CN102591083A - 电荷分享型像素结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电荷分享型像素结构，包括第一子像素与第二子像素，各包括一晶体管，第二子像素另包括一第三晶体管以及一顶栅电极；所述第三晶体管开启时，可使第一子像素的液晶电容通过与其他电容之间的电荷分享而改变原先的灰阶电压；所述顶栅电极根据一偏压信号而改变所述第三晶体管的临界电压，进而调整所述第一子像素的液晶电容的灰阶电压的改变程度。

Description

电荷分享型像素结构
【技术领域】
本发明是有关于一种像素结构，特别是有关于一种电荷分享型像素结构。
【背景技术】
薄膜晶体管液晶显示器(Thin-Film Transistor LCD)是液晶显示器中的一种。由于具有高分辨率、低功耗、轻量化以及尺寸多样化等优点，薄膜晶体管液晶显示器现已广泛应用于液晶显示器领域。
大尺寸的薄膜晶体管液晶显示器具有明显的视角问题，即使用者以不同角度观看时，画面会产生亮度与对比度的差异。现今为了改善薄膜晶体管液晶显示器的可视角度的问题，业者提出了多样的广视角技术，例如多域垂直配向技术(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)，其可有效提升显示器的可视角度。然而像是MVA技术虽能改善视角，但在斜视角部分有着色偏(colorwashout)问题有待解决。
为了使斜视角与正视角的颜色能更一致，遂有业者提出一种称作电荷分享型的像素结构(charge-share pixel)。如图1所示，一种电荷分享型像素结构9主要是将一像素分割为第一子像素90与第二子像素91两部份，其中所述第一子像素90包括一连接至第一栅极线(Gn)的第一薄膜晶体管(TFT1)，所述第二子像素91包括一连接至第一栅极线(Gn)的第二薄膜晶体TFT2及一连接至所述第二薄膜晶体(TFT2)与第二栅极线(Gn+1)的分压薄膜晶体管(TFTS)。当所述第一薄膜晶体管(TFT1)与第二薄膜晶体管(TFT2)通过所述第一栅极线(Gn)而同时被开启时，所述第一子像素90的液晶电容Clc1与所述第二子像素91的液晶电容Clc2具有相同的灰阶电压；随后分压薄膜晶体管(TFTS)通过第二栅极线(Gn+1)被开启，因为所述第一子像素90的液晶电容Clc1与其他分压电容Ca，Cb之间的电荷分享，使得所述第一子像素90的液晶电容Clc1具有不同于所述第二子像素91的液晶电容Clc2的灰阶电压，进而改善斜视角的色偏现象。
然而，上述的电荷分享型像素结构的设计一旦确定了构成所述分压电容与分压薄膜晶体管的光罩图案之后，后续除了修改光罩图案之外，将无法再调整其中的灰阶电压的分配，非常不弹性。
故，有必要提供一种电荷分享型像素结构，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
有鉴于现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种电荷分享型像素结构，其于分压的晶体管上加入一顶栅电极，利用调整所述顶栅电极的偏压来调整子像素所获得的偏压，因此可在不需改变光罩设计就可以调整灰阶电压的分配，节省制程成本，又使得针对斜视角色偏问题的调整方式更有弹性。
为达成本发明的前述目的，本发明提供一种电荷分享型像素结构，其包含：
一第一栅极线，提供一第一扫描信号；
一第二栅极线，提供一第二扫描信号；
一资料线，提供一资料信号；
一第一子像素，包括：
一第一晶体管，连接所述第一栅极线及所述资料线，并于接收来自所述第一栅极线的第一扫描信号时开启；及
一第一液晶电容，连接所述第一晶体管，并于所述第一晶体管开启时，接收来自所述资料线的资料信号而偏压至一第一灰阶电压；以及
一第二子像素，包括：
一第二晶体管，连接所述第一栅极线及所述资料线，并于接收来自所述第一栅极线的第一扫描信号时开启；
一第二液晶电容，连接所述第二晶体管，并于所述第二晶体管开启时，接收来自所述资料线的资料信号而而偏压至一第二灰阶电压；
一第三晶体管，连接一第一分压电容及所述第二栅极线，并于接收来自所述第二栅极线的第二扫描信号时开启；所述第三晶体管开启时，所述第一子像素的第一液晶电容通过与所述第一分压电容之间的电荷分享而改变其第一灰阶电压；以及
一顶栅电极，设于与所述第三晶体管部分重叠的区域，所述顶栅电极根据一偏压信号而改变所述第三晶体管的临界电压，进而调整所述第一液晶电容的第一灰阶电压的改变程度。
在本发明的一实施例中，所述第二子像素另包括一连接所述第三晶体管的第二分压电容，所述第二分压电容与所述第一分压电容及第一液晶电容进行电荷分享。
在本发明的一实施例中，进一步包括一第一像素电极、一第二像素电极及一共通信号线，其中所述第一像素电极连接所述第一晶体管的漏极；所述第二像素电极连接所述第二晶体管的漏极；所述共通信号线与第一像素电极构成一第一储存电容，且与所述第二像素电极构成一第二储存电容。
在本发明的一实施例中，所述顶栅电极为一透明导电层，且与所述第三晶体管局部绝缘重叠。
在本发明的一实施例中，所述顶栅电极、所述第一像素电极及所述第二像素电极由同一透明导电层通过光刻工艺所形成。
在本发明的一实施例中，所述顶栅电极通过一电性导通孔连接至一金属信号线。
在本发明的一实施例中，所述金属信号线为所述共通信号线。
在本发明的一实施例中，所述金属信号线连接一直流信号源。
在本发明的一实施例中，所述顶栅电极为一非透明的导电层，且连接一直流信号源。
本发明主要是在电荷分享型像素结构中，在分压晶体管的结构上另加入一顶栅电极，利用调整所述顶栅电极的偏压来调整分压晶体管的临界电压特性，进而可调整子像素所获得的灰阶电压，因此可在不需改变光罩设计就可以调整灰阶电压的分配。
【附图说明】
图1是现有电荷分享型像素结构的电路示意图。
图2是本发明电荷分享型像素结构一较佳实施例的电路示意图。
图3是本发明电荷分享型像素结构另一较佳实施例的电路示意图。
图4是本发明电荷分享型像素结构的第二子像素的第三晶体管一较佳实施例的剖视图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参考图2所示，图2是本发明电荷分享型像素结构一较佳实施例的电路示意图。一种电荷分享型像素结构1，其包括一第一子像素11及一第二子像素12。
如图2所示，所述第一子像素11是连接一第一栅极线Gn与一资料线Dm，其中所述第一栅极线Gn是连接一栅极线驱动电路而可提供一第一扫描信号，而所述资料线Dm则是连接一资料线驱动电路而可提供一资料信号。更详细的，所述第一子像素11包括一第一晶体管TFT1及一第一液晶电容Clc1；所述第一晶体管TFT1为一薄膜晶体管(Thin-film transistor)，其闸极连接所述第一栅极线Gn，其源极连接所述资料线Dm。当所述栅极线驱动电路驱动所述第一栅极线Gn提供第一扫描信号至所述第一晶体管TFT1的栅极时，所述第一晶体管TFT1随即开启。所述第一液晶电容Clc1连接所述第一晶体管TFT1，且是由一第一像素电极与一共通电极所构成(图中未示)，所述第一像素电极连接所述第一晶体管TFT1的漏极。所述第一液晶电容Clc1于所述第一晶体管TFT1开启时，通过所述第一晶体管TFT1接收来自所述资料线Dm的资料信号而偏压至一第一灰阶电压。
如图2所示，所述第二子像素12亦是连接所述第一栅极线Gn与所述资料线Dm，并另连接一第二栅极线Gn+1，所述第二栅极线Gn+1接续所述第一栅极线Gn来受到所述栅极线驱动电路驱动，以提供一第二扫描信号。更详细的，所述第二子像素12包括一第二晶体管TFT2、一第三晶体管TFTS、一第二液晶电容Clc2以及一顶栅电极TG。所述第二晶体管TFT2为一薄膜晶体管，其闸极连接所述第一栅极线Gn，其源极连接所述资料线Dm。同样地，当所述栅极线驱动电路驱动所述第一栅极线Gn提供第一扫描信号至所述第二晶体管TFT2的栅极时，所述第二晶体管TFT2随即开启，也就是说，当所述栅极线驱动电路驱动所述第一栅极线Gn提供第一扫描信号时，所述第一晶体管TFT1与所述第二晶体管TFT2会同步开启。所述第三晶体管TFTS的一第一端连接所述第二栅极线，其一第二端连接一第一分压电容Ca，其一地三端连接所述所述第一晶体管TFT1的第一液晶电容Clc1。当所述栅极线驱动电路驱动所述第二栅极线Gn+1提供第二扫描信号至所述第三晶体管TFTS的第一端时，所述第三晶体管TFTS随即开启。再者，于所述第三晶体管TFTS开启时，所述第一液晶电容Clc1会通过与所述第一分压电容Ca之间的电荷分享而改变其第一灰阶电压的值。
如图2所示，所述第二液晶电容Clc2连接所述第二晶体管TFT2，且是由一第二像素电极与一共通电极所构成(图中未示)，所述第二像素电极连接所述第二晶体管TFT2的漏极。所述第二液晶电容Clc2于所述第二晶体管TFT2开启时，通过所述第二晶体管TFT2接收来自所述资料线Dm的资料信号而偏压至一第二灰阶电压；在所述第三晶体管TFTS尚未开启时，所述第二灰阶电压等于所述第一灰阶电压；所述第三晶体管TFTS开启时，通过电荷分享，所述第一灰阶电压将改变而不等于所述第二灰阶电压。再者，所述第二液晶电容Clc2还通过所述第一分压电容Ca连接所述第三晶体管TFTS。
为方便说明所述顶栅电极TG，请进一步参考图4所示，图4是本发明电荷分享型像素结构1的第二子像素12的第三晶体管TFTS一较佳实施例的剖视图。
如图4所示，所述第三晶体管TFTS的结构包括形成于基板20表面的所述第三晶体管TFTS的栅极21、一绝缘设于所述第三晶体管TFTS的栅极21上的半导体层25、设于所述半导体层25上的所述第三晶体管的源极22与漏极23、一覆盖所述第三晶体管的源极22与漏极23的保护层26以及设于保护层26上的顶栅电极27与第二像素电极24。
所述第三晶体管TFTS的栅极21是通过溅镀一第一金属层所形成；所述所述第三晶体管的源极22与漏极23是通过溅镀一第二金属层所形成，而所述顶栅电极27与第二像素电极24优选是由一透明导电层，如氧化铟锡，所形成，其中所述顶栅电极27是对应位于所述第三晶体管TFTS的栅极的上方，而所述第二像素电极24则通过一通孔连接至所述第三晶体管的漏极23。
如图4所示，所述顶栅电极24(TG)是绝缘设于与所述第三晶体管TFTS部分重叠的区域。此种结构对于所述第三晶体管TFTS的影响是：当对所述顶栅电极24(TG)施加不同偏压时，会造成所述第三晶体管TFTS本身的临界电压产生偏移，也就是说，所述顶栅电极24(TG)可根据一偏压信号而改变所述第三晶体管TFTS的临界电压。
当所述第三晶体管TFTS的临界电压改变时，所述第一液晶电容Clc1的灰阶电压通过电荷分享而改变的程度也会随之改变。因此，通过对所述顶栅电极24(TG)施加不同偏压，可有效调整所述第一液晶电容Clc1的灰阶电压的改变程度，而能更进一步调整所述第一液晶电容Clc1经过电荷分享的最佳灰阶电压，使得色偏问题获得最佳的改善。
如图2所示，本发明电荷分享型像素结构1还包括耦接所述第一晶体管TFT1的第一储存电容Cst1以及耦接所述第二晶体管TFT2的第二储存电容Cst2。所述第一储存电容Cst1是由一第一像素电极与一共通信号线(commonline)所构成，其中所述第一像素电极连接所述第一晶体管的漏极。相似地，所述第二储存电容Cst2是由一第二像素电极24(如图4所示)及所述共通信号线所构成，其中所述第二像素电极连接所述第二晶体管的漏极。所述共通信号线一般是与所述第一栅极线Gn与第二栅极线Gn+1同时形成，来与所述第一像素电极与所述第二像素电极分别构成所述第一储存电容Cst1与所述第二储存电容Cst2。
所述顶栅电极27(TG)可与所述第一像素电极及所述第二像素电极由同一透明导电层，如氧化铟锡，通过光刻工艺而形成。再者，为了对所述顶栅电极27(TG)施加一偏压来调整所述第二液晶电容Clc2的灰阶电压的改变程度，所述顶栅电极27(TG)可通过一电性导通孔连接至一金属信号线。而所述金属信号线可连接所述共通信号线；或是，如图3所示，连接一直流信号源。又或者，所述顶栅电极27(TG)可为一非透明的导电层，且连接一直流信号源。
值得注意的是，所述顶栅电极27(TG)并不限于上述实施例，其可以是任何与所述第三晶体管局部绝缘重叠并可接收一调整偏压的导电件。
由上述说明可知，相较于现有技术具有无法弹性调整灰阶电压的分配的缺点，本发明提供一种改良的电荷分享型像素结构，其于分压的晶体管上加入一顶栅电极，利用调整所述顶栅电极的偏压来调整子像素通过电荷分享所获得的灰阶电压，因此可在不需改变光罩设计就可以调整灰阶电压的分配，节省制程成本，也使得针对斜视角色偏问题的调整方式更有弹性。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种电荷分享型像素结构，其特征在于：所述电荷分享型像素结构包括：
一第一栅极线，提供一第一扫描信号；
一第二栅极线，提供一第二扫描信号；
一资料线，提供一资料信号；
一第一子像素，包括：
一第一晶体管，连接所述第一栅极线及所述资料线，并于接收来自所述第一栅极线的第一扫描信号时开启；及
一第一液晶电容，连接所述第一晶体管，并于所述第一晶体管开启时，接收来自所述资料线的资料信号而偏压至一第一灰阶电压；以及
一第二子像素，包括：
一第二晶体管，连接所述第一栅极线及所述资料线，并于接收来自所述第一栅极线的第一扫描信号时开启；
一第二液晶电容，连接所述第二晶体管，并于所述第二晶体管开启时，接收来自所述资料线的资料信号而而偏压至一第二灰阶电压；
一第三晶体管，连接一第一分压电容及所述第二栅极线，并于接收来自所述第二栅极线的第二扫描信号时开启；所述第三晶体管开启时，所述第一子像素的第一液晶电容通过与所述第一分压电容之间的电荷分享而改变其第一灰阶电压；以及
一顶栅电极，根据一偏压信号而改变所述第三晶体管的临界电压，进而调整所述第一液晶电容的第一灰阶电压的改变程度。
2.如权利要求1所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述第二子像素另包括一连接所述第三晶体管的第二分压电容，所述第二分压电容与所述第一分压电容及第一液晶电容进行电荷分享。
3.如权利要求1所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：进一步包括一第一像素电极、一第二像素电极及一共通信号线，其中所述第一像素电极连接所述第一晶体管的漏极；所述第二像素电极连接所述第二晶体管的漏极；所述共通信号线与第一像素电极构成一第一储存电容，且与所述第二像素电极构成一第二储存电容。
4.如权利要求3所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述顶栅电极为一透明导电层，且与所述第三晶体管局部绝缘重叠。
5.如权利要求4所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述顶栅电极、所述第一像素电极及所述第二像素电极由同一透明导电层通过光刻工艺所形成。
6.如权利要求4所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述顶栅电极通过一电性导通孔连接至一金属信号线。
7.如权利要求6所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述金属信号线为所述共通信号线。
8.如权利要求6所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述金属信号线连接一直流信号源。
9.如权利要求3所述的电荷分享型像素结构，其特征在于：所述顶栅电极为一非透明的导电层，且连接一直流信号源。
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