(57)【要約】【課題】非線形利得を有する電圧変換装置を提供する。【解決手段】電圧変換装置は、アナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、アナログ電圧とＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、複数の直流電圧から１つを選んで出力する電圧選択モジュールと、利得選択器に結合される第一入力端と利得選択器に結合される出力端と電圧選択モジュールに結合される第二入力端とを有し、利得選択器に定められた出力利得に基づいて、電圧選択モジュールから出力される直流電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む。【選択図】図３
2008104140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する電圧変換装置であって、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、
前記アナログ電圧源と前記ＡＤＣに結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧と前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、複数の直流電圧から１つを選んで出力する電圧選択モジュールと、
前記利得選択器に結合される第一入力端と、前記利得選択器に結合される出力端と、前記電圧選択モジュールに結合される第二入力端を有し、前記利得選択器により定められた出力利得に基づいて、前記電圧選択モジュールから出力される直流電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む、電圧変換装置。
【請求項２】
前記ＡＤＣは、
各々前記アナログ電圧源に結合される第一入力端と、基準電圧源に結合される第二入力端と、出力端を有し、前記第一入力端と前記第二入力端の電圧の比較結果を出力端で出力する複数のコンパレーターと、
前記複数のコンパレーターに結合され、前記複数のコンパレーターから出力される比較結果に基づいてデジタル信号を出力するデジタル復号回路とを含む、請求項１記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記利得選択器は、
第一信号端と、
前記電圧出力モジュールの第一入力端に結合される第二信号端と、
第三信号端と、
前記第一信号端と前記第二信号端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
前記ＡＤＣに結合されるように前記第二信号端と前記第三信号端の間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記第二信号端と前記第三信号端間の抵抗値を定める抵抗値決定モジュールとを含む、請求項１記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記第三信号端に結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項３記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
前記第二信号端に結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第三信号端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記第三信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項３記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記第一信号端は接地端に結合され、前記第三信号端は前記電圧出力モジュールの出力端に結合される、請求項３記載の電圧変換装置。
【請求項７】
前記第一信号端は前記電圧出力モジュールの出力端に結合され、前記第三信号端は接地端に結合される、請求項３記載の電圧変換装置。
【請求項８】
前記電圧選択モジュールは、
前記アナログ電圧源と前記電圧出力モジュールの第二入力端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
前記ＡＤＣに結合されるように前記電圧出力モジュールの第二信号端と複数の直流電圧源の間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記複数の直流電圧源のうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の抵抗値を定める抵抗値決定モジュールとを含む、請求項１記載の電圧変換装置。
【請求項９】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記複数の直流電圧源の１つにそれぞれ結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項８記載の電圧変換装置。
【請求項１０】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
前記複数の直流電圧源の１つにそれぞれ結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項８記載の電圧変換装置。
【請求項１１】
前記電圧出力モジュールは演算増幅器である、請求項１記載の電圧変換装置。
【請求項１２】
前記アナログ電圧源はフラットパネル表示器の表示データである、請求項１記載の電圧変換装置。
【請求項１３】
アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する電圧変換装置であって、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、
前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を受け、極性選択信号に基づいて前記アナログ電圧の極性を変換して出力する電圧受信モジュールと、
前記電圧受信モジュールと前記ＡＤＣに結合され、前記電圧受信モジュールの出力電圧と、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号と、前記極性選択信号に基づいて、複数の直流電圧から１つを選んで出力する電圧選択モジュールと、
前記利得選択器に結合される第一入力端と、前記利得選択器に結合される出力端と、前記電圧選択モジュールに結合される第二入力端を有し、前記利得選択器により定められた出力利得に基づいて、前記電圧選択モジュールから出力される直流電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む、電圧変換装置。
【請求項１４】
前記ＡＤＣは、
各々前記アナログ電圧源に結合される第一入力端と、基準電圧源に結合される第二入力端と、出力端を有し、前記第一入力端と前記第二入力端の電圧の比較結果を出力端で出力する複数のコンパレーターと、
前記複数のコンパレーターに結合され、前記複数のコンパレーターから出力される比較結果に基づいてデジタル信号を出力するデジタル復号回路とを含む、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項１５】
前記利得選択器は、
第一信号端と、
前記電圧出力モジュールの第一入力端に結合される第二信号端と、
第三信号端と、
前記第一信号端と前記第二信号端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
前記ＡＤＣに結合されるように前記第二信号端と前記第三信号端の間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記前記第二信号端と第三信号端間の抵抗値を定める抵抗値決定モジュールとを含む、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項１６】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記第三信号端に結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項１５記載の電圧変換装置。
【請求項１７】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
前記第二信号端に結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第三信号端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記第三信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項１５記載の電圧変換装置。
【請求項１８】
前記第一信号端は接地端に結合され、前記第三信号端は前記電圧出力モジュールの出力端に結合される、請求項１５記載の電圧変換装置。
【請求項１９】
前記第一信号端は前記電圧出力モジュールの出力端に結合され、前記第三信号端は接地端に結合される、請求項１５記載の電圧変換装置。
【請求項２０】
前記電圧受信モジュールは、
前記電圧選択モジュールと前記アナログ電圧源の間に設けられ、前記極性選択信号に基づいて、前記アナログ電圧源と前記電圧選択モジュール間の接続を導通／切断する第一スイッチユニットと、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧の極性を反転する極性反転モジュールと、
前記極性反転モジュールと前記電圧選択モジュールの間に設けられ、前記極性選択信号に基づいて、前記極性反転モジュールと前記電圧選択モジュール間の接続を導通／切断する第二スイッチユニットとを含む、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項２１】
前記極性反転モジュールは、
アナログ電圧源に結合される第一抵抗と、
前記第一抵抗と前記第二スイッチユニットの間に設けられる第二抵抗と、
前記第一抵抗と前記第二抵抗の間に結合される第一入力端と、直流電圧源に結合される第二入力端と、前記第二抵抗と前記第二スイッチユニットの間に結合される出力端を有する演算増幅器とを含む、請求項２０記載の電圧変換装置。
【請求項２２】
前記電圧選択モジュールは、
前記アナログ電圧源と前記電圧出力モジュールの第二入力端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
抵抗値決定モジュールと、
各々前記抵抗値決定モジュールと前記複数の直流電圧源に結合され、極性選択信号に基づいて、前記複数の直流電圧源のうち１つと前記抵抗値決定モジュールとの間の接続を導通／切断する複数の第一スイッチユニットとを含み、
前記抵抗値決定モジュールは前記ＡＤＣに結合されるように前記電圧出力モジュールの第二信号端と前記複数の第一スイッチユニットの間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記複数の第一スイッチユニットのうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の抵抗値を定める、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項２３】
前記抵抗値決定モジュールは、
各々前記複数の第一スイッチユニットのうち２つに結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する複数の第二スイッチユニットとを含む、請求項２２記載の電圧変換装置。
【請求項２４】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
各々前記複数の第一スイッチユニットのうち２つに結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項２２記載の電圧変換装置。
【請求項２５】
前記電圧出力モジュールは演算増幅器である、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項２６】
前記アナログ電圧源はフラットパネル表示器の表示データである、請求項１３記載の電圧変換装置。
【請求項２７】
アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する電圧変換装置であって、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、
前記利得選択器に結合される第一入力端と、前記利得選択器に結合される出力端と、前記アナログ電圧源に結合される第二入力端を有し、前記利得選択器により定められた出力利得に基づいて、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む、電圧変換装置。
【請求項２８】
前記ＡＤＣは、
各々前記アナログ電圧源に結合される第一入力端と、基準電圧源に結合される第二入力端と、出力端を有し、前記第一入力端と前記第二入力端の電圧の比較結果を出力端で出力する複数のコンパレーターと、
前記複数のコンパレーターに結合され、前記複数のコンパレーターから出力される比較結果に基づいてデジタル信号を出力するデジタル復号回路とを含む、請求項２７記載の電圧変換装置。
【請求項２９】
前記利得選択器は、
前記電圧出力モジュールの出力端に結合される第一信号端と、
前記電圧出力モジュールの第一入力端に結合される第二信号端と、
前記第一信号端と前記第二信号端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
前記ＡＤＣに結合されるように前記第二信号端と前記複数の直流電圧源の間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記第二信号端と前記複数の直流電圧源のうち１つとの間の抵抗値を定める抵抗値決定モジュールとを含む、請求項２７記載の電圧変換装置。
【請求項３０】
前記抵抗値決定モジュールは、
各々前記複数の直流電圧源の１つに結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項２９記載の電圧変換装置。
【請求項３１】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
各々前記複数の直流電圧源の１つに結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項２９記載の電圧変換装置。
【請求項３２】
前記電圧出力モジュールは演算増幅器である、請求項２７記載の電圧変換装置。
【請求項３３】
前記アナログ電圧源はフラットパネル表示器の表示データである、請求項２７記載の電圧変換装置。
【請求項３４】
アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する電圧変換装置であって、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、
前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を受け、極性選択信号に基づいて前記アナログ電圧の極性を変換して出力する電圧受信モジュールと、
前記利得選択器に結合される第一入力端と、前記利得選択器に結合される出力端と、前記電圧受信モジュールに結合される第二入力端を有し、前記利得選択器により定められた出力利得に基づいて、前記電圧受信モジュールから出力されるアナログ電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む、電圧変換装置。
【請求項３５】
前記ＡＤＣは、
各々前記アナログ電圧源に結合される第一入力端と、基準電圧源に結合される第二入力端と、出力端を有し、前記第一入力端と前記第二入力端の電圧の比較結果を出力端で出力する複数のコンパレーターと、
前記複数のコンパレーターに結合され、前記複数のコンパレーターから出力される比較結果に基づいてデジタル信号を出力するデジタル復号回路とを含む、請求項３４記載の電圧変換装置。
【請求項３６】
前記利得選択器は、
前記電圧出力モジュールの出力端に結合される第一信号端と、
前記電圧出力モジュールの第一入力端に結合される第二信号端と、
前記第一信号端と前記第二信号端の間に結合される第一抵抗ユニットと、
抵抗値決定モジュールと、
各々前記抵抗値決定モジュールと前記複数の直流電圧源に結合され、前記極性選択信号に基づいて、前記複数の直流電圧源のうち１つと前記抵抗値決定モジュールとの間の接続を導通／切断する複数の第一スイッチユニットとを含み、
前記抵抗値決定モジュールは前記ＡＤＣに結合されるように前記電圧出力モジュールの第二信号端と前記複数の第一スイッチユニットの間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記複数の第一スイッチユニットのうち１つと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の抵抗値を定める、請求項３４記載の電圧変換装置。
【請求項３７】
前記抵抗値決定モジュールは、
各々前記複数の第一スイッチユニットのうち２つに結合される複数の抵抗と、
各々前記ＡＤＣに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端との間の接続を導通／切断する複数の第二スイッチユニットとを含む、請求項３６記載の電圧変換装置。
【請求項３８】
前記抵抗値決定モジュールは、
前記ＡＤＣに結合され、前記ＡＤＣから出力されるデジタル信号を復号する復号モジュールと、
各々前記複数の第一スイッチユニットのうち２つに結合される複数の抵抗と、
各々前記復号モジュールに結合されるように前記複数の抵抗のうち１つと前記第二信号端との間に設けられ、前記復号モジュールから出力される復号結果に基づいて、前記抵抗と前記第二信号端との間の接続を導通／切断する複数のスイッチユニットとを含む、請求項３６記載の電圧変換装置。
【請求項３９】
前記電圧受信モジュールは、
前記アナログ電圧源と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間に設けられ、前記極性選択信号に基づいて、前記アナログ電圧源と前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する第一スイッチユニットと、
前記アナログ電圧源に結合され、前記アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧の極性を反転する極性反転モジュールと、
前記極性反転モジュールと電圧出力モジュールの前記第二入力端との間に設けられ、前記極性選択信号に基づいて、前記極性反転モジュールと前記電圧出力モジュールの第二入力端との間の接続を導通／切断する第二スイッチユニットとを含む、請求項３４記載の電圧変換装置。
【請求項４０】
前記極性反転モジュールは、
前記アナログ電圧源に結合される第一抵抗と、
前記第一抵抗と前記第二スイッチユニットの間に設けられる第二抵抗と、
前記第一抵抗と前記第二抵抗の間に結合される第一入力端と、直流電圧源に結合される第二入力端と、前記第二抵抗と前記第二スイッチユニットの間に結合される出力端を有する演算増幅器とを含む、請求項３９記載の電圧変換装置。
【請求項４１】
前記電圧出力モジュールは演算増幅器である、請求項３４記載の電圧変換装置。
【請求項４２】
前記アナログ電圧源はフラットパネル表示器の表示データである、請求項３４記載の電圧変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電圧変換装置に関し、特に非線形利得を有する電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型、省電力、低輻射を特長とする液晶表示器は、コンピューターシステム、携帯電話、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの電子製品に幅広く利用されている。配列の状態によって偏光、屈折効果が異なるという液晶分子の特性を利用し、液晶表示器は液晶分子の配列状態を調整することで光の透過量を制御し、輝度とグレイスケールの異なる赤、緑及び青色の光を生成する。
【０００３】
図１を参照する。図１は従来の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）液晶表示器１０を表す説明図である。液晶表示器１０は液晶パネル１００、制御回路１０２、データライン信号出力回路１０４、スキャンライン信号出力回路１０６、及び電圧発生器１０８を含む。液晶パネル１００は２枚の基板からなり、両基板の間には液晶材料（液晶層）が充填されている。そのうち１枚の基板には複数のデータライン１１０と、データライン１１０と直交する複数のスキャンライン（ゲートラインとも称する）１１２と、複数のＴＦＴ１１４が設けられ、もう１枚の基板には、電圧発生器１０８からの電圧を共通電圧（Ｖｃｏｍ）として提供する共通電極が設けられている。説明を簡素化するため、図１は４個のＴＦＴ１１４のみ示すとする。実際、液晶パネル１００のデータライン１１０とスキャンライン１１２の交点ごとに１個のＴＦＴ１１４が設けられている。言い換えれば、ＴＦＴ１１４はマトリックス型に液晶パネル１００で配列され、そのうちデータライン１１０はＴＦＴ液晶表示器１０の縦列に対応し、スキャンライン１１２はＴＦＴ液晶表示器１０の横列に対応し、ＴＦＴ１４４は画素に対応する。液晶パネル１００の両基板の間は、等価容量１１６としてみなすことができる。
【０００４】
以下は従来のＴＦＴ液晶表示器１０の表示原理を説明する。水平同期信号１１８と垂直同期信号１２０を受信すると、制御回路１０２は対応する制御信号を生成してデータライン信号出力回路１０４とスキャンライン信号出力回路１０６にそれぞれ出力し、この制御信号に基づき、データライン信号出力回路１０４とスキャンライン信号出力回路１０６は対応する入力信号をデータライン１１０とスキャンライン１１２に発し、ＴＦＴ１１４の導通状態と等価容量１１６両端の電位差を制御することで、液晶分子の配列を変えて光の透過量を変更し、表示データ１２２をパネルに表示する。例えば、スキャンライン信号出力回路１０６がスキャンライン１１２にパルスを出力することによってＴＦＴ１１４が導通すると、データライン信号出力回路１０４からデータライン１１０に入力された信号はＴＦＴ１１４を通して等価容量１１６に入り、対応する画素のグレイスケールを制御する。一方、データライン信号出力回路１０４からデータライン１１０に入力される信号を制御することも、所望のグレイスケールが得られる。
【０００５】
従来の技術では、高速動作におけるＥＭＩと電力消費を低減させるため、表示データ１２２の電圧レベルのスイング幅は狭く設定されている（例えば０．１Ｖ〜１Ｖ）。そのため、対応する画素のクロミナンスと輝度を制御するためには、電圧変換回路でデータライン信号出力回路１０４の出力信号の電圧レベルのスイング幅を所定範囲に変換することが必要である。図２を参照する。図２は従来の電圧変換回路２０を表す説明図である。電圧変換回路２０は演算増幅器２００と抵抗２０２、２０４を備え、演算増幅器２００は入力端２０６が表示データ１２２の出力端に結合され、出力端２０８がデータライン信号出力回路１０４の入力端に結合されている。周知のとおり、演算増幅器２００が理想的な装置（利得が無限大）であるとすれば、抵抗２０２、２０４の抵抗値をＲ１、Ｒ２とする場合では、電圧変換回路２０の利得は（１＋Ｒ２／Ｒ１）となる。言い換えると、電圧変換回路２０の入力電圧と出力電圧間の関係は線形的である。
【０００６】
如上のとおり、表示データ１２２のデータ信号は電圧変換回路２０に線形的に増幅されてから、データライン信号出力回路１０４に送信される。すなわち、従来の電圧変換回路２０は、データライン信号出力回路１０４からのデータライン信号をＴＦＴ１１４の動作可能範囲まで線形的に増幅する。その結果、ＴＦＴ液晶表示器１０に表示されるグレイスケールと輝度間の関係は線形的となり、表示のグラデーション効果が低下し、表示画像が不自然となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前述の問題を解決するため、非線形利得を有する電圧変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はアナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する電圧変換装置を提供する。該電圧変換装置は、アナログ電圧源に結合され、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、ＡＤＣに結合され、ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、アナログ電圧源とＡＤＣに結合され、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧とＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて、複数の直流電圧から１つを選んで出力する電圧選択モジュールと、利得選択器に結合される第一入力端と利得選択器に結合される出力端と電圧選択モジュールに結合される第二入力端とを有し、利得選択器に定められた出力利得に基づいて、電圧選択モジュールから出力される直流電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む。
【０００９】
本発明は更に、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する第二の電圧変換装置を提供する。該電圧変換装置は、アナログ電圧源に結合され、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、該ＡＤＣに結合され、ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を受け、極性選択信号に基づいて該アナログ電圧の極性を適宜に変換して出力する電圧受信モジュールと、電圧受信モジュールとＡＤＣに結合され、電圧受信モジュールの出力電圧と、ＡＤＣから出力されるデジタル信号と、極性選択信号に基づいて、複数の直流電圧から１つを選んで出力する電圧選択モジュールと、利得選択器に結合される第一入力端と利得選択器に結合される出力端と電圧選択モジュールに結合される第二入力端とを有し、利得選択器に定められた出力利得に基づいて、電圧選択モジュールから出力される直流電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む。
【００１０】
本発明は更に、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する第三の電圧変換装置を提供する。該電圧変換装置は、アナログ電圧源に結合され、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、該ＡＤＣに結合され、ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、利得選択器に結合される第一入力端と利得選択器に結合される出力端とアナログ電圧源に結合される第二入力端とを有し、利得選択器に定められた出力利得に基づいて、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む。
【００１１】
本発明は更に、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を変換する、非線形利得を有する第四の電圧変換装置を提供する。アナログ電圧源に結合され、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣと、該ＡＤＣに結合され、ＡＤＣから出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器とを備える利得決定モジュールと、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を受け、極性選択信号に基づいて該アナログ電圧の極性を適宜に変換して出力する電圧受信モジュールと、利得選択器に結合される第一入力端と利得選択器に結合される出力端と電圧受信モジュールに結合される第二入力端とを有し、利得選択器に定められた出力利得に基づいて、電圧受信モジュールから出力されるアナログ電圧の増幅結果を出力端で出力する電圧出力モジュールとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は電圧変換装置における各素子の値を制御することで、入力電圧に応じて出力利得を調整する。なお、本発明は極性選択信号を利用し、極性が交互に反転する電圧を出力することができる。したがって、本発明による電圧変換装置で液晶表示器の表示データを変換すれば、液晶表示器に表示されるグレイスケールは、輝度に対する人間の目の識別力にふさわしいものとなり、画像表示が自然となる。のみならず、正・負電圧で液晶分子を交互に駆動することも、残像や液晶分子の破損問題を解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図３を参照する。図３は本発明の実施例１による電圧変換装置３０を表す説明図である。電圧変換装置３０はアナログ電圧源より出力されるアナログ電圧Ｖｉを変換する装置であり、該アナログ電圧源は例えば、フラットパネル表示器の表示データである。電圧変換装置３０は利得決定モジュール３２と、電圧選択モジュール３４と、電圧出力モジュール３６とを含む。利得決定モジュール３２はアナログ電圧Ｖｉに基づいて利得を動的に選択する装置であり、アナログ電圧Ｖｉをデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３２０と、ＡＤＣ３２０からのデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器３２２を備える。電圧選択モジュール３４はアナログ電圧ＶｉとＡＤＣ３２０からのデジタル信号に基づき、複数の直流電圧Ｖｄｃ（ｎ）より１つを選んで電圧出力モジュール３６に出力する。電圧出力モジュール３６は望ましくは、演算増幅器からなる負帰還回路であり、かかる負帰還回路は第一入力端３６０、第二入力端３６２、出力端３６４を有し、利得選択器３２２で定められた出力利得に基づいて電圧選択モジュール３４からの直流電圧を増幅する。言い換えれば、利得決定モジュール３２は、電圧出力モジュール３６の出力電圧Ｖｏとアナログ電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉとの間の利得を定める装置であり、電圧選択モジュール３４は出力電圧Ｖｏのシフト量を定める装置である。
【００１５】
以下はまず電圧変換装置３０の各モジュールの構造を詳細に紹介してから、その動作方式を説明する。
【００１６】
図４を参照する。図４はＡＤＣ３２０を表す説明図である。ＡＤＣ３２０はコンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰｎと、デジタル復号回路４００を含む。コンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰｎはアナログ電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒ（１）〜Ｖｒ（ｎ）を比較し、その結果をデジタル復号回路４００に出力する。デジタル復号回路４００はコンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰｎからの比較結果に基づいてデジタル信号Ｄ（ｎ）を出力する。
【００１７】
図５を参照する。図５は利得選択器３２２を表す説明図である。利得選択器３２２は第一信号端５００、第二信号端５０２、第三信号端５０４、第一抵抗ユニット５０６と抵抗値決定モジュール５０８を含む。第一信号端５００と第二信号端５０２の間に設けられる第一抵抗ユニット５０６は固定または可変抵抗であり、抵抗値決定モジュール５０８はＡＤＣ３２０からのデジタル信号Ｄ（ｎ）に基づき、抵抗Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎとスイッチユニットＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎを通して第二信号端５０２と第三信号端５０４の間の抵抗を定める。抵抗Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎはいずれも第三信号端５０４に結合され、スイッチユニットＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎはＡＤＣ３２０からのデジタル信号Ｄ（ｎ）に基づいて、抵抗Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎのうち１つと第二信号端５０２との間の接続を導通させる。電圧出力モジュール３６に必要な利得を提供するためには、第一信号端５００を接地端ＧＮＤに結合し、第二信号端５０２を電圧出力モジュール３６の第一入力端３６０に結合し、第三信号端５０４を電圧出力モジュール３６の出力端３６４に結合するか、或いは、第一信号端５００を電圧出力モジュール３６の出力端３６４に結合し、第二信号端５０２を電圧出力モジュール３６の第一入力端３６０に結合し、第三信号端５０４を接地端ＧＮＤに結合することができる。
【００１８】
図５に示すように、スイッチユニットＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎごとに、デジタル信号Ｄ（ｎ）のビット数と同数のスイッチが設けられている。言い換えれば、デジタル信号Ｄ（ｎ）のビット数が多い高レベルの応用では、各スイッチユニットＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎに含まれるスイッチの数量も多く、回路は複雑である。それに鑑みて、本発明は抵抗値決定モジュール５０８とは別の抵抗値決定モジュール６０８も提供する。図６を参照する。抵抗値決定モジュール６０８の動作方式は図５に示す抵抗値決定モジュール５０８と同様である。ただし前者の場合、ＡＤＣ３２０から出力されるデジタル信号Ｄ（ｎ）はまず、復号モジュール６１０に複数のデジタル信号として復号されてから、対応するスイッチに入力される。そうすると、抵抗値決定モジュール６０８の所要スイッチ数は抵抗値決定モジュール５０８より少なくなり、回路コストは節約される。
【００１９】
図７を参照する。図７は電圧選択モジュール３４を表す説明図である。電圧選択モジュール３４は第一信号端７００、第二信号端７０２、第一抵抗ユニット７０４、及び抵抗値決定モジュール７０６を含む。第一信号端７００と第二信号端７０２は、アナログ電圧源と電圧出力モジュール３６の第二入力端とそれぞれ結合され、第一信号端７００と第二信号端７０２の間に設けられる第一抵抗ユニット７０４は、固定または可変抵抗である。抵抗値決定モジュール７０６はＡＤＣ３２０からのデジタル信号Ｄ（ｎ）に基づき、スイッチユニットＳＷ７０＿１〜ＳＷ７０＿ｎを通して第二信号端７０２への直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）を選び、それに対応する抵抗Ｒ７０＿１〜Ｒ７０＿ｎを定める。図８を参照する。回路コストを節約するため、抵抗値決定モジュール７０６の代わりに抵抗値決定モジュール８０６を利用することも可能である。その動作方式は図６に示す抵抗値決定モジュール６０８と同様であるため、ここで説明を省略する。
【００２０】
如上のとおり、電圧変換装置３０における電圧出力モジュール３６は負帰還方式で、利得選択モジュール３２２に定められた利得に基づき、電圧選択モジュール３４から出力される電圧を増幅する。本発明による電圧変換装置３０を利用すれば、当業者は所要の電圧転換（後に詳述）に基づいて基準電圧Ｖｒ（１）〜Ｖｒ（ｎ）、直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）、及び抵抗Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎ、Ｒ７０＿１〜Ｒ７０＿ｎの値を定め、更にＡＤＣ３２０から出力されたデジタル信号Ｄ（ｎ）に基づいてスイッチユニットＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎ、ＳＷ７０＿１〜ＳＷ７０＿ｎの開閉を制御することで、所要の電圧利得を確保できる。図９と図１０を参照する。図９はアナログ電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉを表す説明図であり、図１０は電圧出力モジュール３６の出力電圧Ｖｏとアナログ電圧Ｖｉ間の対応を表す説明図である。図９と図１０に示すように、アナログ電圧Ｖｉの範囲がＶ１〜Ｖ２である場合、出力電圧の転換点ｔ１、ｔ２、…ｔｎに対応する電圧をＶｔ１、Ｖｔ２、…Ｖｔｎとし、基準電圧Ｖｒ（１）〜Ｖｒ（ｎ）と抵抗Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎ、Ｒ７０＿１〜Ｒ７０＿ｎの値を制御すれば、図１０に示すような出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉの関係は実現する。換言すれば、電圧変換装置３０の利得は非線形的である。
【００２１】
従来の技術では、電圧変換回路の利得は線形的であることが望ましい。しかし実際、非線形利得が要求される場合もある。例えば、液晶表示器の表示データ信号に関し、各々のグレイスケールと輝度に対し、肉眼の識別効果もまちまちである。本発明による電圧変換装置３０は、入力される表示データ電圧ごとに利得の異なる出力電圧をデータライン出力回路に提供し、人間の目に適するグレイスケールと輝度を出力させる。したがって、液晶表示器に表示されるグレイスケールは、個々の輝度に対する肉眼の識別効果に近く、画像表示は自然である。
【実施例２】
【００２２】
もっとも、液晶表示器に関しては更に、出力電圧の極性反転を考慮しなければならない。液晶表示器に対し、正電圧と負電圧のみで液晶分子を継続的に駆動することは、液晶分子の偏光・屈折効果が低下し、画像表示の品質が劣化する結果を招きかねない。したがって、液晶分子を駆動電圧の破壊から守るため、正・負電圧を交互に印加しなければならない。一方、液晶パネルには等価容量のほか、寄生容量も含まれている。同一の画像を長時間にわたって表示すると、寄生容量に電荷が保存され、残像が発生することもある。それを解決するため、正・負電圧で液晶分子を交互に駆動する（ライン反転駆動もしくはドット反転駆動）ことで、寄生容量の影響を緩和することも必要である。言い換えれば、残像や液晶分子の破損を防ぐため、データライン信号出力回路からのデータライン信号の極性を適時に反転しなければならない。それに鑑みて、本発明は下記のような液晶表示器に用いられる電圧変換装置を提供する。
【００２３】
図１１を参照する。図１１は本発明の実施例２による電圧変換装置１１００を表す説明図である。電圧変換装置１１００はアナログ電圧源より出力されるアナログ電圧Ｖｉを変換する装置であり、該アナログ電圧源は例えば、液晶表示器の表示データである。電圧変換装置１１００は利得決定モジュール１１３２と、電圧選択モジュール１１３４と、電圧出力モジュール１１３６と、電圧受信モジュール１１３８とを含む。利得決定モジュール１１３２はアナログ電圧Ｖｉに基づいて利得を動的に選択する装置であり、アナログ電圧Ｖｉをデジタル信号に変換するＡＤＣ１１３２０と、ＡＤＣ１１３２０から出力されるデジタル信号に基づいて出力利得を定める利得選択器１１３２２を備える。電圧選択モジュール１１３４は極性選択信号ＰＯＬ、アナログ電圧Ｖｉまたはアナログ電圧Ｖｉの逆電圧、及びＡＤＣ１１３２０からのデジタル信号に基づき、複数の直流電圧Ｖｄｃ（ｎ）より１つを選んで電圧出力モジュール１１３６に出力する。電圧出力モジュール１１３６は望ましくは、演算増幅器からなる負帰還回路であり、かかる負帰還回路は第一入力端１１３６０、第二入力端１１３６２、出力端１１３６４を有し、利得選択器１１３２２で定められた出力利得に基づいて電圧選択モジュール１１３４からの直流電圧を増幅する。言い換えれば、利得決定モジュール１１３２は、電圧出力モジュール１１３６の出力電圧Ｖｏとアナログ電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉとの間の利得を定める装置であり、電圧選択モジュール１１３４は出力電圧Ｖｏのシフト量を定める装置である。
【００２４】
一方、図１１における電圧受信モジュール１１３８は、電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉと直流電圧Ｖｄｃを受け、極性選択信号ＰＯＬ（及びその逆信号ＰＯＬＢ）に基づいて、アナログ電圧Ｖｉの極性を変換して電圧選択モジュール１１３４に出力し、極性反転モジュール１１３８０とスイッチユニット１１３８２、１１３８４を含む。そのうち、抵抗Ｒ１、Ｒ２と演算増幅器１１３８６を備える極性反転モジュール１１３８０は、アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉの極性を反転する装置であり、極性反転モジュール１１３８０と電圧選択モジュール１１３４の間に結合されるスイッチユニット１１３８２は、極性選択信号ＰＯＬの逆信号ＰＯＬＢに基づいて、極性反転モジュール１１３８０と電圧選択モジュール１１３４間の接続を導通させる装置であり、アナログ電圧源と電圧選択モジュール１１３４の間に結合されるスイッチユニット１１３８４は、極性選択信号ＰＯＬに基づき、アナログ電圧源と電圧選択モジュール１１３４間の接続を導通させる装置である。言い換えれば、極性選択信号ＰＯＬが高レベル（信号ＰＯＬＤが低レベル）になると、電圧選択モジュール１１３４はアナログ電圧Ｖｉに基づいて後続の動作を実行する。それに反して、極性選択信号ＰＯＬが低レベル（信号ＰＯＬＤが高レベル）になると、電圧選択モジュール１１３４はアナログ電圧Ｖｉの逆電圧に基づいて後続の動作を実行する。
【００２５】
電圧変換装置１１００における利得決定モジュール１１３２と電圧出力モジュール１１３６の動作方式は、図３に示す利得決定モジュール３２と電圧出力モジュール３６と同様であり、また利得決定モジュール１１３２と電圧出力モジュール１１３６は、図４から図６を参照して作成できるものであるので、ここでその説明を省略とする。そのほか、図７と図８に示す電圧選択モジュール３４に、抵抗値決定モジュールと複数の直流電圧源にそれぞれ結合される複数のスイッチユニットを増設すれば、電圧選択モジュール１１３４となり、かかる電圧選択モジュール１１３４は、極性選択信号ＰＯＬ（及びその逆信号ＰＯＬＢ）に基づいて、複数の直流電圧源と抵抗値決定モジュール間の接続を導通させることができる（詳しくは図２１と図２３を参照する）。
【００２６】
電圧変換装置３０と同じく、電圧変換装置１１００はＡＤＣ１１３２０に入力される基準電圧と、利得選択器１１３２２と電圧選択モジュール１１３４のうち各抵抗の値を制御することで、図１０に示すような出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉの関係を実現させる。換言すれば、電圧変換装置１１００の利得は非線形的である。また、極性選択信号ＰＯＬを利用し、極性が逆である非線形利得を出力するように電圧変換装置１１００を制御することも可能である。
【００２７】
したがって、電圧変換装置１１００の各素子の数量や値を調整すれば、所要の利得曲線は得られる。図１２と図１３を参照する。図１２はアナログ電圧源から出力されるアナログ電圧Ｖｉを表す説明図であり、図１３は所要（予期）の出力電圧Ｖｏとアナログ電圧Ｖｉ間の対応を表す説明図である。図１２と図１３に示すように、アナログ電圧Ｖｉの範囲をＶ１〜Ｖ２とし、所要の出力電圧の転換点ｘ、ｙに対応する電圧をＶｘ、Ｖｙとすれば、ＡＤＣ１１３２０に入力される基準電圧Ｖｒｅｆと、利得選択器１１３２２と電圧選択モジュール１１３４のうち各抵抗の値と直流電圧Ｖｄｃ、Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）を制御すれば、図１３に示すような出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉの関係は得られる。それと同時に極性選択信号ＰＯＬの逆信号ＰＯＬＢをイネーブルすると、電圧選択モジュール１１３４に入力される電圧は図１４に示すようになり、電圧変換装置１１００の出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉ間の関係は図１５に示すとおりである。すなわち、電圧変換装置１１００の利得は逆方向かつ非線形的である。
【００２８】
如上のとおり、電圧変換装置１１００の各素子の数量や値を調整すれば、図１３と図１５に示すような利得曲線は得られる。図１６を参照する。図１６はＡＤＣ１１３２０を表す説明図である。図１３と図１５に示すような利得曲線を実現させるため、ＡＤＣ１１３２０には４個のコンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰ４と、デジタル復号回路１６００が設けられている。デジタル復号回路１６００は、コンパレーターＣＭＰ１〜ＣＭＰ４による比較結果に基づいてデジタル信号Ｄ０、Ｄ１を出力する。
【００２９】
図１７を参照する。図１７は利得選択器１１３２２を表す説明図である。利得選択器１１３２２は第一信号端１７００、第二信号端１７０２、第三信号端１７０４、第一抵抗ユニット１７０６と抵抗値決定モジュール１７０８を含む。その動作方式は図５に示す利得選択器３２２と同様であり、ここで説明を省略とする。図１３と図１５に示すような利得曲線を実現させるため、抵抗値決定モジュール１７０８には４個の抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（４）と、スイッチ１７１０、１７１２、１７１４、１７１６、１７１８、１７２０が設けられている。そのうちスイッチ１７１０はデジタル信号Ｄ１によって駆動され、スイッチ１７１２はデジタル信号Ｄ１の逆信号によって駆動され、スイッチ１７１４、１７１８はデジタル信号Ｄ０によって駆動され、スイッチ１７１６、１７２０はデジタル信号Ｄ０の逆信号によって駆動される。言い換えれば、抵抗値決定モジュール１７０８の動作方式は図１８の真理値表に示すとおりである。注意すべきは、図１７に示す利得選択器１１３２２は図５に示す利得選択器３２２から派生したものである。また、図６に示す抵抗値決定モジュール６０８を参照し、抵抗値決定モジュール１７０８とは別の抵抗値決定モジュール１９０８を構成することも可能である。図１９を参照する。抵抗値決定モジュール１９０８は４個の抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（４）と、スイッチ１９００、１９０２、１９０４、１９０６と、復号モジュール１９１０を含む。復号モジュール１９１０はデジタル信号Ｄ０、Ｄ１を、スイッチ１９００、１９０２、１９０４、１９０６の開閉をそれぞれ制御するデジタル信号Ｄ（１）、Ｄ（２）、Ｄ（３）、Ｄ（４）に復号する。この場合、抵抗値決定モジュール１９０８の動作方式は図２０の真理値表に示すとおりである。
【００３０】
図２１を参照する。図２１は電圧選択モジュール１１３４を表す説明図である。電圧選択モジュール１１３４は第一信号端２１００、第二信号端２１０２、第一抵抗ユニット２１０４、及び抵抗値決定モジュール２１０６を含む。その動作方式は図７に示す電圧選択モジュール３４と同様である。抵抗値決定モジュール２１０６は４個の抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（４）と、スイッチ２１１０、２１１２、２１１４、２１１６、２１１８、２１２０、２１２２、２１２４、２１２６、２１２８、２１３０、２１３２、２１３４、２１３６を含む。そのうちスイッチ２１１０はデジタル信号Ｄ１によって駆動され、スイッチ２１１２はデジタル信号Ｄ１の逆信号によって駆動され、スイッチ２１１４、２１１８はデジタル信号Ｄ０によって駆動され、スイッチ２１１６、２１２０はデジタル信号Ｄ０の逆信号によって駆動され、スイッチ２１２２、２１２４、２１２６、２１２８は極性選択信号ＰＯＬによって駆動され、スイッチ２１３０、２１３２、２１３４、２１３６は極性選択信号ＰＯＬの逆信号ＰＯＬＢによって駆動される。言い換えれば、抵抗値決定モジュール２１０６の動作方式は図２２の真理値表に示すとおりである。図２１に示す電圧選択モジュール１１３４は図７に示す電圧選択モジュール３４から派生したものである。また、図８に示す抵抗値決定モジュール８０６を参照し、抵抗値決定モジュール２１０６とは別の抵抗値決定モジュール２３０６を構成することも可能である。図２３を参照する。抵抗値決定モジュール２３０６は４個の抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（４）と、スイッチ２３１０、２３１２、２３１４、２３１６、２３２２、２３２４、２３２６、２３２８、２３３０、２３３２、２３３４、２３３６と、復号モジュール２３００を含む。復号モジュール２３００はデジタル信号Ｄ０、Ｄ１を、スイッチ２３１０、２３１２、２３１４、２３１６の開閉をそれぞれ制御するデジタル信号Ｄ（１）、Ｄ（２）、Ｄ（３）、Ｄ（４）に復号する。スイッチ２３２２、２３２４、２３２６、２３２８は極性選択信号ＰＯＬによって駆動され、スイッチ２３３０、２３３２、２３３４、２３３６は極性選択信号ＰＯＬの逆信号ＰＯＬＢによって駆動される。この場合、抵抗値決定モジュール２３０６の動作方式は図２４の真理値表に示すとおりである。
【００３１】
したがって、表示データを電圧変換装置１１００で変換すれば、液晶表示器は、輝度に対する人間の目の識別効果に最もふさわしいグレイスケールを出力し、良好なグラデーション効果、及び自然な画像を表示することができる。また、極性選択信号ＰＯＬ（及びその逆信号ＰＯＬＢ）に基づき、電圧変換装置１１００で出力信号の極性を変更すれば、正電圧と負電圧のみで液晶分子を長時間駆動することによる画像表示の品質低下、並びに残像・液晶分子の破損問題は一挙に解決される。
【００３２】
本発明による電圧変換装置において、各素子の値は所要の利得曲線に基づいて定めればよい。例えば、図１２と図１３における利得曲線がＶ１＝０．１Ｖ、Ｖｘ＝０．２Ｖ、Ｖｙ＝０．９Ｖ、Ｖ２＝１Ｖ、Ｖｏ１＝０．１Ｖ、Ｖｏｘ＝１Ｖ、Ｖｏｙ＝４Ｖ、Ｖｏ２＝４．９Ｖという条件に合致するように求められれば、図１６においてＶｒ（１）＝０．１Ｖ、Ｖｒ（２）＝０．２Ｖ、Ｖｒ（３）＝０．９Ｖ、Ｖｒ（４）＝１Ｖと設定し、図１７と図１１における第一信号端１７００を電圧出力モジュール１１３６の出力端１１３６４に接続し、第二信号端１７０２を電圧出力モジュール１１３６の第一入力端１１３６０に接続し、第三信号端１７０４を接地端に結合するほか、Ｒ（１）＝[（第一抵抗ユニット１７０６の値）／１７]（Ω）、Ｒ（２）＝{[（第一抵抗ユニット１７０６の値）×７]／５３}（Ω）、Ｒ（３）＝[（第一抵抗ユニット１７０６の値）／１７]（Ω）として設定し、更に図２１において、Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝Ｒ（３）＝図２１に示す第一抵抗ユニット２１０４の値の場合に、Ｖｄｃ（１）＝（−０．８／９）（Ｖ）、Ｖｄｃ（２）＝（０．１／３）（Ｖ）、Ｖｄｃ（３）＝（−４．１／９）（Ｖ）として設定すればよい。同じく、図１４と図１５における利得曲線がＶ１＝０．１Ｖ、Ｖｘ＝０．２Ｖ、Ｖｙ＝０．９Ｖ、Ｖ２＝１Ｖ、Ｖ１’＝０．１Ｖ、Ｖｘ’＝０．２Ｖ、Ｖｙ’＝０．９Ｖ、Ｖ２’＝１Ｖ、Ｖｏ１’＝０．１Ｖ、Ｖｏｘ’＝１Ｖ、Ｖｏｙ’＝４Ｖ、Ｖｏ２’＝４．９Ｖという条件に合致するように求められれば、図１６においてＶｒ（１）＝０．１Ｖ、Ｖｒ（２）＝０．２Ｖ、Ｖｒ（３）＝０．９Ｖ、Ｖｒ（４）＝１Ｖと設定し、図１７と図１１における第一信号端１７００を電圧出力モジュール１１３６の出力端１１３６４に接続し、第二信号端１７０２を電圧出力モジュール１１３６の第一入力端１１３６０に接続し、第三信号端１７０４を接地端に結合するほか、Ｒ（１）＝[（第一抵抗ユニット１７０６の値）／１７]（Ω）、Ｒ（２）＝{[（第一抵抗ユニット１７０６の値）×７]／５３}（Ω）、Ｒ（３）＝[（第一抵抗ユニット１７０６の値）／１７]（Ω）として設定し、更に図２１において、Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝Ｒ（３）＝図２１に示す第一抵抗ユニット２１０４の値の場合に、Ｖｄｃ（１）ｂ＝（−４．１／９）（Ｖ）、Ｖｄｃ（２）ｂ＝（０．１／３）（Ｖ）、Ｖｄｃ（３）ｂ＝（−０．８／９）（Ｖ）として設定し、図１１においてＲ１／Ｒ２＝１、Ｖｄｃ＝１．１Ｖとして設定すればよい。図１４・図１５とは異なり、図１２・図１３に示される実施例は、まず図１１に示す極性反転モジュール１１３８０で図１２の入力電圧Ｖ１、Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖ２を図１４の対応する電圧値Ｖ２’、Ｖｙ’、Ｖｘ’、Ｖ１’に変換してから、電圧変換装置１１００の利得決定モジュール１１３２で電圧出力モジュール１１３６の出力電圧利得を定め、同時に電圧選択モジュール１１３４で出力電圧Ｖｏのシフト量を定める。
【実施例３】
【００３３】
図２５を参照する。図２５は本発明の実施例３による電圧変換装置２５０を表す説明図である。電圧変換装置２５０はアナログ電圧源より出力されるアナログ電圧Ｖｉを変換する装置であり、該アナログ電圧源は例えば、フラットパネル表示器の表示データである。電圧変換装置２５０の構造は前記電圧変換装置３０と同様であり、同様の素子には同じ番号が付されている。ただし、電圧変換装置３０では、利得選択器３２２は一端が接地端に結合され、それに反して電圧変換装置２５０では、利得選択器２５３２２は一端が直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）に結合されている（図５を例に挙げれば、抵抗Ｒ５０＿１を直流電圧Ｖｄｃ（１）に結合し、抵抗Ｒ５０＿（ｎ−１）を直流電圧Ｖｄｃ（ｎ−１）に結合し、抵抗Ｒ５０＿（ｎ）を直流電圧Ｖｄｃ（ｎ）に結合する）。図２６を参照する。図２６は利得選択器２５３２２を表す説明図である。利得選択器２５３２２は第一信号端２６００、第二信号端２６０２、第一抵抗ユニット２６０６と抵抗値決定モジュール２６０８を含む。該第二信号端２６０２は電圧出力モジュール３６の第一入力端３６０に結合され、第一信号端２６００は電圧出力モジュール３６の出力端３６４に結合されている。抵抗値決定モジュール２６０８は図５に示す抵抗値決定モジュール５０８と同様な機能を有し、ＡＤＣ３２０から出力されたデジタル信号Ｄ（ｎ）に基づき、スイッチユニットＳＷ２６０＿１〜ＳＷ２６０＿ｎを通して第二信号端２６０２への直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）を選び、それに対応する抵抗Ｒ２６０＿１〜Ｒ２６０＿ｎを定める。もっとも、回路コストを削減するため、抵抗値決定モジュール２６０８の代わりに図２７に示すような抵抗値決定モジュール２７０８を利用することも可能である。
【００３４】
電圧変換装置２５０は、電圧変換装置３０と同様に負帰還方式で、利得選択器に定められた利得に基づいて入力電圧Ｖｉを増幅する。ただし、電圧変換装置３０では、利得選択器３２２は一端が接地端に結合され、それに反して電圧変換装置２５０では、利得選択器２５３２２は一端が直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）に結合されている。また、電圧変換装置３０では、電圧選択モジュール３４の出力端は電圧出力モジュール３６の第二入力端３６２に結合され、それに反して電圧変換装置２５０では、電圧出力モジュール３６の第二入力端３６２が入力電圧Ｖｉと結合されているので、電圧選択モジュール３４は必要とされない。如上のとおり、所要の電圧転換に基づいて各素子の特性を定めれば、最適な電圧利得、及び図１０に示すような利得曲線は得られる。
【実施例４】
【００３５】
もっとも、液晶表示器に関しては出力電圧の極性反転を考慮しなければならない。それに鑑みて、本発明は電圧変換装置２５０に基づき、下記のような液晶表示器に用いられる電圧変換装置を提供する。
【００３６】
図２８を参照する。図２８は本発明の実施例４による電圧変換装置２８００を表す説明図である。電圧変換装置２８００はアナログ電圧源より出力されるアナログ電圧Ｖｉを変換する装置であり、該アナログ電圧源は例えば、液晶表示器の表示データである。電圧変換装置２５０の構造は前記電圧変換装置３０と同様であり、同様の素子には同じ番号が付されている。ただし、電圧変換装置１１００では、利得選択器１１３２２は一端が接地端に結合され、それに反して電圧変換装置２８００では、利得選択器２８３２２は一端が極性選択信号ＰＯＬと直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）、Ｖｄｃ（１）ｂ〜Ｖｄｃ（ｎ）ｂに結合されている（図１７を例に挙げれば、抵抗Ｒ（１）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（１）ｂ及び抵抗Ｒ（１）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（１）に結合し、抵抗Ｒ（２）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（２）ｂ及び抵抗Ｒ（２）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（２）に結合し、抵抗Ｒ（３）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（３）ｂ及び抵抗Ｒ（３）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（３）に結合し、抵抗Ｒ（４）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（４）ｂ及び抵抗Ｒ（４）をスイッチと直流電圧Ｖｄｃ（４）に結合する）。図２９を参照する。図２９は利得選択器２８３２２を表す説明図である。利得選択器２８３２２は第一信号端２９００、第二信号端２９０２、第一抵抗ユニット２９０６と抵抗値決定モジュール２９０８を含む。該第二信号端２９０２は電圧出力モジュール１１３６の第一入力端１１３６０に結合され、第一信号端２９００は電圧出力モジュール１１３６の出力端１１３６４に結合されている。抵抗値決定モジュール２９０８は図２１に示す抵抗値決定モジュール２１０８と同様な機能を有するため、ここでその説明を省略とする。もっとも、回路コストを削減するため、抵抗値決定モジュール２９０８の代わりに図３０に示すような抵抗値決定モジュール３００８を利用することも可能である。
【００３７】
電圧変換装置２８００は前記電圧変換装置１１００と同じように、極性選択信号ＰＯＬ（及びその逆信号ＰＯＬＢ）に基づき、アナログ電圧Ｖｉの極性を変換してから、更に利得選択器に定められた利得に基づいて入力電圧Ｖｉを増幅する。ただし、電圧変換装置１１００では、利得選択器１１３２２は一端が接地端に結合され、それに反して電圧変換装置２８００では、利得選択器２８３２２は一端が極性選択信号ＰＯＬと直流電圧Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）、Ｖｄｃ（１）ｂ〜Ｖｄｃ（ｎ）ｂに結合されている。また、電圧変換装置１１００では、電圧選択モジュール１１３４の出力端は電圧出力モジュール１１３６の第二入力端１１３６２に結合され、それに反して電圧変換装置２８００では、電圧出力モジュール１１３６の第二入力端１１３６２が電圧受信モジュール１１３８の出力端と結合されているので、電圧選択モジュール１１３４は必要とされない。所要の電圧転換に基づいて各素子の特性を定めれば、最適な電圧利得、及び図１３と図１５に示すような利得曲線は得られる。例えば、図１２と図１３における利得曲線がＶ１＝０．１Ｖ、Ｖｘ＝０．２Ｖ、Ｖｙ＝０．９Ｖ、Ｖ２＝１Ｖ、Ｖｏ１＝０．１Ｖ、Ｖｏｘ＝１Ｖ、Ｖｏｙ＝４Ｖ、Ｖｏ２＝４．９Ｖという条件に合致するように求められれば、図１６においてＶｒ（１）＝０．１Ｖ、Ｖｒ（２）＝０．２Ｖ、Ｖｒ（３）＝０．９Ｖ、Ｖｒ（４）＝１Ｖと設定し、図２９と図２８における第一信号端２９００を電圧出力モジュール１１３６の出力端１１３６４に接続し、第二信号端２９０２を電圧出力モジュール１１３６の第一入力端１１３６０に接続するほか、Ｒ（１）＝[（第一抵抗ユニット２９０６の値）／８]（Ω）、Ｒ（２）＝{[（第一抵抗ユニット２９０６の値）×７]／２３}（Ω）、Ｒ（３）＝[（第一抵抗ユニット２９０６の値）／８]（Ω）として設定し、更にＶｄｃ（１）＝（０．８／８）（Ｖ）、Ｖｄｃ（２）＝（−０．１／２．３）（Ｖ）、Ｖｄｃ（３）＝（４．１／８）（Ｖ）として設定すればよい。同じく、図１４と図１５における利得曲線がＶ１＝０．１Ｖ、Ｖｘ＝０．２Ｖ、Ｖｙ＝０．９Ｖ、Ｖ２＝１Ｖ、Ｖ１’＝０．１Ｖ、Ｖｘ’＝０．２Ｖ、Ｖｙ’＝０．９Ｖ、Ｖ２’＝１Ｖ、Ｖｏ１’＝０．１Ｖ、Ｖｏｘ’＝１Ｖ、Ｖｏｙ’＝４Ｖ、Ｖｏ２’＝４．９Ｖという条件に合致するように求められれば、図１６においてＶｒ（１）＝０．１Ｖ、Ｖｒ（２）＝０．２Ｖ、Ｖｒ（３）＝０．９Ｖ、Ｖｒ（４）＝１Ｖと設定し、図２９と図２８における第一信号端２９００を電圧出力モジュール１１３６の出力端１１３６４に接続し、第二信号端２９０２を電圧出力モジュール１１３６の第一入力端１１３６０に接続するほうか、Ｒ（１）＝[（第一抵抗ユニット２９０６の値）／８]（Ω）、Ｒ（２）＝{[（第一抵抗ユニット２９０６の値）×７]／２３}（Ω）、Ｒ（３）＝[（第一抵抗ユニット２９０６の値）／８]（Ω）として設定し、更にＶｄｃ（１）ｂ＝（４．１／８）（Ｖ）、Ｖｄｃ（２）ｂ＝（−０．１／２．３）（Ｖ）、Ｖｄｃ（３）ｂ＝（０．８／８）（Ｖ）として設定し、図２８においてＲ１／Ｒ２＝１、Ｖｄｃ＝１．１Ｖとして設定すればよい。前述のとおり、図１４・図１５とは異なり、図１２・図１３に示される実施例は���まず図２８に示す極性反転モジュール１１３８０で図１２の入力電圧Ｖ１、Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖ２を図１４の対応する電圧値Ｖ２’、Ｖｙ’、Ｖｘ’、Ｖ１’に変換してから、電圧変換装置２８００の利得決定モジュール１１３２で電圧出力モジュール１１３６の出力電圧利得を定め、同時に電圧選択モジュール１１３４で出力電圧Ｖｏのシフト量を定める。
【００３８】
以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の利用する素子はいずれも当業者に周知されているもので、当然実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来のＴＦＴ液晶表示器を表す説明図である。
【図２】従来の電圧変換回路を表す説明図である。
【図３】本発明の実施例１による電圧変換装置を表す説明図である。
【図４】本発明の実施例１によるＡＤＣを表す説明図である。
【図５】本発明の実施例１による利得選択器を表す説明図である。
【図６】本発明の実施例１による第二の利得選択器を表す説明図である。
【図７】本発明の実施例１による電圧選択モジュールを表す説明図である。
【図８】本発明の実施例１による第二の電圧選択モジュールを表す説明図である。
【図９】アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を表す説明図である。
【図１０】図３に示す電圧出力モジュールの出力電圧と図９に示すアナログ電圧間の対応を表す説明図である。
【図１１】本発明の実施例２による電圧変換装置を表す説明図である。
【図１２】アナログ電圧源から出力されるアナログ電圧を表す説明図である。
【図１３】電圧変換装置の所要出力電圧と図１２に示すアナログ電圧間の対応を表す説明図である。
【図１４】図１２に示すアナログ電圧の極性を反転した後の波形を表す説明図である。
【図１５】電圧変換装置の所要出力電圧と図１４に示すアナログ電圧間の対応を表す説明図である。
【図１６】本発明の実施例２によるＡＤＣを表す説明図である。
【図１７】本発明の実施例２による利得選択器を表す説明図である。
【図１８】図１７に示す利得選択器の真理値表である。
【図１９】本発明の実施例２による第二の利得選択器を表す説明図である。
【図２０】図１９に示す利得選択器の真理値表である。
【図２１】本発明の実施例２による電圧選択モジュールを表す説明図である。
【図２２】図２１に示す電圧選択モジュールの真理値表である。
【図２３】本発明の実施例２による第二の電圧選択モジュールを表す説明図である。
【図２４】図２３に示す電圧選択モジュールの真理値表である。
【図２５】本発明の実施例３による電圧変換装置を表す説明図である。
【図２６】本発明の実施例３による利得選択器を表す説明図である。
【図２７】本発明の実施例３による第二の利得選択器を表す説明図である。
【図２８】本発明の実施例４による電圧変換装置を表す説明図である。
【図２９】本発明の実施例４による利得選択器を表す説明図である。
【図３０】本発明の実施例４による第二の利得選択器を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０            ＴＦＴ液晶表示器
２０            電圧変換回路
３０、２５０、２８００      電圧変換装置
３２、１１３２        利得決定モジュール
３４、１１３４        電圧選択モジュール
３６、１１３６        電圧出力モジュール
１００          液晶パネル
１０２          制御回路
１０４          データライン信号出力回路
１０６          スキャンライン信号出力回路
１０８          電圧発生器
１１０          データライン
１１２          スキャンライン
１１４          ＴＦＴ
１１６          等価容量
１１８          水平同期信号
１２０          垂直同期信号
１２２          表示データ
２００          演算増幅器
２０２、２０４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ（１）〜Ｒ（４）、Ｒ５０＿１〜Ｒ５０＿ｎ、Ｒ７０＿１〜Ｒ７０＿ｎ              抵抗
２０６          入力端
２０８          出力端
３２０、１１３２０        ＡＤＣ
３２２、１１３２２、２５３２２、２８３２２  利得選択器
３６０、１１３６０        第一入力端
３６２、１１３６２        第二入力端
３６４、１１３６４        出力端
４００、１６００          デジタル復号回路
５００、７００、１７００、２１００、２６００、２９００  第一信号端
５０２、７０２、１７０２、２１０２、２６０２、２９０２  第二信号端
５０４、１７０４          第三信号端
５０６、７０４、１７０６、２１０４、２６０６、２９０６  第一抵抗ユニット
６１０、１９１０、２３００      復号モジュール
５０８、６０８、８０６、１７０８、１９０８、２１０６、２３０６、２６０８、２７０８、２９０８、３００８    抵抗値決定モジュール
１１３８        電圧受信モジュール
１７１０、１７１２、１７１４、１７１６、１７１８、１７２０、１９００、１９０２、１９０４、１９０６、２１１０、２１１２、２１１４、２１１６、２１１８、２１２０、２１２２、２１２４、２１２６、２１２８、２１３０、２１３２、２１３４、２１３６、２３２２、２３２４、２３２６、２３２８、２３３０、２３３２、２３３４、２３３６  スイッチ
１１３８０      極性反転モジュール
１１３８２、１１３８４、ＳＷ５０＿１〜ＳＷ５０＿ｎ、ＳＷ７０＿１〜ＳＷ７０＿ｎ、ＳＷ２６０＿１〜ＳＷ２６０＿ｎ、  スイッチユニット
ＣＭＰ１〜ＣＭＰｎ        コンパレーター
Ｄ０、Ｄ１、Ｄ（ｎ）      デジタル信号
ＰＯＬ          極性選択信号
ＰＯＬＢ        極性選択信号ＰＯＬの逆信号
ｔ１〜ｔｎ      電圧転換点
Ｖｉ、Ｖｏ、Ｖｃｏｍ、Ｖｔ１〜Ｖｔｎ、Ｖｄｃ（１）〜Ｖｄｃ（ｎ）、Ｖｔ１〜Ｖｔｎ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖ１’、Ｖ２’、Ｖｘ’、Ｖｙ’、Ｖｏ１、Ｖｏｘ、Ｖｏｙ、Ｖｏ２、Ｖｏ１、Ｖｏｘ’、Ｖｏｙ’、Ｖｏ２’  電圧
Ｖｒ（１）〜Ｖｒ（ｎ）      基準電圧
【図１】
2008104140.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008104140.tif 000007
【図６】
2008104140.tif 000008
【図７】
2008104140.tif 000009
【図８】
2008104140.tif 000010
【図９】
2008104140.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2008104140.tif 000020
【図１９】
2008104140.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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