JP3171091B2 - 液晶画像信号制御方法及び制御回路 - Google Patents
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Description
レイにおける画像信号の制御回路と制御方法に関する。
ィスプレイ内に2次元マトリクス状に配置されたソース
線(列線)とゲート線(行線)を駆動するための駆動回
路が設けられている。ソース線を駆動するソース駆動回
路では階調画像データに対応した電気信号をソース線に
供給し、ゲート線を選択するゲート駆動回路によってゲ
ート線を逐次選択駆動しながら、ソース駆動回路から上
記電気信号をソース線を通してディスプレイの各画素に
階調データを送り出している。この動作は各ゲート線の
選択毎に繰り返されており、このような1ライン1スキ
ャン駆動方式の場合、1行を選択してから次の行を選択
するまでの期間を水平同期期間と呼ばれている。なお、
ディスプレイパネル内の2次元マトリクスの最上行から
最下行までのゲート線を逐次選択して再び最上行のゲー
ト線を選択するまでの期間を垂直同期期間または1フレ
ーム期間と呼ばれている。
像データは、様々な画像処理を施され、その後、D/A
(デジタル・アナログ)変換回路によってアナログ化さ
れた階調のアナログ画像データとしてソース駆動回路に
送られる。ソース駆動回路に送られた階調のアナログ画
像データは上記のように、水平同期期間にソース駆動回
路からソース線を通してアナログの画素データとして各
画素に送られる。このディスプレイパネル内の任意の画
素にソース駆動回路によって書き込まれる画素データを
デジタルからアナログに変換することを実現する回路と
して、図10に示すような、D/A変換回路が提案され
ている。
算増幅器OPの正入力端子に基準電圧端子Vrefが接
続され、この差動入力型演算増幅器OPの出力端子と負
入力端子との間に、第1のスイッチSWαと、容量値2
a εCで表される容量が接続される。また、負入力端子
には、C,20 C〜2a-1 C(Cは単位容量値)のa+
1個の容量の各一端が並列接続され、これら容量のうち
aの容量の他端はそれぞれ対をなすa組のスイッチSW
1,SW1n〜SWa,SWanの各一端に接続され
る。これらa組みのスイッチのうち、SW1〜SWaの
他端は基準電圧端子V(m+1)に接続される。また、
SW1n〜SWanの他端は第2のスイッチSWβを介
して他の基準電圧端子Vmに接続される。さらに、この
第2のスイッチSWβの一端には前記容量値Cの容量の
他端が接続され、かつこの一端と前記基準電圧端子Vr
efとは第3のスイッチSWβnを介して接続されてい
る。
特性に合わせて駆動回路外部からγ補正された8〜10
階調分のアナログ階調電圧から2値が選択され、その選
択した2値のアナログ階調電圧を基準端子Vm,V(m
+1)に入力され、かつこれに伴い図外のD/Aコンバ
ータコントロール回路において前記第1ないし第3のス
イッチ及びa組のスイッチのいずれかを選択的に動作さ
せることで、前記アナログ階調電圧を多分割し、多階調
化された階調データの内の1値をアナログ画像データと
して出力する。そして、この画像データを前記ソース線
に供給し、画素に供給する。
ディスプレイでは、その画質を向上させるために1水平
同期期間毎に液晶に印加する極性を反転させ表示するこ
とが行われる。このため、図10に示したD/A変換回
路を用いた従来の駆動方法では1水平同期期間毎にγ補
正された8〜10階調分のアナログ電圧値の極性を反転
させる必要がある。このため、基準電圧端子Vm,V
(m+1)に供給する電圧値の極性を反転させる必要が
あるが、駆動回路外部から供給している電圧値の極性を
反転させることは、液晶駆動システムを考慮した場合大
きな負担となり、また、消費電力も大きくなってしまう
という問題が生じる。
調電圧値の極性反転しなくても基準電圧に対して逆極性
の出力が可能な駆動方法を提供することにある。
圧端子に対して階調電圧値が入力される第2および第3
の基準電圧端子を有し、前記第2及び第3の基準電圧端
子の電位差を多分割し、分割された多階調化されたアナ
ログ階調データを液晶ディスプレイを駆動する画像信号
としてのアナログ画像データとして出力する多数個のス
イッチ手段を備えるD/A変換回路と、前記スイッチ手
段を選択的に動作させるコントロール回路とを備えて液
晶ディスプレイに供給する前記画像信号を制御する方法
において、前記デジタル画像データ,サンプルホールド
入力クロック及びフレーム入力クロックとの論理出力に
基づいて前記多数個のスイッチ手段を切替制御すること
により前記D/A変換回路から出力される前記画像信号
として前記第1の基準電圧端子の電圧に対して極性の異
なる電圧を発生させ、かつそれぞれの極性をフレーム期
間毎に切り替えて出力することを特徴とする。
して階調電圧値が入力される第2および第3の基準電圧
端子を有し、前記第2及び第3の基準電圧端子の電位差
を多分割し、分割された多階調化されたアナログ階調デ
ータを液晶ディスプレイを駆動する画像信号としてのア
ナログ画像データとして出力する多数個のスイッチ手段
を備えるD/A変換回路と、前記スイッチ手段を選択的
に動作させるコントロール回路とを備えて液晶ディスプ
レイに供給する画像信号を制御する制御回路において、
前記コントロール回路には、デジタル画像データ、サン
プルホールド入力クロック、フレーム入力クロックがそ
れぞれ入力され、これらのデータとクロックに基づいて
前記多数個のスイッチ手段を選択的に動作させ、前記D
/A変換回路から出力される前記画像信号として前記第
1の基準電圧端子の電圧に対して極性の異なる電圧を発
生させ、かつそれぞれの極性をフレーム期間毎に切り替
えて出力するように構成したことを特徴とする。
参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態の制
御回路のブロック図である。同図に示すように、この実
施形態の制御回路100はD/A変換回路101と、こ
のD/A変換回路101に設けられた各スイッチを駆動
するためのD/Aコンバータコントロール回路102と
で構成される。D/A変換回路101は、正入力端子が
第1の基準電圧端子Vrefに接続された差動入力型演
算増幅器OPを有しており、この差動入力高演算増幅器
OPの出力端子と負入力端子との間には、容量値2a ε
Cで表される容量と、第1のスイッチSWαとが並列に
接続されている。なお、この実施形態では、ε=1の場
合を示している。
入力端子には、a+1個の容量の各一端が並列接続さ
れ、各容量の容量値はC,20 C〜2a-1 C(Cは単位
容量値)とされている。そして、前記a個の容量の他端
にはそれぞれ対をなすa組のスイッチSW1,SW1n
〜SWa,SWanの各一端が接続され、そのうち、ス
イッチSW1〜SWaの他端は第2の基準電圧端子V
(m+1)に接続され、スイッチSW1n〜SWanの
他端は第2のスイッチSWβを介して第3の基準電圧端
子Vmに接続されている。なお、容量Cの他端はこの第
2のスイッチSWβの一端に接続されており、かつこの
一端と前記基準電圧端子Vrefとの間には第3のスイ
ッチSWβnが接続されている。ここで、前記第2の基
準電圧端子と第3の基準電圧端子の電圧V(m+1),
Vmは、第1の基準電圧端子の電圧Vrefに対する階
調電圧となる。また、前記前記D/A変換回路は、次に
述べる式(1),(2)に基づいて、前記第2及び第3
の基準電圧端子との電位差を2 a で分割演算し、多階調
化されたアナログ階調データをVoutを出力し、図外
の液晶ディスプレイを駆動する。
回路102は、図2に回路図を示すように、aビットの
デジタル画像データD1〜Daが入力されるとともに、
サンプルホールド入力クロックCs/hとフレーム入力
クロックCfが入力される。前記サンプルホールド入力
クロックCs/hは、前記D/A変換回路101が容量
を用いた構成であるため、出力電圧を確定するためには
必ず容量に対してアナログ電圧値のサンプリングが必要
となるため、そのサンプリングを行うための信号であ
る。また、フレーム入力クロックCfは、液晶に直流的
な電圧をかけ続けると、イオンが片側に溜まりすぐに劣
化してしまうため、これを防ぐために1フレーム毎に液
晶に印加する表示信号電圧を正負反転する必要があり、
その反転を行うための信号である。そして、サンプルホ
ールド入力クロックCs/hとフレーム入力クロックC
fは排他的ORゲートEX−ORの各入力端に入力さ
れ、このEX−ORの出力と、各デジタル画像データD
1〜Daはそれぞれa個のNANDゲートに入力され、
これらNANDゲートの出力と、この出力をインバータ
で反転した出力と、前記EX−ORの出力とで前記各ス
イッチを駆動させるように構成されている。
1,T2の期間は1フレーム期間を示す。ここでは、前
記T1期間でのt1期間からt2期間へ移行した場合の
出力電圧と、T2期間でのt1期間からt2期間へ移行
した場合の出力電圧との比較を示している。T1期間に
おいて、D/Aコンバータコントロール回路102に前
記各クロックCs/h,Cfを入力し、更にDa〜D1
のデジタル画像データを入力すると、図1のD/A変換
回路はT1期間内のt1期間からt2期間へ移行すると
きに演算を始めその時の演算結果、つまりD/A変換回
路101の出力電圧Voutは、 Vout =2Vref −Vm−(x/2a ){V(m+1 )−Vm }…(1) (ここで、xの値はデジタル画像データを10進法に換
算した場合の値を示し、その取り得る範囲は0≦x<2
a である。)の値をとる。すなわち、図1を参照する
と、サンプル期間にSWan〜SW1n、SWβn及び
SWαが閉じる。このとき、差動入力型演算増幅器OP
の出力電圧はVref 値と同値となり、したがって図中全
ての容量がリセットされた状態になる。次にホールド期
間に遷移すると、SWβnとSWαが開き、その代わり
にSWβが閉じる。ここで、SWan〜SW1nとSW
a〜SW1との関係はどちらか一方が閉じたら必ず他方
が開く関係になる。ホールド期間に遷移したとき、SW
an〜SW1n及びSWa〜SW1の動作は、デジタル
画像データによって決定される。以上をふまえて、差動
入力型演算増幅器OPの仮想接地端子について電荷保存
の法則を用いた式を立て、Voutについて解くと前記
(1)式が得られる。
回路の出力電圧(Vout)は、 Vout =Vm +(x/2a ){V(m+1 )−Vm } …(2) となる。ここで、(1)と(2)とを比べてみると、基
準電圧Vrefを固定した場合に、Voutの値は基準
電圧Vrefに関して逆極性になっていることが分か
る。すなわち、図1を参照すると、サンプル期間にSW
β及びSWαが閉じる。SWan〜SW1n及びSWa
〜SW1の動作は、デジタル画像データによって決定さ
れる。次に、ホールド期間に遷移すると、このときSW
βとSWαが開き、その代わりにSWβnが閉じる。ま
た、ホールド期間に遷移したとき、SWan〜SW1n
は全て閉じる。以上をふまえて、差動入力型演算増幅器
OPの仮想接地端子について電荷保存の法則を用いた式
を立て、Voutについて解くと前記(2)式が得られ
る
ータの場合、Cfに与える信号を“H”あるいは“L”
に切り替えることによって、基準電圧Vrefに対して
逆極性の出力を得ることができることを示している。こ
れにより、本実施形態では、基準電圧端子V(m+
1),Vmの極性を反転することなく、デジタル画像デ
ータのサンプリングタイミングを変えるだけで出力に逆
極性出力が得られることを示している。このことは液晶
ディスプレイパネルを1水平同期期間に逆極性出力する
駆動方法において、液晶駆動システムの負担を軽減し、
かつ消費電力を低減する上で有利となる。
続しかつ容量2 a εCを介して差動入力型演算増幅器O
Pの負入力端子に接続し、一端を基準電圧端子Vref
に接続したスイッチSWδと、一端を差動入力型演算増
幅器OPの出力端子に接続したスイッチSWδnとを1
組とした対スイッチを付加してもよい。この構成におけ
る基本的な動作は前記第1の実施形態と同じであるが、
対スイッチSWδ,SWδnを付加することで、D/A
変換回路における出力誤差が削減でき、高精度な出力を
得ることが可能となり、出力電圧の偏差が小さい多出力
の液晶画像駆動回路が実現できる。
のブロック図である。同図に示すように、この実施形態
においても、D/A変換回路101と、このD/A変換
回路101に設けられた各スイッチを駆動するためのD
/Aコンバータコントロール回路102とで構成され
る。D/A変換回路101は、正入力端子が基準電圧端
子Vrefに接続された差動入力型演算増幅器OPを有
しており、この差動入力高演算増幅器OPの出力端子と
負入力端子との間には、容量値2a εCで表される容量
と、第1のスイッチSWαとが並列に接続されている。
この実施形態においてもε=1の場合を示している。
入力端子には、e+1個の容量の各一端が並列接続さ
れ、各容量の容量値はC,20 C〜2e-1 C(Cは単位
容量値)とされている。そして、前記e個の容量の他端
にはそれぞれ対をなすe組のスイッチSW1,SW1n
〜SWe,SWenの各一端が接続され、そのうち、ス
イッチSW1〜SWeの他端は第2の基準電圧端子V
(m+1)に接続され、スイッチSW1n〜SWenの
他端は第2のスイッチSWβを介して第3の基準電圧端
子Vmに接続されている。また、この第2のスイッチS
Wβと前記第1の基準電圧端子Vrefとの間には第3
のスイッチSWβnが接続されている。
20 C〜2g-1 Cのg個の容量の一端が接続され、これ
ら容量の他端にはそれぞれ対をなすg組のスイッチSW
1’,SW1’n〜SWg,SWgnの各一端が接続さ
れ、そのうち、スイッチSW1’〜SWgの他端は第2
の基準電圧端子V(m+1)に接続され、スイッチSW
1’n〜SWgnの他端は第3の基準電圧端子Vmに接
続されている。そして、前記g個の容量と前記第1の基
準電圧端子Vrefとの間に第4のスイッチSWγが接
続されている。
回路102のブロック回路図である。(g+e)ビット
のデジタル画像データとサンプルホールド入力クロック
Cs/h、フレーム入力クロックCfが入力され、これ
らの入力を排他的ORゲートEX−OR、NANDゲー
ト、インバータで構成される論理回路により前記各スイ
ッチを動作させるように構成される。
示したと同様であり、図3を再度参照すると、T1期間
において、D/Aコンバータコントロール回路にクロッ
クCs/h,Cfを入力し、更にデジタル画像データD
e〜D1、及びDg〜D1′を入力すると、T1期間内
のt1期間からt2期間へ移行するときに演算を始めそ
の時の演算結果、つまりD/A変換回路の出力電圧(V
out)は、 Vout =2Vref −Vm −(x/2e ) {V(m+1)−Vm }−(y/2(e+g) ) {V(m+1)−Vm } …(3) (ここで、x,yの値はデジタル画像データを10進法
に換算した場合の値を示し、そのとり得る範囲は0≦x
<2e ,0≦y<2g )の値をとる。
回路の出力電圧(Vout)は、 Vout =Vm +(x/2e ){V(m+1)−Vm }+(Y/2(e+g) ){V(m+1) −Vm } …(4) となる。
と、基準電圧Vrefを固定した場合に、Voutの値
は基準電圧Vrefに関して逆極性になっていることが
分かる。したがって、デジタル画像データが同じデータ
の場合、Cfに与える信号を“H”あるいは“L”に切
り替えることによって、基準電圧Vrefに対して客極
性の出力を得ることができることを示している。また、
このことはV(m+1),Vmの値を変えずに、デジタ
ル画像データのサンプリングタイミングを変えるだけで
逆極性出力が得られることを示している。これにより、
第1の実施形態と同様に、液晶ディスプレイパネルを1
水平同期期間に逆極性出力する駆動方法において回路規
模を縮小し、消費電力を低減する上で有利なものとな
る。
続しかつ容量2 a εCを介して差動入力型演算増幅器O
Pの負入力端子に接続し、一端を基準電圧端子Vref
に接続したスイッチSWδと、一端を差動入力型演算増
幅器の出力端子に接続したスイッチSWδnとを1組と
した対スイッチを付加してもよい。この構成による基本
的な動作は前記第2の実施形態と同様であるが、この対
スイッチSWδ,SWδnを付加することで、D/A変
換回路101における出力誤差が削減でき、高精度な出
力を得ることができ、出力電圧の偏差が小さい多出力の
液晶画像駆動回路が実現できる。
いて、D/Aコンバータコントロール回路102とD/
A変換回路101とからなる制御回路100を複数用い
て多出力LSIとした液晶画像駆動回路を構成した場合
の半導体装置におけるレイアウト構成は図8のようにな
る。各制御回路100のブロック構成は図9の通りであ
ることは前記各実施形態の説明からも明らかである。
準電圧端子に対して第2および第3の基準端子に入力さ
れるγ補正されたアナログ階調電圧を多分割し、分割さ
れた多階調化されたアナログ階調データをアナログ画像
データとして出力するD/A変換回路に対し、デジタル
画像データのサンプリング方法を変化させることにより
D/A変換回路の出力に極性の異なる電圧を発生させ、
かつそれぞれの極性をフレーム期間毎に切り替えて出力
することにより、第2および第3の基準電圧端子におけ
る階調電圧値の極性を反転することなく第1の基準電圧
端子に対して逆極性の出力が可能となり、液晶駆動シス
テムにおける回路規模を縮小し、消費電力を低減するこ
とが可能となる。
ある。
ル回路の回路図である。
のタイミング図である。
ある。
ル回路の回路図である。
構成図である。
路図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 第1の基準電圧端子に対する階調電圧が
入力される第2および第3の基準電圧端子を有し、前記
第2及び第3の基準電圧端子の電位差を多分割し、分割
されて多階調化されたアナログ階調データを液晶ディス
プレイを駆動する画像信号としてのアナログ画像データ
として出力する多数個のスイッチ手段を備えるD/A変
換回路と、前記スイッチ手段を選択的に動作させるコン
トロール回路とを備えて前記液晶ディスプレイに供給す
る前記画像信号を制御する制御回路において、前記コン
トロール回路は、デジタル画像データ、サンプルホール
ド入力クロック、フレーム入力クロックがそれぞれ入力
され、これらのデータとクロックの論理出力に基づいて
前記多数個のスイッチ手段を選択的に動作させ、前記D
/A変換回路から出力する前記画像信号として、前記第
1の基準電圧端子の電圧に対して極性の異なる電圧を発
生させ、かつそれぞれの極性をフレーム期間毎に切り替
えて出力するように構成したことを特徴とする液晶画像
信号制御回路 - 【請求項2】 前記D/A変換回路は差動入力型演算増
幅器を有し、前記差動入力型演算増幅器の正入力端子が
前記第1の基準電圧端子に接続され、前記差動入力型演
算増幅器の出力端子と負入力端子との間に第1のスイッ
チが接続され、前記差動入力型演算増幅器の負入力端子
にそれぞれC,20 C〜2a-1 C(Cは単位容量値)の
容量値のa+1個の容量の各一端が接続され、そのうち
a個の容量の他端にそれぞれ対をなすa組のスイッチの
各一端が接続され、これら各組のスイッチのうち一方の
スイッチの他端は前記第2の基準電圧端子に接続され、
他方のスイッチの他端は第2のスイッチを介して前記第
3の基準電圧端子接続され、前記他の1個の容量の他端
は前記他方のスイッチと第2のスイッチとの接続点に接
続されており、かつ前記接続点と前記第1の基準電圧端
子との間には第3のスイッチが接続され、前記コントロ
ール回路にはデジタル画像データ、サンプルホールド入
力クロック、フレーム入力クロックがそれぞれ入力さ
れ、これらのデータ及びクロックに基づいて前記各スイ
ッチを選択的に動作させ、前記差動入力型演算増幅器の
出力に前記第1の基準電圧端子の電圧に対して極性の異
なる電圧を発生させ、かつそれぞれの極性をフレーム期
間毎に切り替えて出力するように構成したことを特徴と
する請求項1記載の液晶画像信号制御回路 - 【請求項3】 他端を共通接続しかつ容量を介して前記
差動入力型演算増幅器の負入力端子に接続した対スイッ
チを有し、その一方のスイッチの一端は前記第1の基準
電圧端子に接続され、他方のスイッチの一端は前記差動
入力型演算増幅器の出力端子に接続される請求項2に記
載の液晶画像信号制御回路。 - 【請求項4】 前記第1のスイッチはサンプルホールド
入力クロックにより動作され、他のスイッチは前記コン
トロール回路からの信号により動作される請求項2に記
載の液晶画像信号制御回路。 - 【請求項5】 前記第1のスイッチと前記対スイッチの
一方のスイッチはサンプルホールド入力クロックにより
動作され、前記対スイッチの他方のスイッチはサンプル
ホールド入力クロックの反転信号により動作され、前記
他のスイッチは前記コントロール回路からの信号により
動作される請求項3に記載の液晶画像信号制御回路。 - 【請求項6】 前記D/A変換回路は差動入力型演算増
幅器を有し、前記差動入力型演算増幅器の正入力端子が
第1の基準電圧端子に接続され、前記差動入力高演算増
幅器の出力端子と負入力端子との間に第1のスイッチが
接続され、前記差動入力型演算増幅器の負入力端子にそ
れぞれC,20 C〜2e-1 C(Cは単位容量値)の容量
値のe+1個の容量の各一端が接続され、そのうちe個
の容量の他端にそれぞれ対をなすe組のスイッチの各一
端が接続され、これら各組のスイッチのうち一方のスイ
ッチの他端は前記第2の基準電圧端子に接続され、他方
のスイッチの他端は第2のスイッチを介して前記第3の
基準電圧端子に接続され、かつ第3のスイッチを介して
前記第1の基準電圧端子に接続され、前記1個の容量の
他端には、容量値がC〜2g-1 のg個の容量の一端が接
続され、これら容量の他端にはそれぞれ対をなすg組の
スイッチの各一端が接続され、これら各組のスイッチの
うち一方のスイッチの他端は前記第2の基準電圧端子に
接続され、他方のスイッチの他端は前記第3の基準電圧
端子に接続され、前記1個の容量とg個の容量の接続点
が第4のスイッチを介して第1の基準電圧端子に接続さ
れ、前記コントロール回路にはデジタル画像データ、サ
ンプルホールド入力クロック、フレーム入力クロックが
それぞれ入力され、これらのデータとクロックに基づい
て前記各スイッチを選択的に動作させ、前記差動入力型
演算増幅器の出力に前記第1の基準電圧端子に対して極
性の異なる電圧を発生させ、かつそれぞれの極性をフレ
ーム期間毎に切り替えて出力するように構成したことを
特徴とする請求項1記載の液晶画像信号制御回路 - 【請求項7】 他端を共通接続しかつ容量を介して前記
差動入力型演算増幅器の負入力端子に接続した対スイッ
チを有し、一方のスイッチの一端は前記第1の基準電圧
端子に接続され、他方のスイッチの一端は前記差動入力
型演算増幅器の出力端子に接続される請求項6に記載の
液晶画像信号制御回路 - 【請求項8】 前記第1のスイッチおよび前記第4のス
イッチはサンプルホールド入力クロックにより動作さ
れ、他のスイッチは前記コントロール回路からの信号に
より動作される請求項6に記載の液晶画像信号制御回
路。 - 【請求項9】 前記第1のスイッチ、前記第4のスイッ
チおよび前記対スイッチの一方のスイッチはサンプルホ
ールド入力クロックにより動作され、前記対スイッチの
他方のスイッチはサンプルホールド入力クロックの反転
信号により動作され、他のスイッチはコントロール回路
からの信号により動作される請求項7に記載の液晶画像
信号制御回路。 - 【請求項10】 D/A変換回路とD/Aコンバータコ
ントロール回路からなる制御回路を複数用いて多出力駆
動LSIを構成する請求項1ないし5のいずれかに記載
の液晶画像信号制御回路。
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