JPH04282610A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス表示装置

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JPH04282610A
JPH04282610A JP4526491A JP4526491A JPH04282610A JP H04282610 A JPH04282610 A JP H04282610A JP 4526491 A JP4526491 A JP 4526491A JP 4526491 A JP4526491 A JP 4526491A JP H04282610 A JPH04282610 A JP H04282610A
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JP
Japan
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scanning
electrodes
scan
liquid crystal
voltage
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JP4526491A
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English (en)
Inventor
Takashi Tsukada
敬 塚田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットディスプレイ
の中で画素内に能動スイッチング素子を有するアクティ
ブマトリクス表示装置に関し、特に表示素子と交流的に
並列接続となる補助容量を有したアクティブマトリクス
表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス表示装置の代表的
なものとして、モニタTVや各種端末表示装置に使われ
ているアクティブマトリクス表示装置がある。従来のア
クティブマトリクス表示パネルにあっては、液晶表示素
子の誘電異方特性による負荷容量変化をできるだけ抑え
るため、各液晶表示素子と並列に液晶表示素子の数倍の
容量を有した補助容量が接続されている。しかしながら
、補助容量の形成には電位を与えるための独立した補助
容量電極を設けねばならず、プロセス上このための専用
マスクが必要であった。補助容量電極に関して、簡易プ
ロセスを可能にしたのが補助容量電極としてのアクティ
ブ素子を制御するためのバス電極の一部を共用化する方
法である。
【0003】図5は従来のアクティブマトリクス表示装
置におけるアクティブマトリクス表示パネルの画素構成
を示す回路図である。図5において、複数の信号電極Y
のうちj番目の信号電極Yjは、スイッチ素子としての
薄膜トランジスタ1のソース電極に共通に接続され、薄
膜トランジスタ1のソース電極に表示データ信号に対応
した信号電圧を供給する。また、走査側ドライバ2は走
査電極Xのそれぞれを介して薄膜トランジスタ1のゲー
ト電極に対し、1走査期間毎にゲート電圧を選択的に順
次印加して線順次走査を行う。この薄膜トランジスタ1
のドレイン電極は、1画素を表示する液晶表示素子3の
画素電極に接続され、薄膜トランジスタ1のドレイン電
極を介して液晶表示素子3に駆動電圧を供給する。また
、この薄膜トランジスタ1のドレイン電極は補助容量4
の一端に接続され、補助容量4の他端は隣接する走査電
極X、たとえば、走査電極Xのうちi番目の走査電極X
iが薄膜トランジスタ1を介して接続される補助容量4
の場合には隣接する走査電極Xi−1 に接続されてい
る。液晶表示素子3の他端は、各液晶表示素子3に共通
接続された対向電極5に接続されている。これらの薄膜
トランジスタ1、液晶表示素子3および補助容量4を一
組として画素6が構成されている。この例で示したよう
な、薄膜トランジスタ1のゲート電極が接続された、た
とえば、走査電極Xiに対し、補助容量4をその前段の
走査電極Xi−1 に接続するやり方を前段ゲート接続
型補助容量と称している。一方、図6に示すような、薄
膜トランジスタ1のゲート電極がそれぞれ接続された、
たとえば、走査電極Xのうちi番目の走査電極Xiに対
し、補助容量4を後段の走査電極Xi−1 に接続する
やり方を後段ゲート接続型補助容量と称している。この
例では、図5の走査側ドライバ2を奇数ラインと偶数ラ
インの各走査電極にそれぞれ対応させて奇数電極側ドラ
イバ2aと偶数電極側ドライバ2bとに分けている。な
お、7は薄膜トランジスタ1のゲート・ドレイン間寄生
容量である。
【0004】以上のように構成された従来の前段ゲート
接続型補助容量構成のアクティブマトリクス表示装置に
ついて、以下その動作を説明する。走査側ドライバ2に
より線順次走査を行う場合、決められた表示ドット数の
表示パネルで色々な表示モード(たとえば、1280×
960 ドット、640 ×480 ドット、640 
×240 ドットなど)を可能ならしめる、あるいは画
素の欠陥に対する冗長度を高めるために1画素を複数ド
ットで構成しようとすると、従来の1走査期間に1本の
走査電極の選択から複数走査電極の同時選択という駆動
を行う必要がある。このような複数走査電極の同時選択
走査駆動において、図7に示すような、走査電極X1 
,X2 、走査電極X3 ,X4 、・・・走査電極X
n−1 ,Xnというように奇数ラインと偶数ラインの
2本の走査電極を順次同時選択(同時オン、同時オフ)
するタイミングで線順次走査駆動を行った場合の液晶表
示素子3に蓄積される電圧を考えてみる。ここで、総走
査電極数をn本とすれば走査方向の表示データ信号の数
はD1 〜Dn/2 のn/2個である。画素6の負荷
は基本的には容量負荷であり、1フレーム毎に極性反転
させた交流駆動電圧により駆動される。一方、アクティ
ブマトリクス表示パネルの駆動においては、薄膜トラン
ジスタ1のゲート・ドレイン間寄生容量7により、選択
時の走査電極Xから供給されるゲート電圧Vgのオフ時
の急激な電圧変化の突き抜け効果で液晶表示素子3の電
位が変化してしまう。
【0005】前述したように、2本の走査電極Xを同時
選択して線順次走査駆動を行った時の液晶表示素子電圧
の様子を示したのが図8であり、図8のAは上段液晶表
示素子電圧波形を示し、図8のBは下段液晶表示素子電
圧波形を示している。図8において、Vicは液晶表示
素子電圧、Vsは入力信号電圧、Vcは対向電極5に印
加する対向電圧、1Hは1走査期間、1Vは1フレーム
である。まず、上段液晶表示素子電圧は、選択時にゲー
ト電圧Vgが印加され液晶表示素子3に入力信号電圧V
sが充電され、非選択となるゲート電圧Vgの立ち下が
りの時に突き抜け効果を受ける。この突き抜け電圧ΔV
1 を求めると、次式で表される。
【0006】 ΔV1 =Vg・Cgd/(Cgd+Cic+Cs)但
し、Cgdはゲート・ドレイン間寄生容量、Cicは液
晶容量、Csは補助容量である。
【0007】この突き抜け電圧ΔV1 は、ゲート電圧
Vgの立ち下がり時に生じるので、その影響は負電位方
向に作用する。そのため正極性の入力信号電圧+Vsに
対しては減算、負極性の入力信号電圧−Vsに対しては
加算方向に働くので、実効信号電圧Vd1 は、  V
d1 =((Vs−ΔV1 )+(Vs+ΔV1 ))
/2=Vsとなり、対向電圧Vcを−ΔV1 シフト(
1点鎖線から実戦にシフト)させることで実質的に突き
抜け効果の影響を受けにくくすることができる。
【0008】次に、下段液晶表示素子電圧であるが、選
択によるゲート電圧Vgは走査電極Xi,Xi+1 (
iは1〜n−1)に印加されているため、ゲート・ドレ
イン間寄生容量Cgdと補助容量Csの両方から突き抜
け効果を受ける。同様にして、突き抜け電圧ΔV2 を
求めると、次式で表される。
【0009】   ΔV2 =Vg・(Cgd+Cs)/(Cgd+C
ic+Cs)        ≒Vg・Cs/(Cgd
+Cic+Cs)≫ΔV1 となり、対向電圧Vcを−
ΔV2 シフト(1点鎖線から実戦にシフト)させるこ
とで実効信号電圧Vd2 は入力信号電圧Vsとなるの
で突き抜け効果の影響を受けにくくすることができる。 上式からも明らかなように、突き抜け電圧ΔV2 は突
き抜け電圧ΔV1 のCs/Cgd倍のレベルに達する
【0010】ここでは、奇数ラインと偶数ラインの2本
の走査電極を同時に走査して線順次走査駆動を行った場
合について述べたが、任意のn本(a≧2)の走査電極
を同時選択した場合でも、最上段液晶表示素子を除いた
a−1個の液晶表示素子の突き抜け電圧は全てΔV2 
となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、奇数ラインと偶数ラインの2本の走査電極
を同時に選択して線順次走査駆動を行うことから、突き
抜け電圧ΔV1 、ΔV2は同時タイミングで発生する
。 そのため、各液晶表示素子3に対して共通に接続された
対向電極5からの対向電圧Vcのシフト電圧量(ΔV1
 またはΔV2 )の最適化ができず、たとえば、(Δ
V1 +ΔV2 )/2の平均的シフト電圧量に設定せ
ざるを得ない。この場合、各フレーム間の交流バランス
が崩れるので、液晶表示素子3に直流成分が生じること
になりフリッカーや残像の発生、信頼性の低下などを招
いてしまう。
【0012】また、下段液晶表示素子においては突き抜
け電圧ΔV2 が大きい(ΔV2 ≫ΔV1 )ため、
負極性時の実効信号電圧レベルが深くなり、ゲート電圧
Vgとのマージンが無くなったり、ゲート電圧Vgより
負になってしまうことにより薄膜トランジスタ1のオフ
動作が不完全になってしまう。一方、後段ゲート接続型
補助容量構成のアクティブマトリクス表示装置において
は、上記とは逆に上段液晶表示素子の突き抜け電圧はΔ
V2 になり、下段液晶表示素子の突き抜け電圧はΔV
1 になっているだけであり、その結果、液晶表示素子
3に充電されていた信号電圧のリークや隣接画素信号電
圧のクロストークなどが生じ、輝度の低下や変化となっ
て上段液晶表示素子との輝度のアンバランスを来し、表
示品質を著しく低下させてしまう。
【0013】さらに、突き抜け電圧ΔV2 の影響を無
くす方法として、図9に示すような駆動タイミングで、
1走査期間を奇数走査電極と偶数走査電極とで1/2H
ずつ選択分担した倍速走査駆動を行うことにより、見か
け上、通常の単純な線順次走査にして補助容量の接続さ
れている前段走査電極の電位を確実にゲート電圧のロウ
・レベルにすることで、全ての液晶表示素子に対して突
き抜け電圧をΔV1 にできるので前述した同時選択走
査時のような顕著な問題は無くなる。その反面、実質的
な液晶表示素子に対する充電時間は1/2になってしま
う(特に高精細度になった場合には1走査期間が極めて
短くなる)ため、充電時間不足による輝度ムラの発生と
いう問題を有していた。
【0014】本発明は上記従来の問題を解決するもので
、走査電極を共用化した補助容量接続型のアクティブマ
トリクス表示装置において、複数の走査電極を同時選択
しても突き抜け効果による表示品質への影響を受けるこ
とのないアクティブマトリクス表示装置を提供すること
を目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアクティブマトリクス表示装置は、マトリッ
クス配線された複数の信号電極および走査電極を設け、
それぞれの前記信号電極と走査電極で包含された領域内
に、前記走査電極からの信号で制御されるスイッチ素子
と、前記スイッチ素子で駆動される表示素子と、前記ス
イッチ素子と表示素子の交点および隣接の走査電極間に
接続された補助容量とを有したアクティブマトリクス表
示パネルの複数走査電極の同時選択走査駆動に際して、
選択走査期間に選択された複数の前記走査電極を介して
それぞれの前記スイッチ素子に印加される選択走査信号
のオフ時のタイミングをそれぞれの選択走査電極間で順
次Δtの時間差を与えて駆動させるように制御する制御
手段を備えたものである。
【0016】
【作用】上記構成により、スイッチ素子に同時に印加さ
れる制御パルス電圧を、各走査電極間で順次Δtの時間
差を持たせることで、同時選択後の複数のスイッチ素子
のオフ時間がΔtずつずれる。このため、スイッチ素子
のオン期間に補助容量の接続されている走査電極の制御
電圧が先にオフになるので、このスイッチ素子がオフに
なるときには、補助容量の接続されている走査電極の電
位はロウ・レベルの定電位で安定する。これにより、た
とえば、2本の走査電極を同時選択して選順次選択を行
う場合、下段液晶表示素子においては、発生していた突
き抜け電圧ΔV2 のうち補助容量に起因する成分は排
除され、その結果として全ての液晶表示素子に関して突
き抜け効果による突き抜け電圧は、ゲート・ドレイン間
規正容量による突き抜け電圧ΔV1 の低イレベルシフ
ト量となるので、対向電圧での駆動電圧バランスを取る
ことができることになる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。なお、従来例と同一の作用効果を奏す
るものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【0018】図1は本発明の第1の実施例のアクティブ
マトリクス表示装置の前段ゲート接続補助容量型液晶表
示パネルの構成図であり、奇数ラインと偶数ラインの2
本の走査電極を同時選択して選順次選択を行った場合を
示している。図1において、マトリックス配線された複
数の信号電極Yと走査電極Xで包含されたそれぞれの領
域内に、薄膜トランジスタ1、液晶表示素子3および補
助容量4を有したアクティブマトリクス表示パネルの複
数走査電極の同時選択走査駆動に際して、選択走査期間
に選択された2本の走査電極を介してそれぞれの液晶表
示素子3に印加される奇数ラインの選択走査信号のオフ
時のタイミングを偶数ラインの選択走査信号のオフ時の
タイミングよりそれぞれの選択走査電極間で順次Δtの
時間先行させて駆動させるように制御する制御手段を設
け、この制御手段は、奇数ラインと偶数ラインの各走査
電極にそれぞれ対応させて設けられた奇数電極走査側ド
ライバ11および偶数電極走査側ドライバ12より構成
されている。
【0019】図2は図1におけるアクティブマトリクス
表示装置の駆動タイミング図を示す。図2において、奇
数電極走査側ドライバ11および偶数電極走査側ドライ
バ12による同時選択の線順次走査は、走査電極X1 
,X2 、走査電極X3 ,X4 、・・・走査電極X
n−1 ,Xnというように2本の走査電極を同時に選
択する。このとき、同時選択における奇数ラインである
上段の走査電極X1 ,X3 ・・Xn−1 のゲート
電圧Vgのオフ・タイミングを偶数ラインである下段の
走査電極X2、X4 ・・Xnのゲート電圧Vgのオフ
・タイミングよりΔt先行させる。このような時間差Δ
tを与えれば、下段走査電極X2 、X4 ・・Xnの
ゲート電圧Vgがオフするときには、補助容量4の接続
されている上段走査電極X1 ,X3 ・・Xn−1 
のゲート電圧Vgはロウ・レベルになっているため、実
質的に下段の液晶表示素子3は上段の液晶表示素子3と
同様な駆動状態にできるので、従来のように補助容量4
の容量Csを介した上段走査電極のゲート電圧Vgの突
き抜け効果は起こらなくなる。そのため、下段の液晶表
示素子3の突き抜け電圧はΔV2 からΔV1 に減少
させることができる。このため全ての液晶表示素子3に
関して突き抜け効果による突き抜け電圧は、ゲート・ド
レイン間寄生容量7の容量CgdによるΔV1 の低レ
ベルのシフト量となるので、対向電圧での駆動電圧バラ
ンスを取ることができる。
【0020】ところで、下段の液晶表示素子3の薄膜ト
ランジスタ1によるオンの間に、補助容量4が接続され
ている上段走査電極X1 ,X3 ・・Xn−1 のゲ
ート電圧Vgの変化レベルとの電位差分を充電または放
電させないと液晶表示素子3に充電されていた入力信号
電圧Vsの一部が補助容量4に流れてしまい、これによ
り液晶表示素子電圧が変動して正常な画素表示ができな
いことになる。そのため時間差Δtの値は上記した補助
容量4の電位差分の充電または放電が充分行える時間が
必要である。この時間差Δtは、下段の液晶表示素子3
の薄膜トランジスタ1のオンによる画素電極の電圧レベ
ル(入力信号電圧Vs)と補助容量4が接続されている
上段走査電極X1 ,X3 ・・Xn−1 のゲート電
圧レベルとの電位差ΔVgs、薄膜トランジスタ1の電
流供給能力Id、さらに、補助容量4の容量Csで規定
される。比較的大きく見積もった次の条件にて概算をし
てみる。
【0021】 ΔVgs=20V、Id=10−4〜10−5A、Cs
=1pFさらに、補助容量4の容量Csに電位差ΔVg
sを充放電させる電荷量Qは、次式で表される。
【0022】Q=Cs・ΔVgs さらに、電荷量Qと電流Iとの関係は、I=Q/Tであ
るから、 Δt=T=Q/I=Cs・ΔVgs/Id=0.2 〜
2 ・10−6sec となり、Δtとして最大でも数マイクロ秒程度に見てお
けば充分である。この値は、通常の1走査期間(1H)
に比べれば微々たる時間であり、液晶表示素子1への充
電時間として略1走査期間(1H)に渡って有効に使用
できる。実際の走査駆動では、走査用ドライバを奇数ブ
ロックと偶数ブロックに分割して奇数ブロックの奇数電
極走査側ドライバ11のクロック信号を偶数ブロックの
偶数電極走査側ドライバ12のクロック信号よりΔt先
行させて同時選択走査するが、一般に、複数(a本)の
同時選択走査電極数においては、上段の走査電極に対し
て下段の走査電極のゲート電極のオフ・タイミングをΔ
tずつ遅延させるか、または、Δt=(1/a)Hとし
て制御を行ってやればよい。なお、このような駆動法に
より最大Δt(a−1)の期間の間,前走査期間の表示
データ信号電圧を充電することになるが、残りの(1H
−Δt(a−1))>Δtの時間で本来の表示データ信
号電圧は充電可能であるので、表示データ信号電圧のオ
ーバラップに関しては問題はない。
【0023】図3は本発明の第2の実施例のアクティブ
マトリクス表示装置の後段ゲート接続補助容量型液晶表
示パネルの構成図であり、2本の走査電極を同時選択し
て選順次選択を行った場合を示している。図3において
、マトリックス配線された複数の信号電極Yと走査電極
Xで包含されたそれぞれの領域内に、薄膜トランジスタ
1、液晶表示素子3および補助容量4を有したアクティ
ブマトリクス表示パネルの複数走査電極の同時選択走査
駆動に際して、選択走査期間に選択された2本の走査電
極を介してそれぞれの液晶表示素子3に印加される奇数
ラインの選択走査信号のオフ時のタイミングを偶数ライ
ンの選択走査信号のオフ時のタイミングよりそれぞれの
選択走査電極間で順次Δtの時間遅延させて駆動させる
ように制御する制御手段としての奇数電極走査側ドライ
バ21および偶数電極走査側ドライバ22を設けている
【0024】図4は図3におけるアクティブマトリクス
表示装置の駆動タイミング図を示す。図4において、奇
数電極走査側ドライバ11および偶数電極走査側ドライ
バ12による同時選択における奇数ラインである上段の
走査電極X1 ,X3 ・・Xn−1のゲート電圧Vg
のオフ・タイミングを偶数ラインである下段の走査電極
X2 、X4 ・・Xnのゲート電圧Vgのオフ・タイ
ミングより時間Δt遅延させる。このような時間差Δt
を与えれば、上段走査電極X1 、X3 ・・Xn−1
 のゲート電圧Vgがオフするときには、補助容量4の
接続されている下段走査電極X2 ,X4 ・・Xnの
ゲート電圧Vgはロウ・レベルになっているため、実質
的に上段の液晶表示素子3は下段の液晶表示素子3と同
様な駆動状態にできるので、従来のように補助容量4の
容量Csを介した下段走査電極のゲート電圧Vgの突き
抜け効果は起こらなくなる。そのため、上段の液晶表示
素子3の突き抜け電圧はΔV2 からΔV1 に減少さ
せることができる。このため全ての液晶表示素子3に関
して突き抜け効果による突き抜け電圧は、ゲート・ドレ
イン間寄生容量7の容量CgdによるΔV1 の低レベ
ルのシフト量となるので、対向電圧での駆動電圧バラン
スを取ることができる。なお、Δtの条件は前述した前
段ゲート接続補助容量型の場合と同様である。
【0025】実際の走査駆動におけるΔtの位相差につ
いては、たとえば、奇数ブロックと偶数ブロックに分割
し、奇数ブロックの奇数電極走査側ドライバ21の走査
クロック信号を偶数ブロックの偶数電極走査側ドライバ
22の走査クロック信号よりΔt遅延させるか、または
、デューティ比をΔt/1Hとした走査クロック信号を
奇数ブロックの奇数電極走査側ドライバ21と偶数ブロ
ックの偶数電極走査側ドライバ22とで180 度位相
差を設けて同時選択走査するが、一般に、複数(a本)
の同時選択走査電極数においては、下段の走査電極に対
して上段の走査電極のゲート電極のオフ・タイミングを
Δtずつ遅延させるか、または、Δt=(1/a)Hと
して制御を行ってやればよい。
【0026】なお、第1および第2の実施例では、表示
素子として液晶を例に取って述べたが、プラズマ(PD
P)、エレクトロ・ルミネッセンス(EL)、蛍光表示
管(VFD)などにおいて、補助容量を具備したアクテ
ィブマトリクス表示装置であれば第1および第2の実施
例と同様の効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、画素の補
助容量を前段または後段の隣接する走査電極に接続した
アクティブマトリクス表示装置の複数走査電極の同時選
択線順次走査駆動を行っても、補助容量を介したゲート
電圧の突き抜け効果を無くすことができて表示品質を向
上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のアクティブマトリクス
表示装置の前段ゲート接続補助容量型液晶表示パネルの
構成図である。
【図2】図1におけるアクティブマトリクス表示装置の
駆動タイミング図を示す。
【図3】本発明の第2の実施例のアクティブマトリクス
表示装置の後段ゲート接続補助容量型液晶表示パネルの
構成図である。
【図4】図3におけるアクティブマトリクス表示装置の
駆動タイミング図を示す。
【図5】従来のアクティブマトリクス表示装置の前段ゲ
ート接続補助容量型液晶表示パネルの構成図である。
【図6】従来のアクティブマトリクス表示装置の後段ゲ
ート接続補助容量型液晶表示パネルの構成図である。
【図7】図5におけるアクティブマトリクス表示装置の
駆動タイミング図を示す。
【図8】同時選択線順次走査駆動時の液晶表示素子電圧
波形を示し、Aは上段液晶表示素子電圧波形図、Bは下
段液晶表示素子電圧波形図である。
【図9】図6におけるアクティブマトリクス表示装置の
駆動タイミング図を示す。
【符号の説明】
1    薄膜トランジスタ 3    液晶表示素子 4    補助容量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリックス配線された複数の信号電極お
    よび走査電極を設け、それぞれの前記信号電極と走査電
    極で包含された領域内に、前記走査電極からの信号で制
    御されるスイッチ素子と、前記スイッチ素子で駆動され
    る表示素子と、前記スイッチ素子と表示素子の交点およ
    び隣接の走査電極間に接続された補助容量とを有したア
    クティブマトリクス表示パネルの複数走査電極の同時選
    択走査駆動に際して、選択走査期間に選択された複数の
    前記走査電極を介してそれぞれの前記スイッチ素子に印
    加される選択走査信号のオフ時のタイミングをそれぞれ
    の選択走査電極間で順次Δtの時間差を与えて駆動させ
    るように制御する制御手段を備えたアクティブマトリク
    ス表示装置。
JP4526491A 1991-03-12 1991-03-12 アクティブマトリクス表示装置 Pending JPH04282610A (ja)

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