CN1131993A - 液晶显示器的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种直接寻址型液晶显示器的驱动方法，通过改变施加到象素的电压幅度显示灰度，其中，为了显示规定的灰度，施加由多个不同电压电平组成的一串电压脉冲作为信号电压，为了显示，选择其中共用一部分电压电平的多种灰度。

Description

液晶显示器的驱动方法
技术领域
本发明涉及无源寻址型液晶显示器的驱动方法。
技术背景
作为无源(多路)寻址型液晶显示元件的基本驱动方法，现已推荐一种逐行选择方法(例如APT或APT的改进IAPT)。该技术因开—关电平能方便地驱动，故作为一种多路驱动方法是非常有用的。然而，由于直接寻址型液晶显示器未采用诸如TFT(薄膜晶体管)之类的有源元件，故当采用具有快速响应的液晶显示器时，存在着因帧响应而使对比度降低的问题。
为了解决这一问题，已建议一种多行选择方法，由此有可能以高速显示具有高对比度的图像。此外，为了达到与上述相同的目的，已有尝试采用所有行同时选择方法(AA：有源寻址)的报告。由此开发了一种新的寻址技术，其结果改善了显示器的质量。
对于计算机、电视机等等以及液晶显示装置，已有日益增加的要求用多级电平显示图像。有几种方法可用于多级显示。在采用晶体管、二极管或类似器件的有源类驱动方法中，通过利用电压脉冲可以方便地实现调幅，其脉冲幅度根据待显示数据的灰度等级而改变。这是因为施加到液晶的电压基本上为静态波形。
然而，在通常采用STN(超扭转向列型)液晶元件等等之类的无源多路型驱动方法中，当将电压脉冲简单地加到元件上时，在非选择时间内也存在电压变化，该电压脉冲的幅度根据待显示数据的灰度等级改变。在此情况下，在无源多路型驱动方法中已用或推荐几种显示灰度等级的方法。
在驱动STN的传统驱动方法中，已建议和采用一种帧频控制方法(FRC)和脉宽调制方法(PWM)以获得一种具有灰度等级的显示。近来，已推荐一种调幅方法(AM)。以下将简要地描述所推荐的方法，然后将描述当这些方法应用于多行选择方法时所产生的问题。
(1)帧频控制(FRC)
灰度等级显示利用多帧进行。即，响应于作为二进制状态的“开”和“关”的数目形成一种中间色调。例如，当采用三帧时，可以显示开/开/开、开/关/开、关/开/关和关/关/关四种状态。
然而，当具有许多灰度等级的图像是利用FRC方法显示时，可能因增加帧数花费较长时间完成显示而产生闪烁。实际上，FRC方法结合空间调制方法进行空间移相，由此避免闪烁的产生。然而，所推荐的方法被认为难以获得具有16个以上灰度等级的图像。
FRC方法的另一个重要问题是在将其应用于视频显示方面存在难度。例如，在显示动态图像时，应当在动态图像改变时期内完成显示。因此，采用许多帧是不可能的，而且，具有许多灰度等级的显示也很难。
例如，当采用120Hz的帧频(通用频率，帧的长度为8.3毫秒)并显示每秒30幅图像(30Hz)的动态图像时，必须在4帧内完成显示。在此情况下，可以显示的灰度等级数仅为5至8左右。因此，FRC方法不足以能显示具有许多灰度等级的动态图像。
(2)脉宽调制(PWM)
此法中，一个选择时间间隔被分为例如2n个子间隔，并把“开”状态和“关”状态分配到这些子间隔中。这一方法可以认为是这样一种技术，即在一帧内完成FRC方法。然而，这种方法有一个缺点，即当一幅显示中的密度与灰度由于驱动频率随被分的时间间隔数成正比例增加而增加时，在显示中的非均匀度变大。
(3)幅度调制(AM)
如前所述，通过简单地施加电压脉冲(其脉冲幅度根据待显示数据的灰度等级改变)不可能多路驱动无源寻址型LED，而且，必须避免至像素的有效电压在非选择时间内改变。为此，已推荐两种技术：即施加多个电压和采用虚拟的电极。
在前一技术中，将不同的数据(列)电压加到两或多帧，或将一个选择时间间隔划分为两或多个时间间隔，其中将不同的数据电压施加到所划分的时间间隔。施加多个电压使非选择时间内的有效电压恒定，由此可以获得所需的灰度显示。尤其是，可以将对应于公式1所示两种数据的电压加到每一帧，或可以通过在一个选择时间间隔内对它们进行交换而施加两种电压。
(公式1)
d+(1-d2)0.5
d-(1-d2)0.5其中，d表示显示数据(开：-1，关：1)。
以下将公式1所示的数据称为已分数据。仅仅部分已分数据的应用并不提供为预定恒定值的有效电压值，因此未完成寻址。因此，在将已分数据加到每一帧的情况下，这些帧被称为子帧，以便将它们与普通的帧区别开来。
已分数据的特点是包含了根据数据的灰度等级进行改变的分量。然而，由于已分数据分别包括一个校正项(±(1-d2)0.5，可以使非选择期内加到像素的有效电压值保持恒定。根据各个已分数据可以产生新划分的数据，由此可以采用两种以上的已分数据。
采用该技术，需要能够施加多个电压电平的器件。为了显示K个灰度等级，需要具有(2K-2)电平的电压。即具有8个灰度等级的显示需要14个电压电平。随着灰度等级数的增加，电压电平数也增加。电压电平数的增加将使制造成本增加。此外，通过施加两个电压电平可以基本上确定显示器的状态。相应地，如果施加一个单位电压的时间间隔(电压的脉冲宽度)为恒定，则完成显示的帧的长度为常规技术的两位。
避免至非选择像素之有效电压值改变的另一方法是提供至少一行虚拟电极，其中，驱动选择行，为虚拟行电极显示数据，或可以将已经虚拟确定的电压电平加到选择行。该方法的优点是由于帧的长度未成倍增加，故它的频率未有实质性变化。然而，该方法的缺点在于必须对所有行数据操作，而且由于灰度等级数和校正电平数的总数增加，所加电压电平数也显著增加。尤其是，电压电平数的增加是影响调幅方法推广的主要问题。上述两种方法包含了第08/098,812号美国专利申请中所披露的技术以及第89082/1994号(或EP569974号)日本待审查专利公报所披露的被称为脉冲幅度调制(PHM)的技术。
如上所述，利用调幅方法显示灰度等级的技术不可避免地产生复杂的电路结构，并且必须采用针对若干电平的驱动器，这就导致了制造成本的实际增加。
(4)采用多行选择法的问题
在多行选择法中，通过某种修改可以利用上述传统的驱动方法。例如，当根据除了利用多个已分数据外的调幅方法进行灰度显示时，每个已分数据根据多行选择法显示，由此使灰度显示成为可能。即列信号由利用预定选择矩阵(正交矩阵)的已分数据的正交变换而形成。
然而，上述灰度显示中的问题同样发生在多行选择法中。关于获得一种有若干灰度等级之显示的难度，帧频控制法(FRC)和脉宽调制法(PWM)存在与逐行选择法相同的问题。在幅度调制法中，因同时选择多行致使最大电压值增加和电压电平的增加量相比逐行选择法将产生更严重的问题。换句话说，在多行选择法中，需要利用正交函数计算，由此需要大量的电压电平用于显示。此外，电路结构也很复杂。增加的灰度等级数产生了增加制造成本的大问题。
即使灰度等级数很少，而同时被选择的行数也很少，采用幅度调制法的多行选择法仍需要大量的电压电平。例如，在通过幅度调制法所显示的灰度等级数仅为8个，且每行被逐次选择的情况下，由于8个灰度等级中的6个灰度等级用作具有中间值的数据，故需要12个电压电平，即使在每一行被逐个选择的情况下，也必须提供相当用作中间值之数据为两倍的电压电平。在将幅度调制法应用到多行选择法时，在正交变换的同时进行电压电平的增减，即使同时所选择的行数很少，电压电平数也有相当的增加。例如，当L(同进所选行数)为3时，需要约83＝512个电压电平。即多行选择法中的幅度调制需要分辨率极高(8位以上，最好为10-12位)的列驱动器。如果采用电平数较少的驱动器，则会产生数据差错。
发明概述
本发明的目的在于克服传统方法中所存在的相对于灰度信息量需要大量电压电平的缺陷，提供一种液晶显示器的驱动方法，使之能有效地提供信息并提供正确的灰度显示。
根据本发明，提供一种利用多路驱动方法的液晶显示器的驱动方法，它包括：
(a)在灰度数据显示中，施加到像素的多个电压脉冲在各个脉冲幅度内包含了根据待显示数据的灰度等级而变化的分量，由此，在非选择状态下施加到扫描电极上各像素的RMS电压能有效地在显示帧周期内保持恒定，以及
(b)利用显示用至少两个不同灰度等级中共用的多个电压脉冲的一部分，由此减少显示必须的电压电平之脉冲幅度的数量。
此外，本发明提供一种利用多路驱动方法之液晶显示器的驱动方法，它包括：
(a)在灰度数据显示中，施加到像素的电压脉冲，其对应于多个灰度数据(划分的灰度数据)的脉冲幅度包含了根据待显示数据的灰度等级而变化的分量，为此，在非选择状态下施加到扫描电极上像素的RMS电压在显示帧周期内能有效地保持恒定，以及
(b)采用显示用至少两个不同灰度数据中共用的多个已分灰度数据的一部分。
此外，在上述驱动方法的任一种方法中，均结合帧的调制或脉宽调制显示灰度数据。
而且，在上述方法中，同时选择多个扫描电极。尤其是，当显示中间灰度数据时，在一个时期内响应于选择脉冲而施加到数据电极的信号(该时期内所有扫描电极被施加至少一个选择脉冲)，在一种混合状态下包括通过对一个其绝对值在已分灰度数据中间为大于1的数据元进行正交变换所获得的至少一个信号，以及通过对一个其绝对值为小于1的数据元进行正交变换所获得的至少一个信号。
再者，尤其当显示中间灰度数据时，响应于选择脉冲(曾经加到同时所选扫描电极组)而施加到数据电极的信号，在一种混合状态下包括通过对一个其绝对值在已分灰度数据中为大于1的数据元进行正交变换所获得的至少一个信号，以及通过对一个其绝对值为小于1的数据元进行正交变换所获得的至少一个信号。
此外，在上述第一种和第二种方法中，多个扫描电极被同时选择，当信号根据同时所选择的扫描电极组加到数据电极时，通过对必须显示预定灰度数据的所有已分灰度数据进行正交变换而形成信号，而且，这些信号响应于施加选择脉冲的时间，作为一组(选择矩阵的每个列向量)依序加到数据电极。
在上述方法中，多个扫描电极被同时选择，至少有一个虚拟扫描电极被加到同时所选择的扫描电极，并为虚拟扫描电极确定数据，由此减少加到数据电极的电压电平数。
尤其是，在上述任一种驱动方法中，对应于同时所选扫描电极(它至少包括一个虚拟扫描电极)的显示数据被划分为具有不同绝对值的多组显示数据；并且为虚拟扫描电极确定数据，使每组中包含的显示数据量取一个预定的离散整数。或者，选择矩阵内的列向量元素的乘积取一个预定符号，并为虚拟扫描电极确定数据，使对应于同时所选扫描电极(它包括至少一个虚拟扫描电极)的显示数据元的乘积取一个预定符号。
本发明具有以下效果。
(1)用具有实用的电压电平数(64-32个等级或更少)的驱动器可以驱动具有多级灰度的液晶显示器。即，与传统技术相比，显著简化了电路系统，并实现了制造成本的降低。
(2)可以获得无数据错误的完全独立的显示。无需对数据进行任何特殊处理即可提供高质量的图像。即，可以提供无串话之类数据出错的图像。
在本发明中，当通过改变电压幅度显示灰度时，施加由多个不同电压电平组成的一组电压脉冲，作为信号电压，以显示规定的灰度，由此防止施加到非选择像素之有效电压的变化。可以通过各种方法确定“多个电压电平”。
首先，通过多个数据，即已划分的数据表示显示数据。通过显示该已分数据可以显示确定的灰度。在多行选择法中，通过对待显示数据的正交变换形成列信号。在此情况下，划分数据以及对数据进行正交变换的次序可以进行交换。换句话说，通过在对已分数据进行正交变换之前形成已分数据来形成已分列信号。或者，对待显示的数据进行正交变换，由此形成列信号，然后，可以用多个已分列信号表示列信号。
再者，可以为同时选择的行施加单一校正列信号。在此情况下，校正列信号可以作为虚拟行上的数据处理。
附图概述
图1是根据本发明的一张图，它表示相对于结合d1＝0.6和d2＝0.8的各个行波形和列波形施加到像素的电压值；
图2表示在采用同时选择两行和附加单行虚拟电极的驱动方法情况下，减少电压电平的效果；
图3表示在采用同时选择三行和附加单行虚拟电极的驱动方法情况下，减少电压电平的效果；
图4是表示根据本发明的为多行选择法所用的电路方框图；
图5是表示实施本发明的电路方框图；
图6a是表示实现传统技术的存储变换的图；
图6b是表示实施本发明的存储变换的图；
图7是图5所示灰度数据变换电路一个实施例的电路图；
图8是一个方框图，它表示为实施本发明采用一种集成形式之电路的实施例；
图9是一个方框图，它表示为实施本发明采用一种集成形式的另一个电路的实施例；
图10是表示实施本发明的一种理想的存储器管理的图。
实施本发明的最佳方式
[本发明的基本概念]
本发明推荐一种幅度调制(AM)型灰度驱动方法，采用该方法，可避免相对灰度等级数必须大量增加电压电平数，并且用最低要求的电压电平数进行灰度显示。
本发明适用于各种AM(幅度调制)方法。该AM方法包括由本申请的申请人所提交的第08/098,812号美国专利申请所披露的方法，以及如EP569974欧洲专利申请所述的方法。该两种方法推荐了AM方法中大量解决方案中的某些解决方案。即，通过以下条件表示经向像素施加多个内含各种分量的电压脉冲来显示灰度数据的方法，该各种分量具有各个峰值，根据待显示数据的灰度等级变化。
在同时选择L(大于或等于1)个扫描电极，并在正交函数信号A(Ami)(其中Ami为正交矩阵A中m行和i列的元素，即1、-1和0；m为1-L的整数，i为1-M的整数，它对应于显示周期内第i个选择信号)用作加至所选扫描电极之信号的情况下，当(C1，C2，……，CM)＝d1，d2，……dL)A时，相对与特定列有关的、同时所选择的一组电极中第j(j为1-L中的一个整数)行上的像素，获得预定的灰度等级dj(dj根据灰度等级取表示“关”的一与表示“开”的-1之间的一个值)，该列实际上被施加一个与下列等式2所示两种电压成比例的电压：
(等式2)
Xi＝Ci+(qi-Ci 2)1/2
Yi＝Ci-(qi-Ci 2)1/2
其中，∑qi＝常量≥tr[tAA](其中t表示矩阵的转置，tr[]表示矩阵[]中对角元素的和)。
由本申请人所提交的第08/098,812号美国专利中请所披露的方法为∑qi＝tr[tAA]，qi等于全部i。在欧洲专利申请EP569974所述方法中，所谓“分割区间法(Split interval mode)”就是qi根据i的变化而定，以此满足采用脉宽调制方法的灰度显示方法。在这些方法中，采用具有不同值的电压脉冲。
尽管本发明可广泛应用于所有AM方法，但为了简化说明将以采用等式1中两个电平的驱动方法为例。
在逐行选择法(或APT法)中，通过如等式1所示相加两个等级可以有效地表示规定的灰度等级的显示。
在本发明中，利用相同等级的元素表示多个灰度等级，由此可以整体上减少所用电压电平数。本发明的思想是为显示选择具有特定值的灰度等级。反之，传统技术的思路是根据输入信号的位数和处理电路的规格确定灰度等级。即，如果共用两个不同显示数据的一部分已分数据，所需的电压电平数不增加如此多。例如，当两组显示数据(±d1，±d2)加到除“开”、“关”和50％(可由“开”+“关”表示)灰度之外的显示灰度等级上，增加所需的电压电平数必定不超过所增加的灰度等级数，由此将满足等式3中所述的条件。从等式3可以推导出等式4。
(等式3)
|d1+(1-d1 2)0.5|＝|d2±(1-d2 2)0.5|
(等式4)
d1 2(1-d1 2)0.5＝d2 2(1-d2 2)0.5，其中，d1≠d2
等式4中，d1和d2由数据值的平方表示，并对称于正、负号。因此，通过增加四个电压电平可以显示四个灰度等级±d1，±d2。
表1示出了具有一对d1和d2的例子。
                     表1
  d1      0.2     0.3     0.4      0.5   0.6     0.7
  d2   (0.91)0.5   (0.91)0.5   (0.84)0.5   (0.75)0.5   0.8   (0.51)0.5
当采用某个灰度数据d1(和-d1)时，将d2(＝(1-d1 2)0.5)用作d1的配对(partner)，由此使所需电压电平数与增加的灰度等级数相同。根据常用的采用8个灰度、16个灰度、32个灰度或类似方法的显示器通常不能获得这种组合的灰度等级。
在传统技术中，对应于灰度等级的各脉冲幅度不可能一致，当它们由电压电平数较少的驱动器驱动时，数据出错的概率很高。
根据本发明的方法，用等式5表示相对灰度等级数K的所需电平数。
(等式5)
(K-2)+2＝K
因此，与需要(2K-2)个电平的传统系统相比，有可能减少到(K-2)个电平。顺便说说，利用电压电平±1，可以显示数据“0”(50％灰度)。
如前所述，通过用两个子帧显示已分的显示数据可以完成显示。
作为利用幅度调制法所显示的显示数据，提供“开”(d＝-1)、“关”(d＝+1)、50％灰度(d＝0)(然而，在本发明中d＝0不是本质的)，有四种数据可以选择满足等式4的条件。即认为将±1、±d1、和±d2(＝±(1-d1 2)0.5)(以及0)用作灰度等级。在此情况下，表2中示出必须表示每个显示数据的两个已分数据，等式6表示了X0和Y0的含义。
表2
显示数据 已分数据1 已分数据2
    1     1     1
    d1     X0     Y0
    d2     X0     -Y0
    0     1     -1
    -d2     Y0     -X0
    -d1     -Y0     -X0
    -1     -1     -1
(等式6)
X0＝d1+(1-d1 2)0.5
Y0＝d1-(1-d1 2)0.5
施加两个已分数据的次序可以交换，由此将±1和±X0用作一个子帧的已分数据，将±1和±Y0用作另一个子帧的已分数据。在此情况下，将采用±1和±X0的子帧称为X子帧；将用作X子帧的已分数据称为已分数据X；将利用±1和±Y0的子帧称为Y子帧，将用作Y子帧的已分数据称为已分数据Y。在此情况下，表3中示出了表示了每个显示数据的已分数据X和Y。根据该定义，X0具有大于1的绝对值，Y0具有小于1的绝对值。
表3
显示数据   X    Y
    1   1    1
    d1   X0    Y0
    d2   X0    -Y0
    0   1    -1
    -d2   X0    Y0
    -d1   -X0    -Y0
    -1   -1    -1
图1中，示出了在利用表1中d1＝0.6和d2＝0.8的组合情况下，相对各个行波形和列波形的施加到像素的电压值。图1中，用归一化方式示出了列电压电平。图1中，c＝2V2+2。
由图1可见，例如灰度等级0.8和0.6共同包含了1.4的脉冲幅度，灰度等级0.8和-0.6共同包含了0.2的脉冲幅度，因此，用±1.4和±0.2四个电平可以显示±0.6和±0.8四个灰度等级。增加±1.0后，用6个列电压电平可以显示7个灰度等级。在选择期内施加的信号电压中，一部分列电压变化与显示数据d成正比。非选择期内的RMS电压在显示帧内为常量。
接下来注意每个灰度等级的间隔。从上述组合的灰度等级可见，当为了显示将灰度数据±d1和±d2加到显示数据+1和-1时，则灰度等级不以相等的间隔形成。对于显示连续灰度来讲，这是一个缺陷。
为了显示连续的灰度，本发明建议采用与另一种灰度方法尤其是FRC方法相结合的AM方法，为此，可以显著地增加灰度等级的数量。在此情况下，由于数据0.6、0.8和1.0具有间隔为0.2的数值，故表1中d1＝0.6和d2＝0.8的组合是一种特解。换句话说，灰度等级构成了一部分等级，它们通过将-1至+1的范围划分成实际相等的间隔而形成。特别是，在1至-1的范围内，从间隔为2的数据中除去±0.2和±0.4。
即，并不通过幅度调制产生所有具有相等间隔的灰度等级，但表示一部分具有相等间隔的灰度等级。即不是仅仅通过幅度调制使各个等级靠近。
在此情况下，采用与另一种灰度显示法例如FRC或PWA法相结合，即可形成具有相等间隔的灰度等级，同时可以显著增加灰度等级数。
以下将描述结合2帧FRC的一个例子。例如，当利用AM法显示7个灰度等级(1，0.8，0.6，0，-0.6，-0.8，-1，其中，显示数据0可以用电平±1表示)时，结合采用2帧FRC方法，那么，通过合适地组合显示数据，可以在1至-1范围内用0.1的标度实现具有21个灰度等级的显示。所获得的值是未采用FRC法情况的三位之大。
以下描述组合灰度数据的另一个例子。当采用2帧(即4个子帧)FRC法时，d1＝0.92和d2＝0.392的组合可以提供25个灰度等级；当采用3帧(即6个子帧)FRC法时有63个灰度等级；当采用4帧(即8个子帧)时有100个以上的灰度等级。
相比较，当利用AM法显示具有相等间隔之数值的K1个等级，并通过M帧FRC法增加待显示的灰度等级数时，可以达到((K1-1)×m+1)个灰度的显示。例如，当M为2时，可以获得(2K1-1)个灰度等级的显示。电平数仅小于未采用FRC情况的两倍。
当按相等间隔对+1至-1的范围进行划分而获得例如±0.8、±0.6的一部分灰度等级，并利用包括部分灰度等级的多个帧显示具有规定灰度等级的显示时，与采用多个帧的传统灰度显示技术相比，可以获得进一步增加的灰度等级量。同时，当诸如±0.92、±0.392具有不等间隔的一部分灰度等级用作单个帧内的灰度等级时，灰度等级数可以随着帧数的增加而急剧增加。
表4表示一个例子，在第一帧和第二帧内填入数据，组合d1＝0.6和d2＝0.8来实现一种具有21个灰度等级的显示，其中，1/21表示“关”电压，21/21表示“开”电压。如前所述，根据该技术，两种已分数据分布到每个子帧，第一帧和第二帧分别由两个子帧形成，通过总的采用四个子帧可以表示各个灰度等级。
表4
       灰度   第1帧 第2帧      灰度   第1帧   第2帧
       21/21  -1.0  -1.020/21  -1.0  -0.819/21  -0.8  -0.818/21  -0.8  -0.617/21  -0.6  -0.616/21  -1.0  -0.015/21  -0.8  -0.014/21  -0.6  -0.013/21  -1.0  0.612/21  -1.0  0.811/21  0.0   0.0      10/21   -0.8    1.09/21    -0.6    1.08/21    0.0     0.67/21    0.0     0.86/21    0.0     1.05/21    0.6     0.64/21    0.8     0.63/21    0.8     0.82/21    0.8     1.01/21    1.0     1.0
表5示出了根据本发明和传统AM法显示7至8个灰度等级所需的电平数，以及通过结合FRC法所形成的灰度等级数，作为比较。
表5
传统AM法 本发明
所需电压电平数     14     6
通过AM法获得的灰度等级数     8     7
通过2帧结合FRC法获得的灰度等级数     15     21
如表5所示，传统技术利用14个电压电平仅能提供具有15个灰度等级的显示。另一方面，本发明利用6个电压电平可以提供具有21个灰度等级的显示。本发明的灰度/电平效率是传统技术的三位之大。这意味着无需实际增加制造成本即可惊人地改善显示质量。
再者，根据本发明，通过采用两或多组灰度数据，可以用更少量的帧获得更多的灰度等级数。例如，当表1中d1和d2的组合为两倍(即d1，d2，d1′和d2′)时，所需的电压电平数为10级，则在单个显示帧内可以显示11个灰度等级。在此情况下，随着帧数的增加，灰度等级数也迅速增加。例如，通过采用2帧的FRC方法，可以显示64个以上灰度等级的显示。
再者，在结合采用许多帧的FRC方法的灰度显示中，通过改变对应于各帧的行电压可以有效地增加灰度等级。在传统技术中，由于仅利用FRC方法进行灰度显示(其中通过改变行电压进行信号调制)，故实际上必须改变行电压，以增加灰度等级数(见第230752/1994号日本待审专利公报)。因此，在传统技术中，存在着致使偏压比(列电压与行电压之比)偏移的问题；从而使开/关电压比变小，对比度和亮度减低。另一方面，在本发明中，由于在单个帧内已经获得了因幅度调制而增加的灰度等级，故通过稍微链接行电压即可方便地进一步增加灰度等级。因此，对施加到液晶显示器的开/关电压比不产生实际影响即可增加灰度等级数。尤其是，例如在多个帧之间，传统技术需要100％以上的电压调制(在行电压比中为1∶2以上)。而本发明允许通过50％以下，通常为30％以下的电压调制增加灰度等级。在此情况下，对于开/关电压比没有实际影响。
[本发明应用于多行选择法]
以下将描述本发明应用于多行选择法(包括有源寻址/(AA)法)，它在最近引起注意。
在多行选择法中，即使当灰度显示无必要时，需要显示的电压电平数仍大于传统驱动法中的量。通常，当同时选择L个行数时，就需要(L+1)个电压电平数。
为了将AM法应用到多行选择法，尤其希望满足以下两个条件：
(1)尽可能减少AM法本身所需的电平数，
(2)以相等间隔设置所用电平。
当满足条件(1)时，与传统方法比较，有关电压电平数的减少可以获得实际的改善。除了条件(1)外，应当满足条件(2)的理由如下。
在多行选择法中，由于列电压与通过矩阵计算(利用同时所选择的行上的显示数据的正交函数)所获得的值成比例，故在电压电平之间可以进行大量的加和减。在此情况下，如果不以相等间隔设置电压电平，则必须形成新的电平或根据各个计算得到的电平。当L数为大时，所需电平数呈指数增加。从该观点来看，将显示数据d1＝±0.8和d2＝±0.6用作中间灰度等级，适合于多行选择法。
对此，将就1，0.8，0.6，0，-0.6，-0.8和-1被用作AM法显示数据进行解释。在此情况下，采用与逐行选择法相同的方式，要求将6种数据即±1、±1.4和±0.2作为已分数据X和Y。在多行选择法中，通过对这些已分数据的加和减确定列电压。此例中，由于将其视为采用一部分间隔为0.4的电压电平，故通过加和减得到的电压电平也具有间隔为0.4的值。而且，最大电压电平是1.4·L。因此，此例中需要(1.4·L/0.4)×2个电压电平数。另一方面，如果原始电压电平不采用一部分具有相等间隔的电平，则所需的列电压电平数相对同时所选择的行数呈指数地增加。
根据本发明的实施例，即使当利用AM法结合多行选择法进行灰度显示，但电压电平数仍不会呈指数形增加。例如，当L＝3时，在AM法中对7个灰度显示所必须的电平数仅为21个。与传统技术相比，电平数减少到1/20或更低。即，在传统技术中，即使采用8位驱动器也未能避免显示出错，而在本发明，利用5位驱动器可以提供无错显示。
表6表示当同时选择三行(L＝3)时，一个列电压电平值VX和VY与各个数据相结合的例子，表6示出了当行选择图形为(1，1，1)或(-1，-1，-1)时所必需的电压电平。示出了相对所有选择图形的所有必需的电压电平。本例中，将利用AM法产生的已分数据划分为±1.4和±1一组以及±1和±0.2一组，将每一组置于每个子帧X，Y。即根据表3中的表示，X0＝1.4，Y0＝0.2。这样，当已分数据分布到子帧时，可以防止因加、减产生电压电平的增加，在子帧内组合具有相同绝对值的数据，由此减少具有不同绝对值的已分数据数。
表6
数据(X)的组合     电压电平VX 数据(Y)的组合 电压电平VY
       1.4，1.4，1.4     ±4.2       1.0，1.0，1.0     ±3.0
       1.4，1.4，1.0     ±3.8       1.0，1.0，0.2     ±2.2
       1.4，1.0，1.0     ±3.4       1.0，1.0，-0.2     ±1.8
       1.0，1.0，1.0     ±3.0       1.0，0.2，0.2     ±1.4
       1.4，1.4，-1.0     ±1.8       1.0，1.0，-1.0     ±1.0
       1.4，1.0，-1.0     ±1.4       1.0，0.2，-0.2     ±1.0
       1.4，1.4，-1.4     ±1.4       0.2，0.2，0.2     ±0.6
       1.0，1.0，-1.0     ±1.0       1.0，-0.2，-0.2     ±0.6
       1.0，1.4，-1.4     ±1.0       0.2，0.2，-0.2     ±2.0
       1.0，1.0，-1.4     ±0.6       1.0，-1.0，0.2     ±2.0
表6(a)
数据(X)的组合    电压电平VX 数据(Y)的组合 电压电平VY
    1.4，1.4     ±2.8      1.0，1.0     ±2.0
    1.4，1.0     ±2.4      1.0，0.2     ±1.2
    1.0，1.0     ±2.0      1.0，-0.2     ±0.8
    1.4，-1.0     ±0.4      0.2，0.2     ±0.4
    1.4，-1.4     0      1.0，-1.0     0
    1.0，-1.0     0      0.2，-0.2     0
表6(b)
  数据(X，Y)的组合 电压电平VX
      1.0，1.0     ±2.0
      1.4，0.2     ±1.6
      1.4，-0.2     ±1.2
      1.0，0.2     ±1.2
      1.0，-0.2     ±0.8
      1.0，-1.0     0
L的合适范围不仅仅取决于电压电平数，而且取决于控制帧响应的效果，即考虑到对比度。对帧响应的控制涉及到所有行数、驱动频率、液晶的响应时间等等。例如，当整个行数N为200-400时；液晶具有150ms或以下的响应时间(上升时间与下降时间之间的平均时间)，选择脉冲宽度为20-50μs，从满足制造成本之性能的观点来看，较佳的为2≤L≤15。通常，随着N增加，响应时间加快，脉冲宽度加长，希望有较大的L。
当采用AM法时，从上述电平数的观点来看最好采用较小的L值，直至帧响应减小为止。因此，最好能提供以下条件。
(1)当N≤300时，2≤L≤7，且
(2)当N＞300时，2≤L≤15
条件(1)适合于点数为(H640(×RGB)×V480)、(H800(×RGB)×600)或类似的双重扫描驱动，或尺寸为点数1/2或1/4(N＝240，300)的单扫描驱动。条件(2)适合于驱动具有较高多路复用性的图像，例如(H1024×768)。
根据同时所选择的行数L之条件，有两种所需的情况：将已分数据X和Y加到各个子帧；和将两个已分数据应用于每个子帧。当L较大(尤其L＞4)时，最好用第一种情况。然而，当L较小时，可以采用任一种情况。
表6a示出了当L＝2以及已分数据X、Y分布到各个子帧时，一个已分数据与电压电平相结合的例子。表6b示出了当L＝2以及已分数据X、Y应用于相同子帧和相同子组(即X数据对应于同时所选行中的一行，Y数据对应于另一行)时，一个已分数据与电压电平相结合的例子。表中±1.4和±0.2用作已分数据X，Y。
如表6(a)和6(b)所示，当数据X、Y同时与同一子组相对应时(表6(b))，同时可大大减少最大电压电平，并大大减少总的电平数。在此情况下，其优点在于可以减小驱动器的最大电压，同时可以减少显示器因波形失真而造成的非一致性(串话)。因此优点在于，当L＝2时，X和Y已分数据用于相同帧的相同子组。当L较小并为偶数时，上述关系特别有效。例如，在L＝2或4的情况下，当X数据加到同时所选行的一半部分，Y数据加到其余一半部分时，从显示质量和降低制造成本的观点来看也具有一些优点。
图4是一个根据多行选择法驱动液晶显示器之电路的实施方框图。按照与单个图像相符的量，将6位数字RGB信号贮存在存储器1内。然后，为每个同时所选择的行读出数字信号并分送到查找表2三个子帧分配，其中，对信号进行γ校正和帧分配完成帧速率控制。
帧分配信号与子帧计数器同步，以3位并行方式为每个子帧输出显示数据。该显示数据加到计算电路3。电路3中计算的信号送到列驱动器5转换为列电压，然后将列电压加到液晶显示面板7。
计算电路3接收来自函数发生器4的正交函数进行计算。该正交函数也加到行驱动器6转换为行电压，然后将行电压加到液晶显示面板7。将反相信号按预定的定时加到计算电路3和函数发生器4，对符号反向，由此除去施加到液晶的直流分量。
[通过对虚(虚拟)行和虚(虚拟)数据的确定减少电压电平数]
本发明建议同时选择多个行电极，将虚拟行电极加到同时所选择的行电极，并根据虚拟行电极确定数据，由此减少加到数据电极的电压电平数。
在本发明的一个实施例中，由于利用AM法进行灰度驱动，显示数据由两种或多种具有不同绝对值的数据组成。以下将描述减少电压电平数的条件。
条件之一，将与同时所选行电极(它包括至少一个虚拟电极)相一致的显示数据划分为多组具有不同绝对值的显示数据，并根据虚拟行电极确定数据，由此使每一组内包含的显示数据量取一个预定的离散整数值。
该离散整数值的例子如下：(1，3，5，7，…)，(2，4，6，8，…)，或(3，6，9，12，…)。
尤其是，为了防止虚拟电极数变得太多，最好使在包括虚线的子组具有相同绝对值的显示数据量统一为偶数或奇数。
以下将参照附图解释上述条件。
图2表示在采用同时选择两行行电极的驱动方法附加单行虚拟电极的情况下，减少电压电平的作用。图2中，有4个横向排列的列(A)至(D)，每列包括两种情况。以下对每一列进行解释。
列A表示数据量d1统一具有奇数，数据量d2统一具有偶数的情况。列B表示数据量d1为偶数，数据量d2统一为奇数的情况。列C表示数据量d1统一为奇数，数据量d2统一为偶数的情况，它与列A的方式相同，其中，数据矢量元素的乘积具有负号。列C表示数据量d1统一为偶数，数据量d2统一为奇数的情况，其中，数据矢量元素的乘积具有负号。
在图2的显示数据中，括号内的数据表示虚拟数据，每个数据列下面的波形是通过包含虚拟数据的数据所获得的。在下面的各列中，考虑到为了形成交流电压电平必须具有反向符号，示出了显示所有实际显示图像所需的电压电平。采用表7中所示的选择矩阵，其中两行为实际存在的显示行，一行为虚拟行。再者，该矩阵中的列相应于选择脉冲的时间序列：
表7 - 1 1 1 - 1 1 - 1 1 - 1 1 1 - 1 - 1 如图2所示，两种情况(其中，数据d1的量和数据d2的量相反地为偶数或奇数)所需的电压电平分别为8个。当同时选择三个行电极，并处理具有不同绝对值的两种数据时，实际需要16个电平。在图2所示的情况中，将16个电平划分为两种情况。由于已经确定相对偶数或奇数的各个数据的数目，故可以认为不存在必需的电平。通常，当同时选择两个行电极，处理两种具有不同绝对值的数据时，需要9个电平。然而，当提供虚拟行电极，并根据本发明的建议选择合适的虚拟数据时，可见电压电平减少1个等级。
通常，当确定显示数据的数量具有预定的分离整数值时，可以获得相同的效果。然而，当显示数据的数量固定为3的位数时，所需虚拟电极的数目增加。对比度降低。因此，显示数据的数量最好固定地具有一个偶数或一个奇数。
减少电压电平数的另一种情况是采用选择矩阵(其中，列向量元素乘积的符号为恒定)，并根据虚拟行电极确定数据，由此使相应于同时所选行电极(包括虚拟行电极)的显示数据元之乘积的符号为恒定。尤其是，显示数据元之乘积的符号最好与选择矩阵的列向量元素之乘积的符号相反，由此可以减少最大的电压电平。
该情况显示出一种实质性的效果，就是当包括至少一个虚拟行电极的同时所选择的行电极数为一个偶数时，可以减少电压电平数。以下将参照图3解释与该情况有关的特定例子。
图3表示在采用同时选择三行的驱动方法增加单行虚拟电极的情况下，减少电压电平的效果。显示数据列中用括号括起来的数据表示虚拟数据，波形为此种情况下所获得波形。采用与图2所示相同的方式，在最底下的各列中示出了显示所有实际显示图像所需的电压电平。采用表8所示的选择矩阵，其中，三行表示实际存在的显示行，一行对应于虚拟行。矩阵中的各列对应于选择脉冲的时间序列。该矩阵中，列向量元素之乘积的符号恒定为负。例如，尽管将表7所示矩阵中右侧一列的符号反一反后所形成的矩阵也是一个正交矩阵，但此种矩阵并不表明列向量元素之乘积的符号为恒定。
                        表8 - 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 1 - 1
在列A所示的情况下，将每个数据d1或d2的数目统一为偶数，将显示数据元之乘积的符号统一为与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反。在列B所示的情况下，将每个数据d1或d2的数目统一为奇数，将显示数据元之乘积的符号统一为与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反。
在列C所示的情况下，将每个数据d1或d2的数目统一为偶数，将显示数据元之乘积的符号统一为与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相同。在列D所示的情况下，将数据d1或d2的数目统一为偶数，将显示数据元之乘积的符号统一为与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相同。
如图3所示，对上述情况所需的电压电平数为4，6，9和6。当同时选择4个行电极，并处理2种具有不同绝对值的数据时，原来需要25个电平。从图3可见，将25个电平划分为上述4种情况。将25个电平划分为4种情况的理由在于已为各个数据的数目确定了偶数和奇数，故存在不必采用的电平。再者，由于每种情况均具有与正号或负号对称的电压电平，故形成交流波形之数据的极性反向并不增加电压电平数。当包括虚拟行或其他行的同时所选择的行数为偶数时，可以获得这样一个优点，即即使为了交流形式而进行极性反向，电压电平数也不增加。
再者，图3中，当显示数据元之乘积的符号与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反时，可见最大电压电平减少。这是因为在正交变换运算中进行加、减的同时，所有显示数据的符号不存在一致。在这方面，将正交矩阵用作选择矩阵是一种缺陷，其中，选择矩阵中列向量元素之乘积的符号不固定。
从图3可见，在数据数d1和d2分别统一为偶数，显示数据元之乘积的符号统一成与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反的条件下，在同时选择3行的驱动方法中增加一行虚拟电极的情况提供了最佳优点。即，从减少电压电平数和减少最大电压电平的观点来看，最理想的情况是(1)包括虚拟电极或其它电极在内的所有同时选择的行的数量为偶数；(2)每个数据的数量统一为偶数；(3)显示数据元之乘积的符号统一成与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反。
根据本发明相对于同时所选择的行电极数(L)，从简化电路结构和控制帧响应的观点来看，大约2≤L≤16的范围是理想的。然而，从控制闪烁或类似情况的观点来看，希望用以确定一组选择脉冲的正交函数具有接近于正方形的矩阵，以增加完成显示之帧的长度。考虑这一点，L＝2s-1为最理想，因此，所需的L为3，7或15。从所用电路和驱动器结构的观点来看，L＝3或7为佳，尤其L＝3为最佳。
如前所述，当d1和d2(＝(1-d1 2)0.5)用作灰度数据时，相应于APT(一行选择)的电平基本上为6种：±1，±X0和±Y0。因此，当一行虚拟电极加入同时选择3行的驱动方法中时，能实际减少电压电平数的条件应当满足下列(1)至(3)条。而第(1)条不是基本的。
(1)有两个子帧用于特定的子组：仅仅分配有±1和±X0的X子帧，以及仅仅分配有±1和±Y0的Y子帧；
(2)显示数据元之乘积的符号统一成与选择矩阵中列向量元素之乘积的符号相反，以及
(3)4行数据中的“±1”，“±X0”，“±Y0”数目应取偶数。
在满足这些条件时，可以将电压电平数减少到最低值。例如，当L＝3时，所需电压电平数为6个等级(±2，±2X0和±2Y0)。与未采用虚拟数据的21个等级相比，它低于1/3。因此，内部所用的数据位数从5位减少到3位，它允许采用经济的列驱动器。
根据如何由阿达玛矩阵形成选择矩阵的方法可以确定选择矩阵中列向量元素之乘积的符号。即，当通过交换一行或多行或一列或多列，和/或反向一行或多行或一列或多列的极性，用阿达玛矩阵形成选择矩阵时，根据一行、多行、一列和多列的反向数目确定符号是否反向偶数次或奇数次。当反向次数为偶数，4行数据中的负号数变成奇数。当反向次数为奇数，4行数据中的负号数变成偶数。
以下将以表8所示的一个4×4矩阵为例进行描述。该矩阵可以通过如下处理一个阿达玛矩阵得到：
(1)置转第二和第三列；
(2)交换第二和第三行，以及
(3)第一行置转。
在此情况下，由于行作了置转一次，4行数据中的负号数变成偶数。
本发明的另一个主要优点是减少了列电压的最大值。具体的解释将针对d1＝0.8和d2＝0.6的情况进行。例如，当L＝3且数据值均为1.4作为选择脉冲(1，1，1)时，列电压电平变成1.4×3＝4.2。另一方面，根据本发明，列电压的最大值为1.4×2＝2.8，它是传统技术的一半。
最大列电压的减少不仅在低功耗率方面有所改进，而且抑制了所施加的列电压波形的较大变化。即，可以减少因电压突变(例如高频分量)致使电压波形失真而引起的串话。
本发明的优点可以综合如下：
(1)可以减少列电压电平数；
(2)可以降低列电压的绝对值；
(3)可以减少串话。
如此，可以同时获得降低制造成本和改善显示质量等效果。
由于虚拟行加入原来同时所选择的行内，故在其中加入虚拟行的驱动方法中仍存在缺陷。这种缺陷是由负载比的改变而引起的，而负载比的变化起因于这一事实，即使实际上仅同时驱动L行，似乎也需要(L+1)行。特别是，将虚拟行附加到N个行内的L个同时驱动的行，意味着有N/LX(L+1)个行被驱动。
例如，N＝240相应驱动320行的例子，其中，同时所选择的实际行数为3，附加一个虚拟电极。再者，N＝240相应驱动280行的例子，其中，同时所选择的实际行数为7，附加一个虚拟电极。在上述情况中，有效电压的开/关比分别为1.057和1.062，相比之下，传统的驱动方法为1.066。
在用以减少电压电平数的虚拟行情况下所采用的电路实际上与图4所示电路相同，其中，计算电路3对应于虚拟数据的产生，矩阵计算查找表具有3位输出。
将显示一个图像的6位数LGB信号存储在存储器1内。存储器1内的信号读出并送到三个子帧分配查找表2，用于每个同时所选择的行。对该信号进行γ校正和帧分配以接受帧速率控制。进行帧分配的输出与子帧计数器、显示数据同步，作为每个子帧的3位并行信号形式。输出的显示数据信号加到虚拟数据发生和矩阵计算查找表(3)，其中根据包含虚拟数据的显示数据进行计算。将所计算的信号加到列驱动器5，其中，该信号转换成列电压加到液晶显示面板7。
来自函数发生器4用作计算的正交函数提供给虚拟数据发生和矩阵计算查找表(3)。正交函数还提供给行驱动器6，其中，数据转换成行电压加到液晶显示器7。符号反向信号按预定定时加到虚拟数据发生和矩阵计算查找表(3)以及函数发生器4内，其中进行反向符号的操作，并去除加到液晶上的直流成分。
[降低显示的非均匀度]
当利用已作解释的技术显示中色调时，由于列电压的波形在显示灰度数据时期具有不同的频谱分配，根据显示图像可以与待显示的原有灰度等级不一样，产生亮度变换现象。即，待显示的灰度(亮度)等级取决于加到显示面板之列电压的有效电压幅度以及频率特性。当灰度等级数增加时，紧邻灰度等级之间的有效电压差较小。当列电压的频率特性不同时，有可能在灰度等级之间发生亮度倒转之现象。
本发明的一个实施例是要解决此类问题，提供一种更为优良的显示，同时建议在显示中等灰度数据时，在一个时期内(其中，所有行电极被施加具有以下至少一个选择脉冲(称为扫描时间))响应于选择脉冲加到列电压的信号在一种组合状态下包括至少一个信号，该信号通过对已分灰度数据中绝对值大于1的数据元进行正交变换而获得，并包括另一至少一个信号，该信号通过对绝对值小于1的数据元进行正交变换而获得。采用此种措施，可以避免诸如驱动信号的频率成分在规定的灰度等级内为较低的缺陷，并可抑制上述灰度颠倒的现象。
如前所述，当采用X子帧和Y子帧显示某个灰度数据时，其绝对值大于1的灰度数据相应于±X0，在X子帧中表示(X0＝d1+(1-d1 2)0.5)；其绝对值小于1的灰度数据相应于±Y0，在Y子帧中表示(Y0＝d1+(1-d1 2)0.5)。
即，上述技术表明，在扫描时期内，在一种组合状态下，存在着以已分数据X为基础的列电压电平以及以已分数据Y为基础的列电压电平。采用此技术，列电压波形总体上处于高频形式，各个灰度等级之间的列电压波形在频率方面是均匀的。
如前所述，在根据本发明采用AM法的灰度显示中，在仅有X子帧数据完成的条件下，至非选择像素的有效电压值不是常量，它取决于显示数据，仅当X子帧和Y子帧中的数据均已显示时，至非选择像素的电压有效值变成与显示数据无关的常量。因此，如果切换图像的定时不合适，有效电压将有较大变化，像素的亮度随着时间比例而变化到肉眼可见的程度，由此可觉察到垂直的条纹状非均匀部分。当显示动态图像时这种现象较明显。
本发明建议一种方法，以减少这种垂直条纹状的非均匀部分。即，当信号加到相对同时所选行电极组的列电极时，通过对必须显示一预定灰度数据的所有已分灰度数据进行正交变换而形成该信号，且该信号响应于施加选择脉冲的定时，相对选择矩阵的每一列向量作为一组依次加到列电极。
当施加了以已分灰度数据(它通过选择矩阵中的一组列向量进行正交变换)为基础的所有信号时，加到非选择像素的电压有效值呈现与显示数据无关的常量。因此，利用上述技术可以缩短时期，其中，施加到非选择像素的电压有效值是与显示数据无关的常量，可以有效地减少垂直条纹状非均匀部分的产生。
在利用X子帧和Y子帧显示某些灰度数据的上述情况下，响应于施加选择脉冲的定时，将以已分数据X为基础的信号和以已分数据Y为基础的信号(它们通过选择矩阵中的相同列向量进行正交变换)加到规定一组的同时所选行电极。当以已分数据X为基础的信号和以已分数据Y为基础的信号(两者都已作了正交变换)已经加到列电极时，加到非选择像素的电压有效值变成与显示数据无关的常量。
为了更详细地说明上述两项建议，以下将描述多行选择法中，在利用本发明的AM法进行灰度显示的情况下的选择脉冲序列。
可以将未采用AM法的多行选择法中列电极显示图像向量(D)和列电极电压序列向量(C)之间的关系描述为由向量和矩阵所组成的总的表达式如等式7所示。
[等式7]
(C)＝(D)(S)
其中，(C)＝(C1，C2，…，CN)
      (D)＝(D1，D2，…，DM)
(D)：显示图形向量，
(C)：列电压序列向量，以及
(S)：行电极脉冲序列矩阵
等式7中，向量(D)、向量(C)和矩阵(S)按如下定义。显示图像向量(D)＝(D1，D2，…，DM)具有与行电极数M(包括虚拟电极或其它电极，虚拟子组或其它子组)相等的元素，并具有显示数据作为与规定列电极上的行电极相对应的元素。采用与前述相同的方式，假设“关”表示1，“开”表示-1。列电压序列向量(C)＝(C1，C2，…，CN)具有与一帧内所加脉冲数N相等的元素，并具有通过将电压电平时序地设置成一帧中规定列电压而得到的元素。
行电极脉冲序列矩阵(S)是具有M行和N例的矩阵，通过相对一帧内规定的列电极时序设置由行电极电压电平组成的列向量获得其元素。对应于非选择行电极的元素为0。可以如等式8那样描述作为典型矩阵的行电极脉冲序列矩阵(S)，其中，Ai表示选择矩阵A中第i列的列向量，Ze表示0向量。
[等式8]
Figure A9519072900371
根据多行选择法的原理，可以按需要交换行电极脉冲序列矩阵(S)中的列向量。因此，如果可以满足选择矩阵A中行电极子组数NS与列向量数K之间的特定关系，则可以交换行电极脉冲序列矩阵(S)中的列向量，不会引起选择矩阵A中列向量的跃变，而在选择了子组NS后选择子组1的情况下可以引起列向量的跃变。
作为一例，当同时所选行电极(包括虚拟电极)数为4，选择矩阵A中的列向量数为4时，如果子组数确定为81，则当选择如等式9所示从子组80移到子组1时，可避免选择矩阵中列向量的跃变。由于消除了跃变使不希望的低频分量减至最小，故在许多情况下可以控制闪烁的发生。当子组数未与实际所用面板相一致时，通过提供一种虚拟子组可以消除选择矩阵中列向量的跃变。
[等式9]
Figure A9519072900381
在本发明所用的AM法中，利用一个子帧不能使加到非选择像素的电压有效值成为常量，至少需要两个子帧。在应用于本发明的此种AM法中，为了表示一帧中显示图像向量(D)与列电压序列向量(C)的关系，必须将某些修正加到上述等式7。以下将描述利用两个子帧X，Y表示一个单帧的一例情况。在此例中，为了将它们与不采用AM法情况所用的(D)，(C)和(S)区别开来，采用了(Dx+y)，(Cx+y)和(Sx+y)。然后按与等式7相同的方式建立等10。
[等式10](CX+Y)＝(DX+Y)(SX+Y)
where(CX+Y)＝(C1，C2，…，C2N)
     (DX+Y)＝(D1，D2，…，D2M)
等式10中，(Dx+y)＝(D1，D2，…，D2M)具有两倍于行电极(包括虚拟电极或虚拟子组)数那样多的元素，并具有已分数据X和已分数据Y作为元素，它们对应于特定列电极上的行电极。为了便于说明，假设(Dx+y)第一至第M个元素以及第M+1至第2M个元素对应于特定行电极上的M个行电极。此外，列电压序列向量(Cx+y)＝(C1，C2，…，C2N)具有如加到子帧之脉冲数N两倍那样多的元素，并具有另外的元素，通过在一帧中时序地设置与特定列电极相应的电压电平而获得。(Sx+y)典型地通过利用等式7中的(S)如等式11所示那样表示，其中Ze表示由O的元素组成的矩阵。
[等式11] ( S X + Y ) = S Z e Z e S
即，行电极脉冲序列矩阵(Sx+y)是一个具有2M个行和2N个列的矩阵，并具有这样的元素，它们通过在一帧中时序地安排由特定列电极上的行电极电压电平所组成的列向量而形成。(Sx+y)的第1至第M个元素以及第M+1至第2M个元素对应于面板中的行电极，这些行电极在一帧中被选择两次。(Sx+y)中的列向量对应于这样的元素，它们通过在一帧中时序地安排由特定列电极上的行电极电压电平所组成的列向量而形成。
在上述建议中，“在扫描时间内响应于选择脉冲而施加到列电极的信号中，以一种混和状态包括通过对已分灰度数据中其绝对值大于1的数据元进行正交变换所获得的信号，以及通过对其绝对值小于1的数据元进行正交变换所获得的信号”这句话意味着对列电极电压序列向量(Cx+y)进行合适交换，以在扫描时间内混合以已分数据X为基础的列电压电平以及以已分数据Y为基础的列电压电平。在此情况下完成(Sx+y)之列向量对应的交换。
例如，在选择第i个同时所选择的行子组的同时，当将X子帧的已分灰度数据(用选择矩阵的第j列向量对其进行正交变换)作为一个信号加到规定的列电极时，该信号表示为gxj i。同样，在选择第i个同时所选择的行子组的同时，当将Y子帧的已分灰度数据(用选择矩阵的第j列向量对其进行正交变换)作为一个信号加到规定的列电极时，该信号表示为gyij。
当采用4行、4列选择矩阵，并将以已分数据X为基础的列电压电平交换成以已分数据Y为基础的列电压电平用于对5个子组的每一选择时，如等式12所示那样表示列电极电压序列向量(Cx+y)，其中，例如子组数大于5。
[等式12](CX·Y)＝(g X 1 1.    g X 2 2.    g X 3 3.    g X 4 4.    g X 5 1.    g Y 6 2.     g Y 7 3.··
      g X 1 2.    g X 2 3.    g X 3 4.    g X 4 1.    g X 5 2.    g Y 6 3.     g Y 7 4.··
      g X 1 3.    g X 2 4.    g X 3 1.    g X 4 2.    g X 5 3.    g Y 6 4.     g Y 7 1.··
      g X 1 4.    g X 2 1.    g X 3 2.    g X 4 3.    g X 5 4.    g Y 6 1.     g Y 7 2.··)
考虑有效电压因列电压波形失真而减小，可以通过实验确定交换数据X和Y的周期。
“当信号施加到相对于同时所选行电极组的列电极时，通过对必须显示预定灰度数据的所有已分灰度数据进行正交变换形成该信号，并响应于施加选择脉冲的定时，将该信号作为选择矩阵之每个列向量的一组施加到列电极”。这意味着，相对规定的同时所选行电极，为每个选择脉冲交换已分数据X和已分数据Y。尤其是，如等式13示出的一种利用列电极电压序列向量(Cx+y)的情况。
[等式13](CX+Y)＝(g X 1 1.    g X 2 2.    g X 3 3.    g X 4 4.    g X 5 1.    g Y 6 2.    g Y 7 3.··
     g Y 1 1.    g Y 2 2.    g Y 3 3.    g Y 4 4.    g Y 5 1.    g X 6 2.    g X 7 3.··
     g X 1 2.    g X 2 3.    g X 3 4.    g X 4 1.    g X 5 2.    g Y 6 3.    g Y 7 4.··
     g Y 1 2.    g Y 2 3.    g Y 3 4.    g Y 4 1.    g Y 5 2.    g X 6 3.    g X 7 4.··
     g X 1 3.    g X 2 4.    g X 3 1.    g X 4 2.    g X 5 3.    g Y 6 4.    g Y 7 1.··
     g Y 1 3.    g Y 2 4.    g Y 3 1.    g Y 4 2.    g Y 5 3.    g X 6 4.    g X 7 1.··
     g X 1 4.    g X 2 1.    g X 3 2.    g X 4 3.    g X 5 4.    g Y 6 1.    g Y 7 2.··
     g Y 1 4.    g Y 2 1.    g Y 3 2.    g Y 4 3.    g Y 5 4.    g X 6 1.    g X 7 2.··)
等式13中，用每次5个选择脉冲交换以已分数据X为基础的列电极电平以及以已分数据X为基础的列电压电平。
等式13表明，当首先选择第一子组时，至选择向量1的已分数据X对应于第一子组；当接下来选择第一子组时(即第二次扫描)，至选择向量1的已分数据Y对应于第一子组。因此，当两次扫描结束时，列电极上的电压有效值相对任何显示图像为常量。这意味着，与已分数据X对应于子组中四个选择向量，然后，已分数据Y对应于同一子组中四个选择向量的情况相比，列电极上的电压有效值在1/4周期内为常量。因此，当满足两个条件：即每当选择脉冲加到子组时，即为子组交换已分数据X和已分数据Y，以及当用以选择子组的选择向量在两次扫描操作中相同时(此时不考虑极性)，可以从列电压波形中除去低频分量，并在显示动态图像时，即使图像成像数据变化较为频繁，也可以获得平滑变化的图像。
以下描述一例向量序列，其中每当选择子组时即改变选择向量(例如，在选择矩阵中选择向量得到递增)。然而，在选择几个子组中可以采用同样的选择向量。相同选择向量中最长的用于2个子帧。这是向量1用于第一和第二扫描，向量2用于下一个两次扫描的情况。与等式13所示每当选择脉冲改变向量的情况相比，上述情况实际减小了列电压波形的基频。通过每几次选择周期性地提高向量，可以调节该基频。当该向量通过每W个脉冲提高时，基频可以是等式13所示情况的1/倍那样高。
实现高质量显示的重要条件综合如下。
(1)为显示灰度等级所必需的列电压电平数是合适的(不太多)。
(2)列波形的频谱不会根据显示图像而有较大变化。
第(1)条表示防止下述一类缺陷的一个条件，即当列电压电平数为大时，波形变得较为复杂，由此产生串话和灰度颠倒。第(2)条表示防止因显示图形而产生串话的一条件。根据本发明的一个实施例，通过同时满足上述条件提供一种形成多灰度显示的新方法。即以较低的成本实现具有较高均匀度的多灰度显示。通过利用前面结合FRC技术所述的规定的灰度等级可以实现第(1)个条件。再者，当采用多行选择法时，采用虚拟行和与其对应的虚拟数据，由此可以进一步改善相对列电压电平数的所显示的灰度等级数。
相对第(2)个条件，有合适的波形合成法如下。
(2-1)在扫描期内，按混合状态安排以已分数据X为基础的列电压电平，以及以已分数据Y为基础的列电压电平。有两种技术根据特定规格混合数据X，Y：一种是在扫描期内形成对应于X数据的子组和对应于Y数据的子组，即，子组的单元的混合；另一种是将X数据和Y数据分配到同时所选子组内的各行，即，行的单元的混合。混合时可以采用上述任一种或两种技术。
(2-2)在扫描期内有规则地改变用以形成选择脉冲的选择向量。例如，在选择矩阵中有规则地移动选择向量。该周期可以在一个从选择脉冲至两次扫描长度的范围内改变。
(2-3)用对应于子组数一个因子的一个周期，或与子组数无关的一个周期倒转选择向量的极性。尽管该技术用以确定形成一交流的一个周期，同时它也可以控制列波形的频谱。
上述三种技术可以独立和有效地控制列波形的频谱，由此可以防止因列波形严重依赖显示图像而产生的串话。尤其是，当实现如本发明所提供的多灰度显示时，因串话所产生的电压波形变化将相当地降低图像的质量。在显示动态图像时，这一趋势更为明显。根据本发明形成灰度的方法结合第(2)个条件，可以提供廉价高质量的图像。
尽管结合FRC法增加灰度等级的技术在如上所述的本发明中最为理想，但也可以采用通过利用空间信息形成灰度显示的误差分散法或高频振动法增加灰度等级数。
此外，对于FRC法可以利用一种传统方法。尤其是，最好利用一种空间调制技术，其中，在多个帧的相邻像素之间改变与灰度数据相对应的相位，由此可以控制相对时间的亮度变化，并可得到无闪烁的多灰度显示。例如，在本发明中，当将4个帧用于FRC法进行显示时，可以结合采用空间调制法，由此大体上认不出相对于时间的亮度变化。
[实现本发明的电路结构]
以下将描述如何形成实现本发明的电路。
本发明的特征是结合幅度调制法和FRC法形成许多灰度等级，并通过幅度调制法形成两或多个已分灰度数据以获得列电压。因此，通过满足这几点可以形成本发明的基本电路结构。即，在本发明的基本结构中，拥有将待显示的灰度数据推导成一组时序展开的灰度数据的电路；将得到的灰度数据(用幅度调制显示)转换为已分灰度数据的电路；以及确定加到列电极之电压的电路。当采用多行选择法时，还包括通过幅度调制根据待显示的灰度数据形成一组已分数据的电路，它对应于由同时所选行线路所组成的子组；用以产生加至行电极之选择向量的电路；以及根据一组已分数据和选择向量确定列电压的电路。这些电路由逻辑电路或ROM(只读存储器)构成。此外，上述某些电路可以集成化形成。
灰度数据最好以灰度数据的形式贮存在存储器内。可以将待显示的原始灰度数据贮存在存储器内，为此，利用上述电路确定待加到显示器的列电压信号；或采用幅度调制法作为待显示的灰度数据贮存在存储器内；或作为已分数据贮存在存储器内。从存储器容量、功耗率等等的观点来看，其中，最为有效的技术是通过幅度调制以待显示的灰度数据的形式贮存在存储器内。关于这一点，以下将描述关联的几个例子。上述第(3)例表示采用多行选择法的情况。
(1)8位灰度数据→空间灰度成形技术(误差扩散或高频振动(error diffusion or dither)法)→6位灰度数据→时序展开(4帧FRC)→利用1帧幅度调制的3位待显示的灰度数据→存储器→产生已分数据→产生列电压→显示器。
(2)6位灰度数据→时序展开(4帧FRC)→利用1帧幅度调制的3位待显示的灰度数据→存储器→产生已分数据→产生列电压→显示器。
(3)6位灰度数据→时序展开(4帧FRC)→利用1帧幅度调制的3位待显示的灰度数据→存储器→产生已分数据(多行)→产生低选择脉冲和列电压(Ex-Or及附加计算)→显示器。
就可以获得较宽的数据宽度来讲，存储器可以由VRAM、DRAM或类似的器件组成。如上所述，这是计算空间中待显示的灰度数据(6至8位)，并时序地减少位数以及形成1帧幅度调制数据(约3至4位)贮存在存储器内的一种有效方法。当然，也可以根据原始灰度数据直接(不用存储器)计算列电压信号。然而，在此情况下需要宽度较大的数据和高速存取时间。
在第(1)至(3)例中，产生已分数据的电路用以根据相应于FRC空间调制的列和行上的空间信息以及时序(帧计数器)上的信息确定多个已分数据的任何一个数据。
以下将更为详细地描述电路结构。
在本实施例中，图像信号处理电路包括行选择图形发生电路；用以在多个时序展开的帧内展开输入图像信号的帧调制电路；能够为计算电压幅度所必需的量贮存多个帧内(灰度数据相应于幅度调制)展开之图像信号的存储器；根据存储器提供的图像信号和行选择图形信号，运算列电压信号的列电压信号计算电路；以及用以在多个展开的帧中一个规定的帧内识别图像信号，并在X子帧和Y子帧的任一子帧内寻找图像信号的定时发生装置(产生已分数据X和Y的装置)。由此获得能使闪烁减至最小的多灰度显示。
再者，采用帧调制电路，它在图像信号转送到存储器之前将含有灰度的图像信号转换成时序展开的多个帧信号，由此可以减少每单位时间的数据量；可以获得使闪烁减至最小的显示，并可减少存储器数。
此外，图像信号处理电路可以用集成电路形成，为此可以加宽存储器内读、写用数据的宽度，并可采用具有较低存取速度的存储器(如DRAM)。
图5表示用以实现本发明的图像信号处理电路的一个实施例。
图像信号处理电路100包括帧调制电路21，输入口(移位寄存器)22，存储器(3M位DRAM)23，输出口(移位寄存器)25，灰度数据转换电路26，行选择图形发生装置27，列电压信号计算电路28以及定时发生装置15。
帧调制电路21将输入的多位灰度数据转换为与多帧幅度调制相应的灰度数据。在本实施例中，如前所述采用24帧。通过采用查找表(相应的从第一帧至第四帧)进行帧调制电路21内数据的转换。通过不用查找表进行计算也可以完成数据转换。
输入口22将对应于各帧用幅度调制的灰度数据(由帧调制电路21送来)转换成K个像素用的并行数据，并一次将大量数据转送到位于后级的存储器。当K值较大时，一次所传送的数据量也较大。在本实施例中，将移位寄存器用作输入口22。
存储器23可以由任何型号的存储器组成，只要它有能力存储大量图像用数据，这些数据具有为计算所必需的位数，以形成后级的列信号。尤其是，由于以集成方式形成的图像信号处理电路(其中安装了存储器)能够在存储器内存储宽度较大的读、写用数据，故可以采用具有较低存取速度的存储器(如DRAM)。利用经济的DRAM在成本方面是非常有利的。即，在本发明中，从较低的功耗率和较低的噪声观点来看。采用廉价和低速的DRAM是非常有用的。
输出口25将来自存储器23的数据传送到列电压信号计算电路28。与输入口22的方法相同，也将移位寄存器用作输出器。
灰度数据转换电路26利用预先为X子帧和Y子帧准备的逻辑，输出与已分数据X和已分数据Y相应的灰度数据。灰度数据转换电路26可以由图7所示的逻辑电路和选择器组成。列电压信号计算电路28产生列信号并输出。输出数据作为显示数据加到液晶显示模块内的列驱动器80。
行选择图形发生装置27根据选择矩阵产生行选择图形。行选择图形加到行驱动器90形成行电压，它们还加到列电压信号计算电路28，用以计算形成列电压信号。
定时发生装置15是一个控制电路，它确定与像素相对应的图像信号是否用于多个已展开的帧中一个规定的帧的X子帧或Y子帧。控制信号由帧信号和表示像素空间信息的信号所组成。
加到列电压信号计算电路28的显示数据是以列的方向安排的数据，它具有与同时所选行数相同的数量。加到列电压信号计算电路28之数据的安排不同于将数据从显示控制器传送到图像信号处理电路100的顺序。
图6为表示该差别的示意图。图6(a)表示将数据从显示控制器转送到图像信号处理电路100的顺序，图6(b)表示将数据转送到列电压信号计算电路28的顺序。
输入至图像信号处理电路100的图像信号通常作为一组串行的RGB数据(如1个像素)进行逐一转送，以从图像表面的左上部朝向侧向。当第一行上的所有数据转送后，转送第二行上的数据。由此，按上述相同的方式供给图像用数据。
在读或写存储器内的数据时，改变用以变换转送次序的格式。例如，当数据写入存储器时，通过采用随机存取方式改变的预定格式进行写入，在读出时，以高速连续读出数据。或在写入时逐一写入数据，并通过利用随机存取方式改变的预定格式进行读出。在任一情况下，图像信号处理电路都可以用其中装有存储器的集成化形式形成，由此可以加宽读和写用的数据宽度。因此，通过存储通道口的串行数据，可以获得访问存储器的足够时间，这样，数据就可以作为具有较宽数据宽度的并行数据来处理。
以下将描述电路的动作。
来自平面显示器控制器的输入信号为18位RGB数字信号，它是与经由TFT模块用接口之信号相同的信号。图像信号处理电路100还接收水平同步信号、垂直同步信号、使能信号、时种信号以及数据信号。帧频为60Hz。即，每秒提供60帧图像。用于RGB的6位信号输入到帧调制电路21，其中，利用定时发生装置15提供的帧数据(2位)信号将该信号转换成3位×RGB输出信号。在此转换中，6位图像数据相对时间和空间接受帧调制。所输出的23位×630×3×480数据通过输入口22写入存储器23。
图10是表示一例DRAM内存储空间之结构的示意图。DRAM的区域划分成9块，各个块通过地址控制切换。在VGA的情况下，每块的容量为72×630×3(RGB)×3位(灰度信息)，或者在SVGA的情况下为84×800×3(RGB)×3位(灰度信息)。
为便于控制，液晶显示面板的上部划分为四个区A、B、C和D，下部划分为四个区E、F、G和H。在VGA的情况下，A区和H区分别由24行构成，其他区分别由72行构成。
如图10所示，A区至H区的数据通常由9个块中的8个块并行读出，具有新的VGA帧的数据写入余下的一个块内。在利用正交矩阵如具有4个列的选择矩阵情况下，由于在VGA帧中有2个子帧X，Y，故一个VGA帧由8次扫描构成。在8次扫描期间每个块中的数据为恒定，因此，可以实现电压平均法。
具有3位RGB，即总共有9位，用于接受帧调制之第一帧中第一子帧的信号通过存储器23和输出口25输入到灰度数据转换电路26。此外，灰度数据转换电路26接收来自定时发生装置15的一位信号，它标定相对于像素的X子帧或Y子帧(在本例中标定X子帧)，灰度数据变换电路26根据所标定的帧X或Y(在本例中为X子帧数据)将3位灰度数据转换成2位灰度数据。该2位数据对应于±1，±1.4，它们如前所述作为已分数据X。
该2位灰度数据输入到列电压信号计算电路28。对应于正交函数第一列，来自行选择图形发生装置27的4位数据在选择列电压的同时，输入到列电压信号计算电路28，为此，将3位×RGB列电压数据作为第一扫描数据输出。
在结束一个循环的帧内进行8次扫描。通常，帧频约为60-75Hz，在该时间内完成采用幅度调制的灰度显示。然后对用于第二页、第三页、第四页等等的帧信号进行如上相同的处理。由此完成一个显示。
以上已说明，上述序列是以与输入信号的同步操作为基础的。然而，该序列并不总是与输入信号同步。此外，当将数据转送到模块的频率为60Hz或更高时，显示数据在模块的一帧期间为恒定，因此，建立电压平均法作为无源寻址液晶驱动法的基础。
这样，就可以以足够的速度驱动视频显示器。此外，在写入存储器之前，可以对数据进行帧调制。贮存在存储器内的数据可以以与液晶模块的帧频同步地读出，由此可以获得具有很小闪烁的显示，并减少存储器的数量。
当本发明的图像处理电路100以集成电路形式形成，而集成电路安装在具有多路选择系统之LCD模块的电路板上时，接口至TFT模块的互换能力可以实现。图8和图9表示此类电路构成实例。图8表示包含存储器和其它电路的结构，图9表示包含了内装存储器之元件的结构。当然，图像处理电路也可以安装在个人计算机内的电路板上。此外，一部分或整个电路可以组装在列驱动器的芯片上。
在图8和图9中，假设将具有8位×3(RGB)的全色数字输入用作输入信号来进行说明。同时所选择的行数为4。该信号中，用于R、G或B的每8位输入数据中位于低位的2位用作高频振动处理(采用空间调制的灰度法)，位于高位的6位用作采用帧调制和幅度调制的灰度法。即，8位输入数据的每一位转换为高频振动电路(DITH)中的6位数据，并由此输出。6位数据进一步转换为帧调制电路(FRC)中的3位数据，3位数据加到输入口(WRFIFO)。
图8所示的电路接收位于图像表面横向上呈奇数之列电极上的输入数据(奇数像素)，该数据平行于呈偶数之列电极上的数据(偶数像素)，由此降低了电路的工作频率。因此，有两个电路系统，它们是相同的，处理用于奇数和偶数的数据。在本说明书中仅说明数据流之一。然而，另一个数据流也是同样。
图8表示这样一类电路，其中存储器附加到集成电路的外侧。输入口(WR FIFO)存储用于两个像素的数据，即，2×3×3(RGB)＝18位的数据加到存储器VRAM。作为存储器，有两个系统，即一个用于上半部的数据(UPPER)，一个用于下半部的数据(LOWER)，它们并行完成读操作。即，上半部和下半部总计为36位的数据同时读出，且读出数据加到输出口(RD FIFO)，其中，将该数据转换成两个像素上的数据(总共72位数据)。然后，将数据加到灰度数据转换装置(XYF)，后者接收来自行脉冲发生器(RPG)的一位信号，它表明X子帧和Y子帧中的一个。根据对X子帧或Y子帧任一子帧的指定，可以将总共72位加到列电压信号计算电路(CVG)。列电压信号计算电路同时接收行选择图形信号，其中利用前述的输入数据计算列电压信号。计算电路(CVG)向液晶驱动器输出5位输出信号，用作上半部和下半部以及RGB，即5×2×3＝30位信号。
图9表示存储器包含在集成电路(内含DRAM)内的一类电路。它与图8所示电路的主要区别特征在于加到存储器的数据宽度非常大，故其工作速度较低允许采用DRAM。因此，可以降低功耗率和制造成本。因此，数据的宽度最好大到集成电路能够工作为止。例如，采用128位或256位为有效。输入口和输出口的位宽应相应地与数据宽度一样大。
现在参照实例详细描述本发明。然而，应当明白，本发明决不意味着局限于此类特例。
[实例1]
准备480×640×RGB的VGA液晶显示面板。在形成液晶面板的显示模块中，采用240°扭转STN；用两个相位补偿薄膜进行相位补偿；结合内部滤色片提供彩色显示，将荧光管背景光设置在面板的背面。所有扫描线(选择线)均垂直划分为两部分采用双扫描驱动系统。利用逐行方法(APT)为灰度选择选择行中的每一行。幅度调制结合帧调制，由此获得具有21个灰度等级的显示。输入5位数据(32个灰度等级)。经γ校正后，数据分配成21个灰度等级，该21个灰度等级分配成7个灰度等级用于两个帧的AM和帧调制。用于AM的7个灰度等级为±1、±0.8、±0.6和0，相应于表1中的条件：d1＝0.8，d2＝0.6。各帧中的AM数据和列电压电平示于图1和表4。每帧分为X子帧和Y子帧。X子帧加有对应于表3中已分数据X的电压作为列电压，Y子帧加有与表3中已分数据Y相对应的电压作为列电压(其中d1＝0.8，d2＝0.6)。信号电压的极性每13个选择脉冲反向一次
驱动频率如此调节，使选择脉冲宽度为35μs(即子帧频率为120Hz)，偏压比为1/14。将8电平(3位)驱动器用作列驱动器。行驱动器为原来所用的3电平(±VR，0)。
表11表示采用上述驱动法所获得的特征。。其响应时间为上升时间和下降时间之间的平均时间。这种解释也适用于实例2和3以及对比例1。
来自个人计算机的VGA输出用作驱动信号的输入。结果可以获得具有优良灰度的显示。再者，通过将视频信号输入个人计算机进行显示。结果，尽管还有某些残留图像，仍可获得灰度优良的动态图像显示。
[实例2]
采用如实例1相同方式准备VGA液晶显示面板，采用480×640×RGB更高速响应类VGA面板(240°扭曲膜补偿型STN)。如下所述驱动面板。
所有扫描行(选择行)垂地划分为采用双扫描驱动系统的两部分。用多行选择法同时选择每三行。因此，240个选择行划分为80个子组，用表7所示的3×4正交矩阵确定一串选择脉冲，当每个子组选择四次时，确定电压有效值。
至于灰度，采用与实例1相同的方法，采用幅度调制和帧调制以获得具有21个灰度等级的显示。输入5位数据(32个灰度等级)。经γ校正后，数据分配为21个灰度等级。该21个灰度等级数据分配成7个灰度等级用于两帧的AM和帧调制。AM的7个灰度数据为±1，±0.8，±0.6和0，它们对应于表1中的条件d1＝0.8和d2＝0.6。表4中示出了帧内的AM数据和列电压电平。AM的7个灰度数据为d1＝0.8和d2＝0.6，它们如表3中所示分配给X子帧和Y子帧。
在完成两帧(4个子帧)后，数据信号的极性反向。X子帧加有通过计算表3中的已分数据X所获得的电压电平作为列电压；Y子帧加有通过计算表3中的已分数据Y所获得的电压电平作为列电压。
驱动频率如此调节使选择脉冲的宽度为35μs(即子帧频率＝120Hz)，最大偏压比(行电压/最大列电压)为1/5。将32电平(5位)驱动器用作列驱动器(本例采用20个电平)，行驱动器具有原来所用的3电平(±VR，0)。
表11表示利用上述振动方法所获得的特征。
将来自个人计算机的VGA输出用作驱动用信号输入。结果获得具有精细灰度的显示。再者，视频信号输入个人计算机用于显示。结果可以得到无剩余成像、灰度优良的动态图像显示。
此外，在或者通过窗口的静止图像显示，或者采用视频信号的动态图像显示中，均可获得优良的图像显示，与实例1相比它具有较高的对比度和较少的串话。
此外，当6位(64个灰度等级)数据用作输入，且6位数据分配至4个帧的帧调制和7个灰度等级的AM调制时，可以得到拥有41个灰度等级的显示。
[实例3]
采用与实例1中相同的液晶显示面板。驱动时，采用表9所规定的列电压电平。即，采用7个显示数据：1，0.866，0.5，0，-0.5，-0.866和-1。
表9
 AM灰度   已分数据X   已分数据Y
    1     1     1
    2     1.366     0.366
    3     1.366     -0.366
    4     1     -1
    5     -1.366     0.366
    6     -1.366     -0.366
    7     -1     -1
为模块所获得的特征示于表11。
两帧内的21个灰度等级没有相等的时间间隔。
输入位数变为6位(64个灰度等级)，64位数据分配成4个帧的帧调制和7个灰度等级的AM调制。在显示中，得到具有相同时间间隔的灰度显示，灰度数为61。
[对比例1]
按以下方式驱动与实例1中相同的480×640×RGB(240°扭转膜补偿型STN)VGA液晶显示面板。
所有扫描行(选择行)垂直地划分为采用双扫描驱动系统的两个部分。利用逐行法(APT)选择选择行的每一行。至于灰度，共同采用幅度调制和帧调制实现有15个灰度等级的显示。在显示灰度中，输入4位数据(16个灰度等级)分配成15个灰度等级。该15个灰度等级分配成8个灰度等级用于AM和2个帧的帧调制。利用AM调制的8个灰度等级由在显示数据-1(开)和显示数据+1(关)之间范围内具有相等时间间隔的数值组成。
数据信号的极性每隔13个选择脉冲反向。每个帧划分为X子帧和Y子帧，其中，X子帧加有与已分数据X相对应的电压，Y子帧加有与已分数据Y相对应的电压。驱动频率如此形成，使选择脉冲的宽度为35μs(即子帧频率＝120Hz)，偏压比为1/14。
表11示出了通过上述驱动方法得到的特性。
将16个电平(4位)(其中采用14个电平)的驱动器用作列驱动器，将原来使用的三电平(±VR0)行驱动器用作行驱动器。
将来自个人计算机的VGA输出用作驱动用信号输入。结果，获得拥有精细灰度的显示。此外，当视频信号输入个人计算机进行显示时，可以得到具有少量残留图像的动态图像显示。然而，显示质量较劣于实例1、2和3中的情况。
表10表示与上述实例和对比例有关的列电压电平数和灰度等级数。
表10
列电压 驱动法 2帧灰度 4帧灰度
实例1  6电平 APT  21灰度 41灰度
实例2  20电平 多行选择 21灰度 41灰度
实例3  6电平 APT  21灰度 61灰度
对比例1  14电平 APT  15灰度 29灰度
表11
  实例1   实例2   实例3   对比例1
对比度   30∶1   50∶1   30∶1   30∶1
响应时间   150ms   70ms   150ms   150ms
[实例4]
准备480×640×RGB的VGA液晶显示面板。在形成具有液晶显示面板的显示模块中，采用240°扭转STN；用两片相位补偿膜进行相位补偿；结合内部滤色片获得彩色显示；并将荧光管背景光设置在背面。
所有扫描行(选择行)垂直划分为具有双扫描驱动的两部分。用多行选择法同时选择三行进行驱动。因此，将240个选择行分成80个子组。利用表8所示4×4正交矩阵确定一串选择脉冲。每个子组内提供一个虚拟行，这样，假想地同时选择四行进行驱动。
至于灰度，同时采用幅度调制和帧调制，以获得具有21个灰度等级的显示。输入5位数据(32个灰度等级)。经γ校正后，数据分成21个灰度等级，21个灰度等级数据分配成7个灰度等级用于AM和2个帧的帧调制。通过AM显示的7个灰度数据为±1，±0.8，±0.6和0。通过表4所示的帧调制为每个帧分配显示数据。此外，将通过AM的7个灰度数据分配给X子帧和Y子帧。
通过采用以下三个条件，利用实际三个行上的数据计算虚拟行上的虚拟数据，并根据来自行(选择)函数发生器的信号进行矩阵计算，由此获得对应于6电平选择脉冲的列电压电平。所获得的数据作为3位信号转送到列驱动器。
条件1：在具有奇数的子帧中，将数据±1，±1.4用作1行的已分数据X，在具有偶数的子帧中，将±1，±0.2用作1行的已分数据。
条件2：虚拟行上的数据如此确定，使作为四行用已分数据的±1数为偶数。
条件3：虚拟行上的数据如此确定，使四行用已分数据上的负号数为偶数。
数据信号的极性在完成两帧(4个子帧)操作后反向。通过对表3中已分数据X计算所得到的列电压加到X子帧，通过对表3中已分数据Y计算所得到的列电压加到Y子帧。
驱动频率如此确定，使选择脉冲的宽度为35μs(即子帧频率＝120Hz)，使最大偏压比(行电压/最大列电压)为1/5。将8电平(3位)驱动器用作列驱动器(实际上采用6电平)，将原来的三电平(±VR，0)用于行驱动器。
在通过上述驱动方法所得到的性能中，对比度为40∶1，响应时间(平均)为70ms。
来自个人计算机的VGA输出作为信号输入。结果可以获得拥有精细灰度的显示。此外，当视频信号输入个人计算机显示信号数据时，可以得到拥有优良灰度的动态图像显示，而仅有极少的残留图像。
在或者通过窗口的静态图像显示或者利用视频信号的动态图像显示中，可以获得优良的图像，并可获得具有高对比度而串话减至最小的显示。
此外，6位数据(64个灰度等级)用作输入数据，且数据分配到四帧用帧调制和用于7个灰度等级的AM调制。当显示数据时，可以获得具有41个灰度等级的显示。
[实例5]
采用与实例4相同的方式，采用表12中所示的选择矩阵驱动液晶显示元件。
表12 1 1 1 1 1 - 1 1 - 1 1 1 - 1 - 1 1 - 1 - 1 1
根据选择矩阵的变化，部分改变确定虚拟数据的方式。即，虚拟行上的数据如此确定，使用于四行的已分数据上的负号数为奇数，尽管在实例4的条件3中，用于四行的已分数据上的负号数为偶数。
所获得的模块性能与实例4中的相同，实际上可以得到如实例4中相同的图像质量。
[实例6]
实例4中，增加了虚拟子组，使得子组数为81，并消去了选择矩阵中列向量的跳变序列。在此情况下，数据信号的极性每隔13个选择脉冲反向。此外，共同采用用于2帧的利用AM和FRC的7个灰度数据，相对空间和时间分散AM数据，以防止闪烁的产生。尤其是，如表13所示，在显示表面上将第1帧和第2帧中表示的数据划分为2×2个像素。
表13
    1     2
    1     2
    2       1
    2       1
     第1帧                     第2帧
此外，在扫描期间，每有5个子组选择即将已分数据X与已分数据Y进行交换。即，采用等式12所示的列电压序列向量(Cx+y)。
采用上述技术，可以显著减少半色调区域内的串话。再者，可以实际上抑制亮度与原有灰度等级(有效电压电平)的倒转现象。
[实例7]
除了响应于选择脉冲的定时，将以已分数据X和已分数据Y(通过用选择矩阵中的相同列向量进行正交变换形成)为基础的信号逐一加到规定的行电极组(每个行电极组被同时选择)之外，采用与实例6所示相同的驱动技术。即，采用列电压序列向量(Cx+y)。
通过采用此种技术，可以大大减少AM中产生的动态图像中的垂直带状不均匀部分。结果，当用视频信号进行显示时，可以得到质量优良的显示，仅存在极少的串话。
[实例8]
准备480×640×RGB的VGA液晶显示面板。按如下形成具有液晶面板的显示模块。采用240°扭转STN：用两片相位补偿膜进行相位补偿；结合内部滤色片获得彩色显示；将荧光管背景光设置在背面。
所有扫描行(选择行)垂直划分为用于双扫描驱动的两部分。利用多行选择法同时选择两行。因此，240个选择行划分为120个小组。用基于表14中所示2个2×2正交矩阵的2×4正交矩阵确定一串选择脉冲。因此，当两次选择每个子组时，相对于“开”和“关”数据固定有效电压值，并当四次选择每个子组时，相对于中间色调的数据固定有效电压值。
表14 1 1 1 - 1 1 - 1 1 1
为什么采用表14中所示向量的原因在于，同时所选两行之间行波形中的频率分量相等，由引可以获得行方向上电压的均匀度。在上述矩阵中，从左侧至右侧的列(选择向量)分别称为A1-A4。
至于灰度，同时采用幅度调制和帧调制，进行具有21个灰度等级的显示。输入5位数据(32个灰度等级)。经γ较正后，数据分配成21个灰度等级，通过用于2帧的帧调制和AM调制将21个灰度等级分配成7个灰度等级。数据±1、±0.8、±0.6和0用于通过AM显示的7个灰度等级。表4中所示的显示数据通过帧调制分配到各帧。此外，7个灰度数据通过AM划分为X数据和Y数据作为已分数据显示。
X数据或Y数据与规定各帧中的扫描操作之关系取决于子组、X数据用于第1至第5子组的第一次扫描，Y数据用于接下来5个子组的第一次扫描。此外，在以后的扫描中，将X数据与Y数据交换。
在此情况下，用于第一次扫描的选择向量与用于第二次扫描的相同，用于第三次扫描的选择向量与用于第四次扫描的相同，由此，每隔2次扫描就改变选择向量。此外，选择向量有规则地每隔3次选择循环即改变，这样，在第一次和第二次扫描中即有一串选择向量A1，A1，A1，A2，A2，A2，A3，A3，A3，…，在第三和第四次扫描中即有一串选择向量A2，A2，A2，A3，A3，A3，…，。表15中所示的选择向量和已分数据加到各次扫描的第一子组。
表15
  帧数   扫描数   选择向量   已分数据
  第1帧 第1次扫描     A1     X
第2次扫描     A1     Y
第3次扫描     A2     X
第4次扫描     A2     Y
  第2帧 第1次扫描     A3     X
第2次扫描     A3     Y
第3次扫描     A4     X
第4次扫描     A4     Y
极性变换每隔31个脉冲进行与上述序列无关。通过计算选择向量和已分数据获得列信号。将4位(16个电平)驱动器用作列驱动器。
在上述驱动方法所得到的性能中，对比度为35∶1，响应时间(平均)为70ms。
来自个人计算机的VGA输出用作信号输入。结果可以获得具有精细灰度的显示。此外，视频信号输入到个人计算机作为显示。结果，可以获得灰度优良的动态图像显示，同时，实际上无残留图像。
在或者通过窗口的静态图像显示，或者利用视频信号的动态图像显示中，可获得优良的图像，且可以得到具有高对比度和极少串话的显示。
此外，6位(64个灰度等级)数据分配到用于4帧的帧调制和用于7个灰度等级的AM调制。在显示数据时，可以得到具有41个灰度等级的显示。
[实例9]
除了在子组中和子组之间进行X数据和Y数据的交换外，通过采用与实例8实际相同的驱动方法显示图像。此外，将虚拟子组插入子组间X和Y数据的交换部分，将下一个子组上的数据用作虚拟子组内电极上的虚拟数据，由此可以消除因波形失真(因子组中X和Y数据的交换而引起)在子组之间产生的亮度不匀度。每隔20个子组即进行各子组之间X和Y数据的交换。为此，所有子组划分为6个块，可提供6个虚拟子组(12个虚拟行)。
在用于第一块内第一帧的第一次扫描中，X数据分配到第一行，Y数据分配到第二行，其中，第一行和第二行同时选择。在第2块中，Y数据分配到第一行，X数据分配到第二行。在下一次扫描中，X数据和Y数据进行交换。
驱动能率为1/252。然而，实际上可以获得与实例8中相同的性能，并可获得具有较高均匀度的图像。
[实例10]
通过采用实际上与实例8中所述相同的驱动方法显示图像。然而，对于灰度，采用与幅度调制相应的两种灰度数据设置，它们通过FRC时序地展开。按如下的方式进行具有灰度数据的显示，对于奇数个列线路，灰度数据A用于奇数帧，而灰度数据B用于偶数帧，对于偶数个列线路，灰度数据B用于奇数帧，而灰度数据A用于偶数帧。A(1，0.8，0.6，0，-0.6，-0.8，-1)和B(1，0.88，0.47，0，-0.47，-0.88，-1)用作灰度数据A和B。利用2帧用FRC，可以得到拥有40个灰度等级以上的显示。与仅仅采用灰度数据A获得的21个灰度等级相比，灰度等级数大大增加。在本例中，采用5位列驱动器，其中采用27个电平。
[实例11]
利用与实例8实际相同的驱动方法显示图像。
作为用于一帧的灰度数据，采用(1，0.8，0.6，0，-0.6，-0.8，-1)。通过改变奇数帧和偶数帧之间行电压的绝对幅值进行灰度显示。在此情况下，偶数帧中的行电压确定为奇数帧中的0.75倍之多。
实际上可以获得与实例8中相同的对比度。用2帧得到有44个灰度等级的显示，用4帧得到有100个以上灰度等级的显示。
根据本发明，可以实现利用幅度调制的灰度驱动，而用于列驱动器的电平数保持在现实的电平范围(64-32或更低)。即，可以实现无闪烁的灰度显示，简易的电路系统和较低的制造成本。
此外，可以独立进行显示而无数据出错。无需对数据的特殊处理即可得到具有高质量的图像。即，可以获得无诸如串话之类信息出错的图像。
再者，列电压的最大电平可以控制得较低些，由此可减低功耗率；可以减小引起不均匀显示的电压变化，并可获得高质量的显示。
对于多行选择法，本发明是非常有效的。

Claims (21)

1.一种采用多重驱动方法的液晶显示器驱动方法，其特征在于包括：
(a)在灰度数据显示中，向像素施加多个在各个脉冲幅度中含有各种分量的电压脉冲，所述分量根据待显示数据的灰度等级而改变，由此，在显示帧周期内，可以有效地使非选择状态下加到扫描电极上之像素的RMS电压保持恒定，以及
(b)利用至少两个数据中共有的多个电压脉冲的一部分，该数据具有用于显示的不同灰度等级，由此减少显示必需的电压电平之脉冲幅度数。
2.如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于与帧调制或脉宽调制相关联地显示灰度数据。
3.如权利要求1或2所述的驱动方法，其特征在于，同时选择多个扫描电极，通过具有实际正交性的选择矩阵确定施加到所述扫描电极的脉冲。
4.如权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，将至少一个虚拟扫描电极附加到同时所选的扫描电极，并为该虚拟扫描电极确定数据，由此减少加到数据电极的电压电平数。
5.一种采用多重驱动方法的液晶显示器驱动方法，其特征在于包括：
(a)在灰度数据显示中，向像素施加其脉冲幅度对应于多个灰度数据(已分灰度数据)的电压脉冲，所述灰度数据包含根据待显示数据的灰度等级而改变的各种分量，由此在显示帧周期内，有效地使非选择状态下加到扫描电极上之像素的RMS电压保持恒定，以及
(b)利用用于显示的至少两个不同灰度数据中共有的多个已分灰度数据的一部分。
6.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于与帧调制或脉宽调制有关联地显示灰度数据。
7.如权利要求5或6所述的驱动方法，其特征在于通过电压脉冲获得的灰度等级由一部分电平组成，该电压脉冲在各个脉冲幅度内含有根据待显示数据的灰度等级而改变的各种分量，该一部分电平通过用实际相等的时间间隔划分自-1(开)至+1(关)的一个范围而形成。
8.如权利要求5至7任一所述的驱动方法，其特征在于通过显示已分灰度数据d+(1-d2)1/2和已分灰度数据d-(1-d2)1/2，有效显示灰度数据d(-1≤d≤1，其中-1表示“开”，1表示“关”)，其中，灰度数据包括至少4种数据元素{±d1，±(1-d1 2)1/2}(其中-1＜d1＜1以及d1≠0)。
9.如权利要求5至7任一所述的驱动方法，其特征在于同时选择多个扫描电极，并通过具有实际正交性的选择矩阵确定加到所选扫描电极的脉冲。
10.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，对应于同时所选扫描电极的数据电极加有用所述选择矩阵变换已分灰度数据所获得的信号。
11.如权利要求9或10所述的驱动方法，其特征在于，通过显示已分灰度数据d+(1-d2)1/2和已分灰度数据d-(1-d2)1/2，有效显示一灰度数据d(-1≤d≤1，其中，-1表示“开”，1表示“关”)，其中，该灰度数据包括至少4种数据元素{±d1，±(1-d1 2)1/2}(其中一1＜d1＜1以及d1≠0)。
12.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，当显示中间灰度数据时，在所有扫描电极均加有至少一个选择脉冲的一个时期内，响应于选择脉冲而加到数据电极的信号，以一种固定状态包括通过对绝对值在已分灰度数据中为大于1的数据元素进行正交变换所获得的至少一个信号，以及通过对绝对值小于1的数据元素进行正交变换所获得的至少一个信号。
13.如权利要求11或12所述的驱动方法，其特征在于，当显示中间灰度数据时，响应于曾经加到同时所选扫描电极组的选择脉冲而加到数据电极的信号，以一种固定状态包括通过对绝对值在已分灰度数据中为大于1的数据元素进行正交变换所获得的至少一个信号，以及通过对绝对值小于1的数据元素进行正交变换所获得的至少一个信号。
14.如权利要求9至13任一所述的驱动方法，其特征在于，当信号加到相对同时所选扫描电极组的数据电极时，通过对显示一预定灰度数据所必需的所有已分灰度数据进行正交变换而形成该信号，该信号响应于施加选择脉冲的定时，作为选择矩阵每个列向量的一组加到列电极上。
15.如权利要求9至14任一所述的驱动方法，其特征在于，将至少一个虚拟扫描电极加到同时所选的扫描电极，为该虚拟扫描电极确定数据，由此减少施加到数据电极的电压电平数。
16.如权利要求15所述的驱动方法，其特征在于，相应于同时所选扫描电极(包括至少一个虚拟扫描电极)的显示数据划分为多组具有不同绝对值的显示数据；并为虚拟扫描电极确定数据，由此使每组中包括的显示数据量取一个预定的离散整数值。
17.如权利要求15或16所述的驱动方法，其特征在于，选择矩阵中的列向量元素的乘积取一个预定的符号，并为虚拟扫描电极确定数据，由此使相应于同时所选扫描电极(包括至少一个虚拟扫描电极)的显示数据元素的乘积取一个预定的符号。
18.一种液晶显示器的驱动方法，其特征在于，同时选择多个扫描电极；相应于同时所选扫描电极的数据电极加有通过用实际正交选择矩阵变换灰度数据所获得的信号；该灰度数据由具有不同绝对值的至少两种数据元素组成；有至少一个虚拟扫描电极加到同时所选的扫描电极，并为虚拟扫描电极确定数据，由此减少加到数据电极的电压电平数。
19.如权利要求18所述的驱动方法，其特征在于，相应于同时所选扫描电极(包括至少一个虚拟行电极)的显示数据划分为多组具有不同绝对值的显示数据，并为虚拟行电极确定数据，由此使每组中包含的显示数据量取一个预定的离散整数值。
20.如权利要求18或19所述的驱动方法，其特征在于，选择矩阵中的列向量的乘积取一个预定的符号，并为虚拟扫描电极确定数据，由此使相应于同时所选扫描电极(包括至少一个虚拟扫描电极)的显示数据元素的乘积取一个预定的符号。
21.一种采用多重驱动方法的液晶显示器驱动方法，其特征在于包括：
(a)在显示多个第一灰度数据之一中，向像素施加含有各种分量的多个电压脉冲，每个电压脉冲的脉冲幅度相应于多个第二灰度数据(已分灰度数据)的每一个，所述分量根据待显示的第一灰度数据的灰度等级而改变，由此，在显示帧周期内，可以有效地使非选择状态下加到扫描电极上之像素的RMS电压保持恒定，以及
(b)当显示至少两个不同的第一灰度数据时，采用共用的多个第二灰度数据的一部分。
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