CN1260701C - 驱动液晶显示器的方法和装置以及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种适于防止图像质量变坏的驱动液晶显示设备的方法和装置。具体地说，驱动液晶显示器的方法包括：将输入数据划分为最高有效位数据和最低有效位数据；将最高有效位数据延迟一个帧周期；以及根据所延迟的前一帧的最高有效位数据与当前帧的最高有效位数据之间的差调制当前帧的最高有效位数据，其中所调制的数据的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于最高有效位数据的数据宽度。

Description

驱动液晶显示器的方法和装置以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，特别是涉及一种驱动液晶显示器的方法和装置。尽管本发明适用于很宽的应用范围，但是本发明特别适用于防止图像质量的变坏。
背景技术
一般来说，液晶显示器(LCD)根据视频信号控制每个液晶显示元件的透光率，由此显示一个图像。一个为每个液晶单元包括有一个开关器件的有源矩阵LCD适合于显示动态图像。有源矩阵LCD使用薄膜晶体管(TFT)作为开关器件。
由于液晶的固有特性，比如粘滞性和伸缩性等，导致LCD具有慢响应时间的缺点。这种特性可以使用下式(1)和(2)解释：
τг∝γd2/Δε|Va 2-VF 2|    ...(1)
其中τг代表电压加到液晶上时的上升时间；Va是施加的电压；VF代表液晶分子开始执行一个倾斜运动时的Freederick转变电压；d是液晶单元的单元间间隔；γ是液晶分子的旋转粘性。
τf∝γd2/k                 ...(2)
其中τf代表切断加到液晶上的电压后，通过弹性恢复力将液晶返回到初始位置时的下降时间，k是弹性常数。
由于液晶的物理特性和单元间隔等，使扭转向列(TN)模式液晶具有不同的响应时间。通常，TN模式液晶具有20至80ms的上升时间和20至30ms的下降时间。由于这样的液晶具有大于运动图像的一个帧间隔(即，NTSC系统中的16.67ms)的响应时间，因此，用低于如图1所示的视频数据VD的对应值的亮度显示运动图像。
参见图1，传统的LCD不能表现预期的颜色和亮度。在实现一个运动图像时，由于它的慢响应时间，显示亮度BL不能达到与视频数据VD从一个电平到另一个电平的变化相对应的目标亮度。因此，运动图像中出现运动模糊现象，并且由于对比度降低造成LCD中的显示质量降低。
为了克服这种LCD慢响应时间，美国专利No.5,495,265和PCT国际公开No.WO99/05567建议使用一个查找表根据数据中的差调制数据(以下称作高速驱动方法)。该高速驱动方法允许按照如图2所示的原理调制数据。
参见图2，传统的高速驱动方法调制输入数据VD，并把被调制的数据MVD施加到液晶单元上，由此获得预期的亮度MBL。该高速驱动方法根据数据差调制上式(1)中的|Va 2-VF 2|，以便可以响应一个帧间隔内的输入数据的亮度值获得一个预期亮度，由此快速地减少液晶的响应时间。因此，利用这种高速驱动方法的LCD通过调制数据值补偿了液晶的响应时间，以便减轻运动图像中的运动模糊现象，从而可以按预期颜色和亮度显示一个图像。
换言之，高速驱动方法比较在前一帧Fn-1和当前帧Fn的最高有效位数据MSB。如果最高有效位数据MSB间有差，则选择一个被调制的数据Mdata，并且按图3所示的方式调制。
当最高有效位数据MSB被限制为4位时，按下表实现高速驱动方法中的一个查找表：
表1
  0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15
  0   0   2   3   4   5   6   7   9   10   12   13   14   15   15   15   15
  1   0   1   3   4   5   6   7   8   10   12   13   14   15   15   15   15
  2   0   0   2   4   5   6   7   8   10   12   13   14   15   15   15   15
  3   0   0   1   3   5   6   7   8   10   11   13   14   15   15   15   15
  4   0   0   1   3   4   6   7   8   9   11   12   13   14   15   15   15
  5   0   0   1   2   3   5   7   8   9   11   12   13   14   15   15   15
  6   0   0   1   2   3   4   6   8   9   10   12   13   14   15   15   15
  7   0   0   1   2   3   4   5   7   9   10   11   13   14   15   15   15
  8   0   0   1   2   3   4   5   6   8   10   11   12   14   15   15   15
  9   0   0   1   2   3   4   5   6   7   9   11   12   13   14   15   15
  10   0   0   1   2   3   4   5   6   7   8   10   12   13   14   15   15
  11   0   0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   11   13   14   15   15
  12   0   0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   12   14   15   15
  13   0   0   1   2   3   3   4   5   6   7   8   10   11   13   15   15
  14   0   0   1   2   3   3   4   5   6   7   8   9   11   12   14   15
  15   0   0   0   1   2   3   3   4   5   6   7   8   9   11   13   15
表2
  0   16   32   48   64   80   96   112   128   144   160   176   192   208   224   240
  0   0   32   48   64   80   96   112   144   160   192   208   224   240   240   240   240
  16   0   16   48   64   80   96   112   128   160   192   208   224   240   240   240   240
  32   0   0   32   64   80   96   112   128   160   192   208   224   240   240   240   240
  48   0   0   16   48   80   96   112   128   160   176   208   224   240   240   240   240
  64   0   0   16   48   64   96   112   128   144   176   192   208   224   240   240   240
  80   0   0   16   32   48   80   112   128   144   176   192   208   224   240   240   240
  96   0   0   16   32   48   64   96   128   144   160   192   208   224   240   240   240
  112   0   0   16   32   48   64   80   112   144   160   176   208   224   240   240   240
  128   0   0   16   32   48   64   80   96   128   160   176   192   224   240   240   240
  144   0   0   16   32   48   64   80   96   112   144   176   192   208   224   240   240
  160   0   0   16   32   48   64   80   96   112   128   160   192   208   224   240   240
  176   0   0   16   32   48   64   80   96   112   128   144   176   208   224   240   240
  192   0   0   16   32   48   64   80   96   112   128   144   160   192   224   240   240
  208   0   0   16   32   48   48   64   80   96   112   128   160   176   208   240   240
  224   0   0   16   32   48   48   64   80   96   112   128   144   176   192   224   240
  240   0   0   0   16   32   48   48   64   80   96   112   128   144   176   208   240
在上表中，左栏是前一帧Fn-1的数据电压VDn-1，而最上行是当前帧Fn的数据电压VDn。表1是一个查找表信息，其中最高有效位(即，20、21、22、和23)用十进制数据格式表示。表2是一个查找表信息，其中最高有效的4位的加权值(即，24、25、26、和27)被应用到8位数据上。
为了减小查找表的容积，仅调制最高有效位MSB。高速驱动装置按照图4所示的方式实施。
参见图4，传统的高速驱动装置包括：一个连接最高有效位总线42的帧存储器43；和一个公共地连接最高有效位总线42的输出端和帧存储器43的查找表44。
帧存储器43存储用于一个帧周期的最高有效位数据MSB，并且将存储的数据供应给查找表。最高有效位数据MSB被设置为具有8位的源数据RGB Data In之中的最高有效4位。
查找表44将最高有效位总线42输入的当前帧Fn的最高有效位数据MSB与帧存储器43输入的前一帧Fn-1的最高有效位数据MSB进行比较，以选择和输出相应的调制数据Mdata。被调制的最高有效位数据与来自最低有效位总线41的最低有效位数据LSB相加，然后送给液晶显示器。
仅调制最高有效位数据MSB的4位的高速驱动方法和装置占据了较小的容积，这是由于帧存储器43和查找表的数据宽度为4位。因此，查找表44上登记的被调制数据的值仅限于如表1和表2所示的4位中的可能的值。
因此，如图5所示，它在由箭头所指示的真实输入的数据灰度与调制数据的灰度之间的灰度部分上偏离。结果，亮度变化偏离部分那么多。换言之，被调制的数据应当被设为大于4位，以实现一个原本面貌的运动图像。但是，由于查找表的数据宽度被限制到4位，因此调制的数据被设置为小于4位。结果，当真实灰度之间的差很小时，亮度差变得较大。
发明内容
因此，本发明涉及一种驱动液晶显示器的方法和装置，它们实质上解决了相关技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的另一个目的是提供一种适合于防止图像质量降低的驱动液晶显示器的方法和装置。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中进行描述，通过该说明将在某种程度上变得更加清楚，或者可以通过本发明的实践得到理解。本发明的目的和其它优点将通过文字说明、权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和达到。
为了实现这些和其它的优点，并且根据本发明的目的，正如具体实施和广泛说明的那样，一种驱动液晶显示器的方法，包括：将输入数据划分为最高有效位数据和最低有效位数据；将最高有效位数据延迟一个帧周期；以及根据所延迟的前一帧的最高有效位数据与当前帧的最高有效位数据之间的差调制当前帧的最高有效位数据，其特征在于被调制数据的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于最高有效位数据的数据宽度。
在本发明的另一个方面中，一种用于液晶显示器的驱动装置，包括：存储器，从输入线接收第n帧的最高有效位，并输出第(n-1)帧的最高有效位；和调制器，根据第(n-1)帧与第n帧的最高有效位之间的差调制第n帧的最高有效位，其特征在于，被调制的最高有效位的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于第(n-1)帧的最高有效位的数据宽度，其中，n是正整数。
在本发明的另一个方面中，液晶显示器包括：一个液晶显示板，显示图像并具有多个数据线和多个选通线；一个定时控制器，用于重新安排从输入数据接收的视频数据，并输出RGB数据以及第一和第二定时信号；一个数据调制器，根据一个查找表来调制视频数据的最高有效位；一个数据驱动器，用于接收被调制的视频数据和第一定时信号，附加最低有效位，并将调制的视频数据经数据线供应给液晶显示板；和一个门驱动器，接收第二定时信号，并且经选通线向液晶显示板供应扫描信号，其特征在于，查找表的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于最高有效位的数据宽度。
应当理解，上述一般性说明和下面的详细说明是示范性的和说明性的，并且对所要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
对本发明提供进一步理解、并组成本申请一部分的附图图示说明了本发明的实施例，并且与说明一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是表示传统液晶显示器中相对于数据调制的亮度变化的波形图；
图2是表示传统高速驱动方法中相对于数据调制的亮度变化的波形图；
图3图示基于8位数据的传统的高速驱动方法；
图4是表示传统的高速驱动装置的结构的方框图；
图5是表示基于表2调制的数据的图形；
图6是表示本发明的液晶显示器的驱动装置的结构的方框图；
图7是图6所示的数据调制器的详细方框图；
图8是表示基于表3调制的数据的图形。
具体实施方式
下面将对本发明的说明性实施例、附图所示的实例进行详细说明。可能的情况下，在整个附图中用相同的参考标号表示同样的或类似的部件。
下面将参考图6至图8说明本发明。
首先参见图6，本发明的LCD驱动装置包括一个液晶显示板67，具有相互交叉的多个数据线65和多个选通线66，并且具有多个设置在交叉点上的TFT以驱动液晶单元Clc。数据驱动器63将数据供应给液晶显示板67的数据线65。门驱动器64将扫描脉冲施加到液晶显示板67的选通线上。定时控制器61接收数字视频数据和同步信号H和V。数据调制器62连接在定时控制器61与数据驱动器63之间，以调制输入数据RGB data。
具体地说，液晶显示板67具有置于两个玻璃基片之间的液晶；并且具有数据线65和选通线66，它们以相互垂直交叉的方式设置在下玻璃基片上。设置在数据线65与选通线66之间的每个交叉点上的TFT响应扫描脉冲，将数据线65上的数据供应给液晶单元Clc。为此，TFT的栅极连接选通线66，其源极连接数据线65。TFT的漏极连接液晶单元Clc的像素电极。
定时控制器61重新安排从数字视频卡(未示出)供应的数字视频数据。由定时控制器61重新安排的RGB data被供应给数据调制器62。此外，定时控制器61使用水平和垂直同步信号H和V创建定时信号，比如，点时钟Dclk(称为第一定时信号)、门启动脉冲GSP(称为第二定时信号)、门移位时钟GSC(未示出)、输出使能/禁止信号、以及极性控制信号，以控制数据驱动器63和门驱动器64。点时钟Dclk和极性控制信号被加到数据驱动器63上，而门启动脉冲GSP和门移位时钟GSC被加到门驱动器64上。
门驱动器64包括：一个移位寄存器，响应自定时控制器61供应的门启动脉冲GSP和门移位时钟GSC顺序地生成扫描脉冲，即，一个高选通脉冲；和一个电平移位器，将扫描脉冲的电压移到适于驱动液晶单元Clc的电平。TFT响应扫描脉冲而导通，把数据线65上的视频数据施加到液晶单元Clc的像素电极上。
数据驱动器63被提供有由数据调制器62调制的红(R)、绿(G)、蓝(B)调制数据RGB Mdata，并且接收来自定时控制器61的点时钟Dclk。数据驱动器63闩锁与点时钟Dclk同步的红(R)、绿(G)、蓝(B)调制数据RGB Mdata，然后将闩锁数据变换成模拟数据，逐行地将该模拟数据加到数据线65上。此外，数据驱动器63可以将对应于调制数据的γ电压加到数据线65上。
数据调制器62基于前一帧Fn-1与当前帧Fn之间的差通过使用查找表调制输入的当前数据RGB。此外，查找表的数据宽度被设为小于或等于定时控制器61输入的源数据RGB的数据宽度并大于或等于最高有效位数据MSB的数据宽度的范围。
数据调制器62按图7所示的方式实现。
参见图7，本发明的数据调制器62包括：一个4位帧存储器73，接收从定时控制器61(图6所示)输入的4位最高有效位数据MSB；和一个8位查找表，将4位最高有效位数据MSB调制为8位调制数据。
具体地说，4位帧存储器73连接定时控制器61的最高有效位总线72，并且存储一个帧周期的从定制控制器61输入的最高有效位数据MSB。帧存储器73在每帧向8位查找表74供应4位最高有效位数据MSB。
8位查找表74根据当前帧Fn的4位最高有效位数据MSB(从定时控制器61的最高有效位总线72输入)与前一帧Fn-1的4位最高有效位数据MBS(从4位帧存储器输入)之间的差，按照下式(1)至(3)调制当前帧Fn的最高有效位数据MSB。
VDn＜VDn-1---＞MVDn＜VDn---------------(1)
VDn＝VDn-1---＞MVDn＝VDn---------------(2)
VDn＞VDn-1---＞MVDn＞VDn---------------(3)
在上式中，VDn-1代表前一帧的数据电压，VDn代表当前帧的数据电压，MVDn是调制数据电压。在查找表74上登记的调制数据是8位，以便具有如表3所示的可以表示直到8位的值，在现有技术中这是不可能的。按照惯例，在查找表中只使用了4位数据。
表3
  0   16   32   48   64   80   96   112   128   144   160   176   192   208   224   240
  0   0   20   39   55   74   95   116   143   167   194   212   231   245   250   255   255
  16   0   16   36   52   71   90   111   138   162   191   210   230   242   247   255   255
  32   0   13   32   50   68   87   108   135   159   188   207   228   240   246   255   255
  48   0   12   28   48   66   84   105   130   151   180   204   226   239   245   255   255
  64   0   10   26   44   64   82   103   124   146   170   198   220   234   242   252   255
  80   0   8   23   42   60   80   98   119   143   167   186   215   231   240   250   255
  96   0   7   20   39   58   75   96   116   138   159   180   210   228   239   249   255
  112   0   7   18   36   55   73   90   112   135   154   178   202   226   237   249   255
  128   0   6   15   34   50   71   87   108   128   148   170   199   218   234   248   255
  144   0   5   14   31   47   68   84   103   122   144   167   191   212   231   247   255
  160   0   4   13   28   44   66   79   98   119   138   160   183   210   228   244   254
  176   0   3   12   26   42   63   74   95   114   130   151   176   199   223   242   252
  192   0   2   11   23   39   60   72   90   103   124   143   167   192   215   239   250
  208   0   1   10   20   36   58   68   82   98   116   135   159   180   208   231   247
  224   0   0   8   18   33   50   60   74   87   108   124   146   167   194   224   244
  240   0   0   0   7   26   42   52   58   68   87   103   127   143   162   199   240
如表3所示，由于用于8位查找表74的存储器具有8位数据宽度，因此能够表示在传统的高速驱动方法中不能用4位表示的值。例如，在传统的高速驱动策略中，仅采用4位不能表示阴影单元中写的241以上的值。在本发明中，这些值可以被设置为调制数据。
图8是使用表3的调制数据的图形。如表3和图8所示，调制数据的数据宽度不仅被扩展，以在上灰度级中扩展调制数据值，而且还被线性编码。因而，灰度级之间的数据值变成线性，而没有任何变坏。
出自8位查找表74的8位调制数据被加到来自定时控制器61的最低有效位总线71的4位的最低有效位数据LSB。这样，数据调制器62调制的8位视频数据被供应到数据驱动器63。在另一种方式中，最低有效位数据LSB不供应给数据驱动器63，而是仅由查找表74供应被调制的调制数据和一个被扩展的位。
如表4所示，在查找表中，仅增加了查找表的输入/输出数据宽度和本发明的数据调制器62的帧存储器73，因而减轻了硬件的负担。因而，根据查找表的数据宽度的增加，相应于输入视频数据的真实灰度级值，扩展了查找表74上登记的调制数据的设定值的范围。
表4
  传统技术   本发明
  源数据(RGB Data In)   8位   8位
  最高有效位(MSB)   4位   4位
  最低有效位(LSB)   4位   4位
  帧存储器   4位   4位
  查找表存储器   4位   8位
  输出数据(RGB Data Out)   8位   8位
同时，在本发明中，查找表74具有与源数据(RGB Data In)相同的数据宽度。查找表74的数据宽度被确定在最高有效位数据MSB的数据宽度与源数据(RGB Data In)的数据宽度之间。此外，如上所述，扩展的查找表被用来实现将位扩展到数据宽度小于或等于输入数据的数据宽度的范围，并实现将位扩展到大于或等于输入数据的数据宽度的数据宽度。
数据调制器62可以由其它装置，比如，一个程序和一个执行该程序的微处理器，而不是一个查找表来实现。此外，数据调制器62不仅调制最高有效位输入数据，而且还通过使帧存储器的数据宽度和查找表为8位来调制整个8位源数据。
如上所述，根据本发明，查找表的数据宽度被扩展，使得登记在查找表上的被调制数据的值被扩展为与扩展查找表的数据宽度那样大。因此，改善了显示屏的质量，因为调制的数据值被设置为与真实灰度级相对应。
本领域的熟练技术人员将会明白，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明的驱动液晶显示器的方法和装置作出各种修改和变化。因此，本发明包括所有在所附权利要求及其等同物范围内的对本发明所作出的各种修改和变化。

Claims (12)

1.一种驱动液晶显示器的方法，包括：
将输入数据划分为最高有效位数据和最低有效位数据；
将最高有效位数据延迟一个帧周期；和
根据所延迟的前一帧的最高有效位数据与当前帧的最高有效位数据之间的差调制当前帧的最高有效位数据，其特征在于，被调制数据的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于最高有效位数据的数据宽度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每个最高有效位数据和每个最低有效位数据是4位，并且每个输入数据和被调制的数据是8位。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：将当前帧的最低有效位数据附加到被调制数据上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中调制最高有效位数据包括：
将当前帧的最高有效位数据与被延迟一个帧周期的前一帧的最高有效位数据进行比较；
根据被比较的数据，从查找表中选择期望数据；和
输出与当前最高有效位数据相对应的被选择数据。
5.一种用于液晶显示器的驱动装置，包括：
存储器，从输入线接收第n帧的最高有效位，并输出第(n-1)帧的最高有效位；和
调制器，根据第(n-1)帧与第n帧的最高有效位之间的差调制第n帧的最高有效位，其特征在于，被调制的最高有效位的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于第(n-1)帧的最高有效位的数据宽度，其中，n是正整数。
6.根据权利要求5所述的装置，其中每个最高有效位和每个最低有效位具有4位，并且每个输入数据和每个被调制数据具有8位。
7.根据权利要求5所述的装置，其中调制器包括一个具有被调制数据的查找表。
8.根据权利要求5所述的装置，还包括：
液晶显示板，具有多个被供应数据的数据线和多个被供应扫描信号的选通线；
数据驱动器，接收来自数据调制器的被调制的视频数据，添加从输入线旁通的最低有效位，并将被调制的视频数据供应到数据线上；
门驱动器，将扫描信号供应到选通线上；和
定时控制器，将视频数据供应到输入线上，同时控制数据驱动器和门驱动器。
9.一种液晶显示器，包括：
液晶显示板，显示图像并具有多个数据线和多个选通线；
定时控制器，用于重新安排从输入数据接收的视频数据，并输出RGB数据以及第一和第二定时信号；
数据调制器，根据一个查找表来调制视频数据的最高有效位；
数据驱动器，用于接收被调制的视频数据和第一定时信号，附加最低有效位，并将被调制的视频数据经数据线供应给液晶显示板；和
门驱动器，接收第二定时信号，并且经选通线向液晶显示板供应扫描信号，
其特征在于，查找表的数据宽度不宽于输入数据的数据宽度并且宽于最高有效位的数据宽度。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器，其中数据调制器包括：帧存储器，将当前最高有效位延迟一个帧周期，并且输出延迟的最高有效位；和查找表，接收当前最高有效位和延迟的最高有效位，并且向液晶显示板输出被调制的视频数据。
11.根据权利要求9所述的液晶显示器，其中每个最高有效位和每个最低有效位具有4位。
12.根据权利要求9所述的液晶显示器，其中每个输入数据和每个被调制的数据具有8位。
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