TWI297482B - Viewing-angle adjustable liquid crystal display and displaying method thereof - Google Patents
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Description
1297482 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可調整顯示視角之液晶顯示器及其顯 不方法’特別是關於一種可利用切換電壓訊號以調整使用者所 需視角之液晶顯示器及其顯示方法。 【先前技術】 隨著科技的進步,消費者有更多的機會在公共區域使用具 有顯示器的行動產品,例如手機、筆記型電腦等,但消費者如 果在公共區域使用時,又想保有個人的隱私,這時他們會需要 一個可調整顯示視角的顯示器。目前有以下三種較常見之液晶 顯示器視角之控制方法。 第1圖是習知技藝中利用百葉窗型光吸收板以調整液晶顯 示器視角之示意圖。請參照第1圖,在液晶顯示器100前面加 設百葉窗型光吸收板11 〇,並以規則方式排列。藉由調整光吸 收板110本身之高度h以及光吸收板110彼此間隔距離1,可限 制顯示器100發出的光線L進入觀察者眼睛之角度。因此只有 在視角為Θ之範圍内,光線L才能通過光吸收板11〇,且觀察 者才能看到影像;而視角超過Θ之外的光線L則通通會被光吸 收板110所吸收。 然而,此種視角控制方法之缺點在於光吸收板11 〇必須在 使用時再外加於顯示器外,造成使用上之不方便;由於部份光 線L被光吸收板110吸收,造成顯示亮度會下降一半以上;而 且其視角之調整係左右同時增加或減少,無法滿足使用者對視 角切換之多樣需求,例如提供僅正視以及側視之使用者觀察。 第2 A圖以及第2B圖是習知技藝中利用光散射層以調整 1297482 液晶顯示器視角之示意圖。在平行背光Lb與液晶層200之間加 入一塊可調整光散射特性之光散射層210,光散射層210可含 有聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)。 藉由調整施加於光散射層210之電壓,決定窄視角模式以及廣 視角模式。如第2A圖所示,在窄視角模式下,光散射層21 〇 為電壓導通狀態ON而呈透明狀,背光Lb係保持平行通過液晶 層200。因此,僅正視之觀察者才能觀察到影像。如第2B圖所 示,在廣視角模式下,光散射層210為電壓不導通狀態〇FF, 背光Lb經由光散射層之作用形成散射光Ls通過液晶層2〇0, 使得各個視角之觀察者皆可觀察到影像。 然而,此種視角控制方法之缺點在於當光散射層21〇切換 至電Μ導通狀態ON時,背光Lb經過光散射層21〇時會有部份 被反射,造成液晶面板之亮度降低;而且如同上—個實例所述, 此種視角控制方法無法針對使用者所需之視角作調整,因而偈 限了視角調整之多樣選擇。 第二圖以及第儿圖是習知技藝中利用外加液晶顯示著 ^可鬆果之視角控制示意圖。藉由調整外加液晶鷄 =二向方向’產生廣視角及窄視角兩種模式。名 而當觀察者斜視時則會看到將顯示的影像扇圖所不 達到視时=效果使得觀察者較不㈣卿像,因而 顯示二而構 不便並增加成本。另外,在進㈣/構外加轉,造成使用 降的缺點。 在進行視角切換時會有亮度及對比下 1297482 【發明内容】 有鑑於此’本發明的目的就疋在提供一種可調整顯示視角 之液晶顯示器及其顯示方法。每個晝素包括兩個子畫素,分別 由兩顆薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)驅動,這兩個 子畫素對應的液晶倒向相差180度。於廣視角模式操作時,這 兩個子畫素對應的液晶驅動電壓一♦致,而於窄視角模式操作 時,將一子晝素對應的液晶驅動為暗態,而另一子晝素對應的 液晶驅動為正常顯示,即可達到顯示視角可調之目的。 根據本發明的目的,提出一種可調整顯示視角之液晶顯示 器,包括顯示面板以及資料驅動器。顯示面板包括多個晝素單 疋’且每個畫素單元包括第一子畫素以及第二子畫素。資料驅 動器用以分別提供第-驅動電壓以及第二驅動電壓至各晝素單 兀,第一子晝素及第二子畫素。當液晶顯示器設定為廣視角模 式操作各畫素單元之第—驅動電壓以及第二驅動電壓係為 相同之-畫素電壓,而當液晶顯示器設定為窄視角模式操作 時’-部份畫素單元之第一驅動電壓為一灰階電壓而第二驅動 3為畫素電壓,且其餘部份晝素單元之第二驅動電壓為灰階 ^而弟一驅動電堡為晝素電壓。因此,不需外加元件,即可 達到視角可調之目的。 」 -根據本發明的目的,提出_種調整液晶顯示器顯示視角之 心員示方法。液晶顯示器包括g _ 畫素單元。各畫素單元=第 且顯示面板包括複數個 法包括當廣視角模式被執行時s細及第—子畫素。本方 元之第-子畫素與第二子4 畫素·驅動各畫素單 利用灰階《驅動部份當轉角模式被執行時, 壓驅動這些部分畫素單::-子畫素以及利用晝素電 i弟一子晝素,並利用灰階電壓驅動 1297482 其餘部份畫素單元之第二子畫素以及利用畫素電壓驅動复 份晝素單元之第一子畫素。 ^ 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下 文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下: 【實施方式】 請同時參照第4A圖、第4B圖及第4C圖,第4A圖係繪 示依照本發明一較佳實施例液晶顯示器之上視方塊圖,第4B 圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種液晶顯示器部份剖面 示意圖以及第4C圖係繪示依照本發明較佳實施例子晝素以畫 素電壓以及灰階電壓驅動之液晶分子示意圖。液晶顯示器4〇〇 包括顯示面板410、背光模組420、閘極驅動器430以及資料驅 動器440。顯示面板410包括基板411以及形成於基板411上 之多個畫素(Pixel)單元412,且每個畫素單元412又包括第一子 畫素A以及第二子晝素B,連接不同之薄膜電晶體415以及 417。如解析度為1024x768之液晶顯示器,便會有 (1024χ3χ2)χ768個薄膜電晶體。薄膜電晶體415及417接受閘 極驅動器430輸出電壓Vg之啟動而將資料驅動器440輸出之 驅動電壓Va及Vb輸入至子畫素A及B。驅動電壓Va或Vb 可依设定為正常畫素電壓(例如是5 V)以及灰階(Grey)電壓(例如 是0V),用以啟動子畫素a或B為顯示狀態以及暗態。另外, 背光模組420係用以提供背光Lb至顯示面板410。 以垂直配向(Vertical Alignment,VA)型液晶顯示器為例, 對每一個晝素單元412而言,當由薄膜電晶體415及417輸入 子晝素A及B之驅動電壓仏及vb為灰階電壓(0V)時,亦即設 定為暗態(Dark Mode),子晝素a及B之液晶分子係為站直狀 1297482 如苐4C圖之左圖所示。而當由薄膜雷曰 子畫素A及B之驅_ Va及Vb = 即設定為顯示狀態,子書為= 水平方向傾斜,且刀子因電場作用而朝 斜,如第Ad: …之液晶分子係朝不同之兩側傾 打如第4C圖之右圖所示。 顯示器:二::」:綠示依照本發明較佳實施例調整液晶 庠砲么上 L私圖耳先,於步驟430,執扞 :第作’包括利用相同之畫素電壓驅動各畫素單元412 =二,角模式操作,包括利用灰階電者: 動這些部份畫素單元412之第_子*素=用2晝素電壓驅 l 木一卞旦京β顯不書辛影德,丨V » ^灰階電壓驅動其餘部分畫素單元412之第:子畫 二:利用上述畫素電•驅動此其餘部份畫素單元第二 子畫素Α顯示畫素影像。 I弟 印參照第4E圖,其繪示第4B圖中於 晶顯示器剖面結構示意H 視角才吴式#作之液 彳η 士— 田液曰日·居不益400設定為廣視角模 =時,每個畫素單元412中子畫素…之= 同時設定為顯示狀態,因此,子畫素 二子係朝不同兩侧傾斜。此時,對正視之觀察者而 1
Lb同時可經由第一子畫素八與第二子 月先 C2透過並入射至觀察者眼睛。因此,正^兮之液曰曰刀子山及 到顯示面板410之影像。對兩側之觀察2察者可以清楚看 睛接收之背光L”分別有部”光= 可IS:八子方向呈一定之夾角。因此,背光Lb仍 曰曰刀子C1或C2透過並入射至左側或右側之觀察者,因 1297482 此不會有灰階反轉的效果出現,使得兩侧之觀察者同樣可清楚 看到影像。 當然,上述之廣視角模式操作機制並不限於子晝素A與b 之排列方式。當子畫素A與B對調排列時,由於每個晝素單元 、 412之子晝素a與B係皆驅動為顯示狀態,背光Lb仍可透過 _ 每個子晝素A與B到達不同視角之觀察者眼睛,達到廣視角操 作目的。' 如第5圖中之曲線C1以及C2所示,係分別繪示於廣視角 模式操作下,子晝素A及B以相同之畫素電壓啟動,觀察者正 視以及右斜30度(0,30)觀察顯示面板410之晝素驅動電壓(v) * 與顯示器亮度(%)之關係曲線。雖然右斜30度之觀察者看到之 顯示器壳度、對比較正視時稱低,但不會有灰階反轉的現象。 請參照第6A圖至第6D圖,其繪示第4B圖中液晶顯示器 於窄視角模式操作時,子畫素A以及B其中之一設為顯示狀態 且另一個設為暗態,於正面及右斜30度觀察之結果示意圖。^ 液晶顯示器400設定為窄視角模式操作時,子畫素八及B必須 有一個驅動為暗態(液晶分子站直),而另一個以欲顯示影像所 需的畫素電壓驅動。不管是子畫素A或B為暗態,正視觀察者 _ 皆不會察覺不同,因為對正視觀察者的相位延遲均是一致的如 第6A圖以及第6B圖所示。但當我們選擇子畫素A為暗態而子 畫素B為顯示狀態時,如第6C圖所示,右斜3〇度之斜視觀察 者眼睛接收之背光Lb與子畫素b之液晶分子呈一定之夾角, 因而尚能看到顯示面板410之影像。如第5圖之曲線C3所示, 當驅動電壓為3V時,相對亮度T約43%。然而,當我們選擇 子畫素Α為顯示狀態,而子畫素Β為暗態時,如第6D圖所示, 右斜30度之斜視觀察者眼晴接收到之背光Lb與子畫素a之液 π 1297482 晶分子近似平行,因而會有灰階反轉的現象,使得右侧觀察者 夺看到灰暗不/月楚的影像,如第5圖之曲線C4,驅動電壓為Μ 時’相對亮度T僅9%。 如上所述,對同一個觀察者,例如是右斜3〇度之觀察者
而言,相同的子晝素驅動電壓,例如5V,但由於將子晝素A 及B設定為顯示狀態(5V)及暗態(〇v)之方式可形成上述之兩種
It幵/目而產生不—樣的亮度,即不同之背光Lb2穿透率,但 對於正視觀察者所看到的亮度是一致的,因而可提供一個視角 可調整的機制。 值得注意的是,上述窄視角模式操作機制並不限於第6圖 中所示子晝素A與B之排列方式。當子畫素A與B對調排列 2,正視觀察者看到的仍然是一個子晝素液晶分子站直(暗 L )’而另一個子晝素液晶分子為傾斜狀態(顯示狀態)。右斜川 度觀察者仍然是看到一個子晝素液晶分子站直(暗態),以及接 收之为光Lb與另一個子畫素之液晶分子呈一定夾角或近似平 行。顯然並不影響上述正視觀察者以及右斜3〇度觀察者所看到 顯示晝面之亮度。 请參照第7圖’其繪示對應第5圖之理想灰階值與實際觀 察灰階值之關係圖。如第7圖所示,X轴為驅動電壓所切換的 理想灰階值’而Y轴為人眼所感受的實際灰階值。曲線C5為 子畫素A及B皆驅動為顯示狀態時,由正視觀察者感受之灰階 值與理想灰階值係一致。而對於位於右斜3〇度之觀察者而言, 如曲線C6所示’其感受之灰階變化與理想灰階值相差不大。然 而,如曲線C7及C8所示,例如現在欲驅動為121階,只驅動 子畫素B為顯示狀態且位於右斜3〇度之觀察者會看到丨5〇階, 而只驅動子畫素A為顯示狀態且位於右斜3()度之觀察者會看 12 '1297482 到^階。所以只要在整個畫面上將部分的畫素單元只驅動 子畫素A為顯示狀態(或暗態),其餘的晝素單元412只驅動子 晝素B為顯讀態(或暗態)’則在兩旁的觀察者就會看到不一 樣的影像,而這對正視觀察者是沒有影響的。 本發明之液晶顯示器400在窄視角模式操作時並不限於上 述僅以灰階電麼驅動部份畫素單元412之第一子畫素A,以及 其餘部份畫素單元412之第二子查辛B ' ^ 乐于互素Β。也可以是其它之驅動
電疋啟動方式,例如是僅以灰階電壓驅動第—部份畫素單元化 之第一子畫素(暗態)’以及第二部份晝素單元412-之第二子主 ^暗態),而其餘部份畫素單元412之第—子畫素及第二子^ 素皆為顯示狀態。只要有部份晝素單元之其卜個子畫素啟動 為暗態,正視及斜視觀察者便會觀察到亮度不同之晝面,藉以 達到窄視㈣作之目的,皆殘離本發明之技術範圍。
另外’當切換為窄視角模式操作時,因為顯示面板仙有 二+的面積(即-半的子畫素)皆驅動為暗態,所以顯示器亮度 :下降’因此可以加大背光模組在窄視角模式操作時的電 机,错以與廣視角模式操作時的亮度—致。如此一來使 不會觀察到顯示亮度的差異。 如上所述’本發明雖以垂直配向式液晶顯示器為例作說 ^ ”、、本發明之液晶顯不器亦可以適用於扭轉向列㈣sted ematu:’ TN)型顯示器。只要將每個畫素單元分為兩個獨立之 子畫素’於廣視角模式操作時同時驅動兩子畫素為顯示狀離, =窄==操作時,部份畫素單元其中一個子畫素驅動 == 觀察者可看到影像而兩侧觀察者卻難以辨 。〜像之效果,精以達到視角可調之目的,㈣ 發明之技術範圍。 自+脫離本 13 1297482 素單八Γ二去所揭露之液晶顯μ,其優點在於將畫 時驅Α、Β並由不同薄膜電晶體驅動,可藉由同 =動母=单元之兩個子畫素為顯示狀態,或驅動部份畫 r:兀之旦素八或Β為暗態’以提供所需之廣視角及窄視角 換式,尤其在窄視角模式操作中可隨機調整只驅動子畫素Α或 B為暗態之4素單元數目與位置,使某些視角之觀察者難以辨 識。因此’不需要純㈣外加元件,即可達到真正視角可調 之目的。 綜上所述,雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上,然其 並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之 精神和範圍内,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 1297482 【圖式簡單說明】 第1圖繪示習知技藝中刹 -t ^用百葉窗型光吸收板以調整液晶 顯不器視角之示意圖。 第2A圖以及笫2B圖έ备-nn 、 £1、、、曰不習知技藝中利用光散射層以調 整液晶顯示器視角之示意圖。 第3 A圖以及第3B圖!會示習知技藝中利用外加液晶顯示 器以達到視角可調效果之視角控制示意圖。 第4A圖繪不依照本發明一較佳實施例的一種液晶顯示器 上視方塊圖。 第4B圖繪示依照本發明一較佳實施例的一種液晶顯示器 部份剖面示意圖。 第4C圖繪示依照本發明較佳實施例子畫素以畫素電壓以 及灰階電壓驅動之液晶分子示意圖。 第4D圖繪示依照本發明較佳實施例調整液晶顯示器顯示 視角之方法流程圖。 第4E圖繪示第4B圖中於廣視角模式操作之液晶顯示器結 構示意圖。 第5圖繪示於廣視角模式下子畫素a及B輸入一致晝素 電壓或只有子畫素A或B輸入畫素電壓時,觀察者由正面或右 斜3〇度觀察顯示面板400之驅動電壓(V)與顯示器相對亮度(%) 之四種關係曲線圖。 第6A圖至第6D圖繪示第4B圖申液晶顯示器於窄視角模 式操作時子晝素A以及B其中之一設為顯示狀態且另一個設為 暗態並於正面及右斜30度觀察之結果示意圖。 第7圖繪示對應第5圖之理想灰階值與實際觀察灰階值之 關係圖。 15 •1297482 【主要元件符號說明】 100 :顯示器 110、420、520 :光吸收板 200 :液晶面板 210 :光散射層 300 ··正視影像 310 :亮暗相間圖形 400 :液晶顯示器 410 :顯示面板 411 :基板 412 :晝素單元 415、417 :薄膜電晶體 420 :背光模組 430 :閘極驅動器 440 :資料驅動器
Claims (1)
1297482 、申請專利範圍: 1 · 一種可調整顯示視角之液晶顯示器,包括: 一顯示面板,包括複數個畫素單元,各該些畫素單元包括 一第一子畫素以及一第二子晝素;以及 一資料驅動器,用以分別提供一第一驅動電壓至該第一子 畫素以及一弟一驅動電壓至該第二子晝素; 其中,當該液晶顯示器設定為廣視角模式操作時,各該書 素單元對應之該第-驅動電壓以及該第二驅動電壓係皆為= 之一正常畫素電壓,各該些畫素單元之該第一子畫素及該第一 子畫素之液晶分子係朝不同之兩側傾斜,且當該液晶顯示器設 定為窄視角操作模式時,—部分之該些畫素單元對應之該些^ 一驅動電壓為一灰階電壓而該些第二驅動電壓為該正常畫^電 壓以及在其餘部分之該些畫素單元㈣之該些第二驅動電壓係 為該灰階電壓而該些第一驅動電壓為該正常畫素電壓,其中對 應該灰階電壓之該些畫素單元為暗態。 一 2·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器,其中該第 一子畫素包括一第一薄膜電晶體以及該第二子畫素包括一 薄膜電晶體。 一 3·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器,更包括一背 光模組,其中該背光模組之—窄視角模式操作電流係高於該二 光杈組之一廣視角模式操作電流。 4·如申請專利範圍第丨項所述之液晶顯示 直 階電壓為0V。 ,、τ邊灰 曰基一5·。。一種調整液晶顯示器顯示視角之顯示方法,其中該液 .、、、丁器包括一顯示面板,該顯示面板包括複數個畫素單元, 各/ -息素單几包括一第一子畫素以及一第二子晝素,該方法 17 1297482 包括:
时執行廣視角模式,包括利用一正常晝素電'壓1動各該些 旦素單元之该第一子畫素與該第二子畫素使得各該些畫素單元 之該第-子畫素及該第二子晝素之液晶分子係朝不同之兩側傾 執行窄視角模式,包括: 利用一灰階電壓驅動部份畫素單元之該些第一子晝素以 及利用該正常畫素電壓驅動該些部分晝素單元之該些第:子畫 素,其中對應該灰階電壓之該些畫素單元為暗態;:及 一 利用該灰階電壓驅動其餘部分之該些第二子畫素以及利 用該正常畫素電壓驅動該其餘部分之該些第—子畫
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