CN101140747A - 双边栅极驱动式液晶显示器及像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种双边栅极驱动式液晶显示器及像素结构，于液晶显示器的各栅极线上根据信号传输的距离形成具有特定面积的金属层，并使金属层与像素的导线构成一平行板电容效应，以补偿相邻的两个像素因栅极信号波形失真所产生的电位差异，进而解决相邻的两个像素亮度差异与闪烁的问题，并提升液晶显示器的显示品质。

Description

双边栅极驱动式液晶显示器及像素结构

技术领域

本发明是关于一种液晶显示器，特别是关于一种双边栅极驱动式液晶显示器及像素结构。

背景技术

图1为现有双边栅极驱动式薄膜晶体管液晶显示器的电路示意图。如图1所示，双边栅极驱动式薄膜晶体管液晶显示器的数据线31(data line)数量为传统单边栅极驱动式薄膜晶体管液晶显示器的一半。

复数条第一栅极线11与左侧的第一栅极驱动器10电性连接，复数条第二栅极线21与右侧的第二栅极驱动器20电性连接，而左右两侧栅极驱动信号线呈交错排列，其中第一栅极驱动器10产生第一栅极驱动信号，并透过第一栅极线11传输第一栅极驱动信号至薄膜晶体管40，以控制各个薄膜晶体管40的导通时间。第二栅极驱动器20产生第二栅极驱动信号，并透过第二栅极线21传输第二栅极驱动信号至薄膜晶体管40，以控制各个薄膜晶体管40的导通时间。

当第一栅极信号与第二栅极信号在传输时，会因为线路上的负载导致波形失真；举例来说，第一栅极驱动器10产生的第一栅极信号的波形一开始为一个方波的形状，但因为线路负载的关系，使得第一栅极信号的波形随着线路距离渐渐产生形变(如图1中的第一栅极线11上方所示的波形)，由于越接近第一栅极信号线11末端的负载会越大，因此第一栅极信号波形失真的情形越严重。同样地，第二栅极驱动器20产生的第二栅极信号的波形一开始为一个方波的形状，但因为线路负载的关系，使得第二栅极信号的波形随着线路距离渐渐产生形变(如图1中的第二栅极线21下方所示的波形)，由于越接近第二栅极信号线21末端的负载会越大，因此第二栅极信号波形失真的情形越严重。

上述波形失真的现象将导致相同的充电电位下，第一栅极线11与第二栅极线21上末端的像素电位较前端的像素电位为高，造成相邻的两个像素具有不同的亮度，此现象在第一栅极线11与第二栅极线21末端位置的像素特别明显。

因此，如何能提供一种亮度均匀的栅极驱动式液晶显示器，成为研究人员待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种栅极驱动式液晶显示器，透过调整薄膜晶体管的寄生电容值的方式，以补偿栅极信号波形失真形变造成的像素电位差异，藉以提升液晶显示器的显示品质。

本发明所揭露的栅极驱动式液晶显示器包含有：第一栅极驱动器，产生第一栅极驱动信号；复数条第一栅极线，用以传输第一栅极驱动信号；第二栅极驱动器，产生第二栅极驱动信号；复数条第二栅极线，与各个第一栅极线交错配置，用以传输第二栅极驱动信号；源极驱动器，产生一源极驱动信号；复数条数据线，交叉于各个第一栅极线与各个第二栅极线而定义出复数个像素区域，各数据线用以传输源极驱动信号；复数个薄膜晶体管，其栅极分别与复数条第一栅极线或复数条第二栅极线电性连接；以及复数个补偿电容，形成于第一栅极线或第二栅极线与各个薄膜晶体管的漏极的导线的重叠区域，以补偿各个像素区域间的电位差异。

本发明另揭露一种像素结构，其包含有基板、第一栅极线、第二栅极线、第一数据线和第二数据线。第一栅极线设置于基板上并朝第一方向延伸；第二栅极线设置于基板上并朝第一方向延伸；第一数据线和第二数据线设置于基板上，与第一栅极线和第二栅极线共同定义出一像素区域；薄膜晶体管设置于基板上，其具有一源极与一漏极，且源极电性连接第一数据线；其中第一栅极线具有向第二方向延伸的突出部。

通过前述栅极驱动式液晶显示器及像素结构，于各栅极线上根据信号传输的距离形成具有特定面积的金属层，使金属层与像素的导线构成一平行板电容效应，以补偿相邻的两个像素因栅极信号波形失真所产生的电位差异，进而解决相邻的两个像素亮度差异与闪烁的问题，并提升液晶显示器的显示品质。

附图说明

图1为现有双边栅极驱动式薄膜晶体管液晶显示器的电路示意图。

图2为本发明所揭示的双边栅极驱动式液晶显示器的电路示意图。

图3为本发明所揭示的双边驱动式液晶显示器的像素阵列的上视图。

图4为本发明所揭示的双边驱动式液晶显示器的像素阵列的局部上视图。

图5为本发明所揭示的单边栅极驱动式液晶显示器的电路示意图。

图6为本发明所揭示的单边驱动式液晶显示器的像素阵列的上视图。

图7为本发明所揭示的像素结构的剖面示意图。

附图标号：

10第一栅极驱动器

11第一栅极线

20第二栅极驱动器

21第二栅极线

30源极驱动器

31数据线

40薄膜晶体管

41源极

42漏极

43栅极

43a栅极线

43b突出部

50补偿电容

51第一补偿电容

52第二补偿电容

60像素区域

61像素电极

61a导线

61b导线

70金属图案区

71第一金属图案区

72第二金属图案区

80绝缘层

90半导体层

100栅极驱动器

110栅极线

200基板

300像素阵列

400液晶显示器

500像素阵列

600像素结构

具体实施方式

有关本发明的特征与实例，兹配合附图作详细说明如下。

图2为本发明双边栅极驱动式液晶显示器的电路示意图。如图2所示，液晶显示器包含有第一栅极驱动器10、第二栅极驱动器20、源极驱动器30、复数条数据线31、复数条第一栅极线11、复数条第二栅极线21、复数个薄膜晶体管40与复数个补偿电容50。

第一栅极驱动器10用以产生第一栅极驱动信号至数据线31左侧的薄膜晶体管40，以控制薄膜晶体管40的导通时间。

复数条第一栅极线11与第一栅极驱动器10电性连接，用以传输第一栅极驱动器10产生的第一栅极驱动信号至数据线31左侧的薄膜晶体管40。

第二栅极驱动器20用以产生第二栅极驱动信号至数据线31右侧的薄膜晶体管40，以控制薄膜晶体管40的导通时间。

复数条第二栅极线21与第二栅极驱动器20电性连接，第二栅极线21并与第一栅极线11交错配置，用以传输第二栅极驱动信号至数据线31右侧的薄膜晶体管40。

源极驱动器30用以产生源极驱动信号至薄膜晶体管40。

复数条数据线31与源极驱动器30电性连接，而数据线31交叉于各个第一栅极线11与各个第二栅极线21而定义出复数个像素区域，各个复数条数据线31用以传输源极驱动信号。

复数个薄膜晶体管40的各栅极依据薄膜晶体管40的位置分别与复数条第一栅极线11或复数条第二栅极线21电性连接。每一个薄膜晶体管40设置于每一条第一栅极线11或每一条第二栅极线21与数据线31的交叉处。每两相邻的薄膜晶体管40的源极共同电性连接至同一条数据线31上。

复数个补偿电容50形成于第一栅极线11或第二栅极线21与薄膜晶体管40的漏极的导线的重叠区域，用以补偿各个像素区域间的电位差异。各个像素区域的耦合(feedthrough)电压正比于补偿电容50的电容值，且补偿电容50的电容值正比于重叠区域的面积；换言之，重叠区域的面积越大，则补偿电容50的电容值越大。

另外，由于栅极信号的波形随着线路距离渐渐产生形变，故在第一栅极线11与第二栅极线21末端位置的相邻两个像素具有不同亮度的现象特别明显；因此，本发明的各个数据线31上的薄膜晶体管40的补偿电容50的面积可由液晶显示器的中间区域朝第一栅极驱动器10方向递增，或者各个数据线31上的薄膜晶体管40的补偿电容50的面积可由液晶显示器的中间区域朝第二栅极驱动器20方向递增，藉以补偿相邻的两个像素因栅极信号波形失真所产生的电位差异，进而使相邻的两个像素产生较均匀的亮度。

图3为本发明双边驱动式液晶显示器的像素阵列的上视图。如图3所示，本发明所揭露的像素阵列300包含有复数个像素区域60，而像素区域60由数据线31交叉于各个第一栅极线11与各个第二栅极线21而定义出，其中像素区域60包含有薄膜晶体管40(如图4所示)、补偿电容50、像素电极61、导线61a与金属图案区70。

根据本发明，透过金属图案区70与导线61a可构成一个具有平行板电容效应的补偿电容50。由于栅极信号的波形随着线路距离渐渐产生形变，因此金属图案区70的面积会随着传输线的距离而有不同；以图3为例，第一栅极线11越往右侧则表示第一栅极信号传输的距离越远，因此，第一栅极线11上的金属图案区70的面积越往右侧则面积越大，以获得较大的补偿电容值。同样地，第二栅极线21越往左侧则表示第二栅极信号传输的距离越远，因此，第二栅极线21上的金属图案区70的面积越往左侧则面积越大，以获得较大的补偿电容值。金属图案区的面积70可于线路布局(layout)时一并进行规划与设计。

图4为本发明双边驱动式液晶显示器的像素阵列的局部上视图。如图4所示，像素区域60由数据线31交叉于各个第一栅极线11与各个第二栅极线21而定义出，其中像素区域60包含有薄膜晶体管40、补偿电容50、像素电极61、导线61a与金属图案区70。金属图案区70可为一金属层，而薄膜晶体管40具有源极41、漏极42与栅极43。漏极42透过导线61a与像素电极61电性连接，导线61a与第二栅极线21上的金属图案区70形成一补偿电容。

图5为本发明单边栅极驱动式液晶显示器的电路示意图。如图5所示，液晶显示器400包含有栅极驱动器100、源极驱动器30、复数条数据线31、复数条栅极线110、复数个薄膜晶体管40与复数个补偿电容50。

栅极驱动器100用以产生栅极驱动信号至数据线31右侧的薄膜晶体管40，以控制薄膜晶体管40的导通时间。

复数条栅极线110与栅极驱动器100电性连接，用以传输栅极驱动器100产生的栅极驱动信号至数据线31右侧的薄膜晶体管40。

源极驱动器30用以产生源极驱动信号至薄膜晶体管40。

复数条数据线31与源极驱动器30电性连接，而数据线31交叉于各个栅极线110而定义出复数个像素区域，各个复数条数据线31用以传输源极驱动信号。

复数个薄膜晶体管40的各栅极分别与复数条栅极线110电性连接，每一个薄膜晶体管40设置于栅极线110与数据线31的交叉处。

复数个补偿电容50形成于栅极线110与薄膜晶体管40的漏极的导线的重叠区域，用以补偿各个像素区域间的电位差异。各个像素区域的耦合(feedthrough)电压正比于补偿电容50的电容值，且补偿电容50的电容值正比于重叠区域的面积；换言之，重叠区域的面积越大，则补偿电容50的电容值越大。

另外，虽然本发明实施例以双边驱动式液晶显示器为例作说明，但并不以此驱动架构为限。虽然本发明实施例以将补偿电容形成在栅极线上(Cs ongate)的架构为例，然而并不限制于此，亦可适用于将补偿电容形成在共通电极(Cs on common electrode)上的架构。

图6为本发明单边驱动式液晶显示器的像素阵列的上视图。根据本发明，像素阵列500包含有复数个像素区域60，而像素区域60由数据线31交叉于各个栅极线110而定义出。

本发明透过第一金属图案区71与导线61a构成一个具有平行板电容效应的第一补偿电容51，而第二金属图案区72与导线61b构成一个具有平行板电容效应的第二补偿电容52。由于栅极信号的波形随着线路距离渐渐产生形变，以图6为例，栅极线110越往右侧则表示栅极信号传输的距离越远，因此，栅极线110上的第一金属图案区71的面积小于第二金属图案区72的面积。

图7为本发明像素结构的剖面示意图。如图7所示，像素结构600包含有基板200、栅极线43a、数据线31及薄膜晶体管40。

栅极线43a设置于基板200上并朝第一方向(例如，X轴方向)延伸，用以传输栅极信号。

数据线31设置于基板200上，用以传输源极信号，数据线31与栅极线43共同定义出一像素区域。

薄膜晶体管40设置于基板200上，其具有源极41、漏极42、栅极线43a、绝缘层80与半导体层90。绝缘层80覆盖于栅极线43a上，半导体层90则设置于绝缘层80上。源极41电性连接至数据线31。栅极线43a具有向第二方向(例如，Y轴方向)延伸的突出部43b。

突出部43b与导线61a重叠的区域构成一个平行板电容效应，从而形成补偿电容50，且补偿电容50的电容值正比于重叠区域的面积；换言之，重叠区域的面积越大，则补偿电容50的电容值越大。

综上所述，本发明所揭露的栅极驱动式液晶显示器及像素结构于各栅极线上根据信号传输的距离形成具有特定面积的金属层，使金属层与像素的导线构成一平行板电容效应，以补偿相邻的两个像素因栅极信号波形失真所产生的电位差异，进而解决相邻的两个像素亮度差异与闪烁的问题，并提升液晶显示器的显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习本发明所属技术领域的一般技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (17)

1.一种栅极驱动式液晶显示器，其特征在于，所述的栅极驱动式液晶显示器包含有：

一栅极驱动器，产生一栅极驱动信号；

复数条栅极线，用以传输所述的栅极驱动信号；一源极驱动器，产生一源极驱动信号；

复数条数据线，交叉于所述的这些栅极线而定义出复数个像素区域，所述的这些复数条数据线用以传输所述的源极驱动信号；

复数个薄膜晶体管，其栅极分别与所述的复数条栅极线电性连接；以及

复数个补偿电容，形成于所述的栅极线与所述的这些薄膜晶体管的漏极的导线的重叠区域，以补偿所述的这些像素区域间的电位差异。

2.如权利要求1所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些像素区域的耦合电压正比于所述的这些补偿电容的电容值。

3.如权利要求2所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的电容值正比于所述的重叠区域的面积。

4.如权利要求1所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的所述的这些薄膜晶体管的所述的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的栅极驱动器方向递增。

5.如权利要求1所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的所述的这些薄膜晶体管的所述的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的栅极驱动器方向递减。

6.一种栅极驱动式液晶显示器，其特征在于，所述的栅极驱动式液晶显示器包含有：

复数条第一栅极线，用以传输一第一栅极驱动信号；

复数条第二栅极线，用以传输一第二栅极驱动信号；

复数条数据线，交叉于所述的这些第一栅极线与所述的这些第二栅极线而共同定义出复数个像素区域，所述的这些复数条数据线用以传输一源极驱动信号；及

复数个薄膜晶体管，每一所述的薄膜晶体管设置于每一所述的第一栅极线或每一所述的第二栅极线与所述的这些数据线的交叉处，每两相邻的所述的薄膜晶体管的源极共同电性连接至同一条数据线上，其中每一所述的薄膜晶体管具有源极、漏极与栅极，所述的漏极透过一导线与一像素电极电性连接，所述的导线与所述的这些第一栅极线或所述的这些第二栅极线间形成一补偿电容，藉以补偿所述的这些像素区域间的电位差异。

7.如权利要求6所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些像素区域的耦合电压正比于所述的补偿电容的电容值。

8.如权利要求7所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的电容值正比于所述的导线与所述的这些第一栅极线或所述的这些第二栅极线间的重叠区域的面积。

9.如权利要求6所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的所述的这些薄膜晶体管的所述的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的第一栅极驱动器方向递增。

10.如权利要求6所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的所述的这些薄膜晶体管的所述的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的第二栅极驱动器方向递增。

11.一种栅极驱动式液晶显示器，其特征在于，所述的栅极驱动式液晶显示器包含有：

复数条第一栅极线，用以传输一第一栅极驱动信号，于所述的第一栅极线的侧边处形成有复数个金属图案区；

复数条第二栅极线，用以传输一第二栅极驱动信号，于所述的第二栅极线的侧边处形成有复数个金属图案区；

复数条数据线，交叉于所述的这些第一栅极线与所述的这些第二栅极线而定义出复数个像素区域，所述的这些复数条数据线用以传输一源极驱动信号；及

复数个薄膜晶体管，每两相邻的所述的薄膜晶体管的源极共同电性连接至同一条数据线上，其中每一所述的薄膜晶体管具有源极、漏极与栅极，所述的漏极透过一导线与一像素电极电性连接，所述的导线与所述的这些第一栅极线的所述的这些金属图案区或所述的这些第二栅极线间的所述的这些金属图案区形成一补偿电容，藉以补偿所述的这些像素区域间的电位差异。

12.如权利要求11所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些像素区域的耦合电压正比于所述的这些补偿电容的电容值。

13.如权利要求12所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的电容值正比于所述的重叠区域的面积。

14.如权利要求11所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的薄膜晶体管的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的第一栅极驱动器方向递增。

15.如权利要求11所述的栅极驱动式液晶显示器，其中所述的这些数据线上的薄膜晶体管的补偿电容的面积由所述的液晶显示器的中间区域朝所述的第二栅极驱动器方向递增。

16.一种像素结构，其特征在于，所述的像素结构包含：

一基板；

一第一栅极线，设置于所述的基板上并朝第一方向延伸；

一第二栅极线，设置于所述的基板上并朝第一方向延伸；

一第一数据线和一第二数据线，设置于所述的基板上，与所述的第一栅极线和第二栅极线共同定义出一像素区域；及

一薄膜晶体管，设置于所述的基板上，具有一源极与一漏极，且所述的源极电性连接所述的第一数据线；

其中所述的第一栅极线具有一向第二方向延伸的突出部。

17.如权利要求16所述的像素结构，其中所述的薄膜晶体管包含有：

一绝缘层，覆盖于所述的栅极线上；及

一半导体层，设置于所述的绝缘层上。

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