JP5007495B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を具備してなる例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置において、基板上の画素アレイ領域或いは画像表示領域には、画素毎に設けられた画素部を駆動するために、複数の走査線及び複数のデータ線が設けられている。そして、電気光学装置には、基板上の画像表示領域の周辺に位置する周辺領域に、データ線に対して画像信号をサンプリングして供給するサンプリング回路や、該サンプリング回路に対して、画像信号のデータ線への出力タイミングを規定する駆動信号或いはサンプリング回路駆動信号を供給するデータ線駆動回路が内蔵されて形成される。
データ線駆動回路には、スタートパルス及びクロック信号が供給され、クロック信号のクロック周期に同期して、スタートパルスが、その内蔵するシフトレジスタの各段に転送されて転送信号が出力される。出力された転送信号は、バッファ回路やレベルシフタ回路等を介して、サンプリング回路駆動信号としてサンプリング回路に順次出力される。サンプリング回路は、サンプリング回路駆動信号に応じて画像信号をサンプリングする。
この際、データ線駆動回路におけるバッファ回路等やサンプリング回路において発生した信号遅延に起因して、画像信号を供給するタイミングに、クロック信号を基準として無視し得ない程度の遅延が生じることがある。
このような画像信号供給部における画像信号の出力タイミングを間接的にモニタリングして、データ線駆動回路に入力されるスタートパルスやクロック信号のタイミングを調整する技術が、特許文献1には開示されている。特許文献1によれば、データ線駆動回路やサンプリング回路を模擬するモニタ回路が基板上に内蔵されて設けられる。更に、このモニタ回路からのモニタ信号に基づいて、画像信号の出力タイミングの遅延量を間接的に測定し、測定した遅延量に基づいて、スタートパルスやクロック信号のタイミングを調整するタイミング制御回路が、外付けICとして構築され、電気光学装置の基板に取り付けられる。これにより、画像信号の出力タイミングを調整することが可能となる。
このようなモニタ回路においては、外付けICにモニタ信号を出力するための出力端子に電気的に接続される出力配線における抵抗は、画像信号の出力タイミングの遅延に係る測定をより精度良く行うために、低く設定される。
特開平11−119746号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術によれば、電気光学装置の製造時に、外付けICを基板に取り付ける工程等において、モニタ信号を外付けされたICに出力するための出力端子から低抵抗の出力配線を介して静電気が浸入すると、静電気に対する耐圧が低いモニタ回路を構成する回路素子が破壊されかねないという不具合がある。
本発明は、上記問題点に鑑み成されたものであり、モニタ回路における静電気による破壊を防止し、データ線駆動回路やサンプリング回路等の画像信号供給部において生じる画像信号の出力タイミングの遅延を、精度良くモニタリングすることが可能な液晶装置等の電気光学装置、及びそのような電気光学装置を備えた各種電子機器を提供することを課題とする。
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、基板上に、複数の画素部と、該複数の画素部に電気的に接続される複数のデータ線と、前記画素部と前記基板の第1辺との間に配置され、前記複数のデータ線に画像信号を供給する画像信号供給部と、前記画素部と前記第1辺との間に配置され、前記画像信号を供給するタイミングをモニタリングするためのモニタ信号を生成するモニタ回路と、該生成されたモニタ信号を、外部回路へ出力するためのモニタリング端子と、平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記モニタリング端子と前記モニタ回路とを電気的に接続する抵抗素子と、平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記抵抗素子と前記モニタリング端子とを電気的に接続する、前記抵抗素子より低抵抗な第1の配線と、平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記抵抗素子と前記モニタ回路とを電気的に接続する、前記抵抗素子より低抵抗な第2の配線とを備え、前記第1の配線は、第1の方向に延在する第1の部分と、前記第1の部分から前記第1の方向と交差する第2の方向に延在して前記抵抗素子と電気的に接続される第2の部分とを有し、前記抵抗素子は、前記第2の方向に延在している
本発明の電気光学装置によれば、その動作時には、外部回路から画像信号、クロック信号、制御信号、電源信号等の各種信号が画像信号供給部に供給される。これと並行して、例えば、外部回路からクロック信号、制御信号、電源信号等の各種信号が走査線駆動回路に供給される。これらにより、走査線を介して走査信号が画素部に供給されると共に、画像信号供給部によりデータ線を介して画像信号が画素部に供給され、例えば液晶等の電気光学物質を各画素部で駆動することで、アクティブマトリクス駆動が行なわれる。尚、このような走査線及びデータ線は、例えば、基板上に相互に交差するように且つ夫々複数配線される。また、このような画素部は、例えば、画素電極と、走査線にゲートが接続され且つデータ線から供給される画像信号を走査線から供給される走査信号に応じて画素部へ選択的に供給する画素スイッチング用のTFTとを有する。この際、画像信号供給部では、例えばサンプリング回路における各々の画像信号の出力タイミングは、基本的には、サンプリング回路を駆動するデータ線駆動回路に入力されるクロック信号及びその転送動作の開始を指示するスタートパルスに応じて決定される。そして、複数のデータ線には、画像信号が線順次に供給されるか、又はN(但し、Nは2以上の自然数)本のデータ線を1群とするデータ線群毎に同時に、画像信号が供給される。いずれの場合にも、画像信号供給部においては、これを構成する回路素子における論理積や論理和、或いは回路素子自体の特性によって信号遅延が発生し、クロック信号及びスタートパルスに基づくタイミングと比較して、画像信号の出力タイミングが大なり小なり遅延する。
そこで本発明の電気光学装置では、製造中や完成後における検査時、出荷後や使用後における検査時、実際の使用時に、モニタ回路によってモニタ信号が生成される。ここに、モニタ回路は、例えばデータ線駆動回路の一段など、画像信号供給部の少なくとも一部を模擬して形成されており、これにより生成されるモニタ信号は、例えば、データ線駆動回路のスタートパルスに対してクロック信号の周期に基づく所定タイミングで出力される筈の擬似的なサンプリング回路駆動信号や、例えば、データ線駆動回路のスタートパルスに対してクロック信号の周期に基づく所定タイミングで供給される筈の擬似的な画像信号など、この模擬された一部における画像信号を供給するタイミングをモニタリングするための信号である。モニタ信号によって、画像信号の出力タイミングを間接的にモニタリングすることができる。
モニタリング端子は、このように生成されたモニタ信号を、外部回路へ出力する。モニタリング端子は、例えば基板上の周辺領域において、基板の一辺に沿って配置された外部回路接続端子の一部であるか又は別途設けられた専用端子である。このような外部回路接続端子に対しては、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)として、フレキシブル基板を含む配線基材に実装されて形成された外部回路が、電気的に接続されて実装される。
本発明では特に、モニタリング端子及びモニタ回路間には、抵抗素子が、電気的に接続されている。従って、例えば、電気光学装置の製造時にモニタリング端子が電気的に浮遊状態にある場合や、電気光学装置をプロジェクタ等の電子機器に搭載する際に、モニタリング端子から浸入する静電気に対して、モニタ回路を流れる電流を、抵抗素子の抵抗値の高さに応じて、低減できる。これにより、モニタ回路を、静電破壊から効果的に守ることが可能となる。
よって一方で、この静電破壊を防止する趣旨からして、抵抗素子の抵抗値は、例えば、電気光学装置を製造する際やや搭載する際に、モニタリング端子から浸入する可能性がある電圧或いは電力を持つ静電気に対して、モニタ回路において耐圧が確保できるような値に設定されるのが好ましい。但し他方で、このように抵抗素子を、モニタリング端子及びモニタ回路の間の電気的な経路に設置すると、抵抗素子を設置しない場合と比較して、当該経路におけるモニタ信号の遅延が大きくなって、肝心のモニタリングを高精度で行うことが困難となる。よって、このモニタリングを精度良く行う趣旨からして、信号遅延が、上述した画像信号の出力タイミングの間接的な測定に影響しないように、即ち、測定を精度良く行うことができるように、抵抗素子の抵抗値は設定されるのが好ましい。
以上の結果、本発明の電気光学装置によれば、モニタ回路に浸入した静電気による回路素子の破壊を防止することが可能となり、しかも画像信号の出力タイミングの間接的な測定を精度良く行うことが可能となる。更に、このような測定に基づけば、画像信号の出力タイミングを適切に調整することも可能となり、即ち画像信号の出力タイミングの遅延を精度良く補償することも可能となる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記抵抗素子は、前記第2の方向に延在している。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第2の配線は、少なくとも一部が前記第2の方向に延在している。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記画像信号供給部は、前記複数のデータ線の配列に対応して配置され、前記画像信号をサンプリングして前記複数のデータ線に供給するサンプリング回路と、前記サンプリング回路に対して、前記画像信号をサンプリングするタイミングを規定する駆動信号を複数段の各々から供給するデータ線駆動回路とを備えており、前記モニタ回路は、前記複数段のうち少なくとも一段を模擬して形成されると共に、前記模擬された一段における前記駆動信号のタイミングをモニタリングするための前記モニタ信号を生成する。
比較して、画像信号の出力タイミングが大なり小なり遅延する。
この態様によれば、データ線駆動回路の各段により駆動されるサンプリング回路によってサンプリングされた画像信号の出力タイミングを、モニタ回路により生成されるモニタ信号によって間接的にモニタリングすることができる。この場合、データ線駆動回路の各段に相当するため、仮に何らの対策も施さねば静電破壊され易い構造を有するモニタ回路を、抵抗素子の存在によって、効果的に守ることが可能となる。
この態様では、前記モニタ回路は、前記サンプリング回路を構成すると共に前記複数のデータ線の各々に対応するサンプリングスイッチを模擬する模擬回路を含み、前記抵抗素子は、前記スイッチング素子に電気的に接続されてもよい。
このように構成すれば、モニタ回路によって、データ線駆動回路を構成するシフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、イネーブル回路等の各種回路の他、サンプリング回路を構成するサンプリングスイッチを含めた画像信号供給部の各部分における回路について、モニタリングを行うことが可能となる。これにより、より高精度で、画像信号の出力タイミングの間接的な測定を行うことが可能となる。
更にこのように構成した場合、前記スイッチング素子は、薄膜トランジスタにより形成されており、前記抵抗素子は、薄膜トランジスタのドレインに電気的に接続されてもよい。
このように構成すれば、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下適宜、”TFT”と称する)より形成されたサンプリングスイッチによってサンプリングされ、データ線上に供給される画像信号の供給タイミング、即ち画像信号供給部からの画像信号の出力タイミングを、モニタリング信号によって、より高精度でモニタリングすることが可能となる。
更にこのように構成した場合、前記薄膜トランジスタのソースは、低電位電源に電気的に接続されてもよい。
このように構成すれば、モニタ回路の動作時、TFTがオン状態となると、TFTのソースに接続された低電位電源に向かって電流が流れるため、モニタ信号を立下りの信号として出力させることが可能となる。これにより、モニタ信号を立ち上がりの信号として出力する場合と比較して、信号波形のなまりを防止して、モニタ信号の出力タイミングの遅延量をより正確に測定することが可能となる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線は、前記複数の画素電極が配列された画素アレイ領域に配線され、前記画像信号供給部、前記モニタ回路、前記モニタリング端子及び前記抵抗素子は、前記画素アレイ領域の周辺に位置する周辺領域に形成されている。
この態様によれば、画素アレイ領域の周辺に配置された画像信号供給部、モニタ回路、モニタリング端子及び抵抗素子によって、即ち、基板に内蔵された各種周辺回路によって、上述の如く静電破壊を防止しつつ画像信号の出力タイミングモニタリングを高精度で行うことが可能となる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記抵抗素子は、前記モニタリング端子及び前記モニタ回路間に、第1の配線によって電気的に接続されており、該第1の配線よりも高抵抗な第2の配線により形成されている。
この態様によれば、好ましくは、第1の配線は、比較的低抵抗な導電材料として、例えばAl(アルミニウム)を含む材料により形成され、第2の配線は、比較的高抵抗な、例えば導電性ポリシリコン等の導電材料により形成される。よって、この態様では、抵抗素子を第2の配線により形成することにより、該第2の配線を形成する導電材料や、配線の長さ或いは配線幅を変化させることにより、容易に抵抗値を調整することができる。尚、導電性ポリシリコンの抵抗値については、そのドープ量で比較的容易に制御可能である。
本発明の電気光学装置の他の態様では、スイッチング素子が薄膜トランジスタにより形成される態様では、前記抵抗素子は、抵抗値が300[Ω]以上500[Ω]以下の範囲のうちいずれかの値となるように、形成されている。
この態様によれば、先ず抵抗値が300[Ω]以上であるが故に、モニタ回路に浸入した静電気によるTFTのゲートの破壊を防止することが可能となり、しかも、抵抗値が500[Ω]以下であるが故に、画像信号の出力タイミングの間接的な測定を精度良く行うことが可能となる。仮に、抵抗素子の抵抗値が300[Ω]未満であると、後に詳述するように、モニタ回路に浸入した静電気によるTFTのゲートの破壊を防止することが著しく困難となる。他方、仮に、抵抗素子の抵抗値が500[Ω]より大きいと、後に詳述するように、画像信号の出力タイミングの間接的な測定を精度良く行うことが著しき困難となる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記外部回路内に設けられると共に、前記モニタリング端子から出力される前記モニタ信号に基づいて、前記データ線駆動回路における前記画像信号の出力タイミングの調整を行うタイミング制御回路を更に備える。
この態様によれば、タイミング制御回路によって、モニタ信号に基づいて、画像信号の出力タイミングの間接的な測定を精度良く行うことが可能となり、このような測定に基づいて、画像信号の出力タイミングが調整されることにより、画像信号の出力タイミングの遅延を精度良く補償することができる。
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む)を具備する。
本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質の画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、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各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置(Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display)、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いたディスプレイ装置等を実現することも可能である。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を、TFTアクティブマトリクス駆動形式の液晶装置に適用したものである。
先ず、本発明に係る電気光学装置の全体構成について、図1を参照して説明する。ここに図1は、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。
図1に示すように、液晶装置は、主要部として、液晶パネル100、タイミング制御回路200、及び画像信号処理回路300を備える。
タイミング制御回路200及び画像信号処理回路300は、例えば、FPCとして、フレキシブル基板を含む配線基材に実装されて形成された外部回路内に作りこまれる。そして、外部回路は、後述する外部回路接続端子102に電気的に接続されて、液晶パネル100に実装される。
タイミング制御回路200の構成については、詳細な説明は後述するが、駆動回路120で使用される各種タイミング信号を出力するように構成されている。タイミング制御回路200の一部であるタイミング信号出力回路部(図4参照)により、最小単位のクロックであり各画素を走査するためのドットクロックが作成され、このドットクロックに基づいて、Yクロック信号CLY、反転Yクロック信号CLYinv、Xクロック信号CLK、反転Xクロック信号CLXinv、YスタートパルスDY及びXスタートパルスDXが生成される。
また、画像信号処理回路300は、1系統の画像信号VIDが入力されると、これを6相の画像信号VID1〜VID6にシリアル−パラレル変換して出力して、液晶パネル100に供給するものである。
液晶パネル100は、画素スイッチング素子として例えばTFT116を形成した素子基板と対向基板とを互いに電極形成面を対向させて、かつ、一定の間隙を保って貼付し、この間隙に液晶が挟持されている。尚、画素スイッチング素子はTFTのほか、各種トランジスタ或いはTFD等により構成されてもよい。
本実施形態では特に、液晶パネル100は、駆動回路内蔵型であり、その素子基板上の画素アレイ領域である画像表示領域110の周辺に位置する周辺領域に、駆動回路120が、走査線駆動回路130、画像信号供給回路101を含み、更に、モニタ回路27を備えて構成されている。画像信号供給回路101には、サンプリング回路140及びデータ線駆動回路150が含まれている。これらの回路の能動素子は、いずれもpチャネル型TFTおよびnチャネル型TFTの組み合わせにより形成可能であるから、画素をスイッチングするTFT116と共通の製造プロセスで形成すると、集積化や、製造コスト、素子の均一性などの点において有利となる。
図1において、モニタ回路27は、ブロック図の一部として一ブロックとして図式的に示されているが、その実際の構成及び作用効果について、詳細は後述する。
液晶パネル100は更に、その素子基板の中央を占める画像表示領域110に、縦横に配線されたデータ線114及び走査線112を備え、それらの交点に対応する各画素に、マトリクス状に配列された画素電極118及び画素電極118をスイッチング制御するためのTFT116を備える。そして、画像信号供給線711に供給される6相の画像信号VID1〜VID6を、サンプリング回路140によって、データ線駆動回路150から供給されるサンプリング信号S1、S2、 …、Snに応じてサンプリングして、データ線114に供給するように構成されている。
TFT116のソース電極には、このように画像信号が供給されるデータ線114が電気的に接続されている一方、TFT116のゲート電極には、走査信号が供給される走査線112が電気的に接続されるとともに、TFT116のドレイン電極には、画素電極118が接続されている。そして、各画素は、画素電極118と、対向基板に形成された共通電極と、これら両電極間に挟持された液晶とによって構成される結果、走査線112とデータ線114との各交点に対応して、マトリクス状に配列されることになる。
尚、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、蓄積容量119が、画素電極118と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に付加されている。例えば、画素電極118の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量119により保持されるので、保持特性が改善される結果、高コントラスト比が実現されることとなる。
ここで、駆動回路120のうち、走査線駆動回路130は、シフトレジスタを有し、タイミング制御回路200から供給される、Yクロック信号CLYや、反転Yクロック信号CLYinv、YスタートパルスDY等に基づいて、走査信号を各走査線112に対して順次出力する。
図2には、画像信号供給回路101の一部の構成例を詳細に回路図にて示してある。画像信号供給回路101において、データ線駆動回路150は、例えば、データ線114を、その配列方向(図2中X方向)に沿う双方向から順次駆動可能とするための双方向シフトレジスタ160を備える。双方向シフトレジスタ160におけるシフト方向は方向制御信号Dにより決定される。方向指示信号Dがハイレベルの場合、双方向シフトレジスタ160には、図2中左側からXスタートパルスDXが入力され、Xクロック信号CLX及び反転Xクロック信号XCLXinvに基づくタイミングで、左から右へ(即ちX方向に)順次シフトされて、双方向シフトレジスタ160の各段SRS(i)(但し、i=1、2、3、 …n)から転送信号SR1〜SRnが出力される。尚、反転方向制御信号Dinvがハイレベルの場合は、双方向シフトレジスタ160の図2中右方向からXスタートパルスDXが入力され、右から左に順次シフトされることになる。
また、データ線駆動回路150は、双方向シフトレジスタ160の各段SRS(i)に対して設けられたイネーブル回路を備える。図2には、双方向シフトレジスタ160において、XスタートパルスDXが、同図中、左から右へ転送される場合における、双方向シフトレジスタ160の第1段目及び第2段目に対応するイネーブル回路170a及び170bの構成についてのみ示してある。尚、第3段目から第n段目についても、第1及び第2段目と同様のイネーブル回路が設けられるものとする。即ち、本実施形態では、データ線駆動回路150の1段分には、シフトレジスタ160の一段分及びイネーブル回路が含まれる。尚、データ線駆動回路150には、これらに代えて又は加えて、バッファ回路、レベルシフタ回路等が設けられてもよい。
イネーブル回路170a、170bは、NAND回路171a、171b及びインバータ172a、172bにより構成されている。双方向シフトレジスタ160から出力された転送信号SR1及びSR2は、イネーブル回路170a及び170bに供給される。また、イネーブル回路170a及び170bには夫々、イネーブル信号ENB1及びENB2のいずれかが入力される。これにより転送信号SR1又はSR2が出力されており且つイネーブル信号ENB1又はENB2が出力されているときに、サンプリング信号S1又はS2がサンプリング回路140に供給される。そして、サンプリング信号S1又はS2が供給されたサンプリングスイッチ141を介して画像信号VID1又はVID2が、データ線114に供給され、データ線114が駆動される。
画像信号VID1〜VID6は、画像信号処理回路300より画像信号線711に、Xクロック信号等の各種タイミング信号に同期したタイミングで、伝送される。本実施形態では、上述したように、イネーブル信号ENB1又はENB2により、画像信号VID1〜VID6の、画像信号供給線711に対する伝送タイミングに同期して、より具体的には画像信号VID1〜VID6の安定出力時にデータ線114を活性状態にするように制御している。
転送信号SR1及びSR2は、イネーブル回路170a及び170bにより、イネーブル信号ENB1又はENB2との論理積がとられた後、サンプリング信号S1及びS2としてサンプリング回路140に供給される。
本実施形態では、データ線駆動回路150において、第1及び第2段目に設けられたイネーブル回路170a及び170bと同様に、第3段目から第n段目に設けられたイネーブル回路が駆動されることにより、各段よりサンプリング信号S1〜Snが出力されて、サンプリング回路140に供給される。
サンプリング回路140は、サンプリングスイッチ141として、例えば片チャネル型TFTを複数備える。そして、サンプリング回路140は、6本のデータ線114を1群とするデータ線群毎に、サンプリング信号S1〜Snに応じて、6相にシリアル−パラレル展開された画像信号VID1〜VID6を夫々サンプリングして、供給するものである。よって、本実施形態では、画像信号供給回路101の一段に着目すれば、該一段には、データ線駆動回路150の一段と、データ線駆動回路150の一段に対応する6個のサンプリングスイッチ141により構成される。
詳細には、サンプリング回路140には、サンプリングスイッチ141が各データ線114の一端に設けられるとともに、各サンプリングスイッチ141のソース電極は、画像信号VID1〜VID6のいずれかが供給される画像信号線711に接続され、ドレイン電極はデータ線114に接続されている。また、サンプリング回路140において、各サンプリングスイッチ141のゲート電極には、データ線群に対応する6個のサンプリングスイッチ141毎に、サンプリング信号Siが供給される。
尚、本実施形態では、例えば、各サンプリングスイッチ141には、配列方向に沿って線順次にデータ線114を駆動するように、該データ線114の配列方向に沿って順次にサンプリング信号S1〜Snが供給されるようにしてもよい。この場合、画像信号線711に、画像信号VID1〜VID6は順次シフトされたタイミングで供給されることとなる。
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態の画像信号供給回路101の動作について説明する。図3は、本実施形態に係る画像信号供給回路101に係る各種信号の経時的変化を示すタイミングチャートである。
図3のタイミングチャートに示すように、画像信号供給回路101におけるデータ線駆動回路150では、双方向シフトレジスタ160に入力されたXスタートパルスDXは、Xクロック信号CLX及び反転Xクロック信号CLXinvにより、これらクロック信号の半周期単位でシフトされて、双方向シフトレジスタ160の各段からクロック信号の半周期分ずつ遅れた転送信号SR1〜SRnが順次出力される。
転送信号SR1〜SRnは、データ線114の駆動期間を画像信号VID1〜VID6の安定出力期間と同期させるために、データ線駆動回路150のイネーブル回路によりイネーブル信号ENB1又はENB2との論理積がとられ、サンプリング信号S1〜Snとして出力される。
これにより、画像信号VID1〜VID6の伝送タイミングとサンプリング信号Siとの同期がとれると共に、更に、サンプリングスイッチ141におけるサンプルホールドのタイミングと、画像信号VID1〜VID6の伝送タイミングとの同期が確保できれば表示不良の発生を防止して、高品質な画像表示が可能となる。
尚、以上においては、画像信号供給回路101に対して、2種のENB1及びENB2を供給する例について説明したが、1種或いは3種以上のENB信号でサンプリングするようにしてもよい。
次に本実施形態に係るタイミングジェネレータ200の構成及び動作について、図1に加えて、図4を参照して詳細に説明する。ここに図4は、本実施形態に係るタイミングジェネレータ200の構成をより詳細に示す回路図である。
図4に示すように、タイミングジェネレータ200は、タイミング信号出力回路部200a、及びタイミング調整回路部200bを備えて構成されている。
タイミング信号出力回路部200aは、発振回路21、カウンタ22、及びデコーダ23を備える。発振回路21は、ドットクロックDCの数倍の周波数を有するクロック信号OSCIを出力する。カウンタ22は、水平同期信号HSYNCの立ち上がりに同期してリセットされ、カウンタ22は、リセットされた後は初期値よりクロック信号OSCIのパルス数をカウントする。ここで、カウンタ22には、リセットされた際のカウント値の初期値を入力する初期値入力端INITが設けられている。デコーダ23は、カウンタ22の出力値をデコードして、ドットクロックDC、X及びYスタートパルスDX及びDY、X及びYクロック信号CLX及びCLY、並びに、反転X及びYクロック信号CLXinv及びCLYinv等の各種のタイミング信号を出力する。
タイミング調整回路部200bは、レジスタ25及びカウンタ26を備える。カウンタ26は、その入力端STARTにXスタートパルスDXが入力されると、クロック信号OSCIのカウントを開始するとともに、入力端STOPにモニタ回路27から後述するモニタ信号MONが入力されると、カウントを終了させる。
これにより、Xクロック信号CLX及び反転Xクロック信号CLXinvの立上りや立下り周期を決定するクロック信号OSCIを基準として、XスタートパルスDXの出力タイミングに対するモニタ信号MONの出力タイミングの遅延量を、測定することが可能となる。このモニタ信号MONの出力タイミングの遅延量は、後述するモニタ回路27の構成及び機能により、画像信号供給回路101の少なくとも1段分における画像信号VID1〜VID6の出力タイミングの遅延量を間接的に示すものである。そして、モニタ信号MONの出力タイミングの遅延量に基づいてカウンタ22における初期値がプリセットされ、デコーダ23から出力されるドットクロックDC、XスタートパルスDX、及びXクロック信号CLX等のタイミング信号は、モニタ信号MONの出力タイミングの遅延量に相当する時間だけ早いタイミングで出力されることになる。これにより、画像信号供給回路101における画像信号VID1〜VID6の出力タイミングが調整される。
尚、レジスタ25は、記憶手段であり、垂直同期信号VSYNCに同期してカウンタ26のカウント結果をラッチする。
次に、本実施形態に係るモニタ回路27の構成及び動作について、図1から図4に加えて、図5から図7を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係るモニタ回路27は、画像信号供給回路101における画像信号VID1〜VID6の出力タイミングを間接的にモニタリングするために設けられている。画像信号供給回路101の複数段では、夫々、データ線駆動回路150の各段を構成する回路素子による論理積等、或いは回路素子自体の特性、更には、サンプリング回路140におけるサンプリングスイッチ141の特性等によって信号遅延が発生し、Xクロック信号CLXに基づくタイミングより、画像信号VID1〜VID6の出力タイミングが遅延することがある。
モニタ回路27は、画像信号供給回路101の複数段のうち、少なくとも一段を模擬した構成を有しており、該模擬した画像信号供給回路101の各段における動作を模擬することができる。そして、上述したように、本実施形態の電気光学装置では、モニタ回路27を動作させて、モニタ信号MONを出力させることにより、その出力タイミングに基づいて画像信号VID1〜VID6の出力タイミングを間接的に測定するように構成されている。
図2には、画像信号供給回路101の1段分を模擬したモニタ回路27の構成の一例を示してある。モニタ回路27は、データ線駆動回路150のシフトレジスタ160の一段分を模擬する単位回路271aと、該一段分に対応するイネーブル回路を模擬する単位回路271bとを含む模擬回路271と、データ線駆動回路150の一段に対応するサンプリングスイッチ114を模擬する6個のスイッチング素子272とを有する。ここで、図2においては、簡単のため、6個のスイッチング素子272のうち1個について図示し、その他5個については、図示を省略してある。尚、後述する図6に係るモニタ回路27の構成についても、図2と同様とする。
モニタ回路27の模擬回路271において、単位回路271aの主要部は、NAND回路71及びNOR回路72を含む構成となっており、単位回路271bには、2つのインバータ73b及び73cが含まれる。加えて、スイッチング素子272は例えば片チャネル型TFTにより形成される。サンプリングスイッチ141を形成するTFTの構成に対応させて、例えば、nチャネル型或いはpチャネル型TFTによりスイッチング素子272を形成するとよい。これにより、モニタ回路27の構成を、該モニタ回路27によって模擬した画像信号供給回路101の各段の構成に近づけることが可能となり、その結果、モニタ回路27を用いたモニタリングをより精度良く行うことが可能となる。
よって、モニタ回路27においては、当該モニタ回路27によって模擬された、データ線駆動回路150の一段及び該一段に対応するサンプリングスイッチ141の夫々の動作を模擬することができる。従って、モニタ回路27を動作させて、モニタ信号MONの出力タイミングを測定することにより、データ線駆動回路150の一段及び該一段に対応するサンプリングスイッ141チにおける信号遅延に基づく画像信号VID1〜VID6の出力タイミングを間接的に測定することができる。
また、モニタ回路27のスイッチング素子272に電気的に接続されて、抵抗素子30が形成される。抵抗素子30は、スイッチング素子272を形成するTFTのドレインに電気的に接続されると共に、外部回路接続端子として素子基板上に形成されたモニタリング端子29にも電気的に接続される。
ここで、図5には、抵抗素子30と、モニタ回路27及びモニタリング端子29との電気的接続に係る配線のレイアウトについて概略的に示してある。本実施形態では、抵抗素子30と、モニタ回路27及びモニタリング端子29とは、第1の配線29aによって電気的に接続されると共に、抵抗素子30は、第1の配線29aより高抵抗の第2の配線によって形成される。本実施形態では、好ましくは、第1の配線29aは、比較的低抵抗な、例えばAl(アルミニウム)を含む導電材料により形成され、第2の配線30は、比較的高抵抗な、例えば導電性ポリシリコン等の導電材料により形成される。さらに、モニタ信号MONがモニタ回路27からモニタリング端子29に至るまでの経路で遅延するのを防ぐために、第1の配線29aの長さを極力短くしてモニタ回路27をモニタリング端子29の近くに配置するのが好ましい。そして、第2の配線30を形成する導電材料や、配線長L0或いは配線幅W0を変化させることにより、容易に抵抗素子の抵抗値を調整することができる。本実施形態では、例えば第2の配線30は、配線長L0が150[μm]程度及び配線幅W0が10[μm]程度として形成される。
尚、実際には、例えば、第1の配線29a及び第2の配線30、第1の配線29a及びモニタリング端子29は、図示しない絶縁膜に開孔されたコンタクトホールによって電気的に接続されることとなる。
次に、図2に加えて図6を参照してモニタ回路27の動作について、説明する。図6(a)はモニタ回路27における信号波形の変化を模式的に示す図であり、図6(b)はモニタ信号MONの信号波形について概略的に示す図である。
図6(a)において、モニタ回路27には、電気光学装置の駆動時、XスタートパルスDXが、シフトレジスタ160に入力されるタイミングと概ね一致するタイミングで入力される。モニタ回路27の模擬回路271において、単位回路271aのNAND回路71について、2つの入力端のうち一方は画像信号供給回路101の高電位電源VDDXに電気的に接続されており、他方にXスタートパルスDXが入力される。
ここで、図6(a)中、モニタ回路27の構成を示す回路図の右側に、該モニタ回路27の各部における信号波形を模式的に示してある。XスタートパルスDXは、NAND回路71の論理積によって反転されて出力され、単位回路271aのNOR回路72に入力される。ここで、NOR回路72の2つの入力端のうち一方に、NAND回路71の出力信号が入力されると共に、他方はインバータ73aを介して画像信号供給回路101の低電位電源VSSXに電気的に接続されている。そして、NAND回路71の出力信号は、NOR回路72の論理和によって更に反転されて出力される。
そして、NOR回路72の出力信号は、更に、単位回路271bの2つのインバータ73b及び73cによって反転されて出力される。即ち、XスタートパルスDXは、模擬回路271において4回反転されて出力され、スイッチング素子272のゲートに入力されて、スイッチング素子272がオン状態となる。
ここで、スイッチング素子272のソースは画像信号供給回路101の低電位電源VSSXに電気的に接続されており、スイッチング素子272がオン状態となると、ソースに向かって電流が流れることにより、モニタ信号MONは、図6(b)に示すような立下りの信号として、モニタリング端子29に出力される。図1に示すように、モニタリング端子29から出力されたモニタ信号MONは、タイミング制御回路200に入力され、XスタートパルスDXの出力タイミングに対するモニタ信号MONの出力タイミングの遅延量が測定される。モニタ信号MONを立下りの信号として出力することにより、立上りの信号として出力する場合と比較して、信号波形のなまりを防止して、モニタ信号MONの出力タイミングの遅延量をより正確に測定することが可能となる。
本実施形態では、抵抗素子30の抵抗値は、電気光学装置の製造時にモニタリング端子29が電気的に浮遊状態にある場合や、電気光学装置をプロジェクタ等の電子機器に搭載する際に、モニタリング端子29から浸入する静電気に対して、モニタ回路27において耐圧が確保できるような値に設定される。より具体的には、図2に示す構成を有するモニタ回路27においては、抵抗素子30を設けないと、第1の配線29aの配線抵抗が極端に低いため、モニタリング端子29から浸入する静電気によって、スイッチング素子272のゲートが破壊される恐れがある。
図7(a)及び図7(b)には、抵抗素子30の抵抗値[Ω]と、スイッチング素子272における破壊電圧[V]及びモニタ信号MONの遅延量との関係について、本願発明者らが行った実験データに基づくグラフを示してある。
図7(a)は、抵抗素子30の抵抗値[Ω]を横軸にとり、破壊電圧[V]を縦軸にとって表したグラフを示してある。本願発明者らの研究によれば、モニタ回路27におけるスイッチング素子272では、電気光学装置の製造時等に、モニタリング端子29から浸入する静電気に対して、200[V]程度の耐圧が確保できるのが好ましい。そして、このような耐圧を確保するために、好ましくは、抵抗素子の抵抗値は300[Ω]以上の値とする。
また、図7(b)には、抵抗素子30の抵抗値[Ω]を横軸にとり、電気光学装置の駆動時における初期状態での遅延量を縦軸にとって表したグラフを示してある。尚、図7(b)には、図6(b)において、遅延量として、モニタ信号MONの立下り90[%]におけるXスタートパルスDXの立上りタイミングに対する遅延時間t1[ns]、及びモニタ信号MONの立下り50[%]におけるXスタートパルスDXの立上りタイミングに対する遅延時間t2[ns]を夫々測定した結果を示すグラフを表してある。
これら図7(b)に示すグラフによれば、抵抗素子30の抵抗値は500[Ω]以下の値とするのが好ましい。もし、仮に、抵抗素子30の抵抗値が500[Ω]より大きい値となれば、モニタ回路27及びモニタリング端子29間の電気的な経路におけるモニタ信号MONの遅延量も、電気光学装置の駆動時の初期状態で比較的大きくなる。よって、このように初期状態の遅延量が大きくなると、電気光学装置毎に遅延量にばらつきが生じる。一般的に、タイミング制御回路200では、各電気光学装置で、モニタ回路27を用いたモニタリングにおける、モニタ信号MONの初期状態の遅延量は共通の値が設定される上、モニタ信号MONの波形もなまりが大きくなるため、正確なモニタリングを行うことができなくなってしまうという、新たな問題点が生じる。
以上により、本実施形態では、抵抗素子30の抵抗値は、300[Ω]以上500[Ω]以下の範囲のうちいずれかの値となるように設定されるのが好ましい。
よって、本実施形態の電気光学装置では、モニタ回路27に浸入した静電気によるスイッチング素子272の破壊を防止することが可能となり、且つ画像信号VID1〜VID6の出力タイミングの間接的な測定を精度良く行うことが可能となる。そして、タイミング制御回路200において、このような測定に基づいて、画像信号VID1〜VID6の出力タイミングが調整されることにより、画像信号VID1〜VID6の出力タイミングの遅延を精度良く補償することができる。従って、画像信号VID1〜VID6の伝送タイミングに、画像信号供給回路101の複数段の各々の画像信号の出力タイミングを概ね一致させることができる。
以上の実施形態に係る液晶装置の全体構成を、図8及び図9を参照して説明する。尚、図8は、TFTアレイ基板10をその上に形成された各構成要素と共に対向基板20の側から見た平面図であり、図9は、図8のH−H´断面図である。
図8において、素子基板であるTFTアレイ基板10上にはシール材52がその周縁に沿って設けられており、その内側に、画像表示領域110の周辺を規定する額縁状の遮光膜53が設けられている。シール材52の外側の領域には、データ線114に画像信号を所定タイミングで供給することによりデータ線114を駆動する画像信号供給回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。また、この一辺に隣接する2辺のいずれかに沿って、走査線112に走査信号を所定タイミングで供給することにより走査線112を駆動する走査線駆動回路130が設けられている。尚、走査線112に供給される走査信号遅延が問題になる場合には、走査線駆動回路130を、画像信号供給回路101及び外部回路接続端子102が設けられたTFTアレイ基板10の一辺に隣接する2辺に沿って設けるようにしてもよい。この場合、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿って設けられた複数の配線によって、二つの走査線駆動回路130は互いに接続されるようにする。或いは、画像信号供給回路101を画像表示領域110の両側に配置させてもよい。
また、対向基板20の角部の少なくとも1箇所には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間を電気的に導通させる上下導通材106が設けられている。そして、シール材52とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20が当該シール材52によりTFTアレイ基板10に固着されている。
尚、TFTアレイ基板10上には、これら画像信号供給回路101、走査線駆動回路130等に加えて、複数のデータ線114に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
また、投射光が入射する対向基板20側及び出射光が出射するTFTアレイ基板10側には、夫々、例えばTN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、VA(Vertically Aligned)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
以上に説明した液晶装置1は、例えばプロジェクタに適用される。この場合、3つの液晶装置がRGB3原色夫々のライトバルブとして用いられる(図10参照)。或いは、以上に説明した液晶装置は、プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー表示装置に適用することもできる。その場合、対向基板20上における画素電極118に対向する領域に、RGBのカラーフィルタをその保護膜と共に形成すればよい。あるいは、TFTアレイ基板10上のRGBに対向する画素電極118下にカラーレジスト等でカラーフィルタ層を形成することも可能である。更に、この態様において、対向基板20上に1画素に1個対応するマイクロレンズを形成するようにすれば、入射光の集光効率が向上するため、表示輝度を向上させることができる。更にまた、対向基板20上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用してRGB色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るい表示が可能となる。
尚、以上の説明においては、画像信号供給回路101及び走査線駆動回路130をTFTアレイ基板10上に設けるようにしたが、その代わりに、例えばTAB(Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしても構わない。
なお、上述の本発明の実施形態では液晶装置を例にとって説明したが、本発明が適用可能な液晶装置には半導体基板を用いた反射型液晶装置(LCOS)も含まれる。
次に、以上詳細に説明した液晶装置を電子機器に適用する場合について説明する。
ここでは、この電気光学装置たる液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図10は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド内に配置された3枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶装置100R、100Bおよび100Gに入射される。液晶装置100R、100Bおよび100Gの構成は上述した液晶装置と同等であり、それぞれにおいて画像信号処理回路から供給されるR、G、Bの原色信号が変調される。これらの液晶装置によって変調された光は、ダイクロイックプリズム1112に3方向から入射される。ダイクロイックプリズム1112では、RおよびBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。これにより各色の画像が合成され、投射レンズ1114を介して、スクリーン等にカラー画像が投写される。
以上では、本発明の電気光学装置の一具体例として液晶装置を挙げて説明したが、本発明の電気光学装置は、その他にも例えば電子ペーパなどの電気泳動装置や、電子放出素子を用いた表示装置(Field Emission Display及びSurface-Conduction Electron-Emitter Display)等として実現することができる。また、このような本発明の電気光学装置は、先に説明したプロジェクタの他にも、テレビジョン受像機や、ビューファインダ型或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、タッチパネルを備えた装置等の各種の電子機器に適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及びこのような電気光学装置を具備してなる電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
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。 データ線駆動回路の一部の構成例を詳細に回路図である。 本実施形態に係るデータ線駆動回路に係る各種信号の経時的変化を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係るタイミングジェネレータの構成をより詳細に示す回路図である。 抵抗素子と、モニタ回路及びモニタリング端子との電気的接続に係る配線のレイアウトを概略的に示す図である。 図6(a)はモニタ回路における信号波形の変化を模式的に示す図であり、図6(b)はモニタ信号の信号波形について概略的に示す図である。 図7(a)及び図7(b)は、抵抗素子の抵抗値と、スイッチング素子における破壊電圧及びモニタ信号の遅延量との関係を表すグラフを示す図である。 本実施形態における液晶装置の全体構成を表す平面図である。 図8のH−H´断面図である。 本発明の電子機器の一実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を表す断面図である。
符号の説明
10…TFTアレイ基板、27…モニタ回路、29…モニタリング端子、30…抵抗素子、101…データ線駆動回路、110…画素アレイ領域、112…走査線、114…データ線、118…画素電極

Claims (4)

  1. 基板上に、
    複数の画素部と、
    該複数の画素部に電気的に接続される複数のデータ線と、
    前記画素部と前記基板の第1辺との間に配置され、前記複数のデータ線に画像信号を供給する画像信号供給部と、
    前記画素部と前記第1辺との間に配置され、前記画像信号を供給するタイミングをモニタリングするためのモニタ信号を生成するモニタ回路と、
    該生成されたモニタ信号を、外部回路へ出力するためのモニタリング端子と、
    平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記モニタリング端子と前記モニタ回路とを電気的に接続する抵抗素子と、
    平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記抵抗素子と前記モニタリング端子とを電気的に接続する、前記抵抗素子より低抵抗な第1の配線と、
    平面視で前記モニタ回路と前記モニタリング端子との間に配置され、前記抵抗素子と前記モニタ回路とを電気的に接続する、前記抵抗素子より低抵抗な第2の配線と
    を備え、
    前記第1の配線は、第1の方向に延在する第1の部分と、前記第1の部分から前記第1の方向と交差する第2の方向に延在して前記抵抗素子と電気的に接続される第2の部分とを有し、
    前記抵抗素子は、前記第2の方向に延在している
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記第2の配線は、少なくとも一部が前記第2の方向に延在していることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記抵抗素子は、抵抗値が300[Ω]以上500[Ω]以下の範囲のうちいずれかの値となるように、形成されて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。
  4. 請求項1からのいずれか一項に記載の電気光学装置を具備する電子機器。
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