JP3968925B2 - 表示駆動装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示駆動装置に関し、特に、表示パネルを駆動する駆動手段に複数の電源電圧を供給する電圧供給手段を備えた表示駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、コンピュータや携帯情報端末等の情報通信機器の急激な普及に伴い、モニタやディスプレイとして、液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)が多用されるようになってきている。
以下に、従来のアクティブマトリックス型液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の表示駆動装置について、図面を参照して説明する。
図5に示すように、従来の液晶表示装置の概略構成は、大別して液晶表示パネル10と、信号ドライバ(ソースドライバ)20と、走査ドライバ(ゲートドライバ)30と、RGBデコーダ40と、LCDコントローラ50と、電源供給回路60とを有している。
【0003】
液晶表示パネル10は、概略、マトリクス状に配置された画素電極と、画素電極にソースが接続された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下、TFTと略記する)と、マトリクスの行方向に延伸し、複数のTFTのゲートに接続された走査ラインと、マトリクスの列方向に延伸し、複数のTFTのドレインに接続された信号ラインと、画素電極に対向して配置された対向電極(共通電極)と、画素電極と対向電極の間に充填された液晶とを有して構成され、後述する信号ドライバ20及び走査ドライバ30により選択される画素電極に信号電圧を印加することにより、液晶の配列を制御して所定の画像情報を表示出力する。
【0004】
信号ドライバ20は、後述するLCDコントローラ50から供給される水平制御信号、水平制御クロックCKhに基づいて、画像情報に対応する信号電圧を信号ラインを介して各画素電極に供給する。また、走査ドライバ30は、LCDコントローラ50から供給される垂直制御信号、垂直制御クロックCKvに基づいて、各走査ラインに走査信号を順次印加して選択状態とし、上記信号ラインと交差する位置に配置された画素電極に、上記信号ラインに供給された信号電圧を印加する。
【0005】
RGBデコーダ40は、入力端子INに入力されるNTSC標準やPAL標準等の色信号や、Y色差、RGB等の色成分を含む映像信号から、水平、垂直クロック信号(H、V)及び同期信号(CSYNC)を生成、調整する処理を行い、LCDコントローラ50に供給するとともに、入力端子INから入力される映像信号に含まれるRGB色成分信号を抽出して、例えば各8ビット幅のデジタルRGB信号に変換し、RGB反転信号を信号ドライバ20に供給する。
LCDコントローラ50は、RGBデコーダ40から供給される水平、垂直クロック信号(H、V)及び同期信号(CSYNC)に基づいて、水平制御信号、水平制御クロックCKh、及び、垂直制御信号、垂直制御クロックCKvを生成し、信号ドライバ20及び走査ドライバ30に各々供給することにより、所定のタイミングで画素電極に信号電圧を印加して、液晶表示パネル10に所望の画像情報を表示させる制御を行う。
【0006】
電源供給回路60は、少なくとも、信号ドライバ20及び走査ドライバ30の駆動、液晶表示パネル10の表示出力に必要な所定の駆動電圧及び信号電圧を供給する。
具体的には、図6に示すように、接地電位(0V)に負電極側が接続された個別の電源V11、V13、V14、及び、正電極側が接続された電源V12を有し、各々の電源電圧に基づいて設定される電圧VGH、VDD、VSH、VGL、及び、接地電位に相当する電圧VSSが、駆動電圧及び信号電圧として、信号ドライバ20及び走査ドライバ30に個別に供給されるようになっている。
【0007】
ここで、電源V11により供給される電圧VGHは、走査ドライバ30により走査ラインを介して各TFTのゲートに印加されるゲートパルス(走査信号)のハイレベル側の信号電圧であり、電源V12により供給される電圧VGLは、走査ラインを介して各TFTのゲートに印加されるゲートパルスのローレベル側の信号電圧である。
また、電源V13により供給される電圧VDDは、信号ドライバ20及び走査ドライバ30における論理駆動電圧であり、電源V14により供給される電圧VSHは、信号ドライバ20の信号出力回路の駆動電圧である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の液晶表示装置の表示駆動装置においては、液晶表示パネル10、及び、アナログドライバである信号ドライバ20、走査ドライバ30を駆動制御するために、接地電位を有する電圧VSSに対して、4種類の異なる電圧VGH、VDD、VSH、VGLを必要としていた。
そのため、電源供給回路の縮小化や製品コストの低減を図ることが困難であるという問題を有していた。
そこで、本発明は、上述した問題を解決して、電源供給回路が備える電源の種類を削減し、当該回路の縮小化や製品コストの低減を図ることができる表示駆動装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の表示駆動装置は、表示パネルに駆動信号を供給するための駆動手段と、該駆動手段を駆動するための、所定の基準電位に対して複数の異なる電位差を有する第1の複数の異なる電圧を供給する電源供給手段と、複数のコンデンサが設けられたチャージポンプ回路を有し、前記第1の複数の異なる電圧供給されて前記各電位差が前記各コンデンサに充電され、該各コンデンサ間の接続を切り換えることにより前記各電位差を加算または減算して、前記第1の複数の電圧と異なる第2の電圧を生成して前記駆動手段に供給する電圧生成手段と、を備えたことを特徴とする表示駆動装置。
【0011】
請求項記載の表示駆動装置は、請求項1記載の表示駆動装置において、前記電圧生成手段における前記チャージポンプ回路は、前記各コンデンサと前記第1の複数の異なる電圧間および該各コンデンサ間の接続を切り換えるための、電界効果型トランジスタにより構成されるスイッチ手段を備えることを特徴としている。請求項記載の表示駆動装置は、請求項1または2に記載の表示駆動装置において、前記電圧生成手段は、前記駆動手段と一体に形成されていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表示駆動装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る表示駆動装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図2は、本実施形態に係る表示駆動装置に適用される電圧供給手段の構成を示す概略図である。ここで、上述した従来技術と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
図1に示すように、本実施形態に係る表示駆動装置は、アクティブマトリックス型の液晶表示パネル10と、信号ドライバ20と、走査ドライバ30と、RGBデコーダ40と、LCDコントローラ50と、電源供給回路60とを有し、かつ、図示を省略した単一の絶縁性基板上に、液晶表示パネル10、信号ドライバ20、走査ドライバ30、LCDコントローラ50、及び、チャージポンプ回路(電圧生成回路)70が設けられ、表示モジュール100を構成している。
【0013】
上記液晶表示パネル10、信号ドライバ20、走査ドライバ30、RGBデコーダ40、及び、LCDコントローラ50は、上述した従来技術と同等の構成を有している。
すなわち、液晶表示パネル10は、マトリクス状に配置された画素電極及びTFTと、行方向に延伸し、TFTのゲートに接続された走査ラインと、列方向に延伸し、TFTのドレインに接続された信号ラインと、画素電極に対向して配置された対向電極と、画素電極と対向電極の間に充填された液晶とを有して構成され、信号ドライバ20及び走査ドライバ30により選択される画素電極に信号電圧を印加することにより、所定の画像情報が表示出力される。
【0014】
また、信号ドライバ20は、LCDコントローラ50からの水平制御信号、水平制御クロックCKhに基づいて、信号ラインを介して各画素電極に所定の信号電圧を供給し、一方、走査ドライバ30は、LCDコントローラ50からの垂直制御信号、垂直制御クロックCKvに基づいて、走査ラインに走査信号を順次印加して選択状態とし、上記信号ラインと交差する位置の画素電極に信号電圧を印加する。
【0015】
RGBデコーダ40は、入力端子INに入力される映像信号から、水平、垂直クロック信号(H、V)及び同期信号(CSYNC)を生成、調整する処理を行い、LCDコントローラ50に供給するとともに、映像信号に含まれるRGB色成分信号を抽出して、RGB反転信号を信号ドライバ20に供給する。
LCDコントローラ50は、RGBデコーダ40からの水平、垂直クロック信号(H、V)及び同期信号(CSYNC)に基づいて、水平制御信号、水平制御クロックCKh、及び、垂直制御信号、垂直制御クロックCKvを生成し、信号ドライバ20及び走査ドライバ30に各々供給することにより、所定のタイミングで画素電極に信号電圧を印加して、液晶表示パネル10に所望の画像情報を表示させる制御を行う。
【0016】
電源供給回路60は、信号ドライバ20に対して電圧VDD、VSS、VSHを供給するとともに、走査ドライバ30に対して電圧VDD、VSS、VGHを供給する。また、チャージポンプ回路70は、電圧VDD、VSS、VGH、及び、垂直制御クロックCKvに基づいて、電圧VGLを生成し、走査ドライバ30に供給する。
ここで、信号ドライバ20及び走査ドライバ30に個別に供給される各電圧VDD、VSS、VSH、VGH、VGLは、信号ドライバ20及び走査ドライバ30の駆動制御や、液晶表示パネル10の表示出力に必要な所定の駆動電圧及び信号電圧である。詳しくは、従来技術において説明したものと同様に、電圧VGHは、ゲートパルスのハイレベル側の信号電圧(ON電圧:正電圧)であり、電圧VGLは、ゲートパルスのローレベル側の信号電圧(OFF電圧:負電圧)であり、電圧VDDは、信号ドライバ20及び走査ドライバ30における論理駆動電圧(例えば、5V)であり、電圧VSHは、信号ドライバ20の信号出力回路の駆動電圧である。
【0017】
次いで、電源供給回路60及びチャージポンプ回路の概略構成について説明する。
図2に示すように、電源供給回路60は、接地電位(0V)に負電極側が接続された個別の電源V1、V2、V3を有して構成され、電源V1により設定される電圧VGHが信号ドライバ20及び走査ドライバ30に供給され、電源V2により設定される電圧VDDが走査ドライバ30に供給され、電源V3により設定される電圧VSHが信号ドライバ20に供給され、接地電位を有する電圧VSSが信号ドライバ20及び走査ドライバ30に供給される。さらに、本実施形態においては、電圧VGH、VDD、VSSがチャージポンプ回路にも供給される。
【0018】
一方、チャージポンプ回路70は、接地電位を有する電圧VSSと出力接点Noutとの間に、直列に接続されたスイッチSWB1、コンデンサC1、スイッチSWB2、コンデンサC2、スイッチSWB3を順次直列に接続して構成される第1の充電回路(充電手段、スイッチ手段)と、第1の充電回路とは個別に、電圧VSSと出力接点Noutとの間に接続されたコンデンサC3から構成される第2の充電回路とを有して構成されている。
【0019】
また、スイッチSWB1とコンデンサC1との接点N1には、他端側に電源V1により供給される電圧VGHが印加されたスイッチSWA1が接続され、コンデンサC1とスイッチSWB2との接点N2には、他端側に電圧VSSが印加されたスイッチSWA2が接続され、スイッチSWB2とコンデンサC2との接点N3には、他端側に電源V2により供給される電圧VDDが印加されたスイッチSWA3が接続され、コンデンサC2とスイッチSWB3との接点N4には、他端側に電圧VSSが印加されたスイッチSWA4が接続されている。
さらに、出力接点Noutにおいて生成、出力される電圧VGLは、ゲートパルスのローレベル側の信号電圧として、走査ドライバ30に供給される。
【0020】
次に、上述した構成を有する電源供給回路60及びチャージポンプ回路70の動作について、図面を参照して説明する。
図3は、チャージポンプ回路の動作を示す状態遷移図である。
まず、図3(a)に示すように、スイッチSWA1〜SWA4のON動作に同期して、スイッチSWB1〜SWB3をOFF動作させることにより、コンデンサC1の両端には、各々電圧VGH及びVSSが印加され、コンデンサC2の両端には、各々電圧VDD及びVSSが印加される。すなわち、コンデンサC1、C2は、個別に所定の電圧に接続される。
これにより、コンデンサC1には電圧VGH−VSS間の電位差に相当する電荷が時間の経過に伴って蓄積され、一方、コンデンサC2には電圧VDD−VSS間の電位差に相当する電荷が時間の経過に伴って蓄積される。
【0021】
次いで、図3(b)に示すように、スイッチSWA1〜SWA4のOFF動作に同期して、スイッチSWB1〜SWB3をON動作させることにより、コンデンサC1、C2、及び、コンデンサC3が直列状態に接続される。
このとき、コンデンサC1,C2は接地電位を有する電圧VSSと出力接点Noutとの間に接続されているため、出力接点Noutから出力される電圧VGLは蓄積された電荷に相当する逆極性の電圧となり、コンデンサC1、C2に蓄積された電荷に相当する電圧の総和(VGH+VDD)を有するとともに、極性が反転された、−(VGH+VDD)の負電圧として出力される。この電圧VGLが走査ドライバ30に供給されるとともにコンデンサC3に充電される。
【0022】
次いで、再び、図3(a)に示すように、スイッチSWA1〜SWA4のON動作に同期して、スイッチSWB1〜SWB3をOFF動作させることにより、コンデンサC1及びC2の各々に、電圧VGH−VSS及び電圧VDD−VSSが印加され、充電動作が実行される。
以上のような、コンデンサC1、C2への個別充電、直列接続状態への切り換え、コンデンサC3への充電及び出力接点Noutへの出力、という一連の動作が繰り返されることにより、負電圧VGL=−(VGH+VDD)が安定して走査ドライバ30へ供給される。
本実施形態に係る表示駆動装置によれば、電源供給回路60における電源を削減しつつ、3電圧VGH(正電圧)、VDD(正電圧)及びVSS(0V)から、所望の負電圧VGLを生成して走査ドライバ30に供給することができるので、電源供給回路の構成を簡略化して回路規模を小型化することができるとともに、製品コストの削減を図ることができる。
【0023】
次に、本実施形態に係る表示駆動装置に適用されるチャージポンプ回路の具体構成について、図面を参照して説明する。
図4は、本実施形態に係る表示駆動装置に適用されるチャージポンプ回路の具体構成例を示す回路図である。
図4に示すように、チャージポンプ回路は、電圧VSSと出力接点Noutとの間に、直列に接続されたMOSスイッチSWB11、コンデンサC11、MOSスイッチSWB12、コンデンサC12、MOSスイッチSWB13と、上記コンデンサ群及びスイッチ群とは個別に、電圧VSSと出力接点Noutとの間に接続されたコンデンサC13と、MOSスイッチSWB11とコンデンサC11との接点N11に一端側が接続されたMOSスイッチSWA11と、コンデンサC11とMOSスイッチSWB12との接点N12に一端側が接続されたMOSスイッチSWA12と、MOSスイッチSWB12とコンデンサC12との接点N13に一端側が接続されたMOSスイッチSWA13と、コンデンサC12とMOSスイッチSWB13との接点N14に一端側が接続されたMOSスイッチSWA14と、を有している。
【0024】
ここで、MOSスイッチSWA11、SWA12、SWA13、SWA14は、PMOSトランジスタにより構成され、一方、MOSスイッチSWB11、SWB12、SWB13は、NMOSトランジスタにより構成され、各々のゲートには、垂直制御クロックCKvが印加されている。
また、MOSスイッチSWA11の他端側には電圧VGHが供給され、MOSスイッチSWA12の他端側には電圧VSSが供給され、MOSスイッチSWA13の他端側には電圧VDDが供給され、MOSスイッチSWA14の他端側には電圧VSSが供給されている。
【0025】
このような構成を有するチャージポンプ回路における動作は、図3に示したものと同様に、まず、垂直制御クロックCKvがローレベルの場合には、MOSスイッチSWA11〜SWA14がON動作するとともに、MOSスイッチSWB11〜SWB13がOFF動作して、コンデンサC11、C12に各々電圧VGH−VSS間電位差、及び、電圧VDD−VSS間電位差に相当する電荷が蓄積される。
次いで、垂直制御クロックCKvがハイレベルになると、MOSスイッチSWA11〜SWA14がOFF動作するとともに、MOSスイッチSWB11〜SWB13がON動作して、コンデンサC11、C12に蓄積された電荷による電圧が出力接点Noutを介して負電圧VGLとして出力されるとともに、コンデンサC13に充電される。
【0026】
そして、垂直制御クロックCKvのハイ、ローサイクルに対応して、コンデンサC11、C12への充電、コンデンサC13への充電及び出力接点Noutへの出力、という一連の動作を順次繰り返すことにより、所望の負電圧VGLが安定して走査ドライバ30へ供給される。
ここで、生成された負電圧VGLが供給される走査ドライバ30は、走査ラインに接続されたTFTのゲートに走査信号を順次印加して選択状態とする、という容量性の負荷を有し、負荷の駆動に際し、電流の流下がほとんどないので、チャージポンプ回路70により生成された電源(電圧VGL)を良好に使用することができる。
なお、図4に示した回路構成は、チャージポンプ回路の一例を示すものであって、他の構成を有するものであってもよいことはいうまでもない。要するに、垂直制御クロックCKvのハイ、ローサイクルに対応して、コンデンサへの充電と、出力接点への出力という一連の動作を順次繰り返して、所望の電圧を得ることができるものであれば良好に適用することができる。
【0027】
このような回路構成を有するチャージポンプ回路によれば、走査ドライバ30に供給される垂直制御クロックCKvに基づいて、MOSスイッチSWA11〜SWA14、及び、SWB11〜SWB13を切り換え制御することにより、コンデンサC11〜C13の接続状態を切り換えることができるので、液晶表示装置が形成されるガラス基板等の絶縁性基板上に、液晶表示パネル部及び信号、走査ドライバを構成する容量素子や駆動素子とともに、チャージポンプ回路を設けることができ、表示モジュールとして一体的に構成することができる。特に、上述した実施形態においては、走査ドライバに供給される電圧及びクロックに基づいて、所望の電圧を生成することができるので、チャージポンプ回路自体を走査ドライバ内部に設けることもできる。ここで、チャージポンプを構成するMOSスイッチ及びコンデンサは、液晶表示パネルや信号、走査ドライバを構成するMOSトランジスタやコンデンサと同一の製造工程により形成することができることはいうまでもない。
【0028】
なお、本実施形態においては、表示モジュール内、あるいは、走査ドライバ内に設けられたチャージポンプ回路を用いて、電源供給回路から供給される電圧VGH、VDD、VSS(0V)を加算、極性反転して、負電圧VGLを生成する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数の電源電圧の一つ、あるいは、任意の組み合わせにより、所望の電圧を生成することができるものであることはいうまでもない。
すなわち、上記電圧VGH、VDD、VSS(0V)に替えて、電源供給回路から供給される電圧VDD、VSH、VSSを加算して、正電圧VGH(=VDD+VSH)を生成するものであってもよいし、さらに他の電源電圧を用いて、加減算や極性反転する構成を有するものであってもよい。
また、本実施形態においては、電源供給回路から供給される電圧VGH、VDD、VSS(0V)を加算、極性反転して、走査ドライバに供給するための電圧VGLを生成する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の負荷を駆動するための電源を生成する手段として良好に適用することができることはいうまでもなく、信号ドライバに供給するための電圧を生成するようにしてもよい。その場合には信号ドライバ内にチャージポンプ回路を設けるようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、表示パネルをアクティブマトリックス型液晶表示パネルとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、STN液晶表示パネル等、駆動に複数の電源電圧を必要とする表示パネルに対して同様に適用することができる。
【0029】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、表示パネルを駆動するための駆動手段と、該駆動手段を駆動するための、所定の基準電位に対して複数の異なる電位差を有する第1の複数の異なる電圧を供給する電源供給手段と、複数のコンデンサが設けられたチャージポンプ回路を有し、前記第1の複数の異なる電圧供給されて前記各電位差が前記各コンデンサに充電され、該各コンデンサ間の接続を切り換えることにより前記各電位差を加算または減算して、前記第1の複数の電圧と異なる第2の電圧を生成して前記駆動手段に供給する電圧生成手段とを有しているので、電源供給手段が備える電源の数を削減することができるとともに、電圧生成手段において、所望の電圧を生成するためのチャージポンプ回路の回路構成を簡略化することができ、回路規模の小型化、製品コストの削減を図ることができる。
【0030】
請求項2又は3記載の発明によれば、電圧生成手段における前記チャージポンプ回路が、前記各コンデンサと前記第1の複数の異なる電圧間および該各コンデンサ間の接続を切り換えるための、電界効果型トランジスタにより構成されるスイッチ手段有して構成されているので、表示パネルや駆動手段を構成する容量素子や駆動素子と同一の工程により形成することができ、電圧生成手段を表示モジュール内に小型集積化して搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示駆動装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】一実施形態に係る表示駆動装置に適用される電圧供給手段の構成を示す概略図である。
【図3】一実施形態に係る表示駆動装置に適用されるチャージポンプ回路の動作を示す状態遷移図である。
【図4】一実施形態に係る表示駆動装置に適用されるチャージポンプ回路の具体構成例を示す回路図である。
【図5】従来技術における表示駆動装置を示す概略構成図である。
【図6】従来技術における電源供給回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
10 液晶表示パネル
20 信号ドライバ
30 走査ドライバ
40 RGBデコーダ
50 LCDコントローラ
60 電源供給回路
70 チャージポンプ回路
100 表示モジュール

Claims (3)

  1. 表示パネルに駆動信号を供給するための駆動手段と、
    該駆動手段を駆動するための、所定の基準電位に対して複数の異なる電位差を有する第1の複数の異なる電圧を供給する電源供給手段と、
    複数のコンデンサが設けられたチャージポンプ回路を有し、前記第1の複数の異なる電圧供給されて前記各電位差が前記各コンデンサに充電され、該各コンデンサ間の接続を切り換えることにより前記各電位差を加算または減算して、前記第1の複数の電圧と異なる第2の電圧を生成して前記駆動手段に供給する電圧生成手段と、
    を備えたことを特徴とする表示駆動装置。
  2. 前記電圧生成手段における前記チャージポンプ回路は、前記各コンデンサと前記第1の複数の異なる電圧間および該各コンデンサ間の接続を切り換えるための、電界効果型トランジスタにより構成されるスイッチ手段を備えることを特徴とする請求項1記載の表示駆動装置。
  3. 前記電圧生成手段は、前記駆動手段と一体に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の表示駆動装置。
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