CN108630160B - 像素电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种像素电路及其驱动方法。像素电路包括第一至第二像素电极、第一至第三液晶电容、第一储存电容以及第一至第三开关。第一液晶电容与第一储存电容皆位于第一像素电极与第一共同电压之间。第二液晶电容位于第一像素电极与第二像素电极之间。第三液晶电容位于第二像素电极与第一共同电压之间。第一开关具有接收数据电压、接收扫描信号以及耦接第一像素电极的端点。第二开关具有接收第二共同电压、接收重置信号以及耦接第一像素电极的端点。第三开关具有接收重置电压、接收重置信号以及耦接第二像素电极的端点。

Description

像素电路及其驱动方法
技术领域
本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种像素电路及其驱动方法。
背景技术
随着液晶显示面板的兴起，使用者对于显示器画面更新的频率以及解析度的品质要求愈来愈高。当液晶的反应速度不够快速时，将会造成显示荧幕所呈现出的画面会模糊或不清楚等问题。在此情况下，将导致使用者在观看的品质上受到影响。
在现有的技术中，由于横向螺旋结构(Uniform Lying Helix Structure，ULH)液晶具备反应时间快、高穿透度、低吸收率等特性，因此时常被运用于显示面板中，以作为液晶显示面板中的材料。值得一提的是，当驱动横向螺旋结构液晶时，设计者通常需施加不同的外加电场以使液晶分子的光轴被偏向。然而，随着正负电场的交替切换下，部份的液晶分子可能会无法反应电场方向的快速变化，而造成液晶分子排列混乱，亦即驱动横向螺旋结构液晶的光轴会偏向不同的方向，进而使得整体的穿透度下降。因此，如何改善显示面板中的穿透度下降等问题，将是本领域相关技术人员重要的课题。
发明内容
本发明提供一种像素电路及其驱动方法，可以在横向螺旋结构液晶被驱动之前，预先将横向螺旋结构液晶执行重置动作，并且通过对其施压一水平电场的方式，以加速横向螺旋结构液晶分子重新排列，进而改善穿透度下降的问题。
本发明的像素电路包括第一至第二像素电极、第一至第三液晶电容、第一储存电容以及第一至第三开关。第一液晶电容位于第一像素电极与第一共同电压之间。第一储存电容位于第一像素电极与第一共同电压之间。第二液晶电容位于第一像素电极与第二像素电极之间。第三液晶电容位于第二像素电极与第一共同电压之间。第一开关具有接收数据电压的第一端、接收扫描信号的控制端以及耦接第一像素电极的第二端。第二开关具有接收第二共同电压的第一端、接收重置信号的控制端以及耦接第一像素电极的第二端。第三开关具有接收重置电压的第一端、接收重置信号的控制端以及耦接第二像素电极的第二端。
本发明的像素电路的驱动方法，像素电路具有第一像素电极、第二像素电极及传送第一共同电压的共同电极，并且在共同电极与第一像素电极及第二像素电极配置液晶层，包括：在一重置期间，提供第二共同电压至第一像素电极，并且提供重置电压至第二像素电极；在一充电期间，提供数据电极至第一像素电极，并且浮接第二像素电极；在一发射期间，浮接第一像素电极及第二像素电极。
基于上述，本发明实施例所述像素电路操作于重置期间时，可以通过第一像素电极与第二像素电极之间所形成的水平电场，来使横向螺旋结构液晶中的分子回归到初始或预设状态，并且将横向螺旋结构液晶分子重新排列，得以改善穿透度下降的问题。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的像素电路的电路图。
图2是依照本发明一实施例的像素电路的波形示意图。
图3A至3C是依照本发明一实施例的像素电路于重置期间、充电期间及发射期间的液晶状态示意图。
图4是依照本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。
图5是依照本发明一实施例的像素电路的驱动方法的流程图。
其中，附图标记：
100：像素电路
410：有源阵列基板
420：液晶层
430：彩色滤波基板
C1：第一液晶电容
C2：第二液晶电容
C3：第三液晶电容
Cst：第一储存电容
M1：第一开关
M2：第二开关
M3：第三开关
PX1：第一像素电极
PX2：第二像素电极
Vcom1：第一共同电压
Vcom2：第二共同电压
Pcom：共同电极
LCX：液晶层
EF1、EF2：电场
Vdata：数据电压
Scan：扫描信号
Reset：重置信号
Vreset：重置电压
VCH：高共同电压
VCL：低共同电压
TFR：画面期间
Tr：重置期间
Tch：充电期间
Te：发射期间
SB1、SB2：基板
G1、G2：栅极
E1、E2：电极
GI1、GI2：栅极绝缘层
CH1、CH2：沟道层
CX：电容
ES1、ES2：蚀刻停止层
S1、S2：源极
D1、D2：漏极
T1、T2：晶体管
BP、BP1、BP2、BP3：保护层
PL：绝缘层
BM1：黑矩阵
OC1：涂布层
PV1：钝化层
S510～S530：像素电路的驱动步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1是依照本发明一实施例的像素电路100的电路图。请参照图1，在本实施例中，像素电路100包括第一像素电极PX1、第二像素电极PX2、第一至第三液晶电容C1～C3、第一储存电容Cst以及第一至第三开关M1～M3，其中第一至第三开关M1～M3是以晶体管为例，但本发明实施例不以此为限。
在本实施例中，第一液晶电容C1与第一储存电容Cst皆位于第一像素电极PX1与第一共同电压Vcom1之间。第二液晶电容C2位于第一像素电极PX1与第二像素电极PX2之间。第三液晶电容C3位于第二像素电极PX2与第一共同电压Vcom1之间。
第一开关M1的漏极(对应于第一端)接收数据电压Vdata，第一开关M1的栅极(对应于控制端)接收扫描信号Scan，第一开关M1的源极(对应于第二端)耦接至第一像素电极PX1。第二开关M2的漏极(对应于第一端)接收第二共同电压Vcom2，第二开关M2的栅极(对应于控制端)接收重置信号Reset，第二开关M2的源极(对应于第二端)耦接至第一像素电极PX1。第三开关M3的漏极(对应于第一端)接收重置电压Vreset，第三开关M3的栅极(对应于控制端)接收重置信号Reset，第三开关M3的源极(对应于第二端)耦接至第二像素电极PX2。
依据上述，本实施例中的像素电路100可以利用扫描信号Scan控制第一开关M1的导通状态，以控制数据电压Vdata是否被写入至像素电路100中。并且，可利用重置信号Reset来控制第二至第三开关M2～M3的导通状态，以控制第二共用电压Vcom2与重置电压Vreset是否分别被提供至第一像素电极PX1与第二像素电极PX2中。
详细来说，本实施例中的第一像素电极PX1可以是一片电极(未绘示)，第二像素电极PX2可以是一图案化电极(未绘示)，并且此图案化电极可以例如是梳状结构的图型，但并不限于此。为片电极的第一像素电极PX1与为图案化电极的第二像素电极PX2可以相互重叠但没有电性接触，而第一像素电极PX1及二像素电极PX2的电场是通过第二像素电极PX2的镂空部份(或间隙部份)来形成，使得在第一像素电极PX1与第二像素电极PX2之间的压差可在液晶中产生出一水平电场，进而加速液晶分子重新排列。
在本发明实施例中，上述扫描信号Scan可以例如由显示面板(未绘示)中的多条栅极线(Gate Line)的其中之一来传送。另外，数据电压Vdata可以例如由显示面板(未绘示)中的多条数据线(Data Line)的其中之一来传送。并且，显示面板(未绘示)中的多个像素(Pixel)是以矩阵排列，并且配置于数据线与栅极线的交错处，以通过相对应的栅极线与数据线来控制像素电路(如像素电路100)进行电路操作。
在本实施例中，显示面板(未绘示)中的多个像素可参照像素电路100来理解。举例来说，像素电路100可以利用扫描信号Scan来控制第一开关M1的导通状态，当第一开关M1被导通时，像素电路100可以提供数据电压Vdata至第一像素电极PX1中，以使储存电容Cst储存数据电压Vdata。
图2是依照本发明一实施例的像素电路的波形示意图。图3A至3C是依照本发明一实施例的像素电路于重置期间、充电期间及发射期间的液晶状态示意图。请参照图2，在本实施例中，像素电路100的一个画面期间TFR可以区分为重置期间Tr、充电期间Tch以及发射期间Te，并且重置期间Tr、充电期间Tch以及发射期间Te彼此不相互重叠，其中充电期间Tch是位于重置期间Tr与发射期间Te之间。举例来说，在画面期间TFR中，像素电路100的重置期间Tr及充电期间Tch可以视为像素电路100的数据写入时间；像素电路100的发射期间Te可以视为像素电路100的显示时间。
请参照图1及图3A，在本实施例中，第二像素电极PX2可以位于传送第一共同电压Vcom1的共同电极Pcom与第一像素电极PX1之间，并且共同电极Pcom与第一像素电极PX1以及第二像素电极PX2之间配置液晶层LCX，其中液晶层LCX的材质可以例如是横向螺旋结构液晶(Uniform Lying Helix Structure，ULH)，但本发明实施例不限于此。
并且，本实施例的第一至第三液晶电容C1～C3可以为形成于横向螺旋结构液晶之中的等效电容。除此之外，根据电路设计的不同，本实施例中的第一共同电压Vcom1可以是直流共同电压或是交流共同电压，在此第一共同电压Vcom1是以交流共同电压为例。
请同时参照图1、图2及图3A。详细来说，当像素电路100操作于重置期间Tr时，可以设定扫描信号Scan为禁能(例如为低电压电位)，以使第一开关M1可以被断开。在此情况下，像素电路100将无法提供数据电压Vdata至第一像素电极PX1中。另一方面，在重置期间Tr中，可以设定重置信号Reset为使能(例如为高电压电位)，以使第二开关M2与第三开关M3导通。此时，第一共同电压Vcom1与第二共同电压Vcom2由高共同电压VCH切换为低共同电压VCL，并且像素电路100可以提供第二共同电压Vcom2至第一像素电极PX1中，以使第一像素电极PX1具有低共同电压VCL。并且，像素电路100亦可以提供重置电压Vreset至第二像素电极PX2中，以使第二像素电极PX2上具有重置电压Vreset。其中，本实施例中的第二共同电压Vcom2的波形可以与第一共同电压Vcom1的波形相同，并且重置电压Vreset不同于低共同电压VCL，但本发明实施例并不限于此。
另一方面，当像素电路100操作于重置期间Tr时，由于第一像素电极PX1接收来自第二共同电压Vcom2的低共同电压VCL，并且第二像素电极PX2接收重置电压Vreset，因此，第二像素电极PX2可以在第二液晶电容C2上，产生电场EF1至第一像素电极PX1的方向，亦即第一像素电极PX1与第二像素电极PX2之间形成水平电场。并且，利用此第一像素电极PX1与第二像素电极PX2之间所产生的水平电场，来使液晶面板中的横向螺旋结构液晶分子的排列回归到预设或初始的状态。
请同时参照图1、图2及图3B。详细来说，当像素电路100操作于充电期间Tch时，可以设定扫描信号Scan为使能(例如为高电压电位)，以使第一开关M1可以被导通。在此情况下，像素电路100可以提供数据电压Vdata至第一像素电极PX1中，以使储存电容Cst储存数据电压Vdata。另一方面，在充电期间Tch中，可以设定重置信号Reset为禁能(例如为低电压电位)，以使第二开关M2与第三开关M3被断开，使得重置电压Vreset无法被提供至第二像素电极PX2中。此时，第一共同电压Vcom1与第二共同电压Vcom2持续维持于低共同电压VCL，并且浮接第二像素电极PX2。
另一方面，当像素电路100操作于充电期间Tch时，由于第一像素电极PX1上具有所接收的数据电压Vdata，并且第二像素电极PX2为浮接状态，因此，第一像素电极PX1可以在第一液晶电容C1上，产生电场EF2至第一共同电压Vcom1的共同电极Pcom的方向，亦即第一像素电极PX1与第一共同电压Vcom1之间形成垂直电场。并且，利用此第一像素电极PX1与第一共同电压Vcom1之间所产生的垂直电场，来转动液晶面板中的横向螺旋结构液晶分子的光轴，以使液晶分子可以形成亮暗灰阶。
请同时参照图1、图2及图3C。详细来说，当像素电路100操作于发射期间Te时，可以设定扫描信号Scan为禁能(例如为低电压电位)，以使第一开关M1可以被断开。在此情况下，像素电路100将无法提供数据电压Vdata至第一像素电极PX1中，以浮接第一像素电极PX1。另一方面，在发射期间Te中，可以设定重置信号Reset为禁能(例如为低电压电位)，以使第二开关M2与第三开关M3被断开，使得重置电压Vreset无法被提供至第二像素电极PX2中，以持续浮接第二像素电极PX2。此时，第一共同电压Vcom1与第二共同电压Vcom2持续维持于低共同电压VCL。
另一方面，当像素电路100操作于发射期间Te时，由于第一像素电极PX1上仍保持于所接收的数据电压Vdata，并且第一像素电极PX1及第二像素电极PX2仍维持在浮接状态，因此像素电路100中的横向螺旋结构液晶可以被驱动，以使像素电路100根据数据电压Vdata呈现所需求的灰阶。
值得一提的是，在图3A至图3C中，第一像素电极PX1可以形成于基板SB1上，并且在第一像素电极PX1上，会依序形成保护层BP及第二像素电极PX2。此外，共用电极Pcom可以形成于基板SB2下。需注意到的是，本发明的图3A至图3C仅为本实施例的液晶状态的示意图，在本实施例中，各层元件之间还可以包含其它元件。为了方便说明，图3A至图3C仅绘示出本发明所需必要的元件，但本发明并不限于此。
依据上述，本实施例可以在液晶分子被驱动之前，预先在像素电路100操作于重置期间Tr时，利用使能(例如为高电压电位)重置信号Reset以导通第二开关M2与第三开关M3的方式，以使像素电路100可以提供第二共同电压Vcom2至第一像素电极PX1中，使得第一像素电极PX1具有低共同电压VCL。并且，像素电路100亦可以提供重置电压Vreset至第二像素电极PX2中，使得第二像素电极PX2上具有重置电压Vreset。在此情况下，第一像素电极PX1与第二像素电极PX2之间可以形成水平电场，进而使显示面板中的液晶分子可以加速的重新排列，藉以改善光轴在正负电场交替切换的过程中，部份的液晶分子可能会受到电场方向的影响，而导致液晶分子排列混乱与穿透度下降等问题。
图4是依照本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。显示面板包括有源阵列基板410、液晶层420以及彩色滤波基板430。其中，在有源阵列基板410的基板SB1上，会先形成栅极G1、G2及电极E1，接着依序形成栅极绝缘层GI1及GI2。在栅极绝缘层GI2上，会再形成沟道层CH1、CH2及电极E2，其中电极E1及E2用以形成电容CX，例如图1所示储存电容Cst。并且，在沟道层CH1、CH2上会形成蚀刻停止层ES1、ES2、源极S1、S2、漏极D1、D2，其中栅极G1、沟道层CH1、蚀刻停止层ES1、源极S1及漏极D1构成晶体管T1，栅极G2、沟道层CH2蚀刻停止层ES2、源极S2及漏极D2构成晶体管T2。
在电极E2、蚀刻停止层ES1、ES2、源极S1、S2及漏极D1、D2上，会依序形成保护层BP1及绝缘层PL。接着，在绝缘层PL上形成第一像素电极PX1，并且第一像素电极PX1通过保护层BP1及绝缘层PL的穿孔而接触到源极S2。在第一像素电极PX1上，会依序形成保护层BP2及第二像素电极PX2，并且第二像素电极PX2通过保护层BP1及绝缘层PL的穿孔而接触到源极S1。最后，在第二像素电极PX2上形成保护层BP3，以完成有源阵列基板410。
另一方面，在彩色滤波基板430的基板SB2上，会形成黑矩阵BM1，接着形成涂布层OC1。在涂布层OC1上会依序形成共同电极Pcom及钝化层PV1，以完成彩色滤波基板430。其中，所谓“在...上”是以制程方向来看，而非图式方向。接着，将有源阵列基板410与彩色滤波基板430相对组立，并且填充液晶以形成液晶层420，以完成显示面板。
图5是依照本发明一实施例的像素电路的驱动方法的流程图。请同时参照图1、图2及图5，在步骤S510中，当像素电路100操作于重置期间Tr时，像素电路100可以提供第二共同电压Vcom2至第一像素电极PX1中，并且像素电路100亦可以提供重置电压Vreset至第二像素电极PX2中。在步骤S520中，当像素电路100操作于充电期间Tch时，像素电路100可以提供数据电压Vdata至第一像素电极PX1中，并且可以浮接第二像素电极PX2。在步骤S530中，当像素电路100操作于发射期间Te时，像素电路100可以浮接第一像素电极PX1及第二像素电极PX2。关于各步骤的实施细节在前述的实施例及实施方式都有详尽的说明，在此则不再赘述。
综上所述，本发明实施例所述像素电路及其驱动方法可以当像素电路操作于重置期间时，利用第一像素电极与第二像素电极之间所产生的水平电场，来使液晶面板中的横向螺旋结构液晶分子的排列回归到预设或初始的状态。通过上述的方式，不但可以加速液晶分子的重新排列，更可以改善光轴在正负电场交替的过程中，部份的液晶分子可能会受到电场方向的影响，而导致液晶分子排列混乱与穿透度下降等问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种像素电路，其特征在于，包括：
一第一像素电极；
一第二像素电极；
一第一液晶电容，位于该第一像素电极与一第一共同电压之间；
一第一储存电容，位于该第一像素电极与该第一共同电压之间；
一第二液晶电容，位于该第一像素电极与该第二像素电极之间；
一第三液晶电容，位于该第二像素电极与该第一共同电压之间；
一第一开关，具有接收一数据电压的一第一端、接收一扫描信号的一控制端以及耦接该第一像素电极的一第二端；
一第二开关，具有接收一第二共同电压的一第一端、接收一重置信号的一控制端以及耦接该第一像素电极的一第二端；以及
一第三开关，具有接收一重置电压的一第一端、接收该重置信号的一控制端以及耦接该第二像素电极的一第二端。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该扫描信号使能于一充电期间，该重置信号使能于一重置期间，并且该扫描信号及该重置信号同时禁能于一发射期间。
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，其中在一画面期间中，该充电期间、该重置期间及该发射期间彼此不重叠，并且该充电期间位于该重置期间与该发射期间之间。
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该第一液晶电容、该第二液晶电容及该第三液晶电容为形成于横向螺旋结构(Uniform Lying Helix Structure，ULH)液晶之中。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该第一像素电极为一片电极，并且该第二像素电极为一图案化电极。
6.如权利要求5所述的像素电路，其特征在于，其中该第二像素电极位于传送该第一共同电压的一共同电极与该第一像素电极之间。
7.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该第一共同电压为一直流共同电压。
8.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该第一共同电压为一交流共同电压。
9.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该第二共同电压的波形与该第一共同电压的波形相同。
10.一种像素电路的驱动方法，该像素电路具有一第一像素电极、一第二像素电极及传送一第一共同电压的一共同电极，并且在该共同电极与该第一像素电极及该第二像素电极之间配置一液晶层，其特征在于，包括：
在一重置期间，提供一第二共同电压至该第一像素电极，并且提供一重置电压至该第二像素电极；
在一充电期间，提供一数据电压至该第一像素电极，并且浮接该第二像素电极；以及
在一发射期间，浮接该第一像素电极及该第二像素电极；
其中，所述第二共同电压与所述重置电压的电位不同。
11.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中在一画面期间中，该充电期间、该重置期间及该发射期间彼此不重叠，并且该充电期间位于该重置期间与该发射期间之间。
12.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该液晶层的材质包括横向螺旋结构液晶。
13.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该第一像素电极为一片电极，并且该第二像素电极为一图案化电极。
14.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该第二像素电极位于该共同电极与该第一像素电极之间。
15.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该第一共同电压为一直流共同电压。
16.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该第一共同电压为一交流共同电压。
17.如权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，其中该第二共同电压的波形与该第一共同电压的波形相同。
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