JP2007101600A - 電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、電子機器 - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、電子機器 Download PDF

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千代明 飯島
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Abstract

【課題】焼き付きの発生を防止した電気光学装置を提供する。
【解決手段】電気光学パネルの複数の走査線に対して、選択信号を選択期間に与え、非選択信号を非選択期間に与えて、順次走査し、この走査に同期しながら、複数のデータ線に所定の画素に対して所定の階調でパルス幅変調されたデータ信号を出力し、階調表示を行う電気光学装置の駆動方法であって、パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]、P=106/(N・F)としたときに、130<P<230とし、且つ、パルス周期内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、0.5×103<α<5×103とする。
【選択図】 図3

Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、電子機器に関する。
例えば、電気光学装置の一種である液晶装置は、電極構成や駆動方式などに応じて種々のタイプに分類することができる。例えば、液晶装置の駆動方式としては、トランジスタやダイオードなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動方式と、このようなスイッチング素子を用いないパッシブマトリックス駆動方式とに大別することができる。このうち、パッシブマトリックス駆動方式は、スイッチング素子を用いないため、低消費電力化に適しており、製造が容易で低コストであるといった利点を有している(例えば、特許文献1〜3を参照。)。
特開2003−233359号公報 特開2003−233360号公報 特開2003−173170号公報
ところで、上述したパッシブマトリックス駆動方式を採用した液晶装置では、例えば図8(a)に模式的示すように、枠状の白表示の中に画像Sを黒表示したときに、黒表示を行うデータ線(以降セグメントラインとも呼ぶ。)SegAと、この黒表示に隣接して白表示を行うセグメントラインSegBとの間で、図8(b)に示すような焼き付きRが生じることがあった。
具体的に、黒表示を行うセグメントラインSegAと、これに隣接して白表示を行うセグメントラインSegBとの間には高い電位差が生じるため、静止画などの同じ画像を長時間表示した場合には、イオンの吸着が発生して、上述した焼き付きSが生じることがある。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、焼き付きの発生を防止した信頼性の高い電気光学装置、及びその駆動方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置は、複数の走査線と、複数の走査線に交差する複数のデータ線と、走査線とデータ線との各交差位置に対応して設けられた複数の画素とを有する電気光学パネルと、複数の走査線に対して、選択信号を選択期間に与え、非選択信号を非選択期間に与えて、順次走査する走査線駆動回路と、走査線駆動回路による走査に同期しながら、複数のデータ線に所定の画素に対して所定の階調でパルス幅変調されたデータ信号を出力する信号線駆動回路とを備え、階調表示を行う電気光学装置であって、パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]、P=106/(N・F)としたときに、130<P<230であり、且つ、パルス周期内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、0.5×103<α<5×103であることを特徴とする。
この構成によれば、パルス周期P、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間P0、及び最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間PMを最適化することで、焼き付きの発生を防ぐことができる。
さらに、本発明に係る電気光学装置は、1×103<α<4×103であることが好ましい。
これにより、焼き付きの発生を防ぐと共に、コントラストの低下を抑えることができる。
また、本発明に係る電気光学装置は、電気光学パネルがパッシブマトリックス駆動方式を用いた液晶パネルである構成であってもよい。
この場合、パッシブマトリックス駆動方式を用いた液晶パネルの焼き付きの発生を効果的に防ぐことができる。
また、本発明に係る電気光学装置は、走査信号及びデータ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させたライン反転駆動方式を用いる構成であってもよい。
この場合、ライン反転駆動方式を用いた構成において焼き付きの発生を効果的に防ぐことができる。
一方、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、複数の走査線に交差する複数のデータ線と、走査線とデータ線との各交差位置に対応して設けられた複数の画素とを有する電気光学パネルの複数の走査線に対して、選択信号を選択期間に与え、非選択信号を非選択期間に与えて、順次走査し、この走査に同期しながら、複数のデータ線に所定の画素に対して所定の階調でパルス幅変調されたデータ信号を出力し、階調表示を行う電気光学装置の駆動方法であって、パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]、P=106/(N・F)としたときに、130<P<230とし、且つ、パルス周期内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、0.5×103<α<5×103とすることを特徴とする。
この駆動方法によれば、パルス周期P、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間P0、及び最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間PMを最適化することで、焼き付きの発生を防ぐことができる。
さらに、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、1×103<α<4×103とすることが好ましい。
これにより、焼き付きの発生を防ぐと共に、コントラストの低下を抑えることができる。
また、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、電気光学パネルとして、パッシブマトリックス駆動方式の液晶パネルを用いた場合に、焼き付きの発生を防ぐことができる。
また、本発明に係る電気光学装置の駆動方法は、走査信号及びデータ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させたライン反転駆動方式を用いた場合に、焼き付きの発生を防ぐことができる。
一方、本発明に係る電子機器は、上述した何れかの電気光学装置又は駆動方法により駆動される電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電気光学装置の焼き付きの発生を防ぐことによって、良好な表示特性と高い信頼性とを兼ね備えた電子機器を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、本発明を電気光学装置の一例である液晶装置に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、これらの図面に示される構造は特徴的な部分を分かり易く示すために実際の構造に対して寸法を異ならせて示す場合がある。
(電気光学装置)
先ず、図1に示す本実施形態に係る液晶装置100の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る液晶装置100の構成を示すブロック図である。
この液晶装置100は、図1に示すように、液晶表示パネル101と、コントローラ102と、走査線駆動回路103と、データ線駆動回路104と、電源回路105と、階調信号発生回路106とを備えて概略構成されている。
液晶表示パネル101は、パッシブマトリックス駆動方式を採用した液晶パネル(電気光学パネル)であり、それぞれが行方向(X方向)に延在する複数の走査線201と、それぞれが列方向(Y方向)に延在する複数のデータ線202と、これら走査線201とデータ線202との各交差位置に対応して設けられた複数の画素203とを有している。具体的に、液晶表示101パネルは、一対の基板間に液晶(電気光学物質)を挟持してなるものであり、パッシブマトリックス駆動方式の場合、一方の基板の内面側に設けられて、各走査線201と電気的に接続された帯状の走査電極と、他方の基板の内面側に設けられて、各データ線202と電気的に接続された帯状のデータ電極とが互いに交差する位置において各画素203が構成されている。
コントローラ102は、走査線駆動回路103、データ線駆動回路104及び電源回路105及び階調信号発生回路106と接続されており、メモリに格納されたプログラム又は外部からの命令に従って、これら走査線駆動回路103、データ線駆動回路104及び電源回路105及び階調信号発生回路106の制御を行う。
すなわち、コントローラ102は、これら走査線駆動回路103、データ線駆動回路104及び電源回路105及び階調信号発生回路106に対して制御信号を供給する。
具体的に、走査線駆動回路103に対しては、1垂直走査期間(1F)を規定するスタートパルス信号DYと、1水平走査期間、すなわち1本の走査線201を選択する1選択期間(1H)を規定するクロック信号CLYとを供給する。
データ線駆動回路104に対しては、データ書込用のドットクロック信号であるクロック信号CLXと、表示データDTと、書き込まれたデータを1選択期間保持するラッチパルスLPとを供給する。
階調信号発生回路106に対しては、ラッチパルス信号LPと、階調基準クロックCLGを供給する。
走査線駆動回路103は、コントローラ102及び液晶表示パネル101の各走査線201と接続されている。この走査線駆動回路103は、コントローラ102による制御に基づいて、走査線201に走査信号を出力することによって、1選択区間(1H)毎に、走査線201を順番に選択していく。このような走査により、1フレーム期間(1F)において、所定の走査方向に(一般的には最上から最下に向かって)、データの書き込み対象となる画素行が順次に選択されていく。
データ線駆動回路104は、コントローラ102、階調信号発生回路106及び液晶表示パネル101の各データ線202と接続されている。このデータ線駆動回路104は、コントローラ102と階調信号発生回路106から供給されるGCP信号に基づいて、走査線駆動回路103によって選択された画素行に対するデータ信号の出力を行う。具体的には、今回の1Hでデータを書き込むべき画素行に対して、表示データ及びGCP信号に基づく階調パルスの出力と、次の1Hでデータを書き込むべき画素行に関するデータの点順次的なラッチとが並行して行われる。
電源回路105は、コントローラ102、走査線駆動回路103及びデータ線駆動回路104と接続されている。電源回路105は、コントローラ102による制御に基づいて、走査線201の走査に必要な電圧を生成し、これを走査線駆動回路103に供給すると共に、データ線202の駆動に必要な電圧を生成し、これをデータ線駆動回路104に供給する。
階調信号発生回路106は、例えば図2に示すように、階調データ記憶装置301と、カウンタ302と、コンパレータ303と、制御回路304とを備えて構成されている。このうち、階調データ記憶装置301は、コントローラ102または外部から各階調に応じたオン電圧のパルス幅を規定しているデータが書き込まれる。また、制御回路304から供給されるアドレスにより、所定の階調データをコンパレータ303に出力する。カウンタ302は、クロック信号CLGの立ち上がり又は立ち下がり回数をカウントし、そのカウント値をコンパレータ303に出力する。また、カウンタ302は、ラッチパルス信号LPをリセット信号として初期化される。コンパレータ303は、カウンタ302からのカウント値と、階調データ記憶装置301からの階調データとを比較し、一致した場合はパルスを制御回路304に出力する。制御回路304は、パルスをデータ線駆動回路104に出力するとともに階調データ記憶装置のアドレスを+1とする。また、制御回路304は、ラッチパルス信号LPをリセット信号として初期化される。
このように1選択期間に階調数に応じたパルスをGCP信号としてデータ線駆動回路104に出力する。GCP信号のパルスの立ち上がりまたは立ち下りタイミングは、各階調に応じたオン電圧のパルス幅を規定している。
(電気光学装置の駆動方法)
次に、本実施形態に係る液晶装置100の駆動方法について説明する。
本実施形態では、上述した図8(a)に示す枠状の白表示の中に画像Sを黒表示した場合を例に挙げて説明する。
図3は、データ線駆動回路104によってパルス幅変調されたデータ信号の波形図であり、(a)は、最もオフ電圧となる期間が長い階調(0階調)の波形図を示し、(b)は、最もオン電圧となる期間が長い階調(M階調)の波形図を示す。
本発明者らは、上述した図8(b)に示す焼き付きRの発生原因について検討を行った結果、パッシブマトリクス駆動方式を用いた液晶表示パネル101において、パルス幅変調のディーティー比が1/70以下の場合に焼き付きが生じやすく、その原因がパルス周期Pが長いことによることを見出した。
さらに、パルス周期P内において、図3(a)に示す最もオフ電圧となる期間が長い階調(0階調)のオン電圧となる期間P0が短かったり、図3(b)に示す最もオン電圧となる期間が長い階調(M階調)のオフ電圧となる期間PMが短かったりすることも、上述した焼き付きの発生原因があることを見出した。
本発明者らは、以上のような知見に基づき、パルス周期P、0階調目のオン電圧となる期間P0、及びM階調目のオフ電圧となる期間PMの最適化を行い、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]とし、P=106/(N・F)としたときに、130<P<230とし、且つ、パルス周期P内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調(0階調)のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調(M階調)のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、0.5×103<α<5×103とすることを特徴とする。
この場合、図4に示すように、0階調目のオン電圧となる期間P0及びM階調目のオフ電圧となる期間PMを本来の階調による期間よりも長くすることで、黒表示を行うセグメントラインSegAと、この黒表示に隣接して白表示を行うセグメントラインSegBとの間で等電位となる時間を設けることができる。これにより、上述した焼き付きRの発生を防ぐことができる。
ところで、0階調目のオン電圧となる期間P0及びM階調目のオフ電圧となる期間PMを長くすると、0階調目とM階調目との実効電圧比が小さくなり、コントラスト比の低下が懸念される。しかしながら、図5に示すように、デューティー比が1/70以下のパルス幅変調駆動であるため、0階調目とM階調目の実効電圧比は、液晶の駆動電圧に対する輝度の急峻性より大きくなる。これは、駆動電圧に対してコントラスト比が一定となる範囲であるから、0階調目とM階調目の実効電圧比が小さくなったとしても、コントラストの低下を防ぐことができる。
前記液晶装置100は、上述した図1に示す構成に限定されるものではなく、例えば図6に示すように、走査信号及びデータ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させたライン反転駆動方式を用いた構成とすることもできる。
具体的に、このライン反転駆動方式を採用した場合には、上述した図1に示す構成に加えて極性切替回路107を備えた構成とする。この極性切替回路107は、コントローラ102、走査線駆動回路103及びデータ線駆動回路104と接続されており、コントローラ102の制御に基づいて、走査信号及びデータ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させるための極性反転信号POLを走査線駆動回路103及びデータ線駆動回路104に供給する。
本発明では、このようなライン反転駆動方式を用いた構成でも、上述したパルス周期P、0階調目のオン電圧となる期間P0、及びM階調目のオフ電圧となる期間PMを最適化することで、焼き付きの発生を防ぐことができる。
また、前記液晶装置100は、高コントラスト化や低電圧駆動化などを図るため、複数本の走査線を同時に選択するMLS(Multi Line Selection)駆動方式を用いることも可能である。また、本発明は、このようなMLS駆動方式や通常駆動方式においても、焼き付きの発生を防ぐことができる。
(電子機器)
次に、本実施形態に係る電子機器の一具体例として、図7に示す携帯電話機1000について説明する。
図7は、携帯電話機1000の外観を示す斜視図である。この携帯電話機1000の表示部1001には、上記液晶装置100が採用されている。したがって、この携帯電話機1000では、上述した焼き付きの発生を防止することによって、良好な表示特性と高い信頼性を得ることが可能である。
なお、本発明の液晶表示装置(電気光学装置)は、上記携帯電話機に限らず、例えば、電子ブックや、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるい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、ページャ、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、タッチパネルなどの電子機器の表示部(画像表示手段)として好適に用いることができる。
なお、本発明において、電気光学物質、電気光学パネル、電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。
以上、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されないことは言うまでもない。すなわち、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々の変更が可能である。
以下、実施例により本発明の効果を明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
本実施例では、パッシブマトリクス駆動方式を採用した液晶装置を用いて、上述した図8(a)に示す枠状の白表示の中に画像Sを黒表示した。そして、上述したP=106/(N・F)、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}の2式を用いて、N、F、P0、PMの各値を変化させたパルス幅変調駆動を行った際の焼き付きレベル、コントラスト及び電流値についての評価を行った。その評価結果を表1に示す。
Figure 2007101600
なお、表1中に示す焼き付きレベルは、図8(a)のパターンを16時間点灯した後、所定の階調全面表示を行い、焼き付き具合を目視により観察した。その評価については、以下のとおりである。
◎:「M/3階調全面表示で焼き付きが見られなかった。」
○:「M/3階調全面表示で焼き付きが見られた。」
△:「2M/3階調全面表示で焼き付きが見られた。」
×:「M階調全面表示で焼き付きが見られた。」
また、表1中に示すコントラストは、従来例1に対するコントラストの比率であり、その評価については、以下のとおりである。
◎:「1.00〜0.96」
○:「0.95〜0.86」
△:「0.85〜0.76」
×:「0.75以下」
また、表1中に示す電流値は、従来例1に対する電流値の比率、その評価については、以下のとおりである。
◎:「1.00〜1.24」
○:「1.25〜1.49」
△:「1.50〜1.74」
×:「1.75以上」
表1に示す評価果から、Pの値が大きいと焼き付きが生じやすく、Pの値が小さくと電流値が増えることがわかる。そして、その好ましい範囲は、130μs<P<230μsである。
一方、表1に示す評価果から、αの値が大きいとコントラストの低下を招き、αの値が小さいと焼き付きが生じやすくなることがわかる。そして、その好ましい範囲は、0.5×103<α<5×103であり、更に好ましい範囲は、1×103<α<4×103である。
本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示すブロック図である。 階調信号発生回路の構成を示すブロック図である。 パルス幅変調されたデータ信号の波形図であり、(a)は、0階調の波形図を示であり、(b)は、M階調の波形図である。 焼き付きの発生防止を説明するための波形図である。 液晶の駆動電圧に対する輝度とコントラストとの関係を示すグラフである。 ライン反転駆動方式を用いた場合の液晶装置の全体構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。 焼き付きの発生を説明するための模式図である。
符号の説明
100…液晶装置(電気光学装置)、101…液晶表示パネル(電気光学パネル)、103…走査線駆動回路、104…データ線駆動回路、201…走査線、202…データ線、203…画素、1000…携帯電話機(電子機器)

Claims (9)

  1. 複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差位置に対応して設けられた複数の画素とを有する電気光学パネルと、前記複数の走査線に対して、選択信号を選択期間に与え、非選択信号を非選択期間に与えて、順次走査する走査線駆動回路と、前記走査線駆動回路による走査に同期しながら、前記複数のデータ線に所定の画素に対して所定の階調でパルス幅変調されたデータ信号を出力する信号線駆動回路とを備え、階調表示を行う電気光学装置であって、
    前記パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]、P=106/(N・F)としたときに、
    130<P<230
    であり、且つ、
    前記パルス周期内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、
    0.5×103<α<5×103
    であることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記αは、
    1×103<α<4×103
    であることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記電気光学パネルは、パッシブマトリックス駆動方式を用いた液晶パネルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。
  4. 前記走査信号及び前記データ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させたライン反転駆動方式を用いることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電気光学装置。
  5. 複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差位置に対応して設けられた複数の画素とを有する電気光学パネルの複数の走査線に対して、選択信号を選択期間に与え、非選択信号を非選択期間に与えて、順次走査し、この走査に同期しながら、複数のデータ線に所定の画素に対して所定の階調でパルス幅変調されたデータ信号を出力し、階調表示を行う電気光学装置の駆動方法であって、
    前記パルス幅変調のデューティー比を1/N(N<70)、フレーム周波数をF[Hz]、パルス周期をP[μs]、P=106/(N・F)としたときに、
    130<P<230
    とし、且つ、
    前記パルス周期内において、最もオフ電圧となる期間が長い階調のオン電圧となる期間をP0、最もオン電圧となる期間が長い階調のオフ電圧となる期間をPM、α={1/(130−N)}・{(P0+PM)/P}としたときに、
    0.5×103<α<5×103
    とすることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  6. 前記αを、
    1×103<α<4×103
    とすることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動方法。
  7. 前記電気光学パネルとして、パッシブマトリックス駆動方式を用いた液晶パネルを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置の駆動方法。
  8. 前記走査信号及び前記データ信号の電圧極性を、同時に1フレーム内で複数回反転させたライン反転駆動方式を用いることを特徴とする請求項5〜7の何れか一項に記載の電気光学装置の駆動方法。
  9. 請求項1〜4の何れか一項に記載の電気光学装置又は請求項5〜8の何れか一項に記載の駆動方法により駆動される電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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