專利名稱：灰度電壓產生方法、灰度電壓產生電路和液晶顯示器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于產生灰度電壓的方法，用于產生灰度電壓的電路和一種液晶顯示器件；特別涉及一種用于通過向液晶顯示器件提供一亮度灰度電平，產生多個灰度電壓從而顯示圖像的方法，以及利用上述方法的灰度產生電路，和具有這種灰度產生電路的液晶顯示器件。
該液晶顯示器1是，例如，一利用薄膜晶體管(TFT)作為開關元件的有源矩陣類型彩色液晶顯示器。在該液晶顯示器1中，由多個以特定間隔在行方向排列的掃描電極(掃描線)和多個以特定間隔在列方向上排列的數據電極(數據線)包圍的區域作為像素。在彩色液晶顯示器1中的各像素中，安排有相當于一電容性負載的像素電極、一公共電極、以及一用于驅動對應像素電極的TFT。為了驅動彩色液晶顯示器1，當一公共電壓Vcom(未示出)被加在公共電極上時，向數據線提供根據均為數字視頻數據的紅色數據DR、綠色數據DG、和藍色數據DB分別產生的數據紅色信號、數據綠色信號和數據藍色信號，并向掃描線提供根據水平同步信號SH、垂直同步信號SV等產生的掃描信號。這實現了將在彩色液晶顯示器1的顯示屏上顯示的彩色字符或圖像。
控制器2將外部輸入的具有八個灰度級的紅色數據DR、具有八個灰度級的綠色數據DG、和具有八個灰度級的藍色數據DB分別與外部加入的顯示時鐘CLK同步地轉換為顯示數據D00-D07、D10-D17、和D20-D27，并將轉換后的數據提供給數據驅動器4。另外，控制器2根據上述外部提供的顯示時鐘CLK和水平同步信號SH、垂直同步信號SH等產生一掃描時鐘SCK和數據時鐘DCK，并將產生的掃描時鐘SCK提供給掃描驅動器5，將產生的數據時鐘DCK提供給數據驅動器4。
灰度電壓產生電路3產生八種灰度電壓V1-V8，根據外部輸入的灰度電壓設定數據DG改變各灰度電壓V1-V8的電壓電平。灰度電壓設定數據DG由1位用于指示有效數據的開始位置的開始位、3位用于指示地址信息的地址位和用于指示電壓值數據的8位數據位組成。地址信息用于選擇組成下面將要說明的灰度電壓產生電路3的八個數-模轉換器(DAC)121-128中的任一個。另外，電壓值數據用于改變各灰度電壓V1-V8的電壓電平。
數據驅動器4根據與數據時鐘DCK同步獲得的一行顯示數據D00-D07、D10-D17、和D20-D27，從灰度電壓產生電路3輸出的灰度電壓V1-V8中選擇一個灰度電壓，并將該選擇的灰度電壓作為一數據紅色信號、數據綠色信號或數據藍色信號提供給彩色液晶顯示器1中的一對應數據線。掃描驅動器5依次產生與掃描時鐘SCK同步的掃描信號并將產生的信號依次提供給彩色液晶顯示器1中對應的掃描線。
下面，將參照附圖8說明灰度電壓產生電路3的結構。
灰度電壓產生電路3由包括接口電路11、數-模轉換器(DAC)121-128和緩沖放大器131-138的一個LSI(大規模集成電路)芯片組成。接口電路11具有一DAC，該DAC是根據從組成灰度電壓設定數據DG的外部鎖定電壓值數據中輸入的、組成灰度電壓設定數據DG的地址信息選擇的。各DAC121-128將各DAC121-128鎖存的電壓值數據轉換為模擬電壓，并輸出轉換的電壓。各DAC121-128輸出的模擬電壓被保持在相同電平，直到新電壓值數據被接口電路11鎖存時為止。在該例中，由于各電壓值數據由八位組成，因此，各DAC121-128可輸出一總計具有256級的模擬電壓。但是，模擬電壓的最大值被設定為允許輸入電平或其以下。各緩沖放大器131-138對各對應DAC121-128轉換的模擬電壓執行電流放大和阻抗轉換，并輸出結果電壓，作為灰度電壓V1-V8。
根據上述結構，通過執行一OS(操作系統)或應用程序，從外部向灰度電壓產生電路3輸入灰度電壓設定數據DG，從而可以對由相對于彩色液晶顯示器1特定的特性造成的灰度顯示特性的失真進行灰度校正，和/或獲得適合用戶愛好的或可匹配將要顯示物體的圖像的灰度顯示特性。
如上所述，在傳統的灰度電壓產生電路3中，各DAC121-128單獨的輸出一具有總共256級的模擬電壓，各緩沖放大器131-138對各對應DAC121-128轉換的模擬電壓執行電流放大和阻抗轉換，并將產生的電壓提供給數據驅動器4。然后，數據驅動器4根據獲得的一行顯示數據D00-D07、D10-D17和D20-D27，選擇灰度電壓V1-V8中的一個，并將選擇的電壓作為數據紅色信號、數據綠色信號和數據藍色信號提供給彩色液晶顯示器1中的對應數據線中的一個。就是說，在傳統彩色液晶顯示器件中，灰度電壓產生電路3和數據驅動器4均不對灰度電壓執行電平移動或電流放大，因此灰度電壓為可被提供給彩色液晶顯示器1中的各數據線的電平值(例如，8.5-13V，本文中，可被提供的灰度電壓的電平被稱為“可用電壓電平”)。因此，為了灰度電壓產生電路3可產生一處于可用電壓電平的電壓，需要DAC121-128和緩沖放大器131-138均具有一很寬的動態范圍。如果包括具有很寬動態范圍的DAC121-128和緩沖放大器131-138的灰度電壓產生電路3必須利用一LSI芯片構成時，電路的規模將變得非常大，不能實現，即使它可實現，其成本也會很高。另外，當對灰度電壓執行電平移動或電壓放大從而使灰度電壓是可用電壓電平時，由于與電平移動或電壓放大相關的錯誤的出現，不可能產生具有高精度的灰度電壓，也不可能實現高質量的圖像顯示。另外，即使灰度電壓產生電路3是利用一個LSI芯片制成的，由于具有很寬動態范圍的DAC121-128和緩沖放大器131-138耗能很大，上述例子中的彩色液晶顯示器件也不可能被應用在用于由電池驅動的便攜式電子裝置的顯示器中，如筆記本電腦、掌上電腦和便攜計算機、PDA(個人數字助理)、便攜式蜂窩電話、PHS(個人掌上電話系統)等。
另外，一些數據驅動器產生通過分割灰度電壓產生電路3輸出的灰度電壓可產生一系列灰度電壓。這里，為了區分灰度電壓電路3產生的灰度電壓和數據驅動器4產生的灰度電壓，將后者稱為“應用灰度電壓”。當產生了一系列應用灰度電壓后，在通常情況下，灰度電壓，例如，向由多個電阻級聯形成的梯形電阻器的對應接觸點提供八個灰度電壓V1-V8。因此，灰度電壓V1-V8之間的關系如下面表達式(1)所示。
GND＜V1＜V2＜V3＜V4＜V5＜V6＜V7＜V8＜VDD... (表達式1)其中，VDD表示電源電壓，GND表示地電壓。下文中，表達式(1)被稱為“數據驅動器的輸入條件”。
但是，如上所述，由于各DAC121-128必須輸出一具有應用電壓電平的模擬電壓，當灰度電壓產生電路3被實際應用時，需要滿足數據驅動器的輸入條件，且設定灰度電壓設定數據DG，從而使灰度電壓處于可用電壓電平。因此，傳統的灰度電壓產生電路3使用并不方便。
而且，在通常情況下，DAC的位錯大約為二進制LSB(最低有效位)的±1位。另一方面，如上所述，各DAC121-128輸出一具有可用電壓電平的模擬電壓。從而，各DAC121-128的位錯誤變大，這使得產生高精度的灰度電壓變得不可能，且很難獲得高質量圖像。
這里，當假設產生最高灰度的白電平電壓(下文中稱為“最大灰度電壓”)和產生最小灰度級的黑電平電壓(下文中稱為“最小灰度電壓”)之間的電位差為4.5V，8位的數字視頻數據將被顯示在彩色液晶顯示器1上時，灰度級的電壓V1由下面表達式(2)給出。
V1＝4.5[V]/256＝17.6[mV]........表達式(2)因此，DAC的輸出錯誤ER由下面表達式(3)給出。
ER＝17.6[mV]×2＝35.2[mV].......表達式(3)另一方面，在液晶顯示器1中，通常，如果提供給數據線上的電壓變化為20[mV]，則圖像中的變化，如灰度電壓的不規則將變得可見。因此，DAC的輸出錯誤ER必須小于20[mV]。但是，在上述傳統灰度電壓產生電路3中，如表達式(3)中所示，輸出錯誤ER為35.2[mV]，從而使灰度電壓中的不規則變得可見。例如，在圖9中，當在彩色液晶顯示器1中顯示一顯示亮度從左側部分向右側部分線性增長的圖像(該圖像被稱為“灰度圖像”) 時，如果采用了上述傳統灰度電壓產生電路3，則雖然本來灰度應當從左側向右側部分逐步增加，但實際上，右側的灰度變得小于左側的灰度，且顯示屏上還顯示一垂直條。由于這種缺陷，利用傳統灰度電壓產生電路的液晶顯示器件不能被用于醫學電子裝置的顯示器件，特別是那些需要高清晰度的圖像顯示中。
技術方案考慮到上文所述，本發明的一個目的是提供一種用于產生灰度電壓的方法和用于產生灰度電壓的電路，該方法和電路可利用小規模電路實現高質量的圖像顯示并可降低電能的損耗，以及利用上述方法和電路的液晶顯示器件，它可實現方便滿意的使用。
根據本發明的第一方面，提供一種通過向液晶顯示器件提供一亮度灰度級，產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生方法，該方法包括在將對應多個灰度電壓中任意兩個灰度電壓之間的電壓差的多個數字數據轉換為模擬電壓后，對一個模擬電壓和一參考電壓或對至少任意兩個模擬電壓執行可操作計算，從而產生多個灰度電壓。
在前述中，一最佳模式是，參考電壓為對應于各灰度電壓的最大值或最小值的電壓。
而且，一最佳模式其特征在于可操作計算為加法或減法。
而且，一最佳模式其特征在于多個灰度電壓由多個正極性的灰度電壓和多個負極性的灰度電壓組成。
而且，一最佳模式其特征在于通過利用相同值的參考電壓進行的可操作計算，產生多個正極性的灰度電壓和多個負極性的灰度電壓。
根據本發明的第二方面，提供一種通過向液晶顯示器件提供一亮度灰度級，產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生電路，包括多個數-模轉換器，用于將各對應多個灰度電壓中兩個灰度電壓之間的電壓差的數字數據轉換為模擬電壓；和多個可操作計算單元，用于對一個模擬電壓和一個參考電壓或對至少兩個任意模擬電壓執行可操作計算。
在前述中，一最佳模式其特征在于參考電壓為對應于各灰度電壓的最大值或最小值的電壓。
而且，一最佳模式其特征在于可操作計算單元為加法器或減法器。
而且，一最佳模式其特征在于多個灰度電壓由多個正極性灰度電壓和多個負極性灰度電壓組成。
而且，一最佳模式其特征在于通過利用相同值的一參考電壓的可操作計算，產生多個正極性灰度電壓和多個負極性灰度電壓。
而且，一最佳模式其特征在于包括一存儲裝置，在該存儲裝置中預先存儲有多個數字數據，和一數據提供電路，用于當電源被提供時，從存儲裝置中讀出多個數字數據，并將讀出的數字數據輸入到各數-模轉換器中。
根據本發明的第三方面，提供一種液晶顯示器件，該器件具有通過向液晶顯示器件提供一亮度灰度級、產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生電路，該灰度電壓產生電路包括多個數-模轉換器，用于將各對應多個灰度電壓中兩個灰度電壓之間的電壓差的數字數據轉換為模擬電壓；和多個可操作計算單元，用于對一個模擬電壓和一參考電壓或對至少兩個任意模擬電壓執行可操作計算。
通過上述結構，可利用小規模電路實現高質量的圖像顯示，并降低能耗，實現滿意的便利使用。
本發明的上述和其它目的、優點和特征都將從下面結合附圖的描述中變得清楚，其中圖1為一示意性方塊圖，示出了本發明第一實施例中灰度電壓產生電路的結構；圖2為一示意性方塊圖，示出了本發明第一實施例中使用了灰度電壓產生電路的液晶顯示器件的結構；圖3為一表，示出了本發明第一實施例中地址位和DAC之間的關系的例子；圖4為一示意性方塊圖，示出了本發明第二實施例中灰度電壓產生電路的結構；圖5為一示意性方塊圖，示出了本發明第三實施例中灰度電壓產生電路的結構；圖6為一曲線，示出了在通用液晶顯示器中灰度電壓和亮度之間的關系的例子；圖7為一示意性方塊圖，示出了日本專利公開NO.平11-15442中公開的傳統液晶顯示器件的結構的例子；圖8為一示意性方塊圖，示出了組成傳統液晶顯示器裝置的灰度電壓產生電路的結構的例子；和圖9為一圖表，示出了一灰度圖像的顯示例子。
最佳實施例下面將參照附圖利用不同實施例更詳細的說明實現本發明的最佳模式。第一實施例圖2為一示意性方塊圖，示出了本發明第一實施例中使用了灰度電壓產生電路21的液晶顯示器件的結構；在圖2中，除了灰度電壓產生電路3和數據驅動器4，與圖7中相同的附圖標記表示具有相同功能的對應部件，并新添加了灰度電壓產生電路21和數據驅動器22。
灰度電壓產生電路21產生了八種正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和八種負極性的灰度電壓Vn1-Vn8，并根據外部輸入的灰度電壓設定數據DG，改變各灰度電壓Vp1-Vp8和各灰度電壓Vn1-Vn8的電壓電平。灰度電壓Vp1-Vp8之間的關系如下面表達式(4)所示，灰度電壓Vn1-Vn8之間的關系如下面表達式(5)所示。
VREF＜Vp1＜Vp2＜Vp3＜Vp4＜Vp5＜Vp6＜Vp7＜Vp8....表達式(4)VREF＞Vn1＞Vn2＞Vn3＞Vn4＞Vn5＞Vn6＞Vn7＞Vn8....表達式(5)其中VREF表示參考電壓并等于例如一公共電位Vcom。
本實施例中灰度電壓產生電路21這樣構造從而產生灰度電壓Vp1-Vp8和灰度電壓Vn1-Vn8的原因如下。這就是，在液晶顯示器中，通常，當相同極性的電壓被不斷提供給液晶單元時，即使電源被關閉，也會發生所謂的“粘著”現象，該現象為字符等軌跡被暫留在熒光屏上。為了解決上述問題，通常，采用所謂的“點反轉驅動方法”的方法、所謂的“線反轉驅動方法”的方法、和所謂的“幀反轉方法”的方法作為驅動液晶顯示器的方法。在點反轉驅動方法中，向數據線提供一使各點像素的提供給像素電極的電壓的極性相對于提供給公共電極的公共電位Vcom而反轉的數據信號。另外，在線反轉驅動方法中，向數據線提供一使各線的提供給像素電極的電壓的極性相對于提供給公共電極的公共電位Vcom反轉的數據信號，同時響應數據信號的施加，公共電位Vcom被反轉為地電壓電平(GND)或電源電壓電平。另外，在幀反轉驅動方法中，向數據線提供一使各線的提供給像素電極的電壓的極性相對于提供給公共電極的公共電位Vcom而反轉的數據信號，同時，相對與各線和各幀，響應數據信號的施加，反轉公共電位Vcom。當采用這些驅動方法時，在液晶顯示器中，在通常情況下，即使提供給液晶單元的電壓級性被反轉，由于液晶具有幾乎相同的透射特性，因此在灰度電壓為正極性和為負極性的情況下，都采用了具有相同電壓的灰度電壓。但是，在有些情況下，對加到液晶單元的同一電壓來說，所加電壓為正極性和所加電壓為負極性時，實際透光特性是不同的，這是由加到像素電極的電壓的變化造成的，而這種變化是由于TFT作為開關元件的開關噪音或TFT的寄生電容造成的。因此，如果采用了只有一種極性被反轉、且具有相同電壓的灰度電壓V1-V8，則彩色校正將變得很難，其結果是，不可能獲得高質量的圖像。為了解決上述問題，本實施例的灰度產生電路21這樣設計，通過考慮加到液晶單元的電壓的特性，當所加電壓極性為正和所加電壓極性為負時，透射特性不同，因此它可產生具有正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和具有負極性的灰度電壓Vn1-Vn8。這實現了高質量圖像的顯示。
灰度電壓設定數據DG由1位表示有效數據的開始位置的開始位、4位表示地址信息的地址位和8位表示差動電壓值數據的數據位組成。地址信息用于選擇組成下述灰度電壓產生電路21的16個DAC321-328和DAC331-338中的任一個。差動電壓值數據用于改變從各DAC321-328和DAC331-338中輸出的差動電壓電平，該差動電壓電平對應于相鄰兩灰度電壓之間的電壓差。
數據位為差動電壓數據、而不是傳統方案中數據位為電壓值數據的原因如下。即，如果如傳統情況中，數據位為電壓值數據，且各DAC121-128將電壓數據轉化為模擬電壓，則必然會發生上述的多種不利，如各DAC121-128和各緩沖放大器131-138將具有很寬的動態范圍，液晶顯示器耗能變大，液晶顯示器使用不方便，以及存在大量的位錯。為了解決這些問題，在第一實施例中，數據位采用了差動電壓值數據。采用差動電壓數據作為數據位而產生的實際效果將在下面詳述。
通過分割均由灰度電壓產生電路21提供的正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和負極性的灰度電壓Vn1-Vn8，數據驅動器22產生一系列施加的正極性灰度電壓和一系列施加的負極性的灰度電壓。然后，數據驅動器22利用與數據時鐘DCK同步獲得的一行顯示數據D00-D07、D10-D17、D20-D27，從多個施加的正極性灰度電壓或多個施加的負極性灰度電壓中，選擇一個施加的灰度電壓，并將其作為數據紅色信號、數據綠色信號或數據藍色信號輸入到液晶顯示器1中的對應數據線。
下面，將參照附圖1說明灰度電壓產生電路21的結構。
如圖1所示，灰度電壓產生電路21包括一接口電路31、DAC321-328和DAC331-338、加法器341-348和減法器351-358，接口電路31具有各DAC321-328和DAC331-338，各DAC是由從組成灰度電壓設定數據DG的外部鎖存差動電壓值數據中輸入的、組成灰度電壓設定數據DG的地址信息選擇的。各DAC321-328和DAC331-338將鎖存的差動電壓值數據轉換為模擬電壓，并輸出轉換的電壓。
就是說，在本實施例中，與各DAC321-328和DAC331-338輸出對應所有具有256灰度級的灰度電壓的模擬電壓不同，各DAC321-328和DAC331-338只輸出一個對應DAC321-328和DAC331-338中相鄰兩灰度電壓之間的電壓差的模擬電壓。例如，DAC321，與DAC將用于電壓值數據的電壓轉換為自身灰度電壓Vp1不同，它將用于電壓值數據的電壓轉換為一個對應參考電壓VREF和灰度電壓VP1之間的差的模擬電壓。然后，各DAC322-328將對應將要輸入的差動電壓值數據的電壓轉換為一對應正極性的灰度電壓Vp1-Vp8中相鄰的兩灰度電壓之間的差的模擬電壓。另一方面，DAC331將用于差動電壓值數據的電壓轉換為對應參考電壓VREF和灰度電壓Vn1之間的差的模擬電壓。因此，各DAC332-338將對應將要輸入的差動電壓值數據的電壓轉換為一個對應負極性的灰度電壓Vn1-Vn8中相鄰的兩灰度電壓之間的差的模擬電壓。從各DAC321-328和DAC331-338中輸出的模擬電壓被保持為相同電壓電平，直到對應新差動電壓值數據的電壓由接口電路31鎖存。在本實施例中，8位分配給差動電壓值數據，各DAC321-328和DAC331-338可輸出一總數為256個灰度級的模擬電壓。
各加法器341-348通過將參考電壓VREF或加法器341-347中相鄰的一個中獲得的加法結果與各對應的DAC321-328輸入的模擬電壓相加，獲得一結果，并將該結果電壓作為正極性的灰度電壓Vp1-Vp8輸出。各減法器351-358從參考電壓VREF或減法器351-357中的相鄰減法器中獲得的減法結果中，減去各對應DAC331-338輸入的模擬電壓，并將該結果電壓作為負極性的灰度電壓Vn1-Vn8輸出。
下面，將說明具有上述結構的灰度電壓產生電路21的操作。首先，當外部輸入灰度電壓設定數據時，接口電路31，根據組成灰度電壓設定數據DG的地址信息，選擇DAC321-328和DAC331-338中的任一個，并使DAC321-328和DAC331-338中的任一個鎖存組成灰度電壓設定數據DG的差動電壓值數據。這里，圖3中示出了地址信息和各DAC321-328和DAC331-338之間的關系的例子。例如，如果地址信息為“0000”，則接口電路31選擇DAC321并使DAC321鎖存地址信息后的差動電壓值數據，例如“00000010”。相似地，接口電路31，根據組成由外部順序輸入的灰度電壓設定數據DG的地址信息，使各DAC321-328和DAC331-338鎖存組成灰度電壓設定數據DG的差動電壓值數據。
各DAC321-328和DAC331-338將對應被鎖存的差動電壓值數據的電壓轉換為一模擬電壓，并輸出該電壓。各DAC321-328和DAC331-338輸出的模擬電壓被保持為同一電壓電平，直到接口電路31鎖存了對應新的電壓值數據的電壓為止。然后，加法器341將DAC321輸出的模擬電壓與參考電壓VREF相加，并將加法所得的電壓作為正極性灰度電壓Vp1輸出。另外，加法器342將從加法器341所得的加法結果與DAC322輸出的模擬電壓相加，并將加法所得的電壓作為正極性灰度電壓Vp2輸出。相似地，各加法器343-348將加法器342-347中相鄰的一個所得的加法結果與各對應DAC323-328輸出的模擬電壓相加，并將加法所得的電壓作為正極性灰度電壓Vp3-Vp8輸出。另一方面，減法器351從參考電壓VREF中減去DAC331輸出的模擬電壓，并將減法獲得的電壓作為負極性的灰度電壓Vn1輸出。同樣地，減法器352從減法器351獲得的減法結果中減去DAC332輸出的模擬電壓，并將減法獲得的電壓作為負極性的灰度電壓Vn2輸出。相似地，各減法器353-358從減法器352-357中相鄰一個獲得的減法結果中減去各對應DAC333-338輸出的模擬電壓，并將減法獲得的電壓作為負極性的灰度電壓Vn3-Vn8輸出。
正極性灰度電壓Vp1-Vp8和負極性灰度電壓Vn1-Vn8被輸入到數據驅動器22中。數據驅動器22將正極性灰度電壓Vp1-Vp8和負極性灰度電壓Vn1-Vn8分割，產生多個施加的正極性灰度電壓和施加的負極性灰度電壓。然后，數據驅動器22通過利用與數據時鐘DCK同步得到的一行顯示數據D00-D07、D10-D17和D20-D27，從多個施加的正極性灰度電壓和多個施加的負極性灰度電壓中，選擇一個施加的灰度電壓，并將其作為數據紅色信號、數據綠色信號、或數據藍色信號輸出到液晶顯示器1中的對應數據線。
因此，根據第一實施例，在各加法器341-348中，參考電壓VREF或加法器341-347中相鄰的一個中獲得的加法結果與由各對應DAC321-328從對應差動電壓值數據的電壓轉換得到的模擬電壓相加，并將結果電壓值作為各正極性的灰度電壓Vp1-Vp8輸出。另外，在減法器351-358中，從參考電壓VREF或從減法器351-357中相鄰一個得到的減法結果中減去由各對應DAC331-338從對應差動電壓值數據的電壓轉換得到的模擬電壓，并將結果電壓作為各負極性的灰度電壓Vn1-Vn8輸出。
因此，像傳統技術一樣，可能對由于液晶顯示器1特定的特性造成的灰度圖像顯示特性的失真進行γ校正，和/或實現獲得可適合用戶愛好或符合將要顯示的物體圖像的灰度顯示特性。另外，通過將參考電壓VREF設定為一合適值，可以很容易地產生具有可用電壓電平的灰度電壓Vp1-Vp8和Vn1-Vn8。其結果是，各DAC321-328和DAC331-338的動態范圍與傳統情況相比變窄。這使得灰度電壓產生電路21可由具有窄動態范圍的DAC的低造價LSI構成。另外，由于各DAC321-328和DAC331-338的動態范圍變窄，能量損耗與傳統情況相比也可極大的減少。其結果是，第一實施例的液晶顯示器1可作為由電池驅動的便攜式電子裝置的顯示器件使用。
而且，根據第一實施例，由于不再需要執行使灰度電壓或施加的灰度電壓處于可用電壓電平的電平移動或電壓放大，因此，可以產生高精度的灰度電壓，并實現高質量的圖像顯示。
而且，根據第一實施例，輸出灰度電壓設定數據DG的裝置，例如一信息處理裝置，如個人電腦等，可以將差動電壓值數據作為數據位輸出。其結果是，信息處理裝置不再需要檢查組成順序被輸入的灰度電壓設定數據DG的差動電壓值數據是否符合上述數據驅動器的輸入條件，也不需檢查電壓是否為可用電壓電平，因此可以提供使用便利。另外，由于DAC321-328和DAC331-338將對應差動電壓值數據的電壓轉換為模擬電壓，因此，DAC321-328和DAC331-338的各輸出電壓的上限和下限之間的電位差可被設為很小。這使得DAC321-328和DAC331-338中的錯誤被減少。例如，當外部輸入的數字視頻數據的位數為8位，DAC321-328和DAC331-338的各輸出電壓的上限和下限之間的電勢差為2.0[V]，且DAC的位錯大約為±1二進制LSB位時，如表達式(6)所示，輸出錯誤ER小于20[mV]，且灰度的不規則性變得觀察不到。例如，即使當灰度圖像顯示時，垂直條也不可見。這可實現高質量圖像的顯示。
ER＝2.0[V]/256×2＝15.6[mV]... 表達式(6)第二實施例圖4為一示意性方塊圖，示出了本發明第二實施例灰度電壓產生電路41的結構。在圖4中，相同的附圖標記表示與圖1所示第一實施例中具有相同功能的相同的對應部件，他們的相關描述將被省略。在圖4中所示的灰度電壓產生電路41中，新提供了減法器421-428和加法器431-438替換加法器341-348和減法器351-358。
DAC328將對應將被提供的差動電壓值數據的電壓轉換為對應灰度電壓Vp8和第一參考電壓VREF1之間的差值的模擬電壓。隨后，各DAC327-321將對應將被提供的差動電壓值數據的電壓轉換為對應正極性灰度電壓Vp8-Vp2中的彼此相鄰的兩個灰度電壓之間的差值的模擬電壓。另一方面，DAC338將對應將被提供的差動電壓值數據的電壓轉換為對應灰度電壓Vn1和第二參考電壓VREF2之間的差值的模擬電壓。隨后，各DAC337-331將對應將被提供的差動電壓值數據的電壓轉換為對應負極性灰度電壓Vn8-Vn2中的彼此相鄰的兩個灰度電壓之間的差值的模擬電壓。各DAC321-328和DAC331-338中輸出的模擬電壓被保持為同一電壓電平，直到對應新的差動電壓值數據的電壓被接口電路31鎖存為止。
各減法器428-421從第一參考電壓VREF1或從減法器428-422中相鄰的一個中獲得的減法值中，減去從各對應DAC328-321中輸入的模擬電壓，并將結果電壓值作為各正極性灰度電壓Vp8-Vp1輸出。各加法器438-431將第二參考電壓VREF2或從加法器438-432中相鄰一個中獲得的加法結果與從各相應DAC338-331輸入的模擬電壓相加，并將結果電壓值作為負極性的灰度電壓Vn8-Vn1輸出。
另外，具有上述結構的灰度電壓產生電路41的操作，除了下面所述的三點，與第一實施例完全相同，這里相應的省略這些說明。即，灰度電壓產生電路41的操作與第一實施例中的差別在于在各DAC321-328和DAC331-338中，對應差動電壓值數據的電壓彼此不同，正極性的灰度電壓Vp1-Vp8由減法獲得，負極性的灰度電壓Vn1-Vn8由加法獲得。
這樣，根據第二實施例，可以實現與第一實施例相同的效果。第三實施例圖5為一示意性方塊圖，示出了本發明第三實施例中灰度電壓產生電路51的結構。圖5中，相同的附圖標記表示與圖1所示第一實施例中具有相同功能的相同的對應部件，他們的相關描述將被省略。圖5中的灰度電壓產生電路51中，圖1中所示的DAC331-338被刪除，各DAC321-328的輸出終端與各減法器351-358的輸入終端連接。
各DAC321-328轉換對應接口電路31鎖存的差動電壓值數據的電壓，并將其輸出。各加法器341-348將參考電壓VREF或加法器341-347中的相鄰的一個中獲得的加法結果與各對應DAC321-328輸出的模擬電壓相加，并將結果電壓作為正極性灰度電壓Vp1-Vp8輸出。各DAC321-328輸出模擬電壓被保持為相同電壓電平，直到接口電路31鎖存一個對應新差動電壓值數據的電壓。各減法器351-358從參考電壓VREF或從減法器351-357中相鄰的一個中獲得的減法結果中，減去從各對應DAC321-328中輸出的模擬電壓，并將結果電壓值作為各負極性灰度電壓Vn1-Vn8輸出。此時，地址信息只有3位組成，即，圖3所示的地址信息與DAC之間關系表中高位的8條。
另外，具有上述結構的灰度電壓產生電路51的操作除了下述的兩點外與第一實施例中完全相同，因此省略相應的描述。即，灰度產生電路51的操作與第一實施例中的不同在于對應將被輸入到各DAC321-328中的差動電壓值數據的電壓不同，通過各DAC321-328中輸出的模擬電壓可獲得負極性的灰度電壓Vn1-Vn8。
這樣，根據第三實施例，可實現第一實施例中相同的效果。另外，電路的規模與第一和第二實施例相比也變小。
另外，在上述第一和第二實施例中，由于當向液晶單元提供電壓為正極性和負極性時，液晶單元的透射特性不同，因此，產生正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和負極性的灰度電壓Vn1-Vn8。這實現了圖像的高質量顯示。但是，當液晶顯示器被用于不需高質量圖像的情況或當向液晶單元提供電壓為正極性和負極性時，其透射特性的不同可以忽略的液晶顯示器被驅動時，即使根據對應于與第三實施例中相同的差動電壓值數據的電壓值產生了正極性灰度電壓Vp1-Vp8和負極性灰度電壓Vn1-Vn8，也不會發生問題。另外，當采用了點反轉驅動方法、線反轉驅動方法或幀反轉驅動方法時，在一般情況下由于在灰度電壓產生電路3或數據驅動器4中灰度電壓的極性都需要反向，因此需要進行切換，以使灰度電壓V1和灰度電壓V8中的一個被用作最大灰度電壓，另一個被用作最小灰度電壓。在第三實施例中，正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和負極性的灰度電壓Vn1-Vn8分別單獨被產生，因此這種切換不再需要。
很明顯本發明并不局限于上述實施例，而是可以在不脫離本發明范圍和精神的情況下進行變化和修改。例如，在上述各實施例中是假設各DAC的動態范圍相等，但是，各DAC的動態范圍可以不同。各DAC的動態范圍可以不同的原因在于如圖6所示液晶顯示器中灰度電壓和亮度之間的關系是非線性的，且灰度電壓的值并非設定為相等間隔。特別是，用于將對應于最大灰度電壓、最小灰度電壓和接近于最大或最小灰度電壓的灰度電壓的差動電壓值數據的電壓轉換為模擬電壓的DAC的動態范圍可被設為較寬，用于轉換對應于處于中間電壓電平的灰度電壓的差動電壓值數據的電壓的DAC的動態范圍可被設為很窄。
另外，在上述各實施例中，示出了一例子，其中將要被產生的灰度電壓的數目和差動電壓值數據的數目之間是一一對應的，但是，本發明并不局限于此。例如，差動電壓值數據的數目可被設為小于將被產生的灰度電壓的數目，且灰度電壓的所需數目可通過利用加法器或減法器計算差動電壓值數據來產生。另外，差動電壓值數據并不局限于彼此相鄰的灰度電壓。
而且，在上述各實施例中，示出一例子，其中從外部提供一灰度電壓設定數據，但是，本發明并不局限于此。即，例如，灰度電壓產生電路可以是這樣的結構，即灰度電壓設定數據被預先存儲在存儲裝置中，如安裝于接口電路的內部或外部的寄存器，鎖存器，存儲器等，并且當向液晶顯示器提供電源后，灰度電壓設定數據從上述存儲裝置中被讀出，并由各DAC鎖存。
而且，在上述第一和第三實施例中，利用相同參考電壓VREF產生正極性的灰度電壓Vp1-Vp8和負極性的灰度電壓Vn1-Vn8，但是，它們也可利用不同電壓而產生。
而且，在上述各實施例中，示出一例子，其中相同極性的灰度電壓的數目為八，但是，它也可大于或小于8個。
而且，在上述實施例中，利用相同類型的算術運算單元產生相同極性的灰度電壓，但是，也可利用不同的算術運算單元，即加法器或減法器。
而且，在上述各實施例中，參考電壓被設為近似于最小灰度電壓或最大灰度電壓，但是，它也可被設為具有中間電壓電平的灰度電壓，例如，近似于灰度電壓Vp3、Vp4、Vn3和Vn4的電壓。
另外，在上述各實施例中，各灰度電壓產生電路和數據驅動器分別單獨提供，但是，灰度電壓產生電路可被安裝在數據驅動器中。
另外，本發明不僅可用于彩色液晶顯示器還可用于單色液晶顯示器。
權利要求
1.一種通過向液晶顯示器件提供亮度灰度級、產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生方法，該方法包括在將對應多個灰度電壓中任意兩個灰度電壓之間的電壓差的多個數字數據轉換為模擬電壓后，對一個模擬電壓和參考電壓或至少任意兩個模擬電壓執行可操作計算，從而產生多個灰度電壓。
2.如權利要求1所述的灰度電壓產生方法，其特征在于所述參考電壓為對應于各灰度電壓的最大值或最小值的電壓。
3.如權利要求1所述的灰度電壓產生方法，其特征在于可操作計算為加法或減法。
4.如權利要求1所述的灰度電壓產生方法，其特征在于多個灰度電壓由多個正極性的灰度電壓和多個負極性的灰度電壓組成。
5.如權利要求4所述的灰度電壓產生方法，其特征在于通過利用具有相同值的參考電壓進行的可操作計算，產生多個正極性的灰度電壓和多個負極性的灰度電壓。
6.一種通過向液晶顯示器件提供亮度灰度級、產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生電路，包括多個數-模轉換器，用于將各對應多個灰度電壓中兩個灰度電壓之間的電壓差的多個數字數據轉換為模擬電壓；和多個可操作計算單元，用于對一個模擬電壓和參考電壓或對至少任意兩個模擬電壓執行可操作計算。
7.如權利要求6所述的灰度電壓產生電路，其特征在于參考電壓為對應于各灰度電壓的最大值或最小值的電壓。
8.如權利要求6所述的灰度電壓產生電路，其特征在于可操作計算單元為加法器或減法器。
9.如權利要求6所述的灰度電壓產生電路，其特征在于多個灰度電壓由多個正極性的灰度電壓和多個負極性的灰度電壓組成。
10.如權利要求9所述的灰度電壓產生電路，其特征在于通過利用具有相同值的參考電壓執行的可操作計算，產生多個正極性灰度電壓和多個負極性灰度電壓。
11.如權利要求6所述的灰度電壓產生電路，其特征在于還包括存儲裝置，在該存儲裝置中預先存儲有多個數字數據，和數據提供電路，用于當加上電源時，從存儲裝置中讀出多個數字數據，并將讀出的數字數據輸入到各數-模轉換器中。
12.一種液晶顯示器件，該器件具有通過向液晶顯示器件提供亮度灰度產生多個灰度電壓從而顯示圖像的灰度電壓產生電路，該灰度電壓產生電路包括多個數-模轉換器，用于將各對應多個灰度電壓中兩個灰度電壓之間的電壓差的每個數字數據轉換為模擬電壓；和多個可操作計算單元，用于對一個模擬電壓和參考電壓或對至少任意兩個模擬電壓執行可操作計算。
13.如權利要求12所述的液晶顯示器件，其特征在于參考電壓為一對應于各多個灰度電壓的最大值或最小值的電壓。
14.如權利要求12所述的液晶顯示器件，其特征在于可操作計算單元為加法器或減法器。
15.如權利要求12所述的液晶顯示器件，其特征在于多個灰度電壓由多個正極性灰度電壓和多個負極性灰度電壓組成。
16.如權利要求15所述的液晶顯示器件，其特征在于通過利用具有相同值的參考電壓執行的可操作計算，產生多個正極性灰度電壓和多個負極性灰度電壓。
17.如權利要求12所述的液晶顯示器件，其特征在于還包括存儲裝置，在該存儲裝置中預先存儲有多個數字數據，和數據提供電路，用于當加上電源時，從存儲裝置中讀出多個數字數據，并將讀出的數字數據輸入到各數-模轉換器中。
全文摘要
一種用于產生灰度電壓的方法，它可以通過利用小規模電路實現高質量圖像的顯示并降低能耗和便于使用。在上述方法中，利用數－模轉換器，將各對應正極性或負極性的灰度電壓中彼此相鄰的兩個灰度電壓之間的電壓差的多個差動電壓值數據轉換為多個模擬電壓，然后利用加法器或減法器執行一個或兩個參考電壓和多個模擬電壓的加法和減法。
文檔編號G09G3/36GK1475984SQ021305
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月16日 優先權日2002年8月16日
發明者伊藤正厚 申請人:Nec液晶技術株式會社