CN101236343A - 液晶显示装置、像素结构及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种像素结构，包括第一扫描线、第二扫描线、数据线、第一薄膜晶体管、第一像素电极、第二薄膜晶体管、第二像素电极、第三薄膜晶体管、电荷共享电容以及第四薄膜晶体管。第一薄膜晶体管电性连接至第一扫描线与数据线，且第一薄膜晶体管具有一第一漏极，第一像素电极电性连接至第一漏极。第二薄膜晶体管电性连接至第一扫描线与数据线，且第二薄膜晶体管具有第二漏极，第二像素电极电性连接至第二漏极。第三薄膜晶体管电性连接至第二扫描线与数据线，且第三薄膜晶体管具有第三漏极，电荷共享电容电性连接至该第三漏极。第四薄膜晶体管的源极和漏极分别连接第二像素电极和电荷共享电容，且第四薄膜晶体管的栅极连接至一辅助扫描线。

Description

液晶显示装置、像素结构及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，更具体而言，涉及一种垂直配向(Verticalalignment)模式的液晶显示装置、像素结构及其驱动方法，可以改善液晶显示装置的视角。

背景技术

液晶显示器是当前平板显示装置中使用最为广泛的类型之一。液晶显示器通常包括两个基板：阵列基板和彩色滤光基板，以及介于两个基板之间的液晶层，这两个基板具有用于产生电场的像素电极和公共电极。液晶显示器通过将电压施加于电场产生电极以在液晶层中产生电场而显示图像。这个电场确定了液晶层中液晶分子的配向并控制入射光的偏振，从而控制透过彩色滤光基板上的偏光板后的光线的亮度，实现不同的显示阶调。

近来，在不同类型的液晶显示器中，具有垂直配向模式的液晶显示器由于其高的对比度和比较宽的参考视角得到了很广泛的应用。在垂直配向模式中，液晶分子的排列方式是：在没有电场在像素电极和公共电极之间产生时，液晶分子主轴垂直于上下基板。正如此处所使用的，“参考视角”表示对应于1∶10的对比度的视角或者在灰度级之间用于亮度反转的限制角。

在具有垂直配向模式的液晶显示器中，为了加大视角，可在像素电极和公共电极中形成切口，此外，可在像素电极和公共电极中形成突起体，以加宽参考视角。由于切口和突起体可用于控制液晶分子的倾斜方向，因此通过利用切口和突起体，能够使液晶分子在期望的方向上倾斜。这样可以确保得到比较宽的视角。

尽管具有垂直配像模式的液晶显示装置提供了宽视角，但存在的问题在于，与其前可见度相比，其侧可见度劣化。例如，在设置有切口的垂直配向型液晶显示装置的像素电极图案中，液晶显示装置侧面中的图像变得更亮。在更严重的情况下，高灰度级之间的亮度差异会变得很小，引起图像失真，使得视角变小。

已经提出了各种技术用于解决上述视角的问题，包括以下技术：通过将一个像素分成两个像素，将这两个子像素以电容耦合、并且通过将电压直接施加到一个子像素且由于电容耦合减小另一子像素中的电压而向这两个子像素提供不同的电压，来提供不同的透射率，从而提高视角。

但是由于不能精确调节两个子像素的透射率，再加上由于其中一个子像素无法达到最高Gamma电压，所以其亮度会下降，从而降低了对比度，又会影响视角，所以以上技术在实践上不如在理论上有效。这个技术的另一个问题在于必须添加用于电容耦合的导电部件，所以会降低开口率。

所以在这个技术的基础上又提出了另外一种技术：虽然也是把一个像素分成两个子像素，但是这个技术把栅线的数量加倍了，两个子像素分别由两个开关器件来预定像素电极电压，这样的话两个子像素的像素电极电压可以精确控制，可以达到比较好的改善视角的效果。但是由于每一条栅线由独立的栅线驱动IC驱动，这样的话驱动IC的数量需要加倍，大大地增了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能得到比较好的改善视角的效果，又能不用使得栅线驱动电路加倍，从而不会大大增加成本的液晶显示装置、像素结构及其驱动方法。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种像素结构，包括第一扫描线、第二扫描线、数据线、第一薄膜晶体管、第一像素电极、第二薄膜晶体管、第二像素电极、第三薄膜晶体管、电荷共享电容以及第四薄膜晶体管。第一扫描线、第二扫描线和数据线、第一至第四薄膜晶体管、第一和第二像素电极以及电荷共享电容均配置于基板上。其中，第一薄膜晶体管电性连接至第一扫描线与数据线，且第一薄膜晶体管具有一第一漏极，第一像素电极电性连接至该第一漏极。第二薄膜晶体管电性连接至第一扫描线与数据线，且第二薄膜晶体管具有第二漏极，第二像素电极电性连接至该第二漏极。第三薄膜晶体管电性连接至第二扫描线与数据线，且第三薄膜晶体管具有第三漏极，电荷共享电容电性连接至该第三漏极。第四薄膜晶体管的源极和漏极其中一个连接第二像素电极，另一个连接电荷共享电容，且第四薄膜晶体管的栅极连接至一辅助扫描线。

在上述的像素结构中，辅助扫描线为驱动次序在后的另一像素结构的第一扫描线。

在上述的像素结构中，第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管是邻近于第一扫描线和数据线的交叉部位。另外，第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管具有一共用源极。

在上述的像素结构中，第三薄膜晶体管和薄膜晶体管是邻近于第一扫描线和数据线的交叉部位。

本发明还提出一种像素结构的驱动方法，适于上述的像素结构，该驱动方法包括：通过第一扫描线开启第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管，且通过数据线将第一数据电压施加至第一像素电极与第二像素电极；通过第二扫描线开启第三薄膜晶体管，以通过数据线将第二数据电压施加至电荷共享电容；关闭第三薄膜晶体管，且通过辅助扫描线开启第四薄膜晶体管，以使电荷共享电容中的电压与第二像素电极中的电压进行中和。

在上述的像素结构的驱动方法中，所述第一、第二薄膜晶体管开启的时间与所述第三薄膜晶体管开启的时间可以完全不重叠，也可以部分重叠。

本发明还提出一种液晶显示装置，其包括第一扫描驱动器、第二扫描驱动器、数据驱动器以及薄膜晶体管阵列基板。其中，薄膜晶体管阵列基板上配置有多个上述的像素结构。第一扫描驱动器，提供液晶显示装置的各像素的第一扫描驱动信号。第二扫描驱动器提供液晶显示装置的各像素的第二扫描驱动信号；数据驱动器提供液晶显示装置的各像素的数据信号。其中至少部分像素结构的第二扫描线是连接一共同的第二扫描驱动信号。

在上述的液晶显示装置中，薄膜晶体管阵列基板上的是像素结构划分为多个区域，每一区域内的第二扫描线连接共同的第二扫描驱动信号。

本发明的像素结构和液晶显示装置，由于不需要为每一列像素结构中的第二扫描线单独配置驱动IC，而是可以将所有像素结构的第二扫描线连接在一起共同驱动，因此与现有技术相比，本发明最多可以节约近一半的驱动IC，从而节约成本。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一个实施例的像素结构示意图。

图2是图1所示像素结构的等效电路图。

图3是本发明一个实施例的液晶显示装置的结构框图。

图4是依照本发明一个实施例的驱动波形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的示范性实施例，使得本发明可由本领域技术人员容易地付诸实施。本发明能够以各种形式实施，而不限于此处所示出的示范性实施例。

图1是本发明一个实施例的像素结构图。图2是图1所示像素结构的等效电路图。此像素结构配置于薄膜晶体管阵列基板上，其包括一第一扫描线101、一数据线102、一第二扫描线103、一共用电极线104、一第一薄膜晶体管TFT1、一第二薄膜晶体管TFT2、一第三薄膜晶体管TFT3、一第四薄膜晶体管TFT4、一第一像素电极Pa、一第二像素电极Pb、以及电荷共享电容C3。其中扫描线101、103沿第一方向延伸，数据线102沿第二方向延伸，二者相交以定义像素区域。第一像素电极Pa和第二像素电极Pb位于此像素区域内，其中第一像素电极Pa的面积例如小于等于第二像素电极Pb的面积。

第一薄膜晶体管TFT1和第二薄膜晶体管TFT2位于第一扫描线101与数据线102的交叉部附近。第一薄膜晶体管TFT1具有第一漏极105a以及栅极(未标出)，第二薄膜晶体管TFT2具有第二漏极105b以及栅极(未标出)。第一薄膜晶体管TFT1与第二薄膜晶体管TFT2共用源极105c。请结合参照图2所示，TFT1和TFT2分别通过源极105c和其栅极电性连接至第一扫描线101与数据线102。对应第一像素电极Pa的存储电容Csta和液晶电容Clca组合为电容Cs1，其电性连接至TFT1的第一漏极105a，对应第二像素电极Pb的存储电容Cstb和液晶电容C1cb组合为电容Cs2，其电性连接至TFT2的第二漏极105b。

第三薄膜晶体管TFT3和第二薄膜晶体管TFT4位于第二扫描线103与数据线102的交叉部附近。第三薄膜晶体管TFT3具有第三源极106a、第三漏极106b以及栅极(未标出)，请结合参照图2所示，TFT3通过第三源极106a电性连接至数据线102，通过其栅极电性连接第二扫描线103，且第三漏极106b连接至电荷共享电容C3。第四薄膜晶体管TFT4具有第四源极107a、第四漏极107b以及栅极(未标出)，其中结合参照图2所示，例如以第四源极107a连接电荷共享电容，以第四漏极107b连接第二像素电极Pb，而第四薄膜晶体管的栅极连接至此像素结构之外的辅助扫描线101a。

具体地说，此辅助扫描线是薄膜晶体管阵列基板中驱动次序在后的下一列像素结构的第一扫描线。参照图2所示，在此将本像素结构的第一扫描线称为Gate n，而下一列像素结构的辅助扫描线称为Gate n+1，第二扫描线称为TFT3_Open_line，数据线称为Source Line。从图2所示的像素结构的等效电路可知，第一扫描线Gaten用于开启薄膜晶体管TFT1和TFT2，而第二扫描线TFT3_Open_line专用于开启薄膜晶体管TFT3，辅助扫描线Gate n+1除了用于下一像素结构的第一和第二薄膜晶体管的开启之外，还能用于开启薄膜晶体管TFT4。

下面请参照图3所示，其示出具有本发明的上述实施例的像素结构的液晶显示装置的结构。此液晶显示装置包括一液晶显示面板组件10，如图3所示的，液晶显示面板组件10包括一薄膜晶体管阵列基板100，其上具有多个如上述实施例所描述的像素结构，这些像素结构以矩阵排列。另外，虽然图中未示出，但液晶显示面板10还包括与阵列基板100相对的彩色滤光片基板，以及夹在两块基板之间的液晶层。

薄膜晶体管阵列基板100上有多条用于传输栅极信号的多条第一扫描线(如Gn，Gn+1，Gn+2)，起到类似于栅线功能的第二扫描线TFT_3_OPEN_LINE，以及用于传输数据信号的多条数据线(如Source Line_m，SourceLine_m+1，Source Line_m+2)。这些第一扫描线以及第二扫描线在基板的第一方向上彼此平行延伸，而这些数据线在基本上垂直于第一方向上的第二方向上彼此平行延伸，以形成供像素结构配置的像素区域。

液晶显示装置包括一图未示的灰度电压发生器，其产生对应于像素透射率的两灰度电压集，两灰度电压被用于独立地施加于一个像素的两个子像素Pa和Pb。一数据驱动器20连接于液晶显示板10的各数据线Source Line，从而选取上述灰度电压发生器的两灰度电压集中的一个灰度电压作为数据信号施加给像素，数据驱动器从通过划分参考灰度电压而产生的灰度电压中选择数据电压。

第一扫描驱动器30连接于上述的各第一扫描线(如Gn，Gn+1，Gn+2)，从而将以栅极开启电压和栅极关断电压的组合形成的第一扫描驱动信号施加到第一扫描线上。

定时控制器40连接数据驱动器20和第一扫描驱动器30，起到信号控制的作用。

此外，液晶显示装置还包括专门用于开启和关闭上述像素结构中的第三薄膜晶体管TFT3的第二扫描驱动器50，其连接上述的第二扫描线TFT_3_OPEN_LINE以将专用于开启和关闭TFT3的第二扫描驱动信号施加倒第二扫描线上。

为了实现彩色显示，每个像素被唯一地显示指定的原色，通过不同原色的组合形成不同的颜色，原色通常包括红色、绿色和蓝色。

下面描述液晶液晶显示器的显示操作。定时控制器40从外部接收图像信号R、G和B以及用于控制显示的输入控制信号。这些图像信号代表了每个像素的亮度信息，也就是特定的灰阶。输入控制信号一般包括垂直同步和水平同步信号，以及数据使能信号DE，定时控制器40接收这些信号以后产生栅极控制信号和数据控制信号，并且会分别传给第一扫描驱动器30和数据驱动器20。

栅极控制信号(即第一扫描驱动信号)包括用于表示一帧扫描开始的信号和用于控致扫描线打开时间的信号。

数据控制信号包括用于表示一行子像素的数据传输的水平起始信号，用于向像素提供充电电压的负载信号，以及数据时钟信号和极性反转信号等。

响应来自定时控制器40的数据控制信号，数据驱动器20接收用于一组字像素的图像数据，并且选取来自灰阶电压发生器的两个灰阶电压集之一，并从中选取图像数据所对应的灰阶电压，将所得到的电压施加到相关的数据线上。

下面将根据图2～图4详细描述本发明一个实施例的对像素结构施加数据电压的驱动方法。图4是依照本发明一个实施例的驱动波形示意图。为比较起见，将像素Pa和Pb的电压与Data Output波形一起示出。

如图2～图4所示，在将数据电压Data Output施加于一个像素行(图2中示出其中一个像素)的时间期间中，首先在一第一期间T1，向扫描线Gate_n施加栅极开启电压，而向扫描线Gate_n+1和TFT_3_OPEN_LINE施加栅极关闭电压，将TFT1和TFT2同时打开，而使得TFT3和TFT4处于关闭状态，此时将第一灰阶集电压中对应于图像数据的电压同时施加到第一像素电极Pa和第二像素电极Pb。

接着在一第二期间T2，向第一扫描线Gate_n和Gate_n+1施加栅极关闭电压，而向扫描线TFT_3_OPEN_LINE施加栅极开启电压，将TFT3打开，而使得TFT1、TFT2和TFT4处于关闭状态，此时将第二灰阶集电压中对应于图像数据的电压施加到电荷共享电容C3。

之后，在一第三期间，再向第一扫描线Gate_n+1施加栅极开启电压，而向扫描线Gate_n和TFT_3_OPEN_LINE施加栅极关闭电压，将TFT4打开，而使得TFT1、TFT2和TFT3处于关闭状态，此时电荷共享电容C3和第二像素电极Pb的电容Cs2上的电荷重新分配。经过重新分配后，第二像素电极上的电压Vb将不同于第一像素电极上的电压Va，如图4中Data output波形所示。

上述的两个灰阶电压集代表了不同的Gamma曲线，并且分别被施加于一个像素的两个不同子像素Pa和Pb上，使得一个像素的Gamma曲线是这两种Gamma曲线混合而成的，在确定两灰阶电压集时，确定混合后的Gamma曲线使其接近用于正视图的参考Gamma曲线，这样可以使得混合后的侧视的Gamma曲线接近于正视图的参考Gamma曲线，这样就可以进一步的改进横向视角。

该液晶显示器的扫描线数目是普通液晶显示器的两倍，导致每根扫描线打开的时间变短，为了延长像素电极的充电时间，可以将Gate_n和TFT_3_OPEN_LINE的开启时问部分重叠，即Gate_n在TFT_3_OPEN_LINE开启之后一段时间内再关闭。

由上述驱动方法可知，第二扫描线TFT_3_OPEN_LINE对液晶面板中的所有像素均适用。因此面板中的所有TFT_3_OPEN_LINE可以连在一起共同施加第二扫描驱动信号(如图3所示)，也可以单独驱动；更可以分成几个区域，每个区域内的TFT_3_OPEN_LINE连在一起共同施加扫描驱动信号。这样的话相比每一扫描线需要单独的驱动IC的现有技术，本发明最多可以节约近一半的栅极驱动IC，从而节约成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种像素结构，其特征在于包括：

一第一扫描线，配置于一基板上；

一第二扫描线，配置于所述基板上；

一数据线，配置于所述基板上；

一第一薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一扫描线与所述数据线，且所述第一薄膜晶体管具有一第一漏极；

一第一像素电极，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一漏极；

一第二薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一扫描线与所述数据线，且所述第二薄膜晶体管具有一第二漏极；

一第二像素电极，配置于所述基板上，并电性连接至所述第二漏极；

一第三薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第二扫描线与所述数据线，且所述第三薄膜晶体管具有一第三漏极；

一电荷共享电容，配置于所述基板上，并电性连接至所述第三漏极；

一第四薄膜晶体管，配置于所述基板上，所述第四薄膜晶体管的源极和漏极其中一个连接所述第二像素电极，另一个连接所述电荷共享电容，所述第四薄膜晶体管的栅极连接至一辅助扫描线。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述辅助扫描线为驱动次序在后的另一像素结构的第一扫描线。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管是邻近于所述第一扫描线和所述数据线的交叉部位。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一薄膜晶体管与所述第二薄膜晶体管具有一共用源极。

5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管是邻近于所述第一扫描线和所述数据线的交叉部位。

6.一种像素结构的驱动方法，适于驱动如权利要求1所述的像素结构，其特征在于所述驱动方法包括：

通过所述第一扫描线开启所述第一薄膜晶体管与所述第二薄膜晶体管，且通过所述数据线将第一数据电压施加至所述第一像素电极与所述第二像素电极；

通过所述第二扫描线开启所述第三薄膜晶体管，以通过所述数据线将第二数据电压施加至所述电荷共享电容；

关闭所述第三薄膜晶体管，且通过所述辅助扫描线开启所述第四薄膜晶体管，以使所述电荷共享电容中的电压与所述第二像素电极中的电压进行中和。

7.如权利要求6所述的像素结构的驱动方法，其特征在于，所述第一、第二薄膜晶体管开启的时间与所述第三薄膜晶体管开启的时间不重叠。

8.如权利要求6所述的像素结构的驱动方法，其特征在于，所述第一、第二薄膜晶体管开启的时间与所述第三薄膜晶体管开启的时间部分重叠。

9.一种液晶显示装置，其特征在于包括：

第一扫描驱动器，提供液晶显示装置的各像素的第一扫描驱动信号；

第二扫描驱动器，提供液晶显示装置的各像素的第二扫描驱动信号；

数据驱动器，提供液晶显示装置的各像素的数据信号；

一薄膜晶体管阵列基板，其上配置有多个像素结构，其中每一像素结构包括：

一第一扫描线，配置于所述基板上，并电连接至所述第一扫描驱动器；

一第二扫描线，配置于所述基板上，并电连接至所述第二扫描驱动器；

一数据线，配置于所述基板上；

一第一薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一扫描线与所述数据线，且所述第一薄膜晶体管具有一第一漏极；

一第一像素电极，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一漏极；

一第二薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第一扫描线与所述数据线，且所述第二薄膜晶体管具有一第二漏极；

一第二像素电极，配置于所述基板上，并电性连接至所述第二漏极；

一第三薄膜晶体管，配置于所述基板上，并电性连接至所述第二扫描线与所述数据线，且所述第三薄膜晶体管具有一第三漏极；

一电荷共享电容，配置于所述基板上，并电性连接至所述第三漏极；

一第四薄膜晶体管，配置于所述基板上，所述第四薄膜晶体管的源极和漏极其中一个连接所述第二像素电极，另一个连接所述电荷共享电容，所述第四薄膜晶体管的栅极连接至驱动次序在后的另一像素结构的第一扫描线；

其中至少部分像素结构的第二扫描线是连接一共同的第二扫描驱动信号。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列基板上的所述像素结构划分为多个区域，每一区域内的所述第二扫描线连接共同的第二扫描驱动信号。

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