具有灰度係數曲線可調功能的液晶顯示器的製作方法
2023-07-27 19:48:01 1
專利名稱：具有灰度係數曲線可調功能的液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器及其驅動方法，更具體地說，涉及控制灰度係數曲線以適應輸入灰度等級數據的液晶顯示器，從而顯示高對比度的屏幕圖像而不損失任何灰度等級數據。
背景技術：
一般，在液晶顯示器的情況下，所需要的灰度等級電壓數量與數據比特(bit)的數量成正比。例如，3比特數據相應於8個灰度等級電壓。近來已經提議將6比特或8比特數據用於顯示應用，因此，所需要的灰度等級數據的數量將增加很多。
而且，以單獨的方式使得灰度等級電壓的所有這種數量上的增加是很困難的。因此，用於液晶顯示器的驅動集成電路僅從外界接收8個或9個灰度等級電壓，而電阻分壓方法生成中間的灰度等級電壓。
例如，從外界輸入10個灰度等級電壓V0至V9，並且中間電壓值按照預定的規則在驅動集成電路內部生成。使灰度等級電壓值序列傾向於形成一條曲線。由於液晶以非線性方式進行光傳輸，所以應當進行校正以獲得一致的光傳輸特性。這稱作「灰度係數校正」，並將用於灰度係數校正的曲線稱作「灰度係數曲線」。
圖1A至1C是說明該灰度係數曲線的圖，其中亮度範圍表示為灰度等級數據範圍的函數。如圖1A所示，常用的TFT LCD模塊具有γ＝2.2的灰度係數曲線。
但是，這種關於輸入灰度等級數據固定的灰度係數曲線具有一些缺點。
在相對較亮的屏幕圖像的情況下，比如海岸邊的風景，多數輸入灰度等級數據為高亮度，因此在整個屏幕區域，對比度下降。也就是說，如圖1B所示，亮度範圍變小，結果導致對比度下降。
如圖1C所示，在相對較暗的屏幕圖像的情況下，比如森林風景，多數輸入灰度等級數據為低亮度，因此在整個屏幕區域對比度也下降。
由於這個原因，在多數LCD監視器或圖形卡中，設置為用戶自己能夠直接選擇和使用合適的灰度係數曲線。
在用戶主要使用亮屏幕的情況下，灰度係數常數設置為大於2.2。相反，在用戶主要使用暗屏幕的情況下，灰度係數常數設置為小於2.2。這樣，亮度範圍變寬，從而增強對比度。
但是，如上所述的控制灰度係數曲線的技術存在如下問題。
由於灰度係數曲線是固定設置或人工控制的，所以灰度係數曲線的控制應該在不同的顯示屏幕狀態下逐個地分別進行。在γ＞2.2的情況下，暗顯示屏幕將變得更暗，而且對比度下降。相反，在γ＜2.2的情況下，亮屏幕將變得更亮，並且對比度下降。
此外，在γ＞2.2的情況下，灰度等級數據將被抽取預定的總量，從而在接近黑色的色彩區數據損失。相反，在γ＜2.2的情況下，灰度等級數據將被增加預定的總量，從而在接近白色的色彩區數據損失。這使得不可能表達所有期望的灰度等級數據。
例如，當顯示零(0)到六十三(63)個灰度等級數據時，可能通過去掉或增加四(4)個灰度等級數據改變灰度等級數據。在這種情況下，損失掉接近於全黑的0至第3灰度等級數據或接近於全白的第66至第63灰度等級數據。
隨著灰度係數曲線控制以越大的等級進行，與期望的灰度等級表達無關的數據總量增加越大。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種能夠控制灰度係數曲線而不損失任何灰度等級數據的液晶顯示器。
本發明的另一個目的是提供一種驅動該液晶顯示器的方法。
本發明的這些和其它目的可以通過具有下述特徵的液晶顯示器實現。
該液晶顯示器從外界接收RGB灰度等級信號，並根據接收的RGB灰度等級信號顯示畫面圖像。液晶顯示器配置有液晶顯示模塊。液晶顯示模塊適應RGB灰度等級信號以控制灰度係數曲線，並根據所控制的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
根據本發明的一個方面，液晶顯示模塊包括D/A轉換器，用於將來自畫面信號源的數字型RGB灰度等級數據轉換為模擬型灰度等級信號。灰度等級電壓生成單元，將模擬型灰度等級信號變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個固定或可變的灰度等級電壓。
根據本發明的另一個方面，該液晶顯示模塊包括灰度等級電壓生成單元。該灰度等級電壓生成單元將來自畫面信號源的模擬型的灰度等級信號變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個固定或可變的灰度等級電壓。
根據本發明的再另一個方面，該液晶顯示模塊包括屏幕亮度確定單元和灰度等級電壓生成單元。屏幕亮度確定單元檢測來自畫面信號源的RGB灰度等級數據以便檢測屏幕亮度的水平，並根據檢測的亮度水平輸出控制電壓。灰度等級電壓生成單元將該控制電壓變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個固定或可變的灰度等級電壓。
控制電壓到灰度係數曲線的變換是線性或非線性的，根據預定的灰度係數常數而定。將變換的灰度係數曲線置於高、中、低水平，並且在灰度係數曲線的中心區的交互水平距離(inter-level distance)大於或等於邊緣區域的交互水平距離。當顯示屏幕的亮度水平高於中間灰度等級水平的亮度水平時，灰度係數常數大於與中間灰度等級水平相關的灰度係數常數；並且當顯示屏幕的亮度水平低於中間灰度等級水平的亮度水平時，灰度係數常數小於與中間灰度等級水平相關的灰度係數常數。
屏幕亮度確定單元包括方波輸出單元以及模擬轉換單元。方波輸出單元計算從外界輸入用於1H的灰度等級數據的平均值，並根據該灰度等級數據的平均值輸出預定的佔空比(duty)信號。模擬轉換單元將來自方波輸出單元的佔空比信號模擬轉換為控制電壓，並輸出該控制電壓到灰度等級電壓生成單元。
方波輸出單元包括加法單元，用於將各個RGB灰度等級數據加起來，並輸出灰度等級數據的和。1行(line)加法單元將用於1H的灰度等級數據的和加起來，並輸出用於1H的灰度等級數據的和。除法單元將用於1H的灰度等級數據的和除以3，並輸出除過的灰度等級數據中相應於預定MSB的數據部分。計數單元順序遞減對MSB數據計數，並輸出該遞減計數的數。佔空比信號生成單元根據該遞減計數的數輸出具有預定佔空比的方波。
方波輸出單元還包括像素數據轉換單元，用於為任意一個RGB灰度等級數據分配加權。
該液晶顯示器包括多個門線(gate line)、多個與門線交叉並與門線絕緣的數據線，以及門線和數據線包圍的區域中以矩陣形狀形成的、使用開關電路連接到門線和數據線的像素。驅動液晶顯示器的方法包括步驟(a)順序發送掃描信號到門線；(b)從外部畫面信號源接收RGB灰度等級信號以適應該灰度等級信號控制灰度係數曲線，並根據所控制的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓；以及(c)根據該可變的灰度等級電壓發送數據電壓到數據線。
在步驟(b)中，根據所控制的灰度係數曲線，輸出一個或多個固定的灰度等級電壓。
步驟(b)包括以下子步驟(b-1)計算從畫面信號源輸入用於1H的灰度等級數據的平均值，並根據計算的平均值輸出預定的佔空比信號；(b-2)將佔空比信號模擬轉換為控制電壓，並輸出該控制電壓；以及(b-3)將控制電壓變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該變換的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
(b-1)步驟包括以下子步驟(b-11)將RGB灰度等級數據相加；(b-12)將用於1H的灰度等級數據的和相加；(b-13)將用於1H的灰度等級數據的和除以3；(b-14)從除過的灰度等級數據提取相應於預定MSB的數據部分，並輸出所提取的灰度等級數據；(b-15)順序遞減計數該MSB數據，並輸出該遞減計數的數；以及(b-16)根據該遞減計數的數輸出具有預定佔空比的方波。
在步驟(b-3)，根據所控制的灰度係數曲線，輸出一個或多個固定的灰度等級電壓。
通過參照下面結合附圖的詳細描述，由於變得清楚易懂，本發明及其許多伴隨的優點將更加清楚，其中相同的標號表示相同的部件，並且各圖中圖1A至1C是說明作為灰度等級數據的函數的亮度範圍變化的圖；圖2是根據本發明第一優選實施例的液晶顯示器的方框圖；圖3是用於圖2所示液晶顯示器的屏幕確定單元的方框圖；圖4是用於圖3所示屏幕確定單元的方波輸出單元的方框圖；圖5是用於圖3所示屏幕確定單元的模擬轉換單元的方框圖；
圖6是說明各時間段若干佔空比的仿真結果的圖；圖7是從理論上說明圖6所示的仿真結果的圖；圖8是用於圖3所示屏幕確定單元的灰度等級電壓生成單元的電路圖；圖9是當輸入到圖8所示的灰度等級電壓生成單元的電壓在0-3V的範圍內變化時，基於PSPICE的仿真結果；圖10是說明作為灰度等級數據的函數的亮度水平的圖；圖11是根據本發明第二優選實施例的液晶顯示器的方框圖；圖12是根據本發明第三優選實施例的液晶顯示器的方框圖；以及圖13表示圖12所示的液晶顯示器的操作結構。
具體實施例方式
下面將結合
本發明的優選實施例。
圖2是根據本發明第一優選實施例的液晶顯示器的方框圖。
如圖2所示，該液晶顯示器包括畫面信號源100、以及LCD模塊200。
畫面信號源100輸出畫面(RGB)信號和控制信號到LCD模塊200。控制信號包括水平同步信號Hsync、垂直同步信號Vsync、數據使能(enable)信號DE、以及主時鐘信號MCLK。
LCD模塊200包括屏幕亮度確定單元210、灰度等級電壓生成單元220、時序控制單元230、數據驅動單元240、門驅動單元250、以及LCD面板260。LCD模塊200根據適應於灰度等級信號的灰度係數曲線顯示期望的畫面圖像。
具體地說，屏幕亮度確定單元210從畫面信號源100接收RGB灰度等級信號，並檢測各灰度等級信號的亮度水平以確定屏幕亮度的程度。屏幕亮度確定單元210根據確定的亮度程度輸出控制電壓VIN到灰度等級電壓生成單元220。輸出控制電壓VIN正比於或反比於確定的亮度程度。
灰度等級電壓生成單元220接收控制電壓VIN，並根據接收的控制電壓VIN控制灰度係數曲線。灰度等級電壓生成單元220根據所控制的灰度係數曲線輸出多個灰度等級電壓到數據驅動單元240。在灰度等級電壓生成單元220收到正比於亮度程度的控制電壓的情況下，與控制電壓成正比地增加正灰度等級電壓，而與控制電壓成反比地減小負灰度等級電壓。
在中間灰度等級的顯示屏幕中將灰度等級電壓設置為γ＝2.2的情況下，在比中間灰度等級顯示屏幕亮的顯示屏幕上輸出較高的控制電壓，並且灰度等級生成單元220使用大於2.2的灰度係數常數控制灰度係數曲線。在比中間灰度等級顯示屏幕暗的顯示屏幕上輸出較低的控制電壓，並且灰度等級生成單元220使用小於2.2的灰度係數常數控制灰度係數曲線。
時序控制單元230輸出畫面數據和數據控制信號HCLK、STH和LOAD到數據驅動單元240，以及門控制信號Gate Clock(門時鐘)和STV到門驅動單元250。
數據驅動單元240從時序控制單元230接收RGB畫面數據和數據控制信號，並根據適應於來自灰度等級電壓生成單元220的灰度等級電壓按1行的距離降低發送到LCD面板260的每個像素的電壓值。門驅動單元250打開用於向每個像素髮送校正電壓值的通路。
如上所述，來自畫面信號源的灰度等級數據被分析，從而確定整個屏幕區域的亮度程度，並根據確定亮度程度輸出用於LCD模塊的灰度等級電壓。這樣，可以在各自顯示屏幕狀態下控制灰度係數曲線，而不會損失任何灰度等級數據。
圖3具體示出圖2所示的屏幕亮度確定單元。
如圖3所示，屏幕亮度確定單元210由方波輸出單元2110和模擬轉換單元2120構成。屏幕亮度確定單元210從外界接收灰度等級數據並確定整個屏幕區域的亮度程度。屏幕亮度確定單元210輸出確定的亮度水平電壓到灰度等級電壓生成單元220。
具體地說，方波輸出單元2110向模擬轉換單元2120輸出佔空比信號Dout，該佔空比信號的佔空比與輸入到該方波輸出單元的等於1H時間的灰度等級數據的平均值成比例。
例如，假定在輸入白色灰度等級數據超過1H的情況下，輸出100％的佔空比信號。接著在輸入中間灰度等級數據超過1H的情況下，輸出50％的佔空比信號。相反，當輸入黑色灰度等級數據超過1H時，輸出0％的佔空比信號。方波輸出單元2110可以裝配在時序控制單元230中，也可以單獨構成。
模擬轉換單元2120從方波輸出單元2110接收佔空比信號Dout，並模擬轉換該佔空比信號，從而輸出控制電壓VIN到灰度等級電壓生成單元220。也就是說，模擬轉換單元2120具有接收預定佔空比的方波並將其轉換為模擬型控制電壓的數字-模擬轉換器的功能。
圖4具體示出圖3所示的方波輸出單元。如圖4所示，方波輸出單元2110包括像素數據轉換單元111、加法單元112、1行加法單元113、除法單元114、計數單元115、以及佔空比信號生成單元116。方波輸出單元2110根據從外界輸入的用於1H時間的灰度等級數據的平均值，輸出預定佔空比信號Dout。
方波輸出單元2110可以配置在時序控制單元230中，輸出加載信號LOAD、相加信號ADDING、行相加信號LINE ADDING、相除信號DIV、以及計數信號COUNTING，或者以單獨的方式構成。
為了便於解釋，假定輸入對應於與R和B像素灰度等級數據有關的6比特數據『000000』，並輸入與G像素灰度等級數據有關的6比特數據『111111』。
像素數據轉換單元111從外界接收R、G和B的第一像素灰度等級數據，並根據來自時序控制單元230的加載信號LOAD為G像素灰度等級數據分配預定的加權。像素數據轉換單元111複製G像素灰度等級數據，用於R和B像素灰度等級數據，從而輸出第二像素灰度等級數據R』、G』和B』到加法單元112。輸出到加法單元112的第二像素灰度等級數據R』、G』和B』是與G像素灰度等級數據相同水平的6比特『111111』。
加法單元112接收第二像素灰度等級數據，並根據相加信號ADDING將各個像素灰度等級數據相加。加法單元112輸出灰度等級數據的和SUM到1行加法單元113。此時，灰度等級數據的和是『10111101』。
1行加法單元113根據行相加信號LINE ADDING將用於1個門的有關灰度等級數據的和SUM相加，並輸出灰度等級數據的和TSUM到除法單元114。在將一個門行應用到1024 RGB像素的XGA水平的解析度的情況下，灰度等級數據的和TSUM為18比特『101111010000000000』。
除法單元114根據相除信號DIV，將灰度等級數據的和TSUM除以『3』，並從除過的灰度等級數據中提取6比特MSB，將它們輸出到計數單元115。被『3』除的灰度等級數據是『1111110000000000』，所提取的6比特MSB是『111111』。
計數單元115由佔空比寄存器和遞減計數器構成。計數單元115根據6比特MSB將預定的計數值饋送到佔空比信號生成單元116。具體地說，當收到加載信號LOAD時佔空比寄存器從除法單元114接收6比特MSB並對其進行存儲。遞減計數器根據計數信號COUNTING順序地將6比特MSB逐比特地遞減計數，並將遞減計數的值饋送到佔空比信號生成單元116。
佔空比信號生成單元116接收遞減計數值，並輸出佔空比信號Dout到模擬轉換單元120。在白色數據輸入超過1H的情況下，輸出100％的佔空比信號Dout。在中間灰度等級數據輸入超過1H的情況下，輸出50％的佔空比信號Dout。相反，當黑色數據輸入超過1H時，輸出0％的佔空比信號Dout。
另外，也可以藉助像素數據轉換單元111對R或G像素數據進行加權分配，或者省略。
圖5具體示出圖3所示的模擬轉換單元。
如圖3和5所示，當通過連接到第一三極體Q11的基極的第一電阻R11收到從方波輸出單元2110輸出的佔空比信號Dout時，輸出控制電壓VIN。
例如，當佔空比信號Dout為低電平時，第一三極體Q11關斷，使得電壓充電到電容C1。此時，充電電壓為AVDD(R13/(R12+R13+R14))。
而且，當從方波輸出單元2110輸出的佔空比信號Dout為高電平時，第一三極體Q11導通，使得充電到電容C1的電壓被放電。作為輸出電壓的控制電壓VIN由電阻R15和電容C1的時間常數確定。也就是說，控制電壓VIN與佔空比信號Dout的佔空比和其中的脈衝數成比例。
圖6示出作為與圖5所示的模擬轉換單元有關的時間周期的函數的各佔空比的仿真結果。模擬轉換單元2120的各元件值設定為R11＝20kΩ，R12＝1kΩ，R13＝1kΩ，R14＝1kΩ，R15＝20kΩ，以及C1＝0.1μF。在AVDD＝9V的情況下，佔空比信號Dout is從最初的佔空比0％(即，黑色灰度等級)到10％、30％、50％、70％、以及90％之間變化。在這些條件下，仿真結果是藉助PSPICE獲得的。
如圖6所示，在一幀的時間周期16.6ms之後，控制電壓的輸出VIN轉變到與佔空比成比例的電壓電平。當然，該時間周期可以通過控制圖5所示的R15和C1的時間常數來改變。
仿真結果可以總結如圖7所示。
如圖7所示，佔空比信號Dout與控制電壓VIN成線性比例。也就是說，佔空比信號Dout具有D/A轉換器的作用，其中D/A轉換器將用於顯示屏幕的平均灰度等級數據轉換為模擬電壓。
圖8是具體說明圖3所示的灰度等級電壓生成單元的電路圖，其中通過將液晶應用電壓AVDD在電阻排中進行分壓，生成多個灰度等級電壓。
如圖8所示，灰度等級電壓生成單元220包括第一電壓源2210、第二電壓源2220、第一放大單元2230、第二放大單元2240、正灰度等級電壓生成單元2250、以及負灰度等級電壓生成單元2260。
第一電壓源2210將第一電壓AVDD饋送到第一放大單元2230、第二放大單元2240、以及正灰度等級電壓生成單元2250。此時作為用於LCD模塊的輸入電壓的第一電壓AVDD設定為9V。
第二電壓源2220將第二電壓VIN饋送到第一放大單元2230。此時，作為控制電壓的第二電壓VIN為基於0-3V的模擬電壓。
第一放大單元2230放大基於第一電壓AVDD的第二電壓VIN，以將第一強制電壓2231饋送到負灰度等級電壓生成單元2260。具體地說，第一放大單元2230將從屏幕亮度確定單元210輸出的控制電壓正向放大為VIN(1+RB/RA)。此時，RB/RA的比值設定為『2』，從而將3V的控制電壓放大為最大9V。
第二放大單元2240根據第一電壓AVDD將參考中心電壓REF-CENTER放大，以將第二強制電壓2241饋送到正灰度等級電壓生成單元2250。此時，輸出的第二強制電壓2241為(1+RD/RC)·REF-CENTER＝(1+RD/RC))·AVDD/2。
正灰度等級電壓生成單元2250包括電阻排R21、R22、R23和R25，並聯到電阻排的電阻R26和R27，以及第一二極體排D11和D12。正灰度等級電壓生成單元2250根據第一電壓AVDD和第二強制電壓2241，將固定的正灰度等級電壓VREF1和VREF5、以及多個可變的正灰度等級電壓VREF2、VREF3和VREF4輸出到LCD模塊200的數據驅動器240。此外，正灰度等級電壓生成單元2250輸出參考中心電壓REF-CENTER到第二放大單元2240和負灰度等級電壓生成單元2260。液晶閾值電壓由第一二極體排D11和D12的電壓降生成。
負灰度等級電壓生成單元2260包括第二二極體排D21和D22，線性連接到第二二極體排D21和D22的電阻排R31至R35，以及並聯連接到第二二極體排D21和D22的電阻R36和R37。負灰度等級電壓生成單元2260根據參考中心電壓REF-CENTER和第一強制電壓2231，將固定的負灰度等級電壓VREF6和VREF10、以及多個可變的負灰度等級電壓VREF7、VREF8和VREF9輸出到LCD模塊的數據驅動單元240。液晶閾值電壓由第二二極體排D21和D22的電壓降生成。
在通常的白色模式LCD中，VREF1和VREF10變為全黑色電壓，並且VREF5和VREF6變為全白色灰度等級電壓。
如上所述，輸出兩個固定的正灰度等級電壓和兩個固定的負灰度等級電壓，並輸出3個可變的正灰度等級電壓和3個可變的負灰度等級電壓。可選擇地，可以在輸出可變正灰度等級電壓或可變負灰度等級電壓的電阻排之間進一步設置多個電阻排，從而輸出額外的灰度等級電壓。例如，在VREFn和VREFn+1之間的區域被16除的情況下，總共可以得到64級的灰度等級表達。
如圖9所示，在正灰度等級電壓VREF1至VREF5和負灰度等級電壓VREF6至VREF10的灰度係數曲線根據輸入控制電壓VIN的電勢(potentiality)而轉變。
圖9示出當輸入到如圖8所示的灰度等級電壓生成單元的電壓在0V到3V之間變化時，藉助PSPICE的仿真結果。
假定VIN＝1.5V，並且γ＝2.2。如圖8和9所示，在VIN＞1.5的情況下，灰度係數電壓變化為白色電壓以便γ＜2.2。在VIN＜1.5的情況下，灰度係數電壓變化為黑色電壓以便γ＞2.2。
結果，得到如圖9所示的依賴於控制電壓VIN的電平的灰度係數曲線。
圖10示出作為灰度等級數據函數的亮度水平。灰度係數曲線傾斜度的變化在接近低灰度等級數據或高灰度等級數據的地方並不嚴重，而在接近中間灰度等級數據的地方變得嚴重。
也就是說，對於相同的灰度等級數據可以生成不同的灰度係數電壓，根據相關的屏幕狀態確定。因此，可以根據各自的屏幕狀態自動地控制灰度係數曲線，而不會丟失任何灰度等級數據。
如上所述，TFT LCD的灰度係數曲線可以根據屏幕亮度程度自動地控制。假定灰度係數曲線設定為γ＝2.2。當屏幕偏向白色電平時，相應的灰度係數變為γ＞2.2。當屏幕偏向黑色電平時，相應的灰度係數變為γ＜2.2。
這樣，可以製造具有優化對比度的顯示設備，而無需用戶一次次地手動控制。此外，不再可能產生由灰度係數曲線控制引起的灰度等級數據的任何丟失。
從外界輸入的灰度等級數據被檢測，並根據所檢測的灰度等級數據自動控制灰度係數曲線的傾斜度。
可選擇地，控制數據可以從外界輸入以控制灰度係數曲線，並根據輸入的控制數據自動控制灰度係數曲線的傾斜度。
圖11示出根據本發明第二優選實施例其中使用模擬接口技術的的液晶顯示器。
如圖11所示，液晶顯示器包括畫面信號源100、以及LCD模塊200。根據取決於灰度係數曲線控制數據的控制電壓控制液晶顯示的灰度係數曲線。
畫面信號源100配置有D/A轉換器110。預定的控制數據輸入到轉換器110以控制灰度係數曲線，並且轉換器110將輸入控制數據轉換為模擬型的灰度係數控制電壓，以便將它們輸出到LCD模塊200。例如，當傾向於選擇8級灰度係數曲線時，通過D/A轉換器110將3比特灰度等級數據(G
)轉換為預定的電壓電平。
LCD模塊200配置有如圖8所示的灰度等級電壓生成單元。LCD模塊200改變作為與灰度係數控制電壓成正比或反比的灰度等級電壓的液晶控制電壓。灰度等級電壓生成單元可以採用如圖8所示的電路結構。
如上所述，與採用模擬接口技術的LCD相關，即使用戶直接輸入用於控制灰度係數曲線的控制數據，也可以控制灰度係數曲線使其具有預定的灰度係數常數，而不丟失任何灰度等級數據。
圖12示出根據本發明第三優選實施例其中採用數字接口技術的液晶顯示器。
如圖12所示，該液晶顯示器包括畫面信號源100、以及LCD模塊200。根據灰度係數曲線控制數據在LCD模塊中控制液晶灰度係數曲線。
畫面信號源100將N比特灰度係數曲線控制數據G
發送到LCD模塊200。灰度係數曲線控制數據的發送可以通過TTL信號進行，或者藉助LVDS或TDMS進行。
LCD模塊200包括D/A轉換器270、以及灰度等級電壓生成單元220。轉換器270模擬轉換N比特灰度係數曲線控制數據，以生成灰度係數控制電壓，並且灰度等級電壓生成單元220根據該灰度係數控制電壓改變液晶控制電壓。在控制電壓VIN設定為0-3V的情況下，灰度等級電壓生成單元220可以採用圖8所示的電路結構。
N比特灰度係數曲線控制數據可以以不同的D/A轉換改變為預定的電壓。
圖13示出圖12所示液晶顯示器的操作結構。
如圖13所示，當從畫面信號源100輸入的灰度等級數據是3比特時，通過3-8解碼器240將它們解碼為8級灰度等級數據。模擬開關單元250根據所解碼的8級灰度等級數據，從外界輸入的第一至第八固定電壓V1至V8中選擇任意一個，並將其作為控制電壓VIN輸出到灰度等級電壓生成單元220。
如上所述，在採用數字接口技術的LCD中，即使用戶直接輸入用於控制灰度係數曲線的控制數據，也可以控制灰度係數曲線使其具有預定的灰度係數常數，而不丟失任何灰度等級數據。
此外，即使用戶沒有直接輸入用於控制灰度係數曲線的控制數據，畫面灰度等級數據的亮度水平也被自動檢測，並將基於檢測的亮度水平的佔空比信號輸入到如圖13所示的3-8解碼器240。然後，從外界輸入的第一至第八固定電壓V1至V8中選擇任意一個，並將其作為控制電壓VIN輸出到灰度等級電壓生成單元220。
如上所述，使用預定的灰度係數常數自動控制灰度係數曲線，而適應於從外界輸入的灰度等級數據。這樣，所導致的液晶顯示具有高對比度的顯示屏幕，而不會丟失任何灰度等級數據。
此外，本發明的液晶顯示具有半自動灰度係數曲線控制功能，其中自動功能和手動功能做在一起。
儘管已經結合優選實施例詳細描述了本發明，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離所附權利要求中所要求的本發明的構思和範圍的情況下，可以對其進行各種修改和替換。
權利要求
1.一種液晶顯示器，從外界接收RGB灰度等級信號，並根據接收的RGB灰度等級信號顯示畫面圖像，所述液晶顯示器包括液晶顯示模塊，用於適應RGB灰度等級信號以控制灰度係數曲線，並根據所控制的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中液晶顯示模塊包括D/A轉換器，用於將來自畫面信號源的數字型的RGB灰度等級數據轉換為模擬型的灰度等級信號；以及灰度等級電壓生成單元，將模擬型的灰度等級信號變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
3.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中液晶顯示模塊包括灰度等級電壓生成單元，用於將來自畫面信號源的模擬型的灰度等級信號變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
4.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中液晶顯示模塊包括屏幕亮度確定單元，用於檢測來自畫面信號源的RGB灰度等級數據以便檢測屏幕亮度的水平，並根據檢測的亮度水平輸出控制電壓；以及灰度等級電壓生成單元，用於將控制電壓變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
5.如權利要求4所述的液晶顯示器，其中取決於根據預定的灰度係數常數，控制電壓到灰度係數曲線的變換是線性或非線性的。
6.如權利要求5所述的液晶顯示器，其中將灰度係數曲線的變換置於高、中、低水平，並且在灰度係數曲線的中心區的交互水平距離大於或等於邊緣區域的交互水平距離。
7.如權利要求6所述的液晶顯示器，其中，當顯示屏幕的亮度水平高於中間灰度等級水平的亮度水平時，灰度係數常數大於與中間灰度等級水平相關的灰度係數常數；並且當顯示屏幕的亮度水平低於中間灰度等級水平的亮度水平時，灰度係數常數小於與中間灰度等級水平相關的灰度係數常數。
8.如權利要求4所述的液晶顯示器，其中屏幕亮度確定單元包括方波輸出單元，用於計算從外界輸入用於1H的灰度等級數據的平均值，並根據該灰度等級數據的平均值輸出預定的佔空比信號；以及模擬轉換單元，用於將來自方波輸出單元的佔空比信號模擬轉換為控制電壓，並輸出該控制電壓到灰度等級電壓生成單元。
9.如權利要求8所述的液晶顯示器，其中模擬轉換單元包括根據佔空比信號進行開關的三極體；以及充電/放電單元，用於根據三極體的開關操作充電或放電液晶應用電壓，並輸出模擬轉換的控制電壓。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器，其中控制電壓由充電/放電單元的RC時間常數確定，與佔空比信號的佔空比和脈衝數成比例。
11.如權利要求8所述的液晶顯示器，其中方波輸出單元包括加法單元，用於將各個RGB灰度等級數據加起來，並輸出灰度等級數據的和；1行加法單元，用於將用於1H的灰度等級數據的和加起來，並輸出用於1H的灰度等級數據的和；除法單元，用於將用於1H的灰度等級數據的和除以3，並輸出除過的灰度等級數據中相應於預定MSB數據；計數單元，用於順序遞減地對MSB數據進行計數，並輸出該遞減計數的數；以及佔空比信號生成單元，用於根據該遞減計數的數輸出具有預定佔空比的方波。
12.如權利要求8所述的液晶顯示器，其中方波輸出單元還包括像素數據轉換單元，用於為任意一個RGB灰度等級數據分配加權。
13.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中灰度等級電壓生成單元包括第一放大單元，用於根據液晶應用電壓放大控制電壓，以輸出該放大的電壓作為第一強制電壓；第二放大單元，用於根據液晶應用電壓放大參考中心電壓，以輸出該放大的電壓作為第二強制電壓；正灰度等級電壓生成單元，具有一個電阻排和並聯連接到該電阻排的一個或多個電阻，所述正灰度等級電壓生成單元根據液晶應用電壓和第二強制電壓輸出一個或多個可變的正灰度等級電壓；以及負灰度等級電壓生成單元，具有一個電阻排和並聯連接到該電阻排的一個或多個電阻，所述負灰度等級電壓生成單元根據參考中心電壓和第一強制電壓輸出一個或多個可變的負灰度等級電壓。
14.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中正灰度等級電壓生成單元還包括箝位參考中心電壓的二極體排。
15.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中負灰度等級電壓生成單元還包括箝位參考中心電壓的二極體排。
16.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中液晶顯示模塊適應於灰度等級信號以控制灰度係數曲線，並根據所控制的灰度係數曲線輸出一個或多個固定的灰度等級電壓。
17.一種驅動液晶顯示器的方法，該液晶顯示器包括多個門線、多個與門線交叉並與門線絕緣的數據線，以及在門線和數據線包圍的區域中以矩陣形狀形成的、每一個使用開關電路連接到門線和數據線的像素，所述方法包括下列步驟(a)順序發送掃描信號到門線；(b)從外部畫面信號源接收RGB灰度等級信號以適應該灰度等級信號控制灰度係數曲線，並根據所控制的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓；以及(c)根據該可變的灰度等級電壓發送數據電壓到數據線。
18.如權利要求17所述的方法，其中在步驟(b)中，根據所控制的灰度係數曲線，輸出一個或多個固定的灰度等級電壓。
19.如權利要求17所述的方法，其中步驟(b)包括子步驟(b-1)計算從畫面信號源輸入用於1H的灰度等級數據的平均值，並根據計算的平均值輸出預定的佔空比信號；(b-2)將佔空比信號模擬轉換為控制電壓，並輸出該控制電壓；以及(b-3)將控制電壓變換為具有預定灰度係數常數的灰度係數曲線，並根據該變換的灰度係數曲線輸出一個或多個可變的灰度等級電壓。
20.如權利要求19所述的方法，其中(b-1)步驟包括子步驟(b-11)將RGB灰度等級數據相加；(b-12)將用於1H的灰度等級數據的和相加；(b-13)將用於1H的灰度等級數據的和除以3；(b-14)從除過的灰度等級數據提取相應於預定MSB的數據部分，並輸出所提取的灰度等級數據；(b-15)順序遞減計數該MSB數據，並輸出該遞減計數的數；以及(b-16)根據該遞減計數的數輸出具有預定佔空比的方波。
21.如權利要求19所述的方法，其中步驟(b-3)包括子步驟根據所控制的灰度係數曲線，輸出一個或多個固定的灰度等級電壓。
全文摘要
一種配置有液晶模塊的液晶顯示器。外部的信號源輸出用於顯示畫面圖像的RGB灰度等級信號。該液晶顯示模塊適應於該RGB灰度等級信號,以便控制灰度係數曲線。該液晶顯示模塊根據所控制的灰度係數曲線,輸出一個或多個固定的正/負灰度等級電壓,以及一個或多個可變的正/負灰度等級電壓,從而顯示所期望的畫面圖像。
文檔編號G09G3/36GK1389844SQ01137120
公開日2003年1月8日 申請日期2001年10月23日 優先權日2001年6月2日
發明者文勝煥 申請人:三星電子株式會社