CN102332244A - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶显示装置，其包括：按矩阵方式排列的多个像素单元，每一像素单元包括：扫描线；数据线；第一存储电容；液晶电容；以及第一薄膜晶体管，其源极与数据线连接，其栅极与扫描线连接，其漏极与第一存储电容连接，每一像素单元进一步包括：第二薄膜晶体管，其源极与第一薄膜晶体管的漏极连接，其漏极与液晶电容连接，且多个第二薄膜晶体管的栅极相互连接，以控制多个第二薄膜晶体管同时开启。通过在每一像素单元设置第二薄膜晶体管，且多个第二薄膜晶体管的栅极相互连接，以控制多个第二薄膜晶体管同时开启，使得液晶同时旋转，减少等待栅极扫描的时间，增加背光的发光时间，达到减少LED颗数，降低成本的目的。

Description

液晶显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术
目前，液晶显示装置凭借轻薄、省电、低辐射等优点，已广泛应用于电脑显示装置、电视机、笔记本电脑、移动电话、数码相机等各种电子产品。
请参阅图1，图1是一种现有技术的液晶显示装置的电路结构示意图。如图1所示，现有液晶显示装置10包括液晶面板100。其中，液晶面板100包括多条相互平行的扫描线111、多条相互平行的数据线112。扫描线111和数据线112以绝缘方式交叉设置，定义出多个像素单元101。
每一像素单元101包括设置于扫描线111与数据线112相交处附近的薄膜晶体管102、存储电容103以及液晶电容104。
其中，薄膜晶体管102的栅极连接至扫描线111，源极连接至数据线112，漏极连接至存储电容103的一端，且液晶电容104与存储电容103并联连接。
液晶显示装置10进一步包括设置于液晶面板100下方的背光源(图未示)，为液晶面板100提供所需的背光。实际中，白色连续光谱光源是一种常用的背光源，但为了节能和降低成本，业界提出了色序法(Field-sequential-color，FSC)，即：设计以三色分离RGB-LED阵列色序法扫描背光源取代传统白色连续光谱光源，以RGB的LED发光作为背光并取代彩色滤光片的显色，以省去彩色滤光片，由此可节省液晶显示装置的制造成本，同时降低光损耗率、提升发光效率并降低耗电量。
具体而言，在驱动现有技术的液晶显示装置10时，首先输入扫描信号至扫描线111，以依序扫描每一像素单元101的薄晶体管102的栅极，进而使得薄膜晶体管102导通并且将数据信号通过数据线112加载至存储电容103以及液晶电容104，其中，液晶电容104为液晶提供转动电压。然后，等待液晶转至定位后，打开背光。
更详细而言，由于色序法是以RGB的LED发光来产生色彩，所以RGB的LED须分区依序打开。每一分区包含若干条扫描线111。与扫描线111连接的薄膜晶体管102的栅极在一个帧(frame)内会依序打开。而液晶在栅极打开后，即会转动，产生光学变化。
现有技术在每一区内的所有栅极都打开，且液晶分子转动到位后，才能打开背光，影响了背光可开启的时间，造成须增加LED的颗数去达到亮度规格，由此增加了成本。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置及其驱动方法，以减少LED颗数，降低成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，其包括：按矩阵方式排列的多个像素单元，每一像素单元包括：
扫描线；
数据线；
第一存储电容；
液晶电容；以及
第一薄膜晶体管，其源极与数据线连接，第一薄膜晶体管的栅极与扫描线连接，第一薄膜晶体管的漏极与第一存储电容连接，
每一像素单元进一步包括：第二薄膜晶体管，其源极与第一薄膜晶体管的漏极连接，第二薄膜晶体管的漏极与液晶电容连接，且多个第二薄膜晶体管的栅极相互连接，以控制多个第二薄膜晶体管同时开启。
根据本发明一优选实施例，液晶显示装置进一步包括：数据驱动器，数据驱动器与数据线连接，且向数据线施加像素电压，依序将像素电压施加在多个第一薄膜晶体管的源极。
根据本发明一优选实施例，液晶显示装置进一步包括：扫描驱动器，扫描驱动器与扫描线连接，且向扫描线逐一施加扫描电压，依序将扫描电压施加在多个第一薄膜晶体管的栅极，以将像素电压存储到第一存储电容。
根据本发明一优选实施例，每一像素单元进一步包括：第二存储电容，第二存储电容与液晶电容并联连接。
根据本发明一优选实施例，扫描驱动器与多个第二薄膜晶体管的栅极连接，在扫描驱动器扫描完多个第一薄膜晶体管的栅极时，扫描驱动器同时开启多个第二薄膜晶体管的栅极，以将像素电压从第一存储电容转移至液晶电容及第二存储电容。
根据本发明一优选实施例，第一存储电容包括第一公共电极以及第一存储电极，第二存储电容包括第二公共电极以及像素电极，液晶电容包括相对设置的像素电极以及第三公共电极，像素电极与第二薄膜晶体管的漏极连接，第一公共电极、第二公共电极以及第三公共电极相互连接。
根据本发明一优选实施例，液晶显示装置进一步包括：公共电压产生器，公共电压产生器为第一公共电极、第二公共电极以及第三公共电极存储电极提供公共电压。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置的驱动方法，其包括以下步骤：将液晶面板中各像素单元的像素电压依序存储至对应的存储电容中；待每一存储电容均充满电后，同时将每一存储电容中存储的像素电压施加于对应的每一像素单元，以同时驱动每一像素单元中的液晶产生旋转。
根据本发明一优选实施例，待液晶旋转至定位，向液晶面板提供背光。
根据本发明一优选实施例，在提供背光的同时，再度开始对每一存储电容进行充电。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的液晶显示装置及其驱动方法通过在每一像素单元设置第二薄膜晶体管，让像素电压在充电后，先到第一存储电容，不立刻进入各液晶电容，因此液晶分子也不会转动。同时，多个第二薄膜晶体管的栅极相互连接，当最后一条扫描线的栅极也打开充满电后，控制多个第二薄膜晶体管同时开启，将第一存储电容的电压导入各液晶电容，使液晶同时产生旋转，待液晶转动至定位后，打开背光。由此，本发明减少了等待栅极扫描的时间，增加了背光的发光时间，达到减少LED颗数，降低成本的目的；同时，因为背光是整面一齐提供，不须分区，所以改善了原有分区显示时存在的亮度不均匀及背光耦合不良的问题，提高画面的品质。
附图说明
图1是一种现有技术的液晶显示装置的电路结构示意图；
图2是本发明液晶显示装置的一优选实施例的电路结构示意图；
图3是图2中每一像素单元的电路结构示意图；
图4是图3所示的像素单元的部分剖面示意图；
图5是本发明液晶显示装置工作的时序图；以及
图6是本发明液晶显示装置的一优选实施例的驱动方法的流程图。
具体实施方式
请参见图2-3，图2是本发明液晶显示装置的优选实施例的电路结构示意图，图3是图2中像素单元的电路结构示意图。如图2所示，本发明的液晶显示装置20包括：液晶面板21、扫描电压产生器22、扫描驱动器23、数据驱动器24以及公共电压产生器25。
液晶面板21包括多条扫描线231以及多条数据线241，多条扫描线231分别连接至扫描驱动器23，扫描驱动器23进一步连接于扫描电压产生器22；多条数据线241分别连接至数据驱动器24。其中，扫描线231与数据线241以绝缘方式交叉设置，进而定义出按矩阵方式排列的多个像素单元210。在本实施例中，每一像素单元210包括：扫描线231、数据线241、第一薄膜晶体管211、第一存储电容212、第二薄膜晶体管213、液晶电容214以及第二存储电容215。
请结合图3所示，图3是图2中每一像素单元210的结构示意图。其中，第一存储电容212包括第一存储电极2121以及第一公共电极2122，第二存储电容215包括像素电极2151以及第二公共电极2152，液晶电容214包括相对设置的像素电极2151以及第三公共电极2142。并且，第一公共电极2122、第二公共电极2152以及第三公共电极2142分别连接于公共电压产生器25。第一薄膜晶体管211的栅极2111与扫描线231连接，第一薄膜晶体管211的源极2112与数据线241连接，第一薄膜晶体管211的漏极2113与第一存储电容212的第一存储电极2121连接。第一薄膜晶体管211的漏极2113进一步与第二薄膜晶体管213的源极2132连接，第二薄膜晶体管213的漏极2133与液晶电容214的像素电极2151连接。液晶显示面板21中的多个第二薄膜晶体管213的栅极2131相互连通并通过扫描线232连接至扫描驱动器23，以控制多个第二薄膜晶体管213同时开启。
本发明实施例提供的液晶显示装置20通过在每一像素单元210设置第二薄膜晶体管213，让像素电压在充电后，先到第一存储电容212，不立刻进入各液晶电容214，因此液晶分子也不会转动。同时，多个第二薄膜晶体管213的栅极2131相互连接，当最后一条扫描线231的栅极2111也打开充满电后，控制多个第二薄膜晶体管213同时开启，将第一存储电容212的电压导入各液晶电容214，使液晶同时产生旋转，待液晶转动至定位后，打开背光，增加了背光的发光时间，达到减少LED颗数，降低成本的目的；同时，因为背光是整面一齐提供，不须分区，所以改善了原有分区显示时存在的亮度不均匀及背光耦合不良的问题，提高画面的品质。
请参见图4，图4是图3所述像素单元的部分剖面示意图。如图4所示，第一薄膜晶体管211、第二薄膜晶体管213、第一存储电容212、第二存储电容215均设置在液晶显示面板21的驱动基板28上。第一薄膜晶体管211的源极2112和漏极2113以及第二薄膜晶体管212的源极2132和漏极2133设置为同一层，第一薄膜晶体管211的漏极2113与第二薄膜晶体管213的源极2132连接形成第一存储电容212的第一存储电极2121。第一存储电容212的公共电极2122与第一存储电极2121之间以绝缘层26相隔，第二存储电容215的像素电极2151与第二公共电极2152之间以绝缘层27相隔，其中第一公共电极2122和像素电极2151均为透明电极层。
本实施方式中，扫描电压产生器22提供第一扫描电压VGL和第二扫描电压VGH。其中，第一扫描电压VGL用于控制第一薄膜晶体管211和第二薄膜晶体管213的截止；第二扫描电压VGH用于控制第一薄膜晶体管211和第二薄膜晶体管213的导通。
扫描驱动器23接收第一扫描电压VGL以及第二扫描电压VGH并根据两个扫描电压VGL和VGH依序输出多个扫描信号到每一扫描线231，并且通过多个扫描线231依序扫描多个第一薄膜晶体管211的栅极2111。当扫描驱动器23输出扫描信号到每一扫描线231时，该行扫描线231连接的多个第一薄膜晶体管231导通。扫描驱动器23进一步设置有扫描线232与多个第二薄膜晶体管213的栅极2131相互连接，在扫描驱动器23扫描完多个第一薄膜晶体管211的栅极2111后，扫描驱动器23通过扫描线232同时提供扫描信号至多个第二薄膜晶体管213的栅极2131，使得多个第二薄膜晶体管231同时导通。
数据驱动器24通过多个数据线241与多个第一薄膜晶体管211的源极2112连接，以提供多个像素电压到多个数据线241，以使像素电压经由导通的第一薄膜晶体管211的源极2112和漏极2113以及导通的第二薄膜晶体管213的源极2132和漏极2133加载到像素电极2151。
公共电压产生器25与第一公共电极2122、第二公共电极2152以及第三公共电极2142连接，以将公共电压分别提供至第一公共电极2122、第二公共电极2152以及第三公共电极2142。在像素电压经由导通的第一薄膜晶体管211的源极2112和漏极2113以及导通的第二薄膜晶体管213的源极2132和漏极2133加载到像素电极2151后，由于液晶电容214上存在公共电压和像素电压的电压差，使得其间的液晶(图未示)发生偏转。
为了增加背光可开启的时间。本发明通过减少等待栅极的等待时间来实现。现有技术中，一旦栅极打开，电压即会进入对应的像素单元。液晶也就开始转动。然而，本发明中，让电压在充电后，先到存储电容，不立刻进入像素单元，所以液晶分子也不会转动，而当液晶显示面板的最后一条栅极也打开充满电后，整个面板再一起打开第二条扫描线232，将存储电容的电压导入各像素单元。此时液晶便开始转动，待液晶转动至定位后，背光便可打开。
请参阅图5，图5是本发明液晶显示装置20工作的时序原理图。以液晶显示装置20包括1080条扫描线为例进行说明，具体而言，在本发明液晶显示装置20在工作时，首先通过扫描驱动器23将扫描信号从第1条G1开始依序提供至每一扫描线231，该行扫描线231连接的多个第一薄膜晶体管231导通，以将像素电压分别提供至各个第一存储电容212的第一存储电极2121上。在扫描驱动器23扫描完第1080条G1080时，如图中Gun所示，再将所有的第二薄膜晶体管213的栅极2131在同一时间一起开通。即：扫描驱动器23通过扫描线232扫描同时提供扫描信号至多个第二薄膜晶体管213的栅极2131，以控制多个第二薄膜晶体管213同时开启，使得将像素电压从第一存储电容212的第一存储电极2121转移至液晶电容214和第二存储电容215的像素电极2151。随后，公共电压产生器25产生公共电压分别提供至第一公共电极2122、第二公共电极2152以及第三公共电极2142，使得液晶电容214上存在公共电压与像素电压的电压差，使得液晶电容间的液晶产生旋转，以实现液晶同时旋转。在液晶转动至定位之后，向液晶面板21提供背光，同时，再度通过扫描驱动器23扫描多个第一薄膜晶体管211的栅极2111，继续将像素电压提供至第一存储电容212进行充电。
与图1所示的现有技术的液晶显示装置10相比，本发明的液晶显示装置20，通过扫描驱动器23控制多个第二薄膜晶体管213同时开启，使得液晶同时旋转。以背光分为8区，每一区内有135条扫描线，180Hz为例，现有技术的液晶显示装置10开启顺序由第1条依序开至135条扫描线111，各栅极依序充电，各像素单元101中的液晶依序转动。此时，背光开启时间须等到第135条扫描线111扫描完成且液晶转至定位，才可以打开。因此，现有技术的液晶显示装置10的背光开启时间为：一个完整的子帧(subframe)扣掉等待1～135条扫描时间，再扣掉等待液晶反应时间。其中每一个子帧为1/180s，即5.56ms；每条栅极的充电时间为5us，即0.005ms；135条共花0.005*135＝0.675ms。假设给液晶4.5ms的转动时间，则现有技术的液晶显示装置10的背光可开启时间为：5.56-0.675-4.5＝0.385ms。假设液晶分子如前述需等待4.5ms后转动至定位，此时背光便可开启。由于节省了等待1～1080条的扫瞄时间，因此背光可开启的时间即为：一个完整的子帧扣掉等待液晶的反应时间，即：5.56-4.5＝1.16ms。1.16ms与现有技术中0.385ms的可发光时间相比，增加不少。因此，如要达到同样的亮度下，本发明所需的LED的颗数更少，降低了成本；同时因不须分区提供背光，能够避免出现背光耦合不佳和亮度不均的问题，提高了画面的品质。
值得注意的是，在本发明中通过扫描驱动器23进行控制多个第二薄膜晶体管213的栅极2131同时开启，在其他实施例中，可以通过其他方式控制多个第二薄膜晶体管213的栅极2131同时开启。
请参见图6，图6是本发明液晶显示装置的优选实施例的驱动方法流程图。如图6所示，本发明液晶显示装置20的驱动方法包括以下步骤：
步骤501：将液晶面板21中各像素单元的像素电压依序存储至对应的第一存储电容212中；
步骤502：待每一第一存储电容212均充满电后，同时将每一第一存储电容212中存储的像素电压施加于对应的每一像素单元，以同时驱动每一像素单元中的液晶产生旋转。
在步骤502中，同时将每一第一存储电容212中存储的像素电压施加于对应的每一像素单元，以使像素单元中的液晶同时旋转；进一步包括：待液晶旋转至定位时，向液晶面板21提供背光，与此同时再度开始对第一存储电容212进行充电，以同时向液晶面板21提供光源。
通过上述方式，本发明实施例的液晶显示装置及其驱动方法通过在每一像素单元设置第二薄膜晶体管，让像素电压在充电后，先到第一存储电容，不立刻进入各液晶电容，因此液晶分子也不会转动。同时，多个第二薄膜晶体管的栅极相互连接，当最后一条扫描线的栅极也打开充满电后，控制多个第二薄膜晶体管同时开启，将第一存储电容的电压导入各液晶电容，使液晶同时产生旋转，待液晶转动至定位后，打开背光。由此，本发明减少了等待栅极扫描的时间，增加了背光的发光时间，达到减少LED颗数，降低成本的目的；同时，因为背光是整面一齐提供，不须分区，所以改善了原有分区显示时存在的亮度不均匀及背光耦合不良的问题，提高画面的品质。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：按矩阵方式排列的多个像素单元，每一所述像素单元包括：
扫描线；
数据线；
第一存储电容；
液晶电容；以及
第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的源极与所述数据线连接，所述第一薄膜晶体管的栅极与所述扫描线连接，所述第一薄膜晶体管的漏极与所述第一存储电容连接，其特征在于：
每一所述像素单元进一步包括：第二薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第一薄膜晶体管的漏极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极与所述液晶电容连接，且多个所述第二薄膜晶体管的栅极相互连接，以控制多个所述第二薄膜晶体管同时开启。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置进一步包括：
数据驱动器，所述数据驱动器与所述数据线连接，且向所述数据线施加像素电压，依序将所述像素电压施加在多个所述第一薄膜晶体管的源极。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置进一步包括：
扫描驱动器，所述扫描驱动器与所述扫描线连接，且向所述扫描线逐一施加扫描电压，依序将所述扫描电压施加在多个所述第一薄膜晶体管的栅极，以将所述像素电压存储到所述第一存储电容。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述像素单元进一步包括：
第二存储电容，所述第二存储电容与所述液晶电容并联连接。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述扫描驱动器与多个所述第二薄膜晶体管的栅极连接，在所述扫描驱动器扫描完多个所述第一薄膜晶体管的栅极时，所述扫描驱动器同时开启多个所述第二薄膜晶体管的栅极，以将所述像素电压从所述第一存储电容转移至所述液晶电容及所述第二存储电容。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一存储电容包括第一公共电极以及第一存储电极，所述第二存储电容包括第二公共电极以及像素电极，所述液晶电容包括相对设置的所述像素电极以及第三公共电极，所述像素电极与所述第二薄膜晶体管的漏极连接，所述第一公共电极、所述第二公共电极以及所述第三公共电极相互连接。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置进一步包括：公共电压产生器，所述公共电压产生器为所述第一公共电极、所述第二公共电极以及所述第三公共电极提供公共电压。
8.一种液晶显示装置的驱动方法，所述驱动方法包括以下步骤：
将所述液晶面板中各像素单元的像素电压依序存储至对应的存储电容中；
待每一所述存储电容均充满电后，同时将每一所述存储电容中存储的所述像素电压施加于对应的每一所述像素单元，以同时驱动每一所述像素单元中的液晶产生旋转。
9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
待所述液晶旋转至定位，向所述液晶面板提供背光。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，在提供所述背光的同时，再度开始对每一所述存储电容进行充电。
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