TWI643008B - 顯示裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置包括顯示層、複數像素電極、複數陣列層共同電極、複數像素電極開關、以及複數共同電極開關。像素電極與陣列層共同電極設置於顯示層的同一側。像素電極開關電性耦接像素電極，用以分別相應於複數閘極訊號導通，以分別提供複數資料電壓至像素電極。共同電極開關電性耦接陣列層共同電極，用以分別根據該些閘極訊號導通，以分別提供第一陣列層共同電壓及第二陣列層共同電壓至陣列層共同電極。

Description

顯示裝置及其操作方法

本案涉及一種電子裝置及方法。具體而言，本案涉及一種防窺顯示裝置及其操作方法。

隨著科技的發展，顯示裝置已廣泛地應用在人們的生活當中。

近年來，多視角的顯示技術在顯示裝置的應用上愈益廣泛，各種多視角的顯示裝置例如有邊緣電場轉換(fringe field switching，FFS)以及橫向電場轉換(in-plane switching，IPS)等，都是藉由控制兩電極之間電場的變化控制液晶分子的旋轉，所述之習知技術可達到良好的視角效果，然不能有效達到防窺的功能。一般來說，使用者會希望只有在有限視角範圍內能完整接收到顯示器上的訊息。舉例來說，當大於某一個側視角度時，顯示器上的訊息便無法被完整接收或解讀，則可防止窺視。

因此，部份的防窺設計是採用畫素結構來實 現，藉由控制顯示元件的扭轉，即可控制液晶顯示裝置的顯示畫面。

因此，如何妥適地提供電壓至此些電極以控制液晶分子的扭轉，為本領域的重要研究議題。

本案一實施態樣涉及一種顯示裝置。根據本案一實施例，該顯示裝置包括：一顯示層、複數像素電極、複數陣列層共同電極、複數像素電極開關、以及複數共同電極開關。該些像素電極與該些陣列層共同電極設置於該顯示層的同一側。該些像素電極開關電性耦接該些像素電極，用以分別相應於複數閘極訊號導通，以分別提供複數資料電壓至該些像素電極。該些共同電極開關電性耦接該些陣列層共同電極，用以分別根據該些閘極訊號導通，以分別提供一第一陣列層共同電壓及一第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極。

本案另一實施態樣涉及一種顯示裝置的操作方法。根據本案一實施例，操作方法包括：接收該些閘極訊號，以分別導通該些像素電極開關，以令該些像素電極得以接收該些資料電壓；以及利用該些閘極訊號中的一第二者，導通該些共同電極開關的至少一第二開關，以提供該第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極的複數第二電極。該些閘極訊號中的該第一者與該第二者彼此不同。

透過應用上述一實施例，即可使一共同電極開 關與一對應的像素電極開關同時導通，從而同時更新對應的陣列層共同電極與像素電極上的電壓。

40‧‧‧閘極驅動電路

100‧‧‧顯示裝置

SD‧‧‧源極驅動電路

DSR‧‧‧主動區

NDSR‧‧‧非顯示區

DSL‧‧‧顯示層

PCM‧‧‧像素電極

ACM‧‧‧陣列層共同電極

CCM‧‧‧對向共同電極

PSW‧‧‧像素電極開關

ASW1、ASW2‧‧‧共同電極開關

TRL‧‧‧傳遞線

PX1、PX2‧‧‧像素

G(1)-G(4)‧‧‧閘極訊號

D(1)-D(5)‧‧‧資料電壓

VACM1、VACM2‧‧‧陣列層共同電壓

V1-V5‧‧‧線

M1、M2‧‧‧模式

F1-F4‧‧‧幀

200‧‧‧方法

S1-S2‧‧‧操作

第1A圖為根據本發明之一實施例所繪示的顯示裝置的示意圖；第1B圖為根據本發明之一實施例所繪示的顯示裝置的剖面示意圖；第1C圖為根據本發明之另一實施例所繪示的顯示裝置的剖面示意圖；第2圖為根據本發明之一實施例所繪示的顯示裝置的在不同模式下的電壓示意圖；及第3圖為根據本發明一實施例所繪示的顯示裝置的操作方法的流程圖。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『電性耦接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性耦接』還可指二或多個元件相互操作或動作。

關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。

關於本文中所使用之方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本案。

關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

本發明之一實施例以邊緣電場轉換(fringe field switching，FFS)之顯示裝置作說明。第1A圖為根據本發明之一實施例所繪示的顯示裝置100的示意圖。第1B圖為根據本案一實施例所繪示的顯示裝置100的剖面示意圖。在本實施例中，顯示裝置100包括顯示層DSL、複數像素電極PCM、複數陣列層共同電極ACM、對向共同電極CCM、複數像素電極開關PSW、複數共同電極開關ASW1、 ASW2、源極驅動電路SD、以及閘極驅動電路40。顯示層DSL設置於在上基板與下基板之間有液晶分子材料的區域；像素電極PCM與陣列層共同電極ACM可以是設置在下基板上的電極層，分別用以接收資料電壓與陣列層共同電壓；對向共同電極CCM可以是設置在下基板對側的上基板的電極層，用以接收具有固定電壓位準的共同電壓。

在本發明之一實施例中，像素電極PCM、像素電極開關PSW、及陣列層共同電極ACM皆分別以矩陣形式排列，設置於主動區DSR中。在一實施例中，共同電極開關ASW1、ASW2可設置於非顯示區NDSR中。應注意到，在不同實施例中，像素電極PCM、像素電極開關PSW、陣列層共同電極ACM、及共同電極開關ASW1、ASW2亦可能隨實際需要設置於顯示裝置100中的不同位置，本發明不以此上述實施例為例為限。在一實施例中，陣列層共同電極ACM彼此電性獨立，然本發明不以此為限。在不同實施例中，部份陣列層共同電極ACM可依實際需求彼此連接。其中所述的主動區DSR可以是顯示裝置100之顯示區，亦即像素區，非顯示區NDSR則可以是驅動電路所在的週邊區。

在本實施例中，像素電極開關PSW分別連接像素電極PCM，且共同電極開關ASW1、ASW2分別電性耦接陣列層共同電極ACM。在一實施例中，每一共同電極開關ASW1、ASW2電性耦接多個陣列層共同電極ACM。在一實施例中，每一共同電極開關ASW1、ASW2電性耦接傳遞線TRL，且每一共同電極開關ASW1、ASW2透過對應的 傳遞線TRL電性耦接多個陣列層共同電極ACM。

在本實施例中，像素電極PCM與陣列層共同電極ACM設置於顯示層DSL的同一側，對向共同電極CCM設置在顯示層DSL的另一側(如第1B圖所示)。

在本實施例中，閘極驅動電路40用以透過閘極線，逐列提供閘極訊號G(1)-G(4)至像素電極開關PSW，以逐列開啟像素電極開關PSW。源極驅動電路SD用以提供資料電壓D(1)-D(5)至開啟的像素電極開關PSW，以使得開啟的像素電極開關PSW提供資料電壓D(1)-D(5)至對應的像素電極PCM，以使得顯示層DSL中的顯示元件，也就是液晶分子，可根據接收到的資料電壓D(1)-D(5)進行平行於像素電極PCM方向的偏轉。

在本實施例中，像素電極PCM可包括複數第一電極(其上標示「①」符號)與複數第二電極(其上標示「②」符號)。在同一幀(frame)中，像素電極PCM中的第一電極用以接收第一極性的資料電壓，且像素電極PCM中的第二電極用以接收第二極性的資料電壓。在下一幀中，像素電極PCM中的第一電極用以接收第二極性的資料電壓，且像素電極PCM中的第二電極用以接收第一極性的資料電壓。在一實施例中，像素電極PCM中的第一電極與第二電極彼此交錯設置，然其它形式的設置亦在本案範圍之中。在本發明之一例示中，第一極性的資料電壓可例如為具有0V~+5V中的電壓位準，第二極性的資料電壓可例如為具有0V~-5V中的電壓位準，所述之上下限僅為示範例，本發明 並不以此為限。所述之一幀可以包含顯示裝置100的閘極訊號依序致能所有的閘極線的時間，一幀亦可以為一個畫面更新所需的時間。

在一實施例中，顯示裝置100可具有廣視角模式與窄視角模式。於廣視角模式下，在顯示裝置100前的使用者可以有比較大的視角範圍能夠接收到的不失真的影像資訊；於窄視角模式下，在顯示裝置100前的使用者能夠在特定的視角範圍(可例如是正視角的左右5度)接收到的不失真的影像資訊。在一實施例中，在窄視角模式下，共同電極開關ASW1、ASW2用以分別接收陣列層共同電壓VACM1、VACM2，並根據閘極訊號G(1)-G(4)依序導通，以透過傳遞線TRL交錯提供陣列層共同電壓VACM1、VACM2至陣列層共同電極ACM。所述之交錯提供其中，由於窄視角模式下的陣列層共同電壓VACM1、VACM2不同於對向共同電極CCM上的電壓，故陣列層共同電極ACM與對向共同電極CCM間形成電場，使得顯示層DSL中對應的顯示元件也就是液晶分子的長軸朝垂直於對向共同電極CCM的方向立起，而降低顯示裝置100的可視範圍。

在本實施例中，陣列層共同電極ACM可包括複數第一電極(其上標示「①」符號)與複數第二電極(其上標示「②」符號)分別相應於像素電極PCM中的第一電極與第二電極設置。在同一幀中，共同電極開關ASW1提供第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM1至陣列層共同電極ACM中的第一電極，且共同電極開關ASW2提供第二電壓位準的 陣列層共同電壓VACM2至陣列層共同電極ACM中的第二電極。在次一幀中，共同電極開關ASW1提供第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1至陣列層共同電極ACM中的第一電極，且共同電極開關ASW2提供第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM2至陣列層共同電極ACM中的第二電極。在一實施例中，陣列層共同電極ACM中的第一電極與第二電極彼此交錯設置，然其它形式的設置亦在本發明所揭露的範圍之中。

在一實施例中，第一電壓位準及第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VACM2分別對應前述第一極性的資料電壓及第二極性的資料電壓。亦即，第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VACM2是用以在一個像素電極PCM接收第一極性的資料電壓時，被提供至對應的陣列層共同電極ACM。第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VACM2陣列層共同電壓VACM2是用以在一個像素電極PCM接收第二極性的資料電壓時，被提供至對應的陣列層共同電極ACM。在一例示中，第一電壓位準陣列層共同電壓VACM1、VACM2可為+5V，第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VACM2可為-5V，然本案不以此為限。在不同實施例中，第一電壓位準陣列層共同電壓VACM1、VACM2可彼此不同，及/或第二電壓位準陣列層共同電壓VACM1、VACM2可彼此不同。

另一方面，在一實施例中，在廣視角模式下，共同電極開關ASW1、ASW2用以接收大致相同於對向共同 電極CCM上的電壓的第三電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VCAM，並將第三電壓位準的陣列層共同電壓VACM1、VCAM提供至陣列層共同電極ACM。如此一來，由於陣列層共同電極ACM上的電壓大致相同於對向共同電極CCM上的電壓，故顯示層DSL中對應的顯示元件可例如是液晶分子的長軸並未立起，而不致窄化顯示裝置100的可視範圍。

以下段落以一操作例進一步說明在窄視角模式下本案細節，然本案不以此為限。在第一幀中，源極驅動電路SD提供具第一極性的資料電壓D(1)、D(3)、D(5)及具第二極性的資料電壓D(2)、D(4)，且顯示裝置100提供第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM1至共同電極開關ASW1，並提供第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM2至共同電極開關ASW2。在閘極驅動電路40提供閘極訊號G(1)時，第一列像素電極開關PSW根據閘極訊號G(1)導通，以令第一列像素電極PCM中的第一電極接收具第一極性的資料電壓D(1)、D(3)、D(5)，並令第一列像素電極PCM中的第二電極接收具第二極性的資料電壓D(2)、D(4)。此時，接收閘極訊號G(1)的共同電極開關ASW1根據閘極訊號G(1)導通，以提供第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM1至第一、二列陣列層共同電極ACM中的第一電極。

在第一幀中，在閘極驅動電路40提供閘極訊號G(2)時，第二列像素電極開關PSW根據閘極訊號G(2)導通，以令第二列像素電極PCM中的第一電極接收具第一極 性的資料電壓D(1)、D(3)、D(5)，並令第二列像素電極PCM中的第二電極接收具第二極性的資料電壓D(2)、D(4)。此時，接收閘極訊號G(2)的共同電極開關ASW2根據閘極訊號G(2)導通，提供第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM2至第二、三列陣列層共同電極ACM中的第二電極。

在第一幀中，閘極驅動電路40提供閘極訊號G(3)的操作類似上述閘極驅動電路40提供閘極訊號G(1)的操作，故在此不贅述。此外在第一幀中，閘極驅動電路40提供閘極訊號G(4)的操作類似上述閘極驅動電路40提供閘極訊號G(2)的操作，故在此不贅述。

在第一幀隨後的第二幀中，源極驅動電路SD改為提供具第二極性的資料電壓D(1)、D(3)、D(5)至像素電極PCM中的第一電極，並提供具第一極性的資料電壓D(2)、D(4)至像素電極PCM中的第二電極。此外，在第二幀中，顯示裝置100提供第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1至共同電極開關ASW1，並提供第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM2至共同電極開關ASW2。在第二幀中的操作類似上述在第一幀中的操作，故在此不贅述。

藉由利用上述一實施例，可讓彼此對應的像素電極PCM與陣列層共同電極ACM在大致相同或相近的時間更新其上的電壓。如此一來，在進行極性反轉時，可縮短像素電極PCM與陣列層共同電極ACM上電壓的極性不同的時間，而增進顯示品質。

此外，在不同實施例中，每一像素(如像素 PX1、PX2)的像素電極PCM可為單一電極(如第1A圖所示)或包括複數子電極(如第1B圖所示)，本案範圍不以所示實施例為限。

此外，應注意到，雖然上述實施例是以16個子像素為例進行說明，然而實際上顯示裝置100的子像素數量可依實際需求進行設置，而不以上述實施例為限。

再者，應注意到，在一實施例中，對向共同電極CCM亦可依實際需求進行省略(如第1C圖所示)，故本案範圍不以第1A圖、第1B圖中所示實施例為限。

以下段落將搭配第2圖提供本案更具體細節，然本案不以此為限。在第2圖中，線V1代表像素PX1的陣列層共同電極ACM上的電壓(例如相同於陣列層共同電壓VACM1)，線V2代表像素PX1的像素電極PCM上的電壓，線V3代表像素PX2的陣列層共同電極ACM上的電壓(例如相同於陣列層共同電壓VACM2)，線V4代表像素PX2的像素電極PCM上的電壓，線V5代表對向共同電極CCM上的電壓。

在第一模式M1下(如廣視角模式)，像素PX1的陣列層共同電極ACM、像素PX2的陣列層共同電極ACM、及對向共同電極CCM上的電壓彼此相同(例如為0V)。在此一模式下，在第一幀F1中，像素PX1的像素電極PCM上具有第一極性的資料電壓(如0V~+5V)，且像素PX2的像素電極PCM上具有第二極性的資料電壓(如0V~-5V)。在第二幀F2中，像素PX1的像素電極PCM上具 有第二極性的資料電壓(如0V~-5V)，且像素PX2的像素電極PCM上具有第一極性的資料電壓(如0V~+5V)。

在第二模式M2下(如窄視角模式)，像素PX1的陣列層共同電極ACM上的電壓、像素PX2的陣列層共同電極ACM的電壓、及對向共同電極CCM上的電壓彼此不同。在此一模式下，在第三幀F3中，像素PX1的陣列層共同電極ACM上具有第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM1(如+5V)，像素PX2的陣列層共同電極ACM上具有第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM2(如-5V)，對向共同電極CCM上的電壓與第一模式M1下對向共同電極CCM上的電壓相同(例如是0V)。此時，像素PX1的陣列層共同電極ACM與對向共同電極CCM間電位差形成電場，且像素PX2的陣列層共同電極ACM與對向共同電極CCM間電位差形成電場，此些電場使顯示層DSL中的對應的顯示元件朝垂直於對向共同電極CCM的方向立起，而窄化顯示裝置100的可視角。另外，在第三幀F3中，像素PX1的像素電極PCM上具有第一極性的資料電壓(如0V~+5V)，且像素PX2的像素電極PCM上具有第二極性的資料電壓(如0V~-5V)。

在第四幀F4中，像素PX1的陣列層共同電極ACM上具有第二電壓位準的陣列層共同電壓VACM1(如-5V)，像素PX2的陣列層共同電極ACM上具有第一電壓位準的陣列層共同電壓VACM2(如+5V)，對向共同電極CCM上的電壓與第一模式M1下對向共同電極CCM上的電壓相 同(例如是0V)。此時，像素PX1的陣列層共同電極ACM與對向共同電極CCM間電位差形成電場，且像素PX2的陣列層共同電極ACM與對向共同電極CCM間電位差形成電場，此些電場使顯示層DSL中的對應的顯示元件朝垂直於對向共同電極CCM的方向立起，而窄化顯示裝置100的可視角。另外，在第四幀F4中，像素PX1的像素電極PCM上具有第二極性的資料電壓(如0V~-5V)，且像素PX2的像素電極PCM上具有第一極性的資料電壓(如0V~+5V)。

第3圖為根據本發明一實施例所繪示的顯示裝置的操作方法200的流程圖。

操作方法200可應用於相同或相似於第1A圖中所示結構之顯示裝置100。而為使敘述簡單，以下將根據本發明一實施例，以第1圖中的顯示裝置100為例進行對操作方法200敘述，然本發明不以此應用為限。

另外，應瞭解到，在本實施方式中所提及的操作方法200的操作，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

再者，在不同實施例中，此些操作亦可適應性地增加、置換、及/或省略。

在本實施例中，操作方法200包括以下操作。

在操作S1中，顯示裝置100利用像素電極開關PSW接收閘極訊號G(1)-G(4)，以分別導通像素電極開關PSW，以令像素電極PCM得以接收資料電壓D(1)-D(5)。

在操作S2中，顯示裝置100利用共同電極開關 ASW1、ASW2接收閘極訊號G(1)-G(4)，以分別導通共同電極開關ASW1、ASW2，以令陣列層共同電極ACM得以分別接收陣列層共同電壓VACM1及陣列層共同電壓VACM2。

在一實施例中，對應於同一閘極訊號的像素電極PCM與陣列層共同電極ACM，分別同時接收資料電壓D(1)-D(5)、及陣列層共同電壓VACM1或陣列層共同電壓VACM2。

例如，在接收閘極訊號G(2)的像素電極PCM接收資料電壓D(1)-D(5)的同時，接收閘極訊號G(2)的共同電極開關ASW2提供第二陣列層共同電壓VACM2至對應的陣列層共同電極ACM。又例如，在接收閘極訊號G(3)的像素電極PCM接收資料電壓D(1)-D(5)的同時，接收閘極訊號G(3)的共同電極開關ASW2提供第一陣列層共同電壓VACM1至對應的陣列層共同電極ACM。

應注意到，上述操作的具體細節皆可參照前述段落，故在此不贅述。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種顯示裝置，包括：一顯示層；複數像素電極；複數陣列層共同電極，其中該些像素電極與該些陣列層共同電極設置於該顯示層的同一側；複數像素電極開關，電性耦接該些像素電極，用以分別相應於複數閘極訊號導通，以分別提供複數資料電壓至該些像素電極；以及複數共同電極開關，電性耦接該些陣列層共同電極，用以分別根據該些閘極訊號導通，以分別提供一第一陣列層共同電壓及一第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些共同電極開關的至少一第一開關用以提供該第一陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極的複數第一電極，且該些共同電極開關的至少一第二開關用以提供該第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極的複數第二電極，其中該第一開關與該第二開關相應於該些閘極訊號中的不同者導通。
3. 如請求項2所述之顯示裝置，其中該些陣列層共同電極的該些第一電極與該些第二電極彼此交錯設置。
4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該些共同電極開關依序導通，以交錯提供該第一陣列層共同電壓與該第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中在一第一模式下，該第一陣列層共同電壓與該第二陣列層共同電壓彼此相同，且在一第二模式下，該第一陣列層共同電壓與該第二陣列層共同電壓彼此不同。
6. 如請求項1所述之顯示裝置，更包括：一對向共同電極，相對於該些陣列層共同電極設置於該顯示層的另一側，用以接收一對向共同電壓；其中在一第一模式下，該第一陣列層共同電壓、該第二陣列層共同電壓、與該對向共同電壓彼此相同，且在一第二模式下，該第一陣列層共同電壓、該第二陣列層共同電壓、與該對向共同電壓彼此不同。
7. 如請求項1-6中任一者所述之顯示裝置，其中該些像素電極開關設置於該顯示裝置的一顯示區中，且該些共同電極開關設置於該顯示裝置的一非顯示區中。
8. 一種應用於請求項1之顯示裝置的操作方法，包括：接收該些閘極訊號，以分別導通該些像素電極開關，以令該些像素電極得以接收該些資料電壓；以及接收該些閘極訊號，以分別導通該些共同電極開關，以令該些陣列層共同電極得以分別接收該第一陣列層共同電壓及該第二陣列層共同電壓；其中對應於該些閘極訊號中的同一者的該些像素電極中的一部份與該些陣列層共同電極中的一部份，分別同時接收該些資料電壓、及該第一陣列層共同電壓或該第二陣列層共同電壓。
9. 如請求項8所述之操作方法，更包括：利用該些閘極訊號中的一第一者，導通該些共同電極開關的至少一第一開關，以提供該第一陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極的複數第一電極；以及利用該些閘極訊號中的一第二者，導通該些共同電極開關的至少一第二開關，以提供該第二陣列層共同電壓至該些陣列層共同電極的複數第二電極；其中該些閘極訊號中的該第一者與該第二者彼此不同。
10. 如請求項8或9所述之操作方法，其中在一第一模式下，該第一陣列層共同電壓與該第二陣列層共同電壓彼此相同，且在一第二模式下，該第一陣列層共同電壓與該第二陣列層共同電壓彼此不同。