CN102253555A - 一种蓝相液晶显示器的像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝相液晶显示器的像素结构，包括扫描线（1）、数据线（2）和像素单元（3），像素单元（3）内设有像素电极（4）和第一薄膜晶体管（5），在像素单元（3）内还设有位于像素电极（4）下侧的公共电极（9）和驱动公共电极（9）的第二薄膜晶体管（10），第二薄膜晶体管（10）的栅极（6）、源极（7）和漏极（8）分别与扫描线（1）、扫描线（1）上侧平行设置的公共线（11）和公共电极（9）电性相连；同一像素单元（3）内的像素电极（4）和公共电极（9）的电压极性相反。本发明通过增加两条电压极性相反且每帧极性反转的公共线和薄膜晶体管与电极的连接实现列反转驱动点反转显示，将操作电压提升两倍，节能电能。

Description

一种蓝相液晶显示器的像素结构

技术领域

 本发明涉及液晶显示器的像素结构，具体地说是一种可提供高驱动电压的蓝相液晶显示器的像素结构。

背景技术

蓝相是一种温度范围很窄的液晶相。蓝相液晶在不加电压时液晶呈各向同性，，加电压后为各向异性；按液晶正负性区分，分别为拉伸及变平型。蓝相液晶由于不需要配向，优秀的黑态显示，高的广视角，且响应时间低于1ms，为微秒级，因此被认为是下一代显示的优秀候选者。现面临的最大难题是蓝相液晶需求操作电压非常高，超出aSi器件的操作范围。通过优化像素设计可以将操作电压由50-100V降低到35V左右，但35V的电压对于TFT-LCD而言还是过高。近年来，研究人员相继提出了不同的降低蓝相液晶操作电压的方法。其中一种方法是将电极做成波浪型，但使用该方法，阵列基板与彩膜基板的对位精度无法保证，容易造成上下基板的短路，从而使得面板无法显示；另外一种方法是增强电极间的电场力，将电极做成各种异型结构，但现有阵列制程难以实现。因此，以上方法较适用于理论研究，实际制程难以达成。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、可将液晶操作电压提升为传统架构两倍的蓝相液晶显示器的像素结构。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种蓝相液晶显示器的像素结构，包括多条垂直交叉设置的扫描线和数据线以及扫描线和数据线定义出的多个像素单元，像素单元内设有像素电极和驱动该像素电极的第一薄膜晶体管，第一薄膜晶体管的栅极、源极和漏极分别与扫描线、数据线和像素电极电性相连，所述的像素单元内还设有位于像素电极下侧的公共电极和驱动该公共电极的第二薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管的栅极、源极和漏极分别与扫描线、扫描线上侧平行设置的公共线和公共电极电性相连；所述同一像素单元内的像素电极和公共电极的电压极性相反。

所述相邻像素电极的电压极性相反。

所述相邻公共电极的电压极性相反。

所述相邻像素单元内的第二薄膜晶体管的源极分别与不同的公共线电性相连。

所述的公共线包括第一公共线和第二公共线；所述第一公共线和第二公共线的电压极性相反。

所述第一公共线和第二公共线的电压极性每帧反转一次。

所述的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管交替排布。

所述同一像素单元内的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管位于像素电极的同侧。

所述同一像素单元内的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管位于像素电极的异侧。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明采用不同的薄膜晶体管驱动电压极性相反的公共电极和像素电极，并增加两条极性相反的公共线为相邻的公共电极提供信号源，使得任意相邻的两个公共电极或者两个像素电极的电压极性皆相反；并且公共线的电压极性在每帧内反转一次，与像素电极电压极性的反转相配合将液晶操作电压提升至原来的两倍，降低了源极电路的操作电压。

本发明通过薄膜晶体管与电极间连接方式的设置，实现列反转驱动点反转显示，从而达到省电的效果。

本发明的电压极性反转时刻设置在系统帧间隔时间内，避免了公共线电容电阻产生的信号延迟影响画面显示，提升了画面显示的质量。

附图说明

附图1为本发明的像素结构示意图；

附图2为本发明同一像素单元内的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管位于像素电极同侧时的面板驱动示意图；

附图3为本发明同一像素单元内的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管位于像素电极异侧时的面板驱动示意图；

附图4为本发明的驱动波形示意图；

附图5为本发明结构的制作流程图。

其中：1—扫描线；2—数据线；3—像素单元；4—像素电极；5—第一薄膜晶体管；6—栅极；7—源极；8—漏极；9—公共电极；10—第二薄膜晶体管；11—公共线；12—第一公共线；13—第二公共线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-3所示：一种蓝相液晶显示器的像素结构，包括多条垂直交叉设置的扫描线1和数据线2以及扫描线1和数据线2定义出的多个像素单元3，像素单元3内设有像素电极4和驱动该像素电极4的第一薄膜晶体管5，第一薄膜晶体管5的栅极6、源极7和漏极8分别与扫描线1、数据线2和像素电极4电性相连。在像素单元3内还设有位于像素电极4下侧的公共电极9和驱动该公共电极9的第二薄膜晶体管10，第二薄膜晶体管10和第一薄膜晶体管5交替排布，第二薄膜晶体管10的栅极6、源极7和漏极8分别与扫描线1、扫描线1上侧平行设置的公共线11和公共电极9电性相连，并且相邻像素单元3内的第二薄膜晶体管10的源极7分别与不同的公共线11电性相连；另外同一像素单元3内的像素电极4和公共电极9的电压极性相反，且任意两个相邻的像素电极4或者任意两个相邻的公共电极9的电压极性相反。在扫描线1上侧平行设置的公共线11由两条平行设置且电压极性相反的第一公共线12和第二公共线13组成，第一公共线12和第二公共线13分别与相邻像素单元3内的第二薄膜晶体管10的源极7电性相连，即相邻像素单元3内的第二薄膜晶体管10的源极7分别与电压极性不同的第一公共线12或者第二公共线13电性相连，使得被驱动的任意两个相邻的公共电极9的电压极性相反；并且为了配合点反转的显示方式，第一公共线12和第二公共线13的电压极性每帧反转一次，为免影响液晶显示装置的显示性能，第一公共线12和第二公共线13的电压极性反转时刻设置在帧间隔内。同一个像素单元3内的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10可以设置像素电极4的同侧或异侧，在本发明中，优先选用同一个像素单元3的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10位于像素电极4的同侧结构，因为当同一个像素单元3内的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10位于像素电极4的同侧时，公共电极9与像素电极4可以同时充电，不会影响液晶显示器的显示品质；而当同一个像素单元3的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10位于像素电极4的异侧时，公共电极9会先于像素电极4充电，影响到液晶显示器的显示性能。

附图2和附图3为本发明同一像素单元内的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管位于像素电极同侧或者异侧时的面板驱动示意图。由图2可知，同一像素单元3内的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10位于像素单元3内像素电极4的同侧，从结构上来说，横向由上向下依次为公共线12、公共线13和栅极线1，与之垂直的为数据线2，相邻数据线2的电压极性不同，栅极线1与数据线2交叉区域为像素单元3，像素单元3内分别设有第一道ITO制作的公共电极9与其上侧第二道ITO制作的像素电极4，公共电极9和像素电极4分别由第二薄膜晶体管10和第一薄膜晶体管5驱动。第一行驱动像素电极4的第一薄膜晶体管5的源极7与左侧的数据线2相连，第二行驱动像素电极4的第一薄膜晶体管5的源极7与右侧的数据线2相连，如此反复，目的是列反转的驱动实现点反转的显示，提升画面显示质量。图中由“+” 、“-”分别代表像素电极4的极性为正或为负，即相邻的任意两个第一薄膜晶体管5的源极7分别与电压极性不同的数据线2电性相连，使得任意相邻的两个像素电极4的电压极性不同。由于任意相邻的两个像素电极4的电压极性相反，使得任意相邻的两个公共电极9的电压极性也必须相反，通过图2所示的第二薄膜晶体管10与公共线11的连接方式，使得任意相邻的两个公共电极9的电压极性相反，即相邻的任意两个第二薄膜晶体管10的源极7分别与电压极性不同的公共线12或者公共线13电性相连。另外图3与图2的区别在于同一像素单元3内的第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10位于像素单元3内像素电极4的异侧，当其处于异侧时，则公共电极9先于像素电极4充电，会影响到液晶显示器的显示性能；而图2所示的结构则可以实现公共电极9与像素电极4同时充电，利于提升液晶显示器的显示性能，因此在本发明中优先选用图2所示的像素结构，使得同一像素单元3内的公共电极9与像素电极4同时充电。

本发明在实际使用中的驱动波形如图4所示，如图4所示，Vgate为栅极脉冲电压，用来控制第一薄膜晶体管5和第二薄膜晶体管10的打开与关闭；Vdata1与Vdata2分别表示相邻数据线2的电压，即在波形图中相邻的数据线2的电压分别以Vdata1和Vdata2表示；Vcom1与Vcom2分别表示第一公共线12与第二公共线13的电压，即在波形图中第一公共线12与第二公共线13分别以Vcom1与Vcom2表示。另外相邻的像素电极4的电压分别用Vpixel electrode1和Vpixel electrode2表示，相邻的公共电极9的电压分别用Vcom electrode1和Vcom electrode2来表示。根据图4给出的Vdata1、Vdata2 及Vcom1、Vcom2，可得到相邻像素单元3内的像素电极4和公共电极9的电压，即图4驱动波形图中所示的Vpixel electrode1、Vpixel electrode2、Vcom electrode1和Vcom electrode2的电压。如此像素电极4与公共电极9的电压极性相反并提升为以前的两倍，即液晶操作电压提升以前的两倍，换个角度来说，即源极电路的操作电压降至以前的二分之一。本发明两条公共线11的电压极性相反，并且每帧反转一次，配合了点反转的显示，使得任意相邻的两个公共电极9或者任意相邻的两个像素电极4以及同一像素单元3内的像素电极4和公共电极9的电压极性皆相反；另外反转时刻在系统帧间隔时间内，避免了公共线11电容电阻产生的信号延迟影响画面显示。

本发明的阵列基板在制作流程中共需制作六道光罩，其具体流程如图5所示：第一道光罩在基板上制作公共电极；第二道光罩在基板上制作栅极；第三道光罩制作用于连接公共电极与源极的第一通孔；第四道光罩使用半透明（half tone）技术制作a-Si岛与源极\漏极；第五道光罩制作用于连接像素电极与源极的第二通孔；第六道光罩制作像素电极。

本发明采用不同的薄膜晶体管驱动电压极性相反的公共电极和像素电极，并增加两条极性相反的公共线为相邻的公共电极提供信号源，使得任意相邻的两个公共电极或者两个像素电极的电压极性皆相反；并且公共线的电压极性在每帧内反转一次，与像素电极电压极性的反转相配合将液晶操作电压提升至原来的两倍，降低了源极电路的操作电压。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种蓝相液晶显示器的像素结构，包括多条垂直交叉设置的扫描线（1）和数据线（2）以及扫描线（1）和数据线（2）定义出的多个像素单元（3），像素单元（3）内设有像素电极（4）和驱动该像素电极（4）的第一薄膜晶体管（5），第一薄膜晶体管（5）的栅极（6）、源极（7）和漏极（8）分别与扫描线（1）、数据线（2）和像素电极（4）电性相连，其特征在于所述的像素单元（3）内还设有位于像素电极（4）下侧的公共电极（9）和驱动该公共电极（9）的第二薄膜晶体管（10），所述第二薄膜晶体管（10）的栅极（6）、源极（7）和漏极（8）分别与扫描线（1）、扫描线（1）上侧平行设置的公共线（11）和公共电极（9）电性相连；所述同一像素单元（3）内的像素电极（4）和公共电极（9）的电压极性相反。

2.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述相邻像素电极（4）的电压极性相反。

3.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述相邻公共电极（9）的电压极性相反。

4.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述相邻像素单元（3）内的第二薄膜晶体管（10）的源极（7）分别与不同的公共线（11）电性相连。

5.根据权利要求1或4所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述的公共线（11）包括第一公共线（12）和第二公共线（13）；所述第一公共线（12）和第二公共线（13）的电压极性相反。

6.根据权利要求5所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述第一公共线（12）和第二公共线（13）的电压极性每帧反转一次。

7.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述的第一薄膜晶体管（5）和第二薄膜晶体管（10）交替排布。

8.根据权利要求1或7所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述同一像素单元（3）内的第一薄膜晶体管（5）和第二薄膜晶体管（10）位于像素电极（5）的同侧。

9.根据权利要求1或7所述的蓝相液晶显示器的像素结构，其特征在于所述同一像素单元（3）内的第一薄膜晶体管（5）和第二薄膜晶体管（10）位于像素电极（5）的异侧。

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