CN102456335B - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，包括：液晶面板；伽马电压供给单元，根据预定T-V曲线生成对应于每个灰度级的伽马电压；以及数据驱动单元，使用所述伽马电压将数字图像数据转变为模拟图像数据，并将所述模拟图像数据输出到所述液晶面板，其中对应于黑色级的伽马电压具有在0V到0.005V范围中的值。

Description

液晶显示装置及其驱动方法

本申请要求于2010年10月26日提交的韩国专利申请第10-2010-0104675号的优先权，这里引用该申请的全文作参考。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，更具体地，涉及一种液晶显示装置及其驱动方法。

背景技术

随着信息技术的高速发展，处理和显示大量信息的显示装置也得到了快速发展。近来，已经出现了平板显示(FPD)装置，例如液晶显示(LCD)装置、等离子显示面板(PDP)装置和有机发光二极管(OLED)装置。

在各种FPD装置中，由于LCD装置具有尺寸小、重量轻、外形薄和功耗低的优点，所以得到了广泛应用。同时，因为有源矩阵型的液晶显示装置具有高分辨率、彩色显示能力和显示动态图像的优越性，所以已经得到了广泛的使用，有源矩阵型的液晶显示装置包括以矩阵形式排列的像素以及控制各个像素开/关的薄膜晶体管。

近来，在用于移动设备的LCD装置中，广泛使用了灰度为黑色级(blacklevel)的图像数据，并且增加了这种图像数据的显示时间。因此，除了中级或低级残像之外，又出现了黑色级残像的问题。

下面将参照表1解释黑色级残像。表1示出了在一般黑色模式中的每个灰度级别的驱动电压。

在表1中，第0灰度级的黑色级Gray0的驱动电压是0.222V，该驱动电压是用于灰度反转的。更具体地，各个灰度级的亮度应当是逐渐增加的。此时，黑色级Gray0的驱动电压低于灰度反转发生时的电压，并且第一灰度级Gray1的驱动电压高于灰度反转发生时的电压。第二和第三灰度级Gray2和Gray3的驱动电压逐渐增加。这里，灰度反转可发生在大约0.3V，第一灰度级Gray1的驱动电压是大约0.4V。

表1

Gray	驱动电压(V)
		0	0.222
1	0.367
		2	0.421
3	0.476
		4	0.512
5	0.555
		6	0.599
7	0.642
		8	0.686
9	0.729
		10	0.791

然而，如上所述，当黑色级Gray0的驱动电压是大约0.2V并且黑色级Gray0的图像数据被长时间显示时，液晶受到0.2V电压的影响。因此，在当前帧显示的黑色级图像数据会保持到下一帧，从而导致残像。

发明内容

因此，本发明涉及一种液晶显示装置及其驱动方法，这种液晶显示装置及其驱动方法实质上解决了由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种液晶显示装置及其驱动方法，这种液晶显示装置及其驱动方法解决了由于黑色级的图像数据所导致的残像问题。

本发明的其他特征和优点的一部分将在以下说明中给出，其他部分可以从该说明中清楚得知的，或者可以通过实施本发明而获得。通过文字描述、权利要求以及附图所特别给出的结构，可以认识到和获得本发明的这些和其他优点。

根据本发明的目的，为了获得这些和其他优点并根据本发明的目的，如具体和概括地描述的，一种液晶显示装置包括：液晶面板；伽马电压供给单元，根据预定T-V曲线生成对应于每个灰度级的伽马电压；和数据驱动单元，使用该伽马电压将数字图像数据转变为模拟图像数据，并将该模拟图像数据输出到该液晶面板，其中对应于黑色级的伽马电压具有在0V到0.005V的范围中的值。

在另一个方面中，一种液晶显示装置的驱动方法包括：将数字图像数据转变为模拟图像数据；和将该模拟图像数据输出到液晶面板，其中将该模拟图像数据输出到液晶面板包括使用根据预定T-V曲线生成的伽马电压，其中对应于黑色级的伽马电压具有在0V到0.005V的范围中的值。

应当理解，前述概括说明和以下的具体说明都是示例性和解释性的，用于为要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

所包括的附图用于提供对本发明的进一步说明，作为本说明书的一部分，示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的液晶显示装置的示意图。

图2是示出了根据本发明的一般黑色模式液晶显示装置的伽马曲线的曲线图。

图3是示出了根据本发明的实施例的伽马电压供给单元的示意图。

图4是示出了根据本发明的液晶显示装置的透射率-电压特性的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的实施例，这些实施例的一些例子在附图中示出。

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的液晶显示装置的示意图。

在图1中，本发明的液晶显示装置100包括液晶面板200、背光800和驱动电路部分。

液晶面板200包括在图中沿着行线方向延伸的栅极线GL和沿着列线方向延伸的数据线DL。栅极线GL和数据线DL互相交叉，以形成排列成矩阵形式的子像素SP。

例如，子像素SP可以包括用于红色的R子像素、用于绿色的G子像素和用于蓝色的B子像素。R、G和B图像数据被分别输入到R、G和B子像素。这里，邻近的三个R、G和B子像素SP构成像素。

每个子像素包括薄膜晶体管T、液晶电容器CLc和存储电容器Cst。液晶电容器Clc包括像素电极和公共电极。薄膜晶体管T形成在栅极线GL和数据线DL的每个交叉部分，并且连接到像素电极。

数据电压被施加到像素电极，公共电压被施加到公共电极。在该像素电极和公共电极之间产生电场，液晶分子被该电场驱动。像素电极、公共电极以及它们之间的液晶分子构成了液晶电容器Clc。

同时，每个子像素SP中的存储电容器Cst存储施加到像素电极上的数据电压直到下一帧。

背光800向液晶面板200提供光。背光800可以包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)或发光二极管(LED)作为光源。

驱动电路部分包括定时控制单元300、栅极驱动单元400、数据驱动单元500、源电压供给单元600和伽马电压供给单元700。

定时控制单元300从例如TV***或图形卡的外部***接收数字图像数据RGB和控制信号TCS，控制信号TCS是例如垂直同步信号、水平同步信号、时钟信号和数据使能信号。虽然在图中未示出，这些信号可以通过形成在定时控制单元300中的接口输入。

定时控制单元300通过使用输入的控制信号TCS生成用于控制栅极驱动单元400的栅极控制信号GCS和用于控制数据驱动单元500的数据驱动信号DCS。栅极控制信号GCS包括栅极启动脉冲(GSP)、栅极移位时钟(GSC)和栅极输出使能(GOE)。数据控制信号包括源启动脉冲(SSP)、源采样时钟(SSC)、源输出使能(SOE)和极性(POL)。

栅极启动脉冲是指示液晶面板200在垂直周期中的启动线的信号。栅极移位时钟是确定薄膜晶体管的栅极的导通/截止时间的信号。栅极输出使能是控制栅极驱动单元400的输出的信号。

源采样时钟被用作在数据驱动单元500中锁存数据的采样时钟，并且确定数据驱动单元500的驱动频率。源输出使能将被源采样时钟锁存的数据发送到液晶面板200。源启动脉冲是指示在水平周期中数据锁存或采样的启动的信号。极性是指示液晶的反转操作的极性的信号。

定时控制单元300调整输入的数字图像数据RGB并将它们提供到数据驱动单元500。

栅极驱动单元400根据由定时控制单元300提供的栅极控制信号GCS顺序扫描栅极线GL。例如，栅极驱动单元400在每帧期间顺序选择栅极线GL并将栅极电压输出到所选择的栅极线GL。对应行线的薄膜晶体管T被栅极电压导通。然后，向栅极线GL施加截止电压，薄膜晶体管T保持截止状态。

栅极驱动单元500根据由定时控制单元300提供的数据控制信号DCS，将由定时控制单元300提供的数字图像数据RGB转变为模拟图像数据RGB，并将该模拟图像数据RGB提供到数据线DL。也就是说，数据驱动单元500通过使用伽马电压Vgamma生成对应于该数字图像数据RGB的数据电压，并将该数据电压输出到数据线DL。

源电压供给单元600从外部***接收参考电压，并为液晶面板200的各个元件和驱动电路部分生成和提供电压。例如，源电压供给单元600生成供给到定时控制单元300、栅极驱动单元400和数据驱动单元500的电源电压，也生成供给到栅极驱动单元400的栅极高电压和栅极低电压。

伽马电压供给单元700生成用于将数字图像数据RGB转变为模拟图像数据RGB的伽马电压Vgamma，并将该伽马电压Vgamma提供到数据驱动单元500。

下面将参照附图更详细地解释伽马电压供给单元700。

伽马电压Vgamma被供给到液晶显示装置100的像素电极并被施加到液晶层。液晶显示装置100的透射率根据该伽马电压Vgamma改变，并且产生灰度。

伽马(gamma)是表示转换器的输入和输出之间的关系的斜率。伽马示出了在液晶显示装置100中的数字图像数据RGB和模拟图像数据RGB的透射率之间的关系。已知当考虑观看者的可见度时，可以在伽马为大约2.2时获得最佳的视角和亮度特性。

同时，伽马电压可以表示为伽马曲线，伽马曲线示出了数字图像数据RGB和模拟图像数据RGB之间的关系。

图2是示出了根据本发明的一般黑色模式液晶显示装置的伽马曲线图。图2示出了伽马电压Vgamma相对于数字图像数据RGB的变化。

在图2中，当数字图像数据RGB是8位数据时，8位数据可以例如表示为十六进制(以16为底的)代码HEX，用于模拟图像数据的伽马电压Vgamma可以分为256个灰度级。也就是，液晶显示装置100的数据驱动单元500解码该数字图像数据RGB，并且选择对应于解码信息的伽马电压Vgamma和将选择的伽马电压Vgamma提供到像素电极，从而显示256灰度级的图像。

这里，伽马电压Vgamma具有在高电位源电压VDD与低电位源电压VSS之间的值，其中的一些伽马电压Vgamma对应于多个伽马参考电压GMA1到GMA18。

通过电压分压生成伽马电压Vgamma，即在高电位源电压VDD与低电位源电压VSS之间串联连接多个电阻器，通过这些电阻器分压高电位源电压VDD与低电位源电压VSS之间的电压。下面将参照图3进行说明。

图3是示出了根据本发明的实施例的伽马电压供给单元的示意图。

在图3中，伽马电压供给单元700包括伽马参考电压供给部分710、正伽马电压生成部分720和负伽马电压生成部分730。

伽马参考电压供给部分710生成多个伽马参考电压GMA1到GMA18，并将它们提供到正伽马电压生成部分720和负伽马电压生成部分730的每一个的电阻器R0到R254之间的节点。

当仅仅通过使用电阻器R0到R254的电压分压生成伽马电压Vgamma时，伴随输出的伽马电压Vgamma会有电流泄漏，并且流经电阻器R0到R254的电流会减小。因此，可能不会按照设计正确地输出伽马电压Vgamma。此时，使用伽马参考电压GMA1到GMA18，可以补偿电流的减少，并且可以输出预定的伽马电压Vgamma。也就是说，伽马参考电压GMA1到GMA18起一种电流源的作用。

正伽马电压生成部分720包括串联连接在高电位源电压VDD和高电位源电压VDD的半电压VDD/2之间的多个电阻器R0到R254。正伽马电压生成部分720根据分压规则分压多个电阻器R0到R254两端之间的电压，并生成和输出正伽马电压值VGMP0到VGMP255。这里，高电位源电压VDD可以是在液晶显示装置100的源电压供给单元600中生成的固定电压。电阻器R0到R254中每个的电阻可以是电阻器R1到R253的总电阻的3％。例如，当电阻器R1到R253的总电阻为大约14K欧姆时，电阻器R0到R254中每个可以具有大约420欧姆的电阻。

类似地，负伽马电压生成部分730包括串联连接在高电位源电压VDD的半电压VDD/2与低电位源电压VSS之间的多个电阻器R0到R254。负伽马电压生成部分730根据分压规则分压多个电阻器R0到R254两端之间的电压，并生成和输出负伽马电压值VGMN0到VGMN255。

根据电阻器R0到R254的电阻确定正伽马电压值VGMP0到VGMP255和负伽马电压值VGMN0到VGMN255，并且考虑液晶显示装置100的透射率-电压(T-V)特性和观看者的可见度设计正伽马电压值VGMP0到VGMP255和负伽马电压值VGMN0到VGMN255。

伽马电压供给单元700输出的伽马电压Vgamma施加到液晶显示装置100的像素电极，从而显示图像。液晶显示装置100的透射率-电压特性可以根据液晶显示装置100的设计或液晶显示装置100的制造工艺的偏差而改变。也就是说，液晶显示装置100可以被设计成根据与其它液晶显示装置不同的用途或型号而具有彼此不同的透射率-电压特性。此外，即使在相同的型号中，由于制造工艺中用于例如像素电极的图案的光刻工艺的偏差或盒间隙的偏差，液晶显示装置100也可以彼此具有不同的透射率-电压特性。

下面将参照图4说明考虑透射率-电压特性来设计伽马电压。

图4是示出了根据本发明的液晶显示装置的透射率-电压特性的曲线图。图4示出了亮度相对于施加到一般黑色模式液晶显示装置100的像素电极的电压的变化，该电压被称为像素电压Vpixel。为便于说明，下面将图4的图称为T-V曲线。

图4的T-V曲线示出了当像素电压Vpixel小于1V时亮度的变化。也就是说，该T-V曲线对应于低灰度级。

在图4中，当像素电压Vpixel小于大约0.35V时，亮度几乎不变，具有基本恒定的值。

当像素电压Vpixel大于0.45V时，亮度增加。更具体地，对应于像素电压Vpixel的亮度的瞬时变化逐渐增大，并且该亮度迅速增加。这就是考虑了人们能够容易地区分黑暗图像中的亮度差别，而很难区分明亮图像中的亮度差别。

当像素电压Vpixel大于约0.35V但小于约0.45V时，发生亮度先增加后降低的灰度反转。这就是为什么当向液晶层施加电压时，由于液晶分子的运动而导致液晶面板的上部和下部具有不对称的呈现。也就是说，因为液晶分子的特性而具有不同的相位延迟效应，所以亮度不随施加到液晶层的电压而增加，而是暂时降低。

下面，将参照表2描述对应于本发明的第0灰度级Gray0的驱动电压。

表2示出了对应于图4的T-V曲线的灰度级和相应的驱动电压。这里，黑色级是第0灰度级Gray0，白色级是第255灰度级Gray255。

表2

灰度	驱动电压(V)
		0	0.005
1	0.483
		2	0.523
3	0.602
		4	0.642
5	0.667
		6	0.692
7	0.717
		8	0.742
9	0.766
		10	0.791

在本发明中，对应于黑色级Gray0的驱动电压、即伽马电压Vgamma的值被设计成具有大约0V的值。例如，如表2所示，黑色级Gray0的驱动电压可以是0.005V，或者可以小于或大于0.005V。因此，黑色级Gray0的驱动电压可以在0V到0.005V的范围中。

也就是说，黑色级Gray0的驱动电压具有在这样一个范围中的值，在这个范围中，在液晶面板200上显示该黑色级的图像数据后，不会存在该黑色级的图像数据的残像。如上所述，这将是考虑该T-V曲线的特性而弹性确定的。

对应于第一灰度级Gray1的驱动电压、即伽马电压Vgamma的值被设计成具有尽可能大地不同于对应于黑色级Gray0的驱动电压的值。此外，第一灰度级Gray1的驱动电压可以具有在这样一个范围中的值，在这个范围中，亮度在灰度反转后逐渐增加。

更具体地，第一灰度级Gray1的驱动电压可以大于大约0.4V，灰度反转在大约0.4V的驱动电压下不发生。而且，第一灰度级Gray1的驱动电压可以大于大约0.45V，在大约0.45V的驱动电压下，亮度逐渐增加。例如，第一灰度级Gray1的驱动电压可以是如表2所示的0.483V，或者可以大于或小于0.483V。

也就是说，如上所述，由于从大约0.35V到大约0.45V发生灰度反转，所以可以将第一灰度级Gray1的驱动电压确定为大于灰度反转不发生时的电压。此外，可以将第一灰度级Gray1的驱动电压确定为大于亮度开始增加时的电压，例如为0.45V，从而使得亮度在每一灰度级都逐渐升高。

当黑色级Gray0的驱动电压为大约0V时，在液晶面板上显示该黑色级的图像数据后不会有残像。这是因为液晶层不会受到黑色级Gray0的驱动电压的影响。从而可以显示具有更清晰质量的图像。而且，由于黑色级Gray0的驱动电压相对较低，因此会有减少功耗的作用。此外，当如上所述设计第一灰度级Gray1的驱动电压时，不会发生灰度反转。

因此，能够防止发生灰度反转并且能够改善黑色级的残像。

同时，如上所述，可以根据液晶显示装置100的设计或制造工艺中的偏差改变T-V曲线。也就是说，可以根据液晶显示装置100的型号或用途而将其设计成具有彼此不同的T-V特性。因而，可以根据对应的T-V曲线改变黑色级Gray0和第一灰度级Gray1的驱动电压。

在本发明的液晶显示装置中，黑色级的图像数据的残像得到了改善。由于黑色级的驱动电压为大约0V，从而改善了功耗。

本领域技术人员将会理解，对本发明中可以做出各种改进和变化而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明意图覆盖本发明的这些改进和变化，只要这些改进和变化都落在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置，包括：

液晶面板；

伽马电压供给单元，根据预定T-V曲线生成对应于每个灰度级的伽马电压；以及

数据驱动单元，使用所述伽马电压将数字图像数据转变为模拟图像数据，并将所述模拟图像数据输出到所述液晶面板，

其中对应于黑色级的伽马电压具有在0V到0.005V的范围中的值，

其中对应于第一灰度级的伽马电压大于所述预定T-V曲线中灰度反转不发生时的电压，所述灰度反转是指亮度随着电压的增加先增加后降低，其中所述灰度反转在0.35V到0.45V发生。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述伽马电压供给单元包括：

正伽马电压生成部分，连接到高电位源电压和所述高电位源电压的半电压，并输出正伽马电压值；以及

负伽马电压生成部分，连接到所述高电位源电压的半电压和低电位源电压，并输出负伽马电压值。

3.如权利要求2所述的装置，其中每一个所述正和负伽马电压生成部分都包括串联的多个电阻器。

4.如权利要求1所述的装置，还包括：

栅极驱动单元，扫描所述液晶面板的栅极线；以及

定时控制单元，将所述数字图像数据以及数据控制信号提供到所述数据驱动单元，并将栅极控制信号提供到所述栅极驱动单元。

5.一种液晶显示装置的驱动方法，包括：

将数字图像数据转变为模拟图像数据；以及

将所述模拟图像数据输出到液晶面板，

其中将所述模拟图像数据输出到液晶面板包括使用根据预定T-V曲线生成的伽马电压，

其中对应于黑色级的伽马电压具有在0V到0.005V的范围中的值，

其中对应于第一灰度级的伽马电压大于所述预定T-V曲线中灰度反转不发生时的电压，所述灰度反转是指亮度随着电压的增加先增加后降低，其中所述灰度反转在0.35V到0.45V发生。