CN102289121B - 液晶显示器及其像素单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器及其像素单元。其中，该像素单元适于电连接至一数据线及一第一扫描线及一第二扫描线，此像素单元包含一第一子像素单元及一第二子像素单元。第一子像素单元形成有电连接数据线的一第一切换元件、电连接至第一切换元件的一第一液晶电容及一第一存储电容。第二子像素单元形成有电连接第一切换元件的一第二切换元件、一耦合电容及电连接至第二切换元件的一第二液晶电容及一第二存储电容。且耦合电容电连接第二切换元件的一第一输出/输入端及一第二输出/输入端之间，第一切换元件的控制端及第二切换元件的控制端分别电连接第一扫描线及第二扫描线。

Description

液晶显示器及其像素单元

本申请为分案申请，原申请日为2009年01月08日，申请号为200910002222.6，发明名称为：液晶显示器及其像素单元。

技术领域

本发明关于一种液晶显示器及其像素单元，特别是关于一种像素单元的不同区域具有各自的V-T特征曲线的液晶显示器及其像素单元。

背景技术

图1为已知液晶显示器的一像素单元等效电路图。液晶显示器的一像素单元110同时具有一第一像素单元111及一第二像素单元112，且如图1所示，已知设计利用两颗薄膜晶体管T1及T2分别控制第一像素单元111及第二像素单元112的电压变化，使第一像素单元111及第二像素单元112可通过个别的γ校正曲线获得较佳的光学响应。

图2为示意地显示驱动图1实施例液晶显示器的驱动架构的方框图。如图2所示，该驱动架构100包含一薄膜晶体管阵列102、一第一图像数据驱动电路104、一第二图像数据驱动电路106、及一扫描信号驱动电路108。请同时参考图1及图2，扫描信号驱动电路108产生扫描信号，经由行电极G1A-G4A耦接各个薄膜晶体管的栅极。图像数据驱动电路104依序产生对应各扫描信号的图像信号，经由列电极D1A-D4A及对应第一像素单元111的薄膜晶体管(例如薄膜晶体管T1)送到第一像素单元111；图像数据驱动电路106依序产生对应各扫描信号的图像信号，经由列电极D1B-D4B及对应第二像素单元112的薄膜晶体管(例如薄膜晶体管T2)送到第二像素单元112。

虽然已知设计利用两颗薄膜晶体管T1、T2分别控制第一像素单元111及第二像素单元112的电压变化，可于单一液晶结构间隙的设计下获得良好的光学响应，但上述设计需要如图2所示较复杂的电路架构来实施不同的γ校正曲线，例如需要两个不同的图像数据驱动电路104、106及两倍的列电极，明显增加元件成本及设计复杂度。

发明内容

因此，本发明一实施例的目的在提供一种液晶显示器及其像素单元，像素单元的不同区域具有各自的V-T特征曲线，获得以一简化驱动架构及较低制造成本提供良好光学响应的效果。

依本发明一实施例提供一种像素单元适于电连接至一数据线及一第一扫描线及一第二扫描线，此像素单元包含一第一像素单元及一第二像素单元。第一像素单元形成有电连接数据线的一第一切换元件、电连接至第一切换元件的一第一液晶电容及一第一存储电容。第二像素单元形成有电连接第一切换元件的一第二切换元件、一耦合电容及电连接至第二切换元件的一第二液晶电容及一第二存储电容。且耦合电容电连接第二切换元件的一第一输出/输入端及一第二输出/输入端之间，第一切换元件的控制端及第二切换元件的控制端分别电连接第一扫描线及第二扫描线。

依本发明一实施例提供一种液晶显示器，其包含多条扫描线及数据线；以及多个上述像素单元。

依本发明一实施例，上述的像素单元及液晶显示器中，第一切换元件的控制端所连接的扫描线及第二切换元件的控制端所连接的扫描线是为相邻，较佳地分别为第n条(n≥1；n为正整数)扫描线及第n-1条扫描线。

依本发明一实施例提供一种像素单元，其包含一第一像素单元、一双向二极管及一第二像素单元。第一像素单元形成有一第一切换元件、电连接至该第一切换元件的一第一液晶电容及一第一存储电容。第二像素单元形成有互相电连接的一第二液晶电容及一第二存储电容。双向二极管电连接于第一液晶电容及该第二液晶电容之间。较佳地双向二极管电连接于一第一子像素电极及一第二子像素电极间。一实施例中，双向二极管包含一第一二极管晶体管及一第二二极管晶体管，且第一二极管晶体管的第二端及第三端间形成一第一寄生电容；于第二二极管晶体管的第二端及第三端间形成一第二寄生电容。一实施例中，第一二极管晶体管的第三端电连接第二像素单元的第二存储电容及第二液晶电容；第二二极管晶体管的第三端电连接于第一像素单元的第一存储电容及第一液晶电容。

依本发明一实施例，能够利用一般的薄膜晶体管工艺形成，可获得使同一像素单元具有两组不同的V-T特征曲线的效果。

附图说明

图1为已知液晶显示器的一像素单元的等效电路图。

图2为示意地显示驱动图1实施例液晶显示器的驱动架构的方框图。

图3为示意地显示依本发明的一实施例的液晶显示器的简图。

图4为显示图3实施例的液晶显示器的等效电路图。

图5为显示依本发明一实施例的液晶显示器的等效电路图。

10、30  像素单元

11、31  第一子像素单元

12、32  第二子像素单元

22      第一子像素电极

24      第二子像素电极

40      双向二极管

411     第一二极管晶体管的第一端

412     第一二极管晶体管的第二端

413     第一二极管晶体管的第三端

421    第二二极管晶体管的第一端

422    第二二极管晶体管的第二端

423    第二二极管晶体管的第三端

Cgs1、Cgs2    寄生电容

Clc1、Clc2    液晶电容

Cs1、Cs2      存储电容

Cx            耦合电容

D，D(m)       数据线

D1            第一二极管晶体管

D2            第二二极管晶体管

D1A、D2A、D3A、D4A、D1B、D2B、D3B、D4B    列电极

G，G(n)               扫描线

G1A、G2A、G3A、G4A    行电极

T1                    第一薄膜晶体管

T2                    第二薄膜晶体管

Vcom                  共用电极电位

具体实施方式

图3为示意地显示依本发明的一实施例的液晶显示器的简图，图4为显示图3实施例的液晶显示器的等效电路图。

请同时参考图3及图4，依本发明一实施例液晶显示器包含多个像素单元10、多条扫描线G及数据线D、共用电极(未图示)以及液晶层(未图示)，每一像素单元10包含一第一薄膜晶体管T1、及一第二薄膜晶体管T2、一第一子像素电极22、一第二子像素电极24。其中每一个像素单元10即例如为一红色(R)像素、绿色(G)像素或是蓝(B)像素。

像素单元10(pixel unit)分为一第一子像素单元(first sub-pixel unit)11及一第二子像素单元12(second sub-pixel unit)，第一子像素单元11上形成有一第一薄膜晶体管T1、一存储电容Cs1与一液晶电容Clc1，液晶电容Clc1是由第一子像素电极22与共用电极(未图示)间隔液晶层(未图示)形成，且存储电容Cs1与液晶电容Clc1均电连接至第一薄膜晶体管T1。第二子像素单元12上形成有一第二薄膜晶体管T2、一存储电容Cs2、一液晶电容Clc2及一耦合电容Cx，液晶电容Clc2是由第二子像素电极24与共用电极(未图示)间隔液晶层(未图示)形成，且存储电容Cs2与液晶电容Clc2均电连接至薄膜晶体管T2，而耦合电容Cx的两端电连接于第二薄膜晶体管T2的源极及漏极之间，并电连接于第一子像素电极22及第二子像素电极24。第一薄膜晶体管T1的栅极电连接此些扫描线G中的一第n条扫描线G(n)，其源极电连接数据线D中的一第m条数据线D(m)，及其漏极电连接第二薄膜晶体管T2的源极，且第二薄膜晶体管T2的栅极电连接至相邻扫描线G(n)的此些扫描线G中的一第n-1条扫描线G(n-1)。第n-1条扫描线G(n-1)为第n条扫描线G(n)的上一级扫描线。亦即，扫描信号是依序先输入第n-1条扫描线G(n-1)后再输入第n条扫描线G(n)。

因此，依本实施的设计，通过调整第二薄膜晶体管T2元件大小或耦合电容Cx的量值，可使同一像素单元的第一子像素电极22及第二子像素电极24与共同电极电位Vcom间的電位差不同，亦即使同一像素单元具有两组不同的V-T特征曲线的效果。此一特性能够解决色偏(color shift)现象及残影(image-sticking)现象，且亦可应用于不同环境而获得不同效果，举例而言，可应用于一广视角液晶显示器以提供良好的视角补偿效果，或可应用于一半透式液晶显示器以改善透射区与反射区的光学匹配。

本发明一实施例是利用一般的薄膜晶体管工艺形成耦合电容Cx，使两薄膜晶体管T1及T2在电连接同一数据线信号源的情况下，尚能让第一子像素电极22与第二子像素电极24相对共用电极电位Vcom具有二种不同的电位差，相较于已知技术，本发明实施例能够减少数据线信号源的数量，并简化像素结构的电路。此外，亦可搭配固有工艺而不需额外的制造成本及复杂的驱动架构即可获得良好的光学响应。

由于第二薄膜晶体管T2的栅极电连接扫描线G(n-1)且其源极及漏极分别电连接耦合电容Cx的两端，因此当上一级扫描线G(n-1)被驱动时，能够通过第二薄膜晶体管T2的设置，中和第一子像素电极22及第二子像素电极24的电压差。尚且，当停止驱动本级扫描线G(n)后，亦能够提供第二子像素电极24一放电路径，而能够改善电荷残留(DC残留)的问题。

此外，依上述设计，亦具有第二子像素电极24较不易受到馈通现象(feed-through issue)影响的优点。

图5为显示依本发明一实施例的液晶显示器的等效电路图。像素单元30的元件中与像素单元10相同的元件，使用相同的符号，并省略其相关说明，以下说明两者间的差异。

请参照图5，像素单元30分为一第一子像素单元31及一第二子像素单元32，第一像素单元31上形成有一第一薄膜晶体管T1、一存储电容Cs1与一液晶电容Clc1，液晶电容Clc1是由第一子像素电极(未图示)与共用电极(未图示)间隔液晶层(未图示)形成，且存储电容Cs1与液晶电容Clc1均电连接至第一薄膜晶体管T1。第一薄膜晶体管T1的栅极电连接于扫描线G中的一扫描线G(n)，其源极电连接数据线D中的一数据线D(m)，及其漏极电连接液晶电容Clc1。第二子像素单元32上形成有互相电连接的一存储电容Cs2、一液晶电容Clc2。液晶电容Clc2是由第一子像素电极(未图示)与共用电极(未图示)间隔液晶层(未图示)形成。且于液晶电容Clc1及液晶电容Clc2间电连接有一双向二极管40，较佳地于第一子像素电极及第二子像素电极间电连接有双向二极管40。双向二极管40包含一第一二极管晶体管D1及一第二二极管晶体管D2，且第一二极管晶体管D1的第一端411电连接于第二二极管晶体管D2的第二端422；第一二极管晶体管D1的第二端412电连接于第二二极管晶体管D2的第一端421；第一二极管晶体管D1的第三端413电连接于第一二极管晶体管D1的第一端411及第二子像素单元32的存储电容Cs2及液晶电容Clc2；第二二极管晶体管D2的第三端423电连接于第二二极管晶体管D2的第一端421及第一子像素单元31的存储电容Cs1及液晶电容Clc1。因此，于双向二极管40中第一二极管晶体管D1的第二端412及第三端413间会形成第一寄生电容Cgs1；而于第二二极管晶体管D2的第二端422及第三端423间会形成第二寄生电容Cgs2。

本实施例中，利用双向二极管40来连接第一子像素电极22及第二子像素电极24，而使双向二极管40的寄生电容Cgs1、Cgs2耦合第一子像素电极22及第二子像素电极24，当扫描线G(n)的扫描信号驱动时，图像数据开始向第一子像素电极22及第二子像素电极24充电，而于两者间形成兩个不同电位差。当停止扫描信号时，双向二极管40将可中和第一子像素电极22及第二子像素电极24的电压差，且能够提供第二子像素电极24一放电路径，因此将可以改善残影现象。依本实施例的设计，亦具有第二子像素电极24较不易受到馈通现象(feed-through issue)影响的优点。

此外，依本实施例的设计，尚可通过调整第一及第二二极管晶体管D1及D2的大小；以及寄生电容Cgs1及Cgs2的量值，以使双向二极管40的放电速率跟第一薄膜晶体管T1的关电流(Ioff)一致，而能够有效地降低闪动(flicker)问题。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求范围中，而非限定于上述的实施例。

Claims (4)

1.一种像素单元，适于电连接至数据线及扫描线，其特征在于，所述的像素单元包含:

一第一子像素单元，其形成有一第一薄膜晶体管、电连接至所述第一薄膜晶体管的一第一液晶电容及一第一存储电容；

一第二子像素单元，其形成有互相电连接的一第二液晶电容及一第二存储电容；以及

一双向二极管，电连接于所述第一液晶电容及所述第二液晶电容之间；

其中，当所述扫描线的扫描信号驱动时，图像数据向所述第一子像素单元及所述第二子像素单元充电，而于两者间形成两个不同电位差，且当停止扫描信号时，所述双向二极管中和所述第一子像素单元及所述第二子像素单元的电压差。

2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述双向二极管包含一第一二极管晶体管及一第二二极管晶体管，且所述第一二极管晶体管的第一端电连接于所述第二二极管晶体管的第二端；所述第一二极管晶体管的第二端电连接于所述第二二极管晶体管的第一端；所述第一二极管晶体管的第三端电连接于所述第一二极管晶体管的第一端；所述第二二极管晶体管的第三端电连接于所述第二二极管晶体管的第一端，

藉以于所述第一二极管晶体管的第二端及第三端间形成一第一寄生电容；于所述第二二极管晶体管的第二端及第三端间形成一第二寄生电容。

3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述第一二极管晶体管的第三端电连接所述第二子像素单元的所述第二存储电容及所述第二液晶电容；所述第二二极管晶体管的第三端电连接于所述第一子像素单元的所述第一存储电容及所述第一液晶电容。

4.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述双向二极管的放电速率相等于所述第一薄膜晶体管的关电流。

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