JPH06178238A - 液晶表示装置の駆動回路 - Google Patents

液晶表示装置の駆動回路

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JPH06178238A
JPH06178238A JP4330222A JP33022292A JPH06178238A JP H06178238 A JPH06178238 A JP H06178238A JP 4330222 A JP4330222 A JP 4330222A JP 33022292 A JP33022292 A JP 33022292A JP H06178238 A JPH06178238 A JP H06178238A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が簡単で且つ安価な液晶表示装置の高解
像度の駆動回路を得る。 【構成】 nビットの画素データよりなるデジタル映像
信号をm段nビットのシフトレジスタに1ラインづつ順
次格納し、m段nビットのラッチ回路で1水平期間保持
してnビットカウンター出力と各段毎に並列に一致をと
り、一致パルスを導出するデジタルコンパレータを設
け、上記一致パルスの発生タイミングで白レベルと黒レ
ベル間のアナログランプ波形をサンプリングして、液晶
を駆動するTFTアレイの信号ラインに供給する。ま
た、上記アナログランプ波形を液晶のガンマ補正特性に
合わせて補正する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置の駆動回路
に係り、特にポリシリコンTFTを用いた薄膜トランジ
スタマトリクスアレイ(以下「TFTアレイ」という)
を有してなるアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆
動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリシリコン型のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の水平ラインを駆動する駆動回路
としては、例えば図8に示すようなものが提案されてい
る。同図において、21はシフトレジスタであり、スタ
ートパルス22とクロック23によりサンプリングパル
スを順次発生させ液晶表示装置の対応するソースライン
28に配置されたアナログスイッチ24を順次ONさ
せ、該アナログスイッチ24の一方より供給されるアナ
ログ映像信号25を順次ソースライン28に供給する。
そして走査側ドライバー26により選択される水平ライ
ン29の薄膜トランジスタ(以下「TFT」という)3
0を介して映像信号を液晶表示素子27の各画素20に
充電する。
【0003】一方、1、2、3は入力されるアナログ映
像信号のR、G、B信号をデジタル信号に変換するA/
D変換回路であり、該A/D変換回路1、2、3により
デジタル信号に変換されたR、G、B信号はデジタル映
像信号処理回路4で各種の信号処理が施される。デジタ
ル映像信号処理回路4で信号処理が施されたデジタル映
像信号R、G、Bは、それぞれD/A変換回路5、6、
7でアナログ信号に変換された後増幅され、上記アナロ
グ映像信号25となって上記アナログスイッチ24に供
給される。
【0004】図8において液晶表示素子27は単色表示
を行わせるものを例示しているが、各ソースラインを
R、G、B信号に対応して設けることによりカラー表示
を行わせる液晶表示装置の駆動回路となる。
【0005】またアモルファスシリコンTFTによるア
クティブマトリクス型の液晶表示装置のソースラインを
駆動する回路として、例えば図9に示すようなものが提
案されている。これは上記図8に示すものとは異なり、
映像信号はデジタル信号であり所定ビットの画素データ
からなるデジタル映像信号SVdを1ライン分ずつ順次
格納するシフトレジスタ回路(データレジスタ)32
と、このシフトレジスタ回路32に順次格納される1ラ
イン分のデジタル映像信号を1水平期間保持するラッチ
回路33と、このラッチ回路33より出力される1ライ
ン分のデジタル映像信号を構成する各画素データをnビ
ットカウンタ39より逐次増加、または減少させ出力さ
れるデータ値とを比較し、一致した時点で一致パルス4
0を発生するデジタルコンパレータ回路34と、この一
致パルス40により通常は外部より供給される上記n進
カウンタ39の1周期と同期したランプ波形による変換
用のアナログ入力電圧41をサンプリングするアナログ
スイッチ回路36と、このアナログスイッチ回路36か
らのサンプリング出力を次の1水平周期保持するアナロ
グラッチ回路37と、出力段38により構成するもので
ある。図中271はアモルファスシリコンTFT301
と液晶の画素201をマトリクス状に配列した液晶表示
素子である。
【0006】また、液晶に加える電圧と光の透過率は一
般に図5において曲線50で示すような関係になってい
る。同図で示した黒レベルと白レベルの範囲で映像信号
をそのままリニアに加えると光出力は黒付近と白付近で
縮んだ映像となり、品位の悪い階調再現性のない映像と
なる。このため液晶の透過率カーブを考慮して予め液晶
に加えるアナログ映像信号やデジタル映像信号を図中点
線で示す映像信号補正カーブ51に応じてガンマ補正す
る。
【0007】図10及び図11はガンマ補正回路の構成
図であり、アナログ映像信号のR、G、B信号はそれぞ
れA/D変換回路60、61、62でデジタル信号に変
換されて補正用ROM63、64、65に導かれ、該補
正用ROM63、64、65でデジタルR、G、B信号
は予め記憶された上記図5に示す映像信号補正カーブ5
1に応じたルックアップテーブル方式の情報によりガン
マ補正が施される。
【0008】図10は上記補正用ROM63、64、6
5でガンマ補正が施されたデジタルR、G、B信号を出
力するものであるが、図11は上記デジタルR、G、B
信号をD/A変換回路66、67、68によりアナログ
R、G、B信号に変換して出力する。そして、上記デジ
タル或いはアナログR、G、B信号は上記液晶表示素子
27、271のソースラインに供給される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図8に示す従来の駆動
回路はアナログ映像信号を直接サンプリングする方式で
ある。液晶を駆動する駆動回路はポリシリコンTFTで
構成されているためトランジスタの移動度が高く高速で
ある。そのため、図8に示すような簡単な回路構成で可
能であるが、高速とはいえ水平方向の画素数(アナログ
スイッチの数、TFTの数)を多くし、高解像度の表示
を得ようとすれば1水平期間の映像信号期間は限られて
いるので、1サンプリングに割当てられる時間は画素数
に応じて短くなる。しかもアナログサンプルであるた
め、高い液晶駆動電圧まで充電するには限界がある。
【0010】これを解決するためにアナログ映像信号を
多重化したり、時間軸を伸長し液晶ドライバーへの信号
数を増加させる等の試みが行われている。しかしこのよ
うな処理は外部のアナログ映像信号の処理を複雑なもの
とするので回路負担が増大するという欠点があった。ま
た、高度な映像処理を望む場合にはデジタル化が適して
おり、図8に示すようにアナログ映像信号をA/D変換
しデジタル処理する過程を踏んでいるが、表示用のデバ
イスがアナログ信号入力であるとデジタル処理の後にD
/A変換を必要とするため、この分回路が増大するとい
う欠点があった。
【0011】一方、図9に示す従来の他の駆動回路では
デジタル映像信号入力となっているのでアナログ信号へ
の変換については時間的余裕があり上記の欠点はない
が、次のような問題がある。即ち、図9の従来例は動作
が遅いアモルファスシリコンTFTを用いているので、
ソースライン28から与えられるアナログ信号は各ソー
スに関して同時に1H期間ずつ与えなければならず、そ
のため各出力線路にランダムに与えられるレベルシフタ
35の出力によりサンプリングされたアナログスイッチ
回路36の出力(時間的にランダム)をいったんホール
ドし、更にラッチ回路37を介してソースライン28に
与えることにより全てのソースラインの信号タイミング
を同一にするとともに、その保持期間を1Hとしてい
る。このように、サンプリングした後再度アナログ信号
をラッチしバッファを介してソースラインに供給するた
め、これらの回路をドライバーICとするためには、こ
の分チップ面積が増大するという欠点があるとともに、
この部分のバラツキにより表示品位が低下するという問
題があった。
【0012】また、図10及び図11に示すようなルッ
クアップ方式のガンマ補正を行うものにおいては直接デ
ジタル映像信号が補正用ROMに入力されるため、RO
M内での変換時間が1サンプル以内であることが必要と
される。従って水平方向の画素数や水平周期が短い映像
信号であると高速なROMを必要とし、コスト高の要因
となる欠点があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来装置の
問題を解決するもので、ポリシリコンよりなる薄膜トラ
ンジスタで構成したマトリクスアレイにより液晶表示装
置を駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆
動回路において、一連のnビットの画素データからなる
デジタル映像信号を1ライン分づつ順次格納するシフト
レジスタ回路と、該シフトレジスタ回路に順次格納され
る1ライン分のデジタル映像信号を1水平期間保持する
ラッチ回路と、該ラッチ回路より出力される1ライン分
のデジタル映像信号を構成する各画素データをn進カウ
ンタより出力されるデータ値と比較し一致した時点で一
致パルスを発生するデジタルコンパレータ回路と、各水
平周期毎に白レベルと黒レベル間のアナログランプ波形
を発生する変換用アナログ信号発生回路と、上記一致パ
ルスにより上記変換用アナログ信号発生回路からの上記
アナログランプ波形をサンプリングして上記一致パルス
の発生タイミングに対応したレベルのアナログ電圧を発
生するアナログスイッチ回路と、該アナログスイッチ回
路からのサンプリング出力を上記マトリクスアレイの選
択されている水平ラインにおける所定の画素に対応した
薄膜トランジスタに供給し、上記液晶表示装置の所定の
画素に所定のアナログ映像信号を供給するように構成す
る。
【0014】また上記の液晶表示装置の駆動回路におい
て、水平周期毎に上記のアナログランプ波形を発生する
上記変換用アナログ信号発生回路に、上記アナログラン
プ波形に対して液晶の電圧・透過率特性に応じた映像信
号のガンマ補正を行わせるガンマ補正回路を設けた構成
にする。
【0015】
【作用】上記の構成によれば、外部より供給される一連
のnビットの画素データからなるデジタル映像信号はシ
フトレジスタ回路に1ライン分づつ順次格納され、上記
シフトレジスタ回路に格納された1ライン分のデジタル
映像信号はラッチ回路に供給されて、ここで1水平期間
保持される。上記ラッチ回路より導出される1ライン分
のデジタル映像信号のnビットの各画素データはデジタ
ルコンパレータ回路でn進カウンタから出力されるデー
タと比較され、各画素データ毎に一致した時点で一致パ
ルスを発生する。
【0016】この各画素毎に生じる一致パルスはアナロ
グスイッチ回路で変換用アナログ信号発生回路からの各
水平期間毎に生ずる白レベルと黒レベル間のアナログラ
ンプ波形をサンプリングし、上記一致パルスの発生タイ
ミングに対応したレベルのアナログ電圧を発生させ、上
記アナログスイッチ回路より導出される各画素毎のアナ
ログ電圧を走査側ドライバーにより選択されている水平
ラインの各対応する画素に供給し、映像表示を行わせ
る。ポリシリコンTFTは動作が早いためソースライン
から与えられるアナログ信号は短時間でよいので、アナ
ログスイッチ回路の出力をホールドしたり、ラッチした
りする必要はない。
【0017】また、上記の水平周期毎にアナログランプ
波形を発生する変換用アナログ信号発生回路にガンマ補
正回路を設けると、アナログランプ波形は液晶の電圧・
透過率特性に応じてガンマ補正されたものとなる。この
ガンマ補正が施されたアナログランプ波形を上記のアナ
ログスッチ回路に供給すると、上記の各画素毎に供給さ
れるアナログ電圧はガンマ補正が施されたものとなり、
液晶表示装置には白レベル及び黒レベル近傍でも歪のな
い映像を再生することができる。
【0018】
【実施例】図1は本発明の一実施例のブロック図であ
る。図1において11はタイミング発生回路であり、こ
のタイミング発生回路11にはnビットのデータよりな
るデジタル映像信号SVdに同期した水平同期信号HD
及び垂直同期信号VDが基準タイミング信号として供給
される。12はm段nビットのシフトレジスタ回路であ
り、このシフトレジスタ回路12にはnビットの上記デ
ジタル映像信号SVdが供給される。また上記シフトレ
ジスタ回路12には上記タイミング発生回路11よりク
ロックCLKが供給され、各水平期間においてデジタル
映像信号SVdが1ライン分づつ順次格納される。
【0019】各水平期間でシフトレジスタ回路12に格
納される1ライン分の画素データはm段nビットのデー
タラッチ回路13に供給される。このデータラッチ回路
13には上記タイミング発生回路11より水平ブランキ
ング期間内に発生するラッチパルスPLが供給され、シ
フトレジスタ回路12より供給される1ライン分の画素
データがラッチされ、次の1水平期間保持される。上記
データラッチ回路13より出力される1ライン分の画素
データはm段nビットで構成するデジタルコンパレータ
回路14に供給される。
【0020】一方、上記タイミング発生回路11からは
nビットカウンタ回路15に供給する比較カウンタ用ク
ロックCCLKと1水平周期毎に出力されるスタートパ
ルスSpが出力される。nビットカウンタ回路15にお
いて、その出力QD0〜QDnは1水平周期毎に比較カウ
ンタ用クロックCCLKのクロック周期で1ビットずつ
増加していく。そしてnビットカウンタ回路15のカウ
ンタ出力QD0〜QDnは上記m段nビットのデジタルコ
ンパレータ回路14に供給される。
【0021】このデジタルコンパレータ回路14では上
記データラッチ回路13より供給される1ライン分の画
素データと、nビットカウンタ回路15の出力QD0
QDとを各段とも各ビット毎に比較し、一致した時点
で比較カウンタ用クロックCCLKの1個分のパルスが
発生する。各画素データはnビットであり、nビットカ
ウンタ回路15の出力もnビットであるからnビットカ
ウンタ回路15の1周期、即ち1水平周期内で1ライン
分の画素データ全てを比較でき画素データの値に応じた
時点で各段毎に一致パルスCpを出力する。
【0022】上記m段nビットのシフトレジスタ回路1
2、データラッチ回路13及びデジタルコンパレータ回
路14と、nビットカウンタ回路15の詳細な回路構成
の一例として4ビット構成の回路を図2及び図3に例示
する。同図中、図1に対応する部分は同一符号で示す。
上記各回路12〜15における個々の回路構成は通常広
く用いられているものであるから詳細な動作説明は省略
する。
【0023】一方、上記デジタルコンパレータ回路14
からの一致パルスCpは、レベルシフタ16により規定
のパルス電圧にレベルアップされ、次段のアナログスイ
ッチ回路17のゲートに供給される。アナログスイッチ
回路17の入力は変換用のアナログ入力信号Taに接続
されている。変換用のアナログ入力信号Taは上記タイ
ミング発生回路11からの比較カウンター用クロックC
CLKとスタートパルスSpにより同期がとられている
変換用アナログ信号発生回路18からのランプ波形であ
るが詳細は後述する。
【0024】各段の上記アナログスイッチ回路17は上
記レベルシフタ16から一致パルスCpが供給される期
間ONするから上記アナログ入力信号Taがサンプルさ
れ、この電圧値は画素データに対応した電圧値となる。
そして、各段の上記アナログスイッチ回路17の出力は
液晶を駆動するTFTマトリクスアレイの対応する各段
のソースライン28に直接供給され、タイミング発生回
路11からのコントロール信号で制御される走査側ドラ
イバー26により選択されONした1水平ラインの対応
する各段のTFT30を通して画素20の液晶を充電す
る。
【0025】上記のように各段のアナログスイッチ回路
17がONする期間は各段の一致パルスCpの期間であ
り、これは画素クロックに対して十分期間が長いため安
定して映像を書き込むことが可能となる。即ち、例えば
1水平期間の映像有効期間をTとした場合、水平方向
の画素数を1000とすると図8に示す従来の構成では
H/1000の期間が画素クロックの期間であり、ア
ナログスイッチ回路17のサンプリング期間であるが、
図1に示す本発明の構成において画素データを8ビット
とした場合には1000画素であってもTH/256と
なり、約4倍の時間をとることが可能になる。
【0026】図4はnビットカウンター回路15により
m段nビットのデジタルコンパレータ回路14から一致
パルスCpを導出し、レベルシフタ16とアナログスイ
ッチ回路17及び変換用アナログ信号発生回路18によ
りソースライン出力を得る場合の時間軸に対する信号変
換過程を示す図であり、L段目の4ビット信号の場合を
例示している。
【0027】図4において(a)はnビットカウンター
回路(n=4)15のカウンター出力波形である。m段
nビットのデジタルコンパレータ回路14に入力される
L段目のデジタル映像信号の値がkであるとすると、図
4(b)に示すように図4(a)のカウンター出力がk
になった時点でデジタルコンパレータ回路14より一致
パルスCpが導出される。
【0028】一方変換用アナログ発生回路18から供給
される変換用のアナログ入力信号Taは図4(c)に示
すように白レベル電圧から黒レベル電圧までランプ状に
変化する波形にする。同図においては、電圧が高い方を
黒レベルとしているが、これはノーマリホワイトモード
の液晶素子に対するものである。ノーマリブラックモー
ドでは黒レベルと白レベルの表現を入れ替えるようにす
ればよい。
【0029】従って、デジタルコンパレータ回路14よ
り導出される図4(b)に示す一致パルスCpはレベル
シフタ16で規定のパルス電圧にレベルアップされた
後、図4(c)に示す変換用のアナログ入力信号Taと
共にアナログスイッチ回路17に供給され、該アナログ
スイッチ回路17より図4(d)に示すような上記kの
値に対応したアナログ電圧値を示すL段目のソースライ
ン出力電圧PLを導出する。このソースライン出力電圧
PLはL段目のソースライン28に供給され、走査側ド
ライバー26により選択されている水平ライン29の交
点に位置するTFT30を介し、該TFT30に接続さ
れた画素20を形成する液晶に印加される。上記の説明
はL段目についてのものであるが、第1段目よりm段目
までの各段のソースライン28についても同様にして入
力される映像信号に対応した画素情報が供給される。
【0030】なお、液晶は交流駆動させるが交流駆動を
行わせるには図4(c)に示すような白レベルから黒レ
ベルに向かう右上がりの直線よりなるランプ波形の極性
を交互に反転させ、交互に黒レベルから白レベルへ右下
がりの直線になるようにする。この場合、液晶の対向電
極の印加電圧も上記極性に応じて変化させる必要がある
が、これは周知の技術であるのでここでは説明を省略す
る。
【0031】液晶に加える電圧と光の透過率特性は上述
するように一般に図5に示すような曲線50となってい
る。従って図5に示す黒レベル電圧と白レベル電圧の範
囲において、映像信号に対して電圧をリニアに加えると
光出力は黒付近と白付近で縮んだものとなり、品位の悪
い階調再現性のない映像となる。このため液晶の透過率
特性を示す上記曲線50を考慮して、予め液晶に加える
アナログ映像信号やデジタル映像信号を補正するいわゆ
るガンマ補正が行われる。
【0032】本発明においては上記のガンマ補正を次の
ようにして行わせている。即ち図6に示すように、図1
の変換用アナログ信号発生回路18より導出する変換用
のアナログ入力信号Taを白レベル電圧と黒レベル電圧
間で直線的に変化する点線で示す直線L1より上記液晶
のガンマ補正を行わせる曲線L2に変化させ、これを導
出するようにする。
【0033】図7はガンマ補正回路のブロック図であ
り、このガンマ補正回路は図1の変換用アナログ信号発
生回路18内に設けられる。図7において、タイミング
発生回路11より導出される比較カウンター用クロック
CCLKと1水平周期毎に出力されるスタートパルスS
pをnビットカウンター回路71に供給する。このnビ
ットカウンター回路71は図1に示すnビットカウンタ
ー回路15と同一構成であり、カウンター出力Q0・・
・Qn(nビット)を導出してこれを次段のメモリ72
のアドレスに入力する。メモリ72はデータテーブルと
なっており、そのデータ内容は上記アドレス順に上記ガ
ンマ補正の補正カーブに対応する値になっている。
【0034】従って上記メモリ72のデータ出力は上記
ガンマ補正の補正カーブで補正されたものとなり、この
ガンマ補正が施されたデータ出力がD/Aコンバータ7
3のデータ入力として供給される。その結果、上記比較
カウンター用クロックCCLKのステップで上記D/A
コンバータ73の出力が変化し、1水平期間のガンマ補
正用の補正カーブを持った変換用のアナログ入力信号T
aを発生させることができる。この場合、比較カウンタ
ー用クロックCCLKのステップは階調分のステップ数
でよいので、回路自体は図10、図11に示す従来のガ
ンマ補正用のメモリより低速の安価なものでよい。74
はバッファアンプであり、このバッファアンプ74では
白レベルと黒レベルの電圧調整が行えるようにしてい
る。
【0035】尚、上述する本発明の実施例は単色表示を
行わせるものであるが同様の構成を映像信号のR、G、
B各信号に対して設け、R、G、B3原色のドットで1
画素を形成するようにすればカラー表示を行う液晶表示
装置の駆動回路を得ることができる。
【0036】
【発明の効果】本発明は上記の構成であるのでアナログ
映像信号をホールドする等の処理を行う必要がなく、1
ラインの画素数が増大した高解像度の表示を行わせる場
合も比較的簡単な構成で入力映像信号に対応してTFT
アレイの駆動を正確に行わせることができる。また、映
像信号レベルに応じたデジタル信号値をアナログ信号に
変換してTFTアレイに供給する場合、変換用のアナロ
グ入力信号を液晶のガンマ補正に合わせて予め補正した
信号とするので簡単な構成で液晶のガンマ補正を行わせ
ることができ、階調再現性の優れた表示を行わせるよう
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例のブロック図。
【図2】 本発明の要部の具体的な構成を示すブロック
図。
【図3】 本発明の他の要部の具体的な構成を示すブロ
ック図。
【図4】 本発明の動作説明図。
【図5】 液晶の印加電圧に対する透過率特性を示す
図。
【図6】 液晶のガンマ補正の動作説明図。
【図7】 本発明に用いる液晶のガンマ補正回路のブロ
ック図。
【図8】 従来例の構成図。
【図9】 他の従来例の構成図。
【図10】 従来例における液晶のガンマ補正回路の構
成図。
【図11】 従来例における液晶の他のガンマ補正回路
の構成図。
【符号の説明】
12 シフトレジスタ回路 13 データラッチ回路 14 デジタルコンパレータ回路 15 nビットカウンター回路 17 アナログスイッチ回路 18 変換用アナログ信号発生回路 20 画素 30 TFT

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリシリコンよりなる薄膜トランジスタ
    で構成したマトリクスアレイにより、液晶表示装置を駆
    動するアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路
    において、一連のnビットの画素データからなるデジタ
    ル映像信号を1ライン分ずつ順次格納するシフトレジス
    タ回路と、該シフトレジスタ回路に順次格納される1ラ
    イン分のデジタル映像信号を1水平期間保持するラッチ
    回路と、該ラッチ回路より出力される1ライン分のデジ
    タル映像信号を構成する各画素データをn進カウンタよ
    り出力されるデータ値と比較し一致した時点で一致パル
    スを発生するデジタルコンパレータ回路と、各水平周期
    毎に白レベルと黒レベル間のアナログランプ波形を発生
    する変換用アナログ信号発生回路と、上記一致パルスに
    より上記変換用アナログ信号発生回路からの上記アナロ
    グランプ波形をサンプリングして上記一致パルスの発生
    タイミングに対応したレベルのアナログ電圧を発生する
    アナログスイッチ回路と、該アナログスイッチ回路から
    のサンプリング出力を上記マトリクスアレイの選択され
    ている水平ラインにおける所定の画素に対応した薄膜ト
    ランジスタに供給し、上記液晶表示装置の所定の画素に
    所定のアナログ映像信号を供給するようにしたことを特
    徴とする液晶表示装置の駆動回路。
  2. 【請求項2】 上記請求項1記載の液晶表示装置の駆動
    回路において、水平周期毎にアナログランプ波形を発生
    する変換用アナログ信号発生回路に上記アナログランプ
    波形に対して、液晶の電圧・透過率特性に応じた映像信
    号のガンマ補正を行わせるガンマ補正回路を設けたこと
    を特徴とする液晶表示装置の駆動回路。
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