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JP2019090927A - 走査信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

走査信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 Download PDF

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JP2019090927A JP2017219625A JP2017219625A JP2019090927A JP 2019090927 A JP2019090927 A JP 2019090927A JP 2017219625 A JP2017219625 A JP 2017219625A JP 2017219625 A JP2017219625 A JP 2017219625A JP 2019090927 A JP2019090927 A JP 2019090927A
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晶 田川
卓哉 渡部
Takuya Watabe
卓哉 渡部
泰章 岩瀬
Yasuaki Iwase
泰章 岩瀬
崇嗣 楠見
Takatsugu Kusumi
崇嗣 楠見
洋平 竹内
Yohei Takeuchi
洋平 竹内
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Abstract

【課題】額縁サイズの拡大を抑制しつつスキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ(タッチパネルを備えた表示装置用のゲートドライバ)を実現する。【解決手段】各単位回路には、フレーム期間の終了の際にオンレベルとなるクリア信号CLRがゲート端子に与えられ、電荷保持ノードN1にドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる薄膜トランジスタ(第1の安定化トランジスタ)T6が設けられる。ここで、薄膜トランジスタT6のゲート長を他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くする。あるいは、薄膜トランジスタT6についてはマルチゲート構造を採用し、他の電荷保持ノードターンオフトランジスタについてはシングルゲート構造を採用する。【選択図】図1

Description

以下の開示は、表示装置の表示部に配設されたゲートバスライン(走査信号線)を駆動する走査信号線駆動回路に関し、特に、タッチパネルを備えた表示装置に設けられる走査信号線駆動回路に関する。
従来より、複数本のソースバスライン(映像信号線)および複数本のゲートバスライン(走査信号線)を含む表示部を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置に関し、従来、ゲートバスラインを駆動するためのゲートドライバ(走査信号線駆動回路)は、液晶パネルを構成する基板の周辺部にIC(Integrated Circuit)チップとして搭載されることが多かった。しかしながら、近年、狭額縁化を図るために、液晶パネルを構成する2枚のガラス基板のうちの一方の基板であるTFT基板上に直接的にゲートドライバを形成することが徐々に多くなされている。このようなゲートドライバは「モノリシックゲートドライバ」と呼ばれている。
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示部には、複数本のソースバスラインと、複数本のゲートバスラインと、それら複数本のソースバスラインと複数本のゲートバスライン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形成部とが形成されている。上記複数個の画素形成部はマトリクス状に配置されて画素アレイを構成している。各画素形成部は、対応する交差点を通過するゲートバスラインにゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過するソースバスライン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や、画素電圧値を保持するための画素容量などを含んでいる。アクティブマトリクス型の液晶表示装置には、また、上述したゲートドライバと、ソースバスラインを駆動するためのソースドライバ(映像信号線駆動回路)とが設けられている。
画素電圧値を示す映像信号はソースバスラインによって伝達される。しかしながら、各ソースバスラインは複数行分の画素電圧値を示す映像信号を一時(同時)に伝達することができない。このため、マトリクス状に配置された上述の画素形成部内の画素容量への映像信号の書き込み(充電)は1行ずつ順次に行われる。そこで、複数本のゲートバスラインが所定期間ずつ順次に選択されるように、ゲートドライバは複数段からなるシフトレジスタによって構成されている。そして、シフトレジスタの各段から順次にアクティブな走査信号が出力されることによって、上述のように、画素容量への映像信号の書き込みが1行ずつ順次に行われる。
なお、本明細書においては、シフトレジスタの各段(繰り返し単位)を構成する回路のことを「単位回路」という。また、1行目のゲートバスラインから最終行目のゲートバスラインまでを1本ずつ順次に選択することを単に「スキャン」といい、1行目から最終行目までの途中でスキャンを停止することを「スキャンの途中停止」という。さらに、スキャンが停止されている期間のことを「休止期間」という。
図34は、モノリシックゲートドライバを構成するシフトレジスタ内の従来の単位回路の一構成例を示す回路図である。図34から把握されるように、単位回路はキャパシタと複数の薄膜トランジスタとによって構成されている。図34に示す単位回路では、セット信号Sがローレベルからハイレベルに変化すると、プリチャージによってノードN1の電位が上昇する(ノードN1に所望量の電荷が保持される)。このようにノードN1がプリチャージされた状態のときに入力クロック信号CKinがローレベルからハイレベルに変化すると、ノードN1の電位が大きく上昇し、出力信号(走査信号)Gがハイレベルとなる。これにより、この単位回路に接続されたゲートバスラインが選択状態となる。以上のような動作がシフトレジスタの1段目から最終段目まで順次に行われることにより、表示部に設けられている複数本のゲートバスラインが所定期間ずつ順次に選択状態となる。なお、本明細書では、上述のノードN1のように該当の単位回路に接続されたゲートバスラインにハイレベル(オンレベル)の走査信号を出力するために電荷を保持するためのノードのことを「電荷保持ノード」という。また、図34におけるノードN2のように電荷保持ノードの電位を制御するためのノードのことを「安定化ノード」という。
ところが、単位回路内の薄膜トランジスタの閾値電圧が低い場合、薄膜トランジスタがオフ状態である時に生じるリーク電流(オフリーク)が大きくなることがある。そのようなリーク電流が大きくなると、ゲートドライバの動作が不安定となり、異常動作が引き起こされる。
そこで、特開2008−140489号公報には、オフリークに起因するシフトレジスタの誤動作を防止するために単位回路を構成する複数のトランジスタのうちの一部のトランジスタにデュアルゲート構造を採用することが記載されている。なお、シフトレジスタの動作の安定化に関する内容については、例えば、特開2008−140490号公報、特開2002−55644号公報、特開平9−64375号公報にも記載されている。また、タッチパネルを備えた表示装置については、例えば特開2014−164327号公報に記載されている。
特開2008−140489号公報 特開2008−140490号公報 特開2002−55644号公報 特開平9−64375号公報 特開2014−164327号公報
ところで、液晶表示装置等の表示装置に関し、近年、指やペンなどによるタッチ位置を検出するタッチパネル機能が搭載されることが多くなっている。これに関し、従来はアウトセルタイプのタッチパネルが主流であったが、近年、共通電極をタッチ位置検出用の電極として利用するフルインセルタイプのタッチパネルの開発が盛んである。このようなフルインセルタイプのタッチパネルを備えた液晶表示装置では、上述のように共通電極がタッチ位置検出用の電極として利用されるので、ゲートバスラインのスキャンが行われていない時にタッチ位置検出処理を行う必要がある。このため、充分な応答性能を確保するためには、タッチ位置検出用の期間となる上述した休止期間を図35に示すように1フレーム期間(1垂直走査期間)中に複数回設ける必要がある。すなわち、スキャンの停止・再開を1フレーム期間中に複数回繰り返す必要がある。なお、図35には、1行目のゲートバスラインGL(1)からi行目(最終行目)のゲートバスラインGL(i)まで順次にスキャンが行われる様子を太実線で模式的に表している。
ゲートバスラインのスキャンに関し、或る行のゲートバスラインまでのスキャンの終了後にスキャンの途中停止が行われた場合、休止期間終了後には当該或る行の次の行のゲートバスラインからスキャンの再開が行われなければならない。このため、モノリシックゲートドライバが採用されている場合、スキャンの再開位置およびその近傍の位置に対応する単位回路では、休止期間を通じて電荷保持ノードの電位が保持されなければならない(すなわち、プリチャージされた状態が維持されなければならない)。しかしながら、休止期間の長さは一般的に100マイクロ秒〜600マイクロ秒に設定されており、そのような長さの休止期間中に電荷保持ノードに接続された薄膜トランジスタで大きなオフリークが生じることがある。このような場合、休止期間中に電荷保持ノードの電位が低下し、スキャンの再開が正常に行われない。
特開2008−140489号公報に開示されたシフトレジスタでは、オフリークに起因するシフトレジスタの誤動作を防止するために、電荷保持ノードに接続された複数の薄膜トランジスタの構造がデュアルゲート構造となっている。しかしながら、このような構成によると、各単位回路の回路面積が大きくなるため額縁サイズが大きくなる。また、特開2008−140489号公報には、スキャンの停止・再開については何ら記載されていない。
そこで、以下の開示は、額縁サイズの拡大を抑制しつつスキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ(タッチパネルを備えた表示装置用のゲートドライバ)を実現することを目的とする。
いくつかの実施形態による走査信号線駆動回路は、タッチパネルを備えた表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路であって、
複数のクロック信号に基づいて動作する、それぞれが複数のトランジスタを含みかつ対応する走査信号線に接続された複数の単位回路からなるシフトレジスタを備え、
前記タッチパネルに対するタッチ位置を検出するためにフレーム期間中に設けられた休止期間には、前記複数のクロック信号のクロック動作が停止し、
各単位回路は、
対応する走査信号線にオンレベルの走査信号を出力するために電荷を保持するための電荷保持ノードと、
前記電荷保持ノードにゲート端子が接続され、対応する走査信号線にソース端子が接続された出力制御トランジスタと、
ゲート端子の電位に応じて前記電荷保持ノードの電位をオフレベルに向けて変化させるための複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタと
を含み、
前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、フレーム期間の終了の際にオンレベルとなるクリア信号がゲート端子に与えられ、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第1の安定化トランジスタを含み、
前記第1の安定化トランジスタのゲート長は、各単位回路に含まれる前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの前記第1の安定化トランジスタ以外のトランジスタのゲート長よりも長い。
他のいくつかの実施形態による走査信号線駆動回路は、タッチパネルを備えた表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路であって、
複数のクロック信号に基づいて動作する、それぞれが複数のトランジスタを含みかつ対応する走査信号線に接続された複数の単位回路からなるシフトレジスタを備え、
前記タッチパネルに対するタッチ位置を検出するためにフレーム期間中に設けられた休止期間には、前記複数のクロック信号のクロック動作が停止し、
各単位回路は、
対応する走査信号線にオンレベルの走査信号を出力するために電荷を保持するための電荷保持ノードと、
前記電荷保持ノードにゲート端子が接続され、対応する走査信号線にソース端子が接続された出力制御トランジスタと、
ゲート端子の電位に応じて前記電荷保持ノードの電位をオフレベルに向けて変化させるための複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタと
を含み、
前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、フレーム期間の終了の際にオンレベルとなるクリア信号がゲート端子に与えられ、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第1の安定化トランジスタを含み、
各単位回路において、前記第1の安定化トランジスタはマルチゲート構造を有し、前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの前記第1の安定化トランジスタ以外のトランジスタはシングルゲート構造を有する。
走査信号線駆動回路内のシフトレジスタを構成する単位回路において、電荷保持ノードにドレイン端子が接続され休止期間(スキャンの途中停止が行われている期間)中に過渡的にリーク電流を生ずる可能性の高いトランジスタである第1の安定化トランジスタのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。このように電荷保持ノードからの電荷のリークを生ずる可能性の高いトランジスタのゲート長が長くされることにより、異常動作を引き起こすことなくスキャンの停止・再開を行うことが可能となる。また、第1の安定化トランジスタのみ他の電荷保持ノードターンオフトランジスタよりもゲート長が長くされることにより、額縁サイズの拡大が抑制される。以上より、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできる走査信号線駆動回路(タッチパネルを備えた表示装置用の走査信号線駆動回路)が実現される。
全ての実施形態における電荷のリークへの対策について説明するための図である。 全ての実施形態における液晶表示装置の機能構成を示すブロック図である。 全ての実施形態における1つの画素形成部の構成を示す回路図である。 第1の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 上記第1の実施形態において、表示部の一端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態において、表示部の他端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態における単位回路の構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路の動作について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ(表示部の一端側に配置されたシフトレジスタ)の動作について説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、休止期間中にクリア信号,制御信号VTP,および直流電源電圧の波形をタッチ検出信号の波形と同じように変化させたシミュレーションの結果を示す信号波形図である。 上記第1の実施形態に関し、休止期間中の薄膜トランジスタT3oの状態について説明するための図である。 上記第1の実施形態に関し、休止期間中の薄膜トランジスタT5oの状態について説明するための図である。 上記第1の実施形態に関し、休止期間中の薄膜トランジスタT6oの状態について説明するための図である。 第2の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 上記第2の実施形態において、表示部の一端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第2の実施形態において、表示部の他端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第2の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路の動作について説明するための信号波形図である。 上記第2の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ(表示部の一端側に配置されたシフトレジスタ)の動作について説明するための信号波形図である。 第3の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 第4の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 上記第4の実施形態において、表示部の一端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第4の実施形態において、表示部の他端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第4の実施形態における単位回路の構成を示す回路図である。 上記第4の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路の動作について説明するための信号波形図である。 上記第4の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ(表示部の一端側に配置されたシフトレジスタ)の動作について説明するための信号波形図である。 上記第4の実施形態の第1の変形例における単位回路の構成を示す回路図である。 上記第4の実施形態の第2の変形例における単位回路の構成を示す回路図である。 第5の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 上記第5の実施形態において、表示部の一端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第5の実施形態において、表示部の他端側に配置されたシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第5の実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路の動作について説明するための信号波形図である。 上記第5の実施形態において、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ(表示部の一端側に配置されたシフトレジスタ)の動作について説明するための信号波形図である。 第6の実施形態におけるゲートドライバの概略構成について説明するためのブロック図である。 従来の単位回路の一構成例を示す回路図である。 フルインセルタイプのタッチパネルを備えた液晶表示装置において休止期間が1フレーム期間中に複数回設けられる必要があることについて説明するための図である。
以下、実施形態について説明する。なお、以下においては、nチャネル型の薄膜トランジスタが採用されている例を挙げて説明する。これに関し、nチャネル型トランジスタについてはドレインとソースのうち電位の高い方がドレインと呼ばれているが、本明細書の説明では、一方をドレイン,他方をソースと定義するので、ドレイン電位よりもソース電位の方が高くなることもある。
<0.表示装置の機能構成>
まず、全ての実施形態に共通する事項について説明する。図2は、全ての実施形態における液晶表示装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図2は機能構成を示す図であるので、構成要素間の位置関係などについては実際とは異なっている。この液晶表示装置は、図2に示すように、表示制御回路100とゲートドライバ200とソースドライバ300と表示部400とを備えている。
ところで、ゲートドライバ200と表示部400とは同一基板(液晶パネルを構成する2枚の基板のうちの一方の基板であるTFT基板)上に形成されている。すなわち、ゲートドライバ200は、モノリシックゲートドライバである。なお、全ての実施形態において、表示部400を構成する液晶パネルはタッチパネルと一体化しているものと仮定する。すなわち、全ての実施形態における液晶表示装置は、フルインセルタイプのタッチパネルを備えた液晶表示装置である。タッチパネルの構成については、公知の構成を採用することができるので、その説明を省略する。
図2に関し、表示部400には、複数本のソースバスライン(映像信号線)SLと複数本のゲートバスライン(走査信号線)GLとが配設されている。表示部400内において、ソースバスラインSLとゲートバスラインGLとの交差点には、画素を形成する画素形成部が設けられている。図3は、1つの画素形成部4の構成を示す回路図である。画素形成部4には、対応する交差点を通過するゲートバスラインGLにゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するソースバスラインSLにソース端子が接続されたスイッチング素子である画素TFT(薄膜トランジスタ)40と、画素TFT40のドレイン端子に接続された画素電極41と、表示部400内に形成されている複数個の画素形成部4に共通的に設けられた共通電極44および補助容量電極45と、画素電極41と共通電極44とによって形成される液晶容量42と、画素電極41と補助容量電極45とによって形成される補助容量43とが含まれている。液晶容量42と補助容量43とによって画素容量46が構成されている。なお、画素形成部4の構成は図3に示す構成には限定されず、例えば、補助容量43および補助容量電極45が設けられていない構成を採用することもできる。また、共通電極44は、タッチ位置検出用の電極としても利用される。共通電極44をタッチ位置検出用の電極としても利用する場合、共通電極44は、セグメント状に複数の電極に分割される。
画素TFT40としては、半導体層にアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ(a−Si TFT),半導体層に微結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ,半導体層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ(酸化物TFT),半導体層に低温ポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ(LTPS−TFT)などを採用することができる。酸化物TFTとしては、例えば、In−Ga−Zn−O系の半導体(例えば酸化インジウムガリウム亜鉛)を含む酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタを採用することができる。これらの点については、ゲートドライバ200内の薄膜トランジスタについても同様である。なお、酸化物TFTを採用することによりオフリークを低減することが可能となる。
以下、図2に示す構成要素の動作について説明する。表示制御回路100は、外部から送られる画像信号DATと水平同期信号や垂直同期信号などのタイミング信号群TGとを受け取り、デジタル映像信号DVと、ゲートドライバ200の動作を制御するためのゲート制御信号GCTLと、ソースドライバ300の動作を制御するためのソース制御信号SCTLとを出力する。ゲート制御信号GCTLには、ゲートスタートパルス信号,ゲートクロック信号などが含まれている。ソース制御信号SCTLには、ソーススタートパルス信号,ソースクロック信号,およびラッチストローブ信号が含まれている。
ゲートドライバ200は、表示制御回路100から送られるゲート制御信号GCTLに基づいて、アクティブな走査信号の各ゲートバスラインGLへの印加を1垂直走査期間を周期として繰り返す。すなわち、ゲートドライバ200は、ゲートバスラインGLのスキャンを行う。但し、タッチ位置検出処理が行われる際にスキャンの途中停止が行われる。
ソースドライバ300は、表示制御回路100から送られるデジタル映像信号DVとソース制御信号SCTLとに基づいて、ソースバスラインSLに駆動用映像信号を印加する。このとき、ソースドライバ300では、ソースクロック信号のパルスが発生するタイミングで、各ソースバスラインSLに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号DVが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号のパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号DVがアナログ電圧に変換される。その変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号として全てのソースバスラインSLに一斉に印加される。
以上のようにして、ゲートバスラインGLに走査信号が印加され、ソースバスラインSLに駆動用映像信号が印加されることにより、外部から送られる画像信号DATに応じた画像が表示部400に表示される。
ところで、図2に示す構成要素のうちのゲートドライバ200の構成が実施形態毎に異なっている。そこで、以下、ゲートドライバ200の詳細な構成や動作などについて実施形態毎に説明する。
<1.第1の実施形態>
<1.1 ゲートドライバの概略構成>
図4は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、表示部400の一端側(図4では左側)に配置されたシフトレジスタ210Lと表示部400の他端側(図4では右側)に配置されたシフトレジスタ210Rとによって構成されている。表示部400にはi本のゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が配設されており、シフトレジスタ210Lは奇数行目のゲートバスラインGLを駆動し、シフトレジスタ210Rは偶数行目のゲートバスラインGLを駆動する。すなわち、本実施形態においては、「櫛歯駆動」あるいは「インターレース駆動」と呼ばれる駆動方式でゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が駆動される。
シフトレジスタ210Lはp個の単位回路2L(1)〜2L(p)によって構成され、シフトレジスタ210Rはp個の単位回路2R(1)〜2R(p)によって構成されている。pはi/4である。なお、図4ではシフトレジスタ210L内の単位回路には「2L」で始まる符号を付しシフトレジスタ210R内の単位回路には「2R」で始まる符号を付しているが、以下においては、不特定の単位回路に言及する際には単位回路に単に符号2を付す。
図4から把握されるように、本実施形態においては、各単位回路2は2本のゲートバスラインGLに接続されている。より詳しくは、qを1以上p以下の整数とすると、シフトレジスタ210L内の単位回路2L(q)はゲートバスラインGL(4q−3)およびゲートバスラインGL(4q−1)に接続され、シフトレジスタ210R内の単位回路2R(q)はゲートバスラインGL(4q−2)およびゲートバスラインGL(4q)に接続されている。
<1.2 シフトレジスタの構成>
図5は、シフトレジスタ210Lの構成を示すブロック図である。図6は、シフトレジスタ210Rの構成を示すブロック図である。上述したように、シフトレジスタ210Lはp個の単位回路2L(1)〜2L(p)によって構成され、シフトレジスタ210Rはp個の単位回路2R(1)〜2R(p)によって構成されている。
シフトレジスタ210Lには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP1,GSP3と、クリア信号CLR1,CLR3と、ゲートクロック信号CK1,CK3,CK5,およびCK7と、制御信号VTP1とが与えられる。シフトレジスタ210Rには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP2,GSP4と、クリア信号CLR2,CLR4と、ゲートクロック信号CK2,CK4,CK6,およびCK8と、制御信号VTP2とが与えられる。また、シフトレジスタ210L,210Rには、ハイレベルの直流電源電圧VDDおよびローレベルの直流電源電圧VSSも与えられる。ゲートクロック信号CK1〜CK8は、8相のクロック信号である。なお、図5および図6から把握されるようにシフトレジスタ210Lとシフトレジスタ210Rとは同じように構成されているので、以下ではシフトレジスタ210Lの構成のみについて説明を行い、シフトレジスタ210Rの構成についての説明は省略する。
シフトレジスタ210Lにおいて、各単位回路2に与えられる信号は次のようになっている(図5参照)。oを奇数とし、eを偶数とすると、単位回路2L(o)にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKAとして与えられるとともにゲートクロック信号CK3が入力クロック信号CKCとして与えられ、単位回路2L(e)にはゲートクロック信号CK5が入力クロック信号CKAとして与えられるとともにゲートクロック信号CK7が入力クロック信号CKCとして与えられる。また、任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)には、単位回路2L(q−1)から出力される出力信号G1がセット信号S1として与えられ、単位回路2L(q−1)から出力される出力信号G2がセット信号S2として与えられ、単位回路2L(q+1)から出力される出力信号G1がリセット信号R1として与えられ、単位回路2L(q+1)から出力される出力信号G2がリセット信号R2として与えられる。但し、単位回路2L(1)にはゲートスタートパルス信号GSP1がセット信号S1として与えられるとともにゲートスタートパルス信号GSP3がセット信号S2として与えられ、単位回路2L(p)にはクリア信号CLR1がリセット信号R1として与えられるとともにクリア信号CLR3がリセット信号R2として与えられる。また、全ての単位回路2に共通的に、直流電源電圧VSS,直流電源電圧VDD,制御信号VTP1,およびクリア信号CLR3が与えられる。制御信号VTP1は休止期間にのみハイレベルとなる信号であり、クリア信号CLR3は全てのゲートバスラインGLのスキャンの終了後にハイレベルとなる信号である。なお、クリア信号CLR1,CLR3および制御信号VTP1のローレベル側の電位は、直流電源電圧VSSに基づく電位と等しくされる。
シフトレジスタ210Lの各単位回路2からは出力信号G1,G2が出力される。任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)から出力される出力信号G1は、走査信号G(4q−3)としてゲートバスラインGL(4q−3)に与えられるほか、リセット信号R1として単位回路2L(q−1)に与えられるとともに、セット信号S1として単位回路2L(q+1)に与えられる。任意の段の単位回路2L(q)から出力される出力信号G2は、走査信号G(4q−1)としてゲートバスラインGL(4q−1)に与えられるほか、リセット信号R2として単位回路2L(q−1)に与えられるとともに、セット信号S2として単位回路2L(q+1)に与えられる。但し、単位回路2L(1)から出力される出力信号G1,G2は他の単位回路にリセット信号として与えられることはなく、単位回路2L(p)から出力される出力信号G1,G2は他の単位回路にセット信号として与えられることはない。
なお、シフトレジスタ210Lには2つのゲートスタートパルス信号GSP1,GSP3が与えられるが、1つのゲートスタートパルス信号のみをシフトレジスタ210Lに与えるようにすることもできる。この場合、1段目の単位回路2L(1)のみ他の単位回路とは動作状態が異なることになるので、1段目の単位回路2L(1)から出力される出力信号G1,G2はダミー出力とすることが好ましい。
また、シフトレジスタ210Lには2つのクリア信号CLR1,CLR3が与えられるが、1つのクリア信号のみをシフトレジスタ210Lに与えるようにすることもできる。この場合、p段目の単位回路2L(p)のみ他の単位回路とは動作状態が異なることになるので、p段目の単位回路2L(p)から出力される出力信号G1,G2はダミー出力とすることが好ましい。
<1.3 単位回路の構成>
図7は、本実施形態における単位回路2の構成を示す回路図である。なお、図7に示す単位回路2はn行目のゲートバスラインGL(n)および(n+2)行目のゲートバスラインGL(n+2)に接続されているものとする。図7に示すように、この単位回路2は、20個の薄膜トランジスタT1o〜T9o,T1e〜T9e,T10,およびT11と、2個のキャパシタ(容量素子)C1o,C1eとを備えている。また、この単位回路2は、直流電源電圧VSS用の入力端子のほか、9個の入力端子21o〜23o,21e〜23e,および24〜26と、2個の出力端子29o,29eとを有している。ここで、入力クロック信号CKAを受け取る入力端子には符号21oを付し、セット信号S1を受け取る入力端子には符号22oを付し、リセット信号R1を受け取る入力端子には符号23oを付し、入力クロック信号CKCを受け取る入力端子には符号21eを付し、セット信号S2を受け取る入力端子には符号22eを付し、リセット信号R2を受け取る入力端子には符号23eを付し、直流電源電圧VDDを受け取る入力端子には符号24を付し、クリア信号CLRを受け取る入力端子には符号25を付し、制御信号VTPを受け取る入力端子には符号26を付している。また、出力信号G(n)を出力する出力端子には符号29oを付し、出力信号G(n+2)を出力する出力端子には符号29eを付している。図7におけるクリア信号CLRは図5におけるクリア信号CLR3に相当し、図7における制御信号VTPは図5における制御信号VTP1に相当し、図7における出力信号G(n)は図5における出力信号G1に相当し、図7における出力信号G(n+2)は図5における出力信号G2に相当する。なお、シフトレジスタ210Lに接続されているゲートバスラインGLのうちの奇数番目のゲートバスラインGLに対応する構成要素には符号の末尾に“o”を付し、偶数番目のゲートバスラインGLに対応する構成要素には符号の末尾に“e”を付している。
次に、単位回路2内における構成要素間の接続関係について説明する。薄膜トランジスタT1oのゲート端子,薄膜トランジスタT2oのソース端子,薄膜トランジスタT3oのドレイン端子,薄膜トランジスタT4oのゲート端子,薄膜トランジスタT5oのドレイン端子,薄膜トランジスタT6oのドレイン端子,およびキャパシタC1oの一端は、電荷保持ノードN1(n)を介して互いに接続されている。同様に、薄膜トランジスタT1eのゲート端子,薄膜トランジスタT2eのソース端子,薄膜トランジスタT3eのドレイン端子,薄膜トランジスタT4eのゲート端子,薄膜トランジスタT5eのドレイン端子,薄膜トランジスタT6eのドレイン端子,およびキャパシタC1eの一端は、電荷保持ノードN1(n+2)を介して互いに接続されている。また、薄膜トランジスタT4oのドレイン端子,薄膜トランジスタT5oのゲート端子,薄膜トランジスタT7oのゲート端子,薄膜トランジスタT4eのドレイン端子,薄膜トランジスタT5eのゲート端子,薄膜トランジスタT7eのゲート端子,薄膜トランジスタT10のソース端子,および薄膜トランジスタT11のドレイン端子は、安定化ノードN2を介して互いに接続されている。
薄膜トランジスタT1oについては、ゲート端子は電荷保持ノードN1(n)に接続され、ドレイン端子は入力端子21oに接続され、ソース端子は出力端子29oに接続されている。薄膜トランジスタT2oについては、ゲート端子は入力端子22oに接続され、ドレイン端子は入力端子24に接続され、ソース端子は電荷保持ノードN1(n)に接続されている。薄膜トランジスタT3oについては、ゲート端子は入力端子23oに接続され、ドレイン端子は電荷保持ノードN1(n)に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT4oについては、ゲート端子は電荷保持ノードN1(n)に接続され、ドレイン端子は安定化ノードN2に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT5oについては、ゲート端子は安定化ノードN2に接続され、ドレイン端子は電荷保持ノードN1(n)に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT6oについては、ゲート端子は入力端子25に接続され、ドレイン端子は電荷保持ノードN1(n)に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT7oについては、ゲート端子は安定化ノードN2に接続され、ドレイン端子は出力端子29oに接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT8oについては、ゲート端子は入力端子25に接続され、ドレイン端子は出力端子29oに接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT9oについては、ゲート端子は入力端子26に接続され、ドレイン端子は出力端子29oに接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタT1e〜T9eについては、薄膜トランジスタT1o〜T9oと同様である。
薄膜トランジスタT10については、ゲート端子およびドレイン端子は入力端子24に接続され(すなわち、ダイオード接続となっている)、ソース端子は安定化ノードN2に接続されている。薄膜トランジスタT11については、ゲート端子は入力端子25に接続され、ドレイン端子は安定化ノードN2に接続され、ソース端子は直流電源電圧VSS用の入力端子に接続されている。キャパシタC1oについては、一端は電荷保持ノードN1(n)に接続され、他端は出力端子29oに接続されている。キャパシタC1eについては、一端は電荷保持ノードN1(n+2)に接続され、他端は出力端子29eに接続されている。
ところで、図7から把握されるように、安定化ノードN2は、n行目のゲートバスラインGL(n)に対応する部分と(n+2)行目のゲートバスラインGL(n+2)に対応する部分とで共用されている。このような構成が採用されることによって、ゲートドライバ200全体で必要な素子の数の削減が図られている。
次に、各構成要素の機能について説明する。薄膜トランジスタT1oは、電荷保持ノードN1(n)の電位がハイレベルになっているときに、入力クロック信号CKAの電位を出力端子29oに与える。薄膜トランジスタT2oは、セット信号S1がハイレベルになっているときに、電荷保持ノードN1(n)の電位をハイレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT3oは、リセット信号R1がハイレベルになっているときに、電荷保持ノードN1(n)の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT4oは、電荷保持ノードN1(n)の電位がハイレベルになっているときに、安定化ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT5oは、安定化ノードN2の電位がハイレベルになっているときに、電荷保持ノードN1(n)の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT6oは、クリア信号CLRがハイレベルになっているときに、電荷保持ノードN1(n)の電位をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT7oは、安定化ノードN2の電位がハイレベルになっているときに、出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT8oは、クリア信号CLRがハイレベルになっているときに、出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT9oは、制御信号VTPがハイレベルになっているときに、出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)をローレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタT1e〜T9eについては、薄膜トランジスタT1o〜T9oと同様である。
薄膜トランジスタT10は、薄膜トランジスタT4o,薄膜トランジスタT4e,および薄膜トランジスタT11の少なくとも1つがオン状態となっていない限り安定化ノードN2の電位をハイレベルで維持する。薄膜トランジスタT11は、クリア信号CLRがハイレベルになっているときに、安定化ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させる。キャパシタC1oは、電荷保持ノードN1(n)の電位を上昇させるためのブートストラップ容量として機能する。キャパシタC1eは、電荷保持ノードN1(n+2)の電位を上昇させるためのブートストラップ容量として機能する。
なお、本実施形態においては、薄膜トランジスタT3o,T5o,T6o,T3e,T5e,およびT6eが電荷保持ノードターンオフトランジスタに相当し、薄膜トランジスタT6o,T6eが第1の安定化トランジスタに相当し、薄膜トランジスタT3o,T3eが第2の安定化トランジスタに相当し、薄膜トランジスタT5o,T5eが第3の安定化トランジスタに相当する。また、薄膜トランジスタT1o,T1eが出力制御トランジスタに相当する。
<1.4 ゲートドライバの動作>
次に、ゲートドライバ200の動作について説明する。まず、スキャンの途中停止が行われないときの動作について説明し、その後、スキャンの途中停止が行われるときの動作について説明する。
<1.4.1 スキャンの途中停止が行われないときの動作>
図8は、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路2の動作について説明するための信号波形図である。なお、ここで説明する単位回路2にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKAとして入力されるとともにゲートクロック信号CK3が入力クロック信号CKCとして入力されるものと仮定する。
時点t01以前の期間には、セット信号S1はローレベル、セット信号S2はローレベル、電荷保持ノードN1(n)の電位はローレベル、出力信号G(n)はローレベル、安定化ノードN2の電位はハイレベル、電荷保持ノードN1(n+2)の電位はローレベル、出力信号G(n+2)はローレベル、リセット信号R1はローレベル、リセット信号R2はローレベルとなっている。入力クロック信号CKA(ゲートクロック信号CK1)および入力クロック信号CKC(ゲートクロック信号CK3)については、ハイレベルとローレベルとを交互に繰り返している。ところで、単位回路2内の薄膜トランジスタT1oには寄生容量が存在する。このため、時点t01以前の期間には、入力クロック信号CKAのクロック動作と薄膜トランジスタT1oの寄生容量の存在とに起因して、電荷保持ノードN1(n)の電位に変動が生じ得る。従って、出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)すなわちゲートバスラインGL(n)に与えられる走査信号G(n)の電位が上昇し得る。しかしながら、安定化ノードN2の電位がハイレベルで維持されている期間には薄膜トランジスタT5o,T7oはオン状態で維持される。従って、時点t01以前の期間には、薄膜トランジスタT5o,T7oはオン状態で維持され、電荷保持ノードN1(n)の電位および出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)は確実にローレベルで維持される。以上より、入力クロック信号CKAのクロック動作に起因するノイズが電荷保持ノードN1(n)に混入しても、対応する走査信号G(n)の電位が上昇することはない。同様に、入力クロック信号CKCのクロック動作に起因するノイズが電荷保持ノードN1(n+2)に混入しても、対応する走査信号G(n+2)の電位が上昇することはない。これにより、入力クロック信号CKA,CKCのクロック動作に起因する異常動作の発生が防止される。
なお、例えばゲートクロック信号CK1とゲートクロック信号CK5とは互いに逆位相の関係にある。この2つのゲートクロック信号CK1,CK5に関し、ゲートクロック信号CK1がハイレベルになっている時にはゲートクロック信号CK5はローレベルとなっており、ゲートクロック信号CK1がローレベルになっている時にはゲートクロック信号CK5はハイレベルとなっている。しかしながら、このような波形には限定されず、ゲートクロック信号CK1およびゲートクロック信号CK5の双方がローレベルとなる期間が設けられるようにしても良い。ゲートクロック信号CK2とゲートクロック信号CK6との関係、ゲートクロック信号CK3とゲートクロック信号CK7との関係、およびゲートクロック信号CK4とゲートクロック信号CK8との関係についても同様である。
時点t01になると、セット信号S1がローレベルからハイレベルに変化する。このため、薄膜トランジスタT2oがオン状態となり、キャパシタC1oが充電される。これにより、電荷保持ノードN1(n)の電位はローレベルからハイレベルに変化し、薄膜トランジスタT1oがオン状態となる。しかしながら、時点t01には入力クロック信号CKA(ゲートクロック信号CK1)はローレベルとなっているので、出力信号G(n)はローレベルで維持される。また、電荷保持ノードN1(n)の電位がローレベルからハイレベルに変化することにより、薄膜トランジスタT4oがオン状態となる。これにより、安定化ノードN2の電位はローレベルとなる。同様に、時点t02には、セット信号S2がローレベルからハイレベルに変化することによって、電荷保持ノードN1(n+2)の電位がローレベルからハイレベルに変化する。
時点t03になると、入力クロック信号CKA(ゲートクロック信号CK1)がローレベルからハイレベルに変化する。このとき、薄膜トランジスタT1oはオン状態となっているので、入力端子21oの電位の上昇とともに出力端子29oの電位が上昇する。ここで、図7に示すように電荷保持ノードN1(n)−出力端子29o間にはキャパシタC1oが設けられているので、出力端子29oの電位の上昇とともに電荷保持ノードN1(n)の電位も上昇する(電荷保持ノードN1(n)がブートストラップされる)。その結果、薄膜トランジスタT1oのゲート端子には大きな電圧が印加され、出力端子29oに接続されているゲートバスラインGL(n)が選択状態となるのに充分なレベルにまで出力信号G(n)の電位が上昇する。同様に、時点t04には、入力クロック信号CKC(ゲートクロック信号CK3)がローレベルからハイレベルに変化することによって、出力端子29eに接続されているゲートバスラインGL(n+2)が選択状態となるのに充分なレベルにまで出力信号G(n+2)の電位が上昇する。
時点t05になると、入力クロック信号CKA(ゲートクロック信号CK1)がハイレベルからローレベルに変化する。これにより、入力端子21oの電位の低下とともに出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)は低下する。出力端子29oの電位が低下すると、キャパシタC1oを介して、電荷保持ノードN1(n)の電位も低下する。また、時点t05には、リセット信号R1がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタT3oはオン状態となる。その結果、電荷保持ノードN1(n)の電位がローレベルにまで低下する。これにより、薄膜トランジスタT4oはオフ状態となる。同様に、時点t06には、入力クロック信号CKC(ゲートクロック信号CK3)がハイレベルからローレベルに変化することによって、出力端子29eの電位(出力信号G(n+2)の電位)が低下する。また、リセット信号R2がローレベルからハイレベルに変化することによって、電荷保持ノードN1(n+2)の電位がローレベルにまで低下する。これにより、薄膜トランジスタT4eはオフ状態となる。さらに、時点t06には、薄膜トランジスタT4o,T4eがオフ状態となることによって、安定化ノードN2の電位がローレベルからハイレベルに変化する。その結果、薄膜トランジスタT7o,T7eがオン状態となり、出力端子29oの電位(出力信号G(n)の電位)および出力端子29eの電位(出力信号G(n+2)の電位)がローレベルへと引き込まれる。時点t06以降の期間には、時点t01以前の期間と同様の動作が行われる。
以上のような動作が各単位回路2で行われることによって、この液晶表示装置に設けられている複数本のゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が順次に選択状態となり、画素容量への書き込みが順次に行われる。
なお、全てのゲートバスラインGLのスキャンの終了後に、クリア信号CLRがハイレベルとなる。これにより、薄膜トランジスタT6o,T6e,T8o,T8e,およびT11がオン状態となる。その結果、電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)、出力端子29o,29e、および安定化ノードN2の電位がローレベルへと引き込まれる。すなわち、全ての単位回路2の状態がリセットされる。このようにして全ての単位回路2の状態をリセットする理由は、薄膜トランジスタでのオフリークが小さければ、各単位回路2の内部ノードに残留電荷が蓄積された状態でフレームの切り替えが行われ、当該残留電荷が後続のフレームの表示に影響を及ぼすからである。特に、酸化物TFTが採用されている場合には、このようにして全ての単位回路2の状態をリセットすることが重要となる。また、この液晶表示装置の電源オフの際にもクリア信号CLRをハイレベルにして全ての単位回路2の状態をリセットすることが好ましい。
<1.4.2 スキャンの途中停止が行われるときの動作>
図9は、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ210Lの動作について説明するための信号波形図である。ここでは、走査信号G(n−2)がハイレベルになってから走査信号G(n)がハイレベルになるまでの間に休止期間(時点t11〜t12の期間)が設けられるものと仮定する。
時点t11以前の期間には、図9に示すように走査信号Gが順次にハイレベルとなる。時点t11になると、ゲートクロック信号CK1〜CK8のクロック動作が停止する。なお、図9に示す例ではゲートクロック信号CK8のクロック動作が最後に停止してゲートクロック信号CK1のクロック動作が最初に再開されるが、これには限定されない。休止期間(時点t11〜t12の期間)を通じて、各単位回路2内の電荷保持ノードの電位は時点t11直前のレベルで維持される。図9に示す例では、電荷保持ノードN1(n−4),N1(n−2),N1(n),およびN1(n+2)の電位が休止期間を通じてハイレベルで維持される。また、図9に示すように、休止期間には制御信号VTP1がハイレベルで維持される。これにより、休止期間には、全ての単位回路2で薄膜トランジスタT9o,T9eがオン状態で維持され、全ての走査信号Gはローレベルで維持される。なお、図9では休止期間の全期間を通じて制御信号VTP1がハイレベルとなっているが、休止期間中の一部の期間に制御信号VTP1がハイレベルとなるようにしてもよい。
時点t12になると、ゲートクロック信号CK1〜CK8のクロック動作が再開する。これにより、電荷保持ノードN1(n)の電位が大きく上昇し(電荷保持ノードN1(n)がブートストラップされる)、走査信号G(n)がハイレベルとなる。このようにして、n行目からゲートバスラインGLのスキャンが再開される。
<1.5 電荷のリークへの対策>
ところで、休止期間の長さは、パネルの仕様やタッチパネルの性能仕様に依存するが、一般的には100マイクロ秒〜600マイクロ秒である。このような長さの休止期間の終了後に上述のようにスキャンを正常に再開させるためには、休止期間を通じて電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)の電位が維持される必要がある。すなわち、休止期間中に薄膜トランジスタを介して電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)から電荷が漏れること(すなわち、薄膜トランジスタでのオフリーク)を防ぐ必要がある。本実施形態においては、このような電荷のリークへの対策として、単位回路2内に設けられている薄膜トランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタ(薄膜トランジスタT3o,T5o,T3e,およびT5e)のゲート長よりも長くされている。以下、このような構成を採用している理由について説明する。
フルインセルタイプのタッチパネルが採用されている場合、休止期間中には、タッチ位置検出処理を行うために、共通電極44(図3参照)に高周波電圧であるタッチ検出信号(タッチパネル電圧)が印加される。タッチ検出信号の周波数は、タッチパネルの性能仕様に依存するが、一般的には数10kHz〜数100kHz(多くの場合、80kHz〜600kHz)に設定される。タッチ検出信号の振幅についてもタッチパネルの性能仕様に依存するが、当該振幅は一般的には2V〜12Vに設定される。高周波電圧であるこのようなタッチ検出信号が鈍りや遅延を生ずることなく液晶パネル内の共通電極44に印加されるようにするためには、休止期間中にゲートドライバ200への入力信号の一部の波形をタッチ検出信号の波形と同じように変化させることが好ましい。そこで、本実施形態においては、休止期間において共通電極44にタッチ検出信号が印加されている期間中、クリア信号CLR(CLR1〜CLR4)の波形,制御信号VTP(VTP1,VTP2)の波形,および直流電源電圧VSSの波形を図10に示すようにタッチ検出信号の波形と同じように変化させる。
図7に示す単位回路2に関し、電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)から電荷が流出するリークパス上の薄膜トランジスタとしては、電荷保持ノードN1(n)またはN1(n+2)にドレイン端子が接続され直流電源電圧VSS用の入力端子にソース端子が接続された薄膜トランジスタ(電荷保持ノードターンオフトランジスタ)T3o,T5o,T6o,T3e,T5e,およびT6eが挙げられる。これらの薄膜トランジスタのうち薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oに着目する。仮に休止期間中にゲートドライバ200への入力信号の波形をタッチ検出信号の波形と同じように変化させなかった場合、休止期間中の薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oのゲート−ソース間電圧Vgsはいずれもほぼ0となる。何故ならば、薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oのソース端子には直流電源電圧VSSが与えられており、かつ、休止期間には、薄膜トランジスタT3oのゲート端子に与えられるリセット信号R1の電位,薄膜トランジスタT5oのゲート端子に接続されている安定化ノードN2の電位,および薄膜トランジスタT6oのゲート端子に与えられるクリア信号CLRの電位は、いずれも直流電源電圧VSSに基づく電位に等しくなっているからである。この場合、特に酸化物TFTのようにオフ特性に優れた薄膜トランジスタが採用されていれば、電荷保持ノードN1(n)からの電荷の流出を防止する目的であえて薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oのゲート長を長くする必要はない。薄膜トランジスタT3e,T5e,およびT6eについても同様である。
しかしながら、休止期間中にゲートドライバ200への入力信号の一部(具体的には、クリア信号CLR,制御信号VTP,および直流電源電圧VSS)の波形をタッチ検出信号の波形と同じように変化させた場合には、たとえオフ特性に優れた薄膜トランジスタが採用されていても、薄膜トランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsが過渡的に0よりも大きくなってリーク電流が生じることがある。実際のフルインセルタイプのタッチパネルに関しては、製造後あるいはモジュール化後に休止期間の長さやタッチ検出信号の周波数・振幅を調整することによってタッチパネル機能の最終調整が行われることが多い。このため、製造後にはタッチ検出信号の波形がゲートドライバ200の設計時点とは異なっていることがある。従って、この点を考慮して、薄膜トランジスタを介した電荷のリークへの対策を行う必要がある。
ここで、休止期間中の薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oの状態に着目する。薄膜トランジスタT3oのゲート端子には、リセット信号R1が与えられる。これに関し、上述したように、任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)には、単位回路2L(q+1)から出力される出力信号G1がリセット信号R1として与えられる(図5参照)。換言すれば、n行目のゲートバスラインGL(n)に対応する薄膜トランジスタT3oのゲート端子には、(n+4)行目のゲートバスラインGL(n+4)用の走査信号G(n+4)がリセット信号R1として与えられる。従って、n行目のゲートバスラインGL(n)に対応する薄膜トランジスタT3oのゲート端子は、図11に示すように、(n+4)行目のゲートバスラインGL(n+4)に対応する薄膜トランジスタT9oのドレイン端子に接続されている。ここで、上述したように、休止期間には制御信号VTPはハイレベルで維持される。それ故、薄膜トランジスタT3oのゲート端子には、図11に示すように薄膜トランジスタT9oを介して直流電源電圧VSSが与えられる。また、図9に示した例では、休止期間中、電荷保持ノードN1(n)の電位はハイレベルとなっている。従って、薄膜トランジスタT5oのゲート端子には、図12に示すように薄膜トランジスタT4oを介して直流電源電圧VSSが与えられる。また、薄膜トランジスタT6oのゲート端子には、図13に示すようにローレベルのクリア信号CLRが与えられる。ところで、上述したように、休止期間において共通電極44にタッチ検出信号が印加されている期間中、クリア信号CLR,制御信号VTP,および直流電源電圧VSSの波形は、タッチ検出信号の波形と同じように変化する(図10参照)。以上の点のみを考慮すると、薄膜トランジスタT3o,T5o,およびT6oの状態には差異がないように思われる。
しかしながら、図7に示すように、直流電源電圧VSS用の入力端子は多数の薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタT3o,T3e,T4o,T4e,T5o,T5e,T6o,T6e,T7o,T7e,T8o,T8e,T9o,T9e,およびT11)に接続されているのに対して、クリア信号CLR用の入力端子25は少数の薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタT6o,T6e,T8o,T8e,およびT11)に接続されている。すなわち、直流電源電圧VSS用の入力端子の負荷はクリア信号CLR用の入力端子25の負荷よりも大きい。そのため、直流電源電圧VSS用の入力端子とクリア信号CLR用の入力端子25との間に過渡的に電位差(電圧)が生じることがある。従って、ゲート端子にクリア信号CLRが与えられるとともにソース端子に直流電源電圧VSSが与えられる薄膜トランジスタT6o,T6eについては、休止期間中にゲート−ソース間電圧Vgsが過渡的に0よりも大きくなることがある。
図10は、休止期間中にクリア信号CLR,制御信号VTP,および直流電源電圧VSSの波形をタッチ検出信号の波形と同じように変化させたシミュレーションの結果を示す信号波形図である。この例では、5.5型フルHDの液晶パネル負荷を想定している。なお、タッチ検出信号の実際の波形については、図10に示す波形には限定されない。また、上述したように、例えばモジュール化後にタッチ検出信号の波形が変更されることもある。
図10において符号51を付した部分に、入力端から最も離れた位置におけるクリア信号CLRと直流電源電圧VSSの波形変化の違いが現れている。図10より、クリア信号CLRについては波形鈍りが小さいのに対して直流電源電圧VSSについては波形鈍りが大きいことが把握される。図10において符号52で示す部分では、両者間に大きな電位差が過渡的に生じている。図13に示したように、薄膜トランジスタT6oについては、ゲート端子にはクリア信号CLRが与えられ、ソース端子には直流電源電圧VSSが与えられる。従って、薄膜トランジスタT6oのゲート−ソース間には過渡的に電位差が生じる。その結果、薄膜トランジスタT6oにリーク電流が生じ、休止期間中に電荷保持ノードN1(n)の電位が低下する。
以上より、モノリシックゲートドライバが採用されている場合にスキャンの途中停止後にスキャンを正常に再開させるためには、電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)のリークパスとなり得る薄膜トランジスタT3o,T3e,T5o,T5e,T6o,およびT6eのうち特に薄膜トランジスタT6o,T6eを介した電荷のリークを抑制することが重要である。なお、薄膜トランジスタT6o,T6eは、全てのゲートバスラインGLのスキャンの終了後に電荷保持ノードの状態をリセットするために設けられているものである。そのため、休止期間が設けられていない構成で酸化物TFTが用いられている場合には、薄膜トランジスタT6o,T6eのチャネル幅(Wサイズ)を大きくする必要性は低く、当該チャネル幅はプロセスが許容する最小サイズ(例えば5μm)に設定されていることが多い。
以上の点を考慮して、本実施形態においては、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタ(薄膜トランジスタT3o,T5o,T3e,およびT5e)のゲート長よりも長くされている。電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eについてのみゲート長を長くする理由は、額縁サイズの拡大を抑制するためでもある。ところで、従来、酸化物TFTが採用されている場合には、ゲート長は4μm〜9μmであることが多かった。これに対して、本実施形態においては、電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eについてのみゲート長を10μm以上にすることが好ましい。但し、額縁サイズの拡大を抑制するため、当該ゲート長は30μm以下であることが好ましい。
以上のように、本実施形態においては、図1に示すように、薄膜トランジスタT6(フレーム期間の終了の際にハイレベルとなるクリア信号CLRがゲート端子に与えられ、電荷保持ノードN1にドレイン端子が接続され、直流電源電圧VSSがソース端子に与えられる薄膜トランジスタ)のゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。後述する第2〜第6の実施形態についても同様である。なお、図1では、奇数番目のゲートバスラインGLに対応する構成要素と偶数番目のゲートバスラインGLに対応する構成要素とを区別せずに記している。従って、例えば図1における薄膜トランジスタT6は、図7における薄膜トランジスタT6oおよび薄膜トランジスタT6eに相当する。
<1.6 効果>
本実施形態によれば、電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)にドレイン端子が接続され休止期間中に過渡的にリーク電流を生ずる可能性の高い薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が、他の電荷保持ノードターンオフトランジスタ(薄膜トランジスタT3o,T5o,T3e,およびT5e)のゲート長よりも長くされている。このように電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)からの電荷のリークを生ずる可能性の高い薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が長くされることにより、異常動作を引き起こすことなくスキャンの停止・再開を行うことが可能となる。また、薄膜トランジスタT6o,T6eのみ他の電荷保持ノードターンオフトランジスタよりもゲート長が長くされることにより、額縁サイズの拡大が抑制される。以上のように、本実施形態によれば、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ(タッチパネルを備えた液晶表示装置用のゲートドライバ)200が実現される。
<1.7 変形例>
<1.7.1 第1の変形例>
上記実施形態においては、休止期間中における電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)からの電荷のリークへの対策として、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされていた。しかしながら、これには限定されず、薄膜トランジスタT6o,T6eをデュアルゲート化することによって、電荷保持ノードN1(n),N1(n+2)からの電荷のリークを防止することもできる。より詳しくは、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの薄膜トランジスタT6o,T6eのみをデュアルゲート構造とし、それ以外の電荷保持ノードターンオフトランジスタをシングルゲート構造とすれば良い。このような構成によっても、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。
なお、上記においては薄膜トランジスタT6o,T6eをデュアルゲート化する例を挙げて説明したが、薄膜トランジスタT6o,T6eのゲートを3つ以上に分割しても良い。すなわち、薄膜トランジスタT6o,T6eがマルチゲート構造を有するようにしても良い。
第2の変形例や第2〜第6の実施形態についても、薄膜トランジスタT6(T6o,T6e)のゲート長を他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くすることに代えて、電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの薄膜トランジスタT6(T6o,T6e)のみマルチゲート構造を有するようにしても良い。
<1.7.2 第2の変形例>
上記実施形態においては、電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eについてのみ、他の電荷保持ノードターンオフトランジスタよりもゲート長が長くされていた。しかしながら、酸化物TFT以外の薄膜トランジスタが採用されている場合、休止期間中に薄膜トランジスタT6o,T6e以外の薄膜トランジスタを介した電荷のリークが生じることが懸念される。
そこで、薄膜トランジスタT3o,T3e,T5o,およびT5eについても、ゲート長を長くするようにしても良い。より詳しくは、薄膜トランジスタT6o,T6e,T3o,T3e,T5o,およびT5eのゲート長を単位回路2内の他の薄膜トランジスタのゲート長よりも長くしても良いし、薄膜トランジスタT6o,T6e,T5o,およびT5eのゲート長を単位回路2内の他の薄膜トランジスタのゲート長よりも長くしても良いし、薄膜トランジスタT6o,T6e,T3o,およびT3eのゲート長を単位回路2内の他の薄膜トランジスタのゲート長よりも長くしても良い。なお、第1の変形例のように、ゲート長を長くすることに代えてマルチゲート構造を採用することもできる。
<2.第2の実施形態>
<2.1 ゲートドライバの概略構成>
図14は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、第1の実施形態と同様、表示部400の一端側に配置されたシフトレジスタ210Lと表示部400の他端側に配置されたシフトレジスタ210Rとによって構成されている。本実施形態においては、第1の実施形態とは異なり、各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)がシフトレジスタ210Lおよびシフトレジスタ210Rの双方によって駆動される。すなわち、各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)は、一端側および他端側の双方から駆動される。
シフトレジスタ210Lはp個の単位回路2L(1)〜2L(p)によって構成され、シフトレジスタ210Rはp個の単位回路2R(1)〜2R(p)によって構成されている。pはi/2である。第1の実施形態と同様、各単位回路2は2本のゲートバスラインGLに接続されている。
<2.2 シフトレジスタの構成>
図15は、シフトレジスタ210Lの構成を示すブロック図である。図16は、シフトレジスタ210Rの構成を示すブロック図である。本実施形態においては、シフトレジスタ210Lとシフトレジスタ210Rとに同じ信号が入力される。シフトレジスタ210L,210Rには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP1,GSP2と、クリア信号CLR1,CLR2と、ゲートクロック信号CK1〜CK4と、制御信号VTPとが与えられる。また、シフトレジスタ210L,210Rには、ハイレベルの直流電源電圧VDDおよびローレベルの直流電源電圧VSSも与えられる。ゲートクロック信号CK1〜CK4は、4相のクロック信号である。以下、シフトレジスタ210Lの構成のみについて説明を行い、シフトレジスタ210Rの構成についての説明は省略する。
シフトレジスタ210Lにおいて、各単位回路2に与えられる信号は次のようになっている(図15参照)。oを奇数とし、eを偶数とすると、単位回路2L(o)にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKAとして与えられるとともにゲートクロック信号CK2が入力クロック信号CKBとして与えられ、単位回路2L(e)にはゲートクロック信号CK3が入力クロック信号CKAとして与えられるとともにゲートクロック信号CK4が入力クロック信号CKBとして与えられる。セット信号S1,S2およびリセット信号R1,R2については第1の実施形態と同様である。また、全ての単位回路2に共通的に、直流電源電圧VSS,直流電源電圧VDD,制御信号VTP,およびクリア信号CLR2が与えられる。
シフトレジスタ210Lの各単位回路2からは出力信号G1,G2が出力される。任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)から出力される出力信号G1は、走査信号G(2q−1)としてゲートバスラインGL(2q−1)に与えられるほか、リセット信号R1として単位回路2L(q−1)に与えられるとともに、セット信号S1として単位回路2L(q+1)に与えられる。任意の段の単位回路2L(q)から出力される出力信号G2は、走査信号G(2q)としてゲートバスラインGL(2q)に与えられるほか、リセット信号R2として単位回路2L(q−1)に与えられるとともに、セット信号S2として単位回路2L(q+1)に与えられる。但し、単位回路2L(1)から出力される出力信号G1,G2は他の単位回路にリセット信号として与えられることはなく、単位回路2L(p)から出力される出力信号G1,G2は他の単位回路にセット信号として与えられることはない。
<2.3 単位回路の構成>
単位回路2の構成は、第1の実施形態と同様である(図7参照)。但し、図15および図16における入力クロック信号CKBは、図7における入力クロック信号CKC(入力端子21eに与えられる信号)に相当する。
<2.4 ゲートドライバの動作>
<2.4.1 スキャンの途中停止が行われないときの動作>
図17は、本実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路2の動作について説明するための信号波形図である。図8および図17から把握されるように、本実施形態における単位回路2は、4相のゲートクロック信号CK1〜CK4に基づいて動作するという点を除いては、第1の実施形態と同様に動作する。
<2.4.2 スキャンの途中停止が行われるときの動作>
図18は、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ210Lの動作について説明するための信号波形図である。ここでは、走査信号G(n−1)がハイレベルになってから走査信号G(n)がハイレベルになるまでの間に休止期間(時点t31〜t32の期間)が設けられるものと仮定する。
時点t31以前の期間には、図18に示すように走査信号Gが順次にハイレベルとなる。時点t31になると、ゲートクロック信号CK1〜CK4のクロック動作が停止する。休止期間(時点t31〜t32の期間)を通じて、各単位回路2内の電荷保持ノードの電位は時点t31直前のレベルで維持される。図18に示す例では、電荷保持ノードN1(n−2),N1(n−1),N1(n),およびN1(n+1)の電位が休止期間を通じてハイレベルで維持される。また、図18に示すように、休止期間には制御信号VTPがハイレベルで維持される。これにより、休止期間には、全ての単位回路2で薄膜トランジスタT9o,T9eがオン状態で維持され、全ての走査信号Gはローレベルで維持される。なお、図18では休止期間の全期間を通じて制御信号VTPがハイレベルとなっているが、休止期間中の一部の期間に制御信号VTPがハイレベルとなるようにしてもよい。
時点t32になると、ゲートクロック信号CK1〜CK4のクロック動作が再開する。これにより、電荷保持ノードN1(n)の電位が大きく上昇し(電荷保持ノードN1(n)がブートストラップされる)、走査信号G(n)がハイレベルとなる。このようにしてn行目からゲートバスラインGLのスキャンが再開される。
<2.5 電荷のリークへの対策>
本実施形態においても、第1の実施形態と同様、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。
<2.6 効果>
本実施形態においても、第1の実施形態と同様、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。また、本実施形態によれば、各ゲートバスラインGLは一端側および他端側の双方から駆動されるので、走査信号Gの波形鈍りに起因する表示不良の発生が抑制される。
<3.第3の実施形態>
図19は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、表示部400の一端側に配置されたシフトレジスタ210によって構成されている。シフトレジスタ210はp個の単位回路2(1)〜2(p)によって構成されている。pはi/2である。各単位回路2は2本のゲートバスラインGLに接続されている。
図14および図19から把握されるように、第2の実施形態においては各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が一端側および他端側の双方から駆動されていたのに対し、本実施形態においては各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が一端側のみから駆動される。第2の実施形態と本実施形態とではこの点が異なるだけであるので、シフトレジスタの構成、単位回路の構成、およびゲートドライバの動作についての説明は省略する。
また、電荷のリークへの対策については、本実施形態においても、単位回路2(図7参照)内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6o,T6eのゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。
以上より、本実施形態においても、第1の実施形態と同様、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。また、本実施形態によれば、シフトレジスタ210は表示部400の一端側のみに設けられるので、額縁サイズを小さくすることが可能となる。
<4.第4の実施形態>
<4.1 ゲートドライバの概略構成>
図20は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、表示部400の一端側に配置されたシフトレジスタ210Lと表示部400の他端側に配置されたシフトレジスタ210Rとによって構成されている。表示部400にはi本のゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が配設されており、シフトレジスタ210Lは奇数行目のゲートバスラインGLを駆動し、シフトレジスタ210Rは偶数行目のゲートバスラインGLを駆動する。すなわち、本実施形態においては、第1の実施形態と同様、「櫛歯駆動」あるいは「インターレース駆動」と呼ばれる駆動方式でゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が駆動される。
シフトレジスタ210Lはp個の単位回路2L(1)〜2L(p)によって構成され、シフトレジスタ210Rはp個の単位回路2R(1)〜2R(p)によって構成されている。pはi/2である。第1〜第3の実施形態とは異なり、本実施形態においては、各単位回路2は1本のゲートバスラインGLに接続されている。qを1以上p以下の整数とすると、シフトレジスタ210L内の単位回路2L(q)はゲートバスラインGL(2q−1)に接続され、シフトレジスタ210R内の単位回路2L(q)はゲートバスラインGL(2q)に接続されている。
<4.2 シフトレジスタの構成>
図21は、シフトレジスタ210Lの構成を示すブロック図である。図22は、シフトレジスタ210Rの構成を示すブロック図である。上述したように、シフトレジスタ210Lはp個の単位回路2L(1)〜2L(p)によって構成され、シフトレジスタ210Rはp個の単位回路2R(1)〜2R(p)によって構成されている。
シフトレジスタ210Lには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP1,GSP3と、クリア信号CLR1,CLR3,およびCLR5と、ゲートクロック信号CK1,CK3,CK5,およびCK7と、制御信号VTP1とが与えられる。シフトレジスタ210Rには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP2,GSP4と、クリア信号CLR2,CLR4,およびCLR6と、ゲートクロック信号CK2,CK4,CK6,およびCK8と、制御信号VTP2とが与えられる。また、シフトレジスタ210L,210Rには、ハイレベルの直流電源電圧VDDおよびローレベルの直流電源電圧VSSも与えられる。ゲートクロック信号CK1〜CK8は、8相のクロック信号である。以下、シフトレジスタ210Lの構成のみについて説明を行い、シフトレジスタ210Rの構成についての説明は省略する。
シフトレジスタ210Lにおいて、各単位回路2に与えられる信号は次のようになっている(図21参照)。単位回路2L(1)にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(2)にはゲートクロック信号CK3が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(3)にはゲートクロック信号CK5が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(4)にはゲートクロック信号CK7が入力クロック信号CKinとして与えられる。単位回路2へのゲートクロック信号の入力については、このような構成が繰り返される。また、任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)には、単位回路2L(q−2)から出力される出力信号Gがセット信号Sとして与えられ、単位回路2L(q+3)から出力される出力信号Gがリセット信号Rとして与えられる。但し、単位回路2L(1)にはゲートスタートパルス信号GSP1がセット信号Sとして与えられ、単位回路2L(2)にはゲートスタートパルス信号GSP3がセット信号Sとして与えられ、単位回路2L(p−2)にはクリア信号CLR1がリセット信号Rとして与えられ、単位回路2L(p−1)にはクリア信号CLR3がリセット信号Rとして与えられ、単位回路2L(p)にはクリア信号CLR5がリセット信号Rとして与えられる。また、全ての単位回路2に共通的に、直流電源電圧VSS,直流電源電圧VDD,制御信号VTP1,およびクリア信号CLR5が与えられる。
シフトレジスタ210Lの各単位回路2からは出力信号Gが出力される。任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)から出力される出力信号Gは、走査信号G(2q−1)としてゲートバスラインGL(2q−1)に与えられるほか、リセット信号Rとして単位回路2L(q−3)に与えられるとともに、セット信号Sとして単位回路2L(q+2)に与えられる。但し、単位回路2L(1)〜2L(3)から出力される出力信号Gは他の単位回路にリセット信号Rとして与えられることはなく、単位回路2L(p−1),2L(p)から出力される出力信号Gは他の単位回路にセット信号Sとして与えられることはない。
<4.3 単位回路の構成>
図23は、本実施形態における単位回路2の構成を示す回路図である。図23に示すように、この単位回路2は、12個の薄膜トランジスタT1〜T12と、1個のキャパシタ(容量素子)C1とを備えている。また、この単位回路2は、直流電源電圧VSS用の入力端子のほか、6個の入力端子21〜26と、1個の出力端子29とを有している。ここで、入力クロック信号CKinを受け取る入力端子には符号21を付し、セット信号Sを受け取る入力端子には符号22を付し、リセット信号Rを受け取る入力端子には符号23を付し、直流電源電圧VDDを受け取る入力端子には符号24を付し、クリア信号CLRを受け取る入力端子には符号25を付し、制御信号VTPを受け取る入力端子には符号26を付している。また、出力信号Gを出力する出力端子には符号29を付している。図23におけるクリア信号CLRは図21におけるクリア信号CLR5に相当し、図23における制御信号VTPは図21における制御信号VTP1に相当する。
薄膜トランジスタT1〜T11は第1の実施形態(図7参照)における薄膜トランジスタT1o〜T11oに相当し、キャパシタC1は第1の実施形態におけるキャパシタC1oに相当する。従って、構成要素間の接続関係や各構成要素の機能についての説明は省略する。但し、本実施形態における単位回路2には、第1の実施形態における単位回路2に設けられていない構成要素として、ゲート端子が入力端子22に接続され、ドレイン端子が安定化ノードN2に接続され、ソース端子が直流電源電圧VSS用の入力端子に接続された薄膜トランジスタT12が設けられている。薄膜トランジスタT12は、セット信号Sがハイレベルになっているときに、安定化ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させる。
<4.4 ゲートドライバの動作>
次に、ゲートドライバ200の動作について説明する。まず、スキャンの途中停止が行われないときの動作について説明し、その後、スキャンの途中停止が行われるときの動作について説明する。
<4.4.1 スキャンの途中停止が行われないときの動作>
図24は、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路2の動作について説明するための信号波形図である。なお、ここで説明する単位回路2にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKinとして入力されるものと仮定する。
時点t41以前の期間には、セット信号Sはローレベル、電荷保持ノードN1の電位はローレベル、安定化ノードN2の電位はハイレベル、出力信号Gはローレベル、リセット信号Rはローレベルとなっている。入力クロック信号CKin(ゲートクロック信号CK1)については、ハイレベルとローレベルとを交互に繰り返している。ところで、単位回路2内の薄膜トランジスタT1には寄生容量が存在するので、時点t41以前の期間には、入力クロック信号CKinのクロック動作と薄膜トランジスタT1の寄生容量の存在とに起因して、電荷保持ノードN1の電位に変動が生じ得る。しかしながら、第1の実施形態と同様、時点t41以前の期間には安定化ノードN2の電位がハイレベルで維持されることによって、入力クロック信号CKinのクロック動作に起因する異常動作の発生が防止されている。
時点t41になると、セット信号Sがローレベルからハイレベルに変化する。このため、薄膜トランジスタT2,T12がオン状態となる。薄膜トランジスタT12がオン状態となることによって、安定化ノードN2の電位はローレベルとなる。また、薄膜トランジスタT2がオン状態となることによって、キャパシタC1が充電される。これにより、電荷保持ノードN1の電位はローレベルからハイレベルに変化し、薄膜トランジスタT1がオン状態となる。しかしながら、時点t41には入力クロック信号CKin(ゲートクロック信号CK1)はローレベルとなっているので、出力信号Gはローレベルで維持される。
時点t42になると、入力クロック信号CKin(ゲートクロック信号CK1)がローレベルからハイレベルに変化する。このとき、薄膜トランジスタT1はオン状態となっているので、入力端子21の電位の上昇とともに出力端子29の電位が上昇する。ここで、図23に示すように電荷保持ノードN1−出力端子29間にはキャパシタC1が設けられているので、出力端子29の電位の上昇とともに電荷保持ノードN1の電位も上昇する(電荷保持ノードN1がブートストラップされる)。その結果、薄膜トランジスタT1のゲート端子には大きな電圧が印加され、出力端子29に接続されているゲートバスラインGLが選択状態となるのに充分なレベルにまで出力信号Gの電位が上昇する。
時点t43になると、入力クロック信号CKin(ゲートクロック信号CK1)がハイレベルからローレベルに変化する。これにより、入力端子21の電位の低下とともに出力端子29の電位(出力信号Gの電位)は低下する。出力端子29の電位が低下すると、キャパシタC1を介して、電荷保持ノードN1の電位も低下する。
時点t44になると、リセット信号Rがローレベルからハイレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタT3はオン状態となる。その結果、電荷保持ノードN1の電位がローレベルにまで低下する。これにより、薄膜トランジスタT4はオフ状態となり、安定化ノードN2の電位がローレベルからハイレベルに変化する。その結果、薄膜トランジスタT7がオン状態となり、出力端子29の電位(出力信号Gの電位)がローレベルへと引き込まれる。
以上のような動作が各単位回路2で行われることによって、この液晶表示装置に設けられている複数本のゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が順次に選択状態となり、画素容量への書き込みが順次に行われる。
なお、第1の実施形態と同様、全てのゲートバスラインGLのスキャンの終了後に、クリア信号CLRがハイレベルとなる。これにより、全ての単位回路2の状態がリセットされる。
<4.4.2 スキャンの途中停止が行われるときの動作>
図25は、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ210Lの動作について説明するための信号波形図である。ここでは、走査信号G(n−2)がハイレベルになってから走査信号G(n)がハイレベルになるまでの間に休止期間(時点t51〜t52の期間)が設けられるものと仮定する。
時点t51以前の期間には、図25に示すように走査信号Gが順次にハイレベルとなる。時点t51になると、ゲートクロック信号CK1〜CK8のクロック動作が停止する。休止期間(時点t51〜t52の期間)を通じて、各単位回路2内の電荷保持ノードの電位は時点t51直前のレベルで維持される。図25に示す例では、電荷保持ノードN1(n−6),N1(n−4),N1(n−2),N1(n),およびN1(n+2)の電位が休止期間を通じてハイレベルで維持される。また、図25に示すように、休止期間には制御信号VTP1がハイレベルで維持される。これにより、休止期間には、全ての単位回路2で薄膜トランジスタT9がオン状態で維持され、全ての走査信号Gはローレベルで維持される。なお、図25では休止期間の全期間を通じて制御信号VTP1がハイレベルとなっているが、休止期間中の一部の期間に制御信号VTP1がハイレベルとなるようにしてもよい。
時点t52になると、ゲートクロック信号CK1〜CK8のクロック動作が再開する。これにより、電荷保持ノードN1(n)の電位が大きく上昇し(電荷保持ノードN1(n)がブートストラップされる)、走査信号G(n)がハイレベルとなる。このようにして、n行目からゲートバスラインGLのスキャンが再開される。
<4.5 電荷のリークへの対策>
電荷のリークへの対策については、本実施形態においては、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6のゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタ(薄膜トランジスタT3,T5)のゲート長よりも長くされている。
<4.6 効果>
本実施形態においても、第1の実施形態と同様、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。
<4.7 変形例>
<4.7.1 第1の変形例>
図26は、第4の実施形態の第1の変形例における単位回路2の構成を示す回路図である。第4の実施形態においてはセット信号Sがハイレベルになっているときに安定化ノードN2の電位をローレベルに向けて変化させるための薄膜トランジスタT12(図23参照)が設けられていたが、本変形例においては薄膜トランジスタT12が設けられていない。
図24に関し、時点t41には電荷保持ノードN1の電位がローレベルからハイレベルに変化するので、薄膜トランジスタT4がオン状態となることによって安定化ノードN2の電位はハイレベルからローレベルに変化する。このため、必ずしも薄膜トランジスタT12を備える必要はないので、本変形例に係る構成(図26参照)を採用することもできる。これにより、第4の実施形態よりも額縁サイズを小さくすることが可能となる。なお、第5の実施形態および第6の実施形態についても、単位回路2の構成として図26に示す構成を採用することもできる。
<4.7.2 第2の変形例>
図27は、第4の実施形態の第2の変形例における単位回路2の構成を示す回路図である。本変形例における単位回路2には、第4の実施形態における構成要素に加えて、薄膜トランジスタT13が設けられている。薄膜トランジスタT13については、ゲート端子は電荷保持ノードN1に接続され、ドレイン端子は入力端子21に接続され、ソース端子は出力端子28に接続されている。薄膜トランジスタT13は薄膜トランジスタT1と同様の構成を有しているので、波形の遅延を除けば、出力端子28からは出力端子29から出力される信号と同様の信号が出力されることになる。そこで、本変形例においては、シフトレジスタ210L内の任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)に着目すると、出力端子29から出力される出力信号Gは走査信号G(2q−1)としてゲートバスラインGL(2q−1)に与えられ、出力端子28から出力される出力信号Qはリセット信号Rとして単位回路2L(q−3)に与えられるとともにセット信号Sとして単位回路2L(q+2)に与えられる。また、シフトレジスタ210R内の任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2R(q)に着目すると、出力端子29から出力される出力信号Gは走査信号G(2q)としてゲートバスラインGL(2q)に与えられ、出力端子28から出力される出力信号Qはリセット信号Rとして単位回路2R(q−3)に与えられるとともにセット信号Sとして単位回路2R(q+2)に与えられる。このような構成によれば、各単位回路2からの出力信号についての負荷が分散されるので、ゲートドライバ200の動作の安定化を図ることができる。なお、第5の実施形態および第6の実施形態についても、単位回路2の構成として図27に示す構成を採用することもできる。
<5.第5の実施形態>
<5.1 ゲートドライバの概略構成>
図28は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、第4の実施形態と同様、表示部400の一端側に配置されたシフトレジスタ210Lと表示部400の他端側に配置されたシフトレジスタ210Rとによって構成されている。本実施形態においては、第4の実施形態とは異なり(第2の実施形態と同様)、各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)がシフトレジスタ210Lおよびシフトレジスタ210Rの双方によって駆動される。
シフトレジスタ210Lはi個の単位回路2L(1)〜2L(i)によって構成され、シフトレジスタ210Rはi個の単位回路2R(1)〜2R(i)によって構成されている。第4の実施形態と同様、各単位回路2は1本のゲートバスラインGLに接続されている。
<5.2 シフトレジスタの構成>
図29は、シフトレジスタ210Lの構成を示すブロック図である。図30は、シフトレジスタ210Rの構成を示すブロック図である。本実施形態においては、シフトレジスタ210Lとシフトレジスタ210Rとに同じ信号が入力される。シフトレジスタ210L,210Rには、ゲート制御信号GCTLとして、ゲートスタートパルス信号GSP1,GSP2と、クリア信号CLR1〜CLR3と、ゲートクロック信号CK1〜CK4と、制御信号VTPとが与えられる。また、シフトレジスタ210L,210Rには、ハイレベルの直流電源電圧VDDおよびローレベルの直流電源電圧VSSも与えられる。ゲートクロック信号CK1〜CK4は、4相のクロック信号である。以下、シフトレジスタ210Lの構成のみについて説明を行い、シフトレジスタ210Rの構成についての説明は省略する。
シフトレジスタ210Lにおいて、各単位回路2に与えられる信号は次のようになっている(図29参照)。単位回路2L(1)にはゲートクロック信号CK1が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(2)にはゲートクロック信号CK2が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(3)にはゲートクロック信号CK3が入力クロック信号CKinとして与えられ、単位回路2L(4)にはゲートクロック信号CK4が入力クロック信号CKinとして与えられる。単位回路2へのゲートクロック信号の入力については、このような構成が繰り返される。セット信号Sおよびリセット信号Rについては第4の実施形態と同様である。また、全ての単位回路2に共通的に、直流電源電圧VSS,直流電源電圧VDD,制御信号VTP,およびクリア信号CLR3が与えられる。
シフトレジスタ210Lの各単位回路2からは出力信号Gが出力される。任意の段(ここではq段目とする)の単位回路2L(q)から出力される出力信号Gは、走査信号G(q)としてゲートバスラインGL(q)に与えられるほか、リセット信号Rとして単位回路2L(q−3)に与えられるとともに、セット信号Sとして単位回路2L(q+2)に与えられる。但し、単位回路2L(1)〜2L(3)から出力される出力信号Gは他の単位回路にリセット信号Rとして与えられることはなく、単位回路2L(i−1),2L(i)から出力される出力信号Gは他の単位回路にセット信号Sとして与えられることはない。
<5.3 単位回路の構成>
単位回路2の構成は、第4の実施形態と同様である(図23参照)。
<5.4 ゲートドライバの動作>
<5.4.1 スキャンの途中停止が行われないときの動作>
図31は、本実施形態において、スキャンの途中停止が行われないときの1つの単位回路2の動作について説明するための信号波形図である。図24および図31から把握されるように、本実施形態における単位回路2は、4相のゲートクロック信号CK1〜CK4に基づいて動作するという点を除いては、第4の実施形態と同様に動作する。
<5.4.2 スキャンの途中停止が行われるときの動作>
図32は、スキャンの途中停止が行われるときのシフトレジスタ210Lの動作について説明するための信号波形図である。ここでは、走査信号G(n−1)がハイレベルになってから走査信号G(n)がハイレベルになるまでの間に休止期間(時点t71〜t72の期間)が設けられるものと仮定する。
時点t71以前の期間には、図32に示すように走査信号Gが順次にハイレベルとなる。時点t71になると、ゲートクロック信号CK1〜CK4のクロック動作が停止する。休止期間(時点t71〜t72の期間)を通じて、各単位回路2内の電荷保持ノードの電位は時点t71直前のレベルで維持される。図32に示す例では、電荷保持ノードN1(n−3),N1(n−2),N1(n−1),N1(n),およびN1(n+1)の電位が休止期間を通じてハイレベルで維持される。また、図32に示すように、休止期間には制御信号VTPがハイレベルで維持される。これにより、休止期間には、全ての単位回路2で薄膜トランジスタT9がオン状態で維持され、全ての走査信号Gはローレベルで維持される。なお、図32では休止期間の全期間を通じて制御信号VTPがハイレベルとなっているが、休止期間中の一部の期間に制御信号VTPがハイレベルとなるようにしてもよい。
時点t72になると、ゲートクロック信号CK1〜CK4のクロック動作が再開する。これにより、電荷保持ノードN1(n)の電位が大きく上昇し(電荷保持ノードN1(n)がブートストラップされる)、走査信号G(n)がハイレベルとなる。このようにしてn行目からゲートバスラインGLのスキャンが再開される。
<5.5 電荷のリークへの対策>
本実施形態においては、第4の実施形態と同様、単位回路2内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6のゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。
<5.6 効果>
本実施形態においても、第1の実施形態と同様、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。また、本実施形態によれば、第2の実施形態と同様、各ゲートバスラインGLは一端側および他端側の双方から駆動されるので、走査信号Gの波形鈍りに起因する表示不良の発生が抑制される。
<6.第6の実施形態>
図33は、本実施形態におけるゲートドライバ200の概略構成について説明するためのブロック図である。本実施形態におけるゲートドライバ200は、表示部400の一端側に配置されたシフトレジスタ210によって構成されている。シフトレジスタ210はp個の単位回路2(1)〜2(i)によって構成されている。各単位回路2は1本のゲートバスラインGLに接続されている。
図28および図33から把握されるように、第5の実施形態においては各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が一端側および他端側の双方から駆動されていたのに対し、本実施形態においては各ゲートバスラインGL(1)〜GL(i)が一端側のみから駆動される。第5の実施形態と本実施形態とではこの点が異なるだけであるので、シフトレジスタの構成、単位回路の構成、およびゲートドライバの動作についての説明は省略する。
また、電荷のリークへの対策については、本実施形態においても、単位回路2(図23参照)内に設けられている電荷保持ノードターンオフトランジスタのうち薄膜トランジスタT6のゲート長が他の電荷保持ノードターンオフトランジスタのゲート長よりも長くされている。
以上より、本実施形態においても、第1の実施形態と同様、額縁サイズの拡大を抑制しつつ、スキャンの途中停止を行うことのできるゲートドライバ200が実現される。また、第3の実施形態と同様、シフトレジスタ210は表示部400の一端側のみに設けられるので、額縁サイズを小さくすることが可能となる。
<7.その他>
上記各実施形態においては液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。有機EL(Electro Luminescence)等の他の表示装置にも本発明を適用することができる。また、上記各実施形態においては単位回路2内の薄膜トランジスタにnチャネル型の薄膜トランジスタを用いる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。単位回路2内の薄膜トランジスタにpチャネル型の薄膜トランジスタを用いる場合にも本発明を適用することができる。さらに、単位回路2の詳細な構成についても、上記各実施形態(変形例を含む)で説明した構成には限定されない。
2,2L(1)〜2L(p),2R(1)〜2R(p),2(1)〜2(i)…単位回路
44…共通電極
200…ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)
210,210L,210R…シフトレジスタ
400…表示部
GL,GL(1)〜GL(i)…ゲートバスライン
N1,N1(1)〜N1(i)…電荷保持ノード
T1〜T13,T1o〜T9o,T1e〜T9e,…単位回路内の薄膜トランジスタ
CK1〜CK8…ゲートクロック信号
CLR,CLR1〜CLR6…クリア信号
G,G(1)〜G(i)…走査信号
VTP,VTP1,VTP2…制御信号

Claims (10)

  1. タッチパネルを備えた表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路であって、
    複数のクロック信号に基づいて動作する、それぞれが複数のトランジスタを含みかつ対応する走査信号線に接続された複数の単位回路からなるシフトレジスタを備え、
    前記タッチパネルに対するタッチ位置を検出するためにフレーム期間中に設けられた休止期間には、前記複数のクロック信号のクロック動作が停止し、
    各単位回路は、
    対応する走査信号線にオンレベルの走査信号を出力するために電荷を保持するための電荷保持ノードと、
    前記電荷保持ノードにゲート端子が接続され、対応する走査信号線にソース端子が接続された出力制御トランジスタと、
    ゲート端子の電位に応じて前記電荷保持ノードの電位をオフレベルに向けて変化させるための複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタと
    を含み、
    前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、フレーム期間の終了の際にオンレベルとなるクリア信号がゲート端子に与えられ、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第1の安定化トランジスタを含み、
    前記第1の安定化トランジスタのゲート長は、各単位回路に含まれる前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの前記第1の安定化トランジスタ以外のトランジスタのゲート長よりも長いことを特徴とする、走査信号線駆動回路。
  2. 前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、後続の単位回路から出力された走査信号がゲート端子に与えられ、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第2の安定化トランジスタを含み、
    前記第1の安定化トランジスタのゲート長は、前記第2の安定化トランジスタのゲート長よりも長いことを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  3. 前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、前記電荷保持ノードの電位がオフレベルになっていれば電位がオンレベルとなるように制御される安定化ノードにゲート端子が接続され、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第3の安定化トランジスタを含み、
    前記第1の安定化トランジスタのゲート長は、前記第3の安定化トランジスタのゲート長よりも長いことを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  4. 前記出力制御トランジスタのドレイン端子には、前記複数のクロック信号の1つが与えられることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  5. 前記休止期間において前記表示部に設けられた共通電極にタッチ位置検出用の駆動信号が与えられている期間中、前記クリア信号の波形および前記オフレベルの電位を供給する電圧信号の波形が前記タッチ位置検出用の駆動信号の波形と同じように変化することを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  6. 前記休止期間が1フレーム期間中に複数回設けられることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  7. 前記複数のトランジスタのチャネル層は、酸化物半導体を用いて形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の走査信号線駆動回路。
  8. 請求項1に記載の走査信号線駆動回路を備えたことを特徴とする、表示装置。
  9. タッチパネルを備えた表示装置の表示部に配設された複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路であって、
    複数のクロック信号に基づいて動作する、それぞれが複数のトランジスタを含みかつ対応する走査信号線に接続された複数の単位回路からなるシフトレジスタを備え、
    前記タッチパネルに対するタッチ位置を検出するためにフレーム期間中に設けられた休止期間には、前記複数のクロック信号のクロック動作が停止し、
    各単位回路は、
    対応する走査信号線にオンレベルの走査信号を出力するために電荷を保持するための電荷保持ノードと、
    前記電荷保持ノードにゲート端子が接続され、対応する走査信号線にソース端子が接続された出力制御トランジスタと、
    ゲート端子の電位に応じて前記電荷保持ノードの電位をオフレベルに向けて変化させるための複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタと
    を含み、
    前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタは、フレーム期間の終了の際にオンレベルとなるクリア信号がゲート端子に与えられ、前記電荷保持ノードにドレイン端子が接続され、オフレベルの電位がソース端子に与えられる第1の安定化トランジスタを含み、
    各単位回路において、前記第1の安定化トランジスタはマルチゲート構造を有し、前記複数の電荷保持ノードターンオフトランジスタのうちの前記第1の安定化トランジスタ以外のトランジスタはシングルゲート構造を有することを特徴とする、走査信号線駆動回路。
  10. 請求項9に記載の走査信号線駆動回路を備えたことを特徴とする、表示装置。
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