CN100465739C - 液晶显示器及其驱动方法和电极配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种液晶显示器，其利用具有两个或两个以上不同电位分布的参考电极，造成其对应的次像素区域中液晶排列角度的变化，使显示器于大视角的Gamma曲线及颜色与正视角的效果接近，且不会影响原正视角的穿透率及显示效果。本发明还公开了一种液晶显示器的驱动方法，其将单位像素分为多个次像素区域，以增进大视角的观赏质量。本发明还公开了一种液晶显示器的电极配置方法，其将单位像素划分为多个次像素区域，而改善液晶显示器大视角颜色色偏的问题。

Description

液晶显示器及其驱动方法和电极配置方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，尤其涉及一种大视角的Gamma曲线与正视角接近且维持正视角视觉质量的液晶显示器及该液晶显示器的驱动方法和电极配置方法。

背景技术

液晶显示器面板通常包含具有成矩阵形排列的单位像素(pixel)的下基板(以下或称第一基板)以及具有参考电极(或称共同电极)的上基板(以下或称第二基板)。每一单位像素对应于多个显示电极(或称像素电极)。也就是说，每一单位像素的视觉效果，例如亮度和颜色，是由其对应的所有显示电极的电位配合参考电极的电位以及其它条件(如偏光板的颜色等)和液晶交互作用的综合结果。

不论是传统扭曲向列型(twisted nematic，TN)或广视角多域分割垂直配向(multi-domain vertically aligned，MVA)的液晶显示器在大视角(例如45°和60°)观看时都可能有颜色色偏或颜色失真的问题，造成此问题的原因主要在于液晶排列的角度造成在大视角Gamma曲线的改变。为了改善此问题，可以利用液晶多域分割技术，使同一单位像素内的液晶有较多种角度的排列。图1A和图1B为传统液晶显示器面板10′和多域分割液晶显示器面板10＂的液晶分子排列示意图。在如图1A所示的传统式液晶显示器面板10′中，液晶16存在于上基板12和下基板14之间，且液晶16的分子排列角度大致相同。图1B则显示使用多域分割技术的液晶显示器面板10＂，其同一单位像素区域内包含有两个次像素区域。两个次像素区域则分别包含分子排列角度有明显区别的液晶16和液晶16′。

在多域分割的结构下，可以使用电容耦合(Capacitor Coupling)技术。图2A显示使用电容耦合技术的液晶显示器面板单位像素内的电容配置示意图。如图所示，阴影区域X为电容耦合区域，无阴影区域Y则为正常电容区域。通过将单位像素分为具有不同电容值的电容耦合区域和正常电容区域，该单位像素内的液晶具有不同的压差特性。然而，这种电容耦合技术虽然达到多域分割的目的，却有正视角度穿透率也同时下降的缺点。为了消除这种缺点，将单位像素分为多个次像素区域且各次像素区域具有不同穿透率来作为多域分割的方法就被提了出来。图2B显示被分为较亮次像素区域和较暗次像素区域的单位像素示意图，图中具有斜线阴影的区域B代表较暗的次像素区域，无斜线阴影的区域A则代表较亮的次像素区域。由于其原理为使用较亮次像素和较暗次像素的平均亮度来表示原单位像素的亮度，同时兼具液晶多域分割的条件，因此其在改善前述大视角颜色失真问题的同时，并未牺牲正视角度的穿透率。

发明内容

如前所述，在多域分割的结构下，将单位像素分为多个具有不同亮度的次像素区域具有较佳的特性，因此本发明的目的之一即在于提出一种将液晶显示器的单位像素划分为多个次像素区域的方法。

本发明的另一目的在于提出一种液晶显示器，其中的单位像素划分为多个次像素区域，以改善液晶显示器大视角颜色色偏的问题。

本发明的又一目的在于提出一种液晶显示器的电极配置方法，以将单位像素划分为多个次像素区域，而改善液晶显示器大视角颜色色偏的问题。

基于前述目的，本发明提出一种液晶显示器，包含：第一基板，包含多个单位像素，每一该单位像素至少包含两个显示电极；第二基板，至少包含互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极和该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且该第一参考电极和该第二参考电极的电位不同；及液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间。

此外，本发明还提供了一种液晶显示器的驱动方法，包含：提供第一基板，其包含多个单位像素，每一该单位像素至少包含两个显示电极；提供第二基板，其至少包含互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极和该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且所述第一基板与第二基板之间填充液晶；及将电位不同的两个电压施加于该第一参考电极和该第二参考电极，使得每一该单位像素内的两个显示电极与该第一参考电极和该第二参考电极的压差不同。

进一步地，本发明还提供了一种液晶显示器的电极配置方法，包含：在第一基板的每一单位像素内至少配置两个显示电极；在第二基板上至少配置互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极、该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且该第一参考电极和该第二参考电极的电位不同；及在该第一基板与该第二基板之间填充一液晶层。

本发明的效果在于：利用具有两个或两个以上不同电位分布的参考电极，造成各个次像素区域中液晶排列角度的变化，使显示器大视角Gamma曲线及颜色与正视角的效果接近，且不会影响原正视角的穿透率及显示效果。

附图说明

通过以下附图可以进一步理解本发明的实施例的诸多特征，其中：

图1A为传统液晶显示器的液晶分子排列示意图；

图1B为多域分割液晶显示器的液晶分子排列示意图；

图2A显示使用电容耦合技术的液晶显示器面板的单位像素内的电容配置示意图；

图2B显示被分为较亮次像素区域和较暗次像素区域的单位像素示意图；

图3显示依据本发明的液晶显示器面板的侧面剖视示意图；

图4显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的参考电极、较亮及较暗次像素和单位像素的电压极性示意图；

图5A显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的像素信号相对于不同参考电位的时序图；

图5B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器面板的像素信号相对于不同参考电位的时序图；

图6A显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的参考电极分布和亮暗像素间的关系示意图；

图6B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器面板的参考电极分布和亮暗像素间的关系示意图；

图7A显示依据本发明一实施例的液晶显示器的参考电极布线图；

图7B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器的参考电极布线图。

其中，附图标记说明如下：

P 单位像素        X 电容耦合区域       Y 正常电容区域

A 较亮的次像素    B 较暗的次像素       V_p 像素信号

V₁ 第一参考电位    V₂ 第二参考电位

H 显示电极相对于第一参考电位的压差值

L 显示电极相对于第二参考电位的压差值

10/10′/10＂ 液晶显示器面板      12 上基板/第二基板  14 下基板/第一基板

16/16′ 液晶         100 第一参考电极         102 第二参考电极

130 显示电极         300 扫描线  400 数据线          500 薄膜晶体管

具体实施方式

以下将配合附图通过实施例说明本发明的细节。不同附图中相同的标记或编号表示相同的元件或概念。

为了改善液晶显示器大视角颜色失真的问题，本发明将每一单位像素分为两个或两个以上的次像素区域。其中一些次像素区域亮度较亮，另一些次像素区域亮度较暗，而且亮暗程度综合的效果会与原先正视角的效果相同，由此使得广视角过亮或过暗情形有所改善，且在每一显示灰阶均适用。为了实现此目的，需使较亮及较暗像素区域内的液晶排列角度不同。本发明的一实施例所提出的方式实质上在于将液晶显示器上基板的参考电极分为两个或两个以上区域，并给予不同的电位。下基板的显示电极相对于这些具有不同电位的参考电极产生不同的电位差，以实现液晶排列角度等特性的差异。

图3显示依据本发明的一实施例的液晶显示器面板10的侧面剖视示意图，其包含第一基板14、第二基板12、液晶层16、第一参考电极100、第二参考电极102以及显示电极130；其中，显示电极130位于第一基板14上，第一参考电极100和第二参考电极102位于第二基板12上；液晶层16则介于第一基板14和第二基板12之间。图3的实施例显示一个单位像素与多个显示电极130以及具有不同参考电位的参考电极100、102之间的对应关系。由于第一参考电极100和第二参考电极102具有不同的参考电位，因此配合同一像素信号的显示电极130将造成不同的电位差。换言之，其各自对应的液晶层16内的液晶分子将因为受到不同的压差而有不同的角度排列，从而区分出不同亮度的次像素区域。

图4显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的参考电极、较亮及较暗次像素和单位像素的电压极性示意图。本实施例的单位像素包含两个次像素区域，分别为较亮的次像素区域和较暗的次像素区域。图4中每一方格代表一个次像素区域，有阴影的方格表示较暗的次像素区域，而没有阴影的方格则表示较亮的次像素区域，例如，图中的单位像素P即包含较亮的次像素区域A和较暗次的像素区域B。此外，图4中的每一个单位像素区域均标记有代表极性的“+”号或“-”号，显示某一显示帧的稳态极性分布。标记“+”号的单位像素区域表示当时的像素信号的电压极性为正，标记“-”号的单位像素区域则表示当时的像素信号的电压极性为负。图4中显示相邻单位像素的像素信号电压极性在任一稳态的瞬间总是相反的。图4中虚线包围的部分则分别表示第一参考电极100和第二参考电极102涵盖的次像素区域。由图4的配置可知，本实施例中的任一单位像素的两个次像素区域均分别对应于不同的参考电极。若参考电极的参考电位不同，则任一单位像素的两个次像素区域的压差电位也将不同，从而使得其中一个次像素区域的亮度总是较另一个次像素区域亮。虽然未明示于图中，但本领域技术人员应理解，单位像素的电压极性一直随时间在正负之间变换，因此图4中的极性符号一直以某一频率做规则切换。任一个次像素区域对应于固定的参考电极，虽然参考电极的极性也会切换，但是由本发明之后的实施例说明可知，若参考电极极性是与像素信号同步的对称信号，则相对于任一个次像素区域的压差的绝对值在任一稳态的瞬间将维持不变。换言之，任一个次像素区域将固定为较亮的次像素或是较暗的次像素，不会在时间域作亮暗间变化。

图5A显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的像素信号相对于不同参考电位的时序图。本实施例包含具有参考电位V₁的第一参考电极和具有参考电位V₂的第二参考电极。其中的参考电位V₁和参考电位V₂为具有相反相位的方波，其频率与像素信号V_p的频率或帧率(frame rate)同步。如图5A所示，对于同样的像素信号V_p，对应于参考电位V₁的次像素区域液晶的压差将在+H和-H之间变化；而对应于参考电位V₂的次像素区域液晶的压差则在+L和-L之间变化。因为H和L不相等，因此造成两个次像素区域内的液晶有不同的光学特性，从而使同一像素信号V_p在不同的次像素区域显示出不同的亮度，但是两个次像素区域结合的效果能产生此像素信号所对应的亮度。此处的H和L只是举例说明在任意瞬间相对于不同参考电位的显示电极电压的大小，也就是说，对应于参考电位V₁的显示电极作用于液晶上的压差将比对应于参考电位V₂的显示电极作用于液晶上的压差大，在此非直流电位的频率与帧率相等，且该第一参考电极或该第二参考电极在相邻帧半周期的电位彼此不同。因为像素信号V_p本身的绝对值可能随时在变化，H和L代表的值也随之变动。只是不管像素信号V_p如何变化，只要维持其绝对值大于参考电位的绝对值，则H永远大于L，换言之，对应于参考电位V₁的次像素区域在此实施例中在时间域是较亮的次像素。

图5B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器面板的像素信号相对于不同参考电位的时序图。图5B与图5A实施例的不同点在于，其第二参考电极具有的参考电位V₂为一直流电位。其中，交流参考电位V₁的频率仍与像素信号V_p的频率或帧率(frame rate)同步。如图5B所示，对于同样的像素信号V_p，对应于参考电位V₁的次像素区域液晶的压差仍在+H和-H之间变化；而对应于参考电位V₂的次像素区域液晶的压差则在+L和-L之间变化，在此非直流电位的频率与帧率相等，且该第一参考电极或该第二参考电极在相邻帧半周期的电位彼此不同。此实施例中H仍大于L，因此造成两个次像素区域内的液晶有不同的光学特性，从而对于同一像素信号V_p显示出不同的亮度，但是两个次像素区域结合的效果能产生此像素信号所对应的亮度。如同图5A的说明，H和L仅表示两个显示电极电压的相对大小，其使得此实施例中对应于参考电位V₁的次像素区域也在时间域是较亮的次像素。

图6A显示依据本发明一实施例的液晶显示器面板的参考电极分布和亮暗像素间的关系示意图，其包含第一参考电极100、第二参考电极102、扫描线300、数据线400以及多个薄膜晶体管500。图中标有+H或-H的方格表示较亮的次像素，标有+L或-L的方格则表示较暗的次像素。图6A与图4类似，但图6A不同的地方在于，其显示出次像素与液晶显示器面板的扫描线300、数据线400和薄膜晶体管500之间的关系。由图6A可知，属于同一单位像素的次像素虽然连接至不同的薄膜晶体管500，却由同一扫描线300驱动。此外，本实施例中，同一行次像素区域包含亮暗相间的次像素，图4实施例的同一行次像素则仅包含亮度相同的次像素。本领域技术人员应能由图5A和图5B的说明，利用参考电极电位的变化配合像素信号电压极性的规划轻易地作出如图6A的次像素配置。图6B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器面板的参考电极分布和亮暗像素间的关系示意图。

图6B与图6A类似，但是其同一参考电极仅涵盖一行次像素区域，而图6A中，同一参考电极则涵盖相邻的两行属于不同单位像素的次像素区域。图6A和图6B显示依据本发明的实施例，其亮暗次像素和参考电极的相对配置可以有灵活的变化，其均不脱离本发明的精神和范畴。

图7A显示依据本发明一实施例的液晶显示器的参考电极布线图，其在第二基板12上横向配置有互相插置的第一参考电极100和第二参考电极102的布线。其布线方式可以如图所示呈平行条状，且第一参考电极100的布线互为电性导通的电极，第二参考电极102的布线也是互为电性导通的电极。本领域技术人员应能理解，依据这种布线方式配合类似图5A或图5B所揭示的参考电位时序规划，可以轻易实现类似图6A或图6B所示的次像素配置，进而达到本发明的目的。此外，虽然未显示于图中，这些布线亦可以改为纵向配置的方式，配合参考电极电位的变化而有不同的次像素亮度组合。图7B显示依据本发明另一实施例的液晶显示器的参考电极布线图，其在第二基板12配置有互相插置且约成45°角斜置的第一参考电极100和第二参考电极102的布线。配合类似图5A或图5B所揭示的参考电位时序规划，也可以实现类似图6A或图6B所示的次像素配置。

以上实施例仅是可能的实际范例。许多变异或修改均可在不脱离本发明的原理下实现，例如将单位像素分为两个以上的次像素区域，使其相对于两个以上具不同电位的参考电极等等。这些变异或修改均应视为在本发明所揭示的范围内而应受到所附权利要求书的保护。

Claims (23)

1.一种液晶显示器，包含：

第一基板，包含多个单位像素，每一该单位像素至少包含两个显示电极；

第二基板，至少包含互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极和该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且该第一参考电极和该第二参考电极的电位不同；及

液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间。

2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该第一参考电极和该第二参考电极之一具有直流电位。

3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该第一参考电极和该第二参考电极至少有一个具有非直流电位。

4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中，该非直流电位的频率与帧率相等，且该第一参考电极或该第二参考电极在相邻帧半周期的电位彼此不同。

5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中，该非直流电位为一方波电位。

6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中，该第一参考电极和该第二参考电极均具有非直流电位，且为彼此相位相反的方波。

7.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，该第一参考电极和该第二参考电极包含多个平行条状电极。

8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，该第一参考电极的多个平行条状电极互为电性导通，且该第二参考电极的多个平行条状电极互为电性导通。

9.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，所述多个平行条状电极横向或纵向配置于该第二基板。

10.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，所述多个平行条状电极斜置于该第二基板。

11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述多个平行条状电极的斜置角度为45度。

12.一种液晶显示器的驱动方法，包含：

提供第一基板，其包含多个单位像素，每一该单位像素至少包含两个显示电极；

提供第二基板，其至少包含互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极和该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且所述第一基板与第二基板之间填充液晶；及

将电位不同的两个电压施加于该第一参考电极和该第二参考电极，使得每一该单位像素内的两个显示电极与该第一参考电极和该第二参考电极的压差不同。

13.如权利要求12所述的液晶显示器的驱动方法，其中，所述施加于该第一参考电极和该第二参考电极的两个电压之一为直流电位。

14.如权利要求12所述的液晶显示器的驱动方法，其中，所述施加于该第一参考电极和该第二参考电极的两个电压至少有一个为非直流电位。

15.如权利要求14所述的液晶显示器的驱动方法，其中，所述的非直流电位的频率与帧率相等，且该第一参考电极或该第二参考电极在相邻帧半周期的电位彼此不同。

16.如权利要求15所述的液晶显示器的驱动方法，其中，所述的非直流电位为一方波电位。

17.如权利要求16所述的液晶显示器的驱动方法，其中，所述施加于该第一参考电极和该第二参考电极的两个电压均为非直流电位，且为彼此相位相反的方波。

18.一种液晶显示器的电极配置方法，包含：

在第一基板的每一单位像素内至少配置两个显示电极；

在第二基板上至少配置互相插置的第一参考电极及第二参考电极，其中该第一参考电极、该第二参考电极分别对应于所述两个显示电极，且该第一参考电极和该第二参考电极的电位不同；及

在该第一基板与该第二基板之间填充一液晶层。

19.如权利要求18所述的液晶显示器的电极配置方法，其中，所述的第一参考电极和第二参考电极包含多个平行条状电极。

20.如权利要求19所述的液晶显示器的电极配置方法，其中，所述的第一参考电极的多个平行条状电极互为电性导通，且该第二参考电极的多个平行条状电极互为电性导通。

21.如权利要求19所述的液晶显示器的电极配置方法，其中，所述的多个平行条状电极横向或纵向配置于该第二基板。

22.如权利要求19所述的液晶显示器的电极配置方法，其中，所述的多个平行条状电极斜置于该第二基板。

23.如权利要求22所述的液晶显示器的电极配置方法，其中，所述的多个平行条状电极的斜置角度为45度。

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