クロック信号CKEがローレベルに変化する。このため、TFT:T4はオンし、TFT:T3はオフする。時刻t26において、クロック信号CKAがローレベルに変化する。このため、ノードN1の電圧は通常のハイレベルに戻り、出力信号Gはローレベルになる。時刻t27において、クロック信号CKBがローレベルに変化し、リセット信号Rがハイレベルに変化する。このため、TFT:T4はオフし、TFT:T6はオンする。これに伴い、ノードN1の電圧はローレベルになり、TFT:T1、T7はオフする。
時刻t28において、クロック信号CKEがハイレベルに変化する。このため、TFT:T3はオンする。これに伴い、ノードN2の電圧はハイレベルになり、TFT:T2、T9はオンする。時刻t29において、クロック信号CKAがハイレベルに変化し、リセット信号Rがローレベルに変化する。このため、TFT:T6はオフする。このときTFT:T1はオフ状態であるので、クロック信号CKAがハイレベルに変化しても、出力信号Gはローレベルを保つ。
時刻t29以降、ノードN2の電圧は、クロック信号CKEがハイレベルに変化したときにハイレベルになり、クロック信号CKBがハイレベルに変化したときにローレベルになる。ノードN1の電圧は、次にセット信号Sがハイレベルになるまでローレベルを保つ。出力信号Gは、次にセット信号Sがハイレベルになった後にクロック信号CKAがハイレベルになるまでローレベルを保つ。単位回路21でも、ノードN1の電圧がローレベルである間に、ノードN2の電圧はハイレベルとローレベルに変化する。
図13Bは、走査線駆動回路20が逆方向走査を行うときのタイミングチャートである。逆方向走査のときの単位回路21の動作は、順方向走査のときの単位回路21の動作において、クロック信号CKBとクロック信号CKEを入れ替え、セット信号Sとリセット信号Rを入れ替え、TFT:T3、T5とTFT:T4、T6を入れ替えたものと同じである。図13Aおよび図13Bに示すように、ノードN1の電圧と出力信号Gは、順方向走査のときと逆方向走査のときとで同じように変化する。
単位回路21でも、TFT:T1のドレイン端子とゲート端子の間に、図7に示す寄生容量Cxが発生する。このため、走査線駆動回路を特段の工夫を行うことなく設計すると、ノードN1の電圧と出力信号Gに図14に示すノイズが載る。走査線駆動回路20によれば、図14に示すノイズを抑制することができる。
走査線駆動回路20が順方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKEがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKEはクロック信号CKAよりも1/5周期だけ進んでいる(図13Aを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化する時点で、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2、T9は既にオン状態である。
走査線駆動回路20が逆方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKBがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKBはクロック信号CKAよりも1/5周期だけ進んでいる(図13Bを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化する時点で、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2、T9は既にオン状態である。
どちらの場合でも、ノードN1の電圧は、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに上昇しても、TFT:T2の作用によって直ちにローレベルになる。このとき出力信号Gは、TFT:T9の作用によってローレベルに固定されている。したがって、走査線駆動回路20によれば、誤動作や液晶表示装置1における異常表示を第1の実施形態に係る走査線駆動回路10よりも効果的に防止することができる。
本実施形態では、クロック信号CKEは、順方向走査のときに第1クロック信号(クロック信号CKA)よりも第1時間(1/5周期)だけ進み、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れる第2クロック信号に該当する。クロック信号CKBは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れ、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ進む第3クロック信号に該当する。
単位回路21は、第1の実施形態に係る単位回路11と同様に、出力トランジスタと、第1〜第6トランジスタとを備えている。第5トランジスタの制御端子には前方段の単位回路(3段前の単位回路)の出力信号が与えられ、第6トランジスタの制御端子には後方段の単位回路(3段後の単位回路)の出力信号が与えられる。単位回路21は、出力端子Gに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧(ローレベル電圧)が印加された第2導通端子と、第2ノード(ノードN2)に接続された制御端子とを有する第2出力リセットトランジスタ(TFT:T9)をさらに備えている。単位回路21は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に、第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化するように構成される。単位回路21は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧はオンレベルであるように構成される。第2トランジスタのサイズは、第3および第4トランジスタのサイズよりも大きい。
本実施形態に係る走査線駆動回路20によれば、第1の実施形態と同様に、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することができる。また、単位回路21が第2出力リセットトランジスタを備えているので、誤動作や液晶表示装置1における異常表示をより効果的に防止することができる。
(第3の実施形態)
図15は、第3の実施形態に係る走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。図15に示す走査線駆動回路30は、m個の単位回路31を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。ただし、図15に示す構成は、mが16以上の8の倍数であるときの例である。単位回路31は、クロック端子CKA、CKB、CKC、CKE、CKG、CKH、順方向走査端子SF、逆方向走査端子SR、および、出力端子Gを有する。走査線駆動回路30には、8相のクロック信号CK1〜CK8、ゲートスタートパルスGSP1、GSP2、および、ゲートエンドパルスGEP1、GEP2が供給される。走査線駆動回路30は、制御信号UD、UDBを用いずに走査方向を切り替える。
図15は、第3の実施形態に係る走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。図15に示す走査線駆動回路30は、m個の単位回路31を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。ただし、図15に示す構成は、mが16以上の8の倍数であるときの例である。単位回路31は、クロック端子CKA、CKB、CKC、CKE、CKG、CKH、順方向走査端子SF、逆方向走査端子SR、および、出力端子Gを有する。走査線駆動回路30には、8相のクロック信号CK1〜CK8、ゲートスタートパルスGSP1、GSP2、および、ゲートエンドパルスGEP1、GEP2が供給される。走査線駆動回路30は、制御信号UD、UDBを用いずに走査方向を切り替える。
i段目の単位回路31のクロック端子CKA、CKB、CKC、CKE、CKG、CKHには、それぞれ、クロック信号CKa、CKb、CKc、CKe、CKg、CKhが供給される。ただし、a=(i−1)mod8+1、b=imod8+1、c=(i+1)mod8+1、e=(i+3)mod8+1、g=(i+5)mod8+1、h=(i+6)mod8+1である。1段目および2段目の単位回路31の順方向走査端子SFには、それぞれ、ゲートスタートパルスGSP1、GSP2が供給される。それ以外の単位回路31の順方向走査端子SFには、2段前の単位回路31の出力信号Gが供給される。(m−1)段目およびm段目の単位回路31の逆方向走査端子SRには、それぞれ、ゲートエンドパルスGEP2、GEP1が供給される。それ以外の単位回路31の逆方向走査端子SRには、2段後の単位回路31の出力信号Gが供給される。i段目の単位回路31の出力信号Gは、走査線Giに印加される。
クロック信号CK1〜CK8は、1周期のうち1/4周期においてハイレベルになり、残りの時間においてローレベルになる。図16Aは、走査線駆動回路30が順方向走査を行うときのクロック信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2〜CK5は、それぞれ、クロック信号CK1よりも1/8周期、1/4周期、3/8周期、および、半周期だけ遅れる。クロック信号CK6〜CK8は、それぞれ、クロック信号CK1よりも3/8周期、1/4周期、および、1/8周期だけ進む。図16Bは、走査線駆動回路30が逆方向走査を行うときのクロック信号を示す図である。この場合、クロック信号CK2〜CK4は、それぞれ、クロック信号CK1よりも1/8周期、1/4周期、および、3/8周期だけ進む。クロック信号CK5〜CK8は、それぞれ、クロック信号CK1よりも半周期、3/8周期、1/4周期、および、1/8周期だけ遅れる。
図17は、単位回路31の回路図である。単位回路31は、9個のNチャネル型TFT:T1〜T4、T5F、T5R、T6〜T8、および、コンデンサC1を含んでいる。単位回路31は、第1の実施形態に係る単位回路11と以下の点で相違する。TFT:T5Fのドレイン端子とゲート端子は、順方向走査端子SFに接続される。TFT:T5Rのドレイン端子とゲート端子は、逆方向走査端子SRに接続される。TFT:T6のゲート端子はクロック端子CKEに接続され、TFT:T6のソース端子にはローレベル電圧VSSが印加される。TFT:T5F、T5Rのソース端子、および、TFT:T6のドレイン端子は、ノードN1に接続される。TFT:T3のドレイン端子はクロック端子CKHに接続され、TFT:T3のゲート端子はクロック端子CKGに接続される。TFT:T4のドレイン端子はクロック端子CKBに接続され、TFT:T4のゲート端子はクロック端子CKCに接続される。TFT:T8のゲート端子は、クロック端子CKEに接続される。単位回路31でも、TFT:T7のサイズは、TFT:T3、T4のサイズよりも十分に大きい。TFT:T2〜T4、T7は、TFT:T1のゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路として機能する。
図18Aは、走査線駆動回路30が順方向走査を行うときのタイミングチャートである。以下、図18Aを参照して、順方向走査を行うときの単位回路31の動作を説明する。時刻t31の直前では、クロック信号CKEはハイレベル、他のクロック信号、順方向走査信号SF、逆方向走査信号SR、および、ノードN1、N2の電圧はローレベル、TFT:T6、T8はオン状態、他のTFTはオフ状態である。
時刻t31において、クロック信号CKEがローレベルに変化し、クロック信号CKGと順方向走査信号SFがハイレベルに変化する。このため、TFT:T3、T5Fはオンし、TFT:T6、T8はオフする。これに伴い、ノードN1の電圧はハイレベルになり、TFT:T1、T7はオンする。時刻t32において、クロック信号CKHがハイレベルに変化する。上述したように、TFT:T7のサイズは、TFT:T3のサイズよりも十分に大きい。したがって、TFT:T3、T7がオン状態のときにクロック信号CKHがハイレベルに変化しても、ノードN2の電圧はローレベルを保つ。
時刻t33において、クロック信号CKAがハイレベルに変化し、クロック信号CKGと順方向走査信号SFがローレベルに変化する。このため、TFT:T3、T5Fはオフする。このとき、第1および第2の実施形態と同様に、ノードN1の電圧は通常のハイレベルよりも高くなる。したがって、出力信号Gの電圧は、TFT:T1の閾値電圧分だけ低下することなく、クロック信号CKAのハイレベル電圧と同じレベルになる。
時刻t34において、クロック信号CKBがハイレベルに変化し、クロック信号CKHがローレベルに変化する。時刻t35において、クロック信号CKAがローレベルに変化し、クロック信号CKCと逆方向走査信号SRがハイレベルに変化する。このため、TFT:T4はオンし、ノードN1の電圧は通常のハイレベルになり、出力信号Gはローレベルになる。上述したように、TFT:T7のサイズは、TFT:T4のサイズよりも十分に大きい。したがって、TFT:T7がオン状態でクロック信号CKBがハイレベルのときにTFT:T4がオンしても、ノードN2の電圧はローレベルを保つ。時刻t36において、クロック信号CKBがローレベルに変化する。時刻t37において、クロック信号CKCと逆方向走査信号SRがローレベルに変化し、クロック信号CKEがハイレベルに変化する。このため、TFT:T4、T5Rはオフし、TFT:T6、T8はオンする。
時刻t37以降、ノードN2の電圧は、クロック信号CKHがハイレベルに変化したときにハイレベルになり、クロック信号CKBがローレベルに変化したときにローレベルになる。ノードN1の電圧は、次に順方向走査信号SFがハイレベルになるまでローレベルを保つ。出力信号Gは、次に順方向走査信号SFがハイレベルになった後にクロック信号CKAがハイレベルになるまでローレベルを保つ。単位回路31でも、ノードN1の電圧がローレベルである間に、ノードN2の電圧はハイレベルとローレベルに変化する。
図18Bは、走査線駆動回路30が逆方向走査を行うときのタイミングチャートである。逆方向走査のときの単位回路31の動作は、順方向走査のときの単位回路31の動作において、クロック信号CKB、CKCとクロック信号CKH、CKGを入れ替え、順方向走査信号SFと逆方向走査信号SRを入れ替え、TFT:T3、T5FをTFT:T4、T5Rに入れ替えたものと同じである。図18Aおよび図18Bに示すように、ノードN1の電圧と出力信号Gは、順方向走査のときと逆方向走査のときとで同じように変化する。
単位回路31でも、TFT:T1のドレイン端子とゲート端子の間に、図7に示す寄生容量Cxが発生する。このため、走査線駆動回路を特段の工夫を行うことなく設計すると、ノードN1の電圧と出力信号Gに図19に示すノイズが載る。走査線駆動回路30によれば、図19に示すノイズを抑制することができる。
走査線駆動回路30が順方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKHがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKHはクロック信号CKAよりも1/8周期だけ進んでいる(図18Aを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化する時点で、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2は既にオン状態である。
走査線駆動回路30が逆方向走査を行うときには、ノードN2の電圧は、クロック信号CKBがハイレベルに変化したときにハイレベルに変化する。この場合、クロック信号CKBはクロック信号CKAよりも1/8周期だけ進んでいる(図18Bを参照)。したがって、クロック信号CKAがハイレベルに変化する時点で、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2は既にオン状態である。
どちらの場合でも、ノードN1の電圧は、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに上昇しても、TFT:T2の作用によって直ちにローレベルになる。したがって、ノードN1の電圧および出力信号Gに載るノイズを抑制し、走査線駆動回路30の誤動作や液晶表示装置1における異常表示を防止することができる。また、制御信号UD、UDBを使用しないので、配線領域を削減して液晶パネル2の額縁サイズを削減し、液晶パネル2の外部で制御信号UD、UDBを生成する回路を削減することができる。
本実施形態では、クロック信号CKHは、順方向走査のときに第1クロック信号(クロック信号CKA)よりも第1時間(1/8周期)だけ進み、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れる第2クロック信号に該当する。クロック信号CKBは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ遅れ、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第1時間だけ進む第3クロック信号に該当する。クロック信号CKGは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第2時間(1/4周期)だけ進み、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第2時間だけ遅れる第4クロック信号に該当する。クロック信号CKCは、順方向走査のときに第1クロック信号よりも第2時間だけ遅れ、逆方向走査のときに第1クロック信号よりも第2時間だけ進む第5クロック信号に該当する。クロック信号CKEは、第1クロック信号よりも半周期だけ遅れる第6クロック信号に該当する。
単位回路31は、第1の実施形態に係る単位回路11と同様に、出力トランジスタと、第1〜第4トランジスタとを備えている。単位回路31は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に、第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化するように構成される。単位回路31は、第1ノードの電圧がオフレベルである間に第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、第2ノードの電圧はオンレベルであるように構成される。第2トランジスタのサイズは、第3および第4トランジスタのサイズよりも大きい。
単位回路31は、前方段の単位回路(2段前の単位回路)の出力信号が与えられた第1導通端子(ドレイン端子)と、第1ノード(ノードN1)に接続された第2導通端子(ソース端子)と、前方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子(ゲート端子)とを有する第5トランジスタ(TFT:T5F)と、後方段の単位回路(2段後の単位回路)の出力信号が与えられた第1導通端子と、第1ノードに接続された第2導通端子と、後方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子とを有する第6トランジスタ(TFT:T5R)と、第1ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第6クロック信号が与えられた制御端子とを有するリセットトランジスタ(TFT:T6)と、出力端子Gに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧(ローレベル電圧)が印加された第2導通端子と、第6クロック信号が与えられた制御端子とを有する出力リセットトランジスタとをさらに備えている。第5トランジスタ、第6トランジスタ、および、リセットトランジスタは、前方段の単位回路の出力信号と後方段の単位回路の出力信号と第6クロック信号とに基づき、第1ノードの電圧を制御する第1ノード制御回路を構成する。
本実施形態に係る走査線駆動回路30によれば、第1および第2の実施形態と同様に、走査方向を切り替える機能を有し、誤動作を防止でき、回路規模の小さい走査線駆動回路を提供することができる。また、制御信号UD、UDBを使用しないので、配線領域を削減して液晶パネル2の額縁サイズを削減し、液晶パネル2の外部で制御信号UD、UDBを生成する回路を削減することができる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態に係る走査線駆動回路は、m個の単位回路を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。単位回路の接続形態は、第3の実施形態と同じである(図15を参照)。図20は、本実施形態に係る走査線駆動回路の単位回路の回路図である。図20に示す単位回路41は、第3の実施形態に係る単位回路31にTFT:T9を追加したものである。TFT:T9のドレイン端子は出力端子Gに接続され、TFT:T9のソース端子にはローレベル電圧VSSが印加され、TFT:T9のゲート端子はノードN2に接続される。TFT:T2〜T4、T7は、TFT:T1のゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路を構成する。
第4の実施形態に係る走査線駆動回路は、m個の単位回路を多段接続した構成を有し、図1に示す液晶表示装置1の走査線駆動回路10の位置に設けられる。単位回路の接続形態は、第3の実施形態と同じである(図15を参照)。図20は、本実施形態に係る走査線駆動回路の単位回路の回路図である。図20に示す単位回路41は、第3の実施形態に係る単位回路31にTFT:T9を追加したものである。TFT:T9のドレイン端子は出力端子Gに接続され、TFT:T9のソース端子にはローレベル電圧VSSが印加され、TFT:T9のゲート端子はノードN2に接続される。TFT:T2〜T4、T7は、TFT:T1のゲート端子の電圧を安定化させる安定化回路を構成する。
本実施形態に係る走査線駆動回路が順方向走査を行うときには、クロック信号CK1〜CK8は、図16Aに示すように変化する。この場合、単位回路41は、図18Aに示すタイミングチャートに従い動作する。本実施形態に係る走査線駆動回路が逆方向走査を行うときには、クロック信号CK1〜CK8は、図16Bに示すように変化する。この場合、単位回路41は、図18Bに示すタイミングチャートに従い動作する。
どちらの場合でも、クロック信号CKAがハイレベルに変化する時点で、ノードN2の電圧は既にハイレベルであり、TFT:T2、T9は既にオン状態である。このため、ノードN1の電圧は、クロック信号CKAがハイレベルに変化したときに、一旦上昇しても、ノードN1の電圧はTFT:T2の作用によって直ちにローレベルになる。このとき出力信号Gは、TFT:T9の作用によってローレベルに固定されている。よって、本実施形態に係る走査線駆動回路によれば、誤動作や液晶表示装置1における異常表示を第3の実施形態に係る走査線駆動回路30よりも効果的に防止することができる。
単位回路41は、単位回路31の構成要素と、出力端子Gに接続された第1導通端子(ドレイン端子)と、オフレベル電圧(ローレベル電圧)が印加された第2導通端子(ソース端子)と、第2ノード(ノードN2)に接続された制御端子(ゲート端子)とを有する第2出力リセットトランジスタ(TFT:T9)とを備えている。本実施形態に係る走査線駆動回路によれば、誤動作や液晶表示装置1における異常表示を第3の実施形態に係る走査線駆動回路30よりも効果的に防止することができる。
以上に述べた走査線駆動回路および液晶表示装置については、各種の変形例を構成することができる。例えば、変形例に係る走査線駆動回路は、2個の出力端子を有する単位回路を多段接続したものでもよい。図21は、変形例に係る走査線駆動回路の単位回路の回路図である。図21に示す単位回路12は、第1の実施形態に係る単位回路11(図5)に出力端子QとTFT:T10、T11を追加したものである。TFT:T10のドレイン端子はクロック端子CKAに接続され、TFT:T10のゲート端子はTFT:T1のゲート端子に接続される。TFT:T10のソース端子とTFT:T11のドレイン端子は、出力端子Qに接続される。TFT:T11のゲート端子はクロック端子CKBに接続され、TFT:T11のソース端子にはローレベル電圧VSSが印加される。TFT:T10、T11は、それぞれ、TFT:T1、T8と同じタイミングで同じ方向にスイッチングする。出力信号Qは、出力信号Gと同じタイミングで同じ方向に変化する。
変形例に係る走査線駆動回路では、i段目の単位回路12の出力信号Gは、走査線Giに印加される。1段目および2段目以外の単位回路21のセット端子Sには、2段前の単位回路12の出力信号Gに代えて、2段前の単位回路12の出力信号Qが供給される。(m−1)段目およびm段目以外の単位回路12のリセット端子Rには、2段後の単位回路12の出力信号Gに代えて、2段後の単位回路12の出力信号Qが供給される。変形例に係る走査線駆動回路によれば、第1の実施形態に係る走査線駆動回路10と同じ効果を奏することができる。同様に、第2〜第4の実施形態に係る単位回路21、31、41に出力端子QとTFT:T10、T11を追加した単位回路を用いて、変形例に係る走査線駆動回路を構成してもよい。
また、走査線駆動回路を備えた液晶表示装置は、図22および図23に示す構成を有していてもよい。図22および図23に示す走査線駆動回路は、画素回路内のTFT(図示せず)と同じ製造プロセスを用いて、液晶パネル上に一体に形成される。
図22に示す液晶表示装置50は、液晶パネル51、2個の走査線駆動回路52、53、および、データ線駆動回路54を備えている。走査線駆動回路52、53は、それぞれ、表示領域4の辺のうちデータ線S1〜Snと平行な2辺(図22では左辺および右辺)に沿って配置される。走査線G1〜Gmの一端(図22では左端)は走査線駆動回路52に接続され、走査線G1〜Gmの他端は走査線駆動回路53に接続される。走査線駆動回路52は、データ線駆動回路54から供給された制御信号Cgに従い、走査線G1〜Gmを左端から駆動する。走査線駆動回路53は、データ線駆動回路54から供給された制御信号Cgに従い、走査線G1〜Gmを右端から駆動する。液晶表示装置50では、走査線G1〜Gmは、走査線駆動回路52、53を用いて両端から駆動される。
図23に示す液晶表示装置60は、液晶パネル61、2個の走査線駆動回路62、63、および、データ線駆動回路64を備えている。走査線駆動回路62、63は、それぞれ、走査線駆動回路52、53と同じ位置に配置される。奇数番目の走査線G1、G3、…、Gm−1の一端(図23では左端)は走査線駆動回路62に接続され、偶数段目の走査線G2、G4、…、Gmの一端(図23では右端)は走査線駆動回路63に接続される。走査線駆動回路62は、データ線駆動回路64から供給された制御信号Cg1に従い、奇数番目の走査線G1、G3、…、Gm−1を左端から駆動する。走査線駆動回路63は、データ線駆動回路64から供給された制御信号Cg2に従い、偶数番目の走査線G2、G4、…、Gmを右端から駆動する。液晶表示装置60では、走査線G1〜Gmは、走査線駆動回路62、63を用いて交互に駆動される。
また、走査線駆動回路の単位回路をPチャネル型TFTで構成してもよい。単位回路に含まれるTFTの半導体層には、例えば、アモルファスシリコン、酸化物半導体、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物(Indium Gallium Zinc Oxide :IGZO)、低温ポリシリコン(Low Temperature Poly Silicon:LTPS)、低温多結晶酸化物(Low Temperature Polycrystalline Oxide :LTPO)を用いてもよい。また、以上に述べた方法と同様の方法で、液晶表示装置以外の表示装置を構成してもよい。
1、50、60…液晶表示装置
2、51、61…液晶パネル
3、54、64…データ線駆動回路
5…画素回路
6…TFT
10、20、30、52、53、62、63…走査線駆動回路
11、12、21、31、41…単位回路
T1…TFT(出力トランジスタ)
T2…TFT(第1トランジスタ)
T3…TFT(第3トランジスタ)
T4…TFT(第4トランジスタ)
T5、T5F…TFT(第5トランジスタ)
T5R…TFT(第6トランジスタ)
T6…TFT(第6トランジスタまたはリセットトランジスタ)
T7…TFT(第2トランジスタ)
T8…TFT(出力リセットトランジスタ)
T9…TFT(第2出力リセットトランジスタ)
2、51、61…液晶パネル
3、54、64…データ線駆動回路
5…画素回路
6…TFT
10、20、30、52、53、62、63…走査線駆動回路
11、12、21、31、41…単位回路
T1…TFT(出力トランジスタ)
T2…TFT(第1トランジスタ)
T3…TFT(第3トランジスタ)
T4…TFT(第4トランジスタ)
T5、T5F…TFT(第5トランジスタ)
T5R…TFT(第6トランジスタ)
T6…TFT(第6トランジスタまたはリセットトランジスタ)
T7…TFT(第2トランジスタ)
T8…TFT(出力リセットトランジスタ)
T9…TFT(第2出力リセットトランジスタ)
Claims (20)
- 複数の単位回路を多段接続して構成され、走査方向を切り替える機能を有する走査線駆動回路であって、
前記単位回路は、
第1クロック信号が与えられた第1導通端子と、出力端子に接続された第2導通端子と、第1ノードに接続された制御端子とを有する出力トランジスタと、
前記第1ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、第2ノードに接続された制御端子とを有する第1トランジスタと、
前記第2ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第1ノードに接続された制御端子とを有する第2トランジスタと、
順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも進む第2クロック信号に基づき、前記第2ノードにオンレベル電圧を印加する第3トランジスタと、
逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも進む第3クロック信号に基づき、前記第2ノードにオンレベル電圧を印加する第4トランジスタと、
前方段の単位回路の出力信号と後方段の単位回路の出力信号とに基づき、前記第1ノードの電圧を制御する第1ノード制御回路とを備え、
前記第1ノードの電圧がオフレベルである間に、前記第2ノードの電圧はオンレベルとオフレベルに変化し、
前記第1ノードの電圧がオフレベルである間に前記第1クロック信号がオンレベルに変化するときに、前記第2ノードの電圧はオンレベルであることを特徴とする、走査線駆動回路。 - 前記第3トランジスタは、順方向走査のときにオンレベル、逆方向走査のときにオフレベルになる第1制御信号が与えられた第1導通端子と、前記第2ノードに接続された第2導通端子と、前記第2クロック信号が与えられた制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、順方向走査のときにオフレベル、逆方向走査のときにオンレベルになる第2制御信号が与えられた第1導通端子と、前記第2ノードに接続された第2導通端子と、前記第3クロック信号が与えられた制御端子とを有し、
前記第2クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも第1時間だけ進み、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ遅れ、
前記第3クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ遅れ、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ進むことを特徴とする、請求項1に記載の走査線駆動回路。 - 前記第2トランジスタのサイズは、前記第3および第4トランジスタのサイズよりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。
- 前記第1〜第3クロック信号は1周期のうち1/4周期以上かつ半周期未満においてオンレベルになり、前記第1時間は1/4周期であることを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。
- 前記第1〜第3クロック信号は1周期のうち2/5周期においてオンレベルになり、前記第1時間は1/5周期であることを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。
- 前記単位回路は、前記出力端子に接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第1クロック信号よりも半周期だけ遅れる第4クロック信号が与えられた制御端子とを有する出力リセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。
- 前記単位回路は、前記出力端子に接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第2ノードに接続された制御端子とを有する第2出力リセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。
- 前記第1ノード制御回路は、
前記第1制御信号が与えられた第1導通端子と、前記第1ノードに接続された第2導通端子と、前記前方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子とを有する第5トランジスタと、
前記第2制御信号が与えられた第1導通端子と、前記第1ノードに接続された第2導通端子と、前記後方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子とを有する第6トランジスタとを含むことを特徴とする、請求項2に記載の走査線駆動回路。 - 前記前方段の単位回路は2段前の単位回路であり、前記後方段の単位回路は2段後の単位回路であることを特徴とする、請求項8に記載の走査線駆動回路。
- 前記前方段の単位回路は3段前の単位回路であり、前記後方段の単位回路は3段後の単位回路であることを特徴とする、請求項8に記載の走査線駆動回路。
- 前記第3トランジスタは、前記第2クロック信号が与えられた第1導通端子と、前記第2ノードに接続された第2導通端子と、第4クロック信号が与えられた制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第3クロック信号が与えられた第1導通端子と、前記第2ノードに接続された第2導通端子と、第5クロック信号が与えられた制御端子とを有し、
前記第2クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも第1時間だけ進み、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ遅れ、
前記第3クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ遅れ、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第1時間だけ進み、
前記第4クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも第2時間だけ進み、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第2時間だけ遅れ、
前記第5クロック信号は、順方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第2時間だけ遅れ、逆方向走査のときに前記第1クロック信号よりも前記第2時間だけ進み、
前記第2時間は前記第1時間よりも長いことを特徴とする、請求項1に記載の走査線駆動回路。 - 前記第2トランジスタのサイズは、前記第3および第4トランジスタのサイズよりも大きいことを特徴とする、請求項11に記載の走査線駆動回路。
- 前記第1〜第5クロック信号は1周期のうち1/4周期においてオンレベルになり、前記第1時間は1/8周期、前記第2時間は1/4周期であることを特徴とする、請求項11に記載の走査線駆動回路。
- 前記第1ノード制御回路は、
前記前方段の単位回路の出力信号が与えられた第1導通端子と、前記第1ノードに接続された第2導通端子と、前記前方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子とを有する第5トランジスタと、
前記後方段の単位回路の出力信号が与えられた第1導通端子と、前記第1ノードに接続された第2導通端子と、前記後方段の単位回路の出力信号が与えられた制御端子とを有する第6トランジスタと、
前記第1ノードに接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第1クロック信号よりも半周期だけ遅れる第6クロック信号が与えられた制御端子とを有するリセットトランジスタとを含むことを特徴とする、請求項11に記載の走査線駆動回路。 - 前記前方段の単位回路は2段前の単位回路であり、前記後方段の単位回路は2段後の単位回路であることを特徴とする、請求項14に記載の走査線駆動回路。
- 前記単位回路は、前記出力端子に接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第1クロック信号よりも半周期だけ遅れる第6クロック信号が与えられた制御端子とを有する出力リセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする、請求項11に記載の走査線駆動回路。
- 前記単位回路は、前記出力端子に接続された第1導通端子と、オフレベル電圧が印加された第2導通端子と、前記第2ノードに接続された制御端子とを有する第2出力リセットトランジスタをさらに備えることを特徴とする、請求項11に記載の走査線駆動回路。
- 互いに平行に配置された複数の走査線と、
前記走査線と直交するように互いに平行に配置された複数のデータ線と、
前記走査線および前記データ線の交点に対応して配置された複数の画素回路と、
請求項1〜17のいずれかに記載の走査線駆動回路とを備えた、表示装置。 - 前記走査線駆動回路は、前記画素回路を含む表示パネル上に一体に形成されていることを特徴とする、請求項18に記載の表示装置。
- 前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする、請求項19に記載の表示装置。
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