JP6072548B2 - ソースドライバic、液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

ソースドライバic、液晶表示装置および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、ソースドライバIC、液晶表示装置および電子機器に係り、特に消費電力と電磁波不要輻射(EMI)を低減することのできるソースドライバIC、液晶表示装置および電子機器に関する。
ノート型パソコンや携帯電話等の各種電子機器などに液晶表示装置が広く用いられている。
液晶表示装置を構成する液晶パネルとしては、例えば、複数のデータ線と、データ線と直交するように配置される複数の走査線と、データ線および走査線の交点にマトリクス状に配置された複数のTFT(Thin Film Transistor)を備えたものがある。
このような液晶パネルを駆動するために、ゲートドライバ回路、ソースドライバ回路およびタイミングコントローラ回路等を含む駆動ICが設けられており、ゲートドライバ回路は複数の走査線を順に選択し、ソースドライバ回路は各データ線に輝度に応じた電圧を印加し、タイミングコントローラ回路はゲートドライバ回路およびソースドライバ回路の動作タイミングを制御するようになっている。
ところで、液晶パネルの駆動IC(ソースドライバIC)は、表示速度の高速化等を目的としてマスターチップおよび1以上のスレーブチップからなる複数のICチップで構成される場合がある。
このような複数のICチップで液晶パネルのソースドライバICを構成する技術は種々提案されている(例えば、特許文献1)。
特開平11−15451号公報
ところで、マスターチップおよびスレーブチップが備える発振器は、製造ばらつき等により、生成するクロック信号の周波数に±5%程度の差を生じてしまう。
そこで、マスターチップが備える発振器で生成したクロック信号をリファレンスクロックとしてスレーブチップに送信して駆動する構成とし、マスターチップおよび複数のスレーブチップの間で駆動速度に差が生じないようにした提案がある。
しかしながら、上記構成では、チップ間で比較的高い周波数(例えば、数MHz〜数十MHz)のリファレンスクロックをI/O部を介して受け渡すため、スイッチング素子のオン・オフ回数が増えるなどの理由により、駆動IC全体の消費電力が増大するという難点があった。
また、上述のように比較的高い周波数帯のリファレンスクロックの受け渡しにより、I/O部を介した電磁波不要輻射(EMI:Electromagnetic Interference)が増大し、他の機器の動作に影響を与えるという問題もあった。
本発明の目的は、消費電力と電磁波不要輻射(EMI)を低減することのできるソースドライバIC、液晶表示装置および電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、信号の送受信を行うインタフェースと、第1周波数の第1クロック信号を生成する発振器と、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバと、前記第1クロック信号に基づいて動作すると共に、前記ソースドライバの動作タイミングを制御するタイミングコントローラとを備えるマスターチップと、信号の送受信を行うインタフェースと、前記第1周波数とは異なる第2周波数の第2クロック信号を生成する発振器と、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバと、前記第2クロック信号に基づいて動作すると共に、前記ソースドライバの動作タイミングを制御するタイミングコントローラとを備える1または2以上のスレーブチップと、前記マスターチップまたは前記スレーブチップの何れかから前記液晶パネルの水平同期信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出された水平同期信号を前記マスターチップおよび前記スレーブチップのそれぞれに送信する送信手段とを備え、前記各タイミングコントローラは、前記水平同期信号をトリガとして、前記ソースドライバが前記インタフェースを介して取り込んだピクセルデータを出力するように制御すると共に、前記水平同期信号の立ち上がりを起点に前記ピクセルデータのピクセルのカウントを行い、また前記水平同期信号の立ち下がりを起点に前記ソースドライバへのラッチパルスの生成を行うように制御することで、前記ラッチパルスが発生するまでに1水平走査期間のピクセル処理を完了させるソースドライバICが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、液晶パネルと、前記液晶パネルの複数のデータ線を駆動する請求項1または2に記載のソースドライバICと、前記液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバとを備える液晶表示装置が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、請求項3に記載の液晶表示装置を備える電子機器が提供される。
本発明によれば、消費電力と電磁波不要輻射(EMI)を低減することのできるソースドライバIC、液晶表示装置および電子機器を提供することができる。
本実施の形態に係るソースドライバICの機能構成を示す機能ブロック。 本実施の形態に係るソースドライバICを備えた液晶表示装置の模式的平面パターン構成図。 (a)ソースドライバICの一部を構成するマスターチップの模式的平面ブロック構成図、(b)ソースドライバICの一部を構成するスレーブチップの模式的平面ブロック構成図。 発振器が生成する周波数のばらつきを示すグラフ。 比較例に係るソースドライバICの構成を示すブロック図。 第1の実施例に係るソースドライバICの構成を示すブロック図。 第1の実施例に係るソースドライバICにおけるマスターチップおよびスレーブチップの動作タイミングを示すタイミングチャート。 第2の実施例に係るソースドライバICの構成を示すブロック図。 第2の実施例に係るソースドライバICにおけるマスターチップおよびスレーブチップの動作タイミングを示すタイミングチャート。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
(ソースドライバICの機能構成)
実施の形態に係るソースドライバIC100の機能構成は、図1の機能ブロックのように表される。
即ち、図1に示すように、実施の形態に係るソースドライバIC100は、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC)104aと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備えるマスターチップ101と、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC)104bと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備えるスレーブチップ102と、マスターチップ101またはスレーブチップ102の何れかから液晶パネルの水平同期信号(hsync(B))を抽出する抽出手段110と、抽出手段110で抽出された水平同期信号をマスターチップ101およびスレーブチップ102のそれぞれに送信する送信手段(信号線等)111とを備える。
なお、スレーブチップ102は、図1上は1個であるが、2個以上設けられる場合であっても良い。
また、特には限定されないが、抽出手段110は、マスターチップ101またはスレーブチップ102が備える発振器(OSC)104a、104bの周波数の測定結果に基いて、何れのチップから水平同期信号を抽出するかを決定することができる。
そして、各タイミングコントローラ106は、水平同期信号(hsync(B))を基準としてソースドライバ105の動作タイミングを制御するようになっている。
また、各タイミングコントローラ106は、水平同期信号(hsync(B))をトリガとして、ソースドライバ105がインタフェース103を介して取り込んだ階調信号を出力するように制御するようにしても良い。
また、各タイミングコントローラ106は、インタフェース103を介して取り込んだピクセルデータを格納する格納手段としてのRAM107を備えている。
そして、各タイミングコントローラ106は、RAM107に格納されているピクセルデータのピクセルのカウントを水平同期信号(hsync(B))の立ち上がりを起点に行い、ソースドライバ105へのラッチパルスの生成を水平同期信号(hsync(B))の立ち下がりを起点として行うように制御するようにしても良い。具体例については図7および図9を参照して後述する。
実施の形態に係るソースドライバIC100によれば、発振器(OSC)104a、104bで生成されるクロック信号の周波数(例えば、数MHz〜数十MHz)よりも低い周波数(例えば、数十kHz)の水平同期信号(hsync(B))を基準にして、ソースドライバ105の動作タイミングを制御しているので、チップ間のI/O部で消費される電力および電磁波不要輻射(EMI)を低減することができる。
(ソースドライバICを備えた液晶表示装置)
図2は、本実施の形態に係るソースドライバIC100を備えた液晶表示装置50aの模式的平面パターン構成図である。
液晶表示装置50aは、図2に示すように、液晶パネルで構成される表示部11と、表示部11に接続され、ソースドライバIC100を実装したCOF基板15と、COF基板15に接続され、各種のディスクリート部品と、LEDドライバ18と、パワーマネージメントIC20と、タイミングコントローラ22とを実装するPCB基板17とを備える。
図2に示す例では、ソースドライバIC100は、マスターチップ101と、2個のスレーブチップ102a、102bで構成されている。なお、表示部11の大きさ等に応じて、スレーブチップの数は増減することができる。
このように、本実施の形態に係るソースドライバIC100を用いることにより、液晶表示装置50a全体の消費電力を低減することができると同時に、電磁波不要輻射(EMI)も低減することができる。
(チップの構成例)
図3にチップの構成例を示す。図3(a)は、ソースドライバIC100の一部を構成するマスターチップ101の模式的平面ブロック構成図、図3(b)は、ソースドライバIC100の一部を構成するスレーブチップ102の模式的平面ブロック構成図である。
図3(a)に示すように、マスターチップ101内には、例えば、LEDドライバ5、タイミングコントローラ(TCON)1b、低電圧作動シグナリング(LVDS)8b、DC/DCコンバータ44、ソースドライバ(S/D)7bおよび4chカレントシンク9が搭載されている。
また、図3(b)に示すように、スレーブチップ102内には、例えば、レベルシフタ(L/S)6、タイミングコントローラ(TCON)1a、低電圧作動シグナリング(LVDS)8a、DC/DCコンバータ41、42、43、電圧制御IC(VCON)3、LDOレギュレータ2およびソースドライバ(S/D)7aが搭載されている。
なお、DC/DCコンバータ41、42は、それぞれ、+5V、−5V用であり、ソースドライバ(S/D)7aの上側電源、下側電源に用いられる。また、DC/DCコンバータ43は、+25V用であり、ゲートドライバの上側電源に用いられる。
(発振器の周波数ばらつきについて)
図1等に示すように、ソースドライバIC100を構成するマスターチップ101およびスレーブチップ102は、クロック信号を生成する発振器(OSC)104a、104bを内蔵している。
ところで、これらの発振器(OSC)104a、104bは、製造ばらつき等に起因して、生成するクロック信号の周波数に差を生じている。
例えば、図4に示すように、発振器(OSC)の定格周波数が50MHzの場合である場合において、±5%の周波数ばらつきがある。
即ち、定格周波数より5%遅い場合としてF1(47.5MHz)、5%速い場合としてF2(52.5MHz)が想定される。
したがって、各発振器(OSC)104a、104bが生成するクロック信号を個別に用いた場合には、マスターチップ101とスレーブチップ102との間で駆動速度に差が生してしまい、液晶パネルで構成される表示部に正常に画像等が表示されない場合が生じ得る。
このような問題を根本的に解消することを目的に本発明に係るソースドライバICが案出された。
なお、本発明の従来技術として、次に述べる比較例に係るソースドライバICが存在する。
(比較例に係るソースドライバIC)
図5のブロック図を参照して、比較例に係るソースドライバIC300について説明する。
比較例に係るソースドライバIC300は、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC)104aと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備えるマスターチップ201を備えている。
なお、タイミングコントローラ106は、インタフェース103を介して取り込んだピクセルデータを格納する格納手段としてのRAM107と、タイミング発生器150を備えている。
また、ソースドライバIC300は、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC)104b、104cと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備える2個のスレーブチップ202a、202bを備えている。
なお、マスターチップ201と同様に、タイミングコントローラ106は、インタフェース103を介して取り込んだピクセルデータを格納する格納手段としてのRAM107と、タイミング発生器150を備えている。
図5に示すように、マスターチップ201とスレーブチップ202a、202bは、信号線250を介して接続されている。
そして、マスターチップ201が備える発振器104aで生成したクロック信号をリファレンスクロックとしてスレーブチップ202a、202bに、信号線250を介して送信して駆動する構成としている。
これにより、マスターチップ201および複数のスレーブチップ202a、202bの間で駆動速度に差が生じないようにできる。
但し、上記構成では、マスターチップ201および複数のスレーブチップ202a、202bの間で比較的高い周波数(例えば、数MHz〜数十MHz)のリファレンスクロックを受け渡すため、スイッチング素子のオン・オフ回数が増えるなどの理由により、駆動IC全体の消費電力が増大する。
また、上述のように比較的高い周波数帯のリファレンスクロックの受け渡しにより、I/O部を介した電磁波不要輻射(EMI:Electromagnetic Interference)が増大する。
(第1の実施例に係るソースドライバIC)
図6のブロック図および図7のタイミングチャートを参照して、第1の実施例に係るソースドライバIC100について説明する。
第1の実施例に係るソースドライバIC100は、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC1)104aと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備えるマスターチップ201を備えている。
なお、タイミングコントローラ106は、インタフェース103を介して取り込んだピクセルデータを格納する格納手段としてのRAM107と、水平同期信号(hsync(B))等を生成するタイミング発生器150を備えている。
また、ソースドライバIC100は、信号の送受信を行うインタフェース103と、所定周波数のクロック信号を生成する発振器(OSC2,OSC3)104b、104cと、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバ105と、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するタイミングコントローラ(TCON)106とを備える2個のスレーブチップ102a、102bを備えている。
なお、マスターチップ101と同様に、タイミングコントローラ106は、インタフェース103を介して取り込んだピクセルデータを格納する格納手段としてのRAM107と、水平同期信号等を生成するタイミング発生器150を備えている。
図6に示すように、マスターチップ101とスレーブチップ102a、102bは、送信手段としての信号線111aを介して接続されている。
そして、第1の実施例に係るソースドライバIC100では、マスターチップ101から抽出した水平同期信号(hsync(B))を信号線111aを介してスレーブチップ102a、102bに送信される。
なお、図6における信号A〜Dは、それぞれ、信号A:REF_DE、信号B:水平同期信号hsync(B)、信号C:RAM Read Enable、信号D:Latch pulse for Source Driverを表すものとする。
第1の実施例に係るソースドライバIC100によれば、発振器(OSC)104a、104bで生成されるクロック信号の周波数(例えば、数MHz〜数十MHz)よりも低い周波数(例えば、数十kHz)の水平同期信号(hsync(B))を基準にして、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するので、チップ間のI/O部で消費される電力および電磁波不要輻射(EMI)を低減することができる。
より具体的には、図7にタイミングチャートに示すタイミングで制御することができる。
図7に示す例では、水平アクティブを1366ピクセルとし、発振器(OSC)104の周波数は出荷テストによって50MHz±5%が保証されているものとする。
第1の実施例におけるワーストケースは、hsync(B)を発生させるチップの発振器(OSC)104が最大周波数(52.5MHz),hsync(B)を受け取るチップのうち1つ以上の発振器(OSC)104が、最小周波数(47.5MHz)になっているケースである。
なお、この例では、マスターチップ101の内部水平同期信号は26.01μs、スレーブチップ(スレーブ1)102aの内部水平同期信号は27.32μs、スレーブチップ(スレーブ2)102Bの内部水平同期信号は28.76μsとなっている。
ワーストケースの1例として、発振器(OSC1〜3)104a〜cの周波数をそれぞれOSC1:52.5MHz(TYP+5%),OSC2:50MHz(TYP),OSC3:47.5MHz(TYP−5%)とする。
そして、マスターチップ101とスレーブチップ102a、102bの各チップにおいて、内部ピクセルカウンタのカウント開始をhsync(B)の立ち上がりで行い、ソースドライバ105へのラッチパルスをhsync(B)の立下りで発生させている。即ち、図7では、タイミングt1で内部ピクセルカウンタのカウントを開始し、タイミングt3でソースドライバ105へのラッチパルスを発生させている。
なお、ラッチパルスは、ソースドライバ105の表示タイミングを決定する信号であり、各チップ間でこれを同期させることにより画像表示がずれることがなくなる。
但し、ラッチパルス発生までに各チップで1ラインのピクセル処理が完了されていることが保証されているものとする。
この例では、OSC周波数は47.5MHz〜52.5MHzが仕様として保証されているので、スレーブチップ102a(スレーブ2)の1ラインのピクセル処理時間t2:28.76μsが全チップの中で最大の処理時間である。
したがって、図7の例では、遅くとも時間t2までに、各チップで1ラインのピクセル処理が完了されているものとする。
なお、水平同期信号(hsync(B))を発生させるマスターチップ101は、28.76μsを自らの52.5MHzの発振器(OSC)104でカウントする。
28.76μsを52.5MHzでカウントすると1510サイクル(小数点以下切り上げ)であり、マスターチップ101はこの1510サイクル以上待ってからhsync(B)を立ち下げるものとする。
なお、この“1510”に相当する数は、タイミング発生器150が定数もしくは変更可能なパラメータとして有している。
また、本実施例では、2個のスレーブチップ102a、102bを備える場合について述べたが、制御する液晶パネルの大きさ等に応じて、スレーブチップの数は増減して、同様に制御することができる。
(第2の実施例に係るソースドライバIC)
図8のブロック図および図9のタイミングチャートを参照して、第2の実施例に係るソースドライバIC100について説明する。
第2の実施例に係るソースドライバIC100は、第1の実施例に係るソースドライバIC100と同様の構成のマスターチップ101とスレーブチップ102a、102bを備えている。
図8に示すように、マスターチップ101とスレーブチップ102a、102bは、送信手段としての信号線111bを介して接続されている。
そして、第2の実施例に係るソースドライバIC100では、スレーブチップ102a(スレーブ1)から抽出した水平同期信号(hsync(B))を信号線111bを介してマスターチップ101およびスレーブチップ102b(スレーブ2)に送信される。
なお、図8における信号A〜Dは、それぞれ、信号A:REF_DE、信号B:水平同期信号hsync(B)、信号C:RAM Read Enable、信号D:Latch pulse for Source Driverを表すものとする。
第2の実施例に係るソースドライバIC100によれば、発振器(OSC)104a、104bで生成されるクロック信号の周波数(例えば、数MHz〜数十MHz)よりも低い周波数(例えば、数十kHz)の水平同期信号(hsync(B))を基準にして、ソースドライバ105の動作タイミングを制御するので、チップ間のI/O部で消費される電力および電磁波不要輻射(EMI)を低減することができる。
より具体的には、図9にタイミングチャートに示すタイミングで制御することができる。
図9に示す例では、水平アクティブを1366ピクセルとし、発振器(OSC)104の周波数は出荷テストによって50MHz±5%が保証されているものとする。
他の制御手順は、第1の実施例で示した図7と同様であるので、重複した説明は省略する。
なお、本実施例では、2個のスレーブチップ102a、102bを備える場合について述べたが、制御する液晶パネルの大きさ等に応じて、スレーブチップの数は増減して、同様に制御することができる。
また、スレーブチップが2個以上の場合に、いずれか1つがhsync(B)を発生する場合も制御手順は同様である。
なお、この例では、スレーブチップ(スレーブ1)102aの内部水平同期信号は26.01μs、マスターチップ101の内部水平同期信号は27.32μs、スレーブチップ(スレーブ2)102Bの内部水平同期信号は28.76μsとなっている。
また、スレーブチップ102a(スレーブ1)がhsync(B)を発生させる場合、ワーストケースはOSC2が52.5MHz、それ以外の何れか1つ以上のOSCが47.5MHzの時である。
なお、適用される1チップあたりのソースドライバチャネル数は、液晶パネルのゲート方式(シングル/デュアル/トリプルゲート)と使用チップ数で決まる。
例えば、解像度1366×768、デュアルゲート方式、2チップの場合には、1366pixel×3(RGB)/2(デュアルゲート)/2(2チップ)=1025チャネルとなる。
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
本発明のソースドライバICは、ノート型パソコンや携帯電話等の各種電子機器などに搭載される液晶表示装置などに適用できる。
100、300…ソースドライバIC
2…LDOレギュレータ
5、18…LEDドライバ
11…表示部
15…COF基板
17…PCB基板
20…パワーマネージメントIC
22…タイミングコントローラ
41、42、43…DC/DCコンバータ
50a…液晶表示装置
101、201…マスターチップ
102(102a、102b)、202a、202b…スレーブチップ
103…インタフェース
104a〜c…発振器
105…ソースドライバ
106…タイミングコントローラ
107…RAM
110…抽出手段
111(111a、111b)、250…送信手段(信号線)
150…タイミング発生器

Claims (4)

  1. 信号の送受信を行うインタフェースと、第1周波数の第1クロック信号を生成する発振器と、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバと、前記第1クロック信号に基づいて動作すると共に、前記ソースドライバの動作タイミングを制御するタイミングコントローラとを備えるマスターチップと、
    信号の送受信を行うインタフェースと、前記第1周波数とは異なる第2周波数の第2クロック信号を生成する発振器と、液晶パネルの複数のデータ線を駆動するソースドライバと、前記第2クロック信号に基づいて動作すると共に、前記ソースドライバの動作タイミングを制御するタイミングコントローラとを備える1または2以上のスレーブチップと、
    前記マスターチップまたは前記スレーブチップの何れかから前記液晶パネルの水平同期信号を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段で抽出された水平同期信号を前記マスターチップおよび前記スレーブチップのそれぞれに送信する送信手段と
    を備え、
    前記各タイミングコントローラは、前記水平同期信号をトリガとして、前記ソースドライバが前記インタフェースを介して取り込んだピクセルデータを出力するように制御すると共に、前記水平同期信号の立ち上がりを起点に前記ピクセルデータのピクセルのカウントを行い、また前記水平同期信号の立ち下がりを起点に前記ソースドライバへのラッチパルスの生成を行うように制御することで、前記ラッチパルスが発生するまでに1水平走査期間のピクセル処理を完了させることを特徴とするソースドライバIC。
  2. 前記各タイミングコントローラは、前記ピクセルデータを格納する格納手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のソースドライバIC。
  3. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルの複数のデータ線を駆動する請求項1または2に記載のソースドライバICと、
    前記液晶パネルの複数の走査線を駆動するゲートドライバと
    を備えることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項3に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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