CN102810304B - 一种像素单元、像素结构、显示装置及像素驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素单元、像素结构、显示装置以及像素驱动方法，以解决现有技术中需要对输入到每一条数据线的数据信号都需要改变电压，功耗较大的问题。本发明中提供的像素单元中，改变了利用双栅技术的像素单元中，相邻像素中像素电极与公共电极的位置，并由该像素单元组成的阵列构成像素结构，并对应像素结构提供相应的像素驱动方法，实现像素点翻转或列翻转时，无需改变输入到每条数据线的数据信号的电压极性，降低了功耗。

Description

一种像素单元、像素结构、显示装置及像素驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种像素单元、像素结构、显示装置及像素驱动方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，以下简称TFT-LCD)，具有重量轻、厚度薄以及低功耗等优点，广泛应用于电视、手机、显示器等电子产品中。为了开发出低成本高品质的TFT-LCD，现有技术中通常采用双栅Dual Gate技术驱动像素，以缩短像素充电时间实现低成本高品质的画面显示。
现有的像素单元结构示意图如图1a所示，在该像素单元中包括位于同一行相邻的两个像素，并且每个像素中都包括一个像素电极、一个公共电极以及驱动对应像素的薄膜晶体管TFT；采用双栅技术的像素结构中，每个像素单元中两个像素的像素电极分别通过对应的TFT源极连接在同一条数据线，栅极连接在不同栅极线上，进行像素驱动，图1a中，同一条数据线102连接左右两边相邻两个像素中TFT的源极103a1和103a2，不同行的栅极线101a和栅极线101b分别连接两个像素中的TFT栅极103b1和103b2，并且每一个像素内都包括两个处于不同层的透明电极，其中，第一层透明电极104与TFT漏极103c相连作为像素电极，第二层透明电极105作为公共电极。若干个像素单元可以构成像素结构，现有的像素结构示意图如图1b所示，在该像素结构中，每一像素单元中的像素电极都是由第一层透明电极104形成，公共电极由第二层透明电极105形成。
为了防止液晶在直流电场下的老化，需要对液晶两端的电荷极性不断地变化，实现像素的点翻转，列翻转以及帧翻等，为了提高整个显示画面的品质，像素点翻转驱动方式已慢慢成为目前显示的主流方式。
传统Dual Gate像素结构中，例如图1b中的像素结构，由一个数据信号线同时驱动左右两边相互对称的像素，使得数据线减少一半。但是，为了实现像素的点翻转，数据信号线需要给像素不断的进行正负信号的变换输入，如图2所示为传统Dual Gate像素结构进行像素点翻转时，数据信号写入方式，像素点“+”表示像素点充满了正电荷；反之像素点用“-”表示，则像素点充满了负电荷，数据信号线的变换频率大大增加，并且需要使输入的数据信号电压极性实现正负的翻转，功耗大大加大。并且，在相同分辨率情况下，采用上述Dual Gate技术对像素进行充电，时间较短，是传统像素结构充电时间的一半，随着产品分辨率越来越高，对像素的充电问题也越来越严峻。
发明内容
本发明的目的是提供一种TFT-LCD像素结构以及像素驱动方法，以解决现有技术中需要对输入到每条数据线上的数据信号频繁的改变电压，功耗较大的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一方面提供了一种像素单元，包括位于同一行且相邻的第一像素与第二像素，且每个像素包括两层透明电极以及一个薄膜晶体管TFT，所述透明电极分别作为像素电极和公共电极，并且，驱动所述第一像素的TFT与驱动所述第二像素的TFT的源极连接在同一条数据线上，栅极连接在不同栅极线上，其中：
第一像素内，第一层透明电极与驱动所述第一像素的TFT漏极相连，作为所述第一像素的像素电极，第二层透明电极作为所述第一像素的公共电极；
第二像素内，第二层透明电极与驱动所述第二像素的TFT漏极相连，作为所述第二像素的像素电极；第一层透明电极作为所述第二像素的公共电极。
本发明的另一方面还提供了一种像素结构，该像素结构包括上述像素单元组成的阵列。
优选的，由所述像素单元组成的阵列中，每一行中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素，交错排列。
优选的，在所述阵列的每一行与每一列中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素，交错排列。
本发明的再一方面还提供了一种像素驱动方法，在显示一帧图像过程中，对每一条栅极线都输入相同电压极性的控制信号，驱动阵列中每一像素单元的第一像素与第二像素；或
在显示一帧图像过程中，隔行改变输入栅极线控制信号的电压极性，驱动阵列中每一像素单元中的第一像素与第二像素。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述任一所述的像素结构。
本发明提供的上述像素单元、像素结构、显示装置以及像素驱动方法，通过改变像素单元中同一数据线驱动的两个相邻像素中像素电极与公共电极的位置，使得在进行像素驱动时，无需改变驱动相邻像素的同一数据线的数据信号电压，就可实现相邻像素对应的像素点显示不同的极性，降低了功耗。
附图说明
图1a为现有技术中像素单元结构示意图；
图1b为现有技术中像素结构示意图；
图2为现有技术中像素结构进行像素点翻转时数据信号的写入方式；
图3为本发明实施例一提供的像素单元结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的像素结构示意图；
图4a为本发明实施例提供的实现像素列翻转时控制信号写入方式；
图4b为本发明实施例提供的实现像素点翻转时控制信号写入方式；
图5为本发明实施例二提供的另一像素结构示意图；
图5a为本发明实施例提供的实现像素点翻转时控制信号又一写入方式；
图5b为本发明实施例提供的实现像素列翻转时控制信号又一写入方式。
具体实施方式
现有的像素单元中，包括两层处于不同层的透明电极，其中一个作为像素电极，另一个作为公共电极，在像素电极和公共电极形成的电压差作用下，驱动像素进行画面显示，现在普遍使用的高级显示系统ADS中的像素单元就是一种典型的具有双层透明电极的像素单元。AD-SDS（Advanced-SuperDimensional Switching，高级超维场开关，简称为ADS）广视角技术，在ADS模式下，通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。ADS中的像素电极或公共电极根据情况设定为狭缝电极或板状电极。但是现有的像素单元中，每个像素单元中，都是将处于同一层的透明电极作为像素电极，另一层的透明电极作为公共电极，而本发明提供了一种像素单元，在该像素单元中同一像素单元中相邻的两个像素中，像素电极与公共电极的位置进行了互换，该像素单元应用在采用Dual Gate技术的薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD中，由同一数据线，不同栅极线驱动这两个相邻像素，使得写入数据信号时无需进行电压极性的改变，即可实现对相邻像素对应的像素点的正负极性改变。
如图3所示，为本发明实施例一提供的像素单元结构示意图，该像素单元中包括由同一数据线102，不同行的栅极线101a和栅极线101b连接的两个薄膜晶体管TFT驱动的，位于同一行且相邻的第一像素1与第二像素2。
具体的，第一像素1内，第一层透明电极104与驱动第一像素1的TFT漏极103c1相连，作为第一像素1的像素电极，第二层透明电极105作为第一像素1的公共电极。
第二像素2内，第二层透明电极105与驱动第二像素2的TFT漏极103c2相连，作为第二像素2的像素电极；第一层透明电极104作为第二像素2的公共电极。
优选的，像素单元中的两层透明电极可由铟锡氧化物形成，如ITO。
优选的，由于现有的像素单元结构中，都是第一层透明电极作为像素电极，第二层透明电极作为公共电极，为了简化制造工艺，不改变原有像素单元的层级关系，在实施本发明的过程中，第二像素2中作为像素电极的第二层透明电极105可以通过过孔与TFT漏极103c2相连。
本发明实施例提供的像素单元中，同一数据线驱动的两个相邻像素中像素电极与公共电极的位置进行了互换，使得写入数据信号时无需频繁进行电压的翻转改变，即可实现对相邻像素对应的像素点的正负极性改变。
本发明实施例二提供了一种像素结构，该像素结构中包括实施例一中的像素单元组成的阵列。
优选的，本发明实施例提供的像素结构阵列，每一行中相邻像素单元中包含的第一像素和第二像素交错排列。
进一步的，本发明实施例提供的像素结构阵列中，每一行和每一列都由相同的像素单元构成，即在阵列的每一行中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素，在水平方向上交错排列；在阵列的每一列中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素在垂直方向上对应排列。具体的，在设置像素结构时，阵列的每一行和每一列中都可以采用实施例一中的像素单元结构，第一行中的第1个像素内采用实施例一中第一像素设置的方法，即以第一层透明电极104作为像素电极，第二层透明电极105作为公共电极；第2个像素内采用第二像素设置方法，即第一层透明电极104作为公共电极，第二层透明电极105作为像素电极，第3个像素又采用第一像素的设置方法，第4个像素采用第二像素的设置方法。在阵列的每一行中，左右相邻的像素内，交错设置第一像素与第二像素；并且，在阵列余下的其他行中也采用与第一行相同的像素设置方法，即最终使得在该阵列的每一列中垂直方向上设置的像素是相同的，可以是第一像素，也可以是第二像素，最终构成的像素结构示意图如图4所示。
更为优选的，在设置像素结构阵列时，可以使阵列中每一行和每一列中任意两个相邻的像素单元中第一像素与第二像素都是交错排列的。
具体的，如图5所示的像素结构，任意两个相邻的像素中作为像素电极的透明电极都不同，第一行中的第1个像素内采用实施例一中第一像素设置的方法，即以第一层透明电极104作为像素电极，第二层透明电极105作为公共电极；第2个像素内采用第二像素设置方法，即第一层透明电极104作为公共电极，第二层透明电极105作为像素电极，第3个像素又采用第一像素的设置方法，第4个像素采用第二像素的设置方法。并且在阵列的第二行中，改变像素单元中第一像素与第二像素的位置，即在第二行中第1个像素内采用实施例一中第二像素的设置方法，第2个像素内采用第一像素的设置方法，依此类推，即在该阵列结构中，每一行，每一列中，任意两个相邻的像素，交错设置第一像素与第二像素。
采用本发明实施例提供的上述像素结构，相邻像素中像素电极与公共电极位置进行了互换，并且驱动相邻像素的两个薄膜晶体管TFT的源极连接在同一条数据线上，栅极连接在不同栅极线上，因此，无需对输入数据线的数据信号电压极性进行频繁的改变，就可实现相邻像素对应的像素点的正负极性改变，减少数据信号的电压翻转次数，相应的降低了功耗。
本发明实施例三提供了一种应用上述像素结构进行像素驱动的方法。
本发明实施例提供的像素驱动方法，在显示一帧图像过程中，对每一条数据线都输入相同极性的数据信号，驱动阵列中每一像素单元的第一像素与第二像素，使每一像素中的两层透明电极之间的电压差极性都相同，电压差极性相同是指每一像素包含的第一层透明电极的电压都大于或小于第二层透明电极的电压；但由于每一像素单元的第一像素与第二像素像素电极和公共电极互换，使得第一像素和第二像素的像素电极和公共电极的电压差极性相反；即使本发明实施例中在整个画面中同时对数据线输入相同的数据信号，也能实现同一像素单元中相邻像素的极性改变。
具体的，本发明实施例中以输入正极性的数据信号为例进行说明，当然并不引以为限。当数据线输入正极性的数据信号后，并且第一行栅极线连接的TFT开启，并驱动像素结构中的像素（即阵列中第一行中的奇数列像素），使第一行中作为像素电极的第一层透明电极的电压大于作为公共电极的第二层透明电极电压，两层透明电极的电压差显示为正极性，使像素点充满正电荷。同样输入相同的数据信号，且第二行栅极线连接的TFT开启并驱动像素结构中的像素（即阵列中第一行中的偶数列像素）时，第一层透明电极的电压仍大于第二层透明电极的电压，两层透明电极的电压差显示仍为正极性，但是由于此时像素电极与公共电极的位置互换了，因此，此时作为像素电极的第二层透明电极电压小于作为公共电极的第一层透明电极的电压，使像素点充满负电荷。同理，阵列中其他行中的像素内像素点的电荷极性也是交错变化的。
优选的，本发明实施例中，对如图4所示的像素结构中每条数据线都输入相同的数据信号时，由于阵列中每一行相邻像素的水平方向上交错设置第一像素与第二像素，每一列中在垂直方向上设置的像素相同，因此在输入相同的数据信号时，可以实现像素的列翻转，如图4a所示。
优选的，本发明实施例中，对如图5所示的像素结构中每条数据线都输入相同的数据信号时，由于阵列中每一行每一列中的像素单元中第一像素与第二像素都是交错设置的，使得阵列中任意两个相邻的像素内的像素点充入不同电荷，像素点的极性是相反的，因此，图5中输入相同电压极性的控制信号时，可以实现像素的点翻转，如图5a所示。
本发明实施例提供的上述像素驱动方法，降低了信号翻转改变的频率，并且由于整个画面中输入的数据信号相同，信号电压波动范围比较小，降低了液晶显示的功耗。
另一方面，本发明实施例中提供的上述像素驱动方法，由于在画面播放的整帧中都是给入正信号或者负信号，并且采用的是Dual Gate技术，在前一个像素充电时，当前像素就已充入部分电荷，因此，采用本发明实施例提供的像素驱动方法可以实现像素的预充电，加快像素充电，节省了充电时间。
更为优选的，本发明实施例中，在相邻帧画面显示时，可以对输入每条数据线的数据信号电压进行改变，使相邻帧中同一像素的两层透明电极之间的电压差极性相反，从而实现相邻帧中像素的帧翻转。
本发明实施例四还提供了一种像素驱动方法，该像素驱动方法中，数据信号线也无需对像素进行正负正负的输入数据信号，本发明实施例中，在显示一帧图像过程中，隔行改变输入数据线的数据信号电压，使同一行中两层透明电极之间的电压差极性相同，且相邻行中两层透明电极之间的电压差极性相反。隔行改变输入数据线的数据信号电压是指隔一行栅极线的扫描时间改变一次同一数据线的数据信号电压极性，也就是连续两行栅极线扫描时间内同一数据线的数据信号电压极性相同，简称为两行一翻转。
本发明实施例中，阵列的每一行中是交错设置第一像素与第二像素的，相邻像素中作为像素电极与公共电极的透明电极位置互换，因此，在阵列的每一列中输入相同的数据信号，实现同一行内相邻像素内像素点极性的变化。
优选的，图4中所示的像素结构中，在阵列的第二行中像素设置方式与阵列第一行的像素设置方式相同，因此，在阵列的第二行（即第三行栅线），改变输入数据信号的电压，使第二行像素中两层透明电极之间的电压差与第一行像素中两层透明电极之间的电压差极性相反，使得第二行中的各像素点的电压极性不同于第一行的像素点电压极性，依此类推，隔行改变输入数据信号，相邻两行的像素点电压极性都不同，因此可以实现像素的点翻转，如图4b所示为本发明实施例中对图4所示的像素结构，采用对数据线隔行改变输入数据信号，使同一行中两层透明电极之间的电压差极性相同，且相邻行中两层透明电极之间的电压差极性相反时，实现像素点翻转的信号写入方式。
优选的，图5中所示的像素结构中，在阵列的第二行中像素设置方式不同于第一行的像素设置方式，在阵列的第二行（即第三行栅线），改变输入数据信号的电压极性时，使得第二行中各像素内的两层透明电极之间的电压差极性不同于第一行中的电压差极性，但是由于第二行中作为像素电极与公共电极的透明电极互换位置了，使得第二行内各像素点电压极性与第一行内的各像素点电压极性相同，因此，对图5所示的像素结构采用实施例四的像素驱动方法时，隔行改变输入数据线的数据信号电压，使同一行中两层透明电极之间的电压差极性相同，且相邻行中两层透明电极之间的电压差极性相反，可以实现像素的列翻转,如图5b所示。
通过本发明实施例提供的像素驱动方法，可以对输入的数据信号电压采用两行一翻转的方式改变，实现像素的点翻转或列翻转，在一定程度上降低了功耗，并能在一定程度上对像素实现预充电，确保充电时间。
优选的，本发明实施例中，在相邻帧画面显示时，可以对输入同一条数据线的数据信号改变电压，使相邻帧中同一像素的两层透明电极之间的电压差极性相反，从而实现像素的帧翻转。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述实施例中任一所述的像素结构。该显示装置可以根据需要选用本发明前述实施例提供的任一像素驱动方法。需要说明的是，本发明实施例中的像素单元、像素结构以及相应的驱动方法都能应用到ADS模式显示装置，仅是为了方便将附图中像素电极和公共电极都简化为块状。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种像素结构，其特征在于，包括像素单元组成的阵列，由所述像素单元组成的阵列中，每一行中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素，交错排列；每一列中，任意两个相邻的像素单元包含的第一像素和第二像素，对应排列；
像素单元，包括位于同一行且相邻的第一像素与第二像素，且每个像素包括两层透明电极以及一个薄膜晶体管TFT，所述透明电极分别作为像素电极和公共电极，并且，驱动所述第一像素的TFT与驱动所述第二像素的TFT的源极连接在同一条数据线上，栅极连接在不同栅极线上，其中：
第一像素内，第一层透明电极与驱动所述第一像素的TFT漏极相连，作为所述第一像素的像素电极，第二层透明电极作为所述第一像素的公共电极；
第二像素内，第二层透明电极与驱动所述第二像素的TFT漏极相连，作为所述第二像素的像素电极；第一层透明电极作为所述第二像素的公共电极。
2.一种像素驱动方法，应用于权利要求1所述的像素结构，其特征在于，在显示一帧图像过程中，对每一条数据线输入相同极性的数据信号，使两层透明电极之间的电压差极性相同。
3.一种像素驱动方法，应用于权利要求1所述的像素结构，其特征在于，在显示一帧图像过程中，隔行改变输入数据线的数据信号电压极性，使同一行中两层透明电极之间的电压差极性相同，且相邻行中两层透明电极之间的电压差极性相反。
4.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括权利要求1所述的像素结构。
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