TWI402589B

TWI402589B - 液晶顯示器及其畫素單元

Info

Publication number: TWI402589B
Application number: TW97150799A
Authority: TW
Inventors: Wen Chun Wang; Chien Ting Chan
Original assignee: Wintek Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-07-21
Also published as: TW201024880A

Description

液晶顯示器及其畫素單元

本發明關於一種液晶顯示器及其畫素單元，特別是關於一種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單元。

圖1為習知液晶顯示器的一畫素單元等效電路圖。液晶顯示器101的一畫素單元110同時具有一第一畫素單元111及一第二畫素單元112，且如圖1所示，習知設計利用兩顆薄膜電晶體T1及T2分別控制第一畫素單元111及第二畫素單元112的電壓變化，使第一畫素單元111及第二畫素單元112可透過個別的γ校正曲線獲得較佳的光學響應。

圖2為示意地顯示驅動圖1實施例液晶顯示器之驅動架構的方塊圖。如圖2所示，該驅動架構100包含一薄膜電晶體陣列102、一第一影像資料驅動電路104、一第二影像資料驅動電路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。影像資料驅動電路104依序產生對應各掃描信號的影像信號，經由行電極D1A－D4A及對應第一畫素單元111之薄膜電晶體(例如薄膜電晶體T1)送到第一畫素單元111；影像資料驅動電路106依序產生對應各掃描信號的影像信號，經由行電極D1B－D4B及對應第二畫素單元112之薄膜電晶體(例如薄膜電晶體T2)送到第二畫素單元112。

雖然習知設計利用兩顆薄膜電晶體T1、T2分別控制第一畫素單元111及第二畫素單元112的電壓變化，可於單一液晶結構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資料驅動電路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，本發明一實施例之目的在提供一種液晶顯示器及其畫素單元，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。

依本發明一實施例提供一種畫素單元適於電連接至一資料線及一第一掃描線及一第二掃描線，此畫素單元包含一第一畫素單元及一第二畫素單元。第一畫素單元形成有電連接資料線的一第一切換元件、電連接至第一切換元件之一第一液晶電容及一第一儲存電容。第二畫素單元形成有電連接第一切換元件的一第二切換元件、一耦合電容及電連接至第二切換元件之一第二液晶電容及一第二儲存電容。且耦合電容電連接第二切換元件之一第一輸出入端及一第二輸出入端之間，第一切換元件的控制端及第二切換元件的控制端分別電連接第一掃描線及第二掃描線。

依本發明一實施例提供一種液晶顯示器，其包含複數掃描線及資料線；以及複數上述畫素單元。

依本發明一實施例，上述的畫素單元及液晶顯示器中，第一切換元件之控制端所連接的掃描線及第二切換元件之控制端所連接的掃描線係為相鄰，較佳地分別為第n條(n≧1；n為正整數)掃描線及第n－1條掃描線。

依本發明一實施例提供一種畫素單元，其包含一第一畫素單元、一雙向二極體及一第二畫素單元。第一畫素單元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。第二畫素單元形成有互相電連接之一第二液晶電容及一第二儲存電容。雙向二極體電連接於第一液晶電容及該第二液晶電容之間。較佳地雙向二極體電連接於一第一子畫素電極及一第二子畫素電極間。一實施例中，雙向二極體包含一第一二極體電晶體及一第二二極體電晶體，且第一二極體電晶體的第二端及第三端間形成一第一寄生電容；於第二二極體電晶體的第二端及第三端間形成一第二寄生電容。一實施例中，第一二極體電晶體的第三端電連接第二畫素單元的第二儲存電容及第二液晶電容；第二二極體電晶體的第三端電連接於第一畫素單元的第一儲存電容及第一液晶電容。

依本發明一實施例，能夠利用一般的薄膜電晶體製程形成，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。

圖3為示意地顯示依本發明之一實施例之液晶顯示器的簡圖，圖4為顯示圖3實施例之液晶顯示器的等效電路圖。

請同時參考圖3及圖4，依本發明一實施例液晶顯示器包含複數畫素單元10、複數掃描線G及資料線D、共用電極(未圖示)以及液晶層(未圖示)，每一畫素單元10包含一第一薄膜電晶體T1、及一第二薄膜電晶體T2、一第一子畫素電極22、一第二子畫素電極24。其中每一個畫素單元10即例如為一紅色(R)畫素、綠色(G)畫素或是藍(B)畫素。

畫素單元10(pixel unit)分為一第一子畫素單元(first sub－pixel unit)11及一第二子畫素單元12(second sub－pixel unit)，第一子畫素單元11上形成有一第一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cs1與一液晶電容Clc1，液晶電容Clc1係由第一子畫素電極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均電連接至第一薄膜電晶體T1。第二子畫素單元12上形成有一第二薄膜電晶體T2、一儲存電容Cs2、一液晶電容Clc2及一耦合電容Cx，液晶電容Clc2係由第二子畫素電極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，而耦合電容Cx的兩端電連接於第二薄膜電晶體T2 的源極及汲極之間，並電連接於第一子畫素電極22及第二子畫素電極24。第一薄膜電晶體T1之閘極電連接此些掃描線G中的一第n條掃描線G(n)，其源極電連接資料線D中的一第m條資料線D(m)，及其汲極電連接第二薄膜電晶體T2的源極，且第二薄膜電晶體T2之閘極電連接至相鄰掃描線G(n)之此些掃描線G中的一第n－1條掃描線G(n－1)。第n－1條掃描線G(n－1)為第n條掃描線G(n)的上一級掃描線。亦即，掃描訊號係依序先輸入第n－1條掃描線G(n－1)後再輸入第n條掃描線G(n)。

因此，依本實施之設計，藉由調整第二薄膜電晶體T2元件大小或耦合電容Cx的量值，可使同一畫素單元之第一子畫素電極22及第二子畫素電極24與共同電極電位Vcom間的相位差不同，亦即使同一畫素單元具有兩組不同的V－T特徵曲線的效果。此一特性能夠解決色偏(color shift)現象及殘影(image－sticking)現象，且亦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。

本發明一實施例係利用一般的薄膜電晶體製程形成耦合電容Cx，使兩薄膜電晶體T1及T2在電性連接同一資料線訊號源的情況下，尚能讓第一子畫素電極22與第二子畫素電極24相對共用電極電位Vcom具有二種不同的電位差，相較於習知技術，本發明實施例能夠減少資料線訊號源的數量，並簡化像素結構的電路。此外，亦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。

由於第二薄膜電晶體T2之閘極電連接掃描線G(n－1)且其源極及汲極分別電連接耦合電容Cx的兩端，因此當上一級掃描線G(n－1)被驅動時，能夠藉由第二薄膜電晶體T2的設置，中和第一子畫素電極22及第二子畫素電極24之電壓差。尚且，當停止驅動本級掃描線G(n)後，亦能夠提供第二子畫素電極24一放電路徑，而能夠改善電荷殘留(DC殘留)的問題。

此外，依上述設計，亦具有第二子畫素電極24較不易受到饋通現象(feed－through issue)影響的優點。

圖5為顯示依本發明一實施例之液晶顯示器的等效電路圖。畫素單元30的元件中與畫素單元10相同的元件，使用相同的符號，並省略其相關說明，以下說明兩者間的差異。

請參照圖5，畫素單元30分為一第一子畫素單元31及一第二子畫素單元32，第一畫素單元31上形成有一第一薄膜電晶體T1、一儲存電容Cs1與一液晶電容Clc1，液晶電容Clc1係由第一子畫素電極(未圖示)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均電連接至第一薄膜電晶體T1。第一薄膜電晶體T1的閘極電連接於掃描線G中的一掃描線G(n)，其源極電連接資料線D中的一資料線D(m)，及其汲極電連接液晶電容Clc1。第二子畫素單元32上形成有互相電連接的一儲存電容Cs2、一液晶電容Clc2。液晶電容Clc2係由第一子畫素電極(未圖示)與共用電極(未圖示)間隔液晶層(未圖示)形成。且於液晶電容Clc1及液晶電容Clc2間電連接有一雙向二極體40，較佳地於第一子畫素電極及第二子畫素電極間電連接有雙向二極體40。雙向二極體40包含一第一二極體電晶體D1及一第二二極體電晶體D2，且第一二極體電晶體D1的第一端411電連接於第二二極體電晶體D2的第二端422；第一二極體電晶體D1的第二端412電連接於第二二極體電晶體D2的第一端421；第一二極體電晶體D1的第三端413電連接於第一二極體電晶體D1的第一端411及第二子畫素單元32的儲存電容Cs2及液晶電容Clc2；第二二極體電晶體D2的第三端423電連接於第二二極體電晶體D2的第一端421及第一子畫素單元31的儲存電容Cs1及液晶電容Clc1。因此，於雙向二極體40中第一二極體電晶體D1的第二端412及第三端413間會形成第一寄生電容Cgs1；而於第二二極體電晶體D2的第二端422及第三端423間會形成第二寄生電容 Cgs2。

本實施例中，利用雙向二極體40來連接第一子畫素電極22及第二子畫素電極24，而使雙向二極體40之寄生電容Cgs1、Cgs2耦合第一子畫素電極22及第二子畫素電極24，當掃描線G(n)的掃描訊號驅動時，影像資料開始向第一子畫素電極22及第二子畫素電極24充電，而於兩者間形成兩個不同電位差。當停止掃描訊號時，雙向二極體40將可中和第一子畫素電極22及第二子畫素電極24之電壓差，且能夠提供第二子畫素電極24一放電路徑，因此將可以改善殘影現象。依本實施例之設計，亦具有第二子畫素電極24較不易受到饋通現象(feed－through issue)影響的優點。

此外，依本實施例之設計，尚可透過調整第一及第二二極體電晶體D1及D2的大小；以及寄生電容Cgs1及Cgs2的量值，以使雙向二極體40的放電速率跟第一薄膜電晶體T1之關電流(Ioff)一致，而能夠有效地降低閃動(flicker)問題。

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、30‧‧‧畫素單元

11、31‧‧‧第一子畫素單元

12、32‧‧‧第二子畫素單元

22‧‧‧第一子畫素電極

24‧‧‧第二子畫素電極

40‧‧‧雙向二極體

411‧‧‧第一二極體電晶體的第一端

412‧‧‧第一二極體電晶體的第二端

413‧‧‧第一二極體電晶體的第三端

421‧‧‧第二二極體電晶體的第一端

422‧‧‧第二二極體電晶體的第二端

423‧‧‧第二二極體電晶體的第三端

Cgs1、Cgs2‧‧‧寄生電容

Clc1、Clc2‧‧‧液晶電容

Cs1、Cs2‧‧‧儲存電容

Cx‧‧‧耦合電容

D,D(m)‧‧‧資料線

D1‧‧‧第一二極體電晶體

D2‧‧‧第二二極體電晶體

D1A、D2A、D3A、D4A、D1B、D2B、D3B、D4B‧‧‧行電極

G,G(n)‧‧‧掃描線

G1A、G2A、G3A、G4A‧‧‧列電極

T1‧‧‧第一薄膜電晶體

T2‧‧‧第二薄膜電晶體

Vcom‧‧‧共用電極電位

圖1為習知液晶顯示器之一畫素單元的等效電路圖。

圖2為示意地顯示驅動圖1實施例液晶顯示器之驅動架構的方塊圖。

圖3為示意地顯示依本發明之一實施例之液晶顯示器的簡圖。

圖4為顯示圖3實施例之液晶顯示器的等效電路圖。

圖5為顯示依本發明一實施例之液晶顯示器的等效電路圖。

10‧‧‧畫素單元

11‧‧‧第一子畫素單元

12‧‧‧第二子畫素單元

Cx‧‧‧耦合電容

Clc1、Clc2‧‧‧液晶電容

Cs1、Cs2‧‧‧儲存電容

T1、T2‧‧‧薄膜電晶體

Vcom‧‧‧共用電極電位

D(m),D(m－1)‧‧‧資料線

G(n),G(n－1)‧‧‧掃描線

Claims

一種畫素單元，適於電連接至一資料線及一第一掃描線及一第二掃描線，該畫素單元包含：一第一子畫素單元，其形成有電連接該資料線的一第一切換元件、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；以及一第二子畫素單元，其形成有電連接該第一切換元件的一第二切換元件、一耦合電容及電連接至該第二切換元件之一第二液晶電容及一第二儲存電容；其中該耦合電容電連接該第二切換元件之一第一輸出入端及一第二輸出入端之間，該第一切換元件的控制端及該第二切換元件的控制端分別電連接該第一掃描線及該第二掃描線，且當該第二掃描線被驅動時，該第二切換元件中和該第一子畫素單元與該第二子畫素單元的電壓差。
如申請專利範圍第1項所述之畫素單元，其中該第一掃描線及該第二掃描線係為相鄰。
如申請專利範圍第1項所述之畫素單元，其中該第一及該第二切換元件分別由一第一及一第二薄膜電晶體所構成，該耦合電容電連接該第二薄膜電晶體之源極及汲極。
如申請專利範圍第3項所述之畫素單元，其中該第一薄膜電晶體之源極電連接該資料線；該第一薄膜電晶體之汲極電連接該第二薄膜電晶體的源極。
如申請專利範圍第4項所述之畫素單元，其中該第一液晶電容係由一第一子畫素電極及一共用電極間隔一液晶層形成，且該第二液晶電容係由一第二子畫素電極及該共用電極間隔一液晶層形成。
一種液晶顯示器，包含：複數掃描線及複數資料線，該些掃描線及該些資料線所圍成的區域定義出複數畫素單元，各該畫素單元區分為：一第一子畫素單元，其形成有電連接該些資料線其一的一第一切換元件、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；以及一第二子畫素單元，其形成有電連接該第一切換元件的一第二切換元件、一耦合電容及電連接至該第二切換元件之一第二液晶電容及一第二儲存電容；其中該耦合電容電連接該第二切換元件之一第一輸出入端及一第二輸出入端之間，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第n-1條掃描線，且當該第n-1條掃描線被驅動時，該第二切換元件中和該第一子畫素單元與該第二子畫素單元的電壓差。
如申請專利範圍第6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一第一及一第二薄膜電晶體所構成，該耦合電容電連接該第二薄膜電晶體之源極及汲極。
如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示器，其中該第一薄膜電晶體之源極電連接對應之該資料線；該第一薄膜電晶體之汲極電連接該第二薄膜電晶體的源極。
如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，其中該第一液晶電容係由一第一子畫素電極及一共用電極間隔一液晶層形成，且該第二液晶電容係由一第二子畫素電極及一共用電極間隔一液晶層形成。
一種畫素單元，適於電連接至複數資料線及複數掃描線，該畫素單元包含：一第一子畫素單元，其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；一第二子畫素單元，其形成有互相電連接之一第二液晶電容及一第二儲存電容；以及一雙向二極體，電連接於該第一液晶電容及該第二液晶電容之間，其中當該些掃描線的掃描信號驅動時，影像資料向該第一子畫素單元及該第二子畫素單元充電使該第一子畫素單元及該第二子畫素單元形成兩個不同的電位差，且當停止該掃描信號時，該雙向二極體中和該第一子畫素單元及該第二子畫素單元的電壓差。
如申請專利範圍第10項所述之畫素單元，其中該雙向二極體包含一第一二極體電晶體及一第二二極體電晶體，且該第一二極體電晶體的第一端電連接於該第二二極體電晶體的第二端；該第一二極體電晶體的第二端電連接於該第二二極體電晶體的第一端；該第一二極體電晶體的第三端電連接於該第一二極體電晶體的第一端；該第二二極體電晶體的第三端電連接於該第二二極體電晶體的第一端，藉以於該第一二極體電晶體的第二端及第三端間形成一第一寄生電容；於該第二二極體電晶體的第二端及第三端間形成一第二寄生電容。
如申請專利範圍第11項所述之畫素單元，其中該第一二極體電晶體的第三端電連接該第二子畫素單元的該第二儲存電容及該第二液晶電容；該第二二極體電晶體的第三端電連接於該第一子畫素單元的該第一儲存電容及該第一液晶電容。
如申請專利範圍第12項所述之畫素單元，其中該第一液晶電容係由一第一子畫素電極及一共用電極間隔一液晶層形成，且該第二液晶電容係由一第二子畫素電極及一共用電極間隔一液晶層形成。
如申請專利範圍第10項所述之畫素單元，其中該第一切換元件由一第一薄膜電晶體所構成。
如申請專利範圍第14項所述之畫素單元，其中該雙向二極體的放電速率相等於該第一薄膜電晶體之關電流。