CN1877685B - 显示设备及其驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备，包括：多个像素，以矩阵形式布置；信号控制器，被配置为将具有第一频率的输入图像信号转换为具有第二频率的多个输出图像信号，并且在输出端提供多个输出图像信号；灰度电压生成单元，用于生成分别与多个输出图像信号相对应的多个灰度电压组；以及数据驱动器，用于从多个灰度电压组之一中选择与多个输出图像信号相对应的数据信号，并且将这些数据信号施加到像素。

Description

显示设备及其驱动装置
技术领域
本发明涉及显示设备以及用于该显示设备的驱动装置。本发明尤其涉及这样的显示设备以及驱动装置，它们将输入图像信号转换为多个输出图像信号，如较高和较低输出图像信号，并且根据这些输出图像信号显示图像。
背景技术
通常，液晶显示器(“LCD”)包括液晶(“LC”)面板组件，该面板组件包括两个面板以及插入在两个面板之间的、具有各向异性介电质的LC层，这两个面板中的一个下面板具有像素电极，而且另一个上面板具有公共电极。像素电极以矩阵形式排列并且连接到诸如薄膜晶体管(“TFT”)之类的开关元件，其在逐行的基础上顺序地接收数据信号。公共电极覆盖上面板的整个表面并且具有公共电压Vcom。从电路的观点来看，像素电极、公共电极和LC层形成LC电容器，而且该LC电容器连同与其连接的开关元件一起组成像素的基本元件。
LCD通过将电场施加到布置在两个面板之间的液晶层并且调整电场的强度以确定穿过液晶层的透光度，来显示图像。为了保护LC层以防止由于一个方向电场而导致的损坏，关于公共电压，为每帧、每行、或者每点反转数据信号的电压极性，或者反转数据信号和公共电压的极性。
然而，反转数据信号的极性导致模糊现象，因为由于LC分子的慢响应时间、需要长时间让LC电容器充电到目标电压。这个问题尤其有害于活动图像。因为由于图像的缓慢变化而导致没有快速地把图像改变为期望的图像，所以产生了运动模糊。
为了解决上述问题，已经使用了在正常图像之间插入黑图像的脉冲驱动方案。
已经使用两种技术实现了脉冲驱动方案。一种技术被称为脉冲放电技术，其中通过关掉背光灯而使整个屏幕变黑预定时间。在第二种技术中，通过连同与显示有关的正常数据信号一起、将黑色数据信号施加到像素预定时段，来执行周期性复位。
然而，对于使用任一种技术的脉冲驱动方案，在预定时间期间插入黑色图像降低了屏幕亮度。
发明内容
在本发明的示范实施例中，显示设备包括：多个像素，以矩阵形式布置；信号控制器，被配置为将具有第一频率的输入图像信号转换为多个具有第二频率的输出图像信号，并且在输出端提供多个输出图像信号；灰度电压生成单元，用于生成分别与多个输出图像信号相对应的多个灰度电压组；以及数据驱动器，用于从多个灰度电压组之一中选择与多个输出图像信号相对应的数据信号，并且将这些数据信号施加到像素。
像素可以具有由数据信号定义的亮度，而且由多个输出图像信号提供的光量(amount of light)可以等于由输入图像信号提供的光量。
当输入图像信号具有小于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一可以具有最小灰度。
当输入图像信号具有等于或者大于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一可以具有最大灰度。
多个输出图像信号可以包括第一输出图像信号和第二输出图像信号，而且第一输出图像信号具有等于或者大于第二输出图像信号的灰度的灰度。
灰度电压生成单元可以生成用于第一输出图像信号的第一灰度电压组以及用于第二输出图像信号的第二灰度电压组。
显示设备还包括开关单元，其依次选择和输出第一灰度电压组和第二灰度电压组。
信号控制器包括：帧存储器，用于存储输入图像信号；查找表，用于作为输入图像信号的函数而存储多个输出图像信号，并且从帧存储器中输出与输入图像信号相对应的多个输出图像信号；以及多路复用器，用于基于控制信号从查找表中选择和输出多个输出图像信号之一。
在本发明的进一步示范实施例中，具有多个像素的显示设备的驱动装置包括：信号控制器，用于将具有第一频率的输入图像信号转换为多个具有第二频率的输出图像信号，并且在输出端提供多个输出图像信号；灰度电压生成单元，用于生成分别与多个输出图像信号相对应的多个灰度电压组；以及数据驱动器，用于从多个灰度电压组之一中选择与多个输出图像信号相对应的数据信号，并且将这些数据信号施加到像素。
像素可以具有由数据信号定义的亮度，而且由多个输出图像信号提供的光量可以等于由输入图像信号提供的那些。
当输入图像信号具有小于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一可以具有最小的灰度。
当输入图像信号具有等于或者大于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一可以具有最大灰度。
多个输出图像信号可以包括第一输出图像信号和第二输出图像信号，而且第一输出图像信号可以具有等于或者大于第二输出图像信号的灰度的灰度。
灰度电压生成单元可以包括：第一灰度电压生成器，用于生成用于第一输出图像信号的第一灰度电压组；以及第二灰度电压生成器，用于生成用于第二输出图像信号的第二灰度电压组。
驱动装置还可以包括开关单元，用于依次选择和输出第一灰度电压组和第二灰度电压组。
开关单元可以是模拟开关。
信号控制器可以包括：帧存储器，用于存储输入图像信号；以及图像信号调节器，用于基于来自帧存储器的输入图像信号，输出第一和第二输出图像信号。
图像信号调节器可以包括：查找表，用于作为输入图像信号的函数而存储第一和第二输出图像信号，并且从帧存储器中输出与输入图像信号相对应的第一和第二输出图像信号；以及多路复用器，用于基于控制信号从查找表中选择和输出第一和第二输出图像信号之一。
第二频率可以是第一频率的两倍。
第一频率可以大约为60Hz。
附图说明
根据以下参考附图对本发明示范实施例的详细说明，本发明将变得更为明显，在附图中：
图1是根据本发明的LCD的示范实施例的框图；
图2是说明根据本发明图1的LCD中的像素的示范实施例的结构的等效电路示意图；
图3是根据本发明图1中的LCD的信号控制器的示范实施例的框图；
图4说明了根据本发明，与用于所寻求的输入图像信号灰度的较高输出图像信号和较低输出图像信号相对应的数据电压的示范实施例；
图5(a)说明了与较高输出图像信号相对应的数据电压到第一场的施加的反转形式；
图5(b)说明了与较低输出图像信号相对应的数据电压到第二场的施加的反转形式；
图6A是根据本发明的灰度电压生成器和数据驱动器的另一个示范实施例的示例的框图；
图6B是根据本发明的灰度电压生成器，切换元件和数据驱动器的另一个示范实施例的示例的框图；
图7A是说明了根据本发明、关于具有较高灰度的较高输出图像信号的另一个示范实施例的灰度电压的图形；
图7B是说明了根据本发明、关于具有较低灰度的较低输出图像信号的另一个示范实施例的灰度电压的图形；以及
图8是示出了根据本发明、关于较高输出图像信号和较低输出图像信号的示范实施例的伽马曲线。
具体实施方式
下面参考其中示出了本发明示范实施例的附图，充分地描述本发明。然而，本发明可以许多不同的形式体现而且本发明不局限于此处阐述的示范实施例。
在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度。自始至终，类似的数字指代类似的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域、基板或者面板之类的元件被称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上面，或者还可能存在介于它们之间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，不存在介于其间的元件。此处使用的术语“和/或””包含一个或多个相关列出项目的任意及所有组合。
应当理解，虽然此处可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分将不会由这些术语限制。这些术语仅仅用于把一个元件、部件、区域、层或者部分和其它元件、部件、区域、层或者部分区分开来。因此，下面描述的第一元件、部件、区域、层或者部分，可以称为第二元件、部件、区域、层或者部分，而不会背离本发明的教导。
此处使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是用来限制本发明。除非上下文另外清楚地表明，否则此处使用的单数形式“一”、和“该”同样包括复数形式。进一步需要理解：当在这个说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其说明所陈述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是没有排除一个或者多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或者加入。
可以在此处使用诸如“在下面”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等之类的空间相对术语，以便易于描述如附图中所述、一个元件或者特征对于另一个元件(多个)或者特征(多个)的关系。应当理解，除附图中描述的方位之外，空间相对术语还用来包含使用或者操作中的设备的不同方位。例如，如果附图中的设备倒转，则被描述为“低于”或者在其它元件或者特征“下面”的元件于是将定位于该其它元件或者特征的“上面”。因此，示范术语“低于”可以包含高于和低于两个方位。该设备可以另外定位(旋转90度或者以其它方向定位)，并且相应地解释此处使用的空间相对描述符。
除非另外定义了，否则此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的技术人员所理解的一般意思相同的意思。将要进一步理解，术语，诸如在通常使用的字典中定义的那些，应当被解释为具有与它们在相关技术领域和本公开的上下文中的意思一致的意思，而且除非在此处明确地这样定义了，否则不以理想化或者过度形式化的意识来加以解释。
此处参考截面例图来描述本发明的实施例，这些截面例图是本发明理想化实施例的示意图。因而，例如作为生产工艺和/或允许误差的结果而导致偏离例图的形状将是可能发生的。因此，本发明的实施例不应该被认为是受限于此处说明的区域的具体形状，而是将包括例如由制造而产生的形状偏差。例如，被说明或者描述为平的区域一般地可以具有粗糙和/或非线性特征。此外，可以对所说明的锐角进行倒角。因此，附图中所述的区域本质上是示意的，而且它们的形状不是用于说明区域的精确形状且不是用于限制本发明的范围。
在下文中，参考附图描述作为根据本发明的显示设备及其驱动装置的相应示范实施例的、液晶显示器及其驱动装置的示范实施例。
图1是根据本发明的LCD的示范实施例的框图。图2说明了根据本发明、说明图1的LCD中的像素的示范实施例的结构的等效电路示意图。
参见图1，根据本发明的LCD的示范实施例包括LC面板组件300、连接到该LC面板组件300的选通驱动器400和数据驱动器500、连接到数据驱动器500的灰度电压生成器800、以及用于控制上述元件的信号控制器600。
继续参见图1，面板组件300包括多条信号线G1-Gn和D1-Dm，以及连接到信号线G1-Gn和D1-Dm的多个像素PX。像素PX基本上以矩阵形式布置。在图2所示的结构视图中，面板组件300包括下面板100、上面板200和介于它们之间的LC层3。
再次参见图1，信号线G1-Gn和D1-Dm包括多条用于传输选通信号(也称为“扫描信号”)的选通线G1-Gn、以及多条用于传输数据信号的数据线D1-Dm。选通线G1-Gn基本上沿行方向延伸并且基本上彼此平行，而数据线D1-Dm基本上沿列方向延伸而且基本上彼此平行。
参见图2，每个像素PX，例如连接到第i条选通线Gi(i＝1，2，...，n)和第j条数据线Dj(j＝1，2，...，m)的像素PX，包括连接到信号线G1-Gn和D1-Dm的开关元件Q，以及连接到开关元件Q的LC电容器CLC和储能电容器CST。如果没有必要的话可以省略储能电容器CST。
诸如TFT之类的开关元件Q被提供在下面板100上，并且具有三个端子：连接到选通线G1-Gn之一的控制端；连接到数据线D1-Dm之一的输入端；以及连接到LC电容器CLC和储能电容器CST的输出端。
LC电容器CLC包括下面板100上的像素电极191、上面板200上的公共电极270、以及作为在电极191和270之间的电介质的LC层3。像素电极191经由开关元件Q的输出端连接到开关元件Q。公共电极270覆盖上面板200的整个表面并且具有公共电压Vcom。作为选择，可以在下面板100上提供具有条状或者带状的像素电极191和公共电极270。
储能电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。储能电容器CST包括像素电极191和在下面板100上提供的单独信号线(未示出)，并且具有诸如公共电压Vcom之类的预定电压，其中该下面板经由绝缘体与像素电极191重叠。作为选择，储能电容器CST包括像素电极191和称为先前选通线的相邻选通线，该相邻选通线经由绝缘体与像素电极191重叠。
对于彩色显示器，每个像素PX唯一地表示诸如红色、绿色、和蓝色的三种颜色之一，并且还可以是原色(空间划分)，或按时间(临时划分)顺序地表示三种颜色，由此获得期望的颜色。图2示出了空间划分的示例，其中每个像素PX在面对像素电极191的上面板200的区域中包括表示三种颜色之一的滤色器230。作为选择，滤色器230被提供于下面板100上的像素电极191之上或者之下。
用于偏振光的一个或多个偏振器(未示出)附于面板组件300的下和上面板100和200的外表面。
再次参见图1，灰度电压生成器800生成与像素PX的透射率相关的两组灰度电压(参考灰度电压)。一组中的灰度电压具有相对于公共电压Vcom的正极性(称为正灰度电压)，而在另一组中的那些具有相对于公共电压Vcom的负极性(称为负灰度电压)。
选通驱动器400连接到面板组件300的选通线G1-Gn并且合成来自外部设备(未示出)的导通电压Von和断开电压Voff，以生成用于施加到选通线G1-Gn的选通信号。
数据驱动器500连接到面板组件300的数据线D1-Dm，并且将从灰度电压生成器800提供的灰度电压选择出来的数据电压施加到数据线D1-Dm。但是，当灰度电压生成器800生成参考灰度电压时，数据驱动器500可以通过划分参考灰度电压来为所有灰度生成灰度电压，并且从所生成的灰度电压中选择数据电压。
信号控制器控制选通驱动器400和数据驱动器500等。
每个驱动单元400、500、600和800可以以带载体封装(″TCP″)的形式包括至少一个安装在LC面板组件300上或者柔性印制电路(“FPC”)薄膜上的至少一个集成电路(“IC”)芯片，其附于面板组件300。作为选择，处理单元400，500，600和800中的至少一个可以连同信号线G1-Gn和D1-Dm以及开关元件Q一起与面板组件300集成。作为选择，全部处理单元400，500，600和800可以集成到单个IC芯片中，但是处理单元400，500，600和800中的至少一个或者在处理单元400，500，600和800的至少一个中的至少一个电路元件可以布置在单个IC芯片的外面。
现在，将详细描述上述LCD的操作。
从外部图形控制器(未示出)向信号控制器600提供输入图像信号R、G、和B以及用于控制其显示的输入控制信号。输入图像信号R，G和B包含每个像素PX的亮度信息，而且该亮度具有如1024(＝210)，256(＝28)或者64(＝26)个预定数目的灰度。输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE等。
在生成选通控制信号CONT1和数据控制信号CONT2、并且基于输入控制信号和输入图像信号R、G和B处理图像信号R、G和B以便适于面板组件300的操作之后，信号控制器600将选通控制信号CONT1传输到选通控制器400，并且将已处理的图像信号DAT和数据控制信号CONT2传输到数据驱动器500。
信号控制器600的数据处理操作包括将具有预定频率的输入图像信号R、G和B转换为具有不同于进来的输入图像信号的频率的多个、例如两个输出图像信号以便输出，其中该频率例如为输入图像数据R、G和B的频率的两倍。此时，关于基于输入图像信号的灰度的两个输出图像信号的两个灰度之一具有最大灰度或者最小灰度。下面将描述信号控制器600的操作。
选通控制信号CONT1包括用于指示开始扫描的扫描开始信号STV，以及至少用于控制导通电压Von的输出时间的时钟信号。选通控制信号CONT1还可以包括输出使能信号OE，用于定义导通电压Von的持续时间。
数据控制信号CONT2包括：水平同步开始信号STH，用于通知一组像素PX的数据传输的开始；负载信号LOAD，用于指示将数据电压施加到数据线D1-Dm；以及数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2还可以包括反相信号RVS，用于反转数据电压的极性(相对于公共电压Vcom)。
响应于来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500从信号控制器600接收用于该组像素PX的数字图象数据DAT的分组，并且接收从灰度电压生成器800提供的两组灰度电压之一。数据驱动器500将图像数据DAT转换为从灰度电压生成器800提供的灰度电压中选择出来的模拟数据电压，并且将该数据电压施加到数据线D1-Dm。
选通驱动器400响应于来自信号控制器600的选通控制信号CONT1，将导通电压Von施加到选通线G1-Gn，由此接通与其连接的开关元件Q。施加到数据线D1-Dm的数据电压通过已激活的开关元件Q提供给像素PX。
数据电压和公共电压Vcom之间的差值表示为LC电容器CLC两端的电压，其被称为像素电压。LC电容器CLC中的LC分子具有取决于像素电压量值的方向(orientation)，而且该分子方向确定穿过LC层3的光的偏振。偏振器(多个)将光偏振转换为透光率，以便像素PX显示由图像数据DAT所表示的亮度。
通过以水平周期(其用“1H”表示，并且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)为单位重复这个过程，在一帧期间向全部选通线G1-Gn顺序地提供导通电压Von，由此将数据电压施加到全部像素PX。
当在一帧完成之后开始下一帧时，控制施加到数据驱动器500的反相控制信号RVS，以便反转数据电压的极性(这被称为“帧反转”)。还可以这样控制反相控制信号RVS，以便在一个帧中的数据线中流动的数据电压的极性在一个帧期间被反转(例如，行反转和点反转)，或者反转一个分组中的数据电压的极性(例如，列反相和点反转)。
接下来，将参考图3详细描述根据本发明的LCD的信号控制器600的示范实施例的数据信号处理操作。
参见图3，信号控制器600包括帧存储器610和与其连接的图像信号调节器620。
帧存储器610按帧存储输入的图像信号。存储在帧存储器610中的图像信号在此处被称为“输入图像信号”并且由“gr”表示。
图像信号调节器620顺序地接收存储在帧存储器610中的输入图像信号gr，并且将每个输入图像信号gr转换为多个例如第一和第二输出图像信号gr1和gr2，以便输出。详细地说，图像信号调节器620从帧存储器610中读取输入图像信号gr一次，且将其转换为第一输出图像信号gr1用于顺序输出，并且随后从其中再次读取输入图像信号gr并且将其转换为第二输出图像信号gr2用于顺序输出。在将与第一输出图像信号gr1相对应的数据电压施加到数据线D1-Dm之后，数据驱动器500将与第二输出图像信号gr2相对应的数据电压施加到数据线D1-Dm。在下文中，输出第一和第二输出图像信号gr1和gr2的周期和施加对应于第一和第二输出图像信号gr1和gr2的数据电压的周期被分别称为“场”。两个场的周期分别为1/2H。下面将详细地描述图像信号调节器620。
因为存储在帧存储器610中的输入图像信号gr被读取两次，所以帧存储器610的读取频率或者输出频率为写入频率或者输入频率的两倍。因此，当帧存储器610的输入帧频是60Hz时，输出场频率和用于施加数据电压的频率是120Hz。
对于两个输出图像信号gr1和gr2，由第一和第二输出图像信号gr1和gr2产生的来自像素的光量总和与由修改之前的输入图像信号gr而产生的光量相同。此处使用的光量等于亮度乘以保持该亮度的时间。
在这种情况下，当与输入图像信号gr相对应的亮度假定为T(gr)，与第一输出图像信号gr1相对应的亮度假定为T(gr1)以及与第二输出图像信号相对应的亮度为T(gr2)，则[方程1]如下：
[方程1]
2T(gr)＝T(gr1)+T(gr2)
此外，分别与两个输出图像信号gr1和gr2相对应的两个灰度Pr1和Pr2之一大于另一个或者与另一个相同。也就是说，Pr1≥Pr2或者Pr1≤Pr2。
与两个输出图像信号gr1和gr2相对应的两个灰度Pr1和Pr2中，具有较大灰度电压的输出图像信号被称为“较高输出图像信号”，而且具有较小灰度电压的输出图像信号被称为“较低输出图像信号”，而且此时，可以首先输出较高输出图像信号，或者可以首先输出较低输出图像信号。在这种情况下，在输出较高输出图像信号期间的场被称为“较高场”，在输出较低输出图像信号期间的场被称为“较低场”。
由较低输出图像信号产生的光量优选为不超过由较高输出图像信号产生的光量的大约50％，而且较低输出图像信号的灰度变为0，即黑色灰度，或者变为与其接近，以便给出脉冲驱动的效应。
下面详细地描述获得较高输出图像信号和较低输出图像信号以便满足上述条件并且给出脉冲驱动效应的示范实施例。
在当前示范实施例中，对于Pr1≥Pr2，具有灰度Pr1的第一输出图像信号gr1被称为较高输出图像信号，而具有灰度Pr2的第二输出图像信号gr2被称为较低输出图像信号，而且假定较高输出图像信号在较低输出图像信号之前输出。
当存储在帧存储器610中的输入图像信号Pr为8位时，输入图像信号的灰度Pr从0到255改变，而且具有灰度Pr的输入图像信号gr的亮度T(gr)具有以下关系。
T(gr)＝α(Pr/255)γ
当γ＝2.5而且输入图像信号gr的灰度Pr是192时，用于192的亮度对应于用于最高灰度255的亮度的一半。因此，如下确定较高输出图像信号gr1的灰度Pr1和较低输出图像信号gr2的灰度Pr2：
(1)如果0≤Pr≤192，则Pr1＝(255/192)XPr1，Pr2＝0；以及
(2)如果193≤Pr≤255，则Pr1＝255，pr2＝T-1[2T(Pr)-T(255)]。
也就是说，当输入图像信号gr的灰度Pr处于范围(1)中时，灰度Pr1为较高输出图像信号gr1并且被确定为最高灰度255，而且取决于输入图像信号gr的灰度Pr，较低输出图像信号gr2的灰度Pr2为0。
当输入图像信号gr的灰度Pr处于范围(2)中时，较高输出图像信号gr1的灰度Pr1具有最高灰度255，而且较低输出图像信号gr2的灰度Pr2具有满足方程1的值。当输入图像信号gr的灰度Pr为255时，较高输出图像信号gr1的灰度Pr1和较低输出图像信号gr2的灰度Pr2都变为255。
当输入图像信号gr的灰度Pr为128、192、224和255时，根据关系(1)和(2)获得的、与相应的较高输出图像信号gr1和相应的较低输出图像信号gr2相对应的相应数据电压如图4所示。
如图4所示，在每个场期间，施加与输出图像信号gr1和gr2相对应的数据电压时，当输入图像信号gr的灰度Pr低于192时，在低于最高灰度255的范围中选择较高输出图像信号gr1的灰度Pr1。在这时候，较高输出图像信号gr1的灰度Pr1大于输入图像信号gr的灰度Pr。因为与相应的输出图像信号gr1和gr2相对应的数据电压在第一和第二场期间被施加到相应像素，所以与较高或者较低输出图像信号gr1和gr2相对应的数据电压被施加到像素的周期相对于与输入图像信号gr相对应的数据电压被施加到那里的时间，减少了大约1/2。因此，需要将比与输入图像信号gr相对应的数据电压更大的数据电压施加到像素，以便可以获得与从输入图像信号gr产生的光量几乎相同的光量。在这种情况下，因为仅仅与较高输出图像信号gr1相对应的数据电压可以基本上通过输入图像信号gr提供光量，所以较低输出图像信号gr2的灰度Pr2变为0，以便给出脉冲驱动效应。
但是，当输入图像信号gr的灰度Pr超过192，而在这种情况下较低输出图像信号gr2的灰度Pr2为0时，虽然将较高输出图像信号gr1的灰度Pr2选择为最高灰度255，但是也不能获得与从输入图像信号gr产生的光量相同的光量。也就是说，出现了亮度损失。因此，将较低输出图像信号gr2的灰度Pr2选择为大于0的值，以便通过较低输出图像信号gr2的光量来补偿不足的光量。虽然给出脉冲驱动效应的较低图像数据gr2的灰度Pr2不是0，但是其灰度Pr2具有较低的灰度，例如接近0的灰度，因此在某种程度上获得了脉冲驱动效应。
下面参考图3描述信号控制器600的操作，该信号控制器将以这种方式获得的两个输出图像信号gr1和gr2输出到数据驱动器500。
如上所述，信号控制器600包括帧存储器610和图像信号调节器620。图像信号调节器620包括连接到帧存储器610的查找表(“LUT”)630和连接到LUT 630并且接收场选择信号FS的多路复用器(“MUX”)640。以多种方式、诸如奇数以及偶数场，或者通过使用计数器，确定场选择信号FS。此外，可以在内部信号控制器600中生成场选择信号FS，或者从外部设备(未示出)提供该场选择信号FS。
图像信号调节器620的LUT 630存储作为输入图像信号gr的函数的较高输出图像信号gr1和较低输出图像信号gr2。因此，LUT 630响应于输入图像信号gr，将较高和较低输出图像信号gr1和gr2输出到多路复用器640。
多路复用器640取决于场选择信号FS、从LUT 630中选择较高和较低输出图像信号gr1和gr2之一，用于顺序输出到数据驱动器500。
如上所述通过数据驱动器500、经由数据线D1-Dm施加到像素PX的、与较高输出图像信号gr1和较低输出图像信号gr2相对应的数据电压具有如图5所示的反转形式。图5(a)说明了将与较高输出图像信号gr1相对应的数据电压施加到第一场的反转形式，且图5(b)说明了将与较低输出图像信号gr2相对应的数据电压施加到第二场的反转形式。
与较高输出图像信号gr1相对应的数据电压的极性必须与与其相邻的前一场的那些相同，以便减少由影响图像的较高输出图像信号gr1对像素PX的充电速度。
此外，必须对每个帧反转与较高输出图像信号gr1相对应的数据电压的极性，而且必须对每个帧反转与较低输出图像信号gr2相对应的数据电压的极性，因此像素电压的平均值不倾向于正极性或者负极性。
因此，如图5(a)所示，当在第一场期间施加较高输出图像信号gr1时，在两个场期间施加的数据电压的极性彼此相对，而且在相邻帧期间施加的那些也是相反的，而且为两个场反转每个像素的极性。
如图5(b)所示，当在第二场期间施加较高输出图像信号gr1时，在一个帧内的两个场期间施加的数据电压的极性是相同的，而且在两个相邻帧期间施加的那些彼此相反，而且为两个场反转每个像素。
接下来，将参考图6A到7B以及图1和3描述根据本发明的LCD的另一个示范实施例。
除灰度电压生成单元800’和数据驱动器500’之外，根据本发明的LCD的另一个示范实施例的结构和操作与图1所示那个基本上相同。因此用相同的附图标记指示执行相同操作的元件，并且省略它们的详细说明。因此，下面将仅仅详细描述灰度电压生成单元800’和数据驱动器500’。图6A和6B是根据本发明的灰度电压生成器和数据驱动器的相应的其它示范实施例的框图，图7A是说明根据本发明、相对于具有较高灰度的较高输出图像信号的另一个示范实施例的灰度电压的图形。图7B是说明了根据本发明、相对于具有较低灰度的较低输出图像信号的另一个示范实施例的灰度电压的图形。
参见图6A，灰度电压生成单元800’包括较高灰度电压生成器810和较低灰度电压生成器820。数据驱动器500’包括开关单元850和连接到该开关单元850的数据驱动电路510。开关单元850基于场选择信号FS，从两个灰度电压生成器810和820中选择两个灰度电压组之一。数据驱动电路510具有与图5所示的数据驱动器500相同的结构，因此省略对数据驱动电路510的操作的描述。
与图6A所示的那个相反，除了开关单元850被设计为布置在数据驱动器500之外的独立元件之外，图6B所示的LCD的结构和操作与图6A所示的LCD的操作相同。
开关单元850可以是其状态根据场选择信号FS而改变的模拟开关。
较高灰度电压生成器810和较低灰度电压生成器820包括用于分别生成多个电压的电阻串。
如上参考图3所述，当作为输入图像信号gr的函数，在信号控制器600的查找表630中存储较高输出图像信号gr1和较低输出图像信号gr2时，分别表示关于与图像信号gr，gr1和gr2相对应的灰度Pr，Pr1和Pr2的透射率曲线(称为“伽马曲线”)，而且如图7所示，这些曲线分别被表示为“T”，“T1”和“T2”。
在来自较高灰度电压生成器810的多个灰度电压当中，灰度电压V0，V1，V2，V3，...基于关于较高输出图像信号gr1的伽马曲线T1(如图7A所示)，而且灰度电压V0’，V1’，V2′，V3’，...基于关于较低输出图像信号gr2的伽马曲线T2(如图7B所示)。
将描述当分别基于伽马曲线T1和T2定义来自较高和较低灰度电压生成器810和820的两个灰度电压组时，数据驱动器500’或者500的操作，它们从两个灰度电压生成器810和820中选择相应的灰度电压。
与输入图像信号gr相对应的较高和较低输出图像信号gr1和gr2作为图像信号DAT被顺序地施加到数据驱动器500’或者500，而且从信号控制器600的多路复用器640施加的场选择信号FS被施加到开关单元850。
开关单元850基于场选择信号FS的状态，从较高和较低灰度电压生成器610和620中选择两个灰度电压组V0，V1，V2，V3，...或者V0’，V1’，V2’，V3’，...中的一组，以将所选择的灰度电压组施加到数据驱动电路510(或者数据驱动器500)。
数据驱动电路500(或者数据驱动器500)从所选择的灰度电压组中选择与数字图像信号DAT相对应的灰度电压，并且作为数据信号施加所选择的灰度电压。
如上所述，因为根据本发明的LCD的示范实施例包括两个灰度电压生成器，用于分别为较高和较低输出图像信号gr1和gr2生成灰度电压，所以该LCD表示了关于较高和较低输出图像信号gr1和gr2的全部灰度，这将在下面进行进一步详细描述。
例如，当所表示灰度的总数为256时，如果灰度电压生成单元800’仅仅包括一个灰度电压生成器，则正极性灰度电压的数目为256且负极性灰度电压的数目也为256。此外，关于256的输入灰度，较高输出图像信号gr1的透射率数和较低输出图像信号gr2的透射率数为256。假定在较高输出图像信号gr1和较低输出图像信号gr2的透射率当中没有具有相同值的透射率，则与输入灰度256相对应的透射率总数为512。也就是说，为了表示与较高和较低输出图像信号gr1和gr2相对应的全部透射率，当仅仅考虑正极性灰度电压或者负极性灰度电压时，需要总共512个灰度电压。
然而，当灰度电压生成单元800’仅仅包括一个灰度电压生成器时，关于正负极性仅仅生成256个灰度电压。因此，没有生成关于剩余256个透射率的灰度电压，由此，没有准确地表示关于较高和较低输出图像信号gr1和gr2的灰度。
虽然有几个较高和较低输出图像信号gr1和gr2具有基本上相等的透射率，但是较高和较低输出图像信号gr1和gr2的伽马曲线T1和T2的斜率彼此不同，而且根据间隔的透射率改变是不均匀的。因此，关于输出图像信号gr1和gr2的透射率总数显著超过256。
如上所述，当灰度电压生成单元800’包括一个灰度电压生成器时，没有全部表示关于较高和较低输出图像信号gr1和gr2的灰度。
然而，在根据本发明的LCD的示范实施例中，分别从与相应较高和较低输出图像信号gr1和gr2相对应的灰度电压生成器810和820中生成灰度电压组，而且表示了关于较高和较低输出图像信号gr1和gr2的所有灰度。此外，通过数字信号处理，将一个输入图像信号转换为具有相应灰度的两个输出图像信号，由此减少了由具有诸如十进制小数点之下的值、未被数字表示的值的信号而导致的量化误差。
当如图1所示的第一示范实施例中那样，灰度电压生成单元包括一个灰度电压生成器时，以及当如图6A或者图6B所示的第二示范实施例中那样，灰度电压生成单元包括两个灰度电压生成器时，关于相应的较高和较低输出图像信号的伽马曲线如图8所示。
图8示出了根据本发明关于较高输出图像信号和较低输出图像信号的示范实施例的伽马曲线。
参见图8，将根据本发明的第一示范实施例、关于灰度电压的透射率曲线与根据本发明的第二示范实施例、关于灰度电压的透射率曲线进行比较。
仍然参见图8，当使用根据本发明第一示范实施例的一个灰度电压生成器800时，如较高输出图像信号的伽马曲线U1和较低输出图像信号的伽马曲线L1所示，伽马曲线U1和L1的斜率改变具有间隔“A”，该间隔中斜率发生突然和大量的改变，而不是具有连续改变。这些基于曲线U1和L1的突然透射率改变是由图像质量变坏所引起的。
然而，当使用根据本发明第二示范实施例的两个灰度电压生成器810和820时，较高输出图像信号的伽马曲线U2和较低输出图像信号的伽马曲线L2不具有诸如“A”的、具有突然斜率改变的间隔，而曲线U2和L2的斜率在曲线U2和L2的所有间隔上基本上都是一致的。由此，基于曲线U2和L2的透射率变化连续地改变，以提高图像质量。
在本发明的示范实施例中，关于具有彼此不同的灰度的输入图像信号，存在多个具有彼此相同灰度的较高输出图像信号和较低输出图像信号。由此，较高输出图像信号和较低输出图像信号并非与输入图像信号一一匹配，而且难以调整灰度电压生成器的电阻串的阻抗值。此外，在调整阻抗值之后，为了根据LCD的特征而改变较高和较低输出图像信号的灰度，使用了具有查找表的信号控制器中的图像信号调节器。
此外，通过使用图像输入信号和开关单元而不是查找表，选择多个灰度电压生成器之一，以选择适于输入图像信号的灰度电压组。
上述示范实施例可在这样的显示设备中使用，该显示设备将输入图像信号转换为多个输出图像信号，例如较高和较低输出图像信号，并且根据输出图像信号显示图像。
根据本发明，将输入图像信号转换为多个输出图像信号通过脉冲驱动效应而改善了亮度，并且减少了诸如图像残留或者模糊现象的图像质量变坏。
此外，根据本发明，因为设计了用于诸如较高和较低输出图像信号的多个输出图像信号的灰度电压生成器，所以从来自相应灰度电压生成器的灰度电压中选择适用于多个输出图像信号的数据电压，并将其施加到数据线，因此减少了亮度失真并且提高了图像质量。
通过使用用于较高和较低输出图像信号的灰度电压生成器，分别表示关于较高和较低输出图像信号的全部灰度，并且由此提高了图像质量。
虽然已经参考示范实施例详细描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示范实施例，而是相反，其试图涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
本申请要求2005年6月10日提交的韩国专利申请第10-2005-0049915号的优先权，该优先权的内容通过引用在此处全部并入。

Claims (14)

1.一种显示设备，包含：
多个像素，以矩阵形式布置；
信号控制器，被配置为将具有第一频率的输入图像信号转换为多个具有第二频率的输出图像信号，并且在输出端提供多个输出图像信号，其中所述多个输出图像信号包含第一输出图像信号和第二输出图像信号；
灰度电压生成单元，与信号控制器可操作地通信，其中所述灰度电压生成单元生成分别与多个输出图像信号相对应的多个灰度电压组，并且其中灰度电压生成单元包含：第一灰度电压生成器，用于生成用于第一输出图像信号的第一灰度电压组；以及第二灰度电压生成器，用于生成用于第二输出图像信号的第二灰度电压组；以及
数据驱动器，与所述信号控制器可操作地通信，所述数据驱动器从多个灰度电压组之一中选择与多个输出图像信号相对应的数据信号，并且将这些数据信号施加到像素，
其中，当输入图像信号具有小于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一具有最小灰度，
其中，当输入图像信号具有等于或者大于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一具有最大灰度。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，像素具有由数据信号定义的亮度，而且由多个输出图像信号提供的光量等于由输入图像信号提供的光量。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，第一输出图像信号具有等于或者大于第二输出图像信号的灰度的灰度。
4.如权利要求1所述的显示设备，还包含：开关单元，依次选择和输出第一灰度电压组和第二灰度电压组。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中信号控制器包含：
帧存储器，用于存储输入图像信号；
查找表，用于作为输入图像信号的函数存储多个输出图像信号，并且从帧存储器中输出与输入图像信号相对应的多个输出图像信号；以及
多路复用器，用于基于控制信号从查找表中选择和输出多个输出图像信号之一。
6.一种具有多个像素的显示设备的驱动装置，包含：
信号控制器，将具有第一频率的输入图像信号转换为具有第二频率的多个输出图像信号，并且在输出端提供所述多个输出图像信号，其中所述多个输出图像信号包含第一输出图像信号和第二输出图像信号；
灰度电压生成单元，与信号控制器可操作地通信，其中所述灰度电压生成单元分别生成与多个输出图像信号相对应的多个灰度电压组，并且其中灰度电压生成单元包含：第一灰度电压生成器，用于生成用于第一输出图像信号的第一灰度电压组；以及第二灰度电压生成器，用于生成用于第二输出图像信号的第二灰度电压组；以及
数据驱动器，与所述信号控制器可操作地通信，所述数据驱动器从多个灰度电压组之一中选择与多个输出图像信号相对应的数据信号，并且将这些数据信号施加到像素，
其中，当输入图像信号具有小于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一具有最小灰度，
其中，当输入图像信号具有等于或者大于预定灰度的灰度时，多个输出图像信号之一具有最大灰度。
7.如权利要求6所述的驱动装置，其中，像素具有由数据信号定义的亮度，而且由多个输出图像信号提供的光量等于由输入图像信号提供的光量。
8.如权利要求6所述的驱动装置，其中，第一输出图像信号具有等于或者大于第二输出图像信号的灰度的灰度。
9.如权利要求6所述的驱动装置，还包含：开关单元，用于依次选择和输出第一灰度电压组和第二灰度电压组。
10.如权利要求9所述的驱动装置，其中，开关单元是模拟开关。
11.如权利要求8所述的驱动装置，其中信号控制器包含：
帧存储器，用于存储输入图像信号；以及
图像信号修改器，用于基于来自帧存储器的输入图像信号，输出第一和第二输出图像信号。
12.如权利要求11所述的驱动装置，其中图像信号修改器包含：
查找表，用于作为输入图像信号的函数而存储第一和第二输出图像信号，并且从帧存储器中输出与输入图像信号相对应的第一和第二输出图像信号；以及
多路复用器，用于基于控制信号从查找表中选择和输出第一和第二输出图像信号之一。
13.如权利要求8所述的驱动装置，其中，第二频率是第一频率的两倍。
14.如权利要求13所述的驱动装置，其中，第一频率大约为60Hz。
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