TWI408651B

TWI408651B - 液晶顯示裝置

Info

Publication number: TWI408651B
Application number: TW97135802A
Authority: TW
Inventors: Masahiro Yoshiga; Minoru Shibazaki
Original assignee: Innolux Corp
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2013-09-11
Also published as: CN101399025B; TW200915291A; CN101399025A; JP4834893B2; JP2009080446A

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於一種主動式矩陣型液晶顯示裝置，尤指一種具有防窺視功能的主動式矩陣型液晶顯示裝置。

主動式矩陣型液晶顯示裝置中設有2片透明基板，在其相對面上設有像素電極，2片透明基板的間隙間配置液晶層，透明基板面上的像素電極排列成矩陣狀，以顯示像素，各像素電極旁設有ON，OFF切換用的開關元件。

一般的液晶顯示裝置大都希望可以從儘可能廣角的位置看見顯示畫面，亦即要求廣角視野。不過，例如當液晶顯示裝置用於可攜式產品上時，有可能會在電車等等人蛇混雜的場所中使用，此時有可能不希望周圍的人看到顯示畫面。因此對於隱私模式下的使用要求為使用者可清楚看見顯示畫面，而使用者以外的閒雜人等則難以看清楚顯示畫面。

因應上述要求，須縮窄習知液晶顯示裝置的影像信號範圍，這樣一來，色階(信號電壓)的範圍也變窄，對比會變得不好，而產生從正面看時的像素顯示也變差的問題。

因此，例如日本專利特開平09-230377號公報中提出，一種改變液晶顯示面板之視野角度的方法。此方法係由垂直配向型向列式(VAN)液晶模式所實施，在VAN模式下，為了防偷窺，具有一個傾斜範圍的視角會變得十分狹窄，在隱私模式下的使用有不足的問題。

再者，例如日本專利特開2007-17988號公報提出，使用2片液晶顯示面板顯示像素，其可於廣角可視之第一模式與僅窄角可視之第二模式間進行液晶顯示的切換。然而，此方法因為使用2片面板，裝置會變厚，而且也有成本較高的問題。

本發明之目的在於解決上述問題，其不需要特別的製程或控制，簡單來說，從正面看時，可保持一般亮度以及對比的影像顯示，而從偏離正面的角度看時，藉由以特定的顏色或交錯圖案等等進行影像顯示而變得不清楚，因而提供可以隱私模式使用的液晶顯示裝置。

根據本發明，可提供一種主動式矩陣型液晶顯示裝置，包括像素陣列與電壓源。像素陣列係由複數個像素元件所構成。電壓源係供應複數個信號電壓予像素陣列，用以控制像素陣列的亮度，並顯示影像。其中，相鄰的像素元件會分別給予不同位準的信號電壓。相鄰的像素元件的平均亮度係隨著信號電壓的變化關係於正視主動式矩陣型液晶顯示裝置時，呈現一般的γ曲線，以顯示出預期的影像。且相鄰的像素元件的平均亮度係隨著信號電壓的變化關係於偏移一角度斜視主動式矩陣型液晶顯示裝置時，呈現在特定色階(信號電壓)範圍內維持在一固定值，以改變影像對比而顯示出難以辨識的影像。因此從正面看的影像可顯示出本來的影像，而從斜面看時因對比改變之故，則顯示出難以看出本來影像的影像。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中像素元件可為像素或由像素分割而得的子像素，例如將一種顏色的像素進一步分割為2。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，更包括儲存裝置以及對照表。其中，儲存裝置用以儲存欲輸入至該像素陣列的像素資料；對照表係與儲存裝置相通，並記錄有對應像素資料之複數個電壓值，其可輸出不同的電壓值予相鄰像素元件，以區別隱私模式致能狀態下正視與斜視時的亮度。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，更包括開關，其與對照表相通，並可被控制以切換主動式矩陣型液晶顯示裝置選擇性地進入隱私模式致能狀態或隱私模式禁能狀態。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中當主動式矩陣型液晶顯示裝置選擇性進入隱私模式禁能狀態時，會改用另一個與儲存裝置相通之對照表來輸出電壓至像素陣列。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中電壓值係以數位形式記錄於對照表中，而主動式矩陣型液晶顯示裝置更包括數位類比轉換器，其與對照表相通，用以於施加電壓值至相鄰像素元件前，將電壓值轉換為類比形式。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中特定的信號電壓範圍係為輸出至像素陣列之γ曲線之整體的信號電壓範圍的20%~80%。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中為了使從斜角度看時的影像難以看出本來影像，在特定色階(信號電壓)範圍下至少混合兩種不同的固定亮度。例如像素陣列具有第一區與第二區，其中第一區在特定的信號電壓範圍內的平均亮度係維持在一固定值，而第二區在特定的信號電壓範圍內的平均亮度係維持在另一固定值，因而於偏移一角度斜視該主動式矩陣型液晶顯示裝置時對比會變更差。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中第一區係與第二區彼此水平相鄰或彼此垂直相鄰。

上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中像素陣列包括複數個第一區與第二區，且第一區與第二區係以一間隔配置成棋盤狀。

根據本發明，可提供一種具有上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置之電子裝置，用以顯示資料。

根據本發明，可提供一種使上述所記載之主動式矩陣型液晶顯示裝置操作於一隱私模式下的方法，包括使主動式矩陣型液晶顯示裝置進入一隱私模式致能狀態；以及分別施加不同的信號電壓至像素陣列的相鄰像素元件，以使相鄰像素元件產生一平均亮度。其中，相鄰像素元件的平均亮度係隨信號電壓的變化關係於正視主動式矩陣型液晶顯示裝置時呈現γ曲線，以顯示出預期的影像；且相鄰像素元件的平均亮度係隨信號電壓的變化關係於偏移一角度斜視主動式矩陣型液晶顯示裝置時，在特定的信號電壓範圍內維持在一固定值，以改變影像對比至難以辨識的程度。

以下參考圖式詳細說明本發明之實施例。

第一圖所示者為亮度(或稱為輝度)相對於色階(或灰階，信號電壓)的變化關係。此類曲線通常稱為γ曲線。曲線1為一般的γ曲線。一般來說，亮度相對於色階係以指數函數的關係增加。另一方面，曲線2為如第二圖中使用者從離正面60度傾斜角看時，對應於色階的亮度變化。通常，各像素係分別施予對應於第一圖橫軸上所示色階的電壓，根據個別的像素顯示出畫面，其中從正面者以曲線1的亮度表示，從斜面者以曲線2的亮度表示。

例如，對應於色階施加某電壓V於一像素時，從正面看的亮度係以V的函數I₀ (V)表示。此即為γ曲線1。相反地，同樣對應於色階施加某電壓V於一像素的情形下，從離正面60度傾斜角看的亮度係以V的函數I₆₀ (V)表示。此即為γ曲線2。換言之，由於從正面看的亮度係以曲線1表示，而從離正面60度傾斜角看的亮度係以曲線2表示，因此某一信號與某一信號間之亮度差原則上只用曲線1的變化與曲線2的變化的差異來表示。因此，從斜面看的影像和從正面看的影像為幾乎相同的影像，只是顯示出來的畫面不太清楚。

所以，根據本發明，利用分別施加不同位準的信號電壓至相鄰像素來改變影像對比，因而使正面看的影像為一般預期的影像，而斜面看時顯示出來的畫面無法辨識，確保隱私的維護。例如，分別施加信號電壓V₁ 及V₂ 至相鄰的像素1及像素2，則從正面看的亮度為像素1及像素2的平均，亦即(I₀ (V₁ )+I₀ (V₂ ))/2，而從離正面60度傾斜角看的亮度為(1₆₀ (V₁ )+I₆₀ (V₂ ))/2。此時，已知(I₀ (V₁ )+I₀ (V₂ ))/2為本來的γ曲線，可由正面看到一般預期的影像。而為了表示出例如曲線3及4所示之在特定的信號電壓範圍內具有固定的亮度(I₆₀ (V₁ )+I₆₀ (V₂ ))/2，V₁ 及V₂ 須事先設定，以改變影像對比，而使從離正面60度傾斜角看到的影像難以辨識。換言之，曲線3及4係為了破壞本來影像顯示功能(即施予各像素不同信號電壓以得到不同亮度的畫面顯示)所設定的曲線，使從斜面看的亮度不隨信號電壓的變化改變。如此一來，各像素的亮度從正面看時相對於信號電壓的變化呈γ曲線變化，顯示出本來所預期的影像，而從離正面60度傾斜角看的亮度變化，係於特定的信號電壓範圍內，呈現固定的亮度。當全部的像素均為相同的亮度時，影像對比變差，可使本來的影像變得難以辨認。

此外，例如使一列或某些固定列之像素所得之(I₆₀ (V₁ )+I₆₀ (V₂ ))/2為曲線3，而與其交錯之一列或某些列之像素所得之(I₆₀ (V₁ )+I₆₀ (V₂ ))/2為曲線4，則可得到如第三圖(A)所示之從離正面60度傾斜角看時所看到的高亮度區域I與低亮度區域II兩種亮度呈縱向交錯的畫面。換言之，若在不同區域中使用2種γ曲線，可使從斜面看的影像對比更差，有更加複雜的陰影效果。此外，高亮度區域I與低亮度區域II也可配置成如第三圖(B)及第三圖(C)所示之橫向交錯、棋盤式交錯(間隔配置)等畫面，因而使從斜面看的影像有更加複雜的陰影效果，而使其更加難以辨識。

上述本發明的主動式矩陣型液晶顯示裝置所包含的像素矩陣係以像素為單位進行電壓供給的差異化。除此之外，像素矩陣亦可以像素分割而得的子像素為單位進行電壓供給的差異化。不過，在未分割像素的情形下，為了得到兩個電壓要使用2個像素，因而解析度會減半。為了解決此問題，如前述般將一個像素(或子像素)分為二，給予兩個電壓信號，則可維持本來的解析度。

第四圖為根據本發明主動式矩陣型液晶顯示裝置之像素顯示方式之方塊圖，其係以同時供給不同電壓予相鄰子像素為例加以說明。在第四圖中，液晶顯示裝置具有像素陣列以包含複數個像素21。各像素21係對應設置於矩陣之縱方向與橫方向上的複數個R，G，B三原色，並分割為子像素22與子像素23。液晶顯示裝置更包含電壓源，供應信號電壓予像素陣列，用以控制像素陣列的亮度，顯示出影像。首先，將像素資料27存在記憶體26中，從記憶體26輸出之像素資料係根據對照表25，經數位類比(D/A)轉換器24轉換成電壓資料。其中，對照表25係分別與數位類比轉換器24、記憶體26耦接，並以數位形式紀錄有對應像素資料的電壓值，其可分別輸出不同的電壓值予子像素22、23，以區別隱私模式致能狀態下正視與斜視時的亮度。數位類比轉換器24係用以於施加電壓值至子像素22、23前，將電壓值轉換為類比形式。此時，對照表中所設定之輸出信號電壓V₁ 與V₂ 係分別對應至使從正面看顯示裝置時的亮度為一般的γ曲線1，從斜面看顯示裝置時的亮度為曲線3。所輸出之信號電壓V₁ 與V₂ 係分別施加至子像素22與子像素23。

上述實施例中的各裝置雖用來處理子像素，但同樣可用以處理相鄰的像素，而得到幾乎相同的效果。

另外，可設計一可選擇之系統，以利用與對照表耦接的開關，切換一隱私模式禁能狀態(即只需顯示本來影像的情況)，以及一隱私模式致能狀態(即需使從正面看的影像為本來的影像，而從斜面看的影像為與本來影像對比不同的影像的情況)。在一般的場合下顯示出廣視野的影像，而只在混雜場所等隱私模式為必要的情形下使從斜面看的影像難以辨識。在第四圖中，利用開關部28轉換對照表，以輸出信號電壓至像素陣列，其中，可選擇一般的對照表(如對照表25)以及另一個與記憶體26耦接的隱私模式用對照表(未圖示)。如此一來，根據本發明的顯示裝置在不使用隱私模式時，可有較廣的視野，隨場所可有因地置宜的實施態樣。

除此之外，為了使隱私模式下從斜面看的影像更難辨識，也可將所使用的信號電壓範圍狹窄化。為了使γ曲線中相對於信號電壓的亮度可如曲線3或4般保持固定，通常須將整體信號電壓限定在某範圍內。因此，若只在兩個γ曲線的亮度為固定的特定信號電壓範圍內使用的話，從斜面看的影像可在一個區域內呈現完全相同的亮度，而在混合不同亮度的兩個區域內呈現陰影的效果。這種兩個γ曲線的亮度為固定的特定信號電壓範圍，可從信號電壓整體範圍的20%~80%選擇，在此範圍內使用下，可使每個區域中從斜面看的亮度完全相同。

根據本發明的液晶顯示裝置，其於隱私模式下的操作方法，包括使液晶顯示裝置進入隱私模式致能狀態；以及分別施加不同的信號電壓至像素陣列的相鄰像素，以使相鄰像素產生一平均亮度。其中，相鄰像素的平均亮度係隨信號電壓的變化關係於正視液晶顯示裝置時呈現γ曲線，以顯示出預期的影像；且相鄰像素的平均亮度係隨信號電壓的變化關係於偏移一角度斜視液晶顯示裝置時，在特定的信號電壓範圍內維持在一固定值，以改變影像對比至難以辨識的程度。

根據本發明的液晶顯示裝置可用在個人電腦、筆記型電腦、個人數位助理(PDA)、數位相機、行動電話、車用導航系統等電子器材的液晶顯示部，用以顯示資料。尤其對於筆記型電腦、PDA、行動電話等可攜式電子器材的應用更加有利。

本案圖式中所包含之各元件列式如下：

1 ‧‧‧從正面看時色階與亮度的變化曲線(γ曲線)

2 ‧‧‧從離正面60度傾斜角看時色階與亮度的變化曲線

3 ‧‧‧施加2個不同電壓予相鄰像素時色階與亮度的變化曲線之例

4 ‧‧‧施加2個不同電壓予相鄰像素時色階與亮度的變化曲線之另一例

I ‧‧‧高亮度區域

II ‧‧‧低亮度區域

21 ‧‧‧像素

22 ‧‧‧子像素

23 ‧‧‧子像素

24 ‧‧‧數位類比(D/A)轉換器

25 ‧‧‧對照表

26 ‧‧‧記憶體

27 ‧‧‧像素資料

28 ‧‧‧開關

第一圖係表示出色階(信號電壓)與亮度的關係圖。

第二圖為從離正面60度傾斜角看的使用者與液晶顯示畫面的位置示意圖。

第三圖(A)為從離正面60度傾斜角看時所看到的2種亮度呈縱向交錯的畫面。

第三圖(B)為從離正面60度傾斜角看時所看到的2種亮度呈橫向交錯的畫面。

第三圖(C)為從離正面60度傾斜角看時所看到的2種亮度呈棋盤狀交錯的畫面。

第四圖為本發明主動式矩陣型液晶顯示裝置之像素顯示方式之方塊圖。

1 ‧‧‧從正面看時色階與亮度的變化曲線(γ曲線)

2 ‧‧‧從離正面60度傾斜角看時色階與亮度的變化曲線

Claims

一種主動式矩陣型液晶顯示裝置，包括：一像素陣列，包含複數個像素元件；以及一電壓源，供應複數個信號電壓予該像素陣列，用以控制該像素陣列的亮度，以並顯示一影像；其中分別施加不同位準的該等信號電壓予相鄰的像素元件；其中該等相鄰像素元件的一平均亮度係隨該等信號電壓的變化關係於正視該主動式矩陣型液晶顯示裝置時呈現一γ曲線，以顯示出一預期的影像；且其中該等相鄰像素元件的該平均亮度係隨該等信號電壓的變化關係於偏移一角度斜視該主動式矩陣型液晶顯示裝置時，在一特定的信號電壓範圍內維持在一固定值，以改變一影像對比而顯示出一難以辨識的影像；一儲存裝置，用以儲存欲輸入至該像素陣列的像素資料；以及一對照表，與該儲存裝置相通，其中記錄有對應該像素資料之複數個電壓值，其可輸出不同的該等電壓值予該等相鄰像素元件，以區別一隱私模式致能狀態下正視與斜視時的亮度。
根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該等相鄰像素元件為相鄰的像素或由一像素分割而得的相鄰子像素。
根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，更包括一開關，與該對照表相通，並可被控制以切換該主動式矩陣型液晶顯示裝置選擇性地進入該隱私模式致能狀態或一隱私模式禁能狀態。
根據申請專利範圍第3項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中當該主動式矩陣型液晶顯示裝置選擇性地進入該隱私模式禁能狀態時，改用另一個與該儲存裝置相通之對照表來輸出電壓至該像素陣列。
根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該等電壓值係以數位形式記錄於該對照表中，而該主動式矩陣型液晶顯示裝置更包括一數位類比轉換器，與該對照表相通，用以於施加該等電壓值至該等相鄰像素元件前，將該等電壓值轉換為類比形式。
根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該特定的信號電壓範圍係為輸出至該像素陣列之該γ曲線之一整體的信號電壓範圍的20%~80%。
根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該像素陣列具有一第一區與一第二區，該第一區在該特定的信號電壓範圍內的該平均亮度係維持在該固定值，而該第二區在該特定的信號電壓範圍內的該平均亮度係維持在另一固定值。
根據申請專利範圍第7項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該第一區與該第二區彼此水平相鄰。
根據申請專利範圍第7項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該第一區與該第二區彼此垂直相鄰。
根據申請專利範圍第7項之主動式矩陣型液晶顯示裝置，其中該像素陣列包括複數個該第一區與該第二區，該等第一區與該等第二區以一間隔配置成棋盤狀。
一種具有根據申請專利範圍第1項之主動式矩陣型液晶顯示裝置之電子裝置，用以顯示資料。
根據申請專利範圍第11項之電子裝置，可選自個人電腦、筆記型電腦、個人數位助理(PDA)、數位相機、行動電話、或導航系統。
一種使一主動式矩陣型液晶顯示裝置操作於一隱私模式下的方法，包括：使該主動式矩陣型液晶顯示裝置進入一隱私模式致能狀態；以及分別施加不同的信號電壓至一像素陣列的相鄰像素元件，以產生一平均亮度；其中該等相鄰像素元件的該平均亮度係隨該等信號電壓的變化關係於正視該主動式矩陣型液晶顯示裝置時呈現一γ曲線，以顯示出一預期的影像；且其中該等相鄰像素元件的該平均亮度係隨該等信號電壓的變化關係於偏移一角度斜視該主動式矩陣型液晶顯示裝置時，在一特定的信號電壓範圍內維持在一固定值，以改變一影像對比而顯示出一難以辨識的影像。
根據申請專利範圍第13項之方法，其中該等相鄰像素元件為相鄰的像素或由一像素分割而得的相鄰子像素。
根據申請專利範圍第13項之方法，更包括一使該主動式矩陣型液晶顯示裝置選擇性地進入該隱私模式致能狀態或一隱私模式禁能狀態的步驟。
根據申請專利範圍第13項之方法，其中該特定的信號電壓範圍係為輸出至該像素陣列之該γ曲線之一整體的信號電壓範圍的20%~80%。
根據申請專利範圍第13項之方法，其中該像素陣列具有一第一區與一第二區，該第一區在該特定的信號電壓範圍內的該平均亮度係維持在該固定值，而該第二區在該特定的信號電壓範圍內的平均亮度係維持在另一固定值。
根據申請專利範圍第17項之方法，其中該第一區與該第二區彼此水平或垂直相鄰。
根據申請專利範圍第17項之方法，其中該像素陣列包括複數個該第一區與該第二區，該等第一區與該等第二區以一間隔配置成棋盤狀。