专利名称：灰度电压产生方法、灰度电压产生电路和液晶显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生灰度电压的方法，用于产生灰度电压的电路和一种液晶显示器件；特别涉及一种用于通过向液晶显示器件提供一亮度灰度电平，产生多个灰度电压从而显示图像的方法，以及利用上述方法的灰度产生电路，和具有这种灰度产生电路的液晶显示器件。
该液晶显示器1是，例如，一利用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件的有源矩阵类型彩色液晶显示器。在该液晶显示器1中，由多个以特定间隔在行方向排列的扫描电极(扫描线)和多个以特定间隔在列方向上排列的数据电极(数据线)包围的区域作为像素。在彩色液晶显示器1中的各像素中，安排有相当于一电容性负载的像素电极、一公共电极、以及一用于驱动对应像素电极的TFT。为了驱动彩色液晶显示器1，当一公共电压Vcom(未示出)被加在公共电极上时，向数据线提供根据均为数字视频数据的红色数据DR、绿色数据DG、和蓝色数据DB分别产生的数据红色信号、数据绿色信号和数据蓝色信号，并向扫描线提供根据水平同步信号SH、垂直同步信号SV等产生的扫描信号。这实现了将在彩色液晶显示器1的显示屏上显示的彩色字符或图像。
控制器2将外部输入的具有八个灰度级的红色数据DR、具有八个灰度级的绿色数据DG、和具有八个灰度级的蓝色数据DB分别与外部加入的显示时钟CLK同步地转换为显示数据D00-D07、D10-D17、和D20-D27，并将转换后的数据提供给数据驱动器4。另外，控制器2根据上述外部提供的显示时钟CLK和水平同步信号SH、垂直同步信号SH等产生一扫描时钟SCK和数据时钟DCK，并将产生的扫描时钟SCK提供给扫描驱动器5，将产生的数据时钟DCK提供给数据驱动器4。
灰度电压产生电路3产生八种灰度电压V1-V8，根据外部输入的灰度电压设定数据DG改变各灰度电压V1-V8的电压电平。灰度电压设定数据DG由1位用于指示有效数据的开始位置的开始位、3位用于指示地址信息的地址位和用于指示电压值数据的8位数据位组成。地址信息用于选择组成下面将要说明的灰度电压产生电路3的八个数-模转换器(DAC)121-128中的任一个。另外，电压值数据用于改变各灰度电压V1-V8的电压电平。
数据驱动器4根据与数据时钟DCK同步获得的一行显示数据D00-D07、D10-D17、和D20-D27，从灰度电压产生电路3输出的灰度电压V1-V8中选择一个灰度电压，并将该选择的灰度电压作为一数据红色信号、数据绿色信号或数据蓝色信号提供给彩色液晶显示器1中的一对应数据线。扫描驱动器5依次产生与扫描时钟SCK同步的扫描信号并将产生的信号依次提供给彩色液晶显示器1中对应的扫描线。
下面，将参照附图8说明灰度电压产生电路3的结构。
灰度电压产生电路3由包括接口电路11、数-模转换器(DAC)121-128和缓冲放大器131-138的一个LSI(大规模集成电路)芯片组成。接口电路11具有一DAC，该DAC是根据从组成灰度电压设定数据DG的外部锁定电压值数据中输入的、组成灰度电压设定数据DG的地址信息选择的。各DAC121-128将各DAC121-128锁存的电压值数据转换为模拟电压，并输出转换的电压。各DAC121-128输出的模拟电压被保持在相同电平，直到新电压值数据被接口电路11锁存时为止。在该例中，由于各电压值数据由八位组成，因此，各DAC121-128可输出一总计具有256级的模拟电压。但是，模拟电压的最大值被设定为允许输入电平或其以下。各缓冲放大器131-138对各对应DAC121-128转换的模拟电压执行电流放大和阻抗转换，并输出结果电压，作为灰度电压V1-V8。
根据上述结构，通过执行一OS(操作系统)或应用程序，从外部向灰度电压产生电路3输入灰度电压设定数据DG，从而可以对由相对于彩色液晶显示器1特定的特性造成的灰度显示特性的失真进行灰度校正，和/或获得适合用户爱好的或可匹配将要显示物体的图像的灰度显示特性。
如上所述，在传统的灰度电压产生电路3中，各DAC121-128单独的输出一具有总共256级的模拟电压，各缓冲放大器131-138对各对应DAC121-128转换的模拟电压执行电流放大和阻抗转换，并将产生的电压提供给数据驱动器4。然后，数据驱动器4根据获得的一行显示数据D00-D07、D10-D17和D20-D27，选择灰度电压V1-V8中的一个，并将选择的电压作为数据红色信号、数据绿色信号和数据蓝色信号提供给彩色液晶显示器1中的对应数据线中的一个。就是说，在传统彩色液晶显示器件中，灰度电压产生电路3和数据驱动器4均不对灰度电压执行电平移动或电流放大，因此灰度电压为可被提供给彩色液晶显示器1中的各数据线的电平值(例如，8.5-13V，本文中，可被提供的灰度电压的电平被称为“可用电压电平”)。因此，为了灰度电压产生电路3可产生一处于可用电压电平的电压，需要DAC121-128和缓冲放大器131-138均具有一很宽的动态范围。如果包括具有很宽动态范围的DAC121-128和缓冲放大器131-138的灰度电压产生电路3必须利用一LSI芯片构成时，电路的规模将变得非常大，不能实现，即使它可实现，其成本也会很高。另外，当对灰度电压执行电平移动或电压放大从而使灰度电压是可用电压电平时，由于与电平移动或电压放大相关的错误的出现，不可能产生具有高精度的灰度电压，也不可能实现高质量的图像显示。另外，即使灰度电压产生电路3是利用一个LSI芯片制成的，由于具有很宽动态范围的DAC121-128和缓冲放大器131-138耗能很大，上述例子中的彩色液晶显示器件也不可能被应用在用于由电池驱动的便携式电子装置的显示器中，如笔记本电脑、掌上电脑和便携计算机、PDA(个人数字助理)、便携式蜂窝电话、PHS(个人掌上电话系统)等。
另外，一些数据驱动器产生通过分割灰度电压产生电路3输出的灰度电压可产生一系列灰度电压。这里，为了区分灰度电压电路3产生的灰度电压和数据驱动器4产生的灰度电压，将后者称为“应用灰度电压”。当产生了一系列应用灰度电压后，在通常情况下，灰度电压，例如，向由多个电阻级联形成的梯形电阻器的对应接触点提供八个灰度电压V1-V8。因此，灰度电压V1-V8之间的关系如下面表达式(1)所示。
GND＜V1＜V2＜V3＜V4＜V5＜V6＜V7＜V8＜VDD... (表达式1)其中，VDD表示电源电压，GND表示地电压。下文中，表达式(1)被称为“数据驱动器的输入条件”。
但是，如上所述，由于各DAC121-128必须输出一具有应用电压电平的模拟电压，当灰度电压产生电路3被实际应用时，需要满足数据驱动器的输入条件，且设定灰度电压设定数据DG，从而使灰度电压处于可用电压电平。因此，传统的灰度电压产生电路3使用并不方便。
而且，在通常情况下，DAC的位错大约为二进制LSB(最低有效位)的±1位。另一方面，如上所述，各DAC121-128输出一具有可用电压电平的模拟电压。从而，各DAC121-128的位错误变大，这使得产生高精度的灰度电压变得不可能，且很难获得高质量图像。
这里，当假设产生最高灰度的白电平电压(下文中称为“最大灰度电压”)和产生最小灰度级的黑电平电压(下文中称为“最小灰度电压”)之间的电位差为4.5V，8位的数字视频数据将被显示在彩色液晶显示器1上时，灰度级的电压V1由下面表达式(2)给出。
V1＝4.5[V]/256＝17.6[mV]........表达式(2)因此，DAC的输出错误ER由下面表达式(3)给出。
ER＝17.6[mV]×2＝35.2[mV].......表达式(3)另一方面，在液晶显示器1中，通常，如果提供给数据线上的电压变化为20[mV]，则图像中的变化，如灰度电压的不规则将变得可见。因此，DAC的输出错误ER必须小于20[mV]。但是，在上述传统灰度电压产生电路3中，如表达式(3)中所示，输出错误ER为35.2[mV]，从而使灰度电压中的不规则变得可见。例如，在图9中，当在彩色液晶显示器1中显示一显示亮度从左侧部分向右侧部分线性增长的图像(该图像被称为“灰度图像”) 时，如果采用了上述传统灰度电压产生电路3，则虽然本来灰度应当从左侧向右侧部分逐步增加，但实际上，右侧的灰度变得小于左侧的灰度，且显示屏上还显示一垂直条。由于这种缺陷，利用传统灰度电压产生电路的液晶显示器件不能被用于医学电子装置的显示器件，特别是那些需要高清晰度的图像显示中。
技术方案考虑到上文所述，本发明的一个目的是提供一种用于产生灰度电压的方法和用于产生灰度电压的电路，该方法和电路可利用小规模电路实现高质量的图像显示并可降低电能的损耗，以及利用上述方法和电路的液晶显示器件，它可实现方便满意的使用。
根据本发明的第一方面，提供一种通过向液晶显示器件提供一亮度灰度级，产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生方法，该方法包括在将对应多个灰度电压中任意两个灰度电压之间的电压差的多个数字数据转换为模拟电压后，对一个模拟电压和一参考电压或对至少任意两个模拟电压执行可操作计算，从而产生多个灰度电压。
在前述中，一最佳模式是，参考电压为对应于各灰度电压的最大值或最小值的电压。
而且，一最佳模式其特征在于可操作计算为加法或减法。
而且，一最佳模式其特征在于多个灰度电压由多个正极性的灰度电压和多个负极性的灰度电压组成。
而且，一最佳模式其特征在于通过利用相同值的参考电压进行的可操作计算，产生多个正极性的灰度电压和多个负极性的灰度电压。
根据本发明的第二方面，提供一种通过向液晶显示器件提供一亮度灰度级，产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生电路，包括多个数-模转换器，用于将各对应多个灰度电压中两个灰度电压之间的电压差的数字数据转换为模拟电压；和多个可操作计算单元，用于对一个模拟电压和一个参考电压或对至少两个任意模拟电压执行可操作计算。
在前述中，一最佳模式其特征在于参考电压为对应于各灰度电压的最大值或最小值的电压。
而且，一最佳模式其特征在于可操作计算单元为加法器或减法器。
而且，一最佳模式其特征在于多个灰度电压由多个正极性灰度电压和多个负极性灰度电压组成。
而且，一最佳模式其特征在于通过利用相同值的一参考电压的可操作计算，产生多个正极性灰度电压和多个负极性灰度电压。
而且，一最佳模式其特征在于包括一存储装置，在该存储装置中预先存储有多个数字数据，和一数据提供电路，用于当电源被提供时，从存储装置中读出多个数字数据，并将读出的数字数据输入到各数-模转换器中。
根据本发明的第三方面，提供一种液晶显示器件，该器件具有通过向液晶显示器件提供一亮度灰度级、产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生电路，该灰度电压产生电路包括多个数-模转换器，用于将各对应多个灰度电压中两个灰度电压之间的电压差的数字数据转换为模拟电压；和多个可操作计算单元，用于对一个模拟电压和一参考电压或对至少两个任意模拟电压执行可操作计算。
通过上述结构，可利用小规模电路实现高质量的图像显示，并降低能耗，实现满意的便利使用。
本发明的上述和其它目的、优点和特征都将从下面结合附图的描述中变得清楚，其中图1为一示意性方块图，示出了本发明第一实施例中灰度电压产生电路的结构；图2为一示意性方块图，示出了本发明第一实施例中使用了灰度电压产生电路的液晶显示器件的结构；图3为一表，示出了本发明第一实施例中地址位和DAC之间的关系的例子；图4为一示意性方块图，示出了本发明第二实施例中灰度电压产生电路的结构；图5为一示意性方块图，示出了本发明第三实施例中灰度电压产生电路的结构；图6为一曲线，示出了在通用液晶显示器中灰度电压和亮度之间的关系的例子；图7为一示意性方块图，示出了日本专利公开NO.平11-15442中公开的传统液晶显示器件的结构的例子；图8为一示意性方块图，示出了组成传统液晶显示器装置的灰度电压产生电路的结构的例子；和图9为一图表，示出了一灰度图像的显示例子。
最佳实施例下面将参照附图利用不同实施例更详细的说明实现本发明的最佳模式。第一实施例图2为一示意性方块图，示出了本发明第一实施例中使用了灰度电压产生电路21的液晶显示器件的结构；在图2中，除了灰度电压产生电路3和数据驱动器4，与图7中相同的附图标记表示具有相同功能的对应部件，并新添加了灰度电压产生电路21和数据驱动器22。
灰度电压产生电路21产生了八种正极性的灰度电压Vp1-Vp8和八种负极性的灰度电压Vn1-Vn8，并根据外部输入的灰度电压设定数据DG，改变各灰度电压Vp1-Vp8和各灰度电压Vn1-Vn8的电压电平。灰度电压Vp1-Vp8之间的关系如下面表达式(4)所示，灰度电压Vn1-Vn8之间的关系如下面表达式(5)所示。
VREF＜Vp1＜Vp2＜Vp3＜Vp4＜Vp5＜Vp6＜Vp7＜Vp8....表达式(4)VREF＞Vn1＞Vn2＞Vn3＞Vn4＞Vn5＞Vn6＞Vn7＞Vn8....表达式(5)其中VREF表示参考电压并等于例如一公共电位Vcom。
本实施例中灰度电压产生电路21这样构造从而产生灰度电压Vp1-Vp8和灰度电压Vn1-Vn8的原因如下。这就是，在液晶显示器中，通常，当相同极性的电压被不断提供给液晶单元时，即使电源被关闭，也会发生所谓的“粘着”现象，该现象为字符等轨迹被暂留在荧光屏上。为了解决上述问题，通常，采用所谓的“点反转驱动方法”的方法、所谓的“线反转驱动方法”的方法、和所谓的“帧反转方法”的方法作为驱动液晶显示器的方法。在点反转驱动方法中，向数据线提供一使各点像素的提供给像素电极的电压的极性相对于提供给公共电极的公共电位Vcom而反转的数据信号。另外，在线反转驱动方法中，向数据线提供一使各线的提供给像素电极的电压的极性相对于提供给公共电极的公共电位Vcom反转的数据信号，同时响应数据信号的施加，公共电位Vcom被反转为地电压电平(GND)或电源电压电平。另外，在帧反转驱动方法中，向数据线提供一使各线的提供给像素电极的电压的极性相对于提供给公共电极的公共电位Vcom而反转的数据信号，同时，相对与各线和各帧，响应数据信号的施加，反转公共电位Vcom。当采用这些驱动方法时，在液晶显示器中，在通常情况下，即使提供给液晶单元的电压级性被反转，由于液晶具有几乎相同的透射特性，因此在灰度电压为正极性和为负极性的情况下，都采用了具有相同电压的灰度电压。但是，在有些情况下，对加到液晶单元的同一电压来说，所加电压为正极性和所加电压为负极性时，实际透光特性是不同的，这是由加到像素电极的电压的变化造成的，而这种变化是由于TFT作为开关元件的开关噪音或TFT的寄生电容造成的。因此，如果采用了只有一种极性被反转、且具有相同电压的灰度电压V1-V8，则彩色校正将变得很难，其结果是，不可能获得高质量的图像。为了解决上述问题，本实施例的灰度产生电路21这样设计，通过考虑加到液晶单元的电压的特性，当所加电压极性为正和所加电压极性为负时，透射特性不同，因此它可产生具有正极性的灰度电压Vp1-Vp8和具有负极性的灰度电压Vn1-Vn8。这实现了高质量图像的显示。
灰度电压设定数据DG由1位表示有效数据的开始位置的开始位、4位表示地址信息的地址位和8位表示差动电压值数据的数据位组成。地址信息用于选择组成下述灰度电压产生电路21的16个DAC321-328和DAC331-338中的任一个。差动电压值数据用于改变从各DAC321-328和DAC331-338中输出的差动电压电平，该差动电压电平对应于相邻两灰度电压之间的电压差。
数据位为差动电压数据、而不是传统方案中数据位为电压值数据的原因如下。即，如果如传统情况中，数据位为电压值数据，且各DAC121-128将电压数据转化为模拟电压，则必然会发生上述的多种不利，如各DAC121-128和各缓冲放大器131-138将具有很宽的动态范围，液晶显示器耗能变大，液晶显示器使用不方便，以及存在大量的位错。为了解决这些问题，在第一实施例中，数据位采用了差动电压值数据。采用差动电压数据作为数据位而产生的实际效果将在下面详述。
通过分割均由灰度电压产生电路21提供的正极性的灰度电压Vp1-Vp8和负极性的灰度电压Vn1-Vn8，数据驱动器22产生一系列施加的正极性灰度电压和一系列施加的负极性的灰度电压。然后，数据驱动器22利用与数据时钟DCK同步获得的一行显示数据D00-D07、D10-D17、D20-D27，从多个施加的正极性灰度电压或多个施加的负极性灰度电压中，选择一个施加的灰度电压，并将其作为数据红色信号、数据绿色信号或数据蓝色信号输入到液晶显示器1中的对应数据线。
下面，将参照附图1说明灰度电压产生电路21的结构。
如图1所示，灰度电压产生电路21包括一接口电路31、DAC321-328和DAC331-338、加法器341-348和减法器351-358，接口电路31具有各DAC321-328和DAC331-338，各DAC是由从组成灰度电压设定数据DG的外部锁存差动电压值数据中输入的、组成灰度电压设定数据DG的地址信息选择的。各DAC321-328和DAC331-338将锁存的差动电压值数据转换为模拟电压，并输出转换的电压。
就是说，在本实施例中，与各DAC321-328和DAC331-338输出对应所有具有256灰度级的灰度电压的模拟电压不同，各DAC321-328和DAC331-338只输出一个对应DAC321-328和DAC331-338中相邻两灰度电压之间的电压差的模拟电压。例如，DAC321，与DAC将用于电压值数据的电压转换为自身灰度电压Vp1不同，它将用于电压值数据的电压转换为一个对应参考电压VREF和灰度电压VP1之间的差的模拟电压。然后，各DAC322-328将对应将要输入的差动电压值数据的电压转换为一对应正极性的灰度电压Vp1-Vp8中相邻的两灰度电压之间的差的模拟电压。另一方面，DAC331将用于差动电压值数据的电压转换为对应参考电压VREF和灰度电压Vn1之间的差的模拟电压。因此，各DAC332-338将对应将要输入的差动电压值数据的电压转换为一个对应负极性的灰度电压Vn1-Vn8中相邻的两灰度电压之间的差的模拟电压。从各DAC321-328和DAC331-338中输出的模拟电压被保持为相同电压电平，直到对应新差动电压值数据的电压由接口电路31锁存。在本实施例中，8位分配给差动电压值数据，各DAC321-328和DAC331-338可输出一总数为256个灰度级的模拟电压。
各加法器341-348通过将参考电压VREF或加法器341-347中相邻的一个中获得的加法结果与各对应的DAC321-328输入的模拟电压相加，获得一结果，并将该结果电压作为正极性的灰度电压Vp1-Vp8输出。各减法器351-358从参考电压VREF或减法器351-357中的相邻减法器中获得的减法结果中，减去各对应DAC331-338输入的模拟电压，并将该结果电压作为负极性的灰度电压Vn1-Vn8输出。
下面，将说明具有上述结构的灰度电压产生电路21的操作。首先，当外部输入灰度电压设定数据时，接口电路31，根据组成灰度电压设定数据DG的地址信息，选择DAC321-328和DAC331-338中的任一个，并使DAC321-328和DAC331-338中的任一个锁存组成灰度电压设定数据DG的差动电压值数据。这里，图3中示出了地址信息和各DAC321-328和DAC331-338之间的关系的例子。例如，如果地址信息为“0000”，则接口电路31选择DAC321并使DAC321锁存地址信息后的差动电压值数据，例如“00000010”。相似地，接口电路31，根据组成由外部顺序输入的灰度电压设定数据DG的地址信息，使各DAC321-328和DAC331-338锁存组成灰度电压设定数据DG的差动电压值数据。
各DAC321-328和DAC331-338将对应被锁存的差动电压值数据的电压转换为一模拟电压，并输出该电压。各DAC321-328和DAC331-338输出的模拟电压被保持为同一电压电平，直到接口电路31锁存了对应新的电压值数据的电压为止。然后，加法器341将DAC321输出的模拟电压与参考电压VREF相加，并将加法所得的电压作为正极性灰度电压Vp1输出。另外，加法器342将从加法器341所得的加法结果与DAC322输出的模拟电压相加，并将加法所得的电压作为正极性灰度电压Vp2输出。相似地，各加法器343-348将加法器342-347中相邻的一个所得的加法结果与各对应DAC323-328输出的模拟电压相加，并将加法所得的电压作为正极性灰度电压Vp3-Vp8输出。另一方面，减法器351从参考电压VREF中减去DAC331输出的模拟电压，并将减法获得的电压作为负极性的灰度电压Vn1输出。同样地，减法器352从减法器351获得的减法结果中减去DAC332输出的模拟电压，并将减法获得的电压作为负极性的灰度电压Vn2输出。相似地，各减法器353-358从减法器352-357中相邻一个获得的减法结果中减去各对应DAC333-338输出的模拟电压，并将减法获得的电压作为负极性的灰度电压Vn3-Vn8输出。
正极性灰度电压Vp1-Vp8和负极性灰度电压Vn1-Vn8被输入到数据驱动器22中。数据驱动器22将正极性灰度电压Vp1-Vp8和负极性灰度电压Vn1-Vn8分割，产生多个施加的正极性灰度电压和施加的负极性灰度电压。然后，数据驱动器22通过利用与数据时钟DCK同步得到的一行显示数据D00-D07、D10-D17和D20-D27，从多个施加的正极性灰度电压和多个施加的负极性灰度电压中，选择一个施加的灰度电压，并将其作为数据红色信号、数据绿色信号、或数据蓝色信号输出到液晶显示器1中的对应数据线。
因此，根据第一实施例，在各加法器341-348中，参考电压VREF或加法器341-347中相邻的一个中获得的加法结果与由各对应DAC321-328从对应差动电压值数据的电压转换得到的模拟电压相加，并将结果电压值作为各正极性的灰度电压Vp1-Vp8输出。另外，在减法器351-358中，从参考电压VREF或从减法器351-357中相邻一个得到的减法结果中减去由各对应DAC331-338从对应差动电压值数据的电压转换得到的模拟电压，并将结果电压作为各负极性的灰度电压Vn1-Vn8输出。
因此，像传统技术一样，可能对由于液晶显示器1特定的特性造成的灰度图像显示特性的失真进行γ校正，和/或实现获得可适合用户爱好或符合将要显示的物体图像的灰度显示特性。另外，通过将参考电压VREF设定为一合适值，可以很容易地产生具有可用电压电平的灰度电压Vp1-Vp8和Vn1-Vn8。其结果是，各DAC321-328和DAC331-338的动态范围与传统情况相比变窄。这使得灰度电压产生电路21可由具有窄动态范围的DAC的低造价LSI构成。另外，由于各DAC321-328和DAC331-338的动态范围变窄，能量损耗与传统情况相比也可极大的减少。其结果是，第一实施例的液晶显示器1可作为由电池驱动的便携式电子装置的显示器件使用。
而且，根据第一实施例，由于不再需要执行使灰度电压或施加的灰度电压处于可用电压电平的电平移动或电压放大，因此，可以产生高精度的灰度电压，并实现高质量的图像显示。
而且，根据第一实施例，输出灰度电压设定数据DG的装置，例如一信息处理装置，如个人电脑等，可以将差动电压值数据作为数据位输出。其结果是，信息处理装置不再需要检查组成顺序被输入的灰度电压设定数据DG的差动电压值数据是否符合上述数据驱动器的输入条件，也不需检查电压是否为可用电压电平，因此可以提供使用便利。另外，由于DAC321-328和DAC331-338将对应差动电压值数据的电压转换为模拟电压，因此，DAC321-328和DAC331-338的各输出电压的上限和下限之间的电位差可被设为很小。这使得DAC321-328和DAC331-338中的错误被减少。例如，当外部输入的数字视频数据的位数为8位，DAC321-328和DAC331-338的各输出电压的上限和下限之间的电势差为2.0[V]，且DAC的位错大约为±1二进制LSB位时，如表达式(6)所示，输出错误ER小于20[mV]，且灰度的不规则性变得观察不到。例如，即使当灰度图像显示时，垂直条也不可见。这可实现高质量图像的显示。
ER＝2.0[V]/256×2＝15.6[mV]... 表达式(6)第二实施例图4为一示意性方块图，示出了本发明第二实施例灰度电压产生电路41的结构。在图4中，相同的附图标记表示与图1所示第一实施例中具有相同功能的相同的对应部件，他们的相关描述将被省略。在图4中所示的灰度电压产生电路41中，新提供了减法器421-428和加法器431-438替换加法器341-348和减法器351-358。
DAC328将对应将被提供的差动电压值数据的电压转换为对应灰度电压Vp8和第一参考电压VREF1之间的差值的模拟电压。随后，各DAC327-321将对应将被提供的差动电压值数据的电压转换为对应正极性灰度电压Vp8-Vp2中的彼此相邻的两个灰度电压之间的差值的模拟电压。另一方面，DAC338将对应将被提供的差动电压值数据的电压转换为对应灰度电压Vn1和第二参考电压VREF2之间的差值的模拟电压。随后，各DAC337-331将对应将被提供的差动电压值数据的电压转换为对应负极性灰度电压Vn8-Vn2中的彼此相邻的两个灰度电压之间的差值的模拟电压。各DAC321-328和DAC331-338中输出的模拟电压被保持为同一电压电平，直到对应新的差动电压值数据的电压被接口电路31锁存为止。
各减法器428-421从第一参考电压VREF1或从减法器428-422中相邻的一个中获得的减法值中，减去从各对应DAC328-321中输入的模拟电压，并将结果电压值作为各正极性灰度电压Vp8-Vp1输出。各加法器438-431将第二参考电压VREF2或从加法器438-432中相邻一个中获得的加法结果与从各相应DAC338-331输入的模拟电压相加，并将结果电压值作为负极性的灰度电压Vn8-Vn1输出。
另外，具有上述结构的灰度电压产生电路41的操作，除了下面所述的三点，与第一实施例完全相同，这里相应的省略这些说明。即，灰度电压产生电路41的操作与第一实施例中的差别在于在各DAC321-328和DAC331-338中，对应差动电压值数据的电压彼此不同，正极性的灰度电压Vp1-Vp8由减法获得，负极性的灰度电压Vn1-Vn8由加法获得。
这样，根据第二实施例，可以实现与第一实施例相同的效果。第三实施例图5为一示意性方块图，示出了本发明第三实施例中灰度电压产生电路51的结构。图5中，相同的附图标记表示与图1所示第一实施例中具有相同功能的相同的对应部件，他们的相关描述将被省略。图5中的灰度电压产生电路51中，图1中所示的DAC331-338被删除，各DAC321-328的输出终端与各减法器351-358的输入终端连接。
各DAC321-328转换对应接口电路31锁存的差动电压值数据的电压，并将其输出。各加法器341-348将参考电压VREF或加法器341-347中的相邻的一个中获得的加法结果与各对应DAC321-328输出的模拟电压相加，并将结果电压作为正极性灰度电压Vp1-Vp8输出。各DAC321-328输出模拟电压被保持为相同电压电平，直到接口电路31锁存一个对应新差动电压值数据的电压。各减法器351-358从参考电压VREF或从减法器351-357中相邻的一个中获得的减法结果中，减去从各对应DAC321-328中输出的模拟电压，并将结果电压值作为各负极性灰度电压Vn1-Vn8输出。此时，地址信息只有3位组成，即，图3所示的地址信息与DAC之间关系表中高位的8条。
另外，具有上述结构的灰度电压产生电路51的操作除了下述的两点外与第一实施例中完全相同，因此省略相应的描述。即，灰度产生电路51的操作与第一实施例中的不同在于对应将被输入到各DAC321-328中的差动电压值数据的电压不同，通过各DAC321-328中输出的模拟电压可获得负极性的灰度电压Vn1-Vn8。
这样，根据第三实施例，可实现第一实施例中相同的效果。另外，电路的规模与第一和第二实施例相比也变小。
另外，在上述第一和第二实施例中，由于当向液晶单元提供电压为正极性和负极性时，液晶单元的透射特性不同，因此，产生正极性的灰度电压Vp1-Vp8和负极性的灰度电压Vn1-Vn8。这实现了图像的高质量显示。但是，当液晶显示器被用于不需高质量图像的情况或当向液晶单元提供电压为正极性和负极性时，其透射特性的不同可以忽略的液晶显示器被驱动时，即使根据对应于与第三实施例中相同的差动电压值数据的电压值产生了正极性灰度电压Vp1-Vp8和负极性灰度电压Vn1-Vn8，也不会发生问题。另外，当采用了点反转驱动方法、线反转驱动方法或帧反转驱动方法时，在一般情况下由于在灰度电压产生电路3或数据驱动器4中灰度电压的极性都需要反向，因此需要进行切换，以使灰度电压V1和灰度电压V8中的一个被用作最大灰度电压，另一个被用作最小灰度电压。在第三实施例中，正极性的灰度电压Vp1-Vp8和负极性的灰度电压Vn1-Vn8分别单独被产生，因此这种切换不再需要。
很明显本发明并不局限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明范围和精神的情况下进行变化和修改。例如，在上述各实施例中是假设各DAC的动态范围相等，但是，各DAC的动态范围可以不同。各DAC的动态范围可以不同的原因在于如图6所示液晶显示器中灰度电压和亮度之间的关系是非线性的，且灰度电压的值并非设定为相等间隔。特别是，用于将对应于最大灰度电压、最小灰度电压和接近于最大或最小灰度电压的灰度电压的差动电压值数据的电压转换为模拟电压的DAC的动态范围可被设为较宽，用于转换对应于处于中间电压电平的灰度电压的差动电压值数据的电压的DAC的动态范围可被设为很窄。
另外，在上述各实施例中，示出了一例子，其中将要被产生的灰度电压的数目和差动电压值数据的数目之间是一一对应的，但是，本发明并不局限于此。例如，差动电压值数据的数目可被设为小于将被产生的灰度电压的数目，且灰度电压的所需数目可通过利用加法器或减法器计算差动电压值数据来产生。另外，差动电压值数据并不局限于彼此相邻的灰度电压。
而且，在上述各实施例中，示出一例子，其中从外部提供一灰度电压设定数据，但是，本发明并不局限于此。即，例如，灰度电压产生电路可以是这样的结构，即灰度电压设定数据被预先存储在存储装置中，如安装于接口电路的内部或外部的寄存器，锁存器，存储器等，并且当向液晶显示器提供电源后，灰度电压设定数据从上述存储装置中被读出，并由各DAC锁存。
而且，在上述第一和第三实施例中，利用相同参考电压VREF产生正极性的灰度电压Vp1-Vp8和负极性的灰度电压Vn1-Vn8，但是，它们也可利用不同电压而产生。
而且，在上述各实施例中，示出一例子，其中相同极性的灰度电压的数目为八，但是，它也可大于或小于8个。
而且，在上述实施例中，利用相同类型的算术运算单元产生相同极性的灰度电压，但是，也可利用不同的算术运算单元，即加法器或减法器。
而且，在上述各实施例中，参考电压被设为近似于最小灰度电压或最大灰度电压，但是，它也可被设为具有中间电压电平的灰度电压，例如，近似于灰度电压Vp3、Vp4、Vn3和Vn4的电压。
另外，在上述各实施例中，各灰度电压产生电路和数据驱动器分别单独提供，但是，灰度电压产生电路可被安装在数据驱动器中。
另外，本发明不仅可用于彩色液晶显示器还可用于单色液晶显示器。
权利要求
1.一种通过向液晶显示器件提供亮度灰度级、产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生方法，该方法包括在将对应多个灰度电压中任意两个灰度电压之间的电压差的多个数字数据转换为模拟电压后，对一个模拟电压和参考电压或至少任意两个模拟电压执行可操作计算，从而产生多个灰度电压。
2.如权利要求1所述的灰度电压产生方法，其特征在于所述参考电压为对应于各灰度电压的最大值或最小值的电压。
3.如权利要求1所述的灰度电压产生方法，其特征在于可操作计算为加法或减法。
4.如权利要求1所述的灰度电压产生方法，其特征在于多个灰度电压由多个正极性的灰度电压和多个负极性的灰度电压组成。
5.如权利要求4所述的灰度电压产生方法，其特征在于通过利用具有相同值的参考电压进行的可操作计算，产生多个正极性的灰度电压和多个负极性的灰度电压。
6.一种通过向液晶显示器件提供亮度灰度级、产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生电路，包括多个数-模转换器，用于将各对应多个灰度电压中两个灰度电压之间的电压差的多个数字数据转换为模拟电压；和多个可操作计算单元，用于对一个模拟电压和参考电压或对至少任意两个模拟电压执行可操作计算。
7.如权利要求6所述的灰度电压产生电路，其特征在于参考电压为对应于各灰度电压的最大值或最小值的电压。
8.如权利要求6所述的灰度电压产生电路，其特征在于可操作计算单元为加法器或减法器。
9.如权利要求6所述的灰度电压产生电路，其特征在于多个灰度电压由多个正极性的灰度电压和多个负极性的灰度电压组成。
10.如权利要求9所述的灰度电压产生电路，其特征在于通过利用具有相同值的参考电压执行的可操作计算，产生多个正极性灰度电压和多个负极性灰度电压。
11.如权利要求6所述的灰度电压产生电路，其特征在于还包括存储装置，在该存储装置中预先存储有多个数字数据，和数据提供电路，用于当加上电源时，从存储装置中读出多个数字数据，并将读出的数字数据输入到各数-模转换器中。
12.一种液晶显示器件，该器件具有通过向液晶显示器件提供亮度灰度产生多个灰度电压从而显示图像的灰度电压产生电路，该灰度电压产生电路包括多个数-模转换器，用于将各对应多个灰度电压中两个灰度电压之间的电压差的每个数字数据转换为模拟电压；和多个可操作计算单元，用于对一个模拟电压和参考电压或对至少任意两个模拟电压执行可操作计算。
13.如权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于参考电压为一对应于各多个灰度电压的最大值或最小值的电压。
14.如权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于可操作计算单元为加法器或减法器。
15.如权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于多个灰度电压由多个正极性灰度电压和多个负极性灰度电压组成。
16.如权利要求15所述的液晶显示器件，其特征在于通过利用具有相同值的参考电压执行的可操作计算，产生多个正极性灰度电压和多个负极性灰度电压。
17.如权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于还包括存储装置，在该存储装置中预先存储有多个数字数据，和数据提供电路，用于当加上电源时，从存储装置中读出多个数字数据，并将读出的数字数据输入到各数-模转换器中。
全文摘要
一种用于产生灰度电压的方法，它可以通过利用小规模电路实现高质量图像的显示并降低能耗和便于使用。在上述方法中，利用数－模转换器，将各对应正极性或负极性的灰度电压中彼此相邻的两个灰度电压之间的电压差的多个差动电压值数据转换为多个模拟电压，然后利用加法器或减法器执行一个或两个参考电压和多个模拟电压的加法和减法。
文档编号G09G3/36GK1475984SQ021305
公开日2004年2月18日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日
发明者伊藤正厚 申请人:Nec液晶技术株式会社