TW409193B - Method and apparatus for controlling a gray scale for a liquid crystal display - Google Patents

Description

409193 A7 ——一— ---------^___ 五、發明説明（Μ ~~~〜 [發明領域] 本發明係關於TFT液晶顯示装置之驅動方法與新奇之卜 制機構《本發明特別係關於TFT LCE)之驅動方法與新奇、 控制機構，其中有效地防止了每一顏色於半調顯示時之 換。 ^ [技藝之背景] 近來電子裝置之縮小化已引發液晶顯示器（本文以下參『 爲LCD)被使用作爲顯示方式。LCD不僅被使用作爲電腦之 螢幕’更被廣泛應用於電視螢幕，投映機螢幕，等 j寸 才I] 用液晶之顯示方法具有很多優點，諸如由於低驅動電壓所 致之低電力消耗’與相當高之反應速度，且其被預期未來 之應用領域將更爲廣泛。 大部分目前使用之LCD係主動矩陣型，主動矩陣型之竟 義爲每一圖素建構一驅動電路元件素以顯著提升顯示特 性。而在主動矩陣LCD中使用薄膜三端子電晶體作爲開關 凡件者被稱爲TFT型（薄膜電晶體）β而使用TFTs作爲開關 元件之LCD被稱爲TFT液晶顯示器（本文以下參照爲丁 )3 欲引發TFTLCD顯示_預期圖像，必需提供形成圖像之 灰階數據至LCD並根據此以驅動LCD。圖1顯示TFTLCD之 控制單7L (構造。構成液晶顳示器部分爲包括陣列/元件之 區域1 =此區域之構造被彼等熟知於此方面技藝者所熟知。 陣列/兄件區域1被連接至X-驅動器3與γ_驅動器5。χ_驅動器 之功邊爲被供给灰階數據且施加相當於灰階之電壓至元 本紙张尺度遥抝中國國家標辛（CNS〉A4規格（210X297公竣） f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> if---裝· 線 409193 a7 B7 * -------—- 一 - —一 五、發明説明（2) ' 件。另外，γ-驅動器被連接至開關元件之閘極，而在預定 時序内傳導/不傳導由X-驅動器3所施加於元件之電|。 於X-驅動器3中’灰階數據係由數據控制單元1〇所供給3 數據控制單元10係由供閂鎖（latching)和儲存由外部供給之 R/G/B數據於緩衝器中之數據控制電路12與在預定時序内供 輸出錯存於在緩衝器中之灰階數據至\_驅動器3之時序控制 電路14所组成。另外，一時脈彳§號由外部被供给至數據控 制電路12與時序控制電路14以提供預定之時序。電源供給 器7被連接至X-驅動器3 ’ Y-驅動器5與數據控制單元1〇, 欲顯示一幅圖像於具有此類構造之LCD上，其需求抱加 相當於灰階之電壓於每一顏色之每一圖素中。即是，圖素 之驅動不僅是簡單之開-關控制，而是藉施加分割成多個 層級（灰階）之電壓以調整圖素之透光率，以可顯示複雜之 中間色衫。爲達到此類控制，每一 R/G/B之信號等級被調整 並供應至每一圖素。例如就64階灰階之單色顯示而言，設 定成64階電壓，且每一圖素之電壓係根據各別之灰階數據 予以施加=> 且理想而言，當給定相當於—特定灰階之電壓 時全邯R/G/B之色彩可達到相同之透光率。此關係如圖2 所顯示者=於圖2中，透光率被繪製在縱軸，而施加之電 壓被繪製在橫軸。另外當選定某一灰階n時施加之電壓％ 即由灰階所決定。然後’根據圖2之關係，得到在灰階％ 下之透光率Tn値。理想而言，介於灰階，施加之電壓，與 透光率間之關係對所有R/G/B而言係相同， 然而，實際上灰階與所獲得之透光率因色彩而具有輕微 Ο- 本紙張尺度通標率Α4规格（公釐) " --------裝---一--.ί --------線 (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) -^部中"|:^^以5消札々-杓.-;:;.0;^ 409193 A? _____ B7 五'發明説明（3) 之差別。此係因爲就扭曲列向性液晶之特定扭轉而言光之 調制之程度（即單獨相當於灰階及施加之電壓）視波長而呈 微些差異。也就是，即使光通經呈類似扭轉狀態之液晶 層，通過光之調制程度係視光之波長而定，因而依给定之 灰階所呈現明亮度之散射視色彩而定。此現象如圖3所示。 在圖3所示中，在寬廣之施加電壓範圍内，藍色（B)之透光 率係高於紅色（R)與綠色（G)之透光率，即是，因爲介於每一 顏色之灰階與所施加電壓間之關係被單獨決定，縱使被選 足之每一顏色具相同之灰階且施加相同之電壓，於顯示中 間色彩時只有監色（B)之透光率向上偏移。因此，介於透光 率與施加電壓間之相互關係（本文以下參照爲透光率/施加 電壓之特性）具有色彩（波長）依存性。且若顯示時未實施任 何此類修正，顏色之分級比實際上爲半調時形成更多之藍 色偏移’而使整體圖像變成帶藍色。圖4所示係以色度 (chromaticity)圖代表此狀態。圖4説明若在理想狀況實現下 L63應被顳示成白色狀態，而實際上，被提供者係l〇，或 偏移至藍色，此係由於透光率/施加電壓特性之波長依存性。 各種方法已被提出以供修正此現象3此等約可分成⑴藉 修正LCD結構之方法’及⑵藉修正電氣控制之方法。 (1)之典型實例係採用多間隙結構，多間隙結構係藉改變 彩色漉光膜之每一 R/G/B顏色圖素之厚度下，液晶之封合 部分之厚度被改變以達到與每—顏色之透光率/施加電壓特 性之匹配3然而，多間隙結構之實施伴隨製程上之困難 度3即是，爲實施多間隙化，呈現多項困難問題點，諸如 -6- 本纸張尺度述州中园囷家標毕（CMS > Μ規格U10X297公釐） L-----------裝---，--- 訂 I.-----線 (請先閎讀背面之注意事項再填艿本頁) _ - 409193 A7 ---__________B7 五 '發明説明（4) ^ 节色攄光膜厚度之調整，肖介於形成液晶元件之兩玻璃基 板間I間隙均勻性。且’其由於這些困難點而無法實現良 好之良率。此結果造成提高成本，或使其無法達成改善顯 示特性。 ⑵之實例方法’係供給至數據驅動器之參考電壓（灰階電 壓）被各別施加於每一顏色。此方法確保可改善透光率/施 加電壓特性之依存性。然而，其必須獨立控制參考電壓， 電路構造因而變得很複雜。此結果提高了成本與實現之困 難度。另一種方法係特定顏色之R/G/B被設定爲參考電 壓，而每一其它顏色之補償電壓於參照參考電壓下施加。 此方法亦呈現之問題爲該方法中參考電壓如上所示被各別 地施加。另外若顯示R/G/B之透光率/施加電壓特性之曲線 梯度不相同則無法呈現預期效果。即是，根據補償電壓方 法，修正係藉施加均勻之補償電壓於所有施加電壓之區域 而實施’因此修正無法有效地實施除非顯示透光率/施加電 壓特性之曲線之梯度於全部施加電壓區域呈均一性。 多項背景技藝被存檔於曰本專利申請書中。例如，已發 表之檢證中專利申請書編號01-101586揭示一技術，其中不 同之液晶驅動電壓層級針對各別顏色予以設定，且各別層 級被施加至每一圖素=> 另外’已發表之檢證中專利申請書 编號03-6986揭示一技術，其中驅動電壓藉針對每一顏色之 預定電壓予以轉移以使透光率均勻化。已發表之檢證中專 利申請書編號03-2906丨8揭示一技術，其中類似之目的藉針 對每一顏色獨立輸入灰階控制信號而達成》 本紙乐尺度適/Π中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） „-------„---ά---.--1，1τί-----Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j . 409193

iy浐部中头irw-i'J^ J 消 f 合fl._7t卬 f [本發明所擬解決之問題] —本發明I第一目的係提供TFTLCD之驅動方法，其中每 顏色 < 透光率/施如電壓特性依存性被有 效地修正。 發月之第—目的係藉極簡易之方法確認修正之有效 〖生s此使上述在本發明中實施之修正爲可行同時避免諸如 増加控制万法之複雜性’與因電路之增加而致實作受限之 諸项問題。 [發明概要]

本本發明I上述問題可被彩色液晶顯示器所解決，其包 。.一電源供給器，—顯示元件，連接於顯示元件與電源 供给器以供輸出相當於灰階數據電壓之第一驅動器，第二 驅動器，與連接於電源供給器之數據控制裝置，其具有自 外部輸入至其中之灰階數據，且在預定時程内輸出灰階數 據（一字元串表一灰階）至第—驅動器a更特別者，上述之 問題可藉彩色液晶顯示器予以解決’其中該數據控制裝置 包含精完成至少關聯於一波長之灰階之增或減以產生正確 灰階之計算電路，與延遲輸出在已修正灰暗被產生時關聯 於其他波長之未被修正灰階之延遲裝置3 [較佳具體實例；J 特別地，本發明可藉如圖丨所示之數據控制單元ι〇之改 善而確認a根據本發明之數據控制單元之構造如圖5所 示。於背景技藝中，纟據控制單元僅由一問鎖器與一缓衝 器所组成。然而’於本發明中’與顏色相關之灰階數據被 暫時地輸入至一計算電路中，且一增或減操作被⑨加至灰 本紙張尺度遺用中囫國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項#填寫本ί ) ----J —Ί *— -----：-------.装---；---訂-------咏--------- 409193 A7 B7 五、發明説明（6) 階以將之偏移某種程度，因此達到等同於其他未被修正之 顏色之透光率。 於圖5中’被修正之顏色被假設爲藍色（B)，而未被修正 之顏色係紅色（R)與綠色β相關於R或G之灰階數據係由 圖5中之R〇至R5或GO至G5所表示。 輸入相關於R及G之灰階數據之區域20包含一數據截取電 路22與一緩衝電路26，如同於背景技藝中之數據控制單 元。然而’不同於背景技藝之數據控制單元者，係其包含 —延遲電路24 =>此係補償相關於B之灰階數據B0至B5之計 算電路之操作時間與後續將描述之條件測定表，因此供以 實現在與相關於B之已修正之灰階數據具相同時序下輸出 至驅動器。 根據具體實例相關於B之灰階數據B0至B5係代表64階灰 階之字元串。即是其包含（B0，B1，B2，B3, B4，B5)字元串，例 如若（B0, Bi，B2, B3, B4, B5)=(001000)則灰階爲"4，，，若（B0, B1， Β2, Β3, Β4, Β5)=(001110)則灰階爲"28"同時，此情況在係關於 R或G之灰階數據R〇iR5或G0至G5下爲相同。 輸入相關於B之灰階數據B0至B5之區域30被詳細地描 述。在此區域中，相關於B之灰階數據之灰階修正被實 施。即是，相關於B之灰階數據首先被供給至一計算電路 32 »於計算電路32中，根據與相關於R及G之灰階數據之比 較’實行減法以使灰階減少，例如0至四階s以此方法經由 自身之灰階修正，以使實現與相關於與所確認之R及G之灰 階數據關聯之灰階之透光率相匹配= 冬 本纸浓尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（公釐） fcru ^ϋϋ J «4Ll·— — - -II I— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 409193 at ____________B7 五、發明説明（' 另外，相關於B之灰階數據亦被提供給至條件測定表33。 條件測定表33測定根據灰階以調整增或減量之條件。條件 測疋表33之圖示如圖6所示。如所示，相當於灰階所定之條 件被設定於件測定表33。相關於灰階之條件自條件測定表 33輸出至加/減表34 ,加/減表34之功能爲設定實際之加或減 量。加/減表34之圖示如圖7所示。即是根據自條件測定表 輸出之條件’增或減量被設定，欲修正之灰階量之増或 減量被供給至計算電路32» 條件測定表33與増/減表34被提供以考慮如以上所述之 欲修正之灰階量係視相關於B之所輸入灰階而定。雖然條 件測定表33與增/減表34已由圖示表之，彼等可由軟體所 實現。 條件測定表亦可藉使用如圖8所示之邏輯電路之硬體予以 實施=爲實現如圖6所示之特定之條件，灰階數據B〇至的 被輸入至如圖8所示之邏輯電路。例如灰階數據β2至B5被 轉相且輸入至AND電路1 〇 1以創造相當於灰階〇至3之條件 A。另外，同樣地，對ANd電路102而言，相當於條件八之灰 階61至63之灰階數據則至出被輸入。AND電路1〇1與AND電 路102之輸出被輸入至〇11電路1〇6，且條件八由電路11〇所輸 出。AND電路1〇3與AND電路104係產生條件B之電路。輸入 至此等者係在邏輯電路12〇群中個別產生之輸出122因而針 對預期之灰階數據4至10與54至60輸出條件B。若自OR電路 106昇107然輸出’將被設定爲條件c ’而於此狀況下，由 AND電路1〇8提供一輸出至電路11〇以達成產生條件c。條件 -10- 本紙張尺㈣ ( CNS ) Α4ΐ^ ( 210X 297^# ) " "—— -----J---.---，裝---；一---^—訂—_------球 (請先閱讀背面之注意事項再填荇本頁) · 409193 經濟部中央標华局員工消費合作枉印製 Λ7 B7 五、發明説明（8) A，B，與C被自電路110之Q1至Q3輸出。 以下敘述其中輸入相關於B之灰階數據之電路30,及其中 輸入相關於R和G之灰喈數據之電路20之實際操作。例如， 當灰階"2"，或（BO, Bl，B2, B3, B4, B5)=(0100〇〇)被輸入時， 輸入係由條件測定表3 3所決定。如圖6所示於條件測定表μ 中’條件A被輸出至增/減表34，然後於增/減表34中，如圖7 所示”0”被輸出至計算電路做爲增或減量，因此，灰階,，2”被 設定爲無修正，且經由缓衝器電路36提供至χ_驅動器s此 處理引起預定之延遲。因此，相當於與B關聯之灰階"2"之 相關於R及G之灰階數據被延遲電路24延遲了一段延遲時 間。結果’被自緩衝器電路36輪出至\_驅動器之相關於B之 灰階數據之時序被處理成與被自緩衝器電路26輸出至1驅 動器之相關於R及G之灰階數據之時序相匹配a 同樣地描述被實施於相關於8之灰階數據爲"2〇"或（B〇, B2，B3，B4，B5H00HH0)之場合。於此情況下，於條件測定 表33中，條件C被輸出至如圖6所示之增/減表34中，且然後 於増減表34中，如圖7所示"_4"被輸出至計算電路做爲增/減 量。因此，灰暗"20，，被設定爲由計算器32予以修正，且假 設爲灰階” 16”(20-4,經由緩㈣電路36輸入至乂_驅動器。 藉此一原理，灰階本身經歷—必要性之修正，且被供給 至X-驅動器。因此，如圖3所示之每一顏色爲不均勻之透光 率/施加電壓特性之改善得以實現。 圖9顯示利用本發明於丰調顯示器甲有效防止個別顏色轉 移所獲（透光率/施加電壓特性結果。於此圖中，縱座標表 -11· 木紙張尺度賴t關家縣（CNS ) ΑΊ驗Π 1-------裝---.J- — Ί 訂 ------级 f請先閲讀背面之注意事項再填舄本頁} . 409193 A7 經濟部中央標準局員工消費合作. 社印製 五、發明説明（9) 丁透光率而橫座標表示灰階度，且對所有而言，相 同灰階度達成相同之透光率。因此，有效地修正每一顏色 &透光率/施加電壓依存性之差異的本發明問題已被解決， 雖然，於此具體實例中，相關於B之灰階數據已被處理 以使與在其中實施減量之相關於尺與G之灰階數據相匹配， 相反地，其亦可由彼等熟練此方面技藝者自行驗證，藉實 行關聯於R及G之灰階數據之加量以使彼等與關聯於b之灰 階數據相匹配’本發明之目的可被完成。 [本發明之優點] 根據本發明，每一顏色之透光率/施加電壓特性依存性之 差異可被有效地修正。另外，修正量可根據灰階度被調 整，且修正量之絕對値亦可藉設定條件與設定增或減量予 以彈性改變。 此外，於本發明之方法中，只須提供一額外電路，諸如 計算電路，而每一顏色之透光率/施加電壓特性之依存性差 異可藉極簡單之方法予以有效地修正=於本發明中，上述 修正使可能同時避免諸如於背景技藝中增加控制方法之複 雜性，與由於電路之增加使實施受限之諸項問題。即是， 爲實現本發明，其只須於數據控制電路中建造—條件測定 電路及類似物，且其不必改變X-驅動器之結構與元件之結 構3因此，其係極簡易之實施方法。 圖示之簡短敍述： 圖1係根據背景技藝之TFTLCD用之驅動電路之圖示； 圖2係説明於理想彩色LCD中透光率/施加電壓特性之圖示； -1 2- - U5. <請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) ，--° 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（公瘦） 409193 A7 B7

五、發明説明（B 圖3係説明於背景技藝中彩色LCD之透光率/施加電壓特性 之圖示； 圖4係説明於背景技藝中彩色LCD之顏色轉換實例之色度 圖示； 圖5係根據本發明之之TFTLCD之驅動電路中之數據控制 單元之圖示； 圖6係根據本發明之數據控制單元中之條件剛定表之圖示， 圖7係根據本發明之數據控制單元中之増/減表之圖示. 圖8係實施根據本發明之數據控制單元中之條件測*表及 增/減表之硬體電路；及 圖9係根據本發明之TFTLCD之驅動電敗& 尸斤修正之透光率/ 施加電壓特性圖示。 [符號説明] 1 LCD陣列/元件 3 X-驅動器 5 Y-驅動器 7電源供給器 10數據控制單元 12數據控制電路 14時序控制電路 -13- 本纸张尺度適扣中阀國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---^--------¾衣---I.--1 訂 i.-----線 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _

Claims (1)

1. ί

   .^^ ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 種彩色液晶顯示器’其包含：—顯示元件；連接於該 顯示元件之驅動器，與用來輸出對應於灰階數據之電壓 之電源供給器；及數據控制裝置，具有自外部輸入至其 中之與所設定灰階關聯之灰階數據，五在預定時序時輸 出該灰階數據至該驅動器； 其中該數據控制裝置包含計算裝置，以修正關聯於至少 —波長之灰階至不同灰階；及 緩衝裝置’以便在該被修正灰階產生之期間内維.持闡聯 於該至少一波長以外之其他波長之灰階，該灰階未經修 正。 2. 根據申請專利範圍第丨項之彩色液晶顯示器，其中該數據 控制裝置包含根據關聯於該至少一波長之灰階以供調整 修正量之調整裝置。 3. 根據申請專利範圍第1項之彩色液晶顯示器，其中該數據 控制裝置同時輸出該已修正灰階之灰階數據與該未經修 正灰階之灰階數據。 4. 根據中請專利範圍第！項之彩色液晶顯示器，其中該由數 據控制裝置所實現之修正包含關聯於該至少一波長之灰 階之增或減。 έχ —種灰階控制方法，以供消除在顯示多色彩之顯示器中 灰階之施加電壓對波長之依存性， 其中孩關聯於該多色彩之至少一顏色之灰階被修正以產 生不同於所輸入灰階數據相關聨之灰階之經修正灰褚， 而t、^又足’_、„衾义色彩（其他色彩相關聯之灰階之灰階數 J ^ ~"------.線 (請先W讀背面之注項再填寫本頁) ，

   ί

   .^^ ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 種彩色液晶顯示器’其包含：—顯示元件；連接於該 顯示元件之驅動器，與用來輸出對應於灰階數據之電壓 之電源供給器；及數據控制裝置，具有自外部輸入至其 中之與所設定灰階關聯之灰階數據，五在預定時序時輸 出該灰階數據至該驅動器； 其中該數據控制裝置包含計算裝置，以修正關聯於至少 —波長之灰階至不同灰階；及 緩衝裝置’以便在該被修正灰階產生之期間内維.持闡聯 於該至少一波長以外之其他波長之灰階，該灰階未經修 正。 2. 根據申請專利範圍第丨項之彩色液晶顯示器，其中該數據 控制裝置包含根據關聯於該至少一波長之灰階以供調整 修正量之調整裝置。 3. 根據申請專利範圍第1項之彩色液晶顯示器，其中該數據 控制裝置同時輸出該已修正灰階之灰階數據與該未經修 正灰階之灰階數據。 4. 根據中請專利範圍第！項之彩色液晶顯示器，其中該由數 據控制裝置所實現之修正包含關聯於該至少一波長之灰 階之增或減。 έχ —種灰階控制方法，以供消除在顯示多色彩之顯示器中 灰階之施加電壓對波長之依存性， 其中孩關聯於該多色彩之至少一顏色之灰階被修正以產 生不同於所輸入灰階數據相關聨之灰階之經修正灰褚， 而t、^又足’_、„衾义色彩（其他色彩相關聯之灰階之灰階數 J ^ ~"------.線 (請先W讀背面之注項再填寫本頁) ， 409193 韶 C8 DS 六、申請專利範圍 據之輸出在該修正所需時間内被延遲，進而同時地輸出 該多色彩之灰階數據= 6.根據申請專利範圍第5項之灰階控制方法，其中該修正包 含關聯於該至少一顏色灰階之增或減。 J------^----^-----—1T-------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標辛（〇紙）六私見格（210><297公釐）