CN100343892C

CN100343892C - 改善伽马曲线分离的装置

Info

Publication number: CN100343892C
Application number: CNB2003101157632A
Authority: CN
Inventors: 董人郎; 林毓文
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: CN1545082A

Abstract

改善伽马曲线分离的装置与方法，该伽马修正装置包括一数字模拟转换器、复数个补偿电路与至少一个调整电路。数字模拟转换器是用以将红绿蓝三色数字信号转换为模拟信号，并分别透过液晶显示面板上的各信号线，输入相对应色彩的画素组件。补偿电路分别装置于数字模拟转换器与所述的各信号线之间，增减模拟信号强度以调整各画素的显示亮度。调整电路连接至所述的补偿电路，藉以控制各补偿电路的补偿量。此外，也可针对红绿蓝三色画素，提供三组各自独立的共同电极，分别增减施加于各色画素的电位差，以使红绿蓝三色发光的伽马曲线重叠。

Description

改善伽马曲线分离的装置

技术领域

本发明关于一种改善液晶显示器色彩正确性的装置与方法，尤其是一种修正红绿蓝伽马曲线分离的现象，以改善显示色彩正确性的装置与方法。

背景技术

随着薄膜晶体管制作技术快速的进步，液晶显示器由于具备了轻薄、省电、无辐射线等优点，而大量的应用于个人数字助理器、笔记本型计算机、数字相机、摄录像机、行动电话等各式电子产品中。然而，由于液晶显示器是一非自发光的显示器，因此传统上使用一冷阴极灯管作为背光源，同时，透过一液晶驱动电路输入显示信号，控制红绿蓝各像素液晶层的透光率，以调配红绿蓝亮度比例达到全彩显示的目的。

如图1所示，一典型像素组件在不同驱动电场下，相对应于红绿蓝三色光的穿透率(transparency)。图中横坐标系相对应于电场强度，而纵坐标相对应于光穿透率。由于液晶分子对于不同波长的可见光，具有不同的折射率(refractivity)与不同的位相延迟(retardation)效果，因此，在相同电场强度驱动下，此像素组件对于红绿蓝三色光的穿透率各不相同。

一般而言，为了量化使用者的视觉感受以提供液晶显示器电路设计的依据，通常系以伽马(Gamma)曲线表达液晶层的光穿透率相对应于人眼感受亮度的关系，藉以由液晶层驱动电场的强度，直接对应推得人眼视觉的感受亮度。如图2所示，一典型像素组件的曲线，对应至图1所示的电场与穿透率的对应关系。图中横坐标系对应于发光色阶数，而纵坐标系对应于光穿透率。可见代表红绿蓝三色光的伽马曲线相互分离，表示即使提供液晶层相同的电场强度，红绿蓝三色光的亮度比例无法维持一定，而将偏离液晶显示器预设的白平衡点，导致所见显示色彩与输入显示信号间产生偏差。

为了解决上述问题，一典型的方法是直接调整液晶显示器中，红绿蓝三色像素的液晶层厚度，以改变施加于不同色彩像素液晶层的电场强度。如图3所示，一液晶层200夹合于上下二基板100与300之间，并且，在下基板300上表面，对应至不同色彩的像素，分别制作有不同厚度的透明有机层312R，312G，312B，而在上基板100的下表面，对应至不同色彩的像素，制作有彩色滤光层110R，110G，110B。此三色像素的像素电极310制作于所述的透明有机层312的上表面，而共同电极120制作于彩色滤光层110R，110G，110B的下表面，藉以在液晶层200中产生驱动电场E。此外，二配向膜130与320分别制作于共同电极120与像素电极310的内面，以提供液晶层200配向之用。

值得注意的是，驱动电场E的强度，受到像素电极310与共同电极120之间的距离所决定。因此，藉由改变不同色彩像素内，透明有机层312的厚度，或是改变各色彩色滤光层110的厚度，可以调整液晶层200的厚度以改变驱动电场E的强度。而驱动电场强度E的改变与液晶层厚度200的改变，又可用以调整液晶层200的穿透率，因而可修正红绿蓝三色光线的伽马曲线。

然而，此解决方法具有下述缺点：

一、在制作像素电极之前，必须增加一制程以制作透明有机层312，而导致制作成本增加。

二、由于透明有机层312具有一崎岖的上表面，因而增加后续液晶配向制程中，制作配向膜320于此透明有机层312上表面的困难度。

三、像素电极310系覆盖于透明有机层312的崎岖上表面，因此，相邻不同色彩的像素电极310之间，将产生横向电场，而影响液晶分子的正常运作。

四、不同厚度的彩色滤光层110，除了影响显示色彩的亮度，同时，也影响后续制作配向膜130于彩色滤光层110表面的困难度。

除了上述通过改变像素组件的结构，解决伽马曲线分离的方法外，也可以采用对液晶显示信号作亮度回馈的方法。即在数字显示信号转换为模拟信号以输入显示面板之前，直接调降或调升红绿蓝各色数字显示信号的色阶数，以达到修正伽马曲线的目的。然而，在调降或是调升色阶数的过程中，原本不同显示色阶的信号，调整后却可能产生相同的显示色阶。因而导致各色彩部分的显示色阶被牺牲，而造成显示器显示效能的降低。

除了上述针对数字显示信号的色阶数进行调整的方法外，另一典型的方法是针对数字显示信号转换为模拟信号的过程中所使用的基准电位值进行调整。一般而言，此基准电位值系用以建立数字显示信号转换为模拟信号的对应关系。举例说明，不同数字显示信号的色阶数与相对应情况下，液晶层所需要达到的光穿透率，其比例关系并不相同。因此，必须通过调整对应于不同色阶的数字显示信号的基准电位值，以弥补此非线性的比例关系。

换言之，此方法即是对红绿蓝各色显示信号的基准电位值分别进行调整。而在建立数字显示信号色阶数转换为模拟信号的对应关系的同时，解决各色显示伽马曲线分离的困扰。因此，本方法必须制作三组可调整的基准电位电路，又每一组基准电位电路必须提供足够的电位调整量，以符合由最低显示色阶至最高显示色阶的所需。由此可知，此种提供三组基准电位电路的调整方法虽可精确将伽马曲线修正至重叠，但其所需调整的电压点太多且过于复杂，所以使用上并不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种伽马修正的装置与方法，针对液晶分子层对于不同波长光线穿透率的差异导致的伽马曲线偏移，直接回馈修正，藉以确保显示色彩的正确。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种伽马修正装置，连接至液晶显示面板，用以使该液晶显示面板红绿蓝三色发光的伽马曲线重合，所述的伽马修正装置包括：

一数字模拟转换器(Digital Analog Converter)，用以将红绿蓝三色数字信号转换为模拟信号，分别透过液晶显示面板上的各信号线(Signal Line)，输入相对应色彩的像素组件，以提供像素电压；

复数个补偿电路，分别装置于数字模拟转换器与所述的信号线之间，用以增减所述的模拟信号强度，以调整各像素的显示亮度；以及

调整电路连接至所述的补偿电路，藉以控制各补偿电路的补偿量。

本发明还提供了一种用以使液晶显示面板红绿蓝三色发光的伽马曲线重合的方法，分别针对红绿蓝三色像素，提供三组各自独立的参考电压值(CommonVoltage)，以分别增减施加于该三色像素的电位差，以使红绿蓝三色发光的伽马曲线重叠。

此外，本发明还提供了一种具有伽马修正装置的液晶显示面板，用以使红绿蓝三色发光的伽马曲线重合，所述的液晶显示面板包括：

一下基板，包括复数个像素电极以数组分布制作于所述的下基板的上表面；

一上基板，包括一上电极制作于所述的上基板的下表面；以及

一液晶层，夹合于所述的上基板与所述的下基板间；

所述的上电极系区分为复数个相互分离的区块，分别对应至不同显示色彩的像素，以提供不同的参考电压值。

附图说明

图1所示为一典型像素组件对应于红绿蓝三色显示，其驱动电场与光穿透率的关系图；

图2所示为一典型像素组件对应于红绿蓝三色显示的伽马曲线；

图3所示为一典型解决伽马曲线分离方法的示意图；此方法通过调整液晶层相对应于红绿蓝各色显示的厚度，以调整伽马曲线；

图4所示为本发明伽马修正装置一较佳实施例的示意图；

图5所示为本发明伽马修正装置另一实施例的示意图；

图6A所示为本发明具有伽马修正功能的液晶显示器一较佳实施例的示意图；

图6B所示为本发明具有伽马修正功能的液晶显示器一较佳实施例的示意图。

图号说明

上基板100，400 下基板300，600

液晶层200，500 透明有机层312

共同电极120，420 像素电极310，610

伽马修正装置10 数字模拟转换器12

补偿电路14 调整电路16

亮度侦测器18 LCD面板20

绝缘壁4202 彩色滤光层110，410

配向层130，320，430，620

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明改善伽马曲线分离的装置与方法。

以下所述，为本发明伽马修正装置一较佳实施例。此伽马修正装置连接至液晶显示面板，用以对输入液晶显示面板各像素的显示信号进行伽马修正(Gamma Correction)。

如图4所示，此伽马修正装置10包括一数字模拟转换器(Digital AnalogConverter)12、复数个补偿电路14与三个调整电路16。数字模拟转换器12用以结合时序控制信号与红绿蓝三色数字显示信号，产生模拟信号输出。随后，此模拟信号经由液晶显示面板20上的信号线(图中未标示)，输入相对应色彩的像素组件以提供像素电压。补偿电路14装置于数字模拟转换器12的后端，针对输入各信号线的模拟信号，补偿此模拟信号的强度，以调整各像素的显示亮度。

调整电路16连接至补偿电路14，以控制各补偿电路14对模拟信号的补偿量。而三个调整电路16R，16G，16B，分别针对红色、绿色与蓝色的显示进行补偿。并且，每一调整电路16内装置有一可变电阻(图中未标示)。使用者可以采用手动方式调整可变电阻的电阻值，以改变调整电路16的输出电压值，藉以对各补偿电路14的补偿量进行调整。此外，调整电路14也可直接撷取亮度侦测器18侦测得到，红绿蓝各像素显示亮度的数据，并根据此数据，自动调整输出电压的大小，以修正补偿电路16的补偿量。

一般而言，调整电路16制作于一印刷电路板上，数字模拟转换器12与补偿电路14制作于液晶显示面板20的源极驱动芯片(图中未标示)上，而印刷电路板经由所述的源极驱动芯片，连接液晶显示面板20各色显示像素。然而，若是采用低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)制程，此调整电路16也可制作于玻璃基板上。

一般而言，由于伽马修正主要对红绿蓝三色像素显示的相对亮度比进行调整，因此，实际应用上并不需要对三色显示信号均进行补偿，可以令其中的一为亮度调整的基准，仅修正其余二色显示信号。如图5所示，显示本发明伽马修正装置10的另一实施例，在本实施例中，以蓝色显示作为亮度调整的基准，因比，仅需加入补偿电路14R与14G与调整电路16R与16G，以对红色与绿色的显示进行补偿，而可以进一步简化本发明的伽马修正装置10，同时也获得伽马修正的理想结果。

本发明的又一实施例针对红绿蓝三色像素，设置三组各自独立的上电极。此处所使用的上电极用以取代现有液晶显示器的共同电极(Common Electrode)，因此，各色显示的参考电压(Common Voltage)值可透过所述的三组上电极，分别加以调整。

图6A与图6B所示为，本发明具有伽马修正功能的液晶显示面板包括下基板600、上基板400与液晶层500。复数个下电极610以数组分布制作于下基板600上表面，根据显示信号，提供各像素操作电压(Operation Voltage)值，而配向层620制作于下电极610的上表面，以提供液晶分子配向之用。彩色滤光层410R，410G，410B制作于上基板400的下表面，而上电极420制作于彩色滤光层410R，410G，410B的下表面。上电极420可区分为复数个长条状区块420R，420G，420B，而配向层430系制作上电极420的下表面，以提供液晶分子配向之用。每一长条状区块420分别对应至同一行，具有相同显示色彩像素的下电极610R，610G，610B。此外，为了使各长条状区块420之间保持良好的绝缘效果，在相邻二长条状区块420之间可制作一绝缘壁4202，以防止横向电场的产生。液晶层500夹合于二配向层620与430之间，并且利用上电极420与下电极610的电位差驱动液晶分子转动。

如图6B所示，三组共同电压值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B，分别提供至对应有相同显示色彩的长条状区块420R，420G，420B。通过调整此共同电压值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B的大小，可以改变各显示色彩的液晶层500内的电场强度E1，E2，E3，藉以调整相对应液晶层500的液晶分子配向，以改变光穿透率。因此，各显示色彩的亮度比例关系可据以调整，使各显示色彩的伽马曲线相互重叠。

所述的三组各自独立的上电极，是分别连接至一控制电路(图中未标示)，以调整输入各组上电极的共同电压值。就一较佳实施例而言，在控制电路中可设置一可变电阻，提供使用者以手动方式调整此可变电阻的大小，以改变红绿蓝三色像素的共同电压值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B。此外，此控制电路也可直接通过亮度侦测器侦测的红绿蓝各色显示亮度，回馈调整所述的各色像素的共同电压值。

相较于传统修正红绿蓝三色伽马曲线分离的装置与方法，本发明所提供的装置与方法具有下列优点：

一、本发明各实施例利用电路上的改良，对显示信号进行补偿，以修正红绿蓝三色显示的伽马曲线。因此，不须改变原有液晶显示器的制程与设计，也可以避免制作成本的增加。

二、同时如图3所示，相较于传统上通过调整透明有机层312的厚度或改变红蓝绿彩色滤光层110的厚度，以改变液晶层200的穿透率。由于本发明不需制作此透明有机层312，因此，可避免前述因制作透明有机层312于下基板300上，所衍生出的问题。

三、如前文所述，传统上以电路修正数字显示信号的方法，将损失部份色阶数，而本发明系对模拟信号进行回馈修正，并不牵涉到数字显示信号的色阶数，因而可以避免此问题的发生。

四、如前文所述，传统上在数字显示信号转换为模拟信号的过程中，对所使用的基准电位值进行调整的方法，必须制作三组可调整的基准电位电路，又每一组基准电位电路必须提供足够的电位调整量，以符合由最低显示色阶至最高显示色阶的所需。另一方面，本发明的数字显示信号转换为模拟信号的过程中，仅经过一组基准电位电路(图中未标示)的调整，以建立数字显示信号转换为模拟信号的对应关系。而本发明所使用的调整电路16，再以红绿蓝三色其中的一色为基准，调整其余二色显示的模拟信号大小。换言之，本发明调整电路16系针对红绿蓝三色显示的相对微小偏差值进行修正，因此，所需提供的调整量，远小于所述的基准电位电路所需提供的电位调整量，是以调整电路16的设计和制作比所述的基准电位电路要简单的多。

以上所述仅以较佳实施例详细说明本发明，熟悉本技术的人员可清楚的了解，在不脱离本发明的权利要求的范围与精神下进行的各种变化与改变，都不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种伽马修正装置，连接至液晶显示面板，用以使所述的液晶显示面板红绿蓝三色发光的伽马曲线重合，所述的伽马修正装置包括：

一数字模拟转换器，用以将红绿蓝三色数字信号转换为模拟信号，分别透过液晶显示面板上的各信号线，输入相对应色彩的像素组件；

至少一个调整电路，连接至所述的补偿电路，用以控制所述的补偿电路的补偿量。

2.根据权利要求1所述的一种伽马修正装置，更包括一亮度侦测器，用以侦测所述的液晶显示面板红绿蓝三色发光亮度，并将侦测值输入所述的调整电路。

3.根据权利要求1所述的一种伽马修正装置，其中所述的调整电路包括一可变电阻，用以调整输入所述的补偿电路的补偿量。

4.根据权利要求1所述的一种伽马修正装置，其中各个调整电路分别对应至单一色彩的像素组件。

5.根据权利要求1所述的一种伽马修正装置，其中所述的模拟数字转换器与所述的补偿电路制作于源极驱动芯片上。

6.根据权利要求1所述的一种伽马修正装置，其中所述的调整电路利用低温多晶硅制程制作于玻璃基板上。