TW573284B - Liquid crystal display apparatus - Google Patents

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TW90111626A
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Satoshi Hirano
Masaru Yasui
Takeo Kamiya
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

573284 s»、發明說明（1) 本^明係有關於可顯示彩色影像的一液晶顯示裝置。 近成年來’可顯示彩色影像的液晶顯示裝置已廣泛使用 顯不裝置，例如，個人電腦、影像照相機與汽車導航系 統。 基=R/BW類型（以下稱為一RGBW類型液晶顯示裝置）的液晶 j不裝置，是除了傳統RGB類型的一RGB濾色裝置之外另於 八上配置一透明濾色裝置（W )，已在曰本專利案號 10 9 98/ 1 9 98提議，其係揭露用以改善此液晶顯示裝置的一 液晶面盤像素亮度之方法。 、:、、丨而，即使為了要改善亮度而增加透明濾色裝置，而 =然白色是在所有顯示色彩混合，所以最初影像的红、誃 口：色比率將會改變。結果’一顯示影像的顏色純淨 已和）的減少是與最初影像有關，所以一彩度會改 将別是在半色調。 文 置因發明的一目的是要提供一瞧類型液晶顯示裝 _ /、中透過將一白色元件加入一最初輸入影像的—紅多 卢-綠色元件、及—藍色元件而^會改變半色調供改 二Γ又1而且隨後可在白色元件加入之後’可進—步將e &紅、綠與藍色元件轉換成最初影像的紅、綠、 f w 的比率。 i色7L件 在根據本發明的液晶顯示裝置中，最初影 J將不會改變’即使當一白色元件加入最初影：= ㈣ 、綠色的每個元件以改善亮度，如此可達成上述目監 本發明的這些及其他觀點可參考隨後描述的i 每 ，、艰Ά施例
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五、發明說明（2) 及附圖而更顯然，其中·· 圖1係根據本發明的一較佳具體實施例而顯示一液晶顯 示裝置1 0 〇結構方塊圖； ’ 圖2是圖1的液晶面盤1的上視圖，其係描述子像素、閑 極匯流排、與源極匯流排的配置； 甲 圖3係描述在圖1顯示的一源極驅動器3及一解碼器6的 塊圖； °° 圖4係描述較佳具體實施例的功能；及 圖5是描述一具體實施例修改圖。 這些圖並未依比例繪出，而且其中相對的元件通常是以 相同參考數字表示。 根據本發明的一液晶顯示裝置較佳具體實施例現將描 述° 圖1係根據本發明的一具體實施例而顯示一液晶顯示裝 置1 0 0結構的方塊圖。此液晶顯示裝置丨0 0可提供一液晶面 盤1 〇 圖2是此液晶面盤1的上視圖，其係顯示平面的一 面部份。 此液晶面盤1可提供閘極匯流排G1 sGm(m ••一自然數），· 其每個是在一列方向延伸；及源極匯流排S1至以（11 :自然 數），其每個是在如圖2所示的一攔方向延伸。閘極匯流排 G1至Gm是連接到一閘極驅動器2，而且源極匯流排31至以 是連接到源極驅動器3。 紅色（R)、綠色（G)、藍色（B)或白色（W)的子像素Li j是
第6頁 573284 五、發明說明（3) 在透過閘匯流排G i及G1 + 1 (i = 1至m)及源極匯流排S j和 S j +1 (j = 1至m )定義的每個區域内配置。 一薄膜電晶體（T F F ) Q i j是在閘極匯流排ς丨與源極匯流排 S j的每個交集附近配置。 此外，閘極匯流排G i是連接到TFT Q i j的一閘極，源極 匯流排S j到T F T Q i j的一源極及子像素l丨j的一顯示電極到 TFT Qi j的一汲極。 相對於每個子像素L i j的顯示電極是一共電極，其是連 接到/共電壓供應電路（未在圖中顯示）。 置， 其 中 一 像素可透 R:Li j( i = 1， 2, 3，. G:Li j( i = 1， 2, 3，. B:Li j( i = 1， 2, 3，. W:Li j( 1 = 1， 2, 3,. 在 此 液 晶 面盤1中， • · ·) 當孑像素是以如圖2所示垂直線條形式配置時，RGBW的 顏色濾色裝置能以與每個子像素L i j有關的下列方式配 BW的4個子像素構成。 m- 1 ;卜1，5，9，. · ·，η-3) m;卜2， 6, 10， ···， η-2) m;卜 3，7，11，· · ·，η-1) m一1;卜4，8，12，· · ·，η) 在此^ aa面盤1中，在子像素電極形成的一基材（未 在圖中t員不）上’共電極形成的-顏色遽色裝置及-玻璃 基材等疋以垂直於一面盤表面的方向配 在基讨之間的空間填滿。 欣日日疋 液晶顯示裝置1 〇 〇的描述將重新在圖i描述。 閘極驅動器2及8個源極驅動哭3 3 ^ ^ ^ ^ li ί. 3 ^ " nt r # 1 ^ ® ^ 閘，道些皆未在圖中頻亍 ^’DACS(DA轉換器）與問 閑 員不解碼器6是連接到8個源極驅
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動器3。此解碼器6是連接到一 將一輸入信號轉換成數位資料 元子像素資料接收。 影像資料保持單元5，用以 而且彳足取得影像的8個位 ,^ ^ 號控制擔元4。此 f提供給閑極驅動器2與源極 (、給閘極驅動器2及源極驅動 此液晶顯示裝置1 〇 〇係進一 信號控制單元4可將一電源供 驅動器3，並且將控制信號提 器3。 液晶顯示裝置i 〇 〇亦包含一泉 顯示)1以將一參考電位提供；：：=二未在圖中 圖1顯示的液晶顯示裝置丨00操作 ^。 控制信號可從信號控制單元4提二：面/:迷。 源極驅動器3。間極驅動器2可根據/ /動益2及相對 狀態。 用以使TFTs Qi j變成導通 器=r動器3時，每個源極驅動 閃控，八立Λ^ίΐ顯示）可根據上述控制信號而 透過解碼器6當作R G B W子像素的仃預Ί异（務後描述）而 下稱為"子像素輸入 份(未在圖中顯示）。作ίΠ: 持績提供給-DAC部 ^ ^ ' Q〜控制單元4亦可輸出一極性控制 ^，用以控制DAC部份是否從由參考電位產生電路所產 573284 五、發明說明（5) —— 生的正極性參考電位選取—電位，或從參考電位產生電路 =產生的負極性參考電位選取_電位。此極性控制信號可 =入DAC部份。DAC部份可根據輸人極性控制信號 ^出亮度資料而從參考電位產生電路所產生的電位象^ 電位，其係對應RGBW子像素輸出亮度資料。 當一電位如此在DAC部份選取時，DAC 過— mr考電位分成適當步驟，如此可獲得 流mi傳放大器(未在圖中顯示)將電 -者Ϊ: 排S1W參考圖2)的相對 -者時m t 一信號傳送給閘極匯流排gi至“的任何 TFT傳送給相當的像素電極。 I位的WT精由上述 像ΐΐί式：此對！：》的-電位可提供給每個子 晶層是在共電每部份的液晶層，該液 層， 動，糟此一影像可根據附加顏色混合的原 立：驅 1上顯不。 尽里而在液晶面盤 ^ f 3H t^ # ^^ ^# ϋ ^ ί ί «·61 ^ Γΐίΐ:獲得亮度增強子像素的亮度資料w。二以 出山枓lG〇、B。和W。，並且將這些資料輸 573284 五、發明說明（6) 驅動裔3。或者，解碼器6的配置可從影像資料保持 接收子像素輸人資繼i、Gi和Bi，以便將資料轉換 大小值，而且然後執行計算。 、 單元5 成亮度 ^上，在一電腦顯示器中的一數位值Dig (數位輸入資 料，、冗度Y之間有一關係Y = kDig2.2(k是一比例常數）。、 根據本具體實施例的計算處理中，稍後將描 可透過使用亮度大小執行。 冲^亦 、然而)透過將一8位元數位信號轉換成此亮度大小將變
成位元的值，結果，一使用電路將變成更複雜與較 大，因此成本便增加。 一 為了此理由，計算可於數位值執行，而無需上述大小的 ^ ίΐ轉換，為了要簡化電路。即使計算簡化，顯示影像的 品質影響將不致於較大而造成任何麻煩，而且品質可於實 ，使用接受。而且，根據此述本發明的各種不同計算公^ 是根據相同原理說明，而不管紅、藍與綠色的每個資料大 /J、 〇 因此，數位輸入值為了簡化緣故可於下列具體實施例的 描述中使用。 解碼器6的内部結構與操作是參考圖3 (b)。 解碼裔6提供如圖3 (b)顯示的一比較器7、一查詢表8、 紅色计异電路9、一藍色計算電路1 〇及一綠色計算電路 比較器7可從影像資料保持單元5接收子像素輸入資料 Ri、Gi和Bi，然後可將Ri、Gi和Bi的資料值大小彼此比
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較:然後，^器7可於比較結果獲得Ri、Gh〇Bi 的最大值與取小值，並且將當作Yimin的最小值輸出认 詢表8，及將當^lmax的最大值輸出給出:查 藍色計算電路10及綠色計算電路u。 寬路9、 查j表8可接收上述最小值Yimin，而且將它轉換成 增強子像素的亮度資料。 A度 查詢表8的轉換可透過使用pR〇M執行，其中一變數Υι 的母二值的，數w〇 = f(Ymin)計算結果可儲存在Yimin的位 址，”中當每個子像素是以256步驟梯度表示時，Yimh 範圍是從0到255。或者，此轉換可透過使用一計算電路執 行。 另一方面，該紅色計算電路9、該藍色計算電路1 〇及該 綠色=算電路11的每一者可根據下列公式的相對一者而執 行計算Ri、Gi和Bi的一相對資料值Yimax值和w〇值： 數學公式（1) •RozzRiqWo + YimaxVYimax —w〇 ; 數學公式（2) ·6ο = 6ί*(ψ〇 + Υίπΐ8χ)/Υίπΐ8χ-Wo ;及 數學公式（3) ·Βο = Βί*(Αί〇 + Υίιη3χ)/Υίπ^χ-Wo ; (以下分別稱為”數學公式（1)，，、"數學公式（2 和，，數學 公式（3 ’藉此獲得子像素輸出亮度資料R〇、G〇和“的 相對一者。 解碼器6然後可將這些RGB子像素輸出亮度資料R〇、⑶和 Bo及連同Wo輸出給源極驅動3。
上述數學公式（1 )是透過修改數學公式（4)而獲得的一公 式·Κί/Υίπΐ8χ=(Κ〇 + Ήί〇)/(Υίιη8χ + ν〇)(以下稱為，，數學公式
573284 五、發明說明（8) (4 )丨丨）° 更明確而言，數學公式（4)是為在資料值Ri、Gi和Bi之 間的比能成為的目的的r e 1 a t i on a 1表達與在藉由把Wo加入 相對資料R o獲得的值，G o和B o之間的比相同，當子像素輸 出党度資料Ro ’Go和Bo因為RGB子像素藉由增加子像素輸 出亮度資料獲得到RGB子像素輸入亮度資料r i、g i和B i的W 子像素的W 〇。 同樣地，數學公式（2 )是藉由修正數學公式（5 )獲得的公 式：Gi/Yimax = (Go + Wo)/(Yiinax + Wo)，而且數學公式（3)是 藉由修正數學公式（6 )獲得的公式：
Bi/Yimax = (Bo + Wo)/(Yimax + Wo)，（以下提交到只是當作" 數學公式（5 ) π和π數學公式（6 )π，相對）。 為形成的影像彩度那液晶嵌鑲板1，下列的效果能藉由 驅動源極驅動獲得3與RGB子像素輸出亮度資料r0，g〇和Β〇 和子像素輸出亮度資料為已上述數學公式獲得的W子像素 的W ο 1到3。 例如’當上述函數W〇=f(Ymin)是透過數學公式（了）表 ，：w〇=Yimin(以下稱為”數學公式（7)")，^、Gi和Bi的 最小值可如同值W〇選取。結果，當該等值Ri、Gi和Bi的其_ 中至少一者是零時，w〇 = 〇便可建立。 /、 在此情況，R〇 = Ri、G〇 = Gi和Bo = Bi可根據數學公式（1 )至 (3 )而獲得。因此，彩度不會在此情況改變。 而且、，根據數學公式（〇至（3)，在資料值以、Gi和。之 間的比率是等於在透過將Wo加到相對R〇、Go和Bo值之間的
第12頁 573284 五、發明說明（9) 比率所以在顏色之間的比率不會改變，結果，彩度甚至 在半色調不會改變。 如一特殊範例所示，解碼器6的具體實施例（一操作範 例）、將於圖4的R u 2 4 0、G i = 1 6 0和B i = 1 2 0的情況描述。 首先 比較為7可接收Ri = 240、Gi=160和Bi = 120，當作 來自影像資料保持單元6的輸入資料，並且從決定
Rl = 240、Gi = 160和Bi = 120決定最小值是120，而且最大值 是240 ’ 其結果是Yimin=12〇，Yimax：=24〇。 查詢表8可決定從比較器7輸出的Yimin = 120會是Wo值（在 此，透過數學公式（7)表示的值？0 =丨（Yimin)的情況是者 一範例使用）。 田 最後，Yimin=120和Yimax = 240的值及從比較器7與查珣 表8輸出的Wo = l2〇及RGB子像素輸入亮度資料Ri = 24〇'一 Gi = 160和Bi = 120的值可分別透過計算電路9至11而取代數 學公式1至3，藉此可獲得RGBW子像素輸出亮度資料 R〇 = 360、G〇= 240 和 Bo = 180(參考圖 4(c))。 從根據數學公式1至4的計算結果可看出，Ri : Gi .
Bi = 240 : 1 60 : 1 20 = 6 ·· 4 : 3 可獲得，而且R〇 :. R〇 = 36〇 :240 :18〇 = 6 Μ 1可獲得。因此，可了解 Gi : Bi =R〇 : Go : Ro的關係可滿足。 既然輸出亮度資料的RGB比率不同於輸入資料的rgb 率’即使當為了要改良亮度而將W 0增加，主A ~ 曰’半色调的彩唐 (彩色飽和）將不會降低。不用說，數學八々r 1s 。& 妖予公式（4)至（6)表元
的關係亦可基於在上述理由而在每個轡I 爻数的數位值轉換成
第13頁 573284 五、發明說明（10) 亮度大小的情況中滿足。 更明確而言，當從輸入影像 該綠色輸入子像素與該藍色輪：子=色輸入子像素、 和以轉換成當作具有亮度大素=罐、。 出子像素、該綠色輸出子像素、兮 σ及。亥紅色輸 ^ ^ ^ 色輸出子像素及該亮 ί ;二： 是表示R〇、G0、B0 和W0，RI :GI : B卜(嶋）：⑽_ :(BG + W())的的關係可滿足。 "P狄各種不同類型的修改可用於上述較佳具體實施 例。此修改現將描述。 在較佳具體實施例中，雖然子像素w。的輸出亮度資料是 定義成透過函數獲得的值，其中RGB子像素Ri、Gi和。的 輸入資料的最小值Yimin可當作一變數採用，但是根據目 標光學特彳政（焭度）透過其他函數獲得的一值亦可如同Wo選 取0 (1) 例如，當兩值Ymin和Ymax的每一者增加時，一？〇值 可透過一單調增加函數W〇 = ;f (Ymi n，Ymax)表示的一計算公 式獲得’或當RGB子像素的輸入資料Ri、Gi和Bi的最大值 與最小值分別是Ymax和Ymin時，最小值Ymin增加及最大值 Ymax是一常數的一單調增加函數亦可如同函數選取。 (2) 當想要強調最大亮度的白色時，一 W 〇值可透過例如 數學公式（8)的一函數獲得：w〇 = 2 5 5 * (Yimin/ 2 5 5 )2亦可選 取0 (3)當想要將半色調變亮，一 Wo值可透過例如數學公式 (9)的一函數獲得：w〇 = -Yimin3/2552 + Yimin2/255 + Ymin亦
第14頁 573284 五、發明說明（11) 可選取。 在數學公式（8 )和（9 )中，Y i m i η是如在較佳具體實施例 中的RGB子像素Ri、Gi和Bi的輸入亮度資料之最小值。 然而’當選取一^[〇值時，限制可如下述定義，而可滿足 在顏色之間的比率維持的情況。 當輸入資料的最大值與最小值是Ymax和Ymin，而且輸出 焭度資料的最大值與最小值是Y〇max和Yomin時，一公式 Ymin/Ymax=(Y〇min + Wo)/(Yomax + Wo)應該可建立，為了要 在相對顏色之間維持比率，其中Y〇max = Ymax。 既然為了要增加亮度而增加子像素亮度，所以提供的w〇 值是儘可能較大。 若要儘可能將一較大值提供給Wo裝置，以取代在具Wo及 Yomin=0的輸出資料中所有白色元件，上述公式可修改成 Ymin/Ymax=Wo/(Ymax+Wo) 0 當使用Wo解決此公式時，下列公式可獲得： ~
Wo=Ymin*Ymax/(Ymax-Ymin)。 在此公式中，可了解到當Ymin/Ymax>0.5時，Wo>Ymax便 可獲得。當Y m a X是可採用的最大值（例如，在8個位元情況 是2 5 5個梯度位準）時，滿足Wo>Ymax的Wo是不存在。 _ 因此，當Ymin/Ymax>〇.5 時，Wo = Ymax 可建立。 簡言之，在相對彩色之間的比率可透過選取一選擇性函 數維護，如此可滿足下列函數，為了要決定Wo。 當Ymin/Ymax< = 0.5時’可獲得公式
Wo< = Ymin*Ymax/(Yniax-Ymin) 〇
第15頁 573284 五、發明說明（12) 當Ymin/Ymax>0.5 時，可獲得公式Wo< = Ymax。 雖然W 〇是表示Y m i η和Y m a X的一函數，既然當Y m a X變成較 大時，W 〇的一區域變得較窄，所以一任意Y m a x可應用的範 圍是如圖5的斜線表示。即是，此斜線區域是可增加以改 善亮度的Wo值範圍，而可滿足在相對顏色之間比率可維持 的情況。 如上述，根據本發明的液晶顯示裝置，即使當在液晶面 盤上顯示的影像亮度可嘗試透過用以增加亮度的白色子像 素提高，亮度可適當改善而無需改變色音的彩度。
第16頁

Claims (1)

  1. 573284 六、申請專利範圍 奘詈勹t可顯不一彩色影像之液晶顯示裝置，該液晶顯示 ^一液晶面盤，其中每個主要像素單元包括一紅色 素，其特子像素、一藍色子像素及一亮度增強子像 從該、去其可供計算數位輸出值r〇、g〇和b〇，用以 數位輸入值C子像素、與該藍色子像素的相對 子像素、㈣藍二；分色子像素、該綠色 該亮度増強子像m’及-預定數位值w，用以驅動 (_)的—關係；滿】=等= 色影像獲得。 寺值Rl、Gi和Βι可從一輸入彩 费 # # wr申吻專利範圍第1項之液晶顯示裝置，1特《 A 1 數位值W可根據一公式w=f(Y /1 /、特欲為该 中Win是該紅色子像素、表不的一函數而獲得，其 該數位輸入值的一最小、值^表色子像素與該藍色子像素的 3. 如申請專利範圍第丨項之液晶顯亍 ，位值w可根據一公式w=f(yfflax，yffli 、的、—特徵為該 得，其中Ymax和Ymin分別是該紅 ^不兮—函數而獲 與該藍色子像素的該等數位輸入值二^象，枯该綠色子像素 4. 如申請專利範圍第3項之液晶顯亍 及—最小值。 該Ymax值或該Ymin值的一值變成 、，其特徵為當 W=f (YmaX，Ymin)所表示的函數是單氕掸’力過該公式 八5；丄申請專利範圍第3項之液晶顯示裝曰置ί。 公式疋透過该Yfflln是_變數，而該γ是、特徵為該w 吊數的函數表 573284 六、申請專利範圍 示，而且當該Ymin的一值變成較大時，該公式W = f(Ymax， Y m i η)所表示的該函數是單調增加函數。 6.如申請專利範圍第1至5項中任一項之液晶顯示裝置， 其特徵是從該輸入彩色影像獲得的該等紅色、綠色與藍色 子像素的該等數位輸入值Ri、Gi和Bi是分別轉換成RI、GI 和BI，當作具有亮度的大小值，而且當該紅色子像素、該 綠色子像素、該藍色子像素與該亮度增強子像素的亮度值 是分別由R0、GO、B0和W0表示時，可滿足RI : GI : BI=(R0+W0) : (G0+W0) : (B0+W0)的關係。
    第19頁 573284 案號 90111626 修正 圖式簡單說明 圖式元件符號說明 7^丨補充 η 7 9 11 液晶面盤 源極驅動器 影像資料保持單元 比較器 紅色計算電路 綠色計算電路 2 閘極驅動器 4 信號控制單元 6 解碼器 8 查詢表 10 藍色計算電路 10 0 液晶顯不裝置
    O:\71\71105-921202.ptc 第17頁
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