專利名稱：具有改善的視角特性的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垂直對準型液晶顯示器，特別涉及一種其中視角特性有所改善的液晶顯示器，從而在關于顯示屏的傾角下觀察時，可減輕圖像的顏色再現的降級。
背景技術：
液晶顯示器可按照在顯示文本和圖像時如何控制液晶材料而分類為各種顯示模式。例如，扭曲向列(TN)液晶型是利用具有90°液晶分子扭轉角的向列液晶的顯示類型，是常白的(normally-white)，這樣在無電壓施加的狀態(tài)下液晶分子在水平方向上定向，并且透射率最大；通過施加電壓，液晶分子在垂直方向上對準，透射率下降。然而，在TN模式液晶顯示器中，視角一般很窄，視角擴展膜等是必需的。
TN型顯示器的問題包括，在施加有高電壓時，在低顯示光度(luminance)或亮度下，從傾斜方向觀察時，出現灰度倒相(grayscale inversion)的現象。在該灰度反相現象中，當施加電壓增大時，灰度從減少的趨勢改變?yōu)闀簳r的增大，然后再次減少。為了抑制該減少，例如在如下文獻中已提出半色調技術日本專利待審號3-122621、日本專利待審號4-348324、日本專利待審號5-66412、日本專利待審號5-107556、日本專利待審號6-332009、日本專利待審號8-507880、日本專利待審號7-13191、日本專利待審號7-72509、日本專利待審號7-191634。在這些半色調技術中，像素電極被劃分成多個電容耦合的子像素電極，單個電壓經由公共數據總線和薄膜晶體管，施加至多個子像素電極，并且由于電容耦合，不同電壓被施加至子像素電極，所施加的電壓-透射率的特性曲線移動，上述灰度反相現象得到抑制。
在這些半色調技術中，電壓經由電容耦合而施加至子像素，從而需要所施加的電壓要很高的問題。還有這樣的問題，電容必須被形成于三維中的電極之間，用于電容耦合，從而結構變得復雜。同時，由于TN型液晶顯示器在電壓未施加時是常白的，所以需要阻擋從子像素電極之間的間隙離開的光線，從而用于阻擋光線的擋光膜必須被設置于像素內的子像素電極之間；結果減少了孔徑比，還有減少了整體光度的問題。由于這樣的問題，尚未宣稱對于TN模式顯示器采用半色調技術的產品。
另一方面，平面內切換(in-plane)(IPS)型方法和垂直對準(VA)型方法等已被提議作為實現寬視角的技術。當然，通過在垂直方向上施加垂直電場，VA型液晶顯示器移動通常對于基板在水平方向上對準的液晶，來修改透射率。常黑操作(normally-black)是可能的，其中在無電壓施加時透射率很小(基本為0％)；通過施加電壓，透射率可被增大以顯示白色。并且，這些申請人已推薦多域VA(MVA)顯示器，其中在一個像素之內液晶分子的傾斜方向被限制于多個方向。例如參見日本專利公開號2,947,350。
圖1至圖3是說明MVA型液晶顯示器的圖。如圖1的橫截面所示，形成有TFT以將電壓施加至像素電極、數據總線、柵極總線等的薄膜晶體管(TFT)基板1和形成有公共電極的相對基板2相對放置，并且間隔物(spacer)3和液晶層4介于其間；基板1和2的外圍被外圍密封物5密封。偏振板6和7設置于兩個基板上，用于連接驅動電路等的裝配端子組8形成于TFT基板上。
圖2是TFT基板1的平面圖；數據總線DB1、DB2相對于以矩陣形式排列的像素電極PX1、PX2設置于垂直方向上，并且經由作為開關晶體管的薄膜晶體管TFT1、TFT2，分別連接于像素電極PX1、PX2?？刂芓FT導電的柵極總線GB1和抑制施加至像素電極的電壓波動的輔助電極總線SE1，則設置于水平方向上。
圖3是橫截面圖，其說明了在MVA型顯示器中液晶分子在像素電極和公共電極之間的正交或垂直的對準。像素電極PX形成于TFT基板1上，且突起(projection)14設置于像素電極PX的表面上，以調節(jié)液晶分子的對準方向。對準膜10形成于其最上表面上。另一方面，作為相對電極的公共電極COM形成于相對基板2上，并且其被對準膜12覆蓋，該對準膜上設置有調節(jié)其上液晶分子對準方向的突起14。通過設置突起，當無電壓施加時，在垂直方向上對準的液晶分子可根據這些突起的形狀變得有些傾斜，如圖所示。與此同時，在無電壓施加時液晶分子傾斜方向可被限制在相同方向上。當不提供用作此類對準調節(jié)手段的突起時，在施加有電壓時液晶分子傾斜方向被分散，奇點(singularity)形成于顯示區(qū)域中；但是通過提供對準調節(jié)手段，液晶分子的傾斜方向可被限制于多個方向，且可防止傾斜方向的分散。此外，當施加電壓時，當液晶分子僅在單個方向上傾斜時，視角特性曲線出現偏離；但是通過提供對準調節(jié)手段和使液晶分子在電壓施加期間在多個方向上傾斜，上述的視角特性偏離有所平均，可改善視角特性。
圖4是用以說明在另一MVA型顯示器中液晶分子在像素電極和公共電極之間的垂直對準。在該實例中，TFT基板1的結構與圖3中相同，但是在相對基板2上，不是突起而是狹縫20設置于公共電極COM上作為對準調節(jié)手段。通過設置狹縫20，可傾斜液晶分子層中的電場方向，和在電壓施加期間使液晶分子相對于電場方向處于某種傾斜的狀態(tài)，并且能夠再現與在提供突起時的狀態(tài)相同的效果。突起具有更好的對準調節(jié)效果，但是導致復雜的結構，造成成本的增加；在電極中提供狹縫，帶來更為簡化的結構和減少的成本。
此外，已經推薦(例如，在日本專利待審號2000-235371和日本專利待審號2002-72985)在液晶顯示器中，每個像素電極被劃分成兩個子像素電極，相反極性的電壓施加至子像素電極以防止閃爍。然而，既沒有垂直對準(VA)或多域垂直對準(MVA)型顯示器的描述，也沒有垂直對準型顯示器所特有的問題的描述。

發(fā)明內容
MVA型液晶顯示器具有寬視角特性，通過將液晶分子對準方向限制于多個方向，平均了視角特性的偏離，從而改善視角特性。然而，取決于所顯示的圖像，與從顯示面板的正面或垂直反向觀察到的圖像相比，例如從豎直角(elevated)60°觀察到的圖像，表現為帶白色(褪色)。
圖5說明關于顯示面板的正面或垂直方向和方向豎直角60°。考慮與垂直于液晶顯示面板22的方向相對應的正面方向24、與從垂直方向下降60°的方向相對應的向下60°方向28，以及與上升60°的方向相對應的向上方向26。在液晶顯示面板中，對于正面或垂直位置24，優(yōu)化與待顯示的圖像信號相對應的顯示灰度(每個顏色的光度)的設計。結果有這樣的問題，在向上60°方向26和向下60°方向28上出現從最優(yōu)灰度的偏移。
圖6示出液晶分子和觀察方向之間的關系。在VA型液晶顯示面板中，液晶分子LC在垂直于基板1的方向上對準。通過跨過像素電極和相對電極施加電壓，能夠傾斜液晶分子LC，以改變液晶層透射率。圖6說明液晶分子LC有些傾斜的狀態(tài)，低光度的圖像是從正面方向24來觀察的。在這種情況下，從向上60°方向26看到的液晶分子LC比從正面方向24更為顯著地傾斜，從而液晶層透射率更高而觀察到更高光度的圖像。另一方面，從向下60°方向28，觀察到光度減少的圖像。即使在將液晶對準方向限制于多個方向，有所抑制該現象的MVA型液晶顯示面板中，仍然出現相似問題。
由此在VA型和MVA型液晶顯示面板中，從例如向上60°方向觀察到的圖像比從正面方向觀察到的圖像具有更高光度。按照這些發(fā)明人進行的研究，光度對于較低灰度變得更高，對于較高灰度變得更低，具有某些顏色組合的圖像在從向上60°方向觀察時將變?yōu)閹О咨?褪色)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種MVA型液晶顯示器，其能夠確保從例如向上60°方向或另一傾斜方向觀察到的圖像更為近似于從正面方向觀察到的圖像。
本發(fā)明的另一目的是提供一種液晶顯示器，其能夠在低驅動電壓下驅動，能夠確保從例如向上60°方向或另一傾斜方向觀察到的圖像更為近似于從正面方向觀察到的圖像。
為了達到上面的目的，本發(fā)明的第一方案是一種液晶顯示器，其具有設置于一對基板之間的液晶層，其中該液晶層中的液晶分子在無電壓施加的狀態(tài)下基本垂直對準，以及具有多個像素，在基板之一上以矩陣形式排列，每個像素具有多個子像素電極；多個開關元件，每個開關元件連接于多個子像素電極；多條數據總線，連接于開關元件；
多條柵極總線，連接于開關元件，用于控制開關元件；數據總線驅動電路，將驅動信號提供給數據總線，以經由開關元件將該驅動信號施加至子像素電極；以及對準調節(jié)結構，其在基板之間設置的液晶分子的對準方向調節(jié)在多個方向上；其特征在于具有不同面積的第一和第二子像素電極設置于每個像素之內；以及該數據總線驅動電路將第一驅動信號施加至第一子像素電極，該第一驅動信號使其光度按照圖像信號的輸入灰度值的灰度值增大從低光度變?yōu)楦吖舛?；將第二驅動信號施加至第二子像素電極，該第二驅動信號使其光度按照圖像信號的輸入灰度值的灰度值增大從低光度變?yōu)楦吖舛?，與第一驅動信號相比，使該光度更低。
此外，為了達到上面的目的，本發(fā)明的第二方案提供一種液晶顯示器，其具有設置于一對基板之間的液晶層，其中該液晶層中的液晶分子在無電壓施加的狀態(tài)下基本垂直對準，以及具有多個像素，在基板之一上以矩陣形式排列，每個像素具有第一和第二子像素電極；多個開關元件，每個開關元件連接于多個子像素電極；多條數據總線，連接于開關元件；多條柵極總線，連接于開關元件，用于控制開關元件；數據總線驅動電路，其經由開關元件，將驅動信號提供給數據總線，以將該驅動信號施加至子像素電極；以及對準調節(jié)結構，其將在基板之間設置的液晶分子的對準方向調節(jié)在多個方向上；其特征在于在每個像素之內設置有第一和第二子像素電極，其間插入有用作對準調節(jié)結構的第一狹縫；以及數據總線驅動電路將相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極。
通過第一方案，從傾斜方向觀察時的圖像褪色可有所抑制，以改善圖像質量。通過第二方案，子像素電極之間的狹縫寬度可有所減少，以改善孔徑比。


圖1是說明MVA型液晶顯示器的橫截面圖；圖2是說明MVA型液晶顯示器的TFT基板平面圖；圖3是橫截面圖，其說明在MVA型顯示器中液晶分子在像素電極和公共電極之間的垂直對準；圖4是橫截面圖，其說明在另一MVA型顯示器中液晶分子在像素電極和公共電極之間的垂直對準；圖5示出關于顯示面板的正面方向和向上60°方向；圖6示出液晶分子和觀察方向之間的關系；圖7示出MVA型液晶顯示面板中所施加的電壓和液晶層透射率之間的關系；圖8示出MVA型液晶顯示面板中作為輸入灰度的函數的光度；圖9示出具有指定光度組合的圖像實例的RGB光度的直方圖；圖10是第一實施例中液晶顯示器的圖；圖11示出該實施例中施加至子像素電極的驅動信號的電壓特性曲線；圖12示出該實施例的液晶顯示器中作為輸入灰度的函數的光度；圖13示出該實施例的液晶顯示器中的灰度轉換表；圖14是示出第一實施例的液晶顯示面板具體結構的平面圖和電路圖；圖15是圖14A的平面圖的局部橫截面圖；圖16說明饋通(feedthrough)電壓；圖17是第一實施例的另一液晶顯示器的圖；圖18示出當在第一實施例中子像素電極的面積比制為不同時輸入灰度和光度之間的關系；圖19示出當在第一實施例中子像素電極的面積比為1∶2時的轉換表；圖20示出當在第一實施例中子像素電極的面積比為1∶3時的轉換表；圖21示出第一實施例中具有1∶3面積比的子像素電極的結構實例；圖22示出第一實施例中具有2∶1面積比的子像素電極的結構實例；圖23示出第一實施例中子像素電極的改型實例；圖24示出用以驅動圖23A中子像素電極的圖像信號處理電路；
圖25示出第二實施例的液晶顯示器中輸入灰度和光度之間的關系；圖26說明第二實施例中灰度轉換電路的轉換表；圖27是第二實施例的灰度轉換電路中的轉換表實例；圖28示出第二實施例中輸入灰度和光度之間的關系；圖29示出第二實施例的改型實例的光度特性曲線；圖30是第二實施例的改型實例的灰度轉換電路中的轉換表實例；圖31是示出第三實施例中子像素電極的結構實例的示意圖；圖32是示出第三實施例中子像素電極的另一結構實例的示意圖；圖33是示出第三實施例中子像素電極的另一結構實例的示意圖；圖34說明第四實施例的原理；圖35示出與用于圖案A、B和C的灰度相對的光度特性曲線；圖36示出構成用于圖案B的轉換表的四個表格實例；圖37示出構成用于圖案C的轉換表的四個表格實例；圖38示出用于圖案B的灰度轉換電路的轉換表實例，其組合了圖36的四個轉換表；圖39示出用于圖案C的灰度轉換電路的轉換表實例，其組合了圖37的四個轉換表；圖40示出第四實施例中灰度轉換電路的結構；圖41示出灰度轉換電路的轉換表的選擇實例；圖42示出灰度轉換電路的轉換表的選擇實例；圖43是示出灰度轉換電路30的轉換表選擇算法的流程圖；圖44說明第五實施例中子像素電極之間的狹縫；圖45示出第五實施例中子像素電極的結構；圖46示出第五實施例中子像素電極的另一結構；圖47示出第五實施例中的驅動信號波形；圖48示出第五實施例中的驅動信號波形；圖49示出第六實施例中子像素電極的結構；圖50示出第六實施例中子像素電極的結構；圖51示出第六實施例中子像素電極的另一結構；圖52示出第六實施例中子像素電極的另一結構；
圖53是示出第七實施例中子像素電極的結構；以及圖54示出第七實施例中子像素電極的結構。
具體實施例方式
下面基于這些附圖來說明該發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明的技術范圍不限于這些實施例，而是擴展到權利要求范圍中的描述和與其等效的裝置。
圖7示出MVA型液晶顯示面板中所施加的電壓和液晶層透射率之間的關系。在MVA型液晶顯示面板中，在無電壓施加的狀態(tài)下，透射率基本為0％，顯示黑色。隨著所施加的電壓的上升，從正面觀察到的透射率逐漸增大。另一方面，從向上60°方向觀察到的透射率首先隨著上升的所施加的電壓而快速增大，然后上升率逐漸減小。因此在特定的所施加電壓之下，向上60°方向上的透射率變得比從正面方向更高，從而光度更高，但是當超過上述所施加電壓時，向上60°方向上的透射率變得比從正面方向更低，從而光度更低。
圖8示出MVA型液晶顯示面板中作為輸入灰度的函數的光度。圖7中的所施加電壓被替換為輸入灰度，透射率被替換為光度。該液晶顯示器被設計為在正面方向上獲得輸入灰度的理想光度。也就是，按照圖7中正面方向上所施加電壓和透射率之間的關系，該設計確保該光度具有圖8中用于輸入灰度的理想γ特性曲線。在這種情況下，從向上60°方向的光度(圖8中的“常規(guī)60°”方向(也就是，在未利用本發(fā)明的常規(guī)結構的液晶顯示器中，垂直之上的方向60°))在低輸入灰度區(qū)域中比從正面方向的光度更高，在高輸入灰度區(qū)域中比從正面方向的光度更低。由于向上60°方向上這樣的光度特性，包含指定光度組合的圖像在從向上60°方向觀察時表現為褪色。
圖9示出用于具有指定光度組合的圖像實例的RGB光度的直方圖。該圖像實例例如可以是以藍天為背景的純紅柿子或蘋果的照片。天空的光線藍是綠色G和藍色B的混合，所以綠色G和藍色B具有近似相同的灰度(光度)。紅色R的光度一般比綠色G和藍色B的光度更高。結果在圖7中，綠色G和藍色B出現在向上60°處的透射率更高的區(qū)域中，紅色R出現在向上60°處的透射率更低的區(qū)域中，從而與從正面看到的圖像相比，這些顏色是褪色的。
從圖8中清楚可見，輸入灰度-光度的特性曲線在正面方向的γ特性曲線和向上60°特性曲線之間極大地偏離。因此，為了在向上60°方向上抑制從理想光度的偏離，向上方向60°的特性曲線必須變得更接近正面方向的γ特性曲線。
第一實施例圖10是第一實施例中液晶顯示器的視圖。在該實施例中，多個子像素電極，例如第一和第二子像素電極SPX1、SPX2設置于每個像素PX00、PX01、PX10、PX11中，該每個像素在MVA型液晶顯示面板中以矩陣形式排列。薄膜晶體管Tij-1、Tij-2(ij＝00、01、10、11)作為開關裝置提供給第一和第二子像素電極SPX1、SPX2。同時，設置一對數據總線DB0-1、DB0-2，第一列中垂直方向上設置的像素PX00、PX10的薄膜晶體管T00-1、T10-1和T00-2、T10-2分別連接于這對數據總線；設置一對數據總線DB1-1、DB1-2，第二列中垂直方向上對準的像素PX01、PX11的薄膜晶體管T01-1、T11-1和T01-2、T11-2分別連接于這對數據總線。這些對的數據總線DB0-1、DB0-2和DB1-1、DB1-2分別由這些對的數據總線驅動電路DDR0-1、DDR0-2和DDR1-1、DDR1-2驅動。也就是，經由數據總線和薄膜晶體管，通過從數據總線驅動電路施加直流電壓，驅動每個像素之內的第一和第二子像素電極SPX1、SPX2。
圖像信號Din的輸入灰度被灰度轉換電路30轉換成由數據寄存器32鎖存的第一和第二輸出灰度信號Dout1、Dout2。數據寄存器32具有用于每個垂直方向像素列的寄存器對REG0-1、REG0-2和REG1-1、REG1-2；灰度轉換電路30所轉換的第一和第二輸出灰度信號Dout1、Dout2被各對寄存器鎖存。該被鎖存的第一和第二輸出灰度信號被提供給數據總線驅動電路DDR0-1、DDR0-2，然后，數據總線驅動電路DDR0-1、DDR0-2將它們轉換成驅動電壓，并驅動數據總線對DB0-1、DB0-2。
由此，在該實施例中，兩個子像素電極設置于每個像素中，驅動信號從數據總線驅動電路DDR直接提供給這些子像素電極的每個。數據總線驅動電路DDR將第一驅動信號施加至第一子像素電極SPX1、將第二驅動信號施加至第二子像素電極，該第一驅動信號在圖像信號的輸入灰度的低灰度區(qū)域中從低光度變?yōu)楦吖舛?，該第二驅動信號在圖像信號的輸入灰度的高灰度區(qū)域中從低光度變?yōu)楦吖舛取Ｍㄟ^采用第一驅動信號(其在輸入圖像信號Din的輸入灰度的較低灰度區(qū)域中上升)和第二驅動信號(其在輸入圖像信號Din的較高灰度區(qū)域中上升)作為輸入到兩個子像素電極的驅動信號，這兩個子像素電極所產生的光度特性變得不同，所以在從向上60°方向觀察時，能夠改善中等輸入灰度區(qū)域中的灰度特性。下面說明第一和第二驅動信號。
圖11示出該實施例中施加至子像素電極的驅動信號的電壓特性曲線。與圖7的電壓特性曲線相比，圖11示出輸入灰度和透射率之間的特性曲線。在圖11中，施加至第一子像素電極的第一驅動信號DV1具有這樣的特性曲線，該特性曲線在較低輸入灰度區(qū)域中從低電壓變?yōu)楦唠妷?，以增大子像素電極處的透射率。另一方面，施加至第二子像素的第二驅動信號DV2具有這樣的特性曲線，該特性曲線在較高輸入灰度區(qū)域中從低電壓變?yōu)楦唠妷海栽龃笞酉袼仉姌O處的透射率。然而，第一和第二驅動信號DV1、DV2的特性曲線被設置為，當從正面觀察液晶顯示面板時，與第一和第二子像素電極處的透射率相對應的光度之和帶來了最佳的伽馬特性。
如圖11所示，在施加有第一驅動信號DV1的第一子像素電極處，從向上60°方向看到的透射率(如虛線所示)具有與圖7中所示相同的失真特性曲線；然而，如果子像素電極的面積是1∶1比率，則與該失真特性曲線相伴的正面方向上的透射率差值被抑制為近似一半。同時，在施加有第二驅動信號DV2的第二子像素電極處，從向上60°方向看到的透射率(如虛線所示)具有如圖7所示的失真特性曲線，但是這也被抑制為近似一半。由于第一和第二子像素電極被上述不同的第一和第二驅動信號驅動，所以在透射率處產生光度，其歸因于在低輸入灰度區(qū)域中被施加有第一驅動信號DV1的第一子像素電極；以及在透射率處產生光度，其歸因于在高輸入灰度區(qū)域中分別被第一和第二驅動信號DV1和DV2驅動的第一和第二子像素電極。結果，從向上60°方向看到的透射率在兩個輸入灰度區(qū)域GS1和GS2中受到上述失真特性曲線的影響，但是兩個失真的程度被減半，并且從向上60°方向看到的透射率特性曲線(虛線所示)具有更接近于從正面看到的透射率特性曲線(實線所示)的特性。
圖12示出該實施例的液晶顯示面板中作為輸入灰度的函數的光度。圖12示出與圖8相對應的輸入灰度-光度的特性曲線。圖13示出該實施例的液晶顯示裝置中的灰度轉換表。在圖13中，水平軸對應于輸入灰度Din，垂直軸對應于輸出灰度Dout以及光度BR。如利用圖10所示的，在該實施例的液晶顯示器中，輸入圖像信號Din的輸入灰度被灰度轉換電路30轉換成輸出灰度Dout1、Dout2。第一輸出灰度Dout1具有這樣的特性曲線，該特性曲線在低輸入灰度Din的區(qū)域中從低灰度變?yōu)楦呋叶龋坏诙敵龌叶菵out2具有這樣的特性曲線，該特性曲線在高輸出灰度Din的區(qū)域中從低灰度變?yōu)楦呋叶?。具體來說，第二輸出灰度Dout2具有這樣的特性曲線，該特性曲線在第一輸出灰度Dout1已經上升到最高輸出灰度之后上升。對應于這些第一和第二輸出灰度Dout1、Dout2的第一和第二驅動信號DV1、DV2通過數據總線驅動電路DDR被施加至第一和第二子像素電極。也就是，隨著輸入灰度Din的上升，起初，第一子像素電極SPX1處的光度上升達到最大光度(最大透射率)，隨后第二子像素電極SPX2開始發(fā)光，光度上升達到最大光度。
圖13中的第一和第二灰度轉換表Dout1、Dout2被設置為，從液晶顯示面板的正面方向看到的光度特性曲線BR具有最優(yōu)伽馬特性曲線。圖13所示的轉換特性曲線DoutX對應于輸入灰度Din和輸出灰度Dout相等的轉換表。數據總線驅動電路DDR將輸出灰度轉換成驅動信號(驅動電壓)，從而當該輸出灰度Dout驅動單個像素電極時，面板正面方向處的光度特性曲線BR具有上述伽馬特性曲線。因此在該實施例中，即使像素被劃分成被對應于不同輸出灰度Dout1、Dout2的驅動信號驅動的兩個子像素電極，理想情況是，從面板正面方向看到的光度特性曲線BR必須仍然滿足伽馬特性曲線。該光度伽馬特性曲線在圖12中也被示出為特性曲線γ。
如圖12中的光度關于輸入灰度的變化所示出的，驅動單個像素電極時向上60°方向處的光度特性曲線，在相對低的輸入灰度區(qū)域中比正面方向的光度特性曲線γ具有更高的光度特性曲線，并且在高輸入灰度區(qū)域中比正面方向的光度曲線γ具有更低的光度特性曲線。相對照地，當用于不同輸出灰度的驅動信號施加至兩個像素電極時，向上60°光度特性曲線(HT60°)比常規(guī)60°特性曲線更為接近理想光度特性曲線γ。然而，如圖11所示，盡管分別由于低輸入灰度區(qū)域GS1和高輸入灰度區(qū)域GS2中的失真特性曲線，該實施例中的光度特性曲線(HT60°)受到更高光度現象的影響，但是對于單個像素電極的驅動，該實施例的光度特性曲線在該特性曲線(常規(guī)60°特性曲線)之上有所改善。
圖10中的灰度轉換電路30從輸入灰度Din中產生輸出灰度Dout1、Dout2，該輸出灰度Dout1、Dout2能夠以更高分辨率在兩個子像素電極處依次產生光度。這是由于，為了利用多個子像素電極來精確產生像素光度，子像素電極的光度必須以更高分辨率來產生。一般來說，為了提高分辨率，將輸出灰度的位數增大到輸入灰度的位數以上是足夠的。然而，有這樣的情況，具有更高分辨率的驅動電路IC招致成本增大，因此并不是優(yōu)選的。為了避免這樣的成本增大，期望的是灰度轉換電路30通過幀調制為每個幀調節(jié)輸出灰度。也就是，通過幀調制，輸入灰度被轉換成例如四個連續(xù)幀中的不同輸出灰度，從而能夠增大四幀的平均光度分辨率。例如，通過僅對于四幀之中的一幀增大灰度值，光度平均值能夠上升0.25。
圖14是示出第一實施例的液晶顯示面板的具體結構的平面圖和電路圖。在圖14中，示出圖10中一個像素PX00的結構；相同組成部分被分配相同標號。如圖14A的平面圖所示，像素電極被狹縫SLT劃分成三部分，上、下子像素電極SPX1(1)、SPX1(2)被輔助電容電極接線40連接，以形成單個第一子像素電極SPX1。中間的子像素電極形成第二子像素電極SPX2。突起PJT設置于子像素電極SPX1、SPX2上，這些突起連同劃分子像素電極的狹縫SLT一起，作為對準調節(jié)結構，調節(jié)液晶分子的對準方向。
水平方向上延伸的柵極總線GB0控制用作開關裝置薄膜晶體管T00-1、T00-2的柵極電極的導電和不導電。另一方面，輔助電容總線CSB0設置為，在像素電極中央位置處的水平方向上延伸。輔助電容與輔助電容電極40一起形成。
圖14B是像素的等效電路圖；像素液晶電容Clc1、Clc2形成于子像素電極SPX1、SPX2和公共電極COM之間，輔助電容Cs1、Cs2形成于輔助電容電極40和輔助電容總線CSB0之間。同時，柵-源極電容Cgs1、Cgs2形成于柵極總線GB0和薄膜晶體管的源電極之間。
圖15是圖14A的平面圖和局部橫截面圖，示出圖14A平面圖中虛線所示的位置X的橫截面圖。柵極總線GB0和輔助電容總線GSB0形成于TFT基板1上，在此之上形成柵極絕緣膜44。在柵極絕緣膜44上形成半導體非晶硅層aSi、絕緣膜形成的溝道保護層42、用于連接于數據總線DB0-1的漏電極D以及源電極S，以形成薄膜晶體管T00-1。同時，輔助電容電極層40形成于柵極絕緣膜44上，以與輔助電容總線CSB0交迭。在絕緣膜46上安置有被狹縫SLT分離的第一子像素電極SPX1(1)和第二子像素電極SPX2。對準膜10形成于這些子像素電極上。另一方面，濾光片48、公共電極層COM和對準膜12形成于相對基板2上，液晶層16形成于對準膜10、12之間。
在圖15的橫截面圖中示出像素液晶電容Clc1、Clc2、輔助電容Cs1和利用圖14B說明的柵-源極電容Cgs。
回到圖14B，在該實施例中，像素電極被劃分成兩個子像素電極SPX1和SPX2。這導致了需要為兩個子像素電極均衡饋通電壓。為了致使子像素電極的饋通電壓相等，必須采用這樣的結構，使得在第一和第二子像素電極中，柵極總線電極GB0和源極S之間的柵源極電容Cgs1和Cgs2、液晶電容Clc1和Clc2、輔助電容Cs1、Cs2之比是基本相等的。換而言之，需要子像素電極被設計為Cgs1∶Clc1∶Cs1＝Cgs2∶Clc2∶Cs2。
圖16說明饋通電壓。在圖16中，示出了施加至柵極總線GB0的柵極電壓Vg和施加至數據總線DB的數據電壓Vd。對于場F1、F2，數據電壓Vd被控制為與公共電極的電壓Vc極性相反，以防止液晶分子的降級。也就是，在場區(qū)間F1期間，數據電壓Vd變得相對于公共電壓Vc是正的，在域區(qū)間F2期間，數據電壓Vd變得相對于公共電壓Vc是負的。
另一方面，在確定數據電壓Vd之后，柵極電壓Vg在期間t1中上升到H電平。這伴隨有施加至像素電極的像素電壓Vs的變化，如粗線所示。也就是，在域區(qū)間F1期間，像素電壓Vs在期間t1中隨著柵極電壓Vg的上升而一起上升，并且該像素電壓Vs在隨后的保持期間t2中被維持。在下一場區(qū)間F2中，像素電壓Vs在期間t3中隨著柵極電壓Vg的上升而下降，并且該像素電壓Vs在隨后的保持期間t4中被維持。
然而，當柵極電壓Vg在上升之后下降時，由于上述柵源極電容的電容耦合，像素電壓Vs下降了電壓dVc(＝dVg×Cgs/(Cgs+Clc+Cs))，該dVc等于柵極Vg的電壓降dVg乘以總電容(Cgs+Clc+Cs)和柵源極電容Cgs的比率。也就是，在確定液晶分子透射率的像素電壓Vs和公共電極電壓之間的差，在極性為正時小于數據電壓Vd的1/2，在極性為負時大于數據電壓Vd的1/2。考慮該饋通電壓dVc，公共電極電壓Vc從Vm(數據電壓Vd的1/2)減少了饋通電壓dVc的數量。
因此，在該實施例中，為了將與公共電極電壓Vc相似的像素電壓Vs施加至第一、第二子像素電極SPX1、SPX2，兩個子像素電極被設計為Cgs1∶Clc1∶Cs1＝Cgs2∶Clc2∶Cs2。
第一實施例的改型實例1圖17是第一實施例的另一液晶顯示器的圖。在該改型實例中，為水平方向上的像素PX00、PX01提供一對柵極總線GB0-1、GB0-2，為垂直方向上的像素PX00、PX10提供單條數據總線DB0。一個像素之內的兩個子像素SPX1、SPX2經由作為開關裝置的薄膜晶體管T00-1、T00-2，連接于公共數據總線DB0。
與圖10的實例相似，灰度轉換電路30將圖像信號Din的輸入灰度轉換成第一和第二輸出灰度Dout1、Dout2。在前半個水平同步周期中，用于一行的第一輸出灰度信號Dout1被鎖存于寄存器32中，數據驅動電路DDR0、DDR1將對應于第一輸出灰度信號Dout1的數據電壓輸出到數據總線DB0、DB1。這時，第一柵極總線GB0-1被驅動，第一薄膜晶體管組T00-1、T01-1變?yōu)閷щ?，對應于第一輸出灰度信號Dout1的數據電壓被提供給第一子像素電極SPX1。然后，在后半個水平同步周期中，用于一行的第二輸出灰度信號Dout2被鎖存于寄存器32中，數據驅動電路DDR0、DDR1將對應于第二輸出灰度信號Dout2的數據電壓提供給數據總線DB0、DB1。這時，第二數據總線GB0-2被驅動，數據電壓經由第二薄膜晶體管組T00-2、T01-2，被提供給第二子像素電極SPX2。
在下一水平同步周期中，與上述過程相似，在前半個周期中，數據驅動電路DDR0和DDR1將對應于第一輸出灰度信號Dout1的數據電壓輸出到第二行的像素組PX10、PX11，并且這些數據電壓經由由于第一柵極總線GB1-1的驅動而變?yōu)閷щ姷牡谝槐∧ぞw管組T10-1、T11-1，施加至第一子像素電極SPX1。在后半個周期中，數據驅動電路DDR0、DDR1將對應于第二輸出灰度信號Dout2的數據電壓輸出，并且這些數據電壓經由由于第二柵極總線GB1-2的驅動而變?yōu)閷щ姷牡诙∧ぞw管組T10-2、T11-2，施加至第二子像素電極SPX2。
也就是，在圖17的液晶顯示器中，在相同的水平同步周期之內，以時分法，將與灰度轉換后的第一和第二灰度信號Dout1、Dout2相對應的數據電壓施加至第一和第二子像素電極SPX1和SPX2。同時，在該情況中，由于數據驅動電路DDR經由薄膜晶體管直接驅動子像素電極SPX1和SPX2，所以無需高驅動電壓，并且灰度轉換電路30產生的任意數據電壓可施加至子像素電極。
第一實施例的改型實例2在圖12和圖13中，兩個子像素電極的面積比被設定為1∶1，并且將與通過轉換輸入圖像信號的灰度信號所獲得的第一、第二輸出灰度信號Dout1、Dout2相對應的電壓施加至兩個子像素電極。然而，如圖11所示，向上60°方向在低輸入灰度區(qū)域GS1中的光度失真比例，要比向上60°方向在高輸入灰度區(qū)域GS中的光度失真比例相對更高。也就是，在低灰度區(qū)域GS1中，向上60°方向上的透射率與正面方向上的理想透射率之比是百分之幾百，在高灰度區(qū)域GS2中，該比率是低的，為百分之幾十。因此，加重了低灰度區(qū)域中的光度失真。因此，與在高輸入灰度的區(qū)域中開始發(fā)光的第二子像素電極的面積相比，通過減少在低輸入灰度的區(qū)域中發(fā)光的第一子像素電極的面積，使得這些子像素電極的面積比是1∶2、1∶3、1∶6、1∶9等，可有效地降低低灰度區(qū)域中的光度失真程度。
圖18示出第一實施例中子像素電極面積比變得不同時輸入灰度和光度之間的關系。與圖12相比較，如圖12所示，當第一子像素電極的面積與第二子像素電極相比變小時，低輸入灰度區(qū)域GS1中向上60°方向上的光度能夠變得接近正面方向上的理想光度BR。另一方面，在高輸入灰度區(qū)域GS2中，向上60°方向上的光度變得遠離正面方向的光度BR。也就是，隨著第一子像素電極的面積的比例變得更小，向上60°方向的光度能夠變得更接近低輸入灰度區(qū)域中正面方向的理想狀態(tài)。
圖19示出子像素電極的面積比是1∶2時的轉換表，圖20示出子像素電極的面積比是1∶3時的轉換表。隨著第一和第二子像素電極的面積比發(fā)生改變，灰度轉換電路的轉換表也必須有所改變，以維持輸入灰度和光度在正面方向上的伽馬特性曲線BR。與圖13中用于面積比1∶1的轉換表相比，圖19中用于面積比1∶2的轉換表設置為，隨著輸入灰度信號Din的增大，第一輸出灰度信號Dout1在較低的輸入灰度區(qū)域中上升到最大灰度，第二輸出灰度信號Dout2從較低的輸入灰度值開始上升。其原因在于第一子像素電極的面積很小。類似地，圖20中用于面積比1∶3的轉換表是隨著增大輸入灰度信號Din，第一輸出灰度信號Dout1在更低的輸入灰度區(qū)域中上升到最大灰度值，然后第二輸出灰度信號Dout2從更低的輸入灰度值開始它的上升。圖19和圖20的轉換表均設計為，在第一輸出灰度信號已上升之后，第二輸出灰度信號開始上升。也就是，隨著上升的輸入灰度信號，起初第一子像素電極被點亮，然后灰度值變?yōu)樽畲蠊舛?，隨后第二子像素電極發(fā)光，然后變?yōu)樽畲蠊舛戎怠；叶绒D換表設計為，第一和第二子像素電極的光度值之和對于正面方向具有理想的伽馬特性曲線BR。
圖21示出第一實施例中面積比1∶3的子像素電極的結構實例。在該結構實例中，第一子像素電極SPX1和第二子像素電極SPX2的面積被設置為1∶3，對應于輸出灰度信號Dout1、Dout2的數據電壓，經由該對數據總線DB0-1、DB0-2和該對薄膜晶體管T00-1、T00-2，分別施加至子像素電極SPX1、SPX2。也就是，圖21的結構實例與圖10的數據驅動電路、數據總線和柵極總線結構相似，但是子像素的面積比是不同的。在圖21A的平面圖中，第二子像素電極SPX2包括三個電極SPX2(1)、SPX2(2)、SPX(3)；狹縫在這些子像素電極中的四個方向上形成為調節(jié)液晶分子對準方向的結構。圖21B是等效電路圖。
圖22示出第一實施例中面積比約為2∶1的子像素電極的結構實例。該結構實例對應于圖17的結構實例，其中進行數據電壓的時分法施加；為兩個子像素電極SPX1、SPX2設置單個公共數據總線DB0，柵極總線GB0-1、GB0-2以時分法驅動兩個子像素電極SPX1、SPX2的薄膜晶體管T00-1、T00-2。在圖22A的實例中，第一和第二子像素電極SPX1、SPX2形成為與公共輔助電容總線CSB0交迭。在圖22B的實例中，一部分第一子像素電極SPX1形成為在區(qū)域50中與對應于第二子像素電極SPX2的第二柵極總線GB0-2交迭，以增大孔徑比。為了抑制上述饋通電壓，像素電極布置為不與對應柵極總線交迭。這是由于，當柵極總線和像素電極之間的電容增大時，饋通電壓增大。在圖22B的實例中，第一子像素電極SPX1在區(qū)域50中與用以驅動另一子像素電極SPX2的柵極總線GB0-2交迭，從而饋通電壓不增大。
在圖22C的實例中，第一和第二子像素電極SPX1、SPX2在區(qū)域52和53中與另一子像素的柵極總線GB0-2、GB1-1交迭，從而整體孔徑比有所增大。與之相伴，輔助電容總線CSB0-1、CSB0-2分別與第一和第二子像素電極SPX1、SPX2交迭。在圖22D的實例中，僅第一子像素電極SPX1與柵極總線GB0-2交迭。在圖22E的實例中，第一和第二子像素電極SPX1、SPX2不與柵極總線交迭。
圖23示出第一實施例中子像素電極的改型實例。在圖23A的該型實例中，垂直方向上相鄰的一對像素均具有第一子像素電極SPX1，并共用第二子像素電極SPX2。據此，為公共第二二子像素電極SPX2提供子柵極總線SGB0和薄膜晶體管。為這些子像素電極提供單條數據總線DB0。對于垂直相鄰的像素，將與通過輸入灰度信號的轉換所獲得的三個輸出灰度信號相對應的數據電壓，施加至兩個第一子像素電極和共用的第二子像素電極。在圖23B的改型實例中，第一子像素電極進一步被劃分成兩個具有不同面積的電極SPX1-1、SPX1-2，并且公共的第二子像素電極也被劃分成兩個具有不同面積的電極SPX2-1、SPX2-2。連同這些一起，還設置一對數據總線DB0-1、DB0-2。因此，在該實例中，轉換垂直相鄰的像素的輸入灰度信號，以產生施加至對應的像素電極的六個輸出灰度信號。
圖24示出用以驅動圖23A的子像素電極的圖像信號處理電路。輸入圖像信號Din經由選擇器52而存儲于行存儲器55、56中。例如，用于第n行的輸入圖像信號Din存儲于行存儲器55中，用于第n+1行的輸入圖像信號Din存儲于行存儲器56中。當相當于兩行的輸入圖像信號Din存儲于行存儲器中時，合成電路58取每列的輸入圖像信號的平均。該合成的輸入圖像信號Sdin在灰度轉換電路30中被轉換成三個輸出灰度信號Dout1、Dout2、Dout3。該灰度轉換電路的轉換表設置為，通過輸入灰度信號Dout1 、Dout2來獲得像素PX00所必需的光度特性，通過輸入灰度信號Dout3來獲得像素PX10所必需的光度特性。
轉換后的輸出灰度信號Dout1、Dout2、Dout3分別存儲于驅動寄存器32(n)、32(ns)、32(n+1)中，驅動電路DDR0以對應于這些輸出灰度信號的數據電壓來依次驅動數據總線DB0。柵極總線GB0、SGB0、GB1被依次驅動以與該驅動相對應，對應的晶體管變得導電。也就是，在兩個水平同步周期中，三條柵極總線被依次驅動。
在上面的改型實例中，第二子像素電極被相鄰像素共用，從而液晶顯示面板的結構可有所簡化。也就是，由三個子像素電極形成兩個像素，從而子像素電極的數量與一個像素包括兩個子像素電極的結構相比可有所減少，結果具有可減少薄膜晶體管數量、避免孔徑比減少、簡化面板結構等優(yōu)點。
第二實施例圖25示出第二實施例的液晶顯示器中輸入灰度和光度之間的關系。第二實施例的液晶顯示器的結構與第一實施例的相似；像素電極被劃分成多個子像素電極，將與從輸入灰度信號的灰度轉換產生的輸出灰度信號相對應的數據電壓施加至每個子像素電極。在第一實施例中，使第一子像素電極較小，而使第二子像素電極較大。也就是，使得第一和第二子像素電極的面積比1∶2、1∶3等。在這種情況下，對應于第一輸出灰度信號Dout1的電壓被施加至第一子像素電極，該第一輸出灰度信號Dout1在輸入灰度信號的低灰度區(qū)域中從最小灰度值上升到最大灰度值，而第二輸出灰度信號Dout2在該低灰度區(qū)域中保持于最小灰度值處；對應于該第二輸出灰度信號Dout2的電壓被施加至第二子像素電極，該第二輸出灰度信號Dout2在高輸入灰度信號區(qū)域中從最小灰度值開始上升到最大灰度值。通過這種方式，如圖18所示，向上60°方向上的光度在相對較低的輸入灰度區(qū)域中靠近正面方向上的光度BR，從而可抑制從向上60°方向觀察到的圖像褪色現象。這樣的光度特性曲線也作為面積比1∶2和1∶3的特性曲線在圖25中示出。然而，在三條光度特性曲線的情況下，向上60°方向上的光度在高輸入灰度信號的區(qū)域中，與正面方向的光度特性曲線BR相比是極高的。
另一方面，當第一子像素電極在面積上變得比第二子像素電極更大，從而關于第二子像素電極的面積比是2∶1或3∶1時，向上60°的光度在高輸入灰度信號的區(qū)域中當然會靠近正面方向的光度BR，如圖25所示。也就是，如果面積比相反，則半色調光度在相對較高的灰度區(qū)域中可變得靠近理想值BR。
因此，在第二實施例中，在具有相對較低輸入灰度信號的第一灰度區(qū)域中，高光度輸出灰度信號(其光度值在低灰度區(qū)域中最大)和低光度輸出灰度信號(其光度值在低灰度區(qū)域中最小)被分別施加至第一(小面積)子像素電極和第二(大面積)子像素電極；在具有相對較高輸入灰度信號的第二灰度區(qū)域中，與上述相反的低光度輸出灰度信號和高光度輸出灰度信號被分別施加至第一(小面積)子像素電極和第二(大面積)子像素電極。也就是，如果第一和第二子像素電極的面積比是1∶2時，則圖25中黑色圓圈所示的光度特性曲線和白色圓圈所述的光度特性曲線在輸入灰度值152處被切換，且對于0至152的輸入灰度值，使用面積比1∶2的光度特性曲線，而對于153至255的輸入灰度值，使用面積2∶1的光度特性曲線。或者，如果第一和第二子像素電極的面積比是1∶3，則圖25中黑三角所示的光度特性曲線和白三角所述的光度特性曲線在輸入灰度值126處被切換，且對于0至126的輸入灰度值，使用面積比1∶3的光度特性曲線，而對于127至255的灰度值，使用面積比3∶1的光度特性曲線。
圖26說明第二實施例中灰度轉換電路的轉換表。同時，圖27是第二實施例的灰度轉換電路中的轉換表實例。所有這些都是子像素電極面積比1∶2的情況的實例。如圖26所示，如果第一和第二子像素電極的面積比是1∶2，以及如果高光度的輸出灰度信號Dout1施加至第一(小面積)子像素電極、低光度輸出灰度信號Dout2施加至第二(大面積)子像素電極，則高光度的輸出灰度信號Dout1在0至約135的輸入灰度信號范圍Din中，從最小灰度值0上升到最大灰度值255，如圖26所示；低光度的輸出灰度信號Dout2在136至255的輸出灰度信號范圍Din中，從最小灰度值0上升到最大灰度值255，如圖26所示。通過該方式，從正面方向的光度特性曲線BR具有理想的伽馬特性曲線。
另一方面，如果第一和第二子像素電極的面積比是2∶1，以及如果高光度的輸出灰度信號Dout3施加至第二(大面積)子像素電極、低光度輸出灰度信號Dout4施加至第一(小面積)子像素電極，則高光度的輸出灰度信號Dout3在0至約200的輸入灰度信號范圍Din中，從最小灰度值0上升到最大灰度值255；低光度的輸出灰度信號Dout4在201至255的輸出灰度信號范圍Din中，從最小灰度值0上升到最大灰度值255。這也確保從正面方向的光度特性曲線BR具有理想的伽馬特性曲線。
這里，通過在圖25中黑色圓圈和白色圓圈所示的光度特性曲線交叉的輸入灰度值152處，將輸出灰度信號Dout1、Dout2切換至Dout3、Dout4，能夠組合面積比1∶2和2∶1中最接近理想正面方向光度特性曲線BR的兩個光度特性曲線。
圖27是第二實施例的灰度轉換電路中的轉換表實例。為了實現上述的兩個光度特性曲線區(qū)域，該轉換表通過組合圖26所示的四個轉換表Dout1-4來形成。在該表中，在等于灰度值152或其之下的低輸入灰度區(qū)域中，輸出灰度信號DoutS、DoutL(圖26的輸出灰度信號Dout1，Dout2)被施加至小面積的子像素電極和大面積的子像素電極；在152之上的高輸出灰度區(qū)域中，施加有輸出灰度信號DoutS、DoutL(圖26中的Dout4、Dout3)。通過該方式，在0至152的輸入灰度信號值處，采用圖25中面積比1∶2的光度特性曲線(黑色圓圈)，在153至255的輸入灰度信號值處，采用圖25中面積比2∶1的光度特性曲線(白色圓圈)。圖10和圖17的灰度轉換電路30參照圖27的轉換表，且產生用于小面積子像素電極的輸出灰度信號DoutS和用于大面積子像素電極的輸出灰度信號DoutL。
圖28示出第二實施例中輸入灰度和光度之間的關系。也就是，圖28中黑色圓圈所示的特性曲線是組合圖25中黑色圓圈和白色圓圈的光度特性曲線。如圖28所示，即使在低輸入灰度區(qū)域中，仍然可讓特性曲線在一定程度上靠近理想光度特性曲線BR，在高輸出灰度區(qū)域中，特性曲線也可靠近理想光度特性曲線BR。與使用單個像素電極時向上60°的特性曲線(常規(guī)的向上60°特性曲線)相比，可看到第二實施例的光度特性曲線(其中，兩個子像素電極的光度特性曲線在整個輸入灰度區(qū)域(圖28中的黑色圓圈)中切換)更緊密地靠近理想的正面方向光度特性曲線BR。
圖29示出第二實施例的改型實例的光度特性曲線。在該改型實例中，如白三角所代表的特性曲線所示，像素電極被劃分成面積比1∶2∶4的三個子像素電極，七個轉換表被組合，以產生要施加至這些子像素電極的輸出灰度信號。也就是，施加電壓被控制為隨著上升的輸入灰度信號，點亮的子像素電極的面積之和以1、2、3、4、5、6、7、8的比例上升。如圖所示，白三角的光度特性曲線接近理想的正面方向光度伽馬特性曲線BR。
圖30是圖29的三個子像素電極被劃分成比例1∶2∶4時灰度轉換表中的轉換表實例。在輸入灰度Din的七個區(qū)域中，比例面積為1的最小子像素電極的輸出灰度信號DoutS、比例面積為2的中間子像素電極的輸出灰度信號DoutM、比例面積為4的最大子像素電極的輸出灰度信號DoutL在二進制方式下交替升降。在區(qū)域AR1至AR7的邊界處，在透射率高的情況下，子像素電極被切換。也就是，在具有最低輸入灰度Din的區(qū)域AR1中，僅最小子像素電極的輸出灰度信號DoutS上升；在下一區(qū)域AR2中，僅中間子像素電極的灰度信號DoutM上升；在下一區(qū)域AR3中，輸出灰度信號DoutS和DoutM具有較高值；在下一區(qū)域AR4中，僅最大子像素電極的輸出灰度信號DoutL上升；在區(qū)域AR5中，除DoutL之外，輸出灰度信號DoutS也上升；在區(qū)域AR6中，輸出灰度信號DoutL、DoutM上升；在區(qū)域AR7中，除這些以外，輸出灰度信號DoutS也上升。在所有情況中，輸出灰度值被設置為，正面方向上的光度之和等于理想光度BR。
然而，如圖29和圖30中那樣增大子像素電極的數量，意味著增大數據總線和柵極總線的數量，其缺點是液晶顯示面板結構變得復雜。因此希望利用光度特性曲線和面板結構復雜性之間達到的平衡來優(yōu)化其結構。
第三實施例圖31是示出了第三實施例中子像素電極結構實例的示意圖。在該實例中，每個像素被劃分成第一和第二子像素電極SPX1、SPX2，混雜了面積1∶2和1∶3的組合。也就是，在行方向上，面積比1∶3的像素Pxa和面積比1∶2的像素PXb被交替對準。在這種情況下，可為每列提供兩條數據總線，在每列一條數據行的每行中可有兩條柵極總線。
如第一實施例中圖18的光度特性曲線圖所示，當在低輸入灰度區(qū)域中上升到最大灰度值的高光度輸出灰度信號被施加至小面積的第一子像素電極，在高輸出灰度區(qū)域中從最小灰度值上升的低光度輸出灰度信號被施加至大面積的第二子像素電極時，假如白三角所示的光度特性曲線實例(子像素面積比1∶3)，該特性曲線被一分為二，用于低輸入灰度區(qū)域和高輸入灰度區(qū)域。也就是，向上60°方向的光度曲線是在小面積的子像素電極達到最大光度時，大面積的子像素電極開始發(fā)光，從而當大面積的子像素電極處的光度增大時，往往出現光度的快速增大。結果從向上60°反向觀察到二進制轉換圖像，即暗或亮。
為了抑制這樣的二進制轉換圖像，應當使得大面積的子像素電極在小面積的子像素電極達到最大光度之前開始發(fā)光。然而，該方法消除了小面積子像素電極的最大光度和大面積子像素電極的最小光度的狀態(tài)，在一定程度上犧牲了讓向上60°的圖像更接近正面方向的圖像光度的有利結果。
因此在第三實施例中，通過以如圖31所示的不同子像素電極面積比來混雜像素，可獲得這樣的光度特性曲線，該光度特性曲線是如圖18所示面積比1∶2的特性曲線(×)和面積比1∶3的特性曲線(白三角)的平均。半色調區(qū)域中的光度劇增能得到抑制，圖像的二進制轉換現象能得到減輕。
圖32是第三實施例的改型實施例，其中，面積比1∶3的像素Pxa和面積比1∶2的像素PXb被對準為對角線網格圖案。也就是，像素Pxa和PXb在行和列方向上均交替。通過該方式，兩個像素類型的混雜可變得不那么明顯。
圖33是第三實施例的另一改型實例，其中，對于每個RGB像素組，交替對準像素Pxa和PXb。
第四實施例在第四實施例中，作為第二實施例的改型，比較RGB輸入圖像信號的輸入灰度，基于輸入灰度的量級關系來切換灰度轉換電路的轉換表。也就是，其子像素電極的灰度差值最小的轉換表被用于具有最高輸入灰度的顏色的像素，其子像素電極的灰度差值最大的轉換表被用于具有最低輸入灰度的顏色的像素。通過該方式，從傾斜方向(向上60°)觀察到的圖像中RGB顏色的光度差值可變得與從正面方向觀察到的圖像的RGB顏色的光度差值相同，從而從傾斜方向觀察到的圖像可變得更接近從正面觀察到的圖像。
圖34說明第四實施例的原理。在該圖中，水平軸對應于小面積子像素電極處的光度，垂直軸對應于大面積子像素電極處的光度。曲線背景表示面板正面方向上的光度分布。當使用了子像素電極處的光度隨著增大的圖像信號輸入灰度而同時增大的轉換表時，兩個子像素電極的光度變化在圖34的曲線中描繪了連接原點(0，0)和最大光度(255，255)的直線。這等效于這樣的驅動控制，在該驅動控制中，對于單個像素電極，輸出灰度和光度按照輸入灰度的增大而增大。
另一方面，為了抑制傾斜方向(向上60°)的圖像半色調區(qū)域中的失真特性，優(yōu)選地，盡可能遠地偏離上述直線(連接原點(0，0)和最大光度(255，255))的特性曲線被應用于兩個像素電極。按照該觀點，在圖27的轉換特性曲線中，與在圖34中的圖案A中一樣，隨著增大的輸入灰度，小面積子像素電極處的光度起初上升，當此結束之后，大面積子像素電極處的光度上升，然后將輸入灰度值152取作邊界，大面積子像素電極處的光度上升到最大值，當此結束之后，小面積子像素電極處的光度上升。這里，光度特性曲線是圖35中圖案A(白三角)的特性曲線。
在圖34中，除圖案A以外，還示出光度特性曲線圖案B和C；在圖35中，示出在圖案A、B和C情況下關于輸入灰度值的光度特性曲線。在圖35中，水平軸表示輸入灰度，垂直軸表示正規(guī)化的光度值。
圖36示出了構成圖案B轉換表的四個表格實例。在圖案B中，轉換特性曲線被設計為，當第一輸出灰度信號Dout1的面積比1∶2的子像素電極從最小輸出灰度值上升到最大輸出灰度值時，同時第二輸出灰度信號Dout2上升到特定輸出灰度值；而且，在第三輸出灰度值信號Dout3達到最大輸出灰度值之前，第四輸出灰度值信號Dout4開始上升。將其與圖26中圖案A的輸出灰度信號做比較，圖案B的輸出灰度信號是，第一輸出灰度信號Dout1的傾斜有些變小，且因此為了確保正面方向的理想光度特性曲線，第二輸出灰度信號Dout2從低輸入灰度Din區(qū)域上升。也就是，當與圖案A比較時，圖案B在相同輸入灰度Din處帶來第一輸出灰度信號Dout1和第二輸出灰度信號Dout2之間的更小差值，且具有與兩個像素之和的灰度特性曲線DoutX更接近的特性曲線。類似地，在圖案B的情況下，第三輸出灰度信號Dout3和第四輸出灰度信號Dout4之差比圖案A更小。
與在圖27的第二實施例中一樣，通過從低輸入灰度區(qū)域移動到高輸入灰度區(qū)域，轉換表在這四個表格之間切換。利用這樣的轉換模式，與采用圖27的轉換表時相似，子像素電極光度差值未達到最大值，圖11的第一灰度區(qū)域GS1和第二灰度區(qū)域GS2交迭，用于傾斜(向上60°)觀察的圖像光度在整個輸入灰度區(qū)域中有些高于從正面方向的圖像光度。換而言之，其結果如圖35中白色方塊所描繪的特性曲線所示。
圖38示出圖案B的灰度轉換電路的轉換表實例，其組合了圖36的四個轉換表。在第一或低輸入灰度區(qū)域中，輸出灰度信號Dout1、Dout2被用作小面積子像素電極輸出灰度信號DoutS和大面積子像素電極輸出灰度信號DoutL；在高于第一輸入灰度區(qū)域的第二輸入灰度區(qū)域中，輸出灰度信號Dout3、Dout4被用作大面積子像素電極輸出灰度信號DoutL和小面積子像素電極輸出灰度信號DoutS。在這種方式下，通過利用合并圖36中四個轉換表的圖38的轉換表，可獲得圖35的圖案B光度特性曲線B(白色方塊所示)。當采用該圖案B時，如圖34所示，兩個子像素電極處的光度值的變化比圖案A更為接近對角線。同時如圖35所示，在輸入灰度半色調區(qū)域(中等灰度區(qū)域)中，光度值比從正面看到的圖像光度值BR更高一些。
圖37示出了構成用于圖C的轉換表的四個表格實例。用于該圖案C的第一和第二輸出灰度信號Dout1、Dout2之間的關系、第三和第四輸出灰度信號Dout3、Dout4之間的關系與圖36中用于圖案B的相似。也就是，與圖案A和B相比，在圖37中的圖案C情況下，對于相同輸入灰度的第一和第二輸出灰度信號Dout1和Dout1之差更?。活愃频?，對于相同輸入灰度的第三和第四輸出灰度信號Dout3和Dout4之差也更小。也就是，該特性曲線更接近用于子像素整體的特性曲線DoutX。
圖39示出圖案C的灰度轉換電路的轉換表實例，其組合了圖37的四個轉換表。組合小面積子像素電極的輸出灰度信號DoutS和大面積子像素電極的輸出灰度信號DoutL的方法與圖27和圖38中相同。通過利用圖39的轉換表，可獲得圖35的光度特性曲線C(白色圓圈)。利用該圖案C，如圖34所示，圖案C的特性曲線比圖案A或B更為靠近對角線。同時，如圖35所示，利用圖案C，在輸入半色調區(qū)域中，光度值比正面方向的圖像光度BR或者圖案A和B上移得更高一些，且該特性曲線更接近常規(guī)的60°特性曲線(黑色方塊)。
由此，在比較圖案A、B和C的轉換表時，發(fā)現傾斜地(從向上60°方向)觀察到的圖像圖像光度以次序A＜B＜C增大。
在圖35所示圖案A的光度特性曲線情況下，在輸入半色調(中等灰度)區(qū)域中，特別是在低輸入灰度區(qū)域中，無法為輸入灰度差值產生充分的光度差值。也就是，在傾斜地(向上60°)觀察到的圖像A中，低灰度區(qū)域中輸入灰度的光度變化量與從正面觀察到的圖像BR相比是小的。因此，從傾斜方向觀察到有些褪色的圖像。為了抑制這一點，在第四實施例中，比較RGB輸入灰度，并且對于具有最高輸入灰度值的顏色，采用基于圖案C(白色圓圈、高光度)的灰度轉換表，而對于具有中等輸入灰度值的顏色，則采用基于圖案B(白色方塊、中等光度)的灰度轉換表，而對于具有最低輸入灰度值的顏色，則采用基于圖案A(白色三角、低光度)的灰度轉換表。也就是，灰度轉換表按照輸入灰度值的數量來改變。通過該方式，能夠在傾斜地(向上60°)觀察到的圖像中再現與RGB輸入灰度值的差值相對應的輸出灰度值的差值，并且傾斜地(從向上60°方向)觀察到的圖像中的光度值差值能夠變得與從正面方向觀察到的圖像中的光度值差值相似，進而能夠增強傾斜地觀察時的圖像質量。
圖40示出第四實施例中灰度轉換電路的結構?；叶绒D換電路30將RGB輸入灰度信號Rin、Gin、Bin轉換成各RGB輸出灰度信號Rout、Gout、Bout；但是比較各輸入灰度值，且從轉換表LUTA、LUTB、LUTV中選擇與圖案A、B、C相對應的一個轉換表，以進行灰度轉換。
圖41和圖42示出灰度轉換電路的轉換表的選擇的實例。作為一實例，說明了這樣的情況，其中藍色B灰度值一直是最低的，紅色R和綠色G灰度值是不同的，作為七個顯示區(qū)域中的RGB灰度實例，如圖41中和圖42A中所示。
如圖41和圖42B所示，在情況1中紅色R最大，綠色G第二，藍色B最小，從而基于具有最大光度的轉換特性曲線的圖案C轉換表LUTC，將紅色R的輸入灰度信號Rin轉換成輸入灰度信號Rout；基于具有第二高光度的轉換特性曲線的圖案B轉換表LUTB，將綠色G的輸入灰度信號Gin轉換成輸出灰度信號Gout；利用具有最小光度的轉換特性曲線的圖案A轉換表LUTA，轉換藍色B。利用紅色R、綠色G和藍色B灰度信號的轉換表LUTC、LUTB、LUTA，與情況1相似地處理情況2和3。
在情況4中，紅色R和綠色G具有基本相同的輸入灰度值，從而將具有第二高光度的轉換特性曲線的轉換表LUTB用于這些顏色，將轉換表LUTA用于藍色B。
在情況5、6和7中，綠色G具有最大的輸入灰度值，從而使用轉換表LUTC；紅色R具有第二高的輸入灰度值，從而使用轉換表LUTB；藍色B具有最低的輸入灰度值，從而使用轉換表LUTA。
在圖42C中，當紅色R和綠色G的輸入灰度值的差值在指定范圍之內時，輸入灰度被視為相同，且使用具有第二高光度的轉換表LUTB。否則，處理與圖42B相同。
如上所述，通過比較三個RGB顏色的輸入灰度值、利用轉換表(其將具有更高輸入灰度值的顏色的輸入灰度值轉換成更高光度)進行灰度轉換，能夠以與三個顏色的輸入灰度值的次序相同的相對量級來表達光度，從而傾斜觀察到的圖像的圖像質量能夠變得接近從正面方向觀察到的圖像的圖像質量。
圖43是示出灰度轉換電路30的轉換表選擇算法的流程圖。比較相同像素的RGB輸入灰度數據(S10)，待轉換的顏色的輸入灰度數據被判斷為最大、第二大或最小(S12、S14)。如果是第二大，則選擇這樣的轉換表LUTB，其灰度差值的光度差值是中等的(S16)。如果是最大，則如果不存在具有相同輸入灰度的另一顏色的輸入灰度數據(S18)，就選擇具有最大光度差值的表格LUTC(S20)，如果存在這樣的輸入灰度數據，則選擇這樣的轉換表LUTB，其光度差值是中等的(S16)。在最小的情況中類似地，如果不存在具有相同輸入灰度的顏色的輸入灰度數據(S22)，則選擇具有最小光度差值的轉換表LUTA(S24)，如果存在這樣的輸入灰度數據，則選擇這樣的轉換表LUTB，其光度差值是中等的(S16)。
灰度轉換電路30按照該算法為每個顏色選擇轉換表，且基于所選轉換表，將輸入灰度信號轉換成輸出灰度信號。因此，在傾斜地觀察到的圖像中，可形成具有與輸入灰度差值相對應的光度差值的彩色圖像。
第五實施例第一至第四實施例是關于垂直對準(VA)型液晶顯示器，其中每個像素包括多個子像素電極，每個子像素電極經過數據總線和開關元件來直接驅動，利用轉換表將輸入圖像信號轉換成第一和第二輸出灰度值，子像素電極被對應于第一和第二輸出灰度值的第一和第二驅動信號驅動。通過該方式，能改善從面板之上傾斜方向觀察到的圖像的圖像質量，并改善視角特性。
然而，當像素被劃分成子像素電極時，需要分離這些子像素電極。為了防止孔徑比降低，優(yōu)選地，子像素電極被設置為插入有狹縫，從而子像素電極之間的間隙變得盡可能窄。如圖4所示，這樣的狹縫具有垂直對準型顯示器的對準調整功能，有助于多域垂直對準(MVA)型液晶顯示面板的實現。然而，子像素電極之間的狹縫必須是預定尺寸，以提供對準調節(jié)功能；通常該狹縫近似三倍于像素的液晶層厚度是必需的。因此在MVA型液晶顯示面板中，如果子像素電極被狹縫劃分以試圖改善視角特性，則可能導致孔徑比下降。
因此在第五實施例中，相反極性的驅動電壓被施加至狹縫所分離的相鄰子像素電極，從而即使狹縫寬度有所減少，仍可獲得充分的對準調節(jié)功能。
圖44說明第五實施例中子像素電極之間的狹縫。圖44A是MVA型液晶顯示面板的橫截面圖；插入有狹縫的第一和第二子像素電極SPX1、SPX2設置于基板1上，公共電極COM設置于基板2上。狹縫長度SL設置約為三倍于液晶層4的厚度。如果相同極性的驅動電壓越過公共電極COM施加至第一和第二子像素電極SPX1、SPX2，則電場施加至液晶層4，如箭頭所示。通過將狹縫長度SL制得充分長，在狹縫中央處液晶分子LCX的任一側上，狹縫之上的電場方向在水平方向上強有力地傾斜，并且傾斜方向上的電場被施加至垂直對準的左、右側上的液晶分子，從而中央液晶分子LCX右側上的液晶分子在向右方向上對準，左側上的液晶分子在向左方向上對準。狹縫中央處的液晶分子LCX在垂直方向上強有力地對準。
然而，如果狹縫長度SL被制得窄，如圖44B所示，則狹縫之上的電場傾斜有所降低，垂直方向上的電場在狹縫中央附近弱化，從而如圖44A所示的在垂直反向上被調節(jié)的液晶分子LCX可能將不存在。因此，狹縫的對準調節(jié)效果被弱化。結果，由于弱化的狹縫對準調節(jié)效果，如果一旦由于施加至液晶層4的壓力或其他原因導致液晶分子的對準變得紊亂，液晶分子無法恢復到原來的對準方向，從而在透射率中出現不均衡。
因此在第五實施例中，如圖44D所示，相對于公共電極COM，相反極性的驅動電壓被施加至子像素電極SPX1、SPX2。在所示實例中，公共電極COM位于0V，且+5V被施加至子像素電極SPX1，-5V被施加至子像素SPX2。通過這樣施加相對極性的驅動電壓，狹縫之上的液晶層4中的電場方向是在與液晶層4的厚度方向正交的水平方向上，且由于該水平方向上的電場，狹縫中央的液晶分子LCX在垂直(正交)方向上被強有力地調節(jié)。在該液晶分子LCX的任一側上，左、右側上的液晶分子被強有力調節(jié)，以向左或右對準傾斜，從而可加強對準調節(jié)功能。經過相反極性的這種施加，當在子像素電極之間提供具有強有力地對準調節(jié)能力的狹縫時，會減少狹縫長度SL。結果，像素之內多個子像素電極之間的狹縫能夠變窄，可緩解孔徑比的減少。
圖45示出第五實施例中的子像素電極結構。兩個像素在圖45中示出；在該實例中，其結構與圖17中和圖22A、22B中的相似。也就是，每個像素包括兩個子像素電極SPX1、SPX2，為每個像素的兩個子像素電極SPX1、SPX2提供公共數據總線DB0、DB01。為每個像素的兩個子像素電極SPX2、SPX1提供柵極總線GB0-1、GB0-2和開關元件T00-1、T01-1、T01-2。
在圖45的實例中，第一子像素電極SPX1的面積小于第二子像素電極SPX2的面積，兩個子像素電極被設置為插入有第一狹縫SLT1。此外，比第一狹縫SLT1的寬度更寬的第二狹縫SLT2形成于第二子像素電極SPX2中。同時，如圖3和圖4所示的突起PJT形成于第一和第二子像素電極SPX1、SPX2中，如圖中虛線所示。這些第一和第二狹縫SLT1、SLT2、突起PJT是用以調節(jié)液晶分子的對準方向的對準調節(jié)結構，且具有關于水平方向和垂直(正交)方向的約45°角。通過該方式，在對準調節(jié)結構的任一側上在相反方向上調節(jié)液晶分子對準，且在多個方向上調節(jié)像素之內的液晶分子對準。
盡管圖中未示出，但是基板1和2上設置偏振板，它們具有在90°處交叉的偏振軸。當驅動電壓為零、液晶分子在垂直方向上對準時，所有偏振方向的透射光被兩個偏振板擋住，而顯示黑色。另一方面，當施加有驅動電壓、液晶分子在傾斜方向上傾斜時，透射光的偏振方向旋轉了90°，透射光穿過兩個偏振板，而顯示白色。因此，用作對準調節(jié)結構的狹縫的多個方向，必須在約為兩個偏振板的偏振軸交叉角90°的一半的45°處交叉。
相對于公共電極(未示出)電勢的相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極SPX1、SPX2。換而言之，這在圖44中示出。通過該方式，兩個子像素電極之間的第一狹縫SLT1的狹縫寬度能夠變窄。另一方面，相同的驅動電壓施加至第二子像素電極SPX2，從而用于對準調節(jié)和設置于第二子像素電極SPX2中的第二狹縫SLT2狹縫寬度變寬，以具有充分的對準調節(jié)功能。與第一至第四實施例中一樣，當將不同驅動電壓施加至兩個子像素電極時，驅動電壓的絕對值變得不同，此外其極性也變得相反。當然，取決于輸入灰度值，驅動電壓可僅施加至一個子像素電極，但是在這種情況下，另一子像素電極被保持在與公共電極相同的電勢，極性并不相反。也就是，當將驅動電壓同時施加至兩個子像素電極時，將數據總線驅動電路控制為驅動電壓的極性相反。
圖46示出第五實施例中子像素電極的另一結構。在圖46中，示出兩個像素PX00、PX01；在該實例中，其結構與圖10和圖14中的類似。也就是，每個像素PX00、PX01包括兩個子像素電極SPX1、SPX2，為每個像素的兩個子像素電極SPX1、SPX2提供公共柵極總線GB0；此外，為每個像素的兩個子像素電極SPX2、SPX1分別提供數據總線DB0-1、DB0-2、DB1-1、DB1-2和開關元件T00-1、T00-2、T01-1、T01-2。
每個電極的第一子像素電極SPX1的面積小于第二子像素電極SPX2的面積。同時，具有窄狹縫寬度的第一狹縫SLT1作為對準調節(jié)結構形成于第一和第二子像素電極之間，相對于公共電極(未示出)電勢的相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極SPX1、SPX2。同時，寬狹縫寬度的第二狹縫SLT2作為對準調節(jié)結構形成于第二子像素電極SPX2中。該第二狹縫SLT2比第一狹縫SLT1的狹縫寬度更寬。同時，盡管未示出，突起作為對準調節(jié)結構形成為平行于狹縫SLT1、SLT2。也就是，圖46的實例也是多域垂直對準(MVA)型液晶顯示器。
圖47和圖48示出第五實施例中的驅動信號波形。二者是在像素中產生較高光度的情況下的實例；相對較高的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極。圖47示出用于圖46的驅動信號波形。也就是，在水平同步周期Hsync期間，施加至柵極總線GB的驅動信號處于H電平，且與此同步，施加至第一和第二子像素電極SPX1和SPX2的驅動信號被給定與公共電極的公共電壓VCOM相反的極性。為了利用場倒相(frame-invert)驅動方法，在垂直同步周期sync1和sync2中，將施加至第一和第二子像素電極SPX1、SPX2的驅動信號倒相。在垂直sync周期Vsync1、Vsync2期間，維持相反極性的驅動信號施加至第一和第二子像素電極。在該方式下，相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極，從而比如圖44D所示的電場越過電極之間的狹縫而施加，所以即使狹縫寬度窄，仍可加強對準調節(jié)功能。
圖48示出了以時分法驅動圖45中第一和第二子像素電極的情況的驅動信號波形。驅動信號與第一水平同步周期Hsync1同步地施加至第一子像素電極SPX1，在此之后，驅動信號與第二水平同步周期Hsync2同步地施加至第二子像素電極SPX2。也就是，在第一和第二水平同步周期Hsync1、Hsync2的不同時間期間，以時分法將相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極。同時，在垂直同步周期Vsync1、Vsync2期間，維持施加至第一和第二子像素電極的相反極性的驅動電壓。因此，在該情況下，在長的水平同步周期的基本整個區(qū)間期間，將相反極性的驅動電壓施加至第一和第二子像素電極，從而即使狹縫寬度窄，仍可維持強有力的對準調節(jié)結構。
第六實施例圖49和圖50示出第六實施例中子像素電極的結構。在第一至第四實施例中，每個像素劃分成多個子像素電極，第一和第二驅動電壓施加至第一和第二子像素電極。與此同時，驅動電壓在特定的半色調范圍中(例如圖像信號輸入灰度較低之處)僅施加至一個子像素電極，從而在某些情況下，透射率和光度僅在對應于一個子像素電極的液晶層中較高，同時在另一子像素電極處，光度為零(顯示黑色)。另一方面，隨著液晶顯示面板的尺寸增大，像素區(qū)域面積在大小上往往也增長，子像素電極面積也增大。在這樣的情況下，當在上述半色調區(qū)域中，僅一個子像素電極進入高光度狀態(tài)時，例如即使顯示肉色或半色調，高光度的子像素電極在顯示黑色的子像素電極之中仍顯得明顯，從而半色調圖像質量表現粗糙，有惡化的粒狀問題。因此在第六實施例中，第一和第二子像素電極均被劃分成多個電極，劃分的子像素電極分布于像素區(qū)域之內。
按照圖49所示的子像素電極結構，第一子像素電極SPX1被一分為二(SPX1(1)、SPX1(2))，第二子像素電極SPX2也被一分為二(SPX2(1)、SPX2(2))；這些劃分的子像素電極被分布和設置于像素區(qū)域PX中的對角線上。通過該方式，即使第一子像素電極SPX1在高光度狀態(tài)下，其仍分布于像素PX之內，從而能夠防止像素PX的更大尺寸所造成的惡化“粒狀”。由于子像素電極位于對角線上，所以相同的子像素電極越過數據總線DB0-2相連接，且在實線和虛線所示的連接區(qū)域處交迭在數據總線DB0-2上。
按照圖50所示的子像素電極結構，第一和第二子像素電極SPX1、SPX2均被劃分成四個電極。每個劃分的子像素電極被分布和設置于像素PX中的橫向距離處。在這種情況下，子像素電極還被分布和設置于橫向距離處，從而相同子像素電極的電極在數據總線DB0-2之上被連接，實線和虛線所示的連接區(qū)域與數據總線DB0-2交迭。在該實例中，精細劃分該子像素電極，分布這些電極，從而當顯示半色調時，即使僅第一子像素電極處于高光度，仍可抑制“粒狀”。
在圖49和圖50的子像素電極的對準實例中，第一和第二子像素電極鄰近于數據總線DB0-1和數據總線DB0-2，且相同的面積介于其間，其原因如下。
圖51和圖52示出第六實施例中子像素電極的另一結構。在圖51的實例中，第一子像素電極SPX1被一分為二，第二子像素電極SPX2被劃分成四部分，第一子像素電極SPX(1)1在數據總線DB0-1、DB0-2之間被封閉于第二子像素電極SPX2(1)、SPX2(2)之間，第一子像素電極SPX1(2)在數據總線DB0-2、DB1-1之間被封閉于第二子像素電極SPX2(3)、SPX2(4)之間。也就是，在該實施例中，劃分的子像素電極也被分布和對準于像素PX之內，但是第一子像素電極被設置為不鄰近于數據總線，同時第二子像素電極被設置為鄰近于數據總線。
在圖52的實例中，鄰近于數據總線DB的第一和第二子像素電極SPX1、SPX2的位置關系與圖51中相反。也就是，第二子像素電極SPX2在數據總線DB0-1、DB0-2之間被設置為封閉于第一子像素電極SPX1之內，類似地，第二子像素電極SPX2在數據總線DB0-2、DB1-1之間被封閉于第一子像素電極SPX1之內。然而，劃分的子像素電極被分布和設置于像素之內。在圖51和圖52中，第一子像素電極還被分布為插入有數據總線DB0-2，連接這些電極的連接區(qū)域與數據總線交迭。
在圖49至圖52的子像素電極結構實例中，為了抑制液晶顯示面板(平面內)垂直方向上的交叉干擾(crosstalk)，將子像素電極和數據總線之間的寄生電容Cds1、Cds2制得相等，或者與數據總線和第二子像素電極之間的寄生電容Cds相比，將數據總線與第一子像素電極之間的寄生電容Cds極小。
參照圖14B中示出的像素之內寄生電容的等效電路圖，漏-源極寄生電容Cds1、Cds2存在于子像素電極SPX1、SPX2和數據總線DB0-1、DB0-2之間。數據總線電勢通常按照所顯示的圖像而變化，且子像素電極經過漏-源極寄生電容Cds1、Cds2受到影響。例如，當圖像在整個低光度下被顯示，但是高光度的方塊被顯示于中央時，在高光度方塊之上和之下的低光度區(qū)域中，在寫至高光度方塊區(qū)域的區(qū)間期間，數據總線電壓經過漏-源極寄生電容Cds1、Cds2受到影響。結果，更高一些的驅動電壓被施加至高光度方塊之上和之下的低光度區(qū)域中，從而低光度圖像變?yōu)楦吖舛?。這是垂直方向的交叉干擾。
因此，在第五實施例中，相反極性的驅動電壓施加至與子像素電極相對應的第一和第二數據總線。如果極性相反，則抵消上面的耦合效應，因此通過平衡子像素電極和該對數據總線之間的寄生電容，或者通過將寄生電容降低至零，能夠消除上述垂直方向的交叉干擾。
在圖49和圖50所示的實施例中，劃分的子像素電極被設置為，平衡子像素電極和數據總線之間的寄生電容Cds1、Cds2，也就是基本相等。在圖49的實例中，第一子像素電極SPX1(1)以相同面積鄰近于數據總線DB0-1、DB0-2。類似地，第二子像素電極SPX2(1)也以相同面積鄰近于數據總線DB0-1、DB0-2。類似地來設置剩余子像素電極。在圖50的實例中，每個子像素電極以相同面積鄰近于一對數據總線。通過該方式，可抵消這樣的耦合效應，即子像素電極經過寄生電容與施加有相反極性電壓的該對數據總線相耦合，從而可抑制垂直方向的交叉干擾。
在圖46的實例中，設置了與圖49和圖50的上述實例相類似地劃分的子像素電極。在像素PX00中，左側上的子像素電極SPX1設置為以插入相同面積的方式鄰近于數據總線DB0-1、DB0-2；類似地，右側上的子像素電極SPX1設置為以插入相同面積的方式鄰近于數據總線DB0-2、DB1-1。連同這些一起，第二子像素電極SPX2被類似地設置為鄰近于數據總線對。
另一方面，在圖51所示的實施例中，第一子像素電極SPX1設置為與數據總線有一段距離，從而寄生電容Cds1、Cds2極小，垂直方向交叉干擾的問題最小。第二子像素電極SPX2設置為以插入相同面積的方式鄰近于兩側上的數據總線，從而抑制了垂直方向的交叉干擾。在圖52的實例中，使與第二子像素電極之間的寄生電容Cds1、Cds2變得很小，平衡了與第一子像素電極SPX1之間的寄生電容Cds1、Cds2。
在上面的實施例中，像素包括多個子像素電極，且子像素電極被進一步劃分和設置。為這些劃分的子像素電極設置具有不同顏色的濾光片層。這樣，通過為細分的子像素電極設置具有不同顏色的濾光片層，可分布該濾光片的顏色，從而減少RGB像素的有效尺寸，提供具有增強質量的更為精細的詳細圖像。
一般來說，黑色矩陣膜被設置于濾光片的不同顏色之間的區(qū)域中。然而，在上述實施例中，在垂直(正交)方向上強有力地對準的液晶分子LCX出現在像素中子像素電極之間的第一狹縫區(qū)域中，且被控制為不透明的(顯示黑色)。因此無需在子像素電極之間的第一狹縫區(qū)域之上設置黑色條紋膜。
第七實施例圖53和圖54示出第七實施例中的子像素電極的結構。在圖49至圖52的子像素電極的結構中，數據總線DB0-2設置于像素區(qū)域PX之內，且子像素電極被該數據總線劃分。相對照地，在圖53和圖54的子像素電極實例中，成對的數據總線DB0-1、DB0-2和DB1-1、DB1-2設置于像素區(qū)域PX的任一側上，且像素區(qū)域之內未設置數據總線。通過利用該布局，子像素電極在充分大的區(qū)域HB中可提供高透射率的區(qū)域。也就是，通過將指定的驅動電壓施加至子像素電極，對準了液晶分子并增大了透射率。然而，由于無法于子像素電極的邊緣處設置適當的對準調節(jié)結構以及其他原因，可能無法在邊緣處獲得高透射率。因此如果數據總線設置于像素區(qū)域之內(與在圖49至圖52中一樣)，則劃分子像素電極，擴展了任一邊緣處的低透射率區(qū)域。
然而，如果數據總線設置于像素區(qū)域PX的兩個邊緣處(與在圖53和圖54中一樣)，子像素電極可設置為越過像素區(qū)域PX的整個橫向范圍。結果，數據總線不劃分子像素電極，可減少任一邊緣處的低透射率區(qū)域，加寬高透射率區(qū)域HB。這使得顯示更亮圖像成為可能。
在圖53的實例中，即使組合了第一和第二子像素電極SPX1和SPX2，在像素區(qū)域之內，每個子像素電極僅有兩個邊緣。在該實例中，子像素電極之間的第一狹縫具有對準調節(jié)功能，從而第一狹縫部分控制該高光度區(qū)域。與圖54的實例中相似，子像素電極形成于像素區(qū)域的整個橫向范圍之上，從而第一和第二子像素電極SPX1、SPX2僅有兩個邊緣。結果，高光度區(qū)域HB能夠變得更寬闊。
權利要求
1.一種液晶顯示器，具有設置于一對基板之間的液晶層，其中該液晶層中的液晶分子在無電壓施加的狀態(tài)下基本垂直對準，所述液晶顯示器還包括多個像素，在所述基板之一上以矩陣形式排列，每個像素具有多個子像素電極；多個開關元件，每個開關元件連接于所述多個子像素電極；多條數據總線，連接于所述開關元件；多條柵極總線，連接于所述開關元件，用于控制各所述開關元件；數據總線驅動電路，將驅動信號提供給所述數據總線，以經由所述開關元件將該驅動信號施加至所述子像素電極；以及對準調節(jié)結構，設置于所述基板之間，用于將所述液晶分子的對準方向調節(jié)在多個方向上；以及其中，具有不同面積的第一和第二子像素電極設置于每個像素之內；以及所述數據總線驅動電路將第一驅動信號施加至所述第一子像素電極，該第一驅動信號使其光度按照該圖像信號的輸入灰度的灰度增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?；并且所述數據總線驅動電路將第二驅動信號施加至所述第二子像素電極，該第二驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度的灰度增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?，并且與所述第一驅動信號相比，使該光度更低。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述數據總線具有用于一個像素的第一和第二數據總線，并且所述數據總線驅動電路經由所述第一和第二數據總線，將所述第一和第二驅動信號施加至所述第一和第二子像素電極。
3.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述數據總線驅動電路以時分法經由公共數據總線，將所述第一和第二驅動信號施加至所述第一和第二子像素電極。
4.如權利要求1至3任一項所述的液晶顯示器，還包括灰度轉換電路，其將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成對應于所述第一和第二驅動信號的輸出灰度值，并且其中所述數據總線驅動電路按照該輸出灰度值，將所述第一和第二驅動信號施加至子像素電極。
5.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，在所述數據總線方向上鄰近的第一和第二像素每個均具有所述第一子像素電極，并且相鄰的第一和第二像素共用一公共的第二子像素電極；所述第一像素的驅動通過驅動該第一像素的第一子像素電極和該共用的第二子像素電極來進行；所述第二像素的驅動通過驅動所述共用的第二子像素電極和該第二像素的第一子像素電極來進行。
6.如權利要求5所述的液晶顯示器，還包括灰度轉換電路，其將所述第一和第二像素的圖像信號的輸入灰度值轉換成輸出灰度值，其中，所述輸出灰度值對應于所述第一像素的第一子像素電極的驅動信號、所述共用的第二子像素電極的驅動信號、以及所述第二像素的第一子像素電極的驅動信號；并且其中所述數據總線驅動電路按照該輸出灰度值，將所述驅動信號施加至子像素電極。
7.如權利要求5所述的液晶顯示器，其中，所述數據總線驅動電路以時分法經由公共數據總線，將所述第一和第二驅動信號施加至所述第一和第二子像素電極。
8.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二驅動信號關于所述圖像信號的輸入灰度的特性設定為，當所述第一和第二子像素電極被所述驅動信號驅動時，從所述基板的正面方向觀察到的圖像的光度特性曲線具有指定的伽馬特性曲線。
9.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第一子像素電極的面積小于所述第二子像素電極的面積；當所述圖像信號的輸入灰度值在較低的第一灰度區(qū)域中時，所述數據總線驅動電路將所述的第一驅動信號施加至所述第一子像素電極，并且將所述第二驅動信號施加至所述第二子像素電極；以及當所述圖像信號的輸入灰度值在高于所述第一灰度區(qū)域的第二灰度區(qū)域中時，所述數據總線驅動電路將第三驅動信號施加至所述第二子像素電極，該第三驅動信號使光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值的增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?，并且所述數據總線驅動電路將第四驅動信號施加至所述第一子像素電極，該第四驅動信號使光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值的增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?，并且與所述第三驅動信號相比，使光度變成更低光度。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器，還包括灰度轉換電路，其在所述第一灰度區(qū)域中將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成與所述第一和第二驅動信號相對應的第一和第二輸出灰度值，并且在所述第二灰度區(qū)域中將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成與所述第三和第四驅動信號相對應的第三和第四輸出灰度值，以及將所述輸出灰度值提供給所述數據總線驅動電路。
11.如權利要求9所述的液晶顯示器，還包括灰度轉換電路，其在所述第一灰度區(qū)域中將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成與所述第一和第二驅動信號相對應的第一和第二輸出灰度值，在所述第二灰度區(qū)域中將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成與所述第三和第四驅動信號相對應的第三和第四輸出灰度值，以及將所述輸出灰度值提供給所述數據總線驅動電路；以及其中，該灰度轉換電路具有第一轉換模式和第二轉換模式，在該第一轉換模式下，所述第一和第二驅動信號對于相同的輸入灰度值具有第一差值，所述第三和第四驅動信號對于相同的輸入灰度值具有第二差值，在該第二轉換模式下，所述第一和第二驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于所述第一差值的第三差值，所述第三和第四驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于所述第二差值的第四差值；以及該轉換電路比較用于每個像素的多個顏色的圖像信號的輸入灰度值，在所述第一轉換模式下將具有第一輸入灰度值的第一顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，并且在所述第二轉換模式下將第二顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，其中，該第二顏色具有高于所述第一輸入灰度值的第二輸入灰度值。
12.如權利要求11所述的液晶顯示器，其中所述多個顏色的數量至少是3；所述灰度轉換電路還具有第三轉換模式，在該第三轉換模式下，所述第一和第二驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于該第三差值的第五差值，而且所述第三和第四驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于第四差值的第六差值；以及該灰度轉換電路比較用于所述多個顏色的圖像信號的輸入灰度值，在所述第一轉換模式下將具有第一輸入灰度值的第一顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，并且在所述第二轉換模式下將第二顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，以及在所述第三轉換模式下將第三顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，其中，該第二顏色具有高于所述第一輸入灰度值的第二輸入灰度值，該第三顏色具有高于所述第二輸入灰度值的第三輸入灰度值。
13.如權利要求9所述的液晶顯示器，其中，所述第三和第四驅動信號關于所述圖像信號的輸入灰度值的特性曲線設定為，當所述第一和第二子像素電極被所述驅動信號驅動時，從所述基板的正面方向觀察到的圖像的光度特性曲線具有指定的伽馬特性曲線。
14.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述像素包括第一像素和第二像素，該第一像素的所述第一和第二子像素電極具有第一面積量級關系，該第二像素的所述第一和第二子像素電極具有與所述第一面積量級關系不同的第二面積量級關系；以及所述第一和第二像素相鄰設置。
15.一種液晶顯示器，具有設置于一對基板之間的液晶層，其中該液晶層中的液晶分子在無電壓施加的狀態(tài)下基本垂直對準，所述液晶顯示器還包括多個像素，在所述基板之一上以矩陣形式排列，每個像素具有多個子像素電極；多個開關元件，每個開關元件連接于所述多個子像素電極；多條數據總線，連接于所述開關元件；多條柵極總線，連接于所述開關元件，用于控制各所述開關元件；數據總線驅動電路，其經由所述開關元件，將驅動信號提供給所述數據總線，以將該驅動信號施加至所述子像素電極；以及對準調節(jié)結構，設置于所述基板之間，用以將所述液晶分子的對準方向調節(jié)在多個方向上；以及其中，在每個像素之內設置有第一子像素電極和比第一子像素電極具有更大面積的第二子像素電極；當所述圖像信號的輸入灰度值在較低的第一灰度區(qū)域中時，所述數據總線驅動電路將第一驅動信號施加至所述第一子像素電極，該第一驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值的增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?，并且所述數據總線驅動電路將第二驅動信號施加至所述第二子像素電極，該第二驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?，與所述第一驅動信號相比，使該光度更低；以及當所述圖像信號的輸入灰度值在高于所述第一灰度區(qū)域的第二灰度區(qū)域中時，所述數據總線驅動電路將第三驅動信號施加至所述第二子像素電極，該第三驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值的增大而從低光度變?yōu)楦吖舛龋粚⒌谒尿寗有盘柺┘又了龅谝蛔酉袼仉姌O，該第四驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值增大而從低光度變?yōu)楦吖舛龋遗c所述第三驅動信號相比，使該光度更低。
16.如權利要求15所述的液晶顯示裝置，還包括灰度轉換電路，其在所述第一灰度區(qū)域中將所述圖像信號的輸入灰度值轉換成與所述第一和第二驅動信號相對應的第一和第二輸出灰度值，并且在所述第二灰度區(qū)域中轉換成與所述第三和第四驅動信號相對應的第三和第四輸出灰度值，以及將所述輸出灰度值提供給所述數據總線驅動電路；以及其中，該灰度轉換電路具有第一轉換模式和第二轉換模式，在該第一轉換模式下，所述第一和第二驅動信號對于相同的輸入灰度值具有第一差值，所述第三和第四驅動對于相同的輸入灰度值具有第二差值；在該第二轉換模式下，所述第一和第二驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于所述第一差值的第三差值，所述第三和第四驅動信號對于相同的輸入灰度值具有小于所述第二差值的第四差值；以及該灰度轉換電路比較用于每個像素的多個顏色的圖像信號的輸入灰度值，在所述第一轉換模式下將具有第一輸入灰度值的第一顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，并且在所述第二轉換模式下將第二顏色的輸入灰度值轉換成所述第一至第四輸出灰度值，其中，該第二顏色具有高于所述第一輸入灰度值的第二輸入灰度值。
17.如權利要求15所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二驅動信號關于所述圖像信號的輸入灰度的特性曲線、所述第三和第四驅動信號關于所述圖像信號的輸入灰度的特性曲線均設定為，當所述第一和第二子像素電極被所述驅動信號驅動時，從所述基板的正面方向觀察到的圖像的光度特性曲線具有指定的伽馬特性曲線。
18.一種液晶顯示器，具有設置于一對基板之間的液晶層，其中該液晶層中的液晶分子在無電壓施加的狀態(tài)下基本垂直對準，所述液晶顯示器還包括多個像素，在所述基板之一上以矩陣形式排列，每個像素具有第一和第二子像素電極；多個開關元件，每個開關元件連接于所述多個子像素電極；多條數據總線，連接于所述開關元件；多條柵極總線，連接于所述開關元件，用于控制各所述開關元件；數據總線驅動電路，其經由所述開關元件，將驅動信號提供給所述數據總線，以將該驅動信號施加至所述子像素電極；以及對準調節(jié)結構，設置于所述基板之間，用以將所述液晶分子的對準方向調節(jié)在多個方向上；以及其中，在每個像素之內設置有所述第一和第二子像素電極，其間插入有用作所述對準調節(jié)結構的第一狹縫；以及所述數據總線驅動電路將具有相反極性的驅動電壓施加至所述第一和第二子像素電極。
19.如權利要求18所述的液晶顯示器，其中，所述第一或第二子像素電極均具有作為所述對準調節(jié)結構的第二狹縫，所述第一狹縫具有比所述第二狹縫的狹縫寬度更小的狹縫寬度。
20.如權利要求18所述的液晶顯示器，其中，所述第一狹縫的方向具有一角度，該角度相對于所述一對基板上設置的偏振板的偏振軸方向基本為90°的一半。
21.如權利要求18所述的液晶顯示器，其中所述第一和第二子像素電極的面積不同；所述數據總線驅動電路將第一驅動信號施加至所述第一子像素電極，該第一驅動信號使其光度按照該圖像信號的輸入灰度值的灰度值的增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?；所述數據總線驅動電路將第二驅動信號施加至所述第二子像素電極，該第二驅動信號使其光度按照所述圖像信號的輸入灰度值的灰度值增大而從低光度變?yōu)楦吖舛?；以及所述第一和第二驅動信號相對于公共電極是相反極性的。
22.如權利要求1或權利要求18所述的液晶顯示器，其中，所述子像素電極被劃分成多個電極，并且該劃分后的子像素電極被分布在該像素區(qū)域之內。
23.如權利要求22所述的液晶顯示器，其中，所述第一或第二子像素電極被定位為鄰近于一對數據總線，并且它們之間插入基本相同的面積，其中，該對數據總線被施加有相反極性的驅動信號。
24.如權利要求22所述的液晶顯示器，其中，形成與該劃分后的第一和第二子像素電極相對應的不同顏色的濾光片。
25.如權利要求24所述的液晶顯示器，其中，在所述像素區(qū)域之內的不同顏色的濾光片之間不形成黑色條紋膜，但是在所述像素區(qū)域之間的不同顏色的濾光片之間形成黑色條紋膜。
26.如權利要求22所述的液晶顯示器，其中，所述被分布和劃分后的子像素電極經由連接區(qū)域來連接，其中，該連接區(qū)域設置為與位于該像素區(qū)域之內的數據總線交迭。
27.如權利要求1或權利要求18所述的液晶顯示器，其中，所述數據總線位于所述像素區(qū)域的相反兩側上，并且所述數據總線并不位于該像素區(qū)域之內。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示器，其中液晶分子在無電壓施加時垂直對準，該液晶顯示器包括均具有多個子像素電極的像素；用于經由數據總線和開關元件將驅動信號施加至子像素電極的數據總線驅動電路；以及用于調節(jié)液晶分子對準方向的對準調節(jié)結構。第一和第二子像素電極具有不同面積。數據總線驅動電路將第一驅動信號施加至第一子像素電極，該第一驅動信號使光度隨著圖像信號的輸入灰度的增大而從最小變?yōu)樽畲?；將第二驅動信號施加至第二子像素電極，與該第一驅動信號相比，該第二驅動信號使該光度更低。
文檔編號G09G3/36GK1694152SQ2005100551
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權日2004年4月30日
發(fā)明者鐮田豪, 武田有廣 申請人:富士通顯示技術株式會社, 友達光電股份有限公司