專利名稱：用于液晶顯示器的半色調顯示的驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及TFT液晶顯示器中的驅動方法及新穎的控制機理。本發(fā)明尤其涉及在TFTLCD中有效地防止半色調顯示上的各種彩色的變動的驅動方法及新穎的控制機理。
近來電子設備的小型化導致把液晶顯示器(以下稱為LCD)用作為顯示裝置。LCD不僅用作為計算機的屏幕，而且被廣泛地應用于，例如，電視屏幕、投影器屏幕等等。采用液晶的顯示方法具有許多優(yōu)點，諸如因低驅動電壓產生的低功耗、相對快的響應速度等，因此預料它的應用領域在將來還會擴大。
現(xiàn)在大多數(shù)LCD為有源矩陣類型。有源矩陣類型意味著為了大大提高顯示特性為每個象素設置一個驅動電路單元。此外，在有源矩陣類型中采用薄膜三端晶體管作為開關元件的LCD稱為TFT(薄膜晶體管)型。由此，采用TFT作為開關元件的LCD稱為TFT液晶顯示器(以下稱為TFTLCD)。
為了使TFTLCD顯示所需的畫面，必須向LCD提供構成畫面的灰度級數(shù)據(jù)并且按照該數(shù)據(jù)驅動LCD。

圖1表示TFTLCD的控制單元的結構。實現(xiàn)液晶顯示的部分是由陣列部件構成的部分1。對于熟練的技術人員這個部分的構造是周知的。陣列部件部分1和X驅動器3及Y驅動器5連接。X驅動器3具有提供灰度級數(shù)據(jù)的功能并且向該陣列部件提供對應于灰度級的電壓。而Y驅動器5和開關元件的控制門連接，并按預定的時限接通/切斷X驅動器3對陣列部件提供的電壓。
對于X驅動器3，灰度級數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)控制單元10提供的。數(shù)據(jù)控制單元10包括數(shù)據(jù)控制電路12和定時控制電路14，數(shù)據(jù)控制電路12用于在一個緩沖器內鎖定及存儲外部提供的紅/綠/藍數(shù)據(jù)，而定時控制電路14按預定的時限向X驅動器3輸出存儲在緩沖器中的灰度級數(shù)據(jù)。此外，從外部向數(shù)據(jù)控制電路12和定時控制電路14提供時鐘信號以得到預定的時限。電源7和X驅動器3、Y驅動器5及數(shù)據(jù)控制單元10連接。
為了在這種結構下的LCD上顯示一幅畫面，必須為各個顏色的各個象素提供對應于灰度級的電壓。也就是說，一個象素的驅動并不是簡單的開-關控制，而是通過提供劃分成若干級(灰度級)的電壓調整象素的透射度，以便可以顯示復雜的過渡顏色。為了達到這種控制，紅/綠/藍各種顏色的信號級被調整并提供給各個象素。例如，對于灰度級為64級的單色顯示器設定64級的電壓，并且根據(jù)各個灰度級數(shù)據(jù)向每個象素提供電壓。因此，理想地，當給出對應一特定灰度級的電壓時可對紅/綠/藍所有顏色達到相同的透射度。在圖2中表示其關系。在圖2中，透射度標繪在縱軸上，而外加電壓標繪在橫軸上。外加電壓是由灰度級確定的。相應地，當選擇某灰度級n時，由該灰度級確定外加電壓Vn。這樣，根據(jù)圖2的關系，可得到灰度級Vn的透射度Tn。理想地，對于紅/綠/藍全體灰度級、外加電壓和透射度之間的關系是相同的。
但是，實際上取決于不同的顏色灰度級和所達到的透射度具有輕微的差異。這是因為取決于對于受扭向列液晶的特定扭曲(唯一地對應于灰度級和外加電壓)的光調制度由于不同的波長是有一些不同的。也就是說，即使光線在類似的扭曲狀態(tài)下通過一個液晶層，該通過光線所得到的調制度是和波長相關的，因此對于給定的一個灰度級其亮度產生的散布取決于顏色。在圖3中給出這種現(xiàn)象。如圖3中所示，在一個寬的外加電壓范圍內，藍色的透射度高于紅色和綠色的透射度。也就是說，因為對于每種顏色灰度級和外加電壓之間的關系是獨有確定的，即使在顯示過渡色彩時把每種顏色選擇為具有相同的灰度級并且在顯示過渡色彩時施加相同的電壓，只有藍色的透射度向上偏移。這樣，透射度和外加電壓之間的相關性(以下稱為透射度/外加電壓特性)是和顏色(波長)有關的。因此，如果在不具有任何對此的修正下進行顯示，顏色的色調在藍色上比實際的半色調上有大的變動，從而在整體上畫面變藍。圖4通過一個色度圖表示這種狀態(tài)。圖4表示如果可實現(xiàn)理想的狀態(tài)應該在白色狀態(tài)下提供L63，但是實際上由于透射度/外加電壓特性與波長相關而提供L0或者偏藍。
為修正這種現(xiàn)象已提出各種不同的方法。它們可粗略地劃分為(1)通過LCD的結構進行修正的方法，以及(2)通過電子控制進行修正的方法。
第一類方法的一個典型例子是采用多隙結構。多隙結構是這樣一種結構，它通過改變紅/綠/藍各種顏色的象素的顏色濾波器的厚度來改變液晶密封部分的厚度(間隙)以達到各種顏色的透射度/外加電壓特性的匹配。但是，多隙結構的實現(xiàn)帶來制造工藝上的困難。即，為實現(xiàn)多隙出現(xiàn)非常困難的問題，諸如調整顏色濾波器的厚度以及在構成液晶部件的兩個玻璃基片之間保持間隙的均勻性。而且，由于這些困難而不能得到好的產量。這造成成本的提高，或者不可能達到顯示特性的改進。
作為第二類方法的一個例子，存在一種為每種顏色獨立地提供施加于數(shù)據(jù)驅動器的基準電壓(灰度級電壓)的方法。這種方法確?？梢愿倪M透射度/外加電壓特性的相關性。但是，它需要獨立地控制基準電壓，所需的電路結構變得非常復雜。這造成成本的提高和難以實現(xiàn)。另一種方法對紅/綠/藍中的一種特定顏色設置基準電壓，并相對于該基準電壓對其它各種顏色施加偏置電壓。這種方法也具有上述的獨立地施加基準電壓的方法中所具有的困難。此外，如果表示紅/綠/藍色的透射度/外加電壓特性的曲線的斜率不相同，后一種方法不能顯示所需的效果。也就是說，按照偏置電壓方法其通過在全部的外加電壓范圍內施加相同的偏置電壓進行修正，因此除非表示透射度/外加電壓特性的曲線的斜率在全部的外加電壓范圍內是相同的才能得到有效的修正。
在日本已遞交幾種專利申請作為背景技術。例如，已公開的待決專利申請01-101586號公開一種技術，在這種技術里對各個顏色設置不同的液晶驅動電壓電平，并且對每個象素施加各個電平。進而，已公開的待決專利申請03-6986公開一種技術，在這種技術里通過對各種顏色的預定電壓引起驅動電壓變動以使透射度均勻化。已公開的待決專利申請03-290618公開一種技術，這種技術通過獨立地為每種顏色輸入灰度級控制信號實現(xiàn)類似的目的。
本發(fā)明的第一個目的是為TFTLCD提供一種驅動方法，這種方法中各種顏色的透射度/外加電壓特性的相關性得到有效的修正。
本發(fā)明的第二個目的是通過一種非常簡單的方法實現(xiàn)這種有效的修正。它使得能夠在本發(fā)明中完成上述的修正，并且同時避免諸如增加控制方法復雜性以及由于增加電路在實現(xiàn)上受到限制等問題。
通過一種彩色液晶顯示器可以解決本發(fā)明的上述問題，這種彩色液晶顯示器包括一個電源、一個顯示部件、一個第一驅動器、一個第二驅動器以及一個數(shù)據(jù)控制裝置，第一驅動器和顯示部件及電源連接用于輸出對應于灰度級數(shù)據(jù)的電壓，數(shù)據(jù)控制裝置與電源連接并具有從外部向它輸入的灰度級數(shù)據(jù)，而且按預定的時間向第一驅動器輸出灰度級數(shù)據(jù)(代表灰度級的位串)。更具體地，可以通過一種彩色液晶顯示器解決上面所述的問題，這種顯示器中的數(shù)據(jù)控制裝置包括一個計算電路和延遲裝置，計算電路用于對至少和一個波長有關的灰色級進行加或減以產生修正的灰度級，延遲裝置用于在生成修正的灰度級期間延遲和其它波長有關的尚未修正的灰度級的輸出。
圖1是根據(jù)背景技術用于TFTLCD的驅動電路的示意圖；圖2表示理想彩色LCD中的透射度/外加電壓特性曲線；圖3表示背景技術中彩色LCD的透射度/外加電壓特性曲線；圖4是一個色度圖，表示背景技術中彩色LCD的顏色變動的一個例子；圖5是根據(jù)本發(fā)明用于TFTLCD的驅動電路里的數(shù)據(jù)控制單元的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)控制單元里的狀態(tài)確定表的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)控制單元里的加/減表的示意圖；圖8是一個電路，用于通過硬件實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)控制單元里的狀態(tài)確定和狀態(tài)確定表；以及圖9是一條曲線，表示經根據(jù)本發(fā)明的用于TFTLCD的驅動電路修正后的透射度/外加電壓特性。
符號說明1LCD陣列3X驅動器
5 Y驅動器7 電源10 數(shù)據(jù)控制單元12 數(shù)據(jù)控制電路14 定時控制電路具體地，可以通過改進圖1中所示的數(shù)據(jù)控制單元10來實現(xiàn)本發(fā)明。按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)控制單元的結構表示在圖5中。在背景技術中數(shù)據(jù)控制單元僅由鎖存電路和緩沖器組成。但是，在本發(fā)明中，與被修正的顏色相關的灰度級數(shù)據(jù)被暫時性地輸入到一個計算電路里，并對該灰度級進行加法或減法操作以使它偏移數(shù)個級別，從而使透射度等于其它未修正顏色的透射度。
在圖5中，假定被修正的顏色為藍色(B)，而未被修正的顏色假定為紅色(R)和綠色(G)。在圖5中用R0至R5或者用G0至G5表示和紅色或綠色相關的灰度級數(shù)據(jù)。
對其輸入與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)的部分20包括一個數(shù)據(jù)鎖存電路22和一個緩沖器26，這和背景技術中的數(shù)據(jù)控制單元里一樣。但是，和背景技術中的數(shù)據(jù)控制單元不同，該部分20包括一個延遲電路24。這是用于補償由后面所說明的計算電路及狀態(tài)確定表對和藍色有關的灰色級數(shù)據(jù)B0至B5進行操作所需的時間，從而在和修正后的與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)相同的時刻進行對驅動器的輸出。
按照本實施方式和藍色相關的灰度級數(shù)據(jù)B0至B5是用來表示64級灰度級的位串。即它是由(B0，B1，B2，B3，B4，B5)組成的位串，并且例如如果(B0，B1，B2，B3，B4，B5，B6)＝(001000)灰度級為“4”，而如果(B0，B1，B2，B3，B4，B5，B6)＝(001110)灰度級為“28”。很明顯，對于和紅色或綠色相關的灰度級數(shù)據(jù)R0至R5或者G0至G5這一方面也是相同的。
現(xiàn)在詳細說明與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)B0至B5輸入到部分30。通過這個部分進行與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)的灰度級修正。也就是說，首先把與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)提供給計算電路32。在計算電路32里，根據(jù)和與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)的比較進行一次減法從而把該灰度級減小例如0至4級。通過以這種方式修正灰度級本身，借助與紅色和綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)實現(xiàn)和灰度級有關的透射度的匹配。
此外，還把與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)提供給狀態(tài)確定表33。狀態(tài)確定表33根據(jù)灰度級確定調整加減量的狀況。圖6中表示狀態(tài)確定表33的示意圖。如所示，在狀態(tài)確定表33中設定對應于灰度級的狀態(tài)。從狀態(tài)確定表33向加/減表34輸出對應于灰度級的狀態(tài)。加/減表34具有設定實際加減量的作用。圖7中表示加/減表34的示意圖。即，根據(jù)從狀態(tài)確定表33中輸出的狀態(tài)設定加減量。該加減量是灰度級的修正量并提供給計算電路32。
鑒于灰度級的修正量取決于輸入的與藍色有關的灰度級，如上所述，設置了狀態(tài)確定表33和加減表34。雖然狀態(tài)確定表33和加減表34是用圖表示的，但是，例如，它們可用軟件實現(xiàn)。
也可以如圖8中所示用一個邏輯電路通過硬件實現(xiàn)狀態(tài)確定表。為了實現(xiàn)圖6中所示的具體狀態(tài)，如圖8中所示向該邏輯電路輸入灰度級數(shù)據(jù)B0至B5。例如，為了建立對應于灰度級0至3的狀態(tài)A，B2至B5的灰度級數(shù)據(jù)被反相并輸入到“與”電路101。另外，類似地向“與”電路102輸入用于對應于狀態(tài)A的灰度級61至63灰度級數(shù)據(jù)B0、B2至B5?！芭c”電路101和“與”電路102的輸出內容輸入到“或”電路106，并且由電路110輸出狀態(tài)A。“與”電路103以及“與”電路104是用于生成狀態(tài)B的電路。對它們輸入的是由一組邏輯電路120獨立建立的輸出122，從而為所需的灰度級數(shù)據(jù)4至10以及54至60輸出狀態(tài)B。如果“或”電路106和107沒有輸出則要設置狀態(tài)C，在這種情況下由“與”電路108向電路110提供輸出以達到生成狀態(tài)C。從電路110的Q1至Q3輸出狀態(tài)A、B和C。
現(xiàn)在說明輸入與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)的電路30以及輸入與紅色和綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)的電路20的實際運行情況。例如，當輸入灰度級“2”或者(B0，B1，B2，B3，B4，B5)＝(010000)時，該輸入由狀態(tài)確定表33確定。如圖6中所示，在狀態(tài)確定表33里向加/減表34輸出狀態(tài)A，并且從加/減表34向計算電路如圖7中所示輸出“0”作為加減量。因此，灰度級“2”不受到修正并且經過緩沖器電路36提供給X驅動器。這種處理造成預定的延遲。因此，通過延遲電路24按該延遲時間延遲與藍色有關的灰度級“2”相對應于與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)。從而，從緩沖器36向X驅動器輸出與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)的時刻是和從緩沖器26向X驅動器輸出與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)的時刻相匹配的。
類似地，現(xiàn)在說明與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)為“20”或者(B0，B1，B2，B3，B4，B5)＝(001010)的情況。在這種情況下，如圖6中所示，在狀態(tài)確定表33里向加減表34輸出狀態(tài)C，并且從而如圖7中所示從加減表34向計算電路輸出“-4”作為加減時。因此，灰度級“20”通過計算電路32得到修正，并且經過緩沖器電路36向X驅動器提供灰度級“16”(20-4＝16)。
通過這種原則，灰度級本身受到必要的修正而且被提供給X驅動器。從而，如圖3中所示的對各種顏色不同的透射度/外加電壓特性得到改善。
圖9表示經本發(fā)明有效地防止各種顏色在半色調顯示上的變動后的透射度/外加電壓特性。在該圖中，縱軸表示透射度橫軸表示灰度級，并且對于紅/綠/藍各種顏色相同的灰度級具有相同的透射度。因此，可以看出本發(fā)明解決了有效地對各種顏色修正不同的透射度/外加電壓的相關性的問題。
盡管在本實施方式中通過進行減法使與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)和與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)相匹配，對于熟練的技術人員這一點也是不言而喻的，即反之對與紅色及綠色有關的灰度級數(shù)據(jù)執(zhí)行加法以使它們和與藍色有關的灰度級數(shù)據(jù)匹配也可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
按照本發(fā)明對各種顏色的透射度/外加電壓特性的不同相關性可以有效地得到修正。而且可以根據(jù)不同的灰度級調整修正量，并還可以通過設置狀態(tài)以及設置加減量靈活地改變修正量的絕對值。
另外，在本發(fā)明的方法中，只需要設置一個例如計算電路的附加電路，并可以用非常簡單的方法有效地修正各種顏色的透射度/外加電壓特性的不相關性。在本發(fā)明中，有可能在避免背景技術中增加控制方法的復雜性以及由于增加電路在實現(xiàn)上受到限制等問題的同時進行上述修正。也就是說，為了實現(xiàn)本發(fā)明，只需要在數(shù)據(jù)控制電路里建立一個狀態(tài)確定電路等，而無須改善X驅動器的結構以及陣列單元的結構。因此，作為一種實現(xiàn)方法它是非常簡單的。
權利要求
1.彩色液晶顯示器，包括一個顯示部件，一個和所述顯示部件及所述電源連接的用于輸出與灰度級數(shù)據(jù)對應的電壓的驅動器，以及數(shù)據(jù)控制裝置，從外部向數(shù)據(jù)控制裝置輸入與灰度級的設定有關的灰度級數(shù)據(jù)并且該數(shù)據(jù)控制裝置按預定的時間向所述驅動器輸出所述灰度級數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)控制裝置包括計算裝置，用于將與至少一個波長有關的灰度級修正為不同的灰度級，以及緩沖器裝置，用于在所述被修正的灰度級被生成期間，保存與不同于所述至少一個波長的波長有關的灰度級，所述灰度級尚未修正。
2.權利要求1的彩色液晶顯示器，其特征在于所述數(shù)據(jù)控制裝置包括調整裝置，用于根據(jù)與所述至少一個波長有關的灰度級調整修正量。
3.權利要求1的彩色液晶顯示器，其特征在于所述數(shù)據(jù)控制裝置同時輸出所述修正后的灰度級的灰度級數(shù)據(jù)以及所述未修正的灰度級的灰度級數(shù)據(jù)。
4.權利要求1的彩色液晶顯示器，其特征在于所述數(shù)據(jù)控制裝置進行的所述修正包括對與所述至少一個波長有關的灰度級的加或減。
5.用于在顯示多種顏色的顯示器上對灰度級消除外加電壓的波長相關性的灰度級控制方法，其中與所述多種顏色中的至少一種顏色有關的灰度級得到修正，以產生和輸入的灰度級數(shù)據(jù)有關的灰度級不同的修正灰度級，并且根據(jù)所述修正所需的時間，推遲輸出為設定與所述多種顏色中的其它顏色有關的灰度級的灰度級數(shù)據(jù)，從而同時輸出所述多種顏色的灰度級數(shù)據(jù)。
6.權利要求5的灰度級控制方法，其行征在于所述修正包括對與所述至少一種顏色有關的灰度級的加或減。
全文摘要
彩色液晶顯示器，包括一個顯示部件，一個用于輸出對應于灰度級數(shù)據(jù)的電壓的第一驅動器，一個第二驅動器，以及數(shù)據(jù)控制裝置，該數(shù)據(jù)控制裝置具有從外部輸入的灰度級數(shù)據(jù)并且按預定的時刻向第一驅動器輸出灰度級數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)控制裝置包括一個通過對與至少一個波長有關的灰度級進行加或減以產生修正灰度級的計算電路，并包括延遲電路，用于對與其它波長有關的不進行修正的灰度級按生成修正灰度級所花費的時間延遲其輸出。
文檔編號G09G3/36GK1165971SQ9710335
公開日1997年11月26日 申請日期1997年3月20日 優(yōu)先權日1996年5月22日
發(fā)明者木村泰宏, 町野治弘 申請人:國際商業(yè)機器公司