TWI397881B - 液晶顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置及其驅動方法

本發明係關於一種液晶顯示裝置及其驅動方法。

液晶顯示裝置因其具有低輻射性、輕薄短小及耗電低等特點，故於使用上日漸廣泛，且隨著相關技術之成熟及創新，其種類亦日益繁多，功能設計亦更加人性化。液晶顯示裝置顯示亮度之調節為一種最為基本之功能，已為大多數液晶顯示裝置所共有，其目的係為了使用戶可以自由地調節顯示亮度以獲得使用者所需的顯示效果。

請參閱圖1，係一種先前技術所揭露之液晶顯示裝置結構示意圖。該液晶顯示裝置1包括一液晶顯示面板10及一與其層疊設置之背光模組19。該液晶顯示面板10包括一上玻璃基板13、一與該上玻璃基板13相對設置之下玻璃基板14，及一位於該二玻璃基板13、14之間的液晶層15。

該上玻璃基板13靠近該液晶層15之表面依序設置有一彩色濾光層16及一透明的公共電極17。該公共電極17可以由氧化銦錫材料製成，且為整個液晶面板10所公用。該彩色濾光層16包括複數紅色濾光單元161、複數綠色濾光單元162及複數藍色濾光單元163，其以一紅、一綠及一藍色濾光單元161、162、163為重複單元成矩陣排列。

請一併參閱2，係圖1所示液晶顯示裝置1之下玻璃基板14平面結構示意圖。該下玻璃基板14靠近該液晶層15之表面設置有複數互相平行之掃描線141、複數與該掃描線141垂直之資料線142及複數像素電極18。該資料線142為該像素電極18提供灰階電壓。該液晶顯示面板10包括複數呈矩陣排列之子像素，每一子像素包括一像素電極18、公共電極17中與該像素電極18對應區域、夾於該二電極17、18之間的液晶分子及一濾光單元，而該重複單元中紅、綠、藍色濾光單元161、162、163所分別對應之子像素構成一像素。

該下玻璃基板14靠近該液晶層15表面之邊緣處還設置有一掃描驅動電路12及一資料驅動電路11。該掃描驅動電路12連接至該複數掃描線141，為其提供掃描訊號。該資料驅動電路11連接至該複數資料線142，為其提供灰階訊號。

每一像素電極18加載一根據外部圖像資料決定之灰階電壓，該公共電極17加載一公共電壓，則每一子像素對應之公共電極17及像素電極18之間的液晶分子在該二電極17、18之電壓差形成的電場作用下扭轉特定的角度，實現灰階顯示。

該資料驅動電路11可以為每一像素中的每一子像素提供8個不同的灰階電壓，故每一子像素可顯示8個灰階， 每一像素則可以由此合成256個灰階，即可以顯示256種色彩。

該液晶顯示裝置1可以實現亮度調節之功能。調節亮度時，將該公共電極17之公共電壓做相應的調節即可改變全部子像素所加電壓大小，進而控制所有液晶分子之扭轉角度，調節透過該液晶層15之光線的強度。

惟，該液晶顯示裝置1調節亮度時改變了公共電極17之公共電壓的大小，由於該公共電極17為所有像素所公用，因此改變了每一像素中每一子像素之灰階電壓與公共電壓之差，使每一子像素顯示之色彩相對於改變亮度之前發生了偏移。又因為每一像素之色彩由其包含的子像素之色彩所合成，每一子像素色彩之偏移很可能造成由該子像素組成之像素的色彩發生偏移，即色度座標發生了變化，使液晶顯示裝置在使用該亮度調節功能改變亮度後不能正確顯示所要顯示的色彩。

有鑑於此，提供一種在可以實現亮度調節功能時顯示色彩依然正確之液晶顯示裝置實為必需。

有鑑於此，提供一種在改變公共電壓的情況下顯示色彩依然準確之液晶顯示裝置驅動方法實為必需。

一種液晶顯示裝置，其包括一液晶顯示面板及一驅動電路，該液晶顯示面板包括一第一基板，一與該第一基板 相對設置之第二基板，一夾於該二基板之間的一液晶層，一設置於該第一基板靠近該液晶層之表面的公共電極，及設置於該第二基板複數資料線；該驅動電路包括一主電路及一數據庫，該主電路連接至該數據庫、該公共電極及該資料線；該主電路接收一顯示訊號，該主電路還接收一因使用者調節該液晶顯示裝置的亮度而產生的亮度訊號，該主電路訪問該資料庫，並獲得與其所接收到之該顯示訊號及該亮度訊號對應之一校正顯示訊號，且產生一對應於該校正顯示訊號之灰階電壓及一對應於該亮度訊號之公共電壓，分別對應施加到該資料線及公共電極。

一種液晶顯示裝置之驅動方法，包括如下步驟：提供一液晶顯示裝置，其包括一公共電極、複數資料線、一主電路及一數據庫；使該主電路加載一因使用者調節該液晶顯示裝置的亮度而產生的亮度訊號及一顯示訊號；使該主電路訪問該數據庫，並獲得一與該亮度訊號及該顯示訊號對應之校正顯示訊號；該主電路產生一對應該亮度訊號之公共電壓及一對應該校正顯示訊號之灰階電壓，分別對應施加到該公共電極及該資料線。

與先前技術相比，本發明液晶顯示裝置由於採用了該驅動電路設計，使在使用亮度調節功能該變了公共電壓的情況下，通過驅動電路中的校正，仍能夠使各像素顯示之色彩為輸入訊號所要顯示之色彩，使該液晶顯示裝置在實 現亮度調節功能時顯示色彩依然正確。

與先前技術相比，本發明之液晶顯示裝置之驅動方法由於在使用亮度調節功能該變了公共電壓的情況下，通過校正功能調整各像素灰階電壓大小，仍能夠使各像素顯示之色彩為輸入訊號所要顯示之色彩，使該液晶顯示裝置在改變公共電壓的情況下顯示色彩依然正確。

請參閱圖3，係本發明液晶顯示裝置一較佳實施方式之結構示意圖。該液晶顯示裝置2包括一液晶顯示面板20及一與其層疊設置之背光模組29。該液晶顯示面板20包括一第一基板22、一第二基板23及一夾在該二基板22、23之間的液晶層24。

該第一基板22靠近液晶層24之表面上依序設置有一彩色濾光層220及一透明的公共電極221。該公共電極221可以由氧化銦錫材料製成且是公用的。該彩色濾光層220包括複數紅色濾光單元222、複數綠色濾光單元223及複數藍色濾光單元224，其以一紅、一綠及一藍色濾光單元222、223、224為重複單元225成矩陣排列。

請一併參閱圖4，係圖3所示液晶顯示裝置2第二基板23之平面結構示意圖。該第二基板23靠近該液晶層24之表面上設置有複數互相平行之掃描線241，複數與該掃描線241垂直之資料線242，鄰近於該掃描線241與該資 料線242相交之處之複數薄膜電晶體243，及複數像素電極244。

每一薄膜電晶體243對應一像素電極244，且其閘極(未標示)連接至對應的一掃描線241，源極(未標示)連接至對應的一資料線242，汲極(未標示)連接至對應之像素電極244。

每一像素電極244與一濾光單元相對，該像素電極244、公共電極221與該像素電極244相對部份、夾於二電極221、244之間的液晶分子及對應之濾光單元形成一子像素，而該每一重複單元225對應之三子像素組成一像素。

該第二基板23靠近該液晶層24表面之邊緣處還設置有一掃描驅動電路211及一資料驅動電路212。該掃描驅動電路211連接至該掃描線241。該資料驅動電路212包括一主電路213及一數據庫(Database)214，該主電路213連接到該數據庫214。該主電路213包括一輸入端215、一亮度訊號端216、複數資料輸出端217及一公共電壓輸出端218。該公共電壓輸出端218連接至該公共電極221，該資料輸出端217連接至該資料線242。

通常，每一像素電極244加載一根據外部圖像資料決定之灰階電壓，該所有公共電極221加載一公共電壓，則每一子像素所對應之公共電極221及像素電極244之間的液晶分子在該二電極221、244之電壓差形成的電場作用下 扭轉特定的角度，實現灰階顯示。

該亮度訊號端216接收一外部輸入之亮度訊號；該輸入端215接收一外部輸入之顯示訊號；該數據庫214儲存有在每一亮度訊號下，與該顯示訊號一一對應之校正顯示訊號；該公共電壓輸出端218輸出一公共電壓；該資料輸出端217輸出一灰階電壓。

該亮度訊號用於控制改液晶顯示裝置2之亮度，其具有3個值，分別為B1、B2、B3，分別對應不同的亮度；該公共電壓輸出端218輸出之公共電壓亦具有3個值，分別為Vcom1、Vcom2及Vcom3，且與該亮度訊號之3個值B1、B2、B3一一對應；其中，該亮度訊號B1為標準亮度訊號，其對應標準公共電壓Vcom1，而亮度訊號B2、B3為表示其他亮度狀態之亮度訊號，用於實現亮度調節功能。

該顯示訊號包含該液晶顯示裝置2一幀畫面中每個像素之灰階信息。該顯示訊號中，每個像素之灰階具有64個值，分別為S1~S64，其為每個像素中三個子像素分別顯示各自灰階下的64個組合；該資料驅動電路可產生4個灰階電壓，分別為V1、V2、V3及V4，並由該資料輸出端217輸出至各子像素；該4個灰階電壓配合標準公共電壓Vcom1可使該三色子像素各顯示4個預定的灰階，經合成使每個像素可以顯示該顯示訊號所記載之64個灰階。也就是說，從顯示訊號的角度講，其所記載的每個像素之灰階 信息在該液晶顯示裝置2工作在標準亮度B1下時是準確的。

該校正顯示訊號係該顯示訊號之校正值，不同之處僅在於該校正顯示訊號所記載之每一像素之灰階與該顯示訊號有所不同。具體的說，其作用僅是在亮度訊號不為標準亮度訊號B1的情況下，即在B2或B3下，對每個像素之灰階進行校正。使該液晶顯示裝置2在Vcom2或Vcom3下顯示之圖像最大程度接近所接收之顯示訊號所要顯示之圖像之色彩。特殊的，由於在標準亮度B1下，該標準公共電壓Vcom1配合該顯示訊號所確定之灰階電壓可以正確顯示顯示訊號所要顯示之圖像信息，故該校正顯示訊號與該顯示訊號相同，即不對該顯示訊號進行校正。

該液晶顯示裝置工作時，該亮度訊號端216接收一外部輸入之亮度訊號，該輸入端215接收一外部輸入之顯示訊號，該主電路213訪問該數據庫214，並獲得一與該亮度訊號及該顯示訊號對應之校正顯示訊號。該公共電壓輸出端218輸出一對應該亮度訊號之公共電壓，該資料輸出端217輸出一對應該校正顯示訊號之灰階電壓。

相較於先前技術，本發明液晶顯示裝置由於採用了該驅動電路設計，使在使用亮度調節功能該變了公共電壓的情況下，通過驅動電路中的校正功能，仍能夠使各像素顯示之色彩接近輸入訊號所要顯示之色彩，使該液晶顯示裝 置在使用亮度調節功能改變公共電壓的情況下顯示色彩正確性較好。

且，該校正後輸出之每個灰階電壓仍為原灰階電壓中的一個，在該校正後之灰階電壓所驅動下顯示之色彩可以最大程度的接近理想值，而沒有新增灰階電壓的輸出值，故對驅動電路改造較小，成本較低。

確定該數據庫214中數據的方法描述如下：步驟一，獲得必須之參數；獲得該3個亮度訊號下輸出之公共電壓的大小，該4個灰階電壓值，該液晶層24在該3個公共電壓及4個灰階電壓所有組合情況下之穿透頻譜，該彩色濾光層220之紅、綠、藍色濾光單元222、223、224對應之穿透頻譜，該公共電極221及該像素電極244之穿透頻譜，所提供之背光的頻譜，光譜三刺激值表。

步驟二，分別計算該彩色濾光層220之紅、綠、藍色濾光單元222、223、224對應之子像素在該3個公共電壓及4個灰階電壓所有組合情況下顯示之三刺激值；由1931CIE-XYZ標準色度系統之基本原理，可根據下列公式計算。

τ(λ)=Πτ _i (λ)

其中，(λ)、(λ)、(λ)為光譜三刺激值，為光源頻譜，(λ)為穿透頻譜，k為參數，λ為波長。

三種原色之子像素依該電壓組合可計算出12組三刺激值。紅色子像素之三刺激值可以表示為X _Rab 、Y _Rab 、Z _Rab ，綠色子像素之三刺激值可以表示為X _Gab 、Y _Gab 、Z _Gab ，藍色子像素之三刺激值可以表示為X _Bab 、Y _Bab 、Z _Bab ，其中，a=1，2，3，對應三個公共電壓Vcom1、Vcom2及Vcom3，且a=1為標準公共電壓，b=1，2，3，4，對應四個灰階電壓V1、V2、V3及V4。

步驟三，根據像素可以顯示的64個灰階之色度座標反推每種色度座標在每個公共電壓值下對應的校正顯示訊號；現在以推導公共電壓Vcom2下一像素灰階電壓之修正值為例：假設該64個灰階中每一灰階之色度座標分別為x _i ，y _i ，i=1,2,…,64，不進行校正時之紅色子像素之三刺激值可以表示為X _Ri0、Y _Ri0、Z _Ri0，綠色子像素之三刺激值可以表示為X _Gi0、Y _Gi0、Z _Gi0，藍色子像素之三刺激值可以表示為X _Bi0、Y _Bi0、Z _Bi0，校正後之紅色子像素之三刺激值可以表示為X _Ri 、Y _Ri 、Z _Ri ，綠色子像素之三刺激值可以表示為X _Gi 、Y _Gi 、Z _Gi ，藍色子像素之三刺激值可以表示為X _Bi 、Y _Bi 、Z _Bi ， 由於修正僅僅針對色彩而非亮度，故應保持修正前後亮度不變，又因為修正後之像素之色度座標應為x _i ，y _i ，i=1,2,…,64，故可以建立方程式：

未知量X _Ri 、Y _Ri 、Z _Ri ，X _Gi 、Y _Gi 、Z _Gi ，X _Bi 、Y _Bi 、Z _Bi 的值域為步驟二計算出之X _Rab 、Y _Rab 、Z _Rab ，X _Gab 、Y _Gab 、Z _Gab ，X _Bab 、Y _Bab 、Z _Bab ，其中a=2，b=1，2，3，4。故將值域中的值依序代入未知量中，找出最接近方程式精確解的值。

通過此方法，可以確定每一顯示訊號所對應之校正顯示訊號。

依序更換為其他公共電壓值重複上述計算，又可得到其他公共電壓下的校正顯示訊號。

該液晶顯示裝置2之驅動方法包括如下步驟：步驟一，該亮度訊號端216接收一亮度訊號，該輸入端215接收一顯示訊號；步驟二，該主電路213訪問該數據庫214，並獲得一對應該亮度訊號及顯示訊號之校正顯示訊號；步驟三，該公共電壓輸出端218輸出一對應該亮度訊號之公共電壓，該資料輸出端217輸出一對應該校正顯示 訊號之灰階電壓。

該亮度訊號端216接收一亮度訊號，該輸入端215接收一顯示訊號。通過改變該亮度訊號使該公共電壓輸出端218輸出對應的公共電壓，來該改變液晶分子兩側灰階電壓與公共電壓之差來控制光之通過量，達到控制亮度之目的。

工作在標準亮度時，該亮度訊號端216接收到的亮度訊號為標準亮度訊號。該主電路213接收顯示訊號後訪問該數據庫214，獲得一與顯示訊號相同之校正顯示訊號，即不對顯示訊號進行修正。該主電路213根據從數據庫214獲得的校正顯示訊號產生對應的灰階電壓，還產生一對應該標準亮度訊號之標準公共電壓。該公共電壓輸出端218輸出該標準公共電壓，該資料輸出端217輸出該灰階電壓。

改變亮度時，亮度訊號會調整該公共電壓，所以根據顯示訊號所產生之灰階電壓要配合公共電壓之改變進行校正。故該主電路213接收顯示訊號後訪問該數據庫214，獲得一對應該亮度訊號及顯示訊號之校正顯示訊號。該主電路213根據從數據庫214獲得的校正顯示訊號產生對應的灰階電壓，還產生一對應該亮度訊號之公共電壓。該公共電壓輸出端218輸出該公共電壓，該資料輸出端217輸出該灰階電壓。由於電路設計限制，該校正後輸出之灰階電壓仍為該4個標準灰階電壓中的一個，但在該校正後之 灰階電壓所驅動下顯示之色彩可以最大程度的接近理想值。

相較於先前技術，本發明之液晶顯示裝置之驅動方法由於在使用亮度調節功能該變了公共電壓的情況下，通過校正功能調整各像素灰階電壓大小，仍能夠使各像素顯示之色彩為輸入訊號所要顯示之色彩，使該液晶顯示裝置在改變公共電壓的情況下顯示色彩依然正確。

且，該校正後輸出之每個灰階電壓仍為原灰階電壓中的一個，在該校正後之灰階電壓所驅動下顯示之色彩可以最大程度的接近理想值，而沒有新增灰階電壓的輸出值，故對驅動電路改造較小，成本較低。

綜上所述，本發明確已符合發明之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1、2‧‧‧液晶顯示裝置

10、20‧‧‧液晶顯示面板

22‧‧‧第一基板

23‧‧‧第二基板

15、24‧‧‧液晶層

19、29‧‧‧背光模組

12、211‧‧‧掃描驅動電路

16、220‧‧‧彩色濾光層

17、221‧‧‧公共電極

161、222‧‧‧紅色濾光單元

162、223‧‧‧綠色綠光單元

163、224‧‧‧藍色濾光單元

225‧‧‧重複單元

11、212‧‧‧資料驅動電路

213‧‧‧主電路

214‧‧‧數據庫

215‧‧‧輸入端

216‧‧‧亮度訊號端

217‧‧‧資料輸出端

218‧‧‧公共電壓輸出端

141、241‧‧‧掃描線

142、242‧‧‧資料線

243‧‧‧薄膜電晶體

18、244‧‧‧像素電極

13‧‧‧上玻璃基板

14‧‧‧下玻璃基板

圖1係一種先前技術所揭露之液晶顯示裝置結構示圖。

圖2係圖1所示液晶顯示裝置之下玻璃基板之平面結構示意圖。

圖3係本發明液晶顯示裝置第一實施方式之結構示意圖。

圖4係圖3所示液晶顯示裝置第二基板之平面結構示意圖。

23‧‧‧第二基板

211‧‧‧掃描驅動電路

212‧‧‧資料驅動電路

213‧‧‧主電路

214‧‧‧數據庫

215‧‧‧輸入端

216‧‧‧亮度訊號端

217‧‧‧資料輸出端

218‧‧‧公共電壓輸出端

241‧‧‧掃描線

242‧‧‧資料線

243‧‧‧薄膜電晶體

244‧‧‧像素電極

Claims (17)

1. 一種液晶顯示裝置，其包括一液晶顯示面板及一驅動電路，該液晶顯示面板包括一第一基板，一與該第一基板相對設置之第二基板，一夾於該二基板之間的一液晶層，一設置於該第一基板靠近該液晶層之表面的公共電極，及設置於該第二基板靠近該液晶層之表面的複數資料線；該驅動電路包括一主電路及一數據庫，該主電路連接至該數據庫、該公共電極及該等資料線；該主電路除接收顯示訊號，該主電路還接收一因使用者調節該液晶顯示裝置的亮度而產生的亮度訊號，該主電路訪問該數據庫，並獲得與其所接收到之該顯示訊號及該亮度訊號對應之一校正顯示訊號，且產生一對應於該校正顯示訊號之灰階電壓及一對應於該亮度訊號之公共電壓，分別對應施加到該等資料線及公共電極，該亮度訊號為標準亮度訊號時，該校正顯示訊號與外部接收之該顯示訊號相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該數據庫儲存有與每一亮度訊號及一顯示訊號相對應之校正顯示訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該主電路包括複數輸入端及一亮度訊號端，該亮度訊號端接收該亮度訊號，該輸入端接收該顯示訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該主電路包括複數資料輸出端及一公共電壓輸出端，該公共電壓輸出端連接至該公共電極，該等資料輸出端連接至該等資料線。
5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置，其中，該公共電壓輸出端輸出該公共電壓，該等資料輸出端輸出該灰階電壓。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，還包括複數像素電極，其設置於該第二基板靠近該液晶層之表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，還包括複數掃描線，其設置於該第二基板靠近該液晶層之表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中，該驅動電路還包括一掃描驅動電路，其連接至該等掃描線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，還包括一彩色濾光層，其設置於該第一基板靠近該液晶層之表面。
10. 一種液晶顯示裝置之驅動方法，包括如下步驟：提供一液晶顯示裝置，其包括一公共電極、複數資料線、一主電路及一數據庫；使該主電路加載一因使用者調節該液晶顯示裝置的亮度而產生的亮度訊號及一顯示訊號；使該主電路訪問該數據庫，並獲得一與該亮度訊號及該顯示訊號對應之校正顯示訊號； 該主電路產生一對應該亮度訊號之公共電壓及一對應該校正顯示訊號之灰階電壓，分別對應施加到該公共電極及該等資料線，該亮度訊號為標準亮度訊號時，該校正顯示訊號與外部接收之該顯示訊號相同。
11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，每一亮度訊號對應一個公共電壓。
12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，該亮度訊號包括該標準亮度訊號，其對應一標準公共電壓。
13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，該液晶顯示裝置包括複數呈矩陣排列之像素，每一像素由三子像素組成，其分別對應該液晶顯示裝置之彩色濾光層之紅、綠、藍色濾光單元，該等像素之灰階由該三子像素之灰階組合而成，即該等像素之色彩由該三子像素之色彩合成。
14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，該顯示訊號與該校正顯示訊號均包含每子像素之灰階信息。
15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，該主動電路根據該校正顯示訊號產生之灰階電壓配合根據該亮度訊號產生之公共電壓，使各個像素顯示外部接收之顯示訊號之色彩。
16. 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，使該液晶顯示裝置工作在任一亮度訊號所對應之公共電壓下時，對於任一像素，假設在根據外部接收之顯示訊號產生之灰階電壓下該像素亮度為Y ₀ ，在根據校正顯示訊號產生之灰階電壓下的亮度為Y _i ，則Y ₀ 與Y _i 是相等的。
17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置之驅動方法，其中，工作在標準亮度訊號對應之標準公共電壓下時，對於任一像素，假設任一灰階i之色度座標為x _i 、y _i ，則在根據校正顯示訊號產生之灰階電壓下，該像素之色彩滿足： 其中，該X _Ri 、Y _Ri 、Z _Ri 表示校正顯示訊號下該像素之紅色子像素之三刺激值，該X _Gi 、Y _Gi 、Z _Gi 表示校正顯示訊號下該像素之綠色子像素之三刺激值，該X _Bi 、Y _Bi 、Z _Bi 表示校正顯示訊號下該像素之藍色子像素之三刺激值，Y _Ri0、Y _Gi0、Y _Bi0對應表示根據外部接收之顯示訊號產生之灰階電壓下該像素之紅、綠、藍色子像素之三刺激值中之Y值。