发明内容
根据本发明的一个方面,一种具有较好响应速度的液晶显示(LCD)装置包括LCD部和驱动部。驱动部基于第(n)帧的第一灰度数据和第(n+1)帧的第二灰度数据,来向LCD部提供补偿后的灰度数据,其中,‘n’表示大于2的自然数。当第二灰度数据的灰度高于第一灰度数据的灰度时,驱动部向LCD部提供根据第一灰度数据而变化的总预倾斜值。当第二灰度数据的灰度低于或基本等于第一灰度数据的灰度时,驱动部向LCD部提供第一灰度数据。
在示例性实施例中,驱动部还可以包括第二存储器,该第二存储器存储对应于第一灰度数据和第三灰度数据的查询表(LUT)类型的多个预倾斜值。
在示例性的实施例中,驱动部可以基于第一灰度数据、第二灰度数据和第(n-1)帧的第三灰度数据,向LCD部提供补偿后的灰度数据。驱动部可以包括第一存储器,该第一存储器存储对应于第一灰度数据和第三灰度数据的LUT类型的多个过驱动灰度数据。
在示例性实施例中,驱动部可以基于第(n)帧的第一灰度数据和第(n-1)帧的第三灰度数据来确定第(n)帧的过驱动量。
在示例性实施例中,驱动部可以包括定时控制部、数据驱动器和栅极驱动器。定时控制部接收来自图像信号源的灰度数据,并将第(n)帧的第一灰度数据与第(n+1)帧的第二灰度数据相比较来生成由变化的预倾斜值所反映的第(n)帧的补偿后灰度数据。数据驱动器将补偿后的灰度数据转换成数据电压,以向LCD部提供图像信号。栅极驱动器随后向LCD部提供扫描信号。
在示例性实施例中,定时控制部可以包括第一存储器、第二存储器和补偿部件。补偿部件接收第(n+1)帧的第二灰度数据,提取存储在第二存储器中的预倾斜值,以及将预倾斜值反映成第一灰度数据,以向数据驱动器提供第(n)帧的补偿后的灰度数据。
在示例性实施例中,当第(n)帧的第一灰度数据与第(n+1)帧的第二灰度数据彼此不同时,补偿部件可以输出比第(n)帧的目标电压高的过驱动波形所用的补偿灰度数据。当第一灰度数据的灰度低于第二灰度数据的灰度时,补偿后的灰度数据是用于形成过冲波形的信号。当第一灰度数据的灰度高于第二灰度数据的灰度时,补偿后的灰度数据是用于形成下冲波形的信号。
在示例性实施例中,驱动部可以基于第(n)帧的第一灰度数据与第(n+1)帧的第二灰度数据,确定第(n)帧的预倾斜量,其中,将所确定的预倾斜量反映在补偿后的灰度数据中。
在示例性实施例中,驱动部可以基于第(n)帧的第一灰度数据与第(n-1)帧的第三灰度数据,确定第(n)帧的过驱动量。这里,可以将所确定的过驱动量反映在补偿后的灰度数据中。
在示例性实施例中,预倾斜值的幅度可以随着第一灰度数据的灰度和第二灰度数据的灰度之间的差值增大而增大。
在示例性实施例中,可以将补偿后的灰度数据延迟一个帧间隔,然后输出到LCD部。
在示例性实施例中,图像的全灰度的数量可以是256,且预倾斜值的最大值可以是与第100灰度相对应的灰度数据。
在示例性实施例中,预倾斜值的最小值可以是对应于第6灰度的灰度数据。
在本发明的另一方面,LCD装置包括:多条栅极线;多条数据线,与多条栅极线电绝缘并沿不同于多条栅极线的方向延伸,以限定呈矩阵形状排列的多个像素区;以及多个像素,形成在像素区中。根据驱动LCD装置的方法,将扫描信号顺序地提供给多条栅极线。从图像信号源接收灰度数据,然后将第(n)帧的第一灰度数据与第(n+1)帧的第二灰度数据相比较以生成第(n)帧的补偿后的灰度数据,该补偿后的灰度数据具有在其中所反映的变化的预倾斜值。这里,‘n’表示大于2的自然数。然后将对应于补偿后的灰度数据的数据电压提供给数据线。
在示例性实施例中,在接收灰度数据的过程中,当第二灰度数据的灰度高于第一灰度数据的灰度时,将变化的预倾斜值添加到第一灰度数据,以生成补偿后的灰度数据。此外,当第二灰度数据的灰度低于第一灰度数据的灰度时,生成第一灰度数据作为补偿后的灰度数据。
在示例性实施例中,图像的全灰度数量可以是256,且预倾斜值的最大值是对应于第100灰度的灰度数据。预倾斜值的最小值可以是对应于第6灰度的灰度数据。
根据LCD装置和用于驱动LCD装置的方法,补偿后的灰度数据具有根据灰度变化而确定的可变预倾斜值,以优化详细灰度之间的液晶分子的响应速度。
具体实施方式
可以理解,当指出一个元件或层“位于”另一元件或层上,“连接至”或“耦合至”另一元件或层时,它可以直接位于另一元件或层上、直接连接至或耦合至另一元件或层,或者可以存在插入的元件或层。相反,当指出一个元件“直接位于”另一元件或层上,“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件或层时,则不存在插入的元件或层。
在下文中,将参考附图来详细描述本发明。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的液晶显示(LCD)装置的框图。
参考图1,根据本发明的LCD装置包括LCD面板100、栅极驱动器200、数据驱动器300和定时控制部400。栅极驱动器200和数据驱动器300、以及定时控制部400用作驱动装置,该驱动装置将从诸如图形控制器的外部主机系统提供的信号转换成适用于LCD面板100的信号。
LCD面板100包括用于传送栅极导通信号的多条栅极线(或扫描线)和用于传送补偿后的灰度数据信号的多条数据线(或源极线)。每条数据线和每条栅极线确定一个像素。该像素包括薄膜晶体管(TFT)110、液晶电容器Clc和存储电容器Cst。TFT 110包括电连接至栅极线之一的栅电极、和电连接至数据线之一的源电极。
当将栅极导通信号提供至栅极线Sn以导通TFT 110时,施加给数据线DL的数据电压Vd经由TFT 110被提供至每个像素电极(未示出)。与提供至像素电极的像素电压Vp和公共电压Vcom之间的差值相对应的电场被提供给液晶(如图1中所示的液晶电容器),以使光根据电场强度透过TFT 110。在一个帧周期期间保持像素电压Vp。在图1中,可以以辅助的方式使用存储电容器Cst,以保持提供给像素电极的像素电压Vp。
液晶分子具有各向异性的介电常数,这意味着介电常数取决于液晶分子的方向。当通过提供至液晶的电压来改变液晶分子的方向时,其介电常数也发生变化,因此,液晶电容器的电容(在下文中,称作液晶电容)也发生变化。在导通TFT 110的同时对液晶电容器进行充电,充电完成后,将TFT 110截止。当改变液晶电容时,由于Q=CV,液晶分子处的像素电压Vp也发生变化。
LCD面板100的液晶层包括扭曲向列(TN)模式、平面控制(IPS,plane switching)模式、垂直取向(VA)模式等。VA模式的液晶层具有快速的响应速度,并已被广泛使用。为了增加具有VA模式的LCD面板的视角,已经设计了垂直取向构型(PVA)模式、多畴垂直取向(MVA)模式等。VA模式是一种阵列基板的研磨方向与滤色器基板的研磨方向基本平行且阵列基板和滤色器基板的研磨方向彼此相反的液晶模式。MVA模式是一种阵列基板的研磨方向与滤色器基板的研磨方向以大约0度至约90度角相交且阵列基板的研磨方向与滤色器基板的研磨方向彼此相反的液晶模式。
栅极驱动器200顺序地将栅极导通电压S1、S2、S3、…、Sn施加至栅极线,由此导通电连接至栅极线的TFT 110。
数据驱动器300接收来自定时控制部400的补偿后的灰度数据Gn’,并将补偿后的灰度数据Gn’转换成灰度电压(数据电压)的多个数据信号D1、D2、…、Dm,并将数据信号D1、D2、…、Dm施加于每条数据线。
定时控制部400接收来自灰度数据源(例如,图形控制器(未示出))的后一帧(即,第(n+1)帧)的灰度数据Gn+1,并基于当前帧(即,第(n)帧)灰度数据Gn、前一帧(即,第(n-1)帧)灰度数据Gn-1、后一帧(第(n+1)帧)灰度数据Gn+1,输出当前帧的补偿后的灰度数据Gn’,其中,‘n’表示大于2的自然数。
当第(n)帧灰度数据Gn等于第(n+1)帧灰度数据Gn+1时,定时控制部400并不补偿第(n)帧灰度数据Gn,并将第(n)帧灰度数据Gn提供给数据驱动器300。
然而,当第(n)帧灰度数据Gn对应于黑灰度且第(n+1)帧灰度数据Gn+1对应于亮灰度或白灰度时,定时控制部400向数据驱动器300提供补偿后的灰度数据,以形成比对应于第(n)帧的黑灰度高的灰度。
定时控制部400通过比较第(n)帧灰度数据Gn和第(n-1)帧灰度数据Gn-1,向数据驱动器300提供用于过驱动(overdriving)对应于第(n)帧的液晶分子的补偿后的灰度数据Gn’。
定时控制部400通过比较第(n)帧灰度数据Gn和第(n+1)帧灰度数据Gn+1,向数据驱动器300提供用于预倾斜对应于第(n)帧的液晶分子的补偿后的灰度数据Gn’。
尽管图1示出的定时控制部400是独立单元,但可以将其集成在图形卡、LCD模块、定时控制器或数据驱动器中。
如上所述,对数据电压进行了补偿并将补偿后的数据电压施加于像素,以使像素电压达到目标电压电平。因此,尽管没有改变LCD面板的结构并且也不改变液晶分子,但液晶分子的响应速度被优化从而可以清晰地显示运动图像等。
图2是示出了根据本发明示例性实施例的定时控制部的框图。
参考图1和图2,根据本发明的示例性实施例的定时控制部400包括第一存储器410、第二存储器420和补偿部件430。
第一存储器410存储具有反映在其中的过驱动值的灰度数据,该过驱动值对应于第(n)帧灰度数据Gn和第(n+1)帧灰度数据Gn+1。过驱动值包括大于目标像素电压的过冲值和小于目标值的下冲值。在图2中,第一存储器410存储用于过冲的LUT。
第二存储器420存储与第(n)帧灰度数据Gn和第(n+1)帧灰度数据Gn+1相对应的预倾斜值。在图2中,第二存储器420存储用于预倾斜的LUT。
当第(n-1)帧的目标电压不同于第(n)帧灰度数据Gn时,补偿部件430将用于形成第(n)帧的不同目标电压的补偿后的灰度数据提供给数据驱动器300。提供给数据驱动器300的补偿后的灰度数据被延迟大约一帧。
例如,当对应于第(n-1)帧的灰度数据Gn-1小于对应于第(n)帧的灰度数据Gn时,补偿部件430向数据驱动器300提供用于形成大于第(n)帧目标电压的过冲波形的补偿后的灰度数据。
当对应于第(n-1)帧的灰度数据Gn-1大于对应于第(n)帧的灰度数据Gn时,补偿部件430向数据驱动器300提供用于形成小于第(n)帧的目标电压的反冲波形的补偿后的灰度数据。
当对应于第(n-1)帧的灰度数据Gn-1等于对应于第(n)帧的灰度数据Gn时,补偿部件430向数据驱动器300提供对应于第(n)帧的目标电压的灰度数据。
补偿部件430接收第(n+1)帧灰度数据Gn+1,提取存储在第二存储器420中的预倾斜值,并通过将预倾斜值反映到对应于第(n)帧的灰度数据向数据驱动器300提供第(n)帧的补偿后的灰度数据Gn’。
例如,当对应于第(n)帧的灰度数据Gn小于对应于第(n+1)帧的灰度数据Gn+1时,补偿部件430向数据驱动器300提供对应于第(n)帧的目标电压的灰度数据。
当对应于第(n)帧的灰度数据Gn大于或等于对应于第(n+1)帧的灰度数据Gn+1时,补偿部件430将根据灰度而变化的预倾斜值添加至第(n)帧的目标电压,并向数据驱动器300提供对应于添加后的电压的灰度数据。
图3是示出了在图2的第一存储器中存储的第一查询表(LUT)的实例的图表。特别是,图3示出了具有反映在其中的过驱动值的灰度数据的实例。
参考图3,当第(n-1)帧灰度数据Gn-1具有较高灰度且第(n)帧灰度数据Gn具有较低灰度时,将用于形成下冲波形的灰度数据存储在第一LUT 410中。
当第(n-1)帧灰度数据Gn-1具有较低灰度且第(n)帧灰度数据Gn具有较高灰度时,将用于形成过冲波形的灰度数据存储在第一LUT 410中。
例如,当第(n-1)帧灰度数据Gn-1是第80灰度且第(n)帧灰度数据Gn是第32灰度时,过驱动值可以是对应于第14灰度的灰度数据。对应于第14灰度的灰度数据可以是具有反映在其中的下冲值的灰度数据。
当第(n-1)帧灰度数据Gn-1是第80灰度且第(n)帧灰度数据Gn是第208灰度时,过驱动值可以是对应于第226灰度的灰度数据。对应于第226灰度的灰度数据可以是具有反映在其中的过冲值的灰度数据。
图4是示出了存储在图2的第二存储器中的第二LUT的实例的图表。具体地,图4示出了存储在第二存储器中的第二LUT的实例。
参考图4,当第(n)帧灰度数据Gn具有较高灰度且第(n+1)帧灰度数据Gn+1具有较低灰度时,将零级的预倾斜值存储在第二LUT 420中。
当第(n)帧灰度数据Gn具有较低灰度且第(n+1)帧灰度数据Gn+1具有较高灰度时,将根据灰度而变化的多个预倾斜值存储在第二LUT 420中。
例如,相应地,当第(n)帧灰度数据Gn为第32灰度且第(n+1)帧灰度数据Gn+1是第80灰度时,预倾斜值可以是对应于第19灰度的灰度数据。
当第(n)帧灰度数据Gn和第(n+1)帧灰度数据Gn+1分别是第208灰度和第80灰度时,预倾斜值可以具有零级。因为即使当图像从高灰度变为低灰度时,不改变液晶分子的方向,也不会发生液晶分子响应速度的损失,所以存储零级的预倾斜值。
如上所述,为了优化液晶分子的响应速度,当在第(n)帧中,灰度数据从黑灰度变为白灰度时,根据下述的图5所示,例如,将大约2V至大约3.5V的预倾斜电压施加至像素电极,以预倾斜第(n-1)帧中的液晶分子。因此,当在第(n)帧中将灰度数据变为白灰度时,可以优化液晶分子的响应速度。
图5是示出了根据本发明的示例性实施例施加电压的曲线图。
参考图5,根据本发明的示例性实施例,考虑到第(n)帧目标像素电压、第(n-1)帧像素电压(或数据电压)、以及第(n+1)帧像素电压,补偿后的灰度数据电压Vn’施加至LCD面板,以使第(n)帧实际像素电压Vp可以快速接近目标像素电压。
即,当图像从黑灰度变为白灰度时,在白灰度的一帧之前,将相对高于与黑灰度相对应的电压的电压施加至LCD面板,以便预倾斜液晶分子。考虑到黑电压是大约0.5V至大约1.5V,用于预倾斜液晶分子的高电压可以是大约2V至大约3.5V。
当全部灰度数量是256时,第0灰度至第50灰度可以被定义为黑灰度以及第200灰度至第255灰度可以被定义为白灰度。可以由LCD装置的设计者设置黑或白灰度的范围。可选地,用于预倾斜液晶分子的电压可被设置为对应于每个灰度的不同值。
当在下一帧将图像改变为白灰度时,可以将液晶分子的响应速度从黑灰度优化为白灰度。
特别是,当第(n)帧是黑灰度时,可以得到随后第(n+1)帧的灰度信号的类型。当第(n+1)帧的灰度信号是白灰度或亮灰度时,在第(n)帧期间,将大于黑灰度的灰度信号施加至数据驱动器。
因此,输出用于预倾斜的补偿后的灰度数据和用于过驱动的补偿后的灰度数据,从而在灰度数据从黑灰度变为白灰度时,可以优化液晶分子的响应速度。
图6是示出了根据本发明的示例性实施例输出补偿灰度数据相对于输入灰度数据的波形图。
参考图6,当输入灰度数据信号在第(n-1)帧期间为大约1V,在第(n)帧期间和在第(n+1)帧期间为大约5V,以及在第(n+2)帧期间和在第(n+2)帧之后为大约3V时,如下输出根据本发明的示例性实施例的补偿后的灰度数据。
相应地,将与第(n-1)帧的输入灰度数据信号相对应的1.5V的补偿后的灰度数据信号施加给第(n)帧,以预倾斜液晶分子。然后,将与第(n)帧的输入灰度数据信号相对应的6V的补偿灰度数据信号施加给第(n+1)帧,以及将与第(n+1)帧的输入灰度数据相对应的5V的补偿灰度数据信号施加给第(n+2)帧。将与第(n+2)帧的输入灰度数据信号相对应的2.5V的补偿灰度数据信号施加给第(n+3)帧,以及将与第(n+3)帧的输入灰度数据相对应的3V的补偿灰度数据信号施加给第(n+4)帧及其以后的帧。
因此,根据本发明示例性实施例的补偿后的灰度数据相对于从诸如图形控制器的外部设备输入的灰度数据被延迟一帧。当图像快速从低电压的黑灰度变为高电压的白灰度时,在第(n)帧处输出用于预倾斜液晶分子的信号,然后在第(n+1)帧处输出相对高于目标像素电压的灰度信号,从而可以优化液晶分子的响应速度。
如上所述,当灰度数据从诸如黑灰度的低灰度瞬变到诸如白灰度的高灰度时,根据灰度而变化的预倾斜值被施加至对应于低灰度的数据驱动器,从而可以优化液晶分子的响应速度。预倾斜值被表示为对应于电压电平的灰度值。例如,当预倾斜值约为80时,预倾斜值是对应于第80灰度的电压值。
当图像全部灰度数量是256时,预倾斜值的最大值对应于第100灰度,且预倾斜值的最小值对应于第6灰度。
当预倾斜值的最大值大于约100时,电压波形产生失真并且电压波形的矩形波发生倾斜。因此,不能优化液晶分子的响应速度。
图7A至图7C是示出了当改变预倾斜值时波形失真的曲线图。
参考图7A,当第(n)帧灰度数据Gn具有较低灰度,第(n+1)帧灰度数据Gn+1具有较高灰度,且预倾斜值对应于大约80(即,对应于第80灰度的电压值)时,矩形波形并不产生失真。
即,当对应于较低灰度的第(n)帧灰度数据Gn瞬变到对应于较高灰度的第(n+1)帧灰度数据Gn+1时,对应于第80灰度数据的电压值作为预倾斜值被施加至数据驱动器。在对应于较低灰度的灰度数据瞬变到对应于较高灰度的灰度数据情况下的部分‘A’并未产生波形失真。因此,可以优化液晶分子的响应速度。
参考图7B,当第(n)帧灰度数据Gn具有较低灰度,第(n+1)帧灰度数据Gn+1具有较高灰度,且预倾斜值对应于大约120(即,对应于第120灰度的电压值)时,矩形波形产生失真。
即,当对应于较低灰度的第(n)帧灰度数据Gn瞬变到对应于较高灰度的第(n+1)帧灰度数据Gn+1时,对应于第120灰度数据的电压值作为预倾斜值被施加至数据驱动器。在对应于较低灰度的灰度数据瞬变到对应于较高灰度的灰度数据情况下的部分‘B’产生波形失真。因此,由于部分‘B’所产生的波形失真,液晶分子的响应速度未被优化。
参考图7C,当第(n)帧灰度数据Gn具有较低灰度,第(n+1)帧灰度数据Gn+1具有较高灰度,且预倾斜值对应于大约150(即,对应于第150灰度的电压值)时,矩形波形产生严重失真。
即,当对应于较低灰度的第(n)帧灰度数据Gn瞬变到对应于较高灰度的第(n+1)帧灰度数据Gn+1时,对应于第150灰度数据的电压值作为预倾斜值被施加至数据驱动器。这里,在对应于较低灰度的灰度数据瞬变到对应于较高灰度的灰度数据情况下的部分‘C’产生极大的波形失真。即,在部分‘C’生成大约45度倾斜的波形失真。因此,由于部分‘C’所产生的波形失真,液晶分子的响应速度未被优化。
如上所述,根据本发明,将根据灰度变化而变化的预倾斜值施加至LCD面板,不仅可以为将图像从全部低灰度(即,黑灰度)瞬变到全部高灰度(即,白灰度),而且可以为全部的灰度变化优化液晶分子的响应速度。
尽管已经描述了本发明的示例性实施例,但应该理解,本发明不局限于这些示例性实施例,并且对于本领域的技术人员而言,在属于本发明的主旨和范围的情况下,本发明可以有各种更改和变化。