JP2015114399A - 駆動装置、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】特殊クロストークを抑制することが可能な駆動装置、電気光学装置及び電子機器等を提供すること。
【解決手段】駆動装置は、各ソースアンプ部AMjがM本のソース線を時分割に駆動する複数のソースアンプ部AM1〜AM171と、第1〜第Kの階調電圧群を出力する第1〜第Kの階調電圧生成回路11〜13と、複数のソースアンプ部AM1〜AM171が第1〜第Kのグループにグループ分けされる場合に、第iのグループに属するソースアンプ部に対して、第iの階調電圧群から選択された階調電圧を出力するD/A変換回路20と、を含む。第iのグループに属するソースアンプ部のうち第1のソースアンプ部は、第1の順番でM本のソース線を時分割に駆動する。第iのグループに属するソースアンプ部のうち第2のソースアンプ部は、第1の順番とは異なる第2の順番でM本のソース線を時分割に駆動する。
【選択図】 図6

Description

本発明は、駆動装置、電気光学装置及び電子機器等に関する。
有機EL等の自発光素子により画素を構成した表示装置が知られている。この表示装置の適用例として、例えばヘッドマウントディスプレイや、電子ビューファインダー等の直視型のパネルが考えられる。このような適用例では小型化と高精細化の両立が必要であることから、同一のシリコン基板上に、極小ピッチの画素とドライバーとを効率よく配置する必要がある。画素ピッチとソースドライバーのピッチとの兼ね合いから、複数のソース線に対して1つのソースドライバーを配置し、その複数のソース線を時分割でソースドライバーが駆動(マルチプレクス駆動。例えば特許文献1)する。
特開2008−107655号公報
上記のようなソースドライバーでは、階調電圧生成回路が階調電圧群を出力し、その階調電圧群の中からD/A変換回路が1つの階調電圧を選択し、その選択された階調電圧をソースアンプ部がソース線に出力する。このとき、多くのソースアンプ部が同じ階調電圧を選択した状態から、マルチプレクス駆動の同一の順番で他の階調電圧に切り替わったとする。そうすると、同じ階調線に多くのソースアンプ部が接続された状態から急に切り替えが起きるため、階調電圧にノイズが生じる。そのノイズが生じた階調電圧を、他のソースアンプ部が出力している場合、ノイズによって駆動電圧に誤差(特殊クロストーク)が生じて表示ムラを発生させるという課題がある。
本発明の幾つかの態様によれば、特殊クロストークを抑制することが可能な駆動装置、電気光学装置及び電子機器等を提供できる。
本発明の一態様は、各ソースアンプ部がM本のソース線(Mは2以上の自然数)を時分割に駆動する複数のソースアンプ部と、第1〜第Kの階調電圧群を出力する第1〜第Kの階調電圧生成回路(Kは2以上の自然数)と、前記複数のソースアンプ部が第1〜第Kのグループにグループ分けされる場合に、前記第1〜第Kのグループのうちの第iのグループ(iはK以下の自然数)に属するソースアンプ部に対して、前記第1〜第Kの階調電圧群のうちの第iの階調電圧群から選択された階調電圧を出力するD/A変換回路と、を含み、前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第1のソースアンプ部は、第1の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動し、前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第2のソースアンプ部は、前記第1の順番とは異なる第2の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動する駆動装置に関係する。
本発明の一態様によれば、第1〜第Kの階調電圧群が出力され、第1〜第Kのグループのうち第iのグループのソースアンプ部には、第iの階調電圧群から選択された階調電圧が供給される。また、その第iのグループの第1のソースアンプと第2のソースアンプは、それぞれ第1の順番と第2の順番で時分割駆動を行う。これにより、階調電圧が切り替わったときに生じる階調電圧のノイズを抑制することが可能となり、特殊クロストークを抑制することが可能となる。
また本発明の一態様では、前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第3のソースアンプ部は、前記第1の順番及び前記第2の順番とは異なる第3の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動し、前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第4のソースアンプ部は、前記第1〜第3の順番とは異なる第4の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動してもよい。
このようにすれば、同じ第iの階調電圧群から選択された階調電圧が供給される第iのグループにおいて、更に駆動順番の種類を増やすことができる。これにより、階調電圧が同時に切り替わるソースアンプ部の数が更に減り、階調電圧が切り替わったときに生じる階調電圧のノイズを更に抑制できる。
また本発明の一態様では、前記第1〜第4のソースアンプ部で構成されるブロックが、複数配置されてもよい。
このようにすれば、駆動順番が異なる第1〜第4のソースアンプ部で構成されるブロックが複数配置されることで、複数のソースアンプ部が構成される。これにより、複数のソースアンプ部の各ソースアンプ部が第1〜第4の駆動順番のいずれかの順番で時分割駆動を行うこととなり、それによって階調電圧が切り替わるタイミングが分散され、特殊クロストークを抑制できる。
また本発明の一態様では、前記各ソースアンプ部は、バッファーアンプを有し、前記バッファーアンプは、前記時分割の切り替えタイミングを含む切り替え期間において非動作状態に設定されてもよい。
時分割の切り替えタイミングにおいて階調電圧が切り替わるため、そのタイミングにおいて階調電圧にノイズが発生するが、本発明の一態様によれば、そのタイミングにおいてソースアンプ部が非動作状態に設定されることで、階調電圧のノイズがソース線に伝搬されないようにできる。これにより、ソース線の駆動期間が終了するまでにソース電圧を収束させることが可能となり、特殊クロストークを抑制できる。
また本発明の一態様では、前記バッファーアンプは、前記切り替え期間において、差動部のバイアス電流がオフに設定されると共に出力がハイインピーダンスに設定されてもよい。
このようにすれば、差動部のバイアス電流をオフに設定すると共に出力をハイインピーダンスに設定することで、ソースアンプ部を非動作状態に設定することができる。
また本発明の一態様では、前記複数のソースアンプ部の前記各ソースアンプ部は、自発光素子を駆動してもよい。
自発光素子を用いた表示パネルとして、例えば画素アレイと上記の駆動装置(ソースドライバー)を同一チップ上に集積したものが考えられる。このような表示パネルでは、駆動装置の配置領域が限られるので時分割駆動のマルチ数が大きくなる。マルチ数が大きいと1本のソース線を駆動する期間が短くなり、特殊クロストークが起きやすい状況となるが、本発明の一態様によれば、そのような場合でも特殊クロストークを抑制できる。
また本発明の一態様では、前記第1〜第Kの階調電圧生成回路は、同一階調特性の前記第1〜第Kの階調電圧群を出力してもよい。
Kは任意であるため、ソース線のRGBと第1〜第Kの階調電圧生成回路の間には一般には対応がなくてもよい。そのため、各色の階調特性とは関係なく、同一階調特性の第1〜第Kの階調電圧群を出力してもよい。
また本発明の一態様では、前記Kは、2又は4以上であってもよい。
ソース線のRGBと第1〜第Kの階調電圧生成回路の間には一般には対応がなくてもよいので、階調電圧生成回路を2個又は4個以上設けてもよい。
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の駆動装置を含む電気光学装置に関係する。
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の駆動装置を含む電子機器に関係する。
本実施形態のソースドライバーの比較例。 比較例の階調電圧生成回路とD/A変換回路の構成例。 比較例のデマルチプレクサーの構成例。 特殊クロストークの説明図。 図5(A)、図5(B)は、中間階調の階調電圧の波形例。 本実施形態のソースドライバーの構成例。 第1〜第3の階調電圧生成回路とD/A変換回路の詳細な構成例。 デマルチプレクサーの動作説明図。 第1〜第4の駆動順番の説明図。 デマルチプレクサーの詳細な構成例。 第1〜第4の駆動順番を用いた場合に、階調線が同時に切り替わるソースアンプ部の数についての説明図。 ソースアンプ部の詳細な構成例。 ソースアンプ部の動作のタイミングチャート。 ソースアンプ部の動作のシミュレーション結果。 バッファーアンプの詳細な構成例。 高精度アンプの詳細な構成例。 電気光学装置の構成例。 電子機器の構成例。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.比較例
本実施形態のソースドライバーは、例えば図17に示す電気光学装置100に適用される。この電気光学装置100は、有機EL等の自発光素子で構成された画素アレイ110を用いている。画素アレイ110と画素アレイ110を駆動するソースドライバー130は、図17のような配置で同一の基板上に形成されるため、ソースドライバー130の配置領域の横幅には制限があり、ソース線と同数のソースアンプ部を配置することはできない。例えば、RGBの3画素が7.5umのピッチで配置され、ソースアンプ部の横幅が45umである場合、45um/7.5um=18本のソース線に対して1つのソースアンプ部が配置されることになる。そのため、ソースアンプ部は18本のソース線を時分割で駆動するマルチプレクス駆動を行う。
図1に、上記のようなマルチプレクス駆動を行う本実施形態のソースドライバーの比較例を示す。比較例のソースドライバーは、階調電圧群TA1〜TA256を出力する階調電圧生成回路40と、画像データD1〜D171に対応する電圧を階調電圧群TA1〜TA256から選択するD/A変換回路50と、選択された電圧V1〜V171をバッファリングするソースアンプ部AM1〜AM171と、バッファリングされた電圧Q1〜Q171をセレクト信号SEL1〜SEL18に基づいて時分割にソース線S1〜S3078に分配するデマルチプレクサー60と、を含む。
図2に、階調電圧生成回路40とD/A変換回路50の構成例を示す。階調電圧生成回路40は、高電位側電圧VHと低電位側電圧VLの間を分割する抵抗素子RA1〜RA257及び抵抗素子RB1〜RB257を含む。抵抗素子RA1〜RA257の間ノードと抵抗素子RB1〜RB257の間のノードは、共通の階調線NA1〜NA256に接続される。その階調線NA1〜NA256には、分割された電圧TA1〜TA256が階調電圧群として出力される。
D/A変換回路50は、ソースアンプ部AMj(jは171以下の自然数)と階調線NA1〜NA256との間に接続されるスイッチ素子Sj−1〜Sj−256を有する。このスイッチ素子Sj−1〜Sj−256は、画像データDjに基づいてオン・オフ制御される。例えば、画像データDjが256階調のうちの128階調である場合には、スイッチ素子Sj−128がオンになり、階調電圧TA128が電圧Vjとしてソースアンプ部AMjの入力ノードに供給される。
図3に、デマルチプレクサー60の構成例を示す。なお、ソースアンプ部AM1〜AM3に接続される部分を例に説明するが、ソースアンプ部AM4〜AM171に接続される部分についても同様に構成できる。
デマルチプレクサー60は、ソースアンプ部AM1〜AM3に対応するスイッチ素子SW1〜SW54を含む。スイッチ素子SW1〜SW54の一端はソース線S1〜S54に接続され、他端は順にソースアンプ部AM1〜AM3に接続される。即ち、ソースアンプ部AM1の出力ノードにはスイッチ素子SW1、SW4、SW7、・・・、SW52の他端が接続され、ソースアンプ部AM2の出力ノードにはスイッチ素子SW2、SW5、SW8、・・・、SW53の他端が接続され、ソースアンプ部AM3の出力ノードにはスイッチ素子SW3、SW6、SW9、・・・、SW54の他端が接続される。
ソース線S1〜S3は、それぞれRGBに対応している。以下では、このRGBのソース線S1〜S3をまとめてラインL1と呼ぶ。同様に、ソース線S4〜S54をRGBの単位に分けて、ラインL2〜L18と呼ぶ。ラインL1〜L18に接続されるスイッチ素子は、それぞれセレクト信号SEL1〜SEL18によりオン・オフ制御される。まずセレクト信号SEL1がアクティブとなり、スイッチ素子SW1〜SW3がオンとなり、RGBに対応した電圧Q1〜Q3でラインL1を駆動する。以降は、セレクト信号SEL2〜SEL18が順次アクティブになり、ラインL2〜L18を電圧Q1〜Q3で順次駆動する。
この時分割駆動(デマルチプレクス駆動)に対応して、データD1〜D3は、ラインL1〜L18に対応する階調データを順に並べた(マルチプレクスされた)ものとなっている。そして、そのデータD1〜D3をD/A変換することによって、ラインL1〜L18のソース電圧を順に並べた電圧Q1〜Q3が生成される。
さて、3つのソースアンプ部を1ユニットと呼ぶことにすると、上記の比較例にはユニット1〜ユニット57のソースアンプ部があり、各ユニットがラインL1〜L18を同じ順番で時分割駆動している。このとき、図4に示すように、多くのソースアンプ部が同時に大きく階調を変化させる場合を考える。例えばユニット5〜57では、ラインL1〜L17において128階調(グレー、中間階調)を表示し、ラインL18において1階調(黒、低階調)を表示する。残りのユニット1〜4では、全てのラインL1〜L18において128階調を表示する。
この例では、ラインL1〜L17において全てのソースアンプ部AM1〜AM171の入力ノードが階調線NA128に接続されている。そして、ラインL18においてユニット5〜57のソースアンプ部AM13〜AM171の入力ノードが階調線NA1に切り替わる。そして、再びラインL1に戻ったときには、ユニット5〜57のソースアンプ部AM13〜AM171の入力ノードが階調線NA128に切り替わる。
入力ノードには例えばゲート容量等の寄生容量があるため、階調電圧がTA128とTA1との間で切り替わったときに電荷の移動が起き、それによって階調電圧TA128にノイズが生じる。ラインL18においてユニット1〜4のソースアンプ部AM1〜AM12は階調線NA128に接続されたままなので、階調電圧TA128のノイズがソース電圧に伝搬し、表示ムラ(縦線、アーティファクト)を生じさせる。このような階調線を介したクロストークを特殊クロストークと呼び、表示の品質を低下させる原因となる。
図5(A)、図5(B)に、階調電圧TA128を測定した波形例を示す。信号SSは時分割駆動のタイミングを示しており、Hレベルの期間において左から順にセレクト信号SEL1、SEL2、・・・、SEL18がアクティブになり、ラインL1、L2、・・・、L18が駆動される。
図5(A)の例では、9ライン毎のラインL6、L15で黒を表示している。マルチ数は18なので、全てのソースアンプ部は同じラインL6、L15で黒を表示する。そのため、階調線の切り替えが同時に起こり、階調電圧TA128にスパイク状のノイズが発生している。
図5(B)の例では、8ライン毎に黒を表示している。この場合、例えばユニット1のソースアンプ部はラインL1、L9、L17で黒を表示し、ユニット2のソースアンプ部はL7、L15で黒を表示する。階調線の切り替えタイミングが各ユニットで異なるので、同一タイミングで切り替わるソースアンプ部の数が少なくなり、図5(A)に比べて階調電圧TA128のノイズは小さい。
このように、多数のソースアンプ部で同時に階調線を切り替えるような画像パターンを表示した場合に、階調電圧にノイズが生じ、特殊クロストークが発生することが分かる。
2.ソースドライバー
図6に、上記のような特殊クロストークを軽減する本実施形態のソースドライバー(駆動装置)の構成例を示す。図6のソースドライバーは、複数のソースアンプ部AM1〜AMN(Nは2以上の自然数)と、第1〜第Kの階調電圧生成回路と、D/A変換回路20と、デマルチプレクサー30と、を含む。
なお以下では、N=171、K=3の場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されない。また、各ソースアンプ部AMjが18本のソース線を時分割駆動し、ソース線の本数が171×18=3078本である場合を例に説明するが、各ソースアンプ部AMjがM本(Mは2以上の自然数)のソース線を時分割駆動し、ソース線の本数がN×M本であってもよい。また、階調数が256である場合を例に説明するが、階調数はX(Xは2以上の自然数)であってもよい。
第1の階調電圧生成回路11は第1の階調電圧群TA1〜TA256を出力し、第2の階調電圧生成回路12は第2の階調電圧群TB1〜TB256を出力し、第3の階調電圧生成回路13は第3の階調電圧群TC1〜TC256を出力する。D/A変換回路20は、第1〜第3の階調電圧群を用いて画像データD1〜D171をD/A変換し、電圧V1〜V171を出力する。ソースアンプ部AM1〜AM171は、電圧V1〜V171をバッファリングして電圧Q1〜Q171を出力する。デマルチプレクサー30は、セレクト信号SEL1〜SEL18に基づいてラインL1〜L18を順次選択し、電圧Q1〜Q171をデマルチプレクスする。
3.階調電圧生成回路、D/A変換回路
図7に、第1〜第3の階調電圧生成回路11〜13とD/A変換回路20の詳細な構成例を示す。
第1の階調電圧生成回路11は、図2の階調電圧生成回路40と同様の構成である。即ち、ラダー抵抗として抵抗素子RA1〜RA257及び抵抗素子RB1〜RB257を含み、そのラダー抵抗によって電圧VHと電圧VLとの間を256階調に分割し、その階調電圧TA1〜TA256を階調線NA1〜NA256に出力する。
第2の階調電圧生成回路12、第3の階調電圧生成回路13についても同様に構成される。即ち、第2の階調電圧生成回路12は、ラダー抵抗として抵抗素子RC1〜RC257及び抵抗素子RD1〜RD257を含み、そのラダー抵抗によって分割した階調電圧TB1〜TB256を階調線NB1〜NB256に出力する。第3の階調電圧生成回路13は、ラダー抵抗として抵抗素子RE1〜RE257及び抵抗素子RF1〜RF257を含み、そのラダー抵抗によって分割した階調電圧TC1〜TC256を階調線NC1〜NC256に出力する。
D/A変換回路20は、各ソースアンプ部について256個(即ち171×256個)のスイッチ素子S1−256〜S171−256を有する。
ここで、ソースアンプ部AM1〜AM171を、階調電圧生成回路と同数の第1〜第3のグループG1〜G3(第1〜第Kのグループ)にグループ分けする。例えば、図7に示すようにソースアンプ部AM1、AM4、・・・、AM169(AM3p−2、pはN/K=57以下の自然数)をグループG1とし、ソースアンプ部AM2、AM5、・・・、AM170(AM3p−1)をグループG2とし、ソースアンプ部AM3、AM6、・・・、AM171(AM3p)はグループG3とする。
この場合に、グループG1〜G3に対応するスイッチ素子は、それぞれ第1〜第3の階調電圧群に接続される。例えば、グループG1のソースアンプ部AM1の入力ノードにはスイッチ素子S1−1〜S1−256の一端が接続されており、そのスイッチ素子S1−1〜S1−256の他端は第1の階調線群NA1〜NA256に接続される。グループG2のソースアンプ部AM2の入力ノードにはスイッチ素子S2−1〜S2−256の一端が接続されており、そのスイッチ素子S2−1〜S2−256の他端は第2の階調線群NB1〜NB256に接続される。グループG3のソースアンプ部AM3の入力ノードにはスイッチ素子S3−1〜S3−256の一端が接続されており、そのスイッチ素子S3−1〜S3−256の他端は第3の階調線群NC1〜NC256に接続される。
以上のような構成により、D/A変換回路20は、グループG1〜G3のうちの第iのグループ(iはK=3以下の自然数)に属するソースアンプ部に対して、第1〜第3の階調電圧群のうちの第iの階調電圧群から選択された階調電圧を出力する。
さて、比較例で説明したように、多数のソースアンプ部について同時に階調線が切り替わることで階調電圧に揺れ(ノイズ)が生じ、特殊クロストークを発生させる。この点、本実施形態によれば、1本の階調線に接続されるソースアンプ部の数を、図2の比較例に比べて1/K=1/3に減らすことができる。これにより、階調電圧が切り替わったときの階調線1本あたりの電荷の移動量を1/K=1/3に分散することができるので、それに応じてノイズが低減され、特殊クロストークを抑制できる。
なお、上記ではグループG1〜G3がRGBに対応しているが、グループG1〜G3はRGBとは無関係に割り当てることが可能である。具体的には、2又は4以上の第1〜第Kの階調電圧生成回路を設け、ソースアンプ部AM1〜AM171を2又は4以上のグループG1〜GKに分けてもよい。例えばK=2の場合、RGB、RGB、・・・と並ぶソースアンプ部は、最初のRGのソースアンプ部がグループG1となり、次のBRのソースアンプ部がグループG2となり、次のGBのソースアンプ部がグループG1となる。
また、上記のようにグループG1〜G3がRGBに対応する場合には、第1〜第3の階調電圧群の階調特性を、それぞれRGBの階調特性に合わせて異ならせることも可能であるが、基本的にはグループG1〜GKはRGBとは無関係であり、第1〜第Kの階調電圧群は同一の階調特性である。
4.デマルチプレクサー
次に、デマルチプレクサー30の詳細について説明する。図8に、デマルチプレクサー30の動作説明図を示す。図8に示すように、グループG1〜G3のソースアンプ部を1つずつ含む3つのソースアンプ部をユニットと呼ぶものとすると、ソースアンプ部AM1〜AM12はユニット1〜4に分けられる。そして、このようなユニット1〜4を1つのブロックとして、複数のブロックが配置される。図6の例では、ソースアンプ部AM1〜AM171がブロック1〜ブロック15に分けられることになる。
デマルチプレクサー30は、ユニット1〜4のソースアンプ部の出力を、それぞれ第1〜第4の順番でラインL1〜L18にデマルチプレクスする。具体的には、図9に示すように、ユニット1ではラインL1→L18の順番で時分割駆動を行い、ユニット2ではラインL10→L18、L1→L9の順番で時分割駆動を行い、ユニット3ではラインL18→L1の順番で時分割駆動を行い、ユニット4ではラインL9→L1、L18→L10の順番で時分割駆動を行う。
図10に、このような動作を行うデマルチプレクサー30の詳細な構成例を示す。デマルチプレクサー30は、その一端がソース線S1〜S3078に接続されるスイッチ素子SW1〜SW3078を含む。なお、図10には、ユニット3の部分を例として図示している。
スイッチ素子S109〜S162の他端は、順にグループG1〜G3のソースアンプ部AM7〜AM9に接続される。この接続は図3と同様である。一方、セレクト信号SEL1〜SEL18の接続は図3と異なっており、それぞれラインL18〜L1に対応するスイッチ素子をオン・オフ制御する。例えば、セレクト信号SEL1がアクティブになったとき、スイッチ素子SW160〜SW162がオンになり、ラインL18がソースアンプ部AM7〜AM9により駆動される。
なお、ユニット1の部分については図3と同様に構成できる。ユニット2、4についても、図9に示す第2の順番及び第4の順番を実現するように、セレクト信号SEL1〜SEL18とスイッチ素子との接続関係を変えて構成すればよい。
以上のような構成により、第iのグループGiに属するソースアンプ部のうち第1〜第4のソースアンプ部は、それぞれ第1〜第4の順番でM=18本のソース線を時分割に駆動することになる。例えば第1のグループG1では、第1のソースアンプ部はAM1であり、第1の順番でソース線S1、S4、・・・、S52を駆動する。同様に第2〜第4のソースアンプ部はAM4、AM7、AM10に対応し、第2〜第4の順番で18本のソース線を駆動する。
図7で説明したように、同一グループのソースアンプ部は同一の階調線群に接続されるが、上記のように同一グループのソースアンプ部で駆動順番を異ならせることで、同一タイミングで階調線が切り替わるソースアンプ部の数を更に減らすことができる。例えば図4のように18ライン毎に階調線が切り替わる場合を考える。グループG1のソースアンプ部AM1、AM4、AM7、AM10は、時分割駆動においてラインL18を選択するタイミングが18番、9番、1番、10番(図9参照)である。この場合、同一タイミングで階調線が切り替わるソースアンプ部の数は1/4となり、階調電圧TA128のノイズが低減される。
図11に、2〜18ライン毎に階調線を切り替える場合に、同時に階調線が切り替わるソースアンプ部の数を検証した結果を示す。4行18列のマスは、図9に示すユニット1〜ユニット4のラインL1〜L18の駆動順に対応している。左側の第1列から順に駆動するので、縦の4マスが同時に駆動されるラインとなる。各マスの“○”は黒を書き込むラインを示し、“×”は中間階調を書き込むラインを示す。
例えば2ライン毎に黒を表示する場合、偶数のラインL2、L4、・・・、L18が黒のラインである。図9の順番で並べると、縦の4ユニットのうち同時に階調線が切り替わるのは2ユニット以下である。3〜18ライン毎の場合にも、同時に階調線が切り替わるのは最大で2ユニットである。このように、黒を書き込むラインの間隔に関わりなく、同時に階調線が切り替わるソースアンプ部の数を削減できるので、特殊クロストークを抑制できる。
一般的には、図4のような規則正しいパターンばかりではなく、パターンに不規則性があると考えられる。例えば、ユニット1〜4で黒を表示するラインの位置が多少前後することが考えられる。このような場合、図11の通りになるとは限らないため、駆動順番を変えても階調線のノイズを十分に分散できない可能性があるが、第1〜第3の階調電圧群に分ける手法と組み合わせることで、特殊クロストークを十分に抑制できる。
以下、上記のように4つの駆動順番を設けた場合に、階調電圧生成回路を何個設ければよいかの見積もり手法を示す。例えば、同一タイミングで階調線が切り替わるソースアンプ部が68個以下の場合に、特殊クロストークが見えないという測定結果が得られたとする。RGBのユニットで考えれば22ユニット以下である。
水平走査方向の解像度が1280ラインである場合、1280ライン/(18ライン×4ユニット)=17.8ブロックのソースアンプ部が配置される。仮に2個の階調電圧生成回路を設けたとする。4ユニットのうち2ユニットで階調線が同時に切り替わる場合、総数では17.8ブロック×2ユニット/2個=17.8ユニットで階調線が同時に切り替わることになる。この場合、22ユニット以下なので特殊クロストークは見えない。即ち、図11の想定では2個の階調電圧生成回路を設ければよい。
一方、4ユニットのうち3ユニットで階調線が同時に切り替わる場合、総数では17.8ブロック×3ユニット/2個=26.7ユニットで階調線が同時に切り替わることになる。この場合、22ユニット以上なので特殊クロストークは見える可能性がある。即ち、この想定では3個以上の階調電圧生成回路を設けることが望ましい。
5.ソースアンプ部
図12に、ソースアンプ部AMjの詳細な構成例を示す。ソースアンプ部AMjは、D/A変換回路20からの電圧Vjを増幅して電圧VQを出力するバッファーアンプAAj(第1の増幅回路)及び高精度アンプABj(第2の増幅回路)を含む。
バッファーアンプAAjは高精度アンプABjよりも駆動力が高く、ソース線を急速に充電することが可能である。一方、高精度アンプABjはバッファーアンプAAjよりも出力電圧の精度が高く、入力電圧Vjと出力電圧Qjとの差を小さくできる。1本のソース線を駆動する期間において、まずバッファーアンプAAjと高精度アンプABjがともにソース線を駆動する。このとき、主にバッファーアンプAAjがソース線の電圧Qjを変化させる。ソース線の電圧Qjが入力電圧Vjに近づいたら、バッファーアンプAAjの出力をハイインピーダンス状態に設定し、高精度アンプABjがソース線を駆動する。
さて、上述したように、階調電圧に生じたノイズがソースアンプ部AMjを介してソース線に伝搬し、特殊クロストークを発生させる。ソース線を駆動する期間が終了するまで(デマルチプレクサー30のスイッチがオフするまで)に、そのノイズによる揺れが収束していれば、ソース線に書き込まれる階調電圧は正しいものとなるので、特殊クロストークは発生しないように思われる。しかしながら、揺れが収束している場合であっても特殊クロストークが発生する場合がある。
その原因としては、ソースアンプ部AMjの特性が考えられる。即ち、出力電圧を一方向に(低い電圧から高い電圧へ、及びその逆に)高速に変化させることができるように設計されており、一旦一方向へ変化させた後に逆方向へ変化させる場合には時間がかかってしまう。階調電圧のノイズは、まさにそのような電圧変化を生じるので、たとえ階調電圧の揺れが収束していても、ソースアンプ部AMjの出力電圧が収束していない場合があり得るということである。
そこで本実施形態では、時分割の切り替えタイミングを含む切り替え期間においてバッファーアンプAAjを非動作状態に設定する。非動作状態とは、例えば出力をハイインピーダンス状態に設定し、リファレンス電流をオフにした(又は低下させた)状態である。
図13に、ソースアンプ部AMjの動作のタイミングチャートを示す。タイミングt2においてセレクト信号SEL(SEL1〜SEL18のいずれか)がアクティブになり、ソースアンプ部AMjの入力電圧Vjにノイズnsが発生する。このタイミングt2が時分割の切り替えタイミングに相当する。
このタイミングt2より前のタイミングt1において制御信号RCa、QCaがアクティブになる。バッファーアンプAAjは、アクティブの制御信号RCaを受けてリファレンス電流をオフ(ゼロ)に設定し、アクティブの制御信号QCaを受けて出力をハイインピーダンス状態に設定する。そして、タイミングt2よりも後のタイミングt4において制御信号RCa、QCaが非アクティブになり、バッファーアンプAAjはリファレンス電流をオンにし、出力のハイインピーダンス状態を解除する。このタイミングt1〜t4の期間が切り替え期間STに相当し、例えばノイズnsの時間幅を測定し、その結果に応じて期間STの長さを設定すればよい。
以上のように、駆動力が高いバッファーアンプAAjを非動作状態に設定することで、バッファーアンプAAjが階調電圧のノイズnsに追従しなくなる。これにより、上述したような2方向の電圧変化が起きなくなり、ソース線の駆動期間が終了するまでにソースアンプ部AMjの出力電圧Qjを収束させることができる。
また、更に高精度アンプABjを非動作状態に設定することで、出力電圧Qjの精度を更に向上できる。具体的には、タイミングt1において制御信号RCb、QCbがアクティブになる。高精度アンプABjは、アクティブの制御信号RCb、QCbを受けてリファレンス電流をオフ(ゼロ)に設定し、アクティブの制御信号QCbを受けて出力をハイインピーダンス状態に設定する。そして、タイミングt2よりも後のタイミングt3において制御信号QCaが非アクティブになり、高精度アンプABjは出力のハイインピーダンス状態を解除し、リファレンス電流を1/10だけオンにする。タイミングt3よりも後のタイミングt5において制御信号RCbが非アクティブになり、高精度アンプABjは残りのリファレンス電流9/10をオンにする。
タイミングt5において高精度アンプABjの非動作状態を解除する前に、タイミングt3でリファレンス電流を一部オンにしておくことで、非動作状態を解除したときに素早く動作を安定化(セットアップタイムを短縮)できる。なお、タイミングt3、t5とタイミングt4の前後関係は図13に限定されない。
図14に、上記動作のシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、幅200nsの三角波をノイズとして入力電圧Vjに印加している。
図13のタイミングt2〜t4をオフ期間とすると、電圧波形Qj1はオフ期間が無い(リファレンス電流オフ及び出力ハイインピーダンス状態を行わない)場合の出力電圧Qjの波形である。電圧波形Qj2〜Qj5は、それぞれオフ期間が50ns、100ns、150ns、200nsの場合の出力電圧Qjの波形である。制御信号RCa、QCa、RCb、QCbの波形は、オフ期間を200nsとした場合の波形を示している。
電圧波形Qj1〜Qj5から分かるように、ノイズと同じ200nsのオフ期間を設定した場合には、出力電圧Qjにほぼノイズが伝搬しない。即ち、階調電圧に生じるノイズの幅と同程度のオフ期間を設定しておくことで、特殊クロストークを防ぐことが可能となる。
また、リファレンス電流をオフする構成を設けたことで、ソース線を駆動していない期間においてソースアンプ部AMjのリファレンス電流をオフにし、消費電流を削減することが可能である。例えば、1本の水平走査線の時分割駆動が終わった後、次の水平走査線の時分割駆動を開始するまでの間、リファレンス電流をオフできる。
6.バッファーアンプ
図15に、上記バッファーアンプAAjの詳細な構成例を示す。バッファーアンプAAjは第1の差動部と第2の差動部で構成される差動部と、出力部と、を含む。
第1の差動部は、N型のCMOSトランジスターTN1〜TN4と、P型のCMOSトランジスターTP1、TP2を有する。トランジスターTN1、TN2、TP1、TP2は差動対を構成しており、トランジスターTN4はリファレンス電圧VANを受けてリファレンス電流を差動対に供給する。制御信号RCaがアクティブになるとトランジスターTN3がオフになり、リファレンス電流がオフされる。
第2の差動部は、N型のCMOSトランジスターTN5、TN6と、P型のCMOSトランジスターTP3〜TP6を有する。トランジスターTN5、TN6、TP3、TP4は差動対を構成しており、トランジスターTP6はリファレンス電圧VAPを受けてリファレンス電流を差動対に供給する。制御信号XRCaは制御信号RCaの論理レベルを反転した信号である。制御信号RCaがアクティブ(Lレベル)になるとトランジスターTP5がオフになり、リファレンス電流がオフされる。
例えば正転アンプとして構成する場合、差動部の非反転入力ノードPIAにソースアンプ部AMjの入力電圧Vjを供給する。また、抵抗回路等により出力ノードQAの電圧を反転入力ノードNIAにフィードバックする。
出力部は、N型のCMOSトランジスターTN7、TN8と、P型のCMOSトランジスターTP7、TP8を有する。トランジスターTP8、TN7は、それぞれ第1の差動部、第2の差動部の出力を受けて、出力ノードQAに出力電圧を出力する。制御信号XQCaは制御信号QCaの論理レベルを反転した信号であり、制御信号QCaがアクティブ(Hレベル)になるとトランジスターTP7、TN8がオフになり、出力ノードQAがハイインピーダンス状態に設定される。
7.高精度アンプ
図16に、上記高精度アンプABjの詳細な構成例を示す。高精度アンプABjは第1の差動部と第2の差動部で構成される差動部と、出力部と、を含む。
第1の差動部は、N型のCMOSトランジスターTN21〜TN26と、P型のCMOSトランジスターTP21、TP22を有する。トランジスターTN21、TN22、TP21、TP22は差動対を構成しており、トランジスターTN24、TN26はリファレンス電圧VBNを受けてリファレンス電流を差動対に供給する。トランジスターTN24、TN26のゲートサイズ(W/LのW)は1:9に設定されている。即ち、制御信号RCb、QCbがアクティブ(Lレベル)になるとトランジスターTN23、TN25がオフになり、リファレンス電流が全てオフされる。その後、制御信号QCbが非アクティブ(Hレベル)になるとトランジスターTN23がオンになり、リファレンス電流の1/10がオンされる。
第2の差動部は、N型のCMOSトランジスターTN27、TN28と、P型のCMOSトランジスターTP23〜TP28を有する。トランジスターTN27、TN28、TP27、TP28は差動対を構成しており、トランジスターTP23、TP25はリファレンス電圧VBPを受けてリファレンス電流を差動対に供給する。トランジスターTP23、TP25のゲートサイズ(W/LのW)は1:9に設定されている。また、制御信号XQCb、XRCbは制御信号QCb、RCbの論理レベルを反転した信号である。即ち、制御信号RCb、QCbがアクティブ(Lレベル)になるとトランジスターTP24、TP26がオフになり、リファレンス電流が全てオフされる。その後、制御信号QCbが非アクティブ(Hレベル)になるとトランジスターTP24がオンになり、リファレンス電流の1/10がオンされる。
例えば正転アンプとして構成する場合、差動部の非反転入力ノードPIBにソースアンプ部AMjの入力電圧Vjを供給する。また、抵抗回路等により出力ノードQBの電圧を反転入力ノードNIBにフィードバックする。
出力部は、N型のCMOSトランジスターTN29、TN30と、P型のCMOSトランジスターTP29、TP30を有する。トランジスターTP30、TN30は、それぞれ第1の差動部、第2の差動部の出力を受けて、出力ノードQBに出力電圧を出力する。制御信号QCbがアクティブ(Hレベル)になるとトランジスターTP29、TN29がオンになり、トランジスターTP30、TN30オフになり、出力ノードQBがハイインピーダンス状態に設定される。
なお、バッファーアンプAAjと高精度アンプABjは、差動対や出力のトランジスターのサイズ(W/L)が異なっている。即ち、それぞれ必要な駆動力や電圧精度が得られるようにトランジスターのサイズが設計されている。
8.電気光学装置
図17に、本実施形態のソースドライバー(駆動装置)を適用できる電気光学装置の構成例を示す。電気光学装置100は、画素アレイ110、ゲートドライバー120、ソースドライバー130を含む。
電気光学装置100は、Si−OLED(Silicon-Organic Light Emitting Diode)と呼ばれ、シリコン基板上に有機EL(Electro-Luminescence)素子を形成した表示装置である。
即ち、画素アレイ110には、有機EL素子とその有機EL素子を駆動する画素回路とで構成される画素が、m×nのマトリックス状に配置される(n、mは2以上の自然数)。mは垂直走査方向の画素数であり、nは水平走査方向の画素数である。画素アレイ110にはゲート線G1〜Gm及びソース線S1〜Snが配線されている。例えばm行n列の画素にはゲート線Gm及びソース線Snが接続される。
ゲートドライバー120は、ゲート線G1〜Gmにゲート選択信号を出力する。即ち、垂直走査期間において、ゲート線G1〜Gmのゲート選択信号を1本ずつ順にアクティブにし、画素アレイ110のm本の水平走査線を1本ずつ順に選択する。例えば、ゲートドライバー120はロジック回路で構成され、垂直同期信号と水平同期信号を受けて、それらの信号に基づいてゲート選択信号を生成する。
ソースドライバー130は、上述した第1〜第3の階調電圧生成回路11〜13、D/A変換回路20、ソースアンプ部AM1〜AM171、デマルチプレクサー30を含む。また、ソースドライバー130は更にラインラッチや制御回路等を含んでもよい。ラインラッチは、ストリーム画像データと水平同期信号とドットクロック信号を受けて、それらの信号に基づいて各水平走査線の画像データをラッチする。そして、制御回路は、その画像データをマルチプレクスして画像データD1〜D171としてD/A変換回路20へ出力し、セレクト信号SEL1〜SEL18を生成してデマルチプレクサー30へ出力する。また、制御回路は、制御信号QCa、RCa、QCb、RCbを生成してソースアンプ部AM1〜AM171へ出力する。また、ソースドライバー130は、電圧VH、VLを生成して第1〜第3の階調電圧生成回路11〜13へ出力する電圧生成回路を更に含んでもよい。
なお、本実施形態はこれに限定されず、有機EL素子以外の自発光素子を用いて画素アレイ110を構成してもよい。また、電気光学装置100は1つのICチップとして構成される場合に限定されず、画素アレイ110とゲートドライバー120、ソースドライバー130が別体に構成されてもよい。
9.電子機器
図18に、本実施形態のソースドライバー(駆動装置)を適用できる電子機器の構成例を示す。電子機器は、電気光学装置100、処理部200、メモリー210、操作部220、通信部230を含む。
電子機器としては、例えばヘッドマウントディスプレイや、電子ビューファインダーを備えたデジタルカメラや、スマートフォン等のモバイル機器や、テレビ等の表示機器や、カーナビゲーションシステム等が想定される。
処理部200は、CPUや画像処理用のASIC、DSP等のプロセッサーで構成され、種々の処理や各部の制御を行う。例えば、メモリー210から画像データを読み出し、或は通信部230を介して画像データを受信し、その画像データを電気光学装置100に表示させる処理を行う。メモリー210は、RAMやROM等で構成され、処理部200のワーキングメモリーとして機能したり、或は種々のデータを記憶したりする。操作部220は、例えばタッチパネルやボタン、キーボード等で構成され、ユーザーからの操作情報を受付ける。通信部230は、例えばUSBや有線LAN、光通信、無線LAN、移動通信(例えば3G、4G)等のインターフェースであり、種々のデータや制御情報を外部装置との間で送受信する。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また、階調電圧生成回路、D/A変換回路、ソースアンプ部、デマルチプレクサー、ソースドライバー、電気光学装置、電子機器の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
11〜13 第1〜第3の階調電圧生成回路、20 D/A変換回路、
30 デマルチプレクサー、40 階調電圧生成回路、50 D/A変換回路、
60 デマルチプレクサー、100 電気光学装置、110 画素アレイ、
120 ゲートドライバー、130 ソースドライバー(駆動装置)、
200 処理部、210 メモリー、220 操作部、230 通信部、
AAj バッファーアンプ、ABj 高精度アンプ、
AM1〜AM171 ソースアンプ部、D1〜D171 画像データ、
G1〜G3 第1〜第3のグループ、L1〜L18 ライン、
NA1〜NA256,NB1〜NB256,NC1〜NC256 階調線、
QCa,QCb,RCa,RCb 制御信号、
S1〜S3078 ソース線、SEL1〜SEL18 セレクト信号、
ST 切り替え期間、
TA1〜TA256,TB1〜TB256,TC1〜TC256 階調電圧、
t2 切り替えタイミング

Claims (10)

  1. 各ソースアンプ部がM本のソース線(Mは2以上の自然数)を時分割に駆動する複数のソースアンプ部と、
    第1〜第Kの階調電圧群を出力する第1〜第Kの階調電圧生成回路(Kは2以上の自然数)と、
    前記複数のソースアンプ部が第1〜第Kのグループにグループ分けされる場合に、前記第1〜第Kのグループのうちの第iのグループ(iはK以下の自然数)に属するソースアンプ部に対して、前記第1〜第Kの階調電圧群のうちの第iの階調電圧群から選択された階調電圧を出力するD/A変換回路と、
    を含み、
    前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第1のソースアンプ部は、第1の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動し、
    前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第2のソースアンプ部は、前記第1の順番とは異なる第2の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動することを特徴とする駆動装置。
  2. 請求項1において、
    前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第3のソースアンプ部は、前記第1の順番及び前記第2の順番とは異なる第3の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動し、
    前記第iのグループに属するソースアンプ部のうち第4のソースアンプ部は、前記第1〜第3の順番とは異なる第4の順番で前記M本のソース線を時分割に駆動することを特徴とする駆動装置。
  3. 請求項2において、
    前記第1〜第4のソースアンプ部で構成されるブロックが、複数配置されることを特徴とする駆動装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記各ソースアンプ部は、バッファーアンプを有し、
    前記バッファーアンプは、前記時分割の切り替えタイミングを含む切り替え期間において非動作状態に設定されることを特徴とする駆動装置。
  5. 請求項4において、
    前記バッファーアンプは、前記切り替え期間において、差動部のバイアス電流がオフに設定されると共に出力がハイインピーダンスに設定されることを特徴とする駆動装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記複数のソースアンプ部の前記各ソースアンプ部は、自発光素子を駆動することを特徴とする駆動装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記第1〜第Kの階調電圧生成回路は、同一階調特性の前記第1〜第Kの階調電圧群を出力することを特徴とする駆動装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
    前記Kは、2又は4以上であることを特徴とする駆動装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載の駆動装置を含むことを特徴とする電気光学装置。
  10. 請求項1乃至8のいずれかに記載の駆動装置を含むことを特徴とする電子機器。
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