CN101136188B - 色序型液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种色序型液晶显示器及其驱动方法，所述的驱动方法是借由在两相邻图框中插入一预驱动信号，用以改变液晶面板的灰阶亮度比率，所述的预驱动信号可随两相邻图框的灰阶差异而调整，不但可改善因液晶反应时间所导致的面板混色精确性不佳的问题，还可应用于解决面板不同栅极线序列开启时间差所导致的液晶面板像素显示不均匀的问题。

Description

色序型液晶显示器及其驱动方法

技术领域

本发明是关于一种色序型液晶显示器及其驱动方法，尤其是一种可有效增进混色精确性的色序型液晶显示器及其驱动方法。

背景技术

传统薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)使用白色背光，并利用R、G、B三色的彩色滤光片来达到色彩显示的效果。色序型液晶显示器则是不使用滤光片，而使用R、G、B三色的光源在一图框(frame)的时间内依序发光，利用人类眼睛的视觉暂留现象而使三种色光做加法混色，达到色彩显示的效果。

液晶显示器包含液晶面板，其由多个像素构成阵列，各像素都具有上、下电极，数据信号输入所述的这些电极以控制个别色光通过像素的光量，从而改变各色光的比例混成不同的明暗色调的颜色。

另一方面，色序型液晶面板(Color Sequential LC Panel)则是利用单色的液晶单元(cell)，加上RGB三色的背光源，利用人类眼睛的时间分解能力的限制，于极短时间内借由连续时间的加法混色，显示影像的色彩。因此，色序型液晶显示器并不需要滤光片(Color-Filter)的结构。

色序型液晶显示技术在实行上十分倚赖液晶分子的反应速率，每一像素都是由三原色依时序循环，故要混成所需的颜色，液晶必须要能在各颜色背光点亮时其液晶的灰阶亮度比率都必须符合伽玛(gamma)曲线才行。向列式液晶(Twisted Nematic Liquid Crystal，TN LC)的反应速率都在10ms(milliseconds)以上，尤其在灰阶(gray value)转灰阶时更高达40ms。色序型液晶面板中，液晶反应时间太慢除了会造成动态画面延迟的情形外，尚有使RGB混色错误的情况。虽然色序型液晶显示器可利用插黑(Black FrameInsertion)的方式加快液晶的反应速度，但是液晶分子从不同阶层到插黑的时间并不一致，因此有些灰阶会无法达到插黑应有的穿透率。借由不确定的穿透率并无法确知接下来的图框液晶的反应效果，而导致液晶排列位置的不确定，也就是液晶的灰阶亮度比率不确定；如此一来，所混出的颜色也无法精确地控制，因而影响到色彩呈现的稳定性。

因此，本发明提出一种色序型液晶显示器的驱动方法及其装置，其可有效增进色序型液晶显示器的混色精确性。

发明内容

本发明的目的为提供一种色序型液晶显示器及其驱动方法，其可有效改善因液晶反应时间所导致的面板混色不精确的问题。

本发明的另一目的为提供一种色序型液晶显示器及其驱动方法，其可应用于解决面板不同栅极线依序开启时间差所导致的液晶面板像素显示不均匀的问题。

本发明的色序型液晶显示器的驱动方法包括以下步骤：

步骤一：影像数据比较单元接收目前图框的灰阶数据；

步骤二：影像数据比较单元接收接续图框的灰阶数据；

步骤三：在目前图框与接续图框中插入一预驱动图框；

步骤四：影像数据比较单元比较目前图框与接续图框的灰阶数据，根据一预设的预先驱动查询表查询后输出一预驱动信号给影像数据控制装置，用以改变液晶显示面板中相应液晶像素的穿透率。

本发明的色序型液晶显示器包含有一液晶显示面板、一背光装置、一影像数据比较单元以及一影像数据控制装置。影像数据比较单元用以接收目前图框的影像数据与接续图框的影像数据，并查询一预设的预先驱动查询表后，输出预驱动信号到影像数据控制装置。影像数据控制装置输出所述的预先驱动信号到所述的液晶显示面板与背光装置，用以控制此时所述的液晶显示面板的灰阶亮度比率。

根据本发明的色序型液晶显示器及其驱动方法，是借由在两相邻图框中插入一预先驱动信号，用以改变液晶面板的灰阶亮度比率，不但可改善因液晶反应时间所导致的面板混色率不精确的问题，还可应用于解决面板不同栅极线序列开启时间差所导致的液晶面板像素显示不均匀的问题。

附图说明

图1为本发明色序型液晶显示器实施例的结构示意图；

图2为具有预先驱动信号与未具有预先驱动信号的光学响应波形比较图；

图3为一种依据本发明实施例的色序型液晶显示器的驱动方法的驱动波形范例图；

图4A与图4B例示在不同灰阶转换时，插入不同的预先驱动信号所产生的穿透率变化图；

图5为在不同分区栅极线插入不同预先驱动信号的波形范例图；以及

图6为依据本发明实施例的色序型液晶显示器的驱动方法的步骤流程图。

附图标号

10液晶显示面板

20背光装置

30影像数据比较单元

40影像数据控制装置

S602～S608步骤

具体实施方式

以下将参照图式详细说明本发明的技术内容。

图1为一种依据本发明较佳实施例的色序型液晶显示器的结构示意图。本发明的色序型液晶显示器包含有一液晶显示(LCD)面板10、一背光装置20、一影像数据比较单元30以及一影像数据控制装置40。液晶显示面板10具有液晶以及借由施加电压而控制液晶穿透度的像素阵列。液晶显示面板10根据数据信号施加不同电压控制背光通过液晶的光量以显示不同的影像像素。背光装置20提供液晶显示面板10显示影像所需的背光。背光装置20至少具有三个基本色光的光源，所述的这些基本色光的光源以一图框所分割的子图框为单位，且各子图框按照预定顺序开关而发出色光。影像数据控制装置40用以控制背光装置20各图框以及各子图框的时序与周期，并且为配合各色光的开启与关闭，同步输入相对应的扫描信号及转换后的数据信号到液晶显示面板10，以及在不同色光的子图框依序施加电压至液晶显示面板10的像素电极以调整液晶灰阶亮度比率，以控制通过像素的光量以使之能呈现正确的灰阶，在像素阵列构成图案，并使前述液晶的灰阶亮度比率为伽玛(Gamma)曲线所定义的灰阶穿透率。影像数据比较单元30用以接收现在的灰阶影像数据(t)与接续图框的灰阶影像数据(t+1)，并根据一预设预先驱动查询表的查询后，输出一预驱动信号到影像数据控制装置40，再输出所述的预先驱动信号到液晶显示面板10与背光装置20，用以控制此时液晶显示面板10的灰阶亮度比率与背光装置20。

表一灰阶对灰阶亮度比率的关系

Gray Level	Transmittance(％)
		0	0％
32	1％
		64	3％
96	9％
		128	18％
160	31％
		192	49％
224	72％
		255	100％

例如表一显示一种色序型液晶显示面板的灰阶与灰阶亮度比率之间的关系，所述的关系仅为诸多实施范例之一，并不因此限定本发明的专利范围。所述的灰阶与灰阶亮度比率之间的关系可根据不同的需求来做调整。每一个灰阶都有一个相对应的灰阶亮度比率，其中各灰阶预设的灰阶亮度比率可为固定。在较佳实施例中，每一个图框的周期为5.5ms，背光则在3.5ms时开启。在背光开启的周期内，输入的像素的灰阶必须要等于此灰阶所对应的灰阶亮度比率。换言之，液晶反应必须在背光开启之前达到目前图框的像素数据的预定灰阶亮度比率。

表二液晶在灰阶到灰阶的反应时间(单位：ms)

Response time(0％～90％)

表二为液晶在灰阶到灰阶的反应时间表。如表二所示，液晶反应速率在不同灰阶到灰阶有各自的反应时间。有些灰阶到灰阶的反应时间超过一个图框的周期(例如5.5ms)，导致像素的穿透率在背光开启的周期中无法达到此灰阶应该有的灰阶亮度比率。为了克服此一现象，本发明的方法在两次栅极扫描之间插入一个预先驱动的图框，即根据前后图框的灰阶数据输入一个预先充电(Pre-charge)的数据，使得接续图框输入的灰阶数据能在背光开启时到达所需的灰阶亮度比率。相应的预先驱动信号可以事先对液晶面板进行测试并于影像数据控制装置40记录其结果。

表三预先驱动信号的液晶反应时间范例(0％-90％)

如表三所例示的测试结果，假设目前图框数据为灰阶160，接续的图框数据为灰阶255，中间插入L255、L240、L224、L80、L16等不同的预先驱动信号，观测目前图框到接续图框的液晶反应时间发现：插入预先驱动信号L255时的液晶反应时间3.31ms为最短，故能在背光开启之前到达灰阶255，因此L160到L255应插入预先驱动信号L255。反之，若目前图框数据为灰阶255，接续的图框数据为灰阶160，中间插入L255、L240、L224、L80、L16等不同的预先驱动信号，观测前次图框到接续图框的液晶反应时间发现：插入预先驱动信号L16时的液晶反应时间1.24ms为最短，故能在背光开启之前到达灰阶160，因此灰阶255到灰阶160应插入预先驱动信号L16。不同的预先驱动信号可使液晶产生不同的灰阶亮度比率，借由预先驱动液晶分子，使各像素的图框可在背光开启之前到达所需的灰阶，如此可提升液晶面板的混色精确性。

图2为具有预先驱动信号与未具有预先驱动信号的光学响应波形比较图。由图2可清楚看出，由于本发明的驱动方法加入了预先驱动信号预先改变液晶面板的灰阶亮度比率，因此其光学响应波形的变化比先前技术要快。具有预先驱动信号的光学响应波形可缩短液晶面板在切换两相邻图框之间不同灰阶亮度比率的反应时间，使应用本发明方法的色序型液晶显示器可在更短的反应时间内达成极佳的混色精确性。

图3为本发明驱动方法实施例的驱动波形范例图。如图3所示，当目前图框灰阶值为160而接续图框灰阶值应为255时，在两相邻图框之间插入一预先驱动信号L255，使相应液晶的穿透率在3.5ms的反应时间内由对应灰阶值160的31％改变为对应灰阶值255的100％。因此可在接续图框的背光开启前到达所需灰阶的灰阶亮度比率，使色序型液晶显示器可在反应时间内达成所需的混色率。

另一方面，本发明的色序型液晶显示器的驱动方法还可解决液晶面板分区像素显示不均的问题。由于各栅极线序列开启有时间差的问题(例如从第1条栅极线到第240条栅极线的开启时间约相隔1ms)，因而会造成液晶面板像素显示不均的问题。图4A例示从灰阶160转变为灰阶255时，插入不同的预先驱动信号所产生的灰阶亮度比率变化图。图4B则显示在从灰阶255转变为灰阶160时，插入不同的预先驱动信号所产生的穿透率变化图。请参阅图4A，假设背光在3.5ms时开启，第1条栅极线开启到第240条开启相隔1ms，也就是说第1条栅极线上像素的液晶反应时间为3.5ms，第240条栅极线上像素的液晶反应时间为2.5ms。在背光开启时其对应的面板灰阶亮度比率分别为95％及90％(图4A中A点及B点)，若要使整个面板灰阶亮度比率皆相同，则第1条栅极线应插入预先驱动信号L224使穿透率由A点移到C点，使第1条栅极线及第240条栅极线在背光开启时穿透率均为90％。在实施上可将栅极线以分区操作的方式，第1条到第120条栅极线为第一分区，第121条到第240条栅极线为第二分区，第一分区插入预先驱动信号L230(由内插法求得)，第二分区插入预先驱动信号L255，使第一分区的穿透率在80％至85％之间，而第二分区的穿透率在80％至85％之间，以减少穿透率的差异到人眼不易辨认的程度。

图5为在不同分区栅极线插入不同预先驱动信号的波形范例图。此范例是将面板的栅极线分成三个分区，在不同分区插入各自的预先驱动信号，使各分区穿透率的差异可降到最低的程度。举例而言，第1条到第79条栅极线为第一分区、第80条到第159条栅极线为第二分区、第160条到第240条栅极线为第三分区。在第一分区插入预先驱动信号由查询表LUT1取得、在第二分区插入预先驱动信号由查询表LUT2取得、在第三分区插入预先驱动信号由查询表LUT3取得。当目前图框到接续图框的灰阶变化为从160到192时，第一分区到第三分区所插入预先驱动信号分别为L224、L240及L255。因此可使各分区的穿透率趋于一致，以改善液晶面板分区因不同栅极线序列开启时间差所产生的像素显示不均的问题。

图6为本发明的色序型液晶显示器的驱动方法的步骤流程图。首先，影像数据比较单元30接收目前图框的灰阶数据(影像数据(t))(步骤S602)；影像数据比较单元30接收接续图框的灰阶数据(影像数据(t+1))(步骤S604)；在目前图框与接续图框中插入一预驱动图框(步骤S606)；影像数据比较单元30比较目前图框与接续图框的灰阶数据，根据一预设的预先驱动查询表查询后输出一预驱动信号给影像数据控制装置40(步骤S608)，用以改变液晶显示面板10中相应液晶像素的穿透率。

本发明的色序型液晶显示器及其驱动方法，借由在两相邻图框中插入一预驱动信号，用以改变液晶面板的穿透率，不但可改善因液晶反应时间所导致的面板混色不精确的问题，还可应用于解决面板不同栅极线序列开启时间差所导致的液晶面板像素显示不均匀的问题。故本发明的色序型液晶显示器及其驱动方法可有效增进色序型液晶显示器的混色精确性。

虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种色序型液晶显示器的驱动方法，所述的驱动方法包含：

接收目前图框的灰阶数据；

接收接续图框的灰阶数据；

在目前图框与接续图框之间插入一预驱动图框；及

比较目前图框与接续图框的灰阶值并根据一预先驱动查询表查询后输出一预驱动信号；

其中所述的预驱动信号是根据两灰阶间的最适当的液晶反应曲线，且所述的液晶反应在背光开启之前已达到目前图框的像素数据预定的灰阶亮度比率。

2.如权利要求1所述的驱动方法，其中所述的预先驱动查询表用以定义两灰阶间的预驱动信号。

3.如权利要求1所述的驱动方法，其中所述的目前图框的像素数据预定的灰阶亮度比率为珈玛曲线所定义的灰阶穿透率。

4.一种色序型液晶显示器的驱动方法，所述的驱动方法包含：

接收目前图框的灰阶数据；

接收接续图框的灰阶数据；

在目前图框与接续图框之间插入一预驱动图框；及

根据液晶面板中不同栅极线开启的序列，在一预设预先驱动查询表查询后输出一预驱动信号；

其中预驱动信号是根据面板中不同栅极线开启的序列的最适当的液晶反应曲线，且所述的液晶反应在背光开启之前达到目前图框的像素数据的预定穿透率。

5.如权利要求4所述的驱动方法，其中所述的预先驱动查询表定义栅极线开启的序列所对应的预驱动信号。

6.如权利要求4所述的驱动方法，其中目前图框的像素数据的预定穿透率为珈玛曲线所定义的灰阶穿透率。

7.一种色序型液晶显示器的驱动方法，所述的驱动方法包含：

接收目前图框的灰阶数据；

接收接续图框的灰阶数据；

在目前图框与接续图框之间插入一预驱动图框；及

比较目前图框与接续图框的灰阶数据及根据液晶显示器中不同栅极线开启的序列，查询一预设的预先驱动查询表后输出一预驱动信号；

其中所述的预驱动信号是根据在所述的不同栅极线开启的序列及两灰阶间的最适当的液晶反应曲线，所述的液晶反应在背光开启之前达到目前图框的像素数据的预定灰阶亮度比率。

8.如权利要求7所述的驱动方法，其中所述的预先驱动查询表定义在不同栅极线开启的序列及两灰阶间所对应的预驱动信号。

9.如权利要求7所述的驱动方法，其中所述的预定灰阶亮度比率为一固定值。

10.一种色序型液晶显示器，所述的显示器包含：

一液晶显示面板，具有液晶及像素阵列，所述的液晶显示面板根据数据信号施加不同电压控制背光通过液晶的光量；

一背光装置，提供所述的液晶显示面板显示影像所需的背光，所述的背光装置具有三个基本色光的光源，所述的这些基本色光的光源以一图框所分割的子图框为单位，按照预定顺序开关而发出色光；

一影像数据控制装置，控制所述的背光装置各图框及各子图框的时序与周期并配合各色光的开启与关闭同步输入相对应的扫描信号及转换后的数据信号到所述的液晶显示面板，以及在不同色光的子图框依序施加电压至所述的液晶显示面板以调整液晶穿透率，以控制通过所述的像素阵列的光量以使之能呈现正确的灰阶，在所述的像素阵列构成图案；以及

一影像数据比较单元，用以接收两相邻的影像数据，并根据此两相邻的影像数据在一预先驱动查询表中查询后取得一预驱动信号，将所述的预驱动信号输出到所述的影像数据控制装置，所述的影像数据控制装置输出所述的预驱动信号到所述的液晶显示面板，用以控制所述的液晶显示面板的穿透率；

其中所述的预驱动信号是根据两灰阶之间所需的最适当的液晶反应曲线或根据在不同栅极线的开启序列及两灰阶间的最适当的液晶反应曲线，所述的液晶反应在背光开启之前达到目前图框的像素数据的预定穿透率或预定灰阶亮度比率。

11.如权利要求10所述的色序型液晶显示器，其中所述的预先驱动查询表是定义两灰阶间所对应的预驱动信号或定义在不同栅极线的开启序列及两灰阶之间所对应的预驱动信号。

12.如权利要求11所述的色序型液晶显示器，其中所述的预定灰阶亮度比率为珈玛曲线所定义的灰阶穿透率。

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