JPH05143022A - 多階調液晶表示装置 - Google Patents

多階調液晶表示装置

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JPH05143022A
JPH05143022A JP30305391A JP30305391A JPH05143022A JP H05143022 A JPH05143022 A JP H05143022A JP 30305391 A JP30305391 A JP 30305391A JP 30305391 A JP30305391 A JP 30305391A JP H05143022 A JPH05143022 A JP H05143022A
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JP
Japan
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voltage
liquid crystal
ramp
display device
signal
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Pending
Application number
JP30305391A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Sato
秀夫 佐藤
Minoru Hoshino
稔 星野
Masaaki Kitajima
雅明 北島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶素子のしきい値と飽和電圧が製造ばらつき
や温度で変動したとき、簡単に補正して高品質の映像を
表示する多階調表示を提供する。 【構成】本発明は、液晶パネル1,走査回路2,サンプ
リング回路3,サンプリング制御回路4,ランプ電圧発
生回路5,コントロール回路6,フレームメモリ7,ビ
デオ回路8で構成される。液晶パネル1は、2次元に配
置したトランジスタ1aと液晶1bで構成されている。
液晶1bに印加する電圧は、ランプ電圧発生回路5の出
力をサンプリング回路3でサンプリングすることで発生
している。ランプ波発生回路5はタイミング信号と制御
信号を入力し、正負両極性のランプ電圧VRP,VRN
を出力する。このタイミング信号はランプ電圧の開始と
終了タイミングの、制御信号はランプ信号の初期電圧と
傾斜を制御するため最終電圧の信号である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧の振幅値で明るさ
を制御するディスプレイに係り、特にアクティブ・マト
リクス方式の液晶ディスプレイに好適な多階調液晶表示
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング素子と液晶素子を積層して
画像を表示するアクィテブ・マトリクス方式のディスプ
レイにおいて、多階調表示を行なう従来装置は、特開平
1−92797号(第1図),特開平2−264294 号(第1
図),特開平2−264295号(第1図)及び、エス・アイ
・デー,90,ダイジェスト(1990)319頁から
322頁(SID84DIGEST,1984pp31
9−322)に記載されている。これらの装置は、画像
信号をパルス幅又は位相差の信号に変換したパルス信号
で、時間とともに電圧が変化する参照信号をサンプリン
グし、この電圧を液晶素子に印加している。この方法
は、前期パルス信号の時間分解能と前期参照信号の電圧
分解能を高くすることで液晶に印加する電圧レベルを多
くできるので、多階調の表示装置に適する。
【0003】一方、液晶素子の輝度−電圧特性(B−V
特性)は、しきい電圧VTHと飽和電圧VSAT近傍に
おいて非線形であるとともに、しきい電圧VTHと、飽
和電圧VSATは製造ばらつきや、周囲温度で変動す
る。さらに、液晶に印加される電圧は、表示パネル内の
配線抵抗によって減衰する。このような原因で、表示す
る画像の輝度は変動するため、単に液晶に印加する電圧
レベルを多くするだけでは表示できる階調に限界があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多階調表示装置では、液晶に印加する電圧レベルを多
くしても、温度による液晶素子特性の変動や表示パネル
内の配線抵抗によって表示する画像に輝度むらや色ずれ
が生じる点で問題があった。
【0005】本発明はこのような現状を鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記の問題を解決し、輝度む
らや色ずれがない高品質の画像を表示するに最適な多階
調表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の多階調表示装置
は、スイッチング素子と印加電圧の振幅値により明るさ
が制御される表示体とを積層した表示パネルと、表示す
る明るさの情報を含むディジタル信号を時間信号に変換
するディジタル・時間変換手段と、時間信号に同期して
変化する電圧を発生する参照信号発生手段と、上記参照
信号を上記時間信号に応じてサンプリングして上記スイ
ッチング素子に印加される信号電圧を発生する時間・電
圧変換手段を具備するとともに、上記参照信号発生手段
に、ランプ電圧の初期電圧と傾きを制御する手段を具備
するランプ電圧発生手段によって、上記目的が達成され
る。
【0007】さらに、本発明の多階調表示装置は、上記
ランプ電圧発生手段に、時間と電圧の関係が複数の折れ
線にする回路手段を備えることもできる。
【0008】
【作用】ランプ電圧発生手段は、制御信号を入力して、
液晶素子の特性や、走査状態に応じてランプ電圧の初期
電圧と傾きを制御できる。
【0009】この結果、液晶素子のしきい電圧と飽和電
圧の製造ばらつきや、温度による変動を簡単に補正でき
るとともに、表示パネル内の配線抵抗による電圧降下も
補正できるので、高品質の多階調画像を表示することが
できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
1は本発明の液晶表示装置を示したものである。本液晶
表示装置は、液晶パネル1,走査回路2,サンプリング
回路3,サンプリング制御回路4,ランプ発生回路5,
コントロール回路6,フレームメモリ7,ビデオ回路8
で構成される。
【0011】液晶パネル1は、トランジスタ1aと液晶
素子1bを2次元に多数配列したものであり、このトラ
ンジスタ1aのドレインには輝度信号電圧Vd1〜Vd
Mが、ゲートには走査信号Vg1〜VgNが接続され
る。
【0012】ランプ波発生回路5はタイミング信号と制
御信号を入力し、正負両極性のランプ電圧VRP,VR
Nを出力する。このタイミング信号はランプ電圧の開始
と終了タイミングの、制御信号はランプ信号の初期電圧
と傾斜を制御するため最終電圧の信号である。
【0013】サンプリング制御回路4は、液晶素子1a
の明るさを定める映像データおよびタイミング信号を入
力して、時間信号Pd1〜PdMを出力する。この時間
信号は映像データに比例してパルス幅が変化する信号で
ある。
【0014】サンプリング回路3は、この時間信号Pd
1〜PdMとランプ電圧を入力し、輝度信号Vd1〜V
dMを出力する。
【0015】走査回路2は、タイミング信号を入力し、
前記走査信号Vg1〜VgNを出力する。コントロール
回路6は、フレームメモリ7,ビデオ回路8からの信号
を入力して、前記サンプリング制御回路の映像データ,
タイミング信号,ランプ発生回路の制御信号,走査回路
のタイミング信号を出力する。
【0016】以上のように構成した本発明の液晶表示装
置の動作を、図2に示すタイミングチャートで説明す
る。
【0017】走査回路2のタイミング信号であるFST
とCKVは、それぞれフレームの先頭と、走査ラインの
先頭を示す信号である。走査信号Vg1〜VgNは、C
KVの1周期のパルス幅を持つ信号であり、FSTが入
力された後、順次出力される。この走査信号で表示パネ
ルの各画素の列を選択している。
【0018】ランプ電圧Vrp,Vrnはそれぞれの傾
きが正と負であり、タイミング信号CKVに同期してい
る。これらのランプ電圧の初期電圧Vrp1,Vrn1
と最終電圧Vrp2,Vrn2はコントロール回路6で
制御される。
【0019】時間信号Pd1〜PdMは、ゲート走査信
号で選択された各行の映像信号をサンプリング制御回路
でパルス幅に変換した信号であり、立ち上がりタイミン
グが走査信号Vg1〜VgNと等しく、パルス幅TW1
〜TWNが映像信号の振幅値に比例している。
【0020】サンプリング回路の出力である輝度信号V
d1〜VdMは、この時間信号Pd1〜PdMでVrpま
たはVrnのランプ電圧をサンプリングして発生してい
る。図2の例では、ランプ電圧Vrp,Vrnの切り換
えは、第1フレームが正極性,第2フレームが負極性の
ようにフレーム毎に行なっている。
【0021】この正,負極性のランプ電圧をサンプリン
グして得られる電圧Vspは、時間信号のパルス幅をT
W,ランプ電圧が初期電圧から最終電圧まで到達するま
での時間をTRとすると、それぞれ次式で示される。
【0022】正極性 Vsp=(Vrp2−Vrp1)×TW/TR+Vrp1 …(数1) 負極性 Vsp=(Vrn2−Vrn1)×TW/TR+Vrn1 …(数2) このように、サンプリング電圧Vspは、オフセット電
圧 (Vrp1,Vrn1)とパルス幅TWを電圧に変換
した映像信号との和で示される。このサンプリング電圧
Vspのオフセット電圧と映像信号の変換利得は、ラン
プ電圧の初期電圧Vrp1,Vrn1と最終電圧Vrp
2,Vrn2で制御している。
【0023】液晶素子には、この輝度信号Vd1〜Vd
Mと共通電極の電圧VCOMの差が印加される。この共
通電極の電圧VCOMはランプ電圧の初期電圧Vrp,
Vrnのほぼ中間に設定する。この結果、図1に示すよう
に1行1列の液晶の印加電圧VLC(1,1)は1フレー
ム毎に極性を反転する。
【0024】液晶素子の特性例を図3に示す。液晶素子
の光透過率は図のように印加電圧で変化する。この特性
を直線で近似したとき、透過率が0%の印加電圧をしき
い電圧VTH,透過率100%の印加電圧を飽和電圧V
STと呼ぶ。このしきい電圧と飽和電圧は製造ばらつき
や温度で変動する。
【0025】本発明では、ランプ電圧の初期電圧と最終
電圧を、コントロール回路で簡単に制御できるので、初
期電圧と最終電圧の制御することによって次のような効
果が得られる。
【0026】(1) ランプ電圧の初期電圧と最終電圧
を、液晶素子のしきい値と飽和電圧の製造ばらつきに合
わせて設定することで、簡単な構成で高品質の映像を表
示する多階調表示装置が実現できる。
【0027】(2) ランプ電圧の初期電圧と最終電圧
を、液晶素子のしきい値と飽和電圧の温度変動に合わせ
て制御することで、液晶パネル温度による表示画像の輝
度変動や色ずれを補正して高品質の映像を表示する多階
調表示装置が実現できる。
【0028】(3) ランプ電圧の初期電圧と最終電圧を
走査回路のタイミングで制御することで、表示パネル内
部の信号配線部で発生する電圧効果による液晶印加電圧
の減少を補正することができるため、高精細でも表示パ
ネル内の輝度変動が小さい多階調表示装置が実現でき
る。
【0029】つぎに、本発明のランプ電圧発生回路の一
実施例を図4により説明する。図4は、正極性のランプ
電圧発生回路51,負極性のランプ電圧発生回路52,
タイミング制御回路53から成り立っている。この2つ
のランプ電圧発生回路の基本構成は同じであるので、以
下正極性のランプ電圧発生回路51を中心に説明する。
ランプ電圧発生回路51は、位相比較器510,チャー
ジポンプ520,積分器530,電圧電流変換器54
0,コンデンサCp2,MOSスイッチ560,バッフ
ァアンプ570,コンパレータ580で構成される。こ
こで、チャージポンプ520はP型MOSトランジスタ
MP1とN型MOSトランジスタMP2で、積分器53
0は演算増幅器Ap1と積分コンデンサCP1で、電流
電圧変換器540は演算増幅器Ap2,P型MOSトラ
ンジスタMP3,抵抗Rp1で構成されている。
【0030】ランプ電圧の初期電圧Vrp1はバッファ
アンプ570を介してMOSスイッチ560に接続して
いる。最終電圧Vrp2はコンパレータに接続し、ラン
プ電圧Vrpと比較する。また、タイミング信号CKV
はMOSスイッチ560のゲートに、STPは位相比較
器510の入力に接続している。
【0031】タイミング制御回路53は、タイミング信
号CKVを入力して、ランプ電圧の時間を設定するため
の遅延回路である。
【0032】以上のように構成された本発明のランプ電
圧発生回路の動作を図5のタイミングチャートで説明す
る。
【0033】タイミング信号CKVは図2に示したタイ
ミング信号と同じであり、ここではランプ電圧の初期電
圧Vrp1を設定するタイミングとして使用している。
また、タイミング信号STPは、ランプ電圧の最終電圧
の時間を設定する信号であり、タイミング制御回路で発
生している。ランプ電圧Vrpは、CKVが“H”にな
るとMOSスイッチ560がオン状態となり初期電圧V
rp1を出力し、CKVが“L”になるとMOSスイッ
チ560がオフ状態となり一定の傾斜で変化する。
【0034】コンパレータ580はランプ電圧Vrnと
最終電圧Vrp2を比較し、比較信号Dpを出力する。
比較信号Dpはランプ電圧Vrnが最終電圧Vrp2よ
りも大きくなったときに“H”となる。
【0035】位相比較器510は、この比較信号Dpと
タイミング信号STPの立ち上がりタイミングの時間差
を検出して位相出力Qp1,Qp2を出力する。
【0036】この位相比較器の1つの位相出力Qp1
は、タイミング信号STPが早いときに“L”となり、
チャージポンプ520のP型MOSトランジスタをオン
状態にする。このとき、積分器530の出力電圧は下が
り、電圧電流変換器540の抵抗Rp1に印加される電
圧V1は増加する。この結果、ランプ電圧の傾斜は増加
し、比較信号Dpのタイミングを進める。
【0037】一方、位相比較器の他の位相出力Qp2
は、比較信号Dpが早いときに“H”となり、チャージ
ポンプ520のN型MOSトランジスタMP2をオン状
態にする。このとき、積分器530の出力電圧は上が
り、電圧電流変換器540の抵抗Rp1に印加される電
圧V1は減少する。この結果、ランプ電圧の傾斜は減少
し、比較信号Dpのタイミングを遅らせる。
【0038】このように、本回路のランプ電圧は、初期
電圧ランプ電圧が最終電圧Vrp2と等しくなるタイミ
ングをSTPの立ち上がりと等しくなるように負帰還制
御されるので、タイミング信号STPの立ち上がり時点
の電圧を最終電圧Vrp2と等しくすることができる。
【0039】以上のように、本発明のランプ電圧発生回
路は、初期電圧と最終電圧を外部からの入力する電圧で
簡単に制御することができる。
【0040】なお、負極性のランプ電圧発生回路52が
正極性のランプ電圧発生回路51と異なるのは、電圧電
流変換器540の構成である。正極性のものがP型MO
Sトランジスタで構成しているのに対し、負極性ではN
型MOSトランジスタを使用している。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、ランプ電圧の初期電圧
と最終電圧を簡単に制御できるので、製造ばらつきや温
度による液晶素子のしきい値と飽和電圧の変動を補正し
て、高品質の映像を表示できる多階調の表示装置を実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の実施例を示す構成図で
ある。
【図2】本発明の実施例に示した液晶表示装置の動作を
示すタイミング図である。
【図3】本発明の液晶表示装置の液晶素子の特性図であ
る。
【図4】本発明のランプ電圧発生回路の一実施例を示す
構成図である。
【図5】本発明のランプ電圧発生回路の動作を示すタイ
ミング図である。
【符号の説明】
1…液晶パネル、1a…トランジスタ、1b…液晶、2
…走査回路、3…サンプリング回路、4…サンプリング
制御回路、5…ランプ電圧発生回路、6…コントロール
回路、7…フレームメモリ、8…ビデオ回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印加電圧を制御するスイッチング素子と印
    加電圧の振幅値により明るさを制御する表示体とを積層
    した表示パネルと、表示する明るさの情報を含むディジ
    タル信号を時間信号に変換するディジタル・時間変換手
    段と、前記時間信号に同期して変化する電圧を発生する
    参照信号発生手段と、上記参照信号を上記時間信号に応
    じてサンプリングして上記スイッチング素子に印加され
    る信号電圧を発生する時間・電圧変換手段を具備する表
    示装置において、 上記参照信号発生手段に、電圧が時間に対して連続的に
    変化するランプ電圧発生手段と、上記ランプ電圧の初期
    電圧と傾きを制御する手段を具備することを特徴とする
    多階調液晶表示装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記ランプ電圧発生手
    段の初期電圧を上記表示体のしきい値に応じて調整する
    ことを特徴とする多階調液晶表示装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、上記ランプ電圧発生手
    段の傾きを上記表示体の電圧・輝度特性の傾きに応じて
    調整することを特徴とする多階調液晶表示装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、上記ランプ電圧発生手
    段が正負両極性のランプ電圧を出力することを特徴とす
    る多階調液晶表示装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、上記正負両極性のラン
    プ電圧が非対称であることを特徴とする多階調液晶表示
    装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、上記ランプ電圧の初期
    電圧と傾きを垂直走査側駆動信号で変化することを特徴
    とする多階調液晶表示装置。
JP30305391A 1991-11-19 1991-11-19 多階調液晶表示装置 Pending JPH05143022A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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