JP3664989B2

JP3664989B2 - 中心対称電圧を有する調整可能なバイアスガンマ訂正回路

Info

Publication number: JP3664989B2
Application number: JP2001124538A
Authority: JP
Inventors: 毓仁沈; 建志陳; 明道陳; 明俊廖
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP2002328653A

Description

【０００１】
本発明は、ガンマ訂正回路に関する。より詳しくは、本発明は中心対称電圧を有する調整可能バイアスガンマ訂正回路を得るために、ガンマ訂正回路にバリスタ、トランジスタ、またはオペアンプを用いることに関する。
【０００２】
アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭ−ＬＣＤ）システムにおいては、液晶の透過率と印加した電圧との関係を表す特性曲線は、図１に示されるように、非線形曲線である。図２に示されるような、人間の目に最適な視覚効果を与えるような、液晶の透過率とコード番号との間の線形特性、すなわち特殊関係曲線を得るためには、駆動電圧とコード番号との間の関係を定めなければならない。図３に示されるような、すべてのコード番号が特定の駆動電圧にマップ化された曲線は、ガンマ曲線と呼ばれる。
【０００３】
ＡＭ−ＬＣＤシステムにおいては、ガンマ訂正回路の主な機能は、コード番号を対応する駆動電圧に変換ためにガンマ曲線を参照することであり、それにより駆動電圧をＡＭ−ＬＣＤシステムの液晶に印加することができる。ガンマ曲線を用いることにより、ＬＣＤの輝度、階調、コントラスト、カラーパフォーマンスを調整することができる。故に、ガンマ訂正回路によって定められるガンマ曲線は、ＬＣＤのカラー品質にとって極めて重要である。
【０００４】
一般に、ガンマ訂正回路から印加される基準駆動電圧の数が多いほど、ガンマ曲線の近似を取るときの誤差は少なくなる。ディスプレイのハイカラー品質を満たすためには８ビットデータのコード番号が２５６必要である。２５６のコード番号、とは、ディスプレイが２５６階調を表示できるという意味である。調整回路によって２５６の基準電圧源が与えられるのが最も望ましいが、それは不可能である。さらに、ネマチック液晶はＡＣ駆動特性を持つため、プラスの２５６基準電圧とマイナスの２５６基準電圧との、５１２駆動電圧がガンマ訂正回路に与えられる必要がある。図４は、従来のガンマ訂正回路を示す。直列に接続された複数の抵抗（Ｒ_１〜Ｒ_ｍ）に、２種類（Ｖ_ｎ，Ｖ_ｎ−１）の電圧が印加されている。抵抗値を調整することにより、各ノードでは２つの電圧（Ｖ_ｎ，Ｖ_ｎ−１）の間の駆動電圧（Ｖ_ｒ１〜Ｖ_Ｒｍ−１）がそれぞれ得られる。図１に示されるように、各ノードはバッファに接続され、故にバッファの出力が駆動電圧である。このように、直列接続された抵抗の分割電圧を用いることにより、入力電圧を減少することができる。
【０００５】
図５に示されるように、ＡＣ駆動回路では、２つの入力基準電圧端子（Ｖ_ｃｃ，Ｖ_Ｇｎｄ）に、複数の直列に接続された対称的な抵抗（Ｒ_１〜Ｒ_ｍ）が接続され、２つの抵抗（Ｒ_ｍ）の開放端は互いに結合されて、中心電圧ノードを構成している。このように、ガンマ訂正回路は中心電圧（（Ｖ_ｃｃ＋Ｖ_Ｇｎｄ）／２）および中心電圧を基準にして対称的な駆動電圧（＋Ｖ_１，−Ｖ_１，＋Ｖ_２，−Ｖ_２〜＋Ｖ_ｍ−１，−Ｖ_ｍ−１）を有する。従来のガンマ訂正回路でも、駆動電圧を得ることはかなり容易に行える。しかし、直列に接続される抵抗の１つに変化があると、すべての駆動電圧が影響を受けるため、調整を要するような対称駆動電圧および中心電圧を得るのはかなり難しい。さらに、非対称な駆動電圧は画像のちらつき現象を起こし、画像品質を劣化させる。
【０００６】
ディスプレイのハイカラー品質の要件を満たすためには、正確なガンマ曲線を得る必要がある。ガンマ曲線の近似をとるためには、駆動基準電圧の数を増やす必要がある。故に、最低数の電圧源を用いながら最大限に調整可能な駆動基準電圧を発生することができるガンマ訂正回路が求められる。
【０００７】
よって、本発明の目的は、中心対称電圧を有する調整可能バイアスガンマ訂正回路を提供することである。本発明では、ガンマ訂正回路にバリスタ、トランジスタ、またはオペアンプを用いることにより、中心電圧を基準とする、複数のプラス及びマイナスの対称的な駆動電圧を得る。
【０００８】
本発明の他の目的は、中心対称電圧を有する調整可能バイアスガンマ訂正回路を提供することである。本発明を利用することにより、ガンマ訂正回路は最低数の電圧源で、最大限に調整可能な駆動電圧を発生することができる。
【０００９】
本発明のすべてのアスペクトにおいて、本発明は、複数の対称分割電圧ユニットを備え、各対称分割電圧ユニットにおいては、第１の抵抗、抵抗値制御回路、第２の抵抗が第１の入力端子と第２の入力端子との間に直列に接続され、抵抗値制御回路の第１端は第１のバッファの入力端に接続され、抵抗値制御回路の第２端は第２のバッファの入力端に接続され、第１のバッファの出力端と第２のバッファの出力端とはそれぞれプラスの駆動電圧とマイナスの駆動電圧とを対で発生し、各対称分割電圧ユニットの第１のバッファの出力と第２のバッファの出力とは、それぞれ第１の電圧と第２の電圧に接続される次段の対称分割電圧ユニットの第１の入力端子と第２の入力端子に接続されることを特徴とする、調整可能バイアスガンマ訂正回路を提供する。
【００１０】
また本発明のすべてのアスペクトにおいて、本発明は、複数の対称分割電圧ユニットを備え、各対称分割電圧ユニットにおいては、入力端子と第１の電圧との間に接続されるドローイング端子を有するバリスタと自己のプラス入力端に接続されるドローイング端子と自己の出力端に接続されるマイナス入力端とを有する第１の増幅器と、第１の増幅器のマイナス入力端と自己のマイナス入力端との間に接続される第１の抵抗と自己のマイナス入力端と出力端との間に接続される第２の抵抗とを有する第２の増幅器と、第１および第２の増幅器の各出力からそれぞれ一対のプラスの駆動電圧とマイナスの駆動電圧を生成するために第２の増幅器のプラス入力端に接続される中心電圧と、を備えている。各対称分割電圧ユニットの第１の増幅器の出力は、次段の入力端子に接続され、第１の入力端子は第２の電圧に接続されることを特徴とする、調整可能バイアスガンマ訂正回路を提供する。
【００１１】
上に述べた本発明のアスペクトと、それに伴う効果は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、より理解が深まり、より容易に認識できるようになる。
【００１２】
図６は、本発明の第１の実施例によるガンマ訂正回路を概略的に示す図である。このガンマ訂正回路の接続関係を以下に説明する。
【００１３】
ガンマ訂正回路は、複数の対称分割電圧ユニット１０から成る。第１の対称分割電圧ユニット１０では、抵抗（Ｒ_１）、バリスタ（ＶＲ_１）、および抵抗（Ｒ_１）が、それぞれ電圧源（Ｖ_ｃｃ，Ｖ_Ｇｎｄ）に接続される２つの入力端子間に直列に接続されている。バリスタ（ＶＲ_１）の両端には、それぞれ２つのバッファ２０、３０が接続され、電圧をバリスタ（ＶＲ_１）の両端から出力している。さらに、次段の対称分割電圧ユニットの入力端子は、前段のバッファの２つの出力端子に接続されている。このように、本発明の第１の実施例のガンマ訂正回路は、第１の対称分割電圧ユニット１０，第２の対称分割電圧ユニット、・・・、第Ｎの対称分割電圧ユニットを備えて完成される。
【００１４】
図６に示されるとおり、このガンマ訂正回路の中心電圧は（Ｖ_ｃｃ＋Ｖ_Ｇｎｄ）／２であるのは明らかである。第１の対称分割電圧ユニット１０では、２つの抵抗が同じ抵抗値を有するため、＋Ｖ_１（プラスの駆動電圧）および−Ｖ_１（マイナスの駆動電圧）で表される２つのバッファ２０および３０の出力は、バリスタ（ＶＲ_１）がどのように調整されようとも、中心電圧を基準にして対称となる。同様に、前述したとおり、他の対称分割電圧ユニットは、対称的な順次減少プラス駆動電圧（＋Ｖ_２〜＋Ｖ_Ｎ）および順次増加マイナス駆動電圧（−Ｖ_２〜−Ｖ_Ｎ）を発生することができる。それぞれの対称分割電圧ユニットのバリスタの抵抗値を調整することにより、すべてのプラス駆動電圧（＋Ｖ_２〜＋Ｖ_Ｎ）およびマイナス駆動電圧（−Ｖ_２〜−Ｖ_Ｎ）を較正して得ることができ、またプラス及びマイナスの駆動電圧の対は、中心電圧を基準に対称となる。さらに、バリスタを調整しても、中心電圧がシフトすることがない。またさらに、対称分割電圧ユニットの数を増やすことにより、ガンマ訂正回路の駆動電圧をガンマ曲線に近づけることができる。
【００１５】
図７は、本発明の第２の実施例のガンマ訂正回路を概略的に示す図である。このガンマ訂正回路の接続関係を以下に説明する。
【００１６】
ガンマ訂正回路は、複数の対称分割電圧ユニット４０から成る。第１の対称分割電圧ユニット４０では、抵抗（Ｒ_１）と、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（Ｔ_１）のソース及びドレインと、抵抗（Ｒ_１）とが、それぞれが電圧源（Ｖ_ｃｃ，Ｖ_Ｇｎｄ）に接続される２つの入力端子間に直列に接続される。ＦＥＴ（Ｔ_１）のソース及びドレインにはそれぞれ２つのバッファ５０、６０が接続され、ソース端子及びドレイン端子から電圧を出力させている。さらに、次段の対称分割電圧ユニットの２つの入力端子は、前段のバッファの２つの出力端に接続されている。このように、本発明の第２の実施例のガンマ訂正回路は、第１の対称分割電圧ユニット４０，第２の対称分割電圧ユニット、・・・、第Ｎの対称分割電圧ユニットを有し、完成する。
【００１７】
図７に示すように、それぞれの対称分割電圧ユニットのＦＥＴは、ソース端子とドレイン端子との間に内部抵抗を有するものとして扱うことができ、内部抵抗の抵抗値はＦＥＴのゲート電圧を調整することによって制御できる。第１の実施例と同様に、すべて対称分割電圧ユニットは、対称的な順次減少プラス駆動電圧（＋Ｖ_１〜＋Ｖ_Ｎ）および順次増加マイナス駆動電圧（−Ｖ_１〜−Ｖ_Ｎ）を発生することができる。ゲート電圧を調整し、調整された内部抵抗を得ることにより、すべてのプラス駆動電圧（＋Ｖ_１〜＋Ｖ_Ｎ）およびマイナス駆動電圧（−Ｖ_１〜−Ｖ_Ｎ）を較正して得ることができ、またプラス及びマイナスの駆動電圧の対は、中心電圧を基準に対称となる。
【００１８】
図８は、本発明の第３の実施例のガンマ訂正回路を概略的に示す図である。このガンマ訂正回路の接続関係を以下に説明する。
【００１９】
ガンマ訂正回路は、複数の対称分割電圧ユニット７０から成る。各対称分割電圧ユニット７０は同じ接続構成であり、ドローイング端子を有するバリスタ、同じ抵抗値を有する２つの抵抗、および２つのオペアンプを備える。第１の対称分割電圧ユニット７０のバリスタ（ＶＲ_１）は、電圧源（Ｖ_ｃｃ，Ｖ_Ｇｎｄ）に接続される入力端子の間に接続されている。第１のオペアンプ８０のプラス入力端はバリスタ（ＶＲ_１）のドローイング端子に接続され、マイナス入力端は第１のオペアンプ８０の出力端に接続される。中心電圧（Ｖ_ｃｏｍ）は第２のオペアンプ９０のプラス入力端に接続され、抵抗（Ｒ_１）が第１のオペアンプ８０と、第２のオペアンプ９０の２つのマイナス入力端の間に接続され、他の抵抗（Ｒ_１）が第２のオペアンプ９０のマイナス入力端と出力端との間に接続される。さらに、次段の対称分割電圧ユニットの入力端子は前段の第１のオペアンプの出力端に接続される。このように、本発明の第３の実施例のガンマ訂正回路は第１の対称分割電圧ユニット７０、第２の対称分割電圧ユニット、・・・、および第Ｎの対称分割電圧ユニットを有し、完成する。
【００２０】
図８に示されるとおり、このガンマ訂正回路の中心電圧がＶ_ｃｏｍであるのは明らかである。第１の対称分割電圧ユニット７０では、２つの抵抗が同じ抵抗値を有するため、＋Ｖ_１（プラスの駆動電圧）および−Ｖ_１（マイナスの駆動電圧）で表される２つのオペアンプ８０および９０の出力は、バリスタ（ＶＲ_１）がどのように調整されようとも、中心電圧を基準として対称となる。同様に、前述したとおり、他の対称分割電圧ユニットは、対称的な順次減少プラス駆動電圧（＋Ｖ_２〜＋Ｖ_Ｎ）および順次増加マイナス駆動電圧（−Ｖ_２〜−Ｖ_Ｎ）を発生することができる。それぞれの対称分割電圧ユニットのバリスタのドローイング端子の位置を調整することにより、すべてのプラス駆動電圧（＋Ｖ_２〜＋Ｖ_Ｎ）およびマイナス駆動電圧（−Ｖ_２〜−Ｖ_Ｎ）を較正して得ることができ、またプラス及びマイナスの駆動電圧の対は、中心電圧（Ｖ_ｃｏｍ）を基準に対称となる。さらに、バリスタを調整しても、中心電圧（Ｖ_ｃｏｍ）がシフトすることがない。またさらに、対称分割電圧ユニットの数を増やすことにより、ガンマ訂正回路の駆動電圧をガンマ曲線に近づけることができる。
【００２１】
図９は、本発明の第４の実施例のガンマ訂正回路を概略的に示す図である。このガンマ訂正回路の接続関係を以下に説明する。
【００２２】
第４の実施例と第３の実施例との違いは、各対称分割電圧ユニット１００のバリスタが入力端子と電圧源（Ｖ_ｃｃ）の間に接続されていることである。第１の対称分割電圧ユニット１００では、入力端子は接地されている。第４の実施例では、＋Ｖ_１（プラスの駆動電圧）および−Ｖ_１（マイナスの駆動電圧）で表される２つの増幅器１１０および１２０の出力端は、中心電圧(Ｖ_ｃｏｍ）を基準にして対称である。同様に、他の対称分割電圧ユニットは、対称的な順次増加プラス駆動電圧（＋Ｖ_２〜＋Ｖ_Ｎ）および順次減少マイナス駆動電圧（−Ｖ_２〜−Ｖ_Ｎ）を発生することができる。さらに、第４の実施例と第３の実施例の出力の違いは、第３の実施例では対称分割電圧ユニットのプラスの駆動電圧が次段の対称分割電圧ユニットのものより高いのに対して、第４の実施例では対称分割電圧ユニットのプラスの駆動電圧が次段の対称分割電圧ユニットのものより低い、ということである。
【００２３】
このように、本発明は、中心対称電圧を有する調整可能バイアスガンマ訂正回路と提供できるという効果がある。本発明では、バリスタ、トランジスタ、またはオペアンプをガンマ訂正回路に備えることにより、中心電圧を基準にして順次変化する複数のプラスおよびマイナスの対称分割電圧を得ることができる。
【００２４】
さらに本発明は、中心対称電圧を有する調整可能バイアスガンマ訂正回路を提供できるという効果がある。本発明を用いることにより、ガンマ訂正回路は最低数の電圧源を用いながら最大限に調整可能な駆動電圧を発生することができる。
【００２５】
前述した本発明の好適な実施例は、発明を限定するものではなく、発明を説明するためのものであることは、当業者には理解できよう。添付の請求項の範囲内で様々な変更や同様の構成を成すことが可能であり、このような修正を加えたり、同様の構成を成すために、添付の請求項は、最も広い範囲で解釈されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶の透過率と、印加した駆動電圧とを示す図。
【図２】液晶の透過率とコード番号が直線的な関係にある場合を示す図。
【図３】液晶の透過率とコード番号のガンマ曲線を示す図。
【図４】固定比率抵抗を有する従来のガンマ訂正回路を概略的に示す図。
【図５】ＡＣ駆動システムで用いられる従来のガンマ訂正回路を概略的に示す図。
【図６】ガンマ訂正回路の第１の実施例を概略的に示す図。
【図７】ガンマ訂正回路の第２の実施例を概略的に示す図。
【図８】ガンマ訂正回路の第３の実施例を概略的に示す図。
【図９】ガンマ訂正回路の第４の実施例を概略的に示す図。

Claims

中心電圧を基準とする複数のプラスおよびマイナスの駆動電圧を発生するための調整可能バイアスガンマ訂正回路であって、
複数の対称分割電圧ユニットを備え、各対称分割電圧ユニットにおいては、ある抵抗値を有する第１の抵抗、バリスタ、前記抵抗値を有する第２の抵抗が第１の入力端子と第２の入力端子との間に直列に接続され、前記バリスタの第１端は第１のバッファの入力端に接続され、前記バリスタの第２端は第２のバッファの入力端に接続され、前記第１のバッファの出力端と前記第２のバッファの出力端とはそれぞれ前記プラスの駆動電圧と前記マイナスの駆動電圧とを対で発生し、各対称分割電圧ユニットの前記第１のバッファの出力と前記第２のバッファの出力とは、それぞれ後続の対称分割電圧ユニットの第１の入力端子と第２の入力端子に接続され、前記対称分割電圧ユニットの初段の前記第１の入力端子と前記第２の入力端子とはそれぞれ第１の電圧源と第２の電圧源とに接続されることを特徴とする、調整可能バイアスガンマ訂正回路。