專利名稱：具有變化大小的灰度電壓的液晶顯示器及其驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器及其驅動方法，特別涉及具有變化大小的多個灰度電壓的液晶顯示器及其驅動方法。
背景技術：
典型的液晶顯示器(LCD)包括一對帶有場產(chǎn)生電極的面板和插入兩面板之間的電介質各向異性的液晶層。液晶層被施加由場產(chǎn)生電極所產(chǎn)生的電場，通過控制施加在場產(chǎn)生電極上的電壓大小而調節(jié)光穿過液晶層的透光度，從而獲得想要的圖像。
通常，顯示器中暗的圖像在亮的地方比在暗的地方不清楚得多。這是因為人眼很難在亮的地方識別暗圖像的各部分之間的亮度差別。由于常規(guī)LCD的低灰度間的亮度差別很小，因此LCD圖像的清晰度(visibility)，尤其是運動圖像，比其他種類的顯示器差。
為了提高低灰度間的亮度差，有人提議改善諸如背景照明單元之類的LCD的光源。例如，增加背景照明單元的燈的光強度，增加燈的數(shù)量，或在背景照明單元中使用幾種不同的折光片(prism sheet)。然而，這些做法增加了LCD的功率消耗、重量和成本。
此外，很難將背景照明單元的光強度增加到普通強度的兩、三倍或更大，并且，即使增加了光強度，與背景照明單元的強度的增加率相比，清晰度并沒有很大的改善。而且，亮的屏幕很快就會使用戶感到疲勞。

發(fā)明內容
提供一種液晶顯示器，其包括參考電壓發(fā)生器，用于基于第一信號，改變第一預定電壓的電平以產(chǎn)生參考電壓，其中的第一信號根據(jù)液晶顯示器的環(huán)境亮度、液晶顯示器的屏幕上(on-screen)圖像亮度和用戶的操作而變化；灰度電壓發(fā)生器，用于根據(jù)參考電壓和第二預定電壓的大小，產(chǎn)生多個的灰度電壓。
最好是，液晶顯示器還包括多條第一信號線、多條第二信號線和連接到第一和第二信號線的多個像素；以及第一驅動器，用于通過第一信號線基于來自外部源的灰度數(shù)據(jù)選擇灰度電壓，以供給到像素。同樣最好是，液晶顯示器還包括第二驅動器，用于將第二信號提供給第二信號線，每一個像素包含連接到一條第一信號線和一條第二信號線的一個開關元件，在第二信號的控制下，將灰度電壓傳送到像素。
參考電壓發(fā)生器最好包括一個第一分壓器，用于降低第三預定電壓的電平，以便導通開關元件，產(chǎn)生第一信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，參考電壓發(fā)生器還包括一個光傳感器，用于檢測液晶顯示器的環(huán)境亮度，并依據(jù)檢測到的亮度而產(chǎn)生一個信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，第一分壓器包括具有可由戶調節(jié)阻抗的可變電阻。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，液晶顯示器還包括信號發(fā)生器，用于確定液晶顯示器的屏幕上圖像的亮度，并依據(jù)該亮度產(chǎn)生一個信號。參考電壓發(fā)生器最好還包括放大信號的放大器、和降低第一預定電壓的電平的第二分壓器，并執(zhí)行基于電平降低后的第一預定電壓的信號放大。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，信號發(fā)生器包括方波發(fā)生器，用于計算來自外部源的灰度數(shù)據(jù)在一個水平周期內的平均值，并依據(jù)灰度數(shù)據(jù)的平均值產(chǎn)生負載(duty)信號；模擬轉換器，用于將來自方波發(fā)生器的負載信號模擬轉換成第一信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方波發(fā)生器包括數(shù)據(jù)轉換器，用于在每一組灰度數(shù)據(jù)中將權值分配到至少一個灰度數(shù)據(jù)上；第一加法器，用于將每一組灰度數(shù)據(jù)中的灰度數(shù)據(jù)相加以輸出作為第一總和；第二加法器，用于將一個水平周期中的第一總和相加以輸出作為第二總和；除法器，將第二總和除以每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量，并從被每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量所除的第二總和中抽取高位(top bits)，以輸出作為第一數(shù)據(jù)；計數(shù)器，用于對第一數(shù)據(jù)進行降值(down-counted)計數(shù)；負載信號發(fā)生器，用于基于第一數(shù)據(jù)的降值計數(shù)而產(chǎn)生帶有負載的方波。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，模擬轉換器包括晶體管，響應負載信號進行導通或截止；電壓控制單元，用于產(chǎn)生第一信號，該第一信號響應依據(jù)晶體管的導通和截止而升降電平的模擬電壓而被模擬轉換。該第一信號最好由電壓控制單元的時間常數(shù)來確定，并與負載信號的負載和脈沖數(shù)成正比。
該液晶顯示器最好還包括普通電壓發(fā)生器，用于基于參考電壓，產(chǎn)生施加到像素的普通電壓，并且，灰度電壓發(fā)生器最好包括連接在參考電壓和第二預定電壓之間的分壓器。最好是，分壓器包括串聯(lián)連接的第一和第二電阻串，并且，第一電阻串連接參考電壓，而第二電阻串連接第二預定電壓，灰度電壓的大小由參考電壓和第二預定電壓的大小以及第一、第二電阻串的阻抗值而確定。參考電壓發(fā)生器最好包括晶體管，其第一端子連接第一信號，第二端子連接第一預定電壓，第三端子輸出參考電壓。
本發(fā)明提供了一種驅動具有有多條門線、多條數(shù)據(jù)線和含有連接到門線和數(shù)據(jù)線的開關元件的多個像素的液晶顯示器的方法，該方法包括檢測液晶顯示器的環(huán)境亮度級別，以產(chǎn)生第一信號；基于第一信號，改變預定電壓，以產(chǎn)生第二信號；產(chǎn)生其大小依據(jù)第二信號而變化的多個灰度電壓；向門線提供掃描信號以導通開關元件；將來自外部源的灰度數(shù)據(jù)轉換成相應的灰度電壓，以便通過數(shù)據(jù)線和開關元件將相對應的灰度電壓提供給像素。
本發(fā)明提供了一種驅動具有多條門線、多條數(shù)據(jù)線和含有連接到門線和數(shù)據(jù)線的開關元件的多個像素的液晶顯示器的方法，該方法包括基于來自外部源的灰度數(shù)據(jù)，確定液晶顯示器屏幕上圖像的亮度級別，以產(chǎn)生第一信號；基于第一信號，改變預定電壓的電平，以產(chǎn)生第二信號；產(chǎn)生其值依據(jù)第二信號而變化的多個灰度電壓；向門線提供掃描信號，以導通開關元件；將灰度數(shù)據(jù)轉換成相對應的灰度電壓，以便通過數(shù)據(jù)線和開關元件將相對應的灰度電壓提供給像素。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該確定過程包括計算一個水平周期的灰度數(shù)據(jù)的平均值；產(chǎn)生依據(jù)灰度數(shù)據(jù)的平均值的負載信號；并將負載信號模擬轉換成第一信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，平均值的計算包括將各組灰度數(shù)據(jù)中的灰度數(shù)據(jù)相加，輸出作為第一總和；將一個水平周期的第一總和相加，輸出作為第二總和；將第二總和除以每一組灰度數(shù)據(jù)中的灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量；從被每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量所除的第二總和中抽取高位，以輸出作為第一數(shù)據(jù)；對第一數(shù)據(jù)進行降值計數(shù)；并基于第一數(shù)據(jù)的降值計數(shù)，產(chǎn)生帶有負載的方波。


通過參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述的和其它目的及優(yōu)點將會變得更加明顯。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例LCD的原理方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例LCD的灰度電壓發(fā)生器的電路圖；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作為光電流的函數(shù)的參考電壓CVDD；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的傳統(tǒng)的γ曲線和調整后的γ曲線；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的LCD的灰度電壓發(fā)生器的電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的LCD的灰度電壓發(fā)生器的電路圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示范性屏幕亮度確定單元的方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示范性方波發(fā)生器的方框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示范性模擬轉換器的電路圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的幾個負載率(duty rate)的作為關于時間的函數(shù)的加到液晶電容器上的電壓的曲線圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作為負載率的函數(shù)的調節(jié)電壓。
具體實施例方式
現(xiàn)在將在下文參考附圖更加詳細地描述本發(fā)明，在其中，示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以許多不同的方式而實施，不應限于在此所述的實施例。全文中類似的數(shù)字代表相同的元件。接著，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示器及其驅動方法。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LCD的原理方框圖。
參見圖1，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LCD包括參考電壓發(fā)生器100、普通電極電壓(“普通電壓”)發(fā)生器200、灰度電壓發(fā)生器300、驅動電壓發(fā)生器400、門驅動器500、數(shù)據(jù)驅動器600、和LCD面板組件700。
面板組件700包括多個的門線(未示出)、多個的數(shù)據(jù)線(未示出)、和排成矩陣的多個像素(未示出)。每一像素包括一個液晶電容器(未示出)、諸如薄膜晶體管(TFT)的開關元件(未示出)、并且最好還包括存儲電容器(未示出)。每一個TFT都具有連接到一條門線上的門、連接到一條數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)源、以及連接到液晶電容器和存儲電容器的排泄口(drain)。液晶電容器連接在TFT和普通電壓之間。
驅動電壓發(fā)生器400產(chǎn)生開門(gate-on)電壓Von和關門(gate-off)電壓Voff以提供給門驅動器500，同時，將開門電壓Von提供給參考電壓發(fā)生器100。
參考電壓發(fā)生器100，基于來自驅動電壓發(fā)生器400的開門電壓Von和來自外部源的信號，改變由數(shù)模/模數(shù)(DC/CD)轉換器(未示出)提供的電壓AVDD的電平，產(chǎn)生參考電壓CVDD，以便提供給普通電壓發(fā)生器200和灰度電壓發(fā)生器300。
在此，來自外部源的信號99可以是來自LCD的環(huán)境的光信號、由用戶操作而產(chǎn)生的信號、或是依據(jù)屏幕上圖像亮度而變化的信號。
普通電壓發(fā)生器200調節(jié)參考電壓CVDD的電平，以產(chǎn)生并提供普通電壓Vcom到面板組件700中的液晶電容器。
灰度電壓發(fā)生器300產(chǎn)生其大小依賴于參考電壓CVDD的多個灰度電壓，以提供給數(shù)據(jù)驅動器600。
門驅動器500根據(jù)來自信號控制器(未示出)的控制信號向面板組件700的門線施加開門電壓和關門電壓，以導通或截止TFT。
數(shù)據(jù)驅動器600，基于來自信號控制器的灰度數(shù)據(jù)選擇灰度電壓，以提供給面板組件700的數(shù)據(jù)線。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當LCD的環(huán)境的亮度變低時，LCD就增加灰度的亮度，特別是在整個六十四級灰度中的第一灰度至第十六灰度范圍內的低灰度，反之亦然。例如，在正常黑色模式中，當LCD的環(huán)境變暗時，相對于普通電壓的灰度電壓的大小增加，反之亦然。相反地，對于正常白色模式的LCD，當LCD的環(huán)境變暗時，相對于普通電壓的灰度電壓的大小下降，反之亦然。
另外，用戶可以操作來降低或增加灰度電壓的電平以改善清晰度。另一個選擇是依據(jù)LCD的屏幕上圖像的亮度調節(jié)灰度電壓的電平。
現(xiàn)在，將詳細地描述調節(jié)灰度電壓的電平的實施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示范性LCD的電路圖，其依據(jù)LCD的環(huán)境的亮度級別來調節(jié)灰度電壓的電平。
參見圖2，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LCD包括參考電壓發(fā)生器110，用于自動檢測環(huán)境的亮度級別，以便基于開門電壓Von和供給電壓AVDD，產(chǎn)生參考電壓CVDD；普通電壓發(fā)生器200，基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生普通電壓Vcom；灰度電壓發(fā)生器300，基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生多個灰度電壓VREF1至VREF10。
參考電壓發(fā)生器110包括表示為光電流源PHOTO_IDC的光電晶體管，和基極連接到光電流源PHOTO_IDC上的晶體管Q2；包含串聯(lián)連接在開門電壓Von和晶體管Q2的集電極間的一對電阻R15和R16的分壓器；連接在晶體管Q2的發(fā)射極和分壓器R15與R16之間的電阻17；基極連接到分壓器R15與R16，集電極連接到供給電壓AVDD，以及發(fā)射極連接到普通電壓發(fā)生器200和灰度電壓發(fā)生器300的晶體管Q1。
普通電壓發(fā)生器200包括一個分壓器，該分壓器包含了串聯(lián)連接在參考電壓CVDD或參考電壓發(fā)生器110的輸出端和諸如地電壓的預定電壓之間的一對電阻R13和R14。普通電壓，即普通電壓發(fā)生器200的輸出電壓是電阻R13和R14之間的節(jié)點的電壓。
灰度電壓發(fā)生器300包括包含了電阻串R1至R6的正電壓發(fā)生器310；包含了電阻串R7至R12的負電壓發(fā)生器320；串聯(lián)連接的一對二極管D1和D2，且被施加從正電壓發(fā)生器310到負電壓發(fā)生器320的正向偏壓；以及連接在二極管D1與D2之間的節(jié)點和諸如地電壓的預定電壓之間的電容器C1。電阻串R1至R12串聯(lián)連接在參考電壓發(fā)生器110的輸出端和諸如地電壓的預定電壓之間?；叶入妷?，即正負電壓發(fā)生器310和320的輸出VREF1至VREF10分別連接到電阻R1至R6與R7至R12之間的節(jié)點。
在運行中，光電流源PHOTO IDC響應LCD的環(huán)境光而產(chǎn)生光電流，提供給晶體管Q2的基極。晶體管Q2使其集電極電流的與基極電流成正比變化。分壓器R15和R16依據(jù)晶體管Q2集電極的電流降低開門電壓Von的電平，以提供給晶體管Q1的基極。晶體管Q1依據(jù)它的基極電壓而降低供給電壓AVDD，以通過發(fā)射極輸出，并且晶體管Q1的輸出電壓作為參考電壓CVDD提供給普通電壓發(fā)生器200和灰度電壓發(fā)生器300。
來自光電流源PHOTO_IDC的光電流的大小與LCD的環(huán)境的光強度成正比，而晶體管Q2的集電極電流的大小與它的基極電流的大小成正比。分壓器R15和R16的輸出電壓的大小，即，晶體管Q1的基極電壓的大小與晶體管Q2的集電極電流成反比，而晶體管Q1的發(fā)射極電壓的大小與它的基極電壓值近似成正比。相應地，參考電壓CVDD與LCD的環(huán)境的光強度近似成反比。
結果，隨著環(huán)境的光強度變強，參考電壓CVDD就變低，從而，降低了灰度電壓的大小。
圖3示出了作為圖2中所示的LCD中的光電流I_PHOTO的函數(shù)的參考電壓CVDD的曲線圖，是通過使用PSPICE模擬而獲得的。
從圖3中所示的曲線可看出，參考電壓CVDD與光電流I_PHOTO成反比。圖3中所示曲線的斜率可通過調節(jié)光電晶體管的光窗的透光度來控制。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LCD的γ＝2.2的γ曲線。
如圖4中所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例中的γ曲線，在環(huán)境變暗時趨向于曲線B，而在環(huán)境變亮時趨向于曲線A。也就是說，當環(huán)境變暗時，灰度，尤其是較低灰度的亮度增加，而當環(huán)境變亮時，亮度降低。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的示范性LCD的電路圖，在其中，灰度電壓的電平可由用戶調節(jié)。
參見圖5，根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的LCD包括產(chǎn)生參考電壓CVDD的參考電壓發(fā)生器120；普通電壓發(fā)生器200，用于基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生普通電壓Vcom；以及灰度電壓發(fā)生器300，用于基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生多個灰度電壓。與圖2所示的那些元件執(zhí)行相同功能的元件被以同樣的附圖標記表示，其說明被省略。
參考電壓發(fā)生器120包括分壓器，連接到開門電壓Von和諸如地電壓的預定電壓之間，并包括一對電阻R15和R17，以及連接在它們兩個之間的可變電阻R16；以及晶體管Q1，其基極連接到電阻R15與R16之間的節(jié)點上，集電極連接到供給電壓AVDD，而發(fā)射極連接到普通電壓發(fā)生器200和灰度電壓發(fā)生器300?？勺冸娮鑂16的阻抗值是可以通過用戶的選擇來調節(jié)的。
在這種LCD中，由方程1確定晶體管Q1的基極電壓VB的大小(方程1)VB=R16+R17R15+R16+R17VON;]]>而由方程2確定參考電壓CVDD的大小(方程2)CVDD＝VB-VBE＜AVDD，此處，VBE是晶體管Q1的基極-發(fā)射極電壓。
相應地，通過手動調節(jié)可變電阻R16的阻抗值來改變參考電壓CVDD的大小，從而改變灰度電壓的大小。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的示范性的LCD的電路圖，它依據(jù)屏幕上圖像的亮度級別來改變灰度電壓的大小。
參見圖6，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的LCD包括屏幕亮度確定單元140，用于確定屏幕上圖像的亮度級別，并依據(jù)所確定的亮度級別而產(chǎn)生調節(jié)電壓VIN；參考電壓發(fā)生器130，用于基于調節(jié)電壓VIN，產(chǎn)生參考電壓CVDD；普通電壓發(fā)生器200，用于基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生普通電壓Vcom；以及灰度電壓發(fā)生器300，用于基于參考電壓CVDD，產(chǎn)生多個灰度電壓。執(zhí)行與圖2所示的那些元件的功能類似的功能的元件由相同的附圖標號表示，而其說明被省略。
參見圖6，參考電壓發(fā)生器130包括帶有一個輸入電阻RC和一個反饋電阻RD的運算放大器OP；分壓器，包括串聯(lián)連接在供給電壓AVDD和諸如地電壓的預定電壓之間的一對電阻R18和R19；另一分壓器，包括串聯(lián)連接在開門電壓Von和放大器OP的輸出端之間的一對電阻R15和R16；以及晶體管Q1，其基極連接到分壓器R15和R16，集電極連接到供給電壓AVDD，而發(fā)射極連接到普通電壓發(fā)生器200和灰度電壓發(fā)生器300。
放大器OP由供給電壓AVDD和諸如地電壓的預定電壓進行偏置，并接收負反饋。放大器OP的非反相輸入端(+)連接到分壓器R18和R19。
在運行中，分壓器R18和R19降低供給電壓AVDD的大小以提供給放大器OP的非反相輸入端(+)。放大器OP放大供給電壓AVDD與調節(jié)電壓VIN之間的差值，以提供給分壓器R15和R16。分壓器R15和R16降低與放大器OP輸出的大小成反比的開門電壓Von，以提供給晶體管Q1的基極。晶體管Q1降低與其基極電壓大致成正比的供給電壓AVDD，以便通過發(fā)射極輸出作為參考電壓CVDD。
結果，參考電壓CVDD的大小和灰度電壓的大小，依據(jù)調節(jié)電壓VTN的大小而變化。
現(xiàn)在，詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的LCD的屏幕亮度確定單元的詳細配置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過RC來產(chǎn)生調節(jié)電壓VIN，其中的RC過濾負載寬度與一幀的灰度數(shù)據(jù)的平均值成正比的脈沖寬度調制(PWM)信號。調節(jié)電壓VIN配置成為與所確定的亮度級別成正比或成反比。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LCD的示范性屏幕亮度確定單元的方框圖。
如圖7中所述，屏幕亮度確定單元140包括方波發(fā)生器1410，和模擬轉換器1420。
從信號源提供灰度數(shù)據(jù)紅(R)、綠(G)和藍(B)的方波發(fā)生器1410，為一行像素，即一個水平時間，產(chǎn)生一個負載與灰度數(shù)據(jù)R、G和B的平均值成正比的負載信號Dout，以提供給模擬轉換器1420。方波發(fā)生器1410可設在控制LCD的定時的信號控制器(未示出)內。
例如，在一個水平時間內輸入白色灰度數(shù)據(jù)時，就產(chǎn)生100％的負載信號；在一個水平時間內輸入中等灰度數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生50％的負載信號；在一個水平時間內輸入黑色灰度數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生0％的負載信號。方波發(fā)生器1410可設在信號控制器中，或與信號控制器分開。
模擬轉換器1420將負載信號模擬轉換成調節(jié)電壓VIN，以提供給參考電壓發(fā)生器130。也就是說，模擬轉換器1420有數(shù)字-模擬轉換器的功能，可以接收帶有預定負載的方波，并將其轉換為模擬調節(jié)電壓VIN。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LCD的亮度確定單元的示范性方波發(fā)生器的方框圖。
如圖8中所示，最好集成在信號控制器(未示出)中的方波發(fā)生器1410包括像素數(shù)據(jù)轉換器111、加法器112、單線加法器113、除法器114、計數(shù)器115、和負載信號發(fā)生器116。
信號控制器提供載入信號LOAD、加信號ADDING、線加信號LINEADDING、除信號DIV、和計數(shù)信號COUNTING。
像素數(shù)據(jù)轉換器111從外部信號源接收R、G和B灰度數(shù)據(jù)，并基于來自信號控制器的載入信號LOAD，將預定的權值分配到R、G和B灰度數(shù)據(jù)中的至少一個中。像素數(shù)據(jù)轉換器111將余下的灰度數(shù)據(jù)(或數(shù)據(jù))替換成加權的灰度數(shù)據(jù)(或數(shù)據(jù))，并將替換的灰度數(shù)據(jù)和加權的灰度數(shù)據(jù)提供給加法器112，作為轉換后的灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’。例如，如果R和B灰度數(shù)據(jù)為六位數(shù)據(jù)‘000000’，灰度數(shù)據(jù)G為六位數(shù)據(jù)‘111111’，并經(jīng)過加權，則R’、G’和B’灰度數(shù)據(jù)為‘111111’。省略了權值的分配。
加法器112，基于加信號ADDING，對轉換后的灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’進行相加，并將灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’的總和SUM提供給單線加法器113。對于上述的例子，灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’的總和SUM為‘10111101’。
單線加法器113，基于線加信號LINE ADDING，將一行像素的灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’的總和SUM相加，并將灰度數(shù)據(jù)R’、G’和B’的總和SUM的單線總和TSUM提供給除法器114。對于具有1024RGB像素的XGA分辨率的上述例子，單線總和TSUM為‘101111010000000000’18位數(shù)據(jù)。
除法器114，基于除信號DIV，將單線總和TSUM除3，從被3除后的單線總和TSUM中抽取高六位(MSB)，以提供給計數(shù)器115。針對上述的例子，被3除后的單線總和TSUM為‘1111110000000000’，而抽取的六位數(shù)據(jù)為‘111111’。
計數(shù)器115，基于所抽取的六位數(shù)據(jù)，將預定的計數(shù)的數(shù)字提供給負載信號發(fā)生器116。計數(shù)器115包括負載寄存器(未示出)和降值計數(shù)器(未示出)。負載寄存器按照載入信號LOAD的接收，存儲從除法器114抽取的六位數(shù)據(jù)。從而，降值計數(shù)器基于計數(shù)信號COUNTING，將存儲的六位數(shù)據(jù)的比特進行降值計數(shù)，并將降值計數(shù)后的數(shù)字提供給負載信號發(fā)生器116。
負載信號發(fā)生器116，基于降值計數(shù)后的數(shù)字，產(chǎn)生負載信號Dout，并提供給模擬轉換器1420。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的模擬轉換器的一個示范性的電路圖。
參見圖9，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的模擬轉換器包括具有多個電阻R12至R15的分壓器；晶體管Q11，其基極有連接到負載信號發(fā)生器Dout的輸入電阻R11，發(fā)射極連接到諸如地電壓的預定電壓，而集電極通過電阻R12連接到供給電壓AVDD；電容C1，連接在電阻R15和諸如地電壓的預定電壓之間。電阻R14和R15并聯(lián)地連接到電阻R13，而R13連接到晶體管Q11的集電極，以及電阻R14連接到諸如地電壓的預定電壓。模擬轉換器1420的輸出VIN連接到電容C1和電阻R15之間的節(jié)點上。
當負載信號Dout處于低電平時，晶體管Q11截止，以便對電容C1充電。這時，電容C1兩端的電壓由公式AVDD·R14R12+R13+R14]]>給出。相反地，當負載信號Dout處于高電平時，第一晶體管Q11導通，以便對電容C1進行放電。
調節(jié)電壓VIN由電阻R15和電容C1的時間常數(shù)確定。也就是說，調節(jié)電壓VIN與負載信號Dout中的負載及其脈沖的數(shù)量成正比。
圖10說明了負載信號Dout的幾個負載率的作為時間的函數(shù)的調節(jié)電壓VIN，這里R11＝20kΩ，R12＝1kΩ，R13＝1kΩ，R14＝1kΩ，R15＝20kΩ，C1＝0.1μF，以及AVDD＝9V。該結果是通過使用PSPICE而獲得的，并且曲線是針對0％、10％、30％、50％、70％和90％的負載率而獲得的。
如圖10中所示，在大約16.6毫秒的一個幀周期之后，調節(jié)電壓VIN達到最大值。通過調節(jié)時間常數(shù)，即圖9中所示的R15和C1的值，可以改變達到最大值的時間長度。
圖11示出了作為負載信號的負載率的函數(shù)的調節(jié)電壓VIN。調節(jié)電壓VIN與負載信號Dout的負載率的線性比例關系，意味著模擬轉換器1420執(zhí)行D/A轉換器的功能，用于將顯示屏的平均灰度數(shù)據(jù)轉換成模擬電壓。
盡管在上文已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應當清楚地理解可能會出現(xiàn)在本技術領域中的那些技術人員面前的在此所披露的基本發(fā)明概念的許多變化和/或修改，將仍落在如所附的權利要求書中所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內。
權利要求
1.一種液晶顯示器，包括參考電壓發(fā)生器，基于第一信號，改變第一預定電壓的電平而產(chǎn)生參考電壓，該第一信號依據(jù)液晶顯示器的環(huán)境亮度、液晶顯示器的屏幕上(on-screen)圖像亮度、和用戶的操作而變化；以及灰度電壓發(fā)生器，產(chǎn)生多個灰度電壓，該灰度電壓的大小依賴于參考電壓和第二預定電壓的大小。
2.如權利要求1的液晶顯示器，還包括多條第一信號線，多條第二信號線和連接到第一、第二信號線的多個像素；以及第一驅動器，基于來自外部源的灰度數(shù)據(jù)而選擇灰度電壓，以通過第一信號線提供給像素。
3.如權利要求2的液晶顯示器，還包括向第二信號線提供第二信號的第二驅動器，包含有一個開關元件的每一個像素連接到一條第一信號線和一條第二信號線上，并且，在第二信號的控制下，將灰度電壓傳送到像素。
4.如權利要求3的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器包括降低第三預定電壓的電平的第一分壓器，用于導通開關元件以產(chǎn)生第一信號。
5.如權利要求4的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器還包括一個光傳感器，用于檢測液晶顯示器的環(huán)境亮度，并依據(jù)檢測到的亮度產(chǎn)生第三信號，以提供給第一分壓器，并基于第三信號降低第三預定電壓的電平。
6.如權利要求4的液晶顯示器，其中，第一分壓器包括具有可由用戶調節(jié)的阻抗的可變電阻。
7.如權利要求4的液晶顯示器，還包括一個信號發(fā)生器，用于確定液晶顯示器的屏幕上圖像亮度，并依據(jù)亮度產(chǎn)生第三信號，以提供給第一分壓器，并基于第三信號而降低第三預定電壓的電平。
8.如權利要求7的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器還包括一個放大第三信號的放大器。
9.如權利要求8的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器還包括降低第一預定電壓的電平的第二分壓器，并基于電平降低后的第一預定電壓而執(zhí)行第三信號的放大。
10.如權利要求2的液晶顯示器，還包括一個普通電壓發(fā)生器，基于參考電壓而產(chǎn)生施加到像素上的普通電壓。
11.如權利要求1的液晶顯示器，其中，灰度電壓發(fā)生器包括連接在參考電壓與第二預定電壓之間一個分壓器。
12.如權利要求11的液晶顯示器，其中，分壓器包括串聯(lián)連接的第一和第二電阻串，第一電阻串連接參考電壓，而第二電阻串連接第二預定電壓，由參考電壓和第二預定電壓的大小以及第一和第二電阻串的阻抗確定灰度電壓的大小。
13.如權利要求12的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器包括一個晶體管，該晶體管的第一端子耦合第一信號，第二端子耦合第一預定電壓，第三端子輸出參考電壓。
14.如權利要求1的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器包括一個光傳感器，該光傳感器檢測環(huán)境的亮度級別，并依據(jù)檢測到的亮度級別而產(chǎn)生第一信號。
15.如權利要求1的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器包括具有可由用戶調節(jié)的阻抗的可變電阻。
16.如權利要求1的液晶顯示器，還包括一個信號發(fā)生器，用于確定液晶顯示器的屏幕上圖像亮度，并依據(jù)該亮度產(chǎn)生第一信號。
17.如權利要求16的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器包括一個放大第一信號的放大器。
18.如權利要求17的液晶顯示器，其中，參考電壓發(fā)生器還包括一個分壓器，該分壓器連接在第一預定電壓和第二預定電壓之間，用于降低第一預定電壓的電平以提供給放大器，基于電平降低后的第一預定電壓，執(zhí)行第一信號的放大。
19.如權利要求16的液晶顯示器，其中，信號發(fā)生器包括方波發(fā)生器，用于計算一個水平周期內來自外部源的灰度數(shù)據(jù)的平均值，并依據(jù)灰度數(shù)據(jù)的平均值而產(chǎn)生一個負載(duty)信號；以及模擬轉換器，將來自方波發(fā)生器的負載信號模擬轉換為第一信號。
20.如權利要求19的液晶顯示器，其中，方波發(fā)生器包括數(shù)據(jù)轉換器，將權值分配到每一組灰度數(shù)據(jù)中的至少一個灰度數(shù)據(jù)中；第一加法器，將每一組灰度數(shù)據(jù)中的灰度數(shù)據(jù)相加，輸出作為第一總和；第二加法器，將一個水平周期中的第一總和相加，輸出作為第二總和；除法器，將第二總和除以每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量，并從被每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量所除的第二總和中抽取高位(top bits)，輸出作為第一數(shù)據(jù)；計數(shù)器，對第一數(shù)據(jù)進行降值(down-counting)計數(shù)；以及負載信號發(fā)生器，用于基于對第一數(shù)據(jù)降值計數(shù)的數(shù)字，產(chǎn)生帶有負載的方波。
21.如權利要求19的液晶顯示器，其中，模擬轉換器包括晶體管，用于響應負載信號而導通或截止；以及電壓控制單元，用于產(chǎn)生第一信號，該第一信號響應依據(jù)晶體管的導通或截止而進行電平升降的模擬電壓而被模擬轉換。
22.如權利要求21的液晶顯示器，其中，第一信號是由電壓控制單元的時間常數(shù)確定的，并與負載信號中的負載和脈沖數(shù)成正比。
23.一種驅動具有多條門線、多條數(shù)據(jù)線、以及包含連接到門線和數(shù)據(jù)線的開關元件的多個像素的液晶顯示器的方法，該方法包括檢測液晶顯示器的環(huán)境亮度級別，產(chǎn)生第一信號；基于第一信號，改變預定電壓，以產(chǎn)生第二信號；產(chǎn)生電壓大小依據(jù)第二信號而變化的多個灰度電壓；將掃描信號提供給門線，以導通開關元件；以及將來自外部源得到的灰度數(shù)據(jù)轉換成相對應的灰度電壓，以便通過數(shù)據(jù)線和開關元件，將相對應的灰度電壓提供給像素。
24.一種驅動具有多條門線、多條數(shù)據(jù)線、以及包含連接到門線和數(shù)據(jù)線的開關元件的多個像素的液晶顯示器的方法，該方法包括基于來自外部源的灰度數(shù)據(jù)，確定液晶顯示器的屏幕上圖像亮度級別，以產(chǎn)生第一信號；基于第一信號，改變預定電壓的電平，以產(chǎn)生第二信號；產(chǎn)生其值隨第二信號而變化的多個灰度電壓；將掃描信號提供給門線以導通開關元件；以及將灰度數(shù)據(jù)轉換成相對應的灰度電壓，以便通過數(shù)據(jù)線和開關元件，將相對應的灰度電壓提供給像素。
25.如權利要求24的方法，其中，確定過程包括計算一個水平周期內灰度數(shù)據(jù)的平均值；依據(jù)灰度數(shù)據(jù)的平均值產(chǎn)生負載信號；以及將負載信號模擬轉換成第一信號。
26.如權利要求25的方法，其中，平均值的計算包括將灰度數(shù)據(jù)的各個組的灰度數(shù)據(jù)相加，輸出作為第一總和；將一個水平周期內的第一總和相加，輸出作為第二總和；將第二總和除以每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量；從被每一組灰度數(shù)據(jù)中灰度數(shù)據(jù)的數(shù)量所除的第二總和中抽取高位，輸出作為第一數(shù)據(jù)；對第一數(shù)據(jù)進行降值計數(shù)；以及基于第一數(shù)據(jù)降值計數(shù)后的數(shù)字，產(chǎn)生帶有負載的方波。
全文摘要
具有大小可變的多個灰度電壓的液晶顯示器(LCD)及其驅動方法。LCD包括在第一信號的基礎上改變供給電壓電平以產(chǎn)生參考電壓的參考電壓發(fā)生器。第一信號隨LCD的環(huán)境亮度、LCD的屏幕上(on－screen)圖像亮度和用戶的操作而變化。LCD也包括產(chǎn)生大小隨參考電壓和諸如地電壓的預定電壓的大小而變化的多個灰度電壓值的灰度電壓發(fā)生器。LCD還包括傳送多個門信號的多條門線、傳送灰度電壓的多條數(shù)據(jù)線、和多個像素。每個像素都具有開關元件，開關元件連接到一條門線和一條數(shù)據(jù)線上，并在門信號的控制下將灰度電壓傳送到像素。LCD包括向門線提供門信號的門驅動器、和數(shù)據(jù)驅動器，數(shù)據(jù)驅動器基于來自外部源得到的灰度數(shù)據(jù)而選擇灰度電壓，以通過數(shù)據(jù)線提供給像素。
文檔編號G02F1/133GK1414539SQ0215455
公開日2003年4月30日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權日2001年9月27日
發(fā)明者文勝煥 申請人:三星電子株式會社