CN1265345C - 具有光栅的液晶显示器以及驱动该液晶显示器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种具有光栅的液晶显示设备，以消除在显示运动图像时产生的运动模糊现象，从而提高显示质量。在这种液晶显示设备中，在一个用来显示图像的液晶显示板上提供一个光栅，以传送或切断来自液晶显示板的光，其中，在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。

Description

具有光栅的液晶显示器以及驱动该液晶显示器的方法和装置
发明领域
本发明涉及一种液晶显示器，更具体地涉及一种具有光栅(light shutter)的液晶显示器以及一种驱动这种显示器的方法。尽管本发明适合应用的领域很广，但它尤其适合通过消除运动模糊现象来提高画质。
背景技术
通常，一个有源矩阵驱动系统的液晶显示器(LCD)用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件来显示运动的图像。由于这种LCD可以被制成一个比传统的阴极射线管(CRT)更小的设备，已经被广泛地用于个人电脑或笔记本电脑以及办公自动化设备(如一台复印机)等，以及便携式设备如手机和呼机等等的显示器。
但是，这种液晶显示器有一个问题就是：由于液晶的响应特性和数据延迟，会出现在运动图像中引起重叠或模糊区的运动模糊现象。关于这一点将结合代表CRT和LCD的数据特性的图1A和图1B进行描述。
当CRT和LCD以60Hz的频率工作时，一个场周期(field period)大约是16.7毫秒，相当于1/60秒。CRT只在一个场周期的初始的很短时间内辐射荧光体以显示数据，而在一个场周期的几乎所有其它时间内都保持暂停状态，如图1A所示。相应地，一名观测者看到一个如图1C所示的与真实图像相似的CRT显示图像，而不会产生运动图像的运动模糊现象。
另一方面，在如图2所示的液晶显示器中，数据在扫描间隔中通过一个高选通电压Vgh被输送给液晶，并且输送给液晶的数据在非扫描间隔中被保持，而一个场周期的大部分时间是非扫描间隔。相应地，由于在一个场周期内每个液晶无间歇地连续显示一个图像，该液晶显示器在一个运动图像中产生运动模糊现象。
最近，人们已经尝试与CRT相似地在液晶显示设备中包括一个暂停间隔，以减少液晶显示器中的运动模糊现象。
例如，IBM公司已经提出这样一种方案：在一个场周期内，使一个背后照明连续地闪烁，如图3B所示。但是这种方案仍有一个问题需要解决。尽管背后照明的闪烁使得与背后照明被关闭时的时间间隔相当的暂停间隔得以存在，从而减少了运动模糊现象(如图4所示)，但还需要一个驱动背后照明的额外的控制电路以及对驱动电路的改进。而且，在这种直流驱动中，亮度进一步变差。
夏普公司也已提出这样一种方案：将如图5A所示的只有极性反转的现有数据调制为如图5B所示的数据，以便在一个场周期内指定无数据存在的时间间隔。这种方案允许不含数据的黑色数据，使得没有电压被施加到普通黑色模式液晶显示器中的液晶单元，以便在一个场周内期内包括暂停间隔。但是，这样一种方法又产生了另一个问题，即：应该提高依据数据开/关的驱动频率，例如，由60Hz提高至120Hz。因此，应该改进一个定时控制器和一个数据驱动电路以减少高清晰度下的数据装载时间。
发明内容
相应地，本发明的目的就是要提供一种具有光栅的液晶显示器以及一种驱动这种显示器的方法，其基本消除了由于相关技术中的局限性和缺点而产生的一个或多个问题。
本发明的另一个目的就是要提供一种具有光栅的液晶显示器以及一种驱动这种显示器的方法，其通过消除运动图像中的运动模糊现象而提高了显示质量。
本发明的其它特征和优点将在下文中列出，并且部分地将在描述中得以体现，或者可通过本发明的实施进行学习。通过本文中的描述、权利要求以及附图中特别指出的结构，可以实现并获得本发明的多个目的和其它优点。
为了实现这些优点及其它的优点，并根据本发明的目标，正如实施和广泛描述的一样，一种液晶显示设备包括：一个显示图像的液晶显示板，以及一个位于液晶显示板上的光栅，该光栅传送或切断由液晶显示板发出的光，其特征在于，在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
在这种液晶显示设备中，光栅包括一个位于两个玻璃基片之间的液晶，以及位于两个玻璃基片上的、用于驱动液晶的多个电极。
这种液晶显示设备还包括一个位于光栅的至少一个玻璃基片上的偏光器，该偏光器传送一线性偏振光。
在这个液晶显示设备中，液晶显示板和光栅彼此接合，并且在两者之间还有一个偏光器。或者，液晶显示板和光栅与一个玻璃基片接合。
这种液晶显示设备还包括一个背后照明，它向着液晶显示板发射光。
在本发明的另一方面，一种驱动液晶显示器的装置包括：一个显示图像的液晶显示板；一个位于液晶显示板上的光栅，该光栅传送或切断由液晶显示板发出的光；一个产生打开或关闭光栅的光栅控制信号的控制器；以及一个对光栅控制信号做出响应以驱动光栅的光栅驱动器，其特征在于，在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
在该装置中，在具有反转极性的视频数据被输送给液晶显示板之后，光栅控制信号具有一个反转极性。这个光栅控制信号是一个脉冲信号，它有一个打开光栅的第一逻辑值和一个关闭光栅的第二逻辑值。
该装置还包括：一个与液晶显示板的多条数据线相连的数据驱动器，它把视频数据输送给数据线；以及一个与液晶显示板的多条选通线相连的门驱动器，它把扫描信号输送给选通线。
在这种驱动装置中，数据驱动器与产生视频数据和一个点时钟的控制器相连，该控制器控制数据驱动器；而门驱动器与产生一个选通启动脉冲以使得扫描信号得以连续产生的控制器相连，控制器控制门驱动器。
在驱动装置中，在视频数据被施加到液晶显示板的初始场间隔内，光栅控制信号有一个第一逻辑值；而在视频数据被液晶显示板保持的时间间隔内，光栅控制信号有一个第二逻辑值。
在本发明的另一方面中，一种驱动在液晶显示板上具有光栅的液晶显示器的方法包括：把视频数据输送给一个液晶显示板，以及在输送视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
这种驱动方法还包括施加一光栅控制信号，该信号在视频数据被施加给液晶显示板的初始场间隔内有一个第一逻辑值，而在视频数据被液晶显示板保持的时间间隔内有一个第二逻辑值。
应该了解的是，上文中的大体描述和下文中的详细描述是示例性和说明性的，以便为权利要求提供进一步的说明。
附图说明
为进一步了解本发明，并且作为本发明整体的一部分，所附各图图示了本发明的实施例，并与文字描述一起说明了本发明的原理。
在所附各图中：
图1A为根据各场之间的距离和一个时延所做的一个CRT的图像显示的图；
图1B为根据各场之间的距离和一个时延所做的一个液晶显示器的图像显示的图；
图1C为根据各场之间的距离和一个时延所做的一个真实图像的图；
图2为施加给一个传统液晶显示器的选通脉冲和数据的波形图；
图3A为一个连续打开背后照明的方案的图；
图3B为一个周期性打开背后照明的方案的图；
图4为当打开背后照明时引入传统的液晶显示器的暂停间隔和数据调制的图；
图5A为视频数据被连续地施加给液晶显示器的方案的图；
图5B为打开或关闭施加给液晶显示器的视频数据的方案的图；
图6为依据本发明的具有光栅的液晶显示器的驱动装置的结构方框图；
图7为驱动如图6所示的液晶显示器的驱动装置的驱动波形图；
图8为依据本发明的第一实施例的具有光栅的液晶显示器的结构截面图；
图9为依据本发明的第二实施例的具有光栅的液晶显示器的结构截面图；以及
图10为依据本发明的第三实施例的具有光栅的液晶显示器的结构截面图。
具体实施例
现将具体结合附图中的例子对本发明的实施例进行说明。只要可能，在所有附图中，相同的标识号将用来表示相同或相似的部分。
参看图6，依据本发明的一种液晶显示设备包括：一个把视频数据施加给一个液晶显示板60的数据线DL的数据驱动器62；一个顺序地驱动液晶显示板60的选通线GL的门驱动器63；一个把γ电压Vr施加给数据驱动器62的γ电压发生器64；一个选择性地切断发自液晶显示板60的光的光栅66；以及一个控制数据驱动器62，门驱动器63和光栅驱动器65的定时控制器61。
更具体地，液晶显示板60在两个玻璃基片之间有一个液晶，并且在下玻璃基片上有相互垂直设置的选通线GL和数据线DL。选通线GL和数据线DL的每个交点处都有一个薄膜晶体管(TFT)，以选择性地把从数据线DL输入的图像提供给一个液晶单元Clc。为此，TFT有一个与每条选通线GL相连的栅极端子和一个与每条数据线DL相连的源极端子。该TFT的漏极端子与液晶单元Clc的一个像素电极相连。
定时控制器61把从数字视频卡(未示出)输入的数据分离为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)视频数据，并把这些数据施加给数据驱动器62。而且，定时控制器61在水平/垂直同步信号H和V的协助下产生一个点时钟Dclk和一个选通启动脉冲GSP，以便对数据驱动器62和门驱动器63进行定时控制。点时钟Dclk被施加给数据驱动器62，而选通启动脉冲GSP被施加给门驱动器63。而且，定时控制器61控制光栅驱动器65打开或关闭光栅66。
点时钟Dclk与来自定时控制器61的R、G、B数字视频数据(如图6所示)一起被输入数据驱动器62。数据驱动器62与点时钟Dclk同步地闩锁R、G、B数字视频数据，并随后根据γ电压Vr校正被闩锁的数据。而且，数据驱动器62在每个场把经过γ电压Vr校正的数据的极性反转，并把这些数据转换成模拟数据，从而把数据逐条线地施加给数据线DL。
门驱动器63包括：一个移位寄存器，对从定时控制器61输入的选通启动脉冲GSP做出响应，以顺序产生一个扫描脉冲，如图7所示；以及一个电平移位器(未示出)，把扫描脉冲的电压移位为适合驱动液晶单元的电平。通过响应从门驱动器63输入的扫描脉冲打开或关闭TFT，数据线DL内的视频数据被施加给液晶单元Clc的像素电极。
γ电压发生器64的作用就是考虑到液晶显示板60的电学和光学特性产生一个对应于数据的灰度值的γ电压Vr以施加给数据驱动器62。
光栅66位于液晶显示板60的光输出表面上，以传送或切断由液晶显示板60发出的光。光栅66把一个电压施加给液晶，以使液晶的旋光度不同，即，使液晶的折射率不同，从而传送或切断由液晶显示板60发出的光。
光栅驱动器65的作用就是在定时控制器61的控制之下驱动光栅。为此，与数据的极性一致的光栅数据Sut_data被提供给光栅驱动器65，如图7所示，并且对于每个场，光栅数据Sut-data有一个高逻辑值区用来传送来自液晶显示板60的光和一个低逻辑值区用来切断来自液晶显示板60的光。
图8至图10图示了依据本发明的液晶显示板和光栅的截面图。
首先参看图8，依据本发明的第一实施例的具有光栅的液晶显示板包括一个液晶显示板和一个与其共用同一偏光器85的光栅。
更具体地，该液晶显示板在两个玻璃基片82和84之间有一个液晶83。上玻璃基片84的上表面与一个偏光器85附接，而它的下表面则有黑色基质，滤色镜，一个公共电极以及调整膜(alignment film)，等等(未示出)。而且，下玻璃基片82的下表面与一个偏光器81附接，而它的下表面有栅电极，数据电极，TFT的像素电极以及调整膜，等等。
光栅在两个玻璃基片86和88之间有一个液晶87，这两个玻璃基片中的每一个都有一个用来驱动液晶87的电极。来自定时控制器61的光栅数据Sut_data被输入两个玻璃基片86和88中形成的两个电极中的任何一个。一个偏光器89与上玻璃基片88的上部附接。一个液晶显示板与下玻璃基片86接合。这样，偏光器85位于液晶显示板的上玻璃基片84和光栅的下玻璃基片86之间。这样，光栅部分与液晶显示板部分共用偏光器85。
偏光器81、85和89的偏振方向可以根据液晶的模式特性而不同。例如，假设液晶显示板和光栅的每个液晶83和87是90°TN模式，而与液晶显示板的下玻璃基片82附接的偏光器81的偏振方向为P线偏振方向，位于液晶显示板和光栅之间的偏光器85的偏振方向为S线偏振方向。另一方面，与光栅的上玻璃基片88附接的偏光器89的偏振方向为P线偏振方向。
当供给电源以驱动液晶显示板和光栅时，背后照明80被打开，并且数据被提供给液晶显示板的液晶单元。在来自定时控制器61的光栅数据Sut_data的正的和负的高逻辑值区，光栅传送来自液晶显示板的光。当数据被液晶显示板的液晶单元保持时，光栅在光栅数据Sut_data具有地电平的低逻辑值区切断来自液晶显示板的光。这样，通过这种方法，在光栅的协助下，在一个场内传送和切断光，从而消除由于在先前场中保持一个显示图像而引起的运动模糊现象。
在下文中将对制造这种液晶显示板和光栅的过程进行描述。
制造这种液晶显示板和光栅的过程被分为：基片清洗、基片构图、调整膜形成、基片接合/液晶注入以及封装。
在基片清洗过程中，用一个清洁器去除污染液晶显示板和光栅的基片表面的异物。
液晶显示板的基片构图过程分为以下步骤：上基片构图和下基片构图。液晶显示板的上基片配有滤色镜，一个公共电极以及黑色基质，等等。下基片配有信号线，如数据线和选通线，等等。在选通线和数据线的每个交点有一个薄膜晶体管(TFT)。在数据线和选通线间的每个像素区形成一个像素电极与TFT的源电极相连。
在液晶显示板的基片接合/液晶注入过程中，在液晶显示板的基片上涂覆并研磨一调整膜之后，用密封剂把上基片与下基片接合起来，然后是液晶注入步骤、和注入孔密封步骤。
在液晶显示板的封装过程中，装有集成电路(如门驱动器集成电路和数据驱动器集成电路)的载带封装(TCP)与基片上一个焊盘部分相连。这种驱动器集成电路可以通过玻璃上的芯片(COG)系统直接被封装在基片上，而不是通过使用上文中提到的TCP的带式自动键合(TAB)系统。
在光栅的基片构图过程中，包括淀积透明导电电极材料(例如铟锡氧化物)的步骤和构图电极材料的步骤，从而制成一个电极，光栅数据Sut_data被提供给该电极。
在光栅的基片接合/液晶注入过程中，按照先后顺序依次进行以下步骤：在液晶显示板的基片上涂覆并研磨一调整膜；用密封剂把上基片与下基片接合起来；注入液晶；密封注入孔。
同时，在完成各自的液晶注入和密封过程之后，可以把液晶显示板和光栅彼此接合以便共用位于它们二者之间的偏光器85。或者，液晶注入和密封步骤可以在接合液晶显示板和光栅之后同时进行。
参看图9，一种依据本发明的第二实施例的具有光栅的液晶显示板包括一个液晶显示板和一个光栅，在光栅和液晶显示板的接合表面上没有偏光器。
液晶显示板在两个玻璃基片92和94之间有一个液晶93。上玻璃基片94上没有偏光器，而它的下表面上提供有黑色基质，滤色镜，一个公共电极以及调整膜(未示出)。下玻璃基片92的下表面与一个偏光器91附接，而它的上表面提供有栅电极，数据电极，薄膜晶体管，像素电极以及调整膜等。
光栅在两个玻璃基片95和97之间有一个液晶96，在每个玻璃基片中都配有一个用于驱动液晶96的电极。来自定时控制器61的光栅数据Sut_data被输入到玻璃基片95和97上形成的电极之一。一个偏光器98与上玻璃基片97的上部附接。一个液晶显示板与下玻璃基片95接合。这样，在液晶显示板的上玻璃基片94和光栅的下玻璃基片95之间没有偏光器。
偏光器91和98的偏振方向可以根据液晶的模式特性而不同。例如，假设液晶显示板和光栅的每个液晶93和96是90°TN模式，而与液晶显示板的下玻璃基片92附接的偏光器91的偏振方向为P线偏振方向，在液晶显示板的液晶93的协助下，P线偏振的光被转换成S线偏振的光。然后，S线偏振的光被转换成P线偏振的光，这样，与位于液晶显示板和光栅之间的光栅85的上玻璃基片97附接的偏光器98的偏振方向被确定为P线偏振方向。
当供给电源以驱动液晶显示板和光栅时，背后照明90被打开，并且数据被提供给液晶显示板的液晶单元。在来自定时控制器61的光栅数据Sut_data的正的和负的高逻辑值区，光栅传送来自液晶显示板的光。当数据被液晶显示板的液晶单元保持时，在光栅数据Sut_data的具有地电平的低逻辑值区，光栅切断来自液晶显示板的光。
制造这种液晶显示板和光栅的过程包括：基片清洗、基片构图、调整膜形成、基片接合/液晶注入以及封装。除了在液晶显示板和光栅之间没有偏光器这点不同之外，制造过程与第一实施例的制造过程相似。
参看图10，依据本发明的第三实施例的具有光栅的液晶显示板包括一个液晶显示板和一个光栅，该显示板和光栅共用一个玻璃基片105。
光栅位于玻璃基片105的上部，而液晶显示板位于玻璃基片105的下部。
液晶显示板在玻璃基片105和下玻璃基片103之间有一个液晶104。玻璃基片105的下表面提供有一些黑色基质，滤色镜，一个公共电极以及调整膜(未示出)。下玻璃基片103的下表面与一个偏光器102附接，而它的上表面则与玻璃基片105相对，提供有栅电极，数据电极，薄膜晶体管，像素电极和调整膜等。
光栅在上玻璃基片107和下玻璃基片105之间有一个液晶106，每个玻璃基片都配有一个用于驱动液晶106的电极。来自定时控制器61的光栅数据Sut_data被输入到玻璃基片105和107上形成的电极之一。一个偏光器108与上玻璃基片107的上部附接。
偏光器102和108的偏振方向可以根据液晶的模式特性而不同，正如上文所述。
当供给电源以驱动液晶显示板和光栅时，背后照明101被打开，并且数据被提供给液晶显示板的液晶单元。在来自定时控制器61的光栅数据Sut_data的正的和负的高逻辑值区，光栅传送来自液晶显示板的光。当数据被液晶显示板的液晶单元保持时，在光栅数据Sut_data的具有地电平的低逻辑值区，光栅切断来自液晶显示板的光。
相似地，制造这种液晶显示板和光栅的过程包括以下步骤：基片清洗、基片构图、调整膜形成、基片接合/液晶注入以及封装。除了在液晶显示板和光栅之间没有偏光器这点不同之外，制造过程与第一实施例的制造过程相似。
正如上文所述，在依据本发明的液晶显示器中，液晶显示板配有这样一种光栅：当数据被液晶单元保持时，该光栅用来切断来自液晶显示板的光。相应地，通过利用该光栅打开或关闭光，引入了在场之间不显示图像的暂停间隔，以消除在显示运动图像时产生的运动模糊现象，从而提高了显示质量。而且，依据本发明的液晶显示器的驱动装置和方法包括定时控制器，该控制器驱动数据驱动器和门驱动器，并产生用于打开和关闭光栅的控制数据以控制光栅，从而得以正确地驱动液晶显示器。
对于那些熟悉本技术的人员而言，很显然可以在不偏离本发明的精神实质或范围的条件下，对本发明中具有光栅的液晶显示器和驱动这种液晶显示器的方法做不同的调整和改变。因此，本发明希望能够涵盖属于所附权利要求及与其相当的内容范围之内的这些调整和改变。

Claims (14)

1.一种液晶显示设备，包括：
液晶显示板，用于显示图像；以及
位于液晶显示板上的光栅，用于传送或切断由液晶显示板发出的光，
其特征在于，在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中光栅包括：
液晶，其位于两个玻璃基片之间；以及
多个电极，其位于两个玻璃基片上，用以驱动该液晶。
3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中光栅具有一偏光器，用于传送线偏振的光。
4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中液晶显示板和光栅彼此接合，并且在二者之间有一偏光器。
5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中液晶显示板和光栅与一个玻璃基片接合。
6.根据权利要求1所述的液晶显示设备，还包括一背后照明，其向液晶显示板发射光。
7.一种驱动液晶显示器的装置，包括：
液晶显示板，用于显示图像；
光栅，其位于液晶显示板上，用于传送或切断由液晶显示板发出的光；
控制器，其产生光栅控制信号，以打开或关闭光栅；以及
光栅驱动器，其对光栅控制信号做出响应，以驱动光栅，
其特征在于，在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，在具有反转极性的视频数据被施加给液晶显示板之后，光栅控制信号具有反转极性。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，光栅控制信号是一个脉冲信号，其具有一个用于打开光栅的第一逻辑值和一个用于关闭光栅的第二逻辑值。
10.根据权利要求7所述的装置，还包括：
数据驱动器，其与液晶显示板的多条数据线相连，以将视频数据施加给数据线；以及
门驱动器，其与液晶显示板的多条选通线相连，以将扫描信号施加给选通线。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，数据驱动器与控制器相连，控制器产生视频数据和一个点时钟，并控制数据驱动器；并且门驱动器与控制器相连，控制器产生一个使得扫描信号得以顺序地产生的门启动脉冲，并控制门驱动器。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，在视频数据被施加给液晶显示板的初始场间隔内，光栅控制信号具有一个第一逻辑值；而在视频数据被液晶显示板保持的时间间隔内，光栅控制信号具有一个第二逻辑值。
13.一种驱动在液晶显示板上具有光栅的液晶显示器的方法，包括：
把视频数据提供给一个液晶显示板，以及在施加视频数据的初始时间间隔内打开光栅，并在保持视频数据的保持时间间隔内关闭光栅以切断来自液晶显示板的光。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：施加一光栅控制信号，该信号在视频数据被施加给液晶显示板的初始场间隔内具有一个第一逻辑值，而在视频数据被液晶显示板保持的时间间隔内具有一个第二逻辑值。
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