JP2001005429A - 液晶表示装置の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルの交流駆動回路において２つの差
動増幅器の後にスイッチがある構成では出力インピーダ
ンスが大きく、周波数特性の低下や出力振幅が制限され
る。また差動増幅器の性能差によって表示画面の位置的
または時間的に明るさの不均一が生じる問題があった。 【解決手段】 正極、逆極の映像信号を同一の増幅器で
増幅させ、スイッチ部を除去する。その結果高周波特性
を改善出来る。また多相展開駆動のパネルに対して、ゲ
イン、ＤＣレベルのバラツキを抑えた映像信号を供給出
来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置を駆動
する映像信号処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の表示セルに印加する電圧
は、液晶の劣化を防ぐために一定の周期で極性を反転す
る交流駆動を行う必要がある。図１１に従来における液
晶表示装置の映像信号極性反転回路の回路図を示す。

【０００３】図１１において、直流再生された入力映像
信号１０１は序段増幅器１０２によって、閾値を持ち印
加電圧に対して光の透過率がリニアではない液晶の特性
に合わせて増幅される。序段増幅器１０２は互いに逆極
性の入力端子が接続された１組の差動増幅器Ａ１０３、
差動増幅器Ｂ１０４に増幅された映像信号を送る。

【０００４】一方、映像信号の一定の周期信号より得ら
れたタイミング信号が液晶表示セル１０５の列電極の数
に対応した数のシフトレジスタ１０６に加わる。シフト
レジスタ１０６は映像信号のためのサンプリング信号を
トランスミッションゲ−ト１０７に送り出す。

【０００５】トランスミッションゲ−ト１０７の一繋が
りの開閉動作により差動増幅器Ａ１０３からの正の映像
信号または差動増幅器Ｂ１０４からの負の映像信号はス
イッチ回路、トランスミッションゲ−ト１０７を通って
液晶表示セル１０５の一行分の画像信号としてサンプル
ホ−ルド１０８に蓄積される。

【０００６】サンプルホ−ルド１０８からの画像信号は
液晶表示セル内のＴＦＴ１０９に印加され、ＴＦＴ１０
９及び液晶の特性により変化し、画素電極１１０に画素
信号として加わる。

【０００７】増幅率調整信号１１１が序段増幅器１０２
に加えられて液晶表示セル１０５のコントラストを調整
し、可変直流電圧信号１１２が差動増幅器Ｂ１０４に加
えられて液晶表示セル１０５の明度を調整するようにな
っている。液晶表示セル中の液晶は画素電極に加わる画
素電圧と対向電極に加わる対向電圧との差の交流電圧で
駆動される（特公平２−４１０３９号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の駆動回路は差動
増幅器の後にスイッチがあるので出力インピーダンスが
大きくなり、周波数特性の低下や出力振幅が制限される
問題があった。また上記駆動回路では、差動増幅器Ａ１
０３と差動増幅器Ｂ１０４との性能差によって表示画面
の位置的または時間的に明るさの不均一が生じる問題が
あった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題に鑑
み、映像信号処理の経路からスイッチ素子を排除して、
正逆両方の極性信号の直流再生を同じ経路で処理しする
ので周波数特性の低下や出力振幅が制限される事無く、
また明るさの位置的または時間的不均一を生じることな
く画像を表示することが出来る。

【００１０】またより高精細画像を狭帯域な映像信号回
路で処理するために映像信号を異なるいくつかの位相の
クロックでサンプリングして相展開した映像信号を液晶
表示装置に入力する駆動方式において、相展開した映像
信号を交流駆動信号処理するための各駆動回路のゲイ
ン、直流再生性能を精度良く揃え明るさの位置的または
時間的不均一を生じることなく画像を表示することが出
来る。

【００１１】すなわち回路のダイナミックレンジを有効
に利用した映像信号を１水平期間毎、または１垂直期間
毎、または１水平期間毎かつ１垂直期間毎に極性反転し
て出力する映像処理回路と、映像処理回路の出力を液晶
の駆動に十分な振幅に増幅するアンプ回路と、アンプ回
路の出力に対し直流再生のための信号を発生する発生回
路と、アンプ回路の出力と発生回路の出力を加算する加
算回路とを備え、映像信号の処理経路を切り替えること
なく液晶表示装置を交流駆動する映像信号を作成するこ
とを特徴とした液晶表示装置の駆動回路である。

【００１２】また本発明は映像信号を相展開し前記の映
像処理回路、加算回路を少なくとも２経路以上を用いて
１つの液晶表示装置を駆動する駆動回路において、制御
信号によって信号振幅を制御するアンプ回路と、アンプ
回路出力の交流駆動信号における２つのペデスタルレベ
ルを検出する検出回路と、検出回路で検出した２つのペ
デスタルレベルの差から映像信号の大きさを演算しアン
プ回路に対し制御信号を発生する演算回路と、加算回路
の出力から交流駆動信号の一方のペデスタルレベルを検
出しそのレベルと基準レベルとを比較して差分を発生す
る第２演算回路と、第２の演算回路の出力に従い発生回
路の出力をシフトさせるレベルシフト回路とをそれぞれ
の経路に備え、信号処理の経路が異なっても映像信号の
直流再生と信号ゲインが同じになることを特徴とした液
晶表示装置の駆動回路である。

【００１３】本発明は前記した構成により、映像信号の
処理経路を切り替えることなく液晶表示装置を交流駆動
する映像信号を作成する。

【００１４】また映像信号を相展開し前記の映像処理回
路、アンプ回路、加算回路を少なくとも２経路以上を用
いて１つの液晶表示装置を駆動する駆動回路において、
交流駆動信号の一方のペデスタルレベルと基準レベルと
を比較して差分を検出して発生回路の出力から減算する
事で信号処理の経路が異なっても映像信号の直流再生を
精度良く一致させ、かつ２つのペデスタルレベルの差か
ら映像信号の大きさを演算してその大きさを一定にする
ためにアンプ回路に対し制御信号を発生して信号処理の
経路が異なっても信号ゲインを精度良く一致させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
おける液晶表示装置の駆動回路のブロック図を示すもの
である。図１において１は映像処理回路、１１は映像処
理回路１におけるデジタルガンマ処理部、１２は映像処
理回路１におけるビット反転部、１３は映像処理回路１
におけるデジタル／アナログ変換部（以下Ｄ／Ａ変換
部）、２は発生回路、３はアンプ回路、４は加算回路、
５は液晶パネルである。

【００１６】なお従来例におけるシフトレジスタ１０
６、トランスミッションゲート１０７、サンプルホール
ド１０８、ＴＦＴ１０９、画素電極１１０、液晶表示セ
ル１０５をまとめて液晶パネル５とした。

【００１７】以上のように構成されたこの実施形態の位
相調整回路において、以下その動作を説明する。

【００１８】映像処理回路１のデジタルガンマ処理部１
１には映像信号が入力される。液晶表示装置は入力信号
に対し、たとえばノーマリブラック駆動では図２で示す
ような非線形な透過特性を示すので、デジタルガンマ処
理部１１では線形な透過特性になるように映像信号を逆
補正する。

【００１９】次にビット反転部１２では例えば１水平毎
にデジタル映像データをビット反転する。その結果Ｄ／
Ａ変換部１３からは図３で示すようなアナログ映像信号
が出力される。

【００２０】Ｄ／Ａ変換部１３からの出力はアンプ回路
３で液晶表示装置を駆動するのに十分な信号振幅に増幅
される。

【００２１】液晶表示装置を駆動する映像信号は、ノー
マリーホワイト駆動であれば例えば図４(ａ)の様な信号
であり、ノーマリーブラック駆動であれば例えば図４
(ｂ)の様な信号である。そのためアンプ回路３の出力に
対して図４(ａ)または(ｂ)の様に映像の黒レベルを決め
る直流再生を加算回路４で行い、液晶パネル５に入力さ
れる。

【００２２】発生回路２では加算回路４で行う直流再生
のための信号を発生する。その信号の１例を図５に示
す。図５(ａ)はノーマリーホワイト駆動に対するアンプ
回路３の出力と発生回路２の出力との関係の１例であ
り、図５(ｂ)はノーマリーブラック駆動に対するアンプ
回路３の出力と発生回路２の出力との関係の１例であ
る。

【００２３】図５(ａ)、(ｂ)で示されるように液晶駆動
装置がノーマリーホワイト駆動、ノーマリーブラック駆
動のどちらの駆動モードであろうとも発生回路２の出力
電圧と位相を変えるだけで対応が出来、しかも映像信号
が処理される経路自体はどちらの駆動モードでも同一で
ある。

【００２４】その結果この実施形態によれば液晶表示装
置を交流駆動するためにスイッチ素子で映像信号を切り
替える事も無くデジタル処理で容易にかつ同じ性能で処
理できる。またノーマリーホワイト駆動、ノーマリーブ
ラック駆動のどちらの駆動モードであろうとも同一の回
路で映像信号を処理することが出来て常に同じ性能を確
保できる。

【００２５】次に相展開駆動について簡単に説明する。
液晶パネルの画素数が増加していくと、図１１の様にＶ
outの信号配線に全ての液晶セルが接続された構造では
増幅器に求められる帯域性能は画素数に比例して大きく
なる。そのため構成素子のコスト、設計難度は増大す
る。そこで図６のＶout１、Ｖout２の様に信号配線、シ
フトレジスタ１０６、トランスミッションゲート１０
７、サンプルホールド１０８、ＴＦＴ１０９、画素電極
１１０、液晶表示セル１０５を２つのグループに分け、
それを交互に配置する。なお図６において以後の説明と
整合を取るためにＶout１、Ｖout２以前の回路構成を第
１の実施形態を用いている。このように構成された液晶
パネル５に入力される信号について説明する。

【００２６】各Ｄ／Ａ変換部１３から出力される映像信
号と相展開される前の映像信号の関係を図７に示す。図
７(ａ)は相展開前の映像信号、図７(ｂ)は一方の相展開
用のクロック、図７（ｃ）はそのクロックで処理される
Ｄ／Ａ変換部１３からの出力信号、図７(ｄ)は他方の相
展開用クロック、図７(e)はそのクロックで処理される
Ｄ／Ａ変換部１３からの出力信号である。

【００２７】図７(ｃ)、(e)の映像信号は、図７(ａ)の
映像信号を半分の周波数で２つに分解した様な映像信号
になっている。このためアンプ回路３、加算回路４に対
して求められる周波数特性は図７（ａ）時と比べ半分と
なる。また応答性が遅い液晶に対しも個々の液晶セルに
求められる応答性は半分の速度でよい。これは高精細な
画像つまり高周波映像信号を表示させるため、映像信号
を上記のように分解し液晶が応答できる周波数に下げ、
液晶表示装置に複数（上記説明では２相展開であり２端
子）の映像入力端子を設けておきパネル上でそれを合成
するような手法である。

【００２８】この場合、問題となるのが各相に入力され
る信号レベルの精度である。ラスター信号の様に画面全
体が一様な信号レベルを考えた場合、各相の回路性能が
ばらつけば装置に入力された信号は均一にあるにも係わ
らず、表示される画像はムラのある画像になってしま
う。このような課題に対しての改善回路を次に説明す
る。

【００２９】図８は２相展開した場合における第２の実
施形態のブロック図である。図８において１１は図１で
示す第１の実施形態であり、７は検出回路、８は演算回
路、９は第２の演算回路、１０はレベルシフト回路であ
る。また図９は検出回路７と演算回路８の具体回路の一
例である。図９において７１，７２はスイッチ、７３、
７４はコンデンサ、８１は第１の減算器、８２は第２の
減算器、８３は加算器である。

【００３０】検出回路７のスイッチ７１，スイッチ７２
は、図１０で示す様にアンプ回路３の出力に対して２つ
のペデスタルレベルを検出するタイミングで閉じる。そ
の結果コンデンサ７３、コンデンサ７４は２つのペデス
タルレベルを保持する。第１の減算器８１はコンデンサ
７１の保持レベルからコンデンサ７２の保持レベルを減
算しアンプ回路３の映像信号の大きさを算出する。第２
の減算回路８２は基準値１から第１の減算器８１の出力
を減算する。加算器８３は基準値２と第２の減算器８２
の出力を加算することでアンプ回路３のゲインを制御す
る信号をする。

【００３１】アンプ回路３の出力が大きい場合には第１
の減算器８１の出力が基準値１より大きくなり第２の減
算器８２はマイナス出力をする。そのため加算器８３は
基準値２を減らしてアンプ回路３の信号ゲインを小さく
しようと動作する。またアンプ回路３の出力が小さい場
合には第１の減算器８１の出力が基準値１より小さくな
り第２の減算器８２はマプラス出力をする。そのため加
算器８３は基準値２を増やしてアンプ回路３の信号ゲイ
ンを大きくしようと動作する。その結果アンプ回路３は
基準値１、基準値２によって常に一定のゲインで動作す
る。さらに２経路ある信号処理回路のそれぞれのアンプ
回路に対し同じ基準値１、基準値２で制御を行えば常に
２つの経路の信号ゲインは同じになる。

【００３２】次に第２の演算回路９は、加算回路４の出
力から一方のペデスタルレベルを検出する。その検出値
と基準レベルとを比較し、例えば基準値より検出したペ
デスタルレベルが小さければプラスの信号を出力する。
また基準値より検出したペデスタルレベルが大きければ
マイナスのの信号を出力する。

【００３３】レベルシフト回路１０は第２の演算回路９
の出力に従い発生回路２の出力のＤＣレベルをシフトさ
せる。その結果加算回路４の出力信号のペデスタルレベ
ルは、第２の演算回路９の基準レベルと一致する様に制
御される。

【００３４】２つの経路における第２の演算回路９に同
じ同一の基準レベルを用いれば、常に２つの経路のペデ
スタルレベルは同じになる。

【００３５】以上のようにこの実施形態によればそれぞ
れの経路で行われる制御に対し、同じ基準値１、基準値
２、基準レベルを用いることで経路間の信号ゲイン、Ｄ
Ｃレベルのばらつきを押さえることができる。なお第２
の実施形態では２相展開で説明したがそれ以上の展開数
でも同様の効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
晶表示装置を交流駆動するためにスイッチ素子で映像信
号を切り替える事も無くデジタル処理で容易にかつ同じ
性能で処理できる。またノーマリーホワイト駆動、ノー
マリーブラック駆動のどちらの駆動モードであろうとも
同一の回路で映像信号を処理することが出来て常に同じ
性能を確保できる。

【００３７】また本発明によれば、それぞれの経路で行
われる制御に対し、同じ基準値１、基準値２、基準レベ
ルを用いることで経路間の信号ゲイン、ＤＣレベルのば
らつきを押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の
駆動回路のブロック図

【図２】液晶表示装置の入力信号−透過特性グラフ

【図３】同実施形態の映像処理回路１の出力信号を示す
図

【図４】液晶表示装置の駆動方法を示す波形図

【図５】同実施形態の加算回路３における直流再生のた
めの波形図

【図６】相展開を示すブロック図

【図７】相展開を説明する波形図

【図８】本発明の第２の実施形態による液晶表示装置の
駆動回路のブロック図

【図９】第２の実施形態による検出回路７と演算回路８
の具体例を示す図

【図１０】第２の実施形態による検出回路７の検出タイ
ミングを示す図

【図１１】従来の液晶表示装置の駆動回路のブロック図

【符号の説明】 １ 映像処理回路 ２ 発生回路 ３ アンプ回路 ４ 加算回路 ７ 検出回路 ８ 演算回路 ９ 第２の演算回路 １０ レベルシフト回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ａ Ｆターム(参考） 2H093 NA16 NA32 NA33 NA43 NA53 NC13 NC21 NC34 NC65 ND58 5C006 AA11 AC11 AC27 AC28 AF42 AF43 AF44 AF46 AF82 BB16 BC16 BC23 BF25 FA22 5C080 AA10 BB06 DD05 EE29 FF11 GG08 GG09 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路のダイナミックレンジを有効に利用
   した映像信号を１水平期間毎、または１垂直期間毎、ま
   たは１水平期間毎かつ１垂直期間毎に極性反転して出力
   する映像処理回路と、映像処理回路の出力を液晶の駆動
   に十分な振幅に増幅するアンプ回路と、アンプ回路の出
   力に対し直流再生のための信号を発生する発生回路と、
   アンプ回路の出力と発生回路の出力を加算する加算回路
   とを備え、映像信号の処理経路を切り替えることなく液
   晶表示装置を交流駆動する映像信号を作成することを特
   徴とした液晶表示装置の駆動回路。
2. 【請求項２】 映像信号を相展開し前記の映像処理回
   路、加算回路を少なくとも２経路以上を用いて１つの液
   晶表示装置を駆動する駆動回路において、加算回路の出
   力を制御信号によって信号振幅を制御するアンプ回路
   と、アンプ回路出力の交流駆動信号における２つのペデ
   スタルレベルを検出する検出回路と、検出回路で検出し
   た２つのペデスタルレベルの差から映像信号の大きさを
   演算しアンプ回路に対し制御信号を発生する演算回路
   と、加算回路の出力から交流駆動信号の一方のペデスタ
   ルレベルを検出しそのレベルと基準レベルとを比較して
   差分を発生する第２演算回路と、第２の演算回路の出力
   に従い発生回路の出力をシフトさせるレベルシフト回路
   とをそれぞれの経路に備え、信号処理の経路が異なって
   も映像信号の直流再生と信号ゲインが同じになることを
   特徴とした液晶表示装置の駆動回路。