JP4582216B2 - 半導体デバイス、表示パネル及び電子機器 - Google Patents
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Description
poly-silicon)プロセスでは、NMOS型の薄膜トランジスタ(TFT:thin film
transistor)とPMOS型の薄膜トランジスタの両方を用いて回路を形成することができる。従って、低温ポリシリコンプロセスでは、これら2種類の薄膜トランジスタを用いて回路(いわゆる、CMOS回路)を製造するのが一般的である。
しかも、この種の単一チャネル回路は、アモルファスシリコンや有機半導体で回路を形成する場合にも応用することができる。
このような背景により、単一チャネルの薄膜トランジスタ(NMOS又はPMOS)だけでCMOS回路と同機能の動作を実行可能な回路の実現が望まれている。
図1に、有機ELパネルのシステム構成例を示す。図1に示す有機ELパネル1には、パネル基板上に画素アレイ部3と、信号線駆動部5と、第1の制御線駆動部7と、第2の制御線駆動部9とが配置されている。
図中、N1はサンプリングトランジスタ、N2は駆動トランジスタ、N3は点灯制御トランジスタ、Csは保持容量である。また、WSLは書込制御線、LSLは点灯制御線、PSLは電流供給線に対応する。
一方、図3は、有機EL素子OLEDの点灯動作と消灯動作を、点灯制御線LSLの電位変化によって実現する駆動方式を採用する場合の回路構成に対応する。なお、図3の場合、点灯制御線LSLは電流供給線としても機能する。
図4(C)は点灯制御線LSLの駆動波形である。点灯制御線LSLは、HレベルとLレベルの2値で駆動される。この電位の切り替えにより、有機EL素子OLEDの点灯と消灯が切り替え制御される。
なお、1フィールド期間に占める点灯期間の比率(Duty)を可変制御することにより、ピーク輝度レベルを制御することができる。
従って、第2の制御線駆動部9には、複数種類のパルスを出力できることが求められる。
すなわち、この種の制御線駆動部には、制御パルスのパルス長を自在に設定できる機能と、線順次に次段に転送できる機能の2つを搭載することが求められる。
なお、図2に示す画素回路について使用する制御動作は、前述したように、初期化動作と発光期間制御を分離する以外は共通であるので説明を省略する。
なお、図中の1回目のHレベル期間は、駆動トランジスタN2の閾値電位Vthのバラツキ補正に用いられる。
因みに、2回目のHレベル期間の立ち下げ時の波形が斜めになっているのは、高輝度(高信号電位)から低輝度(低信号電位)まですべての階調において最適な移動度補正期間を設定するためである。
が印加されると共に、点灯制御線LSLの電位がHレベルに切り替え制御される。この電位関係での動作が閾値補正動作である。閾値補正動作が開始すると、駆動トランジスタN2のソース電位Vsは徐々に上昇する。やがて、駆動トランジスタN2のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthに達した時点で、ソース電位Vsの上昇は停止する。
前述したように、書込制御信号(図6(A))や点灯制御信号(図6(C))のパルス長は、駆動動作の目的に応じて長さが異なる必要がある。
図7に示すシフトレジスタは、2N個のシフト段SR(1)〜SR(2N)の縦列接続で構成される。各シフト段は、それぞれ前後段に位置する他のシフト段の出力パルスを駆動パルスとして使用し、自段に入力されるクロック信号を出力パルスとして取り出すように動作する。
図8(A)は、1段目のシフト段を駆動するためのスタートパルスstであり、図8(B)は、2N段目のシフト段を駆動するためのエンドパルスendである。図8(C)は、偶数段目に位置するシフト段用のクロック信号ck1である。
この相補動作を実現するのが、薄膜トランジスタN13〜N16である。
なお、1H期間内であれば、このシフトレジスタは、複数発のパルス信号を転送することもできる。
また、図12に、この場合に対応するシフト段SRの動作波形を示す。図12(A)〜(F)の波形は、いずれも図10(A)〜(F)の波形に対応する。図12(E)に示すように、ブートストラップ動作も、2つのパルス信号について実行される。
図13に、クロック信号ckに、台形形状のクロック信号ckが入力される場合の転送動作例を示す。なお、図13(A)〜(I)に示す波形は、いずれも図8(A)〜(I)の波形に対応する。
このため、バッファ回路21の回路サイズは、バッファ回路23の回路サイズよりも大きくならざるを得ない。
しかも、クロック信号ckは、前述の通り、水平ライン上に位置する全ての画素を駆動する必要がある。従って、水平ライン上に並ぶ画素数が多いほど又は各画素の負荷が大きいほど、バッファ回路21の画素サイズが大型化し、消費電力も大きくなる問題がある。
(a)第1及び第2の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、第1及び第2の薄膜トランジスタの接続中点を出力端とする第1の出力段と、
(b)セットパルスで制御される第3の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第4の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、第3及び第4の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、第1の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第1の制御配線の電位状態を、セットパルスの印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間とそれ以外の期間とで切り替え制御する第1の入力段と、
(c)セットパルスで制御される第6の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第5の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、第5及び第6の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、第2の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第2の制御配線の電位状態を、第1の制御配線の電位変化とは逆位相の関係になるように切り替え制御する第2の入力段と、
(d)一方の主電極が第1の制御配線に接続され、他方の主電極が第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の電源に接続され、制御電極が第2の制御配線に接続される第7の薄膜トランジスタと、
(e)一方の主電極が第2の制御配線に接続され、他方の主電極が第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の電源に接続され、制御電極が第1の制御配線に接続される第8の薄膜トランジスタと、
(f)第1の制御配線に制御電極が接続される第9の薄膜トランジスタと、第2の制御配線に制御電極が接続される第10の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、第9及び第10の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を第3の制御配線に与える第2の出力段と、
(g)一方の主電極が第1の制御配線に接続され、制御電極が第3の制御配線に接続される回路構成を有し、出力端に出力パルスが現われている期間、セットパルスと同じ論理レベルの電位を第1の制御配線に印加する第11の薄膜トランジスタと
因みに、セットパルス及びリセットパルスは、それぞれ対応するシフトレジスタ回路から供給されることが望ましい。セットパルス用のシフトレジスタ回路とリセットパルス用のシフトレジスタを用いることで、多数の負荷を順番に高速駆動することが要求される用途に用いることができる。
また例えば、前述した構造を有するバッファ回路の出力パルスは、表示パネルにおける電流供給線の制御に使用されることが望ましい。
また例えば、前述した構造を有するバッファ回路の出力パルスは、自発光型の表示パネルの点灯制御に使用され、セットパルス印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間が、1フィールド期間内に配置される各発光期間長を与えることが望ましい。
なお、前述した構造を有するバッファ回路の場合、第9の薄膜トランジスタがダイオード接続であることが望ましい。この場合、第9の薄膜トランジスタの一方の主電極を接続する電源線が不要となり、その分、バッファ回路のレイアウト面積を小さくできる。
また、この表示パネルは電子機器に搭載することが望ましい。電子機器は、画素アレイ部と、システム全体の動作を制御するシステム制御部と、システム制御部に対する操作入力を受け付ける操作入力部とで構成する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。
以下の形態例は、有機ELパネルについて説明する。図16に、形態例に係る有機ELパネルのシステム構成例を示す。なお、図16には、図1との対応部分に同一符号を付して示す。
形態例に係る有機ELパネル31は、パネル基板上に画素アレイ部3と、信号線駆動部5と、第1の制御線駆動部33と、第2の制御線駆動部35とによって構成される。
この形態例において提案する制御線駆動部は、図17に示すように、クロック信号に基づいてパルス信号を転送するシフトレジスタと、そのパルス信号に基づいて制御線を駆動するバッファ回路との2段構造を想定する。
このため、シフトレジスタの前段に配置するクロック信号用のバッファ回路21は、スタートパルスstやエンドパルスend用のバッファ回路23と同程度の駆動能力で良い。
また、リセットパルスは、バッファ回路の出力パルスの電位をリセット電位に切り換えるタイミングを与える信号をいう。
図18に、NMOS型の薄膜トランジスタのみで形成される制御線駆動部の構成例を示す。
図18に示す制御線駆動部は、セットパルス転送用のシフトレジスタ41と、リセットパルス転送用のシフトレジスタ43と、各シフト段から出力されるセットパルスとリセットパルスに基づいて相補動作するバッファ回路45とで構成される。
図19に、この制御線駆動部の駆動パルス波形を示す。なお、図19(A)〜(C)は、セット信号転送用のシフトレジスタ41の出力パルスscan1 を示す。また、図19(D)〜(F)は、リセット信号転送用のシフトレジスタ43の出力パルスscan2 を示す。また、図19(G)〜(I)は、バッファ回路45の出力パルスout を示す。
のパルス幅は、バッファ回路45に入力されるセットパルスとリセットパルスの入力タイミングの時間差に一致する。従って、セットパルスとリセットパルスの転送間隔を制御することにより、バッファ回路45の出力パルスout のパルス幅を自由に設定することが可能になる。
以下では、バッファ回路45の形態例を説明する。
(a)回路構成
図20にバッファ回路45の1つ目の形態例を示し、図21に対応する駆動波形を示す。
図20に示すバッファ回路45は、出力段51と、第1の入力段53と、第2の入力段55で構成される。
まず、第1の入力段53の回路構成を説明する。第1の入力段53は、高位電源VDD1と低位電源VSSの間に、NMOS型の薄膜トランジスタN33及びN34を直列に接続した回路構成を有している。このうち、薄膜トランジスタN33は高位電源VDD1側に接続され、薄膜トランジスタN34は低位電源VSS側に接続される。なお、薄膜トランジスタN33とN34の接続中点が出力端となり、ノードBに接続される。
また、薄膜トランジスタN33のブートストラップ時のゲート電位Vgとセットパルス用の入力端に現れる電位との間に生じる電位差を吸収する薄膜トランジスタN52が配置される。
一方、薄膜トランジスタN34のゲート電極は、リセットパルス用の入力端INrに接続される。このように、第1の入力段53は、セットパルスとリセットパルスによって動作が制御される。
また、薄膜トランジスタN35のブートストラップ時のゲート電位Vgとリセットパルス用の入力端に現れる電位との間に生じる電位差を吸収する薄膜トランジスタN53が配置される。
なお、各薄膜トランジスタN31(N33,N35)のブートゲインgb は次式で与えられる。
gb =(Cg+Cb)/(Cg+Cb+Cp)
寄生容量Cpの存在がブートストラップゲインを劣化させる原因である。従って、前述したように、ブートストラップ補完容量を配置してブートストラップゲインを上げることが、各薄膜トランジスタのオン動作を確実にする上で好ましい。
続いて、図21に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
図21(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図21(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図21(C)は、薄膜トランジスタN33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
なお、出力端OUTの電位の上昇に伴い、薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ上昇する(図21(F))。この上昇後の電位がVaである。この電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が高位電源VDD1になる(図21(H))。
やがて、セットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。しかし、ノードB及びCには保持容量Cs1及びCs2が接続されており、セットパルスがHレベルのときの電位状態が保持されている。従って、この電位状態が、リセットパルスがLレベルからHレベルに切り替わるまで保持される。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間では、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図21(E))。また、これに伴い、出力段51を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
以上説明したように、形態例に係る回路構成のバッファ回路45の採用により、セットパルスとリセットパルスが駆動すべき負荷は、それぞれ薄膜トランジスタN33、N36とN34及びN35のゲート容量に限定できる。従って、セットパルス及びリセットパルスの供給源に求められる駆動能力を小さくすることができる。このため、当該駆動パルスの供給源における消費電力を小さくできる。
(a)形態例1の注意点
前述したように、形態例1に係る回路構成のバッファ回路45は、基本的に貫通電流が流れない低消費電力型の回路デバイスである。ところで、形態例1に係るバッファ回路45の場合には、ブートストラップゲインを高めるため、薄膜トランジスタN33及びN35のゲート容量やブートストラップ補完容量Cb32及びCb33の容量値を大きな値に定めている。
ノードB(図22(E))では、高位電源VDD1であるべき電位がVb1に低下し、低位電源VSSであるべき電位がVb2に低下することが分かる。また、ノードC(図22(G))では、高位電源VDD1であるべき電位がVc2に低下し、低位電源VSSであるべき電位がVc1に低下することが分かる。
また、Vc2−VSS>Vth(N32) を満たせば、薄膜トランジスタN32のオン動作が可能となり、出力パルスを確実に低位電源VSSに引き下げることができる。
図23に、NMOSトランジスタにおけるIds−Vgs特性を示す。図23に示すように、一般的な構造のNMOSトランジスタでは、ゲート・ソース間電圧Vgsが負(<0)の領域で電流Idsが増加する傾向がある。この現象をIbackが跳ねると表現する。図24に、NMOS薄膜トランジスタのIds−Vgs特性の測定結果を示す。
消費電力の観点からは(貫通電流を最小化する観点からは)、オフ動作時における薄膜トランジスタN31及びN32のゲート・ソース間電圧Vgsが、Idsが最も低くなるVgs=0付近であることが望まれる。
通常、相補回路では、オン電流に対してオフ電流が十分に小さければ駆動上問題ないが、出力パルスの立ち上がり立下り(トランジェント)特性を考えると、そのリーク電流Idsの差が出力パルスの波形に影響する。
図25に、ノードDからノードBへのカップリング量が大きい場合のタイミングチャートを示す。なお、図25(A)〜(H)は、図22(A)〜(H)に対応する。
そこで、この形態例では、リーク電流が少なく、かつ、リーク電流のバラツキも少ないオフ動作点で薄膜トランジスタN31及びN32を動作させることができる回路構成を提案する。具体的には、ノードB及びノードCがLレベルの期間にフローティング状態になるのを無くす構成、すなわちノードB及びノードCのLレベルを低位電源VSSに固定できる回路構成を提案する。
この形態例に係るバッファ回路45の基本的な回路構成は、形態例1に係るバッファ回路45の回路構成と同じである。すなわち、この形態例に係るバッファ回路45も、第1の出力段(N31,N32,N51)、第1の入力段(N33,N34,N52),第2の入力段(N35,N36,N53)で構成される。
一つ目の相違点は、ノードCがHレベルの期間、ノードBに低位電源VSSの供給を継続する薄膜トランジスタN37を配置することである。
三つ目の相違点は、第1の出力段に対して並列に第2の出力段を接続することである。四つ目の相違点は、第1の出力段から出力パルスが出力されている期間、ノードBにHレベルの電位を印加することができる薄膜トランジスタN41を配置することである。なお、ノードCの保持容量Cs2は必要に応じて配置する。ノードBはフローティング期間がなくなるため、保持容量Cs1は必要がない。
また、薄膜トランジスタN38は、一方の主電極がノードCに接続され、他方の主電極が低位電源VSSに接続され、ゲート電極がノードBに接続される。
この接続形態により、ノードBがHレベルの期間中、薄膜トランジスタN38がノードCの電位をLレベルに固定することができる。反対に、ノードCがHレベルの期間中、薄膜トランジスタN37がノードBの電位をLレベルに固定することができる。
この形態例の場合、薄膜トランジスタN39のゲート電極と一方の主電極は、ノードAに接続される。すなわち、薄膜トランジスタN39は、ダイオード接続構造を採用する。
一方、薄膜トランジスタN40のゲート電極はノードCに接続され、一方の主電極は第2の出力段の出力端(制御配線であるノードF)に接続され、他方の主電極は低位電源VSSに接続される。
なお、当該第2の出力段の出力端は制御配線(ノードF)を通じ、薄膜トランジスタN41のゲート電極に接続される。
図27に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図27(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図27(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。図27(C)は、薄膜トランジスタN33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
まず、セットパルスがHレベルに立ち上がるタイミングで、第1の入力段のノードDがHレベルに立ち上がる(図27(C))。これにより、薄膜トランジスタN33がオン動作し、ノードBの電位が上昇する(図27(E))。
を満たすとき、薄膜トランジスタN33のオン動作時にノードBの電位が高位電源VDD1になる(図27(E))。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ上昇する(図27(G))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が高位電源VDD1になる(図27(I))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(N39) −VDD1>Vth(N41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図27(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(N39) で与えられる電位が印加されている(図27(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図27(E))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図27(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が高位電源VDD1であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態が維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図27(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、高位電源VDD1が継続的に現われる(図27(I))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図27(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は高位電源VDD1からVc2に低下する(図27(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図27(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合にも、形態例1の場合と同様の動作と効果を実現することができる。
更に、この形態例の場合には、ノードBとCのいずれか一方がHレベルの期間に、他方のノード電位を低位電源VSSに固定することができる。これにより、薄膜トランジスタN31及びN32のオフ動作点が変動するのを防ぐことができる。すなわち、隣接配線からのパルスの飛び込みに強く、リーク電流も少なく済むバッファ回路を実現できる。
ここでは、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図28にバッファ回路45の3つ目の形態例を示す。なお、図28には、図26との対応部分に同一符号を付して示す。
図29に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図29(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図29(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図29(C)は、薄膜トランジスタN33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
図29に示すように、この形態例に係るバッファ回路45の動作のうち、セットパルスがHレベルに立ち上がってからリセットパルスがHレベルに立ち上がるまでの動作は、形態例2と同じである。
リセットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、今度は、薄膜トランジスタN34とN35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は低位電源VSSに低下し(図29(D))、ノードCの電位は上昇する(図29(G))。ただし、ノードCの電位は、高位電源VDD1に対して薄膜トランジスタN35の閾値電圧Vth(N35) だけ低い電位で与えられる。すなわち、VDD1−Vth(N35) まで上昇する。
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD1−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンN35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図29(G))。この影響により、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位はVc2に低下する。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードAの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図30にバッファ回路45の4つ目の形態例を示す。なお、図30には、図28との対応部分に同一符号を付して示す。
(b)駆動動作
図31に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図31(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図31(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図31(C)は、第1の入力段の出力端が接続される制御配線(ノードB)の電位状態を示す。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路45は、薄膜トランジスタN53を有しない点において、形態例3に係るバッファ回路45と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例3の駆動動作と同じになる。
セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、薄膜トランジスタN33とN36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は上昇し(図31(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図31(F))。
ただし、このノードBのHレベルへの上昇に伴うノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は、Va−Vth(N39) まで上昇する。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
この後は、セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がる際にも、薄膜トランジスタN41によって、ノードBの電位は高位電源VDD1に保たれる。また、同じくノードBがHレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタN38によって低位電源VSSに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図32にバッファ回路45の5つ目の形態例を示す。なお、図32には、図26との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1及び第2の入力段のブートストラップ回路を構成する薄膜トランジスタN52及びN53のゲート電極を第2の高位電源VDD2(<VDD1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、前段回路における更なる低消費電力化を実現する。
もっとも、薄膜トランジスタN31、N33及びN35のゲート容量が十分大きい場合には、ブートストラップ補完容量Cb31、Cb32及びCb33は配置しなくても良い。
図33に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図33(A)〜図33(I)に示す波形は、それぞれ図27(A)〜図27(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合、図33(A)及び図33(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ上昇する(図33(G))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が高位電源VDD1になる(図33(I))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(N39) −VDD1>Vth(N41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図33(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(N39) で与えられる電位が印加されている(図33(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図33(E))。
また、ノードBの電位が高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図33(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が高位電源VDD1であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図33(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、高位電源VDD1が継続的に現われる(図33(I))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図33(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は高位電源VDD1からVc2に低下する(図33(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図33(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合にも、形態例2と同様の効果を実現できる。
しかも、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力を他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図34にバッファ回路45の6つ目の形態例を示す。なお、図34には、図32との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1の出力段の最後尾に位置する薄膜トランジスタN31及びN32にのみ第1の高位電源VDD1を印加し、その前段に位置する薄膜トランジスタには、第2の高位電源VDD2(<VDD1)を印加する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスの低振幅化に加え、バッファ回路45内における更なる低消費電力化を実現する。
図35に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図35(A)〜図35(I)に示す波形は、それぞれ図27(A)〜図27(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図35(A)及び図35(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ上昇する(図35(G))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の高位電源VDD1になる(図35(I))。すなわち、パルス振幅のレベル変換が実行される。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(N39) −VDD2>Vth(N41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第2の高位電源VDD2を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図35(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(N39) で与えられる電位が印加されている(図35(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第2の高位電源VDD2に固定的に保持される(図35(E))。
また、ノードBの電位が第2の高位電源VDD2を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図35(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第2の高位電源VDD2であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図35(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、高位電源VDD1が継続的に現われる(図35(I))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図35(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は第2の高位電源VDD2からVc2に低下する(図35(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図35(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできるだけでなく、バッファ回路の内部についても最終出力段以外で低振幅化を実現できる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)だけでなく、バッファ回路45で消費される電力についても他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図36にバッファ回路45の7つ目の形態例を示す。なお、図36には、図34との対応部分に同一符号を付して示す。
続いて、図37に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図37(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図37(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図37(C)は、薄膜トランジスタN33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
図37に示すように、この形態例に係るバッファ回路45の動作のうち、セットパルスがHレベルに立ち上がってからリセットパルスがHレベルに立ち上がるまでの動作は、形態例6と同じである。
リセットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、今度は、薄膜トランジスタN34とN35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は低位電源VSSに低下し(図37(D))、ノードCの電位は上昇する(図37(G))。ただし、ノードCの電位は、第2の高位電源VDD2に対して薄膜トランジスタN35の閾値電圧Vth(N35) だけ低い電位で与えられる。すなわち、VDD2−Vth(N35) まで上昇する。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタN34によって、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図37(D))。この結果、ノードAも低位電源VSSに制御される(図37(F))。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例6と同様の動作と効果を、より少ない素子数で実現できる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図38にバッファ回路45の8つ目の形態例を示す。なお、図38には、図36との対応部分に同一符号を付して示す。
図39に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図39(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図39(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図39(C)は、第1の入力段の出力端が接続される制御配線(ノードB)の電位状態を示す。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路45は、薄膜トランジスタN53を有しない点において、形態例7に係るバッファ回路45と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例7の駆動動作と同じになる。
セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、薄膜トランジスタN33とN36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は上昇し(図39(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図39(F))。
ただし、ノードBがHレベルに上昇すると、出力端OUTの電位もHレベルに上昇し、ノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は、Va−Vth(N39) まで上昇する。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
この後は、セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がる際にも、薄膜トランジスタN41によって、ノードBの電位は第2の高位電源VDD2に保たれる。また、同じくノードBがHレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタN38によって低位電源VSSに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例7と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図40にバッファ回路45の9つ目の形態例を示す。なお、図40には、図28との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第2の入力段を構成する薄膜トランジスタN35の主電極と第1の入力段を構成する薄膜トランジスタN52のゲート電極を第2の高位電源VDD2(<VDD1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、形態例3よりも消費電力が少なく済むバッファ回路を実現する。
図41に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。なお、図41(A)〜(H)は、図29(A)〜(H)に対応する。
この形態例の場合も、図35(A)及び図35(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
を満たすとき、薄膜トランジスタN33のオン動作時にノードBの電位が第1の高位電源VDD1になる(図41(D))。すなわち、パルス振幅のレベル変換が実行される。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ上昇する(図41(F))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の高位電源VDD1になる(図41(H))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(N39) −VDD1>Vth(N41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図41(G))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(N39) で与えられる電位が印加されている(図41(E))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図41(D))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図41(G))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図41(F))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、高位電源VDD1が継続的に現われる(図41(H))。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンN35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図41(G))。この影響により、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位はVc2に低下する。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードAの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例3と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図42にバッファ回路45の10個目の形態例を示す。なお、図42には、図30との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、この形態例に係るセットパルスとリセットパルスの振幅が、形態例4に比して低振幅化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、セットパルスとリセットパルスを、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で駆動する点である。
図43に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図43(A)〜図43(G)に示す波形は、それぞれ図31(A)〜図31(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図43(A)及び図43(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
これに伴い、ノードBの電位が上昇し(図43(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図43(F))。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(N39) で与えられる電位が印加されている(図43(D))。
また、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図43(F))。
この電位状態は、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1である間保持される。すなわち、リセットパルスがHレベルに切り替わるまで、ノードCは低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN32のリーク電流は最小化される。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
また、薄膜トランジスタN40がオン動作し、ノードFの電位が低位電源VSSに立ち下がる(図43(D))。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタN34によって、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図43(C))。この結果、ノードAも低位電源VSSに制御される(図43(E))。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例4と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図44にバッファ回路45の11個目の形態例を示す。なお、図44には、図26との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、第2の出力段を構成する薄膜トランジスタN39の接続形態である。この形態例の場合、高位電源側の主電極を第3の高位電源VDD3(>VDD1+Vth(N41)) に接続する構成を採用する。
図45に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図45(A)〜(I)に示す波形は、それぞれ図27(A)〜(I)の各波形に対応する。
まず、セットパルスがHレベルに立ち上がるタイミングで、第1の入力段のノードDがHレベルに立ち上がる(図45(C))。これにより、薄膜トランジスタN33がオン動作し、ノードBの電位が上昇する(図45(E))。
を満たすとき、薄膜トランジスタN33のオン動作時にノードBの電位が高位電源VDD1になる(図45(E))。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ上昇する(図45(G))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の高位電源VDD1になる(図45(I))。
前述したように、第3の高位電源VDD3は、VDD3−VDD1>Vth(N41)
を満たすように与えられている。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図45(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の高位電源VDD3が与えられている(図45(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図45(E))。
また、ノードBの電位が高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図45(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図45(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、第1の高位電源VDD1が継続的に現われる(図45(I))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図45(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は第1の高位電源VDD1からVc2に低下する(図45(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図45(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合にも、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路を実現することができる。
ここでは、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図46にバッファ回路45の12個目の形態例を示す。なお、図46には、図28との対応部分に同一符号を付して示す。
図47に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図47(A)〜(H)に示す各波形は、それぞれ図29(A)〜(H)に示す各波形に対応する。
図47に示すように、この形態例に係るバッファ回路45の動作のうち、セットパルスがHレベルに立ち上がってからリセットパルスがHレベルに立ち上がるまでの動作は、形態例11と同じである。
リセットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、今度は、薄膜トランジスタN34とN35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は低位電源VSSに低下し(図47(D))、ノードCの電位は上昇する(図47(G))。ただし、ノードCの電位は、第1の高位電源VDD1に対して薄膜トランジスタN35の閾値電圧Vth(N35) だけ低い電位で与えられる。すなわち、VDD1−Vth(N35) まで上昇する。
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD1−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD1−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンN35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図47(G))。この影響により、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位はVc2に低下する。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードAの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例11と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図48にバッファ回路45の13個目の形態例を示す。なお、図48には、図30との対応部分に同一符号を付して示す。
(b)駆動動作
図49に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図49(A)〜(G)に示す波形は、それぞれ図31(A)〜(G)の各波形に対応する。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路45は、薄膜トランジスタN53を有しない点において、形態例12に係るバッファ回路45と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例12の駆動動作と同じになる。
セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、薄膜トランジスタN33とN36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は上昇し(図49(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図49(F))。
ただし、このノードBのHレベルへの上昇に伴うノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は第3の高位電源VDD3まで上昇する。
を満たす。従って、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1が供給される状態になる(図49(C))。
この後は、セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がる際にも、薄膜トランジスタN41によって、ノードBの電位は第1の高位電源VDD1に保たれる。また、同じくノードBがHレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタN38によって低位電源VSSに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例12と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図50にバッファ回路45の14個目の形態例を示す。なお、図50には、図44との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1及び第2の入力段のブートストラップ回路を構成する薄膜トランジスタN52及びN53のゲート電極を第2の高位電源VDD2(<VDD1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、前段回路における更なる低消費電力化を実現する。
図51に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図51(A)〜図51(I)に示す波形は、それぞれ図33(A)〜図33(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合、図51(A)及び図51(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ上昇する(図51(G))。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時における出力端OUTの電位が、第1の高位電源VDD1になる(図51(I))。
前述したように、第3の高位電源VDD3は、VDD3−VDD1>Vth(N41)
を満たすように与えられている。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図51(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じ、第3の高位電源VDD3が与えられている(図55(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図55(E))。
また、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図55(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図51(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は第1の高位電源VDD1からVc2に低下する(図51(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図51(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合にも、形態例2と同様の効果を実現できる。
しかも、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力を他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図52にバッファ回路45の15個目の形態例を示す。なお、図52には、図44との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、出力段の最後尾に位置する薄膜トランジスタN31及びN32にのみ第1の高位電源VDD1を印加し、その前段に位置する薄膜トランジスタには、第2の高位電源VDD2(<VDD1)を印加する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスの低振幅化に加え、バッファ回路45内における更なる低消費電力化を実現する。なお、この形態例は、形態例6に対応する。
図53に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図53(A)〜図53(I)に示す波形は、それぞれ図35(A)〜図35(I)の各波形に対応する。
なお、出力端OUTやノードFの電位の上昇に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ上昇する(図53(G))。
また、上昇後の電位Vaは、Va−VDD3>Vth(N39) を満たす。これにより、薄膜トランジスタN39のオン動作時におけるノードFの電位が第3の高位電源VDD3になる(図53(F))。
を満たすように与えられている。
従って、この形態例の場合には、VDD3−VDD2>Vth(N41) を満たし、薄膜トランジスタN41がオン動作する。これにより、薄膜トランジスタN41は、ノードBに第2の高位電源VDD2を供給する状態になる。
やがて、セットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。この電位の変化時に、容量カップリングにより、セットパルスの電位変化がノードBとノードCの両方に飛び込もうとする。
また、ノードBの電位が第2の高位電源VDD2を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図53(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第2の高位電源VDD2であるということは、薄膜トランジスタN51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図53(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、高位電源VDD1が継続的に現われる(図53(I))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。このため、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図53(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
このとき、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は第2の高位電源VDD2からVc2に低下する(図53(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図53(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできるだけでなく、バッファ回路の内部についても最終出力段以外で低振幅化を実現できる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)だけでなく、バッファ回路45で消費される電力についても他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図54にバッファ回路45の16個目の形態例を示す。なお、図54には、図44との対応部分に同一符号を付して示す。
図55に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図55(A)〜(H)に示す波形は、それぞれ図37(A)〜(H)に示す各波形に対応する。
図55に示すように、この形態例に係るバッファ回路45の動作のうち、セットパルスがHレベルに立ち上がってからリセットパルスがHレベルに立ち上がるまでの動作は、形態例15と同じである。
リセットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、今度は、薄膜トランジスタN34とN35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は低位電源VSSに低下し(図55(D))、ノードCの電位は上昇する(図55(G))。ただし、ノードCの電位は、第2の高位電源VDD2に対して薄膜トランジスタN35の閾値電圧Vth(N35) だけ低い電位で与えられる。すなわち、VDD2−Vth(N35) まで上昇する。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタN34によって、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図55(D))。この結果、ノードAも低位電源VSSに制御される(図55(F))。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例15と同様の動作と効果を、より少ない素子数で実現できる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図56にバッファ回路45の17個目の形態例を示す。なお、図56には、図52との対応部分に同一符号を付して示す。
図57に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図57(A)〜(G)に示す波形は、それぞれ図39(A)〜(G)に示す各波形に対応する。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路45は、薄膜トランジスタN53を有しない点において、形態例16に係るバッファ回路45と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例16の駆動動作と同じになる。
セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、薄膜トランジスタN33とN36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は上昇し(図57(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図57(F))。
ただし、ノードBがHレベルに立ち上がると、出力端OUTの電位もHレベルに上昇し、ノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は第3の高位電源VDD3まで上昇する。
を満たす。従って、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第2の高位電源VDD2が供給される状態になる(図57(C))。
この後は、セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がる際にも、薄膜トランジスタN41によって、ノードBの電位は第2の高位電源VDD2に保たれる。また、同じくノードBがHレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタN38によって低位電源VSSに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例16と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図58にバッファ回路45の18個目の形態例を示す。なお、図58には、図46との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第2の入力段を構成する薄膜トランジスタN35の主電極と第1の入力段を構成する薄膜トランジスタN52のゲート電極を第2の高位電源VDD2(<VDD1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、形態例12よりも消費電力が少なく済むバッファ回路を実現する。なお、この形態例は、形態例9に対応する。
図59に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。なお、図59(A)〜(H)は、図41(A)〜(H)に対応する。
この形態例の場合も、図59(A)及び図59(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
を満たすとき、薄膜トランジスタN33のオン動作時にノードBの電位が第1の高位電源VDD1になる(図59(D))。すなわち、パルス振幅のレベル変換が実行される。
上昇後の電位Vaが、Va−VDD1>Vth(N31) を満たすとき、薄膜トランジスタN31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の高位電源VDD1になる(図59(H))。
を満たすように与えられている。
従って、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図59(G))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の高位電源VDD3が印加されている(図59(E))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタN41によってノードBの電位は、第1の高位電源VDD1に固定的に保持される(図59(D))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図59(G))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタN32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはHレベルからLレベルに立ち下がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンN35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図59(G))。この影響により、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位はVc2に低下する。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードAの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例12と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路45を説明する。
(a)回路構成
図60にバッファ回路45の19個目の形態例を示す。なお、図60には、図48との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、この形態例に係るセットパルスとリセットパルスの振幅が、形態例13に比して低振幅化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、セットパルスとリセットパルスを、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で駆動する点である。なお、この形態例は、形態例10に対応する。
図61に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図61(A)〜図61(G)に示す波形は、それぞれ図43(A)〜図43(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図61(A)及び図61(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VSSとVDD2(<VDD1)の2値で与えられる。
これに伴い、ノードBの電位が上昇し(図61(C))、ノードCの電位は低位電源VSSに低下する(図61(F))。
を満たすように与えられている。
従って、薄膜トランジスタN41がオン動作し、ノードBに第1の高位電源VDD1が供給される状態になる(図61(C))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタN41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の高位電源VDD3が印加されている(図61(D))。
また、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタN38を通じて、ノードCに対する低位電源VSSの印加が継続される(図61(F))。
この電位状態は、ノードBの電位が第1の高位電源VDD1である間保持される。すなわち、リセットパルスがHレベルに切り替わるまで、ノードCは低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN32のリーク電流は最小化される。
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N32)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N37)
VDD2−Vth(N35) −VSS>Vth(N40)
一般に、パルスの振幅(VDD2−VSS)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
また、薄膜トランジスタN40がオン動作し、ノードFの電位が低位電源VSSに立ち下がる(図61(D))。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタN34によって、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図61(C))。この結果、ノードAも低位電源VSSに制御される(図61(E))。
Vc2−VSS>Vth(N32)
Vc2−VSS>Vth(N37)
Vc2−VSS>Vth(N40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタN32、N37及びN40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタN37によって、ノードBに対する低位電源VSSの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタN34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタN31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路45の場合には、形態例13と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
前述した各形態例の場合では、一組のセットパルスとリセットパルスが入力されるバッファ回路について説明したが、複数組のセットパルスとリセットパルスを入力するバッファ回路も構成できる。
ここでは、2組のセットパルスとリセットパルスがバッファ回路に入力される場合について考える。
図62では、第1組のセットパルスとリセットパルスに対応する薄膜トランジスタN33、N34、N35、N36、N52及びN53を、N331、N341、N351、N361、N521及びN531で示す。
このように、2組のセットパルスとリセットパルスを入力することができれば、出力パルスのパルス幅やパルスの出力タイミングを複合的に可変できるバッファ回路を実現することができる。
前述した各形態例の場合には、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタN31の一方の主電極に第1の高位電源VDD1が接続される場合について説明した。
しかしながら、この第1の高位電源VDD1の印加に代えて、パルス信号線(任意の制御パルスが与えられる信号線)を接続することもできる。
図64に、形態例2の出力段を構成する薄膜トランジスタN31に制御パルスVpulse を印加する場合の回路構成を示す。
なお、図65(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図65(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図65(C)は、薄膜トランジスタN33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
セットパルスがHレベル(第1の高位電源VDD1)に立ち上がると、第1の入力段のノードDがHレベルに立ち上がる(図65(C))。これにより、薄膜トランジスタN33がオン動作し、ノードBの電位が上昇する(図65(E))。
ただし、パルス信号線に印加される制御パルスVpulse の電位は低位電源VSSであるため(図65(I))、出力端OUTの電位は低位電源VSSのままである(図65(J))。
一方、薄膜トランジスタN39は、このノードAの電位によってオン動作する。このとき、ノードFの電位は、VDD1−Vth(N51) −Vth(N39) で与えられる。
なお、このセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN36がオン動作しているので、薄膜トランジスタN32のゲート電位(ノードCの電位)は、低位電源VSSに制御される(図65(H))。
ただし、この際、ノードBに対しては、オン状態にある薄膜トランジスタN41よりHレベルの電位の供給が継続している。従って、セットパルスの電位変化の飛び込みの影響は軽微である。
ところで、この形態例の場合、セットパルスが低位電源VSSに立ち下がったタイミング以降に、Hレベルを高位電源VDD1とする制御パルスVpulse がパルス信号線に入力される(図65(I))。この形態例に場合、制御パルスVpulse
は2つのパルスで構成される。1つ目のパルスは、立ち上がりと立ち下がりの両方が矩形のパルスである。2つ目のパルスは、立ち上がりのみ矩形であり、立ち下がりはなだらかである。
に上昇する。勿論、この上昇後の電位は、薄膜トランジスタN41をオン動作させるのに十分な電位である。
やがて、リセットパルスがLレベルからHレベルになると(図65(B))、今度は、薄膜トランジスタN35がオン動作し、ノードCの電位が上昇する(図65(H))。なお、ノードCの電位の上昇に伴い、薄膜トランジスタN35のゲート電位(ノードEの電位)は、ブートストラップ補完容量Cb33の蓄積電荷分だけ上昇する(図65(D))。この上昇後の電位がVeである。この電位Veが、Ve−VDD1>Vth(N35) を満たすとき、薄膜トランジスタN35のオン動作時におけるノードCの電位が第1の高位電源VDD1になる(図65(H))。
ところで、このリセットパルスがHレベルの期間、薄膜トランジスタN34もオン動作している。従って、ノードBの電位は低位電源VSSに制御される(図65(E))。また、これに伴い、出力段を構成する薄膜トランジスタN31のゲート電位(ノードAの電位)も、低位電源VSSに低下する。
図65(H)に示すように、ノードCの電位はHレベルを維持しながらも、その電位は高位電源VDD1からVc2に低下する。
また、ノードCの電位Vc2が、Vc2−VSS>Vth(N37) を満たすことで、薄膜トランジスタN37がオン動作し、ノードBに対する低位電源VSSの印加を継続する。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがHレベルに切り替わるまでノードBの電位は低位電源VSSに保持される。結果的に、薄膜トランジスタN31のリーク電流を最小化することができる。
図66に、形態例11の出力段を構成する薄膜トランジスタN31に制御パルスVpulse を印加する場合の回路構成を示す。
なお、図67(A)〜(J)の波形は、それぞれ図65(A)〜(J)の各波形に対応する。
この回路例の場合も、ノードBに対しては、オン状態にある薄膜トランジスタN41よりHレベルの電位の供給が継続する。このため、この回路例の場合も、セットパルスの電位変化の飛び込みの影響は軽微になる。
を満たす状態になる。この結果、ノードFの電位は、第3の高位電源VDD3に上昇する。
この上昇後の電位は、薄膜トランジスタN41をオン動作させるのに十分な電位である。従って、ノードBに対する第1の高位電源VDD1の供給は継続する。また、HレベルのノードBを通じて薄膜トランジスタN38がオン動作し、ノードCの電位が低位電源VSSに固定される。
その他の駆動動作は、基本的に回路例1と同じである。
続いて、画素アレイ部や制御線駆動部がPMOSのみで構成される場合に好適な制御線駆動部の回路例について説明する。
まず、画素アレイ部がPMOS型の薄膜トランジスタ構造のみで形成される場合のサブ画素11の等価回路例を図68及び図69に示す。
図69に示すサブ画素11の構成は、図3の各薄膜トランジスタをNMOS型からPMOS型に置き換えた以外は、基本的に同じ回路構成である。なお、PMOS型の薄膜トランジスタはLレベルでオン動作する。従って、その駆動波形は、図4における書込制御線WSLと点灯制御線LSLのHレベルとLレベルをそれぞれ入れ替えた関係になる。点灯制御線LSLはOLEDに順バイアスが印加されるときが発光期間となるので、図4と同様のタイミングである。
図71に示す制御線駆動部は、セット信号転送用のシフトレジスタ61と、リセット信号転送用のシフトレジスタ63と、各シフト段から出力されるセット信号とリセット信号に基づいて相補動作するバッファ回路65とで構成される。
図72に、この制御線駆動部の駆動パルス波形を示す。なお、図72(A)〜(C)は、セット信号転送用のシフトレジスタ61の出力パルスscan1 を示す。また、図72(D)〜(F)は、リセット信号転送用のシフトレジスタ63の出力パルスscan2 を示す。また、図72(G)〜(I)は、バッファ回路65の出力パルスout を示す。
のパルス幅は、バッファ回路65に入力されるセット信号とリセット信号の入力タイミングの時間差に一致する。従って、セット信号とリセット信号の転送間隔を制御することにより、バッファ回路65の出力パルスout のパルス幅を自由に設定することが可能になる。
以下では、バッファ回路65の形態例を説明する。
(a)回路構成
図73にバッファ回路65の1つ目の形態例を示し、図74に対応する駆動波形を示す。
図73に示すバッファ回路65は、出力段71と、第1の入力段73と、第2の入力段75で構成される。
まず、第1の入力段73の回路構成を説明する。第1の入力段73は、低位電源VSS1と高位電源VDDの間に、PMOS型の薄膜トランジスタP33及びP34を直列に接続した回路構成を有している。このうち、薄膜トランジスタP33は低位電源VSS1側に接続され、薄膜トランジスタP34は高位電源VDD側に接続される。なお、薄膜トランジスタP33とP34の接続中点が出力端となり、ノードBに接続される。
また、薄膜トランジスタP33のブートストラップ時のゲート電位Vgとセットパルス用の入力端に現れる電位との間に生じる電位差を吸収する薄膜トランジスタP52が配置される。
一方、薄膜トランジスタP34のゲート電極は、リセットパルス用の入力端INrに接続される。このように、第1の入力段73は、セットパルスとリセットパルスによって動作が制御される。
また、薄膜トランジスタP35のブートストラップ時のゲート電位Vgとリセットパルス用の入力端に現れる電位との間に生じる電位差を吸収する薄膜トランジスタP53が配置される。
なお、各薄膜トランジスタP31(P33,P35)のブートゲインgb は次式で与えられる。
gb =(Cg+Cb)/(Cg+Cb+Cp)
寄生容量Cpの存在がブートストラップゲインを劣化させる原因である。従って、前述したように、ブートストラップ補完容量を配置してブートストラップゲインを上げることが、各薄膜トランジスタのオン動作を確実にする上で好ましい。
続いて、図74に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
図74(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図74(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図74(C)は、薄膜トランジスタP33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
なお、出力端OUTの電位の降下に伴い、薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ降下する(図74(F))。この降下後の電位がVaである。この電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が低位電源VSS1になる(図74(H))。
やがて、セットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。しかし、ノードB及びCには保持容量Cs1及びCs2が接続されており、セットパルスがLレベルのときの電位状態が保持されている。従って、この電位状態が、リセットパルスがHレベルからLレベルに切り替わるまで保持される。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間では、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図74(E))。また、これに伴い、出力段71を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
以上説明したように、形態例に係る回路構成のバッファ回路65の採用により、セットパルスとリセットパルスが駆動すべき負荷は、それぞれ薄膜トランジスタP33、P36とP34及びP35のゲート容量に限定できる。従って、セットパルス及びリセットパルスの供給源に求められる駆動能力を小さくすることができる。このため、当該駆動パルスの供給源における消費電力を小さくできる。
(a)形態例1の注意点
前述したように、形態例1に係る回路構成のバッファ回路65は、基本的に貫通電流が流れない低消費電力型の回路デバイスである。ところで、形態例1に係るバッファ回路65の場合には、ブートストラップゲインを高めるため、薄膜トランジスタP33及びP35のゲート容量やブートストラップ補完容量Cb32及びCb33の容量値を大きな値に定めている。
ノードB(図75(E))では、低位電源VSS1であるべき電位がVb1に上昇し、高位電源VDDであるべき電位がVb2に上昇することが分かる。また、ノードC(図75(G))では、低位電源VSS1であるべき電位がVc2に上昇し、高位電源VDDであるべき電位がVc1に上昇することが分かる。
また、Vc2−VDD<Vth(P32) を満たせば、薄膜トランジスタP32のオン動作が可能となり、出力パルスを確実に高位電源VDDに引き上げることができる。
図76に、PMOSトランジスタにおけるIds−Vgs特性を示す。図76に示すように、一般的な構造のPMOSトランジスタでは、ゲート・ソース間電圧Vgsが正(>0)の領域で電流Idsが増加する傾向がある。この現象をIbackが跳ねると表現する。図77に、PMOS薄膜トランジスタのIds−Vgs特性の測定結果を示す。
消費電力の観点からは(貫通電流を最小化する観点からは)、オフ動作時における薄膜トランジスタP31及びP32のゲート・ソース間電圧Vgsが、Idsが最も低くなるVgs=0付近であることが望まれる。
通常、相補回路では、オン電流に対してオフ電流が十分に小さければ駆動上問題ないが、出力パルスの立ち上がり立下り(トランジェント)特性を考えると、そのリーク電流Idsの差が出力パルスの波形に影響する。
図78に、ノードDからノードBへのカップリング量が大きい場合のタイミングチャートを示す。なお、図78(A)〜(H)は、図75(A)〜(H)に対応する。
そこで、この形態例では、リーク電流が少なく、かつ、リーク電流のバラツキも少ないオフ動作点で薄膜トランジスタP31及びP32を動作させることができる回路構成を提案する。具体的には、ノードB及びノードCがLレベルの期間にフローティング状態になるのを無くす構成、すなわちノードB及びノードCのHレベルを高位電源VDDに固定できる回路構成を提案する。
この形態例に係るバッファ回路65の基本的な回路構成は、形態例1に係るバッファ回路65の回路構成と同じである。すなわち、この形態例に係るバッファ回路65も、第1の出力段(P31,P32,P51)、第1の入力段(P33,P34,P52),第2の入力段(P35,P36,P53)で構成される。
一つ目の相違点は、ノードCがLレベルの期間、ノードBに高位電源VDDの供給を継続する薄膜トランジスタP37を配置することである。
三つ目の相違点は、第1の出力段に対して並列に第2の出力段を接続することである。四つ目の相違点は、第1の出力段から出力パルスが出力されている期間、ノードBにLレベルの電位を印加することができる薄膜トランジスタP41を配置することである。ノードCの保持容量Cs2は必要に応じて配置する。ノードBはフローティング期間がなくなるため、保持容量Cs1は必要がない。
また、薄膜トランジスタP38は、一方の主電極がノードCに接続され、他方の主電極が低位電源VSSに接続され、ゲート電極がノードBに接続される。
この接続形態により、ノードBがLレベルの期間中、薄膜トランジスタP38がノードCの電位をHレベルに固定することができる。反対に、ノードCがLレベルの期間中、薄膜トランジスタP37がノードBの電位をHレベルに固定することができる。
この形態例の場合、薄膜トランジスタP39のゲート電極と一方の主電極は、ノードAに接続される。すなわち、薄膜トランジスタP39は、ダイオード接続構造を採用する。
一方、薄膜トランジスタP40のゲート電極はノードCに接続され、一方の主電極は第2の出力段の出力端(制御配線であるノードF)に接続され、他方の主電極は高位電源VDDに接続される。
なお、当該第2の出力段の出力端は制御配線(ノードF)を通じ、薄膜トランジスタP41のゲート電極に接続される。
図80に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図80(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図80(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。図80(C)は、薄膜トランジスタP33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
まず、セットパルスがLレベルに立ち下がるタイミングで、第1の入力段のノードDがLレベルに立ち下がる(図80(C))。これにより、薄膜トランジスタP33がオン動作し、ノードBの電位が下降する(図80(E))。
を満たすとき、薄膜トランジスタP33のオン動作時にノードBの電位が低位電源VSS1になる(図80(E))。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ下降する(図80(G))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が低位電源VSS1になる(図80(I))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(P39) −VSS1<Vth(P41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図80(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(P39) で与えられる電位が印加されている(図80(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図80(E))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図80(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が低位電源VSS1であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態が維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図80(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、低位電源VSS1が継続的に現われる(図80(I))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図80(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は低位電源VSS1からVc2に上昇する(図80(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図80(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合にも、形態例1の場合と同様の動作と効果を実現することができる。
更に、この形態例の場合には、ノードBとCのいずれか一方がLレベルの期間に、他方のノード電位を高位電源VDDに固定することができる。これにより、薄膜トランジスタP31及びP32のオフ動作点が変動するのを防ぐことができる。すなわち、隣接配線からのパルスの飛び込みに強く、リーク電流も少なく済むバッファ回路を実現できる。
ここでは、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図81にバッファ回路65の3つ目の形態例を示す。なお、図81には、図79との対応部分に同一符号を付して示す。
図82に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図82(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図82(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図82(C)は、薄膜トランジスタP33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
図82に示すように、この形態例に係るバッファ回路65の動作のうち、セットパルスがLレベルに立ち下がってからリセットパルスがLレベルに立ち下がるまでの動作は、形態例2と同じである。
リセットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、今度は、薄膜トランジスタP34とP35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は高位電源VDDに上昇し(図82(D))、ノードCの電位は下降する(図82(G))。ただし、ノードCの電位は、低位電源VSS1に対して薄膜トランジスタP35の閾値電圧Vth(P35) だけ高い電位で与えられる。すなわち、VSS1−Vth(P35) まで降下する。
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS1−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンP35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図82(G))。この影響により、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位はVc2に上昇する。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードAの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図83にバッファ回路65の4つ目の形態例を示す。なお、図83には、図81との対応部分に同一符号を付して示す。
(b)駆動動作
図84に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図84(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図84(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図84(C)は、第1の入力段の出力端が接続される制御配線(ノードB)の電位状態を示す。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路65は、薄膜トランジスタP53を有しない点において、形態例3に係るバッファ回路65と共通する。従って、リセットパルスがLレベルに立ち下がるタイミング以降の動作は、形態例3の駆動動作と同じになる。
セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、薄膜トランジスタP33とP36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は下降し(図84(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図84(F))。
ただし、このノードBのLレベルへの下降に伴うノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は、Va−Vth(P39) まで下降する。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
この後は、セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がる際にも、薄膜トランジスタP41によって、ノードBの電位は低位電源VSS1に保たれる。また、同じくノードBがLレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタP38によって高位電源VDDに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図85にバッファ回路65の5つ目の形態例を示す。なお、図85には、図79との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1及び第2の入力段のブートストラップ回路を構成する薄膜トランジスタP52及びP53のゲート電極を第2の低位電源VSS2(>VSS1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、前段回路における更なる低消費電力化を実現する。
もっとも、薄膜トランジスタP31、P33及びP35のゲート容量が十分大きい場合には、ブートストラップ補完容量Cb31、Cb32及びCb33は配置しなくても良い。
図86に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図86(A)〜図86(I)に示す波形は、それぞれ図80(A)〜図80(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合、図86(A)及び図86(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ下降する(図86(G))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が低位電源VSS1になる(図86(I))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(P39) −VSS1<Vth(P41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図86(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(P39) で与えられる電位が印加されている(図86(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図86(E))。
また、ノードBの電位が低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図86(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が低位電源VSS1であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図86(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、低位電源VSS1が継続的に現われる(図86(I))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図86(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は低位電源VSS1からVc2に上昇する(図86(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図86(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合にも、形態例2と同様の効果を実現できる。
しかも、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力を他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図87にバッファ回路65の6つ目の形態例を示す。なお、図87には、図85との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1の出力段の最後尾に位置する薄膜トランジスタP31及びP32にのみ第1の低位電源VSS1を印加し、その前段に位置する薄膜トランジスタには、第2の低位電源VSS2(>VSS1)を印加する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスの低振幅化に加え、バッファ回路65内における更なる低消費電力化を実現する。
図88に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図88(A)〜図88(I)に示す波形は、それぞれ図80(A)〜図80(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図88(A)及び図88(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ下降する(図88(G))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の低位電源VSS1になる(図88(I))。すなわち、パルス振幅のレベル変換が実行される。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(P39) −VSS2<Vth(P41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第2の低位電源VSS2を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図88(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(P39) で与えられる電位が印加されている(図88(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第2の低位電源VSS2に固定的に保持される(図88(E))。
また、ノードBの電位が第2の低位電源VSS2を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図88(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第2の低位電源VSS2であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図88(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、低位電源VSS1が継続的に現われる(図88(I))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図88(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は第2の低位電源VSS2からVc2に上昇する(図88(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図88(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできるだけでなく、バッファ回路の内部についても最終出力段以外で低振幅化を実現できる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)だけでなく、バッファ回路65で消費される電力についても他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図89にバッファ回路65の7つ目の形態例を示す。なお、図89には、図87との対応部分に同一符号を付して示す。
続いて、図90に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図90(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図90(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図90(C)は、薄膜トランジスタP33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
図90に示すように、この形態例に係るバッファ回路65の動作のうち、セットパルスがLレベルに立ち下がってからリセットパルスがLレベルに立ち下がるまでの動作は、形態例6と同じである。
リセットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、今度は、薄膜トランジスタP34とP35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は高位電源VDDに上昇し(図90(D))、ノードCの電位は下降する(図90(G))。ただし、ノードCの電位は、第2の低位電源VSS2に対して薄膜トランジスタP35の閾値電圧Vth(P35) だけ低い電位で与えられる。すなわち、VSS2−Vth(P35) まで下降する。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタP34によって、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図90(D))。この結果、ノードAも高位電源VDDに制御される(図90(F))。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例6と同様の動作と効果を、より少ない素子数で実現できる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図91にバッファ回路65の8つ目の形態例を示す。なお、図91には、図89との対応部分に同一符号を付して示す。
図92に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図92(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図92(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図92(C)は、第1の入力段の出力端が接続される制御配線(ノードB)の電位状態を示す。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路65は、薄膜トランジスタP53を有しない点において、形態例7に係るバッファ回路65と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例7の駆動動作と同じになる。
セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、薄膜トランジスタP33とP36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は下降し(図92(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図92(F))。
ただし、ノードBがLレベルに下降すると、出力端OUTの電位もLレベルに下降し、ノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は、Va−Vth(P39) まで下降する。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
この後は、セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がる際にも、薄膜トランジスタP41によって、ノードBの電位は第2の低位電源VSS2に保たれる。また、同じくノードBがLレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタP38によって高位電源VDDに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例7と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図93にバッファ回路65の9つ目の形態例を示す。なお、図93には、図81との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第2の入力段を構成する薄膜トランジスタP35の主電極と第1の入力段を構成する薄膜トランジスタP52のゲート電極を第2の低位電源VSS2(>VSS1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、形態例3よりも消費電力が少なく済むバッファ回路を実現する。
図94に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。なお、図94(A)〜(H)は、図82(A)〜(H)に対応する。
この形態例の場合も、図94(A)及び図94(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
を満たすとき、薄膜トランジスタP33のオン動作時にノードBの電位が第1の低位電源VSS1になる(図94(D))。すなわち、パルス振幅のレベル変換が実行される。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ下降する(図94(F))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の低位電源VSS1になる(図94(H))。
従って、この形態例の場合には、Va−Vth(P39) −VSS1<Vth(P41) を満たすことを条件に、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図94(G))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(P39) で与えられる電位が印加されている(図94(E))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図94(D))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図94(G))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図94(F))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、低位電源VSS1が継続的に現われる(図94(H))。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンP35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図94(G))。この影響により、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位はVc2に上昇する。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードAの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例3と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図95にバッファ回路65の10個目の形態例を示す。なお、図95には、図83との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、この形態例に係るセットパルスとリセットパルスの振幅が、形態例4に比して低振幅化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、セットパルスとリセットパルスを、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で駆動する点である。
図96に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図96(A)〜図96(G)に示す波形は、それぞれ図84(A)〜図84(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図96(A)及び図96(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
これに伴い、ノードBの電位が下降し(図96(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図96(F))。
この動作が、この形態例に特有の動作である。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じてVa−Vth(P39) で与えられる電位が印加されている(図96(D))。
また、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図96(F))。
この電位状態は、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1である間保持される。すなわち、リセットパルスがLレベルに切り替わるまで、ノードCは高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP32のリーク電流は最小化される。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
また、薄膜トランジスタP40がオン動作し、ノードFの電位が高位電源VDDに立ち上がる(図96(D))。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタP34によって、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図96(C))。この結果、ノードAも高位電源VDDに制御される(図96(E))。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例4と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図97にバッファ回路65の11個目の形態例を示す。なお、図97には、図79との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、第2の出力段を構成する薄膜トランジスタP39の接続形態である。この形態例の場合、高位電源側の主電極を第3の低位電源VSS3(<VSS1+Vth(P41)) に接続する構成を採用する。
図98に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図98(A)〜(I)に示す波形は、それぞれ図80(A)〜(I)の各波形に対応する。
まず、セットパルスがLレベルに立ち上がるタイミングで、第1の入力段のノードDがLレベルに立ち下がる(図98(C))。これにより、薄膜トランジスタP33がオン動作し、ノードBの電位が下降する(図98(E))。
を満たすとき、薄膜トランジスタP33のオン動作時にノードBの電位が低位電源VSS1になる(図98(E))。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31 の蓄積電荷分だけ下降する(図98(G))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の低位電源VSS1になる(図98(I))。
前述したように、第3の低位電源VSS3は、VSS3−VSS1<Vth(P41)
を満たすように与えられている。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図98(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の低位電源VSS3が与えられている(図98(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図98(E))。
また、ノードBの電位が低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図98(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図98(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、第1の低位電源VSS1が継続的に現われる(図98(I))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図98(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は第1の低位電源VSS1からVc2に上昇する(図98(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図98(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合にも、形態例2と同様の動作と効果が得られるバッファ回路を実現することができる。
ここでは、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図99にバッファ回路65の12個目の形態例を示す。なお、図99には、図81との対応部分に同一符号を付して示す。
図100に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図100(A)〜(H)に示す各波形は、それぞれ図82(A)〜(H)に示す各波形に対応する。
図100に示すように、この形態例に係るバッファ回路65の動作のうち、セットパルスがLレベルに立ち下がってからリセットパルスがLレベルに立ち下がるまでの動作は、形態例11と同じである。
リセットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、今度は、薄膜トランジスタP34とP35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は高位電源VDDに上昇し(図100(D))、ノードCの電位は下降する(図100(G))。ただし、ノードCの電位は、第1の低位電源VSS1に対して薄膜トランジスタP35の閾値電圧Vth(P35) だけ高い電位で与えられる。すなわち、VSS1−Vth(P35) まで上昇する。
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS1−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS1−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンP35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図100(G))。この影響により、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位はVc2に上昇する。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードAの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例11と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図101にバッファ回路65の13個目の形態例を示す。なお、図101には、図83との対応部分に同一符号を付して示す。
(b)駆動動作
図102に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図102(A)〜(G)に示す波形は、それぞれ図84(A)〜(G)の各波形に対応する。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路65は、薄膜トランジスタP53を有しない点において、形態例12に係るバッファ回路65と共通する。従って、リセットパルスがLレベルに立ち下がるタイミング以降の動作は、形態例12の駆動動作と同じになる。
セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、薄膜トランジスタP33とP36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は下降し(図102(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図102(F))。
ただし、このノードBのLレベルへの下降に伴うノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は第3の低位電源VSS3まで下降する。
を満たす。従って、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1が供給される状態になる(図102(C))。
この後は、セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がる際にも、薄膜トランジスタP41によって、ノードBの電位は第1の低位電源VSS1に保たれる。また、同じくノードBがLレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタP38によって高位電源VDDに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例12と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図103にバッファ回路65の14個目の形態例を示す。なお、図103には、図85との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第1及び第2の入力段のブートストラップ回路を構成する薄膜トランジスタP52及びP53のゲート電極を第2の低位電源VSS2(>VSS1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、前段回路における更なる低消費電力化を実現する。
図104に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図104(A)〜図104(I)に示す波形は、それぞれ図86(A)〜図86(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合、図104(A)及び図104(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ下降する(図104(G))。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時における出力端OUTの電位が、第1の低位電源VSS1になる(図104(I))。
前述したように、第3の低位電源VSS3は、VSS3−VSS1<Vth(P41)
を満たすように与えられている。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図104(H))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じ、第3の低位電源VSS3が与えられている(図104(F))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図104(E))。
また、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図104(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図104(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに低下する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は第1の低位電源VSS1からVc2に上昇する(図104(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図104(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合にも、形態例2と同様の効果を実現できる。
しかも、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力を他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図105にバッファ回路65の15個目の形態例を示す。なお、図105には、図97との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、出力段の最後尾に位置する薄膜トランジスタP31及びP32にのみ第1の低位電源VSS1を印加し、その前段に位置する薄膜トランジスタには、第2の低位電源VSS2(>VSS1)を印加する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスの低振幅化に加え、バッファ回路65内における更なる低消費電力化を実現する。なお、この形態例は、形態例6に対応する。
図106に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図106(A)〜図106(I)に示す波形は、それぞれ図88(A)〜図88(I)の各波形に対応する。
なお、出力端OUTやノードFの電位の下降に伴い、ノードAの電位は、ブートストラップ補完容量Cb31の蓄積電荷分だけ下降する(図106(G))。
また、下降後の電位Vaは、Va−VSS3<Vth(P39) を満たす。これにより、薄膜トランジスタP39のオン動作時におけるノードFの電位が第3の低位電源VSS3になる(図106(F))。
を満たすように与えられている。
従って、この形態例の場合には、VSS3−VSS2<Vth(P41) を満たし、薄膜トランジスタP41がオン動作する。これにより、薄膜トランジスタP41は、ノードBに第2の低位電源VSS2を供給する状態になる。
やがて、セットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。この電位の変化時に、容量カップリングにより、セットパルスの電位変化がノードBとノードCの両方に飛び込もうとする。
また、ノードBの電位が第2の低位電源VSS2を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図106(H))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
なお、ノードBの電位が第2の低位電源VSS2であるということは、薄膜トランジスタP51がカットオフ状態にあることを意味する。従って、ノードAのフローティング状態は維持され、ノードAの電位はブートストラップ電位(すなわち、Va)を維持する(図106(G))。このため、第1の出力段の出力端OUTには、低位電源VSS1が継続的に現われる(図106(I))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。このため、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図106(E))。また、これに伴い、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに低下する。
このとき、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は第2の低位電源VSS2からVc2に上昇する(図106(H))。
このことは、ノードBがセットパルスの飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP31のオフ動作点がずれないこと)を意味する(図106(E))。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、出力パルスの信号振幅に対してセットパルスやリセットパルスの信号振幅を小さくできるだけでなく、バッファ回路の内部についても最終出力段以外で低振幅化を実現できる。このため、前段回路(例えばシフトレジスタ)だけでなく、バッファ回路65で消費される電力についても他の形態例以上に小さくできる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図107にバッファ回路65の16個目の形態例を示す。なお、図107には、図97との対応部分に同一符号を付して示す。
図108に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。
なお、図108(A)〜(H)に示す波形は、それぞれ図90(A)〜(H)に示す各波形に対応する。
図108に示すように、この形態例に係るバッファ回路65の動作のうち、セットパルスがLレベルに立ち下がってからリセットパルスがLレベルに立ち下がるまでの動作は、形態例15と同じである。
リセットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、今度は、薄膜トランジスタP34とP35がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は高位電源VDDに上昇し(図108(D))、ノードCの電位は下降する(図108(G))。ただし、ノードCの電位は、第2の低位電源VSS2に対して薄膜トランジスタP35の閾値電圧Vth(P35) だけ高い電位で与えられる。すなわち、VSS2−Vth(P35) まで下降する。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタP34によって、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図108(D))。この結果、ノードAも高位電源VDDに制御される(図108(F))。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例15と同様の動作と効果を、より少ない素子数で実現できる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図109にバッファ回路65の17個目の形態例を示す。なお、図109には、図105との対応部分に同一符号を付して示す。
図110に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。
なお、図110(A)〜(G)に示す波形は、それぞれ図92(A)〜(G)に示す各波形に対応する。
前述したように、この形態例に係るバッファ回路65は、薄膜トランジスタP53を有しない点において、形態例16に係るバッファ回路65と共通する。従って、リセットパルスがHレベルに立ち上がるタイミング以降の動作は、形態例16の駆動動作と同じになる。
セットパルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、薄膜トランジスタP33とP36がオン動作する。
これに伴い、ノードBの電位は下降し(図110(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図110(F))。
ただし、ノードBがLレベルに立ち下がると、出力端OUTの電位もLレベルに下降し、ノードAのブートストラップ動作により、ノードFの電位は第3の低位電源VSS3まで下降する。
を満たす。従って、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第2の低位電源VSS2が供給される状態になる(図110(C))。
この後は、セットパルスがLレベルからHレベルに立ち上がる際にも、薄膜トランジスタP41によって、ノードBの電位は第2の低位電源VSS2に保たれる。また、同じくノードBがLレベルの間、ノードCは、薄膜トランジスタP38によって高位電源VDDに固定される。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例16と同様の動作と効果が得られるバッファ回路をより少ない素子数で実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図111にバッファ回路65の18個目の形態例を示す。なお、図111には、図99との対応部分に同一符号を付して示す。
このため、第2の入力段を構成する薄膜トランジスタP35の主電極と第1の入力段を構成する薄膜トランジスタP52のゲート電極を第2の低位電源VSS2(>VSS1)に接続する構造を採用する。これにより、セットパルスとリセットパルスを低振幅化し、形態例12よりも消費電力が少なく済むバッファ回路を実現する。なお、この形態例は、形態例9に対応する。
図112に、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を示す。なお、図112(A)〜(H)は、図94(A)〜(H)に対応する。
この形態例の場合も、図112(A)及び図112(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
下降後の電位Vaが、Va−VSS1<Vth(P31) を満たすとき、薄膜トランジスタP31のオン動作時に出力端OUTの電位が第1の低位電源VSS1になる(図112(H))。
を満たすように与えられている。
従って、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1を供給する状態になる。
ところで、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36もオン動作している。このため、出力段を構成する薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図112(G))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の低位電源VSS3が印加されている(図112(E))。このため、オン動作を継続する薄膜トランジスタP41によってノードBの電位は、第1の低位電源VSS1に固定的に保持される(図112(D))。この動作が、この形態例に係る特徴的な電位状態である。
また、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図112(G))。
このことは、ノードCがセットパルスの電位変化に伴う飛び込みの影響を受けないこと(薄膜トランジスタP32のオフ動作点がずれないこと)を意味する。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
やがて、リセットパルスはLレベルからHレベルに立ち上がる。この電位の変化時、薄膜トランジスタンP35の容量カップリングにより、リセットパルスの電位変化がノードCに飛び込む(図112(G))。この影響により、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位はVc2に上昇する。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードAの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例12と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
ここでも、形態例2の変形例に係るバッファ回路65を説明する。
(a)回路構成
図113にバッファ回路65の19個目の形態例を示す。なお、図113には、図101との対応部分に同一符号を付して示す。
違いは、この形態例に係るセットパルスとリセットパルスの振幅が、形態例13に比して低振幅化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、セットパルスとリセットパルスを、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で駆動する点である。なお、この形態例は、形態例10に対応する。
図114に基づいて、セットパルスとリセットパルスの電位状態と各ノードの電位状態の関係を説明する。なお、図114(A)〜図114(G)に示す波形は、それぞれ図96(A)〜図96(I)の各波形に対応する。
この形態例の場合も、図114(A)及び図114(B)に示すように、セットパルス(入力端INs)とリセットパルス(入力端INr)の信号振幅は、VDDとVSS2(>VSS1)の2値で与えられる。
これに伴い、ノードBの電位が下降し(図114(C))、ノードCの電位は高位電源VDDに上昇する(図114(F))。
を満たすように与えられている。
従って、薄膜トランジスタP41がオン動作し、ノードBに第1の低位電源VSS1が供給される状態になる(図114(C))。
ところが、前述したように、薄膜トランジスタP41のゲート電極には、ノードFを通じて第3の低位電源VSS3が印加されている(図114(D))。
また、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1を維持することで、オン動作した薄膜トランジスタP38を通じて、ノードCに対する高位電源VDDの印加が継続される(図114(F))。
この電位状態は、ノードBの電位が第1の低位電源VSS1である間保持される。すなわち、リセットパルスがLレベルに切り替わるまで、ノードCは高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP32のリーク電流は最小化される。
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P32)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P37)
VSS2−Vth(P35) −VDD<Vth(P40)
一般に、パルスの振幅(VSS2−VDD)は、閾値電圧Vthに比して十分大きい。従って、いずれの条件も満たされる。
また、薄膜トランジスタP40がオン動作し、ノードFの電位が高位電源VDDに立ち上がる(図114(D))。
なお、このとき、オン動作した薄膜トランジスタP34によって、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図114(C))。この結果、ノードAも高位電源VDDに制御される(図114(E))。
Vc2−VDD<Vth(P32)
Vc2−VDD<Vth(P37)
Vc2−VDD<Vth(P40)
これらの条件を満たす限り、薄膜トランジスタP32、P37及びP40のオン動作が継続する。
また、薄膜トランジスタP37によって、ノードBに対する高位電源VDDの印加が継続される。従って、薄膜トランジスタP34を通じてノードAにリセットパルスの電位変化が飛び込むことはなく、薄膜トランジスタP31のオフ動作点はずれずに済む。
以上説明したように、この形態例に係る回路構成のバッファ回路65の場合には、形態例13と同様の動作と効果が得られるバッファ回路であって、その前段回路(例えばシフトレジスタ)での消費電力が少なく済むバッファ回路を実現することができる。
前述した各形態例の場合では、一組のセットパルスとリセットパルスが入力されるバッファ回路について説明したが、複数組のセットパルスとリセットパルスを入力するバッファ回路も構成できる。
ここでは、2組のセットパルスとリセットパルスがバッファ回路に入力される場合について考える。
図115では、第1組のセットパルスとリセットパルスに対応する薄膜トランジスタP33、P34、P35、P36、P52及びP53を、P331、P341、P351、P361、P521及びP531で示す。
このように、2組のセットパルスとリセットパルスを入力することができれば、出力パルスのパルス幅やパルスの出力タイミングを複合的に可変できるバッファ回路を実現することができる。
前述した各形態例の場合には、第1の出力段を構成する薄膜トランジスタP31の一方の主電極に第1の低位電源VSS1が接続される場合について説明した。
しかしながら、この第1の低位電源VSS1の印加に代えて、パルス信号線(任意の制御パルスが与えられる信号線)を接続することもできる。
図117に、形態例2の出力段を構成する薄膜トランジスタP31に制御パルスVpulse を印加する場合の回路構成を示す。
なお、図118(A)は、セットパルス(入力端INs)の電位状態を示す。図118(B)は、リセットパルス(入力端INr)の電位状態を示す。
図118(C)は、薄膜トランジスタP33のゲート電極配線(ノードD)の電位状態を示す。
セットパルスがLレベル(第1の低位電源VSS1)に立ち下がると、第1の入力段のノードDがLレベルに立ち下がる(図118(C))。これにより、薄膜トランジスタP33がオン動作し、ノードBの電位が下降する(図118(E))。
ただし、パルス信号線に印加される制御パルスVpulse の電位は高位電源VDDであるため(図118(I))、出力端OUTの電位は高位電源VDDのままである(図118(J))。
一方、薄膜トランジスタP39は、このノードAの電位によってオン動作する。このとき、ノードFの電位は、VSS1−Vth(P51) −Vth(P39) で与えられる。
なお、このセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP36がオン動作しているので、薄膜トランジスタP32のゲート電位(ノードCの電位)は、高位電源VDDに制御される(図118(H))。
ただし、この際、ノードBに対しては、オン状態にある薄膜トランジスタP41よりLレベルの電位の供給が継続している。従って、セットパルスの電位変化の飛び込みの影響は軽微である。
ところで、この形態例の場合、セットパルスが高位電源VDDに立ち上がったタイミング以降に、Lレベルを低位電源VSS1とする制御パルスVpulse がパルス信号線に入力される(図118(I))。この形態例に場合、制御パルスVpulse
は2つのパルスで構成される。1つ目のパルスは、立ち上がりと立ち下がりの両方が矩形のパルスである。2つ目のパルスは、立ち上がりのみ矩形であり、立ち下がりはなだらかである。
に上昇する。勿論、この下降後の電位は、薄膜トランジスタP41をオン動作させるのに十分な電位である。
やがて、リセットパルスがHレベルからLレベルになると(図118(B))、今度は、薄膜トランジスタP35がオン動作し、ノードCの電位が下降する(図118(H))。なお、ノードCの電位の下降に伴い、薄膜トランジスタP35のゲート電位(ノードEの電位)は、ブートストラップ補完容量Cb33の蓄積電荷分だけ下降する(図118(D))。この下降後の電位がVeである。この電位Veが、Ve−VSS1<Vth(P35) を満たすとき、薄膜トランジスタP35のオン動作時におけるノードCの電位が第1の低位電源VSS1になる(図118(H))。
ところで、このリセットパルスがLレベルの期間、薄膜トランジスタP34もオン動作している。従って、ノードBの電位は高位電源VDDに制御される(図118(E))。また、これに伴い、出力段を構成する薄膜トランジスタP31のゲート電位(ノードAの電位)も、高位電源VDDに上昇する。
図118(H)に示すように、ノードCの電位はLレベルを維持しながらも、その電位は低位電源VSS1からVc2に上昇する。
また、ノードCの電位Vc2が、Vc2−VDD<Vth(P37) を満たすことで、薄膜トランジスタP37がオン動作し、ノードBに対する高位電源VDDの印加を継続する。
この電位状態は、ノードCの電位がVc2である間保持される。すなわち、次にセットパルスがLレベルに切り替わるまでノードBの電位は高位電源VDDに保持される。結果的に、薄膜トランジスタP31のリーク電流を最小化することができる。
図119に、形態例11の出力段を構成する薄膜トランジスタP31に制御パルスVpulse を印加する場合の回路構成を示す。
なお、図120(A)〜(J)の波形は、それぞれ図118(A)〜(J)の各波形に対応する。
この回路例の場合も、ノードBに対しては、オン状態にある薄膜トランジスタP41よりLレベルの電位の供給が継続する。このため、この回路例の場合も、セットパルスの電位変化の飛び込みの影響は軽微になる。
を満たす状態になる。この結果、ノードFの電位は、第3の低位電源VSS3に下降する。
この下降後の電位は、薄膜トランジスタP41をオン動作させるのに十分な電位である。従って、ノードBに対する第1の低位電源VSS1の供給は継続する。また、LレベルのノードBを通じて薄膜トランジスタP38がオン動作し、ノードCの電位が高位電源VDDに固定される。
その他の駆動動作は、基本的に回路例1と同じである。
(D−1)他の表示パネル
前述した形態例の場合には、有機ELパネルへの応用を前提に説明した。特に、垂直方向に制御パルスを転送する制御線駆動部への応用を前提に説明した。
しかし、前述したバッファ回路は、信号線DTLへの信号電位Vsig の印加タイミングを与える信号線駆動部にも適用できる。
また、前述したバッファ回路を搭載する駆動回路は、有機ELパルル以外の表示パネルについても応用することができる。
(a)外観形態
この明細書においては、半導体プロセスを用いて画素アレイ部や駆動回路を絶縁基板上に形成したパネルモジュールだけでなく、駆動回路については別基板(例えば特定用途向けIC)として製造され、画素アレイ部を形成した絶縁基板上に実装する場合も表示パネルに含まれるものとする。
支持基板83は、ガラス、プラスチックその他の絶縁性の基材(絶縁基板)で構成される。
なお、基材の透過性は、表示パネルの種類によって異なる。例えば液晶ディスプレイパネルであれば両面とも透過性の高い基板である必要がある。一方、自発光型のディスプレイの場合には、光束の射出側の基板について透過性が確保されていれば良い。
この他、表示パネル81には、外部信号や駆動電源を入力するためのFPC(フレキシブルプリントサーキット)87が配置される。
前述した表示パネルは、各種の電子機器に実装した形態でも流通される。図122に、電子機器91の概念構成例を示す。電子機器91は、前述した駆動回路を搭載する表示パネル93、システム制御部95及び操作入力部97で構成される。システム制御部95で実行される処理内容は、電子機器91の商品形態により異なる。また、操作入力部97は、システム制御部95に対する操作入力を受け付けるデバイスである。操作入力部97には、例えばスイッチ、ボタンその他の機械式インターフェース、グラフィックインターフェース等が用いられる。
ビデオカメラ131は、本体133の前方に被写体を撮像する撮像レンズ135、撮影のスタート/ストップスイッチ137及び表示画面139で構成される。このうち、表示画面139の部分が、図122の表示パネル93に対応する。
ノート型コンピュータ161は、下側筐体163、上側筐体165、キーボード167及び表示画面169で構成される。このうち、表示画面169の部分が、図122の表示パネル93に対応する。
前述の説明では、バッファ回路を表示パネルの垂直方向に制御パルスを転送する駆動回路に適用する場合について説明した。
しかし、このバッファ回路は、水平方向に制御パルスを転送する場合にも応用できる。また、表示パネル上で使用する全てのバッファ回路に応用することができる。
また、バッファ回路は汎用性の高い基本回路であり、バッファ回路を搭載する全ての半導体デバイスに応用することができる。
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
5 信号線駆動部
33 制御線駆動部
35 制御線駆動部
41 シフトレジスタ
43 シフトレジスタ
45 バッファ回路
61 シフトレジスタ
63 シフトレジスタ
65 バッファ回路
Claims (10)
- 絶縁基板上に単一チャネルの薄膜トランジスタで形成される半導体デバイスのバッファ回路が、
第1及び第2の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第1及び第2の薄膜トランジスタの接続中点を出力端とする第1の出力段と、
セットパルスで制御される第3の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第4の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第3及び第4の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第1の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第1の制御配線の電位状態を、セットパルスの印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間とそれ以外の期間とで切り替え制御する第1の入力段と、
セットパルスで制御される第6の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第5の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第5及び第6の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第2の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第2の制御配線の電位状態を、前記第1の制御配線の電位変化とは逆位相の関係になるように切り替え制御する第2の入力段と、
一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の電源に接続され、制御電極が前記第2の制御配線に接続される第7の薄膜トランジスタと、
一方の主電極が前記第2の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の前記電源に接続され、制御電極が前記第1の制御配線に接続される第8の薄膜トランジスタと、
前記第1の制御配線に制御電極が接続される第9の薄膜トランジスタと、前記第2の制御配線に制御電極が接続される第10の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第9及び第10の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を第3の制御配線に与える第2の出力段と、
一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、制御電極が前記第3の制御配線に接続される回路構成を有し、前記出力端に出力パルスが現われている期間、セットパルスと同じ論理レベルの電位を前記第1の制御配線に印加する第11の薄膜トランジスタと
を有する半導体デバイス。 - 請求項1に記載の半導体デバイスにおいて、
前記出力端に現れる出力パルスの振幅に対し、前記セットパルス及び前記リセットパルスの振幅が小さい
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項2に記載の半導体デバイスにおいて、
前記セットパルス及び前記リセットパルスは、それぞれ対応するシフトレジスタ回路から供給される
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項3に記載の半導体デバイスにおいて、
前記バッファ回路の出力パルスは、表示パネルにおけるサンプリングタイミングの制御に使用される
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項4に記載の半導体デバイスにおいて、
前記バッファ回路の出力パルスは、表示パネルにおける電流供給線の制御に使用される
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項5に記載の半導体デバイスにおいて、
前記バッファ回路の出力パルスは、自発光型の表示パネルの点灯制御に使用され、
前記セットパルス印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間が、1フィールド期間内に配置される各発光期間長を与える
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項6に記載の半導体デバイスにおいて、
前記第1の薄膜トランジスタの一方の主電極に、
セットパルスの印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間に複数の出力パルスを発生させるパルス信号が入力される
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 請求項7に記載の半導体デバイスにおいて、
前記第9の薄膜トランジスタがダイオード接続である
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 絶縁基板上に単一チャネルの薄膜トランジスタによって形成される画素アレイ部と、
第1及び第2の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第1及び第2の薄膜トランジスタの接続中点を出力端とする第1の出力段と、セットパルスで制御される第3の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第4の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第3及び第4の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第1の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第1の制御配線の電位状態を、セットパルスの印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間とそれ以外の期間とで切り替え制御する第1の入力段と、セットパルスで制御される第6の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第5の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第5及び第6の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第2の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第2の制御配線の電位状態を、前記第1の制御配線の電位変化とは逆位相の関係になるように切り替え制御する第2の入力段と、一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の電源に接続され、制御電極が前記第2の制御配線に接続される第7の薄膜トランジスタと、一方の主電極が前記第2の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の前記電源に接続され、制御電極が前記第1の制御配線に接続される第8の薄膜トランジスタと、前記第1の制御配線に制御電極が接続される第9の薄膜トランジスタと、前記第2の制御配線に制御電極が接続される第10の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第9及び第10の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を第3の制御配線に与える第2の出力段と、一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、制御電極が前記第3の制御配線に接続される回路構成を有し、前記出力端に出力パルスが現われている期間、セットパルスと同じ論理レベルの電位を前記第1の制御配線に印加する第11の薄膜トランジスタとを有するバッファ回路により、前記画素アレイ部の制御線を駆動する駆動回路と
を有する表示パネル。 - 絶縁基板上に単一チャネルの薄膜トランジスタによって形成される画素アレイ部と、
第1及び第2の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第1及び第2の薄膜トランジスタの接続中点を出力端とする第1の出力段と、セットパルスで制御される第3の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第4の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第3及び第4の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第1の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第1の制御配線の電位状態を、セットパルスの印加開始タイミングからリセットパルスの印加開始タイミングまでの期間とそれ以外の期間とで切り替え制御する第1の入力段と、セットパルスで制御される第6の薄膜トランジスタと、リセットパルスで制御される第5の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第5及び第6の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を通じ、前記第2の薄膜トランジスタの制御電極に接続される第2の制御配線の電位状態を、前記第1の制御配線の電位変化とは逆位相の関係になるように切り替え制御する第2の入力段と、一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の電源に接続され、制御電極が前記第2の制御配線に接続される第7の薄膜トランジスタと、一方の主電極が前記第2の制御配線に接続され、他方の主電極が前記第2、第4及び第6の薄膜トランジスタに共通の前記電源に接続され、制御電極が前記第1の制御配線に接続される第8の薄膜トランジスタと、前記第1の制御配線に制御電極が接続される第9の薄膜トランジスタと、前記第2の制御配線に制御電極が接続される第10の薄膜トランジスタが直列に接続された回路構成を有し、前記第9及び第10の薄膜トランジスタの接続中点に現れる電位を第3の制御配線に与える第2の出力段と、一方の主電極が前記第1の制御配線に接続され、制御電極が前記第3の制御配線に接続される回路構成を有し、前記出力端に出力パルスが現われている期間、セットパルスと同じ論理レベルの電位を前記第1の制御配線に印加する第11の薄膜トランジスタとを有するバッファ回路により、前記画素アレイ部の制御線を駆動する駆動回路と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と、
前記システム制御部に対する操作入力部と
を有する電子機器。
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