CN102809861A

CN102809861A - 一种液晶显示设备的像素结构

Info

Publication number: CN102809861A
Application number: CN 201210292564
Authority: CN
Inventors: 曾柏翔; 郭家玮; 郭庭玮; 刘康弘; 林敬桓
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明提供了一种液晶显示设备的像素结构。每一像素包括：第一薄膜晶体管，其栅极电性连接至一扫描线，其源极电性连接至第一数据线，其漏极电性连接至液晶电容的一端；第二薄膜晶体管，其栅极电性连接至该扫描线，其源极电性连接至第二数据线，其漏极电性连接至该液晶电容的另一端；第一存储电容；以及第二存储电容，其中第一数据线上的输入讯号与第二数据线上的输入讯号的电位极性相反。采用本发明，藉由平行的两条数据线各自的控制信号对各自的存储电容和同一液晶电容进行充电，并利用第二金属层的指叉图案使电位极性相反的相邻像素电极与共通电极之间的距离更短，不仅可增加像素存储电容的电容量，而且还不会对光穿透率产生影响。

Description

一种液晶显示设备的像素结构

技术领域

本发明涉及一种液晶显示设备，尤其涉及该液晶显示设备中的像素结构。

背景技术

当前，薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor）已广泛地应用于如有机发光显示器（OLED，Organic Light Emitting Display）或平板显示器（FPD，Flat Panel Display）等显示设备中作为控制每个像素的开关元件。在现有技术中，薄膜晶体管平板显示器，尤其是薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）包括多条扫描线及其扫描驱动电路、多条数据线及其数据驱动电路、多条公共电极线以及多个像素单元等。

具体来说，多个像素单元中的每一像素单元形成于玻璃基板上的一扫描线与对应的一数据线的交叉处，其中扫描线与数据线相互垂直。而且，在该扫描线与数据线的交叉处设置一薄膜晶体管以驱动像素单元，从而产生各式各样、色彩斑斓的图像。图1示出传统的用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图。如图1所示，薄膜晶体管TFT包括一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至一扫描线101，其源极电性连接至一数据线103，其漏极电性连接至一像素存储电容C_ST和一液晶电容C_LC，并且该像素存储电容C_ST和该液晶电容C_LC各自的另一端均连接至一共通电压，当输入扫描信号至该扫描线101从而打开薄膜晶体管时，加载于数据线103上的数据信号对液晶电容和像素存储电容充电。然而，对于高介电系数的液晶来说，正常工作情形下，传统的像素存储电容会占据单个像素的大部分区域，从而使像素开口率变小，造成光穿透率大幅下降，影响图像质量。

有鉴于此，如何设计一种新颖的像素结构，使其在相同像素开口率的条件下，像素存储电容的电容量增加并且光穿透率不受影响，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的像素结构在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的、用于液晶显示设备的像素结构。

依据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示设备的像素结构，该像素结构中的每一像素包括：

一第一薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至一扫描线，其源极电性连接至一第一数据线，其漏极电性连接至一液晶电容的一端，第一数据线与扫描线相互垂直；

一第二薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至该扫描线，其源极电性连接至一第二数据线，其漏极电性连接至该液晶电容的另一端，其中，第一数据线与第二数据线相互平行；

一第一存储电容，其一端电性连接至液晶电容的该端，其另一端电性连接至一共通电极线；以及

一第二存储电容，其一端电性连接至液晶电容的该另一端，其另一端电性连接至该共通电极线，

其中，第一数据线上的输入讯号与第二数据线上的输入讯号的电位极性相反。

在其中的一实施例中，当扫描线打开时，第一数据线上的输入讯号藉由第一薄膜晶体管对第一存储电容和液晶电容进行充电，第二数据线上的输入讯号藉由第二薄膜晶体管对第二存储电容和液晶电容进行充电。

在其中的一实施例中，像素结构还包括一具有指叉图案化的第二金属层，该第二金属层经由一贯通孔电性连接至共通电极线。进一步，第二金属层为一透明导电氧化物或一金属材料制成。

在其中的一实施例中，第二金属层设置于一平坦层与一栅极绝缘层之间，且在空间上与相应的像素电极部分地重叠。进一步，像素电极分布于平坦层的上表面，且平行于该第二金属层。

在其中的一实施例中，相邻像素电极的电位极性相反，并且它们所间隔的平坦层被蚀刻为一沟槽，该沟槽的底面与该栅极绝缘层相接触。

在其中的一实施例中，液晶显示设备为一平面切换液晶显示器或一边缘场切换液晶显示器。

采用本发明的用于液晶显示设备的像素结构，藉由一数据线的控制信号来对一存储电容和一液晶电容进行充电，以及藉由另一数据线的控制信号来对另一存储电容和该液晶电容进行充电，并且利用第二金属层的指叉图案使电位极性相反的相邻像素电极与共通电极之间的距离更短，不仅可增加像素存储电容的电容量，而且还不会对光穿透率产生影响。此外，在相邻像素电极间还可挖出沟槽，藉由该沟槽来降低驱动电压。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出现有技术的用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图；

图2示出依据本发明的一实施方式，用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图；

图3示出图2的像素电路中两条数据线的电压波形示意图；

图4示出图2的像素结构的第一实施例的剖视图；以及

图5示出图2的像素结构的第二实施例的剖视图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

图2示出依据本发明的一实施方式，用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图。

参照图2，在本发明的像素结构中，每一像素包括薄膜晶体管Q1和Q2、像素存储电容Cst1和Cst2以及液晶电容Clc。更具体地，薄膜晶体管Q1的栅极电性连接至一扫描线GL（Gate line），其源极电性连接至一数据线DL1，其漏极电性连接至一液晶电容Clc的一端。在此，数据线DL1与扫描线GL相互垂直。类似地，薄膜晶体管Q2的栅极电性连接至扫描线GL，其源极电性连接至一数据线DL2，其漏极电性连接至液晶电容Clc的另一端，亦即，液晶电容Clc设置在薄膜晶体管Q1的漏极与薄膜晶体管Q2的漏极之间。数据线DL1与数据线DL2相互平行，例如，扫描线GL位于水平方向，数据线DL1与数据线DL2位于竖直方向。在其它的一些实施例中，也可将扫描线GL设置在竖直方向，而数据线DL1和DL2设置在水平方向。

像素存储电容Cst1的一端电性连接至液晶电容Clc的一端或薄膜晶体管Q1的漏极，像素存储电容Cst1的另一端电性连接至一共通电极线，该共通电极线上加载有一共通电压Vcom。像素存储电容Cst2的一端电性连接至液晶电容Clc的另一端或薄膜晶体管Q2的漏极，像素存储电容Cst2的另一端电性连接至该共通电极线。

需要指出的是，在上述像素结构中，来自数据线DL1的输入讯号与来自数据线DL2的输入讯号的电位极性始终相反。例如，数据线DL1的输入讯号为一高电平的电压信号，而数据线DL2的输入讯号为一低电平的电压信号。又如，数据线DL1的输入讯号为一低电平的电压信号，而数据线DL2的输入讯号为一高电平的电压信号。在一实施例中，当扫描线GL打开时，数据线DL1上的输入讯号藉由薄膜晶体管Q1对像素存储电容Cst1和液晶电容Clc进行充电，数据线DL2上的输入讯号藉由薄膜晶体管Q2对像素存储电容Cst2和液晶电容Clc进行充电。

在一些实施例中，该像素结构可应用于一平面切换（IPS，InPlane Switching）液晶显示器或一边缘场切换（FFS，Fringe FieldSwitching）液晶显示器。

为了进一步说明图2中的数据线DL1与数据线DL2之间的电位极性关系，图3示出图2的像素电路中两条数据线的电压波形示意图。

不妨定义数据线DL1上的控制电压为V1，数据线DL2上的控制电压为V2，且V1对应于图3中的虚线部分，V2对应于图3中的实线部分。当数据线DL1与数据线DL2交叉之前，V1为15V，共通电压Vcom为7.5V，V2为0V。此时，数据线DL1上的控制电压V1相对于共通电压Vcom为+7.5V，而数据线DL2上的控制电压V2相对于共通电压Vcom为-7.5V，故数据线DL1与DL2各自的控制电压的电位极性相反。

类似地，在数据线DL1与数据线DL2交叉之后，控制电压V1从15V变为0V，控制电压V2从0V上升至15V，则数据线DL1上的控制电压V1相对于共通电压Vcom为-7.5V，数据线DL2上的控制电压V2相对于共通电压Vcom为+7.5V，因此，数据线DL1与DL2各自的控制电压的电位极性仍然相反。应当理解，在其它的实施例中，数据线DL1的控制电压V1、数据线DL2的控制电压V2以及共通电压Vcom的数值也并不只局限于此。

图4示出图2的像素结构的第一实施例的剖视图。参照图4，该像素结构还包括一具有指叉图案化的第二金属层M2，该第二金属层M2经由一贯通孔电性连接至共通电极404。例如，第二金属层M2为一透明导电氧化物（如铟锡氧化物或铟锌氧化物）或一金属材料制成。

在该实施例中，第二金属层M2设置于一平坦层406与一栅极绝缘层402之间，并且在空间上与相应的像素电极部分重叠。栅极绝缘层402设置于玻璃基板400之上。举例来说，在平坦层406的上方设置有像素电极408、410和412，其中，像素电极408与像素电极410的电位极性相反，以及像素电极410与像素电极412的电位极性相反。亦即，像素电极408与像素电极412的电位极性相同。

结合图2和图4，在采用该像素结构来显示画面时，当扫描信号打开时，数据线DL1和DL2的电位分别为+15V和-15V，此时，数据线DL1和DL2上的控制信号充电至各自的像素存储电容Cst1和Cst2，此时，相邻像素电极之间的电场方向平行于第二金属层M2，而像素电极与相应的第二金属层M2之间的电场方向垂直于第二金属层M2，液晶被拉至平行于玻璃基板400，画面为白色。当扫描信号关闭时，相邻像素电极之间的电场方向仍然平行于第二金属层M2，以及第二金属层M2与像素电极之间的垂直电场逐渐变小，但画面保持白色不变。

另外，当扫描信号打开，数据线DL1和DL2的电位分别为0~0.2V时，对应的薄膜晶体管Q1和Q2打开，相邻像素电极之间的水平电场不足以拉开液晶，此时的液晶为各向同性状态（isotropic status），而像素电极与相应的第二金属层M2之间的电场方向仍然垂直于第二金属层M2，画面成黑色。当扫描信号关闭时，相邻像素电极之间的水平电场、像素电极与第二金属层M2之间的垂直电场均逐渐变小，画面保持黑色不变。

图5示出图2的像素结构的第二实施例的剖视图。图5与图4的主要区别是在于，电位极性相反的像素电极之间，平坦层被蚀刻为一沟槽P，并且该沟槽P的底面与栅极绝缘层402相接触。

例如，电位极性为正的像素电极408与电位极性为负的像素电极410之间，平坦层406被蚀刻成沟槽P。又如，电位极性为负的像素电极410与电位极性为正的像素电极412之间，平坦层406也被蚀刻成沟槽P。藉由该沟槽P来降低驱动电压。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims

1.一种液晶显示设备的像素结构，其特征在于，所述像素结构中的每一像素包括：

一第一薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至一扫描线，其源极电性连接至一第一数据线，其漏极电性连接至一液晶电容的一端，所述第一数据线与所述扫描线相互垂直；

一第二薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至所述扫描线，其源极电性连接至一第二数据线，其漏极电性连接至所述液晶电容的另一端，其中，所述第一数据线与所述第二数据线相互平行；

一第一存储电容，其一端电性连接至所述液晶电容的该端，其另一端电性连接至一共通电极线；以及

一第二存储电容，其一端电性连接至所述液晶电容的该另一端，其另一端电性连接至所述共通电极线，

其中，所述第一数据线上的输入讯号与所述第二数据线上的输入讯号的电位极性相反。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，当所述扫描线打开时，所述第一数据线上的输入讯号藉由所述第一薄膜晶体管对所述第一存储电容和所述液晶电容进行充电，所述第二数据线上的输入讯号藉由所述第二薄膜晶体管对所述第二存储电容和所述液晶电容进行充电。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括一具有指叉图案化的第二金属层，所述第二金属层经由一贯通孔电性连接至所述共通电极线。

4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述第二金属层为一透明导电氧化物或一金属材料制成。

5.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述第二金属层设置于一平坦层与一栅极绝缘层之间，且在空间上与相应的像素电极部分地重叠。

6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极分布于所述平坦层的上表面，且平行于所述第二金属层。

7.根据权利要求6所述的像素结构，其特征在于，相邻像素电极的电位极性相反，并且它们所间隔的平坦层被蚀刻为一沟槽，所述沟槽的底面与所述栅极绝缘层相接触。

8.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述液晶显示设备为一平面切换液晶显示器或一边缘场切换液晶显示器。