JP2005181777A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 表示パネルに対する映像信号セレクタ方式の電流供給能力を改善する。
【解決手段】 画素アレイ部1は、走査線VGにより一行分の画素PXLが選択された時、各信号線HLから供給された映像信号が選択された行の画素PXLに書き込まれて表示を行なう。ドライバ部2は所定本数からなる信号線HLの組につき一つの割合で配された出力端子を備え、対応する組の所定本数の信号線HLに供給すべき映像信号を時分割で出力する。ドライバ部2と画素アレイ部1との間にセレクタ部3及びラインバッファ部4がある。セレクタ部3は、ドライバ部2の各出力端子から時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線別に保持する。ラインバッファ部4は、セレクタ部3に保持された映像信号を一斉に取り込み、信号線HLに供給する。
【選択図】図1

Description

本発明は、画素アレイ部の形成されたパネルとこれを駆動する外付けのドライバICとからなる表示装置及びその駆動方法に関する。より詳しくは、ドライバICとパネル間の接続端子数削減を目的としたセレクタ回路方式の改良技術に関する。
図5は従来の表示装置の一例を示す模式図である。この表示装置はパネル0に形成された画素アレイ部1と、これを駆動する外付けのドライバIC2とからなる。図示しないが、画素アレイ部1は行状の走査線と列状の信号線と両者が交差する部分に行列状に配された画素とで構成されている。通常画素は液晶素子や有機EL素子などの電気光学素子とこれを駆動する薄膜トランジスタなどの能動素子とで構成されており、いわゆるアクティブマトリクス方式が主流となっている。走査線により一行分の画素が選択された時、各信号線から供給される映像信号が選択された行の画素に書き込まれて表示を行なう方式である。
外付けのドライバIC2は配線5を介して画素アレイ部1に接続しており、各信号線に映像信号を供給して画素アレイ部1に表示を行なわせる。ドライバIC2とパネル0の結線構造は、TAB方式やCOG方式がよく使われている。図示の従来方式では、ドライバIC2から全信号線に一本一本TAB方式又はCOG方式で接続する必要がある。この為、ドライバIC2の接続用ピン数が増えコストが上がるだけでなく、ドライバIC2とパネル0との接続箇所で不良が発生し、歩留りにも影響している。
図6は、図5に示した従来構造の具体例を示す模式的な部分平面図である。図示する様に、画素アレイ部1は行状の走査線VGと列状の信号線HLと両者が交差する部分に行列状に配された画素PXLとで構成されている。画素PXLは例えば液晶素子CLとこれを駆動する薄膜トランジスタTRとで構成されている。走査線VGにより一行分の画素PXLが選択された時、各トランジスタTRが導通する。ドライバIC2から各信号線HLに供給された映像信号が、導通したトランジスタTRを介して対応する液晶素子CLに書き込まれ、所望の表示を行なう。ドライバIC2の出力端子(接続ピン)は、配線5を介して信号線HLと1対1で接続されている。出力端子から配線5を介して信号線HLに供給された映像信号は、信号線容量Csigに充電される。この信号線容量Csigは画素容量や配線容量の総計であり、大型パネルになると数百pF程度に達する。大型高精細パネルでは信号線の本数が1000本を超える。この為ドライバIC2の接続ピン数も大きくなり、コスト増を招いている。
上述した従来の問題に対処する為、接続ピン数の削減を目的としたいわゆるセレクタ方式が提案されており、例えば特許文献1に開示されている。
特開平11−327518号公報
図7に示す様に、セレクタ方式の表示装置は、接続ピン数の削減を目的として、ドライバIC2と画素アレイ部1との間にセレクタ部3を介在させている。ドライバIC2は所定本数(図示の例では三本)からなる信号線HLの組につき一つの割合で配された出力端子(接続ピン)を備えている。図示の例では信号線HL三本につき一個の接続ピンの割合となるので、図6の従来構造に比べ、ピン数を1/3に削減できる。ドライバIC2の各出力端子は、対応する組の所定本数の信号線HLに供給すべき映像信号を時分割で出力する。これに対し、セレクタ部3はドライバIC2の各出力端子から配線5を介して時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線HLに印加する。この目的でセレクタ部3はドライバIC2の出力端子一個につき三個一組のスイッチH1,H2,H3を備えている。
図8は、図7に示した従来のセレクタ方式の表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。H1,H2,H3は対応するスイッチH1,H2,H3をオンする為に印加されるパルスを表わしている。又VG1,VG2は、一本目のゲート線VG1,二本目のゲート線VG2・・・に一水平期間(1H)毎順次印加されるゲートパルスを表わしている。以下表記を容易にし且つ統一するため、本明細書ではパルスとこれを印加する要素とを同一の符号で表すことにする。前述した様にセレクタ方式では全信号線HLにスイッチH1,H2,H3を持たせている。そして1H期間に三回のサンプリングを全信号線に対して時分割で行なう。最初にスイッチH1をオンさせ全信号線の1/3に映像信号をサンプリングする。次にH2をオンして次の1/3の信号線に映像信号をサンプリングする。最後にH3をオンして残りの1/3の信号線に映像信号をサンプリングする。つまり全信号線の三本に一本が時間的に同時にドライバICから出力される映像信号をサンプリングする。これを三回行なうことで、全信号線HLが1H期間で全て映像信号をサンプリングすることになる。1H期間で全信号線にサンプリングされた映像信号は、ゲートパルスVG1によって選択された一行目の画素に書き込まれることになる。次の1H期間に移ると再び時分割で三回に分けて映像信号が全信号線にサンプリングされるとともに、ゲートパルスVG2によって選択された二行目の画素にこれらサンプリングされた映像信号が書き込まれることになる。
図7に示したセレクタ方式は、従来から比較的小型のパネルで且つ能動素子にポリシリコン薄膜トランジスタを用いた表示装置に適用されていた。しかしながら、パネルが大型化し信号線容量Csigが大きくなると、セレクタ用のスイッチH1,H2,H3だけでは、オン抵抗もそれ程小さくできないので、所定の時間内(1H期間内)に信号線容量Csigを映像信号で充電しきれなくなる。必要な電流供給能力を確保する為、スイッチH1,H2,H3のオン抵抗を下げようとすると、サイズが大きくなり過ぎてレイアウト面積が許容範囲を超えてしまう。又、ポリシリコン薄膜トランジスタに代えてアモルファスシリコン薄膜トランジスタをセレクタ用のスイッチに用いると、それだけで必要な電流供給能力は確保することができない。すなわち図7のセレクタ方式は現在のところアモルファスシリコンTFTの表示パネルには実装困難である。セレクタ用のスイッチH1,H2,H3をアモルファスシリコンTFTで構成すると1H内にCsigを映像信号で充電しきれず、この為コントラスト劣化などの問題を生じてしまう。
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はセレクタ方式を改善して駆動能力を高め、その適用範囲をアモルファスシリコンTFTの表示パネルやポリシリコンTFTの場合でも特に大型の表示パネルへ拡大することである。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、画素アレイ部とこれを駆動するドライバ部とからなり、前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に行列状に配された画素とからなり、走査線により一行分の画素が選択された時、各信号線から供給された映像信号が該選択された行の画素に書き込まれて表示を行ない、前記ドライバ部は所定本数からなる信号線の組につき一つの割合で配された出力端子を備え、該出力端子は対応する組の所定本数の信号線に供給すべき映像信号を時分割で出力する表示装置であって、該ドライバ部と該画素アレイ部との間にセレクタ部とラインバッファ部とを備え、前記セレクタ部は、該ドライバ部の各出力端子から時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線別に保持し、前記ラインバッファ部は、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込み、該信号線に供給することを特徴とする。
具体的には、前記セレクタ部は、該ドライバ部から出力された映像信号を順次分離するスイッチと、該分離された映像信号の各々を保持する容量と、各容量に保持された映像信号を出力する出力バッファとを含み、前記ラインバッファ部は、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込むスイッチと、該取り込んだ映像信号を各信号線別に保持する容量と、該保持した映像信号を各信号線に供給する出力バッファとから。好ましくは、前記画素アレイ部は一枚のパネルに形成されており、前記ドライバ部は該パネルに対して外付けされるドライバICからなり、前記セレクタ部及びラインバッファ部は該画素アレイ部とともに該パネル上に形成されている。
又本発明は、画素アレイ部とこれを駆動するドライバ部とこれらの間に配されたセレクタ部及びラインバッファ部とからなり、前記画素アレイ部は行状の走査線と列状の信号線と両者が交差する部分に行列状に配された画素とからなり、走査線により一行分の画素が選択された時各信号線から供給された映像信号が該選択された行の画素に書き込まれて表示を行ない、前記ドライバ部は所定本数からなる信号線の組につき一つの割合で配された出力端子を備え、該出力端子は対応する組の所定本数の信号線に供給すべき映像信号を時分割で出力する表示装置の駆動方法において、前記セレクタ部により、該ドライバ部の各出力端子から時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線別に保持する手順と、前記ラインバッファ部により、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込み、該信号線に供給する手順を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、セレクタ部と画素アレイ部との間にラインバッファ部を介在させている。従来のセレクタ方式と異なり、本発明ではセレクタ部は直接画素アレイ部に映像信号をサンプリングするのではなく、ラインバッファ部に一旦サンプリングする様にしている。画素アレイ部の信号線容量に比べるとラインバッファ部の容量は小さくて済む為、セレクタ部は短時間でも十分にラインバッファ部に映像信号を充電できる。一方、ラインバッファ部はセレクタ部から時分割で出力される映像信号を一旦保持した後、共通のスイッチを介して一斉に全信号線に供給する。セレクタ部に比べてラインバッファ部の電流駆動能力は大きくすることができるので、画素アレイ部の信号線容量に対する充電も、セレクタ部のスイッチに比べて速く行なうことができる。加えて、ラインバッファ部は次の行の映像信号をバッファリングするまでの間、各信号線容量に対する充電を行なうことができるので、充電不足による画品位の劣化も生じない。この様に本発明によれば、大きな出力負荷があっても速い時間で充電でき且つレイアウトの省面積化が可能になる。そして、TABドライバICの出力ピン数を削減することができ、コストダウンが図れるだけでなく歩留りも向上する。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係る表示装置の構成を示す模式図である。図示する様に、本表示装置は基本的に画素アレイ部1とこれを駆動するドライバ部とからなる。本実施形態では、このドライバ部はTAB方式又はCOG方式のドライバIC2からなる。画素アレイ部1は、行状の走査線VGと、列状の信号線HLと、両者が交差する部分に行列状に配された画素PXLとからなる。本実施形態では、各画素PXLは液晶素子CLとこれを駆動するトランジスタTRとからなる。このトランジスタTRはアモルファスシリコンTFT又はポリシリコンTFTである。走査線VGにより一行分の画素PXLが選択された時、この走査線VGにゲートが接続されたトランジスタTRは全て導通する。各信号線HLから供給された映像信号が導通したトランジスタTRを介して選択された行の液晶素子CLに書き込まれ、所望の表示が行なわれる。尚本実施形態では電気光学素子として液晶素子CLを用いているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば有機EL素子などの発光素子を用いることもできる。
一方ドライバIC2は、所定本数(本実施形態では三本)からなる信号線HLの組につき一つの割合で配された出力端子を備えている。本実施形態は信号線HLの本数に比べて出力端子(接続ピン)の数を1/3まで削減できる。尚、一組に属する信号線の本数は三本に限られるものではなく、二本、四本又は五本以上であってもよい。各出力端子は対応する組の三本の信号線HLに供給すべき映像信号を時分割で出力する。
本発明の特徴事項として、ドライバIC2と画素アレイ部1との間にセレクタ部3とラインバッファ部4とが介在している。セレクタ部3は、ドライバIC2の各出力端子から配線5を介して時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線HL別に保持する。ラインバッファ部4は、セレクタ部3に保持された映像信号を一斉に取り込んで信号線HLに供給し、これにより信号線容量Csigを充電する。
具体的な構成を見ると、セレクタ部3は、ドライバIC2から出力された映像信号を逐次分離するスイッチH1,H2,H3と、分離された映像信号の各々を保持する容量CHと、各容量CHに保持された映像信号を出力する出力バッファBFとを含んでいる。信号線容量Csigが例えば200pF程度であるのに対し、セレクタ部3の保持容量CHは例えば2pF程度でよい。又出力バッファBFは周知のアナログソースフォロワ回路を用いることができる。又スイッチH1,H2,H3は画素アレイ部1のトランジスタTRと同じ様に、アモルファスシリコンTFT又はポリシリコンTFTで構成することができる。
ラインバッファ部4は、セレクタ部3に一旦保持された映像信号を一斉に取り込むスイッチSと、取り込んだ映像信号を各信号線別に保持する容量CSと、保持された映像信号を各信号線HLに供給する出力バッファBFとから構成されている。セレクタ部3と同様に、ラインバッファ部4の保持容量CSは例えば2pF程度であり、出力バッファBFは例えばアナログソースフォロワで構成でき、スイッチSはアモルファスシリコンTFT又はポリシリコンTFTで構成される。
従来のセレクタ方式は、ドライバIC2から出力された映像信号をセレクタ部3が各信号線HLに分配して直接供給する構成となっていた。その為スイッチH1,H2,H3の電流供給能力が低い場合、信号線容量Csigを十分に充電することができなかった。これに対し、本発明ではセレクタ部3は画素アレイ部1を充電するのではなく、ラインバッファ部4を充電する方式としている。ラインバッファ部4の保持容量CSは画素アレイ部1の信号線容量Csigに比べ遥かに小さいので、セレクタ部3は極短時間で保持容量CSを充電可能である。この為、セレクタ用のスイッチH1,H2,H3は大きなサイズを必要とせず、レイアウトの拡大化を招かない。又、アモルファスシリコンTFTであっても十分に対応可能である。
図2は、図1に示した表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。最初の1H期間でまずH1がオンし、一行分の画素の1/3に相当する映像信号が各保持容量CHに保持される。続いてH2がオンし、一行分の画素の別の1/3に相当する映像信号が容量CHに保持される。更にH3がオンし、残りの1/3に相当する映像信号が容量CHにサンプリングされる。以上で一行分の画素に相当する映像信号が全てセレクタ部3の保持容量CHにサンプリング保持される。続いて最初の1H期間の最後でラインバッファ部4のスイッチSがオンし、各容量CHに保持されていた映像信号が一斉にラインバッファ部4の容量CSに取り込まれる。この取り込まれた映像信号は出力バッファBFを介して各信号線HLに供給される。このタイミングに合わせてゲートパルスが最初の走査線VG1に印加され、選択された最初の一行分の画素に、各信号線HLから供給された映像信号が書き込まれる。次の水平期間に移ると、上述したシーケンスが繰り返され、H1,H2,H3,Sが順にオンするとともに、二番目の走査線VG2にゲートパルスが印加される。尚、スイッチSのオンタイミングと走査線VGに対するゲートパルスの印加タイミングを調整することで、スイッチSがオンした後ほぼ1H期間の全部を信号線HLに対する映像信号の充電時間に使うことも可能である。
図3は、図1に示した表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示する様に画素アレイ部1は一枚のパネル0に形成されている。尚、このパネル0には走査線VGを線順次駆動する為の垂直駆動回路7が搭載されている。場合によっては、この垂直駆動回路7はパネル0に対して外付けとすることも可能である。一方ドライバ部はパネル0に対して外付けされるドライバIC2からなる。ここで、セレクタ部3及びラインバッファ部4は画素アレイ部1とともにパネル0上に集積形成されている。従って、ドライバIC2の接続ピンは配線5を介してパネル0側のセレクタ部3に接続することになる。尚セレクタ部3のスイッチH1,H2,H3、ラインバッファ部4のスイッチS、垂直駆動回路7などのタイミング制御を行なうパルスは、外部のタイミングジェネレータ6から供給される。
本実施形態では、各画素PXLはRGBの三原色に着色されており、いわゆるカラーパネルとなっている。個々の画素PXLに着目すると、例えばR(赤)に着色された画素電極と対向電極COMとの間に液晶素子CLが配されている。この画素電極はトランジスタTRによりスイッチング駆動される。他のG(緑)及びB(青)に着色された画素PXLについても同様である。本実施形態ではRGBの三色に対応させて、三本の信号線HLR,HLG,HLBを一組とし、これにドライバIC2の一個の出力端子を割り当てている。
引き続き、図3を参照してドライバIC2の構成を具体的に説明する。ドライバIC2は、カラー液晶表示パネル0の各垂直画素列の3本の信号ラインHLR,HLG,HLBに対応して一組ずつ設けられた回路構成となっている。すなわち、例えばn列目の回路構成について見ると、入力される画像データをサンプリングするサンプリング回路21n、このサンプリング回路21nでサンプリングされた画像データを保持するメモリ22n、このメモリ22nに保持されたデータをデジタル化するDAコンバータ23nおよび出力回路24nから構成されている。
アナログスイッチH1,H2.H3による3時分割駆動セレクタ方式を用いることにより、ドライバIC2としては、3本の信号ラインHLR,HLG,HLBに対して一組のサンプリング回路21、メモリ22、DAコンバータ23および出力回路24が必要なだけなので、ドライバIC2の小面積化、低コスト化および低消費電力化が可能になる。
そして、このドライバIC2は、入力される画像データを1H(一水平走査期間)ごとに順次サンプリングし、垂直駆動回路7によって垂直選択された行の画素に対して画像データを書き込む。なお、ドライバIC2に入力される画像データは、コモン電圧VCOMに対して1Hごとに極性が反転している。これにより、1H反転駆動が実現される。
次に、ドライブICの動作について、図4のタイミングチャートを用いて説明する。ドライバIC2に入力される画像データとしては、1Hの間にR,G,Bの各データをシリアルに並べられたものである。この画像データは、サンプリング回路21で1Hの間に3回、R,G,Bの3データに対してサンプリングされ(O(n))、かつメモリ22に保持され(P(n))、DAコンバータ23および出力回路24を経由して出力されることになる(Q(n))。これらの信号は、1H期間内ではコモン電圧VCOMに対して同じ極性のものである。
ドライバIC2の出力(Q(n))は、1Hごとに極性が反転するデータであり、タイミングジェネラータ6からのスイッチ制御パルスH1,H2,H3によるアナログスイッチH1,H2,H3のオン(閉)/オフ(開)制御によって、3本の信号ラインHLR,HLG,HLBに振り分けられる(3時分割)。その結果、信号ラインへの表示データの書き込みが行われる。信号ラインに書き込まれた表示データは、垂直駆動回路7によって垂直走査され、選択パルスによって垂直選択された行の画素に書き込まれる。
本発明に係る表示装置の回路構成を示すブロック図である。 図1に示した表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。 図1に示した表示装置の全体構成を示すブロック図である。 図3に示した表示装置に含まれるドライバICの動作説明に供するタイミングチャートである。 従来の表示装置の一例を示す模式図である。 従来の表示装置の一例を示す詳細回路図である。 従来のセレクタ方式を示す回路図である。 図7に示したセレクタ方式の動作説明に供するタイミングチャートである。
符号の説明
0・・・パネル、1・・・画素アレイ部、2・・・ドライバIC、3・・・セレクタ部、4・・・ラインバッファ部、5・・・配線

Claims (4)

  1. 画素アレイ部とこれを駆動するドライバ部とからなり、
    前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に行列状に配された画素とからなり、
    走査線により一行分の画素が選択された時、各信号線から供給された映像信号が該選択された行の画素に書き込まれて表示を行ない、
    前記ドライバ部は所定本数からなる信号線の組につき一つの割合で配された出力端子を備え、該出力端子は対応する組の所定本数の信号線に供給すべき映像信号を時分割で出力する表示装置であって、
    該ドライバ部と該画素アレイ部との間にセレクタ部とラインバッファ部とを備え、
    前記セレクタ部は、該ドライバ部の各出力端子から時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線別に保持し、
    前記ラインバッファ部は、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込み、該信号線に供給することを特徴とする表示装置。
  2. 前記セレクタ部は、該ドライバ部から出力された映像信号を順次分離するスイッチと、該分離された映像信号の各々を保持する容量と、各容量に保持された映像信号を出力する出力バッファとを含み、
    前記ラインバッファ部は、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込むスイッチと、該取り込んだ映像信号を各信号線別に保持する容量と、該保持した映像信号を各信号線に供給する出力バッファとからなることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記画素アレイ部は一枚のパネルに形成されており、前記ドライバ部は該パネルに対して外付けされるドライバICからなり、前記セレクタ部及びラインバッファ部は該画素アレイ部とともに該パネル上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  4. 画素アレイ部とこれを駆動するドライバ部とこれらの間に配されたセレクタ部及びラインバッファ部とからなり、前記画素アレイ部は行状の走査線と列状の信号線と両者が交差する部分に行列状に配された画素とからなり、走査線により一行分の画素が選択された時各信号線から供給された映像信号が該選択された行の画素に書き込まれて表示を行ない、前記ドライバ部は所定本数からなる信号線の組につき一つの割合で配された出力端子を備え、該出力端子は対応する組の所定本数の信号線に供給すべき映像信号を時分割で出力する表示装置の駆動方法において、
    前記セレクタ部により、該ドライバ部の各出力端子から時分割で出力される映像信号を逐次分離して対応する組に含まれる各信号線別に保持する手順と、
    前記ラインバッファ部により、該セレクタ部に保持された映像信号を一斉に取り込み、該信号線に供給する手順を行なうことを特徴とする表示装置の駆動方法。
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