JP2008281702A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】表示品位の高いOCBモード液晶を用いた液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【解決手段】マトリクス状に配置された複数の表示画素PXからなる表示部を備える液晶表示装置であって、複数の表示画素PXのそれぞれに対応するように複数の画素電極PEが配置された第1基板1と、複数の画素電極PEに対向した対向電極CEが配置された第2基板2と、第1基板1および第2基板2間に挟持された液晶層3と、第1基板1および第2基板2のいずれか一方に配置されたカラーフィルタと、を備え、表示画素PXは、カラーフィルタの色に応じた複数種類の色表示画素を有し、第1基板1は画素電極PEおよび対向電極CE間の電位により生じる液晶容量Clcと結合する補助容量Csを有し、補助容量Csは、複数種類の色表示画素それぞれにおいて異なる大きさである液晶表示装置。
【選択図】 図2

Description

この発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関する。
OCB(Optically Compensated Bend)モードによる液晶表示装置は、TNモード等の液晶表示装置に較べて、高速応答・高視野角の特徴を有する。このことから、OCBモードの液晶表示装置は、今後の市場拡大が期待されている液晶テレビ製品向けとして最適である。
しかし、OCBモード液晶では、電源がオフ状態での液晶分子の配向状態であるスプレイ配向から、電源がオン状態での液晶分子の配向状態であるベンド配向へ配向状態を変化(以下、転移という)させることや、逆に、ベンド配向からスプレイ配向ヘの配向状態の変化(以下、逆転移という)を防ぐための駆動方法が必要となる。
OCBモード液晶の逆転移現象は、一定時間以上にわたって一定電圧(Vc)以上の液晶電圧が印加されない場合に発生する。従来、OCBモード液晶を用いた液晶表示装置において、逆転移現象を防止するために黒挿入駆動を行う提案が成されている(特許文献1参照)。
特開2003−29303号公報
しかし、カラー表示タイプの液晶表示装置にOCBモード液晶を用いた場合、液晶層と位相差フィルムとの間の波長分散に差があるために、各色表示画素によって透過率が異なることによりコントラストが低下したり、動画視認性が劣化したりする場合があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、表示品位の高いOCBモード液晶を用いた液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の第1態様による液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部を備える液晶表示装置であって、前記複数の表示画素のそれぞれに対応するように複数の画素電極が配置された第1基板と、前記複数の画素電極に対向した対向電極が配置された第2基板と、前記第1基板および前記第2基板間に挟持された液晶層と、前記第1基板および前記第2基板のいずれか一方に配置されたカラーフィルタと、を備え、前記表示画素は、前記カラーフィルタの色に応じた複数種類の色表示画素を有し、前記第1基板は前記画素電極および前記対向電極間の電位により生じる液晶容量と結合する補助容量を有し、前記補助容量は、前記複数種類の色表示画素それぞれにおいて異なる大きさである。
本発明の第2態様による液晶表示装置の駆動方法は、第1基板と、前記第1基板と対向して配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記第1基板と前記第2基板とのいずれか一方に配置されたカラーフィルタと、を備える液晶表示装置の駆動方法であって、1フレーム期間の第1期間において、前記第1基板上の前記表示画素のそれぞれに配置された画素電極に逆転移防止電圧を印加し、画素充電後に、前記画素電極と前記画素電極と対向して配置された対向電極との間に生じる液晶容量と結合する補助容量に印加する電圧の大きさを一定値変化させ、1フレーム期間の第2期間において、前記画素電極に映像信号を印加し、画素充電後に、前記補助容量に印加する電圧の大きさを一定値変化させ、前記カラーフィルタの色に対応した複数種類の色表示画素毎に前記補助容量の大きさを変化させる。
この発明によれば、表示品位の高いOCBモード液晶を用いた液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るに係る液晶表示装置はOCBモードの液晶表示パネルDP、この液晶表示パネルDPを照明するバックライトBL、および液晶表示パネルDPおよびバックライトBLを制御するコントローラCNTを備える。
液晶表示パネルDPは一対の電極基板、すなわち、アレイ基板1および対向基板2と、アレイ基板1および対向基板2間に挟持された液晶層3とを有している。液晶層3は、例えば、ノーマリホワイトの表示動作のために、予めスプレイ配向からベンド配向に転移されるOCBモード液晶を液晶材料として含む。本実施形態では、液晶のベンド配向からスプレイ配向への逆転移は、黒表示に対応した駆動電圧を液晶層3に周期的に印加することにより阻止される。
また、液晶表示パネルDPは、略マトリクス状に配置された表示画素PXからなる表示部を有している。アレイ基板1は、例えばガラス等の透明絶縁基板を有している。この透明絶縁基板上には、各表示画素PXに複数の画素電極PEが配置されている。
さらに、アレイ基板1は、複数の画素電極PEの行に沿って配置された複数の走査線G(G1〜Gm)、複数の画素電極PEの列に沿って配置された複数の信号線S(S1〜Sn)、および、これら走査線Gおよび信号線Sの交差位置近傍に配置され各々対応走査線Gを介して駆動されたときに対応信号線Sおよび対応画素電極PE間で導通する複数の画素スイッチWを有する。
各画素スイッチWは、例えば、薄膜トランジスタからなる。画素スイッチWのゲートが走査線Gに接続され、ソース−ドレインパスが信号線Sおよび画素電極PE間に接続されている。
対向基板2は、例えば、ガラス等の透明絶縁基板上に配置された赤、緑、青の着色層からなるカラーフィルタ(図示せず)、および複数の画素電極PEに対向してカラーフィルタ上に配置される対向電極CE等を有している。
各画素電極PEおよび対向電極CEは例えばITO等の透明電極材料からなるとともに、互いに平行にラビング処理される配向膜でそれぞれ覆われている。各画素電極PEおよび対向電極CEは、画素電極PEおよび対向電極CEからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層3の一部である画素領域と共に表示画素PXを構成する。
複数の表示画素PXは各々画素電極PEおよび対向電極CE間に液晶容量Clcを有する。液晶容量Clcは、液晶材料の比誘電率、画素電極面積、液晶セルギャップによって決まるが、本実施形態に係る液晶表示装置においては画素の表示色による差はないものとする。また、画素電極PEに印加される電圧と、走査線Gと略平行に延びるように配置された補助容量線Cに印加される電圧とによって、補助容量Csが構成される。
本実施形態に係る液晶表示装置では、補助容量Csは、カラーフィルタの色に対応した各色表示画素において異なる大きさとなっている。
すなわち、黒表示に対応した電圧は、図7に示すように、液晶材料等の条件によって一意に決まる。しかし、カラー表示タイプの液晶表示装置の場合、図8に示したように、赤色表示画素における黒表示に対応した電圧Vb(R)、緑色表示画素における黒表示に対応した電圧Vb(G)、青色表示画素における黒表示に対応した電圧Vb(B)が異なる値となる。
そこで、本実施形態に係る液晶表示装置では、赤色表示画素、青色表示画素、緑色表示画素のそれぞれに、異なる大きさの補助容量Cs(Cs(R)、Cs(G)、Cs(B))(図2を参照)を設け、単一の逆転移防止電圧を印加した場合であっても、各色表示画素それぞれが黒表示となるように設定している。
具体的には、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素の各色表示画素において、補助容量Cs(x)は、下記数式1に基づき、Vb(x)=Vb(+) + dVd(x)=|Vb(−) − dVd(x)|となるように設定されている。
Figure 2008281702
赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれにおいて、逆転移防止電圧Vbの大きさが異なるため、上記のように設定された補助容量Csも各色表示画素のそれぞれにおいて異なる大きさとなる。
その結果、画素電圧Vdには、補助容量Cs(R)、Cs(G)、Cs(B)によって、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれの黒表示に対応した電圧とするような電圧が重畳される。
上記のように各表示画素PXの補助容量Csの大きさを異ならせることによって、逆転移防止電圧として単一の黒表示に対応した電圧Vbを画素電極PEに印加した場合であっても、表示画素PXごとの透過率を略等しくすることができる。
その結果、OCBモード液晶を有する液晶表示装置において、液晶の逆転移を防止するとともに、表示画像のコントラストの低下を防止し、動画視認性を向上させることができる。
コントローラCNTは、さらに複数の画素スイッチWを行単位に導通させるように複数の走査線G1〜Gmを順次駆動するゲートドライバGD、各行の画素スイッチWが対応走査線Gの駆動によって導通する期間において画素電圧Vdを複数の信号線S1〜Snにそれぞれ出力するソースドライバSD、バックライトBLを駆動するバックライト駆動部LD、およびゲートドライバGD、ソースドライバSDおよびバックライト駆動部(インバータ)LDを制御する制御回路5を備える。
制御回路5は電源投入時に対向電圧Vcomを変化させて比較的大きな駆動電圧を液晶層3に印加することにより液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させる初期化処理を行うように構成されている。
制御回路5は、外部信号源SSから入力される同期信号に基づいて発生される制御信号CTGをゲートドライバGDに出力し、外部信号源SSから入力される同期信号に基づいて発生される制御信号CTS、および外部信号源SSから入力される映像信号または黒挿入用の逆転移防止電圧をソースドライバSDに出力する。さらに、制御回路5は、対向電極CEに印加される対向電圧Vcomを対向基板CTの対向電極CEに対して出力する。
制御回路5では、外部信号源SSから入力される同期信号に基づき、第1期間および第2期間が設定される。第1期間は複数の表示画素PXに対して逆転移防止電圧Vbを書込む逆転移防止電圧書込を行うために用いられる。第2期間は複数の表示画素PXに対して映像信号Vsを書込む映像信号書込を行うために用いられる。第1期間および第2期間の合計時間長は1フレーム期間(1Fr)に等しい(図3参照)。
ゲートドライバGDは、制御信号CTGの制御により、第1期間において複数の表示画素PXの行を逆転移防止電圧書込として順次選択するように複数の走査線G1〜Gmを順次駆動する。
第1期間に続く第2期間において、ゲートドライバGDは、複数の表示画素PXの行を映像信号書込走査として順次選択するように複数の走査線G1〜Gmを順次駆動する。
他方、ソースドライバSDは、第1期間において走査線G1〜Gmの各々が駆動される間に、1行分の逆転移防止電圧Vbを画素電圧Vdとして出力する。さらに、ソースドライバSDは、第2期間において走査線G1〜Gmの各々が駆動される間に、1行分の映像信号Vsを映像レベルの信号線入力電圧(ソース電圧)Vsoとして出力する。上記のように、ソースドライバSDは、並列的に複数の信号線S1〜Snを駆動する。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、信号線S1〜Snの入力側がマルチプレクサMPXに接続されている。マルチプレクサMPXは、コントローラCNTの制御回路5によって制御され、ソースドライバSDの出力Vs、逆転移防止電圧Vb(+)、Vb(−)のいずれかを画素電圧Vdとして選択する(図2を参照)。なお、Vb(+)、Vb(−)はそれぞれ基準電圧Vcomに対して、各画素電位が正負となる場合の逆転移防止電圧印加時のソース電圧である。
ソース電圧Vsoは、対応する画素スイッチWを介して選択行の表示画素PXの画素電極PEに印加される。画素電極PEにおける画素電圧Vdと対向電極CEに印加された対向電圧Vcomによって、対向電極CEと画素電極PE間に液晶容量Clcが形成される。
このとき、本実施形態に係る液晶表示装置では、画素電圧Vdとしては補助容量Csによる電圧が重畳されている。すなわち、赤色表示画素では、画素電圧Vdに補助容量Cs(R)の大きさに応じた電圧が重畳されている。同様に、緑色表示画素および青色表示画素では、画素電圧Vdに補助容量Cs(G)および補助容量Cs(B)の大きさに応じた電圧が重畳されている。
なお、全表示画素PXに対するソース電圧Vsoは、カラム反転駆動の場合には表示画素PXの列毎に逆極性に設定され、フレーム反転駆動の場合にはフレーム毎に逆極性に設定される。
次に、上記の液晶表示装置の動作について以下に説明する。図3に示すように、ソースドライバSDは、1フレーム期間の第1期間において、信号線SLに逆転移防止電圧Vb(+)を出力する。
このとき、ゲートドライバGDは、ゲート線GLを順次駆動する。ソース電圧Vso(x)は、ソース線S(x)に入力される映像信号であって、MPX(x)の制御により1フレーム(60Hz駆動であれば1/60sec)の前半を逆転移防止電圧Vb(+)あるいはVb(−)、後半を表示映像に応じた信号レベルを取る。
ゲート電圧Vg1〜Vgmは、1〜m行目(mは液晶表示装置の走査線数)のゲート線Gに印加される電圧信号であり、1フレーム期間内に逆転移防止電圧と映像信号電圧とを表示画素PXに充電するため、第1期間と第2期間とのそれぞれにおいてオン電圧Vgonとなる。
補助容量電圧Vcs1〜Vcsmは、1〜m行目の補助容量線CsLに印加される電圧信号であって、表示画素PXに逆転移防止電圧あるいは映像信号電圧が充電された後、一定の電圧dVcsだけ信号レベルが変化する。
Vd(x)は赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素の各色表示画素の画素電圧(R、G、B)を示している。第1期間では、逆転移防止電圧Vb(+)あるいはVb(−)が充電される。第2期間では、各映像信号電圧Vsが充電される。
各色表示画素PXに、逆転移防止電圧Vb(+)、Vb(−)あるいは映像信号電圧Vsが充電された後に、さらに補助容量電圧の変化分dVcsによる電圧が重畳される。
このとき、重畳される電圧は、上記数式1にて表されるdVd(x)である。なお、容量Cdxは補助容量Cs(x)を除く表示画素の寄生容量の総和である。すなわち、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれにおいて、画素電圧Vd(x)には、補助容量Cs(R)、Cs(G)、Cs(B)の大きさに応じて、黒表示に対応した電圧とするような電圧が重畳される。
したがって、上記の液晶表示装置を図3に示すように駆動することによって、逆転移防止電圧Vb(x)を単一の信号電圧とした場合であっても、画素電圧Vdを各色表示画素における黒表示に対応した電圧とすることが可能になる。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置、および液晶表示装置の駆動方法によれば、表示品位の高いOCBモード液晶を用いた液晶表示装置を提供することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第1実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図4及び図5に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、互いに隣接する表示画素PXに対応する走査線Gに印加される電圧と画素電極PEに印加される電圧とによって補助容量Csが形成されている。
すなわち、図5に示すように、走査線G(i)に印加される電圧によって導通する画素スイッチWを介して画素電圧Vdが印加される画素電極PEは、その隣接する行に配置された表示画素PXの画素電極PEに電圧を印加する走査線G(i−1)との間に補助容量Csを形成している。
本実施形態に係る液晶表示装置では、上述の第1実施形態と同様に、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれにおいて、異なる大きさの補助容量Cs(Cs(R)、Cs(G)、Cs(B))(図5を参照)が設けられ、単一の逆転移防止電圧を印加した場合であっても、各色表示画素それぞれが黒表示となるように設定される。
すなわち、上述の第1実施形態に係る液晶表示装置の場合と同様に、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素の各色表示画素において、補助容量Cs(x)は、上記数式1に基づき、Vb(x)=Vb(+) + dVd(x)=|Vb(−) − dVd(x)|となるように設定されている。
赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれにおいて、逆転移防止電圧Vbの大きさが異なるため、補助容量Csも異なる大きさとなる。その結果、画素電圧Vdには、補助容量Cs(R)、Cs(G)、Cs(B)によって、赤色表示画素、緑色表示画素、青色表示画素のそれぞれの黒表示に対応した電圧とするような電圧が重畳される。
上記の液晶表示装置の駆動方法を図6に示す。すなわち、ソースドライバSDは、1フレーム期間の第1期間において信号線S(x)に逆転移防止電圧Vbを印加する。なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、上述の第1実施形態の場合と同様に、逆転移防止電圧Vbとして黒表示に対応した電圧を印加している。ソースドライバSDは、1フレーム期間の第2期間において、信号線S(x)に映像信号を印加する。
ゲートドライバGDは、画素充電後に、前段のゲート信号Vg(i−1)をdVg(=dVcs)だけ変化させる、このことによって、各色表示画素の電圧重畳後の逆転移防止電圧Vbを単一の信号電圧とした場合であっても、画素電圧Vdを各色表示画素における黒表示に対応した電圧とすることが可能になる。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、上述の第1実施形態に係る液晶表示装置と同様に、表示品位の高いOCBモード液晶を用いた液晶表示装置を提供することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図。 図1に示す液晶表示装置の表示部の一構成例を概略的に示す図。 図1に示す液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。 本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図。 図4に示す液晶表示装置の表示部の一構成例を概略的に示す図。 図4に示す液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。 液晶に印加する電圧と透過率との関係の一例を示す図。 カラー表示タイプの液晶表示装置における液晶に印加する電圧と透過率との関係の一例を示す図。
符号の説明
PX…表示画素、PE…画素電極、G…ゲート線、S…ソース線、W…画素スイッチ、CE…対向電極、Clc…液晶容量、C…補助容量線、Cs…補助容量、Vb…逆転移防止電圧、Vd…画素電圧、1…アレイ基板、2…対向基板

Claims (6)

  1. マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部を備える液晶表示装置であって、
    前記複数の表示画素のそれぞれに対応するように複数の画素電極が配置された第1基板と、
    前記複数の画素電極に対向した対向電極が配置された第2基板と、
    前記第1基板および前記第2基板間に挟持された液晶層と、
    前記第1基板および前記第2基板のいずれか一方に配置されたカラーフィルタと、を備え、
    前記表示画素は、前記カラーフィルタの色に応じた複数種類の色表示画素を有し、
    前記第1基板は前記画素電極および前記対向電極間の電位により生じる液晶容量と結合する補助容量を有し、
    前記補助容量は、前記複数種類の色表示画素それぞれにおいて異なる大きさである液晶表示装置。
  2. 前記表示部には、前記表示画素の配列する列に沿って配置された複数の信号線と、
    前記表示画素の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、
    前記複数の走査線と平行に延びた補助容量線と、が配置され、
    前記補助容量は、前記画素電極に印加される電圧と前記補助容量線に印加される電圧とによって形成される請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記表示部には、前記表示画素の配列する列に沿っては位置された複数の信号線と、
    前記表示画素の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、が配置され、
    前記補助容量は、隣接する表示画素に走査信号を供給する走査線に印加される電圧と、前記画素電極に印加される電圧とによって形成される請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 前記複数の信号線の入力側の端部には、前記複数の信号線への出力を映像信号と逆転移防止電圧とのいずれかに切り替えるマルチプレクサが接続されている請求項2または請求項3記載の液晶表示装置。
  5. 前記補助容量の大きさは、前記画素電極に印加される電圧に電圧を重畳して各色表示画素それぞれにおける前記液晶層の透過率を略等しくするように設定されている請求項1記載の液晶表示装置。
  6. 第1基板と、前記第1基板と対向して配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記第1基板と前記第2基板とのいずれか一方に配置されたカラーフィルタと、を備える液晶表示装置の駆動方法であって、
    1フレーム期間の第1期間において、前記第1基板上の前記表示画素のそれぞれに配置された画素電極に逆転移防止電圧を印加し、
    画素充電後に、前記画素電極と前記画素電極と対向して配置された対向電極との間に生じる液晶容量と結合する補助容量に印加する電圧の大きさを一定値変化させ、
    1フレーム期間の第2期間において、前記画素電極に映像信号を印加し、
    画素充電後に、前記補助容量に印加する電圧の大きさを一定値変化させ、前記カラーフィルタの色に対応した複数種類の色表示画素毎に前記補助容量の大きさを変化させる液晶表示装置の駆動方法。
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