JP2005227338A - 液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器 - Google Patents

液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】ディスクリネーションの発生を抑制すると共に、書き込み不足を防止する。
【解決手段】液晶表示部101aの画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と104、入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段104の走査に応じた信号配列で入力され、入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段201と、転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を与えることにより、走査ドライブ手段201が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるタイミング信号生成手段61とを具備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、クロストークを軽減するようにした液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器に関する。
電気光学装置、例えば、電気光学物質として液晶を用いた液晶表示装置は、陰極線管(CRT)に代わるディスプレイデバイスとして、各種情報処理機器の表示部や液晶テレビ等に広く用いられている。
このような液晶表示装置は、例えば、マトリクス状に配列した画素電極と、この画素電極に接続されたTFT(Thin Film Transistor : 薄膜トランジスタ)のようなスイッチング素子等が設けられた素子基板と、画素電極に対向する対向電極が形成された対向基板と、これら両基板との間に充填された電気光学物質たる液晶とによって構成される。
TFTは走査線(ゲート線)を介して供給される走査信号(ゲート信号)によって導通する。走査信号を印加してスイッチング素子を導通状態にした状態で、データ線(ソース線)を介して画素電極に、階調に応じた電圧の画像信号を印加する。そうすると、画素電極と対向電極に、画像信号の電圧に応じた電荷が蓄積される。電荷蓄積後、走査信号を取り去りTFTを非導通状態にしても、各電極における電荷の蓄積状態は、液晶層の容量性や蓄積容量等によって維持される。
このように、各スイッチング素子を駆動させ、蓄積させる電荷量を階調に応じて制御すると、画素毎に液晶の配向状態が変化して光の透過率が変わり、画素毎に明るさを変化させることができる。こうして、階調表示することが可能となる。
ところで、液晶装置では、印加信号の直流成分の印加などによって、例えば、液晶成分の分解、液晶セル中の不純物による汚染が発生し、表示画像の焼き付き等の現象が現れる。そこで、一般的には、各画素電極の駆動電圧の極性を、例えば画像信号におけるフレーム毎に反転させる反転駆動が行われる。フレーム反転駆動等の面反転駆動は、画像表示領域を構成する全画素電極の駆動電圧の極性を全て同じにして、一定周期で駆動電圧を反転させる方式である。
液晶層及び蓄積容量の容量性を考慮すると、各画素の液晶層に電荷を印加するのは一部の期間のみでよい。従って、マトリクス状に配設された複数の画素を駆動する場合には、同一走査ラインに接続された画素に各走査線によって同時に走査信号を印加し、画像信号をデータ線を介して各画素に供給し、また画像信号を供給する走査線を順次切換えればよい。即ち、液晶表示装置では、走査線及びデータ線を複数の画素について共通化した時分割マルチプレックス駆動が可能となる。
このように、液晶装置では、容量性を考慮して、画素には一部の期間にのみ駆動電圧が印加される。しかしながら、結合容量の影響及び電荷のリークによって、画素電極はTFTがオフの期間においてもソース線電位の影響を受ける。画素の印加電圧のこのような電位変動によって、画面内の表示が不均一となり、特に、中間調領域では画質の劣化が目立ってしまう。
そこで、このような問題点を回避するために、液晶装置においては、1フレーム毎の反転駆動処理と共に、例えばライン毎に駆動電位の極性を異ならせるライン反転駆動等とを組み合わせた反転駆動が採用される。ソース線を介して転送される画像信号の極性を比較的短時間に切換えることで、結合容量の影響及び電荷のリークの影響を低減するのである。
しかしながら、ライン反転駆動方式の場合には、極性が相異なる電圧が印加される列方向又は行方向において、同一基板上の相隣接する画素電極間で電界(以下、横電界という)が生じてしまう。また、ドット反転駆動方式の場合には、極性が相異なる電圧が印加させる行方向及び列方向に相隣接する画素電極間で横電界が生じる。
隣接する画素間にこのような横電界が生じると、画素電極の一縁辺部は、この横電界の影響を受け、液晶分子の傾斜方向が他の液晶分子と異なる部分が生じやすい。このような液晶分子の配列の乱れ(ディスクリネーション)によって、配向不良の部分に沿ったスジ状の模様(スジむら)が現れる。即ち、ディスクリネーション領域においては光抜けが生じ、また、このディスクリネーション領域を非開口領域とした場合には開口率が低下してしまう。
そこで、特許文献1においては、横電界によるディスクリネーションの発生を抑制すると共に、画面の均一性を確保する手段として、1水平期間内を第1期間と第2期間とに分割し、第1期間において走査線に駆動パルスを供給すると共にデータ線に画像信号を供給することによって各画素電極に画像信号を印加する一方、第2期間においては走査線に駆動パルスを供給せずにデータ線に前とは逆極性の画像信号を供給する技術が提案されている。
特開平5−313608号公報
しかしながら、上記の特許文献1に記載された技術では、画素の書き込みに用いることのできる時間が通常の半分になり、書き込みが不充分になる等の問題が生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、画面内の表示品位の均一性を確保しながら、ディスクリネーションの発生を抑制すると共に、さらに書き込み不足等の問題が生じることを防止することができる液晶装置、液晶装置の駆動回路及びその駆動方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
本発明に係る液晶装置は、格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段と、前記走査ドライブ手段に前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるための転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を与えることにより、前記走査ドライブ手段が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるタイミング信号生成手段とを具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、液晶表示部は、格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、走査ドライブ手段から走査線に供給される走査信号によって画素に設けられたスイッチング素子がオンされ、これにより、ソース線に供給された画像信号がスイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される。ソース線に供給される画像信号は、入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号であり、データドライブ手段によって、入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転されている。走査ドライブ手段は、入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる。これにより、大部分の隣接するライン間では同一極性の画像信号で駆動されることになり、面反転駆動により横電界の発生を防止することができる。これにより、画面内の表示品位の均一性を確保しながら、ディスクリネーションの発生を抑制することができる。そして、タイミング信号生成手段は、走査ドライブ手段に入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるための転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を生成し、このイネーブル信号によって、走査ドライブ手段が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるようになっていることから、十分な書き込み時間を得ることができ、画面全体で均一な画質を得ることができる。
また、前記走査ドライブ手段は、1垂直期間にn個のゲートパルスを前記転送クロックによってシフトさせることによって、前記入力画像の1水平期間に前記n本のラインの走査線を選択させると共に、選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせることを特徴とする。
このような構成によれば、転送クロックによってゲートパルスをシフトすることで、各ラインの画素に順次書き込みを行う。1垂直期間にn個の転送クロックを発生させており、1水平期間にn本のラインの画素に書き込みを行うことができる。
また、前記走査ドライブ手段は、前記転送クロックによって選択された走査線を前記イネーブル信号によって順次選択することによって、n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給することを特徴とする。
このような構成によれば、例えば2水平周期の転送クロック及びイネーブル信号を用いることで、n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給可能にしている。
また、前記走査ドライブ手段は、前記転送クロック及びその反転信号と前記イネーブル信号及びその反転信号との論理積によって、前記n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給する前記水平書込み期間を決定することを特徴とする。
このような構成によれば、例えば2水平周期の転送クロック及びイネーブル信号を用いて、n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給可能にしている。
また、前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックとして前記入力画像の水平周期の2倍の周期のクロック信号を生成し、前記イネーブル信号として、前記前記入力画像の水平周期の2倍の周期のクロック信号を生成することを特徴とする。
このような構成によれば、転送クロック及びイネーブル信号の周期は比較的長く、水平書込み期間を十分に長い時間に設定することができる。
また、前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックを遅延させて前記イネーブル信号を生成することを。
このような構成によれば、イネーブル信号は転送クロックを遅延させることで生成することができ、イネーブル信号を簡単に生成することができる。
また、前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックを前記水平書き込み期間だけ遅延させて前記イネーブル信号を生成することを特徴とする。
このような構成によれば、例えば転送クロックとイネーブル信号を用いることで、1イネーブル信号によって少なくとも1つの水平書込み期間を指定することができる。
本発明に係る液晶装置の駆動方法は、格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ処理と、前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ処理と、前記走査ドライブ処理において前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるために、転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を生成する処理とを具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、生成された転送クロック及びイネーブル信号は走査ドライブ処理において用いられる。入力画像に基づく書込み画像の画像信号は、データドライブ処理において、水平書込み期間周期で極性反転される。走査ドライブ処理では、複数ラインの走査線が選択され、1水平期間内に順次ゲートパルスが供給される。更に、走査ドライブ処理による次の1走査期間には、選択される走査線がいずれも1ラインずつシフトされる。これにより、隣接するラインの画素には同一極性の書込み画像信号を書込むことができる。また、ゲートパルスの発生には、比較的長い周期の転送クロック及びイネーブル信号を用いており、十分な書込み時間を得ることができる。
本発明に係る液晶装置の駆動回路は、格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段と、前記走査ドライブ手段に前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるための転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を与えることにより、前記走査ドライブ手段が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるタイミング信号生成手段とを具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、入力画像に基づく書込み画像の画像信号は、データドライブ手段によって、水平書込み期間周期で極性反転される。走査ドライブ手段は、生成された転送クロック及びイネーブル信号を用い、複数ラインの走査線を選択し、1水平期間内に順次ゲートパルスを供給する。更に、走査ドライブ手段によって、次の1走査期間には、選択される走査線がいずれも1ラインずつシフトされる。これにより、隣接するラインの画素には同一極性の書込み画像信号を書込むことができる。また、ゲートパルスの発生には、比較的長い周期の転送クロック及びイネーブル信号を用いており、十分な書込み時間を得ることができる。
また、本発明に係る電子機器は、上記液晶装置を具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、横電界及びクロストークの悪影響を回避した高画質の画像が得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1乃至図11は本発明の一実施の形態に係り、図1は本実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図、図2は本実施の形態の液晶装置において採用される液晶パネルの概略構成図、図3は図2のH−H’線に沿う断面図、図4は液晶パネルの画素領域においてマトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図、図5は図1中の走査ドライバ104の具体的な構成を示す回路図、図6は図5中の要部の詳細回路図、図7は液晶装置の動作を説明するためのタイミングチャート、図8は図7中の要部を取りだして示すタイミングチャート、図9は画面のイメージを示す説明図、図10は画面上の書込み(駆動)の様子を示す説明図である。また、図11はイネーブル信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
本実施の形態は、例えば投射型表示装置の光変調装置として用いる液晶ライトバルブに適用した例を示している。
本実施の形態に係る液晶装置は、電気光学材料である液晶を用いた表示領域101aと、この表示領域101aの各画素を駆動する走査ドライバ104及びデータドライバ201と、これらの走査ドライバ104及びデータドライバ201に各種信号を供給するためのコントローラ61、DAコンバータ(DAC)64及び第1,第2フレームメモリ62,63とによって構成されている。
図2は図1中の表示領域101a、走査ドライバ104及びデータドライバ201によって構成される液晶パネル1の概略構成を示し、図3はその断面を示している。
液晶パネル1の中央に表示領域101aが形成される。表示領域101aは、素子基板としてガラス基板等の透明基板が用いられ、素子基板上に、画素を駆動するTFTと共に、周辺駆動回路等も形成されている。素子基坂上の表示領域101aには、複数本のゲート線(走査線)G1 ,G2 ,…が、図1のX(行)方向に延在して形成され、また、複数本のソース線(データ線)S1 ,S2 ,…が、Y(列)方向に沿って延在して形成されている。画素110は、各走査線と各ソース線との各交差に対応して設けられて、マトリクス状に配列されている。
液晶パネルは、図2及び図3に示すように、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板を用いたTFT基板10と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板を用いた対向基板20との間に液晶50を封入して構成される。対向配置されたTFT基板10と対向基板20とは、シール材52によって貼り合わされている。
TFT基板10上には画素110を構成する画素電極(ITO)9等がマトリクス状に配置される。また、対向基板20上には全面に対向電極(ITO)21が設けられる。TFT基板10の画素電極9上には、ラビング処理が施された配向膜(図示省略)が設けられている。一方、対向基板20上の全面に渡って形成された対向電極21上にも、ラビング処理が施された配向膜(図示省略)が設けられている。なお、各配向膜は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
図4は画素を構成するTFT基板10上の素子の等価回路を示している。図4に示すように、表示領域101aにおいては、複数本の走査線G1 ,G2 ,…と複数本のソース線S1 ,S2 ,…とが交差するように配線され、走査線G1 ,G2 ,…とソース線S1 ,S2 ,…とで区画された領域に画素電極9がマトリクス状に配置される。そして、走査線G1 ,G2 ,…とソース線S1 ,S2 ,…の各交差部分に対応してスイッチング手段としてのTFT30が設けられ、このTFT30に画素電極9が接続される。
各画素110を構成するTFT30は、ゲートが走査線G1 ,G2 ,…に、ソースがソース線S1 ,S2 ,…に、ドレインが画素電極9に、それぞれ接続される。画素電極9と対向電極21との間には電気光学材料たる液晶50が挟持されて液晶層が形成されている。
各走査線G1 ,G2 ,…には後述する走査ドライバ104から夫々走査信号G1,G2,…Gmが供給される。また、対向電極21には対向電極電圧が印加される。各走査信号によって、各ライン毎にそのラインの画素を構成する全てのTFT30が同時にオンとなり、これにより、後述するデータドライバ201から各ソース線S1 ,S2 ,…に供給された画像信号(書き込み画像の画像信号)が画素電極9に書込まれる。画像信号が書き込まれた画素電極9と対向電極21との電位差に応じて液晶50の分子集合の配向状態が変化して、光の変調が行われ、階調表示が可能となる。
また、画素電極9と並列に蓄積容量70が設けられており、蓄積容量70によって、画素電極9の電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量70によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
また、図2及び図3に示すように、対向基板20には表示領域を区画する額縁としての遮光膜53が設けられている。遮光膜53の外側の領域には液晶を封入するシール材52が、TFT基板10と対向基板20間に形成されている。シール材52は対向基板20の輪郭形状に略一致するように配置され、TFT基板10と対向基板20を相互に固着する。シール材52は、TFT基板10の1辺の一部において欠落しており、液晶50を注入するための液晶注入口52aが形成される。貼り合わされた素子基板10及び対向基板20相互の間隙には、液晶注入口52aより液晶が注入される。液晶注入後に、液晶注入口52aを封止材25で封止するようになっている。
シール材52の外側の領域には、ソース線S1 ,S2 ,…に画像信号を所定のタイミングで供給することにより該ソース線S1 ,S2 ,…を駆動するデータドライバ201及び外部回路との接続のための外部接続端子202がTFT基板10の一辺に沿って設けられている。この一辺に隣接する二辺に沿って、走査線G1 ,G2 ,…を介してTFT30の図示しないゲート電極に走査信号を所定のタイミングで供給することによりゲート電極を駆動する走査ドライバ104が設けられている。走査ドライバ104は、シール材52の外側のTFT基板10の2辺に沿って形成される。また、TFT基板10上には、データドライバ201、走査ドライバ104、外部接続端子202及び上下導通端子107を接続する配線105が、TFT基板10の縁辺に沿って設けられている。
上下導通端子107は、シール材52のコーナー部の4箇所のTFT基板10上に形成される。そして、TFT基板10と対向基板20相互間には、下端が上下導通端子107に接触し、上端が対向電極21に接触する上下導通材106が設けられており、上下導通材106によって、TFT基板10と対向基板20との間で電気的な導通がとられている。
本実施の形態における液晶装置の駆動回路部60は、液晶パネル1に含まれるデータドライバ201、走査ドライバ104の外、図1に示すように、コントローラ61、第1フレームメモリ62、第2フレームメモリ63の2画面分のフレームメモリ、DAコンバータ64等から構成されている。第1フレームメモリ62、第2フレームメモリ63のうちの一方は外部から入力された1フレーム分の映像を一時的に蓄えるためのもの、また他方は表示用に用いられ、1フレーム毎に役割が切換るものである。
コントローラ61は、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、ドットクロック信号dotclk、および入力画像の画像信号DATAが入力され、第1フレームメモリ62、第2フレームメモリ63の制御、および書き込む走査線に対応したデータのフレームメモリからの読み出しを行う。コントローラ61は、メモリ62,63を用いることで、外部から入力された画像信号に対して所定時間遅延させた画像信号を得ることができる。例えば、コントローラ61は、入力された画像信号から相互に垂直期間の1/2の期間だけ前後した画像信号を得ることができる。更に、コントローラ61は、相互に垂直期間の1/2の期間だけ前後した画像信号を合成して、入力画像の水平周波数の倍の水平周波数の信号に変換し、表示領域101aの後述する走査に応じて画像信号の信号配列を再配列させて出力することができる。
コントローラ61からの画像信号はDAC64に与えられる。DAC64は、コントローラ61からのディジタル画像信号をアナログ信号に変換してデータドライバ201に供給するようになっている。
また、コントローラ61は、データドライバ201及び走査ドライバ104を駆動する各種信号を生成する。これらの各種信号を生成するために、コントローラ61はタイミング信号生成手段としてのタイミングジェネレータ(図示せず)を備えている。タイミングジェネレータは、外部から供給された垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync及びドットクロック信号dotclkを基に、各種タイミング信号を生成する。
即ち、コントローラ61は、タイミングジェネレータを用いて、ディスプレイ駆動用の信号である、転送クロックCLX等を生成してデータドライバ201に出力する。また、コントローラ61は、走査スタートパルスDY、転送クロックCLY,/CLYを生成して走査ドライバ104に出力する。更に、本実施の形態においては、コントローラ61は、イネーブル信号ENBY1,ENBY2を生成して、走査ドライバ104に供給するようになっている。
データドライバ201は、図示しないサンプリングホールド回路に水平画素数分の画像信号を保持させる。転送クロックCLXは、各ソース線に対応したサンプリングホールド回路のサンプリングタイミングを決定するクロック信号である。データドライバ201は、サンプリングホールド回路に保持された画像信号を各ソース線を介して出力する。
コントローラ61が生成する走査スタートパルスDYは、走査の開始を指示するためのパルス信号であり、本実施の形態においては1垂直期間に2回発生する。例えば、コントローラ61は、1/2垂直期間だけずれたタイミングで走査スタートパルスDYを発生させる。走査スタートパルスDYが走査ドライバ104に入力されることにより、走査ドライバ104は各走査線G1 〜Gmに各画素のTFT30をオンにする走査信号(以下、ゲートパルスという)(G1〜Gm)を出力する。
転送クロックCLY,/CLYは、走査側(Y側)の走査速度を規定する信号で、入力画像信号の1水平期間に対応して立上り又は立下るパルスである。後述するように、走査ドライバ104は、転送クロックCLY(/CLY)に同期して、ゲートパルスを出力する走査線をシフトさせる。
本実施の形態においては、1垂直期間で2つの走査スタートパルスDYが発生するので、表示領域101aでは、1水平期間において、2つの走査スタータパルスのずれに応じたライン数だけ隔てた2ラインの走査線にゲートパルスが供給される。
この場合において、これらの2つの走査線に接続されたTFT30が同時にオンとなってソース線を介して転送された同一の画像信号が2ラインの画素電極9に書込まれることがないように、1水平期間を前半と後半に分け、1水平期間の前半と後半とで、これらの2つの走査線に交互にゲートパルスを供給するようになっている。
また、コントローラ61は、入力画像信号とその遅延信号とを、上述した走査に応じて配列し直すと共に、1水平期間毎に極性反転させてデータドライバ201に供給する。例えば、コントローラ61は、入力画像信号とその遅延信号とを各ライン毎に交互に配列することで、書込み画像を得る。即ち、データドライバ201に入力される書込み画像の画像信号は、コントローラ61に入力される入力画像の画像信号の2倍の伝送レートとなり、表示パネル1では、同一画素信号を2回ずつ画素電極9に書込む、所謂倍速走査が行われることになる。
つまり、データドライバ201に入力される画像信号の水平期間は、元の入力画像信号の水平期間Hの1/2の期間h(=H/2)である。液晶パネル1の表示領域101aの1ラインの画素の書込み期間(以下、水平書込み期間という)は、書込み画像の水平期間に一致させる。1水平期間Hには、2回の水平書込み期間hを含み、各水平書込み期間において2ラインの画素に夫々のラインの画像に対応した画素信号が供給される。
ところで、1水平期間内の2回の水平書込み期間hにおいて、これらの異なる2ラインの画素への書き込みを行うために、1水平期間Hで夫々2回立上り、立下るイネーブル信号ENBY1,ENBY2を用いることが考えられる。
図11はこの場合のイネーブル信号ENB1,ENB2を示している。しかしながら、各ラインの画素への画素信号の書き込みは、イネーブル信号ENB1,ENB2がハイレベル(以下、“H”という)の期間に行われることから、図11の例では、水平書込み期間hが水平期間Hの1/2の時間よりも短くなってしまう。また、イネーブル信号ENB1,ENB2の立上り、立下りによるノイズの影響も大きくなる。
そこで、本実施の形態においては、1水平期間Hで夫々1回のみ立上り、立下るイネーブル信号ENB1,ENB2を採用することによって、各ラインの画素への画素信号の水平書込み期間hを水平期間Hの1/2の時間にすると共に、ノイズの発生を抑制するようになっている。
次に、図5を参照して走査ドライバ104について説明する。
走査ドライバ104は、図5に示すように、コントローラ61から走査スタートパルスDY、クロック信号CLY、反転クロック信号/CLYがそれぞれ入力されるシフトレジスタ66と、シフトレジスタ66からの出力が入力されるm個のAND回路67を有している。AND回路67の出力端は夫々m本の走査線G1〜Gmに接続される。
図6はシフトレジスタ66の具体的な構成を示している。シフトレジスタ66は隣接する2つの走査線毎に対応した構成を有している。即ち、隣接する2つの走査線のうち一方の走査線に対応して、クロック信号CLYによって導通するクロックドインバータ66a、反転クロック信号/CLYによって導通するクロックドインバータ66b及びインバータ66cを有しており、他方の走査線に対応して、反転クロック信号/CLYによって導通するクロックドインバータ66d、クロック信号CLYによって導通するクロックドインバータ66e及びインバータ66fを有している。
クロックドインバータ66aには走査スタートパルスDYに基づくパルスが入力され、“H”のクロック信号CLYによって導通して、出力を対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端並びにインバータ66cに出力する。インバータ66cはクロックドインバータ66aの反転出力をクロックドインバータ66b及び次段のクロックドインバータ66dに出力する。クロックドインバータ66bは“H”の反転クロック信号/CLYによって導通して、出力を対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端に与える。
また、クロックドインバータ66dには前段のインバータ66cの出力を、“H”のクロック信号CLYで対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端並びにインバータ66fに出力する。インバータ66fはクロックドインバータ66dの反転出力をクロックドインバータ66e及び次段のクロックドインバータ66aに出力する。クロックドインバータ66fは“H”の反転クロック信号/CLYによって導通して、出力を対応するAND回路67及び前段のAND回路67の入力端に与える。
クロックドインバータ66aに入力される走査スタートパルスDYは所定幅のパルスであり、走査スタートパルスDYに基づくパルスが、クロックドインバータ66a、インバータ66c、クロックドインバータ66d及びインバータ66fを介して順次転送され、AND回路67に与えられる。また、クロックドインバータ66bの出力をAND回路67に与えることで、AND回路67の出力パルスの立上り,立下りをクロック信号CLYによって規定している。
更に、AND回路67にはイネーブル信号ENBY1又はENBY2も入力される。例えば、奇数番目の走査線に対応するAND回路67にはイネーブル信号ENBY1が入力され、偶数番目の走査線に対応するAND回路67にはイネーブル信号ENBY2が入力される。AND回路67は、3入力の論理和を求めて出力する。各AND回路67からの出力パルスが、夫々水平書込み期間を規定するゲートパルスとして各走査線に出力される。
次に、図7及び図8を参照して駆動回路部60の動作を詳細に説明する。
駆動回路部60においては、図7に示すように、入力される画像信号の1垂直期間中に走査スタートパルスDYが2回出力される。走査スタートパルスDYは、1水平書込み期間毎に1パルスが立上り、立下る1水平期間周期のクロック信号CLYによって、走査ドライバ104のシフトレジスタ66中をシフトしていく。
本実施の形態においては、イネーブル信号ENBY1,ENBY2は、クロック信号CLY又は反転クロック信号/CLYを遅延させて生成する。例えば、クロック信号CLY又は反転クロック信号/CLYのパルス幅の1/2の時間(クロック信号CLYの1/4周期)だけ夫々遅延させて、イネーブル信号ENBY1,ENBY2を得る。従って、イネーブル信号ENBY1はクロック信号CLYの“H”期間及びローレベル(以下、“L”という)期間に跨って“H”となり、イネーブル信号ENBY2は反転クロック信号/CLYの“H”期間及び“L”期間に跨って“H”となる。
1垂直期間に2つの走査スタートパルスDYが発生するので、例えば、1つ目の走査スタートパルスDYに基づいて各走査線のAND回路67から発生する“H”のゲートパルスは、入力画像信号の水平期間H周期で次段にシフトし、そのパルス幅はイネーブル信号ENBY1,ENBY2の“H”期間の前半(図8の斜線部)の期間に対応する。また、2つ目の走査スタートパルスDYに基づいて各走査線のAND回路67から発生する“H”のゲートパルスは、入力画像信号の水平期間H周期で次段にシフトし、そのパルス幅はイネーブル信号ENBY1,ENBY2の“H”期間の後半の期間に対応する。
このように、1水平期間H中に、ゲートパルスは走査線m本分離れた画面上の2個所に交互に出力される。次の1水平期間Hには、夫々次のラインの走査線に対してゲートパルスが発生する。すなわち、所定の走査線からm本離れた走査線に飛び越しては前記所定の走査線の次段の走査線に戻り、その走査線からm本離れた走査線に飛び越してはまたその次段の走査線に戻るというように(つまり、走査線G1 、走査線(Gm/2)+1 、走査線G2 、走査線(Gm/2)+2 、G3 、…という順序で)順次出力される。
本実施の形態においては、イネーブル信号ENBY1、ENBY2はそのパルス幅が入力画像信号の1水平期間Hの1/2のパルス幅となっており、クロック信号CLYと同一のパルス幅を有する。従って、上述したように、イネーブル信号ENBY1、ENBY2はクロック信号CLYを遅延させることによって、簡単に生成することができる。
このように走査スタートパルスDY、イネーブル信号ENBY1、ENBY2を用いることで、液晶パネル1の水平書込み期間を、入力される画像信号の水平期間Hの1/2の期間とする設定での動作が可能となる。
一方、データドライバ201からの出力であるデータ信号Sxは、コモン電位LCCOMを中心として1水平書込み期間h毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する。従って、データ信号Sx側が1水平書込み期間毎に極性反転しつつ、ゲートパルス側は上記の順番で走査線m本分離れた画面の2個所に交互に出力されることになる。その結果、画面上は、図9に示すように、ある1水平期間に着目すると、例えば走査線G3 〜(Gm/2)+2 に対応するドット(画素)は正極性電位のデータが書き込まれる領域(以下、単に正極性領域という)となり、走査線G1 〜G2 及び(Gm/2)+3 〜Gmに対応するドットは負極性電位のデータが書き込まれる領域(以下、単に負極性領域という)となる。即ち、画面内があたかも異なる極性のデータが書き込まれた正極性領域と負極性領域の3つの領域に分割されたような状態となる。
図9は任意の1水平期間の瞬間を見た画面のイメージを示しており、図10は時間の流れを追って画面上の極性の変化の状態を示すものである。図10の横軸を時間(単位:1水平書込み期間)とすると、例えば第1水平書込み期間では走査線Gm に対応するドットに負電位が書き込まれ、次の第2水平書込み期間では第1水平書込み期間で負電位が書き込まれていた走査線(Gm/2)+1 に対応するドットに正電位が書き込まれ、次の第3水平書込み期間では1/2垂直期間以前に正電位が書き込まれていた走査線G1 に対応するドットに負電位が書き込まれる。
従って、正極性領域と負極性領域はそれぞれ1水平書込み期間h毎に1ラインずつ移動していき、走査線が画面の半分を移動したときに正極性領域と負極性領域とが完全に反転する。つまり1画面の書き換えが行われたことになる。この画面の書換えは1/2垂直周期で行われ、1垂直周期では、各画素はもう一度書き換えられる。即ち、この方法によると、走査線が全画面を移動することにより、書き換えは2度行われることになる。
上述したように、データドライバ201に入力される画像信号は、所定期間(図10の例では1/2垂直周期)前後した同一画像を2倍の伝送レートで配列したものであり、結果的に、液晶パネル1の各画素は、1垂直期間に同一画像が2回書込まれることになり、所謂倍速走査が行われたこととなる。
この場合において、各水平書込み期間hは、可能な限り最大幅である水平期間の1/2に設定されており、書込み時間の不足による画質の不均一性を低減させることができる。また、イネーブル信号ENBY1,ENBY2の周波数を低減することができ、ノイズの影響を抑制することも可能である。
このように、本実施の形態においては、1垂直期間内に所定の期間ずらして2回書き込みを開始させることで、1水平期間内に2本の走査線にゲートパルスを供給する。そして、この場合には、イネーブル信号を用いることで、1水平期間の半分の時間の水平書込み期間毎に交番的に走査線にゲートパルスを供給して画素への書込みを行う。例えば同一画像信号を1/2垂直期間だけずらしながら、各画素を2回ずつ重ね書きする。即ち、一部(複数本)の走査線を飛び越しつつ、行ったり来たりしながら全ての走査線にわたって1垂直期間に2回ずつの走査が行なわれる。これにより、任意のタイミングでは、画面内には各フィールドに対応して正電位印加領域と負電位印加領域とからなる複数の領域が存在することとなる。
このように、本実施の形態においては、画面の半分の広さを持った正極性領域と負極性領域とが1垂直期間で反転することになり、領域毎には面反転駆動が行われる。1垂直期間において、任意の1ドットと隣接する1ドットとの間は水平書込み期間だけ逆極性電位となるが、残りの大部分の時間は同極性電位となっているので、ディスクリネーションはほとんど発生しない。一方、ソース線S1 ,S2 ,…には、図8の信号波形Snに示すように、従来のライン反転駆動と同様の信号極性の信号が転送されることになり、従来の面反転方式で駆動したときのように画面の上側の画素と下側の画素で画素電極−データ線間の時間的な電位の関係に大きな差異が生じることがなく、クロストークを抑制しつつ、画面の場所による表示の不均一を回避することができる。
更に、イネーブル信号の前半と後半とで異なる走査線にゲートパルスを供給するようにしており、各水平期間を最大限に利用した十分に長い期間の水平書込み期間を得ている。これにより、書込みが不十分になることはなく、また、ノイズの影響を軽減することができる。
[投射型液晶装置]
図12は上記実施の形態の液晶ライトバルブを3個用いた、いわゆる3板式の投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)の一例を示す概略構成図である。図中、符号1100は光源、1108はダイクロイックミラー、1106は反射ミラー、1122,1123,1124はリレーレンズ、100R,100G,100Bは液晶ライトバルブ、1112はクロスダイクロイックプリズム、1114は投射レンズ系を示す。
光源1100は、メタルハライド等のランプ1102とランプ1102の光を反射するリフレクタ1101とから構成されている。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー1108は、光源1100からの白色光のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー1106で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ100Rに入射される。
一方、ダイクロイックミラー1108で反射された色光のうち、緑色光は、緑色光反射のダイクロイックミラー1108によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ100Gに入射される。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー1108も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123、出射レンズ1124を含むリレーレンズ系からなる導光手段1121が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ100Bに入射される。
各ライトバルブ100R,100G,100Bにより変調された3つの色光はクロスダイクロイックプリズム1112に入射する。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系1114によってスクリーン1120上に投射され、画像が拡大されて表示される。
上記構成の投射型液晶表示装置においては、上記実施の形態の液晶ライトバルブを用いたことにより、表示の均一性に優れた投射型液晶表示装置を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記の実施の形態では画面上を異なる極性電位を書き込む2つの領域に分割した例を示したが、分割数はこれに限るものではなく、さらに分割数を多くしても良い。ただし、分割数を多くすればする程、隣接する走査線に逆極性電位が印加された状態となる時間が長くなる。その場合でも、時間にして少なくとも1垂直期間の50%以上の割合で同極性電位が印加された状態とすることが望ましい。また、各領域内での走査の順序については上記実施の形態に限らず、適宜変更が可能である。
また、上記実施形態ではTFTを用いたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば画素スイッチング素子にTFD(Thin Film Diode)を用いたものや、パッシブマトリクス型のもの等、複数の画素をマトリクス駆動する種々の表示装置に対しても本発明を適用することができる。
本実施の形態に係る液晶装置を示すブロック図。 本実施の形態の液晶装置において採用される液晶パネルの概略構成図。 図2のH−H’線に沿う断面図。 液晶パネルの画素領域においてマトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図。 図1中の走査ドライバ104の具体的な構成を示す回路図。 図5中の要部の詳細回路図。 液晶装置の動作を説明するためのタイミングチャート。 図7中の要部を取りだして示すタイミングチャート。 画面のイメージを示す説明図。 画面上の書込み(駆動)の様子を示す説明図。 イネーブル信号を説明するためのタイミングチャート。 上記実施の形態の液晶ライトバルブを3個用いた、いわゆる3板式の投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)の一例を示す概略構成図。
符号の説明
60…駆動回路部、61…コントローラ、62,63…フレームメモリ、101a…表示部、104…走査ドライバ、201…データドライバ。

Claims (10)

  1. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、
    前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段と、
    前記走査ドライブ手段に前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるための転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を与えることにより、前記走査ドライブ手段が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるタイミング信号生成手段とを具備したことを特徴とする液晶装置。
  2. 前記走査ドライブ手段は、1垂直期間にn個のゲートパルスを前記転送クロックによってシフトさせることによって、前記入力画像の1水平期間に前記n本のラインの走査線を選択させると共に、選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  3. 前記走査ドライブ手段は、前記転送クロックによって選択された走査線を前記イネーブル信号によって順次選択することによって、n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給することを特徴とする請求項2に記載の液晶装置。
  4. 前記走査ドライブ手段は、前記転送クロック及びその反転信号と前記イネーブル信号及びその反転信号との論理積によって、前記n本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給する前記水平書込み期間を決定することを特徴とする請求項3に記載の液晶装置。
  5. 前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックとして前記入力画像の水平周期の2倍の周期のクロック信号を生成し、
    前記イネーブル信号として、前記前記入力画像の水平周期の2倍の周期のクロック信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  6. 前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックを遅延させて前記イネーブル信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の液晶装置。
  7. 前記タイミング信号生成手段は、前記転送クロックを前記水平書き込み期間だけ遅延させて前記イネーブル信号を生成することを特徴とする請求項6に記載の液晶装置。
  8. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ処理と、
    前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ処理と、
    前記走査ドライブ処理において前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるために、転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を生成する処理とを具備したことを特徴とする液晶装置の駆動方法。
  9. 格子状に配設された複数のソース線及び複数の走査線の各交差に対応して画素が構成され、前記走査線に供給される走査信号によって前記画素に設けられたスイッチング素子がオンされることによって前記ソース線に供給された画像信号が前記スイッチング素子を介して各画素の画素電極に与えられて液晶が駆動される液晶表示部に対して、前記液晶表示部の画素数に対応した入力画像の1水平期間に、相互に離間したn(nは2以上の整数)本のラインの走査線を選択して順次ゲートパルスを供給し、次の1水平期間には選択するn本のラインを夫々1ラインずつシフトさせる走査ドライブ手段と、
    前記入力画像の水平周波数に対してn倍の水平周波数の書込み画像の画像信号が前記走査ドライブ手段の走査に応じた信号配列で入力され、前記入力画像の水平周期の1/n倍の水平書込み期間毎に極性反転させて前記複数のソース線に夫々供給するデータドライブ手段と、
    前記走査ドライブ手段に前記入力画像の1水平期間毎に選択するラインをシフトさせるための転送クロック及び前記転送クロック周期で立上り,立下るイネーブル信号を与えることにより、前記走査ドライブ手段が選択したn本のラインの走査線に順次ゲートパルスを供給させるタイミング信号生成手段とを具備したことを特徴とする液晶装置の駆動回路。
  10. 請求項1乃至7のいずれか1つに記載の液晶装置を具備したことを特徴とする電子機器。
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