JPH04257892A - アクティブマトリクスｌｃｄ装置のビデオ信号駆動回路 - Google Patents

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】この発明は、簡易な回路構成でア
クティブマトリクスＬＣＤ装置をビデオ信号により駆動
可能なアクティブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆
動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０はＮＴＳＣ方式の標準ビデオ信号
によりアクティブマトリクスＬＣＤ装置を駆動する従来
のビデオ信号駆動回路の構成を示すブロック図である。 同図において、１０１は入力されたビデオ信号のＤＣレ
ベルを固定するペデスタルクランプ回路、１０２は液晶
駆動用のγ補正回路で、ＬＯＧ（対数）変換回路１０３
，補正量を制御可能な増幅器１０４及びＥＸＰ（指数）
変換回路１０５から構成されている。１０６はコントラ
スト調整用のゲインコントロール回路、１０７は輝度調
整用のＤＣコントロール回路、１０８，１０９はＤＣコ
ントロール回路１０７の出力を非反転増幅及び反転増幅
する増幅器、１１０は液晶を交流駆動するための交流化
スイッチ回路、１１１はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等
のアクティブ回路素子を有したＬＣＤパネル１１２に駆
動信号を出力する液晶駆動回路である。なお、以上の回
路は、液晶カラーテレビなどフルカラー表示を行う場合
には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三原色分の回路
で構成される。

【０００３】現行のＮＴＳＣ方式のテレビジョン放送は
、ＣＲＴの印加電圧と発光輝度の特性に合せて放送局側
で逆補正し、ノンリニアな信号で送信している。このた
め、ＣＲＴを有した受像機では、受信信号を増幅処理し
てそのままＣＲＴへ印加すれば正しい色再現が得られる
。しかし、液晶テレビなどＬＣＤ装置を有した受像機で
は、ＣＲＴと上記の特性が相違するため、受信した映像
信号をそのまま補正することなくＬＣＤパネル１１２に
印加したのでは正しい色再現及び輝度が得られない。 そこで、受信した映像信号をγ補正回路１０２により再
補正している。

【０００４】すなわち、アクティブマトリクスＬＣＤ装
置では、受信した映像信号をペデスタルクランプ回路１
０１でＤＣレベルを固定化した後、γ補正回路１０２を
通して液晶用に再補正し、上記放送局側でＣＲＴ用に逆
補正した信号を元に戻している。そして、このγ補正回
路１０２によってＤＣレベルが変化してしまった映像信
号をゲインコントロール回路１０６及びＤＣコントロー
ル回路１０７により液晶駆動のために最適な電圧レベル
となるように調整した後、非反転信号及び反転信号を得
るための増幅器１０８，１０９を通して交流化スイッチ
回路１１０に入力し、最終的にアクティブマトリクス型
のＬＣＤパネル１１２を最適駆動できる信号として液晶
駆動回路１１１から出力させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のアクティブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ
信号駆動回路にあっては、液晶用の補正回路を対数増幅
器，指数関数的な増幅器等で構成しているため、安定し
た動作を得るのに複雑な専用の回路を必要とし、高価な
ものになると共に、通常指数関数的な増幅器はトランジ
スタのベース・エミッタ間の電流−電圧の非直線的な特
性を利用しているので、温度変化に対する安定化が難し
く、また低電流領域の特性を利用しているので、回路イ
ンピーダンスが高く、高速処理及び高帯域動作が困難で
あるという問題点があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点に着目し
てなされたもので、簡易な構成の回路で液晶駆動用の補
正ができ、低コストで、また高速処理及び高帯域動作が
可能なアクティブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆
動回路を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のアクティブマ
トリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路は、次のよう
に構成したものである。 （１）映像信号を液晶駆動用にゲイン調整及び電圧調整
する回路と、液晶の交流駆動のために駆動信号を交流化
する回路とを備え、これらの回路間に映像信号を液晶表
示用に特性補正する補正回路を介装し、該補正回路を二
つのトランジスタから成る差動増幅器及びこの差動増幅
器の負荷抵抗に並列接続したスイッチング素子と抵抗の
直列回路により形成した。 （２）前記（１）のビデオ信号駆動回路において、補正
回路のスイッチング素子をトランジスタとした。 （３）前記（１）のビデオ信号駆動回路において、補正
回路のスイッチング素子をダイオードとした。 （４）前記（１）ないし（３）何れかのビデオ信号駆動
回路において、補正回路の出力側に、該補正回路から出
力された信号の非反転信号と反転信号をそれぞれコレク
タ側とエミッタ側から出力するトランジスタを有した増
幅回路を接続し、その非反転信号と反転信号を前記交流
化する回路に入力するようにした。 （５）前記（４）のビデオ信号駆動回路において、増幅
回路のトランジスタのコレクタ側負荷抵抗とエミッタ側
負荷抵抗の値の比をアクティブマトリクスＬＣＤ装置の
最適コモン電位差に応じて設定した。

【０００８】

【作用】この発明のアクティブマトリクスＬＣＤ装置の
ビデオ信号駆動回路においては、液晶駆動用の補正回路
が簡易なトランジスタ回路で構成されており、低コスト
で、高速処理及び高帯域動作が行われる。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図において、１はＮＴＳＣ方式の映像（
ビデオ）信号から分離した輝度信号Ｙと色信号（カラー
搬送波信号）Ｃを処理するビデオクロマ処理回路で、そ
の映像信号を液晶駆動用にゲイン調整及びＤＣ電圧調整
し、反転した輝度信号−Ｙと各色差信号Ｒ−Ｙ，Ｇ−Ｙ
，Ｂ−Ｙを出力する。２はその反転輝度信号−Ｙと色差
信号Ｒ−Ｙから−Ｒの反転色信号を生成するマトリクス
回路、３は映像信号を液晶表示用に特性補正する補正回
路、４はこの補正回路３から出力された信号の非反転信
号と反転信号を増幅して出力する増幅回路で、補正回路
３と共に補正付反転・非反転増幅部５を構成している。 ６は液晶の交流駆動のために駆動信号（映像信号）を交
流化するアナログスイッチから成る交流化スイッチ回路
で、増幅回路４からの上記非反転信号及び反転信号が入
力される。７，８は上記駆動信号を増幅してアクティブ
マトリクス型のＬＣＤパネル９に出力する映像増幅器で
ある。なお、上記マトリクス回路２と点線内の回路１０
は、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色信号に対応して各々３系統設け
られている。

【００１０】図２は上記補正回路３と増幅回路４の一例
を示す回路図である。この回路の前段のマトリクス回路
２は、例えばトランジスタＱ１とこれに直列に接続した
抵抗Ｒ１及びＲ２のトランジスタ回路となっており、ト
ランジスタＱ１のベースに色差信号Ｒ−Ｙが入力され、
反転輝度信号−Ｙは抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１
のエミッタ側に入力される。そして、トランジスタＱ１
のコレクタから−Ｒの反転色信号が補正回路３に入力さ
れる。

【００１１】補正回路３は、上記−Ｒの反転色信号をベ
ース入力とするトランジスタＱ２とこれとペアー回路を
構成しているトランジスタＱ３の二つのトランジスタＱ
２，Ｑ３から成る差動増幅器及びこの差動増幅器の負荷
抵抗Ｒ４に並列接続したスイッチングトランジスタＱ４
，Ｑ５と抵抗Ｒ５，Ｒ６の二つの直列回路から形成され
ている。そして、各スイッチングトランジスタＱ４，Ｑ
５のベースは補正用の可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２と接続さ
れ、＋Ｖ１〜−Ｖ１の電圧の範囲内で電圧調整されるよ
うになっている。Ｒ７はトランジスタＱ２のエミッタに
接続された抵抗、Ｒ８はトランジスタＱ３のベースに接
続された抵抗で、これと直列に抵抗Ｒ９が接続されてい
る。Ｒ１０はトランジスタＱ２とＱ３のエミッタ間に接
続された抵抗である。

【００１２】また増幅回路４は、補正回路３の出力側に
接続され、第２の補正回路として構成されている。この
増幅回路４は、補正回路３の出力をベース入力とするト
ランジスタＱ６のトランジスタ増幅回路となっており、
トランジスタＱ６のコレクタとエミッタには抵抗Ｒ１１
，Ｒ１２が接続され、コレクタ側に＋Ｖ２の電圧が抵抗
Ｒ１１を通して印加される。そして、このトランジスタ
Ｑ６のコレクタとエミッタからそれぞれ増幅された上述
の非反転信号と反転信号が出力され、これらの信号が後
段の交流化スイッチ回路６に入力されるようになってい
る。

【００１３】上記のように構成されたアクティブマトリ
クスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路において、受信部
で受信したＮＴＳＣ方式のビデオ信号は、輝度信号Ｙと
色信号Ｃに分離された後、ビデオクロマ処理回路１に入
力され、ここでゲイン調整及びＤＣ電圧調整される。そ
して、この処理回路１から出力された反転輝度信号−Ｙ
と色差信号Ｒ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙは各々マトリクス回
路２に入力され、このマトリクス回路２から−Ｒ，−Ｇ
，−Ｂの各色信号として取り出される。しかし、この取
り出された信号は、図３に示すような発光輝度特性を持
つＣＲＴを駆動するのに容易なように、送信側で図３の
破線で示す逆補正がかけられている。したがって、その
まま増幅しただけではＬＣＤパネル９を正しく駆動する
ことはできない。そこで、次段の補正回路３により再補
正を行って増幅し、ＬＣＤパネル９を正しく駆動できる
ようにしている。

【００１４】すなわち、図２のトランジスタＱ１へ反転
輝度信号−Ｙと色差信号Ｒ−Ｙが入力されると、そのマ
トリクスによりトランジスタＱ１のコレクタに−Ｒの映
像信号が現われ、これが補正回路３に入力される。この
−Ｒの信号は、トランジスタＱ２のエミッタホロワ回路
でインピーダンス変換された後、抵抗Ｒ１０を通してベ
ース接地型のトランジスタＱ３のエミッタに入力され、
このトランジスタＱ３のコレクタから増幅されてＤＣレ
ベル変換された信号となって取り出される。この時、ト
ランジスタＱ２とＱ３のペアー回路は差動増幅器を構成
しているので、温度ドリフトは小さい。また、トランジ
スタＱ３の負荷抵抗Ｒ４には、スイッチングトランジス
タＱ４，Ｑ５と抵抗Ｒ５，Ｒ６の二つの直列回路がスイ
ッチ回路として接続されており、このスイッチ回路によ
り液晶表示用の特性補正（再補正）が行われた信号とし
て取り出される。なお、図３はＣＲＴの印加電圧と発光
輝度の関係を示したもので、（イ）は送信電圧、（ロ）
はビデオカメラの出力電圧を示している。

【００１５】上記再補正された−Ｒの映像信号は増幅回
路４に入力され、この増幅回路４から該映像信号の非反
転信号及び反転信号が増幅されて取り出される。これら
の信号は液晶の交流駆動のために交流化スイッチ回路６
に入力され、ここで１画面あるいは２画面ごとに交流反
転し互いに逆波形を持った液晶駆動用の交流化液晶駆動
信号が生成される。そして、この駆動信号（映像信号）
が増幅器７，８により増幅されてＬＣＤパネル９に送出
され、これによりアクティブマトリクスＬＣＤ装置が正
しく駆動される。

【００１６】次に、上記補正回路３の動作について詳細
に説明する。一般にアクティブマトリクス型のＬＣＤパ
ネル９は、印加電圧に対する光の透過特性はリニアリテ
ィ（直線性）を有していない。そして本実施例では、電
圧が印加されない時に光の透過度が一番低いノーマリブ
ラック型のＬＣＤ素子を使用した場合の回路となってい
る。このノーマリブラック型のＬＣＤ素子は、図４に示
すような光透過性を持っており、このため、送信側で逆
補正した信号を再補正して元に戻すと同時に、このＬＣ
Ｄ素子のノンリニア特性も補正しなければならない。し
たがって、液晶駆動に必要なビデオ信号の増幅特性は、
全体的に図５に示すような非直線性の特性カーブとなる
。図４はノーマリブラック型のＬＣＤ素子の印加電圧と
透過度の関係を示したもので、ある印加電圧以上になる
と透過度は１００％に達する。また、図５はＬＣＤ素子
の出力電圧と入力電圧の関係を示したものである。

【００１７】ここで、図５に示すような特性カーブを持
つ増幅器を作ることは容易ではない。しかし、図５の特
性カーブを二つあるいは三つ以上の直線で近似させるこ
とは可能であり、例えばＡ，Ｂ，Ｃの三本の直線でａ点
〜ｄ点を結ぶ近似曲線を得ることができる。そこで、増
幅器として直線Ａ，Ｂ，Ｃの三つの特性カーブを持った
ものを使用し、各々の交点の動作点電圧で特性を切替え
るようにすれば良い。図２の回路では、各動作点電圧で
トランジスタＱ４，Ｑ５をスイッチングさせてトランジ
スタＱ３の負荷抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ５，Ｒ６を順次追加し
ていくことで近似曲線による補正を行うようになってい
る。実際、この近似曲線の補正でもかなり良好な結果が
得られている。また、ＰＮＰ型トランジスタＱ４，Ｑ５
のエミッタにてスイッチングしているため、低インピー
ダンスで極めて高速でスイッチングすることができ、し
たがってビデオプロジェクタ等の必要とする高帯域のビ
デオ増幅にも対応することができる。この時、水平側解
像度が例えば５００ＴＶ本の表示の場合には、直流から
１０ＭＨｚ以上の帯域が要求される。

【００１８】また、実際に図２の回路の輝度信号入力部
に例えば図６に示すような三角波形状のビデオ信号を入
力すると、補正回路３の入力部であるトランジスタＱ２
のベースには図７に示すような反転された信号が入力さ
れる。そして、トランジスタＱ３のコレクタからは、図
８の破線で示される抵抗Ｒ４とＲ１０の比（Ｒ４／Ｒ１
０）による増幅カーブで増幅された波形の信号が出力さ
れようとするが、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２によって設定
されたトランジスタＱ４，Ｑ５のスイッチング動作電圧
点よりそれぞれ抵抗Ｒ５とＲ６の追加によって波形が圧
縮され、実際にはａ−ｂ−ｃ−ｄの実線で示される波形
の信号が出力される。この時、図８のａ点が液晶の最小
透過点、ｄ点が最大透過点にそれぞれ対応するように以
後の回路の増幅度が設定されている。また、液晶は光変
調のダイナミックレンジが狭いため、使用者は必ず前段
の回路でゲイン調整（コントラスト調整）及びＤＣ電圧
調整（輝度調整）を行い、上記のａ点〜ｄ点の電圧範囲
になるように設定して画像を見るので、著しい補正カー
ブのずれは起こりにくく、実用上指数関数的な増幅器を
使用しなくても上述の疑似的な補正により正しい色再現
ができるような駆動電圧が得られる。なお、トランジス
タＱ３の負荷抵抗Ｒ４に並列接続するスイッチ回路のス
イッチング素子は、図２のトランジスタＱ４，Ｑ５では
なくスイッチングダイオードを用いても良いが、この場
合基準電圧源を低インピーダンスにする必要がある。ま
た、このスイッチ回路を多数段追加することにより、更
に目的に近い特性カーブで補正を行うことができる。

【００１９】次に第２の補正回路である増幅回路４の動
作について詳細に説明する。アクティブマトリクス型Ｌ
ＣＤ素子の駆動は、ソース側電極にサンプリングパルス
によりサンプリングした映像信号を印加し、ゲート側電
極を順次あるいは飛び越し走査してドレイン電極に映像
情報を書き込むことで、コモン電極との間の液晶を制御
するものであるが、ソース側電極の電圧レベルの違いに
よって図９に示すように、最適コモン電圧が変化してし
まう。今、仮にトランジスタＱ６の負荷抵抗Ｒ１１とＲ
１２の比を１とした場合、反転出力と非反転出力の波形
は対称的な波形となるが、この場合反転出力波形と非反
転出力波形の電位差の高い所と低い所で最適コモン電極
電圧のレベルが相違するので、コモン電極に対して信号
レベルによってはドレイン電極が交流的にアンバランス
となり、ちらつきとして目立つようになる。また、直流
が重畳されて印加されることになるので、内部で電極反
応を起こし、ＬＣＤ素子の劣化が促進されることになる
。そこで、本実施例ではトランジスタＱ６のコレクタ側
とエミッタ側の負荷抵抗Ｒ１１とＲ１２の値の比をアク
ティブマトリクスＬＣＤ装置の最適コモン電位差に応じ
て設定しており、抵抗Ｒ１１の値を抵抗Ｒ１２の値より
も若干低く設定している。これにより、上記の現象を補
正することができる。

【００２０】すなわち、図９は交流化波形の位相を１８
０°ずらして重ね合せて示したものであり、ｇ１は抵抗
Ｒ１１とＲ１２の比を１：１にした場合の正側及び負側
の波形を示し、この時最適コモン電圧は矢印の如くｅ１
からｅ２のように変化する。しかし、上記のように抵抗
Ｒ１１の値をわずかに低くすることで、ｇ２のような傾
きを持つ波形となる。このため、最適コモン電極電圧に
対するビデオ入力信号波形の影響を最小とすることがで
き（ｅ３−ｅ１）、一定のＤＣレベルにすることが可能
となる。

【００２１】このように、極めて簡易なトランジスタ回
路構成で液晶駆動用の補正（γ補正）が実現でき、対数
増幅器や指数関数的な増幅器が不要となり、低コスト化
が可能になると共に、温度変化に対しても安定した動作
が可能となる。また、高速処理及び高帯域動作が可能と
なり、したがって液晶ビデオプロジェクタ等の高解像度
化に対応することができると共に、大形画面に対する対
応も可能である。更に、トランジスタ及び抵抗からなる
簡単な増幅回路を追加するのみで、補正された信号の反
転出力及び非反転出力が同時に得られ、またその抵抗比
をわずかに変えることで、アクティブマトリクス駆動の
際にソース側印加電圧の違いによって発生する最適コモ
ン電極電圧レベルのレベルシフト差を最小にすることが
でき、素子の劣化を防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、液晶
駆動用の補正回路を二つのトランジスタから成る差動増
幅器及びこの差動増幅器の負荷抵抗に並列接続したスイ
ッチング素子と抵抗の直列回路により形成したため、簡
易な構成の回路で液晶駆動用の補正ができ、低コストで
、また高速処理及び高帯域動作が可能になり、高解像度
化の対応及び大形画面の対応が可能になるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例の構成を示すブロック
図

【図２】　　図１の補正回路及び増幅回路の一例を示
す回路図

【図３】　　ＣＲＴの印加電圧と発光輝度の関係を示す
特性図

【図４】　　ノーマリブラック型ＬＣＤ素子の印加電圧
と透過度の関係を示す特性図

【図５】　　液晶駆動に必要な増幅特性図

【図６】　　
入力ビデオ信号の波形図

【図７】　　図２の補正回路の入力波形図

【図８】　　
図２の補正回路の出力波形図

【図９】　　ＬＣＤ素子の
ソース側印加電圧及び最適コモン電極電圧の波形図

【図１０】　　従来例の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１　　ビデオクロマ処理回路 ２　　マトリクス回路 ３　　補正回路 ４　　増幅回路 ６　　交流化スイッチ回路 ９　　ＬＣＤパネル Ｑ１〜Ｑ４　　トランジスタ Ｒ４　　負荷抵抗 Ｒ５〜Ｒ１２　　抵抗 ＶＲ１，ＶＲ２　　可変抵抗

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　映像信号を液晶駆動用にゲイン調整及
   び電圧調整する回路と、液晶の交流駆動のために駆動信
   号を交流化する回路とを備え、これらの回路間に映像信
   号を液晶表示用に特性補正する補正回路を介装し、該補
   正回路を二つのトランジスタから成る差動増幅器及びこ
   の差動増幅器の負荷抵抗に並列接続したスイッチング素
   子と抵抗の直列回路により形成したことを特徴とするア
   クティブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路。
2. 【請求項２】　　前記補正回路のスイッチング素子をト
   ランジスタとしたことを特徴とする請求項１記載のアク
   ティブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路。
3. 【請求項３】　　前記補正回路のスイッチング素子をダ
   イオードとしたことを特徴とする請求項１記載のアクテ
   ィブマトリクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路。
4. 【請求項４】　　前記補正回路の出力側に、該補正回路
   から出力された信号の非反転信号と反転信号をそれぞれ
   コレクタ側とエミッタ側から出力するトランジスタを有
   した増幅回路を接続し、その非反転信号と反転信号を前
   記交流化する回路に入力することを特徴とする請求項１
   ないし３何れか記載のアクティブマトリクスＬＣＤ装置
   のビデオ信号駆動回路。
5. 【請求項５】　　前記増幅回路のトランジスタのコレク
   タ側負荷抵抗とエミッタ側負荷抵抗の値の比をアクティ
   ブマトリクスＬＣＤ装置の最適コモン電位差に応じて設
   定したことを特徴とする請求項４記載のアクティブマト
   リクスＬＣＤ装置のビデオ信号駆動回路。