JP2010224553A - 液晶装置とその駆動方法ならびに投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の液晶ライトバルブにおいては、1水平期間毎に極性が反転する画像信号が各データ線に供給されるとともに、1水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号が、複数の走査線の一部を飛び越しつつ各走査線に供給されるようになっている。そして、任意の1水平期間において、正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接し、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するように駆動される。
【選択図】図9
Description
すなわち、面反転駆動においては、1本のデータ線に着目した場合、当該データ線から信号が供給される全ての画素に対して、反転周期を1フィールドとすると、所定の1フィールドで同極性の画像信号(電位)が書き込まれる。そして、次のフィールドに移った瞬間、当該データ線に供給される画像信号の極性が反転する。このとき、表示領域の上側から下側へ走査線を走査する場合、表示領域の上側の画素では、画像信号が書き込まれた後、保持期間のほとんどの時間で、当該データ線に印加される画像信号の極性が画素の電位と同極性であるのに対し、下側の画素では、画像信号が書き込まれた後、保持期間のほとんどの時間で、データ線には画素とは逆極性の画像信号が印加される状態となる。このように、表示領域の上側と下側で、データ線の電位が画素電極に与える影響に違いが生じ、そのため画面上の場所によって表示が不均一になるという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、クロストークを抑制できるとともに画面内の表示品位の均一性を確保でき、さらに書き込み不足等の問題が生じることのない液晶装置とその駆動方法を提供することを目的とする。
この構成によれば、データ線をほぼ完全に交流化することが可能となり、またデータ線に接続されている、正極性に書き込まれた画素と、負極性に書き込まれた画素の数をほぼ同数にすることができるので、画面内におけるデータ線と画素電極の関係をより均一化することができる、という効果が得られる。
本発明の場合、従来の一般的な面反転駆動とは異なり、任意の1垂直期間で見たときに、1つの画面内に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になる。よって、各領域内では隣接する画素に同極性の電位が印加されているが、各領域間の境界では隣接する画素に逆極性の電位が印加されることになる。ここで、各領域は単位期間毎に1走査線ずつ画面上を移動していくので、1つの画素に着目すると、1垂直期間内において隣接する画素に同極性の電位が書き込まれている時間と逆極性の電位が書き込まれている時間が存在する。ここで、同極性の電位が書き込まれている時間が1垂直期間の50%以上であれば、隣接画素が逆極性であるときに発生する横電界による光漏れを軽減することができる、という効果が得られる。
本発明において、「前記画像信号の極性が反転する単位期間」は、1水平期間に限らず、例えば2水平期間、4水平期間など、複数の水平期間単位であっても本発明の作用、効果を得ることができる。しかしながら、1水平期間とした場合、全ての走査線を同じ状態にすることができる、という効果が得られる。逆に、1水平期間以外の場合は、その期間の最初に選択される走査線と最後に選択される走査線では、データ線と画素電極の関係に多少の差異が生じてしまう。
分割数を少なくした場合(2分割の場合)には、1垂直期間で隣接画素が同極性となっている時間を最大とすることができる。一方、分割数を多くした場合(4分割の場合)には、表示画像によるデータ線電位の偏りをより均一にすることが可能となり、クロストークをさらに目立たなくすることができるようになる。
この構成によれば、フレームメモリによって画像データが一旦蓄えられた後、走査線の走査順序に従って画素へ書き込む画像データが読み出され、データ線に供給される。
またこのように駆動する事により、走査線を映像信号に同期したタイミングで移動させながら、2つの走査線を、入力される映像信号に対して半分の時間に設定される書き込みに水平期間のそれぞれに交互に割り当てることによって、書き込み走査の周波数を、映像信号の倍にすることができる。
この構成では、映像信号における1垂直期間内において2つのゲート出力パルスが1/2画面分ずれた位置に立ち上がり、それぞれがクロック信号に同期して画像表示領域の上段側から下段側に向けてシフトしていく。
すなわち、任意の1水平期間毎に、正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接し、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接しているので、画面内のある程度の広さを持った正電位印加領域と負電位印加領域とが所定の周期で反転し、それぞれの領域としては面反転駆動が行われる。本発明の場合、結果的に領域毎には面反転駆動が行われながらも、データ線側については従来のライン反転駆動と同様の動作を行っているので、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。また、1水平期間の大部分を画素への書き込みに費やすので、書き込みが不充分になる等の問題が生じることもない。
これにより、画素への書き込み極性差に起因するフリッカを目立たなくすることが可能となる。
この構成によれば、上記本発明の液晶装置を備えたことで表示品位に優れた投射型表示装置を実現することができる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図10を参照して説明する。
本実施の形態では、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(液晶装置)の例を挙げて説明する。
図1は本実施の形態の液晶ライトバルブの概略構成図、図2は図1のH−H’線に沿う断面図、図3は液晶ライトバルブを構成するマトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図、図4は駆動回路部を含むブロック図、図5は駆動回路部内の走査ドライバの構成を示す回路図、図6は図5中の要部の詳細回路図、図7は液晶ライトバルブ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図、図10は画面の動きを説明するための図である。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。
本実施の形態の液晶ライトバルブ1の構成は、図1および図2に示すように、TFTアレイ基板10上に、シール材52が対向基板20の縁に沿うように設けられており、その内側に並行して額縁としての遮光膜53(周辺見切り)が設けられている。シール材52の外側の領域には、データドライバ(データ線駆動回路)201および外部回路接続端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査ドライバ(走査線駆動回路)104がこの一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。
上記構成の駆動回路部60の動作を図7、図8を用いて説明する。
駆動回路部60においては、図7に示すように、入力される映像信号の1垂直期間中にゲート出力パルスDYが2回出力される。ゲート出力パルスDYは、1水平期間毎に1パルスが立ち上がるクロック信号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。ここで、図8(図7の符号Aの個所を拡大したもの)に示すように、ゲート出力パルスDYが画面中央部の異なるイネーブル信号によって制御される領域(具体的にはGm+1本目の走査線)に差し掛かったとき、イネーブル信号ENB1とイネーブル信号ENB2の位相が逆転する。以上の動作によって、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。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+1、走査線G2、走査線Gm+2、G3、…という順序で)順次出力される。ここでイネーブル信号ENB1、ENB2はそのパルス幅が入力される映像信号の1水平期間の約1/2となっている。このようにゲート出力パルスDY、イネーブル信号ENB1、ENB2を出力する事により、ライトバルブにとっての1水平期間は、入力される映像信号の1/2となる。
また本実施の形態の場合、走査周波数は入力映像信号周波数の倍の周波数である100Hz以上の周波数となるので、フリッカを確実に抑制することができる。
以下、本発明の第2の実施の形態を図11、図12を参照して説明する。
本実施の形態の液晶ライトバルブ(液晶装置)の基本構成は第1の実施の形態とほぼ同様であり、画面内を4分割して面反転を行う点のみが異なっている。すなわち、本実施形態は、1つのフィールドデータを第1,第2,第3,第4の連続した4つのフィールドデータとして、書き込み開始時期を1/4垂直期間だけシフトさせて重ね書きした駆動例である。なお、1フィールド内ではデータの書き込み極性は等しく、隣接するフィールド同士(即ち、第1と第2,第2と第3,第3と第4,第4と第1のフィールド同士)ではそのデータの書き込み極性が互いに異なるようにしている。
図11は本実施の形態の液晶ライトバルブにおける任意の1水平期間の瞬間を見た画面のイメージを示す図、図12は液晶ライトバルブの動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では液晶ライトバルブの基本構成に関する説明は省略し、動作についてのみ説明する。
以下、本発明の第3の実施の形態を図13を参照して説明する。
本実施の形態の液晶ライトバルブ(液晶装置)の基本構成は第1、第2の実施の形態とほぼ同様であり、走査線の走査順序のみが異なっている。
図13は本実施の形態の液晶ライトバルブの動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では液晶ライトバルブの基本構成に関する説明は省略し、動作についてのみ説明する。
以下、本発明の第4の実施の形態を図15〜図18を参照して説明する。
本実施の形態の液晶ライトバルブ(液晶装置)の基本構成は第1の実施の形態とほぼ同様であり、駆動回路に備えられるメモリ及び走査ドライバの形態のみ異なっている。
駆動回路部80においては、映像信号の1垂直期間中にゲート出力パルスDYが2回出力される。ここでそれぞれのDYは走査線の数で奇数本離れるタイミングで出力される。ゲート出力パルスDYは、映像信号の1水平期間毎に1パルスが立ち上がるクロック信号CLYによって走査ドライバ108のシフトレジスタ66中をシフトしていく。一方、イネーブル信号ENB1,ENB2は、ENB1,ENB1,ENB2,ENB2,ENB1,ENB1,ENB2,ENB2,…の順で、書き込みの2水平期間毎に交番的に立ち上がり、これらのイネーブル信号の立ち上がり位置に対応する走査線に対して走査信号が出力される。ここで2つの走査線は、DYの出力タイミングに従い、奇数本離れた場所にあるのでそれぞれは異なるイネーブル信号により出力が制御される。以上の動作によって、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。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+1、走査線G2、走査線Gm+2、G3、…という順序で)順次出力される。
図14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。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、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できるとともに、書き込みが不充分になる等の問題が生じることがない液晶装置を実現することができる。
Claims (24)
- 互いに交差する複数のデータ線および複数の走査線と、
前記データ線および前記走査線に接続された画素と、
単位期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を前記複数のデータ線の各々に供給するとともに、1水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を前記複数の走査線の一部を飛び越しつつ前記複数の走査線の各々に供給する駆動回路部とを有し、
任意の1水平期間において、前記画像信号のうちの正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するとともに、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するように、前記駆動回路部により駆動が行われることを特徴とする液晶装置。 - 1垂直期間において、各データ線毎に供給される画像信号の正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間とが略等しいことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
- 1垂直期間において、隣接する2本の走査線に対応する2つの画素群が、1垂直期間の50%以上の時間、同極性の電位が書き込まれた状態にあることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶装置。
- 前記画像信号の極性が反転する単位期間が、1水平期間であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記複数の走査線の数を2m本としたときに、前記駆動回路部が、所定の走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給した後、前記所定の走査線からm本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、以降上記の動作を繰り返し、2水平期間毎に隣接する走査線に対応する画素群に同極性の電位を書き込むことを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
- 前記複数の走査線の数を4m本としたときに、前記駆動回路部が、所定の走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線からm本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線から2m本分離れた走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線から3m本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、以降上記の動作を繰り返し、4水平期間毎に隣接する走査線に対応する画素群に同極性の電位を書き込むことを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
- 前記駆動回路部に、画像データを一旦蓄えた後、前記走査線の走査順序に従って画素へ書き込む画像データが読み出されるフレームメモリが備えられたことを特徴とする請求項5または6に記載の液晶装置。
- 画像表示領域内に配列して設けられた複数の画素と、これらの画素をマトリクス駆動する駆動回路部とを備え、
上記駆動回路部は、1つのフィールドデータを連続した複数のフィールドデータとして、書き込み開始時期を1垂直期間内でずらしながら、1水平期間毎に交番的に書き込むとともに、連続したフィールドの間でデータの書き込み極性を反転させることを特徴とする、液晶装置。 - 上記駆動回路部には、メモリが備えられ、
上記駆動回路部は、1つのフィールドデータを連続した第1,第2の2つのフィールドデータとして書き込む際に、外部から入力された画像信号を第1のフィールドデータとしてそのまま書き込みつつ、この画像信号を上記メモリに記憶させて上記画像信号に対して遅延した第2のフィールドデータを作り出し、これらの第1,第2のフィールドデータを1水平期間毎に交番的に書き込むとともに、第2のフィールドデータの極性を第1のフィールドデータに対して反転させることを特徴とする、請求項8記載の液晶装置。 - 互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、各データ線及び走査線の交差部に対応して、画像表示領域内に配列して設けられた複数の画素と、これらの画素をマトリクス駆動する駆動回路部とを備え、
上記駆動回路部は、1水平期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を上記複数のデータ線の各々に供給するデータドライバと、1水平期間毎に立ち上がるクロック信号に同期してゲート出力パルスを順次シフトさせる走査ドライバとを有し、
上記走査ドライバでは映像信号における1垂直期間内にn個のゲート出力パルスが異なるタイミングで出力され、これらのゲート出力パルスがそれぞれ上記クロック信号に同期して交番的にシフトするとともに、各走査線には交番的に立ち上がるm個のイネーブル信号のいずれかが割り当てられて各走査線への走査信号の出力が制御されたことを特徴とする、液晶装置。 - 上記走査ドライバでは同時に2つのゲート出力パルスが映像信号における1/2垂直期間にあたる分だけずれた位置に出力されるとともに、ずれた位置にある各走査線には交番的に立ち上がる第1,第2の2つのイネーブル信号のいずれかが割り当てられ、
画像表示領域を走査線の配列方向に沿って上段側から第1,第2の2つの表示領域に分けたときに、各イネーブル信号はそれぞれいずれかの表示領域に配置された複数の走査線に割り当てられ、
上記走査信号は、各イネーブル信号の立ち上がり位置に対応して上記第1,第2の表示領域に交番的に出力されることを特徴とする、請求項10記載の液晶装置。 - 上記走査線ドライバでは同時に4つのゲート出力パルスが映像信号における1/4垂直期間にあたる分だけずれた位置に順次出力されるとともに、ずれた位置にある各走査線には交番的に立ち上がる第1〜第4の4つのイネーブル信号のいずれかが割り当てられ、
画像表示領域を走査線の配列方向に沿って上段側から第1〜第4の4つの表示領域に分けたときに、各イネーブル信号はそれぞれいずれかの表示領域に配置された複数の走査線に割り当てられ、
上記走査信号は、各イネーブル信号の立ち上がり位置に対応して上記第1〜第4の表示領域に交番的に出力されることを特徴とする、請求項10記載の液晶装置。 - 上記走査ドライバでは同時に2つのゲート出力パルスが映像信号における1/2垂直期間にあたる分だけずれた位置に出力されるとともに、各走査線には交番的に立ち上がる第1,第2の2つのイネーブル信号のいずれかが割り当てられ、
第1,第2のイネーブル信号は画像表示領域の最上部側からそれぞれ奇数本目,偶数本目に配置された走査線に割り当てられ、
画像表示領域を走査線の配列方向に沿って上段側から第1,第2の2つの表示領域に分けたときに、上記走査信号は、各イネーブル信号の立ち上がり位置に対応して上記第1,第2の表示領域に交番的に出力されることを特徴とする、請求項10記載の液晶装置。 - 上記駆動回路部には、メモリが備えられ、
外部から入力された画像信号は上記データドライバに供給されつつ、上記メモリにも記憶され、
上記データドライバは、外部から入力された画像信号と、上記メモリから読み出された画像データとを1水平期間毎に交互に供給するとともに、上記メモリから読み出された画像データの極性を上記画像信号に対して反転させることで、上記複数のデータ線の各々に、1水平期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を供給することを特徴とする、請求項10〜13のいずれかの項に記載の液晶装置。 - 互いに交差する複数のデータ線および複数の走査線と、前記データ線および前記走査線に接続された画素とを有する液晶装置の駆動方法であって、
単位期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を前記複数のデータ線の各々に供給するとともに、1水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を前記複数の走査線の一部を飛び越しつつ前記複数の走査線の各々に供給し、
任意の1水平期間において、前記画像信号のうちの正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接し、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するように駆動を行うことを特徴とする液晶装置の駆動方法。 - 1垂直期間において、各データ線毎に供給される画像信号の正極性電位の印加時間と負極性電位の印加時間を略等しくすることを特徴とする請求項15に記載の液晶装置の駆動方法。
- 1垂直期間において、隣接する2本の走査線に対応する2つの画素群に対して、1垂直期間の50%以上の時間、同極性の電位を書き込むことを特徴とする請求項15又は16記載の液晶装置の駆動方法。
- 前記画像信号の極性が反転する単位期間を、1水平期間とすることを特徴とする請求項15ないし17のいずれか一項に記載の液晶装置の駆動方法。
- 前記複数の走査線の数を2m本としたときに、所定の走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給した後、前記所定の走査線からm本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、以降上記の動作を繰り返し、2水平期間毎に隣接する走査線に対応する画素群に同極性の電位を書き込むことを特徴とする請求項18に記載の液晶装置の駆動方法。
- 前記複数の走査線の数を4m本としたときに、所定の走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線からm本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線から2m本分離れた走査線に対して前記正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、前記所定の走査線から3m本分離れた走査線に対して前記負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号を供給し、以降上記の動作を繰り返し、4水平期間毎に隣接する走査線に対応する画素群に同極性の電位を書き込むことを特徴とする請求項18に記載の液晶装置の駆動方法。
- 前記走査線の飛び越し走査を100Hz以上の周波数で行うことを特徴とする請求項13ないし18のいずれか一項に記載の液晶装置の駆動方法。
- 画像表示領域内に複数の画素がマトリクス状に配列された液晶装置の駆動方法であって、 1つのフィールドデータを連続した複数のフィールドデータとして、書き込み開始時期を映像信号における1垂直期間内でずらしながら、1水平期間毎に交番的に書き込むとともに、連続したフィールドの間でデータの書き込み極性を反転させることを特徴とする、液晶装置の駆動方法。
- 画像表示領域にマトリクス状に配列された複数の画素と、メモリとを備えた液晶装置の駆動方法であって、
1つのフィールドデータを連続した第1,第2のフィールドデータとして書き込む際に、外部から入力された画像信号を所定のフィールドデータとしてそのまま書き込みつつ、この画像信号を上記メモリに記憶させて上記画像信号に対して遅延した第2のフィールドデータを作り出し、これらの第1,第2のフィールドデータを1水平期間毎に交番的に書き込むとともに、第2のフィールドデータの極性を第1のフィールドデータに対して反転させることを特徴とする、液晶装置の駆動方法。 - 照明装置と、前記照明装置から射出される光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを有する投射型表示装置であって、
前記光変調装置として、請求項1ないし14のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
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