CN101281329A - 液晶显示器及其子像素 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示器的子像素，包括第一区域，具有第一储存电容；以及第二区域，具有第二储存电容，其中该第一储存电容连接于该液晶像素的共用线，而该第二储存电容则连接于一个相邻该子像素的另一子像素的栅极线。

Description

液晶显示器及其子像素

发明领域

本发明涉及液晶显示器，并且尤其涉及其子像素具有多区域的液晶显示器。

技术背景

目前最普遍应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的广角技术，分别是平面转换式(in-plane switching，IPS)与垂直对准式(verticalalignment，VA)，以平面转换式而言，其无需补偿膜就具有最佳的视角特性和色彩表现，灰阶之间的反应速度均匀，但其对比较低，且制造时的良率也低。而垂直对准式具有较高的良率、对比也高，但是需要辅以补偿膜才能有广视角的效果，且在色彩表现上不如平面转换式，如垂直对准式的液晶显示器在以斜角度观看时，亚洲人的肤色就会有偏蓝或偏白的现象，此称为色偏(color wash-out)。

色偏问题的解决，可通过在一个子像素内产生两个不同的伽马曲线(gamma curve)来达到混色的效果来加以改善，此种技术则称为半色调(half-tone)，其中，每一子像素对应于红、绿或蓝中之一的颜色。而为了要在一个子像素内产生不同的伽马曲线，最直接的方式就是在一个子像素内分为两个区域，亦即将原本的子像素的像素电极分为两个，故一种双区域子像素由此诞生。而这种半色调的技术，总共有三种子像素的电路设计。

请参阅图1，为第一种常用的半色调像素的等效电路图。其中披露了第一种子像素1，包括数据线DL、扫描线GL以及共用线CL。以及第一种子像素1还设置有薄膜晶体管10、储存电容11连接该共用线CL与该薄膜晶体管10的漏极，而数据线DL则连接至薄膜晶体管10的源极，扫描线GL则连接至薄膜晶体管10的栅极。以及，第一种子像素1还包括两个液晶电容，其分别是第一液晶电容12a与第二液晶电容12b，且第一液晶电容12a具有的第一像素电极1a与薄膜晶体管10的漏极连接，而第二液晶电容12b具有第二像素电极1b。图1所披露的第一种子像素1，是通过在第一像素电极1a与第二像素电极1b之间设置串联电容13来达到电容分压的效果的，使第一像素电极1a与第二像素电极1b的伽马曲线不同，进一步来说，第一像素电极1a的电压由数据线DL通过薄膜晶体管10直接写入，而第二像素电极1b的电压则取决于串联电容13与第二液晶电容12b的分压，换言之，第二像素电极1b的第二液晶电容12b是在一个浮接的状态，而其电位是靠耦合来决定的。这种通过串联电容13而将两个液晶电容的电位分开，进而产生两个不同的伽马曲线，构造简单，所增加的电子元件较少，更重要的是走线并未增加，因此对开口率的影响也较小。然而，串联电容13所带来的问题是在面板的操作中，它会捕捉电荷而导致第二像素电极1b的电位偏移设定值而产生影像残留，除了存在可靠度问题外，还会造成颜色、亮度不均匀的水波纹(mura，又称云纹)现象。

请参阅图2，为第二种常用的半色调像素的等效电路图。其特征在于直接通过两个薄膜晶体管与两条栅极线或两条数据线来给定两个伽马值以产生两个伽马曲线。图2披露了第二种子像素2，包括第一扫描线GL1、第二扫描线GL2，以及平行于两者之间的共用线CL，还有数据线DL，第二种子像素2还包括第一薄膜晶体管20a的栅极连接至第一扫描线GL1，以及第二薄膜晶体管20b的栅极连接至第二扫描线GL2。此外，第一薄膜晶体管20a的漏极通过第一储存电容21a与共用线CL连接，第二薄膜晶体管20b的漏极通过第二储存电容21b与共用线CL连接。且第一薄膜晶体管20a的漏极连接至第一液晶电容22a并具有第一像素电极2a；第二薄膜晶体管20b的漏极连接至第二液晶电容22b并具有第二像素电极2b。虽然这种设计可以直接并且有效地产生两组伽马曲线，但是由于多增加了一条导线如扫描线，因而产生了遮挡的副作用，也就是使得开口率减少，且系统电路也变的复杂，而扫描驱动也增加了一倍(如果用两条数据线则数据驱动增加一倍)，耗电量也增加。

请参阅图3，为第三种常用的半色调像素的等效电路图。其中披露了第三种子像素3，其包括第一共用线CL1与第二共用线CL2、平行于两者的扫描线GL，以及数据线DL。此外，其还包括第一薄膜晶体管30a，其源极连接至数据线DL，而其栅极连接到扫描线GL，以及第二薄膜晶体管30b的源极连接至数据线DL，而其栅极连接到扫描线GL，但第一薄膜晶体管30a的漏极通过第一储存电容31a连接第一共用线CL1而第二薄膜晶体管30b的漏极通过第二储存电容31b连接第二共用线CL2。以及第一薄膜晶体管30a的漏极还连接第一液晶电容32a，而第二薄膜晶体管30b的漏极则连接第二液晶电容32b。与图2相同的是，图3的子像素也是通过两个薄膜晶体管30a与30b来达到分割第一像素电极3a与第二像素电极3b的电位的目的的，然而与图2的常用技术不同的是，图3的第三种子像素3是以两条共用线来产生不同的伽马曲线的，进一步讲，就是第一像素电极3a与第二像素电极3b对应到不同的共用线CL1与CL2且各自连接到不同的信号源。如第一共用线CL1与第二共用线CL2是耦接彼此反相的方波，所以在薄膜晶体管关闭后产生不同的耦合，进而使第一像素电极3a与第二像素电极3b的电位分开，产生不同的伽马曲线。虽然第三种子像素3不增加栅极线或数据线的数量，却还是增加了一条共用线，开口率依然下降。再者，除了要供应两条共用线的电位外，还要产生两组信号源供给其使用，这也会使系统的复杂度增加、成本上升，耗电量也有增加。

所以，如何在子像素上，产生多个不同的伽马曲线，并且能够在尽可能地不增加走线、元件的情况下维持住开口率，减少系统的复杂度，并保有可靠度，一直是应用双区域甚或多区域型子像素的垂直对准式液晶显示器所难以解决的问题。

发明内容

有鉴于传统的多区域子像素所使用的技术，会导致可靠度问题、水波纹(mura)现象、或是因为新增导线而使像素的开口率下降且使系统变的复杂。本发明以无比的巧思创造出新的像素设计，无需增加走线，且可以配合旧型面板既有的共同电压调变控制(Vcommodulation)，故无需变更系统，只要装上本发明的面板，整个液晶显示器即可作动。

为了达到上述的目的，本发明提供一种液晶显示器的子像素，至少分为第一区域与第二区域，并包括基板；第一扫描线GL1；第二扫描线平行该第一扫描线且与共用线，排列于该基板上；第一像素电极位于该第一区域；第二像素电极位于该第二区域；第一储存电容，其一端连接于该第一像素电极，及另一端连接于该共用线；以及第二储存电容，其一端连接于该第二像素电极4b，及另一端连接于该第二扫描线。

如前所述的液晶显示器的子像素，还包括具有第一栅极、第一源极及第一漏极的第一薄膜晶体管，而该第一栅极连接于该第一扫描线，该第一漏极连接于该第一像素电极4a；以及具有第二栅极、第二源极及第二漏极的第二薄膜晶体管，而该第二栅极连接于该第一扫描线，以及该第二漏极连接于该第二像素电极。

为了达到上述的目的，本发明提供另一种液晶显示器的驱动方法，其应用于子像素，该子像素包括：第一扫描线、第二扫描线与共用线；第一储存电容，其一端连接于第一像素电极，及另一端连接于该共用线；第二储存电容，其一端连接于第二像素电极，及另一端连接于该第二扫描线；第一薄膜晶体管a以及第二薄膜晶体管且其栅极均连接于该第一扫描线，而其各自的漏极分别连接于该第一像素电极与该第二区域电极；其中，该驱动方法包括：提供高电位给该第一扫描线；写入第一数据信号至该第一像素电极与该第二像素电极；提供共同电压给该共用线；以及提供低电位给该第一扫描线，使该第一薄膜晶体管与该第二薄膜晶体管呈断路状并使第一像素电极与第二像素电极彼此绝缘。

如上所述的方法，其中该共用线是以共同电压调变控制的。

附图说明

图1是第一种常用的半色调像素的等效电路图；

图2是第二种常用的半色调像素的等效电路图；

图3是第三种常用的半色调像素的等效电路图；

图4是本发明实施例的半色调像素的等效电路图；

图5是本发明以共同电压调变控制共用线的波形图；

图6是本发明驱动波形图；以及

图7是本发明另一种实施例的半色调像素的等效电路图。

具体实施方式

请参阅图4，其为本发明第一实施例的半色调像素的等效电路图。其中披露了第一子像素4及与之相邻的一个第二子像素4’，且第二子像素4’仅披露其具有的第二扫描线GL2，而第一子像素4包括共用线CL、第一扫描线GL1以及数据线DL。以及，为了得到两个伽马曲线以达成混色的效果，故在第一子像素4内包括两个液晶电容，分别是第一液晶电容42a以及第二液晶电容42b，其中第一液晶电容42a所在位置即为第一区域a，而第二液晶电容42b所在位置即为第二区域b。以及，此二液晶电容各自具有第一像素电极4a与第二像素电极4b；此实施例的子像素4包括两个薄膜晶体管TFT(40a、40b)，分别位于第一区域a与第二区域b，这两个薄膜晶体管TFT的漏极各自与第一液晶电容42a及第二液晶电容42b连接，而源极则均与数据线DL连接，而栅极则均与第一扫描线GL1连接。如此当第一扫描线GL1为低电位将第一薄膜晶体管TFT 40a和第二薄膜晶体管TFT 40b关闭时，第一像素电极4a与第二像素电极4b就可以绝缘。另外，该第一薄膜晶体管40a的漏极尚通过第一寄生电容43a与第一扫描线GL1连接；第二薄膜晶体管40b的漏极则通过第二寄生电容43b与第一扫描线GL1连接。与之前所述的常用双区域型子像素不同的是，本发明的第一液晶电容42a、第二液晶电容42b虽然分别连接第一储存电容41a与第二储存电容41b，但是，本发明将其中一者连接于共用线CL上，而另一个连接于第二子像素4’的第二栅极线GL2上，并搭配共同电压调变控制(common voltage modulation)，即可使第一像素电极4a与第二像素电极4b电位不同，而无需增加任何的导线。

请参阅图5，其为根据本发明第一实施例的共用线的共同电压调变控制电压共用线与像素电压的波形示意图。在此实施例中即通过共同电压调变电压来对共用线CL加以控制。以往使用共同电压调变是用来减少数据线的电压变动范围，以减低数据驱动集成电路(IC)的成本的。而在本实施例中，则以电压调变来控制共用线CL，因此共同电压将会有两个准位(包括一个高准位及一个低准位)，每子像素电压写入时，共用线CL的电压会改变一次准位，故当像素电压相对于共同电压写入是正极性时，则共用线电压(Vcom)是低准位，而当像素电压相对于共同电压写入是负极性时，则共同电压是高准位。

请参阅图6，为本发明第一实施例的驱动波形图。由于第一区域a的第一储存电容41a与第一液晶电容42a都连接于共用线CL，而第二区域b中只有第二液晶电容42b连接于共用线CL，其第二储存电容41b则是连接在栅极线GL2，因此当栅极信号处于高电位并分别将第一与第二晶体管40a及40b开启后，第一像素电极4a所受到来自于共同电压信号耦合电位的变动将会比第二像素电极4b来得大，因此，第一像素电极4a与第二像素电极4b电位就会不一样，所以使得第一区域的伽马曲线与第二区域的伽马曲线相异，自然而然地产生混色的效果。

请参阅图7，其为本发明另一种实施例的半色调像素的等效电路图，其大部分的结构与图4的实施例相同，且相同的元件用相似的编号表示。此实施例中披露了第一子像素5及与之相邻的第二子像素5’，且第二子像素5’仅披露其具有的第二扫描线GL2，而第一子像素5包括共用线CL、第一扫描线GL1以及数据线DL。以及，为了得到两个伽马曲线以达成混色的效果，故在子像素5内包括两个液晶电容，分别是第一液晶电容52a以及第二液晶电容52b，其中第一液晶电容52a所在位置即为第一区域a，而第二液晶电容52b所在位置即为第二区域b。且这两个液晶电容各自具有第一像素电极5a与第二像素电极5b，本实施例中包括的两个薄膜晶体管TFT(50a、50b)分别设置于第一区域与第二区域，这两个薄膜晶体管TFT的源极均与数据线DL连接、栅极均与第一扫描线GL1连接、而漏极则各自与第一液晶电容51a、第二液晶电容51b连接。因此，当第一扫描线GL1为低电位将第一薄膜晶体管TFT 50a和第二薄膜晶体管TFT 50b关闭时，第一像素电极5a与第二像素电极5b就可以绝缘。另外，该第一薄膜晶体管50a通过第一寄生电容53a连接第一扫描线GL1；第二薄膜晶体管51b通过第二寄生电容53b连接第一扫描线GL1。同样地，与之前所述的常用子像素不同的是，本实施例的第一液晶电容52a、第二液晶电容52b虽然分别连接第一储存电容51a与第二储存电容51b，但是，本实施例将其中一者连接于共用线CL上，而另一个连接于第二子像素5’的第二扫描线GL2上，如此即可使第一像素电极5a与第二像素电极5b电位不同，而无需增加任何的导线。此外，本实施例与第一实施例主要的不同处在于，图5第二像素电极5b的地方，还增设第三储存电容51c与第二薄膜晶体管50b的漏极连接，而第三储存电容51c的另一端与共用线CL连接，如此即可加强稳定像素电压的作用并使设计更具有弹性，并使设计上各种的考虑因素得以最佳化。

综上所述，对于垂直对准式薄膜晶体管液晶显示器而言，通过一个内部分为两个或两个以上具有不同伽马曲线输出区域的子像素，所产生的混色的效果，可以减轻或消除色偏的现象。然而，若对图1所示的常用技术而言，第二区域1b会因为串联电容13的电位偏移而有可靠度不足、影像残留、水波纹现象；对图2的常用技术而言，通过两条栅极线或数据线给定两个不同的伽马曲线虽然直接有效，但却因为增加了走线而导致开口率降低、系统过于复杂、耗电量增加；而对图3的常用技术而言，通过两条共用线且具有反相的方波，由此使两个区域的液晶电容的电位不同进而产生不同的伽马曲线，但也仍然存在因为增加走线而使系统复杂化、开口率降低、耗电增加的问题。反观本发明，虽然也是一种具有多区域的液晶子像素，但是以极具巧思的方式，将其中之一所含的储存电容连接到邻近子像素所属的扫描线(栅极线)上，并可进一步地配合共用线电压调变，通过这样的连接方式，使得本发明不同的区域电极的电位不同进而产生不同的伽马曲线，由此可见，通过本发明不但可以解决垂直对准式薄膜晶体管液晶显示器在斜角度观赏时的色偏问题，同时也因不需有太多走线的设计而改善了开口率，并且也让像素的设计与应用更有弹性。因此，综合来说，本发明利用原有的共同电压驱动方式并搭配特别的子像素结构来产生半色调，故在系统上是与无半色调相同的，并且，相对于图2、图3的常用技术而言，其线路与系统的复杂度也明显降低，因此成本也可随之降低，可见本发明整体而言降低了成本与线路的复杂度，并降低了能源的消耗，对于垂直对准式薄膜晶体管液晶显示器技术的贡献十分卓著。

本领域技术人员对本发明的各种各样的修改，不会脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种液晶显示器的子像素，至少分为第一区域与第二区域，并包括：

基板；

第一扫描线；

第二扫描线与第一扫描线平行且与共用线，排列于该基板上；

位于该第一区域的第一像素电极；

位于该第二区域的第二像素电极；

第一储存电容，其一端连接于该第一像素电极，以及另一端连接于该共用线；以及

第二储存电容，其一端连接于该第二像素电极，以及另一端连接于该第二扫描线。

2. 如权利要求1所述的液晶显示器的子像素，还包括具有第一栅极、第一源极和第一漏极的第一薄膜晶体管，而该第一栅极连接于该第一扫描线，该第一漏极连接于该第一像素电极；以及具有第二栅极、第二源极和第二漏极的第二薄膜晶体管，而该第二栅极连接于该第一扫描线，以及该第二漏极连接于该第二像素电极。

3. 如权利要求1所述的液晶显示器的子像素，其中该共用线是以共同电压调变控制的。

4. 如权利要求1所述的液晶显示器的子像素，其中该第二区域内还包括第三储存电容。

5. 如权利要求4所述的液晶显示器的子像素，其中该第三储存电容的一端连接至该第二像素电极。

6. 如权利要求5所述的液晶显示器的子像素，其中该第三储存电容的另一端连接至该共用线。

7. 一种液晶显示器的驱动方法，应用于子像素，该子像素包括：第一扫描线、第二扫描线与共用线；第一储存电容，其一端连接于第一像素电极，以及另一端连接于该共用线；第二储存电容，其一端连接于第二像素电极，以及另一端连接于该第二扫描线；第一薄膜晶体管以及第二薄膜晶体管且其栅极均连接于该第一扫描线，而其各自的漏极分别连接于该第一像素电极与该第二区域电极；

其中，该驱动方法包括：

提供高电位给该第一扫描线；

写入第一数据信号至该第一像素电极与该第二像素电极；

提供共同电压给该共用线；以及

提供低电位给该第一扫描线，使该第一薄膜晶体管与该第二薄膜晶体管呈断路状并使第一像素电极与第二像素电极彼此绝缘。

8. 如权利要求7所述的驱动方法，其中该共用线是以共同电压调变控制的。

9. 如权利要求7所述的驱动方法，其中该子像素还包括第三储存电容，该第三储存电容的一端连接该第二像素电极。

10. 如权利要求7所述的驱动方法，其中该子像素还包括第三储存电容，该第三储存电容的一端连接该共用线。

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