JP3669514B2 - 液晶表示装置の駆動回路 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動回路に関し、特に複数のデータ電極とこれらの共通電極とを有する液晶表示部の当該データ電極に対し、表示用画像信号に対応した駆動電圧を、前記共通電極に対する正負の極性分布をもつようにデータドライバから送る、例えば奇数番目の縦ラインデータ電極と偶数番目の縦ラインデータ電極とで共通電極に対する正負の極性が反転するような関係で送るようにした液晶表示装置の駆動回路に関する。
【0002】
一般に、液晶は入射光の反射・透過を制御する受光形素子であって、低駆動電圧で消費電力が少なく駆動回路が比較的簡単であり、さらには薄型で軽量であるなどの特長を持ち、時計、電卓、ポータブルカラーテレビやコンピュータ端末などの表示デバイスとして利用されている。
【0003】
そして、これらコンピュータ端末などの小型・低電力化にともない、そこで用いられる液晶表示装置自体にも低電力化が要請されており、本発明はこのような要請に応えるものである。
【0004】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置においても、低電力化やフリッカ対策のため、各データ電極に加える駆動電圧の(共通電極に対する)極性を図7に示すような各種の態様で反転させて当該駆動電圧の交流化を図ることが行われている。
【0005】
この中で、(b) の縦ライン反転方式、すなわち共通電極の電位を固定し縦1ラインごとにデ−タ電極の駆動電圧の極性を逆にし、さらにはこの逆にする関係をフレームごとに反転する方式(図7参照)が低電力化に有効である。
【0006】
また、現在のTFT−LCD(Thin Film Transistorを用いたマトリックス形式の液晶表示装置)の駆動用ICパッケージとしては、
・COF(Chip On Film)
・COG(Chip On Glass)
などが用いられ、材質やコストの点ではフィルムを用いない後者の方が有利である。
【0007】
ここで、パッケージ自体を曲げることができるCOFの場合にはその一部(縁部)がTFT基板に取り付けられ、パッケージ自体を曲げることができないCOFの場合にはその全体がTFT基板に取り付けられることになる。
【0008】
このとき、図8(a) に示すように、COF形式の駆動用ICパッケージではTFT基板60の上方縁部分に上データドライバ61を、下方縁部分に下データドライバ62をそれぞれ設けた両側駆動方式を用いることが多く、前者は奇数番目の縦ラインを、後者は偶数番目の縦ラインをそれぞれ分担している。
【0009】
また、図8(b) に示すように、COG形式の駆動用ICパッケージではTFT基板60′の上方縁部分および下方縁部分のいずれか一方に片側データドライバ63を設けた片側駆動方式を用いること用いることが多く、これにより当該TFT基板60′のサイズをCOF形式の駆動用ICパッケージのそれと同じにしている。なお、いずれの形式の駆動用ICパッケージの場合にもスキャンドライバ64は横ライン選択用の信号を出力している。
【0010】
図9は、COF・縦ライン反転方式の場合の、それぞれ2階調の上データドライバ61および下データドライバ62で設定される各駆動電圧の共通電極に対する極性を示すもので、任意の時点において一方のデ−タドライバは正極性の駆動電圧を、他方のデ−タドライバは負極性の駆動電圧をそれぞれ出力しており、これによって各データ電極の駆動電圧の交流化が確保される。また、各データドライバが担当の極性はフレーム周波数で切り換えられている。
【0011】
すなわち、「表示用画像信号(アナログ信号)」→「画素単位のディジタルデ−タ」→「当該ディジタルデ−タに対応の駆動電圧V1,V2」といった一連の流れにおけるディジタルデ−タ作成の際には、アナログ画像信号の階調に応じたディジタル化を行うだけでよく、前記交流化のための処理は不要である。
【0012】
ここで、例えば黒レベルの画像信号が続くいわゆるベタ表示の場合、あるフレームでは奇数番目の縦ラインのデータ電極に負極性の駆動電圧V1が、偶数番目の縦ラインのデータ電極に正極性の駆動電圧V2がそれぞれ供給され、また、次のフレームでは奇数番目の縦ラインのデータ電極に正極性の駆動電圧V2が、偶数番目の縦ラインのデータ電極に負極性の駆動電圧V1がそれぞれ供給されることになる。
【0013】
図10は、COG・縦ライン反転方式(片側駆動方式)の場合の、片側データドライバ63で設定される駆動電圧の共通電極に対する極性、およびディジタルデ−タ作成段階での交流化処理の様子を示している。
【0014】
ここで、片側データドライバ63は、例えば黒レベルの画像信号に対して任意のフレームの奇数番目の縦ラインのデータ電極には負極性の駆動電圧V1を、偶数番目の縦ラインのデータ電極には正極性の駆動電圧V4をそれぞれ供給することになり、このときの表示用画像信号(アナログ信号)からディジタルデ−タへの変換の際は負極性の黒レベルを示す「00」と正極性の黒レベルを示す「11」とが画素単位で交互に作成される。
【0015】
すなわち、図示のように、任意のm画素に対しては負極性の駆動電圧V1を設定するためのディジタルデ−タ「00」が、これに続く(m+1)画素に対しては正極性の駆動電圧V4 を設定するためのディジタルデ−タ「11」がそれぞれ作成され、この作成関係は次のフレームでは逆となる。また、白レベルの画像信号に対しても同じようにディジタルデ−タ「01」と「10」とが画素単位で交互に作成され、このような内容のディジタル化によって各データ電極の駆動電圧を交流化している。
【0016】
なお、ディジタルデ−タはその最上位ビットで正負の極性を、下位ビットで表示用画像信号の階調をそれぞれ特定しており、実用的にはこの下位ビットとして例えば3ビットが用いられている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の、材質やコストの点で有利なCOG形式の駆動用ICパッケージを用いた片側駆動方式では、表示用画像信号の階調を示すディジタルデ−タを作成する際に、後で当該ディジタルデ−タによって対応データ電極ごとに設定される駆動電圧の共通電極に対する極性も取り込むかたちで特定しているため、ディジタルデ−タのトグル周波数が高くなってデ−タドライバのディジタルデ−タ入力部のバッファの反転による電流が増え、デ−タドライバユニットの消費電力が増加するという問題点があった。
【0018】
特に、ベタ表示の場合には前記ディジタルデ−タの各ビットが画素単位で反転してそのトグル周波数が最大(クロック周波数の1/2 で例えば12.5MHz )となり、デ−タドライバユニットの消費電力の増加が顕著である。
【0019】
そこで、本発明では、表示用画像信号をその階調に応じたディジタルデ−タに変換する段階では対応データ電極の駆動電圧の共通電極に対する極性を考慮せずに、すなわち当該極性については正負いずれかの任意の状態に固定したままでディジタルデ−タ入力部に先ず入力し、その後、駆動電圧の交流化のための所定のデ−タ変換を行うことにより、ディジタルデ−タのトグル周波数を低くしてデ−タドライバユニットの低電力化を図ることを目的とする。
【0020】
また、片側駆動モードと両側駆動モードとを切り変えるためのモード信号に基づいてデ−タ変換を前者でのみ選択的に行うようにすること、さらにはディジタルデータと駆動電圧との対応関係や、任意のディジタルデータによって設定される駆動電圧自体を必要に応じて変更できるようにすることにより液晶表示装置の性能向上を図ることを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理説明図である。
1は、液晶表示部であり、例えばマトリックス状に配置されたデータ電極2とこれらの共通電極などからなっている。
2は、データ電極であり、デ−タドライバ3で設定された駆動電圧がTFTなどを介して加えられている。
3は、デ−タドライバであり、ここのバッファ部に入力されるディジタルデ−タは前述のように駆動電圧の極性を考慮していないものであって、Aグループ(例えば奇数番目の縦ラインの画素に対応)のディジタルデ−タについてはこのデータで駆動電圧を特定し、またBグループ(例えば偶数番目の縦ラインの画素に対応)のディジタルデ−タについてはデ−タ変換を行った後の新ディジタルデータで駆動電圧を特定し、それぞれをデータ電極2に送っている。
4は、スキャナドライバであり、特定の横1ライン分をの画素を選択するための信号を出力している。
【0022】
ここで、デ−タドライバ3は、例えばディジタルデ−タ「00(黒レベル)」が続く場合、
・Aグループに対してはこの「00」に相当の駆動電圧V1を設定し、
・Bグループに対してはこの「00」を「11」のディジタルデ−タに変換してこれに相当の駆動電圧V4を設定する。
【0023】
また、このような駆動電圧を設定するための駆動回路として、表示用画像信号に対応のディジタルデータを保持するラッチ部と、このラッチ部の保持データに基づいて当該表示用画像信号に対応する電極駆動用の基準電圧を選択するスイッチ部と、前記ディジタルデータの中で特定のものに対してビット反転処理を行うビット反転処理部などを備えたもの(図3参照)を用いている。
【0024】
【作用】
本発明は、このように、デ−タドライバのバッファに入力されるディジタルデ−タについては対応データ電極の駆動電圧の共通電極に対する極性を考慮せずに、トグル周波数の低いものとし、その後の特定グループのディジタルデ−タに対するデ−タ変換によって駆動電圧の交流化を図ることにより、バッファの低電力化に適した液晶表示装置の駆動回路を構成している。
【0025】
そして、本発明をCOG・縦ライン反転方式(片側駆動方式)に適用した場合のデ−タ変換および駆動電圧の設定は図2のようになっている。
なお、バッファに入力されるディジタルデ−タは負極性の「00」および「01」、または正極性の「10」および「11」のいずれかの組が用いられる。
【0026】
例えば負極性のビットデータで入力されたときには、任意のm画素では黒レベルの「00」および白レベルの「01」の各ディジタルデ−タに対応の駆動電圧V1およびV2が設定される。
【0027】
そして,次の(m+1)画素では、
・「00」→「11」
・「01」→「10」
のデータ変換が先ず行われ、続いてこの変換後の新ディジタルデ−タに対応の駆動電圧V4およびV3がそれぞれ設定される。
【0028】
また、以上のデ−タ変換および駆動電圧の設定はフレーム単位で行われており、次のフレームではm画素にデ−タ変換が実行されて新ディジタルデータに対応の駆動電圧V4およびV3が選択され、(m+1)画素ではデ−タ変換が実行されずにそのときのディジタルデ−タに対応の駆動電圧V1およびV2が設定される。
【0029】
なお、次のフレームではディジタルデータと駆動電圧との対応関係を、
・「00」→V4
・「01」→V3
・「10」→V2
・「11」→V1
のように変更すれば、(m+1)画素に対してデ−タ変換を実行するといったルールを継続することができる。
【0030】
以上の説明ではディジタルデ−タを上位の極性表示用の1ビットと下位の階調表示用の1ビットとからなる2ビットにしているが、このディジタルデ−タを何ビットにするかは任意である。
【0031】
また、デ−タドライバのバッファに入力されるディジタルデ−タ、すなわち対応データ電極の駆動電圧の共通電極に対する極性まで考慮していないディジタルデ−タの作成主体は、デ−タドライバの外部に限定されることなく、入力された表示用画像信号に対してデ−タドライバ側で実行するようにしてもよい。
【0032】
また、本発明は、このようにトグル周波数の低いディジタルデ−タをバッファに先ず入力し、その後、駆動電圧の交流化のための所定のデ−タ変換を行ってから対応の駆動電圧を設定するようにしたもので、縦ライン反転方式の場合に限定されるものではない。
【0033】
また、ディジタルデータと駆動電圧との対応関係を変更するタイミングとしては、フレーム周期の整数倍や水平ライン周期の整数倍などの特定の周期や外部からの制御信号に基づくものでもよい。
【0034】
また、この対応関係や、各ディジタルデータに対応する駆動電圧の値を制御信号で選択的に変更することにより液晶パネル上の輝度ムラや色度ムラなどを補正することができる。
【0035】
【実施例】
図3〜図6を参照して本発明の実施例を説明する。
なお、以下の実施例では、説明の便宜上、図1と同様の2ビットのディジタルデ−タおよび縦ライン反転方式(片側駆動方式)を前提にしている。
【0036】
図3は、本発明のデ−タドライバの概要を示す説明図であり、
11はディジタルデ−タと選択される駆動電圧との対応関係を特定する制御部、
12はシフトレジスタ、
13はシフトレジスタ12のシフトパルスに同期して入力ディジタルデ−タ(D0,D1の2ビット)を順次ラッチする第1のラッチ群、
14はロード信号LOADに同期して第1のラッチ群13の保持デ−タ(LDT1〜LDTM)をラッチする第2のラッチ群、
15は第2のラッチ群14の保持デ−タをデコード処理するデコーダ群、
16はデコーダ群15の出力に基づいて基準電圧V1〜VNの中から対応する各電圧を選択して出力端OUT1〜OUTMに出力するためのアナログスイッチをそれぞれ示している。
【0037】
また、ここでは次の各種信号が用いられている。
V1〜VN・・基準電圧
D0,D1・・駆動電圧の極性を考慮していない入力ディジタルデ−タ
START・・1水平ライン分の入力ディジタルデ−タの取り込み開始信号
CLK ・・入力ディジタルデ−タのクロック信号
LOAD ・・第2のラッチ群14に対するロード信号
CONT ・・制御部11の入力信号
LDT1 ・・第1のラッチ群13に保持される、所定のデ−タ変換後(ビット〜LDTM 反転後)の新ディジタルデ−タ
OUT1 ・・液晶パネルの各デ−タ電極に対する駆動電圧
〜OUTM
【0038】
図4は、図3のデ−タドライバのタイムチャートを示すもので、「M(1水平ラインのデ−タ電極数)=4,N(駆動電圧数)=4」を前提としている。なお、実際の液晶パネルの場合には例えば「M=1920」となる。
【0039】
先ず、クロック信号CLKの立ち下がりエッジのタイミングで発生するシフトレジスタ12のシフトパルスによって入力ディジタルデ−タ(D0,D1)が第1のラッチ群13にLDT1〜LDT4としてラッチされる。このとき、LDT2とLDT4については元の入力ディジタルデ−タの各ビットを反転したかたちでラッチされる。
【0040】
次に、これらのLDT1〜LDT4の新ディジタルデ−タはロード信号LOADに同期して第2のラッチ群14にラッチされ、続いてデコーダ群15によってデコードされる。
【0041】
次に、このデコード出力に基づいてアナログスイッチ16が動作し、第2のラッチ群14にラッチされていたLDT1〜LDT4のそれぞれに対応する基準電圧V1〜VNが液晶パネルの例えば1水平ライン分の各デ−タ電極に対する駆動電圧OUT1〜OUT4として選択されることになる。
【0042】
その後のSTART信号によって同じ動作が順に繰り返されることになり、
・ロード信号21の後の周期t1 では
「OUT1=V1,OUT2=V4,OUT3=V2,OUT4=V3」
・ロード信号22の後の周期t2 では
「OUT1=V2,OUT2=V4,OUT3=V2,OUT4=V4」
・ロード信号23の後の周期t3 では
「OUT1=V1,OUT2=V3,OUT3=V1,OUT4=V3」
といった駆動電圧がそれぞれ設定されている。なお、VCは共通電極の電圧に相当する。
【0043】
このように、同じディジタルデ−タ(例えば「00」)に対して、内部での対応を切り換えることにより駆動電圧OUT1〜OUT4を縦1ラインごとに逆特性にすることができ、入力ディジタルデ−タ(D0,D1)のトグル周波数を低く抑えた状態での駆動電圧の交流化が可能となる。
【0044】
図5は、片側駆動モードと両側駆動モードとを選択できるようにした実施例を示しており、モード選択用信号MODEと入力ディジタルデ−タD0とが入力される排他的論理和ゲート31およびモード選択用信号MODEと入力ディジタルデ−タD1とが入力される排他的論理和ゲート32以外の部分は図3および図4と同様の構成となっている。
【0045】
ここで、各ラッチは2ビット構成となっており、第1のラッチ群13ー1〜13ー4はシフトレジスタ12のシフトパルスの立ち下がりエッジのタイミングで、第2のラッチ群14ー1〜14ー4はロード信号LOADの立ち上がりエッジのタイミングでそれぞれの入力デ−タを取り込んでいる。
【0046】
また、デコーダ群15ー1〜15ー4のそれぞれには対応する第2のラッチ群14ー1〜14ー4のラッチデ−タが入力され、各ラッチの出力E1〜E4のいずれか1つがこの入力デ−タに応じてハイレベルとなる。
【0047】
また、アナログスイッチ群16ー1〜16ー4のそれぞれを構成する4個のスイッチ要素の中で、このハイレベル信号がイネイブル端子ENに入力されるスイッチ要素の入力端子INと出力端子OUTの間が導通状態となり、当該入力端子に加えられている基準電圧V1〜V4がデ−タ電極の駆動電圧OUT1〜OUT4として取り出される。
【0048】
そして、奇数番目の縦ラインに相当する第1のラッチ13ー1および13ー3には入力ディジタルデ−タD0,D1がそのまま入力され、偶数番目の縦ラインに相当する第1のラッチ群13ー2および13ー4には排他的論理和ゲート31および32の出力デ−タが入力されている。
【0049】
これらの排他的論理和ゲート31および32は、モード選択用信号MODEが両側駆動用の「L」のときには入力ディジタルデ−タD0,D1と同じ極性のデ−タを、またモード選択用信号MODEが片側駆動用の「H」のときには入力ディジタルデ−タD0,D1と逆の極性のデ−タをそれぞれ出力して第1のラッチ13ー2および13ー4に入力する。
【0050】
したがって、同じ入力ディジタルデ−タに対し、両側駆動モードではOUT1〜OUT4のそれぞれに同じ極性の基準電位(例えば入力ディジタルデ−タ「00」に対しては基準電位V1)が選択され、片側駆動モードではOUT1,OUT3とOUT2,OUT4とで逆の極性の基準電位(例えば入力デ−タ「00」に対してOUT1,OUT3にはV1、OUT2,OUT4にはV4)が選択される。なお、この両側駆動モードでは図示のデ−タドライバが両側駆動用のデ−タドライバの一つとして用いられる。
【0051】
図6は、片側駆動に限定した場合の実施例であり、図5の実施例とは主に
・アナログスイッチ群46ー1〜46ー4それぞれのスイッチ要素を2個として各アナログスイッチの入力端子INを、デ−タ電極の極性ごとに新たに設けたアナログスイッチ51,52 の対応する方に接続したこと
・アナログスイッチ51,52 の4つのスイッチ要素の各入力端子INには基準電圧V1〜V4を1対1の対応で接続し、また各イネイブル端子ENには交流化信号Mまたはこれのインバータ53を介した反転信号を入力したこと
・第1のラッチ群43ー1〜43ー4は、入力ディジタルデ−タの中の階調表示ビットD0のみをラッチし、出力端子の選択によりラッチ43ー2およびラッチ43ー4でのビット反転を実行していること
・第2のラッチ群44ー1〜44ー4は、階調表示ビットD0またはこれの反転ビットのいずれかをラッチし、この入力データとその反転ビットの両者をアナログスイッチ群46ー1〜46ー4の対応するアナログスイッチのイネイブル端子ENに対し出力していること
・デコーダ群15ー1〜15ー4や排他的論理和ゲート31,32を省略したこと
の点で相違している。
【0052】
ここで、例えば交流化信号Mが「L」の単位期間ではアナログスイッチ51の♯1と♯2のスイッチ要素とアナログスイッチ52の♯3と♯4のスイッチ要素とが導通状態となり、アナログスイッチ46ー2にはV1およびV2の負極性グループが、アナログスイッチ46ー3にはV3およびV4の正極性グループがそれぞれ割り当てられる。
【0053】
そして、アナログスイッチ46ー2および46ー3はそれぞれ第2のラッチ44ー2および44ー3の出力側に得られる「H」, 「L」の中の前者が入力される方のスイッチ要素が導通状態となって、基準電圧V1〜V4のいずれか一つが駆動電圧OUT2およびOUT3として取り出されることになる。
【0054】
例えば、入力ディジタルデ−タ(ビットD0)が「0」の場合、第1のラッチ43ー2の出力レベルは「H」、第1のラッチ43ー3の出力レベルは「L」となってアナログスイッチ46ー2のスイッチ要素♯1とアナログスイッチ46ー3のスイッチ要素♯2とが導通するため、駆動電圧OUT2として基準電圧V1が、駆動電圧OUT3として基準電圧V4がそれぞれ選択される。
【0055】
以上の説明ではモノクロ表示を前提としているが、R,G,Bの各色信号に対応させた3種類の入力ディジタルデ−タを用意することによって本発明をカラー表示にも適用できることは勿論であり、例えば図6の片側駆動の場合、3ビットおきの3グループの入力ディジタルデ−タを各色信号に対応させればよい。
【0056】
【発明の効果】
本発明は、データドライバの入力部に加えられる入力ディジタルデ−タを作成する際には対応するデ−タ電極の駆動電圧の極性を考慮せずにそのトグル周波数が低いものとし、データドライバ内部でのビット反転処理を行うことにより当該極性を持たせるようにしているため、ディジタルデ−タ入力部のバッファの反転にともなう電流増加の頻度が従来のデータドライバよりも減少して消費電力の低減化を図ることができる。
【0057】
また、片側駆動モードと両側駆動モードとを切り変えるためのモード信号に基づいてデ−タ変換を前者でのみ選択的に行うようにし、さらにはディジタルデータと駆動電圧との対応関係や、任意のディジタルデータによって設定される駆動電圧自体を必要に応じて変更できるようにしているため、液晶表示装置の利用効率を高め、また液晶パネル上の輝度ムラや色度ムラを補正するなどして液晶表示装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、原理説明図である。
【図2】本発明の、駆動電圧の交流化のためのデ−タ変換を示す説明図である。
【図3】本発明の、デ−タドライバの概要を示す説明図である。
【図4】図3のデ−タドライバにおけるタイムチャートを示す説明図である。
【図5】本発明の、片側駆動モードと両側駆動モードとを選択できるようにしたデ−タドライバを示す説明図である。
【図6】本発明の、片側駆動モードに限定したデ−タドライバを示す説明図である。
【図7】一般的な、各デ−タ電極に加えられる駆動電圧の交流化などを示す説明図である。
【図8】一般的な、デ−タ電極の駆動方法を示す説明図である。
【図9】一般的な、両側駆動の場合の各駆動電圧の極性を示す説明図である。
【図10】一般的な、片側駆動の場合の各駆動電圧の極性および駆動電圧の交流化を示す説明図である。
【符号の説明】
図1において、
1・・・液晶表示部
2・・・デ−タ電極
3・・・デ−タドライバ
4・・・スキャナドライバ
Claims (2)
- 表示用画像信号に対応し、かつ、複数のデータ電極とこれらの共通電極とを有する液晶表示部の当該データ電極の駆動電圧を設定するためのディジタルデータに対し、その中の特定のものに対するビット反転処理を行うビット反転処理部( 31,32 )と、
このビット反転処理後のデータに基づいて、前記各データ電極の駆動電圧の正負の極性およびレベルを特定する選択部( 15-2,15-3,16-2,16-3 )と、
前記ビット反転処理部におけるビット反転処理の動作または非動作を前記データ電極の片側駆動モードまたは両側駆動モードに応じて切り換えるための信号を、前記ビット反転処理部に入力する端子( MODE )とを有する、
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動回路。 - 表示用画像信号に対応し、かつ、複数のデータ電極とこれらの共通電極とを有する液晶表示部の当該データ電極の駆動電圧を設定するためのディジタルデータに対し、それの保持回路からなりその出力端子の選択によりビット反転処理を行うビット反転処理部( 43-1,43-2, 43-3,43-4 )と、
前記各データ電極の駆動電圧の正負の極性を選択するための第1のスイッチング手段( 51,52 )および前記ビット反転処理部の出力データに基づいて前記駆動電圧のレベルを選択するための第2のスイッチング手段( 46-2,46-3 )からなる、選択部とを有する、
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動回路。
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