CN101109875B - 一种tft lcd像素电极结构及驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TFT LCD像素电极结构，其中RGB子像素电极分成面积相等或大致相等A区和B区，子像素A区有一薄膜晶体管漏极与之相连，薄膜晶体管源极连接到驱动该区域的数据线SA，薄膜晶体管的栅极连接到栅线上；子像素B区也有一薄膜晶体管漏极与之相连，薄膜晶体管源极连接到驱动该区域的数据线SB，薄膜晶体管的栅极连接到与A区薄膜晶体管相连的同一栅线上；极性相反电荷的输出电路与A区和B区分别连接。本发明同时还公开一种TFT LCD像素电极驱动电路。本发明减小了由于像素公共电极电压的延迟造成对液晶显示画面的闪烁、颜色偏移、亮度串扰等画面品质的影响，提高了整个显示屏的画面品质。
Description
技术领域
本发明主要涉及液晶显示领域，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)像素电极结构及该结构的驱动电路。
背景技术
液晶显示器由于其体积小、高分辨率以及低功耗等优势，越来越普及。最近几年，液晶显示产业仍保持着蓬勃的发展，特别是液晶电视产品的发展，目前市场上已经出现了23英寸、26英寸、32英寸、37英寸、40英寸、55英寸等大屏液晶电视产品，甚至已经开发出了80英寸的液晶电视产品，所以液晶电视产品显示面积越来越大，成为液晶电视产业发展的一种趋势。但是，随着液晶产品显示面积越来越大，画面品质成为越来越关注的焦点，例如液晶显示屏的闪烁(flicker)、呈绿色(greenish)、亮度干扰(crosstalk)等问题由于显示屏面积的变大而变得越来越严重。
图1所示的为薄膜晶体管液晶显示屏驱动示意图100，液晶显示屏上的每一个像素可等效成液晶电容CLC 102和存储电容Cstg 103，像素电极的一端连接到薄膜晶体管(TFT)101的漏极，TFT101的源极则连接到显示屏的数据线S106；而像素电极的另一端连接到液晶显示屏的公共电极VCOM 104上。
为了防止液晶在直流电场下的老化，需要对液晶两端的电荷的极性不断地变化，图2所示的就是用在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)显示屏的几种驱动方式200：帧反转201(Frame Inversion)、行反转202(LineInversion)、列反转203(Column Inversion)和点反转204(Dot Inversion)。像素点205用“+”表示，意思是数据线通过薄膜晶体管101对像素的液晶电容102和存储电容103充电，最后的电压高于公共电极104电压，就相当于显示像素的TFT 101端充了正电荷；反之像素点206用“-”表示，也就是说像素点充了负电荷。目前常用的驱动方式为点反转204方式。
上述几种薄膜晶体管液晶显示屏的驱动方式都有一个共同的特点：每个像素的充电电荷为正电荷或为负电荷。由TFT-LCD驱动电路结构可知，每个像素的像素电极电荷可以由驱动IC直接驱动改变，但是其相对应的VCOM电极的电荷则须由VCOM信号来补充。
假设薄膜晶体管液晶显示屏的分辨率为m×n，XGA的分辨率为1024×768，一般m和n为偶数。每个像素用RGB三个子像素表示，所以每一行总子像素数量为3n。每个像素在“1”状态时充电电荷为Q，“0”状态时的充电电荷为0。如图3a所示的Gray Level Pattern(子像素同一灰度显示方式)在点反转驱动方式310下，对于每一行所有像素的总电荷量为Q-Q+Q-Q+......＝0，则每一行充电时，VCOM补偿的电荷总量也为0。如果用图3b所示的Sub Dot
Pixel Pattern(子像素点隔点显示方式)在点反转驱动方式320下，每一行所有像素的总电荷量为Q+0+Q+0+Q+......＝nQ/2(或-nQ/2)。每一行充电时，公共电极VCOM需要补充的电荷为nQ/2(或-nQ/2)。由于从VCOM信号的驱动电路到显示屏上每一像素点的公共电极端存在一定的阻抗，像素点上公共电极电压存在一定差异。从而引起了像素点的实际电压有一定的差异，这就会引起显示屏的闪烁(flicker)、颜色偏移(greenish)和串扰(crosstalk)等现象。
图7所示为上述驱动方式的常用驱动集成电路的结构方框图700，包括串行到并行数据转换器701，双向移位寄存器702，数据锁存器703，数字/模拟信号转换器704，电压跟随输出705，输出口706，输入信号707以及参考电压708。其中701为串行到并行数据转换器，主要将输入来的串行数据707转变成并行数据，再送到双向移位寄存器内702，等一行数据移位完成后就锁存到数据锁存器703内，锁存器内的数据根据输入的参考电压708和数模转换器704变成了模拟的驱动电压，该电压经过电压跟随输出705后就可以由输出端706输出到显示屏的数据线上。
发明内容
本发明就是为了克服现有技术的缺陷，以及针对大面积显示画面发展趋势的需求，提出一种能有效地降低解决在特殊显示图形(Pattern)下的闪烁(flicker)、同时能有效地防止显示屏在特定画面下呈绿色(greenish)的薄膜晶体管液晶显示器像素电极结构及该结构的驱动电路。
为了实现上述目的，本发明提供一种TFT LCD像素电极结构，其中子像素电极分成面积相等或大致相等的A区和B区，所述子像素电极为红色子像素电极、绿色子像素电极或蓝色子像素电极，子像素电极A区有一第一薄膜晶体管漏极与之相连，第一薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极A区的数据线SA，薄膜晶体管的栅极连接到栅线上；子像素电极B区也有一第二薄膜晶体管漏极与之相连，第二薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极B区的数据线SB，第二薄膜晶体管的栅极连接到与第一薄膜晶体管相连的同一栅线上；用于中和电荷驱动方式的源驱动集成电路的输出端的输出直接作为所述子像素电极A区的驱动电压，向所述子像素电极A区充入电荷量QA，所述源驱动集成电路的输出端的输出通过由一个运放、输入模拟电源电压以及三个阻值相等的电阻器构成的极性相反电荷的输出电路，而作为所述子像素电极B区的驱动电压，向所述子像素电极B区充入电荷量QB，所述源驱动集成电路向所述子像素电极充入的电荷总量Q，所述Q、QA和QB满足：Q＝QA+QB＝0；与所述子像素电极相对应的公共电极所充入的电荷量为0。
其中，所述子像素电极的A区和B区设置在栅线的两边，而对应的数据线SA和SB也设置在子像素电极的两边。或所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，所述子像素电极的形状大体为矩形。或所述子像素电极的数据线SA和SB设置在一起，而子像素电极A区和B区设置在数据线SA和SB的两边。或所述子像素电极的子像素电极A区和其对应的数据线SA以及子像素电极B区和其对应的数据线SB相隔设置，其中，所述数据线SA和数据线SB为相邻数据线，所述子像素电极A区和子像素电极B区位于栅线的同一侧，且所述子像素电极A区设置于所述数据线SA和数据线SB之间。或所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，所述子像素电极的形状大体为锲型。或所述RGB子像素电极的子像素电极A区和B区设置一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极A区和子像素电极B区的形状呈梳形交叉设置。或所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极的B区的电极大体为矩形，它包含在子像素电极A区里面；或者相反子像素电极A区包含在子像素电极B区的里面。或所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极的B区的电极形状设置成圆形电极，它包含在子像素电极A区的里面；或者相反子像素电极A区包含在子像素电极B区的里面。
为了实现上述目的，本发明提供一种TFT LCD像素电极驱动电路，其中用于中和电荷驱动方式的源驱动集成电路满足Q＝QA+QB＝0方式，其中Q为所述源驱动集成电路向所述子像素的像素电极充入的电荷总量，QA为所述源驱动集成电路向子像素电极A区的像素电极充入的电荷量，QB为所述源驱动集成电路向子像素电极B区的像素电极充入的电荷量；与所述子像素电极相对应的公共电极所充入的电荷量为0；
其中，所述子像素电极A区和子像素电极B区由子像素电极划分而得，所述子像素电极A区和子像素电极B区的面积相等或大致相等，所述子像素电极为红色子像素电极、绿色子像素电极或蓝色子像素电极；所述子像素电极A区有一第一薄膜晶体管漏极与之相连，第一薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极A区的数据线SA，第一薄膜晶体管的栅极连接到栅线上；子像素电极B区也有一第二薄膜晶体管漏极与之相连，第二薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极B区的数据线SB，第二薄膜晶体管的栅极连接到与第一薄膜晶体管相连的同一栅线上。
其中，所述极性相反电荷的输出电路具体为，每一个输出口端通过电阻器连接运算放大器的反向输入端，模拟电源电压通过电阻器连接到运算放大器的同向输入端，运算放大器的输出端或相反电压的输出口通过一个电阻器反馈到运算放大器的反向输入端。
本发明就是将原先每个RGB子像素的驱动为正电荷或负电荷方式变为同时采用正电荷和负电荷驱动，在这种驱动方式下，每个子像素在任何显示图形下电荷总量约为0，整个显示屏上所有像素点的充电电荷总量也近似为0，所以公共电极上充放电电荷近似为0。这样，减小了由于像素公共电极电压的延迟造成对液晶显示画面的闪烁、颜色偏移、亮度串扰等画面品质的影响，提高了整个显示屏的画面品质。
下面结合说明书附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为现有薄膜晶体管液晶显示平像素驱动示意图；
图2为现有液晶显示屏驱动方式示意图；
图3a为子像素同一灰度的显示图形(Gray Level Pattern)；
图3b为子像素点隔点显示图形(Sub Dot Pixel Pattern)；
图4为本发明TFT-LCD像素中和电荷驱动结构示意图；
图5为本发明液晶显示屏中和电荷驱动方式；
图6a为本发明子像素电极结构之一；
图6b为本发明子像素电极结构之二；
图6c为本发明子像素电极结构之三；
图6d为本发明子像素电极结构之四；
图6e为本发明子像素电极结构之五；
图6f为本发明子像素电极结构之六。
图6g为本发明子像素电极结构之七；
图6h为本发明子像素电极结构之八；
图7为现有源驱动集成电路结构方框图；
图8为本发明中和电荷驱动方式下源驱动集成电路结构方框图。
具体实施方式
图4为本发明TFT-LCD像素中和电荷驱动结构示意图400，其中红色子像素401R，绿色子像素401G，蓝色子像素401B，子像素电极A区402、子像素电极B区403，子像素电极B区403驱动信号SB404，子像素电极A区402驱动信号SA405，薄膜晶体管TFT406，显示屏该行扫描线407。将RGB子像素电极401分成面积相等或大致相等的两个部分，即A区402和B区403，子像素A区有一个薄膜晶体管406相连，并连接到驱动该区域的数据线SA405，子像素B区也有另外一个薄膜晶体管406与之相连，并连接到驱动该区域的数据线SB404。
当液晶显示屏的某一行的栅线为高电平时，则这一行所有的薄膜晶体管406都打开，则数据线SA405和SB404上的电压同时对RGB子像素401的A区和B区充电。由于子像素A区402的电极面积和B区403的电极面积相等，所以A区的总电容CA(包含液晶电容和存储电容)也和B区的总电容CB相等。
设定外面驱动数据线SA405和SB404有下列关系：
SA405-VCOM＝VCOM-SB404
则在RGB子像素401的A区402电极上充了正电荷QA＝CA×(SA405-VCOM)，与之对应的公共电极上充了负电荷QAC＝-CA×(SA405-VCOM)；同样RGB子像素401的B区402电极上充了负电荷QB＝CB×(SB405-VCOM)，与之对应的公共电极上充了正电荷QBC＝-CB×(SB405-VCOM)。所以有QA＝-QB即子像素A区和B区的像素电极上充有极性相反，电量相等的电荷，同时子像素像素电极上电荷总量Q＝QA+QB＝0。对于子像素401公共电极上电荷总量QC＝QAC+QBC＝0。也就是说在任何显示图形下，子像素的像素电极上充的电荷总量为0，同时相对应的公共电极上所充的电荷量也是0。也就是说像素电极和像素内公共电极上电荷中和了，我们称之中和电荷驱动方式，图5所示为本发明的液晶显示屏中和电荷驱动方式500。
液晶显示屏中和电荷驱动方式子像素电极结构，根据需要可以采用如下几种实施方式
子像素电极结构具体实施方式之一：
如图6a所示，子像素电极结构600，其特点就是将驱动子像素A区601和B区602设置在栅极线的两侧，而对应的数据线SA604和SB605设置在子像素的两边，像素电极的形状类似矩形。图中薄膜晶体开关管603，栅线606。
子像素电极结构具体实施方式之二：
如图6b所示，子像素电极结构610，其特点就是将驱动子像素A区611和B区612设置在一起，而对应的数据线SA614和SB615设置在子像素的两边，像素电极的形状类似矩形。图中薄膜晶体开关管613，栅线616。
子像素电极结构具体实施方式之三：
如图6c所示，子像素电极结构620，其特点就是将子像素的数据线SA624和SB625设置在一起，而将驱动子像素A区621和B区622的数据线SA624和SB625的两边。图中薄膜晶体开关管623，栅线626。
子像素电极结构具体实施方式之四：
如图6d所示，子像素电极结构630，其特点就是子像素的A区631和其对应的驱动数据线SA634以及子像素的B区632和其对应的驱动数据线SB635相隔设置。但是这两部分必须准确对位彩膜上同一种红色或蓝色或绿色。图中薄膜晶体开关管633，栅线636。
子像素电极结构具体实施方式之五：
如图6e所示，子像素电极结构640，子像素电极结构610结构基本相同，其特点同样是将驱动子像素A区641和B区642设置在一起，而对应的数据线SA644和SB645设置在子像素的两边，只是将电极的形状由矩形变成类似梯形的锲形。图中薄膜晶体开关管643，栅线646。
子像素电极结构具体实施方式之六：
如图6f所示，子像素电极结构650，其特点是将驱动子像素A区651和B区652设置在一起，而对应的数据线SA654和SB655设置在子像素的两边，但是其子像素的A区651的电极和B区652的电极形状呈梳形交叉设置，这样整个正负电荷可以平均分配再子像素的电极上。图中薄膜晶体开关管653，栅线656。
子像素电极结构具体实施方式之七：
如图6g所示，子像素电极结构660，其特点是将驱动子像素A区661和B区662设置在一起，而对应的数据线SA664和SB665设置在子像素的两边，但是其子像素的B区652的电极大体为矩形，它包含在子像素电极A区651里面，这样整个子像素上正负电荷也可以平均分配；或者相反A区电极包含在B区电极的里面。图中薄膜晶体开关管663，栅线666。
子像素电极结构具体实施方式之八：
如图6h所示，子像素电极结构670的子像素电极结构和结构660基本相似，其特点是也是将驱动子像素A区671和B区672设置在一起，而对应的数据线SA674和SB675设置在子像素的两边，但是其子像素的B区672的电极形状设置成圆形电极，同样在子像素电极A区671电极的里面；或者相反A区电极包含在B区电极的里面。图中薄膜晶体开关管673，栅线676。
如图8所示，为本发明中和电荷驱动方式下源驱动集成电路结构方框图800，包括串行到并行数据转换器801，双向移位寄存器802，数据锁存器803，数字/模拟数据转换器804，电压跟随输出805，输出口806，输入信号807以及参考电压808，输入模拟电压AVDD809，运算放大器810，电阻器811，子像素A区驱动电压SA812，子像素B区驱动电压SB812。
由图可见本发明提供适用于中和电荷驱动方式的源驱动集成电路结构和传统的基本相同，只是将每一个输出口产生一个相对应能在显示屏上产生电荷极性相反的电压即可以。图中801至808的功能和图7所示700中的701至708的功能一样。图中只画出了第2个输出端口生成子像素A区和B区的两个驱动电压S2A和S2B的电路图，其他输出口可以用同样的电路。S2的输出端可以直接作为子像素电极A区的驱动电压S2A，而S2B的输出通过一个运放810、输入模拟电源电压AVDD 809以及三个阻值相等的电阻器811，则S2B＝AVDD-S2A，S2A和S2B相对于AVDD/2电压是极性相反，电压值相等的两个电压。
在这个电路图中数据的传输速率和传统源驱动器的数据传输速率一样，只是每个输出口多增加了一倍输出口，电路上完全可以实现。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种TFT LCD像素电极结构，其特征在于：子像素电极分成面积相等或大致相等的A区和B区，所述子像素电极为红色子像素电极、绿色子像素电极或蓝色子像素电极，子像素电极A区有一第一薄膜晶体管漏极与之相连，第一薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极A区的数据线SA，第一薄膜晶体管的栅极连接到栅线上；子像素电极B区也有一第二薄膜晶体管漏极与之相连，第二薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极B区的数据线SB，第二薄膜晶体管的栅极连接到与第一薄膜晶体管相连的同一栅线上；用于中和电荷驱动方式的源驱动集成电路的输出端的输出直接作为所述子像素电极A区的驱动电压，向所述子像素电极A区充入电荷量QA，所述源驱动集成电路的输出端的输出通过由一个运放、输入模拟电源电压以及三个阻值相等的电阻器构成的极性相反电荷的输出电路，而作为所述子像素电极B区的驱动电压，向所述子像素电极B区充入电荷量QB，所述源驱动集成电路向所述子像素电极充入的电荷总量Q，所述Q、QA和QB满足：Q＝QA+QB＝0；与所述子像素电极相对应的公共电极所充入的电荷量为0。
2.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的A区和B区设置在栅线的两边，而对应的数据线SA和SB也设置在子像素电极的两边。
3.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，所述子像素电极的形状大体为矩形。
4.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的数据线SA和SB设置在一起，而子像素电极A区和B区设置在数据线SA和SB的两边。
5.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和其对应的数据线SA以及子像素电极B区和其对应的数据线SB相隔设置，其中，所述数据线SA和数据线SB为相邻数据线，所述子像素电极A区和子像素电极B区位于栅线的同一侧，且所述子像素电极A区设置于所述数据线SA和数据线SB之间。
6.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，所述子像素电极的形状大体为锲型。
7.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极A区和子像素电极B区的形状呈梳形交叉设置。
8.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极B区大体为矩形，它包含在子像素电极A区里面；或者相反，子像素电极A区包含在子像素电极B区的里面。
9.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于：所述子像素电极的子像素电极A区和B区设置在一起，而对应的数据线SA和SB设置在子像素电极的两边，其子像素电极B区形状设置成圆形电极，它包含在子像素电极A区的里面；或者相反，子像素电极A区包含在子像素电极B区的里面。
10.一种TFT LCD像素电极驱动电路，其特征在于：用于中和电荷驱动方式的源驱动集成电路满足Q＝QA+QB＝0方式，其中Q为所述源驱动集成电路向所述子像素电极充入的电荷总量，QA为所述源驱动集成电路向子像素电极A区充入的电荷量，QB为所述源驱动集成电路向子像素电极B区充入的电荷量；与所述子像素电极相对应的公共电极所充入的电荷量为0；
其中，所述子像素电极A区和子像素电极B区由子像素电极划分而得，所述子像素电极A区和子像素电极B区的面积相等或大致相等，所述子像素电极为红色子像素电极、绿色子像素电极或蓝色子像素电极；所述子像素电极A区有一第一薄膜晶体管漏极与之相连，第一薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极A区的数据线SA，第一薄膜晶体管的栅极连接到栅线上；子像素电极B区也有一第二薄膜晶体管漏极与之相连，第二薄膜晶体管源极连接到驱动子像素电极B区的数据线SB，第二薄膜晶体管的栅极连接到与第一薄膜晶体管相连的同一栅线上。
11.根据权利要求10所述的驱动电路，其特征在于：所述极性相反电荷的输出电路具体为，每一个输出口端通过电阻器连接运算放大器的反向输入端，模拟电源电压通过电阻器连接到运算放大器的同向输入端，运算放大器的输出端或相反电压的输出口通过一个电阻器反馈到运算放大器的反向输入端。
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