CN1459775A - 灰度级电压发生器和发生方法及使用相应的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

发明了在透射和反射型液晶显示设备中的灰度级电压发生器和产生灰度级电压的方法。将透射模式灰度级数据变换为实反射模式灰度级数据。从实反射模式灰度级数据中提取整数部分作为第一反射模式灰度级数据。以N帧周期以预定比率混合第一反射模式灰度级数据和暂时反射模式灰度级数据。暂时反射模式灰度级数据具有1和第一反射模式灰度级数据的和。将伪灰度级数据插入在第二反射模式灰度级数据中。因此，在透射和反射两种模式下都提供良好的显示质量。

Description

灰度级电压发生器和发生方法及使用相应的液晶显示设备
技术领域
本发明涉及灰度级电压发生器、发生灰度级电压的方法和使用它们的透射和放射型液晶显示器设备。
背景技术
液晶显示(LCD)设备包括一个下基板(或薄膜晶体管基板)、一个上基板(彩色过滤器基板)和夹在上下基板之间的一个液晶层。在上基板上形成一个公共电极和色彩过滤器。在下基板上形成薄膜晶体管和象素电极。电压施加在上和下基板上，在上和下基板之间形成电场，改变液晶分子的定位角，调节液晶层的透射率，从而显示图像。
液晶显示设备分成透射型液晶显示设备和反射型液晶显示设备，取决于液晶显示设备是否使用光源，例如背灯。透射和反射型液晶显示设备在透射和反射两种模式下工作。
因为常规透射和反射型液晶显示设备的光学特性根据透射或反射模式变化，因此当常规透射和反射型液晶显示设备在透射模式下具有优良的光学特性时，常规透射和反射型液晶显示设备在反射模式下具有较差的光学特性，反之亦然。
当固定液晶层的单元间隙和液晶分子的扭曲角度以便在透射模式下提供优化的透射率和对比率时，液晶显示设备在反射模式下提供较差的反射率和对比率，以致液晶显示设备不能提供满意的显示质量。
另外，依赖于电压的电压-透射率(V-T)曲线和电压-反射率(V-R)曲线根据是透射模式还是反射模式表示出不同的特性。因此，当液晶显示设备在反射模式和在透射模式下使用同样的灰度级电压发生电路时，液晶显示设备的显示质量可能下降。
发明内容
因此，提供本发明以基本消除由于现有技术的限制和缺点产生的一个或多个问题。
本发明的一个方面是提供一种产生灰度级电压的方法，其中，根据取决于在透射模式下施加在液晶层上的电压的亮度特性和在反射模式下的亮度特性之间的差把透射模式灰度级数据变换为反射模式灰度级数据。
本发明的另一方面是提供一种灰度级发生器，其中，根据取决于在透射模式下施加在液晶层上的电压的亮度特性和在反射模式下的亮度特性之间的差把透射模式灰度级数据变换为反射模式灰度级数据。
本发明的再一方面是提供一种灰度级发生器，用于根据透射模式或是反射模式产生不同的灰度级电压。
本发明的再一方面是提供一种液晶显示设备，它具有一个灰度级发生器，其中，根据取决于在透射模式下施加在液晶层上的电压的亮度特性和在反射模式下的亮度特性之间的差把透射模式灰度级数据变换为反射模式灰度级数据。
本发明的再一方面是提供一种液晶显示设备，它具有一个灰度级发生器，用于根据透射模式还是反射模式产生不同的灰度级电压。
本发明的再一方面是提供一种液晶显示设备，它无论在透射还是反射模式下都具有优良的显示特性。
在本发明的一个方面中，提供一种方法，它提供具有灰度级电压的透射和反射型液晶显示设备。使用透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据。从实反射模式灰度级数据提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据。该第一反射模式灰度级数据和暂时反射模式灰度级数据以预定比率以N帧周期混合，以便产生第二反射模式灰度级数据。暂时反射模式灰度级数据具有第一整数和第一反射模式灰度级数据的和。在第二反射模式灰度级数据中插入伪灰度级数据以便产生第三反射模式灰度级数据。伪灰度级数据的第一数是透射模式灰度级的第二数和反射模式灰度级的第三数的差。当透射和反射型液晶显示设备运行在透射模式时，把相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级电压提供给透射和反射型液晶显示设备。当透射和反射型液晶显示设备运行在反射模式时，把相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级电压提供给透射和反射型液晶显示设备。
在本发明的另一方面中，提供一种灰度级电压发生器，用于给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压。该灰度级电压发生器包括第一反射模式灰度级数据发生装置，帧计数器，第二反射模式灰度级数据发生装置，第三反射模式灰度级数据发生装置，模式判别装置和选择装置。第一反射模式灰度级数据发生装置接收透射模式灰度级数据，使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据，从实反射模式灰度级数据中提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据，和产生相应于每一实反射模式灰度级数据的小数点下面的第一数字的控制数据。帧计数器接收指示N帧的每一帧的开始的帧同步信号和计数帧同步信号以产生帧计数值。第二反射模式灰度级数据发生装置以预定比率以N帧周期混合第一反射模式灰度级数据和暂时反射模式灰度级数据以产生第二反射模式灰度级数据。暂时反射模式灰度级数据具有第一整数和第一反射模式灰度级数据的和。第三反射模式灰度级数据发生装置在第二反射模式灰度级数据中插入伪灰度级数据以便产生第三反射模式灰度级数据。伪灰度级数据的第一数是透射模式灰度级的第二数和反射模式灰度级的第三数的差。模式判别装置决定透射模式或反射模式之一以输出模式决定信号。选择装置当模式决定信号表示透射模式时给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据，当模式决定信号表示反射模式时给透射和反射型液晶显示设备提供相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。
在本发明的再一方面中，提供一种灰度级电压发生器，用于给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压。液晶显示设备包括一个用于给象素施加灰度级电压的数据驱动器，和一个用于控制象素和光源的切换设备的门驱动器，灰度级电压发生器包括一个控制器，一个γ参考电压发生器和一个公共电压发生器。该控制器在光源打开时给液晶显示设备提供透射模式灰度级数据，在光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式灰度级数据。γ参考电压发生器根据透射模式灰度级数据和反射模式灰度级数据产生γ参考电压，向数据驱动器输出该γ参考电压。公共电压发生器产生公共电压，向连接到象素的公共线输出公共电压。
在本发明的再一个方面中，提供一种灰度级电压发生器，用于给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压。液晶显示设备包括一个用于给象素施加灰度级电压的数据驱动器，和一个用于控制象素和光源的切换设备的门驱动器。灰度级电压发生器包括一个控制器，一个γ参考电压发生器和一个公共电压发生器。控制器在光源打开时给液晶显示设备提供透射模式选择信号，在光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式选择信号。γ参考电压发生器根据透射模式选择信号和反射模式选择信号分别给数据驱动器产生透射模式γ参考电压和反射模式γ参考电压。公共电压发生器产生公共电压，以响应透射和反射模式选择信号向连接到象素的公共线输出公共电压。公共电压有相应于透射模式的透射模式公共电压和相应于反射模式的反射模式公共电压。
在本发明的再一个方面中，提供一种液晶显示设备，它包括第一绝缘基板、第一和第二配线、透明电极、反射电极、第一薄膜晶体管基板、第二绝缘基板、公共电极和液晶层。第一配线在第一绝缘基板上形成，并在第一方向上延伸。第二配线在第一绝缘基板上形成，并在第二方向上延伸以便与第一配线绝缘。第二方向基本垂直于第一方向。透明电极在至少一个象素区域内形成，该象素区域由第一和第二配线确定。反射电极配置在至少一个象素区域内并具有开孔。第一薄膜晶体管基板连接到第一配线、第二配线、透明电极和反射电极。第二绝缘基板面对第一绝缘基板，公共电极在第二绝缘基板上形成。液晶层插入第一和第二绝缘基板之间。液晶层的每一液晶分子的长轴可以相对于第一绝缘基板朝第二绝缘基板扭曲一个预定角度，该预定角度可以在大约0°到大约50°的范围内。
另外，液晶层的每一液晶分子的长轴可以基本垂直于第一和第二绝缘基板扭曲。液晶层可以由手性掺杂物组成，使得单元间隙对液晶层的间距的比率可以在大约0到0.15的范围内。
如上所述，透射和反射液晶显示设备包括具有预定扭曲角度的液晶层，预定数量的手性掺杂物和预定的单元间隙，从而在透射和反射两种模式下都能提供良好的显示质量。
另外，根据本发明的灰度级发生器和产生灰度级电压的方法，为透射模式和反射模式的每一种优化的公共电压和γ参考电压被施加到透射和反射型液晶显示设备，从而在透射和反射两种模式下都提供了良好的显示质量。
另外，根据本发明的灰度级发生器和产生灰度级电压的方法，甚至当公共电压和γ参考电压用于透射模式和反射模式两者时，根据取决于在透射模式下施加到液晶层的电压的亮度特性和在反射模式下的亮度特性的差，把透射模式灰度级数据变换为反射模式灰度级数据，从而在透射和反射两种模式下提供了良好的显示质量。
另外，为透射模式和反射模式的每一种优化的公共电压和γ参考电压被施加到包括本发明的具有预定扭曲角度、预定数量的手性掺杂物和预定单元间隙的液晶层的液晶显示设备上，从而在透射和反射两种模式下提供良好的显示质量。
另外，用于透射模式和反射模式两者的公共电压和γ参考电压被施加到包括本发明的具有预定扭曲角度、预定数量的手性掺杂物和预定单元间隙的液晶层的液晶显示设备上，从而在透射和反射两种模式下提供了良好的显示质量。
附图说明
参考附图，详细说明本发明的优选实施例，本发明的上述以及其它特征和优点将变得更加明显，附图中：
图1是一个横断面视图，表示根据本发明的第一示范实施例的液晶显示面板；
图2是表示图1的薄膜晶体管基板的布局；
图3是沿图2的III-III’线切割的横断面视图；
图4A、4B、4C、4D和4E是表示根据本发明的第一示范实施例在TN模式下依赖于液晶分子的扭曲角度和Δnd的V-T曲线的图；
图5A、5B、5C、5D和5E是表示根据本发明的第一示范实施例在TN模式下依赖于液晶分子的扭曲角度和Δnd的V-R曲线的图；
图6是一个横断面视图，表示根据本发明的第二示范实施例的液晶显示面板；
图7A、7B、7C和7D是表示根据本发明的第二示范实施例在VA模式下依赖于掺杂物数量和液晶分子的Δnd的V-T曲线的图；
图8A、8B、8C和8D是表示根据本发明的第二示范实施例在VA模式下依赖于掺杂物数量和液晶分子的Δnd的V-R曲线的图；
图9是表示在VA模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图；
图10是表示在ECB模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图；
图11是表示在透射模式和反射模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图；
图12是一个方框图，表示根据本发明的第三示范实施例的液晶显示设备；
图13是一个方框图，表示根据本发明的第四示范实施例的液晶显示设备；
图14是表示图13的控制器的一个例子的方框图，；
图15是一张表，表示由第一反射模式灰度级数据发生部分产生的实反射模式灰度级数据；
图16是一个方框图，表示图14的第二反射模式灰度级数据发生部分的一个例子；
图17是一张表，表示图16的多路转换器依赖于该多路转换器的选择端子的值的输出；
图18是表示图17的多路转换器的输出的示意图；
图19是表示图14的选择部分的一个例子的方框图；
图20是表示图13的控制器的另一个例子的方框图；
图21是一张表，表示在第一反射模式灰度级数据存储部分存储的第一反射模式灰度级数据；
图22是一个流程图，表示根据本发明的第五示范实施例产生灰度级数据的方法；
图23是一个流程图，表示产生图22的反射模式灰度级数据的方法。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。
图1是表示根据本发明的第一示范实施例的液晶显示面板的横断面视图。
参考图1，根据本发明的第一示范实施例的液晶显示器包括一个薄膜晶体管基板100，面对薄膜晶体管基板100的色彩过滤器基板200，插入在薄膜晶体管基板100和色彩过滤器基板200之间的液晶层，附在薄膜晶体管基板的下表面上的下补偿薄膜13和14，附在彩色过滤器基板200的上表面上的上补偿薄膜23和24，配置在第二下补偿薄膜14的下表面上的下极化板11，配置在第二上补偿薄膜24的上表面上的上极化板21，和配置在下极化板11下面的背灯组件350。
液晶层3的液晶分子均匀对齐。亦即液晶层3的液晶分子相对于薄膜晶体管基板100以预定角度朝彩色过滤器基板200扭曲。液晶分子的扭曲角度可以在大约0°到50°的范围内。液晶层的Δnd可以在大约0.15到大约0.35的范围内(n：折射率，d：单元间隙)。液晶层3用密封剂310密封在薄膜晶体管基板100和彩色过滤器基板200之间。
上极化板21的极化轴垂直于下极化板11的极化轴。补偿薄膜13、14、23和24可以使用λ/4或λ/2互换散射阻滞薄膜(reciprocal dispersionretardation film)。补偿薄膜13、14、23和24也可以使用λ/4或λ/2普通散射阻滞薄膜。下补偿薄膜可以只使用附在薄膜晶体管基板100的下表面上的λ/4阻滞薄膜，和上补偿薄膜可以只使用附在色彩过滤器基板200的上表面上的λ/4阻滞薄膜。
当只使用λ/4阻滞薄膜时，可以将阻滞薄膜的阻滞轴设置成相对于极化板的极化轴形成45°的角。将支撑极化板的TAC薄膜的阻滞轴设置成相对于极化板的极化轴形成大约90°的角。
在薄膜晶体管基板100的每一象素内形成透明电极和反射电极。反射电极有一个开孔用以从中通过光。因此，可以提供透射和反射模式。在反射模式下关闭背灯，而在透射模式下打开背灯。数据驱动器根据当背灯打开或关闭时的透射模式或反射模式施加不同的灰度级电压。可以使用两种参考γ电阻阵列，以便根据透射模式或反射模式施加不同的灰度级电压。另外，表示透射模式灰度级数据的位可以和表示反射模式灰度级数据的位不同，以便根据透射模式或反射模式施加不同的灰度级电压。具有m1位的透射模式灰度级数据可以通过帧速率控制方法变换为具有m2位的反射模式灰度级数据(m1和m2是自然数，且m2小于m1)。
图2是表示图1的薄膜晶体管基板的布局，图3是沿图2的III-III’线切割的横断面视图。
门配线在绝缘基板110上形成。门配线可以有由银(Ag)、银合金、铝(Al)、铝合金组成的单层配线，或有由银(Ag)、银合金、铝(Al)、铝合金组成的多层配线。门配线包括门线121、门焊盘125和薄膜晶体管的门电极123。门线121在第一方向延伸。门焊盘125连接到门线121的一端，接收外部的门驱动信号和给门线121施加门驱动信号。薄膜晶体管的门电极连接到门线121。当门配线有多层时，优选门配线包括容易与其它材料接触的材料。
由硅氮化物(SiNx)组成的门绝缘层140在绝缘基板110上形成，该基板上形成门配线。
由诸如无定形硅的半导体材料组成的半导体层151在门绝缘层140上形成，以便配置在门电极123上。欧姆接触层163和165在半导体层151上形成。欧姆接触层163和165包括硅化物或n+搀杂氢化无定形硅(a-Si∶H)。
数据配线在欧姆接触层163和165和门绝缘层140上形成。数据配线包括诸如铝或银的导电材料。数据配线包括数据线171、源电极173、数据焊盘179和漏电极175。数据线171在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸。象素区由门线121和数据线171包围。源电极173连接到数据线171并向欧姆接触层163上延伸。数据焊盘179连接到数据线171的一端并接收图像信号。漏电极175在欧姆接触层163上形成以与源电极173相对。
钝化层801在数据配线和半导体层151上形成。钝化层801包括诸如硅氮化物(SiNx)的无机材料或诸如丙烯酸材料的有机材料。钝化层801包括a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜(一种低电介质CVD膜)。
a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜由等离子体增强的化学汽相淀积(PECVD)法淀积并具有小于大约4的非常低的电介常数，。因此，钝化层减小寄生电容。a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜很容易与其它层接触，且具有极好的阶梯状覆盖层。a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜相对有机绝缘层具有良好的耐热性，因为a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜包括无机材料。淀积或刻蚀掉a-Si∶C∶O膜和a-Si∶O∶F膜比硅氮化物膜淀积和蚀除快约4到10倍，因而减少了处理时间。
钝化层801具有分别暴露漏电极175和数据焊盘179的接触孔181和183，和暴露门焊盘125和门绝缘层140的接触孔182。
透明电极90在钝化层801上形成以配置在象素上面。透明电极90具有接触孔181，通过该孔透明电极90电连接到漏电极175。附加门焊盘95和附加数据焊盘97在钝化层801上形成。附加门焊盘95和附加数据焊盘97分别通过接触孔182和183电连接到门焊盘125和数据焊盘179。
透明电极90、附加门焊盘95和附加数据焊盘97由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明材料组成。
在透明电极90上形成绝缘中间层802。绝缘中间层802具有接触孔184，它暴露出透明电极90的一部分。绝缘中间层802可以具有浮雕图案，以便增强反射层80的反射率。
绝缘中间层802包括诸如硅氮化物(SiNx)的无机材料、诸如丙烯酸材料的有机材料、a-Si∶C∶O膜、或a-Si∶O∶F膜(一种低电介质CVD膜)。
反射层80在绝缘中间层802上形成。反射层80具有接触孔184，通过该孔反射层80电连接到透明电极90。反射层80具有开孔82，其用作在透射模式中的透射窗口。反射层80包括具有高反射率的导电材料诸如铝(Al)、铝合金、银(Ag)、银合金、钼、或钼合金等。象素电极包括反射层80和透明电极90。开孔82可以具有各种形状，象素可以具有多个开孔82。即使绝缘中间层802具有浮雕图案，也优选开孔82可以不具有浮雕图案。
电容存在于象素电极(80和90)和门线121之间。
彩色过滤器、黑底(black matrix)和公共电极在彩色过滤器基板200上形成。
液晶分子的扭曲角度在大约0°到50°的范围内，液晶层的Δnd在大约0.15到0.35的范围内。因此，可以在透射和反射两种模式下获得良好的透射率、反射率和对比率。
图4A、4B、4C、4D和4E是表示根据本发明的第一示范实施例在TN模式下依赖于液晶分子的扭曲角度和Δnd的V-T曲线的图。图5A、5B、5C、5D和5E是表示根据本发明的第一示范实施例在TN模式下依赖于液晶分子的扭曲角度和Δnd的V-R曲线的图。图4A、4B、4C、4D和4E表示扭曲角度是0°、30°、50°、70°和90°的情况，图5A、5B、5C、5D和5E表示扭曲角度是0°、30°、50°、70°和90°的情况。
参考表1，图4A、4B、4C、4D、4E、5A、5B、5C、5D和5E，扭曲角度越小，在透射和反射两种模式下的对比率(CR)越小，但是在透射模式下的透射率越大。
因此，对于透射率来说优选扭曲角度是0°。当扭曲角度在大约0°到大约50°的范围内时，透射率维持大于大约13.9％，反射率维持大于大约13.1％。
施加在液晶层上的电压越小，在透射和反射两种模式下透射率和反射率越大。当施加在液晶层上的电压小于预定值时，随着施加在液晶层上的电压减小透射率和反射率也减小。这一现象称为“逆现象”。然而，逆现象在透射模式下发生的电压与逆现象在反射模式下发生的电压不同。相应地，因为用以表示灰度级的电压范围依赖于透射和反射模式变化，因此根据透射和反射模式调节电压的范围。根据透射和反射模式，响应于背灯的打开和关闭来调节施加到数据线上的灰度级电压。
  <表1>
TN模式
模式 透射 反射
扭曲角度   Δnd   T(％)   CR   电压(伏特)   CR   电压(伏特)   R(％)   CR   电压(伏特)
0(ECB)   0.18   18.5   50∶1   0.5-4.5   13.1   18∶1   1.2-4.5
  0.24   22.5   35∶1   0.7-4.5   13.2   12∶1   1.5-4.5
  0.30   22.7   23∶1   1.1-4.5   13.1   8.4∶1   1.7-4.5
  0.36   22.8   16∶1   1.3-4.5   13.2   5.9∶1   1.9-4.5
30   0.18   17.0   58∶1   0.5-4.1   13.3   22∶1   1.0-4.5
  0.24   20.2   41∶1   0.7-4.2   13.4   15∶1   1.3-4.5
  0.30   20.3   26∶1   1.1-4.5   13.5   12∶1   1.5-4.5
  0.36   20.1   18∶1   1.3-4.1   13.7   8.4∶1   1.7-4.5
50   0.18   13.9   82∶1   0.5-4.2   13.8   28∶1   0.7-4.5
  0.24   16.5   57∶1   0.7-4.5   14.2   23∶1   0.9-4.5
  0.30   16.3   37∶1   1.1-4.5   14.8   21∶1   1.1-4.5
  0.36   15.7   25∶1   1.3-4.5   15.2   17∶1   1.2-4.5
70(TN)   0.18   10.4   162∶1   0.5-4.5   2∶1   0.5-3.5   9.1   15∶1   1.0-3.5
  0.24   12.0   120∶1   0.7-4.5   4∶1   0.7-3.5   14.8   30∶1   0.7-3.5
  0.30   11.3   76∶1   1.1-4.5   9∶1   1.1-3.5   14.9   30∶1   0.9-3.5
  0.36   11.4   74∶1   1.1-4.5   8∶1   1.1-3.5   14.1   26∶1   1.1-3.5
90(TN)   0.18   6.8   354∶1   0.5-4.5   07∶1   0.5-3.0   10.2   18∶1   0.5-3.0
  0.24   7.4   385∶1   0.7-4.5   86∶1   0.7-3.0   11.7   20∶1   0.6-3.0
  0.30   6.6   334∶1   1.1-4.5   00∶1   1.1-3.0   10.9   18∶1   0.9-3.0
  0.36   5.4   266∶1   1.2-4.5   26∶1   1.2-3.0   9.1   15∶1   1.0-3.0
(T(％)：透射率，R(％)：反射率，CR：对比率)
图6是一个横断面视图，表示根据本发明的第二示范实施例的液晶显示面板。
参考图6，根据本发明的第二示范实施例的液晶显示设备除了液晶分子的取向以外具有同样的结构。根据本发明的第一示范实施例，液晶层3的液晶分子垂直对齐。(VA模式；垂直对齐模式)亦即，液晶层3的液晶分子的长轴相对于薄膜晶体管基板100和彩色过滤器基板200以基本90°角扭曲。
液晶层包括少量手性(chiral)掺杂物，使得单元间隙(d)对液晶层的间距(p)的比率(d/p)在大约0到大约0.15的范围内。当给液晶层施加电场时，液晶分子的扭曲角度可以在大约0°到大约50°的范围内。液晶层的Δnd可以在大约0.15到大约0.35的范围内。
图7A、7B、7C和7D是表示根据本发明的第二示范实施例在VA模式下依赖于掺杂物数量和液晶分子的Δnd的V-T曲线的图。图8A、8B、8C和8D是表示根据本发明的第二示范实施例在VA模式下依赖于掺杂物数量和液晶分子的Δnd的V-R曲线的图。图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D表示表2的结果。图7A、7B、7C和7D表示掺杂物数量是0、0.05、0.15、0.25的情况，图8A、8B、8C和8D表示掺杂物数量是0、0.05、0.15、0.25的情况。
参考表2，图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D，VA模式比扭曲向列(TN)模式具有透射模式的良好的对比率。因此，在VA模式中，即使当扭曲角度趋近0°时，对比率也不减小。
如表2所示，图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D，随着手性掺杂物的数量减少，反射率非常慢地减小，但是透射模式的透射率突然增加。因此，在透射率方面优选手性掺杂物的数量为0。
施加在液晶层上的电压越大，在透射和反射两种模式下的透射率和反射率越大。当施加在液晶层上的电压大于一个预定值时，透射率和反射率随施加在液晶层上的电压的增加而减小。这一现象称为“逆现象”。然而，在透射模式下逆现象发生时的电压不同于在反射模式下发生逆现象的电压。相应地，因为表示灰度级的电压范围依赖于透射和反射模式变化，因此根据透射和反射模式调节电压范围。根据透射和反射模式，响应于背灯的打开或关闭来调节施加在数据线上的灰度级电压。(参考图12)
<表2>
VA模式
模式 透射型 反射型
掺杂物  Δnd   透射率(％)   CR   电压   反射率(％)   CR   电压
0(逆ECB)   0.18   11.8   622∶1   1.8-4.5   12.9   25∶1   1.8-4.5
  0.24   17.4   911∶1   1.8-4.5   13.0   26∶1   1.8-3.6
  0.30   21.2   1100∶1   1.8-4.5   13.0   26∶1   1.8-3.1
  0.36   22.4   1160∶1   1.8-4.3   13.0   23∶1   1.8-2.9
0.05   0.18   11.4   599∶1   1.8-4.5   12.9   25∶1   1.8-4.5
  0.24   16.8   875∶1   1.8-4.5   13.0   26∶1   1.8-3.6
  0.30   20.4   1060∶1   1.8-4.5   13.0   26∶1   1.8-3.1
  0.36   21.5   1110∶1   1.8-4.1   13.0   23∶1   1.8-2.9
0.15   0.18   9.9   516∶1   1.8-4.5   12.8   25∶1   1.8-4.5
  0.24   14.4   746∶1   1.8-4.5   13.1   26∶1   1.8-3.7
  0.30   17.3   888∶1   1.8-4.4   13.1   26∶1   1.8-3.2
  0.36   18.8   955∶1   1.8-3.8   12.2   24∶1   1.8-2.9
0.25(逆)   0.18   7.6   365∶1   1.8-4.5   12.2   24∶1   1.8-4.5
  0.24   11.0   561∶1   1.8-4.3   13.5   27∶1   1.8-4.1
  0.30   13.6   685∶1   1.8-3.8   13.3   26∶1   1.8-3.5
  0.36   15.5   765∶1   1.8-3.5   13.2   23∶1   1.8-3.0
表3表示本发明的两个例子和比较例子。
<表3>
LC模式 Δnd  扭曲角度  d/p  透射模式 反射模式
 电(伏特) T(％)(C/R) 电压(伏特) R(％)(C/R)
比较例子1 TN模式 0.24  90  0.07  0.7/3.0 7.4(286) 0.6/3.0 11.7(2 0)
比较例子2 TN模式 0.24  70  0.07  0.7/3.5 12.0(64) 0.7/3.5 14.8(30)
例1 VA(逆ECB)模式 0.30  -  1.8/4.5 21.2(1100) 1.8/3.1 13.0(26)
例2 ECB模式 0.24  0  0.07  0.7/4.5 22.5(35) 1.5/4.5 13.2(12)
(T(％)：透射率，R(％)：反射率)
参考表3，当未添加手性掺杂物时，VA模式具有所有LC模式的最优良的特性。
图9是表示在VA模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图，图10是表示在ECB模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图。
如图9和10所示，因为透射模式的亮度曲线根据透射模式的亮度对反射模式的亮度的比率确定，因此，当测量灰度级时需要确定一个标准的外部光以便确定透射模式的灰度级电压。
图11是表示在透射模式和反射模式下依赖于施加的电压的V-T曲线和V-R曲线的图。X轴表示电压，γ轴表示反射率(％)或透射率(％)。
下文中，举例说明64级灰度级(6位的灰度级数据)。然而，在本发明中可以使用128级灰度级(8位的灰度级数据)或其它灰度级。
参考图11，施加在液晶层上的透射模式灰度级电压的有效范围在大约1.5伏特到大约4伏特，或施加在液晶层上的透射模式灰度级电压的有效范围可以在大约0伏特到大约4伏特。施加在液晶层上的反射模式灰度级电压的有效范围在大约1.5伏特到大约3伏特，或施加在液晶层上的反射模式灰度级电压的有效范围可以在大约1.5伏特到大约3伏特。
亦即，施加在液晶层上的灰度级电压的有效范围根据透射模式或反射模式变化。施加在液晶层上的灰度级电压的有效范围可以根据液晶模式(VA模式，TN模式等)、扭曲角度、Δnd和d/p改变。
下面，公开了一种灰度级电压发生器和一种产生灰度级电压的方法，这种灰度级电压发生器和产生灰度级电压的方法当在透射模式下的灰度级电压的有效范围不同于在反射模式下的时，在透射和反射两种模式下都能提供满意的显示质量。
图12是一个方框图，表示根据本发明的第三示范实施例的液晶显示设备。
参考图12，液晶显示设备包括液晶显示面板1200、背灯组件1210、数据驱动器1220、门驱动器1230、背灯驱动器1214、控制器1260、公共电压发生器1240和γ参考电压发生器1250。
液晶显示面板1200包括上基板(未示出)、下基板(未示出)和夹在上和下基板之间的液晶层(未示出)。
象素包括薄膜晶体管和象素电极，以及在下基板上以矩阵形状排列m*n个象素。R.G.B色彩过滤器和公共电极在上基板上形成。
从公共电压发生器1240产生的公共电压通过公共线1204施加到公共电极。从γ参考电压发生器1250产生的γ参考电压1256施加到数据驱动器1220。
数据驱动器1220产生灰度级电压1256，其相应于根据从控制器1260输出的R’.G’.B’图像数据1267的数字值选择的一个γ参考电压。数据驱动器1220通过数据线(D1，D2，...，Dm；1202)施加该灰度级电压给每一个象素电极。换句话说，数据驱动器1220根据R’.G’.B’图像数据1267的数字值选择n级-例如64级或25 6级-的γ参考电压，并通过数据线(D1，D2，...，Dm；1202)将选择的γ参考电压施加给每一个R.G.B.，以便显示n*n*n种色彩。
门驱动器1230接收用于控制门驱动器1230的控制信号1264和施加用于驱动液晶显示面板1200的薄膜晶体管的门驱动信号给门线(G1，G2，...，GDn)。
背灯驱动器1214给背灯提供电源电压，以及打开或关闭背灯。例如，背灯驱动器1214在透射模式打开背灯，或在反射模式关闭背灯。
控制器1260从外部图形控制器(未示出)接收图像数据(或R.G.B.图像数据1206)、垂直同步信号(Vsync)和水平同步信号(Hsync)并产生用于驱动门驱动器1230和数据驱动器1220的定时信号和数字R’.G’.B’.数据。
控制器1260接收表示背灯的打开/关闭状态的状态信号并决定模式，亦即透射模式或反射模式。状态信号与背灯的打开/关闭状态同步。
当背灯关闭时，控制器1260输出表示反射模式的模式选择信号1268并选择反射模式公共电压发生器1242和反射模式γ参考电压发生器1252。当背灯打开时，控制器1260输出表示透射模式的模式选择信号1268和选择透射模式公共电压发生器1244和透射模式γ参考电压发生器1254。然而，控制器1260可以具有内部程序，它独立于背灯的打开或关闭状态操作，以便输出表示反射模式或透射模式的模式选择信号1268。
公共电压发生器1240接收模式选择信号1268。在反射模式的情况下，反射模式公共电压发生器1242给公共线1204输出反射模式公共电压1246。在透射模式的情况下，透射模式公共电压发生器1244给公共线1204输出透射模式公共电压1246。
公共电压发生器1240可以使用高压驱动方法和低压驱动方法。在低压驱动方法中，公共电压在灰度级电压的最大值和灰度级电压的最小值之间重复(+)和(-)电压级。在高压驱动方法中，公共电压具有固定的电压级。因为当一个D.C灰度级电压施加到液晶上时，液晶层的特性可以恶化，因此，可以在每一象素上施加重复相对于公共电压的正灰度级电压或负灰度级电压的灰度级电压。
γ参考电压发生器1250接收模式选择信号1268。反射模式γ参考电压发生器1252在反射模式下给数据驱动器1220输出反射模式γ参考电压1256。透射模式γ参考电压发生器1254在透射模式下给数据驱动器1220输出透射模式γ参考电压1256。例如，γ参考电压发生器1250可以使用电阻器阵列以便产生γ参考电压。
公共电压发生器1240或γ参考电压发生器1250在反射和透射两种模式下可以产生同样的公共电压或同样的γ参考电压。换句话说，公共电压发生器1240可以包括反射模式公共电压发生器1242和透射模式公共电压发生器1244，但是γ参考电压发生器1250可以只包括一个γ参考电压发生器而不管透射或反射模式。另外，公共电压发生器1240可以只包括公共电压发生器1240而不管透射或反射模式，但是γ参考电压发生器1250可以包括反射模式γ参考电压发生器1252和透射模式γ参考电压发生器1254。
当每一R.G.B.图像数据可以具有不同的V-T和V-R曲线时，公共电压发生器1240或γ参考电压发生器1250分别可以为每一R.G.B.图像数据产生不同的公共电压和γ参考电压。
图13是一个方框图，表示根据本发明的第四示范实施例的液晶显示设备，图14是表示图13的控制器的一个例子的方框图，图15是一张表，表示由第一反射模式灰度级数据发生部分产生的实反射模式灰度级数据，图16是一个方框图，表示图14的第二反射模式灰度级数据发生部分的一个例子，图17是一张表，表示图16的多路转换器依赖于该多路转换器的选择端子的值的输出，图18是表示图17的多路转换器的输出的示意图。
参考图13，液晶显示设备包括液晶显示面板1200、背灯组件1210、数据驱动器1220、门驱动器1230、背灯驱动器1214、控制器1360、公共电压发生器1340和γ参考电压发生器1350。在图13中，把同样的公共电压和同样的γ参考电压施加到液晶显示面板1200上。
控制器1360从外部图形控制器(未示出)接收图像数据(或R.G.B.图像数据1206)、垂直同步信号(Vsync)和水平同步信号(Hsync)1208。例如，R.G.B.图像数据1206可以是透射模式灰度级数据，每一R.G.B.图像数据1206可以具有6位(亦即64级灰度级)数字数据，8位(亦即256级灰度级)数字数据或任何其它位数字数据。例如，当把本发明应用于使用接收6位R’.G’.B’.图像数据的数据驱动器的膝上型计算机(或笔记本计算机)和PDA(个人数字助理)时，控制器1360可以使用6位R.G.B.图像数据1206。
下面，假定R.G.B.图像数据1206具有64级灰度级的透射模式灰度级数据，液晶显示设备的V-T和V-R曲线和图11所示相同，公共电压发生器1240的公共电压和γ参考电压发生器1250的γ参考电压根据透射模式优化。
当控制器1360接收透射模式下具有64级灰度级的R.G.B.图像数据1206时，控制器1360输出透射模式灰度级数据给数据驱动器1220。当控制器1360接收反射模式下具有64级灰度级的R.G.B.图像数据1206时，控制器1360根据图11的V-T和V-R曲线的特性将R.G.B.图像数据1206变换为实反射模式灰度级数据和第一反射模式灰度级数据。控制器1360产生第二反射模式灰度级数据，并在第二反射模式灰度级数据中插入伪灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据。作为N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同。
公共电压发生器1340给公共线施加预定公共电压。
公共电压发生器1340可以使用高压驱动方法和低压驱动方法。
γ参考电压发生器1350产生γ参考电压并给数据驱动器1220输出该γ参考电压。例如，γ参考电压发生器1350可以使用电阻器阵列以便产生γ参考电压。
参考图14，控制器1360包括第一反射模式(R模式)灰度级数据发生部分1310a、帧计数器1330、第二反射模式(R模式)灰度级数据发生部分1322a、第三反射模式(R模式)灰度级数据发生部分1326、模式判别部分1342和选择部分1350。控制器1360执行一般液晶显示设备的定时控制器(Tcon)的功能，图14中只表示出与灰度级数据发生器有关的电路元件，定时控制器的其它电路元件在图14中未表示。
当透射模式灰度级数据被变换为反射模式灰度级数据和在被变换的反射模式灰度级数据的灰度级之间的间隔具有线性特性时，可以使用第一反射模式灰度级数据发生部分1310a。然而，当在被变换的反射模式灰度级数据的灰度级之间的间隔具有非线性特性时，也可以使用第一反射模式灰度级数据发生部分1310a。当在被变换的反射模式灰度级数据的灰度级之间的间隔具有非线性特性时，也可以使用查阅表。
第一反射模式灰度级数据发生部分1310a接收从外部图形控制器(未示出)输出的6位R.G.B.图像数据1206，和产生第一反射模式灰度级数据(D)1312和控制数据(d)1314。
第一反射模式灰度级数据发生部分1310a使用透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据。实反射模式灰度级数据可以是包括小数点后的数字的实数。如图11所示，当在透射模式下灰度级‘0’相应于灰度级电压1.5伏特和灰度级‘63’相应于灰度级电压4伏特时，反射模式灰度级电压的有效范围是从0伏特到3伏特。透射模式灰度级电压的有效范围可以从1.5伏特到4伏特，或从大约0伏特到大约4伏特。反射模式灰度级电压的有效范围是从1.5伏特到3伏特。
例如，当灰度级电压3.0伏特相应于灰度级‘47’时，第一反射模式灰度级数据发生部分1310a将值范围从0到63的透射模式灰度级数据变换为值范围是从0到47的实反射模式灰度级数据。
例如，透射模式灰度级数据通过下面的表达式1变换为实反射模式灰度级数据
<表达式1>
(Gn(R)＝[(Gn(T)×x×N)+y]÷N
(Gn(R)表示实反射模式灰度级数据，Gn(T)表示透射模式灰度级数据，x表示小于1的正实数，y表示作为偏移的整数，N表示正整数)
当透射模式具有范围从0到63的灰度级和反射模式具有范围从0到47的灰度级时，‘x’值可以是0.75(48÷64)。另外，‘x’值可以具有(反射模式灰度级电压的有效范围)÷(透射模式灰度级电压的有效范围)。‘y’表示偏移值，用于当透射模式灰度级数据被变换为反射模式灰度级数据时提供在反射模式下的一个平滑的γ曲线。换句话说，‘y’可以具有一个整数值，用于减小在V-R曲线上的反射模式灰度级电压的有效范围和V-T曲线上的透射模式灰度级电压的有效范围之间的误差。
图15表示由表达式1产生的实反射模式灰度级数据(Gn(R))。
参考图15，当值范围在从0到63内的透射模式灰度级数据被变换为值范围在从0到47内的实反射模式灰度级数据时，实反射模式灰度级数据可以具有小数点以下的数字。亦即，可以产生半色调灰度。实反射模式灰度级数据可以有1.5、5.25和5.75，其小数点以下的数字为0.25、0.5、和0.75。第一反射模式灰度级数据发生部分1312从实反射模式灰度级数据中提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据(D)1312，和产生相应于每一实反射模式灰度级数据小数点以下的数字的控制数据(d)1314。当小数点以下的数字是0时，控制数据(d)是0。当小数点以下的数字是0.25时，控制数据(d)是1。当小数点以下的数字是0.5时，控制数据(d)是2，亦即二进制值10(2)。当低于小数点的数字是0.75时，控制数据(d)是3，亦即二进制值11(2)。例如，当实反射模式灰度级数据为2.25时，第一反射模式灰度级数据(D)是2，而控制数据(d)是1。
再次参考图14，帧计数器1330接收垂直同步信号(Vsync)，计数帧同步信号的数目或帧的数目并输出帧计数值(Vc)。
第二反射模式灰度级数据发生部分1322产生灰度级数据的一个混合序列，其中第一反射模式灰度级数据(D)1312和暂时反射模式灰度级数据以N帧周期以预定比率排列，并产生第二反射模式灰度级数据。暂时反射模式灰度级数据可以是(D+n)(n是整数，例如n是1)。
第二反射模式灰度级数据发生部分1322使用垂直同步信号(Vsync)处理半色调灰度，使得为N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同。例如，N可以是4。下面，假定N是4。
特别，第二反射模式灰度级数据发生部分1322接收从第一反射模式灰度级数据发生部分1310a输出的第一反射模式灰度级数据(D)1312和控制数据(d)1314。控制数据(d)1314具有二进制值。第二反射模式灰度级数据发生部分1322接收从帧计数器1330输出的帧计数值(Vc)1332。
例如，第二反射模式灰度级数据发生部分1322可以包括一个多路转换器。
参考图16，第二反射模式灰度级数据发生部分1322包括16×1多路转换器(MUX)。该16×1多路转换器(MUX)通过输入端子接收第一反射模式灰度级数据(D)1312或暂时反射模式灰度级数据(D+1)。16×1多路转换器(MUX)通过选择端子接收控制数据(d)1314，它的前几位相应于帧计数值(Vc)1332，它的后几位相应于控制数据(d)1314。如图17所示，16×1多路转换器(MUX)输出第二反射模式灰度级数据1324。例如，帧计数值(Vc)可以是有2位宽的数据，和控制数据(d)1314可以是有2位宽的数据。
参考图18，图中表示为4帧的第二反射模式灰度级数据1324。当控制数据(d)是0时，即实反射模式灰度级数据小数点下面的数字是0，未为4帧表示具有值D+1的暂时灰度级数据。
当控制数据(d)是1，亦即实反射模式灰度级数据小数点下面的数字是0.25时，示出具有值D+1的一个暂时灰度级数据。例如，当实反射模式灰度级数据是2.25时，D是2和d是1。为4帧的3个D和1个D+1的平均值和实反射模式灰度级数据2.25相同。
当控制数据(d)是2，亦即实反射模式灰度级数据小数点下面的数字是0.5时，示出具有值D+1的两个暂时灰度级数据。例如，当实反射模式灰度级数据是2.5时，D是2和d是2。为4帧的两个D和两个D+1的平均值和实反射模式灰度级数据2.5相同。
当控制数据(d)是3，亦即实反射模式灰度级数据小数点下面的数字是0.75时，示出具有值D+1的三个暂时灰度级数据。例如，当实反射模式灰度级数据是2.75时，D是2和d是3。为4帧的1个D和3个D+1的平均值和实反射模式灰度级数据2.75相同。因为为N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同，因此，能够借助第二反射模式灰度级数据和暂时反射模式灰度级数据恢复具有小数点以下的数字的实反射模式灰度级数据。
可以使用一种帧速率控制(FRC)方法以便恢复实反射模式灰度级数据。在FRC方法中，在N帧周期中要显示的点(或象素)的ON帧的数目根据控制数据(d)改变。换句话说，在FRC方法中，在N帧周期中点的ON帧的第一数目与点的OFF帧的第二数目的比率决定半色调灰度级数据。相应地，恢复半色调灰度级数据。在FRC方法中，FRC模式在每一帧周期中变化。FRC模式包括点的ON帧的第一数目和点的OFF帧的第二数目。
再次参考图14，第三反射模式灰度级数据发生部分1326把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据1324中，以产生第三反射模式灰度级数据1328。伪灰度级数据的数目是透射模式灰度级的数目和模式灰度级数目的差。例如，当透射模式灰度级的数目是64和反射模式灰度级的数目是48时，16个伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据1324中，和有64个第三反射模式灰度级数据1328。因此，第三反射模式灰度级数据1328具有和透射模式灰度级数据同样的位和灰度级。
模式判别部分决定是透射模式还是反射模式之一并输出模式决定信号。例如，当背灯被打开时，模式判别部分输出表示透射模式的模式决定信号。当背灯被关闭时，模式判别部分输出表示反射模式的模式决定信号。
在模式决定信号表示透射模式时，选择部分1350给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据，和在模式决定信号表示反射模式时，给透射和反射型液晶显示设备提供相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。例如，选择部分1350可以使用2×1MUX。
图19是表示图14的选择部分的一个例子的方框图。
参考图19，2×1MUX通过一个选择端子接收模式决定信号1344，和通过输入端子接收透射模式灰度级数据1206和第三反射模式灰度级数据1328。2×1MUX根据模式决定信号1344输出透射模式灰度级数据1206和第三反射模式灰度级数据1328。
图20是表示图13的控制器的另一个例子的方框图，图21是一张表，表示在第一反射模式灰度级数据存储部分存储的第一反射模式灰度级数据。
参考图20，控制器1360包括第一反射模式(R模式)灰度级数据存储部分1310b、帧计数器1330、第二反射模式(R模式)灰度级数据发生部分1322b、第三反射模式(R模式)灰度级数据发生部分1326、模式判别部分1342和选择部分1350。控制器1360具有和图14的控制器同样的结构，除了第一反射模式(R模式)灰度级数据存储部分1310b之外。
当透射模式灰度级数据变换为反射模式灰度级数据和在变换的反射模式灰度级数据的灰度级之间的间隔具有非线性特性时，可以使用第一反射模式灰度级数据存储部分1310b。第一反射模式灰度级数据存储部分1310b存储具有非线性特性的值的实反射模式灰度级数据。然而，当变换的反射模式灰度级数据的灰度级之间的间隔具有线性特性时，也可以使用第一反射模式灰度级数据存储部分1310b。
第一反射模式灰度级数据存储部分1310b从外部图形控制器(未示出)接收6位R.G.B.图像数据1206，和存储实反射模式灰度级数据、第一反射模式灰度级数据(D)1312和控制数据(d)1314。
第一反射模式灰度级数据存储部分1310b称为查阅表。第一反射模式灰度级数据存储部分1310b使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系存储相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据。如图11所示，当在透射模式下灰度级‘0’相应于灰度级电压1.5伏特和灰度级‘63’相应于灰度级电压4伏特时，反射模式灰度级电压的有效范围在从0伏特到3伏特。
例如，当灰度级电压3.0伏特相应于灰度级‘47’时，第一反射模式灰度级数据存储部分1310b将值范围从0到63的透射模式灰度级数据变换为值范围从0到47的实反射模式灰度级数据。
例如，第一反射模式灰度级数据存储部分1310b可以存储图21中所示的实反射模式灰度级数据。
参考图21，当值范围从0到63的透射模式灰度级数据变换为值范围从0到47的实反射模式灰度级数据时，该实反射模式灰度级数据可以具有小数点后面的数字。亦即，可以产生半色调灰度级。例如，实反射模式灰度级数据可以具有1.43、2.76和4.33，它们的在小数点后面的数字是0.43、0.76、和0.33。第一反射模式灰度级数据存储部分1310b存储控制数据(d)1314。小数点以下的数字诸如0.43、0.76、和0.33变换为小数点以下的数字的有限数，诸如0.25、0.5、和0.75。控制数据(d)1314具有小数点以下的数字的有限数，诸如0.25、0.5、和0.75。例如，当小数点以下的数字是0.43时，控制数据(d)为0.5，当小数点以下的数字是0.76时，控制数据(d)为0.75。
第一反射模式灰度级数据(D)1312具有实反射模式灰度级数据的整数部分。
当变换的小数点以下的数字是0时，d是0。当变换的小数点以下的数字是0.25时，d是1。当变换的小数点以下的数字是0.5时，d是2(亦即二进制值10(2))。当变换的低于小数点的数字是0.75时，d是3(亦即二进制值11(2))。
例如，当实反射模式灰度级数据是1.43时，D是1和d是2。例如，当实反射模式灰度级数据是2.76时，D是2和d是3。
再次参考图21，帧计数器1330接收垂直同步信号(Vsync)，计数帧同步信号的数目或帧的数目和输出帧计数值(Vc)。例如，帧计数值(Vc)可以是有2位宽的数据。
第二反射模式灰度级数据发生部分1322b产生灰度级数据的一个混合序列，其中第一反射模式灰度级数据(D)1312和暂时反射模式灰度级数据以N帧周期以预定比率排列和产生第二反射模式灰度级数据。暂时反射模式灰度级数据可以是(D+n)(n是整数，例如n是1)。例如N可以是4。下面假定N是4。第二反射模式灰度级数据发生部分1322b使用垂直同步信号(Vsync)处理半色调灰度级，使得为N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同。
特别，第二反射模式灰度级数据发生部分1322b接收从第一反射模式灰度级数据存储部分1310b输出的第一反射模式灰度级数据(D)1312和控制数据(d)1314。第二反射模式灰度级数据发生部分1322b接收从帧计数器1330输出的帧计数值(Vc)1332。
例如，第二反射模式灰度级数据发生部分1322b可以包括多路转换器。
如上所述，可以使用帧速率控制(FRC)方法以便恢复实反射模式灰度级数据。
第三反射模式灰度级数据发生部分1326在第二反射模式灰度级数据1324中插入伪灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据1328。伪灰度级数据的数目是透射模式灰度级的数目与反射模式灰度级的数目之间的差。
模式判别部分1340决定是透射模式还是反射模式之一以输出模式决定信号。例如，当背灯被打开时，模式判别部分输出表示透射模式的模式决定信号。当背灯关闭时，模式判别部分输出表示反射模式的模式决定信号。
当模式决定信号表示透射模式时，选择部分1350给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据，和当模式决定信号表示反射模式时，给透射和反射型液晶显示设备提供相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。例如，选择部分1350可以使用2×1MUX。
图22是一个流程图，表示根据本发明的第五示范实施例产生灰度级数据的方法。
参考图22，接收透射模式灰度级数据(步骤2201)。变换该透射模式灰度级数据为实反射模式灰度级数据(步骤2203)。特别，使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据。
从实反射模式灰度级数据提取整数部分以便产生第一反射模式灰度级数据(步骤2205)。
提取实反射模式灰度级数据的小数点以下的数字以便产生控制数据(d)(步骤2207)。
产生第二反射模式灰度级数据(步骤2209)。以N帧周期以预定比率排列第一反射模式灰度级数据(D)和暂时反射模式灰度级数据(D+n)。例如，暂时反射模式灰度级数据可以是D+1。
把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据以便产生第三反射模式灰度级数据(步骤2211)。伪灰度级数据的数目是透射模式灰度级的数目与反射模式灰度级的数目之间的差。
在决定模式是透射模式后(步骤2213)，当透射和反射型液晶显示设备在反射模式下运行时给透射和反射型液晶显示设备输出相应于反射模式灰度级数据的反射模式灰度级电压(步骤2215)。当透射和反射型液晶显示设备在透射模式下运行时给透射和反射型液晶显示设备输出相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级电压(步骤2217)。
图23是一个流程图，表示借助表达式1产生图22的反射模式灰度级数据的方法。
参考图23，得到比率(×)(反射模式灰度级电压的有效范围)÷(透射模式灰度级电压的有效范围)(步骤2301)。用比率(×)和N乘透射模式灰度级数据Gn(T)(步骤2303)，然后在步骤2303的结果上加偏移(y)(步骤2305)。用N除步骤2305的结果以便产生第一反射模式灰度级数据(步骤2307)，和返回到步骤2209。
例如，可以对具有屏幕尺寸小于2英寸的移动设备应用根据本发明的灰度级电压发生器、产生灰度级电压的方法和透射和反射型液晶显示设备。另外，可以对膝上型计算机(或笔记本)、PDA等应用灰度级电压发生器。
虽然详细说明了本发明的示范实施例及其优点，但是应该理解，可以进行各种改变、替换和改造而不脱离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (45)

1.一种给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压的方法，所述方法包括：
接收透射模式灰度级数据；
使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据；
从实反射模式灰度级数据提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据；
以N帧周期以预定比率混合第一反射模式灰度级数据与暂时反射模式灰度级数据以产生第二反射模式灰度级数据，暂时反射模式灰度级数据是第一整数和第一反射模式灰度级数据的和；
把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据，伪灰度级数据的第一数目是在透射模式灰度级的第二数目和反射模式灰度级的第三数目之间的差；
当透射和反射型液晶显示设备在透射模式下运行时，给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级电压；
当透射和反射型液晶显示设备在反射模式下运行时，给透射和反射型液晶显示设备提供相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级电压。
2.如权利要求1的方法，其中，用于N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同。
3.如权利要求1的方法，其中，所述方法进一步包括：
将每一实反射模式灰度级数据的小数点以下的第一数字变换为控制数据，该控制数据具有相应于小数点以下具有k个确定级的第二数字的二进制值，k是大于2的自然数。
4.如权利要求1的方法，其中，由控制数据的二进制值决定预定比率。
5.如权利要求1的方法，其中，实反射模式灰度级数据满足[(Gn(T)×x×N)+y]÷N的关系，式中Gn(T)表示透射模式灰度级数据，x表示小于1的正实数，y表示第二整数。
6.如权利要求5的方法，其中，x通过用透射模式灰度级电压的第二有效范围除反射模式灰度级电压的第一有效范围计算。
7.如权利要求5的方法，其中，y表示用于减小在反射模式的第一电压-反射率曲线上的反射模式灰度级电压的第一有效范围和透射模式的第二电压-反射率曲线上的透射模式灰度级电压的第二有效范围之间的误差的第二整数。
8.如权利要求7的方法，其中，y根据灰度级值具有不同的值。
9.如权利要求5的方法，其中，N表示4。
10.如权利要求3的方法，其中，产生第二反射模式灰度级数据包括：
计数指示N帧的每一帧的开始的帧同步信号以产生帧的第四数目，该第四数目是第三整数；
给第一反射模式灰度级数据加1以产生第四反射模式灰度级数据，第四反射模式灰度级数据的第五数目相应于控制数据的二进制值；
产生第一反射模式灰度级数据的第六数目，该第六数目由从N中减去第五数目计算；
混合第一反射模式灰度级数据的第六数目和第四反射模式灰度级数据的第五数目以产生第二反射模式灰度级数据。
11.如权利要求1的方法，其中，使用帧速率控制方法产生第二反射模式灰度级数据。
12.如权利要求1的方法，其中，第一反射模式灰度级数据相应于从红、绿和蓝色组成的组中选择的一种。
13.一种给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压的灰度级电压发生器，所述灰度级电压发生器包括：
第一反射模式灰度级数据发生装置，用于接收透射模式灰度级数据，使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据，从实反射模式灰度级数据提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据，和产生相应于每一实反射模式灰度级数据的小数点以下的第一数字的控制数据；
帧计数器，用于接收指示N帧的每一帧的开始的帧同步信号和计数帧同步信号的数目以产生帧计数值；
第二反射模式灰度级数据发生装置，用于以N帧周期以预定比率混合第一反射模式灰度级数据与暂时反射模式灰度级数据以产生第二反射模式灰度级数据，暂时反射模式灰度级数据是第一整数和第一反射模式灰度级数据的和；
第三反射模式灰度级数据发生装置，用于把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据，伪灰度级数据的第一数目是在透射模式灰度级的第二数目和反射模式灰度级的第三数目之间的差；
模式判别装置，用于决定透射模式或反射模式之一以输出模式决定信号；
选择装置，用于当模式决定信号表示透射模式时，给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据，和当模式决定信号表示反射模式时，给透射和反射型液晶显示设备输出相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。
14.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，控制数据具有相应于小数点以下具有k个确定级的第一数字的二进制值，该第一数字从每一个实反射模式灰度级数据的小数点以下的第二数字变换得出，k是大于2的自然数。
15.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，由控制数据的二进制值决定预定比率。
16.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，实反射模式灰度级数据满足[(Gn(T)×x×N)+y]÷N的关系，式中，Gn(T)表示透射模式灰度级数据，x表示小于1的正实数，y表示第二整数。
17.如权利要求16的灰度级电压发生器，其中，x通过用透射模式灰度级电压的第二有效范围除反射模式灰度级电压的第一有效范围计算。
18.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，y表示用于减小在反射模式的第一电压-反射率曲线上的反射模式灰度级电压的第一有效范围和透射模式的第二电压-反射率曲线上的透射模式灰度级电压的第二有效范围之间的误差的第二整数。
19.如权利要求18的灰度级电压发生器，其中，y根据灰度级值具有不同的值。
20.如权利要求16的灰度级电压发生器，其中，N表示4。
21.如权利要求20的灰度级电压发生器，其中，用于N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值基本和实反射模式灰度级数据相同。
22.如权利要求21的灰度级电压发生器，其中，第二反射模式灰度级数据发生装置包括多路转换器，所述多路转换器通过选择端子接收帧计数值和控制数据，输出第四反射模式灰度级数据的第四数目，该第四反射模式灰度级数据的第四数目相应于控制数据的二进制值，输出第一反射模式灰度级数据的第五数目，该第五数目通过从N中减去第五数目计算。
23.如权利要求22的灰度级电压发生器，其中，第四反射模式灰度级数据具有在第一反射模式灰度级数据上加1得出的值。
24.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，第一反射模式灰度级数据相应于从红色、绿色和蓝色组成的组中选择的一种。
25.如权利要求13的灰度级电压发生器，其中，当透射和反射型液晶显示设备的背灯打开时，模式决定信号表示透射模式，和当透射和反射型液晶显示设备的背灯关闭时表示反射模式。
26.一种用于给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压的灰度级电压发生器，所述液晶显示设备包括用于给象素施加灰度级电压的数据驱动器和用于控制象素和光源的切换设备的门驱动器，所述灰度级电压发生器包括：
控制器，用于当光源打开时给液晶显示设备提供透射模式灰度级数据和当光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式灰度级数据；
γ参考电压发生器，用于根据透射模式灰度级数据和反射模式灰度级数据产生γ参考电压以给数据驱动器输出γ参考电压；和
公共电压发生器，用于产生公共电压以给连接到象素的公共线输出公共电压。
27.如权利要求26的灰度级电压发生器，其中，控制器包括：
第一反射模式灰度级数据发生装置，用于接收透射模式灰度级数据，使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据，从实反射模式灰度级数据提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据，和产生相应于每一实反射模式灰度级数据的小数点以下的第一数字的控制数据；
帧计数器，用于接收指示N帧的每一帧的开始的帧同步信号和计数帧同步信号的数目以产生帧计数值；
第二反射模式灰度级数据发生装置，用于以N帧周期以预定比率混合第一反射模式灰度级数据与暂时反射模式灰度级数据以产生第二反射模式灰度级数据，暂时反射模式灰度级数据是第一整数和第一反射模式灰度级数据的和；
第三反射模式灰度级数据发生装置，用于把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据，伪灰度级数据的第一数目是透射模式灰度级的第二数目和反射模式灰度级的第三数目之间的差；
模式判别装置，用于决定透射模式或反射模式之一以输出模式决定信号；
选择装置，用于当模式决定信号表示透射模式时给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据，和当模式决定信号表示反射模式时给透射和反射型液晶显示设备输出相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。
28.如权利要求26的灰度级电压发生器，其中，实反射模式灰度级数据满足[(Gn(T)×x×N)+y]÷N的关系，式中Gn(T)表示透射模式灰度级数据，x表示小于1的正实数，y表示第二整数。
29.一种用于给透射和反射型液晶显示设备提供灰度级电压的灰度级电压发生器，所述液晶显示设备包括用于给象素施加灰度级电压的数据驱动器和用于控制象素和光源的切换设备的门驱动器，所述灰度级电压发生器包括：
控制器，用于当光源打开时给液晶显示设备提供透射模式选择信号和当光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式选择信号；
γ参考电压发生器，用于根据透射模式选择信号和反射模式选择信号分别给数据驱动器产生透射模式γ参考电压和反射模式γ参考电压；
公共电压发生器，用于产生公共电压，以响应透射和反射模式选择信号给连接到象素的公共线输出该公共信号，该公共电压具有相应于透射模式的透射模式公共信号和相应于反射模式的反射模式公共电压。
30.如权利要求29的灰度级电压发生器，其中，γ参考电压发生器包括：
透射模式γ参考电压发生器，用于根据透射模式选择信号产生透射模式γ参考电压，以给数据驱动器输出该透射模式γ参考电压；
反射模式γ参考电压发生器，用于根据反射模式选择信号产生反射模式γ参考电压，以给数据驱动器输出该反射模式γ参考电压。
31.如权利要求26的灰度级电压发生器，其中，公共电压发生器包括：
透射模式公共电压发生器，用于产生透射模式公共电压，以响应透射模式选择信号以给公共线输出该透射模式公共电压；
反射模式公共电压发生器，用于产生反射模式公共电压，以响应反射模式选择信号以给公共线输出该反射模式公共电压。
32.一种液晶显示设备，包括：
第一绝缘基板；
在第一绝缘基板上形成的并在第一方向上延伸的第一配线；
在第一绝缘基板上形成的并在第二方向上延伸且与第一配线绝缘的第二配线，第二方向与第一方向基本垂直；
在至少一个象素区域内形成的透明电极，该象素区域由第一和第二配线限定；
配置在至少一个象素区域内并具有开孔的反射电极；
连接到第一配线、第二配线、透明电极和反射电极的第一薄膜晶体管基板；
面对第一绝缘基板的第二绝缘基板；
在第二绝缘基板上形成的公共电极；和
夹在第一和第二绝缘基板之间的液晶层，液晶层的每一液晶分子的长轴相对于第一绝缘基板朝第二绝缘基板扭曲一个预定角度，该预定角度在从大约0°到大约50°的范围内。
33.如权利要求32的液晶显示设备，其中，液晶层的Δnd在从大约0.15到大约0.35的范围内，n是液晶层的折射率，d是单元间隙。
34.一种液晶显示设备，包括：
第一绝缘基板；
在第一绝缘基板上形成的并在第一方向上延伸的第一配线；
在第一绝缘基板上形成的并在第二方向上延伸且与第一配线绝缘的第二配线，第二方向与第一方向基本垂直；
在至少一个象素区域内形成的透明电极，该象素区域由第一和第二配线限定；
配置在至少一个象素区域内并具有开孔的反射电极；
连接到第一配线、第二配线、透明电极和反射电极的第一薄膜晶体管基板；
面对第一绝缘基板的第二绝缘基板；
在第二绝缘基板上形成的公共电极；和
夹在第一和第二绝缘基板之间的液晶层，液晶层的每一液晶分子的长轴基本垂直于第一和第二绝缘基板扭曲，液晶层由手性掺杂物组成，使得单元间隙对液晶层的间距的比率在从大约0到大约0.15的范围内。
35.如权利要求34的液晶显示设备，其中，液晶层的Δnd在从大约0.15到大约0.35的范围内，n是液晶层的折射率，d是单元间隙。
36.如权利要求35的液晶显示设备，其中，液晶显示设备进一步包括配置在第一绝缘基板的外表面上的第一λ/4阻滞薄膜和配置在第二绝缘基板的外表面上的第二λ/4阻滞薄膜。
37.如权利要求35的液晶显示设备，其中，液晶显示设备进一步包括配置在第一绝缘基板的外表面上的第一λ/2阻滞薄膜和配置在第二绝缘基板的外表面上的第二λ/2阻滞薄膜。
38.如权利要求36的液晶显示设备，其中，第一和第二λ/2阻滞薄膜的每一个包括互换散射阻滞薄膜。
39.如权利要求36的液晶显示设备，其中，液晶显示设备进一步包括：
光源，配置在第一绝缘基板下面，用于在反射模式下关闭和在透射模式下打开；
数据驱动器，用于给在象素区域中的薄膜晶体管施加灰度级电压；
灰度级电压发生器，用于使用外部图像信号和控制信号产生灰度级电压，所述灰度级电压发生器在反射模式产生反射模式灰度级电压和在透射模式产生透射模式灰度级电压。
40.如权利要求39的液晶显示设备，其中，灰度级电压发生器包括：
控制装置，用于当光源打开时给液晶显示设备提供透射模式灰度级数据和当光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式灰度级数据；
γ参考电压发生装置，用于产生相应于透射模式灰度级数据的透射模式γ参考电压和相应于反射模式灰度级数据的反射模式γ参考电压和给数据驱动器输出透射和反射模式γ参考电压；和
公共电压发生装置，用于产生公共电压，以给连接到象素区域内的公共电极的公共线输出该公共电压，公共电压具有相应于透射模式的透射模式公共电压和相应于反射模式的反射模式公共电压。
41.如权利要求40的液晶显示设备，其中，灰度级电压发生器包括在反射模式下使用的第一γ参考阻抗和在透射模式下使用的第二γ参考阻抗，第一γ参考阻抗与第二γ参考阻抗不同。
42.如权利要求39的液晶显示设备，其中，灰度级电压发生器包括：
控制装置，用于当光源打开时给液晶显示设备提供透射模式灰度级数据和当光源关闭时给液晶显示设备提供反射模式灰度级数据；
γ参考电压发生装置，用于产生γ参考电压以输出该γ参考电压到数据驱动器；和
公共电压发生装置，用于产生公共电压以给连接到在象素区域内的公共电极的公共线输出该公共电压。
43.如权利要求39的液晶显示设备，其中，控制装置包括：
第一反射模式灰度级数据发生装置，用于接收透射模式灰度级数据，使用在透射模式灰度级电压的第二有效范围和透射模式灰度级数据之间的关系产生相应于反射模式灰度级电压的第一有效范围的实反射模式灰度级数据，从实反射模式灰度级数据提取整数部分以产生第一反射模式灰度级数据，和产生相应于每一实反射模式灰度级数据的小数点以下的第一数字的控制数据；
帧计数器，用于接收指示N帧的每一帧的开始的帧同步信号和计数帧同步信号的数目以产生帧计数值；
第二反射模式灰度级数据发生装置，用于以N帧周期以预定比率混合第一反射模式灰度级数据与暂时反射模式灰度级数据以产生第二反射模式灰度级数据，暂时反射模式灰度级数据是第一整数和第一反射模式灰度级数据的和；
第三反射模式灰度级数据发生装置，用于把伪灰度级数据插入第二反射模式灰度级数据以产生第三反射模式灰度级数据，伪灰度级数据的第一数目是透射模式灰度级的第二数目和反射模式灰度级的第三数目之间的差；
模式判别装置，用于决定透射模式或反射模式之一以输出模式决定信号；
选择装置，用于当模式决定信号表示透射模式时给透射和反射型液晶显示设备提供相应于透射模式灰度级数据的透射模式灰度级数据和当模式决定信号表示反射模式时给透射和反射型液晶显示设备输出相应于第三反射模式灰度级数据的反射模式灰度级数据。
44.如权利要求43的液晶显示设备，其中，实反射模式灰度级数据满足[(Gn(T)×x×N)+y]÷N的关系，式中Gn(T)表示透射模式灰度级数据，x表示小于1的正实数，y表示第二整数。
45.如权利要求39的液晶显示设备，其中，灰度级电压发生器将具有m1位的透射模式灰度级数据变换为具有m2位的第一反射模式灰度级数据，m1和m2是自然数，m2小于m1，和使用帧速率控制方法产生第二反射模式灰度级数据，为N帧的第二反射模式灰度级数据的平均值和为N帧的实反射模式灰度级数据基本相同。
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