TWI427617B - 主動矩陣型之顯示裝置 - Google Patents

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Description

主動矩陣型之顯示裝置
本發明係有關於一種將配置成矩陣狀之畫素分割成複數個次畫素的主動矩陣型顯示裝置，且特別有關於一種主動矩陣型顯示裝置以及使用於此顯示裝置的顯示方法，其中在各次畫素分別設置多位元記憶體，進行可以平滑表現中間色調之灰階顯示。
由複數個畫素配置成矩陣狀所構成之主動矩陣型液晶顯示裝置係為已知之技術。在此習知之液晶顯示裝置中，一個畫素分割為複數個次畫素並且在面積不同的複數次畫素上顯示黑色或白色，藉由各次畫素之面積組合而進行多階調(gradient)之灰階顯示(參考如專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2005-300579號公報。
然而在習知液晶顯示裝置中(以下也可稱為習知技術)，由於各次畫素的顯示只有黑色或白色兩種(1位元)，因此在平滑地表現黑色和白色間之中間色調上有其限制。舉例來說，將液晶顯示裝置之顯示畫面放大時，馬上就可以看到黑色和白色間中間色調所呈現的顆粒。
因此，本案發明人曾提出一種主動矩陣型顯示裝置(以下稱習知顯示裝置)，利用在各次畫素分別設置多位元記憶體以及數位類比轉換電路，以提高畫素的開口率並且能夠平滑地顯示中間色調。
在此習知顯示裝置中，如第12圖所示，複數個畫素70是分別分割成低位位元、中間位元、高位位元的三個次畫素71a、71b、71c。這三個次畫素71a、71b、71c的面積比則是1：4：16。在每個次畫素71a、71b、71c上，則設置用來儲存2位元輸入數位資料的多位元記憶體，以及將輸入數位資料轉換成顯示用類比資料的數位類比轉換電路。各次畫素的液晶顯示元件則根據對應於此類比資料的階調，進行灰階顯示。
如第13圖所示，在各次畫素上能夠進行「0~3」4個階調的的灰階顯示，此時各次畫素的亮度則對應於階調變化而呈線性變化。舉例來說，如第13圖所示，在次畫素的階調為「0」時次畫素相對亮度設為「0」、並且次畫素的階調為「3」時次畫素相對亮度設為「1」的情況下，次畫素的階調為「1」時，次畫素相對亮度則為「1/3」，次畫素的階調為「2」時，次畫素相對亮度則為「2/3」。
因此各畫素70可以藉由三個次畫素71a、71b、71c所呈現不同亮度的組合，而能夠以6位元2進位數「000000~111111」所代表之「0~63」64個階調，進行灰階顯示。
此習知顯示裝置能夠利用對應於顯示用類比資料的各種階調，進行次畫素的灰階顯示。換言之，相較於習知技術中僅在一個次畫素上顯示黑色或白色的情況，此習知顯示裝置由於可以在一個次畫素上顯示各種中間色調，所以能夠利用少於習知技術的次畫素數量，進行相同或超越習知技術的多階調灰階顯示。另外，此習知顯示裝置由於能夠減少構成一畫素的次畫素數量，因此能夠縮小次畫素間的結構性邊界區域(光學的無效區域)，進而能夠就此部分提高畫素的開口率。另外，由於各次畫素上能夠顯示各種中間色調，因此相較於習知技術來說，更能夠平滑地顯示中間色調。
以上所述之習知顯示裝置中，如第13圖中所示，由於各次畫素的亮度是對應於階調變化而呈線性變化，所以顯示的伽瑪值(gamma)是1。因此，例如伽瑪值是設定在2.2等1以外之伽瑪值的輸入影像資料，並無法依照所設想的方式顯示，而會變成整體上帶有白色的影像，因此仍有改善的空間。
另外，為了處理伽瑪值為1以外的情況，雖然可以考慮根據所希望的伽瑪特性預先轉換輸入影像資料，但是由於多位元記憶體的記憶位元數為2位元，數量較少，所以此方式在單純轉換資料的情況中，會因為捨位誤差(rounding error)所產生所謂「黑色色偏」而使得深黑色的區域無法清晰顯示的問題。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種主動矩陣型顯示裝置及在此顯示裝置所使用的顯示方法，能夠輕易地實現具有任意伽瑪值的伽瑪特性，以改善習知顯示裝置。
本發明之主動矩陣型顯示裝置，具有配置成矩陣狀之複數畫素，上述複數畫素分別分割成面積不同之複數次畫素，其包括：輸入部，用以輸入來自外部的影像數位資料；多位元記憶體，分別對應上述複數次畫素而設置，用來儲存輸入之2位元以上的輸入數位資料，其做為上述次畫素之灰階顯示用的階調資訊；數位類比轉換電路，用以將上述多位元記憶體所儲存的上述輸入數位資料，轉換成使用在上述次畫素進行灰階顯示的顯示用類比資料；顯示元件，其依據上述數位類比轉換電路進行轉換後的上述顯示用類比資料所對應之階調，進行上述次畫素的灰階顯示；轉換裝置，用以將上述輸入部所輸入的上述影像數位資料，對應於待實現之既定伽瑪值特性以及上述複數次畫素的面積比，轉換成儲存於上述多位元記憶體的上述輸入數位資料。
在本發明之顯示裝置中，轉換裝置是將輸入部所輸入的上述影像數位資料，對應於待實現之既定伽瑪值以及複數次畫素的面積比，轉換成儲存於多位元記憶體的上述輸入數位資料。藉此，在此主動矩陣型顯示裝置中，各次畫素能夠進行各種中間色調的顯示並且能夠平滑地顯示中間色調，可以實現所希望的伽瑪特性。
本發明之主動矩陣型顯示裝置中，上述轉換裝置具有一查詢表，其對應於上述既定伽瑪值特性以及上述複數次畫素的面積比，表示上述影像數位資料以及上述輸入數位資料間的對應關係。
在本發明之主動矩陣型顯示裝置中，係使用一查詢表，其對應於既定伽瑪值特性以及複數次畫素的面積比，表示影像數位資料以及輸入數位資料之間的對應關係，藉此將影像數位資料轉換成輸入數位資料。藉此，可以很容易地進行轉換處理。另外，當所希望伽瑪值變更時，也可以配合此改變來調整所使用的查詢表，因此很容易對於伽瑪值變更進行相應處理。
本發明之主動矩陣型顯示裝置中，係設置複數個上述查詢表，上述轉換裝置更包括一選擇裝置，其根據對於上述影像數位資料進行遞色(dither)處理之結果，從上述複數個查詢表中選擇其一查詢表。
在本發明之主動矩陣型顯示裝置中，是根據對於影像數位資料進行遞色(dither)處理之結果，選擇出應該使用的查詢表。藉此，可以實現具有更平滑伽瑪特性的灰階顯示。
在本發明之主動矩陣型顯示裝置中，上述複數畫素係個別地分割成n個(n為大於2的整數)次畫素，上述n個次畫素的面積比則設定成1：2：…：2n-1 。
本發明之主動矩陣型顯示裝置中是將分割出的n個次畫素之面積比設定成1：2：…：2n-1 。藉此，即使是最小的次畫素，其面積也不會非常小，不會造成製作上的困難。
本發明之主動矩陣型顯示裝置中，每一上述複數次畫素係相對於複數次畫素所構成之畫素中心，具有對稱之形狀，並且配置在相對於畫素中心的對稱位置。
在本發明之主動矩陣型顯示裝置中，複數次畫素係相對於畫素中心，具有對稱之形狀，並且配置在相對於畫素中心的對稱位置。藉此，可以防止在畫素中各次畫素的重心產生偏移，所以能夠抑制因為次畫素重心偏移而在顯示畫面上產生條狀失真的情況。
本發明之顯示方法係適用於一種主動矩陣型之顯示裝置，其具有配置成矩陣狀之複數畫素，上述複數畫素則分別分割成面積不同之複數次畫素。顯示方法包括：對於每一上述次畫素，儲存輸入之2位元以上的輸入數位資料，其做為上述次畫素之灰階顯示用的階調資訊；轉換所儲存之上述輸入數位資料，成為上述次畫素進行灰階顯示時所使用的顯示用類比資料；以轉換後之上述顯示用類比資料所對應之階調，進行上述次畫素的灰階顯示；以及將外部所輸入之上述影像數位資料，對應於待實現之既定伽瑪值特性以及上述複數次畫素的面積比，轉換成所儲存之上述輸入數位資料。
在本發明之顯示方法中，是根據希望實現之伽瑪值以及複數次畫素的面積比，將輸入之影像數位資料轉換成所儲存之輸入數位資料。因此，在此主動矩陣型顯示裝置中，各次畫素能夠進行各種中間色調的顯示並且能夠平滑地顯示中間色調，以實現所希望的伽瑪特性。
本發明之顯示方法係適用於一種主動矩陣型之顯示裝置，其具有配置成矩陣狀之複數畫素，上述複數畫素分別分割成面積不同之複數次畫素。顯示方法包括：對於每一上述次畫素，儲存輸入之2位元以上的輸入數位資料，其做為上述次畫素之灰階顯示用的階調資訊；轉換所儲存之上述輸入數位資料，成為上述次畫素進行灰階顯示時所使用的顯示用類比資料；以轉換後之上述顯示用類比資料所對應之階調，進行上述次畫素的灰階顯示；以及根據待實現之既定伽瑪值特性，設定上述複數次畫素的面積比與上述次畫素之可顯示亮度間的關係。
在本發明之顯示方法中，是根據希望實現之伽瑪值，將複數次畫素的面積比與次畫素之可顯示亮度間的關係進行最佳化。因此，在此主動矩陣型顯示裝置中，各次畫素能夠進行各種中間色調的顯示並且能夠平滑地顯示中間色調，以實現所希望的伽瑪特性。
本發明之顯示方法係適用於一種主動矩陣型之顯示裝置，其具有配置成矩陣狀之複數畫素，上述複數畫素分別分割成面積不同之複數次畫素。顯示方法包括：對於每一上述次畫素，儲存輸入之2位元以上的輸入數位資料，其做為上述次畫素之灰階顯示用的階調資訊；轉換所儲存之上述輸入數位資料，成為上述次畫素進行灰階顯示時所使用的顯示用類比資料；以轉換後之上述顯示用類比資料所對應之階調，進行上述次畫素的灰階顯示；以及根據待實現之大於1的伽瑪值特性，以滿足以下條件的方式，設定上述次畫素之可顯示亮度。其中上述條件為：各次畫素能夠以「0~(m-1)」之m個階調進行灰階顯示，在次畫素的階調為「0」時之次畫素相對亮度為「0」，並且次畫素的階調為「m-1」時之次畫素相對亮度為「1」的情況下，次畫素的階調為「t()」時之次畫素相對亮度，係小於「t/(m-1)」。
在本發明之顯示方法中，是根據所希望實現大於1的伽瑪值，依上述條件來設定次畫素之可顯示亮度。藉此，在此主動矩陣型顯示裝置中，各次畫素能夠進行各種中間色調的顯示並且能夠平滑地顯示中間色調，以實現所希望大於1的伽瑪特性。
在本發明中，由於是根據希望實現之伽瑪值和複數次畫素的面積比，將輸入之影像數位資料轉換成儲存於多位元記憶體的輸入數位資料，所以能夠在結構上每個次畫素具有多位元記憶體的主動矩陣型顯示裝置中，實現所希望的伽瑪值特性。
以下，根據圖式說明本發明實施例之主動矩陣型顯示裝置。在本實施例中，係以行動電話、數位相機、個人數位助理(PDA)、個人電腦、電視、汽車用顯示器、航空用顯示器、數位相框、可攜式DVD播放器等電子裝置所用之液晶顯示面板為例進行說明。此液晶顯示面板是以矩陣狀配置複數畫素的主動矩陣型液晶顯示裝置。
第1圖表示本發明液晶顯示裝置結構的概略示意圖。液晶顯示裝置1包括用來從外部接收做為顯示對象之影像數位資料的影像輸入部2、用來將輸入之影像數位資料轉換成儲存在後述多位元記憶體之輸入數位資料的轉換部3、以及顯示電路4。
第2圖表示轉換部3內部結構的方塊圖。轉換部3包括色調亮度轉換器31、遞色(dither)選擇部35以及灰階選擇部38。遞色選擇部35具有遞色位準查詢表(lookup table)32、遞色空間配置查詢表33以及比較器34。灰階選擇部38則具有第一灰階查詢表36以及第二灰階查詢表37。
色調亮度轉換器31是將經由影像輸入部2所輸入的6位元R、G、B彩色影像資料，轉換成6位元(0~63)的Y亮度資料，轉換後的亮度資料則輸出到遞色位準查詢表32和灰階選擇部38。
遞色位準查詢表32是儲存根據待實現伽瑪值而對於0~63各亮度位準所設定之圖樣遞色處理(pattern dither)臨界值，並且將來自色調亮度轉換器31之亮度資料位準所對應的6位元(0~63)資料，輸出到比較器34。遞色空間配置查詢表33則儲存8×8的遞色矩陣(dither matrix)，並且將做為對象之畫素的位置資訊(x、y座標資料)所對應的6位元(0~63)資料，輸出到比較器34。
另外，在此雖然是以8×8的遞色矩陣為例，但遞色矩陣的大小可以是任意值，例如也可以是2×2。在這種情況的話，則遞色位準查詢表32和遞色空間配置查詢表33中所儲存的遞色位準分別是2位元(0~3)。再其次，在此雖然是採用圖樣遞色法，但是也可以採用隨機遞色法(random dither)或組合複數種不同遞色空間配置查詢表的方法。
比較器34則比較從遞色位準查詢表32所輸入的資料以及從遞色空間配置查詢表33所輸入的資料，其比較結果則是1位元的比較信號並且輸出到灰階選擇部38。具體來說，當來自遞色位準查詢表32的資料小於來自遞色空間配置查詢表33的資料時，是輸出比較信號「0」到灰階選擇部38；當前者的資料大於後者的資料時，則輸出比較信號「1」到灰階選擇部38。
灰階選擇部38的第一灰階查詢表36以及第二灰階查詢表37是儲存來自色調亮度轉換器31的亮度資料相對於各多位元記憶體的資料分配。換言之，查詢表36和37是對於亮度資料各位準，儲存根據待實現伽瑪值所應儲存於各多位元記憶體的灰階資料。另外，第一灰階查詢表36是用於低位準(來自比較器34的比較信號為「0」的情況)的查詢表，第二灰階查詢表37是用於高位準(來自比較器34的比較信號為「1」的情況)的查詢表。灰階選擇部38是對應於色調亮度轉換器31的亮度資料以及比較器34的比較信號，將代表待顯示灰階的6位元(0~63)資料，做為送到多位元記憶體之輸入數位資料而輸出至顯示電路4。
另外，在遞色位準查詢表32、遞色空間配置查詢表33、第一灰階查詢表36以及第二灰階查詢表37中的各查詢表數值，則是根據所希望實現之伽瑪值以及後述三個次畫素面積比所設定。
第3圖表示顯示電路4之內部結構的方塊圖。如第3圖所示，在本實施例之液晶顯示裝置中，複數畫素10是分別分割成三個次畫素11a、11b、11c。顯示電路4則包括設置於每一次畫素11a、11b、11c並做為多位元記憶體的靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)41a、41b、41c，設置於每一次畫素11a、11b、11c的數位類比轉換電路(DAC電路)42a、42b、42c，以及用來進行次畫素11a、11b、11c灰階顯示的液晶顯示元件43。
如第3圖所示，次畫素11a的外圍形狀是正方形。次畫素11b則呈圍繞次畫素11a的形狀，並且次畫素11b的外圍形狀是正方形。另外，次畫素11c則呈圍繞次畫素11b的形狀，並且次畫素11c的外圍形狀是正方形。這三個次畫素11a、11b、11c的面積比S1：S2：S3則設定成1：2：4。
各次畫素11a、11b、11c中SRAM 41a、41b、41c中儲存著從源極線所輸入的2位元輸入數位資料(例如「00」、「01」、「10」、「11」等)。後續則會說明根據此輸入數位資料，在次畫素11a、11b、11c上可以進行4階調的灰階顯示。
各次畫素11a、11b、11c的DAC電路42a、42b、42c中所進行的處理，則將對應SRAM 41a、41b、41c中所儲存的輸入數位資料，轉換成各次畫素11a、11b、11c進行灰階顯示用的顯示用類比資料。具體來說，所進行的處理是將2位元的輸入數位資料，轉換成施加在各次畫素11a、11b、11c中畫素電極19(參考第4圖)的4種類比電壓值(V1、V2、V3、V4)。
各次畫素11a、11b、11c的液晶顯示元件43具有畫素電極19以及對向電極20，可以利用對應於顯示用類比資料的階調進行灰階顯示。在此液晶顯示元件43中，則是對應於DAC電路42a、42b、42c所轉換的4種類比電壓值(V1、V2、V3、V4)，來進行4階調的灰階顯示。另外，液晶顯示元件43亦可具有用來反射外部光線的反射部(未圖示)。換言之，此液晶顯示元件43可以是反射型液晶顯示元件。
其次，參考第4圖說明液晶顯示裝置1之顯示電路4的具體結構。第4圖表示液晶顯示裝置1中顯示電路4之範例的電路圖。另外在第4圖中為了方便說明，只有圖示3個次畫素11a、11b、11c中一個次畫素11a所使用的顯示電路4，其他次畫素11b、11c所使用的顯示電路4結構亦相同。
首先說明次畫素的SRAM。如第4圖所示，SRAM是由兩個維持電路51所構成。維持電路51具有兩個將PMOS電晶體52和NMOS電晶體53串聯而成的反相電路，這兩個反相電路則構成正回授。維持電路51上則施加用來驅動維持電路51的電壓VDD、VSS。當閘極G1、G2上施加高電壓時，則輸入來自源極線S的2位元輸入數位資料，各維持電路51則分別構成維持1位元資料的狀態。
舉例來說，當閘極G1上施加高電壓時，2位元輸入數位資料(例如「10」)之中的高位位元資料(例如「1」)則維持於第一維持電路51中(第4圖中左側的維持電路)。當閘極G2上施加高電壓時，2位元輸入數位資料之中的低位位元資料(例如「0」)則維持於第二維持電路51中(第4圖中右側的維持電路)。
接著說明次畫素的DAC電路。如第4圖所示，DAC電路包括連接到類比電壓V1之供給線的兩個PMOS電晶體54和55，連接到類比電壓V2之供給線的PMOS電晶體56和NMOS電晶體57，連接到類比電壓V3之供給線的NMOS電晶體58和PMOS電晶體59，以及連接到類比電壓V4之供給線的兩個NMOS電晶體60和61。
連接類比電壓V1之供給線的兩個PMOS電晶體54、55之閘極，是分別連接到兩條來自維持電路51的信號。因此，當兩個維持電路51所輸出的信號為「00」時(來自第一維持電路51的信號「0」，來自第二維持電路51的信號「0」)，兩個PMOS電晶體54、55為導通狀態，類比電壓V1則供給至畫素電極19。另外，連接類比電壓V2之供給線的PMOS電晶體56和NMOS電晶體57之閘極，是分別連接到兩條來自維持電路51的信號。因此，當兩個維持電路51所輸出的信號為「01」時，PMOS電晶體56和NMOS電晶體57為導通狀態，類比電壓V2則供給至畫素電極19。
連接類比電壓V3之供給線的NMOS電晶體58和PMOS電晶體59之閘極，是分別連接到兩條來自維持電路51的信號。因此，當兩個維持電路51所輸出的信號為「10」時，NMOS電晶體58和PMOS電晶體59為導通狀態，類比電壓V3則供給至畫素電極19。另外，連接類比電壓V4之供給線的兩個NMOS電晶體60、61之閘極，是分別連接到兩條來自維持電路51的信號。因此，當兩個維持電路51所輸出的信號為「11」時，兩個NMOS電晶體60、61為導通狀態，類比電壓V4則供給至畫素電極19。
在此說明液晶顯示元件43的刷新動作(refresh)。如第4圖所示，在維持電路51上設置用來分別在兩個反相電路上輸出數位資料的信號線。也就是說，設置用來輸出輸入數位資料原來狀態的信號線，以及用來反相輸出輸入數位資料的信號線。當在刷新線R1上施加高電壓時，輸入數位資料(例如「1」)是以原本狀態資料(例如「1」)來輸出。另一方面，當在刷新線R2上施加高電壓時，輸入數位資料(例如「1」)則是以反相的資料(例如「0」)來輸出。因此，藉由在刷新線R1、R2間切換施加高電壓，便能夠將兩個維持電路51所輸出的信號進行反相，進而能夠將施加於畫素電極19的類比電壓V1、V2、V3、V4進行反相。所以，藉由將對向電極20上所施加電壓VC的切換動作以及刷新線R1、R2上所施加高電壓的切換動作進行同步，便能夠進行液晶顯示元件43的刷新動作。
以下說明本發明之液晶顯示裝置1的操作。經由影像輸入部2所輸入的6位元R、G、B彩色影像資料，會在色調亮度轉換器31中轉換成6位元(0~63)的亮度資料Y，轉換後的亮度資料則輸出到遞色位準查詢表32以及灰階選擇部38。
對應於亮度資料之位準而從遞色位準查詢表32所讀出之6位元(0~63)資料，以及對應於做為對象之影像的位置資訊而從遞色空間配置查詢表33所讀出之6位元(0~63)資料，則在比較器34中進行比較。接著，當來自遞色位準查詢32的資料小於來自遞色空間配置查詢表33的資料時，比較器34則輸出比較信號「0」到灰階選擇部38；而當前者的資料大於後者的資料時，比較器34則輸出比較信號「1」到灰階選擇部38。
當輸入到灰階選擇部38的是比較信號「0」時，則根據亮度資料位準，從第一灰階查詢表36讀出用來代表各SRAM 41a、41b、41c中所儲存灰階的6位元(0~63)資料，輸出到顯示電路4。另一方面，當輸入到灰階選擇部38的是比較信號「1」時，則根據亮度資料的位準，從第二灰階查詢表37讀出用來代表各SRAM 41a、41b、41c中所儲存灰階的6位元(0~63)資料，輸出到顯示電路4。
表示SRAM 41a、41b、41c中所儲存之灰階的6位元(每個SRAM有2位元)數位資料，則在對應的DAC電路42a、42b、42c中轉換成用於各次畫素11a、11b、11c中進行灰階顯示的顯示用類比資料。接著，將對應於顯示用類比資料的電壓施加於液晶顯示元件43進行灰階顯示。
此時，藉由3個次畫素11a、11b、11c的不同亮度組合，各畫素10便能夠以6位元之二進位數「000000~111111」所表示之「0~63」64階調，進行灰階顯示。
以下說明6位元配置給各次畫素11a、11b、11c的方式。在本案發明人先前所提案之習知顯示裝置中，如前所述，參考第5圖，次畫素71a是分配6位元中的低位2位元，次畫素71b是分配6位元中的中位2位元，次畫素71c是分配6位元中的高位2位元。結果使得這3個次畫素71a、71b、71c的面積比S1：S2：S3是1：4：16。
相對地，在本發明之顯示裝置中，參考第6圖，次畫素11a是分配包含最低位元以及從高位開始算第3位元的2個位元，次畫素11b是分配包含從低位開始算第2位元以及從高位開始算第2位元的2個位元，次畫素11c是分配包含從低位開始算第3位元以及最高位元的2個位元。結果使得這3個次畫素11a、11b、11c的面積比S1：S2：S3是1：2：4。
因此，在習知顯示裝置中，如第13圖所示，各畫素的亮度是與階調變化間呈線性變化。相對地，在本發明的顯示裝置中，如第7圖所示，當次畫素的階調是「0」(2位元是「00」)時次畫素的相對亮度為「0」、次畫素的階調是「3」(2位元是「11」)時次畫素的相對亮度為「1」的情況下，當次畫素的階調是「1」(2位元是「01」)時，次畫素的相對亮度則是「1/9」；當次畫素的階調是「2」(2位元是「10」)時，次畫素的相對亮度則是「8/9」。結果正確地實現伽瑪值=1的情況。
上述本發明液晶顯示裝置與習知顯示裝置間相同點是，藉由在各次畫素中對應設置多位元記憶體以及數位類比轉換電路，即使次畫素比習知技術的數量少，仍能夠提高畫素的開口率並且能夠平滑地顯示中間色調。
另外，在希望顯示高伽瑪值的情況中，根據欲實現的伽瑪值以及複數次畫素的面積比，將輸入的影像數位資料轉換成儲存於多位元記憶體的輸入數位資料，並且將次畫素中亮度的比例預先最佳化，便能夠實現所希望伽瑪值的特性。藉此，可以解決習知顯示裝置中只可以適用伽瑪值為1情況的問題，很容易適用於其他伽瑪值上。
另外，由於採用查詢表(第一灰階查詢表36、第二灰階查詢表37)，將外部輸入的影像數位資料轉換成在多位元記憶體中所儲存的輸入數位資料，所以能夠很容易地進行此轉換處理。然而，當變更所希望伽瑪值時，最好是對應調整所使用的查詢表，而能夠很輕易地進行伽瑪值變更的對應處理。
另外，由於設置遞色選擇部35用來對於影像數位資料進行圖樣遞色處理，再根據其處理結果，選擇出應使用的查詢，所以能夠實現更平滑的伽瑪特性。
另外，由於所分割的3個次畫素面積比是設定成1：2：4，相較於習知顯示裝置中面積比為1：4：16，因此即使是最小的次畫素其面積也不會太小，不需要過高技術門檻來製作次畫素，所以不會在大量生產上造成困擾。
另外，由於3個次畫素11a、11b、11c的形狀及配置是對稱於相對於畫素10的中心，所以能夠防止這3個次畫素11a、11b、11c的重心產生偏移，進而能夠抑制因為次畫素11a、11b、11c的重心偏移而在顯示畫面上產生條狀失真的情況。
另外，由於是採用SRAM 41a、41b、41c做為次畫素11a、11b、11c的多位元記憶體，所以能夠降低記憶體的電力消耗。另外，藉由在畫素10內設置記憶體，便能夠利用儲存在記憶體中的輸入數位資料來驅動各次畫素11a、11b、11c，並且能夠在顯示待機畫面等等情況下，降低液晶顯示所使用之外部裝置(晶片等)的電力消耗。
另外，因為能夠利用反射部所反射的光線進行顯示，相較於使用背光的情況，能夠稍微降低電力消耗。
此外，上述實施例雖然是以3個次畫素構成1個畫素的例子進行說明，但是並非限定本發明之範圍，構成1個畫素的次畫素數量也可以是2個或是4個以上。舉例來說，在2個次畫素構成1個畫素的情況中，這些次畫素的面積比則為1：2；在4個次畫素構成1個畫素的情況中，這些次畫素的面積比則為1：2：4：8。就一般情況而言，在n個次畫素構成1個畫素的情況中，這些次畫素的面積比是1：2：…：2n-1 。
另外，雖然是以每個次畫素之多位元記憶體所儲存的輸入數位資料為2位元的例子來進行說明，但是並非限定本發明之範圍，此輸入數位資料也可以是3位元以上。
以下說明本發明之實際範例，其可實現既定待實現的伽瑪值特性，並且最佳化複數次畫素之面積比以及次畫素所能顯示之亮度比間的關係。
第8圖表示在本發明液晶顯示裝置中，用來實現伽瑪值=1時之複數次畫素面積比以及各次畫素間亮度比之關係的示意圖。第8圖中顯示在次畫素中所儲存的位元數(M：)，構成一畫素的次畫素數量()，所儲存的總位元數(M×N)，次畫素面積比以及各次畫素的亮度比。
此外，次畫素面積比之各項Ax 表示成Ax =2x (x=0，1，…，N-1)。另外，各次畫素的亮度Ix 則表示成以下公式(1)。
本發明係藉由滿足第8圖所示之次畫素面積比以及各次畫素之亮度比間的關係，而能夠正確地實現伽瑪值=1的特性。
至於在習知顯示裝置中，複數次畫素面積比以及各次畫素亮度比的關係，則表示在第9圖以供參考。在習知顯示裝置中僅能夠實現伽瑪值=1的情況。
第10圖表示在本發明液晶顯示裝置中，用來實現各種伽瑪值(1.8，2.2，2.5)之複數次畫素面積比以及各次畫素亮度比之關係的示意圖。第10圖中顯示所希望實現之伽瑪值(γ)，在次畫素中所儲存的位元數()，構成一畫素的次畫素數量()，所儲存的總位元數(M×N)，次畫素面積比以及各次畫素中的亮度比。此外，與第8圖的情況一樣，次畫素面積比之各項Ax 表示成Ax =2x (x=0，1，…，N-1)。
本發明係藉由滿足第10圖所示之次畫素面積比以及各次畫素亮度比的關係，而能夠正確地實現各種所希望之伽瑪值特性。
然而對於次畫素的面積比以及亮度比並非限定於第10所記載的數值，除此之外的其他數值也可以獲致所希望的伽瑪值(1以外)。
在各次畫素中所儲存的位元數為2位元時，各次畫素的亮度則存在4種位準(從低亮度依序為L0 ，L1 ，L2 ，L3 )。此時，用來實現高伽瑪值的各亮度位準則最好是L0 =0%，，，L3 =100%。
舉例來說，在輸入數位資料為6位元的灰階資料、遞色處理為64位準、次畫素面積比為1：2：4、所希望實現的伽瑪值是2.2的情況下，為了實現最小亮度差(1個階調差)，如以下公式(2)所表示，亮度位準L1 必須要低於4.9%。
以下說明在實現大於1之伽瑪值時，次畫素可顯示亮度的設定。各次畫素可以依「0~(m-1)」m個階調進行灰階顯示。在次畫素階調是「0」時之次畫素相對亮度為「0」，次畫素階調是「m-1」時之次畫素相對亮度為「1」的情況下，當次畫素階調是「t()」時，次畫素相對亮度是設定成小於「t/(m-1)」。
在前述第10圖所示伽瑪值γ=1.8時的例子中，m=4，次畫素則可以依「0~3」4個階調進行灰階顯示。另外，次畫素之階調為「0」時之次畫素相對亮度為「0」，次畫素之階調為「3」時之次畫素相對亮度為「1(將第10圖中的”100”正規化(normalize)為”1”)」。此時，t=1時的相對亮度是「4/100(將第10圖中的”4”正規化)，t=2時的相對亮度是「41/100(將第10圖中的”41”正規化)。此時，t=1時的相對亮度「4/100」是小於「1/3」，t=2時的相對亮度「41/100」是小於「2/3」。
在此情況下，次畫素之階調和亮度間關係則如第11圖所示。為了實現大於1的伽瑪值，則是將階調/亮度的特徵點置入直線(第11圖中單點虛線)下方區域的方式，設定次畫素的亮度。
此外，雖然是以伽瑪值γ=1.8的情況進行說明，但是同樣適用於第10圖所示伽瑪值γ=2.2及γ=2.5的情況。
以上雖然以舉例方式說明本發明之實施例，但是並非用以限定本發明之範圍，仍可以在申請專利範圍所記載之範圍內依據目的而進行變更和調整。
舉例來說，在以上說明中，雖然是以主動矩陣型顯示裝置是液晶顯示面板為例進行說明，但是並非用以限定本發明之範圍，例如也可以是有機電激發光顯示器等。另外，在以上說明中，雖然是使用正常黑(normally black)類型的液晶(電壓0時顯示黑色的液晶)為例進行說明，但是並非用以限定本發明之範圍，也可以使用正常白(normally white)類型的液晶(電壓0時顯示白色的液晶)。
另外，在以上說明中，雖然是以採用SRAM做為多位元記憶體之例子進行說明，但是並非用以限定本發明之範圍，也可以使用DRAM(dynamic random access memory，動態隨機存取記憶體)做為多位元記憶體。當利用DRAM做為多位元記憶體時，可以縮小記憶體電路的尺寸。
1．．．液晶顯示裝置
2．．．影像輸入部
3．．．轉換部
4．．．顯示電路
10．．．畫素
11a、11b、11c．．．次畫素
S1、S2、S3．．．次畫素面積
19．．．畫素電極
20．．．對向電極
31．．．色調亮度轉換器
32．．．遞色位準查詢表
33．．．遞色空間配置查詢表
34．．．比較器
35．．．遞色選擇部
36．．．第一灰階查詢表
37．．．第二灰階查詢表
38．．．灰階選擇部
41a、41b、41c~SRAM；42a、42b、42c．．．DAC電路
43．．．液晶顯示元件
51．．．維持電路
52、54、55、56、59．．．PMOS電晶體
53、57、58、60、61．．．NMOS電晶體
70．．．畫素
71a、71b、71c．．．次畫素
第1圖表示本發明之液晶顯示裝置結構的概略示意圖。
第2圖表示轉換部內部結構之方塊圖。
第3圖表示顯示電路內部結構之方塊圖。
第4圖表示顯示電路範例之電路圖。
第5圖表示在習知顯示裝置中對於次畫素之位元分配的示意圖。
第6圖表示在本發明液晶顯示裝置中對於次畫素之位元分配的示意圖。
第7圖表示用來說明在本發明液晶顯示裝置中畫素之亮度和階調間關係的關係圖。
第8圖表示在本發明液晶顯示裝置中，用來實現伽瑪值=1之複數次畫素面積比以及各次畫素亮度比之關係的示意圖。
第9圖表示在習知顯示裝置中，複數次畫素面積比以及各次畫素亮度比之關係的示意圖。
第10圖表示在本發明液晶顯示裝置中，用來實現各種伽瑪值之複數次畫素面積比以及各次畫素亮度比之關係的示意圖。
第11圖表示在本發明液晶顯示裝置中，用來實現大於1之伽瑪值之次畫素亮度和階調間關係的關係圖。
第12圖表示在習知顯示裝置中，將畫素分割成複數次畫素之示意圖。
第13圖表示在習知顯示裝置中，用以說明次畫素之亮度和階調間關係的示意圖。
3．．．轉換部
31．．．色調亮度轉換器
32．．．遞色位準查詢表
33．．．遞色空間配置查詢表
34．．．比較器
35．．．遞色選擇部
36．．．第一灰階查詢表
37．．．第二灰階查詢表
38．．．灰階選擇部

Claims (5)

  1. 一種主動矩陣型之顯示裝置，具有配置成矩陣狀之複數畫素，上述複數畫素分別分割成面積不同之複數次畫素，包括：輸入部，用以輸入來自外部的一影像數位資料；多位元記憶體，分別對應上述複數次畫素而設置，用來儲存輸入之2位元以上的一輸入數位資料，其做為上述次畫素之灰階顯示用的階調資訊；數位類比轉換電路，分別對應上述複數次畫素而設置，用以將上述多位元記憶體所儲存的上述輸入數位資料，轉換成上述次畫素進行灰階顯示時所使用的顯示用類比資料；顯示元件，分別對應上述複數次畫素而設置，其依據上述數位類比轉換電路進行轉換後的上述顯示用類比資料所對應之階調，進行上述次畫素的灰階顯示；以及轉換裝置，用以將上述輸入部所輸入的上述影像數位資料，對應於待實現之既定伽瑪值特性以及上述複數次畫素的面積比，轉換成儲存於上述多位元記憶體的上述輸入數位資料；其中，上述轉換裝置包括：遞色位準查詢表，儲存複數圖樣遞色處理臨界值，並且輸出亮度資料的位準所對應的第一資料，其中，上述亮度資料是由上述影像數位資料所轉換而成；遞色空間配置查詢表，儲存遞色矩陣，並且輸出作為對象的上述畫素的位置資訊所對應第二資料；以及 比較器，接收上述第一資料以及第二資料，並且比較上述第一資料與上述第二資料；其中，上述輸入數位資料是根據上述比較器的比較結果獲得；以及其中，上述第一資料以及上述第二資料是根據待實現的伽瑪值以及上述複數次畫素的面積比所設定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣型之顯示裝置，其中上述轉換裝置具有一查詢表，其對應於上述既定伽瑪值特性以及上述複數次畫素的面積比，表示上述影像數位資料以及上述輸入數位資料間的對應關係。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動矩陣型之顯示裝置，其中上述查詢表係設置複數個，上述轉換裝置更包括一選擇裝置，其根據對於上述比較器的比較結果，從上述複數個查詢表中選擇其一查詢表。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣型之顯示裝置，其中上述複數畫素係個別地分割成n個(n為大於2的整數)次畫素，上述n個次畫素的面積比則設定成1：2：…：2n-1 。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣型之顯示裝置，其中每一上述複數次畫素，係相對於由上述複數次畫素所構成之一畫素中心，具有對稱之形狀，並且配置在相對於該畫素中心的對稱位置。
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