專利名稱：改進動態對比度的液晶顯示器和為其生成γ電壓的方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器(LCD)和用于LCD的γ電壓的方法，并特別地涉及LCD和為LCD生成γ電壓的方法、用于通過基于圖像亮度來調整γ電壓來改進LCD的圖像的動態對比度。
背景技術：
最近，顯示設備需要符合個人計算機和電視機等的亮度和瘦身(slimness)。為了響應該需求，已經研發出了液晶顯示器(LCD)等平板顯示器，并在各種領域中付諸實踐以取代陰極射線管(CRT)。
LCD通過調整施加給置于兩塊板間的介電各向異性(dielectric anisotropy)液晶物質的電場，從而控制透過平板的光透明度。
當前用于筆記本計算機的LCD的使用已擴展到臺式機監視器了。計算機的用戶想要在改進的多媒體環境下使用計算機的顯示設備來觀看電影。然而，當前使用的LCD在動態對比度方面遜于CRT。相應地，為了將LCD用于電視機，需要進一步改進LCD的動態對比度。
現在，參照圖1來說明典型的LCD。
圖1表示傳統LCD的整體配置。
如圖1所示，傳統LCD包括LCD平板組件1，其具有多個像素，布置在多條柵極線和多條數據線的交點處，多個柵極驅動集成電路(IC)2施加用來順序掃描柵極線的電壓信號，多個源極驅動IC3將用于圖像顯示的電壓信號施加到數據線，γ電壓生成器5具有多個串聯的電阻器、用來生成多個γ電壓，多個模擬緩沖6和7、用來將生成的γ電壓提供給源極驅動IC3，和定時控制器4、用來執行柵極接通/斷開控制以及為源極驅動IC3提供圖像數據和其它控制信號。
在上述LCD中，柵極驅動IC2在定時控制器4的柵極接通/斷開控制下順序接通LCD平板組件1的柵極線。源極驅動IC3將來自定時控制器4的圖像數據轉換成來自定時控制器4的電壓信號，再接著基于控制信號而將電壓信號寫入與接通的柵極線相關的像素。所期望的圖像就是以這種方式來顯示的。
用于圖像顯示的電壓信號是通過從γ電壓生成器5經由模擬緩沖6和7而提供的γ電壓中選擇合適的一個、對應于來自定時控制器4的圖像數據而生成的。即，要施加給LCD平板組件1的電壓信號是由源極驅動從γ電壓生成器5的電阻分壓所生成的γ電壓中而確定的。
然而，傳統LCD的γ電壓是被串聯的電阻器所固定的，從而由這些γ電壓實現的圖像亮度也是不能變的。換言之，傳統LCD的固定的γ電壓不支持當圖像亮或暗時所需的圖像亮度的調整。
發明內容
本發明是為了解決以上問題而做出的。
本發明的目的在于提供一種LCD和為LCD生成多個γ電壓的方法，其基于通過將用于γ電壓的數字γ數據轉換成模擬信號而生成的γ電壓來顯示圖像、用來調整圖像亮度，從而能夠改進圖像的動態對比度。
為了實現上述目的，根據本發明的LCD包括液晶顯示器平板組件，其具有多個像素，布置在多條柵極線和多條數據線的交匯區；柵極驅動施加用來順序掃描柵極線的電壓信號；源極驅動將用于圖像顯示的電壓信號施加給數據線；定時控制器為源極驅動提供圖像數據和控制信號，為柵極驅動提供柵極線接通/斷開控制信號，并將數字γ數據從安裝在其上的存儲器發送到源極驅動；和經由數字接口連接到定時控制器的D/A轉換器，用來將來自定時控制器的數字γ數據轉換成模擬信號，以生成多個γ電壓并將該γ電壓輸出到源極驅動，其中定時控制器在無有效數據傳輸的黑屏期間發送數字γ數據。
根據本發明的一個方面，γ電壓是通過由D/A轉換器取代使用串聯的電阻器、將來自定時控制器的數字γ數據轉換成模擬信號而生成的。
使用串聯的電阻的現有技術給出了由電阻的阻值固定的γ電壓的特性曲線。反之，根據本發明的γ電壓可依賴圖像亮度而變化。例如，調整γ電壓以得到高動態對比度，從而γ曲線的特性曲線對于暗圖像而降低而對于亮圖像而升高。根據本發明的D/A轉換器生成基于圖像亮度而可調整的γ電壓。
圖1示出了傳統LCD的配置；圖2描繪根據本發明第一實施例的LCD的配置；圖3A和圖3B是描繪用于圖2所示LCD的γ電壓的圖；圖4是描繪為根據本發明第一實施例的LCD而生成γ電壓的方法的流程圖；圖5描繪根據本發明第二實施例的LCD的配置。
(對于附圖中主要部分的附圖標記的說明)10LCD平板組件 20柵極驅動IC30源極驅動IC 40定時控制器50D/A轉換器 61、62圖像數據63數字數據64γ電壓具體實施方式
以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。
參照圖2至圖4來說明根據本發明第一實施例的LCD及其γ電壓生成方法。
圖2表示根據本發明第一實施例的LCD的配置。
如圖2所示，根據本發明第一實施例的LCD包括液晶顯示器平板組件10，其具有多個像素、布置在多條柵極線和多條數據線的交匯區，多個柵極驅動IC20施加用來順序掃描柵極線的電壓信號，多個源極驅動IC30將用于圖像顯示的電壓信號施加到數據線，定時控制器40執行柵極接通/斷開控制、為源極驅動IC30提供圖像顯示用的數據(以下稱作“圖像數據”)和相關的控制信號并生成用于γ電壓的數字數據(以下稱作“數字γ數據，，)和將其輸出到源極驅動IC30，并且數字到模擬(D/A)轉換器50通過將數字γ數據轉換成模擬信號而生成多個γ電壓并將γ電壓供給源極驅動IC30。
盡管圖2未示出，但液晶顯示器平板組件10包括在橫向延伸的多條柵極線和與柵極線交匯的多條數據線，從而像素位于交匯區。
定時控制器40將圖像數據和相關的控制信號通過信號線61和62發送到源極驅動IC30。此外，定時控制器40將數字γ數據經由信號線63發送到D/A轉換器50并將柵極接通/斷開控制通過其它信號線(未示出)發送到柵極驅動IC20。D/A轉換器50將來自定時控制器40的數字γ數據轉換成模擬信號，以生成多個γ電壓并通過信號線64提供用于源極驅動IC30的γ電壓。信號線64的配置使得γ電壓共同施加到源極驅動IC30。
一旦LCD通電以開始其操作，定時控制器40即生成上述信號并將信號輸出到合適的設備。柵極驅動IC20順序接通LCD平板組件10的柵極線，從而連接到柵極線的像素準備好要顯示圖像。各源極驅動IC30對應于來自定時控制器40的各圖像數據而從D/A轉換器50選擇γ電壓之一，并將所選擇的γ電壓施加到對應像素。圖像的顯示實際上是被施加到像素的這些所選電壓啟用(enabled)的。
本發明的一個特征是通過用D/A轉換器50取代使用串聯的電阻器而將來自定時控制器40的數字γ數據轉換成模擬信號、從而生成γ電壓的。使用串聯的電阻器的現有技術給出了由電阻器的阻值固定的γ電壓的特性曲線(以下稱作“γ曲線”)。反之，根據本發明的γ電壓可依賴圖像亮度而變化。例如，調整γ電壓以得到高動態對比度，以使γ曲線的特性曲線對于暗圖像而降低而對于亮圖像而升高。根據本發明的D/A轉換器生成基于圖像亮度而可調整的γ電壓。
圖3A和圖3B是描繪用于圖2所示LCD的γ電壓的圖。
圖3A描繪了亮圖像的γ曲線而圖3B描繪了暗圖像的γ曲線。如圖3A和圖3B所示，亮圖像的調整γ曲線具有比標準γ曲線大的灰色數據，而暗圖像的調整γ曲線具有比標準γ曲線小的灰色數據。相應地，動態對比度是通過依賴于圖像亮度選擇合適的γ曲線而改進的。
定時控制器40基于γ曲線而生成數字γ數據。以下將參照圖4來說明根據本發明的一個實施例的γ電壓生成方法。
圖4是描繪根據本發明的第一實施例的生成γ電壓的方法的流程圖。圖4所示的流程圖描繪了由LCD的定時控制器40而生成數字γ數據。
一旦LCD通電以開始其操作(S1)，圖像顯示用的圖像數據即從LCD的外部圖形源輸入(S2)。圖像數據是用于圖像顯示的基本數據，并包括紅、綠和藍色的數據。
一幀即圖像單位的平均亮度Y是基于輸入的RGB數據而計算的(S3)。平均亮度Y由以下等式1給出等式1
F＝CR×R+CG×G+CB×B，其中CR、CG和CB分別是紅、綠和藍色的加權，而R、G和B分別是紅、綠和藍色的一幀的圖像數據的平均值。
此后，圖像的亮度由算出的平均亮度Y來確定，用來依賴于圖像亮度選擇合適的γ曲線(S4)。
如上述，確定合適的γ曲線，從而亮圖像的所選γ曲線具有比標準γ曲線大的灰色數據，而暗圖像的所選γ曲線具有比標準γ曲線小的灰色數據。
為了進行調整，需要確定當前幀的圖像的亮度是亮還是暗，這可以由算出的平均亮度來確定。例如，假設平均亮度的范圍介于0和255之間，若平均亮度小于或等于64則確定當前幀的圖像是暗的，而若平均亮度大球或等于192則確定當前幀的圖像是亮的。進而，若平均亮度大于64并小于192，則確定當前幀是代表具有正常亮度的圖像的正常幀。
邊界值可依賴設計者所執行的測試或實驗的結果而改變，而本發明的范圍不受用來確定平均亮度的邊界值所限。
若確定當前幀的圖像是暗的(S4)，則定時控制器40將適宜圖3B所示對于暗圖像的γ曲線的一組數字γ數據發送到D/A轉換器50(S5)。數字γ數據的發送是在位于有效顯示時期之間的黑屏期間執行的。
同理，若確定當前幀具有正常亮度(S4)，，則定時控制器40將適宜圖3A和圖3B所示標準γ曲線的一組數字γ數據發送到D/A轉換器50(S6)。數字γ數據也是在黑屏期間發送的。
若確定當前幀的圖像是亮的(S4)，則定時控制器40將指示圖3A所示對于亮圖像的γ曲線的數字γ數據發送到D/A轉換器50(S5)。數字γ數據也是在黑屏期間發送的。
步驟S2至S7是逐幀重復的，而步驟S7的完成使得算法返回，以便為下一幀的圖像數據而生成γ電壓。
總之，γ曲線的確定依賴從當前幀的圖像數據獲得的平均亮度，而適宜γ曲線的一組數字γ數據是在用來顯示下一幀的黑屏期間發送的。盡管存在一幀的延遲，但可以忽略不計，因為平均亮度在相鄰幀間不是驟變的，而一幀延遲不被人眼所識別。
從定時控制器40到D/A轉換器50的數據傳輸最好是順序執行而不是并行執行的，因為定時控制器40為了并行發送需要太多管腳。
參照圖5來說明根據本發明第二實施例的LCD。
如圖5所示，根據本發明第二實施例的LCD與根據本發明第一實施例的LCD相比，還包括非易失性存儲器70。
該非易失性存儲器70存儲了依賴圖像亮度的暗、正常和亮圖像的γ曲線的信息。
一旦LCD通電，則γ曲線的信息從非易失性存儲器70被發送到定時控制器40的內部存儲器。此配置使得容易更新γ曲線的信息。
如上述，在本發明的LCD中，由定時控制器生成的數字γ數據被轉換成模擬信號以生成γ電壓，從而容易調整γ電壓。相應地，γ電壓可被優化為圖像亮度，結果導致LCD的動態對比度的增強。
權利要求
1.一種液晶顯示器，其包括液晶顯示器平板組件，其具有多個像素，布置在多條柵極線和多條數據線的交匯區；柵極驅動，其施加用來順序掃描所述柵極線的電壓信號；源極驅動，其將用于圖像顯示的電壓信號施加到所述數據線；定時控制器，其為所述源極驅動提供圖像數據和控制信號，為所述柵極驅動提供柵極線接通/斷開控制信號，并將數字γ數據從安裝在其中的存儲器發送到所述源極驅動；和經由數字接口連接到所述定時控制器的D/A轉換器，用來將來自所述定時控制器的所述數字γ數據轉換成模擬信號，以生成多個γ電壓并將所述γ電壓輸出到所述源極驅動，其中所述定時控制器在無有效數據傳輸的黑屏期間發送所述數字γ數據。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述定時控制器接收紅、綠和藍色的數字圖像數據，計算一幀的平均亮度，基于算出的平均亮度來確定圖像的亮度，并生成對應于所述圖像的亮度的數字γ數據。
3.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中，平均亮度Y由Y＝CR×R+CG×G+CB×B來確定，其中，CR、CG和CB分別是紅、綠和藍色的加權，而R、G和B分別是一幀中紅、綠和藍色的所述圖像數據的平均值。
4.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，數字γ數據是從定時控制器順序發送到所述源極驅動器的。
5.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述數字γ數據是從所述定時控制器并行發送到所述源極驅動器的。
6.如權利要求1所述的液晶顯示器，還包括連接到所述定時控制器的存儲器，用來存儲在所述液晶顯示器通電后要載入所述定時控制器的數字γ數據。
7.一種為液晶顯示器生成多個γ電壓的方法，所述方法包括從圖形源接收紅、綠和藍色數據；為一幀計算所述紅、綠和藍色數據的平均亮度；基于所述平均亮度來確定所述幀的圖像的亮度；選擇和發送適宜所述幀的所述圖像的亮度的數字γ數據；和將所選擇的數字γ數據轉換成模擬信號。
8.如權利要求7所述的方法，其中發送所述數字γ數據是在無有效數據傳輸的黑屏期間執行的。
9.如權利要求7所述的方法，其中發送所述數字γ數據是經由數字接口而執行的。
10.如權利要求9所述的方法，其中發送所述數字γ數據是順序執行的。
11.根據權利要求9所述的方法，其中發送所述數字γ數據是并行執行的。
全文摘要
本發明涉及根據圖像亮度通過調整γ電壓來改進動態對比度的LCD。根據本發明的LCD包括液晶顯示器平板組件，其具有多個像素，布置在多條柵極線和多條數據線的交匯區；柵極驅動，其施加用來順序掃描柵極線的電壓信號；源極驅動，其將用于圖像顯示的電壓信號施加到數據線；定時控制器，其為源極驅動提供圖像數據和控制信號，為柵極驅動提供柵極線接通/斷開控制信號，并將數字γ數據從安裝在其中的存儲器發送到源極驅動；和經由數字接口連接到定時控制器的D/A轉換器，用來將來自定時控制器的數字γ數據轉換成模擬信號，以生成多個γ電壓并將γ電壓輸出到源極驅動。本發明的一個特征是由D/A轉換器取代了使用串聯的電阻而將來自定時控制器的數字γ數據轉換成模擬信號、從而生成γ電壓的。相應地，根據本發明的γ電壓可依賴圖像亮度而變化。
文檔編號H04N5/66GK1623114SQ02828464
公開日2005年6月1日 申請日期2002年12月4日 優先權日2002年3月11日
發明者金鐘宣, 田萬福, 李升佑 申請人:三星電子株式會社