JP2005234077A - データ信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

データ信号線駆動回路およびそれを備えた表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ソースドライバ回路において生成されるサンプリングパルスの重なり等による表示品位の悪化が抑制される表示装置を提供する。
【解決手段】ソースドライバ101のシフトレジスタ回路22に含まれる初段のDラッチ301の出力信号Q1は、クロック信号SCKの立ち上がりに合わせて立ち上がり、次段のDラッチ302の出力信号Q2は、反転クロック信号SCKBの立ち上がりに合わせて立ち上がる。NANDゲート311は、これらの出力信号Q1,Q2の否定論理積を示すサンプリングパルスN1を生成する。このようにソースドライバ101は、クロック信号SCKBの立ち上がりでサンプリングパルスを立ち上げ、クロック信号SCKの立ち上がりでサンプリングパルスを立ち下げるので、サンプリングパルスの重なりが防止されることにより、表示映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、アナログ映像信号が入力されるデータ信号線駆動回路を備えたアクティブマトリックス型液晶表示装置等の表示装置に関するものであり、より詳しくは、そのような表示装置において使用されるアナログ方式のデータ信号線駆動回路に関する。
まず、図8等を参照して一般的な従来のアナログ点順次駆動方式の液晶表示装置について説明する。図8は、従来の液晶表示装置の一例を示すブロック図である。この液晶表示装置は、データ信号線駆動回路としてのソースドライバ101と、走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ102と、複数の画素形成部がマトリクス状に配列された画素アレイからなる表示部103と、表示制御回路としての液晶コントローラ600とを備えており、表示部103とソースドライバ101とゲートドライバ102とにより本体部100が構成される。
表示部103は、外部の信号源から液晶コントローラ600が受け取る画像データの表す画像における水平走査線にそれぞれが対応する複数本(m本)の走査信号線であるゲートバスラインGL1〜GLmと、それらのゲートバスラインGL1〜GLmのそれぞれと交差する複数本(n本)のデータ信号線であるソースバスラインSL1〜SLnと、それらのゲートバスラインGL1〜GLmとソースバスラインSL1〜SLnとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個(m×n個)の画素形成部とを含む。これらの画素形成部はマトリクス状に配置されて上記画素アレイを構成し、各画素形成部は、対応する交差点を通過するソースバスラインにソース端子が接続される共に当該交差点を通過するゲートバスラインにゲート端子が接続されたスイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)10と、そのTFTのドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数の画素形成部に共通に設けられた対向電極である共通電極と、上記複数の画素形成部に共通に設けられ画素電極と共通電極との間に挟持された液晶層とからなり、必要に応じ、画素電極と共通電極とによって形成される容量に並列に補助容量が付加される。そして、画素電極と共通電極とにより形成される容量(補助容量が付加されている場合にはこれに補助容量を加えた容量)により、画素容量が構成される。
液晶コントローラ600は、外部の信号源から画像データを示すビデオ信号を受け取り、そのビデオ信号の表す画像を表示部103に表示させるための信号として、ソースドライバ用スタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKBと、ソースバスラインSL1〜SLnに印加すべきアナログ電圧を示すアナログビデオ信号DATと、ゲートドライバ用スタートパルスGSPと、ゲートドライバ用クロック信号GCKおよびその論理反転信号GCKBと、上記クロック信号GCKの2倍の周波数を有するクロック信号GPSとを生成する。なお、これらの信号については公知であるため詳しい説明は省略する。
ソースドライバ101は、ソースドライバ用スタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKBと、アナログビデオ信号DATとを液晶コントローラ600から受け取り、これらの信号に基づき表示部103に対して点順次駆動を行う。すなわち、ソースドライバ101は、これらの信号に基づき、各水平走査期間においてアナログビデオ信号DATの示す電圧を所定期間ずつソースバスラインSL1〜SLnに順次印加していく。
ゲートドライバ102は、ゲートドライバ用スタートパルスGSPと、ゲートドライバ用クロック信号GCKおよびその論理反転信号GCKBと、クロック信号GPSとを液晶コントローラ600から受け取り、これらの信号に基づき、各垂直走査期間において、ゲートバスラインGL1〜GLmを1水平走査期間ずつ順次に選択し、選択したゲートバスラインにアクティブな走査信号(TFTをオンさせる電圧)を印加する。
上記のようにして表示部103において、ソースバスラインSL1〜SLnには、ソースドライバ101からアナログビデオ信号DATがデータ信号S1〜Snとしてそれぞれ印加され、ゲートバスラインGL1〜GLmには、ゲートドライバ102から走査信号G1〜Gmがそれぞれ印加される。これにより、表示部103における各画素容量には、アナログビデオ信号DATに応じた電圧が保持され、液晶層には、アナログビデオ信号DATに応じて画素電極と共通電極との電位差に相当する電圧が印加される。表示部103は、この印加電圧によって液晶層の光透過率を制御することにより、外部の信号源から受け取ったビデオ信号の示す画像を表示する。
なお、上記液晶表示装置では、多結晶シリコンまたは連続粒界結晶シリコン(Continuous Grain Silicon)(以下「CGシリコン」という)等によって、ソースドライバ101およびゲートドライバ102を表示部103と同一の基板上(ガラスまたは石英等からなる基板上)に形成することができる。このように同一基板上に表示部と駆動回路部とが一体的に形成された液晶表示装置は、「ドライバーモノリシック型液晶表示装置」と呼ばれている。この場合、上記液晶表示装置における本体部100が、駆動回路を含む表示パネルとなる。
図9は、上記ソースドライバ101の構成を示す回路図である。このソースドライバ101には、1水平走査期間毎にHレベルとなるスタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCK,SCKBと、アナログビデオ信号DATとが、それぞれ与えられる。このソースドライバ101は、図9に示すように、シフトレジスタとして機能するDラッチ301〜305を含む複数のDラッチと、これらのうち隣接する各2つの出力信号の否定論理積を示す信号を生成するNANDゲート311〜313を含む複数のNANDゲートと、受け取った信号を論理反転させる複数のインバータと、互いに並列に接続されたNチャネルトランジスタおよびPチャネルトランジスタからなるアナログスイッチとを備えている。
このような構成のソースドライバ101に図10(a)〜(c)に示すスタートパルス信号SSP、クロック信号SCK,SCKBが入力されると、各Dラッチ301〜304の出力信号Q1,Q2,Q3,Q4として、図10(d)〜(g)に示すような信号が生成される。これらの出力信号Q1,Q2がNANDゲート311に、出力信号Q2,Q3がNANDゲート312に、出力信号Q3,Q4がNANDゲート313にそれぞれ入力されると、否定論理積を示すサンプリングパルスN1,N2,N3が生成される。なお、説明の便宜のため、図10(h)〜(j)においては、これらのサンプリングパルスN1,N2,N3に代えて、論理反転されたサンプリングパルスである反転サンプリングパルスN1B,N2B,N3Bが示されている。これらのサンプリングパルスN1,N2,N3は対応するアナログスイッチに与えられ、これらのサンプリングパルスN1,N2,N3がアクティブのとき、すなわち図10(h)〜(j)においてハイの論理レベル(Hレベル)である期間にアナログスイッチはオンするので、そのときの図10(k)に示すアナログビデオ信号DATのアナログ電圧が映像データとして、当該アナログスイッチに接続されるソースバスラインに与えられる。
ここで、図10(h)〜(j)に示すような反転サンプリングパルスのHレベルである期間は、互いに重複していない。しかし、或る反転サンプリングパルスの立ち下がり期間とその次の反転サンプリングパルスの立ち上がり期間とは重複している(以下、この期間を「重複期間」という)。この重複期間は、従来のソースドライバ101では、或る反転サンプリングパルスの立ち下がりのタイミングとその次の反転サンプリングパルスの立ち上がりのタイミングとが、それぞれ同一のクロック信号のタイミングに合わせられていることにより生じる。また、ソースドライバ101を構成する回路に含まれるトランジスタの特性ばらつき等により、一部のサンプリングパルスのタイミングが他とずれることがある。このときには或る反転サンプリングパルスのHレベル期間とその次(またはその前)の反転サンプリングパルスの立ち上がり期間(または立ち下がり期間)とが部分的に重複することがある。
このように、隣り合うサンプリングパルスに上記重複期間がある場合、関連するソースバスラインに書き込まれるアナログビデオ信号DATの電位に変動を生じることがある。例えば、図10(i)に示す反転サンプリングパルスN2Bが完全に非アクティブになる前、すなわちHレベル期間中および立ち下がり期間中に、その次の反転サンプリングパルスN3が立ち上がることにより、対応するアナログスイッチがオンされることがある。これは、アナログスイッチのオン電圧がHレベルの電圧よりも相当程度低いことによる。そのとき、アナログビデオ信号DATは、反転サンプリングパルスN2に対応して設けられるソースバスラインSL2だけでなく、反転サンプリングパルスN3に対応して設けられるソースバスラインSL3にも引き込まれる(印加される)ことになる。その結果、ソースバスラインSL2に印加されるべきアナログビデオ信号DATの電位が低下する。図11は、このような電位変化を概略的に示す波形図である。図11に示すように、ソースバスラインSL2の電位は、所定の電位差ΔVだけ所望の値より低下することになる。このことにより、所望の画素電位が得られなくなるので、正常な表示が困難となる。特に、サンプリングパルスの上記重複期間にばらつきがあるときには、アナログビデオ信号DATの電位変動量(低下量)にもばらつきが生じるので、このことにより表示される映像にざらつきや縞模様を生じる可能性がある。
そこで、従来より、シフトレジスタからの出力信号を受け取る所定の遅延回路を含むパルス幅制御用の回路を新たに設け、このパルス幅制御回路により各サンプリングパルスの立ち上がり期間と立ち下がり期間とが互いに重ならないよう、これらのパルス幅を適宜小さく設定するソースドライバがある。このことにより、サンプリングパルスの重なりに起因するアナログビデオ信号DATの電位低下を抑制することができるので、表示映像にざらつきや縞模様が発生することを防止することができる。
特開平11−272226号公報
しかしながら、上記従来のソースドライバにおけるパルス幅制御回路は、ソースドライバ用クロック信号SCK,SCKBの双方の立ち下がりまたは立ち上がりのタイミングを使用する。しかし、これらの信号は異なる信号であるため、それぞれの信号における上記タイミングがばらつくことがある。このときには、サンプリングパルスのタイミングにばらつきを生じる。また、これらの信号を伝送するための信号線は異なる配線であるため、レイアウトを決定する際にこれらの配線の容量および抵抗を慎重に考慮しなければならなくなる。
さらに、上記従来のソースドライバにおけるパルス幅制御回路では、ソースドライバ用クロック信号SCKの立ち下がりおよび立ち上がりのタイミングが使用されてもよいが、このときにもサンプリングパルスのタイミングにばらつきを生じることがある。このばらつきは、クロック信号SCKを生成するためのバッファ回路の構成により生じる。図12は、このバッファ回路の構成を示す回路図である。図12に示すように、このバッファ回路には、Nチャネル型およびPチャネル型の2種類のトランジスタが使用されているので、このトランジスタの種類に基づく能力の違いにより、生成されるクロック信号SCKの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとにずれを生じることがある。
さらにまた、上記のようなタイミングのばらつきの他、パルス幅制御回路内のトランジスタ特性のばらつき等により、サンプリングパルスの幅にもばらつきを生じることがある。このことにより、ソースバスラインの充電時間(電圧印加時間)が異なることがあるので、その結果、表示映像にざらつきや縞模様が発生することにより、表示品位が悪化することがある。
そこで、本発明は、データ信号線駆動回路(ソースドライバ)において生成されるサンプリングパルスの重なりやサンプリングパルスの幅またはタイミングのばらつき等による表示品位の悪化が抑制される表示装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、表示すべき画像を表すアナログ信号を所定のクロック信号に基づきサンプリングすることによって順次得られるアナログ電圧を、前記画像を形成するための複数の画素形成部に接続される複数のデータ信号線に順次印加するアナログ方式のデータ信号線駆動回路であって、
前記データ線の本数に応じた段数のシフトレジスタであって各段の出力信号が前記クロック信号に応じて順次アクティブとなるシフトレジスタを含み、当該シフトレジスタの出力信号に基づき、前記データ線の本数に応じた数のサンプリング信号であって前記クロック信号の立ち上がりから立ち下がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなる、または前記クロック信号の立ち下がりから立ち上がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなるサンプリング信号を出力するサンプリングパルス生成回路と、
前記サンプリング信号のそれぞれに対応して設けられ、対応するサンプリング信号がアクティブのときにオンされ非アクティブのときにオフされるスイッチ手段を含み、当該スイッチ手段がオン状態のとき、前記アナログ信号を伝達するアナログ映像信号線と対応するデータ信号線とを電気的に接続するアナログスイッチ回路と
を備えることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、
前記サンプリングパルス生成回路は、前記クロック信号の立ち上がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号との論理演算により、または前記クロック信号の立ち下がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち下がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号との論理演算により前記サンプリング信号を生成することを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、
前記シフトレジスタは、段数に応じた数のラッチであって、それぞれ交互に順次配置される、前記クロック信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチと、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチとを含み、
前記サンプリングパルス生成回路は、前記ラッチのうち奇数段のラッチおよび当該ラッチの次段のラッチからの2つの出力信号の論理積または否定論理積を示す信号を前記サンプリング信号として出力する論理回路を含むことを特徴とする。
第4の発明は、第1から第3までのいずれか1つの発明において、
前記クロック信号のデューティ比を任意の値に設定する調整部をさらに備えることを特徴とする。
第5の発明は、第1から第4までのいずれか1つの発明において、
前記サンプリングパルス生成回路および前記アナログスイッチ回路は、薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする。
第6の発明は、第1から第5でいずれか1つの発明のデータ信号線駆動回路を備えることを特徴とする表示装置である。
第7の発明は、第6の発明において、
前記データ信号線駆動回路は、前記複数の画素形成部が形成された基板と同一の基板上に形成されていることを特徴とする。
第8の発明は、第7の発明において、
前記データ信号線駆動回路は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンを使用した薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする。
第9の発明は、表示すべき画像を表すアナログ信号を所定のクロック信号に基づきサンプリングすることによって順次得られるアナログ電圧を、前記画像を形成するための複数の画素形成部に接続される複数のデータ信号線に順次印加するアナログ方式のデータ信号線駆動方法であって、
前記データ線の本数に応じた数のサンプリング信号であって前記クロック信号の立ち上がりから立ち下がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなる、または前記クロック信号の立ち下がりから立ち上がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなるサンプリング信号を出力するサンプリングパルス生成ステップと、
前記サンプリング信号がアクティブのとき、前記アナログ信号を伝達するアナログ映像信号線と対応するデータ信号線とを電気的に接続するアナログスイッチステップと
を含むことを特徴とする。
第10の発明は、第9の発明において、
前記サンプリングパルス生成ステップでは、前記クロック信号の立ち上がりに応じて生成される信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じて生成される信号との論理演算により、または前記クロック信号の立ち下がりに応じて生成される信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち下がりに応じて生成される信号との論理演算により前記サンプリング信号が生成されることを特徴とする。
第11の発明は、第9または第10の発明において、
前記クロック信号のデューティ比を任意の値に設定する調整ステップをさらに含むことを特徴とする。
上記第1の発明によれば、所定のクロック信号の立ち上がりから立ち下がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなる、またはクロック信号の立ち下がりから立ち上がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなるサンプリング信号が使用されるので、サンプリング信号のアクティブな期間の重なりが防止されるとともに、サンプリング信号の立ち上がりのタイミングにばらつきを生じることが防止される。よって、本データ信号線駆動回路は、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示させることができる。
上記第2の発明によれば、クロック信号の立ち上がりに応じてシフトレジスタから出力される出力信号と、クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じてシフトレジスタから出力される出力信号との論理演算等によりサンプリング信号が生成されるので、サンプリング信号のアクティブな期間の重なりが防止されるとともに、サンプリング信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングやパルス幅にばらつきを生じることが防止される。よって、本データ信号線駆動回路は、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示させることができる。
上記第3の発明によれば、クロック信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチと、クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチとが交互に順次配置される段数に応じた数のラッチと、奇数段のラッチおよび当該ラッチの次段のラッチからの2つの出力信号の論理積または否定論理積を示す信号をサンプリング信号として出力する論理回路を備えることにより、サンプリング信号の重なりが防止されるとともに、サンプリング信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングやパルス幅にばらつきを生じることが防止されるデータ信号線駆動回路を構成することができる。
上記第4の発明によれば、所定の調整部によりデューティ比を任意の値に設定することができるので、サンプリング信号が互いに重なることなく、そのパルス幅を任意に設定することができる。
上記第5の発明によれば、例えばガラス基板や石英基板等の透明基板の上にトランジスタが形成されるので、簡素な装置構成で配線容量が小さいデータ信号線駆動回路を形成することができる。
上記第6の発明によれば、低コストで小さなデータ信号線駆動回路を含む表示装置を実現することができる。
上記第7の発明によれば、いわゆるドライバモノリシック型の表示装置として、小型化および軽量化が実現され、さらに配線容量を小さくするとともに消費電力を低くした表示装置を実現することができる。
上記第8の発明によれば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンを使用した薄膜トランジスタにより、例えばガラス基板や石英基板等の透明基板の上にトランジスタが形成されるので、簡素な装置構成で配線容量が小さいデータ信号線駆動回路を含む表示装置を実現することができる。
上記第9の発明によれば、上記第1の発明と同様に、サンプリング信号のアクティブな期間の重なりが防止されるとともに、サンプリング信号の立ち上がりのタイミングにばらつきを生じることが防止されるので、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示させることができる。
上記第10の発明によれば、上記第2の発明と同様に、サンプリング信号のアクティブな期間の重なりが防止されるとともに、サンプリング信号の立ち上がりのタイミングにばらつきを生じることが防止されるので、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示させることができる。
上記第11の発明によれば、上記第4の発明と同様に、デューティ比を任意の値に設定することができるので、サンプリング信号が互いに重なることなく、そのパルス幅を任意に設定することができる。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
<1.液晶表示装置の全体構成および動作>
まず、本発明の一実施形態に係るソースドライバ(データ信号線駆動回路)を備えたアナログ点順次駆動方式の液晶表示装置における全体的な構成および動作について説明する。この液晶表示装置は、アクティブマトリクス形の表示部を備え、ガラス基板や石英基板等の透明基板の上にソースドライバ、ゲートドライバ、および表示部が形成された、いわゆるドライバモノリシック型の液晶表示装置である。なお、本液晶表示装置はこのようなドライバモノリシック型に限定されないが、この構成によれば、装置の小型化および軽量化が実現され、さらに配線容量を小さくするとともに消費電力を低くすることができるため、好適である。
さらに詳しく説明すると、この基板はポリシリコンの薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が形成される基板であって、600℃以下のプロセス温度で、ガラス基板上に活性層となるポリシリコン薄膜を形成後、ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極および層間絶縁膜を形成し、さらに配線層および透明導電膜等を形成することにより作製される。このプロセスにより、画素および関連する各回路を同一基板上に容易に形成することができる。また、上記ポリシリコンは、連続粒界結晶シリコン(CGシリコン)であってもよいし、これに代えて、非晶質(アモルファス)シリコンや単結晶シリコンであってもよい。
そして、この液晶表示装置は、図8に示す従来の液晶表示装置と同様、液晶コントローラ600を備え、ソースドライバ101、ゲートドライバ102、および表示部103からなる本体部100に対し、液晶コントローラ600から表示部103を駆動するための各種の信号が供給される。
<2.本体部の構成例および動作>
図1は、本実施形態に係るソースドライバを備えた上記液晶表示装置における本体部100の構成例を示すブロック図である。
この構成例の場合、液晶コントローラ600は、外部の所定の信号源から受け取った画像データを示すビデオ信号の表す画像を表示部103に表示させるための信号として、ソースドライバ用スタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKBと、表示されるべき画像を示すアナログビデオ信号DATと、ゲートドライバ用スタートパルスGSPと、ゲートドライバ用クロック信号GCKおよびその論理反転信号GCKBと、上記クロック信号GCKの2倍の周波数を有するクロック信号GPSとを生成する。なお、これらの信号について公知であることは前述した。
以下、このような本体部100の各構成要素について説明する。
表示部103は、図8に示す従来の液晶表示装置と同様であって、外部の信号源から液晶コントローラ600が受け取る画像データの表す画像における水平走査線にそれぞれが対応する複数本(m本)の走査信号線であるゲートバスラインGL1〜GLmと、それらのゲートバスラインGL1〜GLmのそれぞれと交差する複数本(n本)のデータ信号線であるソースバスラインSL1〜SLnと、それらのゲートバスラインGL1〜GLmとソースバスラインSL1〜SLnとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個(m×n個)の画素形成部とを含む。これらの画素形成部はマトリクス状に配置されて上記画素アレイを構成し、各画素形成部は、対応する交差点を通過するソースバスラインにソース端子が接続される共に当該交差点を通過するゲートバスラインにゲート端子が接続されたスイッチング素子であるTFT10と、そのTFTのドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数の画素形成部に共通に設けられた対向電極である共通電極と、上記複数の画素形成部に共通に設けられ画素電極と共通電極との間に挟持された液晶層とからなり、必要に応じ、画素電極と共通電極とによって形成される容量に並列に補助容量が付加される。そして、画素電極と共通電極とにより形成される容量(補助容量が付加されている場合にはこれに補助容量を加えた容量)により、画素容量が構成される。
ソースドライバ101は、ソースドライバ用スタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKBと、アナログビデオ信号DATとを液晶コントローラ600から受け取り、これらの信号に基づき表示部103に対して点順次駆動を行う。すなわち、ソースドライバ101は、これらの信号に基づき、各水平走査期間においてアナログビデオ信号DATの示す電圧を所定期間ずつソースバスラインSL1〜SLnに順次印加していく。
ゲートドライバ102は、ゲートドライバ用スタートパルスGSPと、ゲートドライバ用クロック信号GCKおよびその論理反転信号GCKBと、クロック信号GPSとを液晶コントローラ600から受け取り、これらの信号に基づき、各垂直走査期間において、ゲートバスラインGL1〜GLmを1水平走査期間ずつ順次に選択し、選択したゲートバスラインにアクティブな走査信号(TFTをオンさせる電圧)を印加する。なお、上記クロック信号GPSは、隣り合うゲートバスラインに与えられる走査信号が互いに重複する期間を含まないようにするために使用される。
上記のようにして表示部103において、ソースバスラインSL1〜SLnには、ソースドライバ101からアナログビデオ信号DATがデータ信号S1〜Snとしてそれぞれ印加され、ゲートバスラインGL1〜GLmには、ゲートドライバ102から走査信号G1〜Gmがそれぞれ印加される。これにより、表示部103における各画素容量には、アナログビデオ信号DATに応じた電圧が保持され、液晶層には、アナログビデオ信号DATに応じて画素電極と共通電極との電位差に相当する電圧が印加される。表示部103は、この印加電圧によって液晶層の光透過率を制御することにより、外部の信号源から受け取ったビデオ信号の示す画像を表示する。
<3.ソースドライバの構成および動作>
図2は、本実施形態に係るソースドライバ101の構成を示すブロック図である。このソースドライバ101は、サンプリングパルス生成部21と、上記複数のソースバスラインSL1〜SLnにそれぞれ接続される複数のアナログスイッチを含むアナログスイッチ部31とを備えている。そして、サンプリングパルス生成部21には、1水平走査期間毎にHレベルとなるスタートパルスSSPと、ソースドライバ用クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKBとが入力され、アナログスイッチ部31にはアナログビデオ信号DATが入力される。
サンプリングパルス生成部21は、スタートパルスSSPをクロック信号SCK,SCKBに応じて1水平走査期間の間に入力端から出力端まで順次シフトさせるシフトレジスタ回路22を含んでおり、このシフトレジスタ回路22の各段の出力信号に基づき、所定時間ずつ順次アクティブとなる複数のサンプリングパルスN1,N2,N3,…,Nnを出力する。
アナログスイッチ部31は、複数のアナログスイッチを含んでおり、これら複数のアナログスイッチには、制御信号としてサンプリングパルスN1,N2,N3,…,Nnがそれぞれ入力される。これにより、各アナログスイッチは、制御信号として入力されるサンプリングパルスがアクティブのときにはオン状態となり、非アクティブのときにはオフ状態となる。したがって、各ソースバスラインに対応するサンプリングパルスがアクティブのときに、当該ソースバスラインにはアナログビデオ信号DATが与えられ、非アクティブのときには、当該ソースバスラインは、アナログビデオ信号DATを伝送する信号線から電気的に切り離される。
上記のようなシフトレジスタ回路22を含むサンプリングパルス生成部21とアナログスイッチ部31の詳細な構成について、図3を参照してさらに説明する。図3は、このようなソースドライバ101の構成を示す回路図である。シフトレジスタ回路22は、Dラッチ301〜306を含む複数のDラッチを備え、サンプリングパルス生成部21は、これらの他、これらのうち隣接する各2つの出力信号の否定論理積を示す信号を生成するNANDゲート311〜313を含む複数のNANDゲートを備える。また、アナログスイッチ部31は、受け取った信号を論理反転させる複数のインバータと、互いに並列に接続されたNチャネルトランジスタおよびPチャネルトランジスタからなるアナログスイッチ321〜323を含む複数のアナログスイッチとを備えている。
さらに、シフトレジスタ回路22を構成する単位回路である上記Dラッチの構成について説明する。このDラッチは、例えば2つのクロックドインバータと1つのインバータとからなる。図4は、このようなDラッチの回路構成の一例を示す図である。図4に示すように、この回路はクロックドインバータ70,72とインバータ71とを含み、クロックドインバータ70に入力されたパルスは、クロック信号SCK,SCKBに応じてシフトされたパルスとしてインバータ71から出力される。
なお、シフトレジスタ回路22は、入力されたパルスを所定の方向切り替え信号により指定された方向へシフトするものであってもよい。図5は、このようなシフトレジスタ回路を構成する単位回路の構成例を示す図である。図5に示すように、この単位回路はクロックドインバータ73〜76を含み、この単位回路に入力されたパルス(すなわちクロックドインバータ73またはクロックドインバータ76に入力されたパルス)は、クロック信号SCK,SCKBに応じて、上記方向切り替え信号により指定される方向へシフトされたパルスとして(クロックドインバータ74またはクロックドインバータ75から)出力される。
なお、以上のようなシフトレジスタ回路22を構成する単位回路は、クロック信号SCK,SCKBの立ち上がり(または立ち下がり)に入力されるパルスをラッチする回路(このような回路をハーフラッチ回路ともいう)であれば、その回路構成に限定はない。
このような図3に示す構成例では、シフトレジスタ回路22に含まれる1段目および2段目のDラッチ301,302の出力信号Q1,Q2は、対応するNANDゲート311に入力され、3段目および4段目のDラッチ303,304の出力信号Q3,Q4は、対応するNANDゲート312に入力され、5段目および6段目のDラッチ305,306の出力信号Q5,Q6は、対応するNANDゲート313に入力される、というように、各NANDゲートは、対応する奇数段のDラッチおよびその次の段の(偶数段の)Dラッチからの出力信号を受け取り、受け取ったこれらの信号の否定論理積を示すサンプリングパルスを出力する。すなわち、(p/2)番目(pは2n以下の偶数)のNANDゲートは、(p−1)段目のDラッチおよびp段目のDラッチからの出力信号を受け取り、上記サンプリングパルスを出力する。
そして、この構成例によるサンプリングパルス生成部21には、クロック信号SCKおよびその論理反転信号SCKB(以下ではクロック信号SCKBともいう)を伝達する2本のクロックラインが配設されており、シフトレジスタ回路22におけるDラッチ301,303,305を含む奇数段のDラッチのクロック入力端子であるCK端子には、クロック信号SCKを伝達するクロックラインが接続され、Dラッチ302,304,306を含む偶数段のDラッチのCK端子には、クロック信号SCKBを伝達するクロックラインが接続される。また、Dラッチ301の出力端子Q1はDラッチ302のデータ入力端子であるD端子に接続される、というように、各段のDラッチの出力端子は、次段のDラッチのD端子に接続されている。
このような構成のソースドライバ101に図6(a)〜(c)に示すスタートパルス信号SSP、クロック信号SCK,SCKBが入力されると、各Dラッチ301〜306の出力端子Q1〜Q6からそれぞれ出力信号Q1〜Q6として、図6(d)〜(i)に示すような信号が生成される。なお、説明の便宜のため、上記出力端子および上記出力信号には同一の符号を付している。これらの出力信号Q1〜Q6が対応するNANDゲートにそれぞれ入力されると、否定論理積を示すサンプリングパルスN1,N2,N3が生成される。なお、説明の便宜のため、図6(j)〜(l)においては、これらのサンプリングパルスN1,N2,N3に代えて、論理反転されたサンプリングパルスである反転サンプリングパルスN1B,N2B,N3Bが示されている。また、図6(m)にはアナログビデオ信号DATの波形が示されている。
ここで、シフトレジスタ回路22における初段のDラッチ301のD端子に図6(a)に示すようなスタートパルスSSPが入力されるとともに、そのCK端子に図6(b)に示すようなクロック信号SCKが入力されると、当該Dラッチ301の出力信号Q1は、図6(d)に示すようにクロック信号SCKの立ち上がりに合わせて立ち上がることによりHレベルとなる。また、シフトレジスタ回路22における次段のDラッチ302のD端子に上記出力信号Q1が入力されるとともに、そのCK端子に図6(c)に示すようなクロック信号SCKBが入力されると、当該Dラッチ302の出力信号Q2は、図6(e)に示すようにクロック信号SCKBの立ち上がりに合わせて立ち上がることによりHレベルとなる。NANDゲート311は、これらの出力信号Q1,Q2を受け取ることにより、これらの否定論理積を示すサンプリングパルスN1(図6(j)ではこれらの論理積を示すサンプリングパルスN1Bが示されている)を出力する。
さらに、このサンプリングパルスN1は、アナログスイッチ部31に含まれるアナログスイッチ321を構成する2つのトランジスタのうちのPチャネルトランジスタのゲート端子には2つのインバータを介して入力され、Nチャネルトランジスタのゲート端子には1つのインバータを介して入力される。したがって、サンプリングパルスN1がLレベルのとき(すなわち図6(j)に示すサンプリングパルスN1BがHレベルのとき)、アナログスイッチ321がオン状態となり、そのときの図6(m)に示すアナログビデオ信号DATのアナログ電圧が映像データとして、当該アナログスイッチ321に接続されるソースバスラインSL1に与えられる。
次に、Dラッチ301,302と同様に、Dラッチ303,304もクロック信号SCK,SCKBに応じて出力信号Q3,Q4を出力する。そして、NANDゲート312は、これらの出力信号Q3,Q4をを受け取ることにより、これらの否定論理積を示すサンプリングパルスN2(図6(j)ではこれらの論理積を示すサンプリングパルスN2Bが示されている)を出力する。以上のことから、上記サンプリングパルスN1がLレベルのときに出力信号Q4がHレベルとなることはないので、サンプリングパルスN1がLレベルの期間中に次のサンプリングパルスN2がLレベルになることはない。同様に、サンプリングパルスN2がLレベルのときに出力信号Q6がHレベルとなることはないので、サンプリングパルスN2がLレベルの期間中にその次のサンプリングパルスN3がLレベルになることはない。このように、隣り合うサンプリングパルスは互いに重複期間を持たないため、所定のソースバスラインに書き込まれるアナログビデオ信号DATの電位がその隣のソースバスラインに引き込まれることにより低下し、所望の画素電位が得られなくなる状態にはならない。よって、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがないので、表示品位の悪化が抑制される。
また、すべてのサンプリングパルスは、クロック信号SCKBの立ち上がりのタイミングで立ち下がり、クロック信号SCKの立ち上がりのタイミングで立ちあがるので、クロック信号SCK,SCKBの一方または双方の立ち上がりタイミングが理想的なタイミングからずれる(すなわち位相のずれが生じる)場合であっても、各サンプリングパルスの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングはほぼ一様にずれる。そのため、隣り合うサンプリングパルスの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングは、ほとんどずれを生じることがない。さらに、クロック信号SCK,SCKB双方の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングにずれを生じる場合であっても、各サンプリングパルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間、すなわちサンプリングパルスの幅は、理想的な値から一様にずれる。そのため、各ソースバスラインの充電時間(電圧印加時間)にばらつきを生じることがないので、表示映像にざらつきや縞模様が発生することによる表示品位の悪化を抑制することができる。
<4.効果>
以上のように、本実施形態におけるソースドライバは、クロック信号SCKBの立ち上がりタイミングでサンプリングパルスを立ち下げ、クロック信号SCKの立ち上がりタイミングでサンプリングパルスを立ち上げるので、サンプリングパルスの重なりが防止されるとともに、サンプリングパルスの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングやパルス幅にばらつきを生じることが防止される。よって、本液晶表示装置は、その表示映像にざらつきや縞模様を生じることがなく、高画質な映像を表示することができる。
<5.変形例>
上記一実施形態における液晶コントローラ600は、クロック信号SCK,SCKBのデューティ比を図6(a),(b)に示すように1/2に設定しているが、このデューティ比は任意の値に設定することができる。具体的には、液晶コントローラ600(またはその他の制御装置)に含まれる所定のデューティ比調整部により、クロック信号SCK,SCKBのデューティ比を適宜の値に調整する。この調整は設計時に行われるが、装置製造時やその後の適宜の時点で行われてもよい。ここで、デューティ比とは1クロックサイクルの時間に対するHレベルである時間(アクティブ期間)の割合を示すものである。なお、従来のデータ信号線駆動回路(例えば特許文献1を参照)では、クロック信号SCK,SCKBのデューティ比は1/2であることを前提とされており、そのデューティ比の調整は予定されていない。
ここで、液晶コントローラ600(のデューティ比調整部)において、クロック信号SCKBのデューティ比を図7(b)に示すように1/2よりもに大きく設定すると(すなわちクロック信号SCKのデューティ比を図7(a)に示すように1/2より小さく設定すると)、図7(j)に示すサンプリングパルスN1BがHレベルとなる期間(すなわちサンプリングパルスN1がLレベルとなる期間)であるサンプリングパルス幅を比較的大きく設定することができる。
具体的には、クロック信号SCKBの立ち上がりタイミングでサンプリングパルスが立ち上げられ、クロック信号SCKの立ち上がりタイミングでサンプリングパルスが立ち下げられるので、サンプリングパルス幅はクロック信号SCKBがHレベルとなる期間(クロック信号SCKがLレベルとなる期間)に等しくなる。また、或るサンプリングパルスの立ち下がりとその次のサンプリングパルスの立ち下がりとの間の期間は、クロック信号SCKBがLレベルとなる期間(クロック信号SCKがHレベルとなる期間)に等しくなるので、上記デューティ比にかかわらず、隣り合うサンプリングパルスは常に重なり合う期間を有しない。よって、表示される映像にざらつきや縞模様を生じることがないので、表示品位の悪化が抑制される。
上記一実施形態におけるソースドライバ101のシフトレジスタ回路22はDラッチにより構成されるが、クロック信号の立ち上がりまたは立ち下がりのいずれかのタイミングでシフト動作するものであればどのような構成であってもよく、たとえばJKラッチやRSラッチにより構成されてもよい。また、このようなラッチは、2つのラッチからなるフリップフロップであってもよい。
上記一実施形態におけるソースドライバ101のサンプリングパルス生成部21から出力されるサンプリングパルスは、クロック信号SCKBがHレベルとなる期間(クロック信号SCKがLレベルとなる期間)に出力されるが、クロック信号SCKBがLレベルとなる期間(クロック信号SCKがHレベルとなる期間)に出力されるよう、奇数段のDラッチにクロック信号SCKBが与えられ、偶数段のDラッチにクロック信号SCKが与えられてもよい。
上記一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層を挟む画素電極と共通電極Ecとの間にアナログビデオ信号DATに相当する電圧を印加する構成であるが、点順次駆動されるアクティブマトリクス型の表示装置であれば液晶を使用した表示装置には限定されない。例えば、液晶に代えて、例えば無機EL(Electro Luminescence)素子や有機EL素子等の電気光学素子を使用した表示装置であってもよい。ここで電気光学素子とは、EL素子の他、FED(Field Emission Display)、LED、電荷駆動素子、Eインク(Electronic Ink)など、電気を与えることにより光学的な特性が変化する全ての素子をいうものとする。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 上記一実施形態におけるソースドライバの構成を示すブロック図である。 上記一実施形態におけるソースドライバの構成を示す回路図である。 上記一実施形態におけるDラッチの回路構成の一例を示す図である。 上記一実施形態におけるシフトレジスタ回路を構成する所定の単位回路の構成例を示す図である。 上記一実施形態におけるソースドライバの各部における信号波形の例を示す図である。 上記一実施形態の変形例におけるソースドライバの各部における信号波形の例を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 従来の液晶表示装置におけるソースドライバの構成を示す回路図である。 従来の液晶表示装置におけるソースドライバの各部における信号波形の例を示す図である。 従来の液晶表示装置において、隣り合うサンプリングパルスに重複期間がある場合、ソースバスラインに印加されるべきアナログビデオ信号に生じる電位低下を概略的に示す波形図である。 従来の液晶表示装置におけるバッファ回路の構成を示す回路図である。
符号の説明
21 …サンプリングパルス生成部
22 …シフトレジスタ回路
31 …アナログスイッチ部
101…ソースドライバ
102…ゲートドライバ
103…表示部
301〜306…Dラッチ
311〜313…NANDゲート
321〜323…アナログスイッチ
DAT…アナログビデオ信号
N1,N2,N3…サンプリングパルス
N1B,N2B,N3B…反転サンプリングパルス
SCK,SCKB…クロック信号
SL1〜SLn…ソースバスライン

Claims (11)

  1. 表示すべき画像を表すアナログ信号を所定のクロック信号に基づきサンプリングすることによって順次得られるアナログ電圧を、前記画像を形成するための複数の画素形成部に接続される複数のデータ信号線に順次印加するアナログ方式のデータ信号線駆動回路であって、
    前記データ線の本数に応じた段数のシフトレジスタであって各段の出力信号が前記クロック信号に応じて順次アクティブとなるシフトレジスタを含み、当該シフトレジスタの出力信号に基づき、前記データ線の本数に応じた数のサンプリング信号であって前記クロック信号の立ち上がりから立ち下がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなる、または前記クロック信号の立ち下がりから立ち上がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなるサンプリング信号を出力するサンプリングパルス生成回路と、
    前記サンプリング信号のそれぞれに対応して設けられ、対応するサンプリング信号がアクティブのときにオンされ非アクティブのときにオフされるスイッチ手段を含み、当該スイッチ手段がオン状態のとき、前記アナログ信号を伝達するアナログ映像信号線と対応するデータ信号線とを電気的に接続するアナログスイッチ回路と
    を備えることを特徴とするデータ信号線駆動回路。
  2. 前記サンプリングパルス生成回路は、前記クロック信号の立ち上がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号との論理演算により、または前記クロック信号の立ち下がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち下がりに応じて前記シフトレジスタから出力される出力信号との論理演算により前記サンプリング信号を生成することを特徴とする、請求項1に記載のデータ信号線駆動回路。
  3. 前記シフトレジスタは、段数に応じた数のラッチであって、それぞれ交互に順次配置される、前記クロック信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチと、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じてアクティブな信号を出力するラッチとを含み、
    前記サンプリングパルス生成回路は、前記ラッチのうち奇数段のラッチおよび当該ラッチの次段のラッチからの2つの出力信号の論理積または否定論理積を示す信号を前記サンプリング信号として出力する論理回路を含むことを特徴とする、請求項2に記載のデータ信号線駆動回路。
  4. 前記クロック信号のデューティ比を任意の値に設定する調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のデータ信号線駆動回路。
  5. 前記サンプリングパルス生成回路および前記アナログスイッチ回路は、薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のデータ信号線駆動回路。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のデータ信号線駆動回路を備えることを特徴とする表示装置。
  7. 前記データ信号線駆動回路は、前記複数の画素形成部が形成された基板と同一の基板上に形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記データ信号線駆動回路は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコンを使用した薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする、請求項7に記載の表示装置。
  9. 表示すべき画像を表すアナログ信号を所定のクロック信号に基づきサンプリングすることによって順次得られるアナログ電圧を、前記画像を形成するための複数の画素形成部に接続される複数のデータ信号線に順次印加するアナログ方式のデータ信号線駆動方法であって、
    前記データ線の本数に応じた数のサンプリング信号であって前記クロック信号の立ち上がりから立ち下がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなる、または前記クロック信号の立ち下がりから立ち上がりまでに応じた期間だけ順次アクティブとなるサンプリング信号を出力するサンプリングパルス生成ステップと、
    前記サンプリング信号がアクティブのとき、前記アナログ信号を伝達するアナログ映像信号線と対応するデータ信号線とを電気的に接続するアナログスイッチステップと
    を含むことを特徴とするデータ信号線駆動方法。
  10. 前記サンプリングパルス生成ステップでは、前記クロック信号の立ち上がりに応じて生成される信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち上がりに応じて生成される信号との論理演算により、または前記クロック信号の立ち下がりに応じて生成される信号と、前記クロック信号の論理反転信号の立ち下がりに応じて生成される信号との論理演算により前記サンプリング信号が生成されることを特徴とする、請求項9に記載のデータ信号線駆動方法。
  11. 前記クロック信号のデューティ比を任意の値に設定する調整ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項9または請求項10に記載のデータ信号線駆動方法。
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