JP2009109924A - 液晶表示装置、共通電極駆動回路、および液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置、共通電極駆動回路、および液晶表示装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】環境変化、配線の接続抵抗などの影響を受けることなく、より正確にCOM電圧の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置1は、横シャドーの発生を防止するために、共通電極COMへ送信する共通電極駆動信号の波形を変更する液晶コントローラ(共通電極駆動部)14を備えている。液晶コントローラ14は、タイミングコントローラ(タイミング制御部)22へ入力されるデータ信号に基づいて、該データ信号がデータ信号線SLへ入力されるときの共通電極の電圧降下量を算出するCOM負荷演算部(共通電極負荷演算部)23と、該共通電極負荷演算部で算出された電圧降下量をキャンセルするように、共通電極駆動信号の波形を変更する共通電極電源回路(信号生成部)21とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示における横シャドーの発生を防止した液晶表示装置、およびその駆動方法に関するものである。
近年、液晶表示装置は、CRT(Cathode-Ray-Tube)に比べて、消費電力が少なく、小型化がしやすいため、急速に普及しつつある。これらの液晶表示装置の中でも、応答速度が速く、多階調表示が容易なアクティブマトリクス型の液晶表示装置が広く使用されている。
しかし、アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、特に、より広い表示画面で、より高精細な表示装置を実現しようとすると、1水平走査期間毎にデータ信号線SL1〜SLnの出力を極性反転させる場合(これを1H反転駆動とも呼ぶ)、横シャドーが発生しやすくなり、画質が低下するという問題を生ずる。これは、ドレイン書き込み時のソース出力電圧の立ち上げ(図7の矢印参照)、立ち下げ(図8の矢印参照)が液晶容量Clcを介してCOM電圧への突き下げを行うことに起因する。
この点について、図を参照しながら以下に説明する。図7および図8には、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の一部分の構成を模式的に示す。図7は、ソース出力電圧が正極性の場合であり、図8は、ソース出力電圧が負極性の場合である。
これらの図に示すように、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、複数のデータ信号線SL(SL1〜SLn)と、複数の走査信号線GL(GL1〜GLm)とが互いに交差するように配置されており、各信号線の交差部近傍にスイッチング素子としてのTFT素子Trが形成されている。この各TFT素子Trに対応して画素PIXが形成されている。
各TFT素子TrのドレインDは、画素電極に接続されており、この画素電極は、液晶層を挟んで設けられた共通電極COMとの間で液晶容量Clcを形成しているとともに、補助容量配線CSとの間で補助容量Ccsを形成している。この液晶容量Clcと補助容量Ccsとで画素容量Cpが形成される。
そして、1水平走査期間毎にデータ信号線SL1〜SLnの出力を極性反転させる場合(これを1H反転駆動とも呼ぶ)、1水平走査期間毎に、TFT素子TrのソースSと共通電極COMとの間の容量を充放電する電流が流れる。このような電流の影響が、液晶容量Clcを介して共通電極電圧(COM電圧)の電圧降下(突き下げ)を引き起こす。
ここで、上記容量の充放電電流は、データ信号線SL1〜SLnの出力振幅によって異なる。そのため、上記の電圧降下量は、データ信号線SL1〜SLnの出力振幅に応じて変化する。
例えば、図7に示すようなソース出力電圧が正極性の場合と、図8に示すようなソース出力電圧が負極性の場合とでは、共通電極COMの極性に対するソース出力電圧の極性が異なることに起因して、共通電極COMへの負荷が大きく異なることになる。そして、共通電極COMへの負荷は、1本の走査信号線GLのトータル負荷によって決定される。なお、ソース出力電圧が正極性の場合には、出力電圧は立ち上げられるが、共通電極の電圧(COM電圧)の振幅よりも小さい振幅であるため、頭打ちすることで結果的に突き下げ(電圧降下)となる。
例えば、ノーマリーホワイトモードにおいては、図9に示すような黒表示(逆極性)時には、ソース出力電圧(Vs:破線)の立ち下げによってCOM電圧(Vcom:実線)への突き下げ(電圧降下)の影響は大きくなる一方、図10に示すような白表示(同極性)時には、ソース出力電圧(Vs:破線)の立ち上げによってCOM電圧への突き下げの影響は小さくなる。このように、表示階調によって共通電極電位Vcom(Vcom:実線)の振幅に変化が生じてしまう(図11参照))。この結果、1水平走査期間毎の表示パターンの相違によって、共通電極電位Vcom波形の立ち上がり速度が変化してしまう。そして、立ち上り速度の低下によって液晶の充電時間内にCOMが想定している電位に到達することができず、結果として液晶印加電圧が不足するため表示に影響に影響を及ぼしてしまう。図11では、白表示時のVcomを破線で示し、黒表示時のVcomを一点鎖線で示す。
このような表示パターンの一例として、例えば図12に示すような、液晶印加電圧変化の影響を受けやすい中間調(例えば、L32)の背景と、COM電極への突き下げ効果が最も大きくなる(COM電圧への負荷が最も高い)黒表示(例えば、L0)の中央部分とから構成される表示パターンが挙げられる。このような表示パターンは、ウィンドウパターンと呼ばれる。
このウィンドウパターンでは、1水平走査期間、全てのデータ信号線SL1〜SLnが白表示である箇所Aと、黒表示を含む箇所Bとを比較すると、箇所Bの方が、共通電極線の根元および補助容量配線の根元に流れる電流が大きくなる。したがって、上記抵抗成分によって、共通電極電位Vcom波形の立ち上がりは、実線で示す箇所Aの場合に比べて、箇所Bの方が大きく鈍ってしまう。
これにより、箇所Aよりも箇所Bの方が全体的に液晶印加電圧が不足してしまう。この結果、図13に示すように、箇所Bの中間調表示部の方が箇所Aの中間調表示部よりも明るくなり、横シャドーが発生する。なお、ここでは、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置を用いて説明しているが、ノーマリブラックモードの液晶表示装置の場合にも同様になる。
特開2001−147420号公報(2001年5月29日公開)
上記のような横シャドーを防止するために、特許文献1では、ソースドライバ(データ信号線駆動回路)からの出力電圧、つまり、アナログ信号の1ゲートライン分のデータをCOM電源回路へフィードバックし、ソース出力電圧から受ける突き下げの影響をキャンセルするという手法が提案されている。
図14には、特許文献1において提案されている手法を用いた液晶表示装置100の一構成例を模式的に示す。液晶表示装置100は、複数のデータ信号線SLと、複数の走査信号線GL(図示せず)とが互いに交差するように配置されており、各信号線の交差部近傍にスイッチング素子としてのTFT素子Tr(図示せず)が形成された、アクティブマトリクス型の液晶表示装置である。
この各TFT素子Trに対応して、液晶表示パネル102の表示領域102a内には、画素PIX(図示せず)が形成されている。液晶表示パネル102の非表示領域(額縁領域)102bには、データ信号線SLを駆動するためのデータ信号線駆動回路103と、走査信号線GLを駆動するための走査信号線駆動回路104とが設けられている。
液晶表示パネル102上に形成されたデータ信号線駆動回路103および走査信号線駆動回路104は、フレキシブルプリント基板(FPC)111を介して、液晶コントローラを搭載した外部回路基板(PWB)112に接続されている。外部回路基板112には、共通電極電源回路121およびタイミングコントローラ122などが設けられている。
そして、液晶表示装置100においては、各データ信号線SLの出力の総和を検出するための検出用バスライン113が、各データ信号線SLに交差するように配置されている。この検出用バスライン113によって検出されたデータ信号線駆動回路からの出力電圧は、共通電極電源回路121にフィードバックされる。共通電極電源回路121では、フィードバックされた信号に基づいてソース出力電圧から受ける突き下げの影響をキャンセルした共通電極駆動信号を生成し、液晶表示パネル102の共通電極へ送信する。このようにして、横シャドーを防止している。
しかしながら、上記のようなアナログ信号をフィードバックするという手法では、表示装置の置かれた環境の変化(例えば、温度変化)に十分に対応できずに、調整されたCOM電圧値に誤差が生じてしまうという問題が発生する。これは、温度などの環境の変化によって、ドレインへの書き込み効率、メタル抵抗値などの各種パラメータに変化が生じることによって、COM電圧値の突き下げ量が変動するためである。
このように、従来のソース出力のみをフィードバックするという手法では、液晶モジュール全体としての環境変化によるCOM突き下げ量の変動には追随できない。
また、アナログ信号をフィードバックする場合、一般的な液晶表示装置においては、ソース出力電圧検出用のバスラインとCOM電源回路とをつなぐ配線は、表示パネルからフレキシブルプリント基板(FPC)上を通って外部回路基板(PWB)へと配置されることになるため、この配線経路の接続抵抗などが原因となって、正確なフィードバックが困難になってしまうという問題も発生する。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、環境変化、検出用バスラインの接続抵抗などの影響を受けることなく、より正確にCOM電圧の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現することを目的とする。
本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、複数の走査信号線と、該走査信号線に交差するように配置された複数のデータ信号線と、上記走査信号線に入力される走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号が印加される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更する共通電極駆動部を備えていることを特徴としている。
本発明の液晶表示装置においては、横シャドーの発生を防ぐために行う、共通電極電圧の調整を、従来のようなソースドライバからの出力電圧(アナログ信号)を読み取って、それを共通電極駆動回路へフィードバックするという方法ではなく、ソースドライバ(データ信号線駆動回路)およびゲートドライバ(走査信号線駆動回路)などの駆動回路を制御するためのタイミング制御部へ入力されるデジタル信号であるデータ信号(例えば、階調データ)に基づいて行っている。
これにより、従来のフィードバックにより共通電極駆動信号を調整する方法の問題点であった、環境の変化、あるいは、検出用バスラインの接続抵抗などの影響により正確な電圧調整が行えなくなるという問題を解決することができる。したがって、上記の構成によれば、より正確に共通電極駆動信号(COM電圧)の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現することができる。
本発明の液晶表示装置において、上記共通電極駆動部は、上記タイミング制御部へ入力されるデータ信号に基づいて、該データ信号が上記データ信号線へ入力されるときの共通電極の電圧降下量を算出する共通電極負荷演算部と、該共通電極負荷演算部で算出された電圧降下量をキャンセルするように、共通電極駆動信号の波形を変更する信号生成部とを備えていてもよい。
本発明の液晶表示装置において、上記共通電極負荷演算部では、上記タイミング制御部へ入力されるデータ信号と、該データ信号がデータ信号線へ入力されるときの共通電極の電圧降下量に基づいて決定された共通電極電圧調整信号とが対応付けられたルックアップテーブルを参照して、共通電極電圧調整信号を出力し、上記信号生成部は、上記共通電極調整信号に基づいて共通電極駆動信号の波形を変更することが好ましい。
上記の構成によれば、タイミング制御部へ入力されるデータ信号に基づいてルックアップテーブルを参照するだけで共通電極の電圧を調整するための信号を求めることができるため、演算回路を使用する必要がない。そのため、回路の複雑化を抑えることができる。
本発明の液晶表示装置は、装置が置かれている環境に関する情報を取得する環境情報取得部を備えているとともに、上記ルックアップテーブルは、上記環境情報の値によって異なる複数種類のものから構成されており、上記共通電極負荷演算部は、上記環境情報取得部が取得した情報に基づいて、上記ルックアップテーブルを選択することが好ましい。
装置の置かれた環境(例えば、温度)に変化が生じるとドレインへの書き込み効率、メタル抵抗値などの各種パラメータに変化が生じる。これにより、調整された共通電極の電圧値に誤差が生じてしまうという問題が発生する。
上記の構成によれば、装置が置かれている環境の変化に応じて変化するドレインへの書き込み効率、メタル抵抗値などの各種パラメータに対応させたルックアップテーブルを作成することができ、環境の変化に合わせて変化する電圧降下量に基づいた共通電極電圧調整信号をそれぞれ求めることができる。そのため、環境の変化に応じたより正確な共通電極の電圧調整を行うことができる。
なお、ここで上記の環境に関する情報とは、例えば、温度、湿度などの情報である。
本発明の液晶表示装置は、装置の置かれている環境に関する情報を取得する環境情報取得部を備えており、上記共通電極負荷演算部は、上記環境情報取得部が取得した情報に基づいて、演算パラメータを選択して演算を行い、電圧降下量を決定することが好ましい。
装置の置かれた環境(例えば、温度)に変化が生じるとドレインへの書き込み効率、メタル抵抗値などの各種パラメータに変化が生じる。これにより、調整された共通電極の電圧値に誤差が生じてしまうという問題が発生する。
上記の構成によれば、環境情報取得部が取得した環境の情報に基づいて、ドレインへの書き込み効率、メタル抵抗値などの演算パラメータを選択することができるため、環境の変化に合わせて電圧降下量をそれぞれ求めることができる。そのため、環境の変化に応じたより正確な共通電極の電圧調整を行うことができる。
また、本発明の液晶表示装置においては、従来のようにアナログ信号をフィードバックするのではなく、タイミング制御部へ入力されるデジタル信号であるデータ信号(例えば、階調データ)を利用して共通電極駆動信号の波形を変更している。そのため、演算回路を使用することなく、例えば、液晶コントローラ内における単純な演算で、共通電極の電圧調整を行うことができる。
なお、ここで上記の環境に関する情報とは、例えば、温度、湿度などの情報である。
本発明にかかる共通電極駆動回路は、上記の課題を解決するために、複数の走査信号線と、走査信号線に互いに交差した複数のデータ信号線と、対応する走査信号線の走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号が印加される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置で使用され、上記共通電極に送信する共通電極駆動信号を生成する共通電極駆動回路であって、上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、元の信号から波形を変更して共通電極駆動信号を生成していることを特徴としている。
本発明の共通電極駆動回路においては、液晶表示装置における横シャドーの発生を防ぐために行う、共通電極電圧の調整を、従来のようなソースドライバからの出力電圧を読み取って、それを共通電極駆動回路へフィードバックするという方法ではなく、タイミング制御部へ入力されるデジタル信号であるデータ信号(例えば、階調データ)に基づいて行っている。
これにより、従来のフィードバックにより共通電極駆動信号を調整する方法の問題点であった、環境の変化、あるいは、検出用バスラインの接続抵抗などの影響により正確な電圧調整が行えなくなるという問題を解決することができる。したがって、上記の構成によれば、より正確に共通電極駆動信号(COM電圧)の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現することができる。
本発明にかかる液晶表示装置の駆動方法は、上記の課題を解決するために、複数の走査信号線と、走査信号線に互いに交差した複数のデータ信号線と、対応する走査信号線の走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号で交流駆動される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置の駆動方法において、上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更することを特徴としている。
本発明の液晶表示装置の駆動方法においては、液晶表示装置における横シャドーの発生を防ぐために行う、共通電極電圧の調整を、従来のようなソースドライバからの出力電圧(アナログ信号)を読み取って、それを共通電極駆動回路へフィードバックするという方法ではなく、ソースドライバ(データ信号線駆動回路)およびゲートドライバ(走査信号線駆動回路)などの駆動回路を制御するためのタイミング制御部へ入力されるデジタル信号であるデータ信号(例えば、階調データ)に基づいて行っている。
これにより、従来のフィードバックにより共通電極駆動信号を調整する方法の問題点であった、環境の変化、あるいは、検出用バスラインの接続抵抗などの影響により正確な電圧調整が行えなくなるという問題を解決することができる。したがって、上記の方法によれば、より正確に共通電極駆動信号(COM電圧)の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現することができる。
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、1水平走査周期毎に上記共通電極の電位の極性を反転させる1H反転駆動を行っていることが好ましい。
上記の駆動方法によれば、共通電極の電位が一定で、正極性の場合の電位と負極性の場合の電位との双方をデータ信号線の駆動回路が出力する場合に比べて、液晶を交流駆動する際のデータ信号線の駆動回路の出力レンジを狭めることができ、液晶表示装置の消費電力を削減することができる。
本発明における信号生成プログラムは、上記の何れかの液晶表示装置に備えられた共通電極に送信する共通電極駆動信号を生成するための信号生成プログラムであって、コンピュータを、上記共通電極駆動部として機能させるための信号生成プログラムである。また、本発明における記録媒体は、上記の信号生成プログラムが記録されたコンピュータ読取可能な記録媒体である。
すなわち、本発明にかかる信号生成プログラムは、上述の何れかの構成からなる液晶表示装置における共通電極駆動信号の生成をコンピュータで実現するためのものである。また、本発明にかかる記録媒体は、上記信号生成プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更する共通電極駆動部を備えている。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、以上のように、上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更するというものである。
したがって、本発明によれば、より正確に共通電極駆動信号(COM電圧)の調整を行い、横シャドーを防止することのできる液晶表示装置を実現することができる。
〔第1の実施形態〕
本発明の一実施形態について図1〜図4に基づいて説明すると以下の通りである。
本実施の形態では、例えば、車載用の表示装置などとして使用される液晶表示装置を例に挙げて説明する。図2には、本実施の形態にかかる液晶表示装置1の構成を模式的に示す。
図2に示すように、液晶表示装置1は、マトリクス状に配された画素PIX…を有する液晶表示パネル2と、各画素PIX…を駆動するデータ信号線駆動回路(駆動回路)3および走査信号線駆動回路(駆動回路)4とを備えており、各画素PIXの表示状態を示す映像信号DATに応じて、画像を表示することができる。
上記液晶表示パネル2は、n本のデータ信号線SL1〜SLnと、各データ信号線SL1〜SLnにそれぞれ交差するm本の走査信号線GL1〜GLmとを備えている。また、n以下の任意の正整数をiとし、m以下の任意の正整数をjとすると、データ信号線SLiと走査信号線GLjとの組み合わせ毎に、画素PIX(i,j)が設けられており、各画素PIX(i,j)は、隣接する2本のデータ信号線SLi・SLi+1、および、隣接する2本の走査信号線GLj・GLj+1で包囲された部分に配される。液晶表示パネル2は、各画素PIXが配置された表示領域2aと、データ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路4などが配置された非表示領域(額縁領域)2bとに分けられる。
図3には、液晶表示装置1における一画素の構成を示す。ここで、上記画素PIX(i,j)は、例えば、図3に示すように、画素PIX(i,j)内には、ゲート(G)が走査信号線GLに接続され、ソース(S)がデータ信号線SLに接続されたTFT素子(スイッチング素子)Trが設けられている。このTFT素子TrのドレインDは、画素電極に接続されており、この画素電極は、液晶層を挟んで設けられた共通電極COMとの間で液晶容量Clcを形成しているとともに、補助容量配線CSとの間で補助容量Ccsを形成している。この液晶容量Clcと補助容量Ccsとで画素容量Cpが形成される。
上記画素PIX(i,j)において、走査信号線GLjが選択されると、TFT素子Trが導通し、データ信号線SLiの印加電位と共通電極COMの印加電位Vcomとの差(電圧)に応じた電荷が、画素容量Cpに蓄積される。一方、当該走査信号線GLjの選択期間が終了して、TFT素子Trが遮断されている間、画素容量Cpは、遮断時の電圧を保持し続ける。ここで、液晶の透過率あるいは反射率は、液晶容量Clcに印加される電圧によって変化する。したがって、走査信号線GLjを選択し、データ信号線SLiへ表示データに応じた電圧を印加すれば、当該画素PIX(i,j)の表示状態を、表示データに合わせて変化させることができる。
ここで、本実施形態にかかる液晶表示装置1は、1水平走査周期毎に共通電極電位Vcomの極性を反転させる1H反転駆動を採用している。したがって、図2に示す共通電極電源回路21は、1水平走査周期毎に極性を反転させながら、基本的には、「+」または「−」レベルの電位を共通電極COMへ印加する。これにより、共通電極電位Vcomが一定で、正極性(+)の場合の電位と負極性(−)の場合の電位との双方をデータ信号線駆動回路3が出力する場合に比べて、液晶を交流駆動する際のデータ信号線駆動回路3の出力レンジを狭めることができ、液晶表示装置1の消費電力を削減できる。
また、図2に示す液晶表示装置1では、走査信号線駆動回路4が走査信号線GLjを選択し、選択中の走査信号線GLjとデータ信号線SLiとの組み合わせに対応する画素PIX(i,j)への表示データが、データ信号線駆動回路3によって、それぞれのデータ信号線SL1〜SLnへ出力される。一方、共通電極電源回路21は、共通電極が対向電圧の電位を保持するための共通電極駆動信号を共通電極へ印加し、共通電極COMを駆動する。これにより、当該走査信号線GLjに接続された画素PIX(1,j)〜PIX(n,j)へ、それぞれの表示データが書き込まれる。さらに、走査信号線駆動回路4が走査信号線GLを順次選択し、データ信号線駆動回路3が各データ信号線SL1〜SLnへ表示データを出力する。この結果、液晶表示パネル2の全画素PIX…に、それぞれの表示データが書き込まれ、液晶表示パネル2に画像が表示される。
次に、液晶表示パネル2に対して表示駆動を行うための各駆動回路について、図1を参照しながら説明する。図1は、液晶表示装置1における液晶コントローラ14の内部の構成をより具体的に示すブロック図である。
なお、データ信号線SLを駆動するためのデータ信号線駆動回路3、および、走査信号線GLを駆動するための走査信号線駆動回路4の構成については、従来公知の液晶表示装置における各駆動回路と同様の構成を適用可能であるため、具体的な説明は省略する。
液晶表示パネル2の非表示領域(額縁領域)2bには、データ信号線SLを駆動するためのデータ信号線駆動回路3と、走査信号線GLを駆動するための走査信号線駆動回路4とが設けられている。
液晶表示パネル2上に形成されたデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路4は、フレキシブルプリント基板(FPC)11を介して、液晶コントローラ14を搭載した外部回路基板(PWB)12に接続されている。
そして、本実施の形態の液晶表示装置1には、横シャドーの発生を防止するために、データ信号線SLへ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極COMへかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極COMの電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極COMへ送信する共通電極駆動信号の波形を変更するための構成(共通電極駆動部、共通電極駆動回路)が、液晶コントローラ14の内部に備えられている。
具体的には、液晶コントローラ14の内部には、図1に示すように、共通電極駆動信号の波形を変更するための構成として、タイミングコントローラ(T−con)22、環境情報取得部26、不揮発性記憶素子(EEPROM)27、共通電極電源回路(信号生成部)21が備えられている。
タイミングコントローラ(タイミング制御部)22は、外部の信号源31から送信された入力画像データ信号(デジタルデータ)に基づいて、各データ信号線SL1〜SLnへ送信すべきデータ信号、各走査信号線GL1〜GLmへ送信すべき走査信号、および、共通電極COMへ送信すべき共通電極駆動信号の送信のタイミングを制御する。なお、図示はしていないが、タイミングコントローラ22から出力された画像データ信号は、その後、データ信号線を駆動するためのソースドライバ(データ信号線駆動回路)へ入力される。ソースドライバでは、入力されたデジタルのデータ信号(例えば、階調データ)に基づいて、アナログ信号であるソース電圧(例えば、階調電圧)を生成し、このソース電圧を各データ信号線へ印加する。
なお、タイミングコントローラ(T−con)22の内部、または、タイミングコントローラ22の外部には、外部の信号源31から送信された入力画像データを一時的に格納するラインバッファとしての役割を果たすラインメモリ24(24aまたは24b)が備えられている。ラインメモリ24には、入力された入力画像データが1水平ラインづつ受信されて一旦保持される。ここでは、タイミングコントローラ22内に内蔵されているものを第1のラインメモリ24aと呼び、タイミングコントローラ22の外部に設けられているものを第2のラインメモリ24bと呼ぶ。
環境情報取得部26は、共通電極駆動信号の波形に影響を及ぼす温度などの環境情報を取得する。なお、環境情報取得部26が取得する環境情報は、液晶表示装置1の外部に備えられた温度センサが感知した情報であってもよいし、液晶表示装置1の外部回路基板12上に備えられた温度センサなどの環境情報検知部が検知した情報であってもよい。
不揮発性記憶素子27は、環境情報の数値によって異なる複数のルックアップテーブル(LUT)28を格納している。例えば、環境情報が温度である場合、不揮発性記憶素子27は、タイミングコントローラ22に入力されるデータ信号と、該データ信号が各データ信号線SL1〜SLnに入力されるときの共通電極COMの電圧降下量に基づいて決定された電源調整用信号(共通電極電圧調整信号)とを1対1で対応付けたルックアップテーブルを、液晶表示装置1の仕様温度範囲内で1℃間隔で作成したものを格納しておけばよい。なお、不揮発性記憶素子27へのルックアップテーブル28の情報書き込み(Write)は、液晶モジュールの出荷時に行うことができる。
また、本実施の形態においては、タイミングコントローラ22の内部に、COM負荷演算部(共通電極負荷演算部)23が設けられている。このCOM負荷演算部23では、環境情報取得部26が取得した環境情報に基づいて、使用するルックアップテーブル(LUT)を選択する。さらに、ラインメモリ(第1のラインメモリ24aまたは第2のラインメモリ24b)から送信されたデータ信号(タイミング制御部へ入力されるデータ信号)について、選択したLUTを参照して共通電極駆動信号の波形を変更するための電源調整信号を生成する。
そして、共通電極電源回路(信号生成部)21は、タイミングコントローラ22(具体的には、COM負荷演算部23)からの指示に基づいて、共通電極COMへ送信する共通電極駆動信号を生成する。
特に、本実施の形態では、COM負荷演算部23において、ソース出力電圧の立上がりまたは立下がりによる共通電極COMへの突き下げの影響が電圧降下量として算出され、この電圧降下量に基づくCOM電圧の調整信号が、COM負荷演算部23から共通電極電源回路21へ送信される。そして、共通電極電源回路21では、この調整信号に基づいて、元の共通電極駆動信号のデータから、電圧降下量をキャンセルするように変更された共通電極駆動信号が生成される。ここで、元の共通電極駆動信号のデータとは、ソース出力電圧の立上がり、または、立下がりによる共通電極COMへの突き下げ(電圧降下)を考慮しない場合の共通電極駆動信号のデータのことを意味する。
ここで、本実施の形態において、共通電極COMへ印加される共通電極駆動信号を生成する方法(すなわち、本発明の液晶表示装置の駆動方法)について、図1を参照しながら説明する。
まず、信号源31より入力された入力データをタイミングコントローラ22内のラインメモリ(第1のラインメモリ24aまたは第2のラインメモリ24b)で取り込む。
COM負荷演算部23では、環境情報取得部26が取得した環境情報を読み込み、その値によってLUTを選択する。
次に、COM負荷演算部23は、LUTを参照しながら、ラインメモリ(第1のラインメモリ24aまたは第2のラインメモリ24b)に格納されたデータ信号に基づいて、対応するタイミングにおける共通電極COMへの負荷(電圧降下量)を算出する。
そして、COM負荷演算部23は、算出された電圧降下量からCOM電圧の調整信号を生成し、共通電極電源回路21へ送る。共通電極電源回路21では、送信された調整信号によって共通電極駆動信号の波形を変更し、変更後の信号を共通電極COMへ出力する。
図4には、共通電極電源回路21における共通電極駆動信号の波形変更の一例を示す。図4の左側の図は、変更前の共通電極駆動信号(Vcom)の波形を実線で示す。また、この図では、実線で示される共通電極駆動信号を共通電極COMへ印加した場合に、白表示時のVcomの振幅変化を破線で示し、黒表示時のVcomの振幅変化を一点鎖線で示している。なお、ここで示すものは、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置における振幅変化の一例である。
図4の右側の図には、共通電極電源回路21において波形が変更された共通電極駆動信号の波形を一点鎖線で示す。ここで示すように、共通電極電源回路21から出力される共通電極駆動信号(Vcom)は、ソース出力電圧の立上がりまたは立下りによるCOM電圧への影響をキャンセルするために、オーバーシュートされている。このオーバーシュート量は、入力されるデータ信号によってそれぞれ異なっている。
なお、図4の右側の図では、液晶表示パネル2内における共通電極駆動信号(Vcom)の波形を破線で示している。ここに示されるように、波形変更後の共通電極駆動信号を共通電極COMに送信すれば、黒表示時においても白表示時においても同様の波形となる。これにより、横シャドーの発生を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態の液晶表示装置においては、タイミングコントローラ(T−con)22へ入力されたデータ信号に基づいて、各環境に最適なLUTを参照してCOM出力(すなわち、共通電極駆動信号)を調整している。ここで、タイミングコントローラ(T−con)22へ入力されるデータ信号とは、信号源31から送信された入力画像データ信号(デジタルデータ)である。より具体的には、信号源31からタイミングコントローラ22へ入力された後、各データ信号線SL1〜SLnへ入力されるソース電圧を生成するためのソースドライバ(データ信号線駆動回路)へ所定のタイミングで入力される画像データ(例えば、階調データ)の信号ことをいう。
上記のように、本実施の形態では、デジタル信号であるタイミングコントローラ22へ入力されるデータ信号に基づいて、COM出力(すなわち、共通電極駆動信号)を調整することで、フィードバックによりCOM出力を調整する従来の方法の問題点であった環境変化への対応を可能とする。また、本発明ではデジタル信号であるデータ信号に基づいて共通電極駆動信号の補正を行っているため、従来のフィードバックによりCOM出力を調整する方法の問題点であった、配線の抵抗による誤差も生じない。したがって、より正確にCOM電圧の調整を行い、横シャドーを防止することができる。
続いて、不揮発性記憶素子27に格納されているルックアップテーブルの具体例について図5を参照しながら説明する。図5には、液晶コントローラ14の一部分を示す。
図5に示す例では、不揮発性記憶素子27には、環境情報取得部26によって取得された温度情報に応じて選択される14種類の共通電極電圧調整用のLUT(TEMP1〜TEMP14)が格納されている。
各LUTは、入力される階調値(ここでは、0〜63)(データ信号に相当)と、該階調値が入力されたときに出力される6ビットの電源調整用信号(共通電極電圧調整信号)とが対応付けられたテーブルである。
以上のような構成により、ある温度のときに、ある階調値のデータ信号が入力されると、COM負荷演算部23では、不揮発性記憶素子27に格納された該当する温度のLUTを参照し、該当する階調値に対応付けられた電源調整用信号を出力する。COM負荷演算部23から出力された電源調整用信号は、共通電極電源回路21内のDAC等に入力され、該電源調整用信号に基づいてCOM出力(共通電極駆動信号)が生成される。
なお、液晶表示装置1の液晶コントローラ(共通電極駆動回路)14、特にCOM負荷演算部23は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
すなわち、液晶表示装置1は、共通電極駆動回路によって行われる共通電極駆動信号の生成プログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM、上記プログラムを展開するRAM、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである液晶表示装置1の信号生成プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記液晶表示装置1に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。
また、液晶表示装置1を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された搬送波あるいはデータ信号列の形態でも実現され得る。
〔実施の形態2〕
次に、本発明の第2の実施形態について図6を参照しながら説明する。
上述した実施の形態1では、COM負荷演算部23が、各データ信号に対応する共通電極COMへの負荷(電圧降下量)が予め記憶されているLUT28によって電圧降下量を決定し、COM電圧の調整信号を生成するという構成であった。しかし、本発明では、LUTを使用せずにCOM負荷演算部23における演算によって電圧降下量を演算し、これに基づいてCOM電圧の調整信号(共通電極電圧調整信号)を生成することもできる。
本実施の形態では、このような構成の一例として、COM負荷演算部23が、温度などの環境情報の変化に応じて演算パラメータを選択して、入力データ信号に基づいて、その入力データ信号に応じた共通電極COMの電圧降下量を内部演算によって算出するという構成について説明する。
図6には、本実施の形態にかかる液晶表示装置10の構成を示す。なお、ここでは、実施の形態1と共通する構成についてはその説明を省略し、異なる構成のみを説明する。また、各部材名称および部材番号、ならびに、信号の名称および信号の符号についても、共通するものは共通の名称及び番号(または符号)を付し、その説明を省略する。
図6に示すように、液晶表示装置10の液晶コントローラ14aにおいては、各データ信号線SL1〜SLnに入力されるデータ信号と、該データ信号が入力されるときの共通電極COMの電圧降下量とを1対1で対応付けたルックアップテーブルは設けられておらず、環境情報取得部26が取得した温度などの環境情報の変化に応じて演算パラメータを選択する演算パラメータ選択部29が、COM負荷演算部23内に設けられている。
COM負荷演算部23は、演算パラメータ選択部29によって選択されたパラメータを使用して、入力データ信号の値から内部演算を行い、入力データ信号に応じた共通電極COMの電圧降下量を算出している。
内部演算の演算式としては、例えば、以下に示すものを挙げることができる。
Figure 2009109924
上記の式では、走査信号線1ライン分(例えば、800(画素)×3(RGB)=2400ドット)のデータ信号の平均階調を算出するとともに、温度情報Tに依存した定数A(T)を平均値に乗ずることによって、電圧降下量を算出する。ここで、D(n)は、走査信号線の所定の1ラインにおけるデータ信号線SLn(nドット目)に入力するデータ信号の階調値である。
なお、上記の定数(T)は、温度に依存して変化する電圧降下量算出用の係数であり、環境情報取得部26が取得した温度情報に応じて、演算パラメータ選択部29によって選択される。
そして、COM負荷演算部23は、算出された電圧降下量からCOM電圧の調整信号を生成し、共通電極電源回路21へ送る。その後の処理には、実施の形態1と同様である。
これによれば、演算回路を使用することなく、液晶コントローラ14a内における単純な演算で、共通電極の電圧調整を行うことができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段、あるいは、他の実施の形態において説明した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、ライン反転駆動によって表示駆動が行われる液晶表示装置に適用することができる。特に、本発明の液晶表示装置は、仕様温度範囲の広い車載用の液晶表示装置として好適に利用することができる。
本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 図3に示す液晶表示装置における画素の構成を示す回路図である。 図1に示す液晶表示装置内の液晶コントローラにおいて行われる共通電極駆動信号の波形変更を示す図である。 図1に示す液晶表示装置に格納されたルックアップテーブルの一例を示す模式図である。 本発明の第2の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 一般的な液晶表示装置における画素の構成を示す回路図であって、従来の液晶表示装置において、ソース出力電圧が正極性の場合に発生するCOM電圧の突き下げについて説明するための図である。 一般的な液晶表示装置における画素の構成を示す回路図であって、従来の液晶表示装置において、ソース出力電圧が負極性の場合に発生するCOM電圧の突き下げについて説明するための図である。 ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置において、黒表示時のソース出力電圧とCOM電圧の波形を示す図である。 ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置において、白表示時のソース出力電圧とCOM電圧の波形を示す図である。 ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置において、黒表示時と白表示時のCOM電圧の突き下げによる波形の変化を示す図である。 従来の液晶表示装置において横シャドーが発生しやすい表示パターンの一例を示す図である。 図12に示す表示パターンにおいて横シャドーが発生した状態を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 液晶表示装置
2 液晶表示パネル
3 データ信号線駆動回路(駆動回路)
4 走査信号線駆動回路(駆動回路)
10 液晶表示装置
14 液晶コントローラ(共通電極駆動部、共通電極駆動回路)
14a 液晶コントローラ(共通電極駆動部、共通電極駆動回路)
21 共通電極電源回路(信号生成部)
22 タイミングコントローラ(タイミング制御部)
23 COM負荷演算部(共通電極負荷演算部)
26 環境情報取得部
28 ルックアップテーブル(LUT)
29 演算パラメータ選択部
COM 共通電極
PIX 画素
Tr TFT素子(スィッチング素子)
SL データ信号線
GL 走査信号線

Claims (10)

  1. 複数の走査信号線と、
    該走査信号線に交差するように配置された複数のデータ信号線と、
    上記走査信号線に入力される走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、
    液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号が印加される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
    上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更する共通電極駆動部を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 上記共通電極駆動部は、上記タイミング制御部へ入力されるデータ信号に基づいて、該データ信号が上記データ信号線へ入力されるときの共通電極の電圧降下量を算出する共通電極負荷演算部と、該共通電極負荷演算部で算出された電圧降下量をキャンセルするように、共通電極駆動信号の波形を変更する信号生成部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 上記共通電極負荷演算部では、上記タイミング制御部へ入力されるデータ信号と、該データ信号が上記データ信号線へ入力されるときの共通電極の電圧降下量に基づいて決定された共通電極電圧調整信号とが対応付けられたルックアップテーブルを参照して、共通電極電圧調整信号を出力し、
    上記信号生成部は、上記共通電極調整信号に基づいて共通電極駆動信号の波形を変更することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 装置が置かれている環境に関する情報を取得する環境情報取得部を備えているとともに、
    上記ルックアップテーブルは、上記環境情報の値によって異なる複数種類のものから構成されており、
    上記共通電極負荷演算部は、上記環境情報取得部が取得した情報に基づいて、上記ルックアップテーブルを選択することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 装置の置かれている環境に関する情報を取得する環境情報取得部を備えており、
    上記共通電極負荷演算部は、上記環境情報取得部が取得した情報に基づいて、演算パラメータを選択して演算を行い、電圧降下量を決定することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  6. 複数の走査信号線と、走査信号線に互いに交差した複数のデータ信号線と、対応する走査信号線の走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号が印加される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置で使用され、上記共通電極に送信する共通電極駆動信号を生成する共通電極駆動回路であって、
    上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、元の信号から波形を変更して共通電極駆動信号を生成していることを特徴とする共通電極駆動回路。
  7. 複数の走査信号線と、走査信号線に互いに交差した複数のデータ信号線と、対応する走査信号線の走査信号が導通を指示した場合に、対応するデータ信号線と画素電極とを接続するスイッチング素子を含み、上記各走査信号線と各データ信号線との組み合わせに対応して設けられた画素と、液晶層を介して、上記各画素電極に対向する位置に配され、共通電極駆動信号で交流駆動される共通電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置の駆動方法において、
    上記走査信号線および上記データ信号線を駆動するための駆動回路へ送信される各信号のタイミングを制御するためのタイミング制御部へ入力されるデータ信号を読み取り、このデータ信号から共通電極へかかる負荷を算出し、その算出結果に基づいて、上記画素電極へ印加されるデータ信号の電圧によって生じる上記共通電極の電圧降下をキャンセルするように、上記共通電極へ送信する共通電極駆動信号の波形を変更することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  8. 1水平走査周期毎に上記共通電極の電位の極性を反転させる1H反転駆動を行っていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  9. 請求項1から5の何れか1項に記載の液晶表示装置に備えられた共通電極に送信する共通電極駆動信号を生成するための信号生成プログラムであって、
    コンピュータを、上記共通電極駆動部として機能させるための信号生成プログラム。
  10. 請求項9に記載の信号生成プログラムが記録されたコンピュータ読取可能な記録媒体。
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