TWI408647B - 液晶顯示器及其畫素結構 - Google Patents

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Description

液晶顯示器及其畫素結構
本發明關於一種液晶顯示器及其畫素結構，特別是關於一種使同一畫素單元的不同區域具有各自的V－T特徵曲線之液晶顯示器及其畫素結構。
圖1為習知具單一液晶單元間隙(single cell gap)之半透式液晶顯示器的一畫素單元等效電路圖。因為一畫素單元同時具有一反射區Re及一透射區Tr，且光線行經反射區Re的相位差約是行經透射區Tr的兩倍，所以如圖1所示，習知設計利用兩顆薄膜電晶體T1及T2分別控制反射區及透射區的電壓變化，使反射區Re及透射區Tr可透過個別的γ校正曲線獲得較佳的光學響應。
圖2為一示意方塊圖，顯示驅動圖1所示之半透式液晶顯示器的驅動架構。如圖2所示，該驅動架構100包含一薄膜電晶體陣列102、一第一影像信號驅動電路104、一第二影像信號驅動電路106、及一掃描信號驅動電路108。請同時參考圖1及圖2，掃描信號驅動電路108產生掃描信號，經由列電極G1A－G4A耦接各個薄膜電晶體的閘極。影像信號驅動電路104依序產生對應各掃描信號的影像信號，經由行電極D1A－D4A及對應反射區Re之薄膜電晶體(例如薄膜電晶體T1)送到反射區Re；影像信號驅動電路106依序產生對應各掃描信號的影像信號，經由行電極D1B－D4B及對應透射區Tr之薄膜電晶體(例如薄膜電晶體T2)送到透射區Tr。
雖然習知設計利用兩顆薄膜電晶體T1、T2分別控制反射區Re及透射區Tr的電壓變化，可於單一液晶單元間隙的設計下獲得良好的光學響應，但上述設計需要如圖2所示較複雜的電路架構來實施不同的γ校正曲線，例如需要兩個不同的影像信號驅動電路104、106及兩倍的行電極，明顯增加元件成本及設計複雜度。
因此，本發明之目的在提供一種液晶顯示器及其畫素結構，其能使同一畫素單元的不同區域具有各自的V－T特徵曲線，獲得以一簡化驅動架構及較低製造成本提供良好光學響應的效果。
依本發明之一實施樣態，一種畫素結構，包含一第一控制電路及一第二控制電路。第一控制電路控制畫素結構之第一畫素區域的輸出電壓，且包含一第一切換元件、電連接至第一切換元件的第一液晶電容、及第一儲存電容。第二控制電路控制畫素結構除該第一畫素區域外之第二畫素區域的輸出電壓，且包含一第二切換元件、電連接至第二切換元件的第二液晶電容、一輔助電容、及一第三切換元件。第三切換元件經由輔助電容電連接第二切換元件，且第一畫素區域與第二畫素區域兩者的輸出電壓不同。
依本發明之另一實施樣態，一種液晶顯示器包含複數畫素單元及複數第三切換元件。各個畫素單元區分為具有不同輸出電壓的一第一畫素區域及一第二畫素區域，第一畫素區域形成有一第一切換元件、電連接至第一切換元件之一第一液晶電容、及電連接至第一切換元件之第一儲存電容。第二畫素區域形成有一第二切換元件、電連接至第二切換元件之一第二液晶電容及一輔助電容，且各個第三切換元件經由輔助電容電連接位於同一列畫素單元的所有第二切換元件。
藉由上述之設計，僅需利用一般的薄膜電晶體製程形成輔助電容及第三切換元件，可獲得使同一畫素單元具有兩組不同的V－T特徵曲線的效果。此一特性可應用於不同環境而獲得不同功效，舉例而言，可應用於一廣視角液晶顯示器以提供良好的視角補償效果，或可應用於一半透式液晶顯示器以改善透射區與反射區的光學匹配，如此皆可搭配固有製程而不需額外的製造成本及複雜的驅動架構即可獲得良好的光學響應。
圖3為依本發明之一實施例，顯示一液晶顯示器之示意簡圖，圖4為顯示該液晶顯示器之等效電路圖。
請同時參考圖3及圖4，依本發明之設計，一畫素單元10分為一第一畫素區域及一第二畫素區域，第一畫素區域上形成有一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cs1與一液晶電容Clc1，液晶電容Clc1係由第一畫素電極22與共用電極(未圖示)間隔液晶層(未圖示)形成，且儲存電容Cs1與液晶電容Clc1均電連接至薄膜電晶體T1。第二畫素區域上形成有一薄膜電晶體T2、一儲存電容Cs2、一液晶電容Clc2及一輔助電容Cad，液晶電容Clc2係由第二畫素電極24與共用電極(未圖示)間隔液晶層(未圖示)形成，且儲存電容Cs2與液晶電容Clc2均電連接至薄膜電晶體T2。薄膜電晶體T1、T2之閘極均連接至同一掃描線12，且薄膜電晶體T1、T2之汲極也均連接至同一資料線14。再者，各個輔助電容Cad電連接於薄膜電晶體T2之源極，且同一列畫素單元10的各個薄膜電晶體T2均經由輔助電容Cad連接至一薄膜電晶體T3。詳言之，薄膜電晶體T3的汲極經由輔助電容Cad連接至薄膜電晶體T2的源極，薄膜電晶體T3的源極連接至一交流或直流電壓源18後接地，且薄膜電晶體T3的閘極則連接至後一級掃描線，舉例而言，對應掃描線12A該列之薄膜電晶體T3的閘級連接至後一級掃描線12B。另外，薄膜電晶體T3可形成於液晶顯示器的非顯示區以提高開口率。
藉由此一設計，畫素單元10之第一畫素區域的輸出電壓為：△V1 ＝△Vcom*[(Clc＋Cs)/(Clc＋Cs＋Cgs)]，且畫素單元10之第二畫素區域的輸出電壓為：△V2 ＝△Vcom*[(Clc＋Cs)/(Clc＋Cst＋Cgs＋Cad)]。
其中符號Clc代表液晶電容、符號Cs代表儲存電容、符號Cgs代表閘/源極寄生電容、及符號Cad代表輔助電容。當調整薄膜電晶體T3元件大小或輔助電容Cad量值時，可任意變化△V1 與△V2 兩者的值。
因此，如圖5所示，依本實施之設計，藉由調整薄膜電晶體T3元件大小或輔助電容Cad量值，可獲得使同一畫素單元具有兩組不同的V－T特徵曲線的效果。此一特性可應用於不同環境而獲得不同效果，舉例而言，可應用於一廣視角液晶顯示器以提供良好的視角補償效果，或可應用於一半透式液晶顯示器以改善透射區與反射區的光學匹配。須注意圖5描繪之V－T特徵曲線僅為例示，第一畫素區域及第二畫素區域之V－T特徵曲線可隨調整薄膜電晶體T3元件大小或輔助電容Cad量值而任意變化。
請參考圖6A及圖6B，若λ表示光線波長、△n表示液晶之雙折射率、dr表示反射區Re之液晶層間隙厚度、且dt表示透射區Tr之液晶層間隙厚度時，在一般習知的搭配單偏光片及內半穿透反射板的反射光學模式下，當位相差值△n×dr＝λ/4時反射區Re之反射光強度為最大值，位相差值△n×dr與反射光強度之關係如圖6A所示。另一方面，在穿透光學模式下當位相差值△n×dt＝λ/2時透射區Tr之透射光強度為最大值，位相差值△n×dt與透射光強度之關係如圖6B所示。由此可知，若圖3所示的畫素單元10的第一畫素區域為一半透式液晶顯示器的透射區Tr，且畫素單元10的第二畫素區域為半透式液晶顯示器的反射區Re時，透射區Tr及反射區Re因具有不同的光學匹配，故於搭接同一資料線訊號源情況下兩者需具有不同的液晶驅動電壓值。因此，如圖7所示，藉由前述於同一畫素單元產生兩組不同V－T特徵曲線的特性，該兩組V－T特徵曲線可分別對應透射區Tr及反射區Re，如此可於不調整間隙厚度(cell gap)的情況下使反射區及透射區均獲得最佳的光學響應。
因此，本發明僅需利用一般的薄膜電晶體製程形成輔助電容Cad及薄膜電晶體T3，即能讓第一畫素電極22與第二畫素電極24相對共用電極電位Vcom具有二種不同的電位差，亦即同一畫素單元的兩不同區域於搭接同一資料線訊號源下具有不同的電壓值，故其可搭配固有製程而不需額外的製造成本及複雜的驅動架構即可獲得良好的光學響應。再者，第一畫素電極22、第二畫素電極24可為透明畫素電極或反射畫素電極均可。若輔助電容Cad形成於反射區內亦可視為反射結構的一部份，故於一實施例中，液晶顯示器亦可視為由複數反射畫素單元及複數透射畫素單元所構成，透射畫素單元包含薄膜電晶體T1、儲存電容Cs1與液晶電容Clc1，反射畫素單元包含薄膜電晶體T2、儲存電容Cs2、液晶電容Clc2、與輔助電容Cad。另外，依本發明之設計，亦可將反射結構之儲存電容Cs2省略而以輔助電容Cad替代。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中，而非限定於上述之實施例。
10．．．畫素單元
12、12A、12B．．．掃描線
14．．．資料線
18．．．電壓源
22．．．第一畫素電極
24．．．第二畫素電極
100．．．驅動架構
102．．．薄膜電晶體陣列
104、106．．．影像信號驅動電路
108．．．掃描信號驅動電路
Cad．．．輔助電容
Clc1、Clc2．．．液晶電容
Cs1、Cs2．．．儲存電容D1A、D2A、D3A、D4A、D1B、D2B、D3B、D4B．．．行電極
G1A、G2A、G3A、G4A．．．列電極
Re．．．反射區
Tr．．．透射區
T1、T2、T3．．．薄膜電晶體
Vcom．．．共用電極電位
圖1為習知具單一液晶單元間隙之半透式液晶顯示器的一畫素單元等效電路圖。
圖2為一示意方塊圖，顯示驅動圖1所示之半透式液晶顯示器的驅動架構。
圖3為依本發明之一實施例，顯示一液晶顯示器之示意簡圖，圖4為顯示該液晶顯示器之等效電路圖。
圖5為依本發明之一實施例，顯示對應同一畫素單元之兩不同區域各自的V－T特徵曲線圖。
圖6A為顯示位相差值△n×dr與反射光強度之關係圖，圖6B為顯示位相差值△n×dr與透射光強度之關係圖。
圖7為依本發明之一實施例，顯示對應一半透式液晶顯示器之反射區及透射區的不同V－T特徵曲線圖。
10．．．畫素單元
12、12A、12B．．．掃描線
14．．．資料線
18．．．電壓源
Cad．．．輔助電容
Clc1、Clc2．．．液晶電容
Cs1、Cs2．．．儲存電容
T1、T2、T3．．．薄膜電晶體
Vcom．．．共用電極電位

Claims (14)

  1. 一種畫素結構，包含：一第一控制電路，控制該畫素結構之一第一畫素區域的輸出電壓，該第一控制電路包含：一第一切換元件；一第一液晶電容，電連接至該第一切換元件；及一第一儲存電容，電連接至該第一切換元件；以及一第二控制電路，控制該畫素結構除該第一畫素區域外之一第二畫素區域的輸出電壓，該第二控制電路包含：一第二切換元件；一第二液晶電容，電連接至該第二切換元件；一輔助電容，電連接至該第二切換元件；及一第三切換元件，經由該輔助電容電連接該第二切換元件，其中該第一畫素區域的輸出電壓與該第二畫素區域的輸出電壓不同，其中該第一畫素區域為一透射區且該第二畫素區域為一反射區。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一切換元件之控制端連接至第n條(n≧1；n為正整數)掃描線，該第二切換元件之控制端連接至該第n條掃描線，且該第三切換元件之控制端連接至第n+1條掃描線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第二控制電路更包含一第二儲存電容電連接至該第二切換元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一及該第二切換元件分別由第一及第二薄膜電晶體所構成，該第一及該第二薄膜電晶體之閘極均連接至同一掃描線，且該第一及該第二薄膜電晶體之汲極均連接至 同一資料線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第三切換元件由第三薄膜電晶體所構成，該第三薄膜電晶體之汲極經由該輔助電容連接至該第二切換元件，且該第三薄膜電晶體之源極連接至一電壓源並接地。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該電壓源為一直流電壓源或一交流電壓源。
  7. 一種液晶顯示器，包含：複數畫素單元，各該畫素單元區分為具有不同輸出電壓的一第一畫素區域及一第二畫素區域，該第一畫素區域形成有一第一切換元件、電連接至該第一切換元件之一第一液晶電容及一第一儲存電容，且該第二畫素區域形成有一第二切換元件、電連接至該第二切換元件之一第二液晶電容及一輔助電容；及複數第三切換元件，其中位於同一列畫素單元的所有第二切換元件經由該些輔助電容電連接該些第三切換元件的其中之一。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第一切換元件之控制端連接至第n條(n≧1；n為正整數)掃描線，該第二切換元件之控制端連接至該第n條掃描線，且該第三切換元件之控制端連接至第n+1條掃描線。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第二畫素區域上更形成有一第二儲存電容，且該第二儲存電容電連接至該第二切換元件。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第一及該第二切換元件分別由第一及第二薄膜電晶體所構成，該第一及該第二薄膜電晶體之閘極均連接至同一掃描線，且該第一及該第二薄膜電晶體之汲極均連接至同一資料線。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第三切換元件由第三薄膜電晶體所構成，該第三薄膜電晶體之汲極經由該輔助電容連接至該第二切換元件，且該第三薄膜電晶體之源極連接至一電壓源並接地。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該電壓源為一直流電壓源或一交流電壓源。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第一畫素區域為一透射區且該第二畫素區域為一反射區。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該些第三切換元件形成於該液晶顯示器之非顯示區。
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