CN103941487A - 一种像素单元及其像素阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种像素单元，包括：公共电极和至少两个子像素；公共电极为面状，铺设于所述子像素之上，根据不同子像素，公共电极分成多个区域，每个公共电极区域中分别设有数量不等的至少一个通槽，每个通槽的尺寸相同或者每个子像素的面积相同。

Description

一种像素单元及其像素阵列

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及FFS（Fringe Field Switching，边缘场开关模式）液晶显示器中像素单元及其像素阵列。

背景技术

FFS技术是一种TFT基板上的像素电极和公共电极之间产生的边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。像素电极和公共电极由透明导体制成，因此能够提高液晶显示器的透过率。

然而，FFS液晶显示器的透过率还受到电极宽度、电极之间的缝隙宽度这两个因素的影响，现有设计中的FFS液晶显示器中，电极的宽度较宽，会降低透过率；同时电极之间的缝隙也较宽，而在缝隙下方位置的液晶无法被驱动，导致透过率降低，如果在有限空间内缩短电极或电极缝隙宽度，以提高透光率，需要合理配置像素尺寸和排布方式，以符合现有的加工精度，并且避免色偏现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种像素单元及其像素阵列，其有效避免了由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或更多的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之一为：一种像素单元，包括：公共电极和至少两个子像素；公共电极为面状，铺设于所述子像素之上，根据不同子像素，公共电极分成多个区域，每个公共电极区域中分别设有数量不等的通槽，均在三个以上，每个通槽的尺寸相同或者每个子像素的面积相同。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之二为：一种像素阵列，其应用于FFS液晶显示器中，所述像素阵列包括根据所述的多个像素单元，所述像素单元数量为三的整数倍，所述像素阵列中，分别代表红、绿和蓝的子像素总透光面积相同。

本发明提供了一种像素单元及其像素阵列，所述像素单元的各个子像素所对应的公共电极上，开设的通槽数量不同，相应地，子像素的面积也随着通槽数量增多（减少）而设置为增大（减小），较大面积的子像素，其透光面积相应较高；将所述像素单元形成于整体尺寸固定的像素阵列中，相应调整公共电极宽度或通槽宽度，以减小公共电极宽度或通槽宽度，能够提高像素阵列整体的透过率；设定像素单元的数量为三的整数倍，并且分别代表红、绿和蓝子像素总透光面积相同，因此像素阵列整体红、绿和蓝子像素的透过率比值固定，能够混成不偏色的白光。在满足所述规律下对像素阵列内的像素单元进行排布，在提高透过率的基础上，还能克服单个像素单元本身存在色偏问题，使得像素阵列整体没有色偏现象。

附图说明

图1为本发明第一实施例像素单元的俯视图。

图2为图1中沿SS线的剖视图。

图3为采用图1中像素单元的像素阵列示意图一。

图4为采用图1中像素单元的像素阵列示意图二。

图5为本发明第二实施例像素单元的俯视图。

图6为采用图4中像素单元的像素阵列示意图一。

图7为采用图4中像素单元的像素阵列示意图二。

图8为本发明第三实施例像素单元的俯视图。

图9为本发明第四实施例像素单元的示意图。

图10为采用图9中像素单元的FFS液晶显示器的像素布局示意图一。

图11为采用图9中像素单元的FFS液晶显示器的像素布局示意图二。

图12为本发明第五实施例像素的示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种像素单元，请参考第一至第五实施例。

第一实施例，请参考图1至图5。

结合图1和图2所示，像素单元100包括公共电极10、第一子像素20、第二子像素30、像素电极22和像素电极32。

三条数据线52、54和56沿着竖直方向，间隔平行排列。两条扫描线62、64沿着水平方向，间隔平行排列。数据线52、54和56与扫描线62、64纵横交错，它们之间围成了两个四边形区域，分别定义为第一子像素20和第二子像素30。第一子像素20和第二子像素30分别代表R（红）、G（绿）和B（蓝）中的任意一种颜色。

像素电极22和32分别位于第一子像素20和第二子像素30之中。像素电极22、32与数据线52、54和56位于同一层，并与公共电极12、14和16之间设有绝缘层70。

公共电极10为面状，铺设于两个子像素20和30之上，根据不同的子像素20、30，可以分为不同区域：公共电极12和公共电极14所围成的区域；公共电极14和公共电极16所围成的区域。公共电极12位于第一子像素20之上。公共电极14位于两个子像素20、30中间的上方。公共电极16位于第二子像素30之上。公共电极12还可以划分成第一部分A1和第二部分A2，第一部分A1为公共电极12与数据线52重叠处，第二部分A2为公共电极12与像素电极22重叠处。公共电极16还可以划分为第一部分A1'和第二部分A2'。第一部分A1'为公共电极16与数据线54的重叠处，第二部分A2'为公共电极16与像素电极32重叠处。公共电极12在第一部分A1上的宽度大于数据线52的宽度。公共电极14的宽度大于其对应的数据线54的宽度。公共电极16在第一部分A1'上的宽度大于数据线56的宽度。这样的宽度设置，可以使公共电极12、14和16分别屏蔽数据线52、54和56的电场，避免数据线52、54和56影响液晶分子的转动。公共电极12（16）在第二部分A2（A2'）的宽度为2～4μm。公共电极12和公共电极14之间的区域，即对应第一子像素20的上方，设有3个通槽122。公共电极14和公共电极16之间的区域，即对应第二子像素30的上方，设有4个通槽162。通槽122、162的宽度相同，均为4～5μm。因此，第一子像素20的面积小于第二子像素30的面积。现有技术中像素单元中各子像素的面积、通槽数量均相同，不存在色偏问题，将其各子像素的透过率比值设为标准值。由于像素单元100中各个子像素对应的通槽数量发生改变，有的是三个，有的是四个，而且面积也不同，则各子像素的透过率比值与现有技术的标准值相比，发生了改变，如果不采取对应措施，会造成混成的白光偏向此像素颜色，使得像素单元100本身有可能存在色偏现象。

请参考图3至图5，为采用了本发明第一实施例的像素单元100的像素阵列1000和1000'，它们应用于FFS液晶显示器中，并且所采用的排布方式能够避免色偏现象。为了简化说明，以下说明书中分别以R、G和B分别代表红、绿和蓝三种颜色。

图3中，像素阵列1000具有两行，每行有3个像素单元100，两行一共有12个子像素。像素单元100中子像素的排列顺序是20、30。每行的像素单元依此顺序排列，排列及代表颜色是20（R）、30（G）、20（B）、30（R）、20（G）和30（B）。这样，像素阵列1000中，代表R、G和B颜色的子像素各自为2组20加上30，这三种颜色的表面积均相同；同时，代表R、G和B颜色的子像素所对应的通槽总数相同，均为14个。因此，本排布方式使得代表不同颜色的所有子像素总体透光面积相同，使得代表R、G和B颜色是子像素总体透过率比值固定在标准值范围内，颜色显示一致，从而避免了色偏现象。

图4中，像素阵列1000'也是两行结构，第一行子像素的排布方式同图3中像素阵列1000的第一行。第二行子像素的排布方式不同，为30（R）、20（G）、30（B）、20（R）、30（G）和20（B），相当于图3中第一行的镜像。这种排布方式，使得代表R、G和B颜色的子像素三种颜色的面积相同，同时代表R、G和B颜色的子像素所对应的通槽总数相同，均为14个。因此，分别代表R、G和B的子像素总透光面积相同，像素阵列1000'的排布方式避免了色偏现象。

本发明第一实施例所提供的像素阵列1000（1000'），虽然为两行结构，但是实际应用时，应该根据FFS液晶显示屏的尺寸需求，具体调整像素阵列的行列数。

FFS液晶显示屏中，像素阵列的整体尺寸是固定不变的。本发明第一实施例的像素单元100中，在第一子像素20对应的公共电极10上设置了3个通槽122，在第二子像素30对应的公共电极10上设置了4个通槽142。通槽122、142相当于公共电极之间的缝隙。而现有技术中，每个子像素对应的公共电极上所开设的通槽数量是一致的，不大于3个，因此以2个子像素为基本单位，通槽数量总数将小于6个。本发明第一实施例像素单元100中，通槽数量总数可以达到7个。因此，为了实现本实施例中的通槽数量配置，在固定总面积内，需要相应调整公共电极宽度或通槽宽度，以减小公共电极宽度或通槽宽度，与现有技术的结构相比，提高了透过率。

在此采用光学模拟软件（比如EXPERT-LCD）进行了模拟实验，针对FFS液晶显示屏中的像素阵列，实验中未使用彩膜，所以只出白光。现有技术中，白光透过率为13.57%。本像素单元100中的白光透过率为16.61%，与现有技术相比，透过率提高了22.4%。

第二实施例，请参考图5至图7。

本实施例中的像素单元100a，包括3个子像素：1个30a和2个20a。子像素20a和30a的结构与第一实施例中的相同，同样是子像素20a中设有3个通槽122a，子像素30a中设有4个通槽162a。通槽122a、162a与第一实施例中的通槽相同，在此不赘述。本像素单元100a中，一共有10个通槽。与采用现有技术子像素的像素单元相比，增加了通槽数量。但是，由于每个子像素的面积及对应通槽数量不同，导致每个子像素透光面积不同，与现有技术像素单元相比，其R、G和B的子像素透过率比值不在标准值范围内，其像素单元100a本身可能存在色偏现象。

请参考图6和图7，为采用了本发明第二实施例的像素单元100a的像素阵列1000a和1000a'，它们应用于FFS液晶显示器中，所采用的排布方式能够克服像素单元100a本身的色偏问题。

图6中像素阵列1000a，包括18个像素单元100a，分为3行，每一行有6个像素单元100a。每3个子像素20a或者30a为最小单位，排列在一起。每一行的排布方式依次为：3个30a、6个20a、3个30a和6个20a。所代表的颜色以R、G、B的顺序循环排列，使得代表R、G或B颜色的子像素分别有6个像素单元100a，这三种颜色的表面积均相同，并且所对应的通槽总数也相同，均为60个。因此，本排布方式使得代表不同颜色的所有子像素总体透光面积相同，使得颜色显示一致，从而避免了色偏现象。

像素阵列中，只要保证分别代表R、G和B三种颜色子像素总透过率相同，就可以对像素单元内子像素的排列顺序作其它改变，如图7中的像素阵列1000a'，第一行的排布方式与图6中第一行的相同；第二行的排布方式依次是3个20a、3个30a、6个20a、3个30a和3个20a；第三行的排布方式是6个20a、3个30a、6个20a、3个30a、6个20a和3个30a，第三行的排布方式相当于第一行排布方式的镜像。本像素阵列1000a'中，改变了像素单元100a内子像素20a、30a的排列顺序，但是同像素阵列1000a，代表R、G或B颜色的子像素也分别有6个像素单元100，这三种颜色的表面积均相同，并且所对应的通槽总数也相同，均为60个。同理，像素阵列1000a'的排布方式也避免了色偏现象。

在此采用光学模拟软件（比如EXPERT-LCD）进行了模拟实验，针对FFS液晶显示屏中的像素阵列，实验中未使用彩膜，所以只出白光。现有技术中，白光透过率为13.57%。本像素单元100中的白光透过率为14.76%，与现有技术相比，透过率提高了8.7%。

本发明第二实施例所提供的像素阵列1000a（1000a'），虽然为三行结构，但是实际应用时，应该根据FFS液晶显示屏的尺寸需求，具体调整像素阵列的行列数。

第三实施例，请参考图8。

本实施例中的像素单元100b，包括3个子像素：1个20b和2个30b，子像素20b、30b的结构同第一实施例的相同，在此不赘述。不同之处在于，本像素单元100b中，一共有11个通槽。采用现有技术子像素的像素单元相比，进一步增加了通槽数量，因此提高了透过率。

本发明第三实施例的像素单元100b也能够形成像素阵列以应用于FFS液晶显示器，相应像素阵列的排布方式与第二实施例中的像素阵列1000a和1000a'相同，在此不赘述。

本发明第三实施例所提供的像素阵列1000b（1000b'），虽然为三行结构，但是实际应用时，应该根据FFS液晶显示屏的尺寸需求，具体调整像素阵列的行列数。

本发明的第一至三实施例的像素单元，其子像素涉及R、G和B三种颜色。以下为采用光学模拟软件（比如EXPERT-LCD），根据模拟实验得出的表一、表二和表三，以说明本发明第一至三实施例中像素阵列的排布方式对色偏补偿的效果。

其中，表一是以5.5寸FFS液晶显示屏为例，其像素单元中代表不同颜色的每个子像素面积一致，所对应的通槽数量也一致。表二针对实施例一的像素阵列1000。表三针对实施例二、三的像素阵列。本实验中，实施例一至三中的像素阵列均适用于5.5寸FFS液晶显示屏。

表一

表二

表三

白色（W）是在R、G和B三种颜色的子像素都点亮的状态下体现的，如果R、G和B中任何一色有色偏，将会直接体现在W色中，所以我们只需比较参考白色的坐标（Wx、Wy）即可判断是否存在色偏现象。请参考各表中的白色坐标（Wx、Wy）。表一中，代表R、G和B子像素的透光面积是一样的，不存在某一种颜色子像素透光面积偏大或偏小的问题，代表R、G和B子像素的透过率比值固定在标准值范围内，没有色偏现象，所以将表一中Wx和Wy的值作为标准值。表一中，色坐标Wx为0.298，Wy为0.331。本发明第一至第三实施例中，像素单元包括两种不同面积的子像素，使得每个子像素的透过率比值发生改变，代表颜色的亮度也就存在偏差，因此每个像素单元本身是存在色偏的。本发明第一至第三实施例，改进了像素阵列的排布方式以进行光学补偿，因此，从表二和表三中可知，白色坐标值（Wx、Wy）都没有偏差，仍然分别是0.298和0.331。从而得出结论，本发明第一、二和三实施例中，由于像素阵列1000（1000'、1000a、1000a'、1000b和1000b'）的排布方式中，分别代表R、G和B三色子像素的总面积相同，分别代表R（红）、G（绿）和B（蓝）子像素所对应的通槽总数相同，因此每种颜色子像素的透光面积相同，每种颜色子像素透过率比值固定在标准值范围内，也就不会产生色偏现象。

本发明的第四、第五实施例的像素单元，其子像素代表R（红）、G（绿）、B（蓝）和W（白）四种颜色。

第四实施例，请参考图9至图11。

请参看图9，本实施例提供了一种像素单元100c，其包括4个子像素20c、20c、30c和40c，分别代表R、G、B和W四种颜色。子像素20c（30c）同第一实施例的子像素20（30）。本实施例中，代表W颜色的子像素40c不限于特定的结构或尺寸，只要是适用于FFS液晶显示器中的像素结构即可。

请参考图10至图11，为采用了本发明第四实施例的像素单元100c的像素阵列1000c和1000c'，它们应用于FFS液晶显示器中，所采用的排布方式可以克服像素单元100c本身的色偏问题。

图10中像素阵列1000c，分为三行，每行有3个像素单元100c，12个子像素。本实施例中，像素单元100c内子像素排列顺序为40c、20c、20c和30c。40c所代表的颜色依次是W。每一行中，均排列3个像素单元100c，但是每个像素单元100c内的子像素的排列顺序不同。每一行为40c（W）、20c（R）、20c（G）、30c（B）、40c（W）、20c（R）、30c（G）、20c（B）、40c（W）、30c（R）、20c（G）和20c（B）。以此排布方式，使代表R、G和B三种颜色的子像素表面积相同；并且R、G和B三种颜色所对应的通槽总数也相同，均为30个；因此分别代表R、G和B的子像素总透光面积相同，每种颜色子像素透过率比值固定在标准值范围内，使得像素阵列1000c的排布方式避免了色偏现象。

只要保证分别代表R、G和B三种颜色的子像素总透过率相同，还可以作如下变形。图12中的像素阵列1000c'，第一行的排布方式与图11中第一行的相同；第二行中为：20c（R）、30c（G）、20c（B）、40c（W）；第三行中为：40c（W）、30c（R）、20c（G）、20c（B）。像素阵列1000c'中，虽然改变了像素单元100c内各个子像素的排列顺序，但是由于分别代表R、G或B颜色的子像素的总面积是相同的；并且R、G和B三种颜色所对应的通槽总数也相同，均为30个。同理，像素阵列1000c的排布方式也避免了色偏现象。

图12中，为本发明第五实施例所提供的一种像素单元100d，其包括四个子像素20d、30d、30d和40d，分别代表R、G、B和W四种颜色。子像素20d（30d）同第一实施例子像素20（30）。本实施例中，像素单元100d也能够形成像素阵列以应用于FFS液晶显示器，相应像素阵列的排布方式可以与第四实施例中像素阵列1000c和1000c'相同，在此不赘述。

本发明第四、五实施例所提供的像素阵列虽然为三行结构，但是实际应用时，应该根据FFS液晶显示屏的尺寸需求，具体调整像素阵列的行列数。

本发明第一至第五实施例所涉及的像素阵列，其包括的像素单元数量为三的整数倍，代表R、G和B三种颜色的子像素所对应的公共电极上，开设的通槽总数相等。由于通槽数量越多，对应的子像素面积就越大，因此，本发明第一至第五实施例所采用的像素单元排布方式，使得分别代表这三种颜色的子像素总透过率比值固定在标准值范围内，克服了单个像素单元本身存在的色偏问题，像素阵列整体不存在色偏问题。

本发明还提供了一种像素单元，其包括的子像素中，不论所对应的通槽数量是否相同，每个子像素的面积设为相同。因为每个子像素的面积是固定的，在曝光机加工精度允许的情况下，在公共电极上开设通槽（缝隙）越多，就可以在固定面积的子像素单元内，相应地减小公共电极的宽度，并且减少电极之间的缝隙宽度，从而提高透过率。所以，子像素所对应公共电极上的通槽数量越多，该子像素的透过率就越高，使得该子像素所代表的颜色显示越强，导致单个像素单元本身可能存在色偏问题。所述像素单元的结构，与本发明第一至第五实施例相比，除了每个子像素面积相同，其它设置如：公共电极上通槽数目、子像素数目和子像素排列顺序等，都可以与本发明第一至第五实施例中相同；相应的，所述像素单元（各子像素面积相同）所形成的像素阵列，也可参考本发明第一至第五实施例中的像素阵列排布方式，只要保证分别代表R、G和B这三种颜色的子像素所对应的公共电极上，开设的通槽总数相等；同时，分别代表R、G和B这三种颜色的子像素的总面积原本就是相等的，所以分别代表R、G和B的子像素总透光面积相同，就能避免整个像素阵列出现色偏现象。

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，倘若对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 (10)

1.一种像素单元，包括：

公共电极和至少两个子像素；

公共电极为面状，铺设于所述子像素之上，根据不同子像素，公共电极分成多个区域，每个公共电极区域中分别设有数量不等的至少一个通槽，每个通槽的尺寸相同或者每个子像素的面积相同。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，当每个通槽的尺寸相同时：公共电极内通槽数量相同的，其对应子像素面积也相等；公共电极内通槽数量不同的，其对应子像素面积也不同，并与通槽数量的多少成正比。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，当每个子像素的面积相同时，公共电极内通槽的尺寸则不同。

4.根据权利要求2或3所述的像素单元，其特征在于，像素单元内，每个子像素分别代表红、绿和蓝中的任意一种颜色，每个子像素所代表的颜色不同。

5.根据权利要求4中任一项所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元具有两个子像素，所述子像素中，公共电极上的通槽数量分别为三和四。

6.根据权利要求4中任一项所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元具有三个子像素，每个子像素对应的公共电极区域内通槽数量分别为三、三和四或者四、四和三。

7.根据权利要求2或3所述的像素单元，其特征在于，像素单元内，每个子像素分别代表红、绿、蓝和白中的任意一种颜色，每个子像素所代表的颜色不同。

8.根据权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述像素单元具有四个子像素，分别代表红、绿、蓝和白，其中代表红、绿和蓝的子像素中，所对应的公共电极区域内通槽数量分别为三、三和四或者四、四和三。

9.一种像素阵列，其应用于FFS液晶显示器中，所述像素阵列包括根据权利要求1至8中任一项所述的多个像素单元，所述像素单元数量为三的整数倍，所述像素阵列中，分别代表红、绿和蓝的子像素总透光面积相同。

10.根据权利要求9所述的像素阵列，其特征在于，分别代表红、绿和蓝的子像素总面积相同。