CN101089936A - 一种液晶显示灰度控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示灰度控制方法和装置，根据本发明，对显示图象实施FRC方式，在不同极性、不同帧的情况下分别选择不同灰度的模拟电压输出，可以实现用较少的模拟电压和多路选择器来驱动液晶面板显示出多于灰度电压的色彩，不会产生闪烁和条纹，而且可以大幅减少灰度电压跟随器的个数、多路选择器选择路数和连线条数，节约芯片面积，降低芯片成本。

Description

一种液晶显示灰度控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种液晶灰度显示方法和使用该方法驱动液晶显示的装置。该方法包含一种FRC技术，适用于各种静态型和动态型液晶显示面板，尤其适用于有源矩阵型驱动的液晶显示面板，如TFT型、OLED型液晶显示面板。

背景技术

TFT(薄膜晶体管)型的液晶显示模块较为复杂，主要的构成包括了，萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜晶体管等等。首先液晶显示模块必须先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合。

彩色显示的液晶面板每个像素分成红(R)、绿(G)、蓝(B)三个子像素，分别用于显示红、绿、蓝三种颜色。液晶本身没有颜色，颜色是通过滤色片产生的。子象素通过改变传输光线的多少来控制色彩色度的明暗，称之为灰度。液晶面板显示图像质量的一项重要因素就它的色彩深度。通过改变红色、绿色或蓝色信号的强度，可以改变其亮度以得到不同的色彩。一个6位二进制数据能产生64种组合。所以如果每个子像素R、G、B分别用6位二进制数据来控制的话，每个像素就能够得到64×64×64级灰度，即能显示262，144种颜色。

人眼的亮度感觉并不会随着物体亮度的消失而立即消失，利用了人眼的视觉惰性这样一个生理特性，采用适当的帧频率控制(FRC)，再加上对相邻帧的颜色进行一定的控制，这样人们在观看液晶屏幕时，看到的是这相邻帧之间的颜色。

像素多的液晶液晶面板通常采用矩阵扫描的方式来驱动各个像素显示。图1示出了一种TFT型LCD面板及其驱动电路的框图。图1包含一个TFT型LCD面板56，在一条行扫描线54和一条灰度数据线55交汇处形成一个显示单元，显示单元按一定空间间隔排列形成的二维矩阵构成显示面板，每一个显示单元由一个薄膜晶体管作为驱动开关51。行扫描控制电路58按一定脉冲宽度周期性的对行扫描线54逐一进行扫描，以便依次打开各连接在行扫描线54上的驱动开关51；与此同时，源驱动电路57根据显示数据选择不同的灰度电压输出在灰度数据线55上，将扫描选中行的存储电容52充电或放电至与该列连接的灰度数据线55的灰度电压相等的电压。

在不经任何技术处理的情况下，N级灰度需要对应N级模拟电压和N选一的模拟开关。本发明通过采用FRC技术，对每个子象素实施以较少的灰度电压和模拟选择开关实现了多于灰度电压两倍甚至以上的显示灰度级别，而不会有视觉上的闪烁。

发明内容

本发明旨在为LCD驱动提供一种高性能的灰度译码电路，并根据这种灰度译码电路在LCD驱动电路中实现中间灰度输出和高集成度。

为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所提供的液晶灰度显示方法，对液晶显示面板实施FRC技术，使在液晶显示面板的各个像素上的存储电压作一定的时空变换，达到输出中间灰度的目的，而不会产生闪烁。具体而言，在由N帧(N为大于或等于2的正整数)组成的周期内，输出不同的驱动电压至液晶显示面板的各个像素，同时在相邻像素之间有选择的施加不同驱动电压，利用各个像素的存储电压的平均，以及同一像素在不同帧时所存储电压的平均来产生不同的中间灰度。这样能够以少数模拟电压来驱动液晶显示面板显示出尽可能多的灰度，而不会增加驱动集成电路的面积和成本。

本发明以TFT(薄膜晶体管)型的液晶显示面板为例来说明本明的实现过程，每个子像素占据6位存储数据。同理该发明适用于驱动其它显示类型的显示面板和其它每个像素占据存储数据位数的情况，如CSTN，OLED型液晶显示面板的驱动。

本发明所述的源驱动电路包含一组运算电路和一组数模转换，每个运算电路对应一定位数的显示数据，此处以6位作为说明；每个数模转换的输入对应一个运算电路的输出，其输出对应液晶显示面板的一个源端，用于驱动面板的与其相连的存储电容到相应的灰度电压，这样形成了显示数据、运算电路、数模转换、液晶显示面板的源端一一对应的关系。

源驱动电路根据显示数据在一设定周期内将N级驱动电压实现K*N级灰度显示(N为大于或等于1的正整数，K为大于或等于2的正整数)，该灰度显示电压根据不同极性和不同帧选择不同级别的驱动电压输出。这里选择周期等于4帧进行说明，每个周期内每个像素处于正极性和负极性各两次。同时，在所述周期内，在正极性时液晶存储电容上存储电压的绝对值等于在负极性时液晶存储电容上存储电压的绝对值，且正极性和负极性帧数相等。

源驱动电路由一组共同的控制信号决定工作时序，通过对这些共同的控制信号进行控制，协调所有运算电路同步工作和数模转换同步工作，同时让所有数模转换选择相应的灰度电压同步输出，保证输出步调一致。这里，运算电路将输入的显示数据进行处理，完成译码和FRC工作，该电路由控制信号进行控制，根据控制信号和不同输入数据将输入数据转换成不同的数据输出至数模转换模块的输入端，选择方法如下所述：

当显示数据的最低位为0时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至数模转换。

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至数模转换。

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，运算电路将显示数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至数模转换。

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，运算电路将显示数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至数模转换。

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至数模转换。

数模转换接收供显示用的各级模拟驱动电压，由运算电路的输出选择何种驱动电压输出，不同数模转换之间可以输出相同的模拟驱动电压，也可以输出不同的模拟驱动电压，后由控制线路统一控制所有数模转换将所有已译好的模拟驱动电压输出至液晶液晶显示面板的源端。

这里，每个运算电路其加法逻辑采用异步加法电路或者同步加法电路实现，其除法逻辑采用移位电路实现；每个数模转换采用多选一的多路选择开关来实现。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1一种TFT型LCD面板及其驱动电路的框图；

图2为根据本发明实施例的液晶灰度显示装置的框图；

图3为根据本发明实施例的运算电路的控制流程图；

图4为根据本发明实施例的一组4×4像素的FRC数据控制模式；

图5为根据本发明实施例的等效的数模转换电路图。

具体实施方式

在阅读以下各方面的详细描述，还包括附图的说明后，本发明的这些和其他优点将显现无疑。下面结合附图对本发明作一详细说明。

图2为根据本发明实施例的液晶灰度显示装置的框图。参考图2，液晶面板56由三路控制电路同时驱动，分别为门极107、公共极108和源端输出109。源驱动电路57包含一组运算电路101和一组数模转换102，运算电路101和数模转换102的个数相等，且存在一一对应的关系。6位显示数据104送至运算电路101作FRC处理，运算电路101将FRC处理的结果输出5位数据110送给数模转换102，  数模转换102根据5位数据110从灰度电压106中选择一模拟电压输出109。运算电路101和数模转换102由控制信号进行同步，决定它们的工作时序和极性。

参考图1、图2，门极107连接图一中液晶面板56的行扫描线54，依次控制液晶面板56上的每一行驱动开关51被打开；公共极108连接液晶面板56的公共端53，源端输出109连接液晶面板56的源端，由源端输出109和公共极108共同对液晶面板56上与打开着的驱动开关51相连的存储电容52进行充电或放电。这样通过对驱动开关51的逐行打开，与之相连的存储电容52被充电或放电至其显示数据对应的电压，周而复始，液晶面板56即完成了连续的显示。

图3为根据本发明实施例的运算电路的控制流程图。参考图3，数据从301开始，至310结束，途经FRC处理和极性处理。具体操作如下。

每个运算处理单元从SRAM读取6位显示数据至FRC寄存器，进行FRC处理303至305，FRC处理的规则如下。

当FRC寄存器内的数据的最低位为0时，将寄存器内的数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至下一步306。

当FRC寄存器内的数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，将寄存器内的数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至下一步306。

当FRC寄存器内的数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，将寄存器内的数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至下一步306。

当FRC寄存器内的数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，将寄存器内的数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至下一步306。

当FRC寄存器内的数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，将寄存器内的数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出至下一步306。

FRC处理完毕后，输出高5位整数306，接下来判断当前显示数据的极性。当显示极性为负时，将306的数据取反输出至下一步309；当显示极性为正时，将306的数据直接输出至下一步309，最后由309转至310，完成运算处理101环节的功能。

图4为根据本发明实施例的一组周期为4帧的4×4像素的FRC数据控制模式。参考图4，图中的0表示该像素在此时刻没有执行加1处理，只作除2处理；图中的1表示该像素在此时刻既执行加1处理，又作除2处理。水平或垂直相邻两个像素在同一帧选择FRC处理环节不相同，同一像素在第N帧、第N+1帧和在第N+2帧、第N+3帧时选择FRC处理环节也不相同。同时，在所述周期内，在正极性时每个像素的存储电容上存储的电压的绝对值等于其在负极性时存储的电压的绝对值，且正极性和负极性帧数相等。这样保证了液晶屏不会产生闪烁和条纹。结合图3、图4，本发明所阐述的FRC处理变得如此简单明了。

图5为根据本发明实施例的等效的数模转换电路图。参考图5，开关201闭合时将一端的模拟电压传到另一端，由202来控制，这里选择当202为高时201闭合，同理亦适用于202为低时201闭合的情况。202分别接D0至D4，D0至D4连接运算电路的输出，其D4为最高有效位，D0为最低有有效位。D0至V31连接数模转换的灰度电压106，VOUT即为数模转换的输出端，连接液晶面板的源端。

至此，已详细说明了本发明，以上所述仅为本明的较佳实施例而已，此实施例仅用来说明而非用以限定本发明的权利要求范围，本发明的范畴由权利要求书的范围所界定。凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明的函盖范围内。

Claims (10)

1、一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：一源驱动电路，将运算电路和数模转换进行整合；一组运算电路，对显示数据进行FRC处理；一组数模转换，将数据转换成模拟电压；一组输入输出信号；一块液晶面板，根据不同电压显示各种色彩。

2、如权利要求1所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：根据显示数据在一设定周期内将N级驱动电压实现K*N级灰度显示(N为大于或等于1的正整数，K为大于或等于2的正整数)，该灰度显示电压根据不同极性和不同帧选择不同级别的驱动电压输出。

3、如权利要求2所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：在所述周期内，使在正极性时液晶存储电容上存储电压的绝对值等于在负极性时液晶存储电容上存储电压的绝对值，且正极性和负极性帧数相等。

4、如权利要求1所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：所述源驱动电路将一级运算电路和一组数模转换进行整合，运算电路和数模转换个数相等，同时存在一一对应的关系。

5、如权利要求1、4所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：所述源驱动电路拥有一组共同的控制信号和灰度电压，通过对这些共同的控制信号和灰度电压进行控制，协调所有运算电路同步工作和数模转换同步工作，保证输出步调一致。

6、如权利要求1所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：所述运算电路将输入的显示数据进行处理，完成译码和FRC工作，该电路由控制信号进行控制，根据控制信号和不同输入数据将输入数据转换成不同的数据输出。

7、如权利要求6所述的运算电路，其特征在于：当显示数据的最低位为0时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出；

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出；

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第1帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，运算电路将显示数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出；

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行奇数列或偶数行偶数列时，运算电路将显示数据加上1，当数据已为最大时则不加，然后用结果除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出；

当显示数据的最低位为1，同时处于显示每个周期正极性或负极性第2帧的奇数行偶数列或偶数行奇数列时，运算电路将显示数据除以2，除去最低整数位和小数位，选择其余整数位输出。

8、如权利要求6所述的运算电路，其特征在于：其加法逻辑采用异步加法电路或者同步加法电路实现，其除法逻辑采用移位电路实现。

9、如权利要求1所述的一种液晶显示灰度控制方法和装置，其特征在于：所述数模转换根据运算电路输出的数据选择相应的模拟电压输出。

10、如权利要求9所述的数模转换，其特征在于：其电路由一组多选一的多路选择开关来实现，其控制端经过电平转换接运算电路的输出，输入数据接灰度电压，输出端接液晶面板的源端。

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