专利名称：电压补偿电路和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分(以下简称电压被供给部分)供应所需电压的电压补偿电路。本发明还涉及一种设置有这种电压补偿电路，用以显示多级灰度图象的显示装置。
图13显示常规的液晶显示装置的构造。这种液晶显示装置包括液晶显示板21，多个数据驱动器22，以及控制电源电路23。液晶显示板21包括以矩阵状排列的多个像素(图中未显示)。多个数据驱动器22有选择地向包含在液晶显示板21内的各像素供应灰度(gray-scale)电压。控制电源电路23向各数据驱动器22供应灰度电压。数据驱动器22不形成在液晶显示板21上。控制电源电路23通过供电线路25与基板24相连。该数据驱动器22通过形成在基板24上的印刷电路(图中未显示)相互连接。液晶显示板21通过液晶显示板21的驱动端子(图中未显示)与数据驱动器22连接。为了简化对常规液晶显示装置的构造的说明，用来扫描包含在液晶显示板21上的像素的扫描驱动器在图13中没有显示。
具有上述构造的常规液晶显示装置，能够充分减少供电线路25和印刷电路的线阻抗，因此，供电线路25和印刷电路的线阻抗引起的电压降很小以致可以忽略。所以，多级灰度液晶显示装置上的图象质量，一般不会因控制电源电路23供向供电线路25一端的灰度电压的下降而受影响。
但是，在液晶显示板21与电压供应线路形成一体而又不使用基板24的场合，不可能使电压供应线路的线阻抗低于上述常规场合。因此，无法忽视因电压供应线路的线阻抗引起的电压降。在本说明书中，术语“电压供应线路”定义为连接电压补偿电路和电压被供给部分的线路。
液晶显示板21和电压供应线路可以不用基板24而用以下方法形成一体。
(1)不使用TAB(Tape-Automated Bonding)等技术，将数据驱动器22与液晶显示板21的基板直接连接的方法(COG)。
(2)将多晶硅的薄膜晶体管(TFTs)形成在液晶显示板21的基板上，并且将数据驱动器组入该基板的方法。
以下，参照图14和15，对液晶显示板21和电压供应线路形成于一体时，电压供应线路的线阻抗引起的电压降进行说明。
图14显示电压供应线路的线阻抗的分布。虽然，线阻抗一般为分布常数电路，但是它可以用多个集中常数近似表示。在图14中，电压供应线路11的线阻抗用2n个集中常数r1-r2n表示。集中常数r1-r2n各具有值r。假定向电压供应线路11的一端供以灰度电压，并且电流i在图14的箭头所指的方向上流经电压供应线路11。此时，与灰度电压V的供应源最接近的点Ps的电压降为0。但是，点Ps至位于集中常数rn和rn+1之间的点Pm的电压降为nri。点Ps至位于电压供应线路11的另一端的点Pe的电压降为2nri。
图15显示电压供应线路11上各点的电压。点Ps的电压Vs等于灰度电压V。另一方面，点Pm的电压Vm比灰度电压V低相当于电压降(nri)的电压量。点Pe的电压Ve比灰度电压V低相当于电压降(2nri)的电压量。电压供应线路11上各点的电压降还将引起与电压供应线路11上各点相连的数据驱动器22的电压降。结果，接近灰度电压V的供应源的数据驱动器22输出的灰度电压，与远离灰度电压V的供应源的数据驱动器22输出的灰度电压之间将产生电位差。这将导致所得的图象存在以各种不均匀灰度显示的问题。
本发明的电压补偿电路通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压。该电压补偿电路包括具有第一端点的第一电压供应线路;和具有第二端点的第二电压供应线路，向第一端点供以比所需电压高预定值的第一电压，且向第二端点供以比所需电压低预定值的第二电压，该需要供给所需电压的部分在第一连接点与第一电压供应线路相连，该需要供给所需电压的部分在第二连接点与第二电压供应线路相连，并且第一端点至第一连接点之间的第一电压的电压降的量实质上与第二端点至第二连接点之间的第二电压的电压上升量相等。
在本发明的一个实施例中，第一电压供应线路的线阻抗实质上与第二电压供应线路的线阻抗相等。
根据本发明的另一方面，提供一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压的电压补偿电路。该电压补偿电路包括具有一端点的电压供应线路，向该端点供以在比所需电压高预定值的第一电压和比所需电压低预定值的第二电压之间振荡的振荡电压，该需要供给所需电压部分在一连接点与第一电压供应线路相连。
在本发明电压补偿电路的一个实施例中，振荡电压可以是在第一电压和第二电压之间以1∶1的能量比振荡的电压。
根据本发明的另一方面，提供一种通过补偿电压供应线路的线阻抗，向像素供给所需灰度电压的显示装置。该显示装置包括具有像素和连接该像素的数据线路的显示部分;具有第一端点的第一电压供给线路;具有第二端点的第二电压供给线路;向第一端点供以比所需灰度电压高预定值的第一电压，和向第二端点供以比所需灰度电压低预定值的第二电压的电压供应电路;以及向数据线路输出驱动电压的驱动电路，该驱动电路在第一连接点与第一电压供应线路相连，并在第二连接点与第二电压供应线路相连，第一端点至第一连接点之间的第一电压的电压降的量实质上与第二端点至第二连接点之间的第二电压的电压上升量相等。
在本发明的一个实施例中，第一电压和第二电压供向驱动电路，该驱动电路包括在同一时间周期内向数据线路输出第一电压和第二电压的输出装置。
在本发明的另一个实施例中，第一电压和第二电压供向驱动电路，该驱动电路包括在预定周期内向数据线路交替输出第一电压和第二电压的输出装置。
在本发明显示装置的一个实施例中，第一电压供应线的线阻抗实质上与第二电压供应线的线阻抗相等。
根据本发明的另一方面，提供一种通过补偿电压供应线路的线阻抗，向像素供给所需灰度电压的显示装置。该显示装置包括含有像素和连接该像素的数据线路的显示部分;具有一端点的电压供应线路;向该端点供以在比所需电压高预定值的第一电压和比所需电压低预定值的第二电压之间振荡的振荡电压的电压供应电路;和向数据线路输出驱动电压的驱动电路，该驱动电路在一连接点与该电压供应线路相连。
在本发明显示装置的一个实施例中，振荡电压可以是在第一电压和第二电压之间以1∶1的能量比振荡的电压。
因此，本发明书公开的发明使以下优点成为可能(1)提供一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压的电压补偿电路，和(2)提供一种能够显示连续、平坦的灰度图象的显示装置。
当熟悉本领域的技术人员在阅读和理解以下详细的说明和参考附图后，本发明的上述优点和其它优点将变得更加清楚。
图1显示补偿电压供应线路的线阻抗引起的电压降的原理。
图2是显示用两条电压供应线路向电压被供给部分供应所需灰度电压的电压补偿电路的构造示意图。
图3是一种电压被供给部分的等效电路的示意图。
图4是另一种电压被供给部分的等效电路的示意图。
图5是显示用一条电压供应线路向电压被供给部分供应所需灰度电压的电压补偿电路的构造示意图。
图6显示振荡电压的波形以及该振荡电压的平均值的波形。
图7是本发明第一实施例中的显示装置的构造示意图。
图8是第一实施例中的数据驱动器的部分构造示意图。
图9是第一实施例中的数据驱动器的另一部分构造示意图。
图10是控制电源供应电路的构造示意图。
图11是本发明第二实施例中的显示装置的构造示意图。
图12是本发明第二实施例中的数据驱动器的部分构造示意图。
图13是常规液晶显示装置的构造示意图。
图14显示电压供应线路的阻抗分布。
图15是电压供应线路的阻抗引起的电压降的示意图。
以下，参照附图1，首先对补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降的原理进行说明。
如图1所示，假定向电压供应线路的一端点Ps供给比所需电压V高出预定值的电压Vu，使电流i从该点Ps流向该电压供应线路的另一端点Pe。在这种场合，相距点Ps的距离越长，该电压供应线路引起的电压降越大。例如，点Pe的电压低于电压Vu一个相当于电压降的量(2nri)。
在另一种场合，假定向电压供应线路的点Ps供给比所需电压V低预定值的电压Vd，使电流i从点Pe流向点Ps。此时，电流i引起的电压降相当于对电压Vd的电压上升。结果，相距点Ps的距离越长，电压上升越多。例如，点Pe的电压高于电压Vd一个相当于电压上升的量(2nri)。
当用P(X)表示相距点Ps的距离为X的点时，点P(X)的电压Vu(X)和电压Vd(X)与电压Vu和Vd的算术平均数电压V(即V＝(Vu+Vd)/2)对称。
因此，如果相对于电压供给线路上的点P(X)，向电压被供给部分供以电压Vu(X)和Vd(X)的算术平均数的电压(即Vu+Vd)/2)，有可能在电压供应线路上的任意点供应所需电压V(＝Vu+Vd)/2)。
电压Vu和电压Vd之间的差应等于或大于相对于电压Vu的最大电压降(2nri)与相对于电压Vd的最大电压降(2nri)之和。即，预先设定电压Vu和Vd，以满足条件(Vu-Vd)≥2×2nri。
以下，对根据图1所示补偿电压降的原理，向电压被供给部分供应所需电压V的电压补偿电路的构造进行说明。
图2显示一实施例中的电压补偿电路的构造。该电压补偿电路包括电压供给线路12和13。在本实施例，为简单起见，三个电压被供给部分15、16和17，与电压供应线路12上的三点P1、P2和P3，以及电压供给线路13上的三点P1′、P2′和P3′各自相连。但是，本发明并不受连接电压供应线路12和13的电压被供给部分的数量的限制。电压Vu供向电压供给线路12的一端点Pus，电压Vd供向电压供给线路13的一端点Pds。一般，电压供应线路12的线阻抗和电压供应线路13的线阻抗各为分布常数电路。在图2中，为简单起见，线阻抗用多个集中常数表示。点Pus与P1之间的线阻抗、点P1与P2之间的线阻抗和点P2与P3之间的线阻抗，各自用集中常数r表示。点Pds与P1′之间的线阻抗、点P1′与P2′之间的线阻抗和点P2′与P3′之间的线阻抗，各用集中常数r表示。
假定电流i1从电压供应线路12流向电压被供给部分15。在这种情况下，电压被供给部分15上基于电流i1的电压降为r·i1。如果，一与电流i1同值的电流从电压被供给部分15流向电压供应线路13，在电压供应线路13上将因该电流而产生电压上升r·i1。此时，点P1的电压Vplu和点P1′的电压Vpld可以用下式(1)表示。
Vplu＝Vu-r·ilVpld＝Vd+r·il …(1)因此，电压Vplu和电压Vpld的算术平均数，如下式(2)所示，等于电压Vu和Vd的算术平均数。
VPL＝ (VPlu+ VPld)/2 = (Vu+ Vd)/2 …(2)按相同的方式，当电流i1从电压供应线路12流向电压被供给部分15，电流i2从电压供应线路12流向电压被供给部分16，以及电流i3从电压供应线路12流向电压被供给部分17时，电流(i1+i2+i3)将流经点Pus和P1之间的阻抗r。因此，电压被供给部分15上基于该电流(i1+i2+i3)的电压降将是r·(i1+i2+i3)。如果，一与电流(i1+i2+i3)同值的电流从电压被供给部分15流向电压供应线路13，在电压供应线路13上将因该电流而产生电压上升r·(i1+i2+i3)。根据上述理解，电压Vp1u和电压Vp1d的算术平均数等于电压Vu和Vd的算术平均数。同样，对于电压被供给部分16和17而言，显然，点P2的电压Vp2u和点P2′的电压Vp2d的算术平均数等于电压Vu和Vd的算术平均数，且点P3的电压Vp3u和点P3′的电压Vp3d的算术平均数等于电压Vu和Vd的算术平均数。
如上所述，通过将一对电压供应线路，和与这一对电压供应线路各自连接的、并满足预定条件的电压被供给部分组合，不管电压被供给部分与电压供给线路上的连接位置如何，均能向该电压被供给部分供应所需的电压。电压被供给部分应满足的预定条件是指，基于从一电压供应线路流向电压被供给部分的电流的、相对于电压Vu的电压降的量，与基于从该电压被供给部分流向另一电压供应线路的电流的、相对于电压Vu的电压上升降的量实质上相等。应注意的是，只要能满足预定的条件，从一电压供应线路流向电压被供给部分的电流、与从电压被供给部分流向另一电压供应线路的电流的绝对值没有必要相等。例如，在图2中，当电压供应线路13上各点之间的线阻抗不是r而是2r时，电压被供给部分应按以下的方式构成即，电流i1/2从电压被供给部分流向电压供应线路13，而电流i1从电压供应线路12流向电压被供给部分。
图3显示电压被供给部分15的等效电路的一例。电压被供给部分16和17可以是同样的等效电路。
电压被供给部分15与电压供应线路12和13上的点P1和P1′各自相连。负荷18连接电压被供给部分15的点Pm。点P1和Pm之间的阻抗用集中常数R表示。点Pm和P1′之间的阻抗也用集中常数R表示。以下，负何18被假定为液晶显示板。但是，本发明不受用作负荷18的装置的种类的限制。
电流i1从电压供应线路12经过点P1和Pm流向负荷18，且电流i1′从负荷18经过点pm和P1′流向电压供应线路13。但是，在静止状态，流进负荷18的电流为零，因为当像素充电结束时，点Pm的电位与点T的电位相等。此时，电流从电压供应线路12经过点P1、Pm和P1′流向电压供应线路13。在这种场合，i1＝i1′，因而，从电压供应线路12流向电压被供给部分15的电流的值，实质上与从电压被供给部分15流向电压供应线路13的电流的绝对值相等。
因此，如图2所示，当电压供应线路12上的点Pus和P1之间的线阻抗，实质上与电压供应线路13上的点Pds和P1′之间的线阻抗相等时，按照图3所示电压被供给部分15的等效电路，点P1相对于电压Vu的电压降的量，实质上与点P1′相对于电压Vd的电压上升的量相等。换句话说，当电压降的量用△V表示时，点P1的电压可以用(Vu-△V)表示。且点P1′的电压可以用(Vd+△V)表示。将点P1的电压和点P1′的电压的算术平均数供向负荷18。结果，负荷18供有电压(Vu+Vd)/2。
图4显示电压被供给部分15的等效电路的另一实施例。电压被供给部分16和17可以是同样的等效电路。
点P1连接于模拟开关19的信号输入。点P1′连接于模拟开关20的信号输入。模拟开关19和20的输出均连接于点Pm。点Pm连接于负荷18。
向模拟开关19的控制输入，输入控制信号Su。向模拟开关20的控制输入，输入控制信号Sd。根据接受的控制信号，分别控制模拟开关19和20的开/关装态。
当控制模拟开关19和20，使模拟开关19和20双方在同一预定时间周期中均呈开的状态时，图4所示的电压被供给部分15的等效电路，与图3所示的电压被供给部分15的等效电路的作用相同。这是因为，模拟开关19和20的开阻抗(ON resistance)被用作为图3所示的阻抗R。如果取代模拟开关19和20的开阻抗，或者在模拟开关19和20的开阻抗基础上，将适当的阻抗插入模拟开关19和20之前或之后，能获得同样的效果。结果，负荷18供有电压(Vu+Vd)/2。
当控制模拟开关19和20，使模拟开关19和20处于反复交替开和关的状态时，点Pm将出现在点P1的电压Vp1和点P1′的电压Vp1′之间以预定的周期振荡的振荡电压。该振荡电压在一输出周期内多振荡时，像素将如日本公开专利公报第6-27900号公开的一样，充上电压Vp1和Vp1′的平均电压。该公报公开的内容引用于本说明书，作为参考。当振荡电压的能量比为1∶1时，电压Vp1和Vp1′的平均值为(Vp1+Vp1′)/2。此处，一输出周期的意思是，在对应的一扫描周期内，数据驱动器向数据线路输出驱动电压的周期。
在电压Vp1供向点Pm的周期内，点Pm与点T之间的电位差为Vp1-(Vp1+Vp1′)/2＝(Vp1-Vp1′)/2。假定点Pm至像素间的阻抗近似于集中常数Rs，电流i1(＝(Vp1-Vp1′)/2Rs将从电压供应线路12流向负荷18。同样，在电压Vp1′供向点Pm的周期内，点Pm与点T之间的电位差为Vp1′-(Vp1+Vp1′)/2＝(Vp1′-Vp1)/2。因此，如果用i1′表示从电压供应线路13流向负荷18的电流，可以建立i1′＝(Vp1′-Vp1)/2Rs的关系。这意味着电流i1将从负荷18流向电压供应线路13。
如上所述，根据图4所示电压被供给部分15的等效电路，从电压供应线路12流向电压被供给部分15的电流的绝对值，与从电压被供给部分15流向电压供应线路13的电流的绝对值实质上相等。因此，如图2所示，当电压供应线路12上的点Pus和P1之间的线阻抗，实质上与电压供应线路13上的点Pds和P1′之间的线阻抗相等时，点P2相对于电压Vu的电压降的量，实质上与点P1′相对于电压Vd的电压上升的量相等。换句话说，当电压降的量用△V表示时，点P1的电压可以用(Vu-△V)表示，点P1′的电压可以用(Vd+△V)表示。如上所述，像素供有点P1的电压和点P1′的电压的算术平均数的电压。其结果，像素供有电压(Vu+Vd)/2。
在图2所示的电压补偿电路中，假定电压供给线路12和13的线阻抗可以用集中常数表示。但是，实际的电压供给线路12和13却为分布常数电路。因此，流经电压供给线路12和13的电流的大小实际上并不一定。流经电压供给线路12和13的电流的大小根据分布容量或电压供给线路12和13的分叉位置的不同而变化。因此，电压供给线路12和13上的电压降或者电压上升，一般可以用以下的式(3)表示。
∫xo∫xoρ(x)dx·i(x)dx …(3)式中，ρ(x)表示相距电压供给线路12和13的一端距离为x的点P(x)的阻抗，且i(x)表示点P(X)的电流的大小。
式(3)表示在各自的电压供给线路12和13上，从距离0到距离x的ρ(x)和i(x)的线积分的积。
此外，用于供给电压Vu和Vd的电压供给线路12和13并不总是具有相同的阻抗特性。一般，电压供给线路12和13上的点P(X)的电压Vu(x)和Vd(x)可以用以下的式(4)表示。
Vu(x)＝Vu-∫xo∫xoρu(x)dx·iu(x)dxVd(x)＝Vd+∫xo∫xoρd(x)dx·id(x)dx …(4)式中，ρu(x)和ρd(x)各表示相距电压供给线路12和13的一端距离为x的点P(x)的阻抗，且iu(x)和id(x)各表示点P(x)的电流大小。
如果式(4)的等式右边的第二项(即电压降的量和电压上升的量)如式(5)所示互相相等，不管距离x如何，通过获得电压供给线路12和13上的点P(x)的电压Vu(x)和Vd(x)的算术平均数，可以向任何电压被供给部分供应所需的电压(参照式(6))。
∫xo∫xoρu(x)dx·iu(x)dx＝∫xo∫xoρd(x)dx·id(x)dx …(5)V(x) = (VU(x)+Vd(x))/2 = (Vu+ Vd)/2 ……(6)电压供给线路12和13上的所有的点没有必要都满足式(5)的条件。只要电压供给线路12和13上与电压被供给部分连接的点满点式(5)的条件就足够了。此外，如果能满足式(5)的条件，电压供给线路12上的距离x与电压供给线路13上的距离x没有必要互相相等。例如，在式(5)左边的值(x＝x1)等于式(5)右边的值(x＝x2)的场合，电压被供给部分只要与相距电压供给线12的一端点距离为x1的点，以及相距电压供给线13的一端点距离为X2的点相连即可。
对于所有的距离x而言，如果假设电流iu(x)与电流id(x)相等，为了容易满足式(5)的条件，只要将所有的距离x均满足以下的式(7)就足够了。
ρu(x)＝ρd(x) ……(7)式(7)的条件意味着电压供给线路12和13具有同样的阻抗特性。当电压供给线路12和13均具有一致的特性时，ρu(x)和ρd(x)将成为常数。
以下，对根据图1所示补偿电压降的原理，向电压被供给部分供应所需电压的电压补偿电路的另一构造进行说明。
图5显示另一实施例的电压补偿电路的构造。该电压补偿电路包括电压供给线路14。在本实施例，为简单起见，假定三个电压被供给部分15、16和17，与电压供应线路14上的三点P1、P2和P3相连。但是，本发明并不受连接电压供应线路14的电压被供给部分的数量的限制。在电压Vu和Vd之间以预定周期振荡的振荡电压供向电压供应线路14上的一端点Ps。该电压供应线路14的线阻抗一般为分布常数电路。但图5为简单起见，用多个集中常数表示该线阻抗。点Ps与P1之间的线阻抗、点P1与P2之间的线阻抗和点P2与P3之间的线阻抗，各用集中常数r表示。
当电流i1在电压Vu供向电压供应线路14的第一周期内，从电压供应线路14流向电压被供给部分15时，在第一周期内基于电流i1的电压降为r·i1。如果，在电压Vd供向电压供应线路14的第二周期内，一与电流i1同值的电流从电压被供给部分15流向电压供应线路14，电压供应线路14上将因该电流而产生电压上升r·i1。此时，在电压(Vu-r·i1)和(Vd+r·i1)之间以1∶1的能量比振荡的振荡电压将出现在点P1。因此，当电压被供给部分15设有低通滤波器时，将振荡电压通过该低通滤波器后，能够获得一与点P1出现的振荡电压的平均值实质上相等的电压。根据式(2)，振荡电压的平均值与恒压(Vu+Vd)/2相等。
用同样的方式，将出现在点P2或P3的振荡电压通过低通滤波器，能够获得实质上与恒压(Vu+Vd)/2相等的电压。
如上所述，通过将单一电压供应线路与连接该电压供应线路的、满足预定条件的电压被供给部分组合，并且向该电压供应线路的一端点供以振荡电压，不管电压被供给部分与电压供给线路上的连接位置如何，均能够向该电压被供给部分供应所需的电压。预定条件是指，在电压Vu供向电压供应线路的第一周期内从该电压供应线路流向电压被供给部分的电流i1的绝对值，实质上与在电压Vd供向电压供应线路的第二周期内从该电压被供给部分流向电压供应线路的电流的绝对值相等。
例如，当图4所示的负荷18与作为电压被供给部分15的点P1连接时，负荷18将满足上述预定条件。其理由与上面所述相同，即，当以1∶1的能量比振荡的振荡电压供向图4所示的点Pm时，从电压供应线路12流向负荷18的电流，实质上与从负荷18流向电压供应线路13的电流相等。故在此不再说明理由。
电压被供给部分15、16和17各自具有包含在液晶显示板内的像素以及与像素连接的数据线路时，像素的阻抗和电容分量、或者数据线路的阻抗和电容分量的至少一方将起低通滤波器的作用。因此，加于点P1的振荡电压将如图6所示，逐渐集中于恒压Vp1。在静止状态，电压Vp1如式(2)所示，与电压Vu和Vd的算术平均电压相等。结果，电压Vp1加于像素。
此外，考虑到实际的电压供应线路14是分布常数电路，对电压降和电压上升的说明将导致重复上述对具有同一阻抗特性的电压供应线路12和13的说明，故在此省略这些说明。
图7显示本发明一实施例的显示装置。该显示装置根据输入的灰度数据，以多级灰度显示图象。以下，为简化说明，假定灰度数据由2比特(bit)组成，并且灰度的级数为4(＝22)。应注意的是，本发明并不受灰度数据的比特数和灰度的级数的限制。
显示装置包括用于供应多个灰度电压的控制电源供应电路71，连接控制电源供应电路71的四对电压供应线路72，连接四对电压供应线路72的多个数据驱动器73、矩阵状排列的像素74，以及各自连接像素74的多条数据线路75。四对电压供应线路72、多个数据驱动器73、多个像素74和多条数据线路75形成在液晶显示板76的玻璃基板上。
此处，图2所示电压被供给部分，相当于含有连接四对电压供应线路72的数据驱动器73，连接该数据驱动器的多条数据线路75，以及该连接数据线路75的像素74的部分。
四对电压供应线路72构成第一对电压供应线路(L0u，L0d)，第二对电压供应线路(L1u，L1d)，第三对电压供应线路(L2u，L2d)，和第四对电压供应线路(L3u，L3d)。第一对电压供应线路(L0u，L0d)具有端点(Ps0d，Ps0d)。第二对电压供应线路(L1u，L1d)具有端点(Ps1u，Ps1d)。第三对电压供应线路(L2u，L2d)具有端点(PS2u.PS2d)。第四对电压供应线路(L3u，L3d)具有端点(Ps3u，Ps3d)。在图7，为简便起见，用Ps共同表示八个端点Ps0u、Ps0d、Ps1u、Ps1d、Ps2u、Ps2d、Ps3u和Ps3d。控制电源供应电路71，向八个端点Ps0u、Ps0d、Ps1u、Ps1d、Ps2u、Ps2d、Ps3u和Ps3d各自供以八级模拟电压V0u、V0d、V1u、V1d、V2u、V2d、V3u和V3d。每一对电压供应线路(Viu、Vid)用于向数据驱动器73供应所需电压Vi。模拟电压Viu高于所需电压Vi一预定值。模拟电压Vid低于所需电压Vi一预定值。该预定值可以预先设定，使之等于或大于相对于模拟电压Viu的最大电压降。此处，i＝0、1、2和3。
多个数据驱动器73各连接于四对电压供应线路72上的P1至PN各点。此处，如上所述，P1至PN各点共同表示八个端点。在图7中，多个数据驱动器73表示为经四对分支线路与四对电压供应线路72各自相连。但是，这幅图的意图仅为简单、清楚地表示数据驱动器73与四对电压供应线路72的连接关系而已。因此，从点P1-PN的一点至数据驱动器73的四对分支线路上的线阻抗均为零。
八级模拟电压，从控制电源供应电路71经过四对电压供应线路72，各自供向多个数据驱动器73。当连接一个数据驱动器73的数据线路75的数量为n时，该驱动器73含有n个输出电路。n个输出电路各与一数据线路75相连，并且根据输入的灰度数据，向数据线路75输出驱动电压。该驱动电压经数据线路75供向像素74。
为简化对本发明构造的说明，用于扫描多个像素74的扫描驱动器，以及电压供应线路以外的信号线路没有在图7中显示。
在本实施例中，多个数据驱动器73设置在像素74矩阵的一侧。但是，本发明并不受数据驱动器的具体位置的限制。例如，多个数据驱动器73也可以设置在像素74矩阵的另一侧。
在图7，为容易理解本发明，多个数据驱动器73设置在与四对电压供应线路72分开的位置上。然而，在实际的设计中，该多个数据驱动器最好是设置成复盖四对电压供应线路72的一部分。这种设计将能防止电压供应线路和从该电压供应线路到数据驱动器的线路在基板上互相交错。
图8显示对应于数据驱动器的一个输出的输出电路81的构造。
输出电路81包括第一阶段的取样电路82，第二阶段的保持电路83，选择控制电路84，以及八个模拟开关85。阻抗rc直接插入每一模拟开关85之前。或者，阻抗rc也可以直接插入每一模拟开关85之后。实际上，模拟开关85各有自己的开阻抗。因此，如果采用具有适当开阻抗的模拟开关，阻抗rc可以忽略。
输出电路81，根据输入的2比特灰度数据，(D0，D1)，向数据线路75输出四级所需灰度电压V0、V1、V2和V3之一个。此外，V0＝V0u+V0d)/2，V1＝(V1u+V1d)/2，V2＝(V2u+V2d)/2，以及V3＝(V3u+V3d)/2。
选择控制电路84接受2-比特灰度数据，并且根据该灰度数据的值，输出一表示被选择的模拟电压对的控制信号。
表1为一逻辑表，表示输入到选择控制电路84的灰度数据的值与该选择控制电路84输出的控制信号(S0u、S0d、S1u、S1d、S2u、S2d、S3u、S3d)之间的关系。如表1所示，选择控制电路84输出控制信号，使四对控制信号(Siu和Sid;i＝0、1、2和3)中的任一对控制信号设定在“1”(即，有效)。
表 1
选择控制电路84的输出，各自连接八个模拟开关85的控制输入。八个模拟开关85各控制在，当控制输入接受到值“1”时，呈开的状态，并且当控制输入接受到值“0”时，呈关的状态。还有，当选择控制电路84的输出数为四时，选择控制电路84的每一输出能与模拟开关85的控制输入对连接。
八个模拟开关85的信号输入连接四对电压供应线路72。因此，八级模拟电压V0u、V0d、V1u、V1d、V2u、V2d、V3u、V3d，经四对电压供应线路72各自输入到模拟开关85。
选择控制电路84按表1所示的逻辑表工作。其结果，成对的模拟开关85在同样的预定时间周期中处于开的状态。因此，如图4所示等效电路一样，从四对电压供应线路72流向输出电路81的电流的绝对值，实质上与从输出电路81流向四对电压供应线路72的电流的绝对值相等。所以，电压(V0d+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2和(V3u+V3d)/2中的一电压输出到数据线路75。
图9显示对应于数据驱动器73的一个输出的输出电路91的构造。图9所示的数据电路91，除了阻抗rc，以及将在有效状态与非有效状态之间以1∶1的能量比振荡的振荡脉冲t输入到选择控制电路84之外，与图8所示的输出电路相同。因此，相同的元件用相同的参照符号表示，并省略对其说明。
表2为一逻辑表，表示输入到选择控制电路84的灰度数据(d0，d1)的值，与该选择控制电路84输出的控制信号(S0u、S0d、S1u、S1d、S2u、S2d、S3u、S3d)之间的关系。如表2所示，选择控制电路84输出信号，使四对控制信号(Siu和Sid;i＝0、1、2和3)中的任意一对控制信号设定在“t”和“t”。表2，“t”表示振荡脉冲t作为控制信号输出，而“t”表示振荡脉冲t的反向信号作为控制信号输出。
表 2
选择控制电路84按表2所示的逻辑表工作。其结果，成对的模拟开关85在预定周期中呈交替开与关的状态。因此，如图4所示等效电路一样，从四对电压供应线路72流向输出电路91的电流的绝对值，实质上与从输出电路91流向四对电压供应线路72的电流的绝对值相等。所以，具有平均值与电压(V0u+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2、和(V3u+V3d)/2之一相等的振荡电压输出到数据线路75。
像素74的阻抗和电容分量、或者连接像素74的数据线路75的阻抗和电容分量的至少一方将起低通滤波器的作用。因此，输向数据线路75的振荡电压，因该低通滤波器而得到平均。结果，在静止状态，一与振荡电压的平均值实质上相等的电压被加到像素74。
如上所述，按照本发明的显示装置，即使因电压供应线路形成在玻璃基板上，电压供应线路的线阻抗相对较高时，也能将与所需灰度电压V0、V1、V2和V3之一相等的电压供向多个数据线路75。据此，能够得到一种以连续、平坦的灰度显示的显示装置。
图10显示控制电源供应电路71的部分构造。图10所示的构造用于供应一对电压(V0u+V0d)。但是，本发明并不受该控制电源供应电路71的具体构造的限制。只要上述八级模拟电压能够各自供向四对电压供应线路72，任何类型的控制电源供应电压71均能使用。
图11显示本发明另一实施例中的显示装置的构造。该显示装置根据输入的灰度数据，以多级灰度显示图象。以下，为简化说明，假定灰度数据由2比特组成，并且灰度的级数为4(＝22)。
显示装置包括用于供应多个灰度电压的控制电源供应电路111，连接控制电源供应电路111的四条电压供应线路112，连接四条电压供应线路112的多个数据驱动器113、矩阵状排列的像素114，以及各自与像素114连接的多条数据线路115。四条电压供应线路112、多个数据驱动器113、多个像素114和多条数据线路115形成在液晶显示板116的玻璃基板上。
此处，图5所示电压被供给部分，相当于含有连接四条电压供应线路112的数据驱动器113，连接该数据驱动器的多条数据线路115，以及该连接数据线路115的像素114的部分。
四条电压供应线路112构成第一电压供应线路L0，第二电压供应线路L1，第三电压供应线路L2，和第四电压供应线路L2。第一电压供应线路L0具有端点Ps0。第二电压供应线路L1具有端点Ps1。第三电压供应线路L2具有端点PS2。第四电压供应线路L3具有端点Ps3。在图11，为简单起见，用Ps共同表示四个端Ps0、Ps1、Ps2、和Ps3、控制电源供应电路111，向四个端点Ps0、Ps1、Ps2、和Ps3各自供以四级模拟电压Vosc0、Vosc1、Vosc2、和Vosc3。振荡电压Vosc1是在一对预定的模拟电压(V1u，V1d)之间以1∶1的能量比振荡，并且在一输出周期中多次振荡的电压。每一对模拟电压(Viu，Vid)用于向数据驱动器113供应所需电压Vi。模拟电压Viu高于所需电压Vi一预定值。模拟电压Vid低于所需电压Vi一预定值。该预定值可以预先设定，使之等于或大于相对于模拟电压Viu的最大电压降。此处，i＝0、1、2和3。
多个数据驱动器113各连接于四条电压供应线路112上P1至PN各点。此处，如上所述，P1至PN各点共同表示四个端点。四级模拟电压，从控制电源供应电路111经四条电压供应线路112各供向多个数据驱动器113。当连接一个数据驱动器113的数据线路115的数量为n时，该驱动器113含有n个输出电路。n个输出电路各与一数据线路115相连，并且根据输入的灰度数据，向数据线路115输出驱动电压。该驱动电压经数据线路115供向像素114。
为简化本发明构造的说明，用于扫描多个像素114的扫描驱动器，以及电压供应线路以外的信号线路没有在图11中显示。
在本实施例，多个数据驱动器113设置在像素114矩阵的一侧。然而，本发明并不受数据驱动器的具体位置的限制。例如，多个数据驱动器113也可以设置在像素114矩阵的另一侧。
在图11，为容易理解本发明，多个数据驱动器113设置在与四条电压供应线路112分开的位置上。然而，在实际的设计中，该多个数据驱动器最好是设置成复盖四条电压供应线路112的一部分。这种设计将能防止电压供应线路和从该电压供应线路到数据驱动器的线路在基板上互相交错。
图12显示对应于数据驱动器113的一个输出的输出电路121的构造。
输出电路121包括第一阶段的取样电路122，第二阶段的保持电路123，选择控制电路124，以及四个模拟开关125。
选择控制电路124接受2-比特灰度数据，并且根据该灰度数据的值，输出一表示被选择的模拟电压对的控制信号。
表3为一逻辑表，表示输入到选择控制电路124的灰度数据(d0，d1)的值与选择控制电路124输出的控制信号(S0、S1、S2、S3)之间的关系。如表3所示，选择控制电路124输出控制信号，使四种控制信号(S0、S1、S2和S3)中的任意一种控制信号设定在“1”(即，有效)。
选择控制电路124的输出，各自连接四个模拟开关125的控制输入。四个模拟开关125的每一个控制在，当控制输入接受到值“1”时，呈开的状态，并且当控制输入接受到值“0”时，呈关的状态。
四个模拟开关125的信号输入连接四条电压供应线路112。因此，四级振荡电压Vosc0、Vosc1、Vosc2、和Vosc3，经四条电压供应线路112各自输入到模拟开关125。
选择控制电路124按表3所示的逻辑表工作。现假定只有控制信号S0为“1”(有效)。在该场合，在电压Vu0供向第一电压供应线路L0的端点Ps0的周期中，电流i1从点Ps0流向连接点P1的输出电路121。然后，在电压Vd0供向第一电压供应线路L0的端点Ps0的周期中，电流i1从输出电路121流向点Ps0。因此，电压供应线路L0的线阻抗引起的电压降和电压上升互相相等。结果，具有平均值与电压(Vuo+Vdo)/2相等的振荡电压供向点P1，并且该振荡电压输出到数据线路115。
如果其他控制信号S1-S3之中的任何一个为“1”(有效)的话，电流将以上述同样的方式流动。所以，具有平均值与电压(V0u+V0d)/2、(V1u+V1d)/2、(V2u+V2d)/2和(V3u+V3d)/2、相等的任意一振荡电压将输出到数据线路115。
像素114的阻抗和电容分量、或者连接像素114的数据线路115的阻抗和电容分量的至少一方将起低通滤波器的作用。因此，输向数据线路115的振荡电压，因该低通滤波器被平均化。结果，在静止状态，一与振荡电压的平均值实质上相等的电压被加到像素114。
如上所述，按照本发明的显示装置，即使在因电压供应线路形成在玻璃基板上，电压供应线路的线阻抗相对较高时，也能将与所需灰度电压V0、V1、V2和V3之一相等的电压供向多条数据线路115。据此，能够得到一种以连续、平坦的灰度显示的显示装置。
与图7所示显示装置相比，图11所示的显示装置具有电压供应线路的数量可以减半的优点。
本发明的电压补偿电路用于向液晶显示装置的像素提供所需能级的灰度电压。然而，本发明的电压补偿电路的使用范围并不局限于上述具体的实施例。不论电压供应线路一端的距离如何，本发明的电压补偿电路适用于需要供给预定能级的电压的任何类型的电路。
对熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，对本发明进行各种修改是显而易见的并且也容易做到。因此本说明书所附权利要求书的范围，不应局限在这里所介绍的内容，而应该有更广泛的理解。
权利要求
1.一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压的电压补偿电路，该电压补偿电路包括具有第一端点的第一电压供应线路；和具有第二端点的第二电压供应线路，其特征在于，向第一端点供以比所需电压高预定值的第一电压，向第二端点供以比所需电压低预定值的第二电压，该需要供给所需电压的部分在第一连接点与第一电压供应线路相连，该需要供给所需电压的部分在第二连接点与第二电压供应线路相连，并且第一端点至第一连接点之间的第一电压的电压降的量实质上与第二端点至第二连接点之间的第二电压的电压上升量相等。
2.根据权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述第一电压供应线路的线阻抗实质上与第二电压供应线路的线阻抗相等。
3.一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压的电压补偿电路，该电压补偿电路包括具有一端点的电压供应线路，其特征在于，向该端点供以在比所需电压高预定值的第一电压和比所需电压低预定值的第二电压之间振荡的振荡电压，该需要供给电压部分在一连接点与第一电压供应线路相连。
4.根据权利要求3所述的电压补偿电路，其特征在于，所述振荡电压是在第一电压和第二电压之间以1∶1的能量比振荡的电压。
5.一种通过补偿电压供应线路的线阻抗，向像素供给所需灰度电压的显示装置，该显示装置包括具有像素和连接该像素的数据线路的显示部分;具有第一端点的第一电压供给线路;具有第二端点的第二电压供给线路;向第一端点供以比所需灰度电压高预定值的第一电压，且向第二端点供以比所需灰度电压低预定值的第二电压的电压供应电路;和向数据线路输出驱动电压的驱动电路，该驱动电路在第一连接点与第一电压供应线路相连，并在第二连接点与第二电压供应线路相连，第一端点至第一连接点之间的第一电压的电压降的量实质上与第二端点至第二连接点之间的第二电压的电压上升量相等。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一电压和第二电压供向驱动电路，该驱动电路包括在同一时间周期内向数据线路输出第一电压和第二电压的输出装置。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一电压和第二电压供向驱动电路，该驱动电路包括在预定周期内向数据线路交替输出第一电压和第二电压的输出装置。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一电压供应线的线阻抗实质上与第二电压供应线的线阻抗相等。
9.一种通过补偿电压供应线路的线阻抗，向像素供给所需灰度电压的显示装置，该显示装置包括含有像素和连接该像素的数据线路的显示部分;具有一端点的电压供应线路;向该端点供以在比所需电压高预定值的第一电压和比所需电压低预定值的第二电压之间振荡的振荡电压的电压供应电路;和向数据线路输出驱动电压的驱动电路，该驱动电路在一连接点与该电压供应线路相连。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述振荡电压是在第一电压和第二电压之间以1∶1的能量比振荡的电压。
全文摘要
一种通过补偿因电压供应线路的线阻抗而引起的电压降，向需要供给电压的部分供应所需电压的电压补偿电路，该电压补偿电路包括具有第一端点的第一电压供应线路；和具有第二端点的第二电压供应线路。该电压补偿电路，向第一端点供以比所需电压高预定值的第一电压，且向第二端点供以比所需电压低预定值的第二电压。该需要供给所需电压的部分在第一连接点与第一电压供应线路相连，该需要供给所需电压的部分在第二连接点与第二电压供应线路相连。第一端点至第一连接点之间的第一电压的下降量实质上与第二端点至第二连接点之间的第二电压的上升量相等。
文档编号G09G3/36GK1099491SQ9410818
公开日1995年3月1日 申请日期1994年7月6日 优先权日1993年7月6日
发明者田久夫, 山本裕司, 植平茂行 申请人:夏普株式会社