CN103177669B - 显示装置及可显示多灰阶的显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种显示装置及可显示多灰阶的显示方法。显示装置可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数，其包含一具多个像素的像素阵列，其中每一像素包括N个子像素，该N个子像素可被分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一个子像素群均具有至少一个子像素，且N和M为大于1的整数，以及M个晶体管，分别控制该M群子像素与对应M条数据线和一扫描线间的耦接。

Description

显示装置及可显示多灰阶的显示方法
技术领域
本发明是有关于一種显示装置及显示灰階之方法，且特别是有关于一种可显示多重灰阶的显示装置及显示多重灰阶的方法。
背景技术
随着显示技术的快速发展，诸多新颖的显示装置不断地被开发出来，其中，电泳显示装置(Electro-Phoretic Display，EPD)具有低耗电、薄型化、长寿命、可挠曲等诸多优点，而极具发展的潜力。
图1所示为一电泳显示装置的概略图示。包括两片透明玻璃基板101,102以及位于两片玻璃基板101,102间的电子墨水层103。透明玻璃基板101上具有一共同电极。玻璃基板102具有电极。其中玻璃基板亦可使用塑胶基板来代替。而电子墨水层103是由直径50-70微米微胶囊所形成，每个微胶囊的内部具有会呈现黑色的粒子108和白色的粒子109。当玻璃基板102的电极改变时，黑色粒子108或白色粒子109会根据电极的正负而向上与向下移动，造成屏幕黑白显示。若假设白色粒子109是带负电，而黑色粒子108是带正电的，当在玻璃基板102上通负电，则会造成黑色粒子108被吸引而让白色粒子109位在观视面上，而呈现白色影像。当外加电场被移除时，电泳显示装置可保持在既有的状态，因此呈现出一双稳态特性。
然而，由于很难精准控制及追踪微胶囊内部的黑色粒子和白色粒子的实际位置，因此，在显示上通常只利用黑色粒子或白色粒子位在观视面上所呈现的全白或全黑两种灰阶。对于只进行文字显示而言，黑白两灰阶可能已经足够，然而对于需要显示层次感的图片而言，黑白两灰阶并不足够。因此，如何扩展电泳显示装置的灰阶数即成为追求的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种显示装置及可显示多灰阶的显示方法，通过扩展灰阶的方式及其对应的像素结构，其可利用显示装置原本的灰阶，来增加影像显示的灰阶数目。
根据本发明的一方面，一种显示装置，可从目前可用的P灰阶数扩充成至少具N(P-1)+1灰阶数（亦即在原本两灰阶之间可至少增加显示（N-1）灰阶数），其至少包含：一行驱动器；一列驱动器；多条扫描线耦接该行驱动器并沿一行方向排列；以及多条数据线耦接该列驱动器并沿一列方向排列，其中所述多条扫描线与所述多条数据线交叉排列形成一具有多个像素的像素阵列，其中像素阵列中的每一像素还包括：N个子像素，其中该N个子像素还被分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一个子像素群均具有至少一个子像素，且N和M为大于1的整数；以及M个晶体管，耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，其中该M个晶体管分别控制该M个子像素群以显示对应灰阶。
在一实施例中，显示装置为一电泳式显示装置、一反射式显示装置或一具有双稳态的显示装置。
在实施例中，列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数。
在一实施例中，N为4，M为3，且该3个子像素群每一群分别具有1个子像素、1个子像素和2个子像素，其中通过该3个晶体管的控制使该3条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该3个子像素群。
在一实施例中，N为9，M为4，且该4个子像素群每一群分别具有1个子像素、2个子像素、2个子像素和4个子像素，其中通过该4个晶体管的控制使该4条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该4个子像素群。
根据本发明的另一方面，一种可显示多灰阶的显示方法，是用于一显示装置中，可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数。此显示装置具有一行驱动器、一列驱动器、多条扫描线及多条数据线。此方法至少包含，首先形成一由所述多条扫描线与所述多条数据线所定义的像素阵列，其中像素阵列具有多个像素，且列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数，接着将每一像素分成N个子像素，再将该N个子像素分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一子像素群均具有至少一个子像素，且N和M为大于1的整数，接着，形成M个晶体管分别控制该M个子像素群，其中该M个晶体管耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，并通过该M个晶体管的控制使该M条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该M个子像素群。
综合上述所言，本发明是通过像素设计，搭配光学合成的方法使得一像素显示的灰阶数目可从原本的阶数扩展成任意阶。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1所示为一电泳显示装置的概略图示；
图2显示根据本发明一实施例可产生多重灰阶的电泳显示装置等效电路图；
图3所示为根据本发明一实施例可产生多重灰阶的像素放大概略图；
图4A至图4E为应用本发明的像素产生5种不同灰阶组合的像素图示。
【主要组件符号说明】
101,102透明玻璃基板
103电子墨水层
108黑色粒子
109白色粒子
200电泳显示装置
201行驱动器
202列驱动器
20311~2031N第一数据线
20321~2032N第二数据线
20331~2033N第三数据线
2041~204M扫描线
205像素
206第一子像素
207第二子像素
208第三子像素
209第四子像素
2061、2071和2081薄膜晶体管
2062、2072、2082像素电极
2063、2064、2073和2083像素电容
2065、2074和2084储存电容
V0和V1灰阶电压
210第一个子像素群
211第二个子像素群
212第三个子像素群
具体实施方式
以下为本发明较佳具体实施例以所附附图加以详细说明，下列的说明及附图使用相同的参考数字以表示相同或类似组件，并且在重复描述相同或类似组件时则予省略。
本发明为了利用一显示装置原本的灰阶来增加影像显示的灰阶数目。因此将显示装置的一像素先行区分成多个子像素，让每一子像素产生原本的灰阶，再通过光学合成的方法，使得该像素产生额外的灰阶，其中显示装置可为一电泳显示装置、一反射式显示装置或一具有双稳态的显示装置。在一实施例中，若一显示装置欲从目前可用的P灰阶数扩充成至少具N(P-1)+1灰阶数，其像素会被先行区分成N个子像素，接着将该N个子像素分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一个子像素群均具有至少一个子像素，且1~N中的每一数目可由该M个子像素群中任意群其中的子像素数目相加获得，其中P、N和M为大于1的整数。根据此像素设计，每一个子像素群均由一个晶体管开关控制与对应数据线和扫描线间的耦接，换句话说，该M个子像素群是由单一扫描线选择，而由M条数据线分别传送灰阶电压至对应群中的每一像素电极。以下将以一电泳显示装置欲从目前可用的2灰阶数扩充成具5灰阶数为例来说明本发明的应用。
图2显示根据本发明一实施例可产生多重灰阶的电泳显示装置等效电路图。由于本实施例的电泳显示装置是从目前可用的2灰阶数扩充成5灰阶数，因此其像素会区分成4个子像素，该4个子像素会被分成3个子像素群，其中每一个子像素群分别具有1个子像素、1个子像素和2个子像素，因为1~4中的每一数目可由该3个子像素群中任意个子像素群其中的子像素数目，分别为1、1和2，相加获得。由于每一个子像素群均由一个晶体管开关控制与对应数据线和扫描线间的耦接，因此在本实施例中，每一像素将包括3晶体管分别控制每一个子像素群，且该3个晶体管耦接一扫描线和分别耦接3条数据线。
依此，本实施例的电泳显示装置200，包含：一行驱动器201、一列驱动器202、平行排列于行方向的多条扫描线2041~204M以及平行排列于列方向的多条第一数据线20311~2031N、多条第二数据线20321~2032N以及多条第三数据线20331~2033N。其中第一数据线、第二数据线以及第三数据线依序排列且分别与列驱动器202耦接，扫描线204与行驱动器201耦接。扫描线2041~204M和第一数据线20311~2031N、第二数据线20321~2032N以及第三数据线20331~2033N交叉排列构成一多个排列成阵列状的像素205。
图3所示为根据本发明一实施例可产生多重灰阶的像素放大概略图。像素205是由相邻的第一数据线20311、第二数据线20321以及第三数据线20331和相邻的扫描线2041和2042共同定义出。像素205被平均分隔成四子像素，分别为第一子像素206、第二子像素207、第三子像素208以及第四子像素209。此外，此4个子像素会再被分成3个子像素群，其中第一个子像素群210包括第一子像素206以及第四子像素209，共同由一薄膜晶体管2061作为开关组件，其栅极耦接于扫描线2041，而源极耦接于数据线第一数据线20311，而漏极则耦接于像素电极2062，其中像素电极2062和一共同电极分别于第一子像素206以及第四子像素209中形成两像素电容2063和2064和一储存电容2065。第二个子像素群211包括第二子像素207，由一薄膜晶体管2071作为开关组件，其栅极耦接于扫描线2041，而源极耦接于数据线第二数据线20321，而漏极则耦接于像素电极2072，其中像素电极2072和一共同电极形成一像素电容2073和一储存电容2074。第三个子像素群212包括第三子像素208，由一薄膜晶体管2081作为开关组件，其栅极耦接于扫描线2041，而源极耦接于数据线第三数据线20331，而漏极则耦接于像素电极2082，其中像素电极2082和一共同电极形成一像素电容2083和一储存电容2084。
其中薄膜晶体管2061、2071和2081可作为开关，分别控制第一子像素206、第二子像素207、第三子像素208以及第四子像素209。当一扫描电压施加于扫描线2041时，薄膜晶体管2061、2071和2081被打开，此时第一数据线20311上所载的灰阶电压会经由薄膜晶体管2061传送至像素电极2062，并施加在和像素电极2062相接的像素电容2063和2064以及储存电容2065，以于第一子像素206以及第四子像素209中的像素电极2062呈现第一数据线20311上所载的灰阶电压。另一方面，第二数据线20321上所载的灰阶电压会经由薄膜晶体管2071传送至像素电极2072，并施加在和像素电极2072相接的像素电容2073以及储存电容2074上，以于第二子像素207中的像素电极2072呈现第二数据线20321上所载的灰阶电压。此外，第三数据线20331上所载的灰阶电压会经由薄膜晶体管2081传送至像素电极2082，并施加在和像素电极2082相接的像素电容2083以及储存电容2084上，以于第三子像素208中的像素电极2082呈现第三数据线20331上所载的灰阶电压。通过第一数据线20311、第二数据线20321以及第三数据线20331传送不同的灰阶电压至像素电极2062、2072以及2082，使用光学合成的方法来增加影像显示的灰阶数目。
图4A至图4D为应用本发明的像素产生5种不同灰阶组合的像素图示。其中每一组合皆由四个子像素所组成，其中灰阶电压V0代表驱动白色粒子位在观视面上，而呈现白色灰阶，灰阶电压V1代表驱动黑色粒子位在观视面上，而呈现黑色灰阶。依此，如图4A，当第一数据线20311、第二数据线20321以及第三数据线20331均传送灰阶电压V0至第一子像素206、第二子像素207、第三子像素208以及第四子像素209时，此时仅白色粒子被驱动至观视面，因此像素205呈现白色灰阶（第一灰阶）。
如图4B，当第一数据线20311以及第三数据线20331传送灰阶电压V0至第一子像素206、第三子像素208以及第四子像素209时，而第二数据线20321传送灰阶电压V1至第二子像素207时，此时第一子像素206、第三子像素208以及第四子像素209驱动白色粒子至观视面，第二子像素207驱动黑色粒子至观视面，因此像素205呈现（白色+白色+白色+黑色）/4的灰阶（第二灰阶），较第一灰阶的灰阶效果颜色较深。
如图4C，当第一数据线20311传送灰阶电压V0至第一子像素206以及第四子像素209时，而第二数据线20321以及第三数据线20331传送灰阶电压V1至第二子像素207以及第三子像素208时，此时第一子像素206以及第四子像素209驱动白色粒子至观视面，第二子像素207以及第三子像素208驱动黑色粒子至观视面，因此像素205呈现（白色+白色+黑色+黑色）/4的灰阶（第三灰阶），较第二灰阶灰阶效果颜色较深。
如图4D，当第一数据线20311以及第三数据线20331传送灰阶电压V1至第一子像素206、第三子像素208以及第四子像素209时，而第二数据线20321传送灰阶电压V0至第二子像素207时，此时第一子像素206、第三子像素208以及第四子像素209驱动黑色粒子至观视面，第二子像素207驱动白色粒子至观视面，因此像素205呈现（黑色+黑色+黑色+白色）/4的灰阶（第四灰阶），较第三灰阶的灰阶效果颜色较深。
如图4E，当第一数据线20311、第二数据线20321以及第三数据线20331均传送灰阶电压V1至第一子像素206、第二子像素207、第三子像素208以及第四子像素209时，此时仅黑色粒子被驱动至观视面，因此像素205呈现黑色灰阶（第五灰阶）。
依此，通过本发明实施例的像素，可于原本的白色的第一灰阶和黑色的第五灰阶之外，额外产生三个不同的灰阶，（白色+白色+白色+黑色）/4的第二灰阶、（白色+白色+黑色+黑色）/4的第三灰阶以及（黑色+黑色+黑色+白色）/4的第四灰阶，因此可大幅扩展灰阶阶数，而提供较佳的影像显示品质。换言的，本发明实施例通过将一像素区分成四子像素，并利用光学合成的方法可将显示的灰阶数目从原本的2阶扩展成5阶。值得注意的是，本发明可用以将显示的灰阶数目从原本的2阶扩展成任意阶，并不仅限于上述的实施例。
例如，在另一实施例中，若一显示装置欲从目前可用的8灰阶数扩充成具64灰阶数，其像素会被先行区分成9个子像素，接着该9个子像素会被分成4个子像素群，其中每一个子像素群分别具有1个子像素、2个子像素、2个子像素和4个子像素，因为1~9中的每一数目可由该4个子像素群中任意群其中的子像素数目，分别为1,2,2和4，相加获得。此外，根据本发明，由于每一个子像素群均由一个晶体管开关控制与对应数据线和扫描线间的耦接，因此在本实施例中，每一像素将包括4晶体管，4条数据线和一扫描线间的耦接。其中该4晶体管分别控制每一个子像素群与对应数据线间的耦接。
综合上述所言，本发明是通过像素设计，搭配光学合成的方法使得一像素显示的灰阶数目可从原本的阶数扩展成任意阶。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种显示装置，其特征在于，该显示装置可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数，至少包含：
一行驱动器；
一列驱动器；
多条扫描线，耦接该行驱动器并沿一行方向排列；以及
多条数据线，耦接该列驱动器并沿一列方向排列，其中所述多条扫描线与所述多条数据线交叉排列形成一具有多个像素的像素阵列，其中该像素阵列中的每一该像素包括：
N个子像素，其中该N个子像素还被分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一该子像素群均具有至少一个该子像素，且N和M为大于1的整数；以及
M个晶体管，耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，其中该M个晶体管分别控制该M个子像素群，并搭配光学合成的方法，以显示对应的灰阶；
其中该列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数，N为4，M为3，且该3个子像素群分别具有1个该子像素、1个该子像素和2个该子像素，且通过该3个晶体管的控制使该3条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该3个子像素群。
2.一种显示装置，其特征在于，该显示装置可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数，至少包含：
一行驱动器；
一列驱动器；
多条扫描线，耦接该行驱动器并沿一行方向排列；以及
多条数据线，耦接该列驱动器并沿一列方向排列，其中所述多条扫描线与所述多条数据线交叉排列形成一具有多个像素的像素阵列，其中该像素阵列中的每一该像素包括：
N个子像素，其中该N个子像素还被分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一该子像素群均具有至少一个该子像素，且N和M为大于1的整数；以及
M个晶体管，耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，其中该M个晶体管分别控制该M个子像素群，并搭配光学合成的方法，以显示对应的灰阶；
其中该列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数，N为9，M为4，且该4个子像素群分别具有1个该子像素、2个该子像素、2个该子像素和4个该子像素，且通过该4个晶体管的控制使该4条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该4个子像素群。
3.一种可显示多灰阶的显示方法，其特征在于，是用于一显示装置中，可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数，其中该显示装置具有一行驱动器、一列驱动器、多条扫描线及多条数据线，该方法至少包含：
形成一由所述多条扫描线与所述多条数据线所定义的像素阵列，其中该像素阵列具有多个像素，且该列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数；
将每一该像素分成N个子像素；
将该N个子像素分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一该子像素群均具有至少一个该子像素，且N和M为大于1的整数；以及
形成M个晶体管分别控制该M个子像素群，其中该M个晶体管耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，并通过该M个晶体管的控制使该M条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该M个子像素群，以令该M个子像素群通过光学合成的方法，显示对应的灰阶；
其中N为4，M为3，且该3个子像素群分别具有1个该子像素、1个该子像素和2个该子像素，且通过该3个晶体管的控制使该3条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该3个子像素群。
4.一种可显示多灰阶的显示方法，其特征在于，是用于一显示装置中，可从目前使用的P灰阶数扩充成可显示至少N(P-1)+1灰阶数，其中该显示装置具有一行驱动器、一列驱动器、多条扫描线及多条数据线，该方法至少包含：
形成一由所述多条扫描线与所述多条数据线所定义的像素阵列，其中该像素阵列具有多个像素，且该列驱动器可产生P个灰阶电压，P为大于1的整数；
将每一该像素分成N个子像素；
将该N个子像素分成M个子像素群，其中该M个子像素群中的每一该子像素群均具有至少一个该子像素，且N和M为大于1的整数；以及形成M个晶体管分别控制该M个子像素群，其中该M个晶体管耦接所述多条扫描线其中之一及分别耦接所述多条数据线中的M条该数据线，并通过该M个晶体管的控制使该M条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该M个子像素群，以令该M个子像素群通过光学合成的方法，显示对应的灰阶；
其中N为9，M为4，且该4个子像素群分别具有1个该子像素、2个该子像素、2个该子像素和4个该子像素，且通过该4个晶体管的控制使该4条数据线分别传送该P个灰阶电压之一至该4个子像素群。
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