TWI298108B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1298108 玖、發明說明： t發明所屬 <技術領域】 發明領域 本發明係有關具有背光作為顯示光源之場序式或渡色 5 式液晶顯示裝置。 發明背景 隨著所謂資訊取向社會的最近發展，諸如個人電腦及 個人數位助理(PDA)等電子裝置已被廣泛地使用。隨著該等 1〇包子裝置的散佈，能在辦公室及室外使用的可攜式裝置已 被音遍使用’該等裝置會被要求小尺寸及重量輕。液晶顯 不I置（LCD)乃被廣泛用來作為滿足該等需求之一種手 段’ LCD不僅能達到小尺寸及重量輕的要求，亦能在以電 池來驅動之可攜式電子裝置中，具有一種不可或缺的技術 15能達到低功耗的企求。

LCD裝置主要係分為反射式和透射式。在反射式LCD 中由一液晶面板前面射入的光線會被該液晶面板的背面

所反射，而可藉該反射光來看到一影像；另在透射式LCD 中貝i "T藉由一没在液晶面板背面的光源（背光)所發出的透 射光來看到影像。由於反射式LCD的可見度較差一因為反 射光i會隨環境狀況而改變，故使用濾、色物的透射式彩色 kέ被用來作為個人電腦的顯不裝置，以顯示出全 彩色影像。 於。亥彩色lcd中，使用切換元件例如薄膜電晶體(τρτ) 1298108 的主動驅動式LCD已被廣泛使用。雖該1^丁驅動式1^0裝置 具有較佳的顯示品質，但它們需要高亮度的背光來達到高 螢幕亮度，因為其液晶面板的透光率在目前僅有數％。因 此，有甚多的電力會被該背光所耗費。又，由於彩色顯示 5係使用彩色濾光件來達成，而一個像元需由三個次像元來 組成，故其會有難以提供高解析度的顯示，以及所顯示色 彩之純度不足等等問題。 為解決此等問題，本案的發明人等曾研發出一種場序 式LCD裝置(例請參見τ· Yoshihara等人在ILCC 98，P1-074, 10 1998; T· Yoshihara等人在AM-LCD，99 Digest of Technical Papers，ρ·185, 1999 ;及Τ· Yoshihara等人在SID，〇〇 Digest of Technical Papers，ρ·1176，2000等之文獻）。該場序式lcd並 不需要次像元，因此相較於濾色式LCD將能更容易達到較 高的解析度。且，因場序式LCD能使用光源所發出之光的 15色彩來顯示而不必使用濾色物，故所顯示的色彩會具有絕 佳的純度。又，由於其光利用效率較高，故場序式1^〇會 具有低功耗的優點。但是，為製成一場序式LCD裝置，較 南的液晶反應速度(2ms或更少）乃是必要的。 為了提供具有如上述重大優點之場序式1匚1)穿置，或 20提高濾色式LCD裝置的反應速度，發明人等乃針對液晶的 驅動例如具有自發極性的鐵電液晶來深入研究，其以切換 元件例如TFT來驅動時’將會達到比習知技術更快1〇〇至 1_倍的反應速度（可參見曰本專利申請案早期公開n〇. 1M19189/1999)。在該鐵電液晶中’其液晶分子的長軸方 l298l〇8 向會因施加電壓而斜傾。一夾裝 被二偏括说+人 电，夜晶的液晶面板會 偏振板所失合’該二偏振板的偏 透射朵沾改洛# π # 平由係互相垂直’而 了九的強度係可错液晶分子之長 折射來故0 A±Jk± 向、憂化所造成的雙 獨來改變。針對此等LCD裝置， 如箆1闰& L 對於所施電壓具有 第1圖所不之半V形電/光反應特性 、 如第2同無-+Λ, 载龟’夜晶，或具有 如弟2圖所不之V形電/光反特性的鐵 、， 來作為該液晶材料。 日日，通㊉會被用 10 第3圖示出-傳統的場序式咖的驅動順序之例，盆中 ⑷圖不出其液晶面板之各行的掃描時點 出其背光之紅、綠、藍色的⑽時點。_ t =賴不 情，且如第3(b)圖所示，紅光會被射：:刀成二個次 在第二次财，藍光射在第三次财。—人财，綠光射 15 又，如第3(a)圖所示，於該液晶面板中，每一会 藍色的次巾_會騎兩:欠㈣像_寫二，:、 次資料掃财，將會以一能夠達成亮顯示的極性來 料掃描。而在第二次資料掃描中，將會施加—與 描之極性相反但量值相同的電壓。因此，將可達成—人: -次貧料掃描更暗的顯示，且該顯示幾可被 影像”。 黑色 第4圖示出另一例的習知場序式1^1)裝 序’其中第糊係示出其液晶面板之每—行的掃描=頁 而弟4(b)圖示出其背光之各紅、、綠、藍色的⑽時點。红 綠、藍光會被依序地射在-幢所分成的三個次賴中，紅、 各紅、綠、藍色的次财將會進行兩次的 且在 %貝科寫入掃 20 1298108 為。但是，其資料掃描所需的時間係較第3圖所示之例更 短且不似第3(b)圖所示在次巾貞的所有時間内皆點亮背光， 其月光僅會與第一次資料掃描的開始時點來同步點亮，迷 會與第二次資料掃描的終止時點來同步關閉；即該背光僅 5會在用來獲得亮顯示之資料掃描的開始時點，和用來赛得 暗顯之貧料掃描的終止時點之間被點亮，故可減少功耗。 雖該等場序式LCD裝置具有高光效率，及可減少 耗的4點，但仍需進一步減低功耗俾供裝設於可攜式妒 置中。此功耗的減降不僅是場序式1^〇有所需要，濾色式 10的LCD亦有其需要。 工 t ^^明内容；j 發明概要 本發明的目標係為解決上述問題，故其目的係在提供 種旎夠改善來自背光之光的利用效率及減少功耗的^〇〇 15 裝置。 依據本發明之第一態樣的LCD，係會依據在每一預定 週期中要被顯示於液晶面板上的影像資料而與資料掃描同 步地控制一光源的啟亮，來發光照射於一液晶面板上，其 中该光源係在該預定週期中的一或多次第一半資料掃描與 20 一或多次第二半資料掃描之各初次掃描的對應時點之間來 被啟亮。 在該第一態樣的L C D裝置中，其光源（背光)係在一預定 週期（一幀或一次幀）内之一或多次第一半資料掃描的初次 掃描之一時點，與該預定週期内之一或多次第二半資料掃 1298l〇8 :之初切描對應對前述時點的時點之間來被點亮。因 '、光利用效率將會如後所述地增加，且該光源（背光) 的功率消耗會減少。 $ ^第5A至5D圖係用來說明藉液晶面板掃描與背光啟動 二功所小成之面板導通率（即液晶面板呈透光狀態（〇n)的 守門舁4月光點壳時間的比率），其中第5八和56圖示出習知 之例，而第5C和5D圖則示出本發明之例。於習知例中，背 光是在第一半資料掃描開始時點與第二半資料掃描結束時 點之間被點亮。而在本發明之例中，背光是在第一半資料 10 的中間時點與第二半資料掃描的中間時點之間被點 亮。 如第5ASI之例所不，當資料掃描所需的時間係為一賴 或-次幢的50%時，其面㈣通率會低至5〇%，故光利用效 率較低。另一方面，如第5B圖之例所示，當資料掃描所需 15時間係為一幀或一次幀的乃°/。時，其面板導通率可增加至 67% ’但此值仍嫌不足。相反地，依據本發明，如第sc圖 之例所示，即使在資料掃描所需時間為一幀或一次幀的 50%日守，其面板導通率仍鬲達75%。又，如第5D圖之例所 示，當資料知描所需日守間為一巾貞或一次巾貞的25</。時，則其 2〇面板導通率將會增加至88%。如上所述，依據該第一態樣， 因可達到非常尚的面板導通率，故能夠增加其光利用效 率，並減少功率消耗。 依據本發明之弟一恶樣的LCD裝置，於第一態樣中， 該對應時點係為各初次掃描的中間時點。即在第二態樣的 1298108 LCD衣置中，開始啟壳光源（背光）的時點，及終止啟亮該光 源的時點，係為資料掃描的中間時點。因此，於該液晶面 板上沿資料掃描方向在較高側與較低側之間的亮度變異會 呈對稱，且焭度差異會減少，因此相較於開始點亮光源（背 5光）的時點及終止點亮光源之時點並非在資料掃描之中間 時點的狀況，將可達到更佳的顯示。 依據本發明之第三態樣的LCD裝置，於第一或第二態 樣中，在一或多次第一半資料掃描中施於液晶面板的電 壓，及在一或多次第二半資料掃描中施於該液晶面板的電 10壓，係為量值相同而極性相反。即在第三態樣的LCD裝置 中，於一或多次第一半資料掃描中施於液晶面板的電壓， 及在一或多次第二半資料掃描中施於該液晶面板的電壓， 係為量值相專而極性相反。因此，施於該液晶的電壓差異 會減少，並可防止其顯示的影像滯留。 15 依據本發明之第四態樣的LCD裝置，於第一至第三態 樣之任一者中，一種比一或多次的第一半資料掃描更暗的 顯示可藉一或多次的第二半資料掃描而來獲得。即第四態 樣的LCD裝置中，若其液晶材料具有如第丨圖所示的半v形 電/光反應特性，則在進行一或多次的第一半資料掃描來 20獲得亮顯示之後，將會進行一或多次的第二半資料掃描來 獲得比該壳顯示更暗的顯示。因此，具言之，在一場序方 法中’於各色彩之-次巾貞中，由於—較暗的顯示是在—亮 顯示之後來進行，故將能防止顯示的色彩混合。而相反地， 在各色彩之-次巾貞中，若-亮顯示是在_暗顯示之後來進 10 ㈣108 則色办的混合會在逐行掃描時朝向掃描的下游來發 生且一與所需色彩不同的顏色將會被顯示，但本第四態 樣即能防止此等入射瑕疵。 依據本發明第五態樣的LCD裝置，於第一至第四態樣 、<者中，该光源的兜度分佈會沿資料掃描方向呈不均 勻狀。在第五態樣的LCD裝置中，其光源的亮度分佈係被 設成沿資料掃描方向呈不均勻的，且該光源（背光）的亮度分 佈會依據顯不影像的亮度變異來調整，其會隨該光源(背光) 的啟閉時點㈣生，故可形成_沒有亮度差異賴示影像。 10 依據本發明第六態樣的LCD裝置，於第五態樣中，該 光源的π度在沿資料掃描方向的中心係為最低，而會由該 中心朝该貢料掃描方向的上游和下游來增加。即第六態樣 的LCD裝置中，該光源（背光）的亮度係在資料掃描方向的中 心最低，而會由該中心朝向上游和下游來增加。若點亮及 15切閉該光源（背光）的時點係在資料掃描的中間時點，則沿資 料知I田方向在该液晶面板之較南與較低側之間的亮度差異 會雙得對稱，因此在顯示螢幕中的亮度差異可藉由一對應 於資料掃描中心之區域，朝向對應於資料掃描方向之上游 和下游的區域等來增加亮度而得減少，如第六態樣一般。 2〇因為該光源（背光)之亮度分佈係呈對稱的，故可容易設計該 光源。 依據本發明第七態樣的LCD裝置，於第五態樣中，其 光源亮度在沿資料掃描方的中心係為最低，而由該中心朝 資料掃描方向的上游和下游來增加，且在下游側會比上游 11 1298108 =L°/P在第七態樣的LCD裝置中，其光源亮度是在沿 二：田方向的中心最低，而由該中心朝資料掃描方向的 下游來増加’且在對應於資料掃描下游側的區域會 =應於▲上游側的區域更高。若將液晶材料的敏感性納入 、Α 、Λ光源（月光)對顯示螢幕的影響，在資料掃描的下 2會比场側更大。因此，藉著將該光源亮度設成使在 的下知侧比上游側更高，則可更減少顯示螢幕中的亮 度差異。

、據本ι明之置，係能依據在各預 1〇 ί週料顯示於該液晶面板上的影像資料，來同步地控制 貝科^田及啟党—光源發光照射在一液晶面板上，其將會 第方去與第一方法之間來切換，於第一方法中該光 :::在該預定週期内之一或多次第一半資料掃描與一或多 次弟二半資料掃描之各初次掃描的對應時點之間被點亮， 15 =於第二方法中，該紐係在該預定週期内之-或多次第

半貝料掃描的初次掃描之開始時點，與一或多次第二半 貝料知描之初次掃描的終止時點之間被點亮。即於第八態 樣的LCD裝置巾’係可在如前述第—態樣的第—種顯示方 2〇法及如習知例所述的第二種顯示方法之間切換改變。因 2〇此，其乃可依據使用者的需求，藉調整該光源（背光)的發光 週期之簡單處理，而來在一可減少功耗的第一種顯示方法 和可減少顯示影像之亮度變異的第二種顯示方法之間切換 改變。 置，於第一至第八態 依據本發明之第九態樣的LCD裝 12 1298108 樣的任-者中，供使用於液晶面板的液晶 極化性。即在第九態樣的LCD裝置中，—具㈣^ 的材料會被用來料其液晶材料。使用具有自發極^ 液晶材料，ϋ能達到高速反應，故將料成高移動 示特性，且亦可容易地達到場序式顯示。特別是，使用二貝 具有小自發極化值_魏晶來作為該液晶㈣，並以— 切換元件例如TFT來驅動將可容易實施。 依據本發明第十態樣的LCD裝置，於第一至第九態樣 10

的任-者中，—彩色顯示係以—場序方法來達成，^以 一時間劃分方式將光源所發出之光的色彩與⑽元㈣ οη/off·驅動來同步地切換。藉著使用該場序方法，其乃可提 供具有高解析度的顯示，高速反應，高色彩純度，及高透 光率。

依據本發明之第十一態樣的LCD裝置，於第一至第九 15態樣的任一者中，一彩色顯示係藉一濾色法來達成，其會 將光源發出的白光選擇性地透射通過多種顏色的濾色物而 來為之。因其顯示係以該濾色法來進行，故將能容易地達 成彩色顯示。 在本發明中’由於光源（背光)係在一預定週期（一幀或 20 一次幀）内的一或多次第一半資料掃描與一或多次第二半 資料掃描之各初次掃描的對應時點之間被點亮，故將能在 場序式及濾色式LCD裝置中來改善光利用效率，並形成功 耗較少的LCD裝置。 本發明之上述及其它的目的和特徵將可由以下詳細說 13 1298108 明配合所附圖式而更完全暸解。 圖式簡單說明 第1圖為一液晶材料之電/光反應特性的圖例； 第2圖為另一種液晶材料之電/光反應特性的圖例； 5 第3(a)〜(b)圖為一習知LCD裝置之驅動順序圖； 第4(a)〜(b)圖為一習知LCD裝置（第一比較例）的驅動 順序圖， 第5A〜D圖乃示出液晶面板掃描與背光照亮時段之比 例的面板導通率； 10 第6圖為本發明第一至第四實施例之LCD裝置的電路 結構方塊圖； 第7圖為一場序式LCD裝置之液晶面板和背光的剖視 不意圖， 第8圖為一 LCD裝置例的整體結構示意圖； 15 第9(a)〜（b)圖乃示出第一和第三實施例之LCD裝置的 驅動順序， 第10(a)〜（b)圖乃示出第二和第四實施例之LCD裝置 的驅動順序， 第11圖示出一習知LCD裝置（第二比較例）的驅動順序； 20 第12圖為第三實施例之LCD裝置中的背光亮度分佈 圖， 第13圖為第四實施例之LCD裝置中的背光亮度分佈 圖， 第14圖為第五實施例之LCD裝置中的電路結構方塊 1298108 圖， 第15(a)〜(b)圖乃示出本發明之LCD裝置的驅動順序 之一例； 、 第16(a)〜（b)圖乃禦出本發明之LCD裝置的驅動順序 / 5 之另一例； - 第17圖為一濾色式LCD裝置之液晶面板與背光的剖視 、 示意圖；及 第18(a)〜（b)圖乃示出濾色式LCD裝置的驅動順序之 一例。 鲁 10 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 以下描述將參照示出某些實施例的圖式來具體說明本 發明。惟本發明並不受限於以下之各實施例。 第6圖為一方塊圖示出本發明之LCD裝置（第一至第四 15實施例）的電路結構；第7圖係為一液晶面板及一背光的截 面示意圖；而第8圖為該LCD裝置的整體結構之一例的示意 圖。 Φ 在弟6圖中，編號21和22代表液晶面板與一背光，其截 面結構係不於第7圖中。如第7圖所示，該背光22係由_lcd 20陣列7和一導光/擴散板6所組成。如第7及8圖所示，該液 、 晶面板21包含一偏振膜1，一玻璃基板2，一共同電極3，一 玻璃基板4，及一偏振膜5等，依序由頂層（正面）至底層（背 ’ 面）來疊合’且像元電極4G等會呈矩陣狀列設在玻璃基板4 · 朝向共同電極3的—面上。 15 1298108 一驅動單元50包含一資料驅動器32與一掃描驅動器 33,而連接於該共同電極3和像元電極4〇之間。該資料驅動 盗32係經由信號線42等連接於TFTs 41，而掃描驅動器33則 經由掃描線43等連接於TFTs4i。該等TFT41係被掃描驅動 5器33控制其on/〇ff。且，各像元電極40會連接於TFT 41。因 此，每一個別像元的透光強度會被一發自該資料驅動器32 而通過信號線42和TFT 41的信號所控制。 一配向膜12設在玻璃基板4上之像元電極4〇的頂面 上，另一配向膜11則設在共同電極3的底面上。該二配向膜 10 11和12之間的空隙會填滿一液晶材料而形成一液晶層13。 又，編號14係代表間隔物，乃用來保持該液晶層13的厚度 者。 該背光22係設在液晶面板21的底層（背面）側上，並具有 该LCD陣列7被設成面向該導光/擴散板6的端面，而可形 I5 成一發光區域。此LED陣列7包含一或多數的LED，一 LED 晶片係由多數LED元件等所構成，其能在面對該板6的一面 發出二種主色的光’即紅(R)、綠(G)、藍(B)光等。該lcd 陣列7會分別在紅、綠、藍的次幀中來啟亮紅、綠、藍色的 LED元件。該導光/擴散板6會將由此LED陣列7之各LED 20所發出的光導至其整個表面，並將該光擴散至其頂面，而 來形成該發光區域。 該液晶面板21及能以時差方式來發出紅、綠、藍光的 背光2會被疊合。該背光22的啟亮時點和發光色彩會依據顯 示資料被控制成與該液晶面板21的資料掃描同步。 16 1298108 在第6圖中，編號31係為一控制信號產生電路，一同步 信號SYN會由一個人電腦來輸入其中，而其會產生顯示所 需的各種控制信號CS。像元資料ΡΕ)會由一影像記憶體30輸 · 出至該資料驅動器32。依據該像元資料PD及一用來改變所 ·* 5施電壓極性的控制信號CS，一電壓將會經由資料驅動器32 · 供入該液晶面板21中。 、 又’該控制信號產生電路31會對一參考電壓產生電路 34、資料驅動器32、掃描驅動器33、及一背光控制電路35 等各輸出一控制信號CS。該參考電壓產生電路34會產生參 · 10考電壓VR1及VR2等’並將之分別輸出至該資料驅動器32 和掃描驅動器33。該資料驅動器32會依據來自影像記憶體 30的像元資料PD和來自控制信號產生電路31的控制信號 cs，而輸出信號至像元電極4〇的信號線42。與該等信號輸 出的同時，該掃描驅動器33會以行偏壓來依序地掃描在一 15行上之各像元電極40的掃描線43等。且，該背光控制電路 35會施一驅動電壓於該背光22，而來發出紅、綠、藍光 等。 ⑩ 嗣，該LCD裝置的操作將被說明。用來顯示的像元資 料PD會由該個人電腦輸入該影像記憶體。在暫時地儲存該 20像凡資料1^之後，該影像記憶體30在收到由控制信號產生 · 電路31輸出的控制信號CS時，即會輸出該像元資訊？〇。由 該控制信號產生電路31所產生的控制信號cs亦會被供至該 ， 貧訊驅動器32 ’掃描驅動器33 ’參考電麼產生電路％及 背光控制電路35等。該參考電a產生電㈣在收到該控制 17 1298108 4吕號cs時’即會產生參考電壓vRl;^v 1电坚VR1及VR2，並將之分別輸 出至該資料驅動器3 2和掃描驅動器3 3。 當該資料驅動器32收到該控制作缺rQ n士 w工审J1 口唬CS時，將會依據由 影像記憶體30輸出的像元資料扣，來輸出一信號至各像元 5電極刪㈣線辦。當該掃描,_如收龍控制信號 CS時’將會以行偏壓來依序地掃描在—行上之各像元電極 40的掃描線43等。依據該資料驅動器32的信號輸出及掃描 驅動器33的掃描，該等TFTs41將會被_，故—電壓會施 於該等像元電極40，而得控制該等像元的透光強度。當該 10背光控制電路35收到該控制信號⑶夺，其會施一驅動電壓 於背光22，而使該背光22之LED陣列7的各紅、綠、藍led 元件以一時間分隔的方式來發光，即能依時序而發出紅、 綠、藍色光。故，藉隨著該液晶面板21上的多次資料掃描， 來同步地控制啟亮背光22(LED陣列7)發光照射在液晶面板 15 21上，將可完成一彩色顯示。 (第一實施例） 在將一具有像元電極40(像元數目：640x480，對角尺 寸·· 3.2对）的TFT基板，及一具有共同電極3的玻璃基板2清 洗之後，它們會被塗覆聚醯亞胺，並在2〇〇°C烘烤一小時， 20 而來製成約200A厚的聚醯亞胺膜，以作為配向膜1丨和12。 又，該等配向膜11和12會被以螺縈織物來摩擦，而一空的 面板可疊合該二基板來製成，且其摩擦方向會呈平行，並 以二氧化矽製成之平均顆粒尺寸為1·6μηι的間隔物14來在 其間保持一間隙。一鐵電液晶材料主要係以萘為基礎的液 18 1298108 晶，並具有如第丨圖所示的半V形電/光反應特性(例如在A. Mochizu㈣人之Ferr〇electdcs，133,353(199i)中所揭的材 料）’會被密封在此空面板的二配向膜u*12之間，而來形 成-液，層13。該密封的鐵電液晶材料的自發極化值係為 5 6nC/cm2。該液晶面板21係將二偏膜制排列成交又尼科耳 狀態來中夾上述之面板所製成，而當該鐵電液晶分子的長 軸沿一方向斜傾時將會形成黑暗狀態。 如此製成的液晶面板21及包含LED陣列7的背光22，當 疊=-光料，將能切換紅、綠、鮮各單色的表面發光， 10且藉-%序方法能依第9圖所示的順序而來達成彩色顯示。 其幀頻係被设為6〇Hz，且一幀（週期為1/6〇秒）會被分成 三個次巾貞（週期糾⑽秒）。如第9⑷圖所示，在第一個次巾貞 中會進行兩次的紅色影像寫入掃描，在接續的第二個次巾貞 I會進行兩次的綠色影像寫人掃描，且在__最後的第 15三個次巾貞中會進行兩次的藍色影像寫入掃描。在每-個次 巾貞中，每一次資料掃描所需的時間係為該次巾貞（1/180秒）的 25%(即1/72G秒），且在兩次資料掃描之間的時間亦為該次 幢（1胸秒）的25〇/〇(即1/720秒）。在每一個次㈣兩次資料 掃描中，第-次（第-半）資料掃描時施於各像元之液晶的電 2〇壓，及第二次（第二半）資料掃描時施於各像元之液晶的電 壓，係具有減的極性和相等的量值。因此，在第二次（第 二半)資料掃描時，將可得到一比第一次(第一半)資料掃描 更暗的顯示，其可被看出如一黑色影像。 又’该背光22之紅、綠、藍光的轉換，乃被控制如第 19 1298108 9(b)圖所不。在各次幀中，該背光22會在各第一半資料掃描 及第二半資料掃描的對應時點之間被點亮。換言之，該背 光22會在一次幀内的第一半資料掃描中的中間時點，與在 该同一次幀内的第二半資料掃描中的中間時點之間來被啟 5壳。因此，在每一個次幀中，該背光22的點亮時間是該次 幀（1/180秒）的50%(即1/36〇秒），而代表該液晶面板21之透 光狀悲（ON)對該背光22點亮時間之比例的面板導通率係為 88%(參見第5D圖）。 結果，將會達到一高解析度，高速反應，高色彩純度 10的顯不。在該液晶面板21沿資料掃描方向中央的螢幕亮度 係約為180cd/cm2，而在頂端約為135cd/cm2，且在底端約為 125cd/cm2。此時，該背光22的功率消耗係為〇9W。故，可 以達到一高亮度的顯示以及功耗的減低。 (第一比較例） 15 以如同第一實施例之方法來製成的液晶面板，及一如 同第一實施例中的背光將被堆疊組合，且會依上述第4圖所 示的驅動順序以場序法來進行彩色顯示。 如第4(a)圖所示，在各次幀中的兩次資料掃描係相同於 苐貝施例（參見第9(a)圖）。另一方面，該背光22之紅、綠、 20藍光的啟亮控制係如第4(b)圖所示。在各次幀中，該背光會 在第一半資料掃描的開始時點和第二半資料掃描的終止時 點之間被點焭。因此，在每一個次幀中，該背光的點亮時 間係為該次幀（1/180秒）的75%(1/240秒），故代表該液晶面 板之透光狀態(ON)對背光點亮時間的比例之面板導通率係 20 1298108 為67%(參見第5B圖）。 因此，類似第一實施例，將可達到一高解析度，高速 反應，且高色彩純度的顯示。在該液晶面板上之整個區域 的螢幕亮度皆約為180cd/cm2。此時，該背光的功率消耗係 為1.4W，故會比第一實施例消耗更多的功率。 (第二實施例）

一以如同第一實施例之方式所製成的液晶面板21及一 類似於第一實施例的背光22將被堆疊組合，並會依第1〇圖 所示的驅動順序以一場序法來進行彩色顯示。 10 其幀頻係被設為60Hz，且一幀（週期為1/60秒）會被分成 三個次幀（週期為1/180秒）。如第10⑻圖所示，在第一個次 幀中會進行四次紅色影像資料的寫入掃描，而在其後的第 二個次幀中會進行四次綠色影像資料的寫入掃描，並在一 t 貞最後，第三個次賴中會進行四次藍色影像資料的寫入掃 15描。在每-個次幢中，每一次資料掃描所需的時間係為該

次师/180秒）的25%(即廳秒），且資料掃描的終止時間 係被設為與下個資料掃描的開始時點重合一致。於每一個 人幢内的四一欠資料掃描中，在第—和第二次（第-半）資料掃 描中施於各像元之液晶的電壓，與在第三和第四次（第二半) 2〇貧料掃描:施於各像元之液晶的電壓，係具有相反的極性 ^等的里值。因此’在第二半的兩次資料掃描中，相較 ;第半的兩·人資料掃描將會獲得—較暗的顯示，其可被 看出如一黑色影像。 該月光22之紅、、綠、藍光的轉換係如第1〇⑼圖所 21 1298108 示。在每-個次巾貞中，該背光μ會在兩次的第一半資料掃 描和兩次的第二半資料掃描之各初次掃描的對應時點之間 被點亮。換言之，該背光22係在一次巾貞内之兩次第一半資 料掃描的初次資料掃描（第一次資料掃描）之中間時點，與在 5該同一次幀内的兩次第二半資料掃描之初次資料掃描（第 二次資料掃描）的中間時點之間來被點亮。因此，在每一個 -人幀中’该负光的啟壳時間係為該次幀（1/1⑽秒）的 50%(1/360秒），而代表該液晶面板21的透光狀態（〇N)對背 光22啟亮時間之比率的面板導通率係為88〇/〇。 10 結果，將可達到一高解析度，高度反應，高色彩純度 的顯示。藉著比第一實施例增加更多次的資料掃描，沿掃 描方向在该液晶面板21中央的螢幕贵度會增進至大約 220cd/cm2，而在頂端約為i65cd/cm2，且在底端約為 155cd/cm2，於此時，該背光22的功率消耗係為0.9W。故， 15 一高亮度的顯示，及功耗的降低將町達成。 (第二比較例） 一以如同第一實施例之方式製成的浪晶面板，及一類 似於第一實施例的背光將被堆疊組合，炎會依第11圖所示 的驅動順序而以場序法來進行彩色顯米。 20 如第11(a)圖所示，在每一個次幀中如同第二實施例（參 見第10(a)圖）會進行四次的資料掃描。而，其背光的紅、綠、 藍光轉換會被控制如第11(b)圖所示。在每一次幀中，該背 光係在第一次資料掃描的開始時點與第二次資料掃描的終 止時點之間被點亮。因此，在各次幀中，背光的點亮時間 1298108 係為次幀（1/180秒）的75%(1/240秒），而代表液晶面板透光 狀態(Ο N)對背光點亮時間之比率的面板導通率為6 70/〇。 因此，如同第二實施例，一高解析度，高速反應，高 色彩純度的顯示將可被達成。在該液晶面板之整個區域上 5 的螢幕亮度係約為220cd/cm2。此時，其背光的功率消耗係 為1.4W，故會比第二實施例消耗更多的功率。 (第三實施例） 一液晶層13係藉在以如同第一實施例來製成之空面板 的二配向膜11和12之間，密封一具有如第1圖所示之半v形 10 電/光反應特性的單穩定鐵電液晶材料（例如可由Clariant (Japan) K.K.購得之R2301)所製成。該密封鐵電液晶材料之 自發極化值係為6nC/cm2。在將該液晶材料密封於面板中之 後’一10V電壓會在能使液晶由膽固醇相轉變成自旋層列C 相的溫度來施加，而完成均一的液晶配向狀態。如此製成 15 的面板會被二排列成交叉尼科耳狀態的偏振膜1和5所中 夾，而製成一液晶面板21，其在未施加電壓時會形成黑暗 狀態。 如此製成的液晶面板21及一類似於第一實施例的背光 22會被疊合，並會依第9圖所示之如同第一實施例的驅動順 20 序，而以場序法來進行彩色顯示。 在每個次幀中，其背光22啟亮的時點係相同於第一實 施例（如第9(b)圖），但該背光22的亮度分佈並不均勻，且沿 資料掃描方向並不一致。更詳言之，如第12圖所示，該背 光22的亮度係被設成在該資料掃描方向的中央最低，而會 23 1298108 由忒中心朝向上游側和下游側來增加。該背光22的亮度分 佈係石该貧料掃描方向以其中心形成對稱狀，且在上游端 ^游端的亮度相等。如此不均—的亮度分佈係藉調整該 v光/擴散板6的反射特性而來達成。或者，一不均勻的亮 5度分佈亦可藉調整該LED陣列7之LED元件的排列而來達 成。 因此，一高解析度，高速反應，高色彩純度的顯示將 可達成。該液晶面板21沿資料掃描方向在中心處之螢幕亮 度係約為160cd/cm2，在頂端則約為丨6〇cd/cm2，而在底端係 10約為150cd/cm2。此時，該背光22的功率消耗係為0.9W。故， 一鬲焭度的顯示及減低的功耗將可達成。又，相較於第一 和第二實施例其亮度的差異會減少。 (第四實施例） 一以如同第三實施例之方式製成的液晶面板21及一類 15似於第一實施例的背光22會被堆疊組合，並會依第1〇圖所 示之如同第二實施例的驅動順序，以場序法來進行彩色顯 示0 在每一次幀中點亮其背光2 2的時點係如同第二實施例 (即第10(b)圖），但該背光22的亮度分佈會沿資料掃描方向 20被設成不均一。具言之，如第13圖所示，該背光22的亮度 係被設成沿該資料掃描方向在中心處最低，而由該中心朝 向上游側和下游側逐增，且該背光22的亮度在對應於資料 掃描下游側的區域會被設成比對應於上游側的區域更高。 該背光22的亮度分佈會沿資料掃描方向的中心呈不對稱 24 1298108 狀而在下游端的壳度會比上游端的亮度更高。類似於第 二貫施例，如此不一致的亮度分佈係可藉調整該導光/擴 政板6的反射特性，或調整!^£)陣列72LED元件的排列而 · 來達成。 . 5 因此，將可形成一高解析度，高速反應，高色彩純度 _ 的顯示。其螢幕亮度沿資料掃描方向在液晶面板21中央係 約為200cd/cm2，而在頂端約為200cd/cm2，且在底端亦約為 200cd/cm。此時，該背光22的功率消耗是〇 9w。故，將能 達成高亮度顯示並減低功耗。且，相較於第一、第二及第 馨 10 三實施例更能減少亮度差異。 (第五實施例） 第14圖係第五實施例之LCD裝置的電路結構方塊圖。 在第14圖中，與第6圖相同的部件會被標以相同的編號，而 其說明不再冗述。 15 在此第五實施例中，乃可進行一第一顯示方法一即該 背光22的啟亮時點係如第一至第四實施例地被控制，及一 第二顯示方法一其中該背光22的啟亮時點係如第一和第二 ® 比較例（習知例）地被控制。在該第一顯示法和第二顯示法之 間的切換是由使用者操作輸入一切換單元51而來為之。因 20 此，在可減低功耗的第一顯示法與可減少顯示影像之亮度 差異的第二顯示法之間的切換，將可藉切換背光22的啟亮 時點而輕易地完成。 而在上述之例中，一資料掃描對一次幀的時間比係為 _ 25%，但更進一步地增進光利用效率及減少亮度差異，將 25 1298108 可错進-步崎低此時間比而來達成。 第15及16圖係示出此等狀況之驅動順序範例。第15圖 斤示之例係第一或第三實施例（見第9圖）的改良，其可藉著 將每一資料掃描所需的時間減至少於一個次幀（1/180秒）的 25%以下，而使面板導通率提高至88%以上。而，第16圖所 不之例係第二或第四實施例（見第1〇圖）的改良，其可藉著將 ;—貢料掃描所需的時間減少至一次幀（1/180秒）以下，而 使面板導通率能高於88%以上。 雖以上所述各例係示出使用具有半V形電/光反應特 1〇 性之液晶材料的狀況，當然亦可將本發明同樣地應用於具 有如第2圖所示之v形電/光反應特性之液晶材料的狀況。 在此一狀況中，於各次幀内，在一或多次第一半資料掃描 曰才施加於各像元之液晶的電壓，與在一或多次第二半資料 掃描時施加於各像元之液晶的電壓，亦具有相反的極性和 15相等的量值。但，因使用具有V形電/光反應特性的液晶材 料’故在第二半資料掃描中將能獲得比第一半資料掃描更 為亮度均勻的顯示。 在上述各實施例中，場序式LCD裝置係被作為範例來 說明’但亦可由具有彩色濾光件的濾色式LCD裝置來獲得 20相同的效果。其原因係本發明可將使用於場序法之次幀的 驅動順序應用於濾色法的一幀而來同樣地實施。 第17圖係為一濾色式LCD裝置之液晶面板和背光的截 面示意圖。在第17圖中，與第7圖中相同的部件會被標以相 同的編號，故其說明不再冗述。該共同電極3設有三種主色 26 1298108 (R，G，B)的濾色膜60等。此外，該背光22係由一白光源7〇(其 包含一或多數可發出白光的白光源元件）及_導光/擴散 板6所組成。在如此一濾色式LCD裝置中，乃可選擇性地將 該白光源70所發出的白光透射穿過該多種顏色的濾色膜㈧ 5 而來進行彩色顯示。 ' 10 15 20 又，在該濾色式LCD裝置中，亦可如上述的場序式lcd 裝置，並依據第18圖所示的驅動順序來進行彩色顯示，（即 在各财’背光22會在第—半資娜描的巾間時點與第二 半資料掃描的中間時點之間被啟亮），而能提供增進該背光 所發之光的利賴率及減少功耗的效果。此外，當然亦可 將所有上述場序法的實施例應用於遽色式lcd震置。 由於本發明能以-些不同形式來實施，而不超出盆主 卿，故㈣各實_係供朗並非作為限制， =柄明的_應由所附中請專利範圍而非上述說明來 ^二所有落料求_㈣修正變化或其 來 皆應包含於該申請專利範圍内。 貝 【圖式簡單明】 第1圖為一液晶材料之雷/ ^ 您罨/先反應特性的圖例； 弟2圖為另一種液晶材料之 楚v、 a 电/先反應特性的圖例； 弟3(a)〜(b)圖為一習知LCD| 馇 置之驅動順序圖； 弟4⑷〜㈨圖為-習知lcd 順序圖 圖； （弟一比杈例）的驅動 弟5A〜D圖乃示出液晶 例的面板導通率； 面板掃插與背光照亮時段之比 27 1298108 第6圖為本發明第一至第四實施例之LCD裝置的電路 結構方塊圖； 第7圖為一場序式LCD裝置之液晶面板和背光的剖視 不意圖， 5 第8圖為一 LCD裝置例的整體結構示意圖； 第9(a)〜（b)圖乃示出第一和第三實施例之LCD裝置的 驅動順序， 第10(a)〜（b)圖乃示出第二和第四實施例之LCD裝置 的驅動順序， 10 第11圖示出一習知LCD裝置（第二比較例）的驅動順序； 第12圖為第三實施例之LCD裝置中的背光亮度分佈 圖； 第13圖為第四實施例之LCD裝置中的背光亮度分佈 圖； 15 第14圖為第五實施例之LCD裝置中的電路結構方塊 圖， 第15(a)〜（b)圖乃示出本發明之LCD裝置的驅動順序 之一例； 第16(a)〜（b)圖乃禦出本發明之LCD裝置的驅動順序 20 之另一例； 第17圖為一濾色式L C D裝置之液晶面板與背光的剖視 示意圖；及 第18(a)〜（b)圖乃示出濾色式LCD裝置的驅動順序之 一例0 28 1298108

【圖式之主要元件代表符號表】 1，5…偏振膜 34…參考電壓產生電路 2，4…玻璃基板 35…背光控制電路 3···共同電極 40···像元電極 6···導光/擴散板 41---TFT 7…LED陣列 42…信號線 11，12…配向膜 43…掃描線 13…液晶層 50…驅動單元 14…間隔物 51…切換單元 21…液晶面板 60…濾色膜 22…背光 70…白光源 30…影像記憶體 CS···控制信號 31…控制信號產生電路 PD…像元資料 32…資料驅動器 SYN…同步信號 33…掃描驅動器 VR1，VR2…參考電壓 29

Claims (1)

1. 修(夏.)正本丨 _ } $ 93103957號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：97年1月 拾、申請專利範圍： i· 一種液晶顯示農置，包含： 一液晶面板； 光源’其用以發光照射在該面板上； 同步化單元，依據在各預定週期内欲被顯示於該 液曰曰面板上的影像資料，而來同步控制該光源的啟亮和 資料掃描；及 控制單元，用於在該預定週期内之一或多次的第 半貧枓掃描與一或多次的第二半資料掃描之各初次 知描的對應時點之間來啟亮該光源。 2 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： 該對應時點係為在該各初次掃描中之一實質中間 時點。 ' ' 3 j •如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： 在一或多次的第一半資料掃描中施於該液晶面板 的電壓’與在—或多次的第二半資料掃描中施於該液晶 4面板的電壓係量值相等且極性相反。 如中請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： “相較於一或多次的第一半資料掃描，一或多次的第 5 一半貧料掃插會獲得比較暗的顯示。 如申睛專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： 在—賁料掃描方向中，該光源的亮度分佈是不均一 1298108 的。 6.如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中： 该光源的亮度在資料掃描方向的中心是最低的，且 會由該中心朝資料掃描方向的上游和下游逐增。 5 7·如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中： 忒光源的亮度在資料掃描方向的中心是最低的，且 會由該中心朝資料掃描方向的上游和下游逐增，且在下 游側會比上游侧更高。 8·如申凊專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： "亥液晶面板中所使用的一液晶材料係具有自發極 化性。 9·如申明專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中： β亥光源會發出至少三種主色的光，且一彩色顯示係 藉由以—時間分隔方式且與切換元件之Ο Ν / Ο F F驅動同 ν化來切換該光源所發出之光的顏色而進行。 1()·如中請專利範圍第1項之液晶顯示裝置 ，其中： °亥光源會發出白色的光，且一彩色顯示係藉由該光 出的光選擇性透射穿過多種顏色的彩色滤光件來 被進行。 20 η·一種液晶顯示裝置，包含： 液晶面板； 光源，其用以發光照射在該液晶面板上； 上曰同步化單π，可依據在各預定週期内欲被顯示於 凝曰曰面板上的影像資料，而來同步控制該光源的啟亮 31 1298108 和貪料掃描，及 一切換單元，用以在一第一方法與一第二方法之間 進行切換，該第一方法係該光源會在該預定週期内之一 或多次的第一半資料掃描與一或多次的第二半資料掃 5 描之各初次掃描的對應時間之間被啟亮，而該第二方法 係該光源會在該預定週期内之一或多次的第一半資料 掃描之初次掃描的開始時點與一或多次的第二半資料 掃描之初次掃描的終止時點之間被啟亮。 12. 如申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中： 10 用於該液晶面板中之液晶材料係具有自發極化性。 13. 如申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中： 該光源會發出至少三種主色的光，且一彩色顯示係 藉由以一時間分隔方式且與切換元件之Ο N / Ο F F驅動同步 化來切換該光源所發出之光的顏色而進行。 15 14.如申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中： 該光源會發出白色的光，且一彩色顯示藉由光源發 出的光選擇性透射穿過多種顏色的彩色濾光件來被進 行0 32