CN101126868A - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置及其驱动方法。该液晶显示装置包含复数个像素单元，每一像素单元包含一第一子像素以及一第二子像素。该液晶显示装置还包含复数个光源。每一光源用来产生不同波长范围的光线。导光板的第一反射面用来导引第一波长范围的光线以及第三波长范围的光线，其第二反射面用来导引第二波长范围的光线以及第四波长范围的光线。复数个聚光镜片用来聚集第一反射面导引的第一波长范围的光线至第一子像素以及聚集第三波长范围的光线至第一子像素，或是用来聚集第二反射面导引的第二波长范围的光线以及聚集第四波长范围的光线至第二子像素。两个子像素可以分别依据光源所发出不同波长的光线产生组合成不同灰阶。

Description

液晶显示装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤指一种无彩色滤光片但仍保有显示品质的液晶显示装置及其驱动方法。

背景技术

功能先进的显示器渐渐成为现今消费电子产品的重要特色，其中液晶显示装置已经逐渐成为各种电子设备如移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、电脑屏幕或笔记型电脑屏幕所广泛应用的具有高分辨率彩色屏幕的显示器。

请参阅图1，为现有液晶显示装置10的结构示意图。液晶显示装置10主要由光源(例如冷阴极荧光管、热阴极荧光管、发光二极管)12、反射板(Reflector)14、导光板(Light guide plate)16、扩散片(Diffusionsheet)18、偏光片(Polarization film)20及液晶面板(liquid crystalcell)22等组件组装而成。液晶面板22包含基板24以及滤光片26。液晶面板22包含复数个像素，每一像素由分别表示红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色的子像素构成。

当光源12射出的光线进入导光板16后，会导引射入的光线将其分布成均匀的面光源。位于导光板16一侧的反射板14会将射向反射板14方向的光反射回导光板16中，防止光源外漏，以增加光的使用效率。由导光板16射出的光线再经扩散片18的均光作用，提高光源的亮度与均匀度后，再使光线通过偏光片20而射入液晶面板22内。液晶面板22内每一子像素所对应到的液晶分子，可依据驱动芯片提供的电压改变其转动方向，并据以调整通过的光通量。除此之外，因为光源12射出的光线一般为单调的白色光，所以为了产生不同颜色的光线，液晶显示装置10的滤光片26包含红、绿、蓝三原色的滤光区26a、26b、26c，滤光区26a、26b、26c分别对应到红、绿、蓝三原色的子像素，通过液晶分子的光线经过滤光区26a、26b、26c后就会产生出不同颜色的光线。

彩色滤光片的制作是于玻璃基板上，将红、绿、蓝三原色的有机材料，制作在每一个子像素之内。然而彩色滤光片是液晶显示装置关键零组件中成本最高的。如果能减少彩色滤光片的使用，将有助于降低整个液晶显示装置的制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种无彩色滤光片但仍保有显示品质的液晶显示装置及其驱动方法，以解决上述先前技术的问题。

本发明提供的一种液晶显示装置，其包含复数个像素单元，每一像素单元包含一第一子像素以及一第二子像素。本发明液晶显示装置还包含第一光源、第二光源、第三光源、第四光源、导光板以及复数个聚光镜片。第一光源用来产生具有第一波长范围的光线。第二光源用来产生具有第二波长范围的光线。第三光源用来产生具有第三波长范围的光线。第四光源用来产生具有第四波长范围的光线。导光板包含复数个第一沟槽以及复数个第二沟槽，每一第一沟槽具有第一反射面，用来导引该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线，每一第二沟槽具有第二反射面，用来导引该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线。复数个聚光镜片设置于导光板以及复数个像素单元之间，每一聚光镜片用来聚集该第一反射面导引的第一波长范围的光线以及聚集该第三波长范围的光线至该第一子像素，或是用来聚集该第二反射面导引的该第二波长范围的光线以及聚集该第四波长范围的光线至该第二子像素。

本发明另提供一种液晶显示装置，其包含复数个像素单元，每一像素单元包含第一子像素以及第二子像素。该液晶显示装置还包含第一光源、第二光源、第三光源、第四光源、第一导光板、第二导光板以及复数个聚光镜片。第一光源用来产生具有第一波长范围的光线。第二光源用来产生具有第二波长范围的光线。第三光源用来产生具有第三波长范围的光线。第四光源用来产生具有第四波长范围的光线。第一导光板包含复数个第一沟槽，每一第一沟槽具有第一反射面，用来导引该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线。第二导光板包含复数个第二沟槽，每一第二沟槽具有第二反射面，用来导引该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线。复数个聚光镜片设置于该导光板以及该复数个像素之间，每一聚光镜片用来聚集该第一反射面导引的该第一波长范围的光线以及聚集该第三波长范围的光线至该第一子像素，或是用来聚集该第二反射面导引的第二波长范围的光线以及聚集该第四波长范围的光线至该第二子像素。

本发明提供的一种液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置包含第一光源、第二光源、第三光源、第四光源，该方法包含：设定开启该第一光源以及开启该第二光源时间，使其不同于开启该第三光源以及开启该第四光源的时间。

根据上述方案，本发明相较于现有技术的效果是显著的：本发明的液晶显示装置设置复数个光源，可在一扫描时间内发出不同波长范围的光线，用以解决传统液晶显示装置必须设置彩色滤光片以产生不同波长范围光线的问题，如此一来，液晶显示装置可不再需要设置彩色滤光片，降低制造液晶显示装置的成本。

附图说明

图1为现有液晶显示装置的结构示意图。

图2A及图2B分别绘示本发明液晶显示装置的一实施例于不同时段运作的示意图。

图3为像素单元的四个子像素在一扫描时段内，其对应的液晶分子变化时段的示意图。

图4A及图4B分别绘示本发明液晶显示装置的另一实施例于不同时段运作的示意图。

主要元件符号说明

10、100液晶显示装置       12光源

14反射板                  16导光板

18扩散片                  22液晶面板

24基板                    26滤光片

26a-c滤光区               200液晶显示装置

31第一沟槽                32第二沟槽

41第一子像素              42第二子像素

52a第一光源               52b第二光源

52c第三光源               52d第四光源

54基板                    56导光板

58聚光镜片                60偏光片

62液晶面板                561、563第一入光面

562、564第二入光面        311第一反射面

312第一平面               321第二反射面

322第二平面               56a、56b导光板

具体实施方式

图2A及图2B分别为本发明液晶显示装置的一实施例于不同时段运作的示意图。液晶显示装置100包含第一光源52a、第二光源52b、第三光源52c、第四光源52d、导光板56、二偏光片60、复数个聚光镜片58以及液晶面板62。液晶面板62包含基板54以及复数个像素单元，每一像素单元包含第一子像素41以及第二子像素42。在较佳实施例中，每一像素单元对应到一聚光镜片58，亦即每一像素单元的第一子像素41以及第二子像素42对应于一聚光镜片58。导光板56包含第一入光面561以及第二入光面562，第一入光面561相对于第二入光面562，第一光源52a以及第三光源52c设置于第一入光面561的一侧，第二光源52b以及第四光源52d设置于第二入光面562的一侧。第一光源52a用来产生具有第一波长范围的光线；在本实施例中，第一光源52a为一红光发光二极管，该第一波长范围的光线为符合红光波长范围的光线。第二光源52b用来产生具有一第二波长范围的光线；在本实施例中，第二光源52b为一蓝光发光二极管，该第二波长范围的光线为符合蓝光波长范围的光线。第三光源52c用来产生具有第三波长范围的光线；在本实施例中，第三光源52c为一绿光发光二极管，该第三波长范围的光线为符合绿光波长范围的光线。第四光源52d用来产生具有第四波长范围的光线；在本实施例中，第四光源52d为一黄光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合黄光的光线。在另一实施例中，第四光源52d可为一白光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合白光波长范围。

导光板56包含复数个第一沟槽31以及复数个第二沟槽32，每一第一沟槽31具有第一反射面311以及第一平面312，其中第一平面312以及第一反射面311的夹角介于15度至45度。每一第二沟槽32具有第二反射面321以及第二平面322，其中第二平面322以及第二反射面321的夹角是介于15度至45度。在较佳实施例中，第一反射面311的法线方向与第二反射面321的法线方向相互垂直。

当第一光源52a射出的红光或是第三光源52c射出的绿光进入导光板56后，第一反射面311会将该红光或是绿光导引成均匀的面光源，同样地，第二反射面321会将第二光源52b射出的蓝光或是第四光源52d射出的黄光导引成均匀的面光源。接着光线穿过偏光片60，偏折导光板56射出的光线。当光线射入复数个聚光镜片58时，聚光镜片58用来聚集红光、蓝光、绿光以及黄光，使红光以及绿光朝向第一子像素41方向射出，并使蓝光以及及黄光朝向第二子像素42方向射出。

请一并参阅图2A、图2B以及图3。图3为一像素单元的两个子像素41-42在一扫描时段内，其对应的液晶分子变化时段的示意图。在此以扫描频率为60Hz(亦即16.7ms)的液晶显示装置为例，每一像素单元每隔16.7ms会更新一次数据。在时段T1时，扫描信号电压让第一子像素41的晶体管开启，使得第一子像素41内的液晶分子开始依据数据信号电压转动。在时段T2时，第一子像素41内的液晶分子依据数据信号电压逐渐转动，且扫描信号电压让第二子像素42的晶体管开启，使得第二子像素42内的液晶分子开始依据数据信号电压转动。在时段T3时，如图2A所示，开启第一光源52a用以产生红光以及开启第二光源52b用以产生蓝光，此时第一子像素41以及第二子像素42会分依据其内的液晶分子排列方式呈现不同的亮度。接下来，在时段T4时，扫描信号电压让第一子像素41的晶体管开启，使得第一子像素41内的液晶分子开始依据数据信号电压转动。在时段T5时，第一子像素41内的液晶分子依据数据信号电压逐渐转动，且扫描信号电压让第二子像素42的晶体管开启，使得第二子像素42内的液晶分子开始依据数据信号电压转动。在时段T6时，如图2B所示，开启第三光源52c用以产生绿光以及开启第四光源52d用以产生黄光，此时第一子像素41以及第二子像素42会分依据其内的液晶分子排列方式呈现不同的灰阶。

综上所述，每个像素单元在每一个扫瞄时间间隔(16.7ms)内，两个子像素41、42可以分别依据光源52a-52d所发出不同波长的光线以及液晶分子的排列方式产生组合成不同灰阶。由于扫描时间的间隔极短，故使用者在视觉上并不会有太大的差别。

请参阅图4A及图4B。图4A及图4B分别绘示本发明液晶显示装置的另一实施例于不同时段运作的示意图。液晶显示装置200包含第一光源52a、第二光源52b、第三光源52c、第四光源52d、第一导光板56a、第二导光板56b、二偏光片60、复数个聚光镜片58以及液晶面板62。液晶面板62包含复数个像素单元，每一像素单元包含第一子像素41以及第二子像素42。在较佳实施例中，每一像素单元对应到一聚光镜片58，亦即每一像素单元的第一子像素41以及第二子像素42对应于一聚光镜片58。导光板56a包含第一入光面563以及第二入光面564，第一入光面563是相对于第二入光面564。第一光源52a以及第三光源52c设置于第一入光面563的一侧，第二光源52b以及第四光源52d设置于第二入光面564的一侧。第一光源52a用来产生具有第一波长范围的光线；在本实施例中，第一光源52a为一红光发光二极管，该第一波长范围的光线为符合红光波长范围的光线。第二光源52b用来产生具有第二波长范围的光线；在本实施例中，第二光源52b为一蓝光发光二极管，该第二波长范围的光线为符合蓝光波长范围的光线。第三光源52c用来产生具有第三波长范围的光线；在本实施例中，第三光源52c为一绿光发光二极管，该第三波长范围的光线为符合绿光波长范围的光线。第四光源52d用来产生具有第四波长范围的光线；在本实施例中，第四光源52d为一黄光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合黄光的光线。在另一实施例中，第四光源52d可为一白光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合白光波长范围。

第一导光板56a包含复数个第一沟槽31，每一第一沟槽31具有第一反射面311以及第一平面312。第一平面312以及第一反射面311的夹角是介于15度至45度。每一第二导光板56b具有复数个第二沟槽32，每一第二沟槽32具有第二反射面321以及第二平面322，第二平面322以及第二反射面321的夹角是介于15度至45度。在较佳实施例中，第一反射面311的法线方向与第二反射面321的法线方向相互垂直。

当第一光源52a射出的红光或是第三光源52c射出的绿光进入第一导光板56a后，第一导光板56a的第一反射面311会将该红光或是绿光导引成均匀的面光源，同样地，第二导光板56b的第二反射面321会将第二光源52b射出的蓝光或是第四光源52d射出的黄光导引成均匀的面光源。接着光线穿过偏光片60会偏折第一、第二导光板56a、56b射出的光线。当光线射入复数个聚光镜片58时，聚光镜片58用来聚集红光、蓝光、绿光以及黄光，使红光以及绿光朝向第一子像素41方向射出，并使蓝光以及黄光朝向第二子像素42方向射出。

除了液晶显示装置200设置有两个导光板56a、56b之外，液晶显示装置200的运作原理与液晶显示装置100类似，光源52a-52d发光的时间可参阅图3，在此不另赘述。

除此之外，在前述实施例中，光源52a-52d的组合可以视需要调整，例如产生红光的光源52a与产生绿光的光源52c可设置在导光板的同一侧，而产生蓝光的光源52b与产生黄光的光源52d则设置在导光板的另一侧。

在另一实施例中，光源52a-52d产生的波长范围也可以依据设计者需要调整，不一定限定在红、绿、蓝、黄四色的波长范围内。

虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (23)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包含：

复数个像素单元，每一像素单元包含一第一子像素以及一第二子像素；

一第一光源，用来产生具有一第一波长范围的光线；

一第二光源，用来产生具有一第二波长范围的光线；

一第三光源，用来产生具有一第三波长范围的光线；

一第四光源，用来产生具有一第四波长范围的光线；

一导光板，包含复数个第一沟槽以及复数个第二沟槽，每一第一沟槽具有一第一反射面，用来导引该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线，每一第二沟槽具有一第二反射面用来导引该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线；以及

复数个聚光镜片，设置于该导光板以及该些像素单元之间，每一聚光镜片用来聚集该第一反射面导引的该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线至该第一子像素，或是用来聚集该第二反射面导引的该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线至该第二子像素。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一光源为一红光发光二极管，该第一波长范围的光线为符合红光波长范围的光线。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该第二光源为一蓝光发光二极管，该第二波长范围的光线为符合蓝光波长范围的光线。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该第三光源为一绿光发光二极管，该第三波长范围的光线为符合绿光波长范围的光线。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该第四光源为一黄光或白光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合黄光或白光波长范围的光线。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该导光板包含一第一入光面以及一第二入光面，该第一入光面是相对于该第二入光面，该第一光源以及该第三光源设置于该第一入光面的一侧，该第二光源以及该第四光源设置于该第二入光面的一侧。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，该每一第一沟槽另包含一第一平面，该第一平面以及该第一反射面的夹角介于15度至45度，该每一第二沟槽另包含一第二平面，该第二平面以及该第二反射面的夹角介于15度至45度。

8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一反射面的法线方向与该第二反射面的法线方向相互垂直。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包含一偏光片，设置于该导光板以及该复数个聚光镜片之间，用来偏折该导光板射出的光线。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，包含：

复数个像素单元，每一像素单元包含一第一子像素以及一第二子像素；

一第一光源，用来产生具有一第一波长范围的光线；

一第二光源，用来产生具有一第二波长范围的光线；

一第三光源，用来产生具有一第三波长范围的光线；

一第四光源，用来产生具有一第四波长范围的光线；

一第一导光板，包含复数个第一沟槽，每一第一沟槽具有一第一反射面，用来导引该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线；

一第二导光板，其包含复数个第二沟槽，每一第二沟槽具有一第二反射面，用来导引该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线；以及

复数个聚光镜片，设置于该导光板以及该复数个像素单元之间，每一聚光镜片用来聚集该第一反射面导引的该第一波长范围的光线以及该第三波长范围的光线至该第一子像素，或是用来聚集该第二反射面导引的该第二波长范围的光线以及该第四波长范围的光线至该第二子像素。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一光源为一红光发光二极管，该第一波长范围的光线为符合红光波长范围的光线。

12.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，该第二光源为一蓝光发光二极管，该第二波长范围的光线为符合蓝光波长范围的光线。

13.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，该第三光源为一绿光发光二极管，该第三波长范围的光线为符合绿光波长范围的光线。

14.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，该第四光源为一黄光或白光发光二极管，该第四波长范围的光线为符合黄光或白光波长范围的光线。

15.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一导光板包含一第一入光面，该第二导光板包含一第二入光面，该第一入光面是相对于该第二入光面，该第一光源以及该第三光源设置于该第一入光面的一侧，该第二光源以及该第四光源设置于该第二入光面的一侧。

16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该每一第一沟槽另包含一第一平面，该第一平面以及该第一反射面的夹角是介于15度至45度，该每一第二沟槽另包含一第二平面，该第二平面以及该第二反射面的夹角是介于15度至45度。

17.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一反射面的法线方向与该第二反射面的法线方向相互垂直。

18.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，还包含一偏光片，设置于该第二导光板以及该复数个聚光镜片之间，用来偏折该导光板射出的光线。

19.一种液晶显示装置的驱动方法，该液晶显示装置包含第一光源、第二光源、第三光源、第四光源，该方法包含：

设定开启该第一光源以及开启该第二光源时间，使其不同于开启该第三光源以及开启该第四光源的时间。

20.如权利要求19所述的液晶显示装置的驱动方法，用以提供光源至复数个像素单元，每一像素单元包含一第一子像素以及一第二子像素，其中该方法包含：

设置一导光板以及一聚光镜片于光源及该复数个像素单元之间；以及

通过该导光板以及该聚光镜片引导第一光源光线以及第三光源光线至第一像素单元，并引导第二光源光线以及第四光源光线至第二像素单元。

21.如权利要求19所述的液晶显示装置的驱动方法，其中，该第一光源发出红光、该第二光源发出蓝光、该第三光源发出绿光以及该第四光源发出黄光。

22.如权利要求19所述的液晶显示装置的驱动方法，其中，该第一光源以及该第二光源同时开启。

23.如权利要求19所述的液晶显示装置的驱动方法，其中，该第三光源以及该第四光源同时开启。

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