CN104714346B - 液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种液晶显示器。所述显示器包括：栅极线，被施加以栅极信号；数据线，被施加以数据信号；参考电压线，被分别施加以具有不同极性的第一参考电压和第二参考电压；第一子像素电极、第二子像素电极和第三子像素电极，被包括在一个像素区域中；第一开关元件，连接到第一栅极线、第一数据线和第一子像素电极；第二开关元件，连接到第一栅极线、第一数据线和第二子像素电极；第三开关元件，连接到第一栅极线或者第二栅极线、第一数据线或者第二数据线和第三子像素电极；第四开关元件，连接到第一栅极线、第一参考电压线和第一子像素电极；和第五开关元件，连接到第一栅极线、第二参考电压线和第二子像素电极。

Description

液晶显示器
技术领域
本发明的示范性实施例涉及液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)是当前使用的一种最常用类型的平板显示器，并且典型地包括两个显示板以及插入其间的液晶层，每个显示板具有场发生电极，诸如像素电极和公共电极。液晶显示器通过施加电压到场发生电极来在液晶层中生成电场。电场确定液晶层中液晶(LC)分子的方向，并且通过生成的电场控制入射光的偏振以显示图像。
在LCD当中，垂直校准(VA)模式LCD由于其高对比率和宽的参考视角而脱颖而出，VA模式LCD将LC分子对准为使得它们的长轴在缺少电场时垂直于面板。这里，参考视角一般暗指具有1:10的对比率的视角，或者灰阶(gray-to-gray)亮度反转的临界角。
在垂直校准模式液晶显示器中，为了侧面可见度的品质接近正面可见度，已经提出了这样的方法：其中，一个像素被划分成两个子像素，并且其中一个子像素的电压被提高或者降低。结果，两个子像素的电压彼此不同，因此其透光度也彼此不同。
然而，如上所述，在一个像素被划分成两个子像素并且其中一个子像素的电压被提高或者降低的情况中，因为两个子像素的结果电压彼此不同，所以在高灰度下产生亮度损失或者在中间灰度下由凹凸现象(bump phenomenon)而产生颜色失真。
该背景部分中公开的上述信息仅仅用于提高对本发明的背景的理解，因此它可能包含不组成该国家对本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的示范性实施例提供了一种具有3划分(3-division)高可见度结构的液晶显示器。
本发明的示范性实施例提供一种液晶显示器，包括：第一栅极线和第二栅极线，栅极信号被施加于其；第一数据线和第二数据线，数据信号被施加于其；第一参考电压线和第二参考电压线，其被分别施加以具有不同极性的第一参考电压和第二参考电压；包括在一个像素区域中的第一子像素电极、第二子像素电极和第三子像素电极；连接到第一栅极线、第一数据线和第一子像素电极的第一开关元件；连接到第一栅极线、第一数据线和第二子像素电极的第二开关元件；连接到第一栅极线和第二栅极线之一、第一数据线和第二数据线之一和第三子像素电极的第三开关元件；连接到第一栅极线、第一参考电压线和第一子像素电极的第四开关元件；和连接到第一栅极线、第二参考电压线和第二子像素电极的第五开关元件。
本发明的示范性实施例还公开了一种液晶显示器，包括：第一栅极线和第二栅极线，栅极信号被施加于其；第一数据线和第二数据线，数据信号被施加于其；参考电压线，其被施加以第一参考电压；屏蔽电极线，其沿与第一数据线或者第二数据线相同的方向延伸；包括在一个像素区域中的第一子像素电极、第二子像素电极和第三子像素电极；连接到第一栅极线、第一数据线和第一子像素电极的第一开关元件；连接到第一栅极线、第一数据线和第二子像素电极的第二开关元件；连接到第一栅极线和第二栅极线之一、第一数据线和第二数据线之一和第三子像素电极的第三开关元件；连接到第一栅极线、第一参考电压线和第一子像素电极的第四开关元件；和连接到第一栅极线、屏蔽电极线和第二子像素电极的第五开关元件。
将理解的是，上述一般说明及其后的详细说明都是示范性和说明性的，并且用来提供所主张的本发明的更进一步的说明。
附图说明
附图被包括用于提供对本发明的更进一步的理解并且被并入组成本说明书的一部分，说明本发明的实施例，并且和说明书一起来解释本发明的原理。
图1是示出依照本发明的示范性实施例的液晶显示器的等效电路图。
图2是依照图1中的示范性实施例的第一修改的液晶显示器的等效电路图。
图3是示出依照图2的第一修改的屏蔽电极线的示意剖视图。
图4是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第二修改的液晶显示器的等效电路图。
图5是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第三修改的液晶显示器的等效电路图。
图6是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第四修改的液晶显示器的等效电路图。
图7是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第五修改的液晶显示器的等效电路图。
图8和图9是示出在本发明的测试例中依赖于液晶显示器的像素电压的透光度的改变的图。
图10是示出在本发明的测试例子中依赖于液晶显示器的灰度的透光度的改变的图。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述本发明的示范性实施例以使得本发明可以被本领域技术人员容易地付诸实践。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有都不脱离本发明的精神和范围。相反，提供这里介绍的示范性实施例以使得所公开的内容彻底全面，并且充分地向本领域技术人员传递本发明的精神。
在附图中，层和区域的厚度为了清楚而可能夸大。此外，当层被描述为形成在另一层上或者衬底上时，其指的是该层可以在另一层上或者衬底上形成，或者第三层可以介于该层与另一层或者衬底之间。同样的的标号贯穿说明书指代同样的元素。
应当明白，当一个元素或层被称作“在其上”或“连接到”另一个元素或层时，它可以是直接连接到其它元素或层或在其上，或者可以存在中间元素或层。相反地，当一个元素被称作“直接在其上"或“直接连接到"另一个元素或层时，没有中间元素或层存在。将理解的是，对于本公开的目的来说，“X、Y和Z中至少一个”可以被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者X、Y和Z中两个或更多项的任意组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
将参考图1描述依照本发明的示范性实施例的液晶显示器的像素排列和信号线及其驱动方法。图1是示出依照本发明的示范性实施例的液晶显示器的等效电路图。图1示出一个像素区域。指示一个像素区域的每个像素PX包括第一、第二和第三子像素区域SP1、SP2和SP3。像素PX可以沿垂直与水平方向重复地排列。
参照图1，在当前示范性实施例的液晶显示器中，信号线包括用于发送栅极信号的多个第一栅极线Gn(可替换地，称为“扫描信号”)、用于发送数据电压的多个第一数据线Dn和用于发送预定参考电压的多个第一和第二参考电压线C1和C2对。这里，n是自然数。参考电压线C1和C2包括用于传递不同极性的参考电压的第一参考电压线C1和第二参考电压线C2。具有恒定幅度的第一参考电压和第二参考电压分别被施加于第一参考电压线C1和第二参考电压线C2，并且第一参考电压和第二参考电压的极性逐帧改变。例如，当公共电压的幅度大约7.5V时，第一参考电压在一帧中可以具有大约15V的幅度，而相反地，第二参考电压在同一帧可以具有大约0V的幅度。在另一例子中，当公共电压的幅度大约7.5V时，第一参考电压在一帧中可以具有大约0V的幅度，而相反地，第二参考电压在同一帧可以具有大约15V的幅度。第一参考电压或者第二参考电压可以大于或者小于施加于数据电压的最大电平。而且，当第一参考电压和第二参考电压相对于公共电压具有正极性时公共电压分别与第一参考电压和第二参考电压之间的差可以不同于当第一参考电压和第二参考电压相对于公共电压为负极性时公共电压分别与第一参考电压和第二参考电压之间的差。
在当前示范性实施例中，像素PX包括第一栅极线Gn、第一数据线Dn、第一参考电压线C1、第二参考电压线C2、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、第五开关元件Q5、第一液晶电容器Clc_high和第二液晶电容器Clc_low、第三液晶电容器Clc_middle和多个存储电容器(未显示)。
第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5连接到第一栅极Gn和第一数据线Dn。在当前示范性实施例中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端，并且第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、第二参考电压线C2和第二开关元件Q2的输出端。
作为诸如薄膜晶体管的三端子元件，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2和第三开关元件Q3的控制端子连接到第一栅极线Gn，并且其输入端子连接到第一数据线Dn。而且，第一开关元件Q1的输出端子连接到第一子像素电极191a或者第一液晶电容器Clc_high和第四开关元件Q4的输出。第二开关元件Q2的输出连接到第二子像素电极191b或者第二液晶电容器Clc_low和第五开关元件Q5的输出。第三开关元件Q3的输出连接到第三子像素电极191c或者第三液晶电容器Clc_middle。
作为诸如薄膜晶体管的三端子元件，第四开关元件Q4和第五开关元件Q5的控制端子也连接到第一栅极线Gn。第四开关元件Q4的输入端子连接到第一参考电压线C1，其输出端子连接到第一子像素电极191a或者第一液晶电容器Clc_high。第五开关元件Q5的输入端子连接到第二参考电压线C2，其输出端子连接到第二子像素电极191b或者第二液晶电容器Clc_low。
当栅极导通(gate-on)信号施加于第一栅极线Gn时，连接于其第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5被导通。因此，施加于第一数据线Dn的数据电压分别通过第一开关元件Q1、第二开关元件Q2和第三开关元件Q3被施加于作为第一液晶电容器Clc_high、第二液晶电容器Clc_low和第三液晶电容器Clc_middle的一个端子的第一、第二和第三子像素电极191a、191b和191c。因此，第一液晶电容器Clc_high、第二液晶电容器Clc_low和第三液晶电容器Clc_middle被充以相同电压。
同时，第一液晶电容器Clc_high的一个端子连接到第四开关元件Q4的输出端子以由施加于第一参考电压线C1的第一参考电压通过第四开关元件Q4步进。在这种情况下，施加于第一参考电压线C1的第一参考电压具有与施加于第一数据线Dn的数据电压相同的极性，并且其幅度可以大于施加于第一数据线Dn的数据电压的幅度。因此，通过第四开关元件Q4被施加了相对较高的电压的第一参考电压线C1的电压被划分开。因而，被充入第一液晶电容器Clc_high的电压具有比通过第一数据线Dn施加的数据电压要高的值。
第二液晶电容器Clc_low的一个端子连接到第五开关元件Q5的输出端子以由施加于第二参考电压线C2的第二参考电压通过第五开关元件Q5升压。
在这种情况下，施加于第二参考电压线C2的第二参考电压具有与施加于第一数据线Dn的数据电压相反的极性，并且其幅度可以小于施加于第一数据线Dn的数据电压的幅度。因此，通过第五开关元件Q5被施加了相对低的电压的第二参考电压线C2的电压被划分开，并且因而，充入第二液晶电容器Clc_low的电压具有比通过第一数据线Dn施加的数据电压要低的值。
至于第三液晶电容器Clc_middle，施加于第一数据线Dn的数据电压被无修改地输入到第三液晶电容器Clc_middle，并且因而，充入第三液晶电容器Clc_middle的电压大于充入第二液晶电容器Clc_low的电压且小于充入第一液晶电容器Clc_high的电压。
如上所述，充入第一液晶电容器Clc_high的电压、充入第二液晶电容器Clc_low的电压和充入第三液晶电容器Clc_middle的电压彼此不同。因为充入第一液晶电容器Clc_high、第二液晶电容器Clc_low和第三液晶电容器Clc_middle的电压彼此不同，所以分别在第一子像素区域SP1、第二子像素区域SP2和第三子像素区域SP3中液晶分子的倾斜角彼此不同。因而，三个子像素区域的亮度彼此不同。因此，通过适当地控制充入第一液晶电容器Clc_high的电压、充入第二液晶电容器Clc_low的电压和充入第三液晶电容器Clc_middle的电压，有可能形成从侧面观察的图像接近从正面观察的图像，从而改善侧面可见度。
图2是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第一修改的液晶显示器的等效电路图。
在第一修改中，像素PX包括第一栅极线Gn、第一数据线Dn、第一参考电压线C1、第二参考电压线C2、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、第五开关元件Q5、第一液晶电容器Clc_high、第二液晶电容器Clc_low、第三液晶电容器Clc_middle和多个存储电容器(未显示)。
第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn和第一数据线Dn。在第一修改中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端子。第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、屏蔽电极线193和第二开关元件Q2的输出端子。
不同于参考图1描述的示范性实施例，在图2的第一修改中，第五开关元件Q5连接到屏蔽电极线193而不是连接到第二参考电压线C2。以下，将参考图3描述屏蔽电极线193。
图3是用于示出依照图2中所示的第一修改的屏蔽电极线的剖视图。
参照图3，依照第一修改的屏蔽电极线193可以与数据线171重叠。在较下面的板100中，第一参考电压线C1或者第二参考电压线C2可以提供在较下面的衬底110上的栅极线相同的层上。虽然没有显示，但是居间的绝缘层可以提供在第一参考电压线C1和/或第二参考电压线C2与数据线171之间，以及数据线171与子像素电极191b和/或屏蔽电极线193之间。屏蔽电极线193可以位于与子像素电极191b相同的层作为像素电极的一部分。在较上面的板200中，光阻挡构件220可以提供在较上面的衬底210上的部分上，与数据线171重叠。在这种情况下，光阻挡构件220的宽度比数据线171的宽度要宽。公共电极270提供在较上面的衬底210上。公共电极270与位于较下面的板100的子像素电极191b一起形成液晶电容器。液晶层3可以提供在较上面的板200与较下面的板100之间，并且液晶分子通过在液晶层3中产生的电场倾斜。
再次参照图2，与公共电压相同的施加于公共电极270的电压可以施加于屏蔽电极线193。第二液晶电容器Clc_low的一个端子连接到第五开关元件Q5的输出端子以便由通过第五开关元件Q5施加于屏蔽电极线193的公共电压步降(step down)。
除了如上所述的差别之外，图1的示范性实施例的描述可以应用于第一修改。
图4是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第二修改的液晶显示器的等效电路图。
参照图4，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn和第一数据线Dn。在第二修改中，第三开关元件Q3连接到第二数据线Dn+1，其被布置为邻近第一数据线Gn。在第二修改中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端子。第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、第二参考电压线C2和第二开关元件Q2的输出端子。
如上所述，该第二修改除了第三开关元件Q3连接到第二数据线Dn+1的差别之外基本上与图1的示范性实施例相同。因此，除了如上所述的差别之外，图1的示范性实施例的描述可以应用于第二修改。
图5是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第三修改的液晶显示器的等效电路图。
参照图5，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q5和第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn和第一数据线Dn。在第三修改中，第三开关元件Q3连接到邻近于第一栅极线Gn的第二栅极线Gn+1，并且连接到邻近于第一数据线Dn的第二数据线Dn+1。在第三修改中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端，并且第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、第二参考电压线C2和第二开关元件Q2的输出端。
如上所述，该第三修改除了第三开关元件Q3连接到第二栅极线Gn+1和第二数据线Dn+1的差别之外基本上与图1的示范性实施例相同。因此，除了如上所述的差别之外，图1的示范性实施例的描述可以应用于第三修改。
图6是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第四修改的液晶显示器的等效电路图。
参照图6，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q6和第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn和第一数据线Dn。在第四修改中，第三开关元件Q3连接到第二数据线Dn+1，其被布置为邻近第一数据线Dn。在第四修改中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端子。第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、屏蔽电极线193和第二开关元件Q2的输出端子。
如上所述，该第四修改除了第三开关元件Q3连接到第二数据线Dn+1的差别之外基本上与图2的第一修改相同。因此，除了如上所述的差别之外，图2的第一修改的描述可以应用于第四修改。
图7是示出依照参考图1描述的示范性实施例的第五修改的液晶显示器的等效电路图。
参照图7，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn和第一数据线Dn。在第五修改中，第三开关元件Q3连接到被布置为邻近于第一栅极线Gn的第二栅极线Gn+1，并且连接到被布置为邻近于第一数据线Dn的第二数据线Dn+1。在第五修改中，第四开关元件Q4连接到第一栅极线Gn、第一参考电压线C1和第一开关元件Q1的输出端子。第五开关元件Q5连接到第一栅极线Gn、屏蔽电极线193和第二开关元件Q2的输出端子。
如上所述，该第五修改除了第三开关元件Q3连接到第二栅极线Gn+1和第二数据线Dn+1的差别之外基本上与图2的第一修改相同。因此，除了如上所述的差别之外，图2的第一修改的描述可以应用于第五修改。
以下，将参考图8和图9描述在本发明的测试例子中取决于液晶显示器的像素电压的透光度的改变。图8和图9是示出在本发明的测试例子中取决于液晶显示器的像素电压的透光度的改变。
在测试例子中，在作为第一比较对象的液晶显示器中，像素电极被划分成第一子像素电极和第二子像素电极，并且施加于第二子像素电极的电压划分以便第二子像素电极的电压被调整为低于输入的数据电压。在这种情况下，在图8中示出取决于施加于第一子像素电极的数据电压的透光度的改变H1和取决于施加于第二子像素电极的数据电压的透光度的改变L1。类似地，在作为第二比较对象的液晶显示器中，像素电极被划分成第一子像素电极和第二子像素电极，并且第一子像素电极被形成为使得其电压被调整为低于输入的数据电压。在这种情况下，在图9中示出取决于施加于第一子像素电极的数据电压的透光度的改变H2和取决于施加于第二子像素电极的数据电压的透光度的改变L2。
参照图8，第一子像素电极和第二子像素电极当中通过数据线被施加了相同数据电压的第二子像素电极的电压被降低特定值。因此，当输入的数据电压相对较低时，例如，大约4V或者更小，透光度主要取决于第一子像素电极H1的透光度。结果，因为在低灰度区域显示出透光度无变化，例如，直到大约20灰度(20G)，所以很难便利灰度表达。在大约20灰度到40灰度的范围中的区域，取决于所施加的数据电压的透光度的比率快速升高，因而透光度快速升高。这可能引起白屏现象。因而，很难便利取决于数据电压的灰度表达。在对应于例如大约6.7V的数据电压的高灰度区域中，取决于第二子像素电极的电压的透光度降低，以使得液晶显示器的整个透光度相对于输入数据电压变低。因此，与驱动电压比较，液晶显示器的透光效率降低。
参照图9，第一子像素电极和第二子像素电极当中通过数据线被施加了相同数据电压的第一子像素电极被增加特定值。因此，因为即使在低灰度区域中取决于施加的数据电压的透光度的改变也较清楚，所以即使在低灰度区域也有可能便利灰度表达。
以下，将参考图10描述在本发明的测试例子中取决于液晶显示器的灰度的透光度的改变。图10是示出在本发明的测试例子中取决于液晶显示器的灰度的透光度的改变。
在该测试例子中，X是在正面上每灰度下透光度的改变。A1是在作为第一比较对象的液晶显示器中，在像素电极被划分成第一子像素电极和第二子像素电极并且施加于第二子像素电极的电压被划分以使得第二子像素电极的电压被调整为低于输入数据电压的情况下，在侧面上每灰度下透光度的改变。A2是在作为第二比较对象的液晶显示器中，在像素电极被划分成第一子像素电极和第二子像素电极，并且第一子像素电极被形成为使得其电压被调整为低于输入数据电压的情况下，在侧面上每灰度下透光度的改变。E是在依照本发明的示范性实施例的液晶显示器中，在一像素被划分成3个子像素，第一子像素电极被形成为使得其电压被调整为高于输入数据电压、第二子像素电极被形成为使得其电压被调整为低于输入数据电压并且第三子像素电极被形成为使得其电压被调整为与输入数据电压相同的情况下，每一灰度下透光度的改变。所述数据表示被测量并且正显示在图10中的值。
参照图10，在依照本发明的示范性实施例的液晶显示器的情况下，图像可能由于对比率和彩色对比率的退化而变模糊的现象得以改善，所述现象可能存在于区域1中第一比较对象A1中。颜色失真现象因为由图10的图形快速降低的部分所指示的凹凸现象减少而得以改善，所述现象像第二比较对象A2中的情况那样。
而且，在依照本发明的示范性实施例的液晶显示器的情况下，由恒定然后突然增加的侧面(side)伽玛曲线引起的弱高灰度图像失真得以改善，该现象就像在区域2处第二比较对象A2中的情况一样。
虽然已经结合当前考虑为实际示范性实施例描述了本发明，但是将理解，本发明不局限于所公开的实施例，而是相反地，意图是包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效的布置。

Claims (6)

1.一种液晶显示器，包括：
第一栅极线和第二栅极线，用于接收栅极信号；
第一数据线和第二数据线，用于接收数据信号；
第一参考电压线，用于接收第一参考电压；
屏蔽电极线，沿与第一数据线或者第二数据线相同的方向延伸；
第一子像素电极、第二子像素电极和第三子像素电极，布置在一个像素区域中；
第一开关元件，电连接到第一栅极线、第一数据线和第一子像素电极；
第二开关元件，电连接到第一栅极线、第一数据线和第二子像素电极；
第三开关元件，电连接到第一栅极线和第二栅极线中之一、第一数据线和第二数据线中之一以及第三子像素电极；
第四开关元件，电连接到第一栅极线、第一参考电压线和第一子像素电极，其中施加于第一参考电压线的第一参考电压具有与施加于第一数据线的第一数据电压相同的极性且第一参考电压的幅度大于第一数据电压的幅度；和
第五开关元件，电连接到第一栅极线、屏蔽电极线和第二子像素电极，其中所述屏蔽电极线接收公共电压。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，屏蔽电极线与第二数据线重叠。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述屏蔽电极线布置在与第一子像素电极、第二子像素电极和第三子像素电极相同的层上。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，施加于第一子像素电极的第一子像素电压、施加于第二子像素电极的第二子像素电压和施加于第三子像素电极的第三子像素电压彼此不同。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中，第三开关元件电连接到第二数据线。
6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中，第三开关元件电连接到第二栅极线。
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