CN100346199C - 改进动态对比度的液晶显示器和为其生成γ电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及根据图像亮度通过调整γ电压来改进动态对比度的LCD。根据本发明的LCD包括：液晶显示器平板组件，其具有多个像素，布置在多条栅极线和多条数据线的交汇区；栅极驱动器，其施加用来顺序扫描栅极线的电压信号；源极驱动器，其将用于图像显示的电压信号施加到数据线；定时控制器，其为源极驱动器提供图像数据和控制信号，为栅极驱动器提供栅极线接通/断开控制信号，并将数字γ数据从安装在其中的存储器发送到D/A转换器；和经由数字接口连接到定时控制器的该D/A转换器，用来将来自定时控制器的数字γ数据转换成模拟信号，以生成多个γ电压并将γ电压输出到源极驱动器。本发明的一个特征是由D/A转换器取代了使用串联的电阻而将来自定时控制器的数字γ数据转换成模拟信号、从而生成γ电压的。相应地，根据本发明的γ电压可依赖图像亮度而变化。

Description

改进动态对比度的液晶显示器和为其生成γ电压的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCD)和用于LCD的γ电压的方法，并特别地涉及LCD和为LCD生成γ电压的方法、用于通过基于图像亮度来调整γ电压来改进LCD的图像的动态对比度。
背景技术
最近，显示设备需要符合个人计算机和电视机等的亮度和瘦身(slimness)。为了响应该需求，已经研发出了液晶显示器(LCD)等平板显示器，并在各种领域中付诸实践以取代阴极射线管(CRT)。
LCD通过调整施加给置于两块板间的介电各向异性(dielectric anisotropy)液晶物质的电场，从而控制透过平板的光透明度。
当前用于笔记本计算机的LCD的使用已扩展到台式机监视器了。计算机的用户想要在改进的多媒体环境下使用计算机的显示设备来观看电影。然而，当前使用的LCD在动态对比度方面逊于CRT。相应地，为了将LCD用于电视机，需要进一步改进LCD的动态对比度。
现在，参照图1来说明典型的LCD。
图1表示传统LCD的整体配置。
如图1所示，传统LCD包括LCD平板组件1，其具有多个像素，布置在多条栅极线和多条数据线的交点处，多个栅极驱动集成电路(IC)2施加用来顺序扫描栅极线的电压信号，多个源极驱动IC3将用于图像显示的电压信号施加到数据线，γ电压生成器5具有多个串联的电阻器、用来生成多个γ电压，多个模拟缓冲6和7、用来将生成的γ电压提供给源极驱动IC3，和定时控制器4、用来执行栅极接通/断开控制以及为源极驱动IC3提供图像数据和其它控制信号。
在上述LCD中，栅极驱动IC2在定时控制器4的栅极接通/断开控制下顺序接通LCD平板组件1的栅极线。源极驱动IC3将来自定时控制器4的图像数据转换成来自定时控制器4的电压信号，再接着基于控制信号而将电压信号写入与接通的栅极线相关的像素。所期望的图像就是以这种方式来显示的。
用于图像显示的电压信号是通过从γ电压生成器5经由模拟缓冲6和7而提供的γ电压中选择合适的一个、对应于来自定时控制器4的图像数据而生成的。即，要施加给LCD平板组件1的电压信号是由源极驱动器从γ电压生成器5的电阻分压所生成的γ电压中而确定的。
然而，传统LCD的γ电压是被串联的电阻器所固定的，从而由这些γ电压实现的图像亮度也是不能变的。换言之，传统LCD的固定的γ电压不支持当图像亮或暗时所需的图像亮度的调整。
发明内容
本发明是为了解决以上问题而做出的。
本发明的目的在于提供一种LCD和为LCD生成多个γ电压的方法，其基于通过将用于γ电压的数字γ数据转换成模拟信号而生成的γ电压来显示图像、用来调整图像亮度，从而能够改进图像的动态对比度。
为了实现上述目的，根据本发明的LCD包括：液晶显示器平板组件，其具有多个像素，布置在多条栅极线和多条数据线的交汇区；栅极驱动器，施加用来顺序扫描栅极线的电压信号；源极驱动器，将用于图像显示的电压信号施加给数据线；定时控制器，为源极驱动器提供图像数据和控制信号，为栅极驱动器提供栅极线接通/断开控制信号，并将数字γ数据从安装在其上的存储器发送到D/A转换器；和经由数字接口连接到定时控制器的该D/A转换器，用来将来自定时控制器的数字γ数据转换成模拟信号，以生成多个γ电压并将该γ电压输出到源极驱动器，其中定时控制器在无有效数据传输的黑屏期间发送数字γ数据。
根据本发明的一个方面，γ电压是通过由D/A转换器取代使用串联的电阻器、将来自定时控制器的数字γ数据转换成模拟信号而生成的。
使用串联的电阻的现有技术给出了由电阻的阻值固定的γ电压的特性曲线。反之，根据本发明的γ电压可依赖图像亮度而变化。例如，调整γ电压以得到高动态对比度，从而γ曲线的特性曲线对于暗图像而降低而对于亮图像而升高。根据本发明的D/A转换器生成基于图像亮度而可调整的γ电压。
附图说明
图1示出了传统LCD的配置；
图2描绘根据本发明第一实施例的LCD的配置；
图3A和图3B是描绘用于图2所LCD的γ电压的图；
图4是描绘为根据本发明第一实施例的LCD而生成γ电压的方法的流程图；
图5描绘根据本发明第二实施例的LCD的配置。
(对于附图中主要部分的附图标记的说明)
10：LCD平板组件                       20：栅极驱动IC
30：源极驱动IC                        40：定时控制器
50：D/A转换器                         61、62：图像数据
63：数字数据                          64：γ电压
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
参照图2至图4来说明根据本发明第一实施例的LCD及其γ电压生成方法。
图2表示根据本发明第一实施例的LCD的配置。
如图2所示，根据本发明第一实施例的LCD包括液晶显示器平板组件10，其具有多个像素、布置在多条栅极线和多条数据线的交汇区，多个栅极驱动IC20施加用来顺序扫描栅极线的电压信号，多个源极驱动IC30将用于图像显示的电压信号施加到数据线，定时控制器40执行栅极接通/断开控制、为源极驱动IC30提供图像显示用的数据(以下称作“图像数据”)和相关的控制信号并生成用于γ电压的数字数据(以下称作“数字γ数据”)和将其输出到源极驱动IC30，并且数字到模拟(D/A)转换器50通过将数字γ数据转换成模拟信号而生成多个γ电压并将γ电压供给源极驱动IC30。
尽管图2未示出，但液晶显示器平板组件10包括在横向延伸的多条栅极线和与栅极线交汇的多条数据线，从而像素位于交汇区。
定时控制器40将图像数据和相关的控制信号通过信号线61和62发送到源极驱动IC30。此外，定时控制器40将数字γ数据经由信号线63发送到D/A转换器50并将栅极接通/断开控制通过其它信号线(未示出)发送到栅极驱动IC20。D/A转换器50将来自定时控制器40的数字γ数据转换成模拟信号，以生成多个γ电压并通过信号线64提供用于源极驱动IC30的γ电压。信号线64的配置使得γ电压共同施加到源极驱动IC30。
一旦LCD通电以开始其操作，定时控制器40即生成上述信号并将信号输出到合适的设备。栅极驱动IC20顺序接通LCD平板组件10的栅极线，从而连接到栅极线的像素准备好要显示图像。各源极驱动IC30对应于来自定时控制器40的各图像数据而从D/A转换器50选择γ电压之一，并将所选择的γ电压施加到对应像素。图像的显示实际上是被施加到像素的这些所选电压启用(enabled)的。
本发明的一个特征是通过用D/A转换器50取代使用串联的电阻器而将来自定时控制器40的数字γ数据转换成模拟信号、从而生成γ电压的。使用串联的电阻器的现有技术给出了由电阻器的阻值固定的γ电压的特性曲线(以下称作“γ曲线”)。反之，根据本发明的γ电压可依赖图像亮度而变化。例如，调整γ电压以得到高动态对比度，以使γ曲线的特性曲线对于暗图像而降低而对于亮图像而升高。根据本发明的D/A转换器生成基于图像亮度而可调整的γ电压。
图3A和图3B是描绘用于图2所示LCD的γ电压的图。
图3A描绘了亮图像的γ曲线而图3B描绘了暗图像的γ曲线。如图3A和图3B所示，亮图像的调整γ曲线具有比标准γ曲线大的灰色数据，而暗图像的调整γ曲线具有比标准γ曲线小的灰色数据。相应地，动态对比度是通过依赖于图像亮度选择合适的γ曲线而改进的。
定时控制器40基于γ曲线而生成数字γ数据。以下将参照图4来说明根据本发明的一个实施例的γ电压生成方法。
图4是描绘根据本发明的第一实施例的生成γ电压的方法的流程图。图4所示的流程图描绘了由LCD的定时控制器40而生成数字γ数据。
一旦LCD通电以开始其操作(S1)，图像显示用的图像数据即从LCD的外部图形源输入(S2)。图像数据是用于图像显示的基本数据，并包括红、绿和蓝色的数据。
一帧即图像单位的平均亮度Y是基于输入的RGB数据而计算的(S3)。平均亮度Y由以下等式1给出：
等式1
Y＝CR×R+CG×G+CB×B，
其中CR、CG和CB分别是红、绿和蓝色的加权，而R、G和B分别是红、绿和蓝色的一帧的图像数据的平均值。
此后，图像的亮度由算出的平均亮度Y来确定，用来依赖于图像亮度选择合适的γ曲线(S4)。
如上述，确定合适的γ曲线，从而亮图像的所选γ曲线具有比标准γ曲线大的灰色数据，而暗图像的所选γ曲线具有比标准γ曲线小的灰色数据。
为了进行调整，需要确定当前帧的图像的亮度是亮还是暗，这可以由算出的平均亮度来确定。例如，假设平均亮度的范围介于0和255之间，若平均亮度小于或等于64则确定当前帧的图像是暗的，而若平均亮度大球或等于192则确定当前帧的图像是亮的。进而，若平均亮度大于64并小于192，则确定当前帧是代表具有正常亮度的图像的正常帧。
边界值可依赖设计者所执行的测试或实验的结果而改变，而本发明的范围不受用来确定平均亮度的边界值所限。
若确定当前帧的图像是暗的(S4)，则定时控制器40将适宜图3B所示对于暗图像的γ曲线的一组数字γ数据发送到D/A转换器50(S5)。数字γ数据的发送是在位于有效显示时期之间的黑屏期间执行的。
同理，若确定当前帧具有正常亮度(S4)，则定时控制器40将适宜图3A和图3B所示标准γ曲线的一组数字γ数据发送到D/A转换器50(S6)。数字γ数据也是在黑屏期间发送的。
若确定当前帧的图像是亮的(S4)，则定时控制器40将指示图3A所示对于亮图像的γ曲线的数字γ数据发送到D/A转换器50(S5)。数字γ数据也是在黑屏期间发送的。
步骤S2至S7是逐帧重复的，而步骤S7的完成使得算法返回，以便为下一帧的图像数据而生成γ电压。
总之，γ曲线的确定依赖从当前帧的图像数据获得的平均亮度，而适宜γ曲线的一组数字γ数据是在用来显示下一帧的黑屏期间发送的。尽管存在一帧的延迟，但可以忽略不计，因为平均亮度在相邻帧间不是骤变的，而一帧延迟不被人眼所识别。
从定时控制器40到D/A转换器50的数据传输最好是顺序执行而不是并行执行的，因为定时控制器40为了并行发送需要太多管脚。
参照图5来说明根据本发明第二实施例的LCD。
如图5所示，根据本发明第二实施例的LCD与根据本发明第一实施例的LCD相比，还包括非易失性存储器70。
该非易失性存储器70存储了依赖图像亮度的暗、正常和亮图像的γ曲线的信息。
一旦LCD通电，则γ曲线的信息从非易失性存储器70被发送到定时控制器40的内部存储器。此配置使得容易更新γ曲线的信息。
如上述，在本发明的LCD中，由定时控制器生成的数字γ数据被转换成模拟信号以生成γ电压，从而容易调整γ电压。相应地，γ电压可被优化为图像亮度，结果导致LCD的动态对比度的增强。

Claims (11)

1.一种液晶显示器，其包括：
液晶显示器平板组件，其具有多个像素，布置在多条栅极线和多条数据线的交汇区；
栅极驱动器，其施加用来顺序扫描所述栅极线的电压信号；
源极驱动器，其将用于图像显示的电压信号施加到所述数据线；
定时控制器，其为所述源极驱动器提供图像数据和控制信号，为所述栅极驱动器提供栅极线接通/断开控制信号，并将数字γ数据从安装在其中的存储器发送到D/A转换器；和
经由数字接口连接到所述定时控制器的该D/A转换器，用来将来自所述定时控制器的所述数字γ数据转换成模拟信号，以生成多个γ电压并将所述γ电压输出到所述源极驱动器，
其中所述定时控制器在无有效数据传输的黑屏期间发送所述数字γ数据。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述定时控制器接收红、绿和蓝色的数字图像数据，计算一帧的平均亮度，基于算出的平均亮度来确定图像的亮度，并生成对应于所述图像的亮度的数字γ数据。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，平均亮度γ由γ＝CR×R+CG×G+CB×B来确定，
其中，CR、CG和CB分别是红、绿和蓝色的加权，而R、G和B分别是一帧中红、绿和蓝色的所述图像数据的平均值。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，数字γ数据是从定时控制器顺序发送到所述D/A转换器的。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述数字γ数据是从所述定时控制器并行发送到所述D/A转换器的。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，还包括连接到所述定时控制器的存储器，用来存储在所述液晶显示器通电后要载入所述定时控制器的数字γ数据。
7.一种为液晶显示器生成多个γ电压的方法，所述方法包括：
从图形源接收红、绿和蓝色数据；
为一帧计算所述红、绿和蓝色数据的平均亮度；
基于所述平均亮度来确定所述帧的图像的亮度；
选择和发送适宜所述帧的所述图像的亮度的数字γ数据；和
将所选择的数字γ数据转换成多个γ电压。
8.如权利要求7所述的方法，其中发送所述数字γ数据是在无有效数据传输的黑屏期间执行的。
9.如权利要求7所述的方法，其中发送所述数字γ数据是经由数字接口而执行的。
10.如权利要求9所述的方法，其中发送所述数字γ数据是顺序执行的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中发送所述数字γ数据是并行执行的。
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