JP2009044675A - ディジタル・アナログ変換回路 - Google Patents

Abstract

【課題】設計変更やユーザの好みに応じて液晶の光学的特性を適切に補正し、かつ小型化、低コスト化、広いデザインポータビリティを達成することのできるディジタル・アナログ変換回路を提供する。
【解決手段】ディジタル・アナログ変換回路は、所望の電圧特性カーブデータを記憶する記憶手段（１２０）と、選択データに応じて前記記憶手段に記憶された電圧特性カーブデータに応じた周波数信号を発生させる変調手段（１１０）と、第１の電源と第２の電源間に接続された可変抵抗手段であって、前記変調手段からの周波数信号により抵抗値が変化する可変抵抗手段（１３１，１３２）と、前記可変抵抗手段に発生する電圧を保持する保持手段（１５１−１５３，１６１−１６３）と、前記選択データに応じて前記電圧出力（１５０）を所望の出力先に出力する出力手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明はディジタル・アナログ変換回路に関するもので、特に液晶の光学的特性を補正するガンマカーブに応じた駆動電圧を発生させることのできる、ディジタル・アナログ変換回路に関する。

液晶は電圧を変化させることにより駆動されるが、駆動電圧と光学特性の関係は一般に非線形であり、この非線形の関係を補正するためにガンマ電圧として液晶に供給される。

このようなガンマ電圧は、低温ポリシリコン（LTPS）液晶ディスプレイにおいては、特許文献１に示されるように、従来はガラスに作り込まれた複数の直列抵抗とここに接続された複数の中間タップから構成される。

このようにして形成された構成から入力データに対応するガンマ電圧を取り出すことができ、このガンマ電圧は液晶の特性によって決定された電圧カーブをなす。

しかしながら、このような電圧カーブは、露光マスクを用いて作り込まれた固定の直列抵抗の値で決定され、後に変更することはできない。

したがって、液晶の材質を変えたときには特性は変化するが、このような場合には直列抵抗の値を変えるように露光マスクを作り直さなければならない。

さらに、液晶の光学特性自体についても、ユーザの好みによって要求する画質特性も変化するが、従来はそのような要求に応えることができない。また応えるためには異なる特性ごとにガンマ電圧発生器が必要となり、小型化や低コスト化の障害となる。また、一つの設計で種々の製品に対応できるデザインポータビリティが悪く、複数の製品についての共通デザイン化が困難で、結局コスト増につながることになる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、設計変更やユーザの好みに応じて液晶の光学的特性を適切に補正し、かつ小型化、低コスト化、広いデザインポータビリティを達成することのできるディジタル・アナログ変換回路を提供することを目的とする。

本発明によれば、
所望の電圧特性カーブデータを記憶する記憶手段と、
選択データに応じて前記記憶手段に記憶された電圧特性カーブデータに応じた周波数信号を発生させる変調手段と、
第１の電源と第２の電源間に接続された可変抵抗手段であって、前記変調手段からの周波数信号により抵抗値が変化する可変抵抗手段と、
前記可変抵抗手段に発生する電圧を保持する保持手段と、
前記選択データに応じて前記電圧出力を所望の出力先に出力する出力手段とを備えたディジタル・アナログ変換回路が提供される。

本発明によれば、あらかじめ記憶された特性に応じたガンマ電圧値を変調周波数によって任意に決定することができるため、設計変更やユーザの好みに応じて液晶の光学的特性を適切に補正することができる。

また、様々なガンマ電圧要求に対してガラス板上の回路の変更の必要がないため、小型化、低コスト化、広いデザインポータビリティを達成することのできる
さらに、単一のガンマ電圧発生回路で、RGB独立駆動やACコモン駆動なども実現でき、高い汎用性を有する。

以下、図面を参照して本発明にかかるその実施例のいくつかを説明する。

本発明を詳細に説明する前に、従来の構成について説明する。

図１は典型的な液晶表示装置１の構成を示すもので、画素に対応する液晶セル３がマトリクス状に配設されて表示部をなす液晶セルアレイ２を構成しており、この液晶セルアレイを駆動するためのゲート線駆動回路７、ソース線駆動回路８を有している。

液晶セル３はゲートがゲート線GLに接続され、ソースがソース線ＳＬに接続された薄膜トランジスタ４のトレインと接地間にキャパシタとして表される液晶表示素子５およびこれに並列に接続された蓄積容量６が接続された構成となっている。

また、ゲート線駆動回路は各行の液晶セルの各薄膜トランジスタに共通接続されたゲート線ＧＬを行ごとに順次活性化する。さらにソース線駆動回路は各列の液晶セルの各薄膜トランジスタのソースに共通接続されたソース線ＳＬに電圧信号を供給するものである。

図２は、本発明の適用が予定される従来の液晶表示装置の主要部をなすＬＣＤモジュール１０を示しており、このＬＣＤモジュール１０は液晶セルがマトリクス状に配設されたセルアレイ２０（図１の参照番号２で示されるものに対応）を有し、このセルアレイ２０と複数のゲート線ＧＬ、および複数のソース線ＳＬ、これらの交差部に設けられた薄膜トランジスタ、液晶素子の関係は図１に示した通りである。

ゲート線ＧＬにはゲート線駆動回路（図示せず）よりアナログのゲート電圧が順次ゲート線に供給され、各ソース線ＳＬの一端側（図２では上側）にディジタル・アナログ変換器ＤＡＣが設けられ、このディジタル・アナログ変換器ＤＡＣには、後述するガンマ電圧発生器５０からの電圧信号と外部からのデジタルデータをラッチするデータラッチ４０からの信号がそれぞれ入力されるようになっている。

ガンマ電圧発生器５０は電源電圧Ｖｄｄと接地電圧Ｖｓｓをいずれか一方を相補的に接続する切換回路５１および５２の間に（ｎ＋１）個の抵抗Ｒ０〜ＲNが直列接続され、中間タップである各抵抗の接続点から、抵抗分割されたｎ個のガンマ電圧値が取り出されるようになっている。このガンマ電圧値はバスの形で前述したＤＡＣに供給され、データラッチからの選択データに応じてＤＡＣでディジタル・アナログ変換され、ソース線に供給される。２つの切換回路５１および５２を反対側に切り換えることにより、抵抗列に印加される電圧は極性が反転し、液晶の駆動極性を反転させることができる。

ここで、従来のガンマ電圧発生器５０は複数の直列抵抗とここに接続された複数の中間タップから構成されるために、前述したように、得られるガンマ電圧は固定的なものであった。

図３は本発明にかかるディジタル・アナログ変換回路の基本的な構成を示すブロック図であり、図２における液晶素子に印加される電圧を供給する構成の大部分を置き換えるものである。

制御部１００で発生された制御信号CTRLが供給されるモジュレータ１１０は、その制御信号CTRLの値に応じて所望のガンマ曲線のガンマ値を記憶したガンマルックアップテーブル(LUT)１２０を参照し、２つの周波数信号ｆａとｆｂを出力する。これらの周波数信号ｆａとｆｂは、電源Ｖｃｃと接地間に直列に接続されたそれぞれ容量ＣｐａとＣｐｂを有する２つのスイッチトキャパシタ１３１および１３２に与えられてこれらを制御する。

ここで、スイッチトキャパシタの動作について説明する。図４はスイッチトキャパシタ１３０の基本動作を説明するブロック図であって、図３に示した構成の一部を取り出したものである。一端が接地されたキャパシタＣpaの他端を電源電圧Ｖｃｃおよび定電流Ｉｃを発生する電流源に置き換え、周波数ｆａでスイッチング接続するスイッチを設けたものであり、この周波数ｆａは制御信号CTRLにより変調を行うモジュレータにより与えられる。

そして電流源と、電流源側のスイッチの接続点から出力電圧Ｖoutが取り出されるが、その値は、
Ｖout = Vｃｃ − Ｉｃ／（ｆａ＊Ｃｐａ）
で表され、モジュレータから出力される周波数ｆａを変えることにより、出力電圧を変化させることができる。

なお、低電流源の代わりに固定抵抗でも同じ動作を得ることができる。
図３の構成ではそれぞれ異なる周波数で駆動される２つのスイッチトキャパシタを直列接続したものであり、その接続中点に出力電圧Ｖｓが現れ、次のような値となる。
Ｖｓ ＝ Ｖｃｃ・Ｃｐａ・ｆａ/ （Ｃｐａ・ｆａ＋Ｃｐｂ・ｆｂ）

この電圧はモジュレータから出力される周波数比ｆａ／ｆｂが変化する周期と同じタイミングにより順次１つずつ閉じるスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを経てそれぞれスイッチの出力側と接地間に設けられたキャパシタおよびバッファよりなるサンプルホールド回路を介してソース電圧Ｖｏ０〜Ｖｏ（ｎ−１）としてディジタル・アナログ変換器に与えられる。なお、スイッチとサンプルホールド回路はソース線に対応して設けられており、ディジタル・アナログ変換器ＤＡＣではどのガンマ値を選択するかを示すデジタルデータDataにより所望のガンマ値に応じたソース電圧が選択され、このソース電圧がソース線に与えられる。

図５は変調周波数の変化とそれにより得られるガンマ重み付け出力電圧の関係を示すグラフであり、ガンマルックアップテーブルを参照してモジュレータにより変調された周波数出力ｆａは実線で、周波数出力ｆｂは波線で示されている。ここで、ガンマ曲線を６４の値で表すものとすると、ｎの値を０から６３まで変化させると、ルックアップテーブルを参照してガンマ曲線に応じて変調周波数ｆａおよびｆｂの組み合わせが得られ、前述したＶｓの式によりガンマ重み付けられた出力電圧Ｖｏ0〜Ｖｏ（ｎ−１）が得られることを示している。

図６はデータの値と、これにより参照されるルックアップテーブル１２０の値に応じてモジュレータから出力される２つの周波数の比ｆａ／ｆｂとの関係をガンマ値＝１．８の場合を例にとって説明するグラフである。図５に示されるように、ｎの数が増加するにしたがって、ｆａは減少、ｆｂは増加するため、周波数比ｆａ／ｆｂはｎ＝０のときの値９が当初は急激に減少し、その後減少の程度が緩慢となって０の値に漸近するような曲線となる。

図７は、データが変化したときの図３における出力電圧Ｖｓの変化を示すグラフである。この出力電圧のうちソース線ごとに指定されたデータｎに対応したものが各ソース線に供給されることになる。

図８は、３つの色についてそれぞれガンマ重み付け出力電圧を得る、本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図であり、図９はその動作を示すグラフである。

この実施例では図３に示した構成を３つ設け、これらを選択するためのスイッチSWＲ、ＳＷＧ、ＳＷＢを設けて、図９に示すように時分割で順次選択するようにしたものである。

図３におけるＳＷ１ないしＳＷｎとキャパシタは、サンプルホールド回路１５１〜１５３として表してあり、データに対応して色ごとに求められた電圧出力はそれぞれバッファ１６１〜１６３を経てＤＡＣ１４０に供給される。

１つの色についての動作は図３の場合と全く同じであり、１つの画素についてみれば、３色のそれぞれについて適切なガンマ重み付け出力電圧がソース線に供給されることになる。

図１０は、本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図であり、残像現象をなくすためにフレーム毎に極性を反転させるような表示方法に好適なものである。

この構成では図３に示した構成と比較して２つのスイッチトキャパシタの代わりに２つのチャージポンプ１７１，１７２、これらのチャージポンプ１７１，１７２に与えられる電源電圧をＶｓｓとＶｃｃ間で切り換える切換器２００を有し、極性が切り換えられたときに得られるチャージポンプからの出力をそれぞれ選択して出力するためのスイッチＳＷｐおよびＳＷn、サンプルホールド回路１８１、１８２、バッファ１９１、１９２を有している。

図１１は図１０に示した第３の実施例における動作を示すグラフである。最初の期間では切換器４でVｃｃが選択されており、図５に示したのと全く同じ減少動作が行われ、ガンマ重み付け出力電圧が得られ、スイッチＳＷｐが閉じられてサンプルホールド回路１８１およびバッファ１９１を経て出力される。

次の期間では、切換器４でVｓｓが選択されるため、極性が反転し、モジュレータ１１０から出力されるガンマ重み付け出力電圧は負側電圧からｎの値が変化するに伴って上昇するものとなる。

この出力電圧は、スイッチＳＷn、サンプルホールド回路１８１およびバッファ１９１を経て出力される。

以上説明した実施例は例示したものにすぎず、種々の変形が可能である。

たとえば、透過モードと反射モードについての最適なガンマ電圧を取り出すことが可能である。

以上、液晶表示装置に用いることを前提としたディジタル・アナログ変換回路について説明したが、本発明はこのようなディジタル・アナログ変換回路をソース線駆動回路の一部として含む液晶表示装置にも適用されるものである。

また、このような液晶表示装置は図１２に示すような携帯型電話装置５０のディスプレイ装置１として好適であるが、携帯型電話装置に限られることなく、ディジタルカメラ、個人用情報端末装置（PDA）、ノート型コンピュータ、デスクトップコンビュータ、テレビ受像器、車載ディスプレイ、ポータブルDVDプレーヤのいずかのような電子装置に適用されるものである。

一般的な液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の適用が予定される従来の液晶表示装置の主要部をなすＬＣＤモジュールを示すブロック図である。 本発明にかかるディジタル・アナログ変換回路の基本的な構成を示すブロック図である。 スイッチトキャパシタの基本動作を説明するブロック図である。 変調周波数の変化とそれにより得られるガンマ重み付け出力電圧の関係を示すグラフ データの値と、これにより参照されるルックアップテーブルの値に応じてモジュレータから出力される２つの周波数の比ｆａ／ｆｂとの関係を示すグラフである。 データが変化したときの図３における出力電圧Ｖｓの変化を示すグラフである。 ３つの色についてそれぞれガンマ重み付け出力電圧を得る、本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。 第の実施例の動作を示すグラフである。 本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図である。 第３の実施例における動作を示すグラフである。 本発明にかかるディジタル・アナログ変換回路を含む液晶表示装置を適用した携帯型電話装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ＬＣＤモジュール
２０ セルアレイ
１００ 制御部
１１０ モジュレータ
１２０ ルックアップテーブル
１３０，１３１，１３２ スイッチトキャパシタ
１４０ ディジタル・アナログ変換器
１５１，１５２，１５３ サンプル・ホールド回路
１６１，１６２，１６３ バッファ
１７１、１７２ チャージ・ポンプ
１８１，１８２ サンプル・ホールド回路
１９１，１９２ バッファ

Claims (12)

1. 所望の電圧特性カーブデータを記憶する記憶手段と、
   選択データに応じて前記記憶手段に記憶された電圧特性カーブデータに応じた周波数信号を発生させる変調手段と、
   第１の電源と第２の電源間に接続された可変抵抗手段であって、前記変調手段からの周波数信号により抵抗値が変化する可変抵抗手段と、
   前記可変抵抗手段に発生する電圧を保持する保持手段と、
   前記選択データに応じて前記電圧出力を所望の出力先に出力する出力手段とを備えたディジタル・アナログ変換回路。
2. 前記可変抵抗手段は、２つのスイッチトキャパシタであり、これらの２つのスイッチトキャパシタの接続中点から電圧が取り出されることを特徴とする請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
3. 前記スイッチトキャパシタの一つが電流源に置き換えられたものである、請求項２に記載のディジタル・アナログ変換回路。
4. 前記変調手段は、前記２つのスイッチトキャパシタに対して、選択データに応じて周波数比が変化する２つの周波数信号を与えるものである、請求項２に記載のディジタル・アナログ変換回路。
5. 前記可変抵抗手段は、１つのスイッチトキャパシタと１つの固定抵抗が直列接続されたものであり、これらの接続点から電圧が取り出されることを特徴とする請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
6. 前記保持手段はサンプル・ホールド回路である、請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
7. 前記サンプル・ホールド回路はバッファを伴うものである、請求項６に記載のディジタル・アナログ変換回路。
8. 前記保持手段は取り出される出力電圧の数だけ設けられ、同数設けられたスイッチを時分割でオンすることにより前記可変抵抗手段に接続されるものである、請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
9. 前記可変抵抗手段に対して前記第１および第２の電源を逆に接続する切り換え手段をさらに備え、前記切り換え手段の切り換え信号により一方が選択される２つのスイッチにより２系統の保持手段を切り換えるように構成された、請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
10. 前記可変抵抗手段から取り出される電圧は、３つの色について設けられた３系統の保持手段に時分割で選択される３つのスイッチを介して供給されるように構成された、請求項１に記載のディジタル・アナログ変換回路。
11. 複数のゲート線と、複数のソース線と、これらの各交点において前記ゲート線にゲートが、前記ソース線にソースが接続された薄膜トランジスタのドレインに前記液晶素子が接続された液晶表示素子アレイと、
    前記ゲート線を駆動するゲート線駆動装置と、
    前記ソース線を駆動するソース線駆動装置を備え、前記ソース線駆動装置は請求項１ないし１０のいずれかに記載のディジタル・アナログ変換回路を含むことを特徴とする液晶表示装置。
12. 請求項１１に記載の液晶表示装置を備え、携帯型電話装置、ディジタルカメラ、個人用情報端末装置（PDA）、ノート型コンピュータ、デスクトップコンビュータ、テレビ受像器、車載ディスプレイ、ポータブルDVDプレーヤのいずかである電子装置。

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