CN100390620C - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的液晶显示器的驱动电路将前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和当前垂直扫描周期中输入图像信号所对应的常规灰度级的组合分类归到第一组或第二组。驱动电路可以为任何属于第一组的组合提供常规灰度级相对应的灰度电压，为任何属于第二组的组合提供不同于常规灰度级的另一可选灰度级相对应的灰度电压。

Description

液晶显示器及其驱动方法

(1)技术领域

本发明涉及液晶显示器，尤其涉及具有优异运动图像显示特性的液晶显示器。

(2)背景技术

近年来，液晶显示器得到了广泛的应用。最近，不仅在液晶电视机方面，也在个人电脑和便携式终端设备(如手机或PDA)的监视器方面，对显示运动图像信息的需求有着快速的增长。为了在液晶显示器上显示高质量的运动图像，需要缩短液晶层的响应时间(即提高响应速度)，并且要求预定的灰度级在一个垂直扫描周期(通常为一帧)内达到。

作为用于改善液晶显示器的响应特性的驱动方法，有一个已知的方法(称为“过冲驱动”)，它包括施加一个高于对应于需要显示的灰度级的电压(预定的灰度电压)的电压(称为“过冲电压”)。

通过施加过冲电压，可以改善灰度显示的响应特性。例如，日本特许公开第2000-231091号公布了一个通过过冲驱动操作的多畴垂直排列(MVA)型液晶显示器。MVA型液晶显示器近年来越来越普及，因为其视角特性比原先最流行的扭曲向列(TN)型液晶显示器更好。

但是，为了实现过冲驱动，需要根据每个液晶面板的类型和规格设定一个最佳过冲电压，而这种设定可能非常麻烦。除此之外，为了实现合意的过冲驱动，需要包含大容量存储器的电路结构或可以进行复杂运算的电路结构，从而导致生产成本增加。

(3)发明内容

为了克服上述问题，本发明的较佳实施方案提供了能够用简单结构高质量地显示运动图像的液晶显示器，以及用于这种显示器的驱动方法。

根据本发明的液晶显示器包括：一个液晶面板，其具有一个液晶层和至少一对用于跨越液晶层施加电压的电极；一个向液晶面板提供驱动电压的驱动电路，其中，驱动电路将先前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于在当前垂直扫描周期中的一个输入图像信号的常规灰度级的组合分类为一第一组或一第二组，从而使得如果在提供对应于常规灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到亮度L₁+(L₂-L₁)·C₁，那么这种组合分类到第一组(其中L₁是对应于前一个垂直扫描周期中显示的灰度级的亮度；L₂是对应于常规灰度级的亮度；C₁是大于0且小于等于1的预定常数)，其他情况则分到第二组，且驱动电路可以为任何属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压，为任何属于第二组的组合提供对应于不同于常规灰度级的另一可选灰度级的灰度电压，定义另一可选灰度级使得当所加电压为对应于另一可选灰度级的灰度电压时，亮度L₁+(L₃-L₁)·C₂在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到(其中L₃是对应于另一可选灰度级的亮度；C₂是大于0且小于等于1的预定常数)。这样，前面讲到的目的就达到了。

在较佳实施方案中，预定常数C₁和C₂彼此相等。

在较佳实施方案中，预定常数C₁等于或大于0.8。

在较佳实施方案中，当给任一属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.2·(L₂-L₁)到L₁+0.8·(L₂-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，预定常数C₁等于或大于0.9。

在较佳实施方案中，当给任一属于第一组的组合加上对应于常规灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.1·(L₂-L₁)到L₁+0.9·(L₂-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，预定常数C₂等于或大于0.8。

在较佳实施方案中，当给任一属于第二组的组合加上对应于另一可选灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.2·(L₃-L₁)到L₁+0.8·(L₃-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，预定常数C₂等于或大于0.9。

在较佳实施方案中，当给任一属于第二组的组合加上对应于另一可选灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.1·(L₃-L₁)到L₁+0.9·(L₃-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，另一可选灰度级是介于常规灰度级和前一个垂直扫描周期显示的灰度级的中间灰度级。

在较佳实施方案中，驱动电路查阅一个对照表以找寻前一个垂直扫描周期显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合，并基于对照表提供灰度电压。

或者，一种根据本发明的液晶显示器包括：一个液晶面板，其具有一个液晶层和至少一对用于提供横跨液晶层的电压的电极；一个给液晶面板提供驱动电压的驱动电路，其中，该驱动电路包括一个信号转换部，用于根据前一个垂直扫描周期显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中的输入图像信号的常规灰度级的组合，将当前垂直扫描周期的输入图像信号转换为预定灰度数据；该信号转换部包括一个用于存储前一个垂直扫描周期的灰度数据的第一存储器，以及一个存储对应于前一个垂直扫描周期显示的灰度级和与当前垂直扫描周期的输入图像信号相对应的常规灰度级的所有可能的组合中至少一部分组合的灰度数据的第二存储器；存储在第二存储器中的每条灰度数据都经过选择，使得在加上对应于灰度数据的灰度电压后，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间中亮度发生一定量的变化，变化量不小于目标变化量的预定比例，其中目标变化量是液晶层在加上对应于灰度数据的灰度电压后到达稳态时的亮度与对应于前一个垂直扫描周期显示的灰度级的亮度之间的差值。

在较佳实施方案中，第二存储器存储的灰度数据只对应于全部可能的组合中的一部分组合，即前一个垂直扫描周期显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的所有可能组合中的一部分组合；并且信号转换部还包括了一个计算电路，用来根据第二存储器中存储的对应于所有可能组合中仅一部分组合的灰度数据生成对应于任何其他组合的灰度数据。

或者，根据本发明的液晶显示器包括：一个液晶面板，其具有一个液晶层和至少一对用来提供横跨液晶层的电压的电极；一个给液晶面板提供驱动电压的驱动电路，其中，取决于对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级，驱动电路能够提供对应于常规灰度级的灰度电压，如果该常规灰度级是落在特定范围内的灰度级；或者，提供一个对应于另一可选灰度级的灰度电压，另一可选灰度级不同于常规灰度级但落在特定范围内，如果常规灰度级是落在特定范围之外的灰度级，该特定范围是预定义的，以使得当在黑色显示状态中提供了对应于落在特定范围内的灰度级的灰度电压后，经过了相当于一个垂直扫描周期的一段时间时，亮度达到不小于L₁+(L₂-L₁)·C的一个值，而当在黑色显示状态中提供了对应于落在特定范围之外的灰度级对应的灰度电压后，经过相当于一个垂直扫描周期的一段时间时，产生的亮度小于L₁+(L₂-L₁)·C(其中L₁是对应于前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级的亮度；L₂是对应于常规灰度级的亮度；C是大于0且小于等于1的预定常数)。这样，前面讲到的目的就达到了。

在较佳实施方案中，预定常数C等于或大于0.8。

在较佳实施方案中，当在黑色显示状态中提供对应于落在特定范围之内的灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.2·(L₂-L₁)到L₁+0.8·(L₂-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，预定常数C等于或大于0.9。

在较佳实施方案中，当在黑色显示状态中提供对应于落在特定范围之内的灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.1·(L₂-L₁)到L₁+0.9·(L₂-L₁)的变化。

在较佳实施方案中，液晶层是垂直排列型的液晶层。

在较佳实施方案中，根据本发明的液晶显示器还包括用于检测液晶面板温度的温度传感器，其中，如果温度传感器检测到的温度等于或大于预定温度，驱动电路仅提供对应于常规灰度级的灰度电压。

在较佳实施方案中，该预定温度为40℃。

在较佳实施方案中，在液晶显示器启动之后经过了一段预定的时间后，驱动电流仅提供对应于常规灰度级的灰度电压。

依照本发明，还提供一种液晶显示器驱动方法，该液晶显示器含有一块液晶面板，液晶面板包括一个液晶层和至少一对用来提供横跨液晶层的电压的电极，该方法包括：步骤(a)将前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合分类归入一第一组或一第二组，，从而使得当提供对应于常规灰度级的灰度电压时，如果在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到亮度L₁+(L₂-L₁)·C₁，那么该组合分类归入第一组(其中L₁是对应于前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级的亮度；L₂是对应于常规灰度级的亮度；C₁是大于0且小于等于1的预定常数)，而其他组合则分类归入第二组；步骤(b)针对任何属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压；以及步骤(c)对于所有属于第二组的组合，提供对应于不同于常规灰度级的另一可选灰度级的灰度电压，其中，定义另一可选灰度级使得当提供对应于另一可选灰度级的灰度电压时，亮度L₁+(L₃-L₁)·C₂在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到(其中L₃是对应于另一可选灰度级的亮度；C₂是大于0且小于等于1的预定常数)。

在较佳实施方案中，步骤(a)是通过查阅一个对照表找寻前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合来执行；而步骤(b)和步骤(c)是通过提供基于对照表的灰度电压来执行。

依照本发明，提供一种能够用简单构造高质量地显示运动图像的液晶显示器，以及用于该液晶显示器的驱动方法。依照本发明的液晶显示器可适用于各种电子设备。

结合附图阅读以下对本发明较佳实施方案所做的详细描述，本发明的其他特征、元件、过程、步骤、特性和优点将更清楚。

(4)附图说明

图1为示意性地显示依照本发明一个实施例的液晶显示器100的方框图。

图2为示意性地显示依照本发明一个实施例的液晶显示器100的方框图。

图3是显示由液晶显示器100的驱动电路查阅的一个示例性对照表的图表。

图4为显示液晶面板的示例性响应特性的图表。

图5A为示意性地显示图像模糊的图。图5B为示意性地显示抑制图像模糊的图。

图6为解释与过冲驱动相关联的白化问题的图表。

图7是示意性地显示依照本发明的另一个实施例的液晶显示器200的方框图。

图8是显示前一帧显示的灰度级与当前帧的常规灰度级以及由液晶显示器200的驱动电路实际提供的灰度电压之间的关系的图。

图9是显示液晶显示器200的驱动电路所查阅的示例性对照表的图。

图10是显示一个可用于依照本发明的液晶显示器100和200的示例性信号处理过程。

(5)具体实施方式

在下文中，将会参照附图对本发明的较佳实施方案进行描述。将会明白，本发明不仅局限于下面的诸实施例。

实施例1

图1示意性地显示了依照本发明一个实例的液晶显示器100。该液晶显示器100包括一个液晶面板10和一个驱动电路20。

液晶面板10包括一个液晶层和一对电极，电极用来提供横跨液晶层的电压。该液晶层介于一对基片(例如，玻璃基片)之间。电极配备在每个基片面向液晶层的一面上。任何已知结构的液晶面板都可广泛适用作液晶面板10。

驱动电路20根据输入图像信号为液晶面板10提供驱动电压。依照前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和当前垂直扫描周期中输入图像信号相对应的灰度级(也称为“常规灰度级”)的组合，本实施例中的驱动电路20能选择性地提供以下两者之一：对应于常规灰度级的灰度电压(也称为“常规灰度电压”)；对应于不同于常规灰度级的一个灰度级(也称为“另一可选灰度级”)的灰度电压(也称为“另一可选灰度电压”)。

在下文中，将描述驱动电路20更加具体的结构及其功能。下文的描述将针对液晶面板10含有一个垂直排列的液晶层且在常黑模式下操作的情形，这里一个垂直扫描周期相当于一帧。图2展示了驱动电路20的一个示例性具体结构。所示驱动电路20包括一个信号转换部21，一个显示控制部22，一个栅极驱动器23，和一个源极驱动器24。

信号转换部21接受外部输入的图像信号，并把信号转换为用于提供灰度电压的信号(灰度数据)。基于从信号转换部21输出的灰度数据，显示控制部22发送一个控制信号给栅极驱动器23和源极驱动器24。栅极驱动器23耦合至在液晶面板10中的栅极线，它根据从显示控制部22接收到的信号，给每个薄膜晶体管(TFT)的栅极电极提供一个栅极电压。源极驱动器24耦合在液晶面板10中源极线上，它根据从显示控制部22接收到的信号，给每个薄膜晶体管(TFT)的源电极提供一个源电压(即，一个常规灰度电压或一个另一可选灰度电压)。

本实施例中的信号转换部21包括一个帧存储器25，一个对照表(LUT)存储器26，和一个计算电路27。帧存储器25保存着上一帧的灰度数据。

LUT存储器26保存对照表。例如，如图3所示，对照表有一个5行×5列的两维矩阵结构。根据每个当前帧的常规灰度级和前一帧已显示的灰度级的组合确定将被显示的唯一一个灰度级(0到255)。如图3所示，将被显示的灰度级是基于当前帧的常规灰度级和前一帧已显示的灰度级的组合所决定的，它可以是当前帧的常规灰度级或是不同于常规灰度级的另一可选灰度级(在图3中用下划线标示)。例如，考虑一个组合，在这个组合中前一帧所显示的灰度级是第0个灰度级且当前帧的常规灰度级是第63灰度级。在这个情况下，将被显示的灰度级是第43灰度级而不是第63灰度级(后者是常规灰度级)。如这里所述，在本说明中，“帧的已显示的灰度级”指的是由驱动电路20的一个组成元件(即本例中的信号转换部21)为每一单帧所确定的灰度级(假设在该帧内保持恒定)，而不是液晶面板的实际亮度(可能在单帧内会有所变化)，除非特别说明。同样的说明也适用于“垂直扫描周期的已显示的灰度级”。

计算电路27产生基于每个拟显示的灰度级的灰度数据，而灰度级的确定是基于保留或存储在LUT存储器26中的LUT。注意，图3中显示的对照表并没有描述所有可能的灰度级的组合，而是描述了根据每一行的所有64个灰度级和每一列的所有64个灰度级抽取的组合。在这种情况下，计算电路27通过从已描述的组合进行插值计算，从而生成出对应于任何一个未出现在对照表上的组合的灰度级。如此，通过限制LUT中描述的组合数量，可以缩小LUT存储器所要求的容量。然而，要认识到，可以提供一个拥有256行×256列的矩阵结构，从而描述所有可能的灰度组合的LUT。

如上文所述，本实施例的驱动电路20根据由计算电路27计算出来的灰度数据提供灰度电压。如图3所示，根据每个前一帧已显示的灰度级和当前帧常规灰度级的组合，对照表选择性地描述常规灰度级或另一可选灰度级。因此，通过查阅对照表，驱动电路20能够有选择地为液晶面板提供常规灰度电压或另一可选灰度电压。

图3显示的对照表是基于液晶面板10的响应特性而产生的。图4显示了某一规格的液晶面板10的响应特性曲线(取自0℃条件下)，该液晶面板包括垂直排列的液晶层。图4中的图表显示了当灰度电压施加于黑色显示状态(即，最低灰度级被显示的状态)时，灰度电压电平与响应时间(ms)之间的关系。图表中显示的灰度电压电平是一个亮度的比率，它是通过将对应于所施加的灰度电压的亮度(当达到稳态时)除以白色显示状态的亮度而得的。这里，“黑色显示状态”定义为亮度为0，而“白色显示状态”(即，最高灰度级被显示的状态)定义为亮度为1。图中显示的响应时间为一般意义下的“响应时间”，即，亮度从10％变为90％稳态下的亮度所需要的时间。

如图4中所见，在含有垂直型液晶层的液晶面板10中，当施加上一个对应于低灰度级的中间色调的灰度电压时，响应速度低且响应特性差。例如，在液晶面板10的刷新频率为60Hz的情况下，一帧为16.7ms。因此，如果用了与图4中的任何超过16.7ms的响应时间(如在亮度比率大于0.02和小于0.27的范围内)相关联的灰度电压电平，则在相当于一帧的时间里亮度变化量将不会达到亮度变化(表达成前一帧显示的灰度级相对应的亮度与当前帧灰度级相对应的亮度之间的差)的目标(即，想要的)量的90％。如此，在本说明书中，一个在其中亮度变化的量在相当于一帧的时间内不会达到目标变化量的预定比例范围被称为“禁止范围”。而另一个灰度级的范围，即，在其中亮度变化的量在相当于一帧的时间内会达到目标变化量的预定比例的范围被称为“容许范围”。

当创建对照表时，对于每一个前一帧已显示的灰度级和当前帧的常规灰度级的组合，1)如果当前帧的灰度级在容许范围内(即，在禁止范围外)，那么常规灰度级被选择；或者2)如果当前帧的常规灰度级落在容许范围外(即，在禁止范围内)，那么不同于常规灰度级的灰度级(另一可选灰度级)被选择。换言之，每一条存储在LUT存储器26中的灰度数据都经过选择以使得在对应于该灰度数据的灰度电压被提供之后，亮度变化的量在相当于一帧的时间内将会达到目标变化量的预定比例(这里目标变化量是以下两者的差值：在对应于该灰度数据的灰度电压被提供之后，液晶层已经到达稳态时的亮度；以及对应于前一帧显示的灰度级的亮度)。

例如，让我们假设亮度a对应于前一帧显示的灰度级A，亮度b对应于当前帧的常规灰度级B。在这种情况下，如果预计响应于灰度级从A到B的变化亮度变化的实际量(在相当于一帧的时间内发生的变化量)是大于或等于目标变化量(即，|a-b|)的预定比例的，那么B在对照表中被描述为将被显示的灰度级。另一方面，如果亮度变化的实际量预计是小于目标变化量的预定比例的，那么一个能够引起亮度变化等于或大于预定比例的另一可选灰度级C在对照表中被描述为将被显示的灰度级，而不是B。如果灰度级A和B满足关系式A＜B，那么灰度级A，B，和C满足关系式“A＜C＜B”。反之，如果灰度级A和B满足关系式A＞B，那么灰度级A，B，和C满足关系式“A＞C＞B”。

驱动电路20根据由计算电路27通过查阅以前述方式制成的对照表(灰度转换表)计算出的灰度数据提供灰度电压。因此，液晶面板10将总是接收到一个灰度电压使得所产生的亮度变化的量在一帧内会达到目标变化量的预定比例。从而，由于低响应速度而发生的图像模糊或其他类似情况减少了，而运动图像的高质量显示得以实现。

参照图5A和5B，描述模糊被抑制的原因。图5A和5B各自示意性的展示了一个中间灰度色调的矩形32在黑色(即，第0灰度级)背景30映衬下，从左向右移动。图5A阐释的是矩形32以处于禁止范围之内的灰度级显示的一个例子。图5B阐释的是矩形32以处于禁止范围之外的灰度级的一个例子。

在使用处于禁止范围内的灰度级的例子中，液晶层的响应速度太低以至于，如图5A中示意性地表示的，矩形32的右边缘32a不能被清除地识别，因而导致轮廓的模糊。另一方面，如果使用处于禁止范围之外的灰度级，如图5B中所示意性显示的，响应速度被改善了，从而右边缘32a可以被清除地识别。结果是，避免了轮廓的模糊。

现在，将描述依照本发明的液晶驱动器100的驱动方式与所谓的过冲驱动的区别。

在过冲驱动中，提供一个对应于不同于与当前帧输入图像信号相对应的“常规”灰度级的灰度级的过冲电压。然而，在过冲驱动中，“常规”灰度级仍然被作为目标。因而，提供的是一个被预计使亮度在一帧内达到常规灰度级所对应的亮度的灰度电压。

另一方面，根据对液晶显示器100的驱动，目标灰度级不一定非得是常规灰度级。在提供另一可选灰度电压的例子中，目标灰度级不是一个常规灰度级，而是另一可选灰度级。换言之，如果发现常规灰度级处于禁止范围(这里液晶层的响应速度低)之内，那么目标灰度级本身被换成落在禁止范围之外的灰度级。

在过冲驱动中，目标灰度级始终是常规灰度级。因此，在常规灰度级和前一帧显示的灰度级存在很大差别的情况下，即使使用了一个过冲电压，目标亮度也可能在一帧内达不到，因而导致显示质量降低。下文将更加详细地解释这个问题。

总体上，液晶层有两种响应类型：“升”和“降”。“升”是显示态响应于施加在液晶层上的电压的升高的一种变化。“降”是显示态响应于施加在液晶层上的电压的降低的一种变化。在常黑模式的液晶显示器中，“升”对应于透射比的增加，而“降”对应于透射比的降低。

图6显示了执行过冲驱动的液晶显示器的亮度随时间的变化，图解的是先降后升响应的一个例子。在这个例子中，更可取的是在一帧内达到对应于目标灰度级的亮度，如图6中的点划线所示。然而，在实际的液晶显示器中，如图6中的破折线所示，在降响应期间，在一帧之内亮度可能不会下降到对应于目标灰度级的亮度。当升响应的过冲电压施加到这个态上的时候，亮度可能变得比目标灰度级相对应的亮度更高，因而导致“白化”问题(这里指的是在面板的某些像素中显示出远高于目标灰度级的灰度级的现象)。为解决这个问题，一个可想见的技术也许是将几个帧的灰度数据保存在一个帧存储器中、通过计算来根据这一数据预测当前亮度、并基于预测的亮度确定一过冲电压。但是，这样做会导致生产成本的增加，因为需要提供拥有大容量的帧存储器和处理复杂运算的电路。

另一方面，根据液晶显示器100，目标灰度级本身被改变了。因此，在一个垂直扫描周期中，亮度变化的量总是会达到目标变化量的预定比例，由此避免了前面提到的白化问题。再者，因为不必采用一个过冲驱动所必需的复杂电路结构，所以用一个简单的构造来完成这种驱动是可能的。

另一个问题也许是那些相同技术规格的液晶面板，由于生产过程的波动，可能实际上具有不同的响应特性。因此，假如有多个相同技术规格的液晶面板，依某一个液晶面板设定的最佳过冲电压可能对另一个液晶面板并不是最佳的。换言之，如果依某一个液晶面板设定的过冲电压被用于另一个液晶面板，可能发生显示质量的下降，例如，前面提到的白化问题。

另一方面，根据液晶显示器100，液晶面板10接收一个灰度电压(一个对应于常规灰度级的常规灰度电压或对应于另一可选灰度级的另一可选灰度电压)、从而使得到的亮度变化的量在一帧之内达到目标变化量的预定比例。因此，即使在液晶面板10的响应特性可能有所变化的情形中，图6所示的问题也不可能发生。

目标灰度级在使用另一可选灰度电压的情况下被改变的事实，意味着显示的图像可能不是输入图像信号的精确再现。然而，前面提到的灰度电压的选择性提供会在下一帧后重复执行。因此，如果常规灰度级在多个帧上都保持相同灰度级，则目标灰度级将逐渐接近并最终变成等于常规灰度级。因此，在许多情况下，任何目标灰度级与常规灰度级的差异只会是过渡性的，并不会被观看者辨别出来。再者，通过设定另一可选灰度级为介于常规灰度级和前一个的垂直扫描周期已显示的灰度级之间的中间灰度级，减少显示图像的失真即成为可能，这使得观看者更难辨别出目标灰度级与常规灰度级的不同。

如上文所述，液晶显示器100的驱动电路20将前一个垂直扫描周期显示的灰度级和与当前垂直扫描周期中输入图像信号相对应的常规输入信号的每一个组合分类归入到“第一组”或“第二组”。具体地，如果在使用常规灰度级相对应的灰度电压时，亮度L₁+(L₂-L₁)·C₁在相当于一个垂直扫描周期的时间内达到，那么这个组合属于“第一组”；否则，这个组合属于“第二组”。这里，L₁是对应于前一个垂直扫描周期中已显示灰度级的亮度；L₂是对应于常规灰度级的亮度；C₁是大于0且小于等于1的预定常数。

对于任何属于第一组(即，当前垂直扫描周期的常规灰度级落在容许范围内)的组合，驱动电路20能够提供对应于常规灰度级的灰度电压。另一方面，对于任何属于第二组(即，当前垂直扫描周期的常规灰度级处于禁止范围内)的组合，驱动电路20能够提供对应于不同于常规灰度级的一个灰度级(另一可选灰度级)的灰度电压，定义该另一可选灰度级以使当提供另一可选灰度电压时亮度L₁+(L₃-L₁)·C₂在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到。这里，L₃是对应于另一可选灰度级的亮度；C₂是大于0且小于等于1的预定常数。

本实施例说明了一个容许范围和禁止范围(即，第一组和第二组)的定义是基于在相当于一帧的时间内亮度变化的量是否能达到目标变化量的90％的例子。这对应于前面提到的C₁等于0.9的情况。不仅如此，这意味着：当对属于第一组的组合提供常规灰度电压时，亮度在相当于一个垂直扫描周期的时间内至少从L₁+0.1·(L₂-L₁)变到L₁+0.9·(L₂-L₁)；并且，当对属于第二组的组合提供另一可选灰度电压时，亮度在相当于一个垂直扫描周期的时间内至少从L₁+0.1·(L₃-L₁)变到L₁+0.9·(L₃-L₁)。

假设黑色显示状态(对应于第0灰度级)的亮度为0，而白色显示状态(对应于最高灰度级)的亮度为1，例如，考虑这样一个组合，在这个组合中前一帧已显示的灰度级是对应于亮度为0.1的灰度级，且当前帧的常规灰度级是一个对应亮度值为0.2的灰度级。如果常规灰度电压使得亮度在相当于一帧的时间之内达到0.19(＝L₁+(L₂-L₁)·C＝0.1+(0.2-0.1)·(0.9))，这个组合属于第一组；如果没达到，这个组合属于第二组。举另一个例子，考虑这样一个组合，在这个组合中前一帧已显示的灰度级是对应于亮度为0.9的灰度级，且当前帧的常规灰度级是一个对应亮度值为0.1的灰度级。如果常规灰度电压使得亮度在相当于一帧的时间之内达到0.18(＝L₁+(L₂-L₁)·C＝0.9+(0.1-0.9)·(0.9))，这个组合属于第一组；如果没达到，这个组合属于第二组。

作为定义禁止范围和容许范围(即，第一组和第二组)的比例(对应于常数C₁)，可以使用任何其他的值。虽然，如果亮度变化量在相当于一个垂直扫描周期的时间内达到目标变化量的90％，可以安全地认为“目标灰度级”是被达到了，但是当把人类的视觉特性列入考虑范围的时候，如果亮度变化量达到目标变化量的80％，实际上即可以认为“目标灰度级”达到了。

因此，禁止范围和容许范围(即，第一组和第二组)可以根据亮度变化量是否达到了目标变化量的80％来定义。这对应于前面讲到的常数C₁等于0.8的情况。此外，这意味着：当对属于第一组的组合提供常规灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的时间内亮度至少从L₁+0.2·(L₂-L₁)变化到L₁+0.8·(L₂-L₁)；并且，当对属于第二组的组合提供另一可选灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的时间内亮度至少从L₁+0.2·(L₃-L₁)变化到L₁+0.8·(L₃-L₁)。

应认识到常数C₁不限于0.8或0.9。从改善运动图像的显示特性这个角度出发，常数C₁等于或大于0.8比较好，等于或大于0.9则更好。类似地，常数C₂等于或大于0.8比较好，而等于或大于0.9则更好。常数C₁和常数C₂可彼此相等也可不相等。

正如在本实施例的驱动电路20中，通过采取一个结构，在这个结构中查阅对照表以区分第一和第二组(关于前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和当前垂直扫描周期的常规灰度级的每一个组合)以及确定将要提供的灰度电压，即有可能实现使用一种简单的结构来选择性地提供常规灰度电压或另一可选灰度电压，虽然本发明的范围不限于上述结构。

实施例2

将参照图7，描述依照本实施例的液晶显示器200。下文中，将主要描述它与实施例1的液晶显示器的不同之处。

如果当前帧的输入图像信号相对应的灰度级在一个特定的范围内，液晶显示器200的驱动电路20A能够提供对应于常规灰度级的灰度电压(“常规灰度电压”)。另一方面，如果常规灰度级是一个落在特定范围之外的灰度级，驱动电路20A能够提供对应于不同于常规灰度级但落在特定范围之内的灰度级(称为“另一可选灰度级”)所对应的灰度电压(“另一可选灰度电压”)。

前述特定范围是指“容许范围”(即，禁止范围之外)，如同在黑色显示状态中提供灰度电压时定义的。换言之，从在黑色显示状态下使用对应于特定范围之内的灰度级的灰度电压之时开始，在相当于一个垂直扫描周期的时间流逝之后，亮度等于或大于L₁+(L₂-L₁)·C。另一方面，从在黑色显示状态下使用对应于特定范围之外的灰度级的灰度电压之时开始，在相当于一个垂直扫描周期的时间流逝之后，亮度小于L₁+(L₂-L₁)·C。这里，常数C可以例如等于0.8或0.9，并且等于或大于0.8较好，等于或大于0.9则更好。

图8显示了前一帧显示的灰度级与当前帧的常规灰度级之间的关系，以及由驱动电路20A实际提供的灰度电压电。注意，图8中显示的关系是具有如图4中所示的响应特性的液晶面板10中的关系。此外，在图8中，灰度级和灰度电压电平以亮度比率的形式表示，如图图4中的水平轴。如图8中所见，如果当前帧的常规灰度级是处于容许范围之内(即，亮度比率不小于0且不大于0.02，或亮度比率不小于0.27且不大于1.00)的灰度级，则常规灰度电压将被使用。另一方面，当前帧的常规灰度级是处于容许范围之外，即，处于禁止范围之内(即是说，亮度比率大于0.02且小于0.27)，则处于容许范围之内的灰度电压将作为另一可选电压被使用。由此，不考虑前一帧显示的灰度级，将要提供给液晶面板10的灰度电压的电平根据当前帧的常规灰度级来确定。

如此，因为没有必要考虑前一帧显示的灰度级，用来储存前一帧灰度数据的帧存储器可以从信号转换部21A中省略掉，如图7所示。结果，生产成本可以降低。除此之外，信号转换部21A中的对照表存储器26中保存的对照表无需使用矩阵结构，而是只要使用一个一行对多列的结构，如图9所示。由于对照表可以只根据从黑色显示状态开始的响应特性来产生，对照表的生成可以被简化。

本实施例中说明的结构可适用于垂直排列(VA)型液晶显示器，其液晶层为垂直排列型的液晶层。垂直排列型的液晶层中的液晶分子在未加电压的情况下呈与基片表面基本垂直的排列，并且，在一个外加电压下，倾斜一个角度，这个角度与外加电压的电平有关。垂直排列型的液晶层一般由负介电各向异性的液晶材料组成，并且它的排列受到在其侧面形成的垂直排列膜的限制。

在垂直排列(VA)型液晶显示器中，不论前一帧的取向态如何，向液晶分子轻微倾斜的取向态转变是缓慢的，这为采用本实施例中说明的结构提供了一个很好的理由。垂直排列(VA)型液晶显示器的例子之一也许是日本特许公开第2000-231091号所公开的多畴垂直排列(MVA)型液晶显示器，和日本特许公开第2003-43525号公开的连续转轮排列(CPA，Continuous PinwheelAlignment)型液晶显示器。

7]接下来，将描述另一种可应用于实施例1的液晶显示器100和实施例2的液晶显示器200的结构。

8]一般而言，液晶面板10的响应特性随着温度升高而改善。因此，较佳的是提供多个与不同面板温度相对应的对照表并选择性地使用这些表中合适的一张。此外，在含有照明器件如背光的液晶显示器中，由于照明器件产生的热量，液晶面板10的温度可能变得比室温高很多。在照明器件启动后数十秒后，液晶面板10的表面温度可能达到50℃至60℃。这可以提升液晶面板10的响应特性到某一个程度以至于对任何灰度级的变化都可以得到足够的响应速度。在这种情况下，驱动可以在这样一种方式进行：在某一温度(如40℃)或之上总是使用一个常规灰度电压。

图10展示了一个这种信号处理的例子。如图10所示，对应于输入图像信号的灰度数据，一方面通过使用一个灰度转换表被转换为经过换算的灰度数据后输入到一个选择器40中，另一方面，不经过灰度转换表以未经转换的灰度数据输入到选择器40中。然后，根据温度传感器42检测到的液晶面板10的温度，选择器40选择性地输出经过换算的灰度数据或者未经换算的灰度数据。例如，当液晶面板10的温度低于40℃的时候，选择器40可能输出经过转换的灰度数据，而上述温度为40℃或以上的时候，选择器40可能输出未经转换的灰度数据。

此外，如果先前已知液晶面板10在液晶显示器启动之后的预定时间内会达到一个预定温度(在这个温度下保证有充分的响应特性)，在这个情况下，驱动电路20(20A)可以通过计时器或类似器件来加以控制，以使得从启动开始的预定时间流逝后，只有一个常规灰度电压被提供。

如上文所述，一种根据本发明的液晶显示器能够以一种简单的结构来高质量地显示运动图像，因此适合用作很多电子设备的显示器。注意，本发明的液晶显示器所显示的图像可能有时候是输入图像信号的不够精确的再现。因此，本发明的液晶显示器更适合用在那种更可能显示人工图像而非自然图像的电子设备中。例如，本发明的液晶显示器可适用于汽车导航系统、个人电脑(PC)的监视器、或者机动器具的仪表面板。特别地，装在机动器具中的电子设备即使在低温下也必须能够快速运作；因此，当本发明应用在这种设备的液晶显示器上时，可以得到特别卓越的效果。如这里所使用的，一个“机动器具”可以是任何能够自我推进并用于乘客或物品的运输或物体移动的交通工具或机器，例如，汽车、摩托车、公共汽车、卡车、拖拉机、飞机、摩托艇、土木工程使用的运输机、火车、等等。应认识到，“机动器具”不仅仅限于那些配备了如汽油发动机之类内燃机的器具，也包括了那些配备了电动机的。

依照本发明，提供了一种能用简单的构造高质量地显示运动图像，以及液晶显示器的驱动方法。依照本发明的液晶显示器适用于各种电子设备，例如汽车导航系统、个人电脑(PC)的监视器、或者机动器具的仪表面板。

虽然本发明是依其较佳实施方案来描述的，但对于本领域技术人员来说，很显然可以对这里所揭示的发明以多种方法进行修改，设想出除了上文具体描述的那些之外的很多实施方式。因此，所附权利要求权欲包括所有落入本发明的真实精神和范围的所有改动。

Claims (16)

1.一种液晶显示器，它包括：一个液晶面板，其具有一个液晶层和至少一对用于施加横跨液晶层的电压的电极；以及一个用于向所述液晶面板提供驱动电压的驱动电路，其中，

所述驱动电路将前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入的图像信号的常规灰度级的组合分类到一第一组或一第二组，从而使得如果在施加常规灰度级相对应的灰度电压时，亮度L₁+(L₂-L₁)·C₁在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到，则所述组合分类到第一组，其中L₁是对应于前一个垂直扫描周期中显示的灰度级的亮度、L₂是对应于常规灰度级的亮度、C₁是大于0且小于等于1的预定常数，否则则分类到第二组，以及

所述驱动电路可以为任何属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压，为任何属于第二组的组合提供不同于常规灰度级的另一可选灰度级相对应的灰度电压，定义所述另一可选灰度级以使得如果所施加电压为另一可选灰度级相对应的灰度电压时，亮度L₁+(L₃-L₁)·C₂在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到，其中L₃是对应于另一可选灰度级的亮度、C₂是大于0且小于等于1的预定常数；

其中，所述另一可选灰度级是介于常规灰度级和前一个垂直扫描周期显示的灰度级的中间灰度级。

2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述预定常数C₁和C₂彼此相等。

3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述预定常数C₁等于或大于0.8。

4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中，当为任何属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.2·(L₂-L₁)到L₁+0.8·(L₂-L₁)的变化。

5.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述预定常数C₁等于或大于0.9。

6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中，当给任何属于第一组的组合施加上对应于常规灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.1·(L₂-L₁)到L₁+0.9·(L₂-L₁)的变化。

7.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述预定常数C₂等于或大于0.8。

8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，当给任何属于第二组的组合加上对应于另一可选灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.2·(L₃-L₁)到L₁+0.8·(L₃-L₁)的变化。

9.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述预定常数C₂等于或大于0.9。

10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中，当给任何属于第二组的组合加上对应于另一可选灰度级的灰度电压时，在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内，至少发生亮度从L₁+0.1·(L₃-L₁)到L₁+0.9·(L₃-L₁)的变化。

11.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述驱动电路查阅一对照表以找寻前一个垂直扫描周期显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合，并基于对照表提供一灰度电压。

12.如权利要求1所述的液晶显示器，还包括一个用于检测所述液晶面板温度的温度传感器，

其中如果所述温度传感器检测到的温度等于或大于预定温度，所述驱动电路仅提供对应于所述常规灰度级的灰度电压。

13.如权利要求12所述的液晶显示器，其中所述预定温度为40℃。

14.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，在液晶显示器启动之后经过了一段预定的时间后，所述驱动电路仅提供对应于所述常规灰度级的灰度电压。

15.一种用于包括一液晶面板的液晶显示器的驱动方法，该液晶面板具有一个液晶层和至少一对用于提供横跨所述液晶层的电压的电极，所述方法包括以下步骤：

(a)将前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合分类到一第一组或一第二组，从而使得当提供一对应于所述常规灰度级的灰度电压时，如果在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到亮度L₁+(L₂-L₁)·C₁，则所述组合分类归入第一组，其中L₁是对应于前一个垂直扫描周期中显示的灰度级的亮度，L₂是对应于常规灰度级的亮度，C₁是大于0且小于等于1的预定常数，否则则分类归入第二组；

(b)针对任何属于第一组的组合提供对应于常规灰度级的灰度电压；以及

(c)对于所有属于第二组的组合，提供对应于不同于常规灰度级的另一可选灰度级的灰度电压，

其中，定义另一可选灰度级使得当提供对应于所述另一可选灰度级的灰度电压时，亮度L₁+(L₃-L₁)·C₂在相当于一个垂直扫描周期的一段时间内达到，其中L₃是对应于另一可选灰度级的亮度，C₂是大于0且小于等于1的预定常数；

其中，所述另一可选灰度级是介于常规灰度级和前一个垂直扫描周期显示的灰度级的中间灰度级。

16.如权利要求15所述的驱动方法，其中，

步骤(a)通过查阅一个对照表以找寻前一个垂直扫描周期中已显示的灰度级和对应于当前垂直扫描周期中输入图像信号的常规灰度级的组合来执行；以及

步骤(b)和步骤(c)是通过基于所述对照表提供灰度电压来执行。

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