CN1932608A - 像素单元 - Google Patents

Abstract

一种显示面板的像素单元，包括三个子像素，每个子像素皆可分为一第一光穿透区及一第二光穿透区，该第一光穿透区之内设有一第一晶体管及一第一光致抗蚀剂层，该第二光穿透区之内设有一第二晶体管及一第二光致抗蚀剂层。该第一光致抗蚀剂层与该第二光致抗蚀剂层是形成于一滤光板上，并具有不同的厚度或面积。上述第一晶体管与第二晶体管所接收到的数据信号具有一函数关系，通过该两数据信号搭配该两不同厚度或面积的光致抗蚀剂层，使每个子像素皆可产生新的灰阶亮度及增加可显示的颜色数目。

Description

像素单元

技术领域

本发明是关于一种像素单元及其控制系统，特别是关于一种可改善色饱和度及亮度的像素单元。

背景技术

液晶面板主要包括一基板、一彩色滤光板与两者之间的液晶层。其中基板上具有数组型式的多个薄膜晶体管及一控制电路，主要用以控制图样或文字的显示。彩色滤光板主要提供红、蓝、绿三颜色的配色。但因液晶面板本身并不发光，因此需要一外加面光源以提供均匀、高亮度、广视角的显示效果。一般依显示器的种类，面光源又可分为背光模块与前光模块，其中背光模块位于液晶面板后面，主要用于穿透式显示器，前光模块位于液晶面板前面，主要用于反射式与半反射式显示器。

无论是反射式或穿透式的液晶显示器，当彩色滤光板的吸收率过大或颜色浓度提高时，穿透率就会大幅降低。因此显示器的亮度受到极大的限制，在设计高亮度显示器时必须考虑此一限制。

请参照图1A，为公知液晶面板的像素单元配置方式。传统的液晶面板10具有一下基板11及一上基板12，并包含了多个像素单元(pixel)13，每个像素单元13只包含一红色子像素(sub-pixel)131、一绿色子像素132及一蓝色子像素133。每个子像素均为一立体结构，以红色子像素131为例，其结构包含一光致抗蚀剂层121形成于上基板12的下表面、一薄膜晶体管111及一像素电极112位于下基板11的上表面，以及位于光致抗蚀剂层121与像素电极112之间的液晶层14。

近来，为了提升液晶面板10亮度而在每个像素单元13中增加了其它颜色的子像素，例如白色子像素。由于液晶面板10的背光源(未图标)通常为白光，因此只要在上基板12上另增加一透明区即可使每个像素单元均包含红、绿、蓝、白四种子像素。具体的作法如图1B-图1C所示，以一透明光致抗蚀剂层124搭配红绿蓝三种光致抗蚀剂层121，122，123而改善像素单元的亮度。图1B为条状(stripe)配置；图1C为马赛克状(mosaic)配置。

假设材质本身的穿透率为100％，但由于光致抗蚀剂层121，122，123本身含有色彩，只能容许该色彩的光波通过。对三原色子像素131，132，133其中之一来说，只能容许三种色光的其中一种通过而仅剩下三分之一的亮度。以一个含有三原色子像素131，132，133的像素单元13来说，每个子像素131，132，133的透光面积占像素单元13透光面积的三分之一，因此一个像素单元13的总透光量为3×1/3×1/3＝1/3。在上基板12加入透明光致抗蚀剂层124后，一个像素单元13含有四个子像素，每个子像素的透光面积占像素单元11透光面积的四分之一，若透明光致抗蚀剂层124的光穿透率为100％，则此种像素单元的总透光量为3×1/3×1/4+1×1/4＝1/2＞1/3。如此，改变上基板12上的像素配置，将三原色光致抗蚀剂层121，122，123(RGB)改为三原色光致抗蚀剂层121，122，123加上一透明光致抗蚀剂层124(RGB+W)。利用透明区124增加透光量，使得使所有颜色变亮。虽然如此，加入白光混色却使得画面偏白，也造成色彩饱和度下降。

由以上叙述可知，液晶显示器的亮度受限于光致抗蚀剂层的光穿透率。若要增加透光量，则需要增加白色子像素而改变像素(pixel)的配置。但公知技术无法有效控制白色子像素的透光量，致使增加该部分的透光量后，影响了三原色子像素的色饱和度。本发明改变显示器的像素结构，同时配合电路控制而提高了显示器的色饱和度及亮度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种像素单元，对固有的红绿蓝三色子像素作光补偿，并提供一控制系统计算出最佳的控制信号组合，输入像素单元的每个子像素以产生最好的混色效果。

本发明的显示面板的像素单元，包括三个子像素，每个子像素皆可分为一第一光穿透区及一第二光穿透区，该第一光穿透区之内设有一第一晶体管及一第一光致抗蚀剂层，该第二光穿透区之内设有一第二晶体管及一第二光致抗蚀剂层。该第一光致抗蚀剂层与该第二光致抗蚀剂层是形成于一滤光板上，并具有不同的厚度或面积。上述第一晶体管与第二晶体管所接收到的数据信号具有一函数关系，通过该两数据信号搭配该两不同厚度或面积的光致抗蚀剂层，使每个子像素皆可产生新的灰阶亮度及增加可显示的颜色数目。

为了对第一晶体管及第二晶体管提供适当的数据信号，本发明并提供一种控制系统对上述像素单元作信号控制。控制系统主要包括一反多任务器(de-multiplexer)及一多任务器(multiplexer)。反多任务器于接受一控制信号后，对该控制信号进行一函数运算以分离出一第一信号，再将该控制信号及该第一信号输出至多任务器。多任务器接受反多任务器输出的控制信号及第一信号之后，对该控制信号进行一算法以转换为一第二信号，再将该第一信号输出至该第一晶体管，该第二信号输出至该第二晶体管。

由第一光穿透区及第二光穿透区所组成的像素单元结构，再加上控制系统的电路控制机制，使得平面显示器亮度上升，色彩饱和度提高。

附图说明

图1A为公知液晶面板的像素单元配置方式；

图1B为公知像素单元的条状配置方式；

图1C为公知像素单元的马赛克状配置方式；

图2A为具有本发明像素结构的液晶面板；

图2B为像素单元的薄膜晶体管位置及控制区域；

图3A-图3B为不同厚度光致抗蚀剂层的滤光板结构；

图4A-图4C为像素单元中光致抗蚀剂层的覆盖面积大小及排列状态；

图5A-图5E为不同颜色阻合的滤光板结构；

图6A-图6B为不同颜色排列的滤光板结构；以及

图7为本发明液晶面板的控制系统。

符号说明：

10   液晶面板(公知)        22   像素单元

11   基板                  30a  滤光板

110  薄膜晶体管数组        30b  滤光板

111  薄膜晶体管            30c  滤光板

111r  薄膜晶体管                 31   透明光致抗蚀剂层

111R  薄膜晶体管                 32   透明光致抗蚀剂层

112   像素电极                   33   透明光致抗蚀剂层

12    上基板                     40a  像素单元

121   红色光致抗蚀剂层           40b  像素单元

122   绿色光致抗蚀剂层           40c  像素单元

123   蓝色光致抗蚀剂层           40d  像素单元

124   透明光致抗蚀剂层           40e  像素单元

13    像素单元                   41   透明光致抗蚀剂层

131   红色子像素                 42   透明光致抗蚀剂层

132   绿色子像素                 43   透明光致抗蚀剂层

133   蓝色子像素                 50a  像素单元

14    液晶层                     50b  像素单元

20    液晶面板(本发明)           51   透明光致抗蚀剂层

21    滤光板                     60   控制系统

211   第一光致抗蚀剂层           61   控制信号

211r  薄红色光致抗蚀剂层         62   反多任务器

211g  薄绿色光致抗蚀剂层         63   多任务器

211b  薄蓝色光致抗蚀剂层

212   第二光致抗蚀剂层

212R  红色光致抗蚀剂层

212G  绿色光致抗蚀剂层

212B  蓝色光致抗蚀剂层

具体实施方式

现配合图示详述本发明像素单元及其控制系统，并列举较佳实施例说明如下：

请参照图2A，为具有本发明像素结构的液晶面板。液晶面板20具有一基板11、一液晶层14及一滤光板21。基板11上具有一薄膜晶体管数组110包括多个薄膜晶体管111与多个像素电极112。滤光板21下表面具有至少一第一光致抗蚀剂层211及一第二光致抗蚀剂层212，并且第一光致抗蚀剂层211的光穿透率大于第二光致抗蚀剂层212，一较佳实施方式为使第一光致抗蚀剂层211厚度薄于第二光致抗蚀剂层212。图中，第一光致抗蚀剂层211为薄红色光致抗蚀剂层211r、一薄绿色光致抗蚀剂层211g或薄蓝色光致抗蚀剂层211b，第二光致抗蚀剂层212为较厚的红色光致抗蚀剂层212R、一绿色光致抗蚀剂层212G或蓝色光致抗蚀剂层212B。薄膜晶体管数组110、滤光板21与中间的液晶层14共同形成多个像素单元22。

请参照图2B，像素单元22的子像素包含至少两薄膜晶体管111R，111r，分别设置于基板11上彼此相邻的一第一光穿透区11a及一第二光穿透区11b中，其中第一光穿透区11a是作为光补偿之用。滤光板21位于薄膜晶体管数组110上方，并以第一光致抗蚀剂层211覆盖第一光穿透区11a，以及第二光致抗蚀剂层212覆盖第二光穿透区11b。图2A显示一较佳实施例中，像素单元22包括六个光穿透区(未标号)配置为二列三行。相对于光穿透区的配置位置，滤光板21的薄红色光致抗蚀剂层211r、红色光致抗蚀剂层212R、薄绿色光致抗蚀剂层211g、绿色光致抗蚀剂层212G、薄蓝色光致抗蚀剂层211g及蓝色光致抗蚀剂层212B亦配置为二列三行而形成不同厚度的光致抗蚀剂层交错排列的型态。

图3A-图3B显示不同厚度光致抗蚀剂层排列于滤光板21上的结构。图3A的六个光致抗蚀剂层是相对于同一像素单元的六个光穿透区。红色光致抗蚀剂层212R、绿色光致抗蚀剂层212G及蓝色光致抗蚀剂层212B配置于第一列，均为厚的光致抗蚀剂层。薄红色光致抗蚀剂层211r、薄绿色光致抗蚀剂层211g、薄蓝色光致抗蚀剂层211g配置于第二列使像素单元第二列子像素的光致抗蚀剂层厚度小于第一列子像素的光致抗蚀剂层厚度。图3B则为红色光致抗蚀剂层212R、绿色光致抗蚀剂层212G及蓝色光致抗蚀剂层212B配置于不同列的情况。因此，当图3A中位于同一行的红色光致抗蚀剂层212R与薄红色光致抗蚀剂层211r的位置对调、绿色光致抗蚀剂层212G与薄绿色光致抗蚀剂层211g的位置对调或蓝色光致抗蚀剂层212B与薄蓝色光致抗蚀剂层211b的位置对调时，所形成的像素单元结构均不脱离本发明范围。

请参照图4A-图4C，为像素单元中，光致抗蚀剂层的覆盖面积大小及排列状态。图4A中，滤光板30a包括六个光致抗蚀剂层，上方列中三个薄透明光致抗蚀剂层31，32，33的覆盖面积均大于下方列的红色光致抗蚀剂层212R、绿色光致抗蚀剂层212G及蓝色光致抗蚀剂层212B。图4B中，滤光板30b上方列中三个薄透明光致抗蚀剂层31，32，33的覆盖面积均等于下方列的红色光致抗蚀剂层212R、绿色光致抗蚀剂层212G及蓝色光致抗蚀剂层212B。图4C中，滤光板30c上方列中三个薄透明光致抗蚀剂层31，32，33的覆盖面积均小于下方列的红色光致抗蚀剂层212R、绿色光致抗蚀剂层212G及蓝色光致抗蚀剂层212B。图4A-图4C中，任意一行的光致抗蚀剂层的覆盖面积关系均可互相对调，例如将图4A的薄透明光致抗蚀剂层31和红色光致抗蚀剂层212R位置互换。

上述第一光致抗蚀剂层211可能为单色光致抗蚀剂层或透明光致抗蚀剂层。例如，透明、红色、绿色、蓝色或其它颜色的光致抗蚀剂层。三个子像素的第一光致抗蚀剂层211的颜色组合及排列顺序亦不需局限，例如：红-绿-蓝、红-蓝-绿、白-白-蓝或其它排列组合皆可视需要而定。

请参照图5A-图5D，第一光致抗蚀剂层211亦可能为部分彩色光致抗蚀剂层或部分透明光致抗蚀剂层的组合构造。请参照图5A-图5C及图5D，滤光板40a，40c，40d皆包括一透明光致抗蚀剂层41包围薄红色光致抗蚀剂层211r，且与薄红色光致抗蚀剂层211r共同覆盖第一光穿透区11a。在图5A中，透明光致抗蚀剂层41的覆盖面积小于薄红色光致抗蚀剂层211r的覆盖面积。在图5C中，透明光致抗蚀剂层41的覆盖面积大于薄红色光致抗蚀剂层211r的覆盖面积。另外，红、绿、蓝三色子像素的第二光穿透区11b亮度是分别通过第一光穿透区11a内透明光致抗蚀剂层41，42及43，或彩色光致抗蚀剂层211r，211g及211b的厚度或面积来调节。图5D则是要单独增加像素单元中蓝色的灰阶亮度，并加深蓝色的饱和度，因此滤光片40d上只有绿色光致抗蚀剂层212G搭配薄蓝色光致抗蚀剂层211b，再以透明光致抗蚀剂层42增加亮度。

请参照图6A-图6B，第一光致抗蚀剂层211与第二光致抗蚀剂层可以是不同颜色的彩色光致抗蚀剂层。图6A中，滤光板50a是以薄蓝色光致抗蚀剂层211b搭配红色光致抗蚀剂层212R。图6B则显示第一光穿透区11a内的薄蓝色光致抗蚀剂层211b、薄绿色光致抗蚀剂层211g或薄红色光致抗蚀剂层211r的覆盖面积约与透明光致抗蚀剂层51的覆盖面积相等。如此，在像素单元显示单一颜色时，可以比传统的像素单元配置提供更高的亮度，且保持色饱和度。

结合图3A-图3B的不同厚度光致抗蚀剂层的概念及图5A-图5D，图6B的面积分布型态，滤光板21的第一光致抗蚀剂层211可以是由厚度或面积不同的透明光致抗蚀剂层与彩色光致抗蚀剂层所组成，两者共同覆盖第一光穿透区11a。在一较佳实施例中，彩色光致抗蚀剂层薄于透明光致抗蚀剂层以兼顾亮度与颜色补偿，第二光致抗蚀剂层212则为较厚的单色光致抗蚀剂层。为兼顾色饱和度，第二光致抗蚀剂层212的覆盖总面积最好大于第一光致抗蚀剂层211。本发明结构是针对人眼对颜色的感觉所设计的，可使人眼以为显示器的亮度提高，并使灰阶亮度可以分得更细，增加可显示的颜色种类，其应用于一穿透式液晶面板更能显现其效果。

请参照图7，为本发明液晶面板的控制系统。以图2B为例，输入第一晶体管111R的数据信号与输入第二晶体管111r的数据信号具有一函数关系，例如一映像函数，并以一控制系统60执行运算。控制系统60主要包括一反多任务器62(de-multiplexer)及一多任务器63(multiplexer)。反多任务器62于接受一控制信号61后，对控制信号61进行一函数运算以分离出一第一信号，再将控制信号61及该第一信号输出至多任务器63。同时参照图2B，多任务器63接受反多任务器62输出的控制信号61及第一信号之后，对控制信号61进行一算法以转换为一第二信号，再将该第一信号输出至第一光穿透区11a内的薄膜晶体管111r，该第二信号则输出至第二光穿透区11b内的薄膜晶体管111R。图7中的红光区PR、绿光区PG与蓝光区PB为上述的第二光穿透区11b，而红光补偿区AR、绿光补偿区AG与蓝光补偿区AB为上述的第一光穿透区11a。

在电路控制上，输入的控制信号61包含三个子信号R，G，B。首先经由反多任务器62将子信号R，G，B信号分开，再以三个映像函数(mappingfunction)进行函数运算之后展开成子信号R与其对应的第一信号WR、子信号G与其对应的第一信号WG、子信号B与其对应的第一信号WB。独立的子信号R，G，B再经由多任务器63进行一算法以转换为第二信号R″，G″，B″，并将第二信号R″，G″，B″分别送入红色子像素的红光区PR、绿色子像素的绿光区PG与蓝色子像素的蓝光区PB，而第一信号WR，WG，WB则分别送入红光补偿区AR、绿光补偿区AG与蓝光补偿区AB。

反多任务器62的映像函数功用在于计算出三个第一信号WR，WG，WB，使得三个子像素的第一光穿透区能与其第二光穿透区搭配产生最好的颜色效果，可使色彩饱度提高或是亮度提高。

控制系统60中，第二信号R″，G″，B″产生信号的方式是依第一信号WR，WG，WB与子信号R，G，B决定，第一信号WR，WG，WB则依照子信号R，G，B经过反多任务器62的映像函数所决定。第一光穿透区与第二光穿透区则由不同的薄膜晶体管来控制电压。其中反多任务器62还包含一切换单元64以选择是否对控制信号61进行映像函数运算以分离出第一信号WR，WG，WB。第一信号WR，WG，WB可为强制关闭或开启该第一光穿透区的电压信号或电流信号。

本发明所提供的像素单元及控制系统，与公知技术相互比较时，更具备下列特性及优点：

1.本发明提出一种由三个子像素的六个光穿透区所组成的像素单元结构，再加上IC电路控制机制，使得液晶面板亮度上升，色彩饱和度提高。

2.本发明的像素单元中，所有子像素均有二个光穿透区。其中第一光穿透区的功用在可增加像素单元的光通量，使得液晶面板整体亮度上升，色彩饱和度提高。

3.针对传统透明(W)、红(R)、绿(G)、蓝(B)配色所产生的色差加以修正，以提升色彩准确性与饱和度。

4.针对不同环境下的使用者，可利用调变机制，强制将所有第一光穿透区关闭，如此可适合文书处理时的画面亮度表现，强制将单色子像素的所有第一光穿透区打开时，则可使得液晶面板亮度上升，色彩饱和度提高，适合游戏或绘图之用。

上列详细说明是针对本发明较佳实施例的具体说明，惟上述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的权利要求中。

Claims (15)

1.一种显示面板的像素单元，包括：

三个子像素，其中至少一子像素分为一第一光穿透区及一第二光穿透区，该第一光穿透区之内设有一第一晶体管，该第二光穿透区之内设有一第二晶体管；以及

一滤光板，位于该三个子像素之上，具有一第一光致抗蚀剂层对应于该第一光穿透区，以及一第二光致抗蚀剂层对应于该第二光穿透区，该第一光致抗蚀剂层薄于该第二光致抗蚀剂层，

其中输入该第一晶体管的数据信号与输入该第二晶体管的数据信号具有一函数关系，通过该两数据信号搭配该两不同厚度的光致抗蚀剂层，使每个子像素产生新的灰阶亮度及增加可显示的颜色数目。

2.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层是包括一透明光致抗蚀剂层包围一彩色光致抗蚀剂层而共同覆盖该第一光穿透区。

3.如权利要求2所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层的面积大于该彩色光致抗蚀剂层的面积。

4.如权利要求2所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层的面积小于该彩色光致抗蚀剂层的面积。

5.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层为一透明光致抗蚀剂层与一彩色光致抗蚀剂层并列地覆盖该第一光穿透区。

6.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层的面积等于该第二光致抗蚀剂层的面积。

7.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层的面积大于该第二光致抗蚀剂层的面积。

8.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层的面积小于该第二光致抗蚀剂层的面积。

9.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层的颜色不同于该第二光致抗蚀剂层的颜色。

10.如权利要求1所述的像素单元，其中该第一光致抗蚀剂层的颜色相同于该第二光致抗蚀剂层的颜色。

11.一种显示面板的像素单元，包括：

三个子像素，其中至少一子像素分为一第一光穿透区及一第二光穿透区，该第一光穿透区之内设有一第一晶体管，该第二光穿透区之内设有一第二晶体管；以及

一滤光板，位于该三个子像素之上，具有一透明光致抗蚀剂层对应于该第一光穿透区，以及一彩色光致抗蚀剂层对应于该第二光穿透区，该透明光致抗蚀剂层的面积不等于该彩色光致抗蚀剂层的面积，

其中输入该第一晶体管的数据信号与输入该第二晶体管的数据信号具有一函数关系，通过该两数据信号搭配该两不同面积的光致抗蚀剂层，使每个子像素产生新的灰阶亮度及增加可显示的颜色数目。

12.如权利要求11所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层包围另一彩色光致抗蚀剂层于该第一光穿透区之内。

13.如权利要求12所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层的面积大于该第一光穿透区之内的彩色光致抗蚀剂层的面积。

14.如权利要求12所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层的面积小于该第一光穿透区之内的彩色光致抗蚀剂层的面积。

15.如权利要求11所述的像素单元，其中该透明光致抗蚀剂层与另一彩色光致抗蚀剂层并列于该第一光穿透区之内。

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