CN100498911C - 液晶显示装置的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驱动方法，用来驱动液晶显示装置显示图像资料。该液晶显示装置包括背光模组及多个液晶像素，该背光模组具有多个发光亮度等级。该驱动方法包括如下步骤：将一画面显示时段分为多个子显示时段，该液晶像素在该子显示时段开启或关闭，该背光模组在该子显示时段开启或关闭；同时控制该液晶像素的开关状态和开启时长、该背光模组的发光亮度等级和发光时长，使该液晶像素在该画面显示时段内透光量的积分与所需显示图像资料的灰阶相对应，以实现灰阶显示。本发明的驱动方法使液晶显示装置画面显示均匀。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种液晶显示装置的驱动方法。
【背景技术】
由于液晶显示装置具有重量轻、厚度薄、耗电小等优点，因而广泛应用于电视、笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等现代化信息设备。
一种现有技术的液晶显示装置可参阅图1，该液晶显示装置100包括n行互相平行的扫描电极101，m列互相平行且与n行扫描电极101垂直绝缘相交的数据电极102，及多个作为开关元件来驱动像素电极103的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)104。该多个薄膜晶体管104位于该扫描电极101及该数据电极102的相交处，该薄膜晶体管104的栅极1040接至扫描电极101，源极1041连接至数据电极102，漏极1042连接至像素电极103。每一扫描行包括m个像素电极103，该像素电极103与公共电极105形成一电容107。
该液晶显示装置100的驱动波形图请参阅图2(a)、(b)及(c)，图2(a)为薄膜晶体管104的栅极1040电压信号波形图，图2(b)为薄膜晶体管104的源极1041电压信号波形图，图2(c)为像素电极103电压信号波形图。
在第一帧画面期间，即t1～t3期间，t1时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管104的栅极1040，薄膜晶体管104开启，同时源极驱动装置(图未示)提供一驱动电压Vd通过薄膜晶体管104的源极1041、漏极1042提供给像素电极103，像素电极103的电压随驱动电压Vd的变化变为同一幅值的电压Vp1。t2时刻，在扫描电压Vg控制下，薄膜晶体管104关闭，该电压Vp1被电容107所保持，直到该薄膜晶体管104在t3时刻再次开启为止。
同理，在第二帧画面显示期间，t3时刻，在扫描电压Vg控制下，像素电极103的电压因为该驱动电压-Vd的变化而变为另一幅值的电压Vp2。t4时刻，在扫描电压Vg控制下，薄膜晶体管104关闭，该电压Vp2被电容107所保持。
传统驱动电压Vd与图像灰阶一一对应，显示相同图像资料需施加相同的驱动电压Vd，考虑到该液晶显示装置100一般使用扭曲向列(Twist Nematic，TN)型液晶，制造方法的差异会导致该液晶面板100上不同像素的像素电容107有所不同，不同像素电容107充放电的时间和充放电的电流均有所不同。针对具有不同像素电容107的不同像素，即使是施加相同驱动电压Vd最后像素电容所保持电压Vp也有所不同，导致最后像素的穿透率有所不同，不同像素显示相同图像资料时会产生不同效果，因此该液晶显示装置100画面显示不均匀。
【发明内容】
为了解决液晶显示装置画面显示不均匀的问题，有必要提供一种使液晶显示装置画面显示均匀的驱动方法。
一种驱动方法，用于驱动液晶显示装置以显示图像资料。该液晶显示装置包括一背光模组及多个液晶像素。该方法包括如下步骤：将一画面显示时段分为多个子显示时段，该液晶像素在该子显示时段开启或关闭，该背光模组在该子显示时段开启或关闭，该背光模组具有多个发光亮度等级；同时控制该液晶像素的开关状态和开启时长、该背光模组发光的亮度等级和发光时长，使该像素在一画面显示时段内透光量的积分与所需显示图像资料的灰阶相对应，实现灰阶显示。
相较于现有技术，该驱动方法中，由于该液晶像素在该子显示时段仅有开启或关闭两种状态，驱动电压只需有二种状态，当该驱动电压为零时液晶显示为暗态，即关闭，该驱动电压高于一阀值时液晶显示为亮态，透光率相同，即开启。通过控制该液晶像素的开关状态和开启时长、该背光模组发光的亮度等级和发光时长，使该液晶像素在一画面显示时段内透光量的积分与所需显示图像资料的灰阶相对应，实现灰阶显示。即使制造方法有差异，不同像素有不同的像素电容，该驱动方法驱动不同像素时，不同像素的穿透率相同，则不同像素显示相同图像资料时显示效果一致，进而使画面显示均匀。
【附图说明】
图1为现有技术液晶显示装置的示意图。
图2(a)为图1所示液晶显示装置的扫描电极电压Vg波形示意图。
图2(b)为图1所示液晶显示装置的数据电极电压Vd波形示意图。
图2(c)为图1所示液晶显示装置的像素电极电压Vp波形示意图。
图3为本发明驱动方法所驱动的液晶显示装置示意图。
图4(a)为本发明液晶显示装置扫描电极电压波形示意图。
图4(b)为本发明液晶显示装置数据电极电压波形示意图。
图4(c)为本发明液晶显示装置像素电极电压波形示意图。
图4(d)为本发明液晶显示装置背光模组亮度示意图。
图4(e)为本发明液晶显示装置液晶像素的光穿透率波形示意图。
【具体实施方式】
请参阅图3，为本发明驱动方法所驱动的液晶显示装置200。该液晶显示装置200包括n行互相平行的扫描电极201，m列互相平行且与n行扫描电极201垂直绝缘相交的数据电极202，多个公共电极205，多个作为开关元件来驱动像素电极203的薄膜晶体管204及一用作提供平面光的背光模组(图未示)。该多个薄膜晶体管204位于扫描电极201和数据电极202的相交处，其栅极2040连接至扫描电极201，其源极2041连接至数据电极202，其漏极2042连接至像素电极203。每一扫描行包括m个像素电极203，每一该像素电极203与每一公共电极205形成一电容207。
请一并参考图4(a)、(b)、(c)、(d)及(e)，为本发明液晶显示装置驱动方法的示意图。图4(a)为薄膜晶体管204栅极2040电压信号波形图，图4(b)为薄膜晶体管204源极2041电压信号波形图，图4(c)为像素电极203的电压信号波形图，图4(d)为背光模组的亮度示意图，图4(e)为液晶像素的光穿透率波形图。
本发明的液晶显示装置驱动方法如下：将一画面显示时段分为a个子显示时段T0～Ta-1，背光模组的发光亮度等级分为b阶L0～Lb-1，a及b可以为8、16、32或64中的任意数值，a和b可以相同，也可以不同。该画面显示时段显示的多个液晶像素在该子显示时段仅有开启或关闭两种状态，每次开启的时长可小于、等于或大于该子显示时段，该背光模组在该子显示时段开启或关闭，该背光模组发光具有多个亮度等级，每次开启的时长可小于、等于或大于该子显示时段。
为了方便说明，以a＝8，b＝8为例，将一画面显示时段(F)分为8个子显示时段T0～T7，背光模组的发光亮度等级分为8阶L0～L7。
在T0期间，t0时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管204的栅极2040，薄膜晶体管204开启；同时源极驱动装置(图未示)提供一驱动电压Vs通过薄膜晶体管204的源极2041、漏极2042施加至像素电极203，像素电压随驱动电压Vs变为同一幅值的电压Vp；t0′时刻，在扫描电压Vg控制下，该薄膜晶体管204关闭，像素电压Vp被电容207所保持。在T0期间，背光模组同时提供L0亮度等级的背光，此时，像素在像素电压Vp作用下被背光模组点亮，由初始暗态转变为亮态，即开启。
在T1期间，t1时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管204的栅极2040，薄膜晶体管204开启；同时源极驱动装置(图未示)提供一驱动电压Vs通过薄膜晶体管204的源极2041、漏极2042施加至像素电极203，像素电压随驱动电压Vs变为同一幅值的电压Vp；t1′时刻，在扫描电压Vg控制下，该薄膜晶体管204关闭，像素电压Vp被电容207所保持。在T1期间，背光模组同时提供L1亮度等级的背光，此时，像素被背光模组点亮，继续为亮态。
在T2期间，t2时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管204的栅极2040，薄膜晶体管204开启；同时源极驱动装置(图未示)提供一恢复电压Vh通过薄膜晶体管204的源极2041、漏极2042施加至像素电极203，像素电压随恢复电压Vh变为同一幅值的电压Vh′；t2′时刻，在扫描电压Vg控制下，该薄膜晶体管204关闭，像素电压Vh′被电容207所保持。在T2期间，背光模组同时提供L2亮度等级的背光，此时，虽然背光模组提供光源，但是像素在像素电压Vh′作用下由亮态转为暗态，即关闭。
在T3期间，t3时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管204的栅极2040，薄膜晶体管204开启；同时源极驱动装置(图未示)提供一驱动电压Vs通过薄膜晶体管204的源极2041、漏极2042施加至像素电极203，像素电压随驱动电压Vs变为同一幅值的电压Vp；t3′时刻，在扫描电压Vg控制下，该薄膜晶体管204关闭，像素电压Vp被电容207所保持。在T3期间，背光模组同时提供L3亮度等级的背光，此时，像素在像素电压Vp作用下被背光模组点亮，由暗态转变为亮态。
依此类推，在T7期间，t7时刻，栅极驱动装置(图未示)提供一扫描电压Vg驱动薄膜晶体管204的栅极2040，薄膜晶体管204开启；同时源极驱动装置(图未示)提供一驱动电压Vs通过薄膜晶体管204的源极2041、漏极2042施加至像素电极203，像素电压随驱动电压Vs变为同一幅值的电压Vp；t7′时刻，在扫描电压Vg控制下，该薄膜晶体管204关闭，像素电压Vp被电容207所保持。在T7期间，背光模组同时提供L7亮度等级的背光，此时，像素被背光模组点亮，继续为亮态。到此，一画面显示时段结束。
由于该驱动方法对液晶的反应速度要求较高，因此该液晶显示装置可采用反应速度较快的液晶，如铁电液晶，其反应速度可达微秒等级。目前的铁电液晶可分为两种，一种是表面稳定铁电液晶(Surface StabilizedFerroelectric Liquid Crystal，SSFLC)，另一种则是柔式铁电液晶(Soft Mode Ferroelectric Liquid Crystal，SMFLC)。前者的液晶只有两个稳态，使得穿透率只有二种变化，而后者则如扭曲向列(Twist Nematic，TN)型的液晶有多种的稳定态，因此能表现出多种穿透率。为了避免多种穿透率对画面显示均匀性的影像，可采用表面稳定铁电液晶。
通过控制该液晶像素的开(On)或关(Off)状态(A)、该液晶像素的开启时长(t)、该背光模组的发光亮度等级(L)及该背光模组发光时长(T)四个参数，使该像素于一画面显示时段内透光量的积分与所需显示的图像资料的灰阶相对应，实现灰阶显示。因此，通过控制上述几种变量的组合就可以达成图像资料的灰阶显示，即：
总透光量＝∫L·T·A·tdt
该液晶像素的开(On)或关(Off)状态(A)在开的时候为1，在关的时候为0。
由于该液晶像素于该子显示时段仅有开启或关闭两种状态，驱动电压只需两种状态，当该驱动电压为零时液晶显示为暗态，该驱动电压高于一阀值时液晶显示为亮态，透光率相同。即使制造方法有差异，不同像素有不同的像素电容，该驱动方法驱动不同像素时，不同像素的穿透率相同，则不同像素显示相同的图像资料显示效果一致，进而使画面显示均匀。
为了提高画面的动态显示效果，也可以使一画面显示时段中的某一或多个子显示时段作为插黑时段Tr，在插黑时段Tr期间，始终关闭像素或者背光模组，也可以二者同时关闭。同时，也可相应增加该画面显示时段的其它子显示时段背光模组的发光亮度等级、背光模组发光时长或者液晶像素的开启时长，以增加该画面显示时段的总透光量。
该画面显示时段可以为显示多个相关像素所用的时间，或者显示一行或一列像素所用的时间，或者显示多个行或列像素所用的时间。
其中，该驱动方法可以通过控制该背光模组中的一冷阴极射线管发光源、一发光二极管光源或一白炽灯光源发光实现灰阶显示，还可以通过控制多个彩色发光二极管光源或增加彩色滤光片实现彩色显示。
Claims (10)
1.一种液晶显示装置的驱动方法，其中该液晶显示装置包括一背光模组及多个液晶像素，该背光模组的发光具有多个亮度等级，该方法包括如下步骤：
将一画面显示时段分为多个子显示时段，该画面显示时段显示的多个液晶像素在该子显示时段开启或关闭，该背光模组在该子显示时段开启或关闭；
同时控制该液晶像素的开关状态和开启时长、该背光模组的发光亮度等级和发光时长，使该液晶像素在该画面显示时段内透光量的积分与所需显示图像资料的灰阶相对应，以实现灰阶显示。
2.如权利要求1所述液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该液晶像素在该画面显示时段内总透光量与该液晶像素的开关状态A、该液晶像素的开启时长t、该背光模组的发光亮度等级L及该背光模组的发光时长T符合如下函数关系：
总透光量＝∫L·T·A·tdt，
该液晶像素的开关状态A在该液晶像素开的时候为1，在该液晶像素关的时候为0。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该背光模组的发光通过控制一冷阴极射线管实现。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该方法通过彩色滤光片实现彩色显示。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该灰阶可为8阶、16阶、32阶及64阶中的一种，该子显示时段数与该灰阶数相同。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该多个子显示时段包括一插黑时段。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该液晶像素在该插黑时段始终关闭。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该背光模组在该插黑时段内始终关闭。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该液晶像素采用表面稳定铁电液晶。
10.如权利要求1所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于：该画面显示时段为显示一行或一列像素所用的时间。
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