JPH02275989A - 液晶マトリクス表示装置 - Google Patents

液晶マトリクス表示装置

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JPH02275989A
JPH02275989A JP7630390A JP7630390A JPH02275989A JP H02275989 A JPH02275989 A JP H02275989A JP 7630390 A JP7630390 A JP 7630390A JP 7630390 A JP7630390 A JP 7630390A JP H02275989 A JPH02275989 A JP H02275989A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶マトリクス表示装置に係り、特にその駆
動電圧波形を発生する回路の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来、液晶マトリクスパネルを線順次走査方式で且つ電
圧平均化法で交流駆動することが知られているが、先に
本願出願人はこの種の駆動方式を具体的に実現する装置
として第1図に示すような液晶マトリクスパネル表示装
置を提案した(特願昭51−112994号)。
第7図において、10は液晶7トリクスパネルであり、
画素となるべき多数のマトリクス交叉点を定めるように
、たがいに交叉して配置された透明な複数の走査電極X
1〜X4及び信号電極Y1〜Y4を有する。各71〜リ
クス交叉点において対向電極間に介在する液晶は、それ
に印加される電圧がある値(しきい値電圧V i hと
称する)をこえると、液平晶分子の配向状態が変化し、
光透過率が変化する。この種のパネルで画像表示を行う
にあたっては、液晶の特性にみあった線順次走査方式で
走査電極X1〜X4を走査する一方、信号電極Y1〜Y
4側へ画像信号を供給するようになっており、その場合
の駆動方式としては、液晶の励起状態のむらを防くため
に電圧平均化法とよばれる交流駆動方式が好んで用いら
れる。
このような線順次走査方式及び電圧平均化法を採用した
第7図の表示装置において、12は線順次走査信号を発
生する走査回路、16.18は第8図に示すような選択
電圧Vs、、非選択電圧V NSIをそれぞれ発生する
電圧発生回路、20は線順次走査信号に応じて電圧Vs
□、 VNS工を組合せて各走査電極に供給ずべき駆動
電圧波形を合成する第1の電子スイッチ回路、22は画
像信号入力端子22aを有する直列−並列変換回路、2
4は1行分の画像信号を記憶するラインメモリ、28.
30は、第8図に示すような選択電圧Vs2、非選択電
圧V NS2をそれぞれ発生ずる電圧発生回路、32は
、ラインメモリ24からの画像借りの各ビット状態に応
して電圧V Sz + V NS2を組合せて各信号電
極に供給すべき駆動電圧波形を合成する第2の電子スイ
ッチ回路である。電子スイッチ回路20は、それぞれ各
走査電極毎に接続された電子スイッチ20a、20bの
ペアを有し、各−方の電子スイッチ20aの制御端子に
は正相の走査信号が印加され、各他方の電子スイッチ2
0 +)の制御端子にはインバータ14を介して逆相の
走査信号が印加されるようになっている。電子スイッチ
ペアは、一方のスイッチがオンのときは他方のスイッチ
がオフするように交互に開閉動作してその共通出力側に
は第8図に示すように選択電圧Vs、及び非選択電圧V
NS工の組合せからなる走査電極駆動用電圧波形Vxを
発生させる。電圧スイッチ回路32も」1記した回路2
0と同様に構成されでおり、それぞれ各信号電極毎に接
続された電子スイッチ32a、32bのペアを有し、各
一方の電子スイッチ32aの制御端子には正相の画像信
号が加えられ、各他方の電子スイッチ20bの制御端子
にはインバータ26を介して逆相の画像信号が印加され
るようになっている。電子スイッチ32a、32bのペ
アは前述の電子スイッチ20a、20bと同様に開閉動
作し、その共通出力端には第8図に示すように選択電圧
Vs2及び非選択電圧VNS2の組合せからなる信号電
極廓動用の電圧波形Vyを発生する。液晶7トリクスパ
ネル10に駆動電圧VX、VYを印加した場合に実際に
液晶に加わる電圧は第8図に示すようにVxVyの交流
波形どなり、Aは選択状態、B及びCは半選択状態、D
は非選択状態となる。
第8図に示したような駆動電圧波形を得るために、選択
電圧Vs、としてはV。とOの2つの電位レベルをもつ
信号が、非選択電圧VNS1としては1/aVoと(1
,1/a)Voの2つのレベルをもつ信号が、選択電圧
Vs7としてはOと■。の2つのレベルをもつイ、3号
が、非選択電圧VNS2としては2 / a V oと
(1−2/a)Voの2つのレベルをもつ信号がそれぞ
れ必要とされ、電圧発生回路16.18,28.30は
それぞれの信号を発生するパルス発振器で構成されてい
る。なお、aは液晶の駆動条件に応じて定められる定数
であり、例えば特開昭50−684−19号公報に示さ
れる様に、デユーティ比を1/Nとすると、最適にはa
 = JFr + 1の近傍に設定される。
第7図の回路では、場合によっては第9図に示すような
駆動電圧波形Vx、Vvを発生させて、液晶にVx−V
Yなる第8図の場合と同様の交流波形を加えることがで
きる。この場合には、vslとして+(i、−1/a)
Voと−(1−1/a)V、の2レベルの信号、VNS
□としてOレベルの信号、Vs2及びVNS2としては
互いに逆位相の±l / a■oの交流信号をそれぞれ
発生させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、」1記した従来装置には、電子スイッチ
についての具体的な構成が示されていない。
ところで、液晶の駆動電圧を切換える電子スイッチは、
第1図に示したように、少なくとも一対の電子スイッチ
ペアが用いられ、それらの電子スイッチの出力端を共通
にして各走査又は信号電極に接続した構成となる。この
ように出力端を共通接続した2以上の相補的に動作する
電子スイッチを、MOS等の電界効果型トランジスタ(
FET)で構成すると、電子スイッチの動作状態に拘ら
ず、順バイアスを防止すると同時に逆バイアスが大きく
ならないようにする必要がある。すなわち、オフ状態に
ある電子スイッチの出力電極には、共通接続された他の
電子スイッチからの出力電圧が印加されるから、この場
合側の電子スイッチの出力電圧のレベルに拘らず、基板
と出力電極とが順バイアスにならないように保持しなけ
ればならない。
そのために、基板電圧を低く設定すると、オン状態にな
ったときに逆バイアスが大きくなり過ぎていわゆる基板
効果の問題が生ずる。この基板効果はしきい値電圧Vt
+、を増大させるので、実質的に電子スイッチの抵抗が
増大し、液晶の静電容量と定まるCR時定数を大きくし
て、駆動電圧の波形を歪ませ、輝度の低下やコントラス
トの低下をもたらす問題がある。
本発明の目的は、液晶の透明電極に印加する電圧のレベ
ルを切り換える複数の電子スイッチを、電界効果型トラ
ンジスタにより構成してなる液晶マトリクス表示装置に
おいて、その電界効果型1〜ランジスタの出力電圧と基
板間が順バイアスされるのを防止し、かつ逆バイアスを
所定の大きさに抑えることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、対向する第1と第
2の透明電極と、これらの透明電極間に挿入された液晶
と、前記各透明電極に制御電圧に応じて所定の電圧を印
加するスイッチ回路とを含んでなる液晶マトリクス表示
装置において、前記スイッチ回路がゲートと一対の出力
電極と基板とを有してなる電界効果型トランジスタを含
んでなり、前記一方の出力電極に前記透明電極に印加す
る入力電圧を入力し、前記他方の出力電極を前記透明電
極に電気的に接続し、前記ゲートに前記制御電圧を入力
し、前記基板に前記制御電圧に応答して前記入力電圧と
基準電圧とを切り換えて印加する構成としたことを特徴
とする。
〔作用〕
このように構成することにより、本発明によれば次の作
用により、上記目的が達成される。
すなわち、基板に前記制御電圧に応答して前記入力電圧
と基準電圧とを切り換えて印加する構成としたことから
、電子スイッチがオフ状態にあるときは、基板に十分低
い基準電圧を印加することにより、出力電極の電圧が低
くなっても、出力電極と基板との関係が順バイアスにな
るのを防止できる。一方、電子スイッチがオン状態にな
ったときは、基板に出力電極と同じ入力電圧が印加され
るので、逆バイアスが大きくなり過ぎるのを防止できる
。この結果、液晶表示の輝度やコントラストの低下を防
止できる。
〔実施例〕
以下、添付図面に示す実施例について本発明を詳細に説
明する。
第1図に、本発明の一実施例による液晶マトリクス表示
装置の全体回路構成が示されている。同図の回路におい
て第7図におけると同一部分に同一符号を付してあり、
これらの部分の動作は前述したものと同様であるので特
に詳述しない。簡単のため、この例では3×3の液晶7
1−リタスパネル10を駆動する場合ととり上げて、本
発明の特徴となる電圧発生回路40の構成及び動作を詳
述する。第1図において、eill ei□・・・・・
e33はマトリクス交叉点に位置する液晶体又は画素を
示し、Vx□〜Vx3は走査電極X1〜X3を駆動する
電圧、Vl/1〜vY3は信号電極Y1〜Y3を駆動す
るための電圧を示す。また、81〜S3は順次走査信号
、L1〜L3は1行分の画像信号の各ビットを示す。
走査側の選択電圧Vs工及び非選択電圧VNS工並びに
信号側の選択電圧Vs2及び非選択電圧VNS2を発生
する電圧発生回路40は、第2図に示すような構成にな
っており、抵抗分圧回路43と、電子スイッチ回路50
とを含んでいる。抵抗分圧回路43は一対の電位点44
 Aと44Fとの間に直列接続された抵抗43A、43
B、4.3C,4,3D、43Eとをそなえ、電位点4
4− Aには電源端子41から可変抵抗42を介して電
源電圧■DDが印加され、電位点4.4 Fは○電位又
は接地電位に接続されている。抵抗4.3A、4.3B
、43C。
43D、43Eの値は先に第8図に関して説明した選択
・非選択電圧を構成する電位レベルを得るためそれぞれ
R,R1(a−4)R,R,Rに選ばれ、その抵抗比は
1 : 1 :  (a−4)  : 1 : 1とな
っている。このように各抵抗4.3 A〜43 Eに重
みをもたせておくことにより抵抗量接続点4−4.B、
44−C,44D、44.Eには、電位点44Aの電位
をV。、44Fのそれを○とした場合に、それぞれ(1
−1/a)Vo、(1,−2/a)Vo、2/aVo、
1/aVoなる電位を得ることができる。
一方、電子スイッチ回路50は、4つの電子スイッチペ
ア51,52,53.54をそれぞれ構成する電子スイ
ッチ5 ]、 a及び51b、52a及び52b、53
a及び53b、54a及び541)をそなえている。電
子スイッチ51a、51bの出力端は出力端子55に、
電子スイッチ52a。
52bの出力端は出力端子56に、電子スイッチ53a
、53bの出力端は出力端子57に、電子・スイッチ5
4a、54.bの出力端は出力端子58にそれぞれ共通
接続されている。48は同期間クロック信号CPを印加
するための端子であり、この端子48は一方で電子スイ
ッチ51a、51b。
53b、54.bの各制御入力端子に接続され、他方で
インバータ49を介して電子スイッチ51b。
52 a 、 53 a 、 54 aの各制御入力端
子に接続されている。この結果、各電子スイッチペアの
′重子スイッチは一方が閉じるときには他方が開くとい
うにたがいに逆位相で開閉動作を行うようになっている
。電子スイッチペア51を構成する一方の電子スイッチ
51aには電位点4.4. Aの電圧voが、他方の電
子スイッチ51)+には電位点44Fの電圧Oがそれぞ
れ供給されており、出力端子55には第4図に示すよう
にクロック信号CPに応じて走査電極側の選択電圧Vs
1が発生される。
電子スイッチペア52を構成する一方の電子スイッチ5
2aには接続点44Bの電圧(1−1/ a )voが
、他の電子スイッチ52bには接続点44Eの電圧1/
aV、がそれぞれ供給され、出力端子56には第4図に
示すようにクロック信号CPに応じて走査電極側の非選
択電圧VNS□が発生される。電子スイッチペア53の
一方の電子スイッチ53aには電位点44. Aから電
圧V。が供給されるとともに他方のスイッチ53bには
電位点44、 Fから電圧Oが供給され、従って第4図
に示すように出力端子57にはクロック信号CPに応じ
て信号電極側の選択電圧Vs2が発生される。さらに、
電子スイッチペア54の一方の電子スイッチ54. a
には接続点44C電圧(1,−2/ a )voが供給
されるとともに他方の電子スイッチ54bには接続点4
.4 Dの電圧2/aVoが供給され、出力端子58か
らは、第4図に示すようにクロック信号cpに応じて信
号電極側の非選択電圧V N S 2が得られる。
第3図に、本発明の特徴に係る上記各電子スイッチの好
適な実施例を示す。同図に示すように、本実施例の電子
スイッチは、コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・
セミコンダクタ(CMO8)集積回路から構成されてい
る。図において、INは入力端子、OUTは出力端子、
Vcは制御電圧、Vssはソース電源の電圧であり、回
路中で最も低い電圧に設定されている。PチャンネルM
OSトランジスタ(以下、P−MOSと称する。)Pl
とNチャンネルMO8I−ランジスタ(以下、NMO8
と称する。)Nlは、一対のインバータ回路を構成して
いる。それらPlとN1のゲートに制御電圧Vcが入力
され、Plの一方の出力電圧に入力電圧VINが入力さ
れ、Plの他方の出方電極はN1の一方の出力電極と共
通に接続されて、このインバータ回路の出力Vaとされ
ている。また、N1の他方の出力電極と基板は基準電圧
としてのソース電源Vssが印加されている。また、P
lにはN−MOS −N2が並列に接続されている。
このN2の機能は、Plがオン状態になったとき同時に
オン状態になり、出力Vaの立上りを早めるソースフォ
ロワ−として動作する補助トランジスタである。一対の
P−MOS−P2とN−MOS−N3を並列接続したも
のは、入力端子INと出力端子OUT間の開閉を行なう
トランスミッションゲートを構成している。並列接続さ
れた一方の出力電極は入力端子INに接続され、他方の
出力電極は出力端子OUTに接続されている。そして、
P2のゲートには制御電圧VCが、N3のゲートには制
御電圧Vcを反転した電圧が入力されている。また、N
2とN3の基板(Pウェル)はインバータ回路の出力電
圧Vaが印加されている。
ここで、上記のように構成されるCMOSスイッチ回路
の動作を説明する。
PlとN1からなるインバータ回路は、制御電圧VCが
HレベルのときN1がオンになって、その出力Vaは基
準電圧VSSになり、制御電圧VcがLレベルのときP
lがオンになって出力Vaは入力電圧ViNになる。1
−ランスミッションゲートを構成するP2.N3は、制
御電圧VcがHレベルのときINとOUT間をオフ状態
(高インピーダンス)にし、制御電圧VcがLレベルの
とき、同時にオン状態(低インピーダンス)になって、
入力電圧VINを出力する。このN3の基板(Pウェル
)には、上記したように制御電圧Vcに応じて入力電圧
VIN又は基準電圧Vssが切換えて印加される。
ここで、基板の電位をVINとVssに切換えることに
よる利点について説明する。第3図の電子スイッチは、
第1図又は第2図に示したように、2個1組として、そ
の出力端子OUTを共通に接続して電子スイッチペアと
して用いられる。そして、各電子スイッチペアにはイン
バータ14又は49により制御電圧が相補的に印加され
ているので、一方の電子スイッチがオン状態になると、
他方の電子スイッチはオフ状態になる。なお、入力端子
INには分圧抵抗回路43により発生された電位が入力
される。制御電圧Vcとしては、クロック信号、走査信
号又は画像信号に応じた電圧が入力される。いま、制御
電圧VcがI(レベルの場合を一15= 考えると、P2とN3はオフとなり、N3の基板電位は
基準電圧Vssになる。この場合、一対の出力電極(ソ
ース、ドレイン)には自己の入力電圧VINと他の電子
スイッチ回路の出力電圧(VrN)がそれぞれ印加され
るが、Vssが最も低い電圧に設定されているので、N
3の基板(P型)とソース・ドレイン(N型)電極間の
PN接合は、順バイアスになることがない。もし、この
PN接合が順バイアスされると、多大な電流が流れたり
、出力端子OUTの電位が所定の電位にならないという
、誤動作が起きる。一方、制御電圧VCがLレベルの場
合を考えると、P2とN3はオンとなり、一対のソース
・ドレイン電極とN3の基板電位は共に入力電位VIN
になり、上記PN接合は順バイアスされることがない。
また、ソース・ドレイン電極と基板との間に電位差がな
いので、基板効果によるしきい値電圧Vt+、の増加が
生ずることがない。この場合、基板電位を基準電圧Vs
sのままに保持しておくと、ソース・ドレイン電極と基
板間の逆バイアス電圧による基板効果が生じ、しきい値
電圧V t hが増加する。このしきい値電圧V t 
hの増大は、動作電圧の保証範囲を狭くするとともに、
電子スイッチにおける抵抗損が実質的に増大するので、
駆動電圧の波形を歪ませて、液晶表示の輝度やコントラ
ストを低減させてしまうのである。
ここで、第5図を参照して、第1図の液晶マトリクス表
示装置の全体的な動作を略述する′。第5図に示すよう
に、クロック信号CPに応じて走査信号Sl、S2.S
3が走査回路12から発生される。いま、画素e工、、
e2□l e3□を点灯させるものとすると、画像信号
はラインメモリ24から第5図LL、L2.L3に示す
ように発生される。
SlとL3がHレベルにあるとき、駆動電圧VXx+V
Y、が選択電圧Vs工g VS2でそれぞれ形成される
ので、画素e□3が表示され、同様にしてN2とL2が
Hレベルのとき画素e2□が表示され、N3とLlがH
レベルのとき画素e31が表示されるO点灯されない又
は表示されない画素に関係した走査電極や信号電極には
1例えば第5図に一例として示される電極Xi、Ylへ
のそれぞれの印加電圧VX1.I Vy、と同様な電圧
が印加され、当該画素は半選択状態又は非選択状態にあ
る。
以」二説明したように、本実施例によれば、少なくとも
2つの電位を切り換えて走査電極(又は信号電極)に印
加する電子スイッチを、電界効果型トランジスタである
CMOSスイッチにより構成した場合に生ずる順バイア
ス防止と逆バイアスによる基板効果とを防ぐことができ
、液晶表示の輝度やコン1〜ラストの低下を防止できる
また、選択・非選択電圧発生回路の構成が簡略であると
ともに電子スイッチ回路部50などは容易に標準化でき
るので好都合である。
また、抵抗分圧回路43を用いているので電源電圧■D
Dの大きさを直接かえるか又は抵抗42の値をかえるこ
とにより一方の基準電位V。を易にかえることができる
基準電圧■。をかえることにより、液晶の明るさ及びコ
ントラストを調整することができる。特にこの場合可変
抵抗42を使用すると、■oに関する装置仕様の変更に
容易に対処でき、得策である。
さらに、最適駆動条件の設定ないし変更は、1本の抵抗
4.3 Cを調整するだけで簡単に実施することができ
、この点でも種々の装置仕様に対する柔軟性が高い。
本発明は上記した実施例に限定されることなく種々の改
変形態で実施することができる。例えば第2図の回路に
おける可変抵抗42の代わりに又はそれと共に感温抵抗
を電源端子41と電位点4−4. Aとの間に接続する
ことができ、その場合の感温抵抗としてはその抵抗温度
特性が第6図に示される液晶のしきい値電圧Vv+、の
温度変化に対応したものを使用するようにすれば、しき
い値電圧の温度変化を自動的に補償することができるの
で極めて有益である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、液晶の透明電極
に印加する電圧のレベルを切換える複数の電子スイッチ
を、電界効果型トランジスタにより構成してなる液晶マ
トリクス表示装置において】9 その電界効果型1〜ランジスタの出力電極と基板間が順
バイアスされるのを防止し、がっ逆バイアスを所定の大
きさに抑制することができ、液晶表示の輝度やコン1〜
ラストの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による液晶マI−リクス表示
装置の回路図、第2し目よ、第1図の装置における選択
・非選択電圧発生回路の詳細な構成を示す結線図、第3
図は、第2図の回路で使用可能な電子スイッチの一例を
示す回路図、第4図及び第5図は、第1図及び第2図の
回路の動作をボ(明するためのタイ11チャー1−2第
6図は、第2図の回路において使用される液晶の温度特
性の−・例を示すグラフ、第7図は、先行技術による液
晶マI・リクス表示装置の回路図、第8図及び第9図は
、第7図の装置を電圧平均化法にしたがって交流16区
動する場合の駆動電圧波形を示す波形図である。 ]O−・液晶マI〜リクスバネル、12 走査回路、1
4.26.49  インバータ、]、]6.−18゜2
8.30.40  選択・非選択電圧発生回路、20.
32.50  ・電子スイッチ回路、22直列−並列変
換回路、24 ラインメモリ、42 ・印加電圧決定用
可変抵抗、713 抵抗分圧回路、5」〜54 ・電子
スイッチベア。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対向する第1と第2の透明電極と、これらの透明電
    極間に挿入された液晶と、前記各透明電極に制御電圧に
    応じて所定の電圧を印加するスイッチ回路とを含んでな
    る液晶マトリクス表示装置において、前記スイッチ回路
    がゲートと一対の出力電極と基板とを有してなる電界効
    果型トランジスタを含んでなり、前記一方の出力電極に
    前記透明電極に印加する入力電圧を入力し、前記他方の
    出力電極を前記透明電極に電気的に接続し、前記ゲート
    に前記制御電圧を入力し、前記基板に前記制御電圧に応
    答して前記入力電圧と基準電圧とを切り換えて印加する
    構成としたことを特徴とする液晶マトリクス表示装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の液晶マトリクス表示装
    置において、前記スイッチ回路が前記電界効果型トラン
    ジスタを複数有し、それらの電界効果型トランジスタの
    前記他方の出力電極を共通に接続し、それらの電界効果
    型トランジスタを前記制御電圧により択一的に駆動する
    構成としたことを特徴とする液晶マトリクス表示装置。
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Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720848A (en) * 1971-07-01 1973-03-13 Motorola Inc Solid-state relay
JPS5230107A (en) * 1975-09-01 1977-03-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Maritime satellite system using variable beam width antenna

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0368394B2 (ja) 1991-10-28

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