專利名稱：液晶顯示裝置,單色液晶顯示裝置,控制器,圖像轉(zhuǎn)換顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示(LCD)技術(shù)，特別是涉及增加LCD中灰度級(jí)數(shù)目的方法和裝置。
現(xiàn)在，“液晶顯示(LCD)”一詞很容易讓人想到一種彩色LCD顯示。實(shí)際上，廣泛用于LCD監(jiān)視器的大多數(shù)LCD組件使用的是“8位色彩”源驅(qū)動(dòng)器，用8位數(shù)據(jù)顯示每種顏色，紅色(R)，綠色(G)，以及藍(lán)色(B)。用這種技術(shù)，可以表示每種顏色的28=256個(gè)灰度級(jí)，因此，現(xiàn)在用所有R,G和B可以表示多達(dá)(28)3=16M(大約為16兆)顏色。
另一方面，顯示裝置不必需要彩色顯示性能。對(duì)一些應(yīng)用，單色顯示器就足夠了，或者，為滿足更高的分辨率和更多灰度級(jí)數(shù)目，單色顯示器甚至比彩色顯示器更好。一個(gè)好的例子是醫(yī)用X射線圖像顯示器。具有更高分辨率和更多灰度級(jí)的單色顯示CRT監(jiān)視器已常規(guī)地用于這些特殊裝置中。一些單色CRT監(jiān)視器能顯示12位數(shù)據(jù)，即由主機(jī)系統(tǒng)的圖形適配器提供的能表示212個(gè)灰度級(jí)的數(shù)據(jù)。為支持這類數(shù)據(jù)，要求LCD顯示器能夠表示該數(shù)目的灰度級(jí)。
這些單色監(jiān)視器的市場對(duì)LCD組件/監(jiān)視器廠商來說是極富吸引力的?，F(xiàn)在，LCD監(jiān)視器能提供很高的分辨率，比如Quad擴(kuò)展圖形陣列(QXGA:2048×1536點(diǎn))分辨率和Quad超擴(kuò)展圖形陣列(QUXGA:3200×2400點(diǎn))分辨率。一些LCD監(jiān)視器在象素間距上甚至超過CRT監(jiān)視器。例如，帶QXGA的20.8英寸LCD監(jiān)視器的象素間距如下行(4/5)·20.8·25.4/2048=0.20637列(3/5)·20.8·25.4/1536=0.20637因此，在水平和豎直方向上的間距大約都是206μm。用于顯示字符，這對(duì)人眼過于精細(xì)了(據(jù)稱顯示字符用大約300μm的象素間距是合適的)，可對(duì)于顯示圖形是最合適的。
如上所述，LCD監(jiān)視器的分辨率是足夠高的?？墒?，能由LCD監(jiān)視器顯示的灰度級(jí)數(shù)目是很差的。例如，在單色TFT監(jiān)視器上能顯示的灰度級(jí)數(shù)目取決于LCD監(jiān)視器的X-驅(qū)動(dòng)器(數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換的位數(shù)。用8位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的單色TFT監(jiān)視器只能表示256級(jí)。因此，常常不能獲得自然圖像中平滑變化的灰度級(jí)。特別是，LCD監(jiān)視器的灰度級(jí)數(shù)目對(duì)要求真灰度圖像的應(yīng)用是不夠的，例如上面提到的醫(yī)學(xué)圖像(例如X射線圖像)。
這里，考慮彩色薄膜晶體管(TFT)LCD板通過簡單地去掉它的濾色器做成單色這種情況(例如，通過去掉濾色器制造過程)。在這種情況，一個(gè)象素可表示的灰度級(jí)數(shù)目可以通過把對(duì)應(yīng)R,G,B的三個(gè)象素當(dāng)作一個(gè)單色象素，并且把這些子象素的灰度級(jí)結(jié)合起來而增加。在8位彩色圖像被做成單色的情況下，當(dāng)三個(gè)子象素的灰階值從(m,m,m)變?yōu)?m+1,m+1,m+1)時(shí)(其中，0≤m≤28-1)，子象素可以取兩個(gè)亮度級(jí)，從(m,m,m+1)到(m,m+1,m+1)。這里(m,m,m+1),(m,m+1,m)和(m+1,m,m)被看作同一亮度級(jí)而且不能彼此區(qū)分。對(duì)(m,m+1,m+1),(m+1,m,m+1)和(m+1,m+1,m)也同樣適用。因此，可表示的灰度級(jí)數(shù)目是3·(28)-2=766。
下面將對(duì)此作詳細(xì)說明。由LCD的X驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的子象素的灰度系數(shù)(gamma)(γ作用電壓(灰度級(jí))對(duì)液晶透過率(亮度))可以通過改變供給X-驅(qū)動(dòng)器的參考電壓而改變，X-驅(qū)動(dòng)器為數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器?？墒牵蒟-驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的每個(gè)子象素的灰度系數(shù)由于驅(qū)動(dòng)器的限制不能單個(gè)地改變。因此，子象素的灰度系數(shù)將是相同的。這里，假設(shè)稱為R,G,B區(qū)域的亮度為N。那么，每個(gè)R,G,B區(qū)域的灰度級(jí)可以表示為0,N/255,2N/255,…,255N/255。把R,G,B結(jié)合起來，可以表示0,N/255,2N/255,…,765N/255的灰度級(jí)。這樣，即使從彩色LCD板上去掉濾色器并且一個(gè)象素由三個(gè)子象素表示來顯示單色圖像，由8位彩色顯示裝置提供的灰度級(jí)數(shù)目至多為766,低于210。因此，這種方法不能明顯地增加可顯示的灰度級(jí)數(shù)目。
為了解決上述問題而有了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是，不在當(dāng)前LCD顯示器的LCD表面加任何像濾色器這種光學(xué)裝置，或者，增加由X-驅(qū)動(dòng)器提供的位數(shù)(比如，8位)，而增加在LCD顯示器上可顯示的灰度數(shù)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，為了增加灰度級(jí)數(shù)目，對(duì)X-驅(qū)動(dòng)器的灰度系數(shù)不作任何特殊的改變，允許現(xiàn)有的X-驅(qū)動(dòng)器被子象素共享。
為實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明用多個(gè)子象素構(gòu)成一個(gè)象素，而且在使用由現(xiàn)有LCD驅(qū)動(dòng)器(X-驅(qū)動(dòng)器)提供的共同灰度系數(shù)時(shí)為這些子象素提供不同的灰度系數(shù)，因而允許顯示具有很大數(shù)目灰度級(jí)的圖像。即，本發(fā)明提供一種在液晶單元上用由輸入的圖像數(shù)據(jù)預(yù)定的位數(shù)驅(qū)動(dòng)的液晶驅(qū)動(dòng)器顯示圖像的液晶顯示裝置，其中一個(gè)象素由許多子象素表示，其中液晶顯示裝置包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)關(guān)于根據(jù)位數(shù)均勻間距的灰度系數(shù)特性曲線的灰度級(jí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為非均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)的偏移的信息；一個(gè)灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分，用于根據(jù)存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的有關(guān)偏移的信息對(duì)某個(gè)輸入的子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；以及一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分，用于對(duì)由灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分計(jì)算出來的子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行偽灰度級(jí)擴(kuò)展；其中，由偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分施加了偽灰度級(jí)擴(kuò)展的子象素?cái)?shù)據(jù)被提供到液晶驅(qū)動(dòng)器上以在液晶單元上顯示圖像。
該存儲(chǔ)器上以查表形式存儲(chǔ)了偏移值，從每個(gè)灰度級(jí)加上或減去該偏移值作為要進(jìn)行灰度系數(shù)特性轉(zhuǎn)換的每個(gè)子象素所需的灰度系數(shù)特性，并且存儲(chǔ)在待查表中的偏移值是能用比液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)更多位數(shù)更高密度灰度級(jí)表示的一個(gè)值。另外，偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分其特征在于，它把由灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分轉(zhuǎn)換了的、并且具有比液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)更多位數(shù)的子象素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)而且相當(dāng)于有更多位數(shù)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。通過這些配置，可以不必對(duì)現(xiàn)有的TFT液晶顯示器作任何基本的修改就能夠顯示出一個(gè)有很多灰度級(jí)數(shù)目的圖像。
從另一方面看，根據(jù)本發(fā)明的單色液晶顯示裝置，其特征在于它包括一個(gè)控制器，用于從其中一個(gè)象素由多個(gè)子象素代表的輸入單色數(shù)據(jù)，輸出為多個(gè)子象素的每一個(gè)設(shè)定的灰度級(jí)；一個(gè)用于顯示單色圖像的液晶單元；以及一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)從控制器輸出的多個(gè)子象素的灰度級(jí)為液晶單元提供電壓，而不改變多個(gè)子象素中某個(gè)灰度級(jí)的液晶透過率；其中控制器假設(shè)一種特性，特性中任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的倍數(shù)與另一子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不同，并且從該特性上選擇能提供所需亮度的一個(gè)灰度級(jí)。
該控制器的特征在于，它用填充在給定灰度系數(shù)特性曲線上均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)之間的一個(gè)灰度級(jí)，在多個(gè)子象素上輸出灰度級(jí)，并且其特征在于，它用多個(gè)子象素中某個(gè)子象素的給定的灰度系數(shù)特性輸出一個(gè)灰度級(jí)，而且根據(jù)其他子象素不同的灰度系數(shù)特性輸出一個(gè)灰度級(jí)。通過這些配置，不用對(duì)LCD驅(qū)動(dòng)器作任何特殊的修改就可以顯示包括許多灰度級(jí)數(shù)目的灰度級(jí)的單色像。
該液晶顯示裝置和單色液晶顯示裝置可以用在例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)設(shè)備中可以作為與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相箱分立的液晶顯示監(jiān)視器，也可以用于諸如筆記本電腦的同一機(jī)箱上。任何數(shù)目和排列的子象素都可使用，而且可以為任何子象素提供不同的灰度系數(shù)。此外，用許多子象素表示一個(gè)象素的圖像數(shù)據(jù)可以在液晶顯示裝置自身中產(chǎn)生，也可以在例如PC/WS(工作站)這種系統(tǒng)中產(chǎn)生。這些思想也可應(yīng)用于其他發(fā)明。
此外，本發(fā)明的特征在于，一個(gè)控制器，用于通過輸入數(shù)據(jù)，其中一個(gè)象素由多個(gè)子象素表示，向液晶驅(qū)動(dòng)器提供多個(gè)子象素的每一個(gè)的圖象數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)器向液晶單元提供電壓。其中控制器包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)有關(guān)根據(jù)液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)在灰度系數(shù)特性曲線上均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為非均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)的偏移的信息；一個(gè)灰度調(diào)節(jié)部分，用于根據(jù)存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的有關(guān)偏移的信息對(duì)某個(gè)子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；以及一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分，用于把由灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分計(jì)算的子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行偽灰度級(jí)擴(kuò)展。該控制器可以作為一個(gè)接口板提供，也可以實(shí)現(xiàn)為集成各種功能的LSI。或者也可以集成到液晶組件中。
在另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)用于在液晶單元上顯示圖像的圖像轉(zhuǎn)換方法，根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)由驅(qū)動(dòng)器提供電壓，其中該方法包括如下步驟輸入子象素?cái)?shù)據(jù)，其中圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)象素由多個(gè)子象素表示；以及為了對(duì)許多子象素中的每一個(gè)使用不同的灰度系數(shù)特性，從比用液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)可表示的灰度級(jí)更高密度的灰度級(jí)中選出能提供所需亮度的適當(dāng)灰度級(jí)，用這個(gè)適當(dāng)灰度級(jí)替換子象素?cái)?shù)據(jù)。另外，該圖像轉(zhuǎn)換方法其特征在于，它包括一個(gè)偽轉(zhuǎn)換步驟，把用適當(dāng)灰度級(jí)替換的子象素?cái)?shù)據(jù)偽轉(zhuǎn)換為具有液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)的數(shù)據(jù)。該替換步驟其特征在于，通過用一個(gè)灰度級(jí)填在根據(jù)位數(shù)設(shè)定的基本灰度系數(shù)特性的灰度級(jí)間距中，用一個(gè)適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)代替子象素?cái)?shù)據(jù)。通過這些配置，可以顯示一個(gè)相當(dāng)于更多位圖像的子象素圖像，而且，不用增加由液晶驅(qū)動(dòng)器支持的位數(shù)就可以用更多的灰度級(jí)數(shù)目表示該圖像。
從另一方面看，根據(jù)本發(fā)明的圖像轉(zhuǎn)換方法其特征在于，輸入許多段子象素圖像數(shù)據(jù)，每段子象素圖像數(shù)據(jù)包括N位；假設(shè)一個(gè)對(duì)應(yīng)M位(M＞N)的第二灰度系數(shù)特性，它是通過調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)N位的第一灰度系數(shù)特性得到的；根據(jù)第二灰度系數(shù)特性為許多段子象素圖像數(shù)據(jù)的某一段子象素圖像數(shù)據(jù)選擇一個(gè)能提供所需亮度的灰度級(jí)，并且用所選灰度級(jí)替換原來的灰度級(jí)；以及把替換的灰度級(jí)作為某段子象素圖像數(shù)據(jù)的輸出值。在這方面，可以假設(shè)一個(gè)第三灰度系數(shù)特性曲線。
此外，本發(fā)明提供一種圖像顯示方法，通過把一個(gè)象素分為許多子象素來顯示有倍數(shù)灰度級(jí)的單色圖像，其中該圖像顯示方法的特征在于假設(shè)子象素的一個(gè)灰度系數(shù)特性，其中子象素的中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的倍數(shù)和另一子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不同；根據(jù)假設(shè)的灰度系數(shù)特性選擇一個(gè)能提供所需亮度的適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)；以及根據(jù)所選擇的適當(dāng)灰度級(jí)顯示單色圖像。
假定的子象素的灰度系數(shù)特性其特征在于，從根據(jù)液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)設(shè)定的基本灰度系數(shù)特性曲線上均勻間距的灰度級(jí)之間的更高密度灰度級(jí)中選擇一個(gè)能提供所需亮度的適當(dāng)灰度級(jí)，并且用所選的灰度級(jí)替換原來的灰度級(jí)。另外，該方法的特征還在于，許多子象素中的一個(gè)是根據(jù)基本灰度系數(shù)特性顯示的，其他子象素是根據(jù)從更高密度灰度級(jí)中選擇一個(gè)能提供所需亮度的適當(dāng)灰度級(jí)所提供的灰度系數(shù)特性顯示的，并且用所選的灰度級(jí)替換它們?cè)瓉淼幕叶燃?jí)。


圖1是說明根據(jù)第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的一般構(gòu)造圖。
圖2是說明第一實(shí)施例特征的功能框圖。
圖3示意了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的子象素的典型構(gòu)造。
圖4示意了每個(gè)子象素的灰度系數(shù)。
圖5(a)、(b)用于說明根據(jù)第一實(shí)施例如何通過轉(zhuǎn)變灰度級(jí)間距調(diào)節(jié)灰度系數(shù)。
圖6所示為存儲(chǔ)在圖2所示存儲(chǔ)器22中的第一偏移表43和第三偏移表44的內(nèi)容。
圖7是說明第二實(shí)施例特征的功能框圖。
符號(hào)說明10…液晶監(jiān)視器(LCD監(jiān)視器)20…接口(I/F)板21…ASIC22…存儲(chǔ)器23…微處理器30…液晶組件31…液晶單元控制電路32…液晶單元33…背照明34…LCD控制器LSI35…X-驅(qū)動(dòng)器(源驅(qū)動(dòng)器)36…Y-驅(qū)動(dòng)器(柵驅(qū)動(dòng)器)41…灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分42…偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分43…第一偏移表44…第三偏移表
51…R偏移表52…G偏移表53…B偏移表55…R灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分56…G灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分57…B灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分圖1用于說明該實(shí)施例的一種液晶顯示裝置的一般構(gòu)造。標(biāo)號(hào)10表示一種液晶顯示監(jiān)視器(LCD監(jiān)視器)，它是一種液晶顯示板，包括帶例如薄膜晶體管(TFT)結(jié)構(gòu)的液晶組件30，以及連接到通向微機(jī)(PC)或工作站(WS)系統(tǒng)的數(shù)字或模擬接口的接口(I/F)板20，用于給液晶組件30提供視頻信號(hào)。如果此實(shí)施例中使用筆記本電腦，一個(gè)系統(tǒng)單元(未圖示)附加到液晶顯示監(jiān)視器10上形成一個(gè)單元。
I/F板20中有一個(gè)專用集成電路(ASIC)21，其中包括用于對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行各種調(diào)節(jié)的邏輯電路，存儲(chǔ)器22包括用于操作ASIC21所需的信息，以及用于控制I/F板20的微處理器23。這些組件的功能或者可以由液晶組件30中的液晶單元控制電路(將在下面說明)輪流地提供。
液晶組件30包括三個(gè)主塊一個(gè)液晶單元控制電路31，液晶單元32，以及一個(gè)背照明33。液晶單元控制電路31包括諸如LCD控制器LSI34這樣的板驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)源驅(qū)動(dòng)器(X-驅(qū)動(dòng)器)35，以及一個(gè)柵驅(qū)動(dòng)器(Y-驅(qū)動(dòng)器)36。X-驅(qū)動(dòng)器35和Y-驅(qū)動(dòng)器36包括許多IC。LCD控制器LSI34處理經(jīng)過視頻接口從I/F板傳來的信號(hào)，并適當(dāng)定時(shí)地向X-驅(qū)動(dòng)器35和Y-驅(qū)動(dòng)器36的每個(gè)IC輸出適當(dāng)?shù)男盘?hào)。液晶單元32利用以矩陣排列的TFT陣列通過從X-驅(qū)動(dòng)器35和Y-驅(qū)動(dòng)器38施加電壓輸出圖像。背照明33有一個(gè)被逆變電源點(diǎn)亮的熒光管(未圖示出)，被放置在LC單元32的后面或側(cè)面來從后面照亮單元。背照明33用于“透明液晶組件”中，一般不用于使用反射環(huán)境光作光源的“反射液晶顯示組件”中。
一般地，在TFT液晶單元32上提供用于彩色顯示的RGB濾色器。RGB濾色器配置成條形陣列、馬賽克陣列或是德爾塔(三角形)陣列中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)RGB濾色器的每個(gè)TFT象素被分解為三個(gè)子象素，并加以空間調(diào)制來表示每個(gè)象素。然而，在此實(shí)施例中，這些濾色器被從液晶單元32上去掉形成一個(gè)單色TFT-LCD監(jiān)視器。
圖2是用來說明本實(shí)施例特征的功能框圖。ASIC21包括進(jìn)行灰度擴(kuò)展的一個(gè)灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41和一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分42，例如，高頻脈動(dòng)/幀比率控制(FRC)。存儲(chǔ)器22包括存儲(chǔ)第一子象素偏移的第一偏移表43和存儲(chǔ)第三子象素偏移的第三偏移表44。
灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41接收來自PC或是WS系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)第一、第二和第三子象素的8位灰度級(jí)子象素?cái)?shù)據(jù)。接收子象素?cái)?shù)據(jù)后，灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41參考存儲(chǔ)器22中的第一偏移表43和第三偏移表44對(duì)第一子象素和第三子象素施加一個(gè)10位精度的偏移。也就是說，在存儲(chǔ)器22中偏移值是以每個(gè)子象素的查表形式存儲(chǔ)的，從每個(gè)灰度級(jí)數(shù)值加上或是減去這個(gè)偏移值作為所需的灰度系數(shù)(γ)。第一偏移表43和第三偏移表44的值經(jīng)過優(yōu)選從而使第一和第三子象素的灰度系數(shù)曲線符合所需要的指數(shù)曲線，其與下面將說明的第二子象素的灰度系數(shù)曲線不同。
偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分42對(duì)10位子象素?cái)?shù)據(jù)施加高頻脈動(dòng)或FRC，10位子象素?cái)?shù)據(jù)被施加偏移以將其轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于超過8位數(shù)據(jù)的擴(kuò)展8位數(shù)據(jù)，由此允許該數(shù)據(jù)傳送到板驅(qū)動(dòng)器(液晶單元控制電路31)支持較少的位(8位)。也就是說，根據(jù)對(duì)每個(gè)子象素調(diào)節(jié)的灰度系數(shù)而進(jìn)行調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)作為擴(kuò)展的8位子象素?cái)?shù)據(jù)輸出到液晶組件30，如圖2所示。
用上述裝置進(jìn)行的增加灰度級(jí)數(shù)目的方法將在下面詳細(xì)說明。
圖3示意了該實(shí)施例的子象素的典型構(gòu)造。在本實(shí)施例中，子象素是這樣構(gòu)成的TFT LCD液晶單元32的一個(gè)象素可以用許多子象素表示。例如，如圖3所示，如果一個(gè)象素用三個(gè)子象素表示，這三個(gè)子象素分別由LCD的X-驅(qū)動(dòng)器35驅(qū)動(dòng)。由X-驅(qū)動(dòng)器35設(shè)定的子象素的灰度系數(shù)可以是相同的。一個(gè)象素可以包括任意個(gè)子象素，在一個(gè)象素中子象素的任意排列都可以使用。例如，如圖3所示，一個(gè)象素可以包括4個(gè)子象素。在這種情況下，四個(gè)子象素是由X-驅(qū)動(dòng)器35和Y-驅(qū)動(dòng)器36用“雙掃描”驅(qū)動(dòng)的。
圖4示意了每個(gè)子象素的灰度系數(shù)。設(shè)子象素(p1,p2,p3,…,pn)構(gòu)成一個(gè)象素，為簡單起見，其中n=3，每個(gè)子象素由支持8位的X-驅(qū)動(dòng)器35驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)施例中，子象素如圖4所示排列，每個(gè)子象素的灰度系數(shù)如圖中所示的設(shè)定?；叶认禂?shù)曲線1對(duì)應(yīng)于第一子象素，灰度系數(shù)曲線2對(duì)應(yīng)于第二子象素，灰度系數(shù)曲線3對(duì)應(yīng)于第三子象素。由于每個(gè)子象素的256個(gè)灰度級(jí)的亮度級(jí)是基于不同的灰度系數(shù)(灰度系數(shù)曲線)，這保證在任何子象素灰度級(jí)(在1-255范圍內(nèi))的亮度級(jí)的整倍數(shù)與任何子象素的灰度級(jí)(在1-255范圍內(nèi))的亮度級(jí)不相同。換句話說，灰度系數(shù)曲線只需要與指數(shù)曲線很好符合。
圖4中的方程1和2解釋了上述關(guān)系。在方程1中，灰度系數(shù)1的某個(gè)灰度級(jí)(N)乘以n等于某個(gè)灰度系數(shù)(灰度系數(shù)K)的灰度級(jí)X。方程2是方程1的解。從方程2明顯看出，方程2的右側(cè)表示一個(gè)無理數(shù)函數(shù)，因此灰度級(jí)X不會(huì)取整數(shù)。也就是說，如果每個(gè)灰度系數(shù)確定得接近一個(gè)適當(dāng)(準(zhǔn)確)灰度系數(shù)，可以保證任何某個(gè)子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的整倍數(shù)與任何子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不同。
下面將進(jìn)一步考慮這種關(guān)系。令數(shù)列(N1,N2,N3)為構(gòu)成一個(gè)象素亮度級(jí)的子象素的灰度級(jí)。有下面的方程(1,0,0)≠(0,1,0)≠(0,0,1)≠(1,0,0)……(3)(2,0,0)≠(0,1,1) ……(4)等等，這從圖4中容易看出。特別重要的是，方程(3)指出“由于不同的子象素有不同的亮度級(jí)，即使它們的灰度級(jí)是相同的，如果表示子象素灰度級(jí)數(shù)目的坐標(biāo)不同，一個(gè)象素的亮度就和其他的不同”，這是由于對(duì)每個(gè)子象素提供不同的灰度系數(shù)。
如果不增加X驅(qū)動(dòng)器35支持的位數(shù)使用現(xiàn)有的8位驅(qū)動(dòng)器35，而且一個(gè)象素由n個(gè)子象素構(gòu)成，在上述條件下一個(gè)象素可顯示的灰度級(jí)數(shù)目就會(huì)是(28)n……(5)如果n=3，大約可以表示16M灰度級(jí)。
圖5(a),(b)用來說明根據(jù)本實(shí)施例通過變換灰度間距調(diào)節(jié)灰度系數(shù)的方法?；叶燃?jí)和對(duì)應(yīng)的亮度之間的關(guān)系如圖5(a)所示。水平刻度表示均勻間距的灰度級(jí)?；叶认禂?shù)曲線可以通過改變對(duì)應(yīng)于這些灰度級(jí)中的每一個(gè)的亮度來調(diào)節(jié)。如前所述，由于X驅(qū)動(dòng)器35的限制，不能對(duì)每個(gè)子象素用X驅(qū)動(dòng)器35單個(gè)改變參考電壓設(shè)定。為了用驅(qū)動(dòng)器來改變每個(gè)子象素的灰度系數(shù)，需要對(duì)X驅(qū)動(dòng)器35作特別的修改，但這種修改并不實(shí)用。
在本實(shí)施例中，如圖5(b)所示，每個(gè)子象素的灰度系數(shù)曲線上均勻間隔的灰度級(jí)坐標(biāo)變換為對(duì)應(yīng)著與灰度級(jí)對(duì)應(yīng)的亮度不同的所需的亮度的非均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)。也就是說，一個(gè)提供所需亮度的適當(dāng)灰度級(jí)是從座落在均勻間距的256個(gè)(8位數(shù)據(jù))灰度級(jí)間的更高密度的灰度級(jí)中選擇出來的，而且用這個(gè)所選灰度級(jí)代替原來的灰度級(jí)。
如上所述，原來的灰度系數(shù)是由液晶組件30中的X-驅(qū)動(dòng)器35所決定的。在本實(shí)施例中，由X驅(qū)動(dòng)器35所決定的原來的灰度系數(shù)用于第二個(gè)子象素，第二子象素是三個(gè)子象素的中心，原來的灰度系數(shù)曲線調(diào)整得使第一和第三子象素的所需灰度系數(shù)可以設(shè)定。也就是說，原來的灰度級(jí)之間的間距以因數(shù)4減小，從而使灰度級(jí)可以以原來灰度級(jí)的四分之一變化。用這種方案，對(duì)應(yīng)著灰度級(jí)n的亮度L(n)可以變化為L(n-0.75),L(n-0.5),L(n-0.25),L(n+0.25),L(n+0.5)或L(n+0.75)，因此，表示256個(gè)灰度級(jí)(對(duì)8位子象素?cái)?shù)據(jù))中一個(gè)與相應(yīng)的子象素之間關(guān)系的灰度系數(shù)曲線可以明顯地調(diào)節(jié)。例如，如果選L(n+0.25)，對(duì)應(yīng)灰度級(jí)n的亮度L(n)就可以變化為L(n+0.25)。
圖6是關(guān)于圖2說明的包含在存儲(chǔ)器22中的第一偏移表43和第三偏移表44的內(nèi)容。要從每個(gè)灰度級(jí)數(shù)值中加上或是減去偏移值作為所需灰度系數(shù)是以對(duì)每個(gè)子象素查表的形式保留的。根據(jù)本實(shí)施例，在上述8位子象素?cái)?shù)據(jù)的情況下，灰度級(jí)的實(shí)際調(diào)整是通過對(duì)輸入的8位子象素?cái)?shù)據(jù)(每個(gè)子象素的灰度級(jí))加一個(gè)10位精度的偏移完成的。也就是說，在0.25到0.75的范圍內(nèi)以0.25的增量加或減是參考圖6中的每個(gè)偏移表用如圖2中所示的灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41進(jìn)行的。如果用的是8位輸入數(shù)據(jù)，-2.XX,-4.XX等圖6中所示的例中的偏移以高于8位(比如10位)的精度給出。圖6所示的例中包括最低灰度級(jí)的9個(gè)灰度級(jí)是從256個(gè)灰度級(jí)中選取的，但可以選任意數(shù)目的灰度級(jí)。
該計(jì)算的結(jié)果是10位子象素?cái)?shù)據(jù)。在傳輸?shù)?位液晶組件30的X-驅(qū)動(dòng)器35之前，通過如前所述在偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分42中施加諸如高頻脈動(dòng)或是FRC的偽灰度級(jí)擴(kuò)展，10位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)于10位數(shù)據(jù)的8位數(shù)據(jù)。
盡管上述例中使用的是1/4灰度級(jí)的增量，也可以使用1/8灰度級(jí)的增量。在那種情況下，11位數(shù)據(jù)將取代10位數(shù)據(jù)，上面提到的加或減將以0.125的增量代替0.25來進(jìn)行。
在本實(shí)施例中，如上所述，為子象素提供與液晶組件30中的X-驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定無關(guān)的不同的灰度系數(shù)。也就是說，本實(shí)施例設(shè)定成由X-驅(qū)動(dòng)器35提供的灰度系數(shù)可以在許多子象素間共同使用，此外，可以在原來灰度級(jí)之間用中間灰度刻度為許多子象素提供不同的灰度系數(shù)。結(jié)果，即使使用由X-驅(qū)動(dòng)器提供的共同的灰度系數(shù)，也能保證在任何子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的整倍數(shù)與任何子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不相同。通過使用由這種方式控制的許多子象素形成一個(gè)象素可以顯著地增加灰度級(jí)數(shù)目。而且，這種方法可以在像I/F板20這樣的控制LSI中實(shí)現(xiàn)，而不用對(duì)液晶單元32的表面加諸如濾色器這樣的任何光學(xué)裝置，也不用對(duì)像X-驅(qū)動(dòng)器35這樣的LCD驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行任何特殊的修改。因此，一個(gè)提供大的灰度級(jí)數(shù)目的LCD可以以最小的增加成本提供。實(shí)施例2在實(shí)施例1中，已經(jīng)以單色TFT LCD監(jiān)視器為例說明了增加灰度級(jí)數(shù)目的一種方法。
在實(shí)施例2中，說明了對(duì)彩色LCD板使用這種方法顯著增加彩色LCD板的顏色數(shù)目的一個(gè)例子。
在下面的說明中，與實(shí)施例1中相同的組件會(huì)使用相同的標(biāo)號(hào)，省略與之有關(guān)的詳細(xì)說明。
圖7是用來說明本發(fā)明的第二實(shí)施例特征的功能框圖。在本實(shí)施例中，構(gòu)成一個(gè)象素的每個(gè)R,G,B子象素又進(jìn)一步分為兩個(gè)子象素，而且這兩個(gè)子象素所應(yīng)用的灰度系數(shù)是不同的。在第一實(shí)施例中，第一偏移表43和第三偏移表44是在存儲(chǔ)器22中提供的，R偏移表51,G偏移表52以及B偏移表53是在存儲(chǔ)器22中提供的，偏移是由灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41中的R灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分55,G灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分56和B灰度級(jí)調(diào)節(jié)單元57提供的。R偏移表51,G偏移表52和B偏移表53包括對(duì)每個(gè)R,G,B灰度系數(shù)的10位精度的偏移值。R灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分55,G灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分56和B灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分57根據(jù)每個(gè)偏移表(51-53)中的偏移值計(jì)算10位子象素值(每個(gè)子象素的灰度級(jí))。計(jì)算得的值由偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分42轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)于10位數(shù)據(jù)的8位數(shù)據(jù)，然后再傳送到液晶組件30。本實(shí)施例中所用的RGB濾色器(未圖示出)在液晶單元32中提供。
上面提到的第二實(shí)施例中的方案，允許為由每個(gè)R,G,B子象素分成的兩個(gè)子象素提供不同的灰度系數(shù)。也就是說，和第一實(shí)施例一樣，盡管使用由X-驅(qū)動(dòng)器35提供的共同的灰度系數(shù)，也能保證在每個(gè)顏色的兩個(gè)子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的整倍數(shù)與兩個(gè)子象素的中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不相同。結(jié)果，每個(gè)顏色的灰度級(jí)數(shù)目可以增加，而且因此色彩數(shù)也可以增加。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例，不用增加驅(qū)動(dòng)器支持的位數(shù)就可以顯示有大量灰度級(jí)數(shù)目的圖像。
權(quán)利要求
1．一種液晶顯示裝置，在液晶單元上通過一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)器顯示圖像，該液晶驅(qū)動(dòng)器是由輸入圖像數(shù)據(jù)的預(yù)定位數(shù)驅(qū)動(dòng)的，其中一個(gè)象素由多個(gè)子象素表示，該裝置包括存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)用于根據(jù)所述位數(shù)均勻間距的灰度系數(shù)特性的灰度級(jí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷鶆蜷g距的灰度級(jí)坐標(biāo)的偏移的信息；一個(gè)灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分，用于對(duì)特定的輸入子象素?cái)?shù)據(jù)根據(jù)所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的有關(guān)所述偏移信息進(jìn)行計(jì)算；以及一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分，用于對(duì)由所述灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分計(jì)算出的所述子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行偽灰度級(jí)擴(kuò)展，其中，由所述偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分進(jìn)行了偽灰度級(jí)擴(kuò)展的所述子象素?cái)?shù)據(jù)被提供到所述液晶驅(qū)動(dòng)器以在所述液晶單元上顯示圖像。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其中，所述存儲(chǔ)器以查表形式存儲(chǔ)偏移值，偏移值被從每個(gè)灰度級(jí)加上或減去作為所需的灰度系數(shù)特性，用于每個(gè)將要施加灰度特性轉(zhuǎn)換的子象素。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的液晶顯示裝置，其中，存儲(chǔ)在所述待查表中的偏移值是一個(gè)用比所述液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)更多位數(shù)的更高密度灰度級(jí)表示的值。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的液晶顯示裝置，其中，所述偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分把由所述灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分轉(zhuǎn)變的且具有比所述液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)更多位數(shù)的子象素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴鲆壕?qū)動(dòng)器的位數(shù)且相當(dāng)于具有所述更多位數(shù)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。
5．一種單色液晶顯示裝置，包括一個(gè)控制器，用于從其中一個(gè)象素用多個(gè)子象素表示的輸入單色數(shù)據(jù)，輸出為所述多個(gè)子象素中的每一個(gè)設(shè)定的灰度級(jí)；一個(gè)液晶單元，用于顯示單色圖像；以及一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)器，不對(duì)所述多個(gè)子象素中特定的灰度級(jí)改變液晶透過率，根據(jù)從所述控制器輸出的所述多個(gè)子象素的灰度級(jí)向所述液晶單元提供電壓，其中，所述控制器對(duì)特定子象素假設(shè)一個(gè)特性，它的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的倍數(shù)與另一子象素的任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不同，并且從所述特性中選擇提供所需亮度的灰度級(jí)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的單色液晶顯示裝置，其中，所述控制器使用在給定的灰度系數(shù)特性曲線上填充均勻間距的灰度級(jí)坐標(biāo)之間的間距的一個(gè)灰度級(jí)，在所述多個(gè)子象素中輸出所述灰度級(jí)。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的單色液晶顯示裝置，其中，所述控制器對(duì)所述多個(gè)子象素中的一個(gè)特定子象素使用給定的灰度系數(shù)特性輸出灰度級(jí)，對(duì)其它子象素根據(jù)不同的灰度系數(shù)特性輸出灰度級(jí)。
8．一個(gè)控制器，用于通過其中一個(gè)象素由多個(gè)子象素代表的輸入數(shù)據(jù)把所述多個(gè)子象素中的每一個(gè)的圖象數(shù)據(jù)提供給為液晶單元提供電壓的液晶驅(qū)動(dòng)器，其包括存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)用于根據(jù)所述液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)均勻間隔的灰度系數(shù)特性的灰度級(jí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷鶆蜷g隔的灰度級(jí)坐標(biāo)的偏移的信息；一個(gè)灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分，用于根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的有關(guān)所述偏移的信息對(duì)特定的子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；以及一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分，用于對(duì)由所述灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分計(jì)算出的所述子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行偽灰度級(jí)擴(kuò)展。
9．一種像轉(zhuǎn)換方法，根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)由液晶驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)液晶單元上施加電壓顯示圖像，該方法包括如下步驟輸入子象素?cái)?shù)據(jù)，其中所述圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)象素由多個(gè)子象素表示；以及用一個(gè)適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)替換所述子象素?cái)?shù)據(jù)，該適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)能提供所需亮度，在所述液晶驅(qū)動(dòng)器中從比可用位數(shù)表示的灰度級(jí)密度更高的灰度級(jí)中選出，以便對(duì)所述多個(gè)子象素中的每一個(gè)使用不同的灰度系數(shù)特性。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的圖像轉(zhuǎn)換方法，還包括步驟把用所述適當(dāng)灰度級(jí)代替的所述子象素?cái)?shù)據(jù)偽轉(zhuǎn)換為具有所述液晶驅(qū)動(dòng)器位數(shù)的數(shù)據(jù)。
11．根據(jù)權(quán)利要求9的圖像轉(zhuǎn)換方法，其中，所述替換步驟是通過利用一個(gè)灰度級(jí)填充到根據(jù)所述位數(shù)設(shè)定的基本灰度系數(shù)特性的灰度級(jí)之間的間距，而用適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)替換所述子象素?cái)?shù)據(jù)。
12．一種圖像轉(zhuǎn)換方法，包括如下步驟輸入許多段子象素圖像數(shù)據(jù)，子象素像數(shù)據(jù)的每個(gè)所述段包括N位；假設(shè)對(duì)應(yīng)M位(M＞N)的第二個(gè)灰度系數(shù)特性，它是通過調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)N位的第一個(gè)灰度系數(shù)特性而提供的；對(duì)所述許多子象素圖像數(shù)據(jù)段中的一個(gè)特定子象素圖像數(shù)據(jù)段選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)，其根據(jù)所述第二個(gè)灰度系數(shù)特性提供所需的亮度，并且用該所選的灰度級(jí)替換原來的灰度級(jí)；以及提供所述替換了的灰度級(jí)作為所述特定子象素圖像數(shù)據(jù)段的輸出值。
13．一種圖像顯示方法，通過把一個(gè)象素分解為多個(gè)子象素，顯示有倍數(shù)灰度級(jí)的單色圖像，包括如下步驟假設(shè)所述子象素的一個(gè)灰度系數(shù)特性，其中所述子象素中間灰度級(jí)的亮度級(jí)的倍數(shù)與另一子象素任何中間灰度級(jí)的亮度級(jí)不相同；根據(jù)所述假設(shè)的灰度系數(shù)特性選擇提供所需亮度的適當(dāng)灰度級(jí)；以及根據(jù)所選擇的適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)顯示單色圖像。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的圖像顯示方法，其中，所述子象素的所述假定的灰度系數(shù)特性的提供是通過在根據(jù)液晶驅(qū)動(dòng)器的位數(shù)設(shè)定的基本灰度系數(shù)特性曲線上，從均勻間距的灰度級(jí)之間的更高密度灰度級(jí)中選擇能提供所需亮度的一個(gè)適當(dāng)灰度級(jí)，并且用所選的灰度級(jí)替換它們?cè)瓉淼幕叶燃?jí)。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的圖像顯示方法，其中所述許多子象素中的一個(gè)是根據(jù)所述基本灰度系數(shù)特性顯示的，并且，其他子象素是根據(jù)通過從更高密度的灰度級(jí)中選擇能提供所需亮度的一個(gè)適當(dāng)灰度級(jí)所提供的灰度系數(shù)特性來顯示的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液晶顯示裝置,通過輸入圖像數(shù)據(jù)預(yù)定的位數(shù)驅(qū)動(dòng)的液晶驅(qū)動(dòng)器在液晶單元上顯示圖像,在輸入圖像數(shù)據(jù)中一個(gè)象素是由許多子象素表示的,其中液晶顯示裝置包括:存儲(chǔ)器22,存儲(chǔ)有關(guān)偏移的信息,用于把根據(jù)位數(shù)均勻間隔的灰度系數(shù)特性曲線的灰度級(jí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷鶆蜷g隔的灰度級(jí)坐標(biāo);一個(gè)灰度級(jí)調(diào)節(jié)部分41,用于根據(jù)存儲(chǔ)的有關(guān)偏移的信息計(jì)算某個(gè)輸入子象素?cái)?shù)據(jù);以及一個(gè)偽灰度級(jí)擴(kuò)展部分42,用于對(duì)所計(jì)算出的子象素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行偽灰度級(jí)擴(kuò)展。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1320829SQ0111710
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月24日
發(fā)明者船越明宏, 清水俊雄 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司