CN100423072C - 显示驱动方法和显示设备 - Google Patents

Abstract

一种进行图象显示的显示方法。该方法在脉冲宽度调制后以子域为单位输出数据，从而驱动显示元件。当驱动显示元件时，整个显示屏被重写，以致子域数据在一个域周期内被同时输出，并且为在一个域周期内在任何时刻进行显示驱动，多个子域数据被同时输出。通过进行这样的显示驱动，当一个域周期完成时，每个子域的重写完成。这样，与用传统的子域方法的显示驱动相比，可能显著地降低对应最小时间宽度的要传送的数据的传送速度。

Description

显示驱动方法和显示设备

技术领域

本发明涉及一种显示驱动方法和一种显示设备，它驱动显示元件，更具体地说，涉及一种显示驱动方法和一种显示设备，它适合基于子域(subfield)概念，通过PWM(脉冲宽度调制)输出在每个子域的对应数据。

背景技术

作为显示元件，各种利用光调制元件的显示元件广为人知。进而，例如，在使用这样的光调制元件作为显示元件的显示器中，PWM(脉冲宽度调制)系统被认为是用于光调制的显示驱动系统。在这个PWM系统中，通过开/关(激发/不激发)的二元显示状态的时间宽度在以下情况下被改变，例如使光源亮度为恒定的从而进行灰度(gradation)表示。

在PWM系统中，具体地说，利用子域的驱动系统是公知的。这里，子域也被称为比特平面。这种驱动系统基于上述的通过开/关(激发(白)/不激发(黑))的二元显示状态，并且适合形成比特平面的结合，其中时间宽度由数据比特的权重设置。显示元件由这样的多个比特平面(子域)的结合驱动，从而表示灰度。

在由如上述的PWM系统执行显示驱动时，通过时间宽度进行加权是必要的。进而，这种情形下最低位的时间宽度可以由下面的公式表示。

$T_{\mathrm{LSB}}=\frac{t_f}{2^n-1}...\left(1\right)$

T_LSB：最低位时间宽度

t_f：帧频率

n：比特数目

假定时间宽度基于上述的公式(1)，在例如用10比特实现灰度表示的前提下，如果帧频率等于120Hz，多个子域的最低位的时间宽度(最低位时间宽度)变为等于8μs。

子域数据的重写操作的时间变化显示为一般子域系统中的驱动操作，在图46中显示。在此情形，一个域的重写操作由子域0、1、2三个子域进行的情况表示为灰度由3比特表示的情况。在这张图中，域n和下一个域n+1被显示，其中，纵向表示垂直扫描方向(行方向)，横向表示经过时间。

在显示元件是液晶的情况下，a.c.驱动由d.c.驱动以熟知的方式进行以避免液晶劣化。但是，这里，在每个域时间段反转子域数据的极性从而进行a.c.驱动。在此情形，作为子域数据，正的数据在域n输出，负的数据在域n+1输出。

在图46中，在前面的域n的时间段，对应子域0的极性为正的子域数据0首先被输出并且以线顺序方式根据时间宽度通过预定加权写。假定当作为对于所有图象已经进行子域数据0的写操作的结果而要形成作为子域0的图象的时候，对应子域1的极性为正的子域数据1随后以线顺序的方式由时间半宽度通过预定加权类似地写。因此形成作为子域0的图象。进一步地，随后以线顺序的方式写对应子域2的极性为正的子域数据2，以形成作为子域2的图象。

因为作为子域0、1、2的图象顺次以上述方式在一个域时间段形成，首先完成关于域n的数据的重写操作。

随后，进行关于域n+1的数据的重写操作。在这种情况下，考虑到为了防止液晶劣化而反转驱动的必要性，反转子域数据以允许它为负极性。其后，以上述方式写子域数据从而顺序地形成作为子域0、1、2的图象。

同时，如参考图46的解释可以理解，在各自的子域时间段以线顺序方式进行子域数据重写操作。因此，要求在最低位时间宽度的时间内执行一个子域数据的重写操作(输出)。传送数据到包含显示元件的显示装置的数据传送速度(速率)也将与其对应地确定。

作为实际例子，将考虑由10比特表示灰度时帧频率等于120Hz的情况。在此情形，如前所述，由公式(1)，最低位时间宽度变为等于8μs。进而，在这种条件下，假定包含显示元件的显示装置符合具有1280×768像素数的WXGA(充分扩展图形阵列)标准。为了处理这样的配置，即使例如使得数据总线宽度为32比特，数据传送速度(速率)也变为等于3.8GHz。例如，当数据传送速度(速率)提高到如此程度，在考虑现有电路等的能力等的情况下，显示装置的实现会变得不实际。因此，同样在基于子域概念的显示驱动中，要求能够使数据传送速度(速率)尽可能低。

同样在基于如从现在开始解释的子域的概念的显示驱动中，在显示元件是液晶的情况下，使用a.c.驱动是必要的。进而，在图46所示的一般的子域系统的显示驱动的情况下，使得要施加于公共电极的公共电位是不变的，该公共电极以相对液晶显示元件的像素电极的方式在整个显示屏上以固体平面形式形成。在这样的条件下，用作为参考的该公共电位施加正/负数据到象素电极，从而实现a.c.驱动。

在这样的a.c.驱动的情况下，当假定每个极的液晶驱动最大电压电平的绝对值为Vmax，要求形成各自象素的象素开关具有对应电压宽度±Vmax的耐压(withstand voltage)。例如，象素开关耐压的增大导致象素开关尺寸的放大。因此，每单位面积的象素数变小。因此，这导致对如促进液晶显示装置的高精细度和/或小型化的阻碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的显示驱动方法和一种新颖的显示装置，用于显示可以解决上述的现有技术具有的问题的显示元件。

根据本发明的显示驱动方法指向一种显示驱动方法，该显示驱动方法用脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据从而驱动显示元件，其中执行一种显示控制过程从而以这样的方式驱动显示元件，使得同样在一个域时间段内的任何时间点同时输出各多个子域数据。

根据本发明的显示驱动装置指向一种适合驱动光调制元件从而进行图象显示的显示装置，该显示装置包含驱动装置，该驱动装置适合用脉冲宽度调制在每预定多个子域输出相应的子域数据，从而驱动光调制元件，并且适合以这样的方式驱动光调制元件，使得同样在一个域时间段内的任何时间点同时输出各子域数据。

本发明提出一种用脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据从而驱动没有存储功能的液晶显示元件的显示驱动方法，该显示驱动方法包括：驱动控制过程，对于液晶显示元件同时进行各个子域的数据信号的写操作和数据信号的显示，以便以这样的方式进一步驱动液晶显示元件，使得在一个域时间段内的任何时间点同时输出各多个子域数据，其中该驱动控制过程适合在每个域对于液晶显示元件集中进行数据信号的a.c.驱动。

本发明还提出一种显示装置，包含驱动装置，该驱动装置适合用脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据，从而驱动没有存储功能的液晶显示元件，并且适合以这样的方式驱动液晶显示元件，使得同样在一个域时间段内的任何时间点同时输出各子域数据，其中该驱动装置包括：象素驱动装置，其中，在施加输出到数据线的子域数据到液晶显示元件的象素时，在对应于交替设置的正时间段和负时间段的要求的定时，该象素驱动装置操作于在正时间段内施加正子域数据，在负时间段内施加负子域数据，以及公共电位反转装置，它能够根据正时间段和负时间段反转要施加到液晶显示元件的公共电压的极性。

在本发明中，在一个域时间段内的任何时间点，以这样的方式进行显示驱动使得各子域数据同时输出。在本发明中，进行这样的显示驱动，由此关于子域的最小时间宽度是这样使得行数是支配性的(dominant)。因此，数据传送速度(速率)不依赖于子域的时间宽度。

从下面参考附图给出的实施例的描述，本发明更进一步的目的和由本发明得到的实际的益处将变得更明显。

附图说明

图1是显示根据本发明的显示驱动方法的概念的说明图。

图2是概念性地显示根据本发明的显示驱动方法中的行扫描的说明图。

图3A到3C是显示a.c.驱动的时序的说明图。

图4是显示根据本发明的显示装置的配置例子的方块图。

图5是显示应用本发明的显示面板的配置例子的方块图。

图6是显示本发明的第一个例子的象素的结构例子的电路图。

图7是显示本发明的第二个例子的象素的结构例子的电路图。

图8是显示在本发明的第一个例子的系统配置中每个子域的时间加权的说明图。

图9到32是显示本发明的第一个例子的系统配置中的子域模式的说明图。

图33是显示本发明的第一个例子的系统配置中输入信号与时间宽度的关系的图。

图34是显示本发明的第一个例子的系统配置中的灰度特性(在γ-修正之前)的图。

图35是显示本发明的第一个例子的系统配置中的灰度特性(在γ-修正之后)的图。

图36是显示在本发明的第二个例子的系统配置中每个子域的时间加权的说明图。

图37到44是显示本发明的第二个例子的系统配置中的子域模式的说明图。

图45是显示本发明的第二个例子的系统配置中的灰度特性的说明图。

图46是通过行扫描与经过时间的关系显示作为现有技术的子域系统的显示驱动的说明图。

具体实施方式

现在将描述应用本发明的显示元件的驱动方法。下面给出的解释将以下面的次序进行。

1液晶的有效值响应

2本实施例的显示驱动的概念

3显示装置的配置例子

4系统配置例子(第一个例子)

5系统配置例子(第二个例子)

1液晶的有效值响应

在本实施例中，液晶显示元件被用作显示元件(光调制元件)。考虑到这一点，在解释本实施例之前，将描述液晶的有效值响应的概念。

作为考虑关于液晶的驱动时的概念之一，有所谓“有效值响应”。例如，在非存储类型显示的驱动(简单矩阵驱动)如SNT(Super-Twisted Nematic，超级-螺旋向列)等中，使用这个有效值响应的概念。

施加到液晶的电压被认为是有效值。有效值是瞬时值的均方根。对应这个有效值的传输因子变化由时间平均表示。在响应速度对驱动频率足够低的情况下，这时的有效值平均传输因子特性与静态驱动的电压传输因子特性大致相符。注意，在响应速度足够低的情况下的响应在下文中被称为“有效值响应”。有效值响应表示如下。

$V_{\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{1}{t_f}{\∫}_0^{t_f}{\left\{V\left(t\right)\right\}}^2\mathrm{dt}}...\left(2\right)$

$T_{\mathrm{eff}}=\frac{1}{t_f}{\∫}_0^{t_f}T\left(t\right)\mathrm{dt}...\left(3\right)$

在上述的公式(2)和(3)中，

T(t)是传输因子，

V(t)是施加的电压波形，并且

t_f是帧周期。

这里，如果上述的有效值响应的概念能够被用于PWM系统，由如液晶等代表的调制元件的响应速度是最低位时间宽度或更小是不必要的。也就是说，如果到调制元件的输入脉冲的有效值和与其相应的平均传输因子被确定，进行用于灰度表示的调制变为可能。这意味着在PWM系统使用高速响应的普通调制元件作为驱动的情况下，对于各个子域的光输出，利用关于人类视觉系统的时间的整体效果；而在使用有效值响应的调制元件的情况下，如果到调制元件的输入电压的整体效果被利用，可以实行同等的灰度表示。

在有效值响应的概念被用于PWM系统的情况，存在这样的情况：不能依赖关于实际液晶的光响应的子域安排(子域模式)而进行连续的灰度表示。关于这一点，下述内容描述在本发明的申请人已经提交的日本专利申请No.2001-162776的说明书和附图中。

例如，在调制元件的响应速度高于某程度或更高的情况下，连续的灰度表示不能在下面的情况下维持：存在两个或更多的光输出，可以认为它们作为PWM系统的比特输出模式(子域模式)在一个域内是独立的。这是因为依据调制元件的响应速度更高，其间没有光输出的黑电平时间段随着调制元件自身的响应状态变得显著以响应一个域内多个独立比特输出时间段。

从这个事实可以说，子域模式应该依照液晶的光响应速度构成。注意，在随后描述的这个实施例的系统实际例子中所示的子域模式的设置同样考虑液晶的光响应速度。

相似地，如日本专利申请No.2001-162776的说明书和附图中所述，从有效值响应的结果的光输出得到的γ特性，依赖于液晶是常白还是常黑而变化。

在以进行到PWM系统的应用为前提而对常白和常黑进行比较的情况下，必要的常白的比特数目(子域数目)少是足够的。因此，常白是更卓越的。关于灰度连续性，除非使最低位时间宽度短，常白不能保持灰度连续性。因此，常黑是更卓越的。

已知驱动液晶显示元件的驱动电压电平依赖于液晶操作模式而变化。在构成作为液晶显示的系统中，液晶操作模式的确定应该考虑数据传输速度、存储容量和/或象素输出缓冲器的耐压。

2本实施例的显示驱动的概念

图1概念地显示一种应用本发明的显示驱动方法。

在这张图中，纵向表示扫描线方向，横向表示经过时间。注意，在本说明中，因为扫描线在显示图象中构成行(ROW)，它们也被仅仅表示为“行”。在这张图中，用3比特进行灰度表示的情况被拿来当做例子。在这种情况下，子域的数目变为等于3以由子域数据0、1、2进行域图象的重写操作。

依照图1，作为由本实施例的显示驱动的子域数据的重写状态，下述内容可以对一行首先应用。例如，在随时间的流逝观察域n内的行R1的情形，子域数据以2→0→1→2的次序输出。在这种情况下，虽然子域数据2的输出时间段被减半，但减半的SDF2的各自的输出时间宽度被加起来从而具有作为子域2的输出时间宽度。在行R1，一个域时间段内，域重写操作所必需的子域数据0、1、2的各自输出时间宽度被满足。这同样地应用于域n的其它行，并且同样应用于域n+1的其它行。

因此，同样当观察任意行时，域重写操作所必需要求的子域数据0、1、2的各自输出时间宽度在每一个域时间段被满足，而不考虑子域数据0、1、2的输出模式之间的差别。这意味下述的内容。

在一个域的时间段是必需的状态下进行所有子域的重写操作。例如，这点与图46所示的作为现有技术的子域系统相似。在每个子域被观察的情况下，在一个域的时间段是必需的状态下这些子域分别被重写。反之，在传统的子域系统中，同样如图46所示，相应于这些子域在一个域周期内加权，各个子域的重写操作在每个时间宽度(子域时间段)被顺序进行。

在例如时间点t1所指示的定时关于域n观察子域数据的输出状态的情况下，子域数据0正在被输出的行、子域数据1正在被输出的行和子域数据2正在被输出的行必需存在。这类似地应用于域n的其它定时。这对于随后的域n+1也是类似的。也就是，在一个域时间段内的任何时间点，得到这样的状态：相应于域重写操作的多个子域的子域各数据(比特)必需同时输出。

图1所示的域n、n+1是就时间而言连续的域。在这种情况下，因为a.c.驱动，在域n和域n+1，子域数据具有彼此反转的极性。这里假定在域n进行正极性数据的驱动，在域n+1进行负极性数据的驱动。

以使得在每个子域时间段以上述模式输出子域数据这样的方式进行显示象素的驱动的事实意味着：各个子域数据的重写操作在作为一个域段的时间是必需的状态进行。反之，在传统的子域系统，同样如图46所示，在一个域时间段内，通过使用对应子域也对应于它的子域的输出时间宽度的时间，执行一个子域数据的重写操作。

注意，在本说明书中，在提及“一个域时间段”的情况下，当由任何正的和负的数据的所有子域数据完成对应一张图象(一张域图象)的重写操作时，那个时间就是传送正的和负的数据的任何一个的所有子域数据所要求的时间。如在图1中所解释的，例如，本实施例的子域数据的输出被置于如下状态：域重写操作所必需的所有子域数据(比特)在域时间段内任何时间点同时被输出。为了能够得到这样的子域数据的输出状态，将参考图2解释关于行的扫描例子的概念。

对应于与本实施例行扫描相对应的经过时间的子域数据的输出状态在图2中显示。这里，为了解释的简短，使得构成液晶显示器件的行数为8。在子域数目是3的前提下，假定由子域数据0、1、2进行域的重写操作。同样在图2中，显示关于时间连续的域n、n+1，其中纵向表示行数，横向表示经过时间。

当假定域n的时间段要开始时，在第一个扫描时间段扫描行1以写子域数据0。在随后的扫描时间段，扫描行8以写子域数据1。进而，在随后的时间段，扫描行6以写子域数据2。在其后的时间，以所示的方式在每个扫描时间段扫描所要求的行，以顺序写子域数据0、1、2。

这样的行扫描就是所谓的隔行扫描，并且可以说这样的扫描不是线顺序扫描，其依照行号实行顺序扫描，遍及如行1到8。本实施例的隔行扫描具有下面的规则。

将通过将在图2中各个定时i→ii→iii扫描线的号的交错状态作为例子解释这个规则。

在定时i，因为在行8写子域数据2后在行4写子域数据0，这时的隔行扫描线的号是“4”。在其后的定时ii，因为在行4写子域数据0后在行3写子域数据1，隔行扫描线的号是“1”。进而，在定时iii，因为在行3写子域数据1后在行1写子域数据2，隔行扫描线的号是“2”。

这样的隔行扫描模式在域内重复必要的次数。

在图2中显示的显示驱动，当关于一行写子域数据使得开始子域数据输出的时候，这个子域数据的输出持续到下一次选择行使得不同于直到现在的子域数据被写。例如，在行1的情况，首先写子域数据0。在这个例子中，这个子域数据0的输出在相应于4行的行扫描时间段上持续直到重新写子域数据1。通过利用如其中在各个象素提供存储的配置，可以实现这样的数据输出的持续操作。这样的象素配置将随后描述。

作为以如上述方式进行隔行扫描时输出子域数据这个事实的结果，在行和经过时间之间的关系方面得到图2所示的子域数据的输出状态。也就是说，进行符合图1所示概念的子域数据的输出。

注意，存在依照系统配置要写到域n、n+1的域数据是相同或不同的例子。

在这种情况使得对应子域数据0、1、2的子域0、1、2的时间的加权状态分别如下。

1+1/3

2+1/3

3+1/3

如上所述，使得对应子域1、2、3的隔行数目分别为[1]、[2]和[4]。因此，在本实施例，子域数据0、1、2在各个行的输出时间的加权比对应隔行数的比。

从这个事实，当假定行数为n的时候，假定使得对应子域数据的子域数(比特数)为m，并假定一个域时间段的时间宽度为tf，可以实现的最小时间宽度Tmin表示如下。

Tmin＝tf×(1+1/m)/n...(4)

根据上述公式(4)，最小时间宽度使得行数是支配性的。因此，可以做出结论：数据传送速度(速率)与子域的时间宽度无关。决定子域的加权仅仅依赖于隔行数。

在使用液晶作为显示元件的情况下，进行a.c.驱动是前提。因为这个原因，同样在本实施例，如在图1中解释的，以施加例如在域n和其后的域n+1具有互相相反极性的子域数据到象素电极的方式进行驱动。也就是说，进行所谓的比特反转驱动。与其结合，在本实施例，还结合所谓的公共反转驱动，使得要施加到公共电极的公共电位也被反转。

图3A到3C显示作为本实施例的这样的比特反转驱动和公共反转驱动的时序。

图3A显示对应经过时间的关于域n、n+1的子域数据的输出状态。在图3A显示的行A和行B的象素电位V_pix和公共电位V_com的电平随经过时间的变化分别在图3B和图3C中显示。在这些图中，象素电位V_pix由实线指示，公共电位V_com由虚线指示。

象素电位V_pix是由施加到象素电极的子域数据得到的电位。这里，为容易解释，只显示最高位(MSB)的输出波形。另外，公共电位V_com是施加到公共电极的电位。

如从图3B和图3C所示公共电位V_com的波形可以理解，反转操作以这样的方式进行：在对应域n的t1到t5时间段公共电位V_com取负电平，在对应域n+1的t5到t9时间段公共电位V_com取正电平。公共电位通常应该施加到所有象素。

关于在图3B显示的行A的象素电位V_pix，在域n时间段，极性为正的数据作为子域数据首先输出。因为这个原因，在域n的时间段，H电平的数据在时间段t1到t3输出，它是最高位的子域数据的输出时间段。由这时的公共电位V_com和象素电位V_pix之间的电位差V1驱动液晶层。其后的时间段t3到t5是停止最高位的子域数据的输出而代替输出具有相对最高位的低阶位的子域数据的时间段。在t3到t5这个时间段，输出L电平的数据。另外，公共电位V_com和象素电位V_pix之间的电位差在这时变为等于V2。

在时间段t5过去后域n+1时间段开始时，在时间段t5到t7第二次提供最高位的子域数据的输出。在对应时间点t5的定时进行反转子域数据的比特反转。

在这种情况下，在从时间点t5要输出最高位的子域数据时，作为比特反转的结果，继续具有与时间点t5之前时相同的L电平的输出。也就是说，在这时不实行负电平的子域数据的输出。这是因为在域n+1的时间段(t5到t9)公共电位V_com被反转为正电位使得可以在L电平状态得到电位差V1。其后，在时间段t7到t9，停止最高位子域数据的输出，输出H电平的数据。

图3C所示的行B的子域数据的输出时序如下。

也就是说，关于行B，因为在域n内t2到t4时间段输出最高位子域数据，使象素电位V_pix在t2到t4时间段具有H电平从而得到关于公共电位V_com的电位差V1。进而，在域n内除去这个时间段的t1到t2和t4到t5时间段，输出L电平的数据。

在随后的作为域n+1的时间段t5到t9，在域n的时间段t1到t5已经输出的象素电位V_pix的波形被反转以输出反转的波形。因此，在时间段t6到t8输出L电平数据，在这个时间段最高位的子域数据在域n+1内输出从而得到关于公共电位V_com的电位差V1。在各个时间段t5到t6和t8到t9，其间应该输出具有相对最高位的低阶位的各个子域数据，输出H电平数据使得停止最高位的子域数据的输出。

也就是说，同样在行A和B中的任何一行，在应该输出正数据的域n内，使公共电位V_com为L电平，其后在子域数据输出时间段输出H电平的数据，并且在除去那个时间段的输出停止时间段输出L电平数据。另外，在应该输出负数据的域n+1内，公共电位被反转为H电平，其后在子域数据输出时间段输出L电平数据，并且在除去那个时间段的输出停止时间段输出H电平数据。

以如上述的方式，在本实施例，反转公共电位V_com的公共反转和反转子域数据为象素电位V_pix的比特反转相结合。因此，公共电位V_com的某个预定的值与象素电位V_pix一样为中心而由正/负幅度进行反转驱动变得不必要。结果，象素电极的驱动电压表示为Vmax-Vth，从而使很大程度上减小驱动电压成为可能。在此之后，降低如象素开关的耐压变为可能。在这种情况下，Vmax是液晶驱动最大电压，Vth是电光特性的阈值电压。

注意，在图3A到3C的解释中，比特反转在整个图象上同时进行。也就是说，比特反转在每个域时间段进行。事实上，在比特反转的时候，存在这样的可能性：由于如寄生电容等原因大电流可能在元件中流动。因此，存在元件坏掉的可能性。在这样的情况下，使用以下方法从而具有解决上述问题的能力：划分图象以将比特反转的定时移动与域时间段相比足够短的时间。

3显示装置的配置例子

随后，为实现参考图1到图3已经解释的本实施例的显示驱动，对于显示装置的配置例子，将参考图4给出解释。

如这张图所示，本实施例的显示装置包含格式化器单元1、显示面板2和V_com控制器3。格式化器单元1由子域数据产生逻辑部分11、第一域缓冲器12、第二域缓冲器13和输入/输出控制器14组成。

在格式化器单元1，作为输入数据，用预定灰度的数据输入到子域数据产生逻辑单元11。当时机需要时对这个输入数据γ-修正。作为这个输入数据，例如具有灰度表示必需的比特数目的数据并行输入。因此，到子域数据产生逻辑单元11的输入数据的总线宽度应该根据这个灰度表示的比特数目适宜地改变。

子域数据产生逻辑单元11包含逻辑电路，并且用于从输入数据产生子域数据。根据输入/输出控制器14的控制，在对应域时间段的预定定时，将产生的子域数据，以对应于例如一个域的域数据为单位，交替写入第一和第二域缓冲器12、13的任何一个。

同时，子域数据产生逻辑单元11中的某逻辑电路以串行数据输出子域数据。但是，在这个子域数据产生逻辑单元11，由其中装备的串/并转换部分将作为串行数据的子域数据转换为对应于第一和第二域缓冲器12、13的总线宽度的并行数据，以输出该并行数据。在这种情况下，进行到16比特的总线宽度的转换。

分别提供第一域缓冲器12和第二域缓冲器13作为保存对应于一个域的子域数据(域数据)的存储区域。这些第一和第二域缓冲器12、13具体地使用如广泛使用的具有16Mb容量和16比特总线带宽的SDRAM，以形成如上述的二个存储槽(bank)。在上述的输入/输出控制器14的控制下，域数据以16比特的宽度交替写入第一和第二域缓冲器12、13。另外，以每一水平线(1H)为单位进行写入各个域缓冲器的操作。1H的数据变为例如具有8(128b)×10脉冲长度的数据。

从第一和第二域缓冲器12、13中不进行数据写操作的域缓冲器进行域数据的读出操作。从这个域缓冲器的读出操作同样在1H的基础上由具有32比特宽度的并行数据根据输入/输出控制器14的控制进行。因此，以这样的方式执行数据的读出操作使得在每个线扫描时间段完成对应于1H的域数据的传送。以这种方法已读出的域数据顺序地输出到显示面板2。

以如所示的方式，水平同步信号Hsync、垂直同步信号Vsync和时钟CLK输入到输入/输出控制器14。根据基于同步信号和时钟的在内部产生的定时，关于上述的第一和第二域缓冲器12、13控制数据的写/读操作。以与上面相似的方式，行地址和极性开关信号SP在根据其中产生的定时的所要求的定时输出，以传送它们给显示面板2。

将对应于例如已经在输入/输出控制器14产生的域定时的定时脉冲输入到V_com控制器3。例如，如图3B和3C中所示，根据输入的定时脉冲，V_com控制器3将在每个域时间段的定时反转的公共电位V_com输出到显示面板2。注意，因为要输出到这个V_com控制器3的定时脉冲与例如随后将描述的极性开关信号Sp具有相同的时序，可以使用这个极性开关信号Sp。

注意，依赖于如何读出关于如本实施例的第一和第二域缓冲器12、13的数据，可以进行所谓的倍速转换。具体地，在这种情况：例如显示的帧频率是120Hz而输入图象信号是60Hz，连续两次读出同一槽的数据。每个槽交替地执行这样的两次连续的读出操作。在输入图象信号的域频率与显示的域频率相同的情况下，每次交替地从两个槽数据读出数据是足够的。

显示面板2包含作为显示元件(光调制元件)的液晶，并且具有进行基于所谓的主动矩阵系统(active matrix system)的图象显示的配置作为基本配置。在这样的配置下，使用关于行的隔行扫描和允许在各个行保存要求的子域时间段的硬件配置。

图5示意性地显示如本实施例的显示面板2的配置的例子。如在这张图中所示，显示面板2包含象素区域21、行解码器22、行驱动器23、移位寄存器24和锁存电路25。

在显示面板2中，象素区域21对应于主动矩阵系统并且以这样的方式形成以使象素相对例如半导体衬底以矩阵形式排列。也就是说，多个扫描线沿水平(行)方向排列，并且多个数据线沿垂直(列)方向排列。相对对应于扫描线和数据线的交叉点的位置形成象素(象素单元)。作为如本实施例的象素(象素单元驱动电路)的结构，为了在各个行保存要求的子域时间段，提供1比特存储功能。这一点随后将讨论。

这样的象素在Si(硅)衬底上形成从而在其上形成连接到输出缓冲器33的反射类型的象素电极和随后将讨论的定向层。由定向层和公共电极(透明电极)形成透明衬底。在使液晶层插入其间的状态下，以互相相对的方式安排Si衬底和透明衬底使得得到作为象素区域21的整个结构。

在显示面板2，为了水平线(行)的驱动，提供行译码器22和行驱动器23。

首先，从输入/输出控制器14输出的行地址在每个要求的线扫描时间段顺序地相应输入到行译码器22。行地址是用图2所示的隔行扫描要扫描的行的地址。

行译码器22对于输入的行地址进行译码操作以传送那个译码数据到行驱动器23。行驱动器23根据传送的译码数据施加驱动电压到要扫描的行。每次输入行地址时重复这个操作。因此，扫描行地址指定的行使得实现例如如图2中解释的隔行扫描。

由移位寄存器24和锁存电路25进行在每个水平线的扫描操作。

从第一和第二域缓冲器12、13以1H为单位读出的域数据以32比特宽度输入到移位寄存器24。移位寄存器24将这样输入的域数据以顺序地移动它们的方式输入到锁存电路25。锁存电路25锁存输入的域数据以输出被锁存的域数据到对应的数据线。在这种情况下，也就是说，在每个数据线输出的数据导致子域数据。

例如，以如图示的方式，除行地址和域数据之外，还将逻辑电源Vss、液晶驱动电源Vd、公共电位V_com和极性开关信号Sp输入到该显示面板2。

逻辑电源Vss作为操作电源被传送给逻辑电路单元，例如行译码器22、行驱动器23、移位寄存器24和锁存电路25等。将液晶驱动电源Vd传送给通过随后将描述的结构的象素(象素单元驱动电路)的输出缓冲器33作为驱动的电源，从而设置在每个象素输出的子域数据的电平。

以如随后描述的方式还输出极性开关信号Sp到象素(象素单元驱动电路)的极性选择器32，从而对于分别在每个象素输出的子域数据通过在每个如域时间段的正/负数据进行反转。

公共电位V_com从V_com控制器3以这样的方式输出，使得H/L电平在每个如域时间段以前面描述的方式转换，并且施加到公共电极。因此，例如，如图3B和图3C中所示，在每个域时间段，实际的公共电极的公共电位V_com在H电平和L电平之间反转。

作为本实施例中的象素(象素单元驱动电路)单元的配置，使用一种配置使得在还以前面描述的方式进行隔行扫描的状态下在各个行保存要求的子域时间段。

作为其配置，这里提到第一个例子和第二个例子的两个例子。

作为第一个例子，图6显示象素(象素单元驱动电路)的配置的例子。

如这张图中所示，作为第一个例子的象素包含SRAM类型的存储单元31、极性选择器32、输出缓冲器33和液晶层34。注意，虽然没在这里显示，以这样的方式安排液晶层34使得将它放在连接到输出缓冲器33的象素电极和施加公共电位V_com到其上的公共电极之间。

通过反转该数据得到的正数据和负数据的两个数据对在与子域数据相同的定时以所示的方式输入到SRAM类型的存储单元31。为了以如上述的方式同时输入正数据和负数据，从锁存电路25每个象素引出两根数据线以安排它们。例如，在锁存电路25，通过利用输入数据产生由反转输入数据得到的数据，以便输出这些不同极性的数据到各自的两根数据线作为正数据和负数据。

SRAM类型的存储单元31在例如施加从行驱动器23输出的行驱动信号(ROW)的定时同时保存已经施加到数据线的正数据和负数据。这些数据被持续地保存直到新的子域数据由随后的行的扫描施加到数据线上以便进行重写操作。

SRAM类型的存储单元31的输出输入到极性选择器32。极性选择器32根据作为极性开关信号Sp的脉冲定时输出正数据和负数据中的任何一个到输出缓冲器33。

输出缓冲器33是组成作为如反转器的部分，并且连接到像素电极(这里未显示)。对应从极性选择器32输出的正或负数据的电平的电压施加到象素电极。例如，在该例子中，因为调整输出缓冲器33使得液晶驱动电源Vd作为操作电源输入，所以在进行电平设置使得可以以如图3B中所示方式得到对应该液晶驱动电源Vd的电位差的情况下，输出正数据和负数据。因此，驱动作为液晶层34的象素单元。

这样，使用的配置包含作为SRAM的存储单元并且用于进行极性转换，从而以这样的方式允许子域数据的连续输出：使得以如图2中所示方式在各个行保存对应于各个子域数据的子域时间段。进行图3中显示的子域数据的比特反转。

因为存储单元是SRAM结构的，这样的配置具有可以稳定地保存各正/负数据的优势。

随后，图7中显示关于作为第二个例子的象素(象素单元驱动电路)的配置的例子。注意，相同的参考标号分别附在图6的相同部分，并且将省略它的解释。

作为第二个例子的象素配置包含DRAM类型的存储单元41和极性选择器42，以代替已经在图6中显示的SRAM类型的存储单元31和极性选择器32。

DRAM类型的存储单元41使用例如静电电容器连接到一种MOS类型晶体管的配置。仅仅正数据输入到该DRAM类型的存储单元41。在施加从行驱动器23输出的行驱动信号(ROW)的定时，保存施加到数据线的正数据。同样在这种情况下，持续地保存数据直到新的子域数据由随后的行扫描施加到数据线上使得进行重写操作。

极性选择器42在这种情况下使用如所示的电路配置从而成为这样的配置：其中，根据作为极性开关信号Sp的脉冲的H/L电平的变化，例如可以进行输出实际上在DRAM类型的存储单元41中写和保存的正数据的操作以及输出作为负数据的反转的数据的操作之间的转换。

以如上述的方式，从极性选择器42输出的数据通过输出缓冲器33施加到液晶层34侧的象素电极，由此驱动作为液晶层34的象素单元。

甚至在这样的配置的情况下，也有可能以这样的方式继续子域数据的输出，使得在各行保存对应于各子域数据的子域时间段。还提供子域数据的比特反转功能。也就是说，可以得到与图6中所示的象素单元驱动电路的操作相同的操作。在图7中所示的配置与图6中所示的配置之间进行比较的情况下，可以得到数据线的数目可以很大程度上减少的优点。

4系统配置例子(第一个例子)

随后，将用与显示系统的实际配置例子有关的第一个例子和第二个例子给出解释，该显示系统基于作为上述实施例的驱动的概念。注意，前提是：关于将在下面解释的系统中的基本的硬件配置，使用参考图4到7已经解释的配置。

在作为第一个例子的系统中，关于显示面板2，使用具有分辨率如WXGA(1280×768)的显示面板。假定域频率为120Hz并且假定子域数为12。在这种情况下，1H的时间变为等于1/120/768/12＝904ns。

作为该显示面板2的驱动条件，使用常黑垂直方向模式，并且还使用Δn0.15、Δε6和旋转粘性(rotation viscosity)300m Pa*sec的n-型向列(nematic)液晶。预倾斜(Pretilt)角设为2°并且单元厚度设为1.4μm。

设置象素电极电位(V_pix)使得Hi＝1.8V和Lo＝0V并且公共电位(V_com)是正/负以进行3.4V/-1.6V的转换。因此，液晶层之间的电压就黑电平而言是±1.6V，就白电平而言是±3.4V。

因为子域数为12，在每个各自子域关于时间的加权量在这种情况下如图8中所示。也就是说，

子域0＝1+1/12

子域1＝2+1/12

子域2＝4+1/12

子域3＝8+1/12

子域4＝16+1/12

子域5＝32+1/12

子域6＝64+1/12

子域7＝128+1/12

子域8＝128+1/12

子域9＝128+1/12

子域10＝128+1/12

子域11＝128+1/12

这里，得到图8中所示的关于时间的加权的事实表明给出下述的作为隔行的号的规则。

子域0→1：(1)

子域1→2：(2)

子域2→3：(4)

子域3→4：(8)

子域4→5：(16)

子域5→6：(32)

子域6→7：(64)

子域7→8：(128)

子域9→10：(128)

子域10→11：(128)

子域11→0：(128)

作为第一个例子的子域数据的输出模式在图9到32中显示。在这些图中，纵向表示灰度，横向表示各子域数据的时间宽度。

在根据上述的隔行的号对于这样的子域数据进行隔行扫描的情况下，最小时间宽度Tmin由前面指示的公式(4)表示如下。

Tmin＝1/120×(1+1/12)/768s

作为第一个例子的系统配置，假定例如以下述的方式准备图9到32中显示的子域模式。

在第一个例子中，用10比特进行γ-修正以准备768个灰度的数据。γ-修正的10比特中的低阶7位比特分配给子域0到6。至于剩余的高阶5比特，由逻辑电路准备其中已经从高阶比特进行了用128的相等的加权的子域数据，从而分别分配那些数据到子域数据7到11。

假定前面提到的图4中显示的子域数据产生逻辑单元11执行上述子域模式的准备。因此，与第一个例子的系统配置一致，子域数据产生逻辑单元11的输入脉冲宽度变为等于10比特，并且用10比特γ-修正的数据并行输入到子域数据产生逻辑单元11。

同时，因为前面提到的图8中所示的时间的加权的使用，相对于各子域在权重发生1/12的移动。因为该原因，当严格地考虑的时候，输出时间宽度相对输入信号偏离线性。但是，在整体观察的情况下，该移动量小到可忽略的程度。因为该原因，实际上不存在这样的移动量可能阻碍灰度的再现性的可能性。

作为第一个例子的系统的特性，图33显示输出时间宽度相对输入信号(灰度)的关系。同样如从这张图可以看到，输出时间宽度相对输入信号(灰度)是近似线性的。

图34中显示在前面描述的第一个例子的系统的驱动条件下的灰度特性。该特性是从反射因子确定相对输入时间宽度的亮度指标的特性。如果该特性是线性的，实际上关于768个灰度的输入可以进行768个灰度的灰度再现。实际上，因为反射因子在中间灰度变化大，亮度指标的增大百分比相对输入增大百分比在低频带一侧以如图34中所示方式变大。也就是说，导致这样的倾向：在低频带一侧灰度再现变粗糙。因此，可知不会满意地重现768个灰度。

已知人类视觉上可识别的灰度数最多为256个。因为该原因，如果对输入信号实施γ-修正使得提供256个灰度，可以进行重现。

图35以放大的方式显示作为γ-修正的灰度特性的低频带部分。如从这张图可以看到，如果实施γ-修正，可以得到相对灰度的输入大致为线性的特性。也就是说，这表明作为对应于灰度的输出可以得到小于1/256变化量的变化量，并且表明可以如上述进行256个灰度的重现。

在这样的第一个例子的系统配置中，在总线宽度32比特提供4MHz作为图4中显示的格式化器单元1和显示面板2之间的数据传送速度。这样，在本实施例中，可以很大程度上实现数据传送速度的降低。

5系统配置例子(第二个例子)

随后将给出关于作为本实施例的显示系统的第二个例子的解释。

同样在作为第二个例子的系统中，关于显示面板2，使用具有分辨率如WXGA(1280×768)的显示面板。假定域频率为120Hz，并且假定子域数为12。同样在这种情况下，1H的时间变为等于1/120/768/12＝904ns。

在该显示面板2驱动条件设置如下。

也就是说，使用常白54°SCTN模式，并且使用Δn0.15、Δε9和旋转粘性70m Pa*sec的p-类型向列液晶。预倾斜角设为3°，并且单元厚度设为1.9μm。

象素电极电位(V_pix)是这样使得Hi＝1.7V和Lo＝0V，并且公共电位(V_com)是正/负以进行3.0V/-1.6V的转换。因此，液晶层之间的电压就黑电平而言是±1.3V，就白电平而言是±3.0V。

在这第二个例子中，如图36中所示设置关于每个各子域的时间的加权量。

也就是说，

子域0＝1×3+1/12

子域1＝2×3+1/12

子域2＝4×3+1/12

子域3＝8×3+1/12

子域4＝16×3+1/12

子域5＝32×3+1/12

子域6＝64×3+1/12

子域7＝128×3+1/12

子域8＝128×3+1/12

子域9＝128×3+1/12

子域10＝128×3+1/12

子域11＝128×3+1/12

这里，在图36中所示的各子域的时间宽度的加权公式中，对应子域权重的各项分别乘以[3]。这意味着3行作为一组进行隔行扫描。在第二个例子中，同样如从下面所示的子域模式可知，因为用256个灰度的数据表示256个降级(degradation)，在下面的事实的基础上使用三行为一组的隔行扫描，该事实是：对于768个灰度和256个灰度，768/256＝3的关系成立。

子域模式在这种情况下以图37到44中所示的方式形成。同样分别在这些图中，在纵向表示灰度，在横向表示各子域数据的时间宽度。在这种情况下，使用256个灰度。

这里，与第一个例子(图9到图32)的子域模式相比，可知在各子域中时间的加权的方法不同于第二个例子的。接着这一点，子域模式也不同。例如，当谈到时间宽度的加权时，可知第二个例子对于子域6到10具有较短的时间宽度。

液晶的操作随每种液晶不同，但是时间宽度的加权应该由液晶的操作确定。在第一个例子中使用常黑，而在第二个例子中使用常白。在子域系统中使用常白的情况下，当与常黑的情况相比未提供其中已经缩短子域的输出时间宽度的大量子域时，可知不能得到满意的灰度再现性。作为第二个例子的子域模式以上述方式不同于第一个例子的子域模式的原因是基于这样的原因。

同样如前面所述，与常黑相比可以减少常白的灰度表示所必需的比特数。

因为该原因，在形成图37到44所示的子域模式时，使用通过8比特表示256灰度的数据。在这种情况下，因为即使在子域数据的情况下也表示256灰度，所以对于该8比特的256灰度的数据不进行γ-修正。该8比特数据中的低阶4比特分配给子域0到3。8比特数据的MSB分配给子域11。由逻辑电路准备其中已经从剩余的3比特进行16的相等的加权的子域数据，从而分别分配那些数据给子域数据4到10。

在这种情况下，在子域数据产生逻辑单元11，为具有以上述方式准备子域模式的能力构造电路。在这种情况下，使子域数据产生逻辑单元11的输入总线宽度为8比特，并且未被γ-修正的8比特的256灰度的数据通过该输入总线并行传送。

在图46中显示在前面描述的第二个例子的系统的驱动条件下的灰度特性。同样使该特性为这样的特性：其中从反射因子确定相对于输入时间宽度的亮度指标。如从这张图可知，在第二个例子中，相对于256灰度的输入可以近似地进行256灰度的重现。

同样根据第二个例子的这样的系统配置，很大程度上实现格式化器单元1和显示面板2之间数据传送速度的降低。

为实现图1中所示的作为本发明的子域数据的输出状态，除了使用以图2中解释的方式在每个扫描线顺序地进行隔行扫描的方法外，通过使用例如如下所述的配置同样可以实现这样的输出状态。也就是说，关于行扫描，当对所有行或预定的多个行同时进行扫描时，使用这样的方法以适当地施加要求的子域数据到各行，从而代替顺序的隔行扫描。因此，可以得到如图2中所示的子域数据的输出状态。在这种情况下，产生了并行安排对应于子域的数目的与各象素的列一致的数据线的组的必要性。结果，显示衬底的结构变得复杂。例如，如作为系统的第一个例子和第二个例子所解释的，子域数实际上变为等于大约10到12的情况经常发生。但是，在并行安排的状态下，实际上对于各象素列连接10个数据线范围是相对困难的。

当从这点观察时，在以迄今已经解释的隔行扫描为前提的系统配置中，因为对应于各象素列的数据线数目是一(图7中所示象素结构的情况)或二(图6中所示象素结构的情况)是足够的，所以提供更简单的显示衬底结构并且可以现实地和容易地构成显示装置。

允许作为第一和第二个例子的系统的显示装置用作结合光源、照明单元和/或投影透镜的投影仪的反射类型光电子管(light valve)或者虚拟图像显示的光电子管。本发明不限于这样的使用目的，而是也可以应用到例如传送类型或直视显示器。

例如，当在上述的实施例中在Si衬底上形成主动矩阵时，可以在玻璃衬底上构成类似的象素结构的TFT主动矩阵。进而，在这样的情况下，本发明可以应用到各种配置，如结合背光的传送类型显示器或衬底上配有反射电极的反射类型显示器等。

虽然根据在附图中说明的并在上面的描述中仔细描述的其特定优选实施例、已经描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明不限于这些实施例，而是在不背离由如附加的权利要求提出和定义的本发明的范围和精神的情况下，可以实施各种修改或替代结构等。

产业上的可利用性

如上面解释的，本发明适合通过脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据，从而驱动显示元件。在驱动该显示元件时，以这样的方式进行显示驱动，使得甚至在一个域时间段内的任何时间点，各多子域数据也同时输出。

提供这样的子域数据的输出状态，由此多个子域不是顺序地在一个域时间段内重写，如在作为基于子域系统的PWM控制系统的现有技术的情况，而是在一个域时间段完成后首先完成对于各子域的重写操作。因此，与用传统的一般子域系统的显示驱动的情况相比，与最小时间宽度一致的要传送的数据的传送速度可大大降低。结果，例如，显示驱动系统的设计变得现实和容易。

数据传送速度降低，由此对于保存子域数据的存储器如域存储器等，可以使用SDRAM。在现存状态下，因为SDRAM的制造成本在各种RAM中是低的，可以实现作为显示装置的成本减少。

在本发明中，作为驱动象素的电路配置，给出比特反转功能。因此，可以进行反转公共电位的公共反转驱动。如果使用这样的公共反转驱动，可以实现象素驱动电压的降低。因此，减小构成驱动象素的驱动电路的晶体管元件等的耐压变为可能。因此，例如，可以加速液晶显示器件的高精细度和/或小型化。

Claims (5)

1. 一种用脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据从而驱动没有存储功能的液晶显示元件的显示驱动方法，

该显示驱动方法包括：

驱动控制过程，对于液晶显示元件同时进行各个子域的数据信号的写操作，以便以这样的方式进一步驱动液晶显示元件，使得在一个域时间段内的任何时间点同时输出各多个子域数据，

其中该驱动控制过程适合在每个域对于液晶显示元件集中进行数据信号的a.c.驱动。

2. 根据权利要求1所述的显示驱动方法，

其中驱动控制过程还适合进行隔行扫描，隔行扫描以这样的方式扫描要求的扫描线，以便在扫描液晶显示元件的扫描线时跳过处于具有预定的规则的状态的扫描线，

其中驱动控制过程适合以这样的方式扫描扫描线，以便在进行隔行扫描时跳过对应于每个子域的时间宽度的加权的比的要求数目的扫描线，并且

其中驱动控制过程适合从保存子域数据的预定的存储区域读出要写入对应扫描线的象素的子域数据，以输出已被读出到液晶显示元件的数据线的子域数据。

3. 一种显示装置，包含驱动装置，该驱动装置适合用脉冲宽度调制在每多个子域输出相应的子域数据，从而驱动没有存储功能的液晶显示元件，并且适合以这样的方式驱动液晶显示元件，使得同样在一个域时间段内的任何时间点同时输出各子域数据，

其中该驱动装置包括：

象素驱动装置，其中，在施加输出到数据线的子域数据到液晶显示元件的象素时，在对应于交替设置的正时间段和负时间段的要求的定时，该象素驱动装置操作于在正时间段内施加正子域数据，在负时间段内施加负子域数据，以及

公共电位反转装置，它能够根据正时间段和负时间段反转要施加到液晶显示元件的公共电压的极性。

4. 根据权利要求3所述的显示装置，包括：

存储器，适合为了进行写入液晶显示元件的象素的操作而保存子域数据，

比特反转装置，用于根据正时间段和负时间段，将保存在存储器中的子域数据转换为正数据或负数据，以便具有输出这样转换的数据的能力，以及

输出缓冲器，用于将已经由比特反转装置转换的数据施加到象素驱动的象素电极。

5. 根据权利要求4所述的显示装置，

其中驱动装置还适合同时输出和显示这样的数据，以便在扫描液晶显示元件的扫描线时跳过处于具有预定的规则的状态的扫描线，同时将这样的数据写入包括在各象素中的存储器中，并且

其中驱动装置适合具有这样的能力：以这样的方式扫描扫描线，以便在进行隔行扫描时跳过对应在每个子域提供的时间宽度的加权的比的预定数目的扫描线。

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