專利名稱：可自動調(diào)節(jié)每一像素孔徑比的液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)器件，尤其涉及具有能控制孔徑比和亮度的動態(tài)孔徑比控制系統(tǒng)的LCD器件。
背景技術(shù)：
陰極射線管(CRT)主要用作電視機(jī)和臺式計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的顯示器，但是CRT有重量沉、尺寸大、能耗高等缺點(diǎn)。因此，需要用平板顯示(FPD)器件代替CRT。例如，人們已研究并開發(fā)了液晶顯示(LCD)器件和電致發(fā)光顯示(ELD)器件。具體而言，LCD器件利用了夾在陣列基板和濾色片基板之間的液晶分子的光學(xué)各向異性和極化性質(zhì)。
圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的放大透視圖。LCD器件包括通常被稱為濾色片基板的上基板5、通常被稱為陣列基板的下基板22、以及夾在上下基板5和22之間的液晶材料層14。在上基板5上形成了矩陣形式的濾色片層7，在上基板5上還設(shè)置了黑矩陣6。濾色片層7包括紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)多個(gè)濾色片7a，7b和7c，它們被黑矩陣6所包圍。在濾色片層7和黑矩陣6上形成了公共電極8。
在下基板22上形成了多個(gè)薄膜晶體管T，它們具有對應(yīng)于濾色片7a，7b和7c的矩陣形式。多根交叉的柵線13和數(shù)據(jù)線15按垂直方式設(shè)置，并使每個(gè)薄膜晶體管(TFT)T位于柵線13和數(shù)據(jù)線15的每個(gè)交叉點(diǎn)相鄰的位置。此外，在由下基板22的柵線13和數(shù)據(jù)線15限定的子像素區(qū)Ps上設(shè)有像素電極17。像素電極17由矩陣形式的透明導(dǎo)電材料(例如氧化銦錫；ITO)構(gòu)成，每個(gè)像素電極17都對應(yīng)于每個(gè)濾色片7a，7b和7c。子像素區(qū)Ps經(jīng)常被稱為點(diǎn)，實(shí)際上它們用于與對應(yīng)的濾色片一起通過液晶層14的調(diào)節(jié)顯示圖像。
掃描信號通過柵線13施加到薄膜晶體管T的柵極上，數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)線15施加到薄膜晶體管T的源極上。結(jié)果，液晶材料層14的液晶分子因?yàn)楣搽姌O18和像素電極17之間的電場作用而定向和重排列。液晶層14的液晶分子具有自極化性質(zhì)，于是在將電壓施加給像素電極17和公共電極18時(shí)，液晶的排列按照電場而改變。液晶分子的重新排列起光學(xué)調(diào)節(jié)作用，它切斷或打開穿過液晶層14的入射光，由此顯示出所需的圖像。此外，LCD器件包括驅(qū)動電路，其中為了讓液晶面板顯示彩色圖像，該電路對RGB數(shù)據(jù)和來自驅(qū)動系統(tǒng)的其它控制信號進(jìn)行控制，并將它們變成所需信號。
圖2是表示按照現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的示意性方框圖。在圖2中，液晶顯示(LCD)器件100包括液晶(LC)面板120和驅(qū)動電路130。LC面板120包括多根柵線122和多根數(shù)據(jù)線124。柵線122與數(shù)據(jù)線124垂直交叉，從而與數(shù)據(jù)線124一起限定出子像素區(qū)Ps。開關(guān)元件T，例如薄膜晶體管，布置在柵線122與數(shù)據(jù)線124的交叉點(diǎn)附近，并與柵線122和數(shù)據(jù)線124相連。驅(qū)動電路130通常從驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)接收RGB數(shù)據(jù)和其它控制信號，然后將電信號施加給LC面板120。驅(qū)動電路130包括時(shí)序控制器(timingcontroller)136、伽瑪電壓發(fā)生器138、柵驅(qū)動器132和數(shù)據(jù)驅(qū)動器134。柵驅(qū)動器132與多根柵線122相連，它向柵線122提供柵信號。數(shù)據(jù)驅(qū)動器134與多根數(shù)據(jù)線124相連，它向數(shù)據(jù)線124提供數(shù)據(jù)信號。
另外，時(shí)序控制器136將從驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)接收的RGB數(shù)據(jù)和其它控制信號發(fā)送給數(shù)據(jù)驅(qū)動器134。控制信號是多個(gè)同步時(shí)序信號，它包括作為幀識別的垂直同步信號、作為行識別的水平同步信號、作為數(shù)據(jù)輸入標(biāo)志的使能信號、以及主時(shí)鐘。時(shí)序控制器136在收到時(shí)序同步信號后，分別產(chǎn)生數(shù)據(jù)控制信號和柵控制信號，然后根據(jù)時(shí)序同步信號重新排列RGB數(shù)據(jù)。即，將RGB數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、水平同步信號、用于RGB數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入的垂直線啟動信號(vertical line start signal)、以及用于數(shù)據(jù)移位的源極脈沖時(shí)鐘由時(shí)序控制器136發(fā)給數(shù)據(jù)驅(qū)動器134。此外，時(shí)序控制器136向柵驅(qū)動器132輸入垂直同步信號、用于柵導(dǎo)通信號(gate-on-signal)輸入的垂直線啟動信號、以及用于序列柵信號(sequential gate signal)輸入的柵時(shí)鐘。另外，伽瑪電壓發(fā)生器138利用RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生RGB參考電壓，然后將該RGB參考電壓發(fā)給數(shù)據(jù)驅(qū)動器134。
其間，當(dāng)LCD器件在長時(shí)間顯示了靜止圖像后再顯示移動圖像時(shí)，先前靜止畫面的某些影像圖偶爾會留下來，即所謂的殘留圖像。尤其是，在向公共電極和像素電極之間施加DC電壓時(shí)，由于液晶具有折射的雙折射性質(zhì)，且容易因DC電壓而劣化(deterioration)，因此這時(shí)會產(chǎn)生這種殘留圖像。所以，通常液晶層由AC電壓驅(qū)動和工作。另外，如果施加給像素電極和公共電極的電壓極性固定，那么液晶劣化進(jìn)一步加劇，因此對于這種驅(qū)動方法來說，每一幀施加的電壓極性都要轉(zhuǎn)變。具體而言，為了轉(zhuǎn)變施加電壓的極性，可以采用場反轉(zhuǎn)(inversion)驅(qū)動法、行反轉(zhuǎn)驅(qū)動法和點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動法之一。
在場反轉(zhuǎn)法中，只要場變化，就要將提供給LC面板的數(shù)據(jù)信號反轉(zhuǎn)。在線反轉(zhuǎn)法中，數(shù)據(jù)信號根據(jù)LC面板的柵線來反轉(zhuǎn)。另外，在點(diǎn)反轉(zhuǎn)法中，一個(gè)像素的數(shù)據(jù)信號極性與相鄰像素的相反，在每個(gè)區(qū)域中都要反轉(zhuǎn)提供給LC面板的數(shù)據(jù)信號。當(dāng)將這些反轉(zhuǎn)法用于LCD器件時(shí)，圖2的驅(qū)動電路130要包括極性施加器(polarity applier)(未示出)。在上面提到的反轉(zhuǎn)方法中，因?yàn)辄c(diǎn)反轉(zhuǎn)法最頻繁的改變極性，因此它得到了廣泛應(yīng)用。
回來參照圖1，子像素區(qū)Ps對應(yīng)于R、G和B濾色片7a、7b和7c，這組R、G和B濾色片7a、7b和7c構(gòu)成了一個(gè)像素，它通過將紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色混合起來表示所需的顏色，用以顯示圖像。如果圖1的LCD器件采用點(diǎn)反轉(zhuǎn)法，那么每個(gè)子像素的極性就與其相鄰的像素的極性不同。即，要為R、G和B中的每一個(gè)變換數(shù)據(jù)信號。在該意義上，建議與子像素區(qū)Ps相對應(yīng)的濾色片7a、7b和7c如下排列布置。
圖3-7是表示以下類型的子像素排列的平面圖條型(stripe type)，嵌合型(mosaic type)，三角型，方型，以及四方格型(quad type)。
圖3表示濾色片的條型布置。在圖3中，子像素區(qū)Ps按行列方式均勻排列。紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片在行方向上交替排列，但是沿列方向上排列相同的濾色片——紅(R)、綠(G)或者藍(lán)(B)濾色片。
圖4表示濾色片的嵌合型布置。在圖4中，子像素區(qū)Ps按行列方式均勻布置。但是，與圖3的條紋型布置不同的是，紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片既沿著行方向、又沿著列方向交替排列。
圖5表示濾色片的三角型布置。在圖5中，子像素區(qū)Ps排成行，但按列布置的子像素形成對角線形。紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片沿著行方向交替排列。但是，在列方向上，將紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片排列成不讓相同濾色片連在一起。即，如果將紅(R)和綠(G)濾色片布置成在第一行中彼此相連，那么在第二行中的藍(lán)(B)濾色片將位于紅(R)和綠(G)濾色片之間的區(qū)域上。通過這種方式，第二行的紅(R)濾色片就位于第一行的綠(G)和藍(lán)(B)濾色片之間的區(qū)域上，第二行的綠(G)濾色片位于第一行的藍(lán)(B)和紅(R)濾色片之間的區(qū)域上。于是，第一行的紅(R)和綠(G)濾色片與第二行的藍(lán)(B)濾色片構(gòu)成了三角形。因此，這就是為什么將圖5的布置方案稱為三角型的原因。
圖6表示濾色片的方型布置。在圖6中，子像素區(qū)Ps均勻地按行列方式排列。紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片在行方向上交替排列，但僅有兩種濾色片在列方向上交替排列。例如，紅(R)和綠(G)、綠(G)和藍(lán)(B)、或紅(R)和藍(lán)(B)濾色片在沒有其它顏色濾色片的情況下沿列方向交替排列。
圖7表示濾色片的四方格型布置方案。圖7中，將白(W)濾色片與紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片合在一起。子像素區(qū)Ps按行列方式均勻設(shè)置。紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和白(W)濾色片聚在一起形成較大的長方形。即，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和白(W)濾色片中的兩種在第一行中交替排列，另外兩種濾色片在第二行中交替排列。由于額外布置了白(W)濾色片，濾色片按四邊型布置的LCD器件具有高亮度、高孔徑比和良好的對比度。此外，具有白(W)濾色片的子像素可由額外的數(shù)據(jù)信號操縱。
其間，因?yàn)長CD器件中采用的光源一般發(fā)射白光，因此白(W)子像素可以沒有任何濾色片。
在上面提到的濾色片布置中，條紋型、嵌合型、三角型和四方格型布置方式提供的亮度相對較低，并且具有孔徑比和對比度不可變和固定的缺點(diǎn)。此外，盡管具有四方格型布置的LCD器件能夠獲得高亮度、高孔徑比和對比度，但因?yàn)樗枰獮榘?W)子像素提高額外的數(shù)據(jù)信號，因此還需要復(fù)雜的電路，要求較高的制造成本。另外，具有紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色片的LCD器件因?yàn)橹徊捎萌N顏色——紅、綠和藍(lán)色來顯示所需顏色的圖像，所以它的色域較窄。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種能自動調(diào)整每個(gè)像素的孔徑比的液晶顯示器件，它基本上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種能提供高孔徑比、高亮度和改善的對比度的液晶顯示器件。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是提供一種能擴(kuò)大色域的液晶顯示器件。
在以下描述中將闡明本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，通過這些描述將使它們在某種程度上變得顯明，或者通過對本發(fā)明的實(shí)踐可以學(xué)到它們。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和得到。
按照此處具體和概括描述的內(nèi)容，為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)，并按照本發(fā)明的目的，一種液晶顯示器件包括第一基板，它包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都具有白(W)子像素、和圍繞著該白(W)子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素；在第一基板上設(shè)置的柵線；在第一基板上設(shè)置的數(shù)據(jù)線，與柵線基本垂直并與之交叉；在第一基板上與柵線和數(shù)據(jù)線相連的薄膜晶體管；與每個(gè)薄膜晶體管相連、并與R、G、B和Y子像素之一相對應(yīng)的第一到第四像素電極；位于第二基板上的濾色片層，該濾色片層包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)濾色片，R、G、B和Y濾色片每個(gè)都與R、G、B和Y子像素中的一個(gè)相對應(yīng)；位于濾色片層上的公共電極；以及夾在濾色片層和第一到第四像素電極之間的液晶層。
另一方面，一種液晶顯示器件包括第一基板，包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都具有白(W)子像素、和圍繞著該白(W)子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素；在第一基板上設(shè)置的柵線；在第一基板上設(shè)置的數(shù)據(jù)線，與柵線大致垂直并與之交叉；第一基板上的薄膜晶體管，它們每一個(gè)都與柵線和數(shù)據(jù)線相連；布置在第一基板上各個(gè)相應(yīng)R、G、B和Y子像素中、并與薄膜晶體管相連的第一到第四像素電極，其中第一到第四像素電極中的每一個(gè)基本上具有與R、G、B和Y子像素之一的形狀相對應(yīng)的陀螺形；布置在第一基板上的各個(gè)R、G、B和Y子像素中的公共電極，這些公共電極分別與第一到第四像素電極相分隔，其中每個(gè)公共電極都基本上具有與第一到第四像素電極之一相對應(yīng)的陀螺形；位于第二基板上的濾色片層，該濾色片層包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)濾色片，R、G、B和Y濾色片每個(gè)都與R、G、B和Y子像素相對應(yīng)；以及夾在濾色片層和第一到第四像素電極之間的液晶層。
應(yīng)當(dāng)理解，前述概括描述和以下詳細(xì)描述都是示例性和解釋性的，意欲對所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


為了提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解而將附圖包括進(jìn)來，將其結(jié)合構(gòu)成本說明書的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其連同說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器件的分解透視圖；圖2是表示按照現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器件的示意性方框圖；圖3-7分別是表示條紋型、嵌合型、三角型、方型和四方格型的子像素布置的平面圖；圖8是表示按照本發(fā)明的液晶顯示器件的子像素布置的平面圖；圖9是表示按照本發(fā)明的LCD器件的一個(gè)像素的示例性工作狀態(tài)的平面圖；圖10表示施加給圖8的液晶顯示器件的數(shù)據(jù)信號；圖11A和11B表示分別在圖8的LCD器件顯示白色和黑色時(shí)的像素工作狀態(tài)；圖12是在本發(fā)明的液晶顯示器件中顯示的示例性畫面；圖13A-13C分別表示在圖12的A1-A3部分中選擇的像素；圖14是表示按照本發(fā)明的像素電極和公共電極的示例性結(jié)構(gòu)的平面圖；圖15是表示圖14的一個(gè)像素的平面圖；以及圖16-18是表示按照本發(fā)明的像素的示意性簡圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在對本發(fā)明的所示實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，這些實(shí)施例的例子示于附圖中。盡可能地，在所有附圖中用相同的參考數(shù)字表示相同或類似部件。
圖8是表示按照本發(fā)明的液晶顯示器的子像素布置的平面圖。為了說明簡便起見，省略了圖8中子像素的柵線、數(shù)據(jù)線和薄膜晶體管。
圖8中，液晶顯示(LCD)器件200包括多個(gè)像素P，它們每個(gè)都顯示預(yù)定顏色。每個(gè)像素P都包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)、黃(Y)和白(W)子像素PSR、PSG、PSB、PSY和PSW，這些子像素每個(gè)都代表著紅、綠、藍(lán)、黃和白色。每個(gè)R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB和PSY的形狀大致類似于矩形，在這些像素的一角有一切角邊(corner-cut side)。R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB、PSY被布置成方形，并讓R子像素PSR與B子像素PSB的切角邊、G子像素PSG與Y子像素PSY的切角邊分別彼此面對。W子像素位于像素P的中央部分，該像素部分被R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB和PSY的切角邊定義。W子像素PSW的形狀基本上為菱形。盡管圖8示出了R子像素PSR與B子像素PSB面對，但R子像素PSR還可穿過W子像素PSW與G子像素PSG或Y子像素PSY面對。
與圖3-7所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，由于圖8的LCD器件200還包括能顯示黃色的黃(Y)子像素PSY，因此LCD器件200具有擴(kuò)大了色域的優(yōu)點(diǎn)。此外，當(dāng)圖8的LCD器件200通過上述點(diǎn)反轉(zhuǎn)方法操作時(shí)，施加給R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極(未示出)的電壓會在W子像素PSW中產(chǎn)生并感生間接電場，于是與W子像素PSW相對應(yīng)的液晶層(未示出)通過該間接電場定向。結(jié)果，每個(gè)像素P的亮度和孔徑比可基于所顯示的顏色自動調(diào)節(jié)，每一幀中的對比度也得到加強(qiáng)，LCD器件的畫面質(zhì)量得以提高。
盡管本發(fā)明中未示出，但LCD器件200具有與圖1所示類似的截面圖。例如，LCD器件200具有包括柵線、數(shù)據(jù)線、薄膜晶體管和像素電極的第一基板；包括黑矩陣、濾色片層和公共電極的第二基板。此外，在第一和第二基板之間夾有液晶層。
圖9是表示按照本發(fā)明的LCD器件的一個(gè)像素的示例性工作狀態(tài)的平面圖。圖8的示例性像素通過點(diǎn)反轉(zhuǎn)方法來驅(qū)動。
圖9中，像素P包括分別能顯示紅、綠、藍(lán)、黃和白色的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)、黃(Y)和白(W)子像素PSR、PSG、PSB、PSY和PSW。在顯示所需顏色時(shí)，與紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY相對應(yīng)的像素電極接收正(+)和負(fù)(-)電壓(即數(shù)據(jù)信號)。即，正(+)和負(fù)(-)電壓交替并重復(fù)地施加給除白(W)子像素PSW之外的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY。例如，在將正(+)電壓施加給紅(R)和藍(lán)(B)子像素PSR和PSB時(shí)，將負(fù)(-)電壓施加給綠(G)和黃(Y)子像素PSG和PSY。
另外，在圖9中，本發(fā)明的白(W)子像素PSW沒有任何像素電極。并且，白(W)子像素PSW不會產(chǎn)生由相應(yīng)像素電極和公共電極直接產(chǎn)生的直接電場。但是，因?yàn)閷⑾噜徸酉袼刂袠O性彼此相反的電壓施加給紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY，于是在白(W)子像素PSW中通過點(diǎn)反轉(zhuǎn)操作產(chǎn)生了間接電場。此時(shí)，白(W)子像素PSW具有透明絕緣體而非白色濾色片。
換言之，在將正(+)電壓施加給紅(R)子像素PSR的像素電極、將負(fù)(-)電壓施加給黃(Y)子像素PSY的像素電極時(shí)，在紅(R)子像素PSR和黃(Y)子像素PSY的切角邊之間的白(W)子像素PSW中形成了第一電場E1。另外，在將正(+)電壓施加給紅(R)子像素PSR的像素電極、將負(fù)(-)電壓施加給綠(G)子像素PSG的像素電極時(shí)，在紅(R)子像素PSR和綠(G)子像素PSG的切角邊之間的白(W)子像素PSW中形成了第二電場E2。通過這種方式，在藍(lán)(B)子像素PSB和綠(G)子像素PSG的切角邊之間形成第三電場E3，在藍(lán)(B)子像素PSB和黃(Y)子像素PSY的切角邊之間形成第四電場E4。即，盡管白(W)子像素PSW沒有像素電極，但白(W)子像素PSW具有由相鄰子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極產(chǎn)生的第一到第四電場E1-E4。于是，在每個(gè)像素中與白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層就根據(jù)第一到第四電場E1-E4具有不同的透射率。
圖10表示施加給圖8的液晶顯示器件的數(shù)據(jù)信號，圖11A和11B分別表示在圖8的LCD器件顯示白色和黑色時(shí)的像素操作狀態(tài)。此時(shí)，假設(shè)LCD器件可在常黑模式下工作，并通過點(diǎn)反轉(zhuǎn)法驅(qū)動。
如圖10所示，當(dāng)LCD器件顯示白色時(shí)，將具有高電壓(+Vdd)(即正(+)性)和低電壓(-Vdd)(即負(fù)性)的數(shù)據(jù)信號施加給子像素。由于LCD器件是通過點(diǎn)反轉(zhuǎn)法來驅(qū)動的，因此每個(gè)子像素都分別接到正(+)電壓(+Vdd)和負(fù)電壓(-Vdd)。相反，當(dāng)LCD器件顯示黑色時(shí)，將數(shù)值與公公共電壓(Vcom)大小相同的數(shù)據(jù)信號施加給所有子像素。
如圖11A所示，當(dāng)像素顯示白色時(shí)，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極(未示出)接收正(+)高電壓數(shù)據(jù)信號(+Vdd)和負(fù)(-)低電壓數(shù)據(jù)信號(-Vdd)。具體地，紅(R)和藍(lán)(B)子像素PSR和PSB接收正(+)高電壓數(shù)據(jù)信號(+Vdd)，而綠(G)和黃(Y)子像素PSG和PSY接收負(fù)(-)低電壓數(shù)據(jù)信號(-Vdd)，反之亦然。于是，因?yàn)榧t(R)和黃(Y)子像素PSR和PSY具有相反的電壓值+Vdd和-Vdd，因此紅(R)和黃(Y)子像素PSR和PSY之間的電壓差為2Vdd。如圖11A所示，由于該電壓差2Vdd的存在，在白(W)子像素PSW中產(chǎn)生第一電場E1。通過這種方式，由于紅(R)和綠(G)子像素PSR和PSG之間、綠(G)和藍(lán)(B)子像素PSG和PSB之間、以及藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSB和PSY之間的電壓差2Vdd，在白(W)子像素PSW中產(chǎn)生了第二到第四電場E2-E4。結(jié)果，盡管白(W)子像素PSW沒有像素電極，但與該白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層卻被第一到第四電場E1-E4驅(qū)動，從而讓入射光透過。
如圖11B所示，當(dāng)像素顯示黑色時(shí)，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極(未示出)接收數(shù)值與公公共電壓Vcom大小相等的數(shù)據(jù)信號。于是，在紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極中沒有電壓差，白(W)子像素PSW中也就不產(chǎn)生電場。與該白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層阻擋入射光。
總之，本發(fā)明的液晶顯示器件通過在顯示白色圖像時(shí)控制與白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層，能大幅提高亮度和孔徑比。此外，本發(fā)明的液晶顯示器件通過在顯示黑色圖像時(shí)控制與白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層，能降低亮度和孔徑比。即，在本發(fā)明中可讓稍白的顏色變得更白，讓稍黑的顏色變得更黑。另外，由于每個(gè)像素中通過施加給紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極的數(shù)據(jù)信號自動調(diào)節(jié)亮度和孔徑比，因此每一幀的對比度也是可自動調(diào)節(jié)的。
圖12是本發(fā)明的液晶顯示器件中顯示的畫面，圖13A-13C表示在圖12的部分A1-A3中選擇的像素。
圖12中，第一部分A1表示白色，第二部分A2表示黑色，第三部分A3表示灰色。于此按照前面所描述的，將正(+)高電壓(+Vdd)和負(fù)(-)低電壓(-Vdd)施加給顯示白色的像素、例如第一部分A1，將公共電壓Vcom施加給顯示黑色的像素、例如第二部分A2。在顯示灰色、例如第三部分A3時(shí)，子像素的像素電極接收正(+)或負(fù)(-)電壓，其中該正(+)或負(fù)(-)電壓的絕對值大于公共電壓Vcom的絕對值，并小于正(+)高電壓(+Vdd)或負(fù)(-)低電壓(-Vdd)的絕對值。
圖13A和13B分別表示白色和黑色顯示像素、例如部分A1和A2。在顯示圖13A中所描述的、圖12的部分A1所示的白色時(shí)，在相鄰的兩個(gè)子像素之間存在電壓差2Vdd。但是，在顯示圖13B中所描述的、部分A2中所示的黑色時(shí)，在紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY之間沒有電壓差。因此，在顯示白色的第一部分A1中的白(W)子像素PSW內(nèi)形成了最大功率的電場EW(圖13A)，從而使得該白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層透射光。在顯示黑色的第二部分A2中的白(W)子像素PSW內(nèi)形成最弱電場EB(圖13B)，從而使得與該白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層阻擋光。
其間，在顯示灰色的第三部分A3中，如圖13C所示，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY的像素電極分別接收第一到第四電壓+V1、-V2、+V3和-V4，它們具有正(+)和負(fù)(-)性。第一到第四電壓+V1、-V2、+V3和-V4的絕對值大于公共電壓Vcom的絕對值，小于高電壓(圖10的參考Vdd)，例如，Vcom＜V1＜Vdd，Vcom＜V2＜Vdd，Vcom＜V3＜Vdd，以及Vcom＜V4＜Vdd。于是，當(dāng)像素P顯示灰色時(shí)，紅(R)和黃(Y)子像素PSR和PSY之間的電壓差(V1+V4)大于0V，小于2Vdd(即，0＜(V1+V4)＜2Vdd)。通過這種方式，紅(R)和綠(G)子像素PSR和PSG之間的電壓差是0＜(V1+V2)＜2Vdd，綠(G)和藍(lán)(B)子像素PSG和PSB之間的電壓差是0＜(V2+V3)＜2Vdd，藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSB和PSY之間的電壓差是0＜(V3+V4)＜2Vdd。結(jié)果，在顯示灰度級介于黑和白之間的顏色時(shí)，在白(W)子像素PSW中產(chǎn)生大于最弱電場EB、小于最強(qiáng)的電場EW的電場EG(即EB＜EG＜EW)。此時(shí)，與第三部分A3的白(W)子像素PSW相對應(yīng)的液晶層可透射光量多于第二部分A2、但小于第一部分A1的光。即，顯示灰度級介于黑和白之間的顏色的第三部分A3自動提供了居中亮度和孔徑比。
總之，由于本發(fā)明的液晶顯示器件具有能為相應(yīng)液晶層提供間接電場的白(W)子像素PSW，因此在每個(gè)像素P中可根據(jù)像素的灰度級自動調(diào)節(jié)亮度和孔徑比。于是，顯示畫面的對比度增加，畫面質(zhì)量得以提高。
圖14是表示按照本發(fā)明的像素電極和公共電極的示例性結(jié)構(gòu)的平面圖，圖15是表示圖14的一個(gè)像素的平面圖。圖14和15的LCD器件是一個(gè)共平面開關(guān)模式(IPS模式)例子。
在圖14和15中，每個(gè)像素P都包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)、黃(Y)和白(W)子像素PSR、PSG、PSB、PSY和PSW。R子像素PSR包括第一像素和公共電極310和350，它們沿子像素的形狀交替布置成陀螺形。另外，G、B和Y子像素PSG、PSB和PSY分別包括第二到第四像素電極320、330和340、以及公共電極350。第二到第四像素電極320、330和340與對應(yīng)的公共電極350布置成交替圖案，并沿著對應(yīng)的子像素形狀形成螺旋形。于此按照上面所述的，第一到第四像素電極310、320、330和340每一個(gè)的最外部分在W子像素PSW中產(chǎn)生間接電場。但是，為了提高W子像素PSW對相應(yīng)液晶層的操作能力，圖14和15所示的LCD器件還包括位于W子像素PSW中的第一輔助像素電極310a、320a、330a和340a以及第二輔助像素電極310b、320b、330b和340b。第一輔助像素電極310a、320a、330a和340a分別由第一到第四像素電極310、320、330和340向W子像素PSW延伸。此外，第二輔助像素電極310b、320b、330b和340b分別從第一輔助像素電極310a、320a、330a和340a延伸出來。例如，第一輔助像素電極310a從第一像素電極310中基本垂直地伸出，第一輔助像素電極320a從第二像素電極320中基本垂直地伸出，第一輔助像素電極330a從第三像素電極330中基本垂直地伸出，以及第一輔助像素電極340a從第四像素電極340中基本垂直地伸出。另外，第二輔助像素電極310b、320b、330b和340b分別從對應(yīng)的第一輔助像素電極310a、320a、330a和340a中基本垂直地伸出。于是，從R子像素PSR伸出的第一輔助電極310a面對從Y子像素PSY伸出的第二輔助像素電極340b，并與之隔開。于是，從R子像素PSR伸出的第一輔助電極310a與從Y子像素PSY伸出的第二輔助電極340b形成電場。在顯示白色時(shí)，在分別從R和Y子像素PSR和PSY中伸出的第一輔助像素電極310a和第二輔助像素電極340b之間存在電壓差2Vdd。在顯示黑色時(shí)，在分隔的第一和第二輔助像素電極310a和340b之間沒有電壓差。另外，在顯示灰度級介于黑和白之間的顏色時(shí)，相分隔的第一和第二輔助像素電極310a和340b之間的電壓差范圍約為0V到2Vdd。結(jié)果，每個(gè)像素中，在從R子像素PSR伸出的第一輔助像素電極310a和從Y子像素PSY伸出的第二輔助像素電極340b之間產(chǎn)生的電場自動得以調(diào)節(jié)，此時(shí)，W子像素PSW的透光率可基于像素P顯示的顏色而變化。
上述操作還適合于從R子像素PSR伸出的第二輔助像素電極310b與從G子像素PSG伸出的第一輔助像素電極320a之間，從G子像素PSG伸出的第二輔助像素電極320b與從B子像素PSB伸出的第一輔助像素電極330a之間，以及從B子像素PSB伸出的第二輔助像素電極330b與從Y子像素PSY伸出的第一輔助像素電極340a之間。
總之，本發(fā)明的IPS模式LCD器件具有能通過第一和第二輔助像素電極之間形成的間接電場控制相應(yīng)的液晶層的W子像素PSW。于是，亮度和孔徑比能根據(jù)每個(gè)像素P中顯示的灰度級自動調(diào)節(jié)。另外，所顯示畫面的對比度也得到增強(qiáng)，畫面質(zhì)量得以提高。
其間，在第一輔助像素電極310a、320a、330a和340a之一與第二輔助像素電極310b、320b、330b和340b中的對應(yīng)一個(gè)之間的電壓差(即第一電壓差)范圍約為0V到2Vdd。但是，在公共電極350與R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB和PSY的第一到第四像素電極310、320、330和340中對應(yīng)的一個(gè)之間的電壓差(即第二電壓差)范圍約為0V到Vdd。也就是說，W子像素PSW中的第一電壓差大于其它子像素PSR、PSG、PSB和PSY中的第二電壓差。于是，在W子像素PSW中形成的電場要比R、G、B和Y子像素PSR、PSG、PSB和PSY中形成的電場強(qiáng)得多，由此就增大了與W子像素PSW相對應(yīng)的液晶層的響應(yīng)時(shí)間。另外，如果第一和第二輔助像素電極之間的間隔增大，孔徑比也增大。
在上述例子中，描述了被紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素PSR、PSG、PSB和PSY環(huán)繞的白(W)子像素PSW具有菱形形狀。如圖16-18所示，但是白(W)子像素PSW可被構(gòu)造成各種形狀。
圖16中，白(W)子像素具有圓形或卵形，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素具有環(huán)繞著白(W)子像素的圓形切角邊。在該意義上，在白(W)子像素中通過前述創(chuàng)造性原理形成了間接電場E。
圖17中，白(W)子像素具有正方形或矩形形狀，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素具有環(huán)繞著白(W)子像素的L-形切角邊。在該意義上，在白(W)子像素中通過前述創(chuàng)造性原理形成了間接電場E。
圖18中，白(W)子像素具有十字形狀，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素具有環(huán)繞著白(W)子像素的W-形切角邊。在該意義上，在白(W)子像素中通過前述創(chuàng)造性原理形成了間接電場E。
另外，盡管在圖14和15中未示出，IPS模式的LCD器件包括第一基板，該基板具有柵線、數(shù)據(jù)線、開關(guān)TFT、像素電極和公共電極；第二基板，它具有黑矩陣和濾色片層；夾在第一和第二基板之間的液晶層。
按照本發(fā)明，LCD器件具有環(huán)繞著白(W)子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素。另外，施加給紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素的像素電極的數(shù)據(jù)信號在白(W)子像素中形成電場。于是，本發(fā)明的LCD器件可自動調(diào)節(jié)每個(gè)像素中的亮度和孔徑比，由此也提高了每一幀的對比度。另外，由于采用了能顯示黃色的黃(Y)子像素，還擴(kuò)展了該LCD器件的色域。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，可在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下對本發(fā)明的液晶顯示器做出各種改進(jìn)或變化。因此，試圖認(rèn)為只要本發(fā)明的變化和改進(jìn)落在所附權(quán)利要求及其等效范圍之內(nèi)，本發(fā)明就涵蓋了這些改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件，它包括包括多個(gè)像素的第一基板，其中所述每個(gè)像素都具有白(W)子像素以及環(huán)繞著所述白子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素；設(shè)置在所述第一基板上的柵線；設(shè)置在所述第一基板上并與所述柵線基本垂直交叉的數(shù)據(jù)線；設(shè)置在所述第一基板上與所述柵線和數(shù)據(jù)線相連接的薄膜晶體管；第一到第四像素電極，每一像素電極與一薄膜晶體管相連接，并與所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素相對應(yīng)設(shè)置；位于第二基板上的濾色片層，其包括與所述第一基板的紅、綠、藍(lán)和黃子像素中的一個(gè)相對應(yīng)的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)濾色片；位于所述濾色片層上的公共電極；以及夾在所述濾色片層和第一到第四像素電極之間的液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一到第四像素電極中的兩相鄰電極分別接收極性相反的不同電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述白子像素包括由所述第一到第四像素電極形成的間接電場。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，所述間接電場產(chǎn)生于所述第一到第四像素電極的兩相鄰電極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，與所述白子像素相對應(yīng)的那部分液晶層由每一像素中的間接電場驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其特征在于，對應(yīng)于所述白子像素的那部分液晶層具有根據(jù)施加給所述第一到第四像素電極中兩相鄰電極的電壓之間的電壓差可調(diào)的透光率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素每個(gè)都具有包括切角邊的基本上呈矩形的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于，所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素形成了基本上呈方形布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于，所述白子像素是由所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素每一個(gè)的切角邊所限定的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，所述白子像素具有基本上呈下述形狀之一的形狀菱形、圓形、卵形、方形、和十字形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述濾色片還包括對應(yīng)于白子像素的白(W)濾色片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其特征在于，在所述白濾色片上設(shè)置有公共電極。
13.一種液晶顯示器件，包括第一基板，其包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都具有白(W)子像素和環(huán)繞著所述白子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素；設(shè)置在所述第一基板上的柵線；設(shè)置在所述第一基板上并與所述柵線基本垂直交叉的數(shù)據(jù)線，它與柵線大致垂直且交叉；在所述第一基板上與所述柵線和數(shù)據(jù)線相連接的薄膜晶體管；設(shè)置在所述第一基板上的各紅、綠、藍(lán)和黃子像素中、并與所述薄膜晶體管相連的第一到第四像素電極，其中所述第一到第四像素電極每個(gè)都具有與紅、綠、藍(lán)和黃子像素中一個(gè)的形狀相對應(yīng)的陀螺形狀；設(shè)置在所述第一基板上的各個(gè)紅、綠、藍(lán)和黃子像素中、并分別與第一到第四像素電極隔開的公共電極，其中每個(gè)所述的公共電極都具有與所述第一到第四像素電極中一個(gè)的形狀相對應(yīng)的陀螺狀；位于所述第二基板上的濾色片層，其包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)濾色片，所述紅、綠、藍(lán)和黃濾色片每個(gè)都對應(yīng)于所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素中的一個(gè)；以及夾在所述濾色片層和第一到第四像素電極之間的液晶層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，還包括分別從所述第一到第四像素電極伸出的第一紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)輔助電極、以及分別從第一到第四像素電極伸出的第二紅(R)、綠(G)、藍(lán)(L)和黃(Y)輔助電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其特征在于，所述第一紅輔助電極基本上平行于所述第二黃輔助電極，所述第一綠輔助電極基本上平行于所述第二紅輔助電極，所述第一藍(lán)輔助電極基本上平行于所述第二綠輔助電極，所述第一黃輔助電極基本上平行于所述第二藍(lán)輔助電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其特征在于，所述白子像素包括在所述第一紅輔助電極與第二黃輔助電極之間、在所述第一綠輔助電極和第二紅輔助電極之間、在所述第一藍(lán)輔助電極和第二綠輔助電極之間、以及在所述第一黃輔助電極和第二藍(lán)輔助電極之間形成的間接電場。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其特征在于，對應(yīng)于所述白子像素的那部分液晶層由每個(gè)像素的間接電場驅(qū)動。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，所述第一到第四像素電極中的兩相鄰電極分別接收極性相反的不同電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，對應(yīng)于所述白子像素的那部分液晶層具有可以根據(jù)施加到第一到第四像素電極中兩相鄰電極的電壓之間的電壓差調(diào)節(jié)的透光率。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素每個(gè)都具有包括切角邊的基本上呈矩形的形狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的器件，其特征在于，所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素基本上呈方形。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的器件，其特征在于，所述白子像素由所述紅、綠、藍(lán)和黃子像素的切角邊來限定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件，其特征在于，所述白子像素具有基本上呈下述形狀之一的形狀菱形、圓形、卵形、方形、和十字形。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，所述濾色片層還包括對應(yīng)于所述白子像素的白(W)濾色片。
全文摘要
一種LCD器件包括第一基板，它包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都具有白(W)子像素以及環(huán)繞著該W子像素的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)子像素；第一基板上的薄膜晶體管，每個(gè)薄膜晶體管都與柵線和數(shù)據(jù)線相連；與每個(gè)薄膜晶體管相連的第一到第四像素電極，它們被布置成與R、G、B和Y子像素中的一個(gè)相對應(yīng)；第二基板上的濾色片層，它包括紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)和黃(Y)濾色片，R、G、B和Y濾色片每個(gè)都對應(yīng)于R、G、B和Y子像素中的一個(gè)；位于濾色片上的公共電極；以及夾在濾色片層和第一到第四像素電極之間的液晶層。
文檔編號G02F1/1343GK1637560SQ20041010350
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者尹在京 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社