JP2006337624A - 駆動方法、駆動回路、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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隆史 戸谷
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裕 小橋
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Abstract

【課題】 新規回路を追加することなく、既存の入力信号を用いてシフトレジスタの内部ノードの初期化を行う。
【解決手段】 複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線との交差に対応してマトリックス状に配置された画素電極及びスイッチング素子とを有する電気光学装置を駆動する駆動回路に用いられ、スタートパルス信号を順次転送することによって、データ線または走査線を選択するための選択信号を順次生成する複数の単位シフト回路からなるシフトレジスタを備える電気光学装置の駆動方法であって、単位シフト回路内において電位の状態が不定となる信号線を初期化するための初期化信号として、スタートパルス信号またはシフトレジスタの出力パルスを用いる。
【選択図】 図6

Description

本発明は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリックス状に配置された画素電極及びスイッチング素子とを有する電気光学装置の駆動方法、その駆動方法を実現するための駆動回路、その駆動回路を具備した電気光学装置および電子機器に関する。
従来の表示装置、例えば液晶装置に用いられるアクティブマトリクス基板では、走査線駆動回路やデータ線駆動回路等、画素部を駆動するための周辺駆動回路を基板上に作り込んだ駆動回路内蔵型のものが開発されている。この種の表示装置では、駆動回路を別の基板上に形成してその基板を実装するものと比較して、装置全体の小型化やコスト低減を図る上で有利となっている。
上述した走査線駆動回路やデータ線駆動回路等の周辺駆動回路は、画素部に配線されたデータ線や走査線などに、データ信号や走査信号などを所定のタイミングで供給する為に、シフトレジスタのようなクロック信号に応じた順次パルス転送機能を有する回路を備えている。
ここで図13および図14を参照して走査線駆動回路のシフトレジスタの構成を特許文献1に開示されている例を元に説明する。図13に示すように、UNIT_Oは、奇数段の単位回路、UNIT_Eは、偶数段の単位回路であり、図14に示すように、単位回路UNIT_Oと単位回路UNIT_Eが交互に配置されている。外部駆動ICより入力された転送スタートパルス信号(SPV)が図14の1段目の単位回路UNIT_OのPinに入力され、シフトレジスタ503を構成する単位シフト回路502に入力される。外部駆動ICより入力されたクロック信号(CLKV、/CLKV)に同期する形で1段目の単位シフト回路502からパルス信号P(1)が出力され、2段目の単位回路UNIT_Eの単位シフト回路502に入力され、以降同様にパルス信号が次の段の単位シフト回路502に転送されていく。そして最終段の単位シフト回路502までパルス信号が到達した時点で、再び走査開始段からパルス信号の転送が始まる。例えば走査線駆動回路の場合、この1走査期間を1フレームとし、フレーム周波数60Hzであれば1走査期間は約16.7msとなる。更に、単位シフト回路502の入出力信号Pin、Poutは、NAND260に入力されることにより論理演算され、NOR270とレベルシフタ280とバッファ回路290で波形補正、増幅といった処理の後に走査線111に供給される。
また、シフトレジスタに供給されるクロック信号の入出力制御を目的としたクロック制御回路501が用いられている。クロック制御回路501は、シフトレジスタにおいてパルス転送していない単位シフト回路502に対するクロック入力を停止する働きを有している。これによって、不要な電力消費を抑制することが可能となる。
特開2001−324951号公報 特開2001−159877号公報
しかしながら、特許文献1では、電源投入時にはシフトレジスタ内の単位シフト回路502の電圧レベルが不安定状態となる為、ワーストケースを考えると、電源投入時にシフトレジスタ内の単位シフト回路502が全てアクティブな状態となり、クロック信号ラインに接続されているTFT容量が増大してしまい、走査線がn本あるとすれば、クロック信号が入力する単位シフト回路502がn個あるので、極めて大きな負荷容量が付加してしまう。これにより、クロック信号を入力する単位シフト回路502が通常動作時に数個に制限されている場合を想定した駆動能力を持った外部駆動ICであった場合、クロック信号遅延が生じてシフトレジスタが正常に動作しなくなるといった状態に陥ってしまう。
そこで、特許文献2に開示されているように、電源投入時にシフトレジスタの内部ノードを非アクティブ状態にリセットする方法が挙げられている。特許文献2では、表示装置内の駆動回路に用いる複数の信号のうち、表示期間に寄与しない信号を複数用いてパネル内部でリセット信号を生成し、電源投入時にシフトレジスタ内の内部ノードを非アクティブ状態とすることを提案している。これにより、新たに外部から信号供給を受ける必要が無く、確実にシフトレジスタ内の内部ノードが初期化でき、回路の誤動作を防止することが可能となるとしている。
しかしながら、特許文献2では、複数の信号を用いて論理演算を行うために、専用の初期化信号生成回路を新たに設けなければならない。昨今、表示装置の高精細化により周辺回路配置領域が減少している中、新規回路の導入・追加が困難である傾向がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、表示装置内の駆動回路に用いる信号をそのまま利用した上で、シフトレジスタ内の単位シフト回路を非アクティブ状態にリセットする駆動方法を提案する。これにより、新規回路を導入する必要が無いと同時に、新たに外部から信号供給を受ける必要も無く、確実にシフトレジスタ内の内部ノードが初期化でき、回路の誤動作を防止することが可能な電気光学装置の駆動方法、その駆動方法を実現するための駆動回路、その駆動回路を具備した電気光学装置および電子機器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置の駆動方法では、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリックス状に配置された画素電極及びスイッチング素子とを有する電気光学装置を駆動する駆動回路に用いられ、前記駆動回路の駆動開始を指示するスタートパルス信号を駆動信号として順次転送することによって、前記データ線または前記走査線を選択するための選択信号を順次生成する複数の単位シフト回路からなるシフトレジスタを備える電気光学装置の駆動方法であって、前記単位シフト回路は、次段の前記単位シフト回路の前記駆動信号となる次段駆動信号を初期化する初期化回路を有し、前記初期化回路に入力する初期化信号として、前記駆動信号又は前記次段駆動信号を用いる、ことを要旨とする。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化信号として用いる前記駆動信号は前記スタートパルス信号である。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化信号として用いる前記次段駆動信号は、複数の前記単位シフト回路の最終段より出力されるエンドパルス信号である。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化信号として用いる前記次段駆動信号は、前記単位シフト回路からの前記次段駆動信号に基づいて形成され前記走査線あるいは前記データ線に供給する前記選択信号、あるいは前記選択信号を形成する過程の信号である。
この構成によれば、表示装置内の駆動回路に用いる信号をそのまま利用した上で、シフトレジスタ内の次段駆動信号を初期化しているので、新規回路を導入する必要が無いと同時に、新たに外部から信号供給を受ける必要も無く、確実にシフトレジスタ内の次段駆動信号が初期化でき、回路の誤動作を防止することができると共に、膨大な電流消費を回避することができる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、前記初期化信号を入力しない前記単位シフト回路が少なくとも一つ以上ある。
この構成によれば、初期化信号が入力される時点で転送動作中の単位シフト回路を初期化の対象から外し、通常動作に影響のない単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化信号を入力しない前記単位シフト回路とは、前記初期化信号が有効である期間に、転送動作している前記単位シフト回路である。
この構成によれば、通常動作に影響を与えることなく、単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段の前記単位シフト回路または最終段前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする。
この構成によれば、通常動作に影響を与えることなく、単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段を含む連続3段分の前記単位シフト回路または最終段を含む連続3段分の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする。
この構成によれば、通常動作に影響を与えることなく、単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記シフトレジスタが双方向走査対応タイプの場合、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段の前記単位シフト回路と最終段の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする。
この構成によれば、スタートパルス信号または前記シフトレジスタのエンドパルス信号を用いた初期化の際に、双方向の走査においてリセット機能を設けることが可能となり、単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記シフトレジスタが双方向走査対応タイプの場合、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段を含む連続3段分の前記単位シフト回路と最終段を含む連続3段分の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする。
この構成によれば、スタートパルス信号または前記シフトレジスタのエンドパルス信号を用いた初期化の際に、双方向の走査においてリセット機能を設けることが可能となり、単位シフト回路の次段駆動信号を初期化しているので、電源投入初期に生じる誤動作を回避できる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記駆動回路は、前記シフトレジスタに入力される第1クロック信号と、前記第1クロック信号を反転した第2クロック信号の出力を制御する機能を有するクロック制御回路を具備し、シフト動作している前記単位シフト回路の前後を除く前記単位シフト回路の動作を停止する。
この構成によれば、表示装置内の駆動回路に用いる信号をそのまま利用した上で、シフトレジスタ内の次段駆動信号を初期化しているので、新規回路を導入する必要が無いと同時に、新たに外部から信号供給を受ける必要も無く、確実にシフトレジスタ内の次段駆動信号が初期化でき、回路の誤動作を防止することが可能となる。更に、動作が必要な単位シフト回路のみが有効となるので、膨大な電流消費を回避することができる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記クロック制御回路によって前記クロック信号が非供給状態となった前記単位シフト回路に対し、前記初期化信号を有効にする。
この構成によれば、確実にシフトレジスタ内の次段駆動信号が初期化でき、回路の誤動作を防止することが可能となる。更に、動作が必要な単位シフト回路のみが有効となるので、膨大な電流消費を回避することができる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記駆動回路は、前記第1クロック信号を反転した前記第2クロック信号を生成するクロック生成回路を具備し、前記クロック生成回路により前記第1クロック信号と前記第2クロック信号を生成する。
この構成によれば、表示装置内の駆動回路に用いる信号をそのまま利用した上で、シフトレジスタ内の次段駆動信号を非アクティブ状態にしているので、新規回路を導入する必要が無いと同時に新たに外部から信号供給を受ける必要も無く、確実にシフトレジスタ内の次段駆動信号が初期化でき、回路の誤動作を防止することが可能となる。更に、動作が必要な単位シフト回路のみが有効となるので、膨大な電流消費を回避することができる。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化回路は、ソース電極が低電位電源に接続され、ドレイン電極が前記次段駆動信号に接続され、ゲート電極に前記初期化信号が入力されるNチャネル型トランジスタで少なくとも構成され、前記初期化信号により前記次段駆動信号を初期化する。
また、本発明の電気光学装置の駆動方法では、前記初期化回路は、第1入力ゲートに前記初期化信号が入力され、第2入力ゲートが前記単位シフト回路において転送/ラッチ動作を行う第1のインバータ出力部と第2のインバータ出力部の接続点に接続しているNOR回路で構成され、前記初期化信号より前記次段駆動信号を初期化する。
また、本発明の電気光学装置の駆動回路では、上述した駆動方法を用いている。
また、本発明の電気光学装置では、上述した駆動回路を備えている。
次に、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えている。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
<電気光学装置の構成>
まず、本発明に係る電気光学装置として、電気光学材料として液晶を用いたアクティブマトリクス基板の液晶表示装置を一例にとって説明する。図1は第1実施形態に係る電気光学装置であるアクティブマトリクス基板の全体構成図である。アクティブマトリクス基板100上にはn行m列の画素40を形成する画素電極170、n本の走査線111とm本のデータ線121が直交して形成され、その交点にはNチャネル型電界効果ポリシリコン薄膜トランジスタよりなる画素スイッチング素子140が形成されており、ゲート電極は走査線111、ソース-ドレイン電極はデータ線121および画素電極170に接続されている。画素電極170は走査線111と並行して配置した容量線180と補助容量コンデンサ150を形成し、また液晶表示装置として組み立てられた際には液晶素子160を挟んでコモン電極(対向基板電極)とコンデンサを形成する。
走査線111は走査線駆動回路110に接続されており、走査信号Y1〜Ynを与えられる。アクティブマトリクス基板100には、外部駆動IC940が接続され、制御回路30に対し制御信号を送信する。また、データ線121は、データ線駆動回路120に接続されて画像信号X1〜Xmを与えられる。走査線駆動回路110およびデータ線駆動回路120は、制御回路30に接続され、必要な各種信号および電源電位を与えられる。走査線駆動回路110、データ線駆動回路120はアクティブマトリクス基板上にポリシリコン薄膜トランジスタを集積することで形成されており、画素スイッチング素子140と同一工程で製造される、いわゆる駆動回路内蔵型の液晶表示装置となっている。
<電気光学装置の斜視構成>
図2は図1のアクティブマトリクス基板を用いた第1実施形態における液晶表示装置の斜視構成図(一部断面図)である。カラーフィルタ基板上にITOを成膜することでコモン電極を形成した対向基板901をアクティブマトリクス基板100とシール材920により貼り合わせ、液晶層910の中にネマティック相液晶材料を封入している。図示しないが、アクティブマトリクス基板100、対向基板901ともに液晶層910と接触する面にはポリイミドなどからなる配向材料が塗布され、互いに直交する方向にラビング処理されている。また、図示しないがアクティブマトリクス基板100上に対向導通部を設け、導通材を介して対向基板901のコモン電極と短絡されている。
コモン電位入力端子や各信号入力端子は、アクティブマトリクス基板100上に実装されたFPC(フレキシブルプリント配線板)930を通じて回路基板935上の1ないし複数の外部駆動IC940に接続され、必要な電気信号・電位を供給される。
更に対向基板901の外側には上偏向板951を、アクティブマトリクス基板の外側には下偏向板952を配置し、互いの偏光方向が直交するよう(クロスニコル状)に配置する。さらに下偏向板952下にバックライトユニット960を取り付けて完成する。バックライトユニット960は冷陰極管に導光板や散乱板をとりつけたものでも良いし、EL素子によって発光するユニットでもよい。図示しないが、さらに必要に応じ、周囲を外殻で覆う、あるいは上偏向板のさらに上に保護用のガラスやアクリル版を取り付けても良いし、視野角改善のため、光学補償フィルムを貼っても良い。本実施形態では表示はノーマリー・ホワイトモードであって、コモン電位と画素電極電位の電位差が4Vの時に完全不透過(黒表示)、0Vのときに完全透過(白表示)する。
<両駆動回路に入力する信号の概略>
次に、データ線駆動回路および走査線駆動回路について説明する。はじめに、両駆動回路に入力する信号の概略を図3に基づいて説明する。
外部駆動IC940より供給される信号は、VIDEO信号を除いて各駆動回路のインターフェースとなる制御回路30に入力される。制御回路30は、入力信号電圧レベルをロジック電圧レベル(周辺回路を駆動するための電圧レベル)またはマトリクス駆動電圧レベル(画素スイッチング素子を制御するための電圧レベル)に変換する。具体的には、3V〜0V振幅の入力信号であった場合、ロジック電圧レベルとして8V〜0V振幅の信号またはマトリクス駆動電圧レベルとして8V〜−4V振幅の信号に昇圧・降圧する。尚、外部駆動ICよりロジック電圧レベルまたはマトリクス駆動電圧レベルの信号が供給される場合は、インターフェース回路は必要ない。そして、ロジック電圧レベル又はマトリクス電圧レベルに変換された信号は、それぞれの駆動回路に入力される。
<データ線駆動回路>
図4は第1実施形態におけるデータ線駆動回路120を構成する要素回路図である。
データ線駆動回路120は、複数のマルチプレクサ800aを主体として構成されている。マルチプレクサ800aの入力側には、外部駆動IC940から画像データ信号VIDEOを入力するための画像信号入力線800cと、同じく外部駆動IC940からRGBを選択するセレクト信号(RSEL、RSELB、GSEL、GSELB、BSEL、BSELB)を入力するためのセレクト信号線800bとが接続されている。また、マルチプレクサ800aの出力側には、画像信号X1〜Xmを出力するためのデータ線121が設けられている。
マルチプレクサ800aは外部駆動IC940から受け取った画像データ信号VIDEOを、セレクト信号によって選択されたトランスミッションゲート800dからデータ線121に出力する。そして、データ線121への出力と同期した走査線駆動回路110から走査線111に出力される走査信号Y1〜Ynにより各行の画素スイッチング素子140がアクティブになり、画像が表示されるようになっている。
<走査線駆動回路>
図5は、第1実施形態における走査線駆動回路110の各単位回路の詳細構成図、図6は、各単位回路の全体構成図である。
本実施形態において、図6に示すように、走査線駆動回路110は、図5に示す奇数段用単位回路UNIT_O1と偶数段用単位回路UNIT_E1が交互に配置されている。
次に、図5を参照して奇数段用単位回路UNIT_O1と偶数段用単位回路UNIT_E1の構成を説明する。同図においては、奇数番目の走査信号Yiを出力する単位回路を奇数段用単位回路UNIT_O1、走査信号Yiに続く偶数番目の走査信号Yi+1を出力する単位回路を偶数段用単位回路UNIT_E1とし、iは1からnまでの奇数とする。
奇数段用単位回路UNIT_O1は、奇数段用クロック制御回路230oと、シフトレジスタ220を構成する単位シフト回路250と、波形作成用のNAND260と、波形整形用のNOR270と、レベルシフタ280と、バッファ回路290と、から構成されている。偶数段用単位回路UNIT_E1は、偶数段用クロック制御回路230eと、シフトレジスタ220を構成する単位シフト回路250と、波形作成用のNAND260と、波形整形用のNOR270と、レベルシフタ280と、バッファ回路290と、から構成されている。奇数段用クロック制御回路230oおよび偶数段用クロック制御回路230eは、必要な段にのみクロック信号CLKを供給し、他は遮断することで外部ICから供給されるクロック信号の負荷を低減する回路である。このような構成によって、信号の転送が生じている段にのみクロック信号を供給することでクロック信号ラインの容量を低減し、遅延による誤動作を防止するとともに消費電流を低減する。
奇数段用クロック制御回路230oは、トランスミッションゲート231と、NOR232と、インバータ233と、nチャネル型トランジスタ234と、クロック生成回路240から構成されている。NOR232は、駆動信号であるPin信号と次段駆動信号であるPout信号を入力し、NOR(i)信号を出力する。インバータ233は、NOR(i)信号を入力し、NOR(i)信号の反転信号を出力する。トランスミッションゲート231は、pチャネル側のゲート端子にNOR(i)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にNOR(i)信号の反転信号が入力され、入力端子にCLK信号を入力する。
nチャネル型トランジスタ234は、ゲート端子にNOR(i)信号が入力され、ドレイン端子にトランスミッションゲート231の出力信号が入力され、ソース端子にLowレベル電位(以下、VL電位)が入力されている。クロック生成回路240は、トランスミッションゲート231の出力信号を入力する。さらに、クロック生成回路240は、トランスミッションゲート231の出力信号からCLK(i)信号を生成する直列に接続されたインバータ241、242と、トランスミッションゲート231の出力信号からCLK(i)信号の反転信号であるCLKB(i)信号を生成するインバータ243と、から構成されている。この構成によれば、クロック信号CLKを遮断している時、即ちNOR(i)信号がVH電位の時は、奇数段のCLK(i)信号はVL電位に固定される。
偶数段用クロック制御回路230eは、トランスミッションゲート231と、NOR232と、インバータ233と、pチャネル型トランジスタ235と、クロック生成回路240から構成されている。NOR232は、Pin信号とPout信号を入力し、NOR(i+1)信号を出力する。インバータ233は、NOR(i+1)信号を入力し、NOR(i+1)信号の反転信号を出力する。トランスミッションゲート231は、pチャネル側のゲート端子にNOR(i+1)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にNOR(i+1)信号の反転信号が入力され、入力端子にCLK信号を入力する。
pチャネル型トランジスタ235は、ゲート端子にNOR(i+1)信号の反転信号が入力され、ドレイン端子にトランスミッションゲート231の出力信号が入力され、ソース端子にHighレベル電位(以下、VH電位)が入力されている。クロック生成回路240は、トランスミッションゲート231の出力信号を入力する。さらに、クロック生成回路240は、トランスミッションゲート231の出力信号からCLK(i+1)信号を生成する直列に接続されたインバータ241、242と、トランスミッションゲート231の出力信号からCLK(i+1)信号の反転信号であるCLKB(i+1)信号を生成するインバータ243と、から構成されている。この構成によれば、クロック信号CLKを遮断している時、即ちNOR(i+1)信号の反転信号がVL電位の時は、偶数段のCLK(i+1)信号はVH電位に固定される。
単位シフト回路250は、2つのクロックドインバータ251、252と、初期化回路であるNOR253と、から構成されている。
奇数段用単位回路UNIT_O1において、クロックドインバータ251は、pチャネル側のゲート端子にCLK(i)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にCLKB(i)信号が入力され、入力端子にPout信号が入力されている。クロックドインバータ252は、pチャネル側のゲート端子にCLKB(i)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にCLK(i)信号が入力され、入力端子にPin信号が入力されている。
一方、偶数段用単位回路UNIT_E1において、クロックドインバータ251は、pチャネル側のゲート端子にCLKB(i+1)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にCLK(i+1)信号が入力され、入力端子にPout信号が入力されている。クロックドインバータ252は、pチャネル側のゲート端子にCLK(i+1)信号が入力され、nチャネル側のゲート端子にCLKB(i+1)信号が入力され、入力端子にPin信号が入力されている。
クロックドインバータ251、252の出力端子は相互に接続され、CLK(i)およびCLKB(i)信号により出力を切り換えるように構成されている。NOR253は、一方の端子にクロックドインバータ251、252の出力信号が、R端子から初期化信号であるリセット信号Rが入力され、NOR253の出力線からPout信号を出力する。NOR253は、VH電位がR端子から印加されると、Pout信号がVL電位にリセットされる。
NAND260は、Pout信号とPin2信号を入力し、NAND(i)信号を出力する。NOR270は、NAND(i)信号とENB信号を入力する。レベルシフタ280は、NOR270の出力信号を入力し、画素スイッチング素子140の駆動電圧レベルまで昇圧・降圧し、出力する。バッファ回路290は、直列に接続されたインバータ291、292から構成され、レベルシフタ280の出力信号を増幅し、走査線111に走査信号Yiを出力する。
次に、図6を参照して走査線駆動回路110の全体構成を説明する。奇数段の単位回路UNIT(1)、UNIT(3)、UNIT(5)、・・・、UNIT(n−1)には、奇数段用単位回路UNIT_O1が配置され、偶数段の単位回路UNIT(2)、UNIT(4)、・・・、UNIT(n−2)、UNIT(n)には、偶数段用単位回路UNIT_E1が配置されている。各単位回路UNIT(1)〜UNIT(n)のCLK端子にはCLKV信号が入力され、ENB端子にはENBV信号が入力される。
初段の単位回路UNIT(1)のPin端子には、スタートパルス信号SPVがP(0)信号として入力され、Pin2端子には、次の段の単位回路UNIT(2)の出力パルス信号であるP(2)信号が入力され、Pout端子からP(1)信号が出力される。次の段の単位回路UNIT(2)のPin端子には、P(1)信号が入力され、Pin2端子には、次の段の単位回路UNIT(3)の出力パルス信号であるP(3)信号が入力され、Pout端子からP(2)信号が出力される。以下同様に、i段目の単位回路UNIT(i)のPin端子には、P(i−1)信号が入力され、Pin2端子には、P(i+1)信号が入力され、Pout端子からP(i)信号が出力される。
本実施形態では、1段目から3段目の単位回路UNIT(1)〜UNIT(3)のR端子には、VL電位が印加され、4段目からn段目の単位回路UNIT(4)〜UNIT(n)のR端子には、スタートパルス信号SPVが印加される。スタートパルス信号SPVがVL電位からVH電位に遷移すると、NOR253の出力であるP(4)〜P(n)信号がVL電位にリセットされる。
<走査線駆動回路の動作>
次に、図7を参照して走査線駆動回路110の動作を説明する。
先ず、時点t1において、P(0)信号となるスタートパルス信号SPVがVL電位からVH電位に遷移すると、単位回路UNIT(1)のNOR(1)信号は、VH電位からVL電位に遷移する。また、4段目からn段目の単位回路UNIT(4)〜UNIT(n)の単位シフト回路250におけるNOR253のリセット信号Rにスタートパルス信号SPVのVH電位が入力された時点で、NOR253の出力であるP(4)〜P(n)信号もそれまでの不定な電位からVL電位にリセットされる。このことにより、P(4)〜P(n)信号が電源投入時に不定であった場合、各単位回路UNIT(4)〜UNIT(n)のトランスミッションゲート231が導通状態となり、CLK(4)〜CLK(n)が動作してしまい、不要な動作電流を消費してしまう問題を解決することができる。
次に、時点t2において、クロック信号CLKVがVL電位からVH電位に遷移すると、1段目の単位回路UNIT(1)のNOR(1)信号がVL電位なので、トランスミッションゲート231が導通状態となり、クロック生成回路240を経て、CLK(1)信号がVL電位からVH電位に遷移する。単位回路UNIT(1)の単位シフト回路250において、クロックドインバータ252が導通状態となり、P(0)信号がVH電位なので、NOR253の出力であるP(1)信号は、VL電位からVH電位に遷移する。P(1)信号がVH電位に遷移したので、2段目の単位回路UNIT(2)のNOR(2)信号がVH電位からVL電位に遷移する。
次に、時点t3において、クロック信号CLKVがVH電位からVL電位に遷移すると、CLK(1)信号もVH電位からVL電位に遷移し、クロックドインバータ252が非導通状態、クロックドインバータ251が導通状態となり、P(1)信号がVH電位にラッチされる。単位回路UNIT(2)のNOR(2)信号がVL電位なので、CLK(2)信号もVH電位からVL電位に遷移する。時点t2の場合と同様に、P(2)信号がVL電位からVH電位に遷移し、単位回路UNIT(3)のNOR(3)信号もVH電位からVL電位に遷移する。
時点t4において、P(0)信号がVL電位に遷移し、時点t5において、クロック信号CLKVが再びVL電位からVH電位に遷移すると、P(0)信号がVL電位なので、P(1)信号はVL電位に遷移する。これにより、NOR(1)信号はVH電位に遷移し、単位回路UNIT(1)のトランスミッションゲート231は非道通状態、nチャネル型トランジスタ234が導通状態となるので、以降P(0)信号が再びVH電位に遷移するまで、CLK(1)信号はVL電位に固定される。以下同様に、CLK(2)信号とCLK(3)信号とP(3)信号がVH電位に遷移し、NOR(4)信号がVL電位に遷移する。
単位回路UNIT(1)のNAND(1)信号は、時点t3から時点t5の期間において、P(1)信号とP(2)信号が共にVH電位なのでVL電位になり、走査線111から走査信号Y1を出力する。以下同様に、走査信号Y2〜Ynを出力する。
ここで、単位回路UNIT(1)〜UNIT(3)のリセット信号RをVL電位に固定にした理由を述べる。すべての単位回路UNIT(1)〜UNIT(n)のリセット信号Rにスタートパルス信号SPVを入力した場合、図7に示すように、時点t1〜t4の期間、スタートパルス信号SPVがVH電位であるので、少なくともP(1)信号とP(2)信号がリセットされてしまい、走査信号Y1とY2が誤動作を起こしてしまう。また、P(3)信号もクロック信号CLKVの周波数によっては影響を受ける可能性があるため、単位回路UNIT(1)〜UNIT(3)のリセット信号RをVL電位に固定にする必要がある。
上記の構成の中では、単位回路UNIT(4)〜UNIT(n)のリセット信号Rにスタートパルス信号SPVを入力する構成としたが、これに限られたものではなく、リセット信号Rを入力する段を1段毎の交互配置や数段毎配置するなど選択的にリセットを行う構成としても良い。すなわち、すべての単位シフト回路250にNOR253が設けられていて、その片方の入力端子にリセット信号Rを入力する(リセット機能有り)かVL電位を印加する(リセット機能無し)という構成が、1段毎の交互配置や数段毎配置となる。しかしこの場合、電源投入時に発生する瞬間消費電流については注意が必要である。
上記の構成を採用することにより、電源投入時に電位が不定となるために発生する瞬間消費電流を回路規模を大きくすることなく低減することができ、これを想定した電源配線幅増大を防止することができる。更に、レイアウトスペースの削減により狭額縁化にも対応可能となる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について図8、9を用いて説明する。尚、本実施形態および以降の実施形態において、前述の第1実施形態における要素と同等の機能を有する要素については、同一の記号を付記して、その説明を省略する。
本実施形態において、表示装置の構成、アクティブマトリクス基板の構成、データ線駆動回路の構成は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
図8は、本実施形態における走査線駆動回路110のブロック詳細構成図、図9は、本実施形態における走査線駆動回路110のブロック図である。本実施形態における走査線駆動回路110は、第1実施形態で採用したものと基本的な構成は同一である。したがって、第1実施形態との違いを中心に説明する。第1実施形態と異なる点としては、双方向走査が可能であるシフトレジスタを採用している。双方向とは、表示装置の上辺側からの走査および下辺側からの走査が可能であるということである。これらの機能切り替えは、奇数段用伝送ゲート部210oおよび偶数段用伝送ゲート部210eを設けて、DIR信号(走査方向制御信号)およびDIRB信号(DIR信号の反転信号)の電圧レベル制御により行う。例えば、DIR信号がVH電位である場合は、表示装置の上辺側から下辺側に向かって走査する(順方向走査と定義する)。逆に、DIR信号がVL電位である場合は表示装置の下辺側から上辺側に向かって走査する。これを逆方向走査と定義する。
回路構成を説明すると、図9に示すように、走査線駆動回路110は奇数段用単位回路UNIT_O2と偶数段用単位回路UNIT_E2が交互に配置されている。
本実施形態においても第1実施形態と同様に、初期化信号としてスタートパルス信号SPVを採用する。ここで、前述の第1実施形態においては、第1〜3段の単位回路UNIT(1)〜UNIT(3)のリセット信号RをVL電位に固定することで、通常駆動するようにしていた。
しかし本実施形態においては、双方向走査に対応するために、逆方向走査における走査開始段から3段目においてもリセット信号RをVL電位に固定することで、通常駆動とする。したがって、シフトレジスタ全体でみるとn個連続接続された単位回路UNIT(1)〜UNIT(n)の上端および下端の3段においてリセット信号RにVL電位を印加している。それ以外の単位回路UNIT(4)〜UNIT(n−3)については、リセット信号Rにスタートパルス信号SPVのVH電位を印加することで、単位回路UNIT(4)〜UNIT(n−3)のPout信号をVL電位にリセットしている。
しかし、第1実施形態と同様でこれに限られたものではなく、1段毎の交互配置や数段毎配置するなど選択的にリセットを行う構成としても良い。しかしこの場合、電源投入時に発生する瞬間消費電流については注意が必要である。
上記の構成を採用することにより、双方向走査が可能であるシフトレジスタを採用した場合であっても、電源投入時に発生する瞬間消費電流を低減することができ、これを想定した電源配線幅増大を防止することができる。更に、レイアウトスペースの削減により狭額縁化にも対応可能となる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について図10を用いて説明する。
本実施形態において、表示装置の構成、アクティブマトリクス基板の構成、データ線駆動回路の構成は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
図10は本実施形態における走査線駆動回路110のブロック図である。本実施形態における走査線駆動回路110は、第1、第2実施形態で採用したものと基本的な構成は同一である。シフトレジスタとしては、双方向対応型を採用している。以下、前述した第1実施形態、第2実施形態との違いを中心に説明する。
本実施形態においては、第2実施形態と同様の構成であるが初期化信号として走査線駆動回路110の出力パルスであるエンドパルス信号EPVを採用している点が、前述した実施形態と大きく異なる。それに伴い、リセット信号RにVL電位を印加することで、通常駆動とする単位回路の考え方も異なる。初期化信号としてエンドパルス信号EPVを用いるので、エンドパルス信号EPVがアクティブである期間にパルス転送している単位回路に対しては、初期化信号を入力しない。
走査線駆動回路110の順方向走査の場合、最終段の単位回路を含む3段分の単位回路UNIT(n−2)〜UNIT(n)は、エンドパルス信号EPVがアクティブである期間にパルス転送を行っているため、リセット信号RにVL電位を印加することで通常駆動とする。それ以外の単位回路については、リセット信号Rにエンドパルス信号EPVのVH電位を印加することで、単位回路UNIT(4)〜UNIT(n−3)のPout信号をVL電位にリセットしている。
逆方向走査の場合も同様で、最終段の単位回路を含む3段分の単位回路UNIT(1)〜UNIT(3)は、エンドパルス信号EPVがアクティブである期間にパルス転送を行っているため、リセット信号RにVL電位を印加することで通常駆動とする。したがって、走査線駆動回路110全体でみるとn個連続接続された単位回路の上端および下端の3段においてリセット信号RにVL電位を印加している。それ以外の単位回路UNIT(4)〜UNIT(n−3)については、リセット信号Rにエンドパルス信号EPVのVH電位を印加することで、単位回路UNIT(4)〜UNIT(n−3)のPout信号をVL電位にリセットしている。シフトレジスタ全体をみると、初期化信号としてスタートパルス信号SPVを用いた場合と同様の構成となっているが、通常駆動させる単位回路の位置に対する考え方は異なっている。
しかし、第1実施形態と同様でこれに限られたものではなく、リセット信号を入力する段を1段毎の交互配置や数段毎配置するなど選択的にリセットを行う構成としても良い。しかしこの場合、電源投入時に発生する瞬間消費電流については注意が必要である。
また、本実施形態ではエンドパルス信号EPVを最終段の単位回路から出力された信号をそのまま用いる構成をとっているが、次段以降の波形制御されたものやレベル変換されたパルス、増幅されたパルスを用いても良い。これらのパルスは、1フィールド期間を1周期とするスタートパルスやエンドパルスと同周期となる。その際、初期化信号のアクティブな期間に、転送を行っている単位回路は通常駆動する点に注意が必要である。
(電子機器)
次に、このように構成された電子機器の具体例をそれぞれ示す。
図11は、上記各実施形態に係る液晶表示装置1000を有する携帯電話機の構成を示す斜視図である。この図に示されるように、携帯電話機1100は、利用者により操作される複数の操作ボタン1102、他の端末装置から受信した音声を出力する受話口1104、および他の端末装置に送信される音声を入力する送話口1106のほかに、各種の画像を表示する液晶表示装置1000を有する。
図12は、ラップトップ型のパーソナルコンピュータの一例を示す正面図である。このパーソナルコンピュータ1200は、本体1204にCPU、メモリ、モデム、キーボード1202を備え、更に、上述した液晶表示装置1000を表示部としてトップカバーケース内に備えている。
尚、本実施形態の液晶表示装置は、図11、図12に示した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等の表示部として用いることができる。
したがって、本電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置を表示部として備えているので、高品位の画像表示が可能な表示部を有する電子機器を実現することができる。
尚、本発明は上述の実施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で種々変形して実施することができる。
また、アクティブマトリクス基板100には、上述の走査線駆動回路110、データ線駆動回路120の他に、サンプルホールド回路、プリチャージ回路、容量線駆動回路を形成してもよい。このプリチャージ回路はデータ線駆動回路のデータ線121への画像信号の書き込み負荷を低減するために、データ線121を、画像信号のサンプリングに先行するタイミングで所定電位にプリチャージするものであり、データ線駆動回路の補助的機能とみなすこともできる。更に容量線駆動回路は、データ線に入力される画像信号の電圧振幅を低減することにより低消費電力化を実現するための手法であり、同様にデータ線駆動回路の補助的機能とみなすことができる。
さらに、本実施形態では、走査線111を二つの走査線駆動回路110により片側から駆動する構成となっているが、走査線111に供給される走査信号の遅延が問題になる場合には、向かい合うもう一方の周辺回路領域に走査線駆動回路110Xを追加して、二つの走査線駆動回路(110+110X)により走査線111を駆動するようにしてもよい。
更に、液晶表示装置の液晶層910には、TN液晶、STN液晶等のように初期の配向状態を配向膜によって規定されるものの他、高分子中に液晶分子を、配向状態がランダムとなるように分散させた高分子分散型液晶を用いることもできる。
本発明の実施形態を説明するためのアクティブマトリクス基板の構成図。 本発明の実施形態を説明するための液晶表示装置斜視図。 本発明の実施形態を説明するための駆動信号概略図。 本発明の実施形態を説明するためのデータ線駆動回路の構成要素回路図。 本発明の第1実施形態を説明するための走査線駆動回路のブロック詳細構成図。 本発明の第1実施形態を説明するための走査線駆動回路のブロック図。 本発明の実施形態を説明するための駆動信号タイミングチャート。 本発明の第2実施形態を説明するための走査線駆動回路のブロック詳細構成図。 本発明の第2実施形態を説明するための走査線駆動回路のブロック図。 本発明の第3実施形態を説明するための走査線駆動回路のブロック図。 本発明による電子機器の一例としての携帯電話を示す斜視図。 本発明による電子機器の一例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図。 従来例を説明するための走査線駆動回路のブロック詳細構成図。 従来例を説明するための走査線駆動回路のブロック図。
符号の説明
30…制御回路、40…画素、100…アクティブマトリクス基板、110…走査線駆動回路、111…走査線、120…データ線駆動回路、121…データ線、140…画素スイッチング素子、150…補助容量コンデンサ、160…液晶素子、170…画素電極、180…容量線、901…対向基板、910…液晶層、940…外部駆動IC、UNIT_O1…奇数段用単位回路、UNIT_E1…偶数段用単位回路、220…シフトレジスタ、230o…奇数段用クロック制御回路、230e…偶数段用クロック制御回路、250…単位シフト回路、290…バッファ回路。

Claims (18)

  1. 複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリックス状に配置された画素電極及びスイッチング素子とを有する電気光学装置を駆動する駆動回路に用いられ、前記駆動回路の駆動開始を指示するスタートパルス信号を駆動信号として順次転送することによって、前記データ線または前記走査線を選択するための選択信号を順次生成する複数の単位シフト回路からなるシフトレジスタを備える電気光学装置の駆動方法であって、
    前記単位シフト回路は、次段の前記単位シフト回路の前記駆動信号となる次段駆動信号を初期化する初期化回路を有し、前記初期化回路に入力する初期化信号として、前記駆動信号又は前記次段駆動信号を用いる、
    ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  2. 請求項1に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化信号として用いる前記駆動信号は前記スタートパルス信号である、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  3. 請求項1に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化信号として用いる前記次段駆動信号は、複数の前記単位シフト回路の最終段より出力されるエンドパルス信号である、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  4. 請求項1に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化信号として用いる前記次段駆動信号は、前記単位シフト回路からの前記次段駆動信号に基づいて形成され前記走査線あるいは前記データ線に供給する前記選択信号、あるいは前記選択信号を形成する過程の信号である、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、前記初期化信号を入力しない前記単位シフト回路が少なくとも一つ以上ある、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  6. 請求項5に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化信号を入力しない前記単位シフト回路とは、前記初期化信号が有効である期間に、転送動作している前記単位シフト回路である、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  7. 請求項5または6に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段の前記単位シフト回路または最終段の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  8. 請求項5または6に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段を含む連続3段分の前記単位シフト回路または最終段を含む連続3段分の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記シフトレジスタが双方向走査対応タイプの場合、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段の前記単位シフト回路と最終段の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  10. 請求項1から8のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記シフトレジスタが双方向走査対応タイプの場合、前記シフトレジスタを構成する複数の前記単位シフト回路のうち、初段を含む連続3段分の前記単位シフト回路と最終段を含む連続3段分の前記単位シフト回路において前記初期化信号を非入力とする、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  11. 請求項1から10のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記駆動回路は、前記シフトレジスタに入力される第1クロック信号と、前記第1クロック信号を反転した第2クロック信号の出力を制御する機能を有するクロック制御回路を具備し、シフト動作している前記単位シフト回路の前後を除く前記単位シフト回路の動作を停止する、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  12. 請求項11に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記クロック制御回路によって前記クロック信号が非供給状態となった前記単位シフト回路に対し、前記初期化信号を有効にする、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記駆動回路は、前記第1クロック信号を反転した前記第2クロック信号を生成するクロック生成回路を具備し、前記クロック生成回路により前記第1クロック信号と前記第2クロック信号を生成する、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化回路は、ソース電極が低電位電源に接続され、ドレイン電極が前記次段駆動信号に接続され、ゲート電極に前記初期化信号が入力されるNチャネル型トランジスタで少なくとも構成され、前記初期化信号により前記次段駆動信号を初期化する、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  15. 請求項1から13のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法において、
    前記初期化回路は、第1入力ゲートに前記初期化信号が入力され、第2入力ゲートが前記単位シフト回路において転送/ラッチ動作を行う第1のインバータ出力部と第2のインバータ出力部の接続点に接続しているNOR回路で構成され、前記初期化信号より前記次段駆動信号を初期化する、ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  16. 請求項1から15のいずれか一項に記載の電気光学装置の駆動方法を用いた駆動回路。
  17. 請求項16に記載の駆動回路を備えた電気光学装置。
  18. 請求項17に記載の電気光学装置を備えた電子機器。
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