CN101308855B

CN101308855B - 电极装置、电子纸及液晶显示器

Info

Publication number: CN101308855B
Application number: CN2008101164732A
Authority: CN
Inventors: 张卓; 邵喜斌; 孙增辉
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: CN101308855A

Abstract

本发明涉及一种电极装置、电子纸及液晶显示器，电极装置包括至少两个薄膜场效应晶体管TFT电极，所述TFT电极分上下两层，分别排列与像素内材料层的上下侧；所述上侧的TFT电极与下侧的TFT电极垂直。电子纸及液晶显示器包括上述电极装置。通过上下两层垂直排列的TFT电极，形成电极重叠区域，使得上下两层电极在重叠区互为对向电极，控制子像素的电场，因此，每增加一个TFT电极，重叠区域都成倍增加，使得对于灰度级别显示要求较高的电子纸或LCD，需要的TFT电极大大减少，从而保证了较少的TFT电极控制较多的子像素。

Description

电极装置、电子纸及液晶显示器

技术领域

本发明涉及平板显示技术，尤其涉及一种能以较少薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，TFT)电极完成较多子像素控制的电极装置及电子纸。

背景技术

随着显示技术的迅速发展，阴极射线管(Crystal Ray Tube，CRT)显示器已经被液晶显示器(LCD)、有源电子纸(E-paper)所取代。电子纸的原理模型有E-ink的微胶囊技术、普利斯通的电子粉流体技术、SIPIX的微杯技术、胆甾相液晶等。其中，LCD已成为显示产品的主流；电子纸也以其绿色环保、无纸化办公的理念渐入人心。而无论对于LCD还是电子纸，电极部分的设计都尤为重要。

现有技术中，LCD电极部分的结构为：TFT阵列电极基板位于液晶材料的一侧，公共电极位于液晶材料的另一侧。如，在采用了锲形等新结构的平面转换(In-Plane Switching，IPS)面板、垂直配向技术(Vertical Alignment，VA)面板等显示产品中，每个亚像素都至少需要一对TFT电极，使得显示器的分辨率由于TFT电极过多而受限。

同LCD一样，电子纸也需要对像素内的材料施加电场来控制色粒的移动或转动。电极部分同样采用一侧为TFT电极阵列，另一侧为公用电极的结构。其中，每个像素(或子像素)都需要一个或者更多TFT电极控制，不利于将像素(或子像素)做得更小。尤其在电子纸技术中，如要实现多级灰度，需采用像素分割法，即将一个像素分割为多个子像素，而电子纸技术无法像LCD一样可以非常容易而精准地控制单个像素(子像素)实现多级灰度，因此，实现的灰度等级越多，就需要将一个像素分割为更多的子像素。这样，即使每个子像素只需用一个TFT电极，每个像素也至少需要与子像素个数相同的TFT电极数，大大增加了工艺难度，并使得电子纸的分辨率更低，尤其在电子纸要实现10级灰度以上时，分辨率最低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电极装置、电子纸及液晶显示器，以实现用较少的TFT电极完成较多的子像素控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种电极装置，包括至少两个薄膜场效应晶体管TFT电极，其中，

所述TFT电极分上下两层，分别排列与像素内材料层的上下侧；

所述上侧的TFT电极与下侧的TFT电极垂直。

所述上下两层中可至少有一层由至少两个TFT电极共同控制一个像素区域；所述上下两层可各有3个TFT电极，形成9个重叠区域，共同控制一个像素区域；所述上下两层可形成6个重叠区域，共同控制一个像素区域；所述上下两层中上层可有2个TFT电极，下层可有3个TFT电极，形成6个重叠区域；同层的TFT电极面积可不同。

本发明还提供了一种电子纸及液晶显示器，包括上述技术方案中给出的任一种电极装置。

上述技术方案中，电极装置通过上下两层垂直排列的TFT电极，形成电极重叠区域，使得上下两层电极在重叠区互为对向电极，控制子像素的电场，因此，每增加一个TFT电极，重叠区域都成倍增加，使得对于灰度级别显示要求较高的电子纸或液晶显示器(LCD)，需要的TFT电极大大减少，从而保证了较少的TFT电极控制较多的子像素。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明电极装置实施例一的结构示意图；

图2～图5为本发明电极装置实施例一用于不同灰度级别显示的示意图；

图6为本发明电极装置实施例二的结构示意图；

图7～图15为本发明电极装置实施例二用于不同灰度级别显示的示意图；

图16为本发明电极装置实施例三的结构示意图；

图17～图23为本发明电极装置实施例三用于不同灰度级别显示的示意图；

图24为本发明电极装置实施例四的结构示意图；

图25为本发明电极装置实施例四用于另一灰度级别显示的示意图。

具体实施方式

本发明实施例电极装置可包括至少两个薄膜场效应晶体管TFT电极，其中，所述TFT电极分上下两层，分别排列与像素内材料层的上下侧；所述上侧的TFT电极与下侧的TFT电极垂直。

本实施例中，可将TFT及其控制的电极即TFT阵列基板做在上下两块玻璃基板上，且这两层TFT阵列基板相互垂直排列，其重叠覆盖区为电场控制区，即每个子像素区。以一个像素为例，下层基板如有2个TFT电极，上层基板也有2个与之垂直排列的TFT电极，则构成了4个重叠区，各重叠区的上下层电极互为对向电极，控制4个子像素区域的电场；如下层基板有3个TFT电极，上层基板有2个与之垂直排列的TFT电极，则构成了6个重叠区，可控制6个子像素；以此类推，上下各3个TFT电极，则可有9个重叠区，可控制9个子像素。从而实现了以较少的TFT电极控制更多的子像素。

图1为本发明电极装置实施例一的结构示意图。TFT电极分为上下层，虚线部分为下层基板的电极，实线部分为上层基板的电极。上层包括电极101、电极102，分别由TFT 103、TFT 104控制；下层包括电极105、电极106，分别由TFT 107、TFT 108控制，共构成了4个子像素区域即子像素区域109、子像素区域110、子像素区域111及子像素区域112的电极重叠区，控制像素区域的电场。

假设本实施例中的电极装置设置于电子纸中，且电子纸中电子墨水的驱动电压为15V，则当TFT 107、TFT 108导通时，下层电极105、电极106电压均为15V；而由于TFT 103、TFT 104处于截止状态，上层电极105、电极106电压均为0V，从而使得4个子像素的电压都为-15V，电子墨水着色颗粒移动至底部，4个子像素区域均显示白色。

如图2所示施加电压时，则子像素区域109的电压为15V，电子墨水着色颗粒移动至顶部，子像素区域109显示电子墨水的着色面的颜色；其他子像素区域则由于电压为0或小于电子墨水的驱动电压而显示白色。同样，分别如图3、图4、图5所示施加电压时，则分别有2个、3个、4个子像素区域的电压为15V或大于15V，电压为15V或大于15V的子像素区域中的电子墨水移动至顶，从而实现不同的灰度显示。

图6为本发明电极装置实施例二的结构示意图。类似地，虚线部分为下层基板的电极，实线部分为上层基板的电极，上下分别3排(列)电极，即，上层包括分别由TFT 604、TFT 605、TFT 606控制的电极601、电极602、电极603；下层包括分别由TFT 610、TFT 611、TFT 612控制的电极607、电极608、电极609，共构成了9个子像素区域即子像素区域613～子像素区域621的电极重叠区，控制这9个子像素区域的电场。

同样，假设本实施例中的电极装置设置于电子纸中，且电子纸中电子墨水的驱动电压为15V，则当上下两侧基板电极电压如图6所示时，重叠区域的9个子像素区域的电压都为-15V，则电子墨水着色颗粒移动至底部，子像素区域613～子像素区域621均显示白色。如图7所示施加电压时，则子像素区域613的电压为15V，墨水着色颗粒移动至顶部，显示黑色。类似地，分别如图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示施加电压时，则分别有2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个子像素区域的电压为15V或大于15V，电压为15V或大于15V的子像素区域的电子墨水将移动至顶，从而实现不同的灰度显示。

图16为本发明电极装置实施例三的结构示意图。类似地，虚线部分为下层基板的电极，实线部分为上层基板的电极。上下分别2排和3列电极，即，上层包括分别由TFT 1603、TFT 1604控制的电极1601、电极1602；下层包括分别由TFT 1608、TFT 1609、TFT 1610控制的电极1605、电极1606、电极1607，共构成了6个子像素区域即子像素区域1611～子像素区域1616的电极重叠区，控制这6个子像素区域的电场。

同样，假设本实施例中的电极装置设置于电子纸中，且电子纸中电子墨水的驱动电压为15V，则当上下两侧基板电极电压如图16所示时，重叠区域的6个子像素区域的电压均为-15V，电子墨水着色颗粒移动至底部，子像素区域1611～子像素区域1616均显示白色。如图17所示施加电压时，则子像素区域1611的电压为15V，墨水着色颗粒移动至顶部，子像素区域1611显示白色。类似地，分别如图18、图19、图20、图21、图22所示施加电压时，则分别有2个、3个、4个、5个、6个子像素区域的电压为15V或大于15V，电压为15V或大于15V的子像素区域电子墨水移动至顶，从而实现不同灰度。另，施加如图23所示的电压时，可以实现与图18同样的灰度显示效果，即有2个子像素区域的电压为15V，均显示黑色。

上述实施例中，上下层电极中，同层的TFT电极面积可不同。

图24为本发明电极装置实施例四的结构示意图。本实施例的电极结构类似于实施实例三，但上层电极中，由TFT 2403控制的电极2401与由TFT2404控制的电极2402的面积不相同，电极2402的面积为电极2401的2倍，构成的子像素区域2411、子像素区域2413、子像素区域2415的面积均为子像素区域2412、子像素区域2414或子像素区域2416的一半。当实施如图18或图24所示的电压时，子像素区域2411、子像素区域2413显示黑色，其余为白色，假设以黑色显示面积与整个像素区域的面积之比为灰度值时，则此时像素区域的灰度值为2/9。当施加如图23或图25所示的电压时，子像素区域2411、子像素区域2412显示黑色，整个像素区域的灰度值为1/3，与图18所示的灰度相同，与图24所示的灰度不同。在同样TFT及电极数量的情况下，实现了更多的灰度显示。

需要说明的是，同层电极的面积比例不限于上述实施例三给出的1∶2，可根据实际灰度显示需要对上层或下层的电极面积按不同的比例进行设置。电极装置配合电极面积或形状的改变，产生了更多不同面积或形状的电极重叠区域或子像素区域，从而达到了子像素区域的更多组合，增加灰度级别显示的目的。

上述实施例中的电极装置也可用于液晶显示器，利用电极重叠区域形成的电场控制液晶的转向来达到不同灰度显示的目的，电场控制原理同上述实施例中对电子墨水的控制类似。

本发明实施例电子纸及液晶显示器可包括上述实施例中给出的任意一种电极装置，保证了电子纸及液晶显示器能够以较少的TFT及其控制电极的个数控制更多的子像素，显示更多的灰度级别。

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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种电极装置，包括至少两个薄膜场效应晶体管TFT电极，其特征在于，

所述上侧的TFT电极与下侧的TFT电极垂直；

所述上下两层中至少有一层由至少两个TFT电极共同控制一个像素区域；

或者，所述上下两层各有3个TFT电极，形成9个重叠区域，共同控制一个像素区域；

或者，所述上下两层形成6个重叠区域，共同控制一个像素区域，所述上下两层中上层有2个TFT电极，下层有3个TFT电极，形成6个重叠区域。

所述电极装置中，同层的TFT电极面积不同。

2.一种电子纸，其特征在于，包括权利要求1所述的电极装置。

3.一种液晶显示器，其特征在于，包括权利要求1所述的电极装置。