液晶顯示面板及使其紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法
2023-05-31 05:03:51 1
專利名稱：液晶顯示面板及使其紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法
技術領域：
本發明關於一種改善液晶顯示器色彩正確性的裝置與方法，尤其是一種修正紅綠藍伽馬曲線分離的現象，以改善顯示色彩正確性的裝置與方法；具體的講是一種液晶顯示面板及使其紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法。
背景技術：
隨著薄膜電晶體製作技術快速的進步，液晶顯示器由於具備了輕薄、省電、無輻射線等優點，而大量的應用於個人數字助理器、筆記本型計算機、數字相機、攝錄像機、行動電話等各式電子產品中。然而，由於液晶顯示器是一非自發光的顯示器，因此傳統上使用一冷陰極燈管作為背光源，同時，透過一液晶驅動電路輸入顯示信號，控制紅綠藍各像素液晶層的透光率，以調配紅綠藍亮度比例達到全彩顯示的目的。
如圖1所示，一典型像素組件在不同驅動電場下，相對應於紅綠藍三色光的穿透率(transparency)。圖中橫坐標系相對應於電場強度，而縱坐標相對應於光穿透率。由於液晶分子對於不同波長的可見光，具有不同的折射率(refractivity)與不同的位相延遲(retardation)效果，因此，在相同電場強度驅動下，此像素組件對於紅綠藍三色光的穿透率各不相同。
一般而言，為了量化使用者的視覺感受以提供液晶顯示器電路設計的依據，通常系以伽馬(Gamma)曲線表達液晶層的光穿透率相對應於人眼感受亮度的關係，藉以由液晶層驅動電場的強度，直接對應推得人眼視覺的感受亮度。如圖2所示，一典型像素組件的曲線，對應至圖1所示的電場與穿透率的對應關係。圖中橫坐標系對應於發光色階數，而縱坐標系對應於光穿透率。可見代表紅綠藍三色光的伽馬曲線相互分離，表示即使提供液晶層相同的電場強度，紅綠藍三色光的亮度比例無法維持一定，而將偏離液晶顯示器預設的白平衡點，導致所見顯示色彩與輸入顯示信號間產生偏差。
為了解決上述問題，一典型的方法是直接調整液晶顯示器中，紅綠藍三色像素的液晶層厚度，以改變施加於不同色彩像素液晶層的電場強度。如圖3所示，一液晶層200夾合於上下二基板100與300之間，並且，在下基板300上表面，對應至不同色彩的像素，分別製作有不同厚度的透明有機層312R，312G，312B，而在上基板100的下表面，對應至不同色彩的像素，製作有彩色濾光層110R，110G，110B。此三色像素的像素電極310製作於所述的透明有機層312的上表面，而共同電極120製作於彩色濾光層110R，110G，110B的下表面，藉以在液晶層200中產生驅動電場E。此外，二配向膜130與320分別製作於共同電極120與像素電極310的內面，以提供液晶層200配向之用。
值得注意的是，驅動電場E的強度，受到像素電極310與共同電極120之間的距離所決定。因此，藉由改變不同色彩像素內，透明有機層312的厚度，或是改變各色彩色濾光層110的厚度，可以調整液晶層200的厚度以改變驅動電場E的強度。而驅動電場強度E的改變與液晶層厚度200的改變，又可用以調整液晶層200的穿透率，因而可修正紅綠藍三色光線的伽馬曲線。
然而，此解決方法具有下述缺點一、在製作像素電極之前，必須增加一製程以製作透明有機層312，而導致製作成本增加。
二、由於透明有機層312具有一崎嶇的上表面，因而增加後續液晶配向製程中，製作配向膜320於此透明有機層312上表面的困難度。
三、像素電極310系覆蓋於透明有機層312的崎嶇上表面，因此，相鄰不同色彩的像素電極310之間，將產生橫向電場，而影響液晶分子的正常運作。
四、不同厚度的彩色濾光層110，除了影響顯示色彩的亮度，同時，也影響後續製作配向膜130於彩色濾光層110表面的困難度。
除了上述通過改變像素組件的結構，解決伽馬曲線分離的方法外，也可以採用對液晶顯示信號作亮度回饋的方法。即在數字顯示信號轉換為模擬信號以輸入顯示面板之前，直接調降或調升紅綠藍各色數字顯示信號的色階數，以達到修正伽馬曲線的目的。然而，在調降或是調升色階數的過程中，原本不同顯示色階的信號，調整後卻可能產生相同的顯示色階。因而導致各色彩部分的顯示色階被犧牲，而造成顯示器顯示效能的降低。
除了上述針對數字顯示信號的色階數進行調整的方法外，另一典型的方法是針對數字顯示信號轉換為模擬信號的過程中所使用的基準電位值進行調整。一般而言，此基準電位值系用以建立數字顯示信號轉換為模擬信號的對應關係。舉例說明，不同數字顯示信號的色階數與相對應情況下，液晶層所需要達到的光穿透率，其比例關係並不相同。因此，必須通過調整對應於不同色階的數字顯示信號的基準電位值，以彌補此非線性的比例關係。
換言之，此方法即是對紅綠藍各色顯示信號的基準電位值分別進行調整。而在建立數字顯示信號色階數轉換為模擬信號的對應關係的同時，解決各色顯示伽馬曲線分離的困擾。因此，本方法必須製作三組可調整的基準電位電路，又每一組基準電位電路必須提供足夠的電位調整量，以符合由最低顯示色階至最高顯示色階的所需。由此可知，此種提供三組基準電位電路的調整方法雖可精確將伽馬曲線修正至重疊，但其所需調整的電壓點太多且過於複雜，所以使用上並不方便。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種液晶顯示面板及使其紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法。
本發明提供了一種伽馬修正裝置，連接至液晶顯示面板，用以使該液晶顯示面板紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合，所述的伽馬修正裝置包括數字模擬轉換器(Digital Analog Converter)，用以將紅綠藍三色數位訊號轉換為模擬信號，分別透過液晶顯示面板上的各信號線(Signal Line)，輸入相對應色彩的像素組件，以提供像素電壓；複數個補償電路，分別裝置於數字模擬轉換器與所述的信號線之間，用以增減所述的模擬信號強度，以調整各像素的顯示亮度；以及調整電路連接至所述的補償電路，藉以控制各補償電路的補償量。
為實現上述發明目的，本發明提供了一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法，分別針對紅綠藍三色像素，提供三組各自獨立的參考電壓值(Common Voltage)，以分別增減施加於該三色像素的電位差，以使紅綠藍三色發光的伽馬曲線重疊。
此外，為實現上述發明目的，本發明還提供了一種具有伽馬修正裝置的液晶顯示面板，用以使紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合，所述的液晶顯示面板包括下基板，所述下基板包括複數個像素電極以數組分布製作於所述的下基板的上表面；上基板，所述上基板包括上電極，所述上電極製作於所述的上基板的下表面；以及液晶層，所述液晶層夾合於所述的上基板與所述的下基板間；所述的上電極系區分為複數個相互分離的區塊，分別對應至不同顯示色彩的像素，以提供不同的參考電壓值。
圖1所示為一典型像素組件對應於紅綠藍三色顯示，其驅動電場與光穿透率的關係圖；圖2所示為一典型像素組件對應於紅綠藍三色顯示的伽馬曲線；圖3所示為一典型解決伽馬曲線分離方法的示意圖；此方法通過調整液晶層相對應於紅綠藍各色顯示的厚度，以調整伽馬曲線；圖4所示為本發明伽馬修正裝置一較佳實施例的示意圖；圖5所示為本發明伽馬修正裝置另一實施例的示意圖；圖6A所示為本發明具有伽馬修正功能的液晶顯示器一較佳實施例的示意圖；圖6B所示為本發明具有伽馬修正功能的液晶顯示器一較佳實施例的示意圖。
圖號說明上基板100，400 下基板300，600液晶層200，500 透明有機層312共同電極120，420 像素電極310，610伽馬修正裝置10 數字模擬轉換器12補償電路14 調整電路16亮度偵測器18 LCD面板20絕緣壁4202 彩色濾光層110，410配向層130，320，430，620
具體實施例方式
以下將結合附圖詳細說明本發明改善伽馬曲線分離的裝置與方法。
以下所述，為本發明伽馬修正裝置一較佳實施例。此伽馬修正裝置連接至液晶顯示面板，用以對輸入液晶顯示面板各像素的顯示信號進行伽馬修正(Gamma Correction)。
如圖4所示，此伽馬修正裝置10包括一數字模擬轉換器(Digital AnalogConverter)12、複數個補償電路14與三個調整電路16。數字模擬轉換器12用以結合時序控制信號與紅綠藍三色數字顯示信號，產生模擬信號輸出。隨後，此模擬信號經由液晶顯示面板20上的信號線(圖中未標示)，輸入相對應色彩的像素組件以提供像素電壓。補償電路14裝置於數字模擬轉換器12的後端，針對輸入各信號線的模擬信號，補償此模擬信號的強度，以調整各像素的顯示亮度。
調整電路16連接至補償電路14，以控制各補償電路14對模擬信號的補償量。而三個調整電路16R，16G，16B，分別針對紅色、綠色與藍色的顯示進行補償。並且，每一調整電路16內裝置有一可變電阻(圖中未標示)。使用者可以採用手動方式調整可變電阻的電阻值，以改變調整電路16的輸出電壓值，藉以對各補償電路14的補償量進行調整。此外，調整電路14也可直接擷取亮度偵測器18偵測得到，紅綠藍各像素顯示亮度的數據，並根據此數據，自動調整輸出電壓的大小，以修正補償電路16的補償量。
一般而言，調整電路16製作於一印刷電路板上，數字模擬轉換器12與補償電路14製作於液晶顯示面板20的源極驅動晶片(圖中未標示)上，而印刷電路板經由所述的源極驅動晶片，連接液晶顯示面板20各色顯示像素。然而，若是採用低溫多晶矽(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)製程，此調整電路16也可製作於玻璃基板上。
一般而言，由於伽馬修正主要對紅綠藍三色像素顯示的相對亮度比進行調整，因此，實際應用上並不需要對三色顯示信號均進行補償，可以令其中的一為亮度調整的基準，僅修正其餘二色顯示信號。如圖5所示，顯示本發明伽馬修正裝置10的另一實施例，在本實施例中，以藍色顯示作為亮度調整的基準，因此，僅需加入補償電路14R與14G與調整電路16R與16G，以對紅色與綠色的顯示進行補償，而可以進一步簡化本發明的伽馬修正裝置10，同時也獲得伽馬修正的理想結果。
本發明的又一實施例針對紅綠藍三色像素，設置三組各自獨立的上電極。此處所使用的上電極用以取代現有液晶顯示器的共同電極(Common Electrode)，因此，各色顯示的參考電壓(Common Voltage)值可透過所述的三組上電極，分別加以調整。
圖6A與圖6B所示為，本發明具有伽馬修正功能的液晶顯示面板包括下基板600、上基板400與液晶層500。複數個下電極610以數組分布製作於下基板600上表面，根據顯示信號，提供各像素操作電壓(Operation Voltage)值，而配向層620製作於下電極610的上表面，以提供液晶分子配向之用。彩色濾光層410R，410G，410B製作於上基板400的下表面，而上電極420製作於彩色濾光層410R，410G，410B的下表面。上電極420可區分為複數個長條狀區塊420R，420G，420B，而配向層430系製作上電極420的下表面，以提供液晶分子配向之用。每一長條狀區塊420分別對應至同一行，具有相同顯示色彩像素的下電極610R，610G，610B。此外，為了使各長條狀區塊420之間保持良好的絕緣效果，在相鄰二長條狀區塊420之間可製作一絕緣壁4202，以防止橫向電場的產生。液晶層500夾合於二配向層620與430之間，並且利用上電極420與下電極610的電位差驅動液晶分子轉動。
如圖6B所示，三組共同電壓值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B，分別提供至對應有相同顯示色彩的長條狀區塊420R，420G，420B。通過調整此共同電壓值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B的大小，可以改變各顯示色彩的液晶層500內的電場強度E1，E2，E3，藉以調整相對應液晶層500的液晶分子配向，以改變光穿透率。因此，各顯示色彩的亮度比例關係可據以調整，使各顯示色彩的伽馬曲線相互重疊。
所述的三組各自獨立的上電極，是分別連接至一控制電路(圖中未標示)，以調整輸入各組上電極的共同電壓值。就一較佳實施例而言，在控制電路中可設置一可變電阻，提供使用者以手動方式調整此可變電阻的大小，以改變紅綠藍三色像素的共同電壓值Vcom_R，Vcom_G，Vcom_B。此外，此控制電路也可直接通過亮度偵測器偵測的紅綠藍各色顯示亮度，回饋調整所述的各色像素的共同電壓值。
相較於傳統修正紅綠藍三色伽馬曲線分離的裝置與方法，本發明所提供的裝置與方法具有下列優點一、本發明各實施例利用電路上的改良，對顯示信號進行補償，以修正紅綠藍三色顯示的伽馬曲線。因此，不須改變原有液晶顯示器的製程與設計，也可以避免製作成本的增加。
二、同時如圖3所示，相較於傳統上通過調整透明有機層312的厚度或改變紅藍綠彩色濾光層110的厚度，以改變液晶層200的穿透率。由於本發明不需製作此透明有機層312，因此，可避免前述因製作透明有機層312於下基板300上，所衍生出的問題。
三、如前文所述，傳統上以電路修正數字顯示信號的方法，將損失部份色階數，而本發明系對模擬信號進行回饋修正，並不牽涉到數字顯示信號的色階數，因而可以避免此問題的發生。
四、如前文所述，傳統上在數字顯示信號轉換為模擬信號的過程中，對所使用的基準電位值進行調整的方法，必須製作三組可調整的基準電位電路，又每一組基準電位電路必須提供足夠的電位調整量，以符合由最低顯示色階至最高顯示色階的所需。另一方面，本發明的數字顯示信號轉換為模擬信號的過程中，僅經過一組基準電位電路(圖中未標示)的調整，以建立數字顯示信號轉換為模擬信號的對應關係。而本發明所使用的調整電路16，再以紅綠藍三色其中的一色為基準，調整其餘二色顯示的模擬信號大小。換言之，本發明調整電路16系針對紅綠藍三色顯示的相對微小偏差值進行修正，因此，所需提供的調整量，遠小於所述的基準電位電路所需提供的電位調整量，是以調整電路16的設計和製作比所述的基準電位電路要簡單的多。
以上所述僅以較佳實施例詳細說明本發明，熟悉本技術的人員可清楚的了解，在不脫離本發明的權利要求的範圍與精神下進行的各種變化與改變，都不脫離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法，其中分別針對紅綠藍三色像素，提供三組各自獨立的參考電壓值，以分別增減施加於所述的紅綠藍三色像素的電位差，以使紅綠藍三色發光的伽馬曲線重疊。
2.根據權利要求1所述的一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法，其中所述的三組各自獨立的參考電壓值，施加於三組各自獨立的上電極，並且所述的三組上電極製作於同一電極層。
3.一種具有伽馬修正裝置的液晶顯示面板，用以使紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合，其中所述的液晶顯示面板包括下基板，所述下基板包括複數個像素電極以數組分布製作於所述的下基板的上表面；上基板，所述上基板包括上電極，所述的上電極製作於所述的上基板的下表面；以及液晶層，夾合於所述的上基板與所述下基板間；所述的上電極區分為複數個相互分離的區塊，分別對應至不同顯示色彩的像素，以提供不同的參考電壓值。
4.根據權利要求3所述的一種具有伽馬修正裝置的液晶顯示面板，其中製作於同一列用以顯示相同色彩的所述的像素電極，對應有相同的參考電壓值。
5.根據權利要求3所述的一種具有伽馬修正裝置的液晶顯示面板，其中所述的上電極提供有三組不同的所述的參考電壓值，以對應所述的液晶顯示面板紅綠藍三色像素組件。
全文摘要
本發明提供了一種液晶顯示面板及使其紅綠藍三色發光的伽馬曲線重合的方法，其中所述的液晶顯示面板包括下基板，所述下基板包括複數個像素電極以數組分布製作於所述的下基板的上表面；上基板，所述上基板包括上電極，所述的上電極製作於所述的上基板的下表面；以及液晶層，夾合於所述的上基板與所述下基板間；所述的上電極區分為複數個相互分離的區塊，分別對應至不同顯示色彩的像素，以提供不同的參考電壓值。本發明對紅綠藍三色像素提供三組各自獨立的共同電極，分別增減施加於各色像素的電位差，以使紅綠藍三色發光的伽馬曲線重疊。
文檔編號G09G3/36GK101029988SQ200710091338
公開日2007年9月5日 申請日期2003年11月28日 優先權日2003年11月28日
發明者董人郎, 林毓文 申請人:友達光電股份有限公司