CN108154855B - 显示装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置，包括显示层、多个像素电极、多个阵列层共同电极、多个像素电极开关、以及多个共同电极开关。像素电极与阵列层共同电极设置于显示层的同一侧。像素电极开关电性耦接像素电极，用以根据多个栅极信号分别导通，以分别向像素电极提供多个数据电压。共同电极开关电性耦接阵列层共同电极，用以根据该些栅极信号分别导通，以分别向阵列层共同电极提供第一阵列层共同电压及第二阵列层共同电压。

Description

显示装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置及方法。具体而言，本发明涉及一种防窥显示装置及其操作方法。

背景技术

随着科技的发展，显示装置已广泛地应用在人们的生活当中。

近年来，多视角的显示技术在显示装置的应用上愈益广泛，各种多视角的显示装置例如有边缘电场转换(fringe field switching，FFS)以及横向电场转换(in-planeswitching，IPS)等，都是藉由控制两电极之间电场的变化控制液晶分子的旋转，所述之现有技术可达到良好的视角效果，但不能有效达到防窥的功能。一般来说，使用者会希望只有在有限视角范围内能完整接收到显示器上的信息。举例来说，当大于某一个侧视角度时，显示器上的信息便无法被完整接收或解读，则可防止窥视。

因此，部份的防窥设计是采用像素结构来实现，藉由控制显示元件的扭转，即可控制液晶显示装置的显示画面。

因此，如何妥适地提供电压至此些电极以控制液晶分子的扭转，为本领域的重要研究议题。

发明内容

本发明一实施方式涉及一种显示装置。根据本发明一实施例，该显示装置包括：一显示层、多个像素电极、多个阵列层共同电极、多个像素电极开关以及多个共同电极开关。该些像素电极与该些阵列层共同电极设置于该显示层的同一侧。该些像素电极开关电性耦接该些像素电极，用以根据多个栅极信号分别导通，以分别向该些像素电极提供多个数据电压。该些共同电极开关电性耦接该些阵列层共同电极，用以根据该些栅极信号分别导通，以分别向该些阵列层共同电极提供一第一阵列层共同电压及一第二阵列层共同电压。

本发明另一实施方式涉及一种显示装置的操作方法。根据本发明一实施例，操作方法包括：接收该些栅极信号，以分别导通该些像素电极开关，使得该些像素电极得以接收该些数据电压；以及利用该些栅极信号中的一第二者，导通该些共同电极开关的至少一第二开关，以向该些阵列层共同电极的多个第二电极提供该第二阵列层共同电压。该些栅极信号中的该第一者与该第二者彼此不同。

通过应用上述一实施例，即可使一共同电极开关与一对应的像素电极开关同时导通，从而同时更新对应的阵列层共同电极与像素电极上的电压。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为根据本发明之一实施例所示的显示装置的示意图；

图1B为根据本发明之一实施例所示的显示装置的剖面示意图；

图1C为根据本发明之另一实施例所示的显示装置的剖面示意图；

图2为根据本发明之一实施例所示的显示装置的在不同模式下的电压示意图；及

图3为根据本发明一实施例所示的显示装置的操作方法的流程图。

其中，附图标记：

40：栅极驱动电路

100：显示装置

SD：源极驱动电路

DSR：有源区

NDSR：非显示区

DSL：显示层

PCM：像素电极

ACM：阵列层共同电极

CCM：对向共同电极

PSW：像素电极开关

ASW1、ASW2：共同电极开关

TRL：传递线

PX1、PX2：像素

G(1)-G(4)：栅极信号

D(1)-D(5)：数据电压

VACM1、VACM2：阵列层共同电压

V1-V5：线

M1、M2：模式

F1-F4：帧

200：方法

S1-S2：操作

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

关于本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用之『电性耦接』，可指两个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而『电性耦接』还可指两个或多个元件相互操作或动作。

关于本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用之『及/或』，系包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用之方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图示的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

关于本文中所使用之用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露之内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露之用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露之描述上额外的引导。

本发明之一实施例以边缘电场转换(fringe field switching，FFS)显示装置作说明。图1A为根据本发明之一实施例所示的显示装置100的示意图。图1B为根据本发明一实施例所示的显示装置100的剖面示意图。在本实施例中，显示装置100包括显示层DSL、多个像素电极PCM、多个阵列层共同电极ACM、对向共同电极CCM、多个像素电极开关PSW、多个共同电极开关ASW1、ASW2、源极驱动电路SD、以及栅极驱动电路40。显示层DSL设置于上基板与下基板之间有液晶分子材料的区域；像素电极PCM与阵列层共同电极ACM可以是设置在下基板上的电极层，分别用以接收数据电压与阵列层共同电压；对向共同电极CCM可以是设置在下基板对侧的上基板的电极层，用以接收具有固定电压电平的共同电压。

在本发明之一实施例中，像素电极PCM、像素电极开关PSW以及阵列层共同电极ACM皆分别以矩阵形式排列，设置于有源区DSR中。在一实施例中，共同电极开关ASW1、ASW2可设置于非显示区NDSR中。应注意到，在不同实施例中，像素电极PCM、像素电极开关PSW、阵列层共同电极ACM以及共同电极开关ASW1、ASW2亦可能随实际需要设置于显示装置100中的不同位置，本发明不以此上述实施例为例为限。在一实施例中，阵列层共同电极ACM彼此电性独立，然本发明不以此为限。在不同实施例中，部份阵列层共同电极ACM可依实际需求彼此连接。其中所述的有源区DSR可以是显示装置100的显示区，亦即像素区，非显示区NDSR则可以是驱动电路所在的周边区。

在本实施例中，像素电极开关PSW分别连接像素电极PCM，且共同电极开关ASW1、ASW2分别电性耦接阵列层共同电极ACM。在一实施例中，每一共同电极开关ASW1、ASW2电性耦接多个阵列层共同电极ACM。在一实施例中，每一共同电极开关ASW1、ASW2电性耦接传递线TRL，且每一共同电极开关ASW1、ASW2通过对应的传递线TRL电性耦接多个阵列层共同电极ACM。

在本实施例中，像素电极PCM与阵列层共同电极ACM设置于显示层DSL的同一侧，对向共同电极CCM设置在显示层DSL的另一侧(如图1B所示)。

在本实施例中，栅极驱动电路40用以通过栅极线，逐列向像素电极开关PSW提供栅极信号G(1)-G(4)，以逐列开启像素电极开关PSW。源极驱动电路SD用以向开启的像素电极开关PSW提供数据电压D(1)-D(5)，以使得开启的像素电极开关PSW向对应的像素电极PCM提供数据电压D(1)-D(5)，从而使得显示层DSL中的显示元件，也就是液晶分子，可根据接收到的数据电压D(1)-D(5)进行平行于像素电极PCM方向的偏转。

在本实施例中，像素电极PCM可包括多个第一电极(其上标示①符号)与多个第二电极(其上标示②符号)。在同一帧(frame)中，像素电极PCM中的第一电极用以接收第一极性的数据电压，且像素电极PCM中的第二电极用以接收第二极性的数据电压。在下一帧中，像素电极PCM中的第一电极用以接收第二极性的数据电压，且像素电极PCM中的第二电极用以接收第一极性的数据电压。在一实施例中，像素电极PCM中的第一电极与第二电极彼此交错设置，然而其它形式的设置亦在本发明范围之中。在本发明之一例示中，第一极性的数据电压可例如为具有0V～+5V中的电压电平，第二极性的数据电压可例如为具有0V～-5V中的电压电平，所述之上下限仅为示范例，本发明并不以此为限。所述的一帧可以包含显示装置100的栅极信号依序致能所有的栅极线的时间，一帧亦可以为一个画面更新所需的时间。

在一实施例中，显示装置100可具有广视角模式与窄视角模式。于广视角模式下，在显示装置100前的使用者可以有比较大的视角范围能够接收到的不失真的图像信息；于窄视角模式下，在显示装置100前的使用者能够在特定的视角范围(可例如是正视角的左右5度)接收到的不失真的图像信息。在一实施例中，在窄视角模式下，共同电极开关ASW1、ASW2用以分别接收阵列层共同电压VACM1、VACM2，并根据栅极信号G(1)-G(4)依序导通，以通过传递线TRL向阵列层共同电极ACM交错提供阵列层共同电压VACM1、VACM2。所述交错提供，由于窄视角模式下的阵列层共同电压VACM1、VACM2不同于对向共同电极CCM上的电压，故阵列层共同电极ACM与对向共同电极CCM间形成电场，使得显示层DSL中对应的显示元件也就是液晶分子的长轴朝垂直于对向共同电极CCM的方向立起，而降低显示装置100的可视范围。

在本实施例中，阵列层共同电极ACM可包括多个第一电极(其上标示①符号)与多个第二电极(其上标示②符号)，分别相应于像素电极PCM中的第一电极与第二电极设置。在同一帧中，共同电极开关ASW1向阵列层共同电极ACM中的第一电极提供第一电压电平的阵列层共同电压VACM1，且共同电极开关ASW2向阵列层共同电极ACM中的第二电极提供第二电压电平的阵列层共同电压VACM2。在下一帧中，共同电极开关ASW1向阵列层共同电极ACM中的第一电极提供第二电压电平的阵列层共同电压VACM1，且共同电极开关ASW2向阵列层共同电极ACM中的第二电极提供第一电压电平的阵列层共同电压VACM2。在一实施例中，阵列层共同电极ACM中的第一电极与第二电极彼此交错设置，然而其它形式的设置亦在本发明所揭露的范围之中。

在一实施例中，第一电压电平及第二电压电平的阵列层共同电压VACM1、VACM2分别对应前述第一极性的数据电压及第二极性的数据电压。亦即，第一电压电平的阵列层共同电压VACM1、VACM2是用以在一个像素电极PCM接收第一极性的数据电压时，被提供至对应的阵列层共同电极ACM。第二电压电平的阵列层共同电压VACM1、VACM2阵列层共同电压VACM2是用以在一个像素电极PCM接收第二极性的数据电压时，被提供至对应的阵列层共同电极ACM。在一例示中，第一电压电平阵列层共同电压VACM1、VACM2可为+5V，第二电压电平的阵列层共同电压VACM1、VACM2可为-5V，然而本发明不以此为限。在不同实施例中，第一电压电平阵列层共同电压VACM1、VACM2可彼此不同，及/或第二电压电平阵列层共同电压VACM1、VACM2可彼此不同。

另一方面，在一实施例中，在广视角模式下，共同电极开关ASW1、ASW2用以接收大致相同于对向共同电极CCM上的电压的第三电压电平的阵列层共同电压VACM1、VCAM，并将第三电压电平的阵列层共同电压VACM1、VCAM提供至阵列层共同电极ACM。如此一来，由于阵列层共同电极ACM上的电压大致相同于对向共同电极CCM上的电压，故显示层DSL中对应的显示元件例如是液晶分子的长轴并未立起，而不致窄化显示装置100的可视范围。

以下段落以一操作例进一步说明在窄视角模式下本发明细节，然本发明不以此为限。在第一帧中，源极驱动电路SD提供具第一极性的数据电压D(1)、D(3)、D(5)及具第二极性的数据电压D(2)、D(4)，且显示装置100向共同电极开关ASW1提供第一电压电平的阵列层共同电压VACM1，并向共同电极开关ASW2提供第二电压电平的阵列层共同电压VACM2。在栅极驱动电路40提供栅极信号G(1)时，第一列像素电极开关PSW根据栅极信号G(1)导通，以令第一列像素电极PCM中的第一电极接收具第一极性的数据电压D(1)、D(3)、D(5)，并令第一列像素电极PCM中的第二电极接收具第二极性的数据电压D(2)、D(4)。此时，接收栅极信号G(1)的共同电极开关ASW1根据栅极信号G(1)导通，以向第一、二列阵列层共同电极ACM中的第一电极提供第一电压电平的阵列层共同电压VACM1。

在第一帧中，在栅极驱动电路40提供栅极信号G(2)时，第二列像素电极开关PSW根据栅极信号G(2)导通，以令第二列像素电极PCM中的第一电极接收具第一极性的数据电压D(1)、D(3)、D(5)，并令第二列像素电极PCM中的第二电极接收具第二极性的数据电压D(2)、D(4)。此时，接收栅极信号G(2)的共同电极开关ASW2根据栅极信号G(2)导通，向第二、三列阵列层共同电极ACM中的第二电极提供第二电压电平的阵列层共同电压VACM2。

在第一帧中，栅极驱动电路40提供栅极信号G(3)的操作类似上述栅极驱动电路40提供栅极信号G(1)的操作，故在此不赘述。此外在第一帧中，栅极驱动电路40提供栅极信号G(4)的操作类似上述栅极驱动电路40提供栅极信号G(2)的操作，故在此不赘述。

在第一帧随后的第二帧中，源极驱动电路SD改为向像素电极PCM中的第一电极提供具第二极性的数据电压D(1)、D(3)、D(5)，并向像素电极PCM中的第二电极提供具第一极性的数据电压D(2)、D(4)。此外，在第二帧中，显示装置100向共同电极开关ASW1提供第二电压电平的阵列层共同电压VACM1，并向共同电极开关ASW2提供第一电压电平的阵列层共同电压VACM2。在第二帧中的操作类似上述在第一帧中的操作，故在此不赘述。

藉由利用上述一实施例，可让彼此对应的像素电极PCM与阵列层共同电极ACM在大致相同或相近的时间更新其上的电压。如此一来，在进行极性反转时，可缩短像素电极PCM与阵列层共同电极ACM上电压的极性不同的时间，而增进显示品质。

此外，在不同实施例中，每一像素(如像素PX1、PX2)的像素电极PCM可为单一电极(如图1A所示)或包括多个子电极(如图1B所示)，本发明范围不以所示实施例为限。

此外，应注意到，虽然上述实施例是以16个子像素为例进行说明，然而实际上显示装置100的子像素数量可依实际需求进行设置，而不以上述实施例为限。

再者，应注意到，在一实施例中，对向共同电极CCM亦可依实际需求进行省略(如图1C所示)，故本发明范围不以图1A、图1B中所示实施例为限。

以下段落将搭配图2提供本发明更具体细节，然本发明不以此为限。在图2中，线V1代表像素PX1的阵列层共同电极ACM上的电压(例如相同于阵列层共同电压VACM1)，线V2代表像素PX1的像素电极PCM上的电压，线V3代表像素PX2的阵列层共同电极ACM上的电压(例如相同于阵列层共同电压VACM2)，线V4代表像素PX2的像素电极PCM上的电压，线V5代表对向共同电极CCM上的电压。

在第一模式M1下(如广视角模式)，像素PX1的阵列层共同电极ACM、像素PX2的阵列层共同电极ACM以及对向共同电极CCM上的电压彼此相同(例如为0V)。在此模式下，在第一帧F1中，像素PX1的像素电极PCM上具有第一极性的数据电压(如0V～+5V)，且像素PX2的像素电极PCM上具有第二极性的数据电压(如0V～-5V)。在第二帧F2中，像素PX1的像素电极PCM上具有第二极性的数据电压(如0V～-5V)，且像素PX2的像素电极PCM上具有第一极性的数据电压(如0V～+5V)。

在第二模式M2下(如窄视角模式)，像素PX1的阵列层共同电极ACM上的电压、像素PX2的阵列层共同电极ACM的电压以及对向共同电极CCM上的电压彼此不同。在此模式下，在第三帧F3中，像素PX1的阵列层共同电极ACM上具有第二电压电平的阵列层共同电压VACM1(如-5V)，像素PX2的阵列层共同电极ACM上具有第一电压电平的阵列层共同电压VACM2(如+5V)，对向共同电极CCM上的电压与第一模式M1下对向共同电极CCM上的电压相同(例如是0V)。此时，像素PX1的阵列层共同电极ACM与对向共同电极CCM间电位差形成电场，且像素PX2的阵列层共同电极ACM与对向共同电极CCM间电位差形成电场，此些电场使显示层DSL中的对应的显示元件朝垂直于对向共同电极CCM的方向立起，而窄化显示装置100的可视角。另外，在第三帧F3中，像素PX1的像素电极PCM上具有第一极性的数据电压(如0V～+5V)，且像素PX2的像素电极PCM上具有第二极性的数据电压(如0V～-5V)。

在第四帧F4中，像素PX1的阵列层共同电极ACM上具有第一电压电平的阵列层共同电压VACM1(如+5V)，像素PX2的阵列层共同电极ACM上具有第二电压电平的阵列层共同电压VACM2(如-5V)，对向共同电极CCM上的电压与第一模式M1下对向共同电极CCM上的电压相同(例如是0V)。此时，像素PX1的阵列层共同电极ACM与对向共同电极CCM间电位差形成电场，且像素PX2的阵列层共同电极ACM与对向共同电极CCM间电位差形成电场，此些电场使显示层DSL中的对应的显示元件朝垂直于对向共同电极CCM的方向立起，而窄化显示装置100的可视角。另外，在第四帧F4中，像素PX1的像素电极PCM上具有第二极性的数据电压(如0V～-5V)，且像素PX2的像素电极PCM上具有第一极性的数据电压(如0V～+5V)。

图3为根据本发明一实施例所示的显示装置的操作方法200的流程图。

操作方法200可应用于相同或相似于图1A中所示结构之显示装置100。而为使叙述简单，以下将根据本发明一实施例，以图1中的显示装置100为例进行对操作方法200叙述，然本发明不以此应用为限。

另外，应了解到，在本实施方式中所提及的操作方法200的操作，除特别说明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

再者，在不同实施例中，此些操作亦可适应性地增加、置换、及/或省略。

在本实施例中，操作方法200包括以下操作。

在操作S1中，显示装置100利用像素电极开关PSW接收栅极信号G(1)-G(4)，以分别导通像素电极开关PSW，以令像素电极PCM得以接收数据电压D(1)-D(5)。

在操作S2中，显示装置100利用共同电极开关ASW1、ASW2接收栅极信号G(1)-G(4)，以分别导通共同电极开关ASW1、ASW2，以令阵列层共同电极ACM得以分别接收阵列层共同电压VACM1及阵列层共同电压VACM2。

在一实施例中，对应于同一栅极信号的像素电极PCM与阵列层共同电极ACM，分别同时接收数据电压D(1)-D(5)以及阵列层共同电压VACM1或阵列层共同电压VACM2。

例如，在接收栅极信号G(2)的像素电极PCM接收数据电压D(1)-D(5)的同时，接收栅极信号G(2)的共同电极开关ASW2向对应的阵列层共同电极ACM提供第二阵列层共同电压VACM2。又例如，在接收栅极信号G(3)的像素电极PCM接收数据电压D(1)-D(5)的同时，接收栅极信号G(3)的共同电极开关ASW2向对应的阵列层共同电极ACM提供第一阵列层共同电压VACM1。

应注意到，上述操作的具体细节皆可参照前述段落，故在此不赘述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

一显示层；

多个像素电极；

多个阵列层共同电极，其中该些像素电极与该些阵列层共同电极设置于该显示层的同一侧；

多个像素电极开关，电性耦接该些像素电极，用以根据多个栅极信号分别导通，以分别向该些像素电极提供多个数据电压；以及

多个共同电极开关，电性耦接该些阵列层共同电极，用以根据该些栅极信号分别导通，以分别向该些阵列层共同电极提供一第一阵列层共同电压及一第二阵列层共同电压，使该共同电极开关与对应的该像素电极开关同时导通，以同时更新对应的该阵列层共同电极与像素电极上的电压。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该些共同电极开关的至少一第一开关用以向该些阵列层共同电极的多个第一电极提供该第一阵列层共同电压，且该些共同电极开关的至少一第二开关用以向该些阵列层共同电极的多个第二电极提供该第二阵列层共同电压，

其中该第一开关与该第二开关根据不同的该些栅极信号导通。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该些阵列层共同电极的该些第一电极与该些第二电极彼此交错设置。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该些共同电极开关依序导通，以向该些阵列层共同电极交错提供该第一阵列层共同电压与该第二阵列层共同电压。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在一第一模式下，该第一阵列层共同电压与该第二阵列层共同电压彼此相同，且在一第二模式下，该第一阵列层共同电压与该第二阵列层共同电压彼此不同。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，更包括：

一对向共同电极，相对于该些阵列层共同电极设置于该显示层的另一侧，用以接收一对向共同电压；

其中在一第一模式下，该第一阵列层共同电压、该第二阵列层共同电压、与该对向共同电压彼此相同，且在一第二模式下，该第一阵列层共同电压、该第二阵列层共同电压、与该对向共同电压彼此不同。

7.如权利要求1-6中任一者所述的显示装置，其特征在于，该些像素电极开关设置于该显示装置的一显示区中，且该些共同电极开关设置于该显示装置的一非显示区中。

8.一种应用于权利要求1的显示装置的操作方法，其特征在于，包括：

接收该些栅极信号，以分别导通该些像素电极开关，以令该些像素电极得以接收该些数据电压；以及

接收该些栅极信号，以分别导通该些共同电极开关，以令该些阵列层共同电极得以分别接收该第一阵列层共同电压及该第二阵列层共同电压；

其中对应于该些栅极信号中的同一者的该些像素电极中的一部份与该些阵列层共同电极中的一部份，分别同时接收该些数据电压以及该第一阵列层共同电压或该第二阵列层共同电压，使该共同电极开关与对应的该像素电极开关同时导通，以同时更新对应的该阵列层共同电极与像素电极上的电压。

9.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，更包括：

利用该些栅极信号中的一第一者，导通该些共同电极开关的至少一第一开关，以向该些阵列层共同电极的多个第一电极提供该第一阵列层共同电压；以及

利用该些栅极信号中的一第二者，导通该些共同电极开关的至少一第二开关，以向该些阵列层共同电极的多个第二电极提供该第二阵列层共同电压；

其中该些栅极信号中的该第一者与该第二者彼此不同。

10.如权利要求8或9所述的操作方法，其特征在于，在一第一模式下，该第一阵列层共同电压与该第二阵列层共同电压彼此相同，且在一第二模式下，该第一阵列层共同电压与该第二阵列层共同电压彼此不同。

Images