(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を直列接続されたＮ個（Ｎは３以上の整数）のストリング抵抗器により分割して、Ｎ個の階調電圧を得、入力ディジタルデータに基づいて前記階調電圧の１つを選択して液晶素子に出力すると共に、前記一連のストリング抵抗器の中間のＮ−１個の接続点よりｎ−１個（１≦ｎ−１<Ｎ−１）の接続点を抽出して、それらの抽出された接続点よりタップを導出し、それらのタップ及び一連のストリング抵抗器の両端の端子に前記階調電圧を液晶素子の透過率対印加電圧特性に合わせるためのγ補正電圧を印加するようにした多階調液晶ドライバにおいて、前記γ補正電圧を、前記隣接の端子、タップ間の電位差が全て相等しくなるように印加すると共に、それら隣接の端子、タップ間のストリング抵抗器の抵抗値の合計を全てほぼ等しく設定したことを特徴とする多階調液晶ドライバ。
【請求項２】
前記各ストリング抵抗器の抵抗値が、前記液晶素子の透過率対印加電圧特性における１階調当たりの透過率の一定変化幅に対応する印加電圧の変化幅に応じた値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の多階調液晶ドライバ。
【請求項３】
前記の一連のストリング抵抗器の隣接する端子、タップ間に存在する個々のストリング抵抗器の個数は、前記液晶素子の透過率対印加電圧特性曲線の傾斜に応じて一連のストリング抵抗器の両端側で少なく、中間で多く設定されていることを特徴とする請求項１記載の多階調液晶ドライバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＴＦＴマトリクス液晶表示素子の各信号バス等を駆動する多階調液晶ドライバに関し、特に該ドライバ及び該ドライバに動作電源を供給する電源回路の消費電力の軽減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの発達に伴い、コンピュータの表示色数は飛躍的に増大した。それに伴って、ノートパソコンに搭載されるＴＦＴマトリクス液晶表示素子（ＬＣＤ）もその表示色数を増やしてきた。表示色数を増やすために、ＬＣＤで使われる信号バス（ソースバス）用のドライバの階調数を増やすことになる。これはドライバ内にＤＡＣ（ディジタル・アナログ・変換器）を設置して解決される。反面、色数の増大に比例して回路規模を増大し、ドライバの消費電力が増えることは避けられない。ＬＣＤはその用途に鑑みて、でき得る限り低消費電力であることが望ましいので、ドライバメーカは様々の方式を採用し、低消費電力への努力をしている。
【０００３】
信号バス用ドライバのＤＡＣ方式の一つに、直列接続された一連の抵抗器（ＳＴＲＩＮＧ抵抗器と言う）をもつＲ−ＳＴＲＩＮＧ方式がある。この方式の回路ブロック図を電源回路と共に図３に示す。これは、例えば符号１がＮ＝６４階調のドライバであれば６４個のストリング抵抗器２を直列に接続し、その抵抗分割により生じた電圧を６４個のスイッチＳＷで一つだけ選択することにより階調電圧を発生させるものである。
【０００４】
図３において、各ストリング抵抗器の抵抗値を全てＲとし、隣接する端子、タップ５i 〜５i-1 （ｉ＝１〜ｎ）間の抵抗値をＲｔ（＝ｍ×Ｒ）、スイッチのオン抵抗をｒとする。
このＲ−ＳＴＲＩＮＧ方式の液晶ドライバ１及び電源回路４の消費電力は以下の４つに分けられる。
【０００５】
▲１▼  ｍ×ｎ＝Ｎ個分のＳＴＲＩＮＧ抵抗Ｒ×ｍ×ｎに電源回路４より電圧を印加することによる消費電力
▲２▼  とりこんだ６bit データに従って、Ｎ＝６４個の電圧を選択するスイッチＳＷを制御するデコーダ部分の消費電力
▲３▼  出力端子ＯＵＴを経由してソースバス（信号バス）を充放電するのに使われる電力
▲４▼  液晶ドライバ１の内部のロジック回路（図示せず）が消費する電力
次に、図３の液晶ドライバ１の構成上の特徴を挙げると次の点である。
【０００６】
イ）Ｎ＝ｍ×ｎ＝６４個の抵抗Ｒが全て等しい値になっている。
ロ）Ｎ＝６４個の各ストリング抵抗器２のｍ＝８個ごとにγ補正用のタップ５i （ｉ＝１〜ｎ−１）を有する。
ＬＣＤは一般的に図４に示すような透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）を有するため、階調の変化がなめらかな変化として目視できるよう、階調ごとに印加電圧Ｖを変えなければならない。いわゆるγ補正と呼ばれるものである。
【０００７】
従来のＲ−ＳＴＲＩＮＧ方式のドライバは、ロ）のタップ５i （ｉ＝１〜ｎ−１）及び両端の端子５0 ，５n にγ補正電圧Ｖi を印加することによってＬＣＤのＴ−Ｖ特性に合わせてきた。そのため、隣合った端子、タップ５i 〜５i-1 間の電位差ΔＶi （ｉ＝１〜ｎ）は各々異なる。各隣接端子、タップ間の抵抗値ｍ×Ｒ＝Ｒｔは等しいので、各端子５i に異なる電圧Ｖi が印加されることにより、合成抵抗Ｒｔを流れる電流Ｉi は図５より明らかなように、
Ｉi ＝ΔＶi ／Ｒｔ                              …………  （１）
中間のタップ５i （ｉ＝１〜ｎ−１）には（２）式で表される電流ΔＩi が流れることとなる。
【０００８】
0004118971.tif 000002
（２）式で表される電流ΔＩi は中間タップに接続されるγ補正電圧発生回路４i （ｉ＝１〜ｎ−１）での電力消費Ｐi をもたらす。
【０００９】
Ｐi ＝Ｖi ×ΔＩi ＝Ｖi （ΔＶi+1 −ΔＶi ）／Ｒｔ
（ｉ＝１…，ｎ−１）                        …………  （３）
また、回路４n 及び４0 内でそれぞれ消費される電力は、電源電圧をＶccとすれば
Ｐn ＝（Ｖcc−Ｖn ）Ｉn 
Ｐ0 ＝Ｖ0 Ｉ1                                   …………  （４）
ドライバ１内部でのＲ−ＳＴＲＩＮＧ２そのものが消費する電力もある。このＲ−ＳＴＲＩＮＧ２そのものの電力消費はＲ−ＳＴＲＩＮＧ２の値が大きい程少なくなるのは明らかであるが、ドライド１の出力インピーダンスとＬＣＤパネルの容量との合成時定数がＬＣＤパネルを充放電する時間に対して十分小さい値でないと、ＬＣＤに適正な電圧を与えることができなくなる。これはコントラストの低下やクロストークの増大となって表示品位を低下させる。そのため、端子、タップ５i （ｉ＝０〜ｎ）に電圧源を接続することは単にγ補正のための入力としてだけでなく、Ｒ−ＳＴＲＩＮＧの抵抗値を大きくし、かつドライバの出力インピーダンスを下げるという側面がある。
【００１０】
ドライバ１の出力インピーダンスは選択されるスイッチＳＷの位置によって変化する。スイッチＳＷにより分割されるＲｔの分割比をｋとすると、出力インピーダンスＲout は抵抗（１−ｋ）ＲｔとｋＲｔの並列抵抗値と、オン抵抗ｒの和となり、以下の（５）式で表される。
0004118971.tif 000003
と置くと、ｋ＝１／２が得られる。このときＲout が最大になり、その値は（７）式となる。
【００１１】
〔Ｒout 〕max ＝（Ｒｔ／４）＋ｒ                …………  （７）
一般に、Ｒ−ＳＴＲＩＮＧ方式のドライバでは出力インピーダンスの最大値とＬＣＤの容量との時定数が１水平時間Ｈに対して十分小さくなるように設定される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＲ−ＳＴＲＩＮＧ方式のドライバはＮ＝ｍ×ｎ＝６４個の抵抗が全て等しい値（Ｒ）になっているため、外部からγ補正用の端子、タップ５i に電圧を印加して、γ特性を補正していた。このγ補正のために各中間のタップ５i には（２）式で表される電流ΔＩi がγ補正電圧発生回路４i （ｉ＝１〜ｎ−１）に流れるため、その電流ΔＩi ×出力電圧Ｖi ＝Ｐi は回路４i での電力消費となる。また、この不平衡電流ΔＩi はストリング抵抗器を流れるので、それだけストリング抵抗器の消費電力が増加する。
【００１３】
この発明は、γ補正電圧発生回路４i （ｉ＝１〜ｎ−１）に吸込まれる電流ΔＩi をほぼゼロにして、ドライバ１のストリング抵抗器及び電源回路４の消費電力を低減することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、直流電圧を直列接続されたＮ個（Ｎは３以上の整数）のストリング抵抗器により分割して、Ｎ個の階調電圧を得、入力ディジタルデータに基づいて階調電圧の１つを選択して液晶素子に出力すると共に、ストリング抵抗器のＮ−１個の接続点よりｎ−１個（１≦ｎ−１＜Ｎ−１）の接続点を抽出して、それらの抽出された接続点よりタップを導出し、それらのタップ（５1 〜５n-1 ）及び一連のストリング抵抗器の両端の端子（５0 ，５n ）にγ補正電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 …，Ｖn ）を印加するようにした多階調液晶ドライバに関する。
【００１５】
請求項１では特に、γ補正電圧を、前記隣接の端子、タップ間の電位差（ΔＶj ）が全て相等しくなるように印加すると共に、それら隣接の端子、タップ間のストリング抵抗器の抵抗値（Ｒｔj ）を全てほぼ等しく設定する。
（２）請求項２の発明では、前記（１）において、Ｎ個の各ストリング抵抗器の抵抗値Ｒ（ｐ）が、液晶素子の透過率対印加電圧特性における１階調当たりの透過率の一定変化幅に対応する印加電圧の変化幅（Δ（ｐ）；ｐ＝１，２…，Ｎ）に応じた値に設定される。
【００１６】
（３）請求項３の発明では、前記（１）において、一連のストリング抵抗器の隣接する端子、タップ間に存在する個々のストリング抵抗器の個数（ｍ1 ，ｍ2,…，ｍn ）は、前記液晶素子の透過率対印加電圧特性曲線の傾斜に応じて一連のストリング抵抗器の両端側で少なく、中間で多く設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
Ｎ（例えばＮ＝６４）階調表示を行うものとして、図２に示す液晶のＴ−Ｖ特性より、階調に対応する一定ピッチ幅の透過率Ｔ（０），Ｔ（１）…，Ｔ（Ｎ）に対応する印加電圧Ｅ（０），Ｅ（１），…，Ｅ（Ｎ）を求める。従来と同様にｎ＋１個（例えばｎ＝８）の端子（タップ）５0 〜５n を設けるものとする。隣接端子、タップ間の電位差ΔＶj をｊに関係なくΔＶに等しくする。即ち、
ΔＶj （ｊ＝１〜ｎ）＝ΔＶ                        …………（８）
また、隣接タップ間の抵抗値Ｒｔi を全てほぼ等しくする。即ち、
Ｒｔj （ｊ＝１〜ｎ）≒Ｒｔ（一定）                …………（９）
このとき、隣接端子、タップ間のストリング抵抗器を流れる電流Ｉi は
Ｉj ＝ΔＶj ／Ｒｔj ＝ΔＶ／Ｒｔ                …………（10）
即ち、Ｉj はｊに依らず一定値となる。従って、γ電圧補正回路４j に流れ込むΔＩj は、
ΔＩj ＝Ｉj+1 −Ｉj ＝０    （ｊ＝１〜ｎ−１）    …………（11）
となり、低消費電力化が図られる。
【００１８】
透過率Ｔ（ｊ）（ｊ＝０〜Ｎ）に対応する印加電圧Ｅ（ｐ）（ｐ＝０〜Ｎ）より１階調増すごとのステップ電圧Δ（ｐ）（図２）を求める。
Δ（１）＝Ｅ（１）−Ｅ（０）
Δ（２）＝Ｅ（２）−Ｅ（１），
・・・
Δ（ｐ）＝Ｅ（ｐ）−Ｅ（ｐ−１），
・・・
Δ（Ｎ）＝Ｅ（Ｎ）−Ｅ（Ｎ−１），                …………（12）
隣接端子、タップ間のストリング抵抗の合計Ｒｔj （ｊ＝１〜ｎ）を全てほぼ等しくするために、この発明では、各ストリング抵抗器Ｒ（ｐ）の値を、比例定数をＫとして、下式のように設定する。
【００１９】
Ｒ（ｐ）＝ＫΔ（ｐ）（ｐ＝１〜Ｎ）                …………（13）
即ち、各ストリング抵抗値Ｒ（ｐ）はＬＣＤのＴーＶ特性における１階調当たりの透過率Ｔの一定変化幅に対応する印加電圧の変化幅Δ（ｐ）に応じた値とする。
隣接の端子、タップ間の電圧ΔＶを下式より求める。
【００２０】
ΔＶ＝｛Ｅ（Ｎ）−Ｅ（０）｝／ｎ                  …………（14）
従って、γ補正電圧発生回路４j （ｊ＝０〜ｎ）より各端子、タップ５j に印加する電圧Ｖj （ｊ＝０〜ｎ）を次のように設定する。
Ｖ0 ＝Ｅ（０）
Ｖ1 ＝Ｅ（０）＋ΔＶ，
Ｖ2 ＝Ｅ（０）＋２ΔＶ，
・・・
Ｖj ＝Ｅ（０）＋ｊΔＶ，
・・・
Ｖn-1 ＝Ｅ（０）＋（ｎ−１）ΔＶ，
Ｖn ＝Ｅ（０）＋ｎΔＶ＝Ｅ（Ｎ），                …………（15）
Ｎ−１（例えば６３）個の階調電圧系列Ｅ（１），Ｅ（２）…，Ｅ（Ｎ−１）の中から、ｎ−１（例えば７）個のタップ電圧系列Ｖ1 ，Ｖ2 …，Ｖn-1 にそれぞれ最も近い階調電圧Ｅ（ｘ）を抽出する。即ち、
Ｅ（０）＝Ｖ0 ，
Ｅ（ｍ1 ）≒Ｖ1 ，
Ｅ（ｍ1 ＋ｍ2 ）≒Ｖ2 ，
・・・
Ｅ（ｍ1 ＋…＋ｍj ）≒Ｖj ，
・・・
Ｅ（ｍ1 ＋…＋ｍn-1 ）≒Ｖn-1 ，
Ｅ（ｍ1 ＋…＋ｍn ）＝Ｖn                         …………（16）
ｍj はタップ５j-1 〜５j 間の階調数、つまりストリング抵抗器Ｒ（ｐ）の個数であり、ｍ1 〜ｍn の総和はＮに等しい。即ち、
Σｍn ＝ｍ1 ＋ｍ2 ＋…＋ｍn ＝Ｎ                  …………（17）
図１から明らかなように、タップ５1 はストリング抵抗器Ｒ（ｍ1)とＲ（ｍ1 ＋１）との接続点から出せばよく、タップ５2 はストリング抵抗器Ｒ（ｍ1 ＋ｍ2 ）とＲ（ｍ1 ＋ｍ2 ＋１）との接続点から出せばよく、以下同様である。
【００２１】
このようにして一連のストリング抵抗器の途中からタップ５j （ｊ＝１〜ｎ−１）を導出すると共に、各ストリング抵抗器Ｒ（ｐ）（ｐ＝１〜Ｎ）の値をＴ−Ｖ特性における１階調ごとのステップ電圧Δ（ｐ）に応じた値に設定したとき、確かに隣接端子、タップ５j ，５j-1 間の抵抗値Ｒｔj （ｊ＝１〜ｎ）がｊに依らず、全てほぼ同じ値になることを検証してみる。
【００２２】
Ｒｔj ＝Ｒ（１＋Σｍj-1)＋Ｒ（２＋Σｍj-1)＋…＋Ｒ（ｍj ＋Σｍj-1)…………（18）
（13）式を代入して、
＝Ｋ｛Δ(1＋Σｍj-1)＋Δ(2＋Σｍj-1)＋…＋Δ（ｍj ＋Σｍj-1)｝
（12）式を代入して
＝Ｋ｛Ｅ(1＋Σｍj-1)−Ｅ（Σｍj-1)
＋Ｅ(2＋Σｍj-1)−Ｅ(1＋Σｍj-1)
・・・
＋Ｅ（ｍj ＋Σｍj-1)−Ｅ（ｍj-1 ＋Σｍj-1)｝
＝Ｋ｛Ｅ（Σｍj ）−Ｅ（Σｍj-1)｝
（16）式を代入して
≒Ｋ｛Ｖj −Ｖj-1 ｝                              …………（19）
（15）式を代入して
＝Ｋ｛Ｅ（０）＋ｊΔＶ−Ｅ（０）−（ｊ−１）ΔＶ｝
＝ＫΔＶ                                          …………（20）
以上により、各隣接端子、タップ間の抵抗値Ｒｔj （ｊ＝１〜ｎ）はｊの値に依らずほぼＫΔＶの一定値となっていることが検証できた。
【００２３】
実際にγ補正電圧発生回路４j （ｊ＝０〜ｎ）よりタップに供給する電圧は（15）式より求めた電圧Ｖ0 ，Ｖ1 …Ｖn であるので、隣接タップ間の電位差は全てΔＶであり、両端の４0 と４n を除く中間のγ補正電圧発生回路４1 〜４n-1 の出力端子を出入りする不平衡電流（従来技術で述べたΔＩj ）はほぼゼロとなり、省電力化が図られる。この場合、中間の補正電圧発生回路４1 〜４n-1 は液晶ドライバ１の出力抵抗を下げる機能を発揮していることは勿論である。不平衡電流ΔＩj はストリング抵抗器を流れる。この発明ではΔＩj ＝０であるので、ストリング抵抗器での消費電力もそれだけ少なくなる。
【００２４】
各γ補正電圧発生回路４j の印加電圧Ｖ1 ，Ｖ2 …，Ｖn-1 は、図２のＴ−Ｖ特性より求めたＥ（ｍ1 ），Ｅ（ｍ1 ＋ｍ2 ）…，Ｅ（Σｍn-1 ）とそれぞれ僅かの差をもつので、出力端子ＯＵＴよりＬＣＤに供給する階調電圧は両端のＥ（０），Ｅ（Ｎ）を除いて僅かな誤差が存在する。しかし、この誤差は僅かであり、また階調数が例えばＮ＝６４と多いので何ら問題になることはない。
【００２５】
図２からも分かるように、この発明では隣接端子、タップ間のストリング抵抗器の数、即ち階調数は、Ｔ−Ｖ特性の傾斜に応じて設定され、Ｔ（０）（ゼロ階調）側及びＴ（Ｎ−１）（Ｎ−１階調）側では、従来の例えばｍ＝８に比べて、例えばｍ1 ＝５，ｍn ＝５と少なく、中間のタップ間の階調数は例えばｍj ＝２０と多くなる。
【００２６】
隣接端子、タップ間のストリング抵抗Ｒｔの消費電力は
Ｐ＝（ΔＶ）2 ／Ｒｔ                              …………（21）
であるので、ストリング抵抗は液晶の画像表示に影響の出ない範囲で、できるだけ大きくするのが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
この発明では、γ補正電圧Ｖj （ｊ＝０〜ｎ）を隣接端子、タップ間の電位差ΔＶj が全て相等しくなるように印加すると共に、それら隣接端子、タップ間のストリング抵抗Ｒｔj を全てほぼ等しく設定したので、中間のタップ５1 〜５n-1 からγ補正電圧発生回路４1 〜４n-1 側に流れる不平衡電流ΔＩj はほぼゼロとなり、それだけ電源回路４１及びストリング抵抗器２の消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す回路図。
【図２】この発明における階調電圧Ｅ（ｐ）（ｐ＝０，１…，Ｎ），透過率Ｔ（ｐ）及びγ補正電圧Ｖj （ｊ＝０〜ｎ）の対応を説明するためのＬＣＤの透過率対印加電圧特性を示すグラフ。
【図３】従来の液晶ドライバを電源回路と共に示す回路図。
【図４】従来の階調電圧Ｅ（ｐ）（ｐ＝０〜Ｎ），透過率Ｔ（ｐ）及びγ補正電圧Ｖi （ｉ＝０〜ｎ）の対応を説明するためのＬＣＤの透過率対印加電圧特性を示すグラフ。
【図５】図３の要部の電圧、電流を示すための回路図。
【図６】図３の液晶ドライバ１の出力抵抗を説明するための回路図。
【図１】
0004118971.tif 000004
【図２】
0004118971.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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