CN1267878C

CN1267878C - 自适应于视野角度的液晶显示器

Info

Publication number: CN1267878C
Application number: CNB021190747A
Authority: CN
Inventors: 文胜焕
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: KR20020067813A; US20020149575A1; TW577034B; JP2002258244A; US7123223B2; CN1384485A; US7639224B2; KR100419090B1; US20070030223A1

Abstract

公开的是一个能够基于视野角度自适应的选择伽马曲线的LCD。该LCD包括：一个视野角度发生器，用于检测LCD面板的视野角度来产生关于视野角度的信息，和一个伽马曲线确定器，用于按照视野角度的信息选择一个伽马曲线，并且利用由选择的伽马曲线所定义的伽马电压值来控制灰度级。视野角度发生器具有一个驱动电压发生器和一个分压器。驱动电压发生器基于外部输入电源输出一个门限开/关电压和一个模拟驱动电压，分压器降低开门电压的电平来产生一个第三电压。一个视野角度发生器基于模拟驱动电压和第三电压输出关于视野角度的信息。

Description

自适应于视野角度的液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种自适应于视野角度的液晶显示器。特别是，本发明涉及一种能够基于视野角度自适应地选择一个伽马曲线的液晶显示器。

背景技术

通常，在不同显示模式中，液晶显示器具有一个安装在两个基底内侧的透明电极，举例来说，在扭曲向列相显示模式中，其中具有正相(+)电介质各向同性的液晶分子与基底平行排列，并在基底之间扭曲了一个差值几乎为90度的角，在超级扭曲向列相显示模式中，其中液晶分子与在TN显示模式中类似的方式排列，但是在基底之间扭曲了一个差值为180到240度角。

图1显示在正常白色模式的TN液晶中透射率随所施加的电压的变化。

参考图1，各个曲线分别表示从LCD的正前方(即角度为0度)和从LCD的预定角度例如-20°的视野角度获得的透射率随施加电压的变化曲线。

具有这种TN LCD模式特性的薄膜晶体管(TFT)液晶显示器存在这样的问题，即其显示灰度随着视野角度而改变。也就是，通常从LCD面板的正面看到的灰度与以非0°的视角看到的灰度不同。

同样地，相对于黑白显示，视野角度的范围在彩色显示中更为重要。观察者的移动改变显示的对比度和颜色，因为视野角度在所有的方向上不均匀，除非显示光学双折射的液晶分子完全平行或垂直排列。

此外，为了优化来自LCD前面的灰度显示，设计LCD模块以给液晶提供一个恒定的电压，这样产生一个问题，甚至在最低电压时灰度变暗。

LCD面板不能基于视野角度保持精确的灰度水平，例如，在笔记本电脑中，其中用户必须将LCD面板张开，由于视野角度LCD面板在使用过程中的张开区域是有限制的。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应于视野角度的液晶显示器(LCD)，设计该液晶显示器基于视野角度自适应地选择一条伽马曲线因此克服现有技术关于灰度级降低的问题。

在本发明的一个方面中，提供一种自适应于视野角度的LCD，它包括：一个驱动电压发生器，用于基于外部输入电源产生第一和第二电压；一个分压器，用于基于LCD面板的视野角度转化第一电压的电平以产生一个第三电压；一个视野角度发生器，用于基于第二和第三电压产生关于视野角度的信息；一个伽马曲线确定器，用于按照接收到的关于视野角度的信息选择一条液晶伽马曲线，并且按照由选择的液晶伽马曲线确定的伽马电压值控制灰度级。优选地，分压器包括一个可变电阻，用于基于LCD面板的视野角度可变化地产生一个电阻值，并且使用可变电阻输出第三电压。

优选地，可变电阻的旋转轴连接到支持LCD模块的一个铰链，以便由用户的操作自动地选择伽马曲线。优选地，可变电阻是转盘型或滑动型。

在本发明的另一个方面中，提供一种自适应于视野角度的LCD，它包括：一个驱动电压发生器，用于基于外部输入电源产生第一和第二电压；一个解码器，用于将通过用户的操作接收到的视野角度的信息解码；一个包括多个电阻的分压器，用于基于视野角度的解码信息选择任何一个电阻，并且基于选择的电阻转化第一电压的电平产生一个第三电压；一个视野角度发生器，用于基于第二和第三电压产生关于视野角度的信息；一个伽马曲线确定器，用于按照接收的关于视野角度的信息选择一个液晶伽马曲线，并且基于选择的液晶伽马曲线以伽马电压值控制灰度级。

在本发明的另一个方面中，提供一种自适应于视野角度的LCD，包括：一个驱动电压发生器，用于基于外部输入电源产生第一电压；一个解码器，用于将通过用户的操作接收到的视野角度的信息解码；一个包括多个电压源的电源选择器，用于基于视野角度的解码信息选择任何一个电压源来产生第二电压；一个视野角度发生器，用于基于第一和第二电压产生关于视野角度的信息；一个伽马曲线确定器，用于按照接收的关于视野角度的信息选择一个液晶伽马曲线，并且基于选择的液晶伽马曲线以伽马电压值控制灰度级。

在本发明的更进一步的方面中，提供一个自适应于视野角度的LCD，包括：一个驱动电压发生器，用于基于通过第一输入端接收到的外部输入电源产生一个模拟驱动电压；一个视野角度发生器，用于按照基于视野角度下降的模拟驱动电压电平产生关于视野角度的信息，并且将模拟驱动电压的压降反馈给驱动电压发生器的第二输入端；以及一个伽马曲线确定器，用于按照接收的关于视野角度的信息选择一个伽马曲线，并且基于选择的伽马曲线以伽马电压值控制灰度级。

自适应于视野角度的LCD检测LCD面板的视野角度，基于检测到的视野角度选择一个伽马曲线，应用选择的伽马曲线提供一个液晶伽马电压，因此可以克服由于视野角度变化而导致的灰度级降低的问题。

附图说明

合并在说明书中并且构成说明书一部分的附图表明了本发明的一个实施例，并且伴随着描述来用于解释本发明的原理。附图中：

图1示出现有技术中的一般的白模式TN液晶中的透射率随所施加的电压的改变；

图2显示按照本发明的具有根据视野角度选择一个伽马曲线的功能的LCD的构思图；

图3显示按照本发明的第一实施例的一个自适应于视野角度的LCD；

图4显示图3中基极电压随可变电阻值变化的范围；

图5显示在图3中根据与可变电阻值相关的伽马数据来确定液晶施加电压的图线；

图6显示按照本发明第二实施例的自适应于视野角度的LCD；

图7显示按照本发明第三实施例的自适应于视野角度的LCD；以及

图8显示按照本发明第四实施例的自适应于视野角度的LCD。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅由执行本发明的发明者构思的优选方式以例证的方式显示和描述了本发明的优选实施例。可以意识到本发明可在各个方面予以改进，却都不背离本发明。因此，图和描述实际上被认为是举例，而不是限定。

图2显示按照本发明的具有根据视野角度选择一个伽马曲线的功能的LCD的构思图。

参考图2，按照本发明的LCD具有根据视野角度选择伽马曲线的功能，该LCD包括一个PC系统10和一个LCD模块20，它基于视野角度以自适应选择到的伽马曲线控制灰度级。

PC系统10包括一个用于检测LCD面板角度的面板角度检测和发送部件12，生成一个送到LCD模块20的检测到的角度的信息。特别地，这里所使用的PC系统是这样一个系统，例如，一个被设计成可以自由控制LCD面板开合角度的笔记本电脑。

LCD模块20包括一个伽马曲线确定器22，用于基于从PC系统10接收到的检测角度信息选择一个伽马曲线，应用选择的伽马曲线来控制灰度级。

按照本发明在PC系统10中使用的角度检测方法可以是手动的方法也可以是自动的方法。例如，由用户确定视野角度的手动角度检测方法包括使用户在键盘上输入一个想要的视野角度的方法，以及一个使用户以装配在PC或者监视器上的定义的构件来选择一个视野角度的方法，优选地，该构件是一个可变电阻器。

而在另一方面，自动角度检测方法包括一个使用上述装配在铰链上支持位于PC系统10上的LCD模块20的构件，以基于铰链产生关于LCD面板旋转角度的信息给LCD模块20的方法

设计一种基于从LCD模块20上接收到的视野角度的信息选择一条伽马曲线的装置，以便基于反馈到LCD模块20的视野角度的信息选择一条适当的伽马曲线。

现在，对于一个基于LCD面板的视野角度选择一条伽马曲线的LCD将通过本发明不同实施例的方式进行详述。

图3显示按照本发明的第一实施例的一个自适应于视野角度的LCD。

参考图3，按照本发明的第一实施例的自适应于视野角度的LCD包括一个驱动电压发生器100，一个分压器200，一个视角发生器300，以及一个LCD模块400。

驱动电压发生器100包括一个DC/DC转换器，基于接收的输入电压Vin产生一个第二电压AVDD，作为LCD的一个模拟驱动电压给视野角度发生器300，以及用于开关TFT的门限开/关电压Von/Voff。驱动电压发生器100提供开门电压Von给分压器200。

分压器200包括串联连接的一个恒定电阻R1和一个可变电阻R2，分配开门电压Von的电平，并且通过该可变电阻R2输出分配的电压V_B给视角发生器300。

视角发生器300包括一个npn型双极晶体管Q1，基于一个在基极端接收到的分配电压V和一个在集电极端接收到的第二电压AVDD产生一个电压CVDD给LCD模块400。虽然已描述的本发明使用的是一个双极晶体管，但也可使用一个MOS晶体管。

LCD模块400包括一个灰度电压发生器(或者是伽马电压发生器)410，一个共电极电压发生器420，一个数据驱动器430，一个门限驱动器440，以及一个LCD面板450，基于从视野角度发生器300接收到的电压CVDD选择自适应于视野角度的伽马曲线。

更具体地说，灰度电压发生器410接收电压CVDD并且产生正的和负的伽马电压给数据驱动器430，其中它们之间的压差(voltage gap)减少或增加。

共电极电压发生器420接收电压CVDD并且产生线性变化的共电极电压Vcom给LCD面板450。例如，包括两个串联电阻的共电极电压发生器420通过一个终端接收电压CVDD，通过另一个终端接收参考电压(或者地)，并且经过基于电阻的电压分配降低电压CVDD的电平来产生共电极电压Vcom。

同样地，使用线性变化的共电极电压保持图像质量，例如，闪烁。这里所使用的LCD面板可以具有TN或者STN模式液晶。

现在针对图3中所示的LCD的操作将给出详述。

首先，DC/DC转换器100接收一个电源Vin，产生一个开门电压(gate-onvoltage)使TFT导通，一个关门电压(gate-off voltage)使TFT关闭，一个电压AVDD执行LCD的模拟驱动，开门电压Von是一个大约20伏的高电压，关门电压Voff大约-7伏。

由在开门电压Von和接地端子之间的电阻R1和可变电阻VR2分压的开门电压提供给双极晶体管Q1的基极。也就是，双极晶体管Q1的基极电压V_B由等式1给出。

【等式1】

V_{B} = \frac{V R_{2}}{R_{1} + R_{2}} \cdot V_{on}

由于双极晶体管Q1的集电极电压是模拟驱动电压AVDD，所以双极晶体管Q1的发射极电压V_E由等式2给出。

【等式2】

V_E＝AVDD-V_CE

基极电压V_B的范围由在双极晶体管Q1的基极-发射极电压V_BE下的等式3定义。

【等式3】

0V＜V_B＝V_E+V_BE＝AVDD-V_CE+V_BE

等式1和3之间的关系如图4中所示。也就是，基极电压的范围随着基极电压的增长而增长，并随可变电阻VR2达到恒定值[AVDD-V_CE+V_BE]·R1/[V_on+AVDD-V_CE+V_BE]。

利用基极电压V_B，发射极电压V_E，也就是说，视野角度电压CVDD由等式4给出。

【等式4】

CVDD＝V_B-V_BE

因此可以基于依赖于伽马电压发生器410中的外部可变电阻值VR2的视野角度电压CVDD增加或者减少在正(+)负(-)伽马电压之间的压差，由电阻值分配视野角度电压CVDD。也就是说，伽马曲线可以被调整。

相似的，视野角度电压CVDD的阻值型分压得到共电极电压V_COM，因此共电极电压V_COM也可以依赖于可变视野角度电压线性的变化，因此保持图像质量，例如，闪烁。

图5显示在图3中根据与可变电阻值相关的伽马数据来确定液晶施加电压的图线。

如图5所示，必须依赖于伽马数据而确定的供给电压可以由可变电阻控制。

也就是说，当用户直接观看LCD面板时(也就是视野角度为0)，电阻VR2c连接到LCD模块上，当以-10度的视野角度观看LCD面板时，提供一个由电阻VR2b得到的电压V_B，当以-20度的视野角度观看LCD面板时，电阻器VR2a连接到LCD模块上。

如上所述，按照本发明的第一实施例，基于LCD面板的视野角度的伽马曲线可由可变电阻VR2控制。例如，笔记本电脑的LCD面板张开到一个预订角度，提供给液晶的电压可以变化到相应的视野角度最适宜的伽马曲线，这克服了由LCD面板中的视野角度导致的灰度显示范围较窄的问题，可以提供方便用户观看的笔记本电脑。

本发明第一实施例中所述的可变电阻器可被装配在一个支持笔记本电脑LCD面板的铰链上，或者类似的物体上。也就是，铰链的旋转轴连接到可变电阻器，因而以一个预定的角度旋转的铰链使可变电阻器以相同的角度旋转并因此产生一个与那个角度相关的电阻值。

此外，可变电阻器可以包括一个转盘或滑动型电阻器，在LCD模块或计算机机身上提供它们让用户自由地选择LCD面板的视野角度。

图6显示按照本发明第二实施例显示自适应于视野角度的LCD的一个图表。

参考图6，按照本发明第二实施例的自适应于视野角度的LCD包括一个驱动电压发生器100，一个视野角度发生器300，一个LCD模块400，一个解码器500，和一个电阻值选择器600。驱动电压发生器100，视野角度发生器300和LCD模块400，执行与图3中所述相同的操作，在这里将不再做进一步描述。

解码器500译解关于视野角度的数据，该数据来自，例如，用户操作的键盘，并向电阻值选择器600产生一个开关信号501。例如，输入到解码器500的3位数据产生8个开关信号。

电阻值选择器600包括一个连接到从驱动电压发生器100输出的开门电压Von的第一电阻器，多个电阻器R61，R62，…，R68，和一个用于选择其中一个电阻器的开关。

在操作中，基于来自解码器500的开关信号501，电阻值选择器600选择任意一个电阻器并根据选择的电阻值和第一电阻R1分配开门电压Von。分配的开门电压Von随后施加给视野角度发生器300。

根据本发明上述第二实施例，当用户使用键盘或类似的方式输入关于视野角度的信息时，基于用于控制视野角度的视野角度电压CVDD的电平，选择电阻器中的任意一个来增加或降低正(+)负(-)伽马电压之间的压差。即伽马曲线受到控制。

同样地，由电阻分压的视野角度电压CVDD产生改进闪烁的共电极电压Vcom，因此共电极电压Vcom也可依赖于变化的视野角度电压CVDD而线性变化，因而保持了例如闪烁的图像质量。

图7是一个按照本发明第三实施例的自适应于视野角度的LCD。

参考图7，按照本发明第三实施例的自适应于视野角度的LCD包括一个驱动电压发生器100，一个视野角度发生器300，一个LCD模块400，一个解码器500，和一个电源选择器700。视野角度发生器300，LCD模块400，和解码器500在这里将不做进一步的描述。

电源选择器700包括多个电源V71，V72，…，V78，和一个用于选择其中一个电源的开关，并基于来自解码器500的开关信号501，选择电源中的任意一个。被选择的电源随后被施加给视野角度发生器300。

根据本发明上述第三实施例，当用户使用键盘或类似的方式输入关于视野角度的信息时，基于受控的视野角度电压CVDD，选择电源中的任意一个来控制视野角度电压CVDD并增加或降低正(+)负(-)伽马电压之间的压差。也就是说，伽马曲线被控制了。

可供选择地，如图8中所示，从驱动电压发生器100输出的模拟驱动电压AVDD可被用作关于视野角度的信息。

图8显示按照本发明第四实施例的自适应于视野角度的LCD。

参考图8，按照本发明第四实施例的自适应于视野角度的LCD包括一个驱动电压发生器100，一个LCD模块400，和一个视野角度发生器800。LCD模块400在这里将不做进一步描述。

驱动电压发生器100包括一个DC/DC转换器并基于来自第一输入端的外部输入电压Vin和来自第二输入端的反馈电压，输出一个第二电压AVDD作为模拟驱动电压。

视野角度发生器800包括串联的电阻器R21和R22，基于第二电压AVDD和参考电压(例如，地)，通过基于电阻值的电压分配，它降低了第二电压AVDD的电平，并将反馈电压VF反馈给DC/DC转换器的第二输入端。视野角度发生器800同样降低第二电压AVDD的电平，并给LCD模块400的灰度电压发生器410和共电极电压发生器420提供一个电压CVDD。

按照上面所述的本发明的第四实施例，输出一个基于LCD面板视野角度用于选择一个伽马曲线的电压给灰度电压发生器410，并不仅仅控制正(+)负(-)伽马电压之间的压差，并且可将电压CVDD提供给形成闪烁的共电极电压发生器420，因而保持例如闪烁的图像质量。

现在，针对驱动电压发生器100和视野角度发生器800的操作将进行详细描述。

首先，比较电压由等式5给出。

【等式5】

V_{a} = \frac{R_{22}}{R_{21} + R_{22}} \cdot (AVDD - V_{REF}) + V_{REF}

其中Va是DC/DC转换器中的恒定比较电压；AVDD是驱动电压发生器100的DC/DC转换器的输出电压，V_REF是参考电压(例如地)，R₂₁是连接到AVDD上的分配电压，R₂₂是连接到V_REF上的分配电压。

因此驱动电压发生器的DC/DC转换器的输出电压AVDD由等式6给出。

【等式6】

AVDD = \frac{R_{21} + R_{22}}{R_{22}} \cdot (Va - \frac{R_{21}}{R_{21} + R_{22}} \cdot V_{REF}) = \frac{R_{21} + R_{22}}{R_{22}} \cdot Va - (\frac{R_{21}}{R_{22}} \cdot V_{REF})

如等式6中所示，无论是连接到地的电阻R₂₂或者参考电压V21，或者两者一起均基于视野角度而变化以改变电压CVDD，并使用改变的电压CVDD选择一个伽马曲线。

虽然本发明是联系目前被认为最实用和最优选的实施方式而进行描述，可以理解本发明并不仅限于公开的实施方式，相反，本发明旨在覆盖包括在后附权利要求的精神和范围中的各种变化和等效的设计。

如上所述，本发明检测LCD的视野角度并且基于检测到的视野角度确定伽马曲线，它解决了由于视野角度的变化而引起的灰度等级降低的问题，使用户扩大了观看LCD面板角度的范围。

此外，本发明基于检测到的视野角度，改变改进闪烁的共电极电压的电平，因而例如通过减少闪烁来保持图像质量。

Claims

1.一种自适应于视野角度的液晶显示器，其特征在于包括：

一个驱动电压发生器，用于基于外部输入电源产生第一和第二电压；

一个分压器，用于基于液晶显示器面板的视野角度转化第一电压的电平以产生一个第三电压；

一个视野角度发生器，用于基于第二和第三电压产生关于视野角度的信息；以及

一个伽马曲线确定器，用于按照接收到的关于视野角度的信息选择一条液晶伽马曲线，并且按照由选择的液晶伽马曲线确定的伽马电压值控制灰度级。

2.如权利要求1所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中第一电压是一个门限开/关电压，第二电压是模拟驱动电压。

3.如权利要求1所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中分压器包括一个基于液晶显示器面板的视野角度可变的产生一个阻值的可变电阻，并且使用该可变电阻输出第三电压。

4.如权利要求3所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中可变电阻的旋转轴连接到支持液晶显示器模块的一个铰链上，以便通过用户的操作自动地选择伽马曲线。

5.如权利要求4所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中可变电阻是转盘型或滑动型。

6.如权利要求1所述的自适应视野角度的液晶显示器，还包括：

一个解码器，用于将通过用户的操作接收到的视野角度的信息解码；

其中所述分压器包括多个电阻，用于基于视野角度的解码信息选择所述电阻之一，并且基于选择的电阻转化第一电压的电平产生一个第三电压。

7.如权利要求6所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中第一电压是一个开门电压，第二电压是一个模拟驱动电压。

8.一种自适应于视野角度的液晶显示器，其特征在于包括：

一个驱动电压发生器，用于基于外部输入电源产生第一电压；

一个包括多个电压源的电源选择器，用于基于视野角度的解码信息选择所述电压源之一来产生第二电压；

一个视野角度发生器，用于基于第一和第二电压产生关于视野角度的信息；

一个伽马曲线确定器，用于按照接收的关于视野角度的信息选择一个液晶伽马曲线，并且基于选择的液晶伽马曲线以伽马电压值控制灰度级。

9.如权利要求8所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中第一电压是一个模拟驱动电压。

10.一种自适应于视野角度的液晶显示器，其特征在于包括：

一个驱动电压发生器，用于基于通过第一输入端接收到的外部输入电源产生一个模拟驱动电压；

一个视野角度发生器，用于按照基于视野角度下降的模拟驱动电压电平产生关于视野角度的信息，并且将模拟驱动电压的压降反馈给驱动电压发生器的第二输入端；以及

11.如权利要求10所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中视野角度发生器包括：

一个在一个终端上接收模拟驱动电压的第一电阻；以及

一个具有连接到参考电压或者地上的一个终端的第二电阻，另一个终端连接到第一电阻的另一个终端上，用于降低模拟驱动电压的电平并且将模拟驱动电压的压降反馈到驱动电压发生器的第二输入端。

12.如权利要求11所述的自适应于视野角度的液晶显示器，其中第一电阻或者参考电压随着液晶显示器面板的视野角度而改变。