JP4582858B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置としては、特開平6−259037号公報「半導体集積回路装置」がある。図12を用いて説明する。
【0003】
図12は従来のコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置の、特にコントラスト調節回路を含む電源回路の構成図である。なお、図12は1/5バイアス駆動を例にした電源回路である。
【0004】
図12に示すように、従来の電源回路は、液晶駆動電圧発生回路1と、昇圧回路2と、DA変換器3と、
電源電圧Vcc4と、昇圧された液晶駆動電源電圧VLCD5と、コントラスト調節された液晶駆動電源電圧6と、から構成される。また、液晶駆動電圧発生回路1は複数の抵抗7から構成され、DA変換器3は、4ビットレジスタ回路8と、PMOS9と、抵抗10と、から構成される。さらに、4ビットレジスタ回路8は、トランスミッションゲート11と、ドライブ能力の大きなインバータ12と、ドライブ能力の小さなインバータ13と、インバータ14と、から構成されるレシオタイプのラッチを使用している。なお、図12のVL5からVL0は液晶駆動電圧、DB3からDB0はコントラスト調節データ、WRはライト信号である。
【0005】
液晶パネルのコントラストは液晶駆動波形の電圧レベルつまりVL5からVL0によって変化する。したがって調節された液晶駆動電源4の電圧値によってコントラストが変化し、この電圧値が高いとコントラストは高く、低いとコントラストが低くなる。
【0006】
次に、従来の電源回路の動作について説明する。図12において、昇圧回路2は電源電圧Vcc4を昇圧、液晶駆動電源VLCD5を生成する。液晶駆動電源VLCD5は、DA変換器3によって、コントラスト調節された液晶駆動電源6に変換され、調節された液晶駆動電源6から、同一抵抗値Rの抵抗7が5個直列接続された構成の液晶駆動電圧発生回路1により、VL5からVL1を発生させる。DA変換器3は、CPUから出力されるコントラスト調節データDB3からDB0をライト信号WRにより4ビットレジスタ回路8に取り込む。4ビットレジスタ回路8では、WR及びWRをインバータ14により反転した信号により、トランスミッションゲート11が開き、DB3からDB0がドライブ能力の大きなインバータ12と、ドライブ能力の小さなインバータ13とのループにラッチされる。4ビットレジスタ回路8はDB3からDB0の反転データを出力し、それぞれが接続されたPMOS9をオンあるいはオフする。PMOS9がオンのとき、並列に接続された抵抗10との合成抵抗はPMOS9のオン抵抗が無視できるとすれば0であり、PMOS9がオフのとき、並列に接続された抵抗10との合成抵抗は抵抗10の抵抗値となる。ここで、抵抗10の抵抗値をVLCD5に接続されたほうから順番に、液晶駆動電圧発生回路1を構成する抵抗7の抵抗値Rの、5R/2、5R/4、5R/8、5R/16、の値を持ってるとする。いま4ビットレジスタ回路8に16進数で“F”が書き込まれているとすると、PMOS9はすべてオンとなり、出力の液晶駆動電源6はVLCDと同電位となる。また、4ビットレジスタ回路8に“0”が書き込まれているとすると、PMOS9はすべてオフとなり、出力の液晶駆動電源6はVLCD×16/31となる。つまり、4ビットレジスタ回路8に書かれた値をNとすると、出力の液晶駆動電源6はVLCD×16/(N+16)になる。これにより、ほぼVLCD/2からVLCDまで16段階の電圧に調節することができる。すなわち16段階のコントラスト調節が可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ディスプレイは、携帯型機器へ搭載するため低電力化が望まれている。従って、この要求を満足するため、液晶ドライバLSIに制御回路を内蔵しやすいチャージポンプ型の液晶駆動電源が多く採用されている。
【0008】
しかし、チャージポンプ型の電源を用いると、液晶パネルの負荷が大きくなる場合に液晶駆動電源電圧5が変動し、従来の液晶表示装置では、コントラスト調節された液晶駆動電圧6も併せて変動し、コントラストが変化して、表示に悪影響を与えるという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、液晶駆動電源電圧が変動しても安定したコントラストで表示が可能なコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0011】
すなわち本発明は、第1の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から高電圧の駆動電圧電源を生成する昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から各駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0012】
また、前記基準電圧生成回路は、バンドギャップ電圧を生成することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0013】
さらにまた、前記液晶駆動電圧生成回路は、前記各駆動電圧レベルを前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して生成し、駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0014】
また第2の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0015】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、前記正の駆動電圧レベルを前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して正の各駆動電圧レベルを生成してさらに正の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の駆動電圧レベルを反転して負の駆動電圧レベルを生成してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0016】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを負に反転してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0017】
さらにまた、前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベル及び正のデータ電極選択電圧レベルをそれぞれ負に反転してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であってもよい。
【0018】
また第3の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0019】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに正の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに正の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを反転して負の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに負の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0020】
また第4の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0021】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに正の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに正の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを反転して負の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに負の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
反転増幅器で正のデータ電極選択電圧レベルを反転して負のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに負の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給するすることを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【0022】
また第5の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
該走査回路及び該液晶駆動回路に選択レベル電圧を供給する電源回路を具備する液晶表示装置であって、
前記電源回路は外部要因による変動の少ない基準電圧源から選択レベル電圧用基準電圧を生成し、
該選択レベル電圧用基準電圧を電流増幅して出力するものであり、
該選択レベル電圧用基準電圧を調節して液晶パネルの表示コントラストを変更する
ことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、図1から図3を用いて、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成及び動作について説明する。最初に、図1を用いて、本実施形態による液晶表示装置の全体構成について説明する。
【0024】
本実施形態による液晶表示装置は、基準入力電圧Vci100と、Vci100をN倍に昇圧するN倍昇圧回路200と、N倍昇圧回路200で生成した液晶駆動用電源電圧VLCD201と、基準電圧発生回路300と、基準電圧発生回路300が発生する基準電圧Vref301と、Vref301をA倍に増幅するA倍化アンプ400と、A倍化された電圧VrefA401と、VrefA401を基準にコントラストを調節するコントラスト調節回路500と、コントラスト調節された電圧VLCT501と、VLCT501を基にVLCD201を電源として液晶駆動電圧を生成する液晶駆動電圧生成回路600と、液晶駆動電圧601と、コモンドライバ700と、セグメントドライバ800と、液晶パネル900と、から構成されている。
【0025】
図1から図3を用いて、本実施形態による液晶表示装置の全体的な動作について説明する。以下、本実施形態による液晶表示装置においては、駆動方式に電圧平均化法を用いるものとする。まず、Vci100をN倍昇圧回路200で昇圧し、VLCD201を生成する。VLCD201はA倍化アンプ400およびコントラスト調節回路500および液晶駆動電圧生成回路600の電源として用いる。N倍昇圧回路200はどのような回路構成でもかまわないが、本実施形態による液晶表示装置は携帯情報機器に適用する場合は低電力が求められるため、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。倍率NはVci100をN倍した電圧VLCD201がVrefA401よりも十分に高くなるように設定する。
【0026】
次に図2を用いて基準電圧生成回路300及びA倍化アンプ400について説明する。図2において、302は負荷抵抗、303はバンドギャップ型定電圧ダイオード、402はオペアンプ、403は抵抗値Rの抵抗、404は抵抗値(A−1)×Rの可変抵抗、である。図2に示す基準電圧生成回路300は一例であり、本実施形態による液晶表示装置では負荷抵抗302及びバンドギャップ型定電圧ダイオード303で構成される定電圧回路を示した。ここで、バンドギャップ型定電圧ダイオード303のバンドギャップ電圧はVci100よりも低く、また負荷抵抗302はバンドギャップ型定電圧ダイオード303の両端にバンドギャップ電圧が発生するのに必要な電流を流すものとし、バンドギャップ電圧を基準電圧Vref301とする。バンドギャップ型定電圧ダイオード303を用いるため、基準電圧Vref301は基準入力電圧Vci100が多少変動してもその影響は少なく、また、周囲温度が変化しても変動が少なく、安定した電圧を得ることができる。基準電圧Vref301はA倍化アンプ400に入力する。A倍化アンプ400はオペアンプ402、抵抗403、可変抵抗404から構成され、オペアンプ402の電源電圧はVLCD201である。A倍化アンプ400はいわゆる非反転増幅器であり、Vref301を抵抗403および可変抵抗404により決定される倍率の電圧に増幅する。ここで、抵抗403の抵抗値をRとし、可変抵抗404の抵抗値を(A−1)×Rとすると、
オペアンプの出力する電圧VrefA401はA×Vrefとなる。また、オペアンプ402の電源電圧VLCD201はVrefA401より十分に高い電圧であり、Vref301が安定した電圧であるため、VLCD201に多少の変動があってもVrefA401は安定した電圧を出力することができる。なお、VrefA401は後述するコントラスト調節可能な電圧の最大値となるため、駆動方法および表示デューティおよびパネル特性(パネルのVoff電圧)により決定される最適コントラストが得られる液晶駆動電圧の値よりも大きくなくてはならない。本実施形態による液晶表示装置では、可変抵抗404の抵抗値を適当に与えることで、倍率Aを調節して、電圧電圧VrefA401を最適な電圧値にすることができる。もちろん、表示デューティおよびパネル特性があらかじめ決まっている場合は固定抵抗でもかまわない。また、いわゆる電子ボリューム抵抗にしてもよい。この場合、CPUなどによる制御で、抵抗値を決定することができる。
【0027】
次に図3を用いてコントラスト調節回路500及び液晶駆動電圧生成回路600について説明する。図3において、502はオペアンプ、503は可変抵抗、602は抵抗、603は抵抗、604は可変抵抗、605は抵抗、606は抵抗、607から611はそれぞれオペアンプである。
【0028】
まずコントラスト調節回路500から説明する。コントラスト調節回路500では、まずVrefA401をオペアンプ502でバッファする。オペアンプ502はいわゆるボルテージ・フォロワであり、VrefA401と同じ電圧を出力する。オペアンプ502の電源電圧はVLCD201であるが、A倍化アンプ400のオペアンプ402と同様に、VrefA401が安定しているため、VLCD201に多少の変動があっても、安定した電圧を出力することができる。次にオペアンプ502の出力は可変抵抗503に接続し、後述する液晶駆動電圧生成回路600の抵抗と、可変抵抗503とで分圧される電圧VLCT501を出力する。
【0029】
次に液晶駆動電圧生成回路600について説明する。液晶駆動電圧生成回路600において、抵抗602、抵抗603、可変抵抗604、抵抗605、抵抗606は直列に接続され、抵抗602にVLCT501、抵抗606にグランド(GND)を接続し、VLCT501から各液晶駆動電圧レベルを分圧して生成し、オペアンプ607からオペアンプ611によってバッファされて液晶駆動電圧601(電位の高いほうから順に、V1、V2、V3、V4、V5、V6、とする)となる。
【0030】
次にコントラスト調節回路500におけるコントラスト調節動作について説明する。可変抵抗503と、液晶駆動電圧生成回路600の各抵抗で液晶駆動電圧601の各電圧値が決定することができるため、可変抵抗503の抵抗値を変更することで、VLCT501の電圧が変化し、液晶駆動電圧生成回路600の各抵抗で生成する電圧も変化する。すなわち、可変抵抗503の抵抗値を変更することで、コントラスト調節することが可能である。例えば可変抵抗503の値が小さいとき、VLCT501は高くなり、表示が濃くなる。逆に、可変抵抗503の値が大きいとき、VLCT501は低くなり、表示が薄くなる。また、可変抵抗503は、いわゆる電子ボリューム抵抗がよい。この場合、CPUなどによる制御で、抵抗値を決定することができる。図3に示すように、DBがCPUからの設定データであり、DBの値にしたがって、可変抵抗503の抵抗値が変化し、VLCT501が変化する。
【0031】
以上のようにして、コントラストを調節することが可能となる。
【0032】
駆動方式に電圧平均化法を用いた第1の実施の形態によるコントラスト調節可能な電源回路を備える液晶表示装置について説明を行ったが、第2の実施の形態よるコントラスト調節可能な電源回路を備える液晶表示装置を用いて駆動方式にHi−FAS法を適用可能である。
【0033】
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態を図4から図6を用いて説明する。本実施形態は、駆動方式にHi−FAS法を適用して負電源を必要とする場合のコントラスト調節に特徴を有しており、第1の実施の形態による液晶駆動電圧生成回路600の内部構成が異なるものである。
【0034】
図4は、本実施形態による液晶表示装置の構成を示している。
【0035】
最初に、図4を用いて、本実施形態による液晶表示装置の構成について説明する。本実施形態による液晶表示装置は第1の実施の形態による液晶表示装置に加えて、−N倍昇圧回路200aを備え、−N倍昇圧回路200aが生成する負の液晶駆動用電源電圧−VLCD201aを液晶駆動電圧生成回路600に供給する。まず、Vci100を−N倍昇圧回路200aで昇圧し、−VLCD201aを生成する。−N倍昇圧回路200aはどのような回路構成でもかまわないが、N倍昇圧回路200と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。
【0036】
次に、図5を用いて、液晶駆動電圧生成回路600について説明する。図5において、620から624および628、629は抵抗、また、625から627、630、631はオペアンプであり、液晶駆動電圧601のうち、VCHはコモンドライバの高電圧側電源電圧、VSHはセグメントドライバの高電圧側電源電圧、VCMはコモンドライバの中間電源電圧、VSLはセグメントドライバの低電圧側電源電圧、VCLはコモンドライバの低電圧側電源電圧、であり、この順に電位が高い。また、VCH−VCM間の電位差およびVCM−VCL間の電位差は等しく、VSH−VCM間の電位差およびVCM−VSL間の電位差は等しい。通常Hi−FAS法はVCH−VCL間の電圧が高く、VSH−VSL間の電圧が低い。したがって、VSH及びVSLを低電圧となるようにVSLをGNDレベルにして、セグメントドライバの動作電圧を低くすることが可能であり、本実施の形態による液晶表示装置のVSLもGNDレベルとした。図3に示したように、第1の実施の形態による液晶表示装置では、液晶駆動電圧601の最低電位であるV6をGNDレベルとしたため、VLCT501の電圧を調節することで、V1−V6間の電圧を変化させることができた。しかし、本実施の形態による液晶表示装置では最低電位ではないVSLをGNDレベルとしたため、第1の実施の形態による液晶表示装置と同様な構成の液晶駆動電圧601ではVLCT501により変更可能な電圧はVCH−VSL間の電圧である。したがって液晶駆動電圧601は次のような構成にする。まず、抵抗620から抵抗624を直列に接続し、抵抗620にはVLCT501、抵抗624にはGNDを接続し、VLCT501からVCH、VSH、VCMの電圧レベルを生成し、オペアンプ625からオペアンプ627でバッファして液晶駆動電圧601のVCH、VSH、VCM、VSLを生成する。次にVCH及びVCMからVCLの電位を生成する。オペアンプ630は正電源をVLCD201、負電源を−VLCD201aとする。また、オペアンプ630と、抵抗623および抵抗624と、抵抗628および抵抗629とでいわゆる差動増幅器を構成する。抵抗623および抵抗624はVCMの電圧レベルとGND間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ630の正入力端子に接続する。また、抵抗628および抵抗629はVCHとオペアンプ630の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ630の負入力端子に接続する。ここで、抵抗623および抵抗624、抵抗628、抵抗629の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ630は常に(VCM−VCH)の電圧を出力する。これを更にオペアンプ631でバッファしてVCLとする。
【0037】
次にコントラスト調節について説明する。コントラスト調節は可変抵抗503の抵抗値を変化することでVLCT501が変化して、VCH−VSL間電圧が変化する。この時、VCLはVCHとVCMの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に(VCM−VCH)であるため、VCH−VCM間の電位差とVCM−VCL間の電位差は等しい。したがって、コントラスト調節回路500でVLCT501を調節して、コントラスト調節可能である。
【0038】
次に図6を用いて、図5と異なる構成の液晶駆動電圧生成回路600について説明する。図5において、640及び641、644、645、648、649は抵抗、また、642及び643、646、647、650、651はオペアンプである。ここでは図5と異なり、VCMをGNDレベルとした。したがって、VLCT501により変更可能な電圧はVCH−VCM間の電圧である。したがって液晶駆動電圧601は次のような構成にする。まず、抵抗640及び抵抗641を直列に接続し、抵抗640にはVLCT501、抵抗641にはGNDを接続し、VLCT501からVCH、VSHの電圧レベルを生成し、オペアンプ642及びオペアンプ643でバッファして液晶駆動電圧601のVCH、VSH、VCMを生成する。次にVSH及びVCMからVSLの電位を生成する。オペアンプ646は正電源をVLCD201、負電源を−VLCD201aとする。また、オペアンプ646と、抵抗644および抵抗645とでいわゆる反転増幅器を構成する。オペアンプ646の正入力端子はGNDに接続する。また、抵抗644および抵抗645はVSHとオペアンプ646の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ646の負入力端子に接続する。ここで、抵抗644および抵抗645の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ646は常に(VCM−VSH)の電圧を出力する。これを更にオペアンプ647でバッファしてVSLとする。同様にVCH及びVCMからVCLの電位を生成する。オペアンプ650は正電源をVLCD201、負電源を−VLCD201aとする。また、オペアンプ650と、抵抗648および抵抗649とでいわゆる反転増幅器を構成する。オペアンプ650の正入力端子はGNDに接続する。また、抵抗648および抵抗649はVCHとオペアンプ650の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ650の負入力端子に接続する。ここで、抵抗648および抵抗649の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ650は常に(VCM−VCH)の電圧を出力する。これを更にオペアンプ651でバッファしてVCLとする。
【0039】
次にコントラスト調節について説明する。コントラスト調節は可変抵抗503の抵抗値を変化することでVLCT501が変化して、VCH−VCM間電圧が変化する。この時、VCLはVCHとVCMの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に(VCM−VCH)であるため、VCH−VCM間の電位差とVCM−VCL間の電位差は等しい。また、VSLはVSHとVCMの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に(VCM−VSH)であるため、VSH−VCM間の電位差とVCM−VSL間の電位差は等しい。したがって、コントラスト調節回路500でVLCT501を調節して、コントラスト調節可能である。
【0040】
以上のようにして、駆動方式にHi−FAS法を適用してコントラスト調節が可能となる。
【0041】
第2の実施の形態による液晶表示装置について説明を行ったが、第3の実施の形態による液晶表示装置で、電圧の変換効率を高くすることが可能である。
【0042】
(第3の実施の形態)
以下、本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置を図7から図11を用いて説明する。本実施形態による液晶表示装置は、液晶駆動電源電圧をコモンドライバ用とセグメントドライバ用に独立して生成することに特徴を有しており、第2の実施の形態による液晶表示装置よりも電圧変換効率の高い液晶表示装置を実現するものである。
【0043】
図7は第2の実施の形態による液晶表示装置の電流の流れを示す図である。液晶駆動電圧生成回路600の内部構成は、液晶駆動電圧を生成するオペアンプとその電源電圧のみを記し、その他は割愛した。液晶は容量性負荷であるため、液晶にかかる電圧が変化したときに液晶に充放電電流が流れる。図7ではコモンが非選択時にセグメントの電圧がVSLからVSHに変化したときに流れる電流を示している。ここで、VSHを出力するオペアンプ626が出力する電流をISHとすると、液晶パネルで消費される電力は(VSH−VCM)×ISHである。しかし、オペアンプ626の電源はVLCD201であり、VLCD201から電流を供給するため、液晶表示装置全体としては(VLCD−GND)×ISHが消費される。したがって電圧の変換効率は(VSH−VCM)/(VLCD−GND)となり、VSH及びVCMはVLCDに比較して電圧が低いため、電圧の変換効率が悪い。
【0044】
本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置を図8に示す。本実施形態による液晶表示装置は第2の実施の形態による液晶表示装置に加えて、M倍昇圧回路200bを備え、M倍昇圧回路200bが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧VLCDs201bを液晶駆動電圧生成回路600に供給する。まず、Vci100をM倍昇圧回路200bで昇圧し、VLCDs201bを生成する。M倍昇圧回路200bはどのような回路構成でもかまわないが、N倍昇圧回路200と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。なお、倍率Mは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがVLCDs201bを電源として、VSHを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、VLCD201よりも低い電圧となるように設定する。
【0045】
次に図9を用いて液晶駆動電圧生成回路の構成と、電圧の変換効率について説明する。図9に示すように、VSHを生成するオペアンプ626の正電源はVLCDs201bとし、また、VCMを生成するオペアンプ627の正電源はVLCDs201bとした。したがって、図7で説明したISHはオペアンプ626の正電源VLCDs201bから電流を供給するため、液晶表示装置全体としては(VLCDs−GND)×ISHが消費される。したがって電圧の変換効率は(VSH−VCM)/(VLCDs−GND)となり、VLCDsがVLCDよりも低くいため、電圧の変換効率が高くなる。すなわち、本実施形態による液晶表示装置のほうが、低消費電力である。
【0046】
次に図6に示した液晶駆動電圧生成回路600を適用した液晶表示装置に対応し、電圧の変換効率の高い液晶表示装置を図10に示す。本実施形態による液晶表示装置は第2の実施の形態による液晶表示装置に加えて、M倍昇圧回路200b及び−M倍昇圧回路200cを備え、M倍昇圧回路200bが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧VLCDs201bと、−M倍昇圧回路200cが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧−VLCDs201cと、を液晶駆動電圧生成回路600に供給する。まず、Vci100をM倍昇圧回路200bで昇圧し、VLCDs201bを生成する。また、Vci100を−M倍昇圧回路200cで昇圧し、−VLCDs201cを生成する。M倍昇圧回路200b及び−M倍昇圧回路200cはどのような回路構成でもかまわないが、N倍昇圧回路200と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。なお、倍率Mは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがVLCDs201bを電源として、VSHを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、VLCD201よりも低い電圧となるように設定する。また、倍率−Mは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがVLCDs201cを負電源として、VSLを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、−VLCD201aよりも高い電圧となるように設定する。
【0047】
次に図11を用いて液晶駆動電圧生成回路の構成と、電圧の変換効率について説明する。図11に示すように、VSHを生成するオペアンプ643の正電源はVLCDs201bとし、また、VSLを生成するオペアンプ647の負電源は−VLCDs201cとした。したがって、ISHはオペアンプ643の正電源VLCDs201bから電流を供給するため、液晶表示装置全体としては(VLCDs−GND)×ISHが消費される。したがって電圧の変換効率は(VSH−VCM)/(VLCDs−GND)となり、VLCDsがVLCDよりも低いため、電圧の変換効率が高くなる。すなわち、本実施形態による液晶表示装置のほうが、低消費電力である。
【0048】
以上のように電圧変換効率の高い液晶表示装置を実現することが可能である。
【0049】
ここで、本実施の形態による液晶表示装置の駆動方式はHi−FAS法としたが、マルチライン選択法でも同様に実現可能である。
【0050】
本発明は以上に示した実施の形態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図2で説明した基準電圧生成回路ではバンドギャップ型定電圧ダイオード303を用いたが、バンドギャップ型定電圧発生回路は各種報告されており、その他の定電圧発生回路技術を適用しても変動の少ない基準電圧から液晶駆動電圧の電圧レベルを生成して、さらにバッファして出力する限り、コントラストを容易に変更し、かつ、安定したコントラストで表示することが可能である。
【0051】
【発明の効果】
本発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0052】
すなわち、本発明によるコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置は液晶駆動電源電圧が変動しても安定したコントラストで表示が可能である。また、負電源を用いる駆動方式においてもコントラスト調節が容易でかつ、安定したコントラストで表示が可能である。また、昇圧回路をセグメントドライバおよびコモンドライバ用に個別に設けて電源を構成することで、低消費電力な液晶表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の基準電圧生成回路と、A倍化アンプの構成を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置のその他の例のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル充放電電流の経路を示す図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル充放電電流の経路を示す図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置のその他の例の概略構成を示すブロック図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態による液晶表示装置のその他の例の液晶パネル充放電電流の経路を示すブロック図である。
【図12】従来の液晶表示装置のコントラスト調節可能な電源回路の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
100…基準入力電圧Vci、200…N倍昇圧回路、201…液晶駆動用電源電圧VLCD、300…基準電圧発生回路、301…基準電圧Vref、400…A倍化アンプ、401…A倍化された電圧VrefA、500…コントラスト調節回路、501…コントラスト調節された電圧VLCT、600…液晶駆動電圧生成回路、601…液晶駆動電圧、700…コモンドライバ、800…セグメントドライバ、900…液晶パネル。
Claims (8)
- 複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶駆動電圧生成回路は、前記正の各液晶駆動電圧を前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して生成し、該正の各駆動電圧を、前記正の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の各駆動電圧を反転して負の各駆動電圧を生成し、該負の駆動電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧を負に反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走査電極選択電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
- 前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧及び正のデータ電極選択電圧をそれぞれ負に反転して負の走査電極選択電圧及びデータ電極選択電圧を生成し、該走査電極選択電圧及びデータ電極選択電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
- 複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧を生成し、該正の走査電極選択電圧を、前記正の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧を生成し、該正のデータ電極選択電圧を、前記正の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧を反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走電極選択電圧を、前記負の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給することを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。 - 複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧を生成し、該正の走査電極選択電圧を、前記正の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダン化して、走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧を生成し、該正のデータ電極選択電圧を、前記正の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧を反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走査電極選択電圧を、前記負の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給し、
反転増幅器で正のデータ電極選択電圧を反転して負のデータ電極選択電圧を生成し、該負のデータ電極選択電圧を、前記負の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
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