專利名稱：垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種像素電路，特別是涉及一種垂直取向模式薄膜晶體管液晶 顯示裝置的像素電路。
技術(shù)背景液晶顯示裝置中的液晶本身不發(fā)光，液晶顯示是通過電場控制液晶分子扭轉(zhuǎn)來控制液晶單元的光透過率，從而達(dá)到顯示的目的。通常情況下，TFT-LCD(薄 膜晶體管液晶顯示裝置)中把液晶封入上下基板之間。在垂直取向模式的 TFT-LCD中，液晶分子一般由介電常數(shù)為負(fù)且各向異性的液晶材料構(gòu)成。參考美 國專利6661488B1，液晶顯示裝置的上下基板在不施加電壓的情況下，液晶分子 106垂直于第一基板101與第二基板104排列，如圖1A;電壓信號可以通過分 別附著于第一基板101與第二基板104上面的公共電極102與像素電極103施 加。在施加電壓的情況下，液晶分子106趨向于垂直于電場方向排列，從而偏離 垂直于第一、第二基板101、 104的方向。具體偏轉(zhuǎn)角度跟所施加偏壓大小有關(guān)， 如圖1B。如此通過電壓信號實(shí)現(xiàn)對液晶分子的調(diào)制，改變液晶像素的光透過特 性，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。當(dāng)液晶分子傾斜 一定角度的時(shí)候，觀察者從不同角度將會觀察到不同的顯 示效果，這就是液晶顯示裝置的視角問題。為解決視角問題，提出了多種技術(shù) 方案。其中，垂直取向模式的液晶顯示裝置通過在像素中設(shè)計(jì)出傾斜角度不同 的子區(qū)域(疇)，如MVA (Multi-domain Vertical Alignment,多疇垂直取向)、PVA (Patterned Vertical Alignment,圖像垂直取向)技術(shù)，像素的顯示特性是其中的各 個(gè)疇在空間上積分平均的效果。這樣，從不同角度觀察液晶顯示器件時(shí)看到的 差別減小，視角得以改善。參照圖l, MVA液晶顯示裝置通過在公共電極102上
形成凸起105或者在像素電極103上形成狹縫107，使由柵極線108和數(shù)據(jù)線 109交叉定義出的像素區(qū)域100中形成傾斜角度不同的四個(gè)子區(qū)域(疇)A, B， C， D。像素電極103與公共電極線110的交疊區(qū)域形成電容用于保持寫入像素 電極103的電壓信號。為進(jìn)一步改善視角，減低色偏的現(xiàn)象，液晶像素區(qū)域內(nèi)與TFT連接的透明 電極被進(jìn)一步分割成不同的區(qū)域，如美國專利7113233B2。透明電極可以是但不 限于氧化銦錫(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)或者氧化鋅(Zinc Oxide,簡稱 ZnO)等兼具透明與導(dǎo)電特征的材料。如圖2示意，通過一定的方法，使像素內(nèi) 分割成的不同區(qū)域上的電壓按照設(shè)計(jì)存在一定的差別，液晶分子傾斜程度不一 樣，分別處于201與202兩種傾斜狀態(tài),這樣就在原來四疇的基礎(chǔ)上增加到了八疇，以進(jìn)一步改善視角特性。美國專利7113233B2提出的八疇顯示方式是通過電容串聯(lián)分壓的效果形成 具有不同電壓值的第一子像素A、第二子像素B來實(shí)現(xiàn)的，該實(shí)現(xiàn)方法存在一個(gè)懸空電極。如圖3示意，該像素電路包括有液晶電容Cu^、 Cu;b,存儲電容CsTA、Cstb,第二子像素B上串聯(lián)的附加電容CSIN與液晶電容CLCB公用的懸空電極3 0 0 。 懸空電極300會通過耦合與漏電帶來靜電荷的積累，并且積累的電荷很難釋放， 會導(dǎo)致殘留直流電壓，引起圖像錯(cuò)誤灰階表現(xiàn)與殘像等問題。為解決上述懸空電極帶來的電荷積累帶來的問題，有多種方案被提出。但 這些改進(jìn)的方案使像素變得復(fù)雜，像素開口率下降，并且也引入了新的問題， 包括放電TFT抵消附加電容的分壓效果，液晶像素寫入電平值受上一幀寫入數(shù) 值的影響等。并且，像素設(shè)計(jì)確定了像素中不同區(qū)域的劃分，區(qū)域之間的比例 大小是固定不能靈活變化的值，伽瑪特性的調(diào)整實(shí)現(xiàn)不夠靈活。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于垂直取向模式液晶顯示裝置的像 素電路，從時(shí)域劃分的角度，增加像素中疇的數(shù)目，改善垂直取向模式液晶顯 示裝置的視角、減弱其色偏。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路，包括相互交叉設(shè)置的柵極線、數(shù)據(jù)線；薄膜晶體管、液晶電容、存儲電容; 所述液晶電容和存儲電容通過薄膜晶體管連接到數(shù)據(jù)線；其中所述液晶電容在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓，使液晶分子在一幀周期內(nèi)至少 處于兩種不同的傾斜狀態(tài)。所述的薄膜晶體管可以包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管，其柵電極 分別與第一柵極線、第二柵極線相電氣連接，源電極分別與第一數(shù)據(jù)線、第二 數(shù)據(jù)線電氣連接，所述第一柵極線、第二柵極線在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)分 別打開，使液晶電容在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓?；谏鲜鰳?gòu)思，本發(fā)明的垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路通過使液 晶電容在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓，使液晶分子在 一幀時(shí) 間內(nèi)處于兩種不同的傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多疇顯示效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、像素兩個(gè)狀態(tài)之間比例可調(diào)，為像素最佳圖像表現(xiàn)提供了靈活性， 易于調(diào)節(jié)伽瑪特性，有利于提高對比度，改善顯示質(zhì)量；2、像素?zé)o需進(jìn)一步劃 分成不同的區(qū)域，即可在現(xiàn)有的疇的數(shù)目的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加疇的數(shù)目，避免 了由于子像素分割帶來的諸如懸置電極上的靜電荷積累等問題；3、具有廣泛適 用性，可以適用于任何需要在空間上進(jìn)行劃分以使視角平均化的取向技術(shù)，既適用于MVA,也適用于PVA或其它應(yīng)用類似原理的垂直取向模式的液晶顯示裝為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)
說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明用，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。


圖1A為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置在不施加電壓的情況下液晶分子的排布情況示意圖；圖1B為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置在施加電壓的情況下液晶分子的排 布情況示意圖；圖1C為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置的像素區(qū)域的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中液晶分子在不同子像素區(qū)域中的不同傾斜狀態(tài)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一種用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為使用本發(fā)明像素電路的垂直取向模式液晶顯示裝置的液晶分子在一幀時(shí)間內(nèi)的兩種不同傾斜狀態(tài)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中像素電路結(jié)構(gòu)(a)與相應(yīng)的信號波形示意圖(b); 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中像素電路結(jié)構(gòu)(a)與相應(yīng)的信號波形示意圖(b); 圖7為本發(fā)明實(shí)施例三中像素電路結(jié)構(gòu)(a)與相應(yīng)的信號波形示意圖(b),及液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)示意圖(c)。 100:像素101:第一基板 102:公共電極103:像素電極 l(M:第二基板105:突起 106:液晶分子107:狹縫 108:柵極掃描線 109:數(shù)據(jù)線
110:公共電極線201:第一子像素A中的液晶分子狀態(tài) 202:第二子像素B中的液晶分子狀態(tài) 300:懸空電極301、 302:液晶分子在一幀時(shí)間內(nèi)的兩種傾斜狀態(tài) DL:數(shù)據(jù)線 DL1:第一數(shù)據(jù)線 DL2:第二數(shù)據(jù)線 GL:柵極線 GL1:第一柵極線 GL2:第二柵極線 T:薄膜晶體管Tl:第一薄膜晶體管 T2:第二薄膜晶體管 T3:第三薄膜晶體管Clc、 Cu;a、 Cwb: 液晶電容 CsT、CsTA、CsTB: 存儲電容CSIN、 Ccs:附加電容 Vcom:公共電極 Vtt:柵極線上的電壓信號 Vcu:第一柵極線上的電壓信號 VDl:數(shù)據(jù)線上的電壓信號 VDU:第一數(shù)據(jù)線上的電壓信號 VDw第二數(shù)據(jù)線上的電壓信號 VI、 V2:電壓信號 601:選擇開關(guān) 602:輸出緩沖器具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及典型實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明Vcu:第二柵極線上的電壓信號
本發(fā)明的核心思想是通過時(shí)域調(diào)制，使液晶分子在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)處于多 于一種按照需要設(shè)定的傾斜狀態(tài)，從而在時(shí)間積分的效果上改善垂直取向液晶 顯示器的視角，減弱色偏現(xiàn)象。下面的實(shí)施例中都以一幀的掃描時(shí)間等于一個(gè)調(diào)制周期實(shí)施例一參照圖5(a),垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路包括有第一方向延伸 的第一柵極線GL1、第二柵極線GL2，第二方向延伸的第一數(shù)據(jù)線DL1、第二數(shù) 據(jù)線DL2，第一薄膜晶體管T1 、第二薄膜晶體管T2，存儲電容CsT，液晶電容 c,c;第一薄膜晶體管Tl、第二薄膜晶體管T2分別受傳輸掃描信號的第一柵極線 GL1與第二柵極線GL2控制，存儲電容CsT、液晶電容c,c通過第一薄膜晶體管Tl、 第二薄膜晶體管T2分別與第一數(shù)據(jù)線DL1、第二數(shù)據(jù)線DL2連接；即第一薄膜 晶體管Tl、第二薄膜晶體管T2的柵電極分別與第一柵極線GL1、第二柵極線GL2 相電氣連接，源電極分別與第一數(shù)據(jù)線DL1、第二數(shù)據(jù)線DL2電氣連接。參照圖5(b),坐標(biāo)橫軸t表示時(shí)間，縱軸V。u表示數(shù)據(jù)線DLl上的電壓信號， V。u表示數(shù)據(jù)線DL2上的電壓信號、V^表示柵極線GL1上的電壓信號，Veu表示 柵極線GL2上的電壓信號，在一個(gè)調(diào)制周期，也就是一幀時(shí)間內(nèi)，有兩次數(shù)據(jù) 信號寫入的過程，在0到tc時(shí)間內(nèi)，第一柵極線GL1控制第一個(gè)薄膜晶體管Tl 打開，第一數(shù)據(jù)線DL1上面的電壓信號V。u寫入像素液晶電容CLc,并且該數(shù)據(jù) 將保持到tm。在時(shí)間tm,第二柵極線GL2控制第二個(gè)薄膜晶體管T2打開，第 二數(shù)據(jù)線DL2上面的電壓信號V。u寫入像素液晶電容Cu:，并且該數(shù)據(jù)將保持到 調(diào)制周期tf。通過上述兩次數(shù)據(jù)寫入和保持的過程，在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，像素 液晶電容CLc上面在兩個(gè)階段的時(shí)間內(nèi)分別處于兩種電壓狀態(tài)，同一區(qū)域內(nèi)液晶 分子的傾斜狀態(tài)也相應(yīng)地處于兩種狀態(tài)。如此，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域上一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，
也就是一幀時(shí)間內(nèi)，液晶分子的兩種傾斜狀態(tài)。如果原來該像素是一個(gè)四疇的MVA或者PVA像素，經(jīng)過時(shí)域上的調(diào)制，該像素可以呈現(xiàn)八疇的顯示效果。 實(shí)施例二參照圖6(a),垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路還設(shè)有用于電荷分享 的附加電容，所述的薄膜晶體管包括第一薄膜晶體管T1、第二薄膜晶體管T2、 第三薄膜晶體管T3，所述第一、第三薄膜晶體管T1、 T3的柵電極與第一柵極線 GL1電氣連接，第一薄膜晶體管Tl的源電極與數(shù)據(jù)線DL電氣連接，第二薄膜晶 體管T2的柵電極與第二柵極線GL2電氣連接，即第一薄膜晶體管Tl與第三薄 膜晶體管T3受傳輸掃描信號的第一柵極線GL1控制，第二薄膜晶體管T2受傳 輸掃描信號的第二柵極線GL2控制，所述液晶電容c,c通過第二薄膜晶體管T2 與附加電容Ccs連接，附加電容Ccs的電極分別與第三薄膜晶體管T3的源、漏電 極相電氣連接，所述第一柵極線GL1、第二柵極線GL2在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間 點(diǎn)分別打開，使液晶電容c,c在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段輸入有不同信號電壓。 本實(shí)施例的像素電路結(jié)構(gòu)中只需要一條數(shù)據(jù)線，相對于實(shí)施例一減少了一條數(shù) 據(jù)線。參照圖6(b)，坐標(biāo)橫軸t表示時(shí)間，縱軸V。L表示數(shù)據(jù)線DL上的電壓信號， 縱軸V^表示第一柵極線GL1上的電壓信號，縱軸V^表示第二柵極線GL2上的 電壓信號。在一個(gè)調(diào)制周期，也就是一幀時(shí)間內(nèi)，有一次數(shù)據(jù)信號寫入的過程 和一次電荷分享啟動(dòng)的過程。在0到tc時(shí)間內(nèi)，第一柵極線GL1控制第一薄膜 晶體管Tl和第三薄膜晶體管T3打開，數(shù)據(jù)線DL上面的電壓信號V。L通過第一薄 膜晶體管Tl寫入像素液晶電容c,c，并且該數(shù)據(jù)將保持到tm。同時(shí)，附加電容 Ccs由于第三薄膜晶體管T3打開而放電。在時(shí)間tm，第二柵極線GL2控制第二薄 膜晶體管T2打開，液晶電容c,c和存儲電容CsT上面的電荷將通過第二薄膜晶體 管T2與附加電容Ces分享。假設(shè)電荷分享前后像素電極上相對公共電極Vcom的電壓分別是Vlc與Vl"h，存儲電容CsT的大小為Cst,液晶電容Q的大小為Cl。，附 加電容Ces的大小為Ccs，則如下關(guān)系成立 Vlc-Sh=Vlc* (Clc+Cst) / (Clc+Cst+Ccs)顯然，在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，像素液晶電容CLC所承受的電壓在兩個(gè)階段的時(shí) 間內(nèi)分別處于兩種值L與Vlc_SH,且V^sh是Vw的函數(shù)，成一定的比例關(guān)系。因此，同一區(qū)域內(nèi)液晶分子的傾斜狀態(tài)也相應(yīng)地處于兩種狀態(tài)。如此，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域上 一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，也就是一幀時(shí)間內(nèi)，液晶分子的兩種傾斜狀態(tài)。如果原來該像素是一個(gè)四疇的MVA或者PVA像素，經(jīng)過時(shí)域上的調(diào)制，該像素可以呈現(xiàn)八 疇的顯示效果。 實(shí)施例三參照圖7(a)，垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體 管T,受傳輸掃描信號的柵極線GL控制。像素電路內(nèi)設(shè)有存儲電容CsT，液晶電 容Clc。其中，液晶電容CLc通過薄膜晶體管T與數(shù)據(jù)線DL相連。參照圖7(b),坐標(biāo)橫軸t表示時(shí)間，縱軸Va表示柵極線GL上的電壓信號， V。l表示數(shù)據(jù)線DL上的電壓信號。在一個(gè)調(diào)制周期，也就是一幀時(shí)間內(nèi)，有兩次 數(shù)據(jù)信號寫入的過程，即柵極線GL在 一 幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)控制薄膜晶體管T打開，分別輸入電壓信號，使液晶電容Cu;在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段輸入有不同信號電壓，在0到tc時(shí)間內(nèi)，柵極線GL控制薄膜晶體管T打開，數(shù)據(jù)線 DL上面的電壓信號通過薄膜晶體管T寫入像素液晶電容G和存儲電容CST,并且 該數(shù)據(jù)將保持到tm。在時(shí)間tm，柵極線GL再次控制薄膜晶體管T打開，再次 進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入的過程，數(shù)據(jù)線DL上面的新的電壓信號通過薄膜晶體管T再次寫 入像素液晶電容C^和存儲電容CsT，并且該數(shù)據(jù)將保持到tf。由于在一個(gè)調(diào)制周
期內(nèi)，像素液晶電容Cu;所承受的電壓在兩個(gè)階段的時(shí)間內(nèi)分別處于兩種由數(shù)據(jù) 線DL送入的電壓值，同一區(qū)域內(nèi)液晶分子的傾斜狀態(tài)也相應(yīng)地處于兩種狀態(tài)。 如此，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域上一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，也就是一幀時(shí)間內(nèi)，液晶分子的兩種傾斜狀態(tài)。如果原來該像素是一個(gè)四疇的MVA或者PVA像素，經(jīng)過時(shí)域上的調(diào)制，該像素可以呈現(xiàn)八疇的顯示效果。參照圖7(C)，在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，所述的液晶電容Cu:上輸入的兩個(gè)不同電壓信號可以通過液晶顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括輸出緩沖器602和選擇開關(guān)601，所述兩個(gè)電壓信號通過選擇開關(guān)601與輸出緩沖器602 相電氣連接，所述輸出緩沖器602與數(shù)據(jù)線DL電氣連接，所述選擇開關(guān)601與 柵極線GL同步動(dòng)作。 一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)前一階段與后一階段的兩種信號分別由驅(qū) 動(dòng)電路產(chǎn)生并輸出于節(jié)點(diǎn)VI與節(jié)點(diǎn)V2，這兩個(gè)信號VI、 V2通過選擇開關(guān)601 與輸出緩沖器602連接。在每一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，選擇開關(guān)601與柵極線GL同步 地動(dòng)作，選擇將節(jié)點(diǎn)VI或者節(jié)點(diǎn)V2連接到輸出緩沖器602的輸入端。輸出緩 沖器602的輸出被連接到液晶顯示面板上面的數(shù)據(jù)線DL上，配合柵極線GL將 合適的電壓信號寫入相應(yīng)像素的液晶電容Cu:。
權(quán)利要求
1.一種垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路，包括相互交叉設(shè)置的柵極線、數(shù)據(jù)線；薄膜晶體管、液晶電容、存儲電容；所述液晶電容和存儲電容通過薄膜晶體管連接到數(shù)據(jù)線；其特征在于所述液晶電容在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓，使液晶分子在一幀周期內(nèi)至少處于兩種不同的傾斜狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素電路，其特征在于所述的薄膜晶體管包括第 一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管，其柵電極分別與第一柵極線、第二柵極線相 電氣連接，源電極分別與第一數(shù)據(jù)線、第二數(shù)據(jù)線電氣連接，所述第一柵極線、 第二柵極線在 一 幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)分別打開，使液晶電容在 一 幀時(shí)間內(nèi)的 不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的像素電路，其特征在于還包括用于電荷分享的附 加電容，所述的薄膜晶體管包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜 晶體管，所述第一、第三薄膜晶體管的柵電極與第一柵極線電氣連接，第一薄 膜晶體管的源電極與數(shù)據(jù)線電氣連接，第二薄膜晶體管的柵電極與第二柵極線 電氣連接，所述液晶電容通過第二薄膜晶體管與附加電容連接，附加電容的電 極分別與第三薄膜晶體管的源、漏電極相電氣連接，所述第一柵極線、第二柵 極線在 一 幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)分別打開，使液晶電容在 一 幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí) 間段設(shè)定為不同信號電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的像素電路，其特征在于所述柵極線在一幀時(shí)間內(nèi) 的不同時(shí)間點(diǎn)控制薄膜晶體管打開，分別輸入電壓信號，使液晶電容在一幀時(shí) 間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定不同信號電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素電路，其特征在于所述的液晶電容上輸入的兩個(gè)不同電壓信號通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)，所述驅(qū)動(dòng)電路包括輸出緩沖器和選擇開 關(guān)，所述兩個(gè)電壓信號通過選擇開關(guān)與輸出緩沖器相電氣連接，所述輸出緩沖 器與數(shù)據(jù)線電氣連接，所述選擇開關(guān)與柵極線同步動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路，包括相互交叉設(shè)置的柵極線、數(shù)據(jù)線；薄膜晶體管、液晶電容、存儲電容；所述液晶電容和存儲電容通過薄膜晶體管連接到數(shù)據(jù)線；其中所述液晶電容在一幀時(shí)間內(nèi)的不同時(shí)間段設(shè)定為不同信號電壓，使液晶分子在一幀周期內(nèi)至少處于兩種不同的傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多疇顯示效果。
文檔編號G02F1/13GK101149548SQ20071004785
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者李俊峰, 李喜峰 申請人:上海廣電光電子有限公司