CN1802688A - 节能的无源矩阵显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一般地涉及无源矩阵显示，更具体地说，涉及一种显示装置以及驱动该显示装置的方法。为了减少功耗，所提供的显示装置包括位于设有行电极(7)的第一基片和设有列电极(6)的第二基片之间的一种液晶显示材料，其中行电极和列电极的交叉部分界定像素(8)，所包括的驱动部件(5)用于驱使列电极(6)和要显示的图像相一致，其中的列电压Gj (t)可加到列电极(6)上，其中要加到列电极(6)的列电压Gj (t)可以从预定数目的列电压电平中选择；所述的显示装置包括用来驱动行电极(7)的驱动部件(4)，其中行电极(7)提供了多组P行(p＞＝1)用于驱动像素(8)的互正交选择信号(Fj)，并且在一个含有用于生成灰度的nfrc帧的超帧期间、在行选时间与pxnfrc乘积的持续时间内多组P行被驱动，其中的行选时间被细分为npwm个子选择时隙，并且在具有nfrc个相而每个相带npwm个子选择时隙的灰度表中灰度被编码，其中针对一个超帧的nfrc帧，通过使用相混合生成灰度，所述的相混合确定灰度编码的哪个相被用于某一帧，其中的列电压Gj (t)的计算根据一列中p个被并行驱动的像素要显示的灰度以及用于相应组的行的互正交选择信号(Fi)，其中，列电压电平中的一个变化定义了转变，且其中要加到列电极(6)的列电压Gj (t)在每一行选时间内的转变次数总是小于行选时间的子选择时隙数。

Description

节能的无源矩阵显示装置及其驱动方法
本发明一般地涉及无源矩阵显示，更具体地说，涉及一种显示装置及其驱动显示装置的方法，其中的显示装置在设有行电极的第一基片和设有列电极的第二基片之间包含一种液晶材料，其中行电极和列电极的交叉部分界定为像素；所述的显示装置包括驱使列电极与要被显示的图像相一致的驱动部件以及驱动行电极的驱动部件，其中，行电极提供了多组P行(p＞＝1)用于驱动像素的互正交选择信号(Fi)并且根据加到列电极的列电压对图像信息进行代码。
未来在信息和通信技术领域中显示技术将担当日益重要的角色。作为人类和数字世界之间的一个接口，显示装置对于现代信息系统的被接受程度来说是至关重要的。特别是，不利用显示器就无法使用便携式装置(例如笔记本电脑、电话、数码相机和个人数字助理)。无源矩阵LCD技术是一种被广泛应用的显示技术，例如，这种技术被应用于个人数字助理(PDA)和移动电话中。无源矩阵显示通常以(S)TN(超扭曲向列型)效应为依据。无源矩阵LCD由许多的基片组成。显示被细分为带有行和列的矩阵形式。行电极和列电极被安置在各自的基片上并构成一个网格。所提供的液晶层位于所述的基片之间。这些电极的交叉点构成了像素。这些电极被施加了电压，所加电压使被驱动像素的液晶分子按照适当的方向取向，这样被驱动像素可以不同的亮度显现。
由于显示器的尺寸变大，对于移动应用来说，无源矩阵LCD功耗的重要性一直在增加。因为这种无源矩阵显示常常用于便携式装置，因此实现低功耗尤其重要。
然而，除了功耗外，这种显示的光学性能也是选择这类显示装置的一个决定性判据。众所周知，LCD使用寻址技术。在寻址技术中，一组p行被同时驱动并且将代码的图像信息加到列。这个MRA(多行寻址)技术可使良好的光学性能连同低功耗得以实现。依照所述的MRA技术，多个P行被同时驱动。接着，将一组正交函数用于被同时驱动的P行。利用计算法则，根据所述的一组正交函数计算用来驱动相应列的列电压的函数。通过使用这个针对驱动列的计算法则，可从多个部分列电压电平值中选择一个电压，所述的被选择电压电平被施加于相应的列，这样，根据正交函数和存储器提供的图像数据，相应像素被转换到一种状态。
为了驱动整个显示，所述的计算法则不得不被多次计算。这需要集中的数据处理，并且依赖于被显示的图片，可能会造成列电压信号频繁变化。作为结果，这意味着列驱动信号还将发生许多转变。可能大量的列驱动信号转变和所需的集中数据处理对驱动器的整个功耗有一个负面影响。
因此，本发明的一个目标是提供一种显示装置以及驱动具备低功耗和引人的光学性能的无源矩阵LCD的方法。
本发明的独立权利要求的主题解决了这个目标。
为此，所提供的本发明的显示装置包括位于设有行电极的第一基片和设有列电极的第二基片之间的一种液晶材料，其中行电极和列电极的交叉部分界定为像素；所述的显示装置包括驱使列电极与要被显示的图像相一致的驱动部件，其中的列电压Gj(t)可加到列电极上，其中，所提供的列电压Gj(t)可以从预定数目的列电压电平中选择；所述的显示装置包括驱动行电极的驱动部件，其中的行电极提供了多组p行(P＞＝1)用于驱动像素的互正交选择信号(Fi)，并且在一个含有用于生成灰度的nfrc帧的超帧期间、在行选时间pxnfrc的期间多组p行被驱动，其中的行选时间被细分为npwm个子选择时隙，在具有nfrc个相且每个相带npwm个子选择时隙的灰度表中灰度被编码；其中，对于一个超帧的nfrc帧，通过使用相混合生成灰度，相混合确定对于某一帧采用灰度代码的哪个相；并且，其中的列电压(Gj(t))根据将被一列中p个同时驱动的像素显示的灰度并根据被使用的相应组的行的互正交选择信号(Fi)进行计算；其中列电压电平的一个变化定义一个转变，且其中将被加到列电极(6)的列电压(Gj(t))在每一行选时间内发生的转变数总是小于行选时间的子选择时隙数npwm。
下面，对各种用于驱动本发明显示装置的方法进行了描述。
基于STN(超扭曲向列型)效应的显示单元通常都具有非常急剧升降的传输电压特征，所述的特征使实现灰度变得困难。生成灰度的一种方法是被称为“帧频控制”(FRC)的方法，该方法是一种在一定数目的连续帧内通过在“开启”和“关闭”之间改变像素状态来生成不同灰度的技术。由nfrc个连续帧确定一个超帧。在这一方面，单个帧周期指所有行被选取的期间，每一帧p次，可被单个(Alt&Pl eshko)或被成组(MRA)地选取。由于人类视觉系统的视觉暂留以及液晶的特性，不同的状态被平均并作为一个灰度被感觉。不利之处在于：在过低的帧频下生成的相邻像素的具有相同序列的灰度所出现的闪烁问题。
另一种显示灰度的技术被称为脉宽调制(PWM)。针对PWM，行选时间被细分为npwm个子选择时隙。以此在这些不同子选择时隙的每一个所经历的时间内通过驱动列信号至专有的电平，可生成最大npwm+1个不同的灰度。
通过结合帧频控制(FRC)(如nfrc＝4帧)和PWM(如npwm＝4个子选择时隙)，可生成17个灰度。然而，通过如此作法，在这个例子中，每一行选时间内一列的列电压Gj(t)须被计算四次。在灰度表中灰度被编码，灰度表被存储在列驱动部件中。
下面，将对灰度表的结构进行描述。一个灰度表将某一子选择时隙的像素状态aij定义为子选择时隙、帧/相以及灰度的所有组合。也就是说，在表1中，灰度(GS)5的像素状态aij被定义如下：在第一帧/相，像素状态总是1；在第二帧/相，只在第一子选择时隙的像素状态为1，该帧/相的三个后来的子选择时隙以及随后的帧/相上的像素状态均为0。这意味着：通过在帧/相和子选择时隙数目的范围内提供不同的像素状态可获得某一像素的灰度，在属于同一超帧的帧上像素状态顺序的改变不影响该像素上由此生成并被显示的灰度。
表1显示的是带四个帧/相的例子的灰度表的一个实施例，在这里行选时间被细分为四个子行选择时隙。
                                         帧/相和子选择时隙
        帧/相0         帧/相1         帧/相2         帧/相3
  0  1   2   3   0   1   2   3   0   1   2   3   0   1   2   3
  灰度   0   01111111111111111  00111111111111111   00011111111111111   00001111111111111   00000111111111111   00000011111111111   00000001111111111   00000000111111111   00000000011111111   00000000001111111   00000000000111111   00000000000011111   00000000000001111   00000000000000111   00000000000000011   00000000000000001
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
表1
为了解决闪烁和高帧频问题，使用了一种被称为“相混合”的技术。为了防止像闪烁这类的可视伪像(尤其是在低帧频情形下)，有必要使所生成的相邻像素的灰度带有不同的像素状态式样或序列。为了让相邻像素生成不同的式样，应用了这个相混合方法。相混合使用一组表，这一组表由指定每个像素同时设计某一相的相混合表来表示，这样特定像素的相逐帧发生变化，相同的值不会出现两次。接着，针对每个相和灰度，灰度表将像素状态限定到将要使用的子选择时隙上。通过将同一帧上的相邻像素分配至不同的相，用来生成灰度的式样可被改变。所以，通过使用相混合，在帧序列上生成的相邻像素的灰度带有不同的式样是可以实现的。对于下一帧来说，用于某一像素的相增加一个单位。此外，假如针对任何像素，在一个超帧内，每个相只使用一次，则改变帧之间相的其它规则可被使用。相混合还可只用于FRC，因此未组合PWM。
表2显示的是一组可能的相混合表。在表2的例子中，使用了所谓的4×4混合。这意味着将在4×4像素的方阵内进行相混合。此外，表2中的相混合表遵循相会逐帧增加一个单位的规则。
              列
  0   1   2   3
  行   0   0   2   1   3
  1   1   3   2   0
  2   2   1   0   3
  3   3   0   2   1
              列
  0   1   2   3
  行   0   1   3   2   0
  1   2   0   3   1
  2   3   2   1   0
  3   0   1   3   2
                                                 帧0                                                          帧1
              列
  0   1   2   3
  行   0   2   0   3   1
  1   3   1   0   2
  2   0   3   2   1
  3   1   2   0   3
             列
  0   1   2   3
  行   0   3   1   0   2
  1   0   2   1   3
  2   1   0   3   2
  3   2   3   1   0
                                               帧2                                                              帧3
表2
表2的相混合表定义了：例如，在帧0时，将根据相2生成像素p0，1(行下标为0，列下标为1)。回头参见表1，这意味着：将以表1中帧/相2指定的像素状态为依据驱动像素p0，1。其确切的意思现在将通过一个例子来详细解释：假定像素p0，1应当以灰度5被显示，并且假定使用了灰度表1和相混合表2，则在帧0时将根据相2驱动像素p0,1。这意味着：在帧0时，像素p0，1被驱动，四次的像素状态均为0。在下一帧即帧1时，将根据相3驱动像素p0，1，因此像素状态四次均为0。在帧2时，将根据相0驱动像素p0，1，因此像素状态四次均为1。最后，在最后一帧即帧3时，将根据相1驱动像素p0，1并因此像素状态一次为0而后三次为1。将像素p0，1和下一列与像素p0，1相邻的像素p0，2比较，从表2可以看出：在所有帧时，根据与像素p0，1不同的相来驱动这个像素。以此并且假如也打算将像素p0，2驱动至灰度5的话，则如何生成灰度的式样将会不同。作为结果，闪烁首先在较低的帧频下可能会被大大地减少。
在某一组p行被选择的整个期间(行选时间)，通过使用下列方程或计算法则来计算列电压Gj(t)，其中列电压Gj(t)依赖于被选择组的行和相应列上将被显示的像素状态ai，j以及将提供给该组p行的一组正交选择信号，
G j ( t ) = 1 N { a 0 , j * F 0 ( t ) + a 1 , j * F 1 ( t ) + a 2 , j * F 2 ( t ) + a 3 , j * F 3 ( t ) } - - - ( 1 )
其中，方程(1)代表对于p＝4的MRA、列下标为j、某一组的p行被选择的期间的驱动电压(Gj(t)-函数)，并假定行下标i以行数模为4给定。注意：aij为由行i和列j给定的像素的像素状态(像素为“开启”状态时：aij＝-1dec(选用数值0表示)，像素为“关闭”状态时：aij＝+1dec(选用数值1表示))。
Fi(t)：作用于行i的正交函数(步幅-1正交函数集合时的可能的归一化值为：-1dec(选用数值0表示)、+1dec(选用数值1表示))。
Gj(t)：在p行的相应组被选的期间内作用于列j的列函数。
N：显示屏的行数。
因为灰度存在于表1中从0至3的所有帧/相中，不是各相的所有子选择时隙都是被同等地驱动，因此每一行选时间内最多需要计算四次列驱动电压Gj(t)和相关的方程(1)。
现在将通过一例对该计算过程进行说明：
已知像素p0，0应当以灰度1被显示、像素p1，0应当以灰度6被显示、像素p2，0应当以灰度11被显示、像素p3，0应当以灰度16被显示，并假定使用了灰度表1和相混合表2。
从表2可以推导出：对于帧0，须根据相0驱动像素p0，0、根据相1驱动像素p1，0、根据相2驱动像素p2，0、根据相3驱动像素p3，0。
从表1可以推导出：须在四个子行选择时隙内以像素状态序列a0，0＝{1，0，0，0}驱动对应于相0和灰度1的像素p0，0；须以像素状态序列a1，0＝{1，1，0，0}驱动对应于相1和灰度6的像素p1，0；须以像素状态序列a2，0＝{1，1，1，0}驱动对应于相2和灰度11的像素p2，0；须以像素状态序列a3，0＝{1，1，1，1}驱动对应于相3和灰度16的像素p3,0。
第一步用各像素状态序列的第一元素代入方程(1)中的a0，0、a1，0、a2，0和a3，0；第二步用各像素状态序列的第二元素代入方程(1)中的a0，0、a1，0、a2，0和a3，0，等等……，这个过程表明由此生成的方程中没有一个最终看上去相同。结果，在这个例子中方程(1)和相关的Gj(t)需要被计算四次。
每一行选时间内方程(1)最多需要被计算四次的事实，意味着所有四个像素的像素数据需要从RAM中被读取四次或者在其第一次被读出后需要被闩锁。这里假定像素数据在被处理之前是在一片上RAM中被缓存。前一解决方案增加了功耗，而后一解决方案因为要闩锁数据而需要额外的芯片区域。
但是，每一行选时间内方程(1)最多需要被计算四次的事实，还意味着在同一行选时间内列驱动电压可取多达四个不同的列电压电平。事实上，每一行选时间内最多可发生四次转变。不幸的是，每一行选时间内的转变数对功耗有直接的影响。
本发明具有独创性的装置及方法的特征在于后面将详细说明的灰度表和相混合表。
通过使用使一个帧/相内发生变化的所有灰度代码部分集中于一个相(所谓的PWM相)的灰度表以及通过使用特定的相混合表，每一行选时间内列电压的转变数以及与之有关的每一行选时间内列电压须被计算的次数被减至最小。
                                           帧/相和子时隙
        帧/相0         帧/相1         帧/相2          帧/相3
  0   1   2   3   0   1   2   3   0   1   2   3   0   1   2   3
  灰度   0   00001111111111111   00001111111111111   00001111111111111   00001111111111111   00000000111111111   00000000111111111   00000000111111111   00000000111111111   00000000000011111   00000000000011111   00000000000011111   00000000000011111   01110111011101111   00110011001100111   00010001000100011   00000000000000001
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
表3
表3示出的是本发明带有重排子选择时隙的灰度表。在表3中，不是所有子选择时隙都被同等驱动情形下的任一灰度的所有灰度代码部分集中于一个帧/相(相3)上。这个相被称为PWM相。在其余的相(即相0、1和2)上，所有四个子选择时隙被同等驱动。为了充分受益于该发明的灰度表3，须调整表2的相混合方案，使得在方程(1)中四个分量中仅有一个依赖于PWM相(表3中的相3)。这一点对应于相混合表中没有一列带有多于一个PWM相(相3)的需求。所有其余的相0、1和2只依赖于FRC相，FRC相的特征为在一个帧/相内灰度代码没有变化。因此，FRC相不使列驱动信号内的转变。因为灰度0、4、8、12和16的代码部分在一个帧/相内没有变化，所以这些灰度不需要PWM处理。
表4显示的是满足在任何帧内每列只有一个PWM相(相3)的需求的相混合表的一个示例。
               列
  0   1   2   3
  行   0   0   2   1   3
  1   2   0   3   1
  2   1   3   0   2
  3   3   1   2   0
              列
  0   1   2   3
  行   0   1   3   2   0
  1   3   1   0   2
  2   2   0   1   3
  3   0   2   3   1
                                                 帧0                                                             帧1
              列
  0   1   2   3
  行   0   2   0   3   1
  1   0   2   1   3
  2   2   1   2   0
  3   1   3   0   2
              列
  0   1   2   3
  行   0   3   1   0   2
  1   1   3   2   0
  2   0   2   3   1
  3   2   0   1   3
                                                   帧2                                                       帧3
表4
因为表4只是适当的相混合方案的一个示例，表5说明了本发明其它的安排PWM相(相3)的可能性。
               列
  0   1   2   3
  行   0   X   x   x   3
  1   x   x   3   x
  2   x   3   x   x
  3   3   x   x   x
              列
  0   1   2   3
  行   0   3   x   x   x
  1   x   x   3   x
  2   x   3   x   x
  3   x   x   x   3
                                        帧0、1、2或3                                                 帧0、1、2或3
               列
  0   1   2   3
  行   0   3   x   x   x
  1   x   x   3   x
  2   x   x   x   3
  3   x   3   x   x
              列
  0   1   2   3
  行   0   3   3   3   3
  1   x   x   x   x
  2   x   x   x   x
  3   x   x   x   x
                                       帧0、1、2或3                                                   帧0、1、2或3
表5
表5所示的相混合方案是在灰度表3的条件下对于本发明相混合方案的适合例，其中一个帧/相内带有一个变化的所有灰度代码部分均被集中于PWM相3。相混合方案中X的意思是：所使用的相可以是任何一个但不是PWM相3且最好不是在同一列中已经使用过的相。
根据表5所示实施相混合时，需要脉宽调制的相(相3)在每一列仅出现一次。关于据此可生成p＝4的MRA下的列电压函数Gj(t)的方程(1)，可以推断出在一个行选时间内只有一个分量(即像素状态依赖于脉宽调制的分量)需要被再计算一次。在整个行选时间内所有的其它分量保持相同(就纯粹的帧频控制而论)，因为对这些分量来说，在那个特定行选时间内像素状态或正交函数都未改变。
此外，在分量需要在一个行选时间内被再一次计算的情形中，对于所有的四个子行选择时隙来说行正交函数Fi(t)是相同的。结果，分量只依赖于像素状态并且值为1或0(数值型)。因此，分量的结果只能取两个刚好相差1dec的可能的值。因而，在每一行选时间内列电压Gj(t)的结果只取两个又是相差1dec的不同的值。事实上，在同一个行选时间内，列电压Gj(t)最多取两个不同的电平。此外，回想表3，不难看出：在一帧/相内，像素状态为1对应的子行选择时隙和像素状态为0对应的子行选择时隙总是组合在一起。结果，列电压Gj(t)不仅取不超过两个不同的列电压电平，而且在一个行选时间内列电压Gj(t)的转变不超过一个。
以p＝4及nfrc＝4的情形为例，在一个行选时间内列电压的转变数可被减至最多为1。此外，可以达到下列目的：在一个行选时间内一个转变无论何时发生，都仅仅是向下一个邻近列电压电平的转变。
作为第二例，在p＝8及nfrc＝4的情形中，在一个行选时间内列电压的转变数可被减至最多为2。此外，可以达成下列目的：对于一个行选时间内最多两个转变，这两个转变都只是向下一个邻近的电平转变；而对于一个行选时间内的单个转变，这个转变总只是向跨过下一个的列电压电平的转变。
此外，本发明使每一行选时间的转变数减至最小的事实，意味着每一行选时间方程(1)需要被计算的次数将被减至最小。
例如，在p＝4及nfrc＝4的情形中，在一个行选时间内转变数的最大值为1，每一行选时间可能的列电压电平数最多为2。由此，每一行选时间方程(1)需要被计算的次数也是最多为2。然而，考虑到两个列电压电平相差最多一个电平，对方程(1)只计算一次而后于恰当的时间点上将列电平增加或减少一个电平已足够。
作为第二例，在p＝8及nfrc＝4的情形中，在一个行选时间内转变数的最大值为2，每一行选时间可能的列电压电平数最多为3。由此，每一行选时间方程(1)需要被计算的次数也是最多为3。然而，考虑到这三个电平始终与其前一个不同并相差最多一个电平，对方程(1)只计算一次而后于恰当的时间点处总是将列电平增加或减少一个电平已足够。假定打算使这两个转变发生在同一时间点处，结果将是该次只发生一个转变但是为两个电平。从而，须将列电压电平增加或减少两个电平而非一个。
最后，本发明的一个特征是：若使用本发明的装置和方法，则即使增加了灰度表中灰度的数目，转变数也保持不变。
在上面p＝4及nfrc＝4的例中，可以发现：对Gj(t)仅计算一次(可基于值为0的PWM-像素状态或者基于值为1的PWM-像素状态)，然后于恰当的时间点上分别将结果增加或减少一个电平。直接的结果是，这意味着某一像素的像素数据只须从RAM中读取一次。在p＝4的情形中，所有四个像素的任一像素数据被并行读取(这对于四个分量的并行计算是有意义的)，或者四个像素中每个像素的像素数据被顺序读取(这对于四个分量的顺序计算是有意义的)。后一解决方案的优点是需要较少的芯片区域，因为此时从RAM到列块的数据总线的总线宽度最终是并行读出情形下的1/4。
将帧频控制和脉宽调制结合起来生成新灰度的技术保留了低帧频下良好光学性能的好处，同时对驱动器的整个功耗有一个积极的影响。和本领域的现状相比，本发明只需要作适度的数据处理即可对功耗有正面的影响。此外，无需另外锁存的较低的RAM读出次数和每一行选时间的列驱动信号中较低的转变数，也都有助于将功耗降低。
本发明使数据处理及每一行选时间列驱动信号的转变数减少。此外，行选时间内的转变仅仅是向下一邻近电平的转变。结果，功耗甚至连芯片区域需求(这取决于实施方式)都可以被大大减少。
只要用于生成灰度的帧数nfrc等于或大于MRA驱动方案中被同时选择的行数p，本发明的显示装置和方法就可应用于任何将MRA与帧频控制(FRC)及脉宽调节(PWM)结合起来的驱动方案。因此，这个方法还可用于AP(Alt & Pleshko)驱动方案。此外，该方法可用于4k色生成以及64k色生成及其它。
通过精心优化灰度表中如何生成不同灰度的式样，可以简化所需的数据处理并减少每一行选时间的列驱动信号的转变数。作为结果，驱动器的功耗可被大大减少。
在本发明的又一实施例中，提供了一个显示装置，其中，通过在当前行选时间内计算下一行选时间的列电压而执行列电压波形的反射，并且列电压波形在一个行选时间中途在反射镜轴上被反射。只有在当前行选时间结束时的列电压与下一行选时间结束时的列电压相同时，才会适当地实施这个反射。利用这一点，可实现转变的进一步减少，从而导致功耗的进一步减少。
参考下文所描述的实施例，将对本发明进行说明并且由此本发明的这些以及其它方面将是显而易见的。
下面参考附图进行说明，将提供对本发明的更完整的描述，包括本发明的另一些目标和优势，附图中：
图1是本发明显示装置的部分等效电路的示意图；
图2是对于p＝4的MRA的行选脉冲以及将一个行选脉冲分成四个子选择时隙的示意图；
图3是现有技术中对于p＝4以及npwm＝4的在一个行选时间内可能的列电压电平；
图4是本发明的对于p＝4和nfrc＝4以及npwm＝4的在一个行选时间内可能的列电压电平；
图5是本发明另一个可能的灰度表；
图6a、b说明列电压波形的反射；
图7是列电压电平生成的框图。
图1是可应用本发明的显示装置1的部分电路示意图，包括由列或数据电极6和行或选择电极7的交叉区域确定的像素8的矩阵。在一种驱动模式中，借助于行驱动器4，行电极7被连续选择，而列电极6借助于数据寄存器5被装配了数据。为此，输入数据2首先被处理(必要的话，在处理器3中处理)。行驱动器4和数据寄存器5之间的互同步通过驱动线路9而发生。
图2表示在两个连续帧3和0中一行的行选脉冲序列。图2所示的例子以p＝4个同时驱动行的MRA和nfrc＝4帧的帧频控制(FRC)以及npwm＝4个子选择时隙的PWM为依据。在第一行选时间内提供给比如行0(行电极7的第一行)的脉冲21是该例中被序列{-1，1，1，1}所定义的行选函数F0(t)部分。同时，由与行0的脉冲相似的脉冲来选择p-1个邻接行(在该例中为行(1-3))。邻接行的脉冲被行选函数Fi(t)所定义，所述的行选函数Fi(t)与F0(t)是正交的。此后以及下一行选时间内，以同样的方式选择下一组p行(在该例中为行(4-7))。在显示器的所有行被选择一遍之后，选择过程又从头重新开始，这一次是将帧3的脉冲22作为第一行行选脉冲并且以根据p-1个邻接行的各行选函数定义的选择脉冲重新开始。
图3表示对于p＝4的MRA和npwm＝4的PWM情形、在现有技术中可能加到列电极6的列电压电平。在一个行选时间内，根据所使用的正交函数Fi(t)，行选电压Vx或Vy被加到行电极7。另外，最多可以出现五个不同的列电压电平(Va、Vb、Vc、Vd、Ve)，因为在所有相上存在不是所有子选择时隙都被同等驱动的灰度，所以每一行选时间的列电压Gj(t)以及方程(1)须被计算四次。
与表示现有技术中的列电压电平的图3形成对照，图4说明了本发明在p＝4、nfrc＝4以及npwm＝4情形下可能的列电压波形。在图4中，电压电平Vn和Vn+1代表图3中五个可能的电压电平Va、Vb、Vc、Vd、Ve之外的任意两个连续的电压电平。通过使用表3或图5的灰度表并且还通过使用表4的相混合方案或一个出自表5的相混合方案，在一个行选时间内恰好计算一次用于驱动列的(Gj(t)-函数)已足够。由于灰度表中逻辑代码的独创性调整(其特征在于一个相内有一个变化的所有灰度代码部分集中于PWM相(相3)上)并由于相混合表的独创性组织(其特征在于在相混合表的任何一列上只有一个PWM相(相3)出现)，在一个行选时间内最多只出现一次列驱动电压转变。此外，在一次转变的情形中，转变只是向下一个较低或下一个较高列电压电平的转变。因此，通过将初始列电压电平减去一个电平即可生成下一个较低电平，而通过将初始电压电平增加一个电平即可生成下一个较高电平。图4说明了这一点：对于向下一个较低列电压电平转变的情形，波形有一个从Vn+1到Vn的转变；对于向下一个较高列电压电平转变的情形，波形有一个从Vn到Vn+1的转变。作为本发明方法的结果，处理工作量以及每一行选时间的转变数被减至最小。
图5表示本发明一个可选用的灰度表。在一个帧/相内有一个变化的灰度代码部分被集中于PWM相(相3)上。其余相0、1和2只包括所有子行选择时隙都是被同等驱动情形下的灰度代码部分。相对于表3，表5的灰度表提供了较好的光学性能并考虑到较低的帧频。
图6a、b显示了通过进一步减少转变数来达到节能的可能性。通过在反射镜轴向上反射列电压波形实现这种转变的进一步减少。图6a中，示出了依照本发明的列电压波形，但是未被反射。该列电压信号的整个序列包括五个转变。在图6b中，提供了一个列电压波形，该列电压波形在反射镜轴上被反射，因此在行选时间n和n+1之间的转变被节省。通过沿着被提供给某一列的整个列电压进行这种反射，很多的转变可以被节省。于是，功耗将被进一步减少。
图7表示生成列电压的框图，所生成的列电压可加到列电极。框71表示存储器RAM部分。该RAM片71存储了显示器上的一列像素数据。该列像素数据被提供给灰度控制框72。灰度控制框72存储了如表3和图5中描述的灰度表和相混合表。基于这些表格和来自RAM片71的像素数据，可推导出在某一子行选择时隙内某一像素的像素状态aij(开启或关闭)。另外，框72为下面将要描述的向上/反射控制框77生成必要的控制信号。下一个框73是Gj(t)-函数计算器，用以计算方程(1)中给定的列电压的Gj(t)-函数。该框的输入是来自GS-控制框72的像素状态aij以及由外部源(图中未显示)提供的正交函数Fi。该Gj(t)-函数被提供给向上/反射控制框77和下一个框74，框74寄存从下一行选时间开始的(Gj(t)-函数)。在框75中，由三个信号表示的Gj(t)-函数被加一或减一。加一/减一框75的输出结果被提供给解码器76。解码器76解译被编码的列电压电平并激活与用来驱动各列的列电压电平相对应的使能信号。根据Gj(t)-函数计算器73的输出结果和来自GS-控制框72的控制信号以及当前的列电平，向上/反射控制框77推导出在下一行选时间内波形是否需要被反射。根据这个信息以及从GS-控制框72获得的附加信息，向上/反射控制框77控制了无论何时只要需要就将列电压增加或减少一个电平的+1/-1框75。
为了获得一个行选时间内最多只有一个转变的列电压波形，须满足下面给出的规则，这里转变仅仅指向下一个较低或较高列电平的转变：
在一个帧/相内(在将各代码中所有的0和1合在一起后)有变化的不同灰度代码的所有代码部分需要被集中于一定数目的相即所谓的PWM相上。
灰度表中PWM相的数目须小于或等于用于FRC的帧数除以MRA方案中同时被选行数而得到的结果的整数值。
在任一帧的相混合表中，每列的PWM相数须小于或等于1。要注意的是：相混合表超过p行的场合，p个连续行(从顶部计数)总是必须小于或等于一个PWM相。
用于帧频控制的帧数须等于或大于MRA方案中同时被选行数。
相混合表的行数须等于或大于MRA方案中同时被选行数。
另一个满足上述需求的例中使用p＝4个同时被驱动或被选择行以及nfrc＝8帧。该例中，在一个相内有变化的灰度表中的代码部分可能被安排到两个PWM相中。但是，还是在该例中，列电压信号中的转变数最多不超过一个。另外，列电压信号将只增加或减少一个电平。
假如这些规则中的一个或多个没有被满足，那么一个行选时间内的转变数可能会增加。此外，这些转变的步长可变得大于1。然而，每一行选时间的最大转变数仍然可以大大低于现有技术中的情形。
所以，在所选的同时被驱动行数目p＝8以及所选的用于帧频控制的帧数nfrc＝4的场合，在一个行选时间内最多将发生两次转变。相对于现有技术水平，这仍是一个改善。在发生两次转变的场合，转变增加或减少列电压电平至下一个较高或较低的列电压电平；而在只有一次转变场合，转变增加或减少列电压电平至超过下一个较高或较低电平。
下面给出的例子说明每一行选时间只计算一次方程(1)即足够：
已知像素p0，0应当以灰度1显示、像素p1，0应当以灰度6显示、像素p2，0应当以灰度11显示、像素p3，0应当以灰度15显示，并且假定使用的是表3的灰度表和表4的相混合表。
从表4可以知道：对于帧0，须依照相0驱动像素p0，0、依照相2驱动像素p1，0、依照相1驱动像素p2，0、依照相3驱动像素p3，0。
从表3可知：须在四个子行选择时隙内以像素状态序列a0，0＝{0，0，0，0}驱动对应于相0和灰度1的像素p0，0；须以像素状态序列a1，0＝{0，0，0，0}驱动对应于相2和灰度6的像素p1，0；须以像素状态序列a2，0＝{1，1，1，1}驱动对应于相1和灰度11的像素p2，0；须以像素状态序列a3，0＝{1，1，1，0}驱动对应于相3和灰度15的像素p3，0。
第一步骤中，用各像素状态序列的第一元素代入方程(1)a0，0、a1，0、a2，0和a3，0，第二步骤中，用各像素状态序列的第二元素代入方程(1)的a0，0、a1，0、a2,0和a3，0，等等……，这个过程表明由此生成的方程中的头三个最终看上去相同。只有最后一个方程与前面的任何一个都不同。因为最后一个方程和前面方程之间的差异只和一个分量有关，因此方程(1)和相关的Gj(t)只被计算一次就已足够。接着其它方程的结果通过简单地将方程的计算结果加一或减一就可导出。

Claims (13)

1.一种显示装置，包含：位于设有行电极(7)的第一基片和设有列电极(6)的第二基片之间的液晶材料，其中，行电极和列电极的搭接部分界定像素(8)；用于驱使列电极(6)和要被显示的图像相一致的驱动部件(5)，其中，可向列电极(6)施加列电压Gj(t)，要施加的列电压Gj(t)可从预定数目的列电压电平中选择；以及用来驱动行电极(7)的驱动部件(4)，其中，行电极(7)给多组P行(p＞＝1)提供互正交选择信号(Fj)以驱动像素(8)，并且在一个含有用以生成灰度的nfrc帧的超帧期间，多组P行在行选时间p×nfrc的期间被驱动，其中，行选时间被细分为npwm个子选择时隙，并且灰度以具有nfrc个相而每相带npwm个子选择时隙的灰度表的方式编码，其中，对于一个超帧的nfrc帧用相混合来生成灰度，确定对于某一帧采用灰度编码的哪个相，其中，列电压(Gj(t))根据一列中p个被并行驱动的像素要显示的灰度以及被使用的相应组的行的互正交选择信号(Fi)进行计算，其中，列电压电平中的一个变化定义一个转变，且其中，要加到列电极(6)的列电压(Gj(t))的每一行选时间的转变次数总是小于该行选时间的子选择时隙数npwm。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，要在一个行选时间中加到列电极(6)的列电压(Gj(t))在一行选时间内最多变化两次，每次最多改变一个列电压电平，或者是在一个行选时间内最多变化一次，每次改变两个列电压电平。
3.如权利要求1和2所述的显示装置，其中，要在一个行选时间中加到列电极(6)的列电压(Gj(t))每一行选时间被计算一次，其中在行选时间中列电压Gj(t)的转变通过在该列电压电平上增加或减少相应数目的列电压电平来实现。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述灰度表包含对x个灰度中各灰度的二进制代码，每个灰度代码只出现一次，其中x个灰度代码以nfrc个相排列，每个相有npwm个子选择时隙，其中在这些灰度代码的各代码中所有逻辑1和逻辑0被这样组合，使得所有灰度代码中的多组逻辑1或逻辑0为左对齐或右对齐，其中具有从逻辑0到逻辑1的变化或相反变化的灰度代码被安排在一个相内，以使相内有变化的该灰度代码部分分配给所述灰度表中称为PWM相的特定的相。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，除PWM相以外的相中的灰度代码在各相期间不发生代码变化，且它们本身也因此不引起列电压(Gj(t))的转变。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述相混合以所存储的相混合表为根据，一个相混合表定义某一像素和某一帧在所述灰度表中的相。
7.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述相混合表中的PWM相在每帧一组p行的相混合表中每列只出现一次。
8.如权利要求1所述的显示装置，其中，各子选择时隙为对应的p行被选期间的行选时间的一部分，各子选择时隙的列电压(Gj(t))用下列方程计算：
G j ( t ) = 1 N { a 0 , j * F 0 ( t ) + a 1 , j * F 1 ( t ) + . . . + a p - 1 , j * F p - 1 ( t ) }
其中，N为显示器的行数，Fi(t)是在行选时间中要加到行电极(7)的正交函数，aij为以行数模4给定的行下标为i、列下标为j处的像素状态，其中在所述灰度表和所用的相混合表中的编码灰度被调整，以使每一行选时间列电压Gj(t)的计算只需执行一次，其中通过将列电压电平加一或减一来实现某一像素的灰度代码的一个变化。
9.如权利要求1至8所述的显示装置，其中，要在一个行选时间中加到列电极(6)上的列电压Gj(t)每一行选时间只计算一次，并且列电压Gj(t)在一个行选时间内的一次转变可通过将算出的列电压电平增加或减少一个电平来实现。
10.如以上权利要求之一所述的显示装置，其中，通过在当前行选时间中计算下一行选时间的列电压Gj(t)来实施列电压波形的反射。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中，所述列电压波形在一行选时间的中点在反射镜轴上反射。
12.如权利要求10和11所述的显示装置，其中，只在当前行选时间结束时的列电压Gj(t)与下一行选时间结束时的列电压相同时，才适配地实施反射。
13.驱动如权利要求1至12所述的显示装置的方法。
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