CN101770758B - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶显示器及其驱动方法。该液晶显示器包括液晶显示板、用于存储问题图案的像素信息和极性图案信息的寄存器、用于对输入数据与所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数并将该计数值与第一阈值进行比较的区块图案识别单元、用于判断包含该问题图案的行是问题行的行图案识别单元、用于将问题行的数量与第二阈值进行比较且判断包含所述输入数据的帧为问题帧的帧图案识别单元、用于产生垂直极性控制信号和水平极性控制信号的极性控制信号产生单元以及用于控制提供给数据线的数据电压的垂直极性和水平极性的源驱动集成电路。

Description

液晶显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器及其驱动方法。
背景技术
平板显示器包括液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)、有机发光显示器(OLED)等。
因为LCD满足轻、薄、短、小的电器的趋势且具有改善的大规模生产力，所以LCD在很多应用中已经快速地取代了阴极射线管。已经快速地发展了使用薄膜晶体管(此后，称为“TFT”)来驱动液晶单元的有源矩阵型LCD，以通过近来的大规模生产工艺以及研究和发展的结果来实现高分辨率和尺寸的增加，并且在很多应用中已快速地取代了阴极射线管。
液晶显示器以一种反转方法驱动，该方法用于以预定图案(pattern)反转液晶显示板中充入的数据电压的极性，从而防止液晶的劣化。然而，液晶显示板中充入的数据电压根据输入到液晶显示器的图像图案和液晶显示板的极性图案之间的相关性而偏向一个极性或另一个极性，且由于偏置的极性，产生公共电压偏移，由此使显示质量劣化。
可以把使液晶显示器中显示质量劣化的输入图像的图案定义为问题图案(或弱图案)，且问题图案图像包括具有以子像素交替的白数据和黑数据的图像、具有以像素交替的白像素和黑像素的图像、在黑背景中包含白色显示表面的串扰检测图案等。另外，问题图案包括奇数行数据(linedata)和偶数行数据分离的隔行扫描数据。
本申请人在韩国专利申请10-2007-0052679(2007-05-30)、韩国专利申请10-2008-0055419(2008-06-12)以及韩国专利申请10-2008-0032638(2008-04-08)中提出了一种方法，该方法用于在输入具有问题图案的图像后通过改变用于控制液晶显示板中充入的数据电压的极性的极性控制信号来补偿数据电压的偏置极性或公共电压偏移。将这些早先递交的申请应用于液晶显示器，结果，可以防止具有问题图案的图像中显示质量的降低。然而，如果液晶显示板的像素阵列结构被改变，则降低液晶显示板的显示质量的问题图案图像也被改变。当问题图案图像由于像素阵列结构中的变化而被改变时，液晶显示板的极性图案也因此将被改变。
因此，需要一种能够自适应地改变根据液晶显示器的模型而不同地确定的问题图案图像和液晶显示板的极性图案以防止问题图案图像中显示质量的降低的方法。此外，必须按照不需要大容量存储器的方式来实现用于实现自适应极性图案控制方法的算法和电路。
发明内容
因此，提出本发明是为了解决在现有技术中发生的上述问题，且本发明的一个方面旨在提供一种无需附加存储器就能够自适应地将液晶显示板的极性图案改变成各种问题图案的液晶显示器及其驱动方法。
为了实现上述方面，提供一种根据本发明的液晶显示器，该液晶显示器包括：液晶显示板，其包括多条数据线、与所述多条数据线交叉的多条选通线以及多个液晶单元；寄存器，其用于存储问题图案的像素信息和与所述问题图案相对应的极性图案的信息；区块图案识别单元，其用于对输入数据与所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数并且将该计数值与第一阈值进行比较；行图案识别单元，其用于在一行中的问题图案的数量大于所述第一阈值的情况下判定所述行是问题行；帧图案识别单元，其用于将问题行的数量与第二阈值进行比较，并且如果问题行的数量大于所述第二阈值，则判定包含所述输入数据的帧为问题帧；极性控制信号产生单元，其用于基于所述极性图案的信息在所述问题帧中产生垂直极性控制信号和水平极性控制信号；以及源驱动IC，其用于响应于所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号，控制提供给所述数据线的数据电压的垂直极性和水平极性。
提供了一种根据本发明示例性实施方式的驱动液晶显示器的方法，该方法包括：存储问题图案的像素信息和与所述问题图案相对应的极性图案的信息；对输入数据与所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数且将该计数值与第一阈值进行比较；如果一行中的问题图案的数量大于所述第一阈值，则判定该行是问题行；将问题行的数量与第二阈值进行比较，且如果问题行的数量大于所述第二阈值，则判定包含所述输入数据的帧为问题帧；基于所述极性图案的信息在所述问题帧中产生垂直极性控制信号和水平极性控制信号；以及响应于所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号，控制提供给数据线的数据电压的垂直极性和水平极性。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与文字说明一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出根据本发明示例性实施方式的液晶显示器的框图；
图2是示出液晶显示板的显示屏幕被虚拟地分割为多个区块的示例的图；
图3是示出寄存器的用于定义问题图案和极性图案的数据映射表的图；
图4至图6是说明根据图3所示的极性图案而控制的数据电压的极性的图；
图7和图8是示出寄存器中定义的问题图案的第一和第二行信息的示例的图；
图9是示出根据本发明示例性实施方式的用于在定时控制器中识别问题图案图像且产生极性控制信号的电路模块的框图；
图10是逐步地示出根据本发明示例性实施方式的定时控制器中的问题图案识别过程的流程图；
图11是示出极性图案的优先顺序的图；以及
图12是示出能够从系统板向控制板发送问题图案的像素信号和极性图案信息的电路构造的图。
具体实施方式
通过参照附图来描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述和其他方面和特征将变得更加明显。
此后，将参照图1至图11详细描述本发明的实施方式。
参照图1，根据本发明示例性实施方式的一种液晶显示器包括液晶显示板10、多个选通驱动集成电路(IC)151至153、多个源驱动集成电路(IC)131至136、系统板SB、接口板INTB以及控制板CTRB。
在液晶显示板10中，液晶层形成于两块玻璃基板之间。液晶显示板10的液晶单元按照矩阵的形式布置在数据线14和选通线16的交叉点处。在液晶显示板10的下玻璃基板上，形成有包括数据线14、选通线16、TFT、与TFT相连且由像素电极1和公共电极2之间的电场来驱动的液晶单元Clc、存储电容器Cst等。黑底、滤色器等形成在液晶显示板10的上玻璃基板上。公共电极2形成在上玻璃基板上以实现诸如扭曲向列(TN：twisted nematic)模式和垂直配向(VA：vertical alignment)模式等的垂直电场驱动方法，另外公共电极2还与像素电极1一起形成在下玻璃基板上以实现诸如面内切换(IPS：in-plane switching)模式或边缘场切换(FFS：fringe field switching)模式的水平电场驱动方法。其上光轴彼此垂直的偏光器附接到液晶显示板10的上玻璃基板和下玻璃基板，而配向膜形成在接触液晶的界面处，从而为液晶设置预倾角度。
可应用于本发明的液晶显示板10的液晶模式可以实现为任意液晶模式以及上述TN模式、VA模式、IPS模式和FFS模式。而且，本发明的液晶显示器可以按照包括透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器以及反射型液晶显示器在内的任意形式来实现。透射型液晶显示器和半透射型液晶显示器需要附图中省略的背光单元。
源驱动IC 131至136从控制板CTRB接收通过小型低电压差分信号(mini LVDS)方法而发送的数字视频数据，响应于来自控制板CTRB的源定时控制信号将数据转换成模拟数据电压，并且将该数据提供给液晶显示板10的数据线14。
响应于来自控制板CTRB的选通定时控制信号，各选通驱动IC 151至153产生选通脉冲(或扫描脉冲)，并且依次地将选通脉冲提供给选通线16。
系统板SB包括用于调节数字视频数据的分辨率的定标(scale)电路，并且将定时信号与数字视频数据一起发送到接口板INTB。定时信号包括垂直和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和点时钟信号DCLK。
接口板INTB经由低电压差分信号传送(LVDS：low-voltagedifferential signalling)接口或者最小变化差分信号传送(TMDS：transitionminimized differential signaling)接口将从系统板SB输入的数字视频数据和定时信号发送到控制板CTRB。
控制板CTRB配置有定时控制器、寄存器、EEPROM(electricallyerasable and programmable ROM：电可擦除可编程只读存储器)等。寄存器可以嵌入在定时控制器中。寄存器中定义了问题图案和所获得的垂直/水平极性图案。LCD制造商或TV/监控器制造商可以经由电缆和连接器来修改、添加和删除存储在寄存器中的问题图案和极性图案。定时控制器TCON通过使用经由接口板INTB接收到的定时信号，产生用于控制源驱动IC 131至136的操作定时的源定时控制信号，和用于控制选通驱动IC 151至153的操作定时的选通定时控制信号。
源定时信号包括源起始脉冲SSP、源采样时钟SSC、垂直极性控制信号POL、水平极性控制信号H1/H2DOT、源输出使能信号SOE等。源采样时钟SSC是基于上升或下降沿来控制源驱动IC 131至136中的数据采样操作的时钟信号。垂直极性控制信号POL控制从源驱动IC 131至136输出的数据电压的垂直极性。水平极性控制信号H1/H2DOT控制从源驱动IC 131至136输出的数据电压的水平极性。源输出使能信号SOE控制源驱动IC 131至136的输出定时。如果根据mini LVDS方案在定时控制器TCON和源驱动IC 131至136之间传输数字视频数据和miniLVDS时钟，则在mini LVDS时钟的复位信号之后产生的第一时钟充当起始脉冲。因而，可以省略源起始脉冲SSP。
选通定时控制信号包括选通起始脉冲GSP、选通移位时钟信号GSC、选通输出使能GOE等。选通起始脉冲GSP被施加给第一选通驱动IC 151以产生第一选通脉冲(或扫描脉冲)。选通移位时钟GSC被公共输入到选通驱动IC 151至153以对选通起始脉冲GSP进行移位。选通输出使能信号GOE控制选通驱动IC 151至153的输出。
定时控制器TCON比较从寄存器读出的问题图案图像的数据和输入数据以检测输入图像的问题图案。而且，当输入图像具有问题图案时，定时控制器TCON将垂直/水平极性控制信号POL和H1/H2DOT改变成从寄存器读出的极性图案。除非输入图像具有在寄存器中定义了的问题图案，否则定时控制器TCON将垂直/水平极性控制信号POL和H1/H2DOT改变成预定的缺省极性图案。
定时控制器TCON将液晶显示板10的显示屏幕虚拟地划分成如图2所示的多个区块BLOCK0～BLOCK7，没有将一个帧的输入数据与寄存器中定义了的问题图案进行比较，而是通过对将要显示在阴影线区块(水平有效区块×垂直有效区块)上的输入数据与寄存器中定义了的问题图案进行比较来从输入数据检测问题图案。
图3是寄存器的用于定义问题图案和极性图案的8位×2数据映射表的示例。寄存器可以最多定义8个问题图案，而如图3所示分配给寄存器的每个问题图案的位数是8位×2。寄存器包括8位的第一寄存器和8位的第二寄存器。在第一寄存器的b7至b6定义了垂直极性控制信号信息Vertical POL，而在第一寄存器的b5至b0定义了问题图案的第一行信息。在第二寄存器的b7定义了问题图案ON/OFF，而在第二寄存器的b6定义了水平极性控制信号信息H1/H2DOT。在第二寄存器的b5至b0定义了问题图案的第二行信息。当把问题图案定义为ON时，定时控制器通过对在相应寄存器中定义的问题图案与输入数据进行比较来从输入数据检测问题图案。另一方面，当把问题图案定义为OFF时，定时控制器不对相应寄存器中定义的问题图案与输入数据进行比较。
在寄存器中定义的各类别的具体示例如下：
垂直Pol
00：1V POL反转
01：2V POL反转
10：3V POL反转
11：6V POL反转
“NV”(N是自然数)表示在每N个水平周期用于改变逻辑反转循环的垂直极性控制信号POL。响应于NV POL，源驱动IC 131至136保持充入被包括在N行中的液晶单元中的数据电压的极性在N个水平周期都相同，并且每N个水平周期反转数据电压的极性。图4和6示出根据2VPOL控制的液晶单元的数据电压的极性，而图5示出根据3V POL控制的液晶单元的数据电压的极性。
问题图案ON/OFF
1：ON
0：OFF
水平极性控制信号信息(H1/H2DOT)
1：H2DOT
0：H1DOT
响应于H2DOT，源驱动IC 131至136通过两个相邻的输出通道输出具有相同极性的数据电压，并且为了将具有相同极性的数据电压充入在液晶显示板10中相同行上彼此水平相邻的两个液晶单元，源驱动IC131至136在每两个输出通道反转数据电压的极性。并且，响应于H1DOT，为了将具有相反极性的数据电压充入在液晶显示板10中相同行上水平相邻的液晶单元，源驱动IC 131至136通过相邻的输出通道输出不同极性的数据电压。图4和5示出了根据H1DOT控制的液晶单元的数据电压的极性，而图6示出根据H2DOT控制的液晶单元的数据电压的极性。
问题图案的第一和第二行信息
问题图案的第一和第二行信息是使液晶显示板的显示质量劣化的视频数据的图案。图7和8示出了在寄存器中定义了的问题图案的第一和第二行信息的一个示例。图7和8所例示的问题图案包括包含白色奇数像素值和黑色偶数像素值的第一行信息以及包含黑色奇数像素值和白色偶数像素值的第二行信息。白色像素值是其中R子像素值、G子像素值和B子像素值全为‘1’的数据，而黑色像素值是其中R子像素值、G子像素值和B子像素值全为‘0’的数据。此处，‘1’代表比预定阈值大的高灰度值，而‘0’代表比预定阈值小的低灰度值。
将用于定义问题图案和极性图案的寄存器嵌入在定时控制器TCON中。如图9所示，当液晶显示器的电源接通时，定时控制器TCON通过I2C控制器85把问题图案信息和极性图案信息从EEPROM加载到内部寄存器上。I2C控制器85发送串行时钟SCL到EEPROM，并且依照串行时钟SCL按照串行数据SDA的形式发送问题图案信息和极性图案信息到I2C控制器85。EEPROM安装在系统板SB上或定时控制器TCON上。问题图案信息和极性图案信息可以通过ROM复写器来存储。可以通过ROM复写器来修改、删除和添加存储在EEPROM中的问题极性信息。如图12所示，系统板SB可通过用户线缆31和控制器30连接到定时控制器TCON的I2C控制器85。在这种情况下，I2C控制器30公共连接到EEPROM和系统板SB。I2C控制器85发送串行时钟SCL到EEPROM和系统板SB，并且从EEPROM或系统板SB接收问题图案像素信息和所获得的极性图案信息。因此，系统板SB或控制板CTRB可以通过经由I2C通信发送问题图案信息和极性图案信息到定时控制器TCON的寄存器，来控制定时控制器TCON的问题图案识别和极性控制信号输出。
图9是示出在定时控制器TCON中用于识别问题图案图像并产生极性控制信号的电路部分的框图。图10是逐步骤示出根据本发明示例性实施方式的定时控制器中的问题图案识别过程的流程图。
参照图9和图10，定时控制器TCON包括I2C控制器85、区块图案识别单元81、行图案识别单元82、帧图案识别单元83、以及极性控制信号产生单元84。
区块图案识别单元81通过按每2×2个像素区块把在图3中示出的寄存器中定义的问题图案与输入图像进行比较来以区块为单位判断在输入数据中是否存在问题图案。更具体地，区块图案识别单元81将连续输入的数据的奇数像素数据和偶数像素数据与从寄存器读出的问题图案的第一和第二行信息进行比较(S1和S2)。输入数据的像素数据包括RGB子像素，且各RGB子像素都可以输入为8位数据。当输入了奇数行数据时，针对每8位输入数据，区块图案识别单元81将输入数据的最高有效的1位或2位与在寄存器中定义的第二行信息的子像素值进行比较，以判断它们是否相等。当输入了偶数行数据时，针对每8位输入数据，区块图案识别单元81将输入数据的最高有效的1位或2位与在寄存器中定义的第二行信息的子像素值进行比较，以判断它们是否相等。每次输入数据与问题图案相等时，区块图案识别单元81使得问题像素计数值PPixel加“1”(S3至S5)。区块图案识别单元81通过重复步骤S1至S5，对输入数据和在寄存器中定义的问题图案进行比较，直到到达一行的最后的像素数据为止，区块图案识别单元81将在一行的输入数据中累计的问题图案计数值PPixel与第一阈值HOR_TH进行比较，初始化问题图案计数值PPixel，且向行计数值LINE累加‘1’(S4至S6)。第一阈值HOR_TH被设置为大于2且小于一行的像素数的整数，并且可以根据液晶显示板的分辨率而变化。
如果在步骤S6中一行中累计的计数值PPixel大于第一阈值HOR_TH，则行图案识别单元82判断该行为问题行并且在每次检测到问题行时使得问题计数值PLine加‘1’(步骤S6和S7)。帧图案识别单元83对问题行计数值PLine与第二阈值LINE_TH进行比较，并且如果问题行计数值PLine大于第二阈值LINE_TH，则判断当前输入数据的帧为问题帧并且产生高逻辑的问题帧标志ProblemFlag(S8和S9)。相反，如果问题行计数值PLine小于第二阈值LINE_TH，则帧图案识别单元83判断当前输入数据的帧为几乎没有问题图案的帧且产生低逻辑的问题帧标志ProblemFlag(S10)。将第二阈值LINE_TH设置为大于2且小于液晶显示板的总行数的整数。当行计数值LINE等于液晶显示板的行数时，定时控制器TCON初始化所有的计数值(S11和S12)。当输入的问题帧标志ProblemFlag为高逻辑时，极性控制信号产生单元84基于从寄存器读出的极性图案信息来产生垂直极性控制信号POL和水平极性控制信号H1/H2DOT，并且控制从源驱动IC 131至136输出的数据电压的极性。
针对存储在寄存器中的各问题图案，可以差异地设置极性图案信息，并且输入数据可以包括多个问题图案。在这种情况下，极性控制信号产生单元84通过向在寄存器中定义的具有低序号的问题图案提供优先级来确定极性图案，如图11所示。作为对输入数据与所有问题图案进行比较的结果，如果对于所有问题图案，都产生低逻辑的问题帧标志ProblemFlag，则极性控制信号产生单元84按照预设的缺省的极性图案来产生垂直极性控制信号POL和水平极性控制信号H1/H2DOT。
在根据本发明示例性实施方式的液晶显示器及其驱动方法中，在寄存器中存储有2×2的问题图案的像素信息和所获得的极性图案信息，通过在每次输入了输入数据时反复地对输入数据的像素信息与问题图案的像素信息进行比较来检测包括有多个问题图案的问题帧，并且基于从寄存器读出的极性图案信息来控制将要提供给液晶显示板的数据电压的极性。因此，本发明使得能够通过调节寄存器值来为任意问题图案选择最佳极性图案，并且因为使用了用于定义问题图案和极性图案的寄存器，所以不需要大容量存储器(诸如行存储器或帧存储器)。
本领域技术人员从上述描述容易意识到，可以在不偏离本发明的技术思想的情况下做出各种变化和修改。因此，本发明的技术范围不受到在说明书的详述中所描述的内容的限制，而是由所附权利要求来限定。
本申请要求2008年12月26日提交的韩国专利申请10-2008-134147的优先权，以引证的方式将其全部内容并入于此，如同在此进了全面的阐述。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，该液晶显示器包括：
液晶显示板，其包括多条数据线、与所述多条数据线相交叉的多条选通线以及多个液晶单元；
寄存器，其用于存储问题图案的像素信息和与所述问题图案相对应的极性图案的信息；
区块图案识别单元，其用于对输入数据和所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数并且将该计数值与第一阈值进行比较；
行图案识别单元，其用于在一行中的问题图案的数量大于所述第一阈值的情况下判定该行是问题行；
帧图案识别单元，其用于将问题行的数量与第二阈值进行比较，并且如果问题行的数量大于所述第二阈值，则判定包含所述输入数据的帧为问题帧；
极性控制信号产生单元，其用于基于所述极性图案的信息在所述问题帧中产生垂直极性控制信号和水平极性控制信号；以及
源驱动集成电路，其用于响应于所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号，控制提供给所述数据线的数据电压的垂直极性和水平极性。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述寄存器存储多个问题图案的像素信息和分别与所述问题图案相对应的多个极性图案的信息。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述问题图案的所述像素信息和所述极性图案的信息通过I2C通信从EEPROM发送到所述寄存器。
4.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述区块图案识别单元从所述输入数据检测相应的所述问题图案。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其中，如果在所述输入数据中包括所述寄存器中存储的所述多个问题图案的信息，则所述极性控制信号产生单元根据所述问题图案的预设优先顺序，基于具有较高优先级的问题图案的极性图案的信息，来产生所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号。
6.一种用于驱动液晶显示器的方法，该方法包括：
存储问题图案的像素信息和与所述问题图案相对应的极性图案的信息；
对输入数据与所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数，并且将该计数值与第一阈值进行比较；
如果一行中的问题图案的数量大于所述第一阈值，则判定所述行是问题行；
将问题行的数量与第二阈值进行比较，并且如果问题行的数量大于所述第二阈值，则判定包含所述输入数据的帧为问题帧；
基于所述极性图案的信息在所述问题帧中产生垂直极性控制信号和水平极性控制信号；以及
响应于所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号，控制提供给数据线的数据电压的垂直极性和水平极性。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述存储问题图案的像素信息和与所述问题图案相对应的极性图案的信息的步骤中，将多个问题图案的像素信息和分别与所述问题图案相对应的多个极性图案的信息存储在寄存器中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，从EEPROM通过I2C通信将所述问题图案的所述像素信息和所述极性图案的信息发送到所述寄存器。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述对输入数据和所述问题图案进行比较以对所述输入数据中包含的问题图案的数量进行计数并且将该计数值与第一阈值进行比较的步骤中，从所述输入数据检测相应的问题图案。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述响应于所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号而控制提供给数据线的数据电压的垂直极性和水平极性的步骤中，如果在所述输入数据中包括所述寄存器中存储的所述多个问题图案的信息，则根据所述问题图案的预设优先级，基于具有较高优先级的问题图案的极性图案的信息，来产生所述垂直极性控制信号和水平极性控制信号。
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