專利名稱：有源矩陣式顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個像素陣列以及照射所述多個像素的背光源，用以顯示包含多 個幀(frame)的圖像的有源矩陣式顯示裝置。
背景技術(shù)：
在公知技術(shù)中已開發(fā)出具有以兩階段進行動作的光學(xué)快門，并根據(jù)此快門的開 關(guān)控制背光源的輸出光的顯示器。近年來，隨著微機電(MEMS ;MicroElectro Mechanical Systems)技術(shù)的發(fā)展，將根據(jù)此技術(shù)所實施的快門設(shè)于薄膜晶體管(TFT)基板上，也開發(fā) 出微機電顯示器。 例如，在SID2008文摘的1054 1057頁中有所記載，在Dan VanOstrand以及 B. Tod Cox的"時間多路復(fù)用光學(xué)快門(TMOS)-優(yōu)點與進步(Time Multiplexed Optical Shutter (TMOS)-Advantages &Advanced)"中，記載為了進行如上述的MEMS顯示器的圖像顯 示而采用的快門控制方法。在一個幀的時間內(nèi)，依序點亮R、G、B的背光用LED燈。在分別 點亮R、G、B的背光用LED燈的子幀期間內(nèi)，通過控制光學(xué)快門的開關(guān)時間而達成各顏色的 灰階表現(xiàn)。 圖5所示為根據(jù)公知技術(shù)具備光學(xué)快門的顯示器裝置。如圖5所示，在整個子幀 全體期間內(nèi)，背光源的光強度固定不變。另一方面，光學(xué)快門的開啟時間在一個子幀全體期
間內(nèi)以i : 2 : 4 : 8 : 16 : 32 : 64 : 128的比例進行變化。換言之，一個子幀分割成
8份。如此一來，顯示器裝置可表現(xiàn)出256個灰階。圖5以一個子幀期間內(nèi)依序點亮R、G、 B的背光用LED燈的序列方式舉例說明，當(dāng)然，也可以一個幀為單位來呈現(xiàn)通過光學(xué)快門的 開關(guān)所得的灰階表現(xiàn)。 不過，在根據(jù)公知技術(shù)的顯示器裝置中，為了驅(qū)動光學(xué)快門需要有相當(dāng)高的頻率。 驅(qū)動頻率愈高，所消耗的電力愈大。此外，也會有因零件劣化、發(fā)熱等所致裝置故障的問題 發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此種問題，本發(fā)明提供一種在各像素中包括有光學(xué)快門的有源矩陣式顯示
裝置，其目的在于提供一種具有盡可能低的驅(qū)動頻率的有源矩陣式顯示裝置。 為了達成上述目的，本發(fā)明的有源矩陣式顯示裝置具有多個像素陣列以及照射
所述多個像素的背光源，用以顯示包含多個幀(frame)的圖像，并包括多個光學(xué)快門
(shutter)，分別對應(yīng)于所述多個像素而設(shè)置；一快門控制部，用以開關(guān)所述多個光學(xué)快門；
一光源控制部，用以對該背光源所發(fā)射的光強度進行兩階段以上的多段調(diào)整；以及一同步
控制部，使該光源控制部所進行的該背光源所發(fā)射的光強度的調(diào)整與該快門控制部所進行
的所述多個光學(xué)快門的開關(guān)同步，以于一個特定幀中實現(xiàn)特定的灰階表現(xiàn)。 如此一來，在各像素中包括有光學(xué)快門的有源矩陣式顯示裝置中，可提供一種具
有盡可能低的驅(qū)動頻率的有源矩陣式顯示裝置。結(jié)果使得消耗電力變小，同時避免零件劣化、發(fā)熱等問題，因而延長顯示裝置的耐用時間。 在本發(fā)明的一實施例中，若上述一個特定幀實現(xiàn)MXN(M、N為2以上的整數(shù))位元 的灰階表現(xiàn)時，該光源控制部較佳在該一個特定幀期間內(nèi)以M個階段變化該光源所發(fā)射的 光強度，該快門控制部較佳在該一個特定幀期間內(nèi)以N個階段變化該光學(xué)快門開啟時間， 該同步控制部較佳控制該光源控制部與該快門控制部，以分別根據(jù)下式?jīng)Q定該光學(xué)快門開 啟時間的變化比Ax以及該光源所發(fā)射的光強度變化比Iv :




Ax I,,
2X 2yN
Ax = 2XM
因此，在-
(x (y :
(y
:0， 1， 0， 1，
0， 1，
:0， 1，
，N-l) M-l)
N-l) ，M-l)
幀期間內(nèi)該光學(xué)快門開啟時間的變化比以及背光輝度的變化比可根
據(jù)上式而以一定的規(guī)則求得。 在本發(fā)明的一實施例中，在該光學(xué)快門開啟時，該同步控制部較佳使該光源控制
部所進行的該光源所發(fā)射的光強度變化與該快門控制部所進行的該光學(xué)快門的開關(guān)同步，
以使該光源控制部將該光源所發(fā)射的光強度保持在一定強度的最短時間至少比該背光源
的應(yīng)答時間長，且比幀率的倒數(shù)短或至少相等。 如此一來，可避免背光源的應(yīng)答損失以及閃爍的問題。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的有源矩陣式顯示裝置可為MEMS顯示裝置或強介 電性液晶顯示裝置。 光學(xué)快門在MEMS顯示裝置中為機械式開關(guān)，而在強介電性液晶顯示裝置中為電 子式開關(guān)。 根據(jù)本發(fā)明的在各像素中包括有光學(xué)快門的有源矩陣式顯示裝置中，可提供一種 具有盡可能低的驅(qū)動頻率的有源矩陣式顯示裝置。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一實施例的顯示裝置的構(gòu)成方框圖。 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)。 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明各種實施例的顯示裝置中，可能的灰階表現(xiàn)的實例。 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)。 圖5所示為根據(jù)公知的顯示裝置的灰階表現(xiàn)。 上述附圖中的附圖標記說明如下 1 有源矩陣式顯示裝置 10像素陣列 12 背光源 14快門控制部 16光源控制部 18 同步控制部
具體實施例方式以下參照

本發(fā)明的較佳實施例。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一實施例的顯示裝置的構(gòu)成方框圖。 圖1的顯示裝置1具有多個像素的陣列10以及照射所述多個像素的背光源12，
為一種用以顯示包含多個幀(也即動畫)的有源矩陣式顯示裝置。在各像素中設(shè)有光學(xué)快
門，通過此光學(xué)快門的開關(guān)來控制光源12所發(fā)射光的穿透情形。光學(xué)快門可以機械方式或
電子方式進行開關(guān)。以機械方式進行光學(xué)快門開關(guān)的代表例為將根據(jù)微機電(MEMS)技術(shù)
實施的快門設(shè)于薄膜晶體管(TFT)基板上的MEMS顯示器。而以電子方式進行光學(xué)快門開
關(guān)的代表例為利用施加電場使液晶分子配向產(chǎn)生變化的強介電性液晶顯示器。 顯示裝置1還包括一用以開關(guān)設(shè)于各像素內(nèi)的多個光學(xué)快門的快門控制部14、一
用以對該光源12所發(fā)射的光強度進行兩階段以上的多段調(diào)整的光源控制部16、以及一使
快門控制部14與光源控制部16同步的同步控制部18。該同步控制部18為了在一個特定
幀中，利用快門開啟的時間長度與光源12所發(fā)射的光強度的組合實現(xiàn)特定的灰階表現(xiàn)，可
使光源控制部16所進行的光源12所發(fā)射的光強度的調(diào)整與該快門控制部14所進行的光
學(xué)快門的開關(guān)同步。 以下舉具體實施例詳細說明利用快門開啟的時間長度與光源12所發(fā)射的光強度
的組合是否可組合實現(xiàn)特定的灰階表現(xiàn)。
實施例1 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)。由于本實施例的顯
示裝置為黑白顯示方式，因此須注意圖2中顯示在一個幀中的控制方式。 如圖2所示，快門控制部14將一個幀期間內(nèi)的光學(xué)快門開啟時間變化為具有
l:2:4: 8比例的4個階段。具體來說，將一個特定幀分割成4個子幀，若一個幀
的存在時間為1V，則各子幀在幀內(nèi)的存在時間分別依序配置為(1/15) XTF、 (2/15) XTf、 (4/15) XTF以及(8/15) XTF。 在各子幀中，光源控制部16使光源12所發(fā)射的光強度(以下稱為"背光輝度") 以l : 16的比例進行兩階段的變化。具體來說，在子幀的最初一半期間中，若使背光輝度 為l，則剩下那一半期間的背光輝度為最初一半期間的16倍。如此一來，則與圖5所示的 公知技術(shù)不同，在本實施例中，背光輝度并非一直保持一定，而是設(shè)定在l : 16的比例下的 兩個值交互變換。因此，在一個幀期間，光學(xué)快門開啟的最短延續(xù)時間為最初的子幀的延續(xù) 時間的一半，也就是(1/30) XTF。如此一來，根據(jù)本實施例的顯示裝置如同公知的顯示裝置 般，可有256灰階的表現(xiàn)。 另一方面，在公知的顯示裝置中，光學(xué)快門開啟的最短延續(xù)時間可從圖5明顯得 知為(1/255) XTF。因此，在根據(jù)本實施例的顯示裝置中，為了驅(qū)動光學(xué)快門所需的頻率比 根據(jù)公知技術(shù)的顯示裝置低。 如此一來，由于光學(xué)快門的開關(guān)控制與背光輝度的變化加以組合，光學(xué)快門的驅(qū) 動頻率可變低，因而使消耗電力變小。此外，可避免零件劣化、發(fā)熱等問題，因而延長顯示裝 置的耐用時間。 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明各種實施例的顯示裝置中，可能的灰階表現(xiàn)的實例。在圖3 的表中，將根據(jù)本發(fā)明各種實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)(方式1 15)與圖5所示根據(jù)公知技術(shù)的顯示裝置的灰階表現(xiàn)一起顯示其數(shù)值，以進行比較。 在圖3的表中，以網(wǎng)狀背景標示那一行(方式10)所示為根據(jù)圖2所示的實施例的 顯示裝置的灰階表現(xiàn)。根據(jù)此實施例，如圖2所記載，已知背光輝度的變化階段為兩階段， 一個特定幀分割成4個子幀，灰階以8位元表示(也即256位階)，在一個幀期間內(nèi)光學(xué)快
門的開啟時間以i :2:4: 8的比例變化，而背光輝度的變化比為i : 16。在此處，灰階
位元數(shù)等于背光輝度的變化階段數(shù)與子幀數(shù)的積。 此外，在圖3所示的表中，在整個單位子幀期間內(nèi)所實現(xiàn)的輝度根據(jù)比例表示，在 根據(jù)圖2所示的實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)中，已知可得0， 1， 16， 17的輝度。在子幀中， 若光學(xué)快門在最初的一半期間以及剩余的一半期間中均關(guān)閉時，光源12所發(fā)射的光不會
通過像素，此像素表現(xiàn)出黑色，此時的輝度為o。另一方面，光學(xué)快門只在最初的一半期間或
剩余的一半期間之一中開啟時，整個子幀的輝度為1或16中之一。而光學(xué)快門在最初的一 半期間以及剩余的一半期間均開啟時，則整個子幀的輝度為17。此外，在表中另外表示出光 學(xué)快門開啟的最短延續(xù)時間，在根據(jù)圖2所示的實施例的顯示裝置中，如上所述，在一個幀 的延續(xù)時間為TF時，其為(1/30) XTF。 應(yīng)注意的為在此情形下，背光輝度的變化階段數(shù)若為M( > 2)，光學(xué)快門開啟時間 的變化階段數(shù)，也即子幀數(shù)為N( > 2)時，同步控制部18根據(jù)下式?jīng)Q定光學(xué)快門開啟時間 的變化比A2X與背光輝度的變化比I2y，以控制光源控制部16與快門控制部14 :
A2X = 2X (x = 0，l，…，N-1) (1—1)
I2y = 2yN(y = 0，l， ...，M_1) (1-2) 根據(jù)此式，在根據(jù)圖2所示的實施例的顯示裝置中，背光輝度的變化階段數(shù)M為 "2 "，子幀數(shù)N為"4"，因此可求得一個幀期間內(nèi)光學(xué)快門開啟時間的變化比A2X為"1 ， 2， 4， 8"，而可求得背光輝度的變化比I2y為"1， 16"。 上述的式子(1-1)以及(1-2)適用于圖3的表中所示的方式8 14，包括表示圖 2所示實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)的方式10。 此外，在方式1 7的例子中，背光輝度的變化階段數(shù)同樣為M( > 2)，而子幀數(shù) 同樣為N( > 2)時，一個幀期間內(nèi)光學(xué)快門開啟時間的變化比Alx與背光輝度的變化比Ily 以下式?jīng)Q定 Alx = 2xM (x = 0，l，…，N-1) (2—1)
Ily = 2y (y = 0，l， ...，M_1) (2—2) 根據(jù)此式，以方式2為例加以說明，則背光輝度的變化階段數(shù)M為"2"，子幀數(shù)N為 "3"，因此可求得一個幀期間內(nèi)光學(xué)快門開啟時間的變化比A1,為"1，4，16"，而可求得背光 輝度的變化比Ily為"l，2"。 如此，一個幀期間內(nèi)光學(xué)快門開啟時間的變化比與背光輝度的變化比可以式子 (1-1)及(1-2)或式子(2-1)及(2-2)之一所表示，遵循一固定的規(guī)則求得。
但例外的是方式15，其無法以式子(1-1)及(1-2)或式子(2-1)及(2-2)之一求 得。方式15的輝度以8個階段變化，在輝度變化的各個階段中，不管哪一個所表示出的光 學(xué)快門開啟時間都相同。換言之，子幀數(shù)為1。而已知上述的式子(1-1)及(1-2)以及式子 (2-1)及(2-2)都是適用于背光輝度的變化階段數(shù)M以及子幀數(shù)N均為2以上的場合。
實施例2
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的顯示裝置的灰階表現(xiàn)。由于本實施例的顯
示裝置為黑白顯示方式，因此須注意圖4中顯示在一個幀中的控制方式。 如圖4所示，快門控制部14和圖2所示的第一實施例一樣，將一個幀期間內(nèi)的光
學(xué)快門開啟時間變化為具有i :2:4: 8比例的4個階段。不過，在一個幀期間內(nèi)，各變化 期間以i : 2 : 4 : i : 2 : 4 : 8 : 8的比例依序分配。具體來說，若一個幀的延續(xù)時間
為1V，則光學(xué)快門開啟的第一至第三期間分別具有(1/30) XTF、 (2/30) X1V以及(4/30) XTF 等不同的延續(xù)時間，接著第四至第六期間也同樣分別具有(1/30) XTF、 (2/30)X1V以及 (4/30) X1V等不同的延續(xù)時間，而最后的第七與第八期間分別具有相同的(8/30) X1V的延 續(xù)時間。 此外，也和圖2所示的第一實施例一樣，光源控制部16使背光輝度以1 : 16的比 例進行2階段的變化。不過，背光輝度不是在兩個值之間一一交互變更，而是最初的第一至 第三期間固定為l，接下來的第四至第六期間固定為16，第七期間再為l，最后的第八期間 為16。 如此一來，根據(jù)本實施例的顯示裝置也如同公知的顯示裝置般，可有256灰階的 表現(xiàn)。 光學(xué)快門開啟的最短延續(xù)時間和圖2所示的第一實施例一樣，為(1/30) XTF。不 過，光學(xué)快門開啟時，光源控制部16使背光輝度保持一定的最短時間在本實施例中相當(dāng)于 第一至第三期間或第四至第六期間的長度，為((1+2+4)/30)XTF。此與圖2所示的第一實 施例相比為7倍長度。因此，使背光輝度保持一定的最短時間變長，可避免背光源12的應(yīng) 答損失以及閃爍的問題。 —般而言，發(fā)光二極管(LED)可用作背光源12。因為LED的啟動通常需要100 200ns的時間，光源控制部16使光源12所照射的光強度保持一定的最短時間較佳至少比該 啟動時間(一般稱之為"應(yīng)答時間")長。相反地，若此最短時間過長，會使驅(qū)動頻率過低， 則易發(fā)生閃爍。具體來說，為了防止閃爍的發(fā)生，較佳以比用以表示單位時間內(nèi)幀的更新次 數(shù)的"幀率(framerate)"大或者至少相等的頻率變化背光輝度。也即，該光源控制部維持 該背光源所發(fā)射的光在一定強度的最短時間至少要比該背光源的應(yīng)答時間長，且比幀率的 倒數(shù)短或至少相等。 為了避免背光源的應(yīng)答損失以及閃爍的問題，同步控制部18決定光學(xué)快門的開 關(guān)控制以及背光輝度變化的組合，使光源控制部16所進行背光輝度的變化與該快門控制 部14所進行的光學(xué)快門的開關(guān)同步。 具體來說，在圖4所示的例子中，和圖2所示的第一實施例相同，背光輝度的變化
比為i : 16的兩階段變化，光學(xué)快門的開啟時間以i :2:4: 8的比例變化，但這些組
合，也就是一個幀期間內(nèi)的子幀的配置不相同。因此，利用光學(xué)快門的開關(guān)控制與背光輝度 變化的組合的各種組合，不只使光學(xué)快門的驅(qū)動頻率降低，也可避免背光源的應(yīng)答損失以 及閃爍的問題。 以上就實施本發(fā)明的最佳形態(tài)進行說明，但本發(fā)明并不限于此最佳形態(tài)所述的實 施方式?？稍跓o損于本發(fā)明的范圍內(nèi)進行可能的變化。 例如，本發(fā)明的上述實施例也可適用于在一個幀期間內(nèi)依序點亮R、G、B的背光用 LED燈的序列方式，此時R、G、B的各背光用LED燈點亮的子幀期間內(nèi)，可參照圖2至圖4實現(xiàn)灰階表現(xiàn)的說明,
權(quán)利要求
一種有源矩陣式顯示裝置，具有多個像素陣列以及照射所述多個像素的背光源，用以顯示包含多個幀的圖像，其包括多個光學(xué)快門，分別對應(yīng)于所述多個像素而設(shè)置；一快門控制部，用以開關(guān)所述多個光學(xué)快門；一光源控制部，用以對該背光源所發(fā)射的光強度進行兩階段以上的多段調(diào)整；以及一同步控制部，使該光源控制部所進行的該背光源所發(fā)射的光強度的調(diào)整與該快門控制部所進行的所述多個光學(xué)快門的開關(guān)同步，以于一個特定幀中實現(xiàn)特定的灰階表現(xiàn)。
2. 如權(quán)利要求l的有源矩陣式顯示裝置，其中于該一個特定幀中實現(xiàn)MXN位元的灰階 表現(xiàn)時，M，N為2以上的整數(shù)，該光源控制部于該一個特定幀的期間內(nèi)對該背光源所發(fā)射的光強度進行M段調(diào)整； 該快門控制部于該一個特定幀的期間內(nèi)對該等光學(xué)快門的開啟時間進行N段調(diào)整； 該同步控制部根據(jù)下式分別決定該光學(xué)快門的開啟時間的調(diào)變比Ax以及該背光源所 發(fā)射的光強度的調(diào)變比Iy，以控制該光源控制部以及該快門控制部<formula>formula see original document page 2</formula>
3. 如權(quán)利要求1的有源矩陣式顯示裝置，其中該同步控制部使該光源控制部所進行的 該背光源所發(fā)射的光強度的調(diào)整與該快門控制部所進行的所述多個光學(xué)快門的開關(guān)同步， 以于該光學(xué)快門開啟時，該光源控制部維持該背光源所發(fā)射的光在一定強度的最短時間至 少要比該背光源的應(yīng)答時間長，且比幀率的倒數(shù)短或至少相等。
4. 如權(quán)利要求l的有源矩陣式顯示裝置，其為微機電系統(tǒng)顯示器或強介電性液晶顯示
全文摘要
為了提供一種具有盡可能低的驅(qū)動頻率的有源矩陣式顯示裝置，該有源矩陣式顯示裝置具有多個像素的陣列以及照射所述多個像素的背光源，用以顯示包含多個幀的圖像，并包括多個光學(xué)快門，分別對應(yīng)于所述多個像素而設(shè)置；一快門控制部，用以開關(guān)所述多個光學(xué)快門；一光源控制部，用以對該背光源所出射的光強度進行兩階段以上的多段調(diào)整；以及一同步控制部，使該光源控制部所進行的該背光源所出射的光強度的調(diào)整與該快門控制部所進行的所述多個光學(xué)快門的開關(guān)同步，以于一個特定幀中實現(xiàn)特定的灰階表現(xiàn)。本發(fā)明使得消耗電力變小，同時避免零件劣化、發(fā)熱等問題，因而延長顯示裝置的耐用時間。
文檔編號G09G3/36GK101727865SQ200910204639
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者住尚樹 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司