專利名稱：改善伽馬曲線分離的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于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(xiàn)象，以改善顯示色彩正確性的裝置與方法。
背景技術(shù)：
隨著薄膜晶體管制作技術(shù)快速的進步，液晶顯示器由于具備了輕薄、省電、無輻射線等優(yōu)點，而大量的應(yīng)用于個人數(shù)字助理器、筆記本型計算機、數(shù)字相機、攝錄像機、行動電話等各式電子產(chǎn)品中。然而，由于液晶顯示器是一非自發(fā)光的顯示器，因此傳統(tǒng)上使用一冷陰極燈管作為背光源，同時，透過一液晶驅(qū)動電路輸入顯示信號，控制紅綠藍各畫素液晶層的透光率，以調(diào)配紅綠藍亮度比例達到全彩顯示的目的。
如圖1所示，一典型畫素組件在不同驅(qū)動電場下，相對應(yīng)于紅綠藍三色光的穿透率(transparency)。圖中橫坐標(biāo)系相對應(yīng)于電場強度，而縱坐標(biāo)相對應(yīng)于光穿透率。由于液晶分子對于不同波長的可見光，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(qū)動下，此畫素組件對于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(shè)計的依據(jù)，通常系以伽馬(Gamma)曲線表達液晶層的光穿透率相對應(yīng)于人眼感受亮度的關(guān)系，藉以由液晶層驅(qū)動電場的強度，直接對應(yīng)推得人眼視覺的感受亮度。如圖2所示，一典型畫素組件的曲線，對應(yīng)至圖1所示的電場與穿透率的對應(yīng)關(guān)系。圖中橫坐標(biāo)系對應(yīng)于發(fā)光色階數(shù)，而縱坐標(biāo)系對應(yīng)于光穿透率。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(yù)設(shè)的白平衡點，導(dǎo)致所見顯示色彩與輸入顯示信號間產(chǎn)生偏差。
為了解決上述問題，一典型的方法是直接調(diào)整液晶顯示器中，紅綠藍三色畫素的液晶層厚度，以改變施加于不同色彩畫素液晶層的電場強度。如圖3所示，一液晶層200夾合于上下二基板100與300之間，并且，在下基板300上表面，對應(yīng)至不同色彩的畫素，分別制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(yīng)至不同色彩的畫素，制作有彩色濾光層110R，110G，110B。此三色畫素的畫素電極310制作于所述的透明有機層312的上表面，而共同電極120制作于彩色濾光層110R，110G，110B的下表面，藉以在液晶層200中產(chǎn)生驅(qū)動電場E。此外，二配向膜130與320分別制作于共同電極120與畫素電極310的內(nèi)面，以提供液晶層200配向之用。
值得注意的是，驅(qū)動電場E的強度，受到畫素電極310與共同電極120之間的距離所決定。因此，藉由改變不同色彩畫素內(nèi)，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(diào)整液晶層200的厚度以改變驅(qū)動電場E的強度。而驅(qū)動電場強度E的改變與液晶層厚度200的改變，又可用以調(diào)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、在制作畫素電極之前，必須增加一制程以制作透明有機層312，而導(dǎo)致制作成本增加。
二、由于透明有機層312具有一崎嶇的上表面，因而增加后續(xù)液晶配向制程中，制作配向膜320于此透明有機層312上表面的困難度。
三、畫素電極310系覆蓋于透明有機層312的崎嶇上表面，因此，相鄰不同色彩的畫素電極310之間，將產(chǎn)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，也影響后續(xù)制作配向膜130于彩色濾光層110表面的困難度。
除了上述通過改變畫素組件的結(jié)構(gòu)，解決伽馬曲線分離的方法外，也可以采用對液晶顯示信號作亮度回饋的方法。即在數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以輸入顯示面板之前，直接調(diào)降或調(diào)升紅綠藍各色數(shù)字顯示信號的色階數(shù)，以達到修正伽馬曲線的目的。然而，在調(diào)降或是調(diào)升色階數(shù)的過程中，原本不同顯示色階的信號，調(diào)整后卻可能產(chǎn)生相同的顯示色階。因而導(dǎo)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(shù)字顯示信號的色階數(shù)進行調(diào)整的方法外，另一典型的方法是針對數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程中所使用的基準(zhǔn)電位值進行調(diào)整。一般而言，此基準(zhǔn)電位值系用以建立數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的對應(yīng)關(guān)系。舉例說明，不同數(shù)字顯示信號的色階數(shù)與相對應(yīng)情況下，液晶層所需要達到的光穿透率，其比例關(guān)系并不相同。因此，必須通過調(diào)整對應(yīng)于不同色階的數(shù)字顯示信號的基準(zhǔn)電位值，以彌補此非線性的比例關(guān)系。
換言之，此方法即是對紅綠藍各色顯示信號的基準(zhǔn)電位值分別進行調(diào)整。而在建立數(shù)字顯示信號色階數(shù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的對應(yīng)關(guān)系的同時，解決各色顯示伽馬曲線分離的困擾。因此，本方法必須制作三組可調(diào)整的基準(zhǔn)電位電路，又每一組基準(zhǔn)電位電路必須提供足夠的電位調(diào)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(zhǔn)電位電路的調(diào)整方法雖可精確將伽馬曲線修正至重疊，但其所需調(diào)整的電壓點太多且過于復(fù)雜，所以使用上并不方便。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種伽馬修正的裝置與方法，針對液晶分子層對于不同波長光線穿透率的差異導(dǎo)致的伽馬曲線偏移，直接回饋修正，藉以確保顯示色彩的正確。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)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(fā)光的伽馬曲線重合，所述的伽馬修正裝置包括一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital Analog Converter)，用以將紅綠藍三色數(shù)字信號轉(zhuǎn)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(yīng)色彩的畫素組件，以提供畫素電壓；復(fù)數(shù)個補償電路，分別裝置于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)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(diào)整各畫素的顯示亮度；以及調(diào)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。
本發(fā)明還提供了一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重合的方法，分別針對紅綠藍三色畫素，提供三組各自獨立的參考電壓值(CommonVoltage)，以分別增減施加于該三色畫素的電位差，以使紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重疊。
此外，本發(fā)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(fā)光的伽馬曲線重合，所述的液晶顯示面板包括一下基板，包括復(fù)數(shù)個畫素電極以數(shù)組分布制作于所述的下基板的上表面；一上基板，包括一上電極制作于所述的上基板的下表面；以及一液晶層，夾合于所述的上基板與所述的下基板間；所述的上電極系區(qū)分為復(fù)數(shù)個相互分離的區(qū)塊，分別對應(yīng)至不同顯示色彩的畫素，以提供不同的參考電壓值。


圖1所示為一典型畫素組件對應(yīng)于紅綠藍三色顯示，其驅(qū)動電場與光穿透率的關(guān)系圖；圖2所示為一典型畫素組件對應(yīng)于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(diào)整液晶層相對應(yīng)于紅綠藍各色顯示的厚度，以調(diào)整伽馬曲線；圖4所示為本發(fā)明伽馬修正裝置一較佳實施例的示意圖；圖5所示為本發(fā)明伽馬修正裝置另一實施例的示意圖；圖6A所示為本發(fā)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(fā)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 畫素電極310，610伽馬修正裝置10數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12補償電路14調(diào)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?qū)?30，320，430，620具體實施方式

以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明改善伽馬曲線分離的裝置與方法。
以下所述，為本發(fā)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畫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(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital AnalogConverter)12、復(fù)數(shù)個補償電路14與三個調(diào)整電路16。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12用以結(jié)合時序控制信號與紅綠藍三色數(shù)字顯示信號，產(chǎn)生模擬信號輸出。隨后，此模擬信號經(jīng)由液晶顯示面板20上的信號線(圖中未標(biāo)示)，輸入相對應(yīng)色彩的畫素組件以提供畫素電壓。補償電路14裝置于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12的后端，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(diào)整各畫素的顯示亮度。
調(diào)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(diào)整電路16R，16G，16B，分別針對紅色、綠色與藍色的顯示進行補償。并且，每一調(diào)整電路16內(nèi)裝置有一可變電阻(圖中未標(biāo)示)。使用者可以采用手動方式調(diào)整可變電阻的電阻值，以改變調(diào)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(diào)整。此外，調(diào)整電路14也可直接擷取亮度偵測器18偵測得到，紅綠藍各畫素顯示亮度的數(shù)據(jù)，并根據(jù)此數(shù)據(jù)，自動調(diào)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(diào)整電路16制作于一印刷電路板上，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器12與補償電路14制作于液晶顯示面板20的源極驅(qū)動芯片(圖中未標(biāo)示)上，而印刷電路板經(jīng)由所述的源極驅(qū)動芯片，連接液晶顯示面板20各色顯示畫素。然而，若是采用低溫多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)制程，此調(diào)整電路16也可制作于玻璃基板上。
一般而言，由于伽馬修正主要對紅綠藍三色畫素顯示的相對亮度比進行調(diào)整，因此，實際應(yīng)用上并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(diào)整的基準(zhǔn)，僅修正其余二色顯示信號。如圖5所示，顯示本發(fā)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(diào)整的基準(zhǔn)，因此，僅需加入補償電路14R與14G與調(diào)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(fā)明的伽馬修正裝置10，同時也獲得伽馬修正的理想結(jié)果。
本發(fā)明的又一實施例針對紅綠藍三色畫素，設(shè)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(xiàn)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(diào)整。
圖6A與圖6B所示為，本發(fā)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。復(fù)數(shù)個下電極610以數(shù)組分布制作于下基板600上表面，根據(jù)顯示信號，提供各畫素操作電壓(Operation Voltage)值，而配向?qū)?20制作于下電極610的上表面，以提供液晶分子配向之用。彩色濾光層410R，410G，410B制作于上基板400的下表面，而上電極420制作于彩色濾光層410R，410G，410B的下表面。上電極420可區(qū)分為復(fù)數(shù)個長條狀區(qū)塊420R，420G，420B，而配向?qū)?30系制作上電極420的下表面，以提供液晶分子配向之用。每一長條狀區(qū)塊420分別對應(yīng)至同一行，具有相同顯示色彩畫素的下電極610R，610G，610B。此外，為了使各長條狀區(qū)塊420之間保持良好的絕緣效果，在相鄰二長條狀區(qū)塊420之間可制作一絕緣壁4202，以防止橫向電場的產(chǎn)生。液晶層500夾合于二配向?qū)?20與430之間，并且利用上電極420與下電極610的電位差驅(qū)動液晶分子轉(zhuǎn)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(yīng)有相同顯示色彩的長條狀區(qū)塊420R，420G，420B。通過調(diào)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(nèi)的電場強度E1，E2，E3，藉以調(diào)整相對應(yīng)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(guān)系可據(jù)以調(diào)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(biāo)示)，以調(diào)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(shè)置一可變電阻，提供使用者以手動方式調(diào)整此可變電阻的大小，以改變紅綠藍三色畫素的共同電壓值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(diào)整所述的各色畫素的共同電壓值。
相較于傳統(tǒng)修正紅綠藍三色伽馬曲線分離的裝置與方法，本發(fā)明所提供的裝置與方法具有下列優(yōu)點一、本發(fā)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制程與設(shè)計，也可以避免制作成本的增加。
二、同時如圖3所示，相較于傳統(tǒng)上通過調(diào)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。由于本發(fā)明不需制作此透明有機層312，因此，可避免前述因制作透明有機層312于下基板300上，所衍生出的問題。
三、如前文所述，傳統(tǒng)上以電路修正數(shù)字顯示信號的方法，將損失部份色階數(shù)，而本發(fā)明系對模擬信號進行回饋修正，并不牽涉到數(shù)字顯示信號的色階數(shù)，因而可以避免此問題的發(fā)生。
四、如前文所述，傳統(tǒng)上在數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程中，對所使用的基準(zhǔn)電位值進行調(diào)整的方法，必須制作三組可調(diào)整的基準(zhǔn)電位電路，又每一組基準(zhǔn)電位電路必須提供足夠的電位調(diào)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(fā)明的數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程中，僅經(jīng)過一組基準(zhǔn)電位電路(圖中未標(biāo)示)的調(diào)整，以建立數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的對應(yīng)關(guān)系。而本發(fā)明所使用的調(diào)整電路16，再以紅綠藍三色其中的一色為基準(zhǔn)，調(diào)整其余二色顯示的模擬信號大小。換言之，本發(fā)明調(diào)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(diào)整量，遠小于所述的基準(zhǔn)電位電路所需提供的電位調(diào)整量，是以調(diào)整電路16的設(shè)計和制作比所述的基準(zhǔn)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(fā)明，熟悉本技術(shù)的人員可清楚的了解，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍與精神下進行的各種變化與改變，都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種伽馬修正裝置，連接至液晶顯示面板，用以使所述的液晶顯示面板紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重合，所述的伽馬修正裝置包括一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以將紅綠藍三色數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，分別透過液晶顯示面板上的各信號線，輸入相對應(yīng)色彩的畫素組件；復(fù)數(shù)個補償電路，分別裝置于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)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(diào)整各畫素的顯示亮度；以及至少一個調(diào)整電路，連接至所述的補償電路，用以控制所述的補償電路的補償量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伽馬修正裝置，更包括一亮度偵測器，用以偵測所述的液晶顯示面板紅綠藍三色發(fā)光亮度，并將偵測值輸入所述的調(diào)整電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伽馬修正裝置，其中所述的調(diào)整電路包括一可變電阻，用以調(diào)整輸入所述的補償電路的補償量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伽馬修正裝置，其中各個調(diào)整電路分別對應(yīng)至單一色彩的畫素組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伽馬修正裝置，其中所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與所述的補償電路制作于源極驅(qū)動芯片上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伽馬修正裝置，其中所述的調(diào)整電路利用低溫多晶硅制程制作于玻璃基板上。
7.一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重合的方法，分別針對紅綠藍三色畫素，提供三組各自獨立的參考電壓值(Common Voltage)，以分別增減施加于所述的三色畫素的電位差，以使紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用以使液晶顯示面板紅綠藍三色發(fā)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，施加于三組各自獨立的上電極，并且所述的三組上電極制作于同一電極層。
9.一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(fā)光的伽馬曲線重合，所述的液晶顯示面板包括一下基板，包括復(fù)數(shù)個畫素電極以數(shù)組分布制作于所述的下基板的上表面；一上基板，包括一上電極制作于所述的上基板的下表面；以及一液晶層，夾合于所述的上下基板間；所述的上電極區(qū)分為復(fù)數(shù)個相互分離的區(qū)塊，分別對應(yīng)至不同顯示色彩的畫素，以提供不同的參考電壓值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種具有伽馬修正裝置的液晶顯示面板，其中制作于同一列用以顯示相同色彩的所述的畫素電極，對應(yīng)有相同的參考電壓值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9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(yīng)所述的液晶顯示面板紅綠藍三色畫素組件。
全文摘要
改善伽馬曲線分離的裝置與方法，該伽馬修正裝置包括一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、復(fù)數(shù)個補償電路與至少一個調(diào)整電路。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器是用以將紅綠藍三色數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并分別透過液晶顯示面板上的各信號線，輸入相對應(yīng)色彩的畫素組件。補償電路分別裝置于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與所述的各信號線之間，增減模擬信號強度以調(diào)整各畫素的顯示亮度。調(diào)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。此外，也可針對紅綠藍三色畫素，提供三組各自獨立的共同電極，分別增減施加于各色畫素的電位差，以使紅綠藍三色發(fā)光的伽馬曲線重疊。
文檔編號G09G5/10GK1545082SQ200310115
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者董人郎, 林毓文 申請人:友達光電股份有限公司