专利名称：色序法液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器及其驱动方法，特别是有关灰度显示及彩色显示的液晶显示器及其驱动方法。
背景技术：
通用液晶显示器由液晶面板和驱动电路组成。液晶面板由两块玻璃中间夹液晶组成，在与夹在其中的液晶相接触的玻璃的内表面上有透明导电电极；由驱动电路信号线与上述透明导电电极相连，采用相应的驱动方法来实现灰度显示及彩色显示。
目前液晶显示器实现彩色显示的方法主要有1)彩色滤色器法。液晶显示器的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，从而将影像显示出来。单色液晶显示器便是根据此电压有无和大小，控制各像素的液晶“光阀”的开闭使各像素的透射光强度发生改变，从而呈现出灰度。彩色液晶显示器，相对于单色液晶显示器，增加了彩色滤色膜，每一个像素都由R、G、B 3个子像素构成，图像的R、G、B信号分别驱动相应的子像素，背光源的白色照明光通过彩色滤光膜时呈现不同颜色，实现彩色图像的显示。该方法存在以下问题(1)由于彩色滤色膜的透射率约20％～30％，大量的光被遮断。所以滤光膜的加入使光透过率下降，在此现状上继续改善光的利用效率的余地很少，能量利用率低。(2)与单色显示相比较，像素密度受到限制，在同等技术条件下，为1/3。如果要实现相同的像素密度，则加工精度需要提高三倍，显示制造成本高，限制了实现高像素密度、高亮度的显示。(3)灰度控制，是通过控制液晶元件光的透过率或者透射与遮光时间的比例来实现的。一般是根据不同的灰度数据选用不同的驱动电压施加在列驱动器上，从而改变行列电极的绝对电压值来控制不同的光透射率或透射遮光时间的比例。存在因电压值不同而导致液晶开关响应不一致的问题。
2)同时加法混色法。该方法由于光学系统变得复杂，难以达到小型化和轻量化。
3)场序控制法。该方法是将一场显示图像分为R、G、B三个子场，如图3所示，并按顺序控制R、G、B三色背光源的显示，利用人眼的视觉暂留特性实现彩色图像的显示。在每个子场内通过列驱动信号来控制该液晶元件的灰度显示，如图2所示，该灰度显示方法与彩色滤色器法中的灰度控制方法相同，可以实现中间色调的显示。场序控制方法具有以下特点(1)由于不使用彩色滤色器，消除了滤色器带来的光损失。在与彩色滤色器方式显示相同亮度的前提下，背光源消耗的能量减少，与彩色滤色器方式相比能量利用率有所提高。(2)由于用一个像素就能表示所有颜色，如果采用和以前同样的加工技术则可以得到三倍的图像分辨率。制造成本和驱动电路成本降低。(3)与彩色滤色器方法一样，场序控制方法的灰度控制，仍然是通过控制液晶元件光的透过率或者透射与遮光时间的比例来实现的。一般是根据不同的灰度数据选用不同的驱动电压施加在列驱动器上，从而改变行列电极的绝对电压值来控制不同的光透射率或透射遮光时间的比例，依然存在液晶开关响应不一致的问题。
上述场序控制法和彩色滤色器法存在的共同问题是灰度控制，是通过控制液晶元件光的透过率或者透射与遮光时间的比例来实现的。一般是根据不同的灰度数据选用不同的驱动电压施加在列驱动器上，从而改变行列电极的绝对电压值来控制不同的光透射率或透射遮光时间的比例，存在液晶开关响应不一致的问题。
发明内容
为了克服上述方法存在的问题。本发明直接利用R、G、B三基色背光灯，采用数字合成技术利用背光源进行灰度控制，而液晶元件仅仅同时作为固定开关时间和快速响应的“光阀”，从而形成多级灰度的彩色显示，并提供一种无需滤色器的，低制造成本的彩色液晶显示装置及其驱动方法。本发明主要应用范围将是TN、STN和TFT彩色液晶显示器及其驱动方法。
为达到上述目的，本发明具有如下特征(如图4)控制信号发生电路将R、G、B输入信号依灰度显示要求分成多个分子场；液晶显示屏，两块玻璃基板之间夹持液晶，列电极控制采用最佳电压和时间控制，液晶元件仅仅同时作为固定开关时间和快速响应的“光阀”；背光源，其配置在上述液晶元件的后面，内有R、G、B三基色光源；灰度取出电路，其将源图象信号中的灰度信号取出，并产生灰度控制信号；背光源驱动电路，根据灰度取出电路产生的控制信号控制R，G，B各分子场依次显示，可依据不同要求发光并能组合出不同颜色的光。
在传统的场序液晶显示装置中，背光灯，其配置在液晶显示装置的背后，向上述液晶显示元件按照预定的周期射出多种颜色的光；控制电路，其控制按照R、G、B三个子场，进行与上述多种颜色相对应的显示数据的写入；通过上述三个子场的每个子场的多种颜色的显示的合成，显示一幅彩色图像。如图2所示，传统的场序控制方式中一般都采用灰度控制电路，然后根据灰度数据来选择不同电压施加在相应的列电极上以实现其灰度显示。由液晶元件的电气光学特性可知，施加电压对液晶的响应时间影响比较大，不同的电压液晶响应速度不同，导致响应速度不一致。
本发明将R、G、B三色数据进行子场分离处理，同时控制相应各颜色子场组合发出不同的光。通过这种方式，将一帧画面按照R、G、B顺序分别划分为若干个分子场，那么各像素在一些R、G、B分子场中被选通，而在另外一些R、G、B分子场中被截止，从而显示不同颜色的画面。在上述所言像素选通或截止的状态中，本发明具有以下特征施加最佳的固定电压在该像素对应的行列电极上，使液晶处于最佳响应特性状态。也即使该像素液晶单元处在最佳的“开关”状态，此时该液晶单元仅作为“光阀”，使得背光源发出的光要能够很好的透射过去或者很好的截止。在该液晶单元处于导通或者截止的同时，通过同步协调控制，根据不同的颜色分子场点亮相应背光源使之发出不同的光。通过这样的控制，一帧画面中各像素就可以实现不同的灰度级别和彩色显示。
本发明的驱动控制步骤描述如下如图4所示，当新的一帧图像信号开始后，控制信号发生电路在系统同步时钟信号的协调下，将来自外部图像源的当前帧的R、G、B三路并行数字信号按显示要求进行处理，R、G、B被分成多个分子场，由灰度取出电路将R、G、B中的灰度信号送给背光源驱动电路，控制不同颜色分子场产生不同的光，与此同时相应的行和列驱动根据同步的信号完成各像素点的“开”和“关”动作，从而完成彩色图像的显示。
本发明的液晶显示装置，其特征在于具有显示装置，其多个像素呈矩阵状排列，且通过上述多个像素显示图像；背光源，其配置在上述显示装置的背后，可发出R、G、B三种颜色的光，并可根据不同分子场以预定的次序点亮发光；通过上述R、G、B多个分子场的组合来显示一幅彩色图像。不同分子场的背光源的显示是根据灰度要求进行调制的。
本发明的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于包括灰度控制信号由灰度取出电路送往背光源驱动电路，灰度显示由R、G、B分子场组合完成。本发明的液晶显示装置的列驱动仅仅完成液晶像素点的“开”和“关”的动作，因此可以根据液晶的电气光学性能来设置最佳的开关电压信号，相较以前的方法，对每一个像素点，具有相同的液晶开关响应特性。
图1是表示本发明的液晶装置示意图。
图2是表示传统的场序控制方式的原理框图。
图3是表示传统的场序控制方式的驱动方法示意图。
图4是表示本发明的总体原理框图。
图5是表示本发明实现TN、STN的4级灰度的示意图。
图6是表示本发明实现TFT的4级灰度的示意图。
图7是表示本发明实现TN、STN的8级灰度的示意图。
图8是表示本发明实现TFT的8级灰度的示意图。
图9是表示本发明实现TN、STN的16级灰度的示意图。
图10是表示本发明实现TFT的16级灰度的示意图。
具体实施例方式
本发明是色序液晶显示装置，如图1所示，具有矩阵状排列的多个像素，具有液晶显示元件1，导光板2和三基色背光源2R、2G、2B以及驱动控制电路印刷板3；上述液晶显示元件1根据显示数据，对应施加于各像素的电极的电压使“光阀”开关动作，来控制该像素的光透过或截止。三基色背光源发出R、G、B三色光，通过上述导光板向液晶显示元件均匀的导光。
当新的一帧图像信号开始后，控制信号发生电路在系统同步时钟信号的协调下，将来自外部图像源的当前帧的R、G、B三路并行数字信号按显示要求进行处理，R、G、B被分成多个分子场，由灰度取出电路将R、G、B中的灰度信号送给背光源驱动电路，控制不同颜色分子场产生不同的光，与此同时相应的行、列驱动根据同步的信号完成各像素点的“开”和“关”动作，从而完成彩色图像的显示。
下面具体说明驱动方法的实现。
例1以图5为例来说明本发明如何实现TN，STN各颜色4级灰度的显示。在此，将R、G、B三种颜色，各按照1∶2比例划分为R子场1和R子场2，G子场1和G子场2，B子场1和B子场2。以R为例其灰度级别的实现如表1所示。表中“ON”表示该子场显示，“OFF”表示该子场不显示。
表1当R子场1和R子场2都不显示时，对应灰度“0”；当R子场1显示，R子场2不显示时，对应灰度“1”；当R子场1不显示，而R子场2显示时，对应灰度“2”；当R子场1和R子场2都显示时，对应灰度“3”；因此可以实现R色的4级灰度，类似的方法可分别实现G、B色的4级灰度，即可再现64色。
例2以图7为例来说明本发明如何实现TN，STN各颜色8级灰度的显示。在此，将R、G、B三种颜色，各按照1∶2∶4比例划分为R子场1、R子场2和R子场3；G子场1、G子场2和G子场3；B子场1、B子场2和B子场3。以R为例其灰度的实现如表2所示。表中“ON”表示该子场显示，“OFF”表示该子场不显示。
表2类似例1的分析，可以实现R色的8级灰度，类似的方法可分别实现G、B色的8级灰度，即可实现512色。
例3以图9为例来说明本发明如何实现TN，STN各颜色16级灰度的显示。在此，将R、G、B三种颜色，各按照1∶2∶4∶8比例划分为R子场1、R子场2、R子场3和R子场4，G子场1、G子场2、G子场3和G子场4，B子场1、B子场2、B子场3和B子场4。以R为例其灰度级别的实现如表3所示。表中“ON”表示该子场显示，“OFF”表示该子场不显示。子场组合及其灰度的实现如表3所示。即可再现4096色。
同样的办法可以在TFT液晶显示中实现多级灰度的彩色图像显示，如图6、图8和图10所示，可以分别实现4级，8级和16级灰度显示。如上述实施方式所描述，本发明提供了一种子场驱动显示像素和背光源实现多级灰度显示的色序液晶显示方法。另外，本发明不仅仅限于上述实施方式和上述灰度级别，例<p>采摘南五味子秋季干燥成熟果实，晒干，除去果梗及杂质。取南五味子加水煎煮，药渣烘干，粉碎，用70％乙醇回流提取，得五味子的醇浸膏。
2.性状南五味子醇浸膏为淡棕褐色至褐色稠状液体，细腻，无明显颗粒状杂质。
3.鉴别取本品0.2g，加三氯甲烷20ml，加热回流30分钟，滤过，滤液蒸干，残渣加三氯甲烷1ml使溶解，作为供试品溶液。另取南五味子对照药材1g，同法制成对照药材溶液。再取五味子甲素对照品，加三氯甲烷制成每1ml含1mg的溶液，作为对照品溶液。照薄层色谱法(中国药典2005年版一部附录VIB)试验，吸取上述对照药材溶液和对照品溶液各2ul，供试品2～4ul，分别点于同一硅胶GF254薄层板上，以石油醚(30～60℃)∶甲酸乙酯∶甲酸(15∶5∶1)的上层溶液为展开剂，展开，取出，晾干，置紫外光灯(254nm)下检视。供试品色谱中，在与对照药材和对照品色谱相应的位置上，显相同颜色的斑点。
4.含量测定4.1总木脂素 照紫外分光光度法(中国药典2005年版一部附录VA)测定精密称取本品适量(约相当于五味子甲素15mg)，置索氏提取器中，加乙醚80ml，置水浴上回流提取1.5小时，提取液蒸去乙醚，残渣加乙醚2ml使溶解，加硅胶2.5g，拌匀，挥去乙醚，于80℃干燥1小时，放冷，加至已处理好的硅胶柱(60～100目，5g，内径12mm，干法装柱)上，用乙醚40ml洗脱，收集洗脱液，蒸去乙醚，残渣加甲醇使溶解，滤入50ml量瓶中，用甲醇稀释至刻度，作为贮备液。精密量取贮备液1ml，置50ml量瓶中，用甲醇稀释至刻度，照紫外分光光度法(中国药典2005年版一部附录VA)，在222nm波长处测定吸收度，按五味子甲素(C24H32O6)的吸收系数(E1％1cm)为953计算，即得。
权利要求
1.一种液晶显示装置及其驱动方法，其特征在于具有显示装置，其多个像素呈矩阵状排列，且通过上述多个像素显示图像；背光源，其配置在上述显示装置的背后，根据不同分子场以预定的时间依次点亮发光；控制信号发生电路，其分别根据每个颜色将一幅彩色图像的一帧画面分成多个的分子场数据存储，并产生驱动信号；灰度取出电路，将图像信号中的灰度信号取出控制R、G、B背光源实现灰度显示；背光源驱动电路，驱动背光源根据R、G、B各分子场发出不同组合的光，实现彩色图像显示。
2.一种液晶显示装置及其驱动方法，其特征在于具有灰度分离技术，通过灰度取出电路，将源图像中的灰度信号分离出来，送给背光源驱动控制电路，控制R、G、B各分子场依次序以显示不同灰度和颜色。
3.一种液晶显示装置及其驱动方法，其特征在于基于权利要求1中所述的灰度取出电路，将图像信号中的灰度信号取出控制R、G、B背光源实现灰度显示。根据灰度和颜色显示需要，将R、G、B子场分成若干个分子场，各分子场的划分按显示输出的亮度要求以1:2:4:8:16:32:64…的规律类推，直至达到灰度和颜色显示需要。
4.一种液晶显示装置及其驱动方法，其特征在于基于权利要求1中所述的灰度取出电路，将图像信号中的灰度信号取出控制R、G、B背光源实现灰度显示。根据灰度和颜色显示需要，将R、G、B子场分成若干个分子场，各分子场的划分按背光源自身发光亮度以1:2:4:8:16:32:64…的规律类推。基于液晶显示器件的特性，经过适当的修正，直至达到灰度和颜色显示需要。
5.一种液晶显示装置及其驱动方法，其特征在于液晶显示单元的列电极可以施加最佳的电压信号。该电压信号使液晶显示单元按要求“开”或“关”，以使液晶元件能达到最佳的响应速度和良好的开关状态。
全文摘要
传统彩色液晶控制方式中，一般实现灰度是根据不同的灰度数据选用不同的驱动电压施加在列驱动器上，从而改变行列电极的电压值来控制不同的光透射率或透射遮光时间的比例。这些方法对液晶材料的响应特性要求比较高，存在液晶开关响应不一致，易产生显示抖动等缺陷。本发明将红绿蓝三色数据进行分子场处理，并在系统同步时钟信号的协调下，同时控制相应各颜色分子场对应的红绿蓝背光源发出不同的光。通过液晶元件“光阀”的开关动作，使得不同颜色的光能够通过或不通过，从而实现不同的灰度显示和彩色显示。
文档编号G02F1/13GK1866344SQ20051007368
公开日2006年11月22日 申请日期2005年5月18日 优先权日2005年5月18日
发明者偰正才, 刘瑞友, 王智勇, 李庆青 申请人:深圳大学