CN1258116C - 液晶显示器和用于降低闪烁的方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示器，包括定时控制电路，该定时控制电路具有一闪烁降低部分，用于检测在需在液晶板上显示的完整一帧中的闪烁以及根据所检测的闪烁量控制背光源的亮度。定时控制电路当所检测的闪烁高于指定比率时，通过暗淡背光源的亮度，可以明显地降低肉眼可辨认出的闪烁。

Description

液晶显示器和用于降低闪烁的方法

                         技术领域

本发明涉及一种液晶显示器(LCD)，更具体地说，涉及一种利用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件的有源阵列型LCD以及用于降低闪烁(flicker)的方法。

                         背景技术

在有源阵列型LCD中，利用多个具有非线性特性的有源元件驱动所有像素，每个有源元件配置在按阵列形状排列的每个像素上。对于有源元件通常采用TFT元件。

在液晶显示器中，光显示特性取决于TFT元件、液晶材料、单元(cell)间隙、滤色器等。因此，当长时间使用TFT LCD时，可能产生闪烁或图像保留(sticking)恶化的显示特性。

为了降低闪烁，已经提出各种方法。在1993年10月授予Kimura等人的名称为“降低闪烁的液晶显示器”的5253091号美国专利中，以及在1995年7月授予Suzuki等人的名称为“降低闪烁的液晶显示器”的5436747号美国专利中已公开了降低闪烁的常规方法的实例。

液晶显示器一般包括：具有多个像素电极和TFT元件的TFT基片、具有多个公用电极和滤色器相对的滤色器基片，以及其间的液晶材料。

在液晶显示器中，每个配置在一个像素上的多个TFT元件向形成在滤色器基片上的公用电极和形成在TFT基片上的像素电极提供电压，以控制施加在液晶上的电场。当通过控制对应的TFT元件向像素电极和公用电极施加电压时，响应于该电场，由于像素电极和公用电极之间的电位差，使液晶材料中的分子改变其取向。这时，通常控制两个电极之间的电场以便周期性地改变其方向。

例如，通过TFT元件向像素电极提供的信号电压相对于向公用电极提供的公用电极电压周期性地反相。这时，如果相对于公用电极电压的正、负反相信号电压的实际数值是相同的，就不会发生闪烁和图像后或图像保留现象。然而，如果正、负电压的实际数值是彼此不同的，就可能将具有直流分量的电场施加在两个电极上，发生图像保留现象。此外，如果相对于公用电极电压的正、负电压的对于相同灰度级是不对称的，则每个像素电极的亮度按照每个正、负电压可能变为不同，并因此发生保留现象。即使，首先公用电极电压已经经过正确地调制，不再强加直流分量等，液晶显示器中的各种元件例如TFT元件、滤色器以及保护层随着使用会发生物理变化。因此，公用电极电压可能与最佳状态有偏差，因此加重了闪烁。特别是，高分辨率的大型液晶显示器可能按指数增加肉眼可辨认出的闪烁量。

                         发明内容

本发明的目的是提供一种改进的LCD以及用于降低闪烁的方法。

根据本发明，实现上述和其它目的是通过提供这样一种的LCD，该LCD包括：具有多个像素的液晶板、背光源(backlight)，用于向液晶板提供均匀光亮度；定时控制电路，用于产生栅极(gate)控制信号以及多个控制信号；灰度级电压发生电路，用于响应于栅极控制信号产生与需在液晶板上显示的数据对应的多个灰度级电压；栅极驱动电路，用于响应于栅极时钟信号逐行扫描液晶板上的像素；源极驱动电路，用于每次扫描时向液晶板输出液晶驱动电压。定时控制电路检测需在液晶板上显示的数据是否被切换(toggle)，以及根据所检测的结果产生用于控制背光源的亮度的控制信号；以及闪烁降低单元，用于通过检测包含在需在液晶板上显示的一帧数据中的被切换数据，并根据所检测的被切换数据的数目控制所述背光源的亮度来降低肉眼可辨认出的闪烁。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于降低闪烁的方法，包括步骤：输入LCD定时控制器中的数据，检测该数据是否被切换，对需在液晶板上显示的一行(line)数据中的被切换的数据进行计数，对需在液晶板上显示的一帧数据中的被切换的行的数目进行计数，并响应于被切换的行的数目控制液晶显示器的亮度。

                         附图说明

图1是根据本发明的LCD的方块示意图。

图2是图1所示的LCD中的定时控制电路的方块示意图。

图3是图2所示的LCD中的闪烁降低部分的方块示意图。

图4是表示根据本发明用于降低闪烁的方法的处理步骤的流程图。

                         具体实施方式

下面参照附图更完整地介绍本发明，在附图中表示本发明的优选实施例。然而，本发明可以很多不同的形式实现并且并不局限于这里所述的实施例。所有相同的标号指相同的元件。

根据本发明的液晶显示器包括：定时控制电路，其具有一闪烁降低部分，用于检测需在液晶板上显示的完整一帧中包括的闪烁量，以及根据所检测的闪烁量控制背光源的亮度。该定时控制电路当检测的闪烁大于允许值时，通过产生控制信号暗淡(dim)背光的亮度，可以明显地降低肉眼可辨认出的闪烁量。

图1是根据本发明的LCD100的方块示意图。

下面参照图1，该LCD100包括：液晶板10、连接到液晶板10的栅极驱动电路20、源极驱动电路30、具有闪烁降低部分60的定时控制电路40、灰度级电压发生电路50、背光源70。

液晶板10包括：多个栅极线Go-Gn以及分别与栅极线Go-Gn交叉的多个数据线D1-Dm。每一栅极线连接到栅极驱动电路20，每一数据线连接到源极驱动电路30。液晶板10通过将红(R)、绿(G)、蓝(B)3种滤色器组合以显示纯红、纯绿、纯蓝和灰度值或灰度级以及彩色画面。背光源70连接到液晶板10，以提供具有均匀亮度的平面光。灰度级电压发生电路50连接到源极驱动电路30以便产生标准电压Vgray，用于在产生液晶驱动电压时提供标准。栅极驱动电路20按次序每次一行扫描液晶板10中的各像素。当栅极驱动电路20扫描液晶板10中的各像素时，源极驱动电路30响应于从灰度级电压发生电路50输出的标准电压Vgray，根据通过定时控制电路40输入的RGB颜色信号产生液晶驱动电压，并在每次扫描时将所产生的液晶驱动电压输出到液晶板10。

定时控制电路40响应于RGB颜色信号、行区分(distinction)信号H-Sync、帧区分信号V-Sync以及时钟信号MCLK，产生栅极驱动电路20和源极驱动电路30中所需的控制信号。此外，定时控制电路40通过闪烁降低部分60检测包含在的RGB颜色信号中的闪烁，并根据所检测的闪烁量，通过控制面板亮度降低在液晶板10上显示的肉眼可辨认出的闪烁。

一般，根据各个单人和他们的所处的环境辨认出的闪烁是不同的。因此，在某些LCD技术领域，已经试图利用心理生理学法或心理学法测量闪烁。例如，老年人对于闪烁具有较低的灵敏度。根据疲劳程度也会降低对于闪烁的敏感度。因此，根据肉眼的敏感度难于感觉到闪烁，即，当时强照明时他们易于感受到，但是，当弱照明时他们几乎没有感受到。通过利用闪烁的特性，本发明的定时控制电路40控制画面的亮度以便当闪烁高于指定级别时，使闪烁几乎感受不到，而当闪烁低于该级别时，返回到正常亮度级别。

下面参照图2解释按上述方式工作的定时控制电路40的结构或组成。图2是图1所示的LCD 100中的定时控制电路40的方块示意图。参照图2，定时控制电路40通常包括：输入处理器41、数据处理器42、时钟处理器43和信号处理器44。信号处理器44包括一用于根据闪烁量控制液晶板10的亮度的闪烁降低部分60。

数据处理器42和时钟处理器43分别控制颜色信号RGB和时钟信号MCLK的定时。信号处理器44响应于从图形(graphic)控制器(未示出)输入的帧区别(distinction)信号V-Sync、行区别信号H-Sync、仅表示在颜色信号RGB输出中的高电平的DE信号以及时钟信号MCLK，产生栅极驱动电路2和源极驱动电路3所需的控制信号，例如为：起始级别信号STH、起始垂直信号STV、负载信号TP、栅极时钟信号栅极Clock、栅极触发(enabling)信号OE等。输入处理器41将来自的图形控制器的可变信号转换为指定的信号，并以此控制数据处理器42和信号处理器44。配置在定时控制电路40上的闪烁降低部分60检测在液晶板10上显示的完整一帧中的闪烁量，并根据检测的闪烁量产生用于控制液晶板10的亮度的控制信号Dim。背光源70包括：暗淡电路(未示出)，以便响应于定时控制电路40产生的控制信号暗淡控制背光源70的亮度。在1999年8月授予Praiswater的名称为“用于暗淡液晶显示器中的背光源中的灯的装置和方法”的5939830号美国专利中，公开了这种背光源70的暗淡电路。

图3是根据本发明的一优选实施例的LCD 100中的闪烁降低部分60的方块示意图。参照图3，本发明的闪烁降低部分60包括：具有切换(toggling)检测器61、加法器62、第一比较器63的闪烁检测部分64、第一计数器65、第二比较器66、第二计数器67和第三比较器68。应注意，包含在第一比较器63、第二比较器66和第三比较器68中的第一基准值Ref1、第二基准值Ref2和第三基准值Ref3根据LCD的分辨率和驱动方法变化。在本发明中，按照将它们应用于分辨率为1280×1024超扩展图形阵列(SXGA)和一可以同时输入奇数像素数据和偶数像素数据的双端口驱动方法，来解释它们。

为了检测输入的颜色信号RGB是否具有闪烁，闪烁检测部分64中的切换检测器61检测形成颜色信号RGB的每一位(bit)是否被切换。为此，切换检测器61通过将它们分成每一个位D0-D47来接收颜色信号RGB，通过以指定的时间延迟Delay(延迟)0_Delay47延迟所接收的多个位D0-D47，然后对经延迟的每一个位和非经延迟的原始的位执行XOR运算。当所接收的位被切换时，XOR运算的结果变为“1”，而当所接收的位未被切换时，XOR运算的结果变为“0”。将XOR运算的结果输入到加法器62以便相加。加法器62计算在输入的颜色信号RGB中的被切换位的数目。第一比较器63将通过加法器62计算的被切换位的数目与第一基准值Ref1进行比较。根据第一比较器63的结果，将具有“0”或“1”的结果输入到第一计数器65。这时，根据一次输入的数据中的位的数目设置第一基准值Ref1。例如，当输入由8位组成的颜色信号RGB时，红(R)、绿(G)、蓝(B)组成的每个信号需要8位的数据，以便显示一个像素所需的位的数目变为8×3即24。特别是，在当前广泛采用双端口驱动方法的情况下，由于奇数像素数据和偶数像素数据同时输入，一次中输入的数据中的位的数目变为8×3×2即48。

闪烁检测部分64通过检测形成输入数据的每个位D0-D47是否被切换来检测输入的数据是否有闪烁。此外，当形成输入数据的所有的位D0-D47被切换时，闪烁检测部分64输出表示输入的数据有闪烁的“1”，否则输出为“0”。

一旦闪烁检测部分64检测出输入的数据具有或没有闪烁，就向第一计数器65输入具有为“0”或“1”的数值的检测结果。第一计数器65作为由10位计数器组成的像素切换器(toggler)，通过AND门接收复位信号Reset和行区分信号H-Sync以及所检测的结果。即，响应于从闪烁检测部分64接收的检测结果，第一计数器65对以像素为单位产生闪烁的输入数据的数目进行计数。当输入行区分信号H_Sync时，第一计数器65仅输出在一行中产生的闪烁的数目(number)并被复位。因此，检测出在一行中有闪烁的像素数目。

当第一计数器65对在一行中产生的闪烁的数目进行计数时，通过第二计数器67将计数的结果即第一计数值与第二基准值Ref2相比较。应注意，第二基准值Ref2是指一行中的像素的数目。例如，在液晶显示器100采用双端口驱动方法和分辨率为1280×1024例如SXGA的情况下，第二基准值Ref2变为640。第二比较器66检测计数的结果即第一计数值是否与第二基准值Ref2相同。结果，如果计数的结果与第二基准值Ref2相同，则第二比较器66输出“1”，否则输出“0”。因此，第二比较器66检测完整的一行中是否产生闪烁。

一旦第一计数器65和第二比较器66检测出在完整的一行中产生或没有产生闪烁，向第二计数器67输入具有数值为“0”或“1”的一行的检测结果。作为一由10位计数器构成的像素切换器的第二计数器67接收复位信号Reset和行区分信号H-Sync以及通过AND门所检测的结果，即所检测的闪烁的数目。即，第二计数器67对从第二比较器66输出的每行上所检测的闪烁的数目进行计数。当输入帧区分信号V-Sync时，第二计数器67输出在一帧中的闪烁的行的数目，因此，得到一帧中的闪烁的行的数目。

当由第二计数器67对在一帧中的闪烁的行的数目进行计数时，将计数的结果与第三基准值Ref3进行比较。这里，应注意，第三基准值Ref3是指形成一帧的行的数目乘以指定比率所得的数值。例如，在具有的分辨率为1280×1024的SXGA中，第三基准值Ref3变为与1024的90％即921相对应的数值。与此相似设置的原因是为了当在一帧的90％以上的像素产生闪烁时通过暗淡控制背光源70亮度，降低肉眼可辨认出的闪烁。为此，第三比较器68将计数的结果即第二计数值和第三基准值Ref3进行比较。结果，若计数的结果和第三基准值Ref3相同或大于第三基准值Ref3，第三比较器68向背光源70输出数值为“1”的控制信号Dim，以便控制背光源70亮度使之暗淡，否则向背光源70输出数值为“0”的控制信号Dim。

本发明的按照如上所述操作的闪烁降低部分60其特征在于，具有简单的电路组件例如计数器和比较器而没有单独的存储器。因此，仅占用很小量的电路区域，因此，降低了其制造成本。

如上所述，本发明的定时控制电路40检测在一帧的每一个像素中是否产生闪烁，并当产生的超过指定等级的闪烁时产生用于通过暗淡控制背光源70亮度的控制信号Dim。另一方面，当利用定时控制电路40暗淡背光源70时，若闪烁级别低于指定的级别，则定时控制电路40产生一将背光源70亮度复原的控制信号Dim。这可以降低肉眼可辨认出的闪烁。这时，通过适当地对基准值Ref1到Ref3进行调制，可以得到背光源70的亮度控制基准。此外，通过适当地对基准值Ref1到Ref3进行调制，可以控制对于背光源70的亮度控制级别。

图4是表示根据本发明的优选实施例的用于降低LCD中的闪烁的方法的步骤的流程图。特别是，图4表示图3中所示的闪烁降低部分60的操作步骤。

参照图4，首先输入与LCD的每个像素相对应的颜色信号RGB(S10)。然后，检查形成输入的颜色信号RGB的每个位是否被切换(S12)。然后，对被切换的位的数目进行计数(S14)。在此之后，检查所计数的位的数目是否与第一基准值Ref1相同(S16)。这里，应注意，第一基准值Ref1是指在一次中输入的颜色信号RGB的全部位的数目。在LCD采用双端口驱动方法和具有分辨率为1280×1024例如SXGA的情况下，第一基准值Ref1是48。

在步骤(S16)，当所计数的位的数目与第一基准值Ref1相同时，增加计数值(S18)，否则操作步骤返回到第一步骤(S10)，以重复进行上述的步骤。这里应注意这样一个事实，即，所计数的位的数目与第一基准值Ref1相同是指输入的颜色信号RGB的全部位的数目都被切换，产生了闪烁，以及第一计数值是指被切换的像素的数目，即一行中闪烁的像素的数目。

接着，将第一计数值与第二基准值Ref2进行比较，以便检测它们是否彼此相同(S20)。这里应注意，第二基准值Ref2是指形成一行的像素的数目。在LCD采用双端口驱动方法和具有分辨率为1280×1024例如SXGA的情况下，第二基准值Ref2是640。在步骤(S20)，当第一计数值与第二基准值Ref2相同时，即当在完整一行中产生闪烁时，增加第二计数值(S22)，否则操作步骤返回到第一步骤(S10)，以重复进行上述的步骤。这里应注意第二基准值Ref2是被切换的行数，即在一帧中闪烁的行的数目。

检查第二计数值是否与第三基准值Ref3相同(S24)。这里应注意第三基准值Ref3是指形成一帧的行的数目乘以指定比率例如90％所得的数值。在LCD采用双端口驱动方法和具有分辨率为1280×1024例如SXGA以及指定比率为90％的情况下，第三基准值Ref3是1024的90％或921。在步骤(S24)，当第二计数值与第三基准值Ref3相同或大于第三基准值Ref3时，即当在完整一帧中按指定比率以上例如为90％产生闪烁时，产生一暗淡背光源70的控制信号Dim(S26)。否则操作步骤返回到第一步骤(S10)，以重复进行上述的步骤。

图4表示当在完整一帧中按指定比率以上产生闪烁时，产生一控制信号Dim以便暗淡背光源70。然而，另一方面，表示当在完整一帧中按指定比率以下产生闪烁但背光源70的亮度被暗淡时，本发明的定时控制电路40也可以复原背光源70的亮度。此次，在本发明的方法中，通过适当地对基准值Ref1到Ref3进行调制，可以改变关于控制背光源70亮度的亮度控制标准。此外，可以按照更高的一个级别，控制背光源70的亮度级别。

由以上介绍很明显可认识到，本发明提供用于降低闪烁的液晶显示器和方法，它们利用简单的电路组成元件能明显地降低肉眼可辨认出的闪烁。

在附图和说明书中已经公开了本发明的优选实施例，虽然使用特定的术语，但它们的使用仅是广义和说明性的而不是用于限定，本发明的范围表述在所附权利要求中。

Claims (13)

1.一种液晶显示器，包括：

具有多个像素的液晶板；

背光源，用于提供光；

定时控制电路，用于产生栅极时钟信号以及多个控制信号，以检测需在液晶板上显示的数据是否被切换，并根据检测的结果产生用于控制所述背光源的控制信号；

灰度级电压发生电路，用于响应于所述栅极时钟信号产生与需在液晶板上显示的所述数据相对应的多个灰度级电压；

栅极驱动电路，用于响应于栅极时钟信号每次一行按次序扫描所述液晶板上的像素；

源极驱动电路，用于响应于灰度级电压和控制信号，产生与需在液晶板上显示的所述数据相对应的液晶驱动电压，并向所述液晶板输出所产生的液晶驱动电压；以及

闪烁降低单元，用于通过检测包含在需在液晶板上显示的一帧数据中的被切换数据，并根据所检测的被切换数据的数目控制所述背光源的亮度来降低肉眼可辨认出的闪烁。

2.根据权利要求1的液晶显示器，其中所述定时控制电路包括：

信号发生单元，用于产生栅极时钟信号和控制信号。

3.根据权利要求2的液晶显示器，其中所述闪烁降低单元包括：

闪烁检测部分，用于通过检测所述数据是否被切换来以像素为单位检测所述数据是否被切换；

第一计数器，用于根据闪烁检测部分对在液晶板上显示的一行数据中的被切换数据的数目进行计数；

第一比较器，用于通过来自所述第一计数器的结果与第一基准值进行比较，检测在一行中的数据是否被切换；

第二计数器，用于根据所述第一比较器检测的结果，对其中全部数据被切换的行的数目进行计数；以及

第二比较器，用于所述第二计数器的结果与第二基准值进行比较，当来自第二计数器的结果与第二基准值相同或大于第二基准值时，产生控制信号，以便暗淡背光源。

4.根据权利要求3的液晶显示器，其中所述闪烁降低单元包括：

闪烁检测器，用于通过接收所述数据中的位，检测在该数据中的每一位是否被切换，显示对于一指定时间段接收的位并对每一个显示的和非显示的位执行XOR运算；

加法器，用于响应于对从所述闪烁检测器产生的每一个位的所述XOR运算的结果，对在形成所述数据的所述位中被切换的位的数目进行计数；以及

第三比较器，用于通过将被切换的位的数目与第三基准值进行比较，检测该数据是否被切换。

5.根据权利要求3的液晶显示器，其中所述闪烁降低单元产生控制信号，以便在用于控制暗淡的背光源的亮度的控制信号之后，当包含在一帧中的被切换的数据的数目低于第二基准值时复原背光源的亮度。

6.根据权利要求5的液晶显示器，其中所述闪烁降低单元可以按一个以上的水平控制背光源的亮度。

7.一种用于降低液晶显示器中的闪烁的方法，包括步骤：

输入LCD定时控制器中的数据；

检测该输入数据是否被切换；

对需在液晶板上显示的一行数据中的被切换的数目进行计数；

对需在液晶板上显示的一帧数据中的被切换的行的数目进行计数；以及

根据被切换的行的数目控制液晶显示器的亮度。

8.根据权利要求7的用于降低闪烁的方法，其中检测该输入数据是否被切换的步骤包括：

用于通过接收所述数据中的位，检测形成该数据的每一位是否被切换，显示对于一指定时间段接收的位并对每一个显示的和非显示的位执行XOR运算；

用于利用所述XOR运算的结果，对被切换的位的数目进行计数；以及

将被切换的位的数目与第一基准值进行比较。

9.根据权利要求8的用于降低闪烁的方法，其中对需在液晶板上显示的一行中的被切换数据的数目进行计数的步骤包括：

当所被切换的位的数目与第一基准值Ref1相同时，增加计数值；以及

将第一计数值与第二基准值进行比较。

10.根据权利要求9的用于降低闪烁的方法，其中对需在液晶板上显示的一帧中被切换的行的数目进行计数的步骤包括：

当第一计数值与第二基准值Ref1相同时，增加第二计数值。

11.根据权利要求10的用于降低闪烁的方法，其中根据被切换的行的数目控制LCD的背光源亮度的步骤包括：

将第二计数值与第三基准值进行比较；以及

当第二计数值与第三基准值相同或大于第三基准值时，暗淡背光源的亮度。

12.根据权利要求11的用于降低闪烁的方法，其中根据被切换的行的数目控制LCD的背光源亮度的步骤还包括：在暗淡背光源的亮度之后，当第二计数值低于第三基准值时复原背光源的亮度。

13.根据权利要求12的用于降低闪烁的方法，其中将受控的背光源的亮度设置在一个以上的水平。

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