TWI284878B - Liquid crystal displays and method of correcting for image degradation in liquid crystal displays - Google Patents

Liquid crystal displays and method of correcting for image degradation in liquid crystal displays Download PDF

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TWI284878B TW093116106A TW93116106A TWI284878B TW I284878 B TWI284878 B TW I284878B TW 093116106 A TW093116106 A TW 093116106A TW 93116106 A TW93116106 A TW 93116106A TW I284878 B TWI284878 B TW I284878B
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Description

1284878 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示器，更特別有關於具分裂藍 次像素新穎液晶顯示器之影像退化修正。 【先前技術】
在這些申請人共有的美國專利申請案中：（1)於2001年 7月25日申請之美國專利申請第09/91 6,232號申請案，其 標題爲「用於具有簡化位址之全彩影像元件之色彩像素配 置」（ARRANGEMENT OF COLOR PIXELS FOR FULL COLOR IMAGING DEVICES WITH SIMPLIFIED ADDRESSING); (2)於 20 02年10月22日申請之美國專利申請第1 0/278, 353號 申請案，其標題爲「用於具有遞增調變轉換.函激響應之欢,_ 像素著色之彩色平面顯示器次像素配置與佈局之政進」:， (IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH INCREASED MODULATION TRANSFER FUNCTION RESPONSE)； (3)於 2002年10月 22日申請之美國專利申請第 1 0/278, 352號申請案，其標題爲「用於具有分裂藍次像素 之次像素著色之彩色平面顯示器次像素配置與佈局之改 進」（IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS) ; (4)於 2002 年 9 月 13 日申請之 美國專利申請第1 0/24 3,0 94號申請案，其標題爲「用於次 像素著色之改良型四色配置與發射器」（IMPROVED FOUR 1284878 COLOR ARRANGEMENTS AND EMITTERS FOR SUB-PIXEL RENDERING) ; (5)於2002年10月22日申請之美國專利申 請第10/278, 328號申請案，其標題爲「減少藍色亮度而有 . 良好能見度之彩色平面顯示器次像素配置與佈局之改進」 (IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL · ARRANGEMENTS AND LAYOUTS WITH REDUCED BLUE LUMINANCE . WELL VISIBILITY) ; (6)於20 02年10月22日申請之美國 專利申請第10/278, 393號申請案，其標題爲「具有水平次 _ 像素配置與佈局之彩色顯示器」（COLOR DISPLAY HAVING HORIZONTAL SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS);及 (7)於2003年1月16日申請之美國專利申請第01/347, 001 號申請案，其標題爲「改良型條紋顯示器次像素配置及其 _ 次像素著色用之系統及方法」（IMPROVED SUB二PIXEL·、/丄 ARRANGEMENTS FOR STRIPED DISPLAYS； AND:'：METHDDS ANDT :：'：D DI SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING SAME)，其揭示 了一些 新穎、用來改善一些影像顯示設備成本/性能曲線的次像素 配置，皆於此併入本文參考。 · 當與上述專利申請案所揭示之技術相配合，下面一些申 請人共有之美國專利申請案進一步揭示的一些次像素著色 ~ 系統及方法，這些改進特別顯著：（1)於2002年1月16日 - 申請之美國專利申請第10/051,612號申請案，其標題爲「紅 綠藍像素格式數據轉換成波形瓦式矩陣次像素數據格式」 ^ (CONVERSION OF RGB PIXEL FORMAT DATA TO PENTILE MATRIX SUB-PIXEL DATA FORMAT); (2)於 2002 年 5 月 17 曰申請之美國專利申請第1 0/1 50, 355號申請案，其標題爲 1284878 「具有影像灰度調整之次像素著色用之系統及方法」 (METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH GAMMA ADJUSTMENT) ; (3)於2002年8月8日申請之美國專 利申請第1 0/215,843號申請案，其標題爲「具有自適應濾 光之次像素著色用之系統及方法」（METHODS AND SYSTEMS FOR SUBPIXEL RENDERING WITH ADAPTIVE FILTERING) ； (4) 於2003年3月4曰申請之美國專利申請第1 0/379,767號 申請案，其標題爲「影像數據時態次像素著色用之系統及 方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR TEMPORAL SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA) ; (5)於 2003 年 3 月 4 日申請 之美國專利申請第10/379,765號申請案，其標題爲「用於 運動自適應濾光之系統及方法」（SYSTEMS AND METHODS FOR MOTION ADAPTIVE FILTERING); (6)於：M03:年申二: 請之美國專利申請第1 0/379, 766號V申請:案Ξ，」:其;標:題爲工「甩, 於改良型顯示視角之次像素著色系統及方法」（SUB-PIXEL RENDERING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED DISPLAY VIEWING ANGLES);及（7)於2003年4月7日申請之美國專 利申請第1 0/409,413號申請案，其標題爲「具有嵌入式預 先次像素著色影像之影像數據集」（IMAGE DATA SET WITH EMBEDDED PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE)。以上所述之申 請案，皆於此併入本文參考。
本發明係與以下申請人共有之美國專利申請案有關，該 些申請案為：（1)於2003年6月6曰申請之美國專利申請 第1 0/45 5, 9 25號申請案，其標題爲「具有促成點反轉交叉 連接之顯示面板」（DISPLAY PANEL HAVING CROSSOVER 1284878 CONNECTIONS EFFECTING DOT INVERSION); (2)於 2003 年 6月6日申請之美國專利申請第1 0/455, 931號申請案，其 標題爲「於新穎顯示面板配置上執行具標準驅動及背板之 -點反轉系統及方法」（SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING DOT INVERSION WITH STANDARD DRIVERS AND BACKPLANE ON · NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS) ; (3)於 2003 年 6 月 6 日 Λ 申請之美國專利申請第1 0/455,927號申請案，其標題爲 「於具有減少量子化誤差固定形式雜訊面板之視覺效果補 償系統及方法」（SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING FOR VISUAL EFFECTS UPON PANELS HAVING FIXED PATTERN NOISE WITH REDUCED QUANTIZATION ERROR); (4)於 2003 年 6 月 6曰申請之美國專利申請第1 0/456, 806號申請案，其標題 沪 爲「具額外驅動器之新穎面板配董之點反轉( DOT INVERSION ON NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS WITH EXTRA3°： v ； P DRIVERS);及（5)美國專利申請第1 0/456, 838號申請案， 其標題爲「液晶顯示器背板設計及非標準次像素配置之位 址」（LIQUID CRYSTAL DISPLAY BACKPLANE LAYOUTS AND _ ADDRESSING FOR NON-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS)。 上述申請案，皆於此併入本案參考。 ^ 第1A圖所示為用於主動矩陣液晶顯示器（Active Matrix ·
Liquid Crystal Display ; AMLCD)面板 100 上的一種習用的 RGB條紋結構，該主動矩陣液晶顯示器包含薄膜電晶體 ‘ (Thin Film Transistors ; TFTs)，以分別啟動一些單獨的色 彩次像素一紅次像素（red subpixel)l〇4、綠次像素（green subpixel) 106以及（blue subpixel)藍次像素108。在圖中將 1284878 可見到，一個紅、一個綠以及一個藍次像素，將形成一包 含面板的重複群次像素（repeating gr〇up 〇f subpixel〇1()2。 於圖中亦顯示出，每一個次像素與一根行線路（c〇lumn line)(每一個次像素藉由一個行驅動器（c〇luinn driver)u〇 驅動）以及一根列線路（row Hne)(例如112與Li#)相連 λ。眾所周知，在主動矩陣液晶顯示器的領域内，面板是 由一種點反轉桌略（dot inversion scheme)所驅動，以減少色 度亮度串擾（crosstalk)與影像閃爍（fiicker)。第1A圖描述 一種特殊的點反轉策略（即lxl點反轉），藉由中心處的每 一個次像素所給出的（+)及㈠極性符號來指明。每一根列線 路通常與薄膜電晶體116的一個閘極（gate)(未表示於第 1A圖中）相連接。藉由行線路傳輸的影像數據，通常連接 至母一個薄膜電晶體的源極（source)·。影像數:據每、次以:列 為單位寫入面板，而且給予一種極性偏，轉〔策略C:p〇1 bias scheme)，如此處所指出的一些“〇，，策略（，，〇，，= 〇DD ; 奇）或“E”策略（“ E，，= EVEN ;偶）。如圖所示，列112 在某次以奇極性策略寫入，下一次列114將以偶極性策略 寫入。在此1x1點反轉策略中，極性每次一列地交替變更 爲奇（ODD)策略與偶（EVEN)策略。 第1B圖所示為另一種習用的紅、綠、藍條紋面板，其 具有另一種點反轉策略（即1x2點反轉）。此處，極性策略 每經歷兩列變化一次，而在1x1點反轉中，相反地則每列 變化一次。在上述兩種點反轉策略，一些觀察到的現象指 出：（1)於1x1點反轉中，每兩個實體相毗鄰的的次像素（沿 水平及垂直兩個方向），具有不同的極性；（2)於1x2點反 1284878 、 轉中，每兩個實體相毗鄰的的次像素，沿水平方向具有不 同的極性；（3)跨越任一給定的列，每個相連色彩次像素的 極性皆與其相鄰的極性相反。因此，例如沿著一列的兩個 相連紅次像素，其極性不是（+，_)就是（_，+ )。當然，於 點反轉中，沿著一行的兩個相連紅次像素，具有相反的極 性，然而於1x2點反轉中，每兩個相連紅次像素所組成的 群組，將具有相反的極性。一些特殊影像著色（image render) 於主動矩陣液晶顯示器（AMLCD)面板上時，此種極性的改 變，減少了 一些明顯的視覺缺陷（visual defect)。眾所周知， 如果相同色彩像素的極性經常改變，但不需要每列都改 Ί 這些視覺缺陷沿垂直方向將可變為最小，因此，1 χ2 點反轉是可接受的。 【發明内容】 ：， 本發明係關於一種液晶顯示器，更特別有關於具·分裂藍' 次像素新穎液晶顯示器之影像退化修正。 本發明係揭示一種系統及方法，用於液晶顯示面板上， 以對衫像劣化信號進行修正。一些由一種在一第一方向具 有偶數個次像素之次像素重複群所組成的顯示面板，其上 某些不完美的點反轉策略可能具有寄生電容以及其他的一 些信號誤差。信號修正以及將一些誤差局部化至某些特殊 之次像素上所使用之一些技術，也將於本文中進行揭示。 【實施方式】 於此將可詳細地參考一些具體實施方案與實施例，其範 例將於附圖中描述之。於本文的範圍内，將盡可能在所有 1284878 附圖中採用相同的參考標號，以標示相同或類似的元件。 第2圖所示為一種包含一個重複次像素群2〇2的面板， 如在美國專利f 1〇/15〇,353號申請案進一步所述。我們可 見到，重複-人像素群202為一種八個次像素重複群，其包 含一些由紅次像素及藍次像素所組成的棋盤狀圖、、案，在這 些紅次像素及藍次像素之間，帶有兩行減縮區域的綠次像 素。如果將標準的lxl點反轉策略，應用到一種包含此一 重複群（如第2圖所示）的面板，顯然地，那些紅、綠、 藍條紋面板（亦即在一列及/或一行中的相連色彩次像素具 有不同的極性）的上述性質立刻會受到侵害。特別當顯示 某些影像的圖案（image pattern)時，這種情況可能引起許多 視覺缺陷，明顯地呈現在面板上。這種所觀察到的現象， 用其他新型次像素重複群（例如在美國'專利第…1〇/276352· 號申請案的第1圖中之次像素重複群）以及跨越一列由數 目不是奇數的重複次像素所組成的其他—些重複群時都會 發生。因此，由於一些習用的紅、綠、藍（RGB)條紋面板在 其重複群内具有此三個次像素（即紅、綠及藍次像素），以 上所指出的-些情況，不一定會爲這些習用的面板帶來侵 害。無論如何，在本申請案中第2圖的重複群，在其跨越 某一列的重複群内具有四個（即偶數個）次像素（例如， 紅、綠、藍及綠此四個次像素）。吾人應瞭解，本說明書内 所敍述的一些實施例，可等同地應用到所有此種的一^偶 模數重複群（even modulus repeat gr〇uping)。 爲防止主動矩陣液晶顯示器（AMLCD)的影像劣化以及 其他的-些問題’不僅數據線路（data line)傳遞的極性沿每 11 1284878 一選擇線路必須隨機化，而且對於顯示器内每一種色彩及 每個局部也必須隨機化。雖然這種隨機化很自然地隨同與 通常使用的交變行反轉數據驅動電路系統 (column_inversion data driver system)相組合的一些紅綠藍 ;元組色彩次像素（RGB triplet color sub-pixel )而出現， 但當沿一些列線路採用偶數個次像素時，這種隨機化就較 難實現。 在一個偶模數設計實施例中，一些列是由面積比較小的 綠次像素以及爲數不多但面積較大的紅色與藍次像素的某 組a所形成。通常數據線路傳遞的極性與交變數據線路 上傳遞的極性相反，使得每個次像素在電容上大約等同於 與其連接的每一側數據線路。如此，這些電容器感應的暫 時誤差（capacit〇r-induced transient eiror)大約相亦f 柄 反’從而趨向在次像素自身上彼此相互:抵消9無論如何， 在此例子中’一些相同色彩次像素的極性是相同的，而且 可能發生影像劣化。 第3圖所示為一種使用2x1點反轉的偶模數像素配置。 由於二相门色彩像素在極性上交替變更，垂直方向的影 像劣化可被消除。而由於一些相同色彩像素所造成水平方 向上的釤像劣化，亦可藉由周期性地改變點反轉的相位 (phase)來減J/ ^從3〇1 a到3〇1D之驅動電路晶片，提供數 據予顯不器，該些驅動電路的輸出被驅動爲+，-，+，-，... ···。對於顯示器前4個線路的極性相位， 顯不於第4圖中。例如，晶片301B的第一行具有相位_， -，+，+，.·· 〇 12 1284878 在一貫施例中，一個次像素，其在每一側皆毗鄰於某一 飨定時間驅動相同極性的行線路，對於任何一個給定的影 像枱號，可以承受降低的亮度，如此將可達到減少受影響 次像素的數目以及降低任何特殊、無法避免被如此影響次 像素的一些影像劣化效應等上述兩個目的。在本說明書以 及在結合於本說明書内的其他一些有關說明書内容，二示 了幾種技術，用來設計以使受影響的次像素數目與有影像 劣化的次像素的一些效應，將其兩者最小化。 如果次像素劣化無可避免，一種上述技術將挑選下面所 述之被劣化次像素。於第3圖中，該相位被設計成使得被 圓圈起的藍次像素302 ±，局部化相同極性的發生。以此 方式m的-些相同㈣次像素，其極性每隔兩個 驅動電路晶片將反轉一次，如此反轉的.極性:，：將使水平方 向的影像劣化減至最小或將其消除ό這些周期性、被圓圈 起的藍次像素3G2，將比陣列内的其他藍次像素稍微暗一 些（對於通常的黑液晶顯示器），或稍微亮一些（對於通常 的白液晶顯示器），但由於肉眼對於藍色亮度的一些變化= 敏感’這種亮度差別大體上很少看得出來。 再另一種技術是對任何受影響的次像素附加上—個 正信號。如果知道哪些次像素會發生影像劣化，則有二 將一個修正信號附加到影像數據信號上。例如，在本 書以及其他一些說明書中所提及大多數的寄生電办^明 於降低那些受影響次像素的亮度數量。目此可能1接7向 論推斷或完全憑經驗（例如，藉由一此转 仗理 将 二将殊面板上的一此 測試圖案）確定面板上一些次像素的工作 … 二 ’攸而加回 13 1284878 们仏號以對劣化進行修正。特別讲於第3圖，如果需要 對被圓圈起的次像素進行小誤差修正，則可將—個修正項 附加到被圓圈起的藍次像素用的數據上。 +於本發明的再另一實施例中，有可能設計一些不同的驅 動電路晶片，以進一步減少影像劣化的效應。如第5圖中 戶斤不，一種四相位時脈（f〇u卜phase cl〇ck)被用於極性反轉。 藉由此種模式或一些類似模式的使用，在陣列中只有該些 藍次像素具有同極性劣化（same-polarity degradation)。無論 如何’由於所有像素皆被同等的劣化，對於人眼來說大體 上疋看不出來。如有需要，可應用一個修正信號，對一些 較暗或較亮的藍次像素進行補償。 這些驅動電路的波形，可利用一種數樣驅動電路晶片來 産生，该數據驅動電路晶片所提供的電源轉換系統 (power-supply switch system)，比在相對較簡單的交變極性： 反向没计（alternate polarity reversal design)中所採用的更 爲複雜。在這個二級數據驅動電路設計中，正如在第一級 中被生成的情況一樣，一些類比信，號被產生。無論如何， 極性切換級（polarity-switching stage)藉由在第二級的數據 驅動電路之自身交叉連接矩陣（cross-connection matrix)來 驅動’以提供所指出的那些較複雜之極性反轉。 此處所述技術的再另一實施例，是對沿列與行兩個方向 而橫跨面板的一個藍次像素子集上的影像劣化進行局部 化。例如，一種藍次像素的「棋盤狀圖案」（checkerboard；) (亦即沿列及/或行的每個方向，跳過每個其他的藍次像 14 1284878 素），可用以局部化影像劣化信號。如上所述，由於人眼在 藍色空間解析度（blue spatial resolution)上的低敏感度，將 不太可此注思到該誤差。吾人應瞭解，其他藍次像素的子 集也可能被挑選以使誤差局部化。此外，具有四相位或更 少相位的某一種不同的驅動電路晶片，也可驅動炸種面板。 第6圖為面板600之另一實施例，其大體上包含一偶模 數之次像素重複群602。於此例子中，重複群602包含一 種有兩行藍次像素散置於其中之紅色與綠次像素所構成的 棋盤狀圖案。如上所述，有可能（但非必要一定如此）出 現一些藍次像素其寬度比紅色和綠次像素還小。正如所 見，兩相鄰的藍次像素行，可利用一根内部連線6〇4來共 用同一個行驅動電路，也可利用藍次像素的薄膜電晶體了 適當地重映射以避免準確數據值的共用· σ r e ·: 纟 利用一些標準的行驅動電路來實現，2χ1點反轉，可見到 藍次像素行606與其右側緊鄰的紅色及綠次像素行具有相 同的極性。雖然這可能導致影像劣化（可以某些：正作: ^補償），但優點是該影像劣化被局部化於暗色（即藍°色\ 次像素行上，也因此人眼很少看得出來。 【圖式簡單說明】 1x1點反轉策略之 第1Α圖：描述一習知具有一種標準 綠、藍條紋顯示面板。 第1Β圖：描述一習知具有_種標準1χ2點反轉策略之 綠、藍條紋顯示面板。 第2圖：描述一包含一種新穎次像素重複群之顯示面 15 I284878 * · 、 板，該重複群在一第一（列）方向具有偶數個像素。 第3圖：描述一具有圖2的重複群、且帶有多個標準驅 動電路晶片的顯示面板，其中任何的影像劣化皆被放置到 〜些藍次像素上。 第4圖：描述用於圖3中多個驅動電路晶片的一些相位 關係。 第5圖··描述一具有圖2之次像素重複群的顯示面板， 其中驅動該顯示面板的驅動電路晶片為一個四相位晶片， 而其中任何的影像劣化皆放置到一些藍次像素上。 第6圖：描述一具有一種次像素重複群的顯示面板，此 種次像素重複群具有兩個狹窄的藍次像素行，其中影像劣 化的全部或極大部分，大體上皆放置到這些狭窄的藍次像Λ 素行上。 一，—、.、 【主要元件符號說明】 100 面板 102 次像素重複群 104 紅次像素 106 綠次像素 108 藍次像素 110 行驅動器 112 列線路 114 列線路 116 閘極 200 面板 202 次像素重複群 301Α 驅動電路晶片 301Β 驅動電路晶片 301C 驅動電路晶片 301D 驅動電路晶片 302 藍次像素 16 1284878 600 面板 602 次像素重複群 604 内部連線 606 藍次像素行
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Claims (1)

1284878 正信號發送至複數個具有寄生效應的次像素上。 35、 依申請專利範圍第33項之液晶顯示器，其中該些次 像素為該面板上一些藍次像素的全部。 36、 依申請專利範圍第33項之液晶顯示器，其中該些次 像素為該面板上一些藍次像素全部的一個子集。
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