CN106842658B - 像素结构与驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种像素结构，包含第一栅极线、第一与第二数据线、第一像素单元与对向电极。第一像素单元设置于第一栅极线、第一与第二数据线之间，第一像素单元包含第一像素电极、第一共用电极、第一与第二开关元件。第一共用电极与第一像素电极相对设置，对向电极与第一像素电极相对设置。第一开关元件的控制端电性耦接第一栅极线，第一开关元件的第一端电性耦接第一数据线，第一开关元件的第二端电性耦接第一像素电极。第二开关元件的第一端电性耦接第二数据线，第二开关元件的第二端电性耦接第一共用电极。
Description
技术领域
本发明内容是一种显示技术，且特别是有关于一种像素结构与驱动方法。
背景技术
于液晶显示器的防窥技术中，施加固定电压在滤光片电极，其与像素电极之间形成垂直电场以改变液晶角度，因此达到窄视角的显示效果。然而，当施加固定电压于每行滤光片电极时，由于像素逐条扫描的缘故，显示器内每行像素的写入数据的时间不同，使得亮度积分时间不同，造成显示画面亮度不均的问题。
发明内容
本发明内容的一态样是一种像素结构，其包含第一栅极线、第一数据线、第二数据线、第一像素单元与对向电极。第一栅极线沿第一方向延伸，第一数据线、第二数据线沿第二方向延伸，第二方向不同于第一方向。第一像素单元设置于第一栅极线、第一数据线与第二数据线之间，第一像素单元包含第一像素电极、第一共用电极、第一开关元件与第二开关元件。第一共用电极与第一像素电极相对设置，对向电极与第一像素电极相对设置。第一开关元件具有控制端、第一端以及第二端。第一开关元件的控制端电性耦接第一栅极线，第一开关元件的第一端电性耦接第一数据线，第一开关元件的第二端电性耦接第一像素电极。第二开关元件具有控制端、第一端以及第二端。第二开关元件的第一端电性耦接第二数据线，第二开关元件的第二端电性耦接第一共用电极。
本发明内容的另一实施例是一种驱动方法，适用于像素结构。像素结构包含像素单元与对向电极，像素单元包含像素电极、共用电极、第一开关元件与第二开关元件。驱动方法包含以下步骤。于第一期间，开启第一开关元件以将第一信号提供至像素电极，并开启第二开关元件以将第二信号提供至共用电极，像素结构的显示模式为窄视角模式，其中对向电极位于固定电位。
如此一来，本发明内容可于窄视角模式中，通过像素单元的像素电极与共用电极同时切换极性以改善先前技术的像素单元因积分时间不同而亮度不均的问题。此外，本发明内容可整合于原像素结构制程中，无须额外增设光罩，亦无须增加制程步骤，因此可在不增加制造成本的条件下有效地改善像素结构于窄视角模式的显示效果。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明内容的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图示的说明如下：
图1是绘示本发明内容一实施例的像素结构的示意图；
图2是绘示本发明内容一实施例的像素结构的示意图；
图3是绘示本发明内容一实施例的像素结构的示意图；
图4是绘示本发明内容一实施例的像素结构的截面示意图；以及
图5是绘示本发明内容一实施例的第一信号与第二信号的示意图。
其中，附图标记：
100、200、300：像素结构
110～180、210～280、310～380：像素单元
Gn、Gn-1～Gn+4：栅极线
D1～D5：数据线
Tp1～Tp8、Tc1～Tc8：开关元件
p1、c1：第一端
p2、c2：第二端
p3、c3：控制端
GND：接地端
R1：第一方向
R2：第二方向
410：共用电极
420：像素电极
430：对向电极
440：液晶层
450：绝缘层
E：电场
T11、T12、T21、T22：期间
Sig11、Sig12、Sig21、Sig22、Sig3：信号
ΔV：电位差
具体实施方式
以下揭示提供许多不同实施例或例证用以实施本发明的特征。本发明在不同例证中可能重复引用数字符号且/或字母，这些重复皆为了简化及阐述，其本身并未指定以下讨论中不同实施例且/或配置之间的关系。
于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。
当一元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，它可以为直接连接或耦接至另一元件，又或是其中有一额外元件存在。相对的，当一元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，其中是没有额外元件存在。
关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致约”一般通常指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分五之以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致约”所表示的误差或范围。
请参考图1、4。图1是绘示本发明内容一实施例的像素结构100的示意图。图4是绘示本发明内容一实施例的像素结构的截面示意图。像素结构100包含栅极线Gn-1～Gn+4、数据线D1～D5、像素单元110～180与对向电极430。栅极线Gn-1～Gn+4沿第一方向R1延伸，数据线D1～D5沿第二方向R2延伸，而第二方向R2不同于第一方向R1。于一些实施例中，对向电极430(例如滤光片共用电极)为一整面的导电层(例如氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO))。
须说明的是，如图1所示，开关单元Tp1～Tp8用以分别提供信号至像素单元110～180的像素电极，开关单元Tc1～Tc8用以分别提供信号至像素单元110～180的共用电极。像素单元110、130、160、180的内部结构类似，以像素单元110为例说明，像素单元110设置于栅极线Gn、Gn+1与数据线D1、D2之间，并且包含像素电极420、共用电极410、开关元件Tp1与开关元件Tc1。如图4所示，共用电极410与像素电极420相对设置并且以绝缘层450相隔，对向电极430与像素电极420相对设置并且以液晶层440相隔。开关元件Tp1具有控制端p3、第一端p1以及第二端p2，控制端p3电性耦接栅极线Gn，第一端p1电性耦接数据线D1，第二端p2电性耦接像素电极420(像素电极的电容如图1中耦接第二端p2与接地端GND之间的电容所示)以于栅极线Gn传送致能信号使开关元件Tp1开启时将数据线D1的信号传送至像素电极420。另一方面，开关元件Tc1具有控制端c3、第一端c1以及第二端c2，控制端c3电性耦接栅极线Gn+1，第一端c1电性耦接数据线D2，第二端c2电性耦接共用电极410(如图1中耦接第二端c2与接地端GND之间的电容)以于栅极线Gn+1传送致能信号使开关元件Tc1开启时将数据线D2的信号传送至共用电极410。
如图4所示，像素电极420位于对向电极430与共同电极410之间。于另一实施例中，像素电极与共用电极的位置可互换，亦即共用电极420位于对向电极430与像素电极410之间。
以下说明邻近像素单元110、130、160、180的像素单元120、140、150、170内部结构，像素单元120、140、150、170的内部结构类似，以像素单元120为例说明，像素单元120沿第一方向相邻像素单元110，像素单元120设置于栅极线Gn、Gn+1与数据线D2、D3之间，并且包含像素电极(截面结构类似像素单元110的像素电极420)、共用电极(截面结构类似像素单元110的共用电极410)、开关元件Tp2与开关元件Tc2，共用电极与像素电极相对设置。开关元件Tp2具有控制端p3、第一端p1以及第二端p2，控制端p3电性耦接栅极线Gn+1，第一端p1电性耦接数据线D3，第二端p2电性耦接像素单元120的像素电极以于栅极线Gn+1传送致能信号使开关元件Tp2开启时将数据线D3的信号传送至像素单元120的像素电极。开关元件Tc2具有控制端c3、第一端c1以及第二端c2，控制端c3电性耦接栅极线Gn，第一端c1电性耦接数据线D2，第二端c2电性耦接像素单元120的共用电极以于栅极线Gn传送致能信号使开关元件Tc2开启时将数据线D2的信号传送至像素单元120的共用电极。
须说明的是，如图1所示，数据线D1耦接至开关单元Tp1、Tc5，因此数据线D1可于开关单元Tp1开启期间(亦即栅极线Gn传送致能信号的期间)提供信号至像素单元110的像素电极，并且于开关单元Tc5开启期间(亦即栅极线Gn+2传送致能信号的期间)提供信号至像素单元150的共用电极。数据线D2～D5亦同，此处不再重复叙述。
为了说明像素单元的不同配置，请参考图2。如图2所示，像素结构200内，像素单元210、230、250、270的内部结构类似于图1的像素单元110，像素单元220、240、260、280的内部结构类似于图1的像素单元120。简言之，沿着第二方向R2，图1内相邻像素单元110的是不同内部结构的像素单元150，而图2内相邻像素单元210的是相同内部结构的像素单元250。具体而言，像素单元150的开关单元Tp5、Tc5连接方式不同于像素单元250的开关单元Tp5、Tc5。如图1所示，设置于栅极线Gn+2、Gn+2、数据线D1、D2之间的像素单元150中，开关元件Tp5具有控制端p3、第一端p1以及第二端p2，开关元件Tp5的控制端p3电性耦接栅极线Gn+3，开关元件Tp5的第一端p1电性耦接数据线D2，开关元件Tp5的第二端p2电性耦接像素单元150的像素电极(截面结构类似像素单元110的像素电极420)以于栅极线Gn+3传送致能信号使开关元件Tp5开启时将数据线D2的信号传送至像素单元150的像素电极。开关元件Tc5具有控制端c3、第一端c1以及第二端c2，开关元件Tc5的控制端c3电性耦接栅极线Gn+2，开关元件Tc5的第一端c1电性耦接数据线D1，开关元件Tc5的第二端c2电性耦接像素单元150的共用电极(截面结构类似像素单元110的共用电极410)以于栅极线Gn+2传送致能信号使开关元件Tc5开启时将数据线D1的信号传送至像素单元150的共用电极。
另一方面，如图2所示，像素单元250中，开关元件Tp5具有控制端p3、第一端p1以及第二端p2，开关元件Tp5的控制端p3电性耦接栅极线Gn+2，开关元件Tp5的第一端p1电性耦接数据线D1，开关元件Tp5的第二端p2电性耦接像素单元250的像素电极(截面结构类似像素单元110的像素电极420)以于栅极线Gn+2传送致能信号使开关元件Tp5开启时将数据线D1的信号传送至像素单元250的像素电极。开关元件Tc5具有控制端c3、第一端c1以及第二端c2，开关元件Tc5的控制端c3电性耦接栅极线Gn+3，开关元件Tc5的第一端c1电性耦接数据线D2，开关元件Tc5的第二端c2电性耦接像素单元250的共用电极(截面结构类似像素单元110的共用电极410)以于栅极线Gn+3传送致能信号使开关元件Tc5开启时将数据线D2的信号传送至像素单元250的共用电极。
为了说明具有不同内部结构的像素单元，请参考图3。像素结构300内，像素单元310、330、350、370的内部结构类似，以像素单元310为例说明。像素单元310设置于栅极线Gn、Gn+1、数据线D1、D2之间。不同于像素单元110，像素单元310的开关元件Tc1的控制端c3电性耦接栅极线Gn。像素单元310的开关元件Tp1、开关元件Tc1的其余连接方式类似于像素单元110的开关元件Tp1、开关元件Tc1，此处不再重复叙述。
像素单元320、340、360、380的内部结构类似，以像素单元320为例说明。像素单元320设置于栅极线Gn、Gn+1、数据线D2、D3之间，像素单元320包含像素电极(截面结构类似像素单元110的像素电极420)、共用电极(截面结构类似像素单元110的共用电极410)、开关元件Tp2与开关元件Tc2，共用电极与像素电极相对设置。开关元件Tp2具有控制端p3、第一端p1以及第二端p2，控制端p3电性耦接栅极线Gn+1，第一端p1电性耦接数据线D2，第二端p2电性耦接像素单元320的像素电极以于栅极线Gn+1传送致能信号使开关元件Tp2开启时将数据线D2的信号传送至像素单元320的像素电极。开关元件Tc2具有控制端c3、第一端c1以及第二端c2，控制端c3电性耦接栅极线Gn+1，第一端c1电性耦接数据线D3，第二端c2电性耦接像素单元320的共用电极以于栅极线Gn+1传送致能信号使开关元件Tc2开启时将数据线D3的信号传送至像素单元320的共用电极。
以下说明像素结构100、200、300的驱动方法。以像素单元110、210、310为例说明，如图5所示，于期间T21～T22，开启开关元件Tp1以将数据线D1的第一信号Sig11提供至像素电极，并开启开关元件Tc1以将数据线D2的第二信号Sig12(如图5虚线标示)提供至共用电极，因此像素结构100、200、300的显示模式为窄视角模式。须说明的是，于期间T21～T22，传送至像素单元110、210、310的像素电极与共用电极的第一信号Sig11、第二信号Sig12同时切换极性，对向电极430接收的信号Sig3位于固定电位(例如接地端GND电位)，其与像素单元110、210、310的共用电极之间形成垂直电场E，因此液晶层440的液晶分子改变角度，因此达到窄视角的显示效果。此外，相邻像素单元110、210、310的像素单元(例如像素单元150、220、320)则可通过与第一信号Sig11不同极性的第一信号Sig21驱动其像素电极，通过与第二信号Sig12不同极性的第二信号Sig22驱动其共用电极。因此，共用电极与对向电极之间亦形成垂直电场E以达到窄视角的显示效果。
以下说明像素结构100、200、300的广视角模式，于期间T11～T12，开启开关元件Tp1以将数据线D1的信号Sig11提供至像素电极，开启开关元件Tc1以将数据线D2的信号Sig12提供至共用电极，像素结构100、200、300的显示模式为广视角模式。须说明的是，对向电极430接收的信号Sig3与共同电极接收的信号Sig12位于固定电位，而像素电极的电位与共用电极的电位维持固定电位差ΔV。类似地，相邻像素单元110、210、310的像素单元(例如像素单元150、220、320)则可通过与第一信号Sig11不同极性的第一信号Sig21驱动其像素电极。
如此一来，本发明内容可于窄视角模式中，通过像素单元的像素电极与共用电极同时切换极性以改善先前技术的像素单元因积分时间不同而亮度不均的问题。此外，本发明内容可整合于原像素结构制程中，无须额外增设光罩，亦无须增加制程步骤，因此可在不增加制造成本的条件下有效地改善像素结构于窄视角模式的显示效果。
虽然本案已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本案，任何熟习此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (13)
1.一种像素结构，其特征在于，包含：
一第一栅极线，沿一第一方向延伸；
一第一数据线，沿一第二方向延伸，其中该第二方向不同于该第一方向；
一第二数据线，沿该第二方向延伸；
一第一像素单元，设置于该第一栅极线、该第一数据线与该第二数据线之间，其中该第一像素单元包含：
一第一像素电极；
一第一共用电极，与该第一像素电极相对设置；
一第一开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第一开关元件的该控制端电性耦接该第一栅极线，该第一开关元件的该第一端电性耦接该第一数据线，该第一开关元件的该第二端电性耦接该第一像素电极；以及
一第二开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第二开关元件的该第一端电性耦接该第二数据线，该第二开关元件的该第二端电性耦接该第一共用电极；以及
一对向电极，与该第一像素电极相对设置；
其中，该第一像素电极与该第一共用电极的第一信号、第二信号同时切换极性。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第二开关元件的该控制端电性耦接该第一栅极线。
3.如权利要求2所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第二栅极线，沿该第一方向延伸；
一第三数据线，沿该第二方向延伸；以及
一第二像素单元，设置于该第一栅极线、该第二栅极线、该第二数据线与该第三数据线之间，其中该第二像素单元包含：
一第二像素电极；
一第二共用电极，与该第二像素电极相对设置；
一第三开关元件具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第三开关元件的该控制端电性耦接该第二栅极线，该第三开关元件的该第一端电性耦接该第二数据线，该第三开关元件的该第二端电性耦接该第二像素电极；以及
一第四开关元件具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第四开关元件的该控制端电性耦接该第二栅极线，该第四开关元件的该第一端电性耦接该第三数据线，该第四开关元件的该第二端电性耦接该第二共用电极。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第二栅极线，沿该第一方向延伸；
其中该第二开关元件的该控制端电性耦接该第二栅极线。
5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第三数据线，沿该第二方向延伸；以及
一第二像素单元，设置于该第一栅极线、该第二栅极线、该第二数据线与该第三数据线之间，其中该第二像素单元包含：
一第二像素电极；
一第二共用电极，与该第二像素电极相对设置；
一第三开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第三开关元件的该控制端电性耦接该第二栅极线，该第三开关元件的该第一端电性耦接该第二数据线，该第三开关元件的该第二端电性耦接该第二像素电极；以及
一第四开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第四开关元件的该控制端电性耦接该第一栅极线，该第四开关元件的该第一端电性耦接该第三数据线，该第四开关元件的该第二端电性耦接该第二共用电极。
6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第三栅极线，沿该第一方向延伸；
一第四栅极线，沿该第一方向延伸；以及
一第三像素单元，设置于该第三栅极线、该第四栅极线、该第一数据线与该第二数据线之间，其中该第三像素单元包含：
一第三像素电极；
一第三共用电极，与该第三像素电极相对设置；
一第五开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第五开关元件的该控制端电性耦接该第四栅极线，该第五开关元件的该第一端电性耦接该第二数据线，该第五开关元件的该第二端电性耦接该第三像素电极；以及
一第六开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第六开关元件的该控制端电性耦接该第三栅极线，该第六开关元件的该第一端电性耦接该第一数据线，该第六开关元件的该第二端电性耦接该第三共用电极。
7.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，更包含：
一第三栅极线，沿该第一方向延伸；
一第四栅极线，沿该第一方向延伸；以及
一第三像素单元，设置于该第三栅极线、该第四栅极线、该第一数据线与该第二数据线之间，其中该第三像素单元包含：
一第三像素电极；
一第三共用电极，与该第三像素电极相对设置；
一第五开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第五开关元件的该控制端电性耦接该第三栅极线，该第五开关元件的该第一端电性耦接该第一数据线，该第五开关元件的该第二端电性耦接该第三像素电极；以及
一第六开关元件，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第六开关元件的该控制端电性耦接该第四栅极线，该第六开关元件的该第一端电性耦接该第二数据线，该第六开关元件的该第二端电性耦接该第三共用电极。
8.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一像素电极位于该对向电极与该第一共用电极之间。
9.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一共用电极位于该对向电极与该第一像素电极之间。
10.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该对向电极为一整面的导电层。
11.一种驱动方法，其特征在于，适用于一像素结构，其中该像素结构包含一像素单元与一对向电极，该像素单元包含一像素电极、一共用电极、一第一开关元件与一第二开关元件，该驱动方法包含：
于一第一期间，开启该第一开关元件以将一第一信号提供至该像素电极，并开启该第二开关元件以将一第二信号提供至该共用电极，该像素结构的一显示模式为一窄视角模式，其中该对向电极位于一固定电位；
于该第一期间，传送至该像素单元的该像素电极与该共用电极的第一信号、第二信号同时切换极性。
12.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，更包含：
于一第二期间，开启该第一开关元件以将该第一信号提供至该像素电极，该像素结构的该显示模式为一广视角模式，其中该对向电极与该共用电极位于该固定电位。
13.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，于该第二期间，该共用电极的电位与该像素电极的电位维持一固定电位差。
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