CN1776492A

CN1776492A - 垂直配向型液晶显示装置及其像素单元电路

Info

Publication number: CN1776492A
Application number: CN 200510132303
Authority: CN
Inventors: 李锡烈
Original assignee: Quanta Display Inc
Current assignee: Quanta Display Inc
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2025-12-19
Also published as: CN100381897C

Abstract

本发明提供一种垂直配向型液晶显示装置的像素单元电路。每个像素单元被分为第一个次像素单元与第二个次像素单元，第一个次像素单元的辅助电容的一端与提供耦合电极电压的耦合信号线电性连接，第二个次像素单元的辅助电容的一端与提供共同电压的共同电压线电性连接，以通过控制耦合电极电压来使得第一个次像素单元的像素电压与第二个次像素单元的像素电压不同。通过本发明改善垂直配向型液晶显示装置的视角问题；改善在不同视角而产生亮度不均的问题。

Description

垂直配向型液晶显示装置及其像素单元电路

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤指一种垂直配向型液晶显示装置及其像素单元电路。

背景技术

目前常见的两种液晶驱动方式包括扭转向列(Twisted Nematic，TN)模式以及垂直配向(Vertically-aligned，VA)模式。

当采用TN模式来驱动液晶时，液晶显示器的液晶在不加任何电场的情况下，液晶不会旋转，使得背光模块的光源会穿过液晶及偏光板，进而造成显示器呈现全白的画面，一般称之为“Normally White”。

尽管TN液晶显示器的相关技术在近年来已经有显著地进步，且TN液晶显示器所提供的对比与色彩饱和度也优于传统显示器(例如：CRT显示器)。然而，TN液晶显示器具有一关键性的缺点，即TN液晶显示器的视角范围比较窄，使得其应用受到限制。

当采用VA模式来驱动液晶时，液晶显示器的液晶在不加任何电场的情况下，液晶不会旋转，背光模块的光源会被液晶阻挡而不会穿过液晶及偏光板，显示器会呈现全黑的画面，一般称之为“Normally Black”。

在显示时，由VA液晶显示器所提供的对比度比TN液晶显示器所提供的对比度高。此外，VA液晶显示器的反应时间也比较快，且对于白画面及黑画面具有较佳的广视角。所以，VA液晶显示器为目前受瞩目的一种新型式的液晶显示器。

然而，VA液晶显示器会因其各个液晶的不同双折射特性，造成在各种显示视角的亮度不均。

图1为现有多区域垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示装置的结构示意图，其显示一个次像素单元1的结构示意图。于图1中，包括第一基板11与第二基板12。在第一基板11与第二基板12之间具有多个液晶分子141、142。在第一基板11的表面上镀有共同电极111，且在共同电极111的表面上有多个凸起物(Protrusion)13。在第二基板12的表面上镀有像素电极121，且在像素电极121之间具有多个狭缝(Slit)15。

由于现有MVA液晶显示装置的所有像素单元在同一灰阶状态时，次像素单元的液晶分子的倾斜角度会相同。例如：图1中的液晶分子141、142的倾斜角度与液晶分子143、144的倾斜角度相同。有关其倾斜角度为何相同，请继续参照下述说明。

图2为现有MVA液晶显示装置的其中一个像素单元2的电路示意图，其包括次像素单元21、22。次像素单元21还包括薄膜晶体管211、辅助电容(Cs1)212、共同电压213及液晶电容(Clc)214。次像素单元22还包括薄膜晶体管221、辅助电容(Cs2)222、共同电压223及液晶电容(Clc)224。

上述共同电压213、223由共同电极所提供，其中共同电极提供固定不变的共同电压(Common voltage，简称Vcom)。液晶电容214、224则由共同电极、像素电极与夹合于其间的液晶所构成，其中像素电极提供操作电压。所以，便可通过控制共同电压值与操作电压值的差，来控制液晶层中的电场，进而控制液晶分子的转动。

由于辅助电容212、222连接相同的共同电压，且液晶电容214、224的值几乎相等。所以，在同一灰阶下，次像素单元21的液晶分子的倾斜角度会与次像素单元22的液晶分子的倾斜角度几乎相同。

这样，将会使得面板的亮度不均，并使得显示品质降低，因此如何改善上述所探讨的问题，已经成为一亟需解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种垂直配向型液晶显示装置及其像素单元电路，能够改善垂直配向型液晶显示装置的视角问题；能够改善在不同视角而产生亮度不均的问题。

本发明提供一种垂直配向型液晶显示装置的像素单元电路。该电路包括：

一第一个次像素单元，包括一第一薄膜晶体管、一第一液晶电容及一第一辅助电容，所述第一薄膜晶体管的源极与一数据线电性连接，该第一薄膜晶体管的栅极与一控制线电性连接，该第一薄膜晶体管的漏极与所述第一液晶电容的一端及第一辅助电容的一端电性连接；以及

一第二个次像素单元，包括一第二薄膜晶体管、一第二液晶电容及一第二辅助电容，所述第二薄膜晶体管的源极与所述数据线电性连接，该第二薄膜晶体管的栅极与所述控制线电性连接，该第二薄膜晶体管的漏极与所述第二液晶电容的一端及第二辅助电容的一端电性连接；

其中，所述第一辅助电容的另一端与一提供一耦合电极电压的耦合信号线电性连接，所述第二辅助电容的另一端则与一提供一共同电压的共同电压线电性连接，以使得所述第一个次像素单元的像素电压与第二个次像素单元的像素电压不同。

所述耦合电极电压为一交流电压，所述共同电压为一直流电压。

所述耦合信号线的材质与所述数据线的材质相同。

所述控制线的材质与所述共同电压线的材质相同。

所述第一个次像素单元的像素电压与所述第二个次像素单元的像素电压的差值为1～3伏。

所述第一个次像素单元呈现不同像素时，所述耦合信号线提供的耦合电极电压相对地不同。

所述耦合信号线提供的耦合电极电压能被分为不同极性与不同大小的电压值。

所述第一个次像素单元与第二个次像素单元被布局于一基板上，且该第一个次像素单元与第二个次像素单元的布局被配置为一棋盘格图形。

本发明还提供一种垂直配向型液晶显示装置，该装置包括：

一第一基板，包括多个凸起物与一共同电极，该共同电极位于所述第一基板的表面，所述凸起物位于该共同电极的部分表面；以及

一第二基板，包括多个像素电极与多个狭缝，所述像素电极位于该第二基板的表面，所述狭缝位于所述像素电极之间；

其中，所述第一基板与第二基板形成多像素单元，每一像素单元包括：

所述耦合信号线的材质与所述数据线的材质相同。

所述控制线的材质与所述共同电压线的材质相同。

所述第一个次像素单元与第二个次像素单元的布局被配置为一棋盘格图形。

通过本发明能够改善垂直配向型液晶显示装置的视角问题；能够改善在不同视角而产生亮度不均的问题。

附图说明

图1为现有多区域垂直配向液晶显示装置的结构示意图；

图2为现有多区域垂直配向液晶显示装置的其中一个像素单元的电路示意图；

图3为本发明一较佳实施例的像素单元的电路示意图；

图4为本发明一较佳实施例的像素单元的像素电压波形示意图；

图5为本发明一较佳实施例的垂直配向型液晶显示装置的剖视图；

图6为本发明一较佳实施例的像素单元的布线图；

图7为现有垂直配向型液晶显示装置的V-T曲线示意图；

图8为本发明所提供的配向型液晶显示装置的V-T曲线示意图；

图9为现有垂直配向型液晶显示装置的色调曲线示意图；

图10为本发明所提供的配向型液晶显示装置的色调曲线示意图。

具体实施方式

图3为本发明垂直配向型液晶显示装置的其中一个像素单元3的电路示意图。在像素单元3中还包括有次像素单元301、302，且该像素单元3包括数据线31、控制线(Vg)32、共同电压线(Vcom)33、耦合信号线(Vcs2)34、薄膜晶体管351、352、液晶电容361、362、辅助电容371、372。

所述述薄膜晶体管351、352的源极与数据线31电性连接，薄膜晶体管351、352的栅极与控制线32电性连接，薄膜晶体管351、352的漏极分别与液晶电容361、362的一端及辅助电容371、372的一端电性连接，辅助电容371的另一端与耦合信号线34电性连接，辅助电容372的另一端与共同电压线33电性连接。

于本实施例中，耦合信号线34的材质与数据线31的材质相同，控制线32的材质与共同电压线33的材质相同。

此外，于本实施例中，耦合信号线34在实际上由一耦合电极所形成，该耦合电极位于下基板中，凸起物位于上基板，且耦合电极位于凸起物的下方，以改善次像素单元301的开口率，另外，耦合电极的宽度小于凸起物的宽度。于本实施例中，次像素单元301的开口率小于或等于次像素单元302的开口率，即次像素单元301的开口率不大于次像素单元302的开口率。

上述共同电压线33用以提供固定的共同电压，其中该共同电压为直流电压。耦合信号线34用以提供耦合电极电压，其中该耦合电极电压为交流电压。于本实施例中，共同电压与耦合电极电压大小不同，且辅助电容371与耦合信号线34电性连接，辅助电容372与共同电压线33电性连接，所以整个次像素单元301的像素电压将与次像素单元302的像素电压不同。

上述次像素单元301、302的像素电压可依据下述公式获得：

Vp1＝(Cs1/(Cs1+Clc+Cgd))*Vcs(n)+Vsig

Vp2＝Vsig

其中，Vp1为次像素单元301的像素电压，Vp2为次像素单元302的像素电压，Vsig为数据线31所提供的操作电压，Vcs(n)为耦合信号线34提供的耦合电极电压，Cs1为辅助电容371，Clc为液晶电容361，Cgd为薄膜晶体管351的栅极、漏极间的电容。

请注意，上述耦合电极电压(Vcs(n))在次像素单元301呈现不同像素时，其值相对地不同。于本实施例中，耦合电极电压可以被分为红(+)、绿(-)、蓝(+)、红(-)绿(+)及蓝(-)等不同极性与不同大小的电压值，以调整红、绿、蓝等不同原色的色调曲线。此外，在本实施例中，次像素单元301呈现蓝色时，耦合电极电压小于次像素单元301呈现其它原色(红色或绿色)时的耦合电极电压。

因此，可通过控制耦合信号线34所提供的耦合电极电压来使得次像素单元301的像素电压与次像素单元302的像素电压不同，进而使得次像素单元301所属的液晶分子的倾斜角度与次像素单元302所属的液晶分子的倾斜角度不同。

于本实施例中，次像素单元301的像素电压与次像素单元302的像素电压的差值较佳为1伏～3伏。另外，次像素单元301所属的液晶分子的倾斜角度较佳为与次像素单元302所属的液晶分子垂直。

另外，图4为一个像素单元的像素电压的波形示意图。有关其说明，敬请一并参照图3。于图4中，A1为次像素单元301的像素电压的波形，A2为数据线31所提供的源极电压的波形，B1为次像素单元302的像素电压的波形，B2为数据线31所提供的源极电压的波形。

像素单元3中的一部分像素电压(例如：次像素单元301的像素电压)在充电至数据线31所提供的源极电压后，通过辅助电容371耦合所述耦合电极电压来提升，如A1所示。相对地，由于次像素单元302的辅助电容372与共同电压线33连接，故次像素单元302的像素电压在充电到数据线31所提供的源极电压后，无法再提升。

因此，通过辅助电容371连接提供耦合电极电压的耦合信号线34可使得次像素单元301的像素电压与次像素单元302的像素电压不同。

接下来，下述将说明如何形成前面所讨论的像素电路。

图5为本发明垂直配向型液晶显示装置的剖视图，其包括玻璃基板511与玻璃基板512，且在玻璃基板511与玻璃基板512之间包括有负向液晶层52，其中该负向液晶层52包括多个具有负介电常数的异相位的液晶分子521、522、523、524。

在玻璃基板511上有一层彩色滤光片53，在彩色滤光片53上则有一共同导电层54，且在共同导电层54上增设有多个凸起物551、552、553，其中所述凸起物551、552、553位于所述共同导电层54的部分表面上。

在玻璃基板512上有栅极绝缘层56，在栅极绝缘层56上则布有保护层57，其中在玻璃基板512与栅极绝缘层56之间有一共同电极581，其用以电性连接一第二辅助电容，如图3中的辅助电容372；在栅极绝缘层56与保护层57之间有一耦合电极582，其用以电性连接一第一辅助电容，如图3中的辅助电容371。

上述保护层57的上布有多个像素电极591、592、593、594、595、596，且所述像素电极591、592、593、594、595、596以及部分保护层57被一垂直配向层60所覆盖。在所述像素电极591、592、593、594、595、596之间，具有多个狭缝501、502、503。由于在同一像素单元中，本发明将其第一个次像素单元的辅助电容与一提供耦合电极电压的耦合信号线(由耦合电极582形成)相连接，并将其第二个次像素单元的辅助电容与一提供共同电压的共同电压线相连接，以使得第一个次像素单元的像素电压与第二个次像素单元的像素电压不同，进而使得第一个次像素单元所属的液晶分子所倾斜的角度与第二个次像素单元所属的液晶分子所倾斜的角度不同，以改善垂直配向型液晶显示装置亮度不均的问题。

图6为本发明垂直配向型液晶显示装置的像素单元的布线图，其包括次像素单元61、次像素单元62、薄膜晶体管63、电性连接辅助电容(Cs1)的耦合电极64、电性连接辅助电容(Cs2)的共同电极65、栅极总线接线(控制线)66、数据线67、耦合电极(Cs1)总线接线68及共同电极(Cs2)总线接线69。

上述次像素单元61、次像素单元62、薄膜晶体管63、电性连接辅助电容的耦合电极64、电性连接辅助电容的共同电极65、栅极总线接线66、数据线67、耦合电极总线接线68、及共同电极总线接线69均布局于图5中的玻璃基板512上，且次像素单元61、62的布局被配置为棋盘格图形。

上述耦合电极总线接线68与耦合电极64电性连接，共同电极总线接线69与共同电极65电性连接。上述耦合电极64与共同电极65与栅极总线接线66平行。

图7～图10为本发明所提供的垂直配向型液晶显示装置与现有垂直配向型液晶显示装置的比较示意图。图7为现有垂直配向型液晶显示装置的电压V-穿透率T曲线示意图。图8为本发明所提供的配向型液晶显示装置的V-T曲线示意图，其中提供至辅助电容(Cs1)的电压为正负1.5伏。比较图7与图8可得知，本发明所提供的垂直配向型液晶显示装置确实能改善现有垂直配向型液晶显示装置的缺点。

图9为现有垂直配向型液晶显示装置的色调曲线示意图。图10为本发明所提供的配向型液晶显示装置的色调曲线示意图，横坐标Gamma表示灰阶穿透率，纵坐标T表示穿透率。其中提供至辅助电容(Cs1)的电压为正负1.5伏。比较图9与图10可得知，本发明所提供的垂直配向型液晶显示装置确实具有较佳的性能。

由以上的说明可知，本发明将每个像素单元分为第一个次像素单元与第二个次像素单元，第一个次像素单元的辅助电容的一端与提供耦合电极电压的耦合信号线电性连接，而第二个次像素单元的辅助电容的一端与提供共同电压的共同电压线电性连接，供通过控制耦合电极电压的大小与极性来使得第一个次像素单元的像素电压与第二个次像素单元的像素电压不同，进而使得第一个次像素单元所属的液晶分子的倾斜角度与第二个次像素单元所属的液晶分子的倾斜角度不同，因此，能改善不同视角情况下亮度不均的问题。

上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims

1.一种垂直配向型液晶显示装置的像素单元电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述耦合电极电压为一交流电压，所述共同电压为一直流电压。

3.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述耦合信号线的材质与所述数据线的材质相同。

4.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述控制线的材质与所述共同电压线的材质相同。

5.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述第一个次像素单元的像素电压与所述第二个次像素单元的像素电压的差值为1～3伏。

6.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述第一个次像素单元呈现不同像素时，所述耦合信号线提供的耦合电极电压相对地不同。

7.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述耦合信号线提供的耦合电极电压能被分为不同极性与不同大小的电压值。

8.如权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，所述第一个次像素单元与第二个次像素单元被布局于一基板上，且该第一个次像素单元与第二个次像素单元的布局被配置为一棋盘格图形。

9.一种垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述耦合电极电压为一交流电压，所述共同电压为一直流电压。

11.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述耦合信号线的材质与所述数据线的材质相同。

12.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述控制线的材质与所述共同电压线的材质相同。

13.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述第一个次像素单元的像素电压与所述第二个次像素单元的像素电压的差值为1～3伏。

14.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述第一个次像素单元呈现不同像素时，所述耦合信号线提供的耦合电极电压相对地不同。

15.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述耦合信号线提供的耦合电极电压能被分为不同极性与不同大小的电压值。

16.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于，所述第一个次像素单元与第二个次像素单元的布局被配置为一棋盘格图形。