液晶顯示器及其子像素的製作方法

2023-07-16 11:49:41

專利名稱：液晶顯示器及其子像素的製作方法
液晶顯示器及其子像素髮明領域本發明涉及液晶顯示器，並且尤其涉及其子像素具有多區域的液 晶顯示器。技術背景目前最普遍應用於薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的廣角技 術，分別是平面轉換式(in-plane switching, IPS)與垂直對準式(vertical alignment, VA)，以平面轉換式而言，其無需補償膜就具有最佳的視 角特性和色彩表現，灰階之間的反應速度均勻，但其對比較低，且制 造時的良率也低。而垂直對準式具有較高的良率、對比也高，但是需 要輔以補償膜才能有廣視角的效果，且在色彩表現上不如平面轉換 式，如垂直對準式的液晶顯示器在以斜角度觀看時，亞洲人的膚色就 會有偏藍或偏白的現象，此稱為色偏(colorwash-out)。色偏問題的解決，可通過在一個子像素內產生兩個不同的伽馬曲 線(gamma curve)來達到混色的效果來加以改善，此種技術則稱為半色 調(half-tone),其中，每一子像素對應於紅、綠或藍中之一的顏色。 而為了要在一個子像素內產生不同的伽馬曲線，最直接的方式就是在 一個子像素內分為兩個區域，亦即將原本的子像素的像素電極分為兩 個，故一種雙區域子像素由此誕生。而這種半色調的技術，總共有三 種子像素的電路設計。請參閱圖l，為第一種常用的半色調像素的等效電路圖。其中披 露了第一種子像素1，包括數據線DL、掃描線GL以及共用線CL。 以及第一種子像素1還設置有薄膜電晶體10、儲存電容11連接該共 用線CL與該薄膜電晶體10的漏極，而數據線DL則連接至薄膜晶體 管10的源極，掃描線GL則連接至薄膜電晶體10的柵極。以及，第 一種子像素1還包括兩個液晶電容，其分別是第一液晶電容12a與第二液晶電容12b，且第一液晶電容12a具有的第一像素電極la與薄膜 電晶體10的漏極連接，而第二液晶電容12b具有第二像素電極lb。 圖1所披露的第一種子像素1，是通過在第一像素電極la與第二像 素電極lb之間設置串聯電容13來達到電容分壓的效果的，使第一像 素電極la與第二像素電極lb的伽馬曲線不同，進一步來說，第一像 素電極la的電壓由數據線DL通過薄膜電晶體10直接寫入，而第二 像素電極lb的電壓則取決於串聯電容13與第二液晶電容12b的分 壓，換言之，第二像素電極lb的第二液晶電容12b是在一個浮接的 狀態，而其電位是靠耦合來決定的。這種通過串聯電容13而將兩個 液晶電容的電位分開，進而產生兩個不同的伽馬曲線，構造簡單，所 增加的電子元件較少，更重要的是走線並未增加，因此對開口率的影 響也較小。然而，串聯電容13所帶來的問題是在面板的操作中，它 會捕捉電荷而導致第二像素電極lb的電位偏移設定值而產生影像殘 留，除了存在可靠度問題外，還會造成顏色、亮度不均勻的水波紋 (mura，又稱雲紋)現象。請參閱圖2，為第二種常用的半色調像素的等效電路圖。其特徵 在於直接通過兩個薄膜電晶體與兩條柵極線或兩條數據線來給定兩 個伽馬值以產生兩個伽馬曲線。圖2披露了第二種子像素2，包括第 一掃描線GL1、第二掃描線GL2，以及平行於兩者之間的共用線CL， 還有數據線DL，第二種子像素2還包括第一薄膜電晶體20a的柵極 連接至第一掃描線GL1，以及第二薄膜電晶體20b的柵極連接至第二 掃描線GL2。此外，第一薄膜電晶體20a的漏極通過第一儲存電容 21a與共用線CL連接，第二薄膜電晶體20b的漏極通過第二儲存電 容21b與共用線CL連接。且第一薄膜電晶體20a的漏極連接至第一 液晶電容22a並具有第一像素電極2a;第二薄膜電晶體20b的漏極連 接至第二液晶電容22b並具有第二像素電極2b。雖然這種設計可以 直接並且有效地產生兩組伽馬曲線，但是由於多增加了一條導線如掃 描線，因而產生了遮擋的副作用，也就是使得開口率減少，且系統電 路也變的複雜，而掃描驅動也增加了一倍(如果用兩條數據線則數據 驅動增加一倍)，耗電量也增加。請參閱圖3，為第三種常用的半色調像素的等效電路圖。其中披露了第三種子像素3，其包括第一共用線CL1與第二共用線CL2、平 行於兩者的掃描線GL，以及數據線DL。此外，其還包括第一薄膜 電晶體30a，其源極連接至數據線DL，而其柵極連接到掃描線GL， 以及第二薄膜電晶體30b的源極連接至數據線DL,而其柵極連接到 掃描線GL，但第一薄膜電晶體30a的漏極通過第一儲存電容31a連 接第一共用線CL1而第二薄膜電晶體30b的漏極通過第二儲存電容 31b連接第二共用線CL2。以及第一薄膜電晶體30a的漏極還連接第 一液晶電容32a，而第二薄膜電晶體30b的漏極則連接第二液晶電容 32b。與圖2相同的是，圖3的子像素也是通過兩個薄膜電晶體30a 與30b來達到分割第一像素電極3a與第二像素電極3b的電位的目的 的，然而與圖2的常用技術不同的是，圖3的第三種子像素3是以兩 條共用線來產生不同的伽馬曲線的，進一步講，就是第一像素電極 3a與第二像素電極3b對應到不同的共用線CL1與CL2且各自連接 到不同的信號源。如第一共用線CU與第二共用線CL2是耦接彼此 反相的方波，所以在薄膜電晶體關閉後產生不同的耦合，進而使第一 像素電極3a與第二像素電極3b的電位分開，產生不同的伽馬曲線。 雖然第三種子像素3不增加柵極線或數據線的數量，卻還是增加了一 條共用線，開口率依然下降。再者，除了要供應兩條共用線的電位外， 還要產生兩組信號源供給其使用，這也會使系統的複雜度增加、成本 上升，耗電量也有增加。所以，如何在子像素上，產生多個不同的伽馬曲線，並且能夠在 儘可能地不增加走線、元件的情況下維持住開口率，減少系統的複雜 度，並保有可靠度， 一直是應用雙區域甚或多區域型子像素的垂直對 準式液晶顯示器所難以解決的問題。發明內容有鑑於傳統的多區域子像素所使用的技術，會導致可靠度問題、 水波紋(mura)現象、或是因為新增導線而使像素的開口率下降且使系 統變的複雜。本發明以無比的巧思創造出新的像素設計，無需增加走線，且可以配合舊型面板既有的共同電壓調變控制(Vcom modulation),故無需變更系統，只要裝上本發明的面板，整個液晶顯 示器即可作動。為了達到上述的目的，本發明提供一種液晶顯示器的子像素，至 少分為第一區域與第二區域，並包括基板；第一掃描線GL1;第二掃 描線平行該第一掃描線且與共用線，排列於該基板上；第一像素電極 位於該第一區域；第二像素電極位於該第二區域；第一儲存電容，其 一端連接於該第一像素電極，及另一端連接於該共用線；以及第二儲 存電容，其一端連接於該第二像素電極4b，及另一端連接於該第二 掃描線。如前所述的液晶顯示器的子像素，還包括具有第一柵極、第一源 極及第一漏極的第一薄膜電晶體，而該第一柵極連接於該第一掃描 線，該第一漏極連接於該第一像素電極4a;以及具有第二柵極、第 二源極及第二漏極的第二薄膜電晶體，而該第二柵極連接於該第一掃 描線，以及該第二漏極連接於該第二像素電極。為了達到上述的目的，本發明提供另一種液晶顯示器的驅動方 法，其應用於子像素，該子像素包括第一掃描線、第二掃描線與共 用線；第一儲存電容，其一端連接於第一像素電極，及另一端連接於 該共用線；第二儲存電容，其一端連接於第二像素電極，及另一端連 接於該第二掃描線；第一薄膜電晶體a以及第二薄膜電晶體且其柵極 均連接於該第一掃描線，而其各自的漏極分別連接於該第一像素電極 與該第二區域電極；其中，該驅動方法包括提供高電位給該第一掃 描線；寫入第一數據信號至該第一像素電極與該第二像素電極；提供 共同電壓給該共用線；以及提供低電位給該第一掃描線，使該第一薄 膜電晶體與該第二薄膜電晶體呈斷路狀並使第一像素電極與第二像 素電極彼此絕緣。如上所述的方法，其中該共用線是以共同電壓調變控制的。


圖1是第一種常用的半色調像素的等效電路圖；圖2是第二種常用的半色調像素的等效電路圖； 圖3是第三種常用的半色調像素的等效電路圖； 圖4是本發明實施例的半色調像素的等效電路圖； 圖5是本發明以共同電壓調變控制共用線的波形圖； 圖6是本發明驅動波形圖；以及圖7是本發明另一種實施例的半色調像素的等效電路圖。
具體實施方式
請參閱圖4，其為本發明第一實施例的半色調像素的等效電路圖。 其中披露了第一子像素4及與之相鄰的一個第二子像素4'，且第二子 像素4'僅披露其具有的第二掃描線GL2，而第一子像素4包括共用 線CL、第一掃描線GL1以及數據線DL。以及，為了得到兩個伽馬 曲線以達成混色的效果，故在第一子像素4內包括兩個液晶電容，分 別是第一液晶電容42a以及第二液晶電容42b，其中第一液晶電容42a 所在位置即為第一區域a，而第二液晶電容42b所在位置即為第二區 域b。以及，此二液晶電容各自具有第一像素電極4a與第二像素電 極4b;此實施例的子像素4包括兩個薄膜電晶體TFT(40a、 40b)，分 別位於第一區域a與第二區域b，這兩個薄膜電晶體TFT的漏極各自 與第一液晶電容42a及第二液晶電容42b連接，而源極則均與數據線 DL連接，而柵極則均與第一掃描線GL1連接。如此當第一掃描線 GL1為低電位將第一薄膜電晶體TFT40a和第二薄膜電晶體TFT40b 關閉時，第一像素電極4a與第二像素電極4b就可以絕緣。另外，該 第一薄膜電晶體40a的漏極尚通過第一寄生電容43a與第一掃描線 GL1連接；第二薄膜電晶體40b的漏極則通過第二寄生電容43b與第 一掃描線GL1連接。與之前所述的常用雙區域型子像素不同的是， 本發明的第一液晶電容42a、第二液晶電容42b雖然分別連接第一儲 存電容41a與第二儲存電容41b，但是，本發明將其中一者連接於共 用線CL上，而另一個連接於第二子像素4，的第二柵極線GL2上， 並搭配共同電壓調變控制(common voltage modulation),即可使第一像 素電極4a與第二像素電極4b電位不同，而無需增加任何的導線。請參閱圖5，其為根據本發明第一實施例的共用線的共同電壓調 變控制電壓共用線與像素電壓的波形示意圖。在此實施例中即通過共 同電壓調變電壓來對共用線CL加以控制。以往使用共同電壓調變是 用來減少數據線的電壓變動範圍，以減低數據驅動集成電路(IC)的成本的。而在本實施例中，則以電壓調變來控制共用線CL，因此共同電壓將會有兩個準位(包括一個高準位及一個低準位)，每子像素電壓寫入時，共用線CL的電壓會改變一次準位，故當像素電壓相對於共 同電壓寫入是正極性時，則共用線電壓(Vcom)是低準位，而當像素電 壓相對於共同電壓寫入是負極性時，則共同電壓是高準位。請參閱圖6，為本發明第一實施例的驅動波形圖。由於第一區域 a的第一儲存電容41a與第一液晶電容42a都連接於共用線CL，而第 二區域b中只有第二液晶電容42b連接於共用線CL，其第二儲存電 容41b則是連接在柵極線GL2，因此當柵極信號處於高電位並分別將 第一與第二電晶體40a及40b開啟後，第一像素電極4a所受到來自 於共同電壓信號耦合電位的變動將會比第二像素電極4b來得大，因 此，第一像素電極4a與第二像素電極4b電位就會不一樣，所以使得 第一區域的伽馬曲線與第二區域的伽馬曲線相異，自然而然地產生混 色的效果。請參閱圖7，其為本發明另一種實施例的半色調像素的等效電路 圖，其大部分的結構與圖4的實施例相同，且相同的元件用相似的編 號表示。此實施例中披露了第一子像素5及與之相鄰的第二子像素 5，，且第二子像素5，僅披露其具有的第二掃描線GL2，而第一子像素 5包括共用線CL、第一掃描線GL1以及數據線DL。以及，為了得 到兩個伽馬曲線以達成混色的效果，故在子像素5內包括兩個液晶電 容，分別是第一液晶電容52a以及第二液晶電容52b，其中第一液晶 電容52a所在位置即為第一區域a，而第二液晶電容52b所在位置即 為第二區域b。且這兩個液晶電容各自具有第一像素電極5a與第二 像素電極5b，本實施例中包括的兩個薄膜電晶體TFT(50a、 50b)分別 設置於第一區域與第二區域，這兩個薄膜電晶體TFT的源極均與數 據線DL連接、柵極均與第一掃描線GL1連接、而漏極則各自與第一液晶電容51a、第二液晶電容51b連接。因此，當第一掃描線GL1 為低電位將第一薄膜電晶體TFT 50a和第二薄膜電晶體TFT 50b關閉 時，第一像素電極5a與第二像素電極5b就可以絕緣。另外，該第一 薄膜電晶體50a通過第一寄生電容53a連接第一掃描線GL1;第二薄 膜電晶體51b通過第二寄生電容53b連接第一掃描線GL1 。同樣地， 與之前所述的常用子像素不同的是，本實施例的第一液晶電容52a、 第二液晶電容52b雖然分別連接第一儲存電容51a與第二儲存電容 51b，但是，本實施例將其中一者連接於共用線CL上，而另一個連 接於第二子像素5'的第二掃描線GL2上，如此即可使第一像素電極 5a與第二像素電極5b電位不同，而無需增加任何的導線。此外，本 實施例與第一實施例主要的不同處在於，圖5第二像素電極5b的地 方，還增設第三儲存電容51c與第二薄膜電晶體50b的漏極連接，而 第三儲存電容51c的另一端與共用線CL連接，如此即可加強穩定像 素電壓的作用並使設計更具有彈性，並使設計上各種的考慮因素得以 最佳化。綜上所述，對於垂直對準式薄膜電晶體液晶顯示器而言，通過一 個內部分為兩個或兩個以上具有不同伽馬曲線輸出區域的子像素，所 產生的混色的效果，可以減輕或消除色偏的現象。然而，若對圖l所 示的常用技術而言，第二區域lb會因為串聯電容13的電位偏移而有 可靠度不足、影像殘留、水波紋現象；對圖2的常用技術而言，通過 兩條柵極線或數據線給定兩個不同的伽馬曲線雖然直接有效，但卻因 為增加了走線而導致開口率降低、系統過於複雜、耗電量增加；而對 圖3的常用技術而言，通過兩條共用線且具有反相的方波，由此使兩 個區域的液晶電容的電位不同進而產生不同的伽馬曲線，但也仍然存 在因為增加走線而使系統複雜化、開口率降低、耗電增加的問題。反 觀本發明，雖然也是一種具有多區域的液晶子像素，但是以極具巧思 的方式，將其中之一所含的儲存電容連接到鄰近子像素所屬的掃描線 (柵極線)上，並可進一步地配合共用線電壓調變，通過這樣的連接方 式，使得本發明不同的區域電極的電位不同進而產生不同的伽馬曲 線，由此可見，通過本發明不但可以解決垂直對準式薄膜電晶體液晶顯示器在斜角度觀賞時的色偏問題，同時也因不需有太多走線的設計 而改善了開口率，並且也讓像素的設計與應用更有彈性。因此，綜合 來說，本發明利用原有的共同電壓驅動方式並搭配特別的子像素結構 來產生半色調，故在系統上是與無半色調相同的，並且，相對於圖2、 圖3的常用技術而言，其線路與系統的複雜度也明顯降低，因此成本 也可隨之降低，可見本發明整體而言降低了成本與線路的複雜度，並 降低了能源的消耗，對於垂直對準式薄膜電晶體液晶顯示器技術的貢 獻十分卓著。本領域技術人員對本發明的各種各樣的修改，不會脫離本發明的 保護範圍。
權利要求
1. 一種液晶顯示器的子像素，至少分為第一區域與第二區域，並包括基板；第一掃描線；第二掃描線與第一掃描線平行且與共用線，排列於該基板上；位於該第一區域的第一像素電極；位於該第二區域的第二像素電極；第一儲存電容，其一端連接於該第一像素電極，以及另一端連接於該共用線；以及第二儲存電容，其一端連接於該第二像素電極，以及另一端連接於該第二掃描線。
2、 如權利要求1所述的液晶顯示器的子像素，還包括具有第一 柵極、第一源極和第一漏極的第一薄膜電晶體，而該第一柵極連接於 該第一掃描線，該第一漏極連接於該第一像素電極；以及具有第二柵 極、第二源極和第二漏極的第二薄膜電晶體，而該第二柵極連接於該 第一掃描線，以及該第二漏極連接於該第二像素電極。
3、 如權利要求1所述的液晶顯示器的子像素，其中該共用線是 以共同電壓調變控制的。
4、 如權利要求1所述的液晶顯示器的子像素，其中該第二區域 內還包括第三儲存電容。
5、 如權利要求4所述的液晶顯示器的子像素，其中該第三儲存 電容的一端連接至該第二像素電極。
6、 如權利要求5所述的液晶顯示器的子像素，其中該第三儲存電容的另一端連接至該共用線。
7、 一種液晶顯示器的驅動方法，應用於子像素，該子像素包括: 第一掃描線、第二掃描線與共用線；第一儲存電容，其一端連接於第 一像素電極，以及另一端連接於該共用線；第二儲存電容，其一端連接於第二像素電極，以及另一端連接於該第二掃描線；第一薄膜電晶體以及第二薄膜電晶體且其柵極均連接於該第一掃描線，而其各自的漏極分別連接於該第一像素電極與該第二區域電極； 其中，該驅動方法包括 提供高電位給該第一掃描線；寫入第一數據信號至該第一像素電極與該第二像素電極； 提供共同電壓給該共用線；以及提供低電位給該第一掃描線，使該第一薄膜電晶體與該第二薄膜 電晶體呈斷路狀並使第一像素電極與第二像素電極彼此絕緣。
8、 如權利要求7所述的驅動方法，其中該共用線是以共同電壓 調變控制的。
9、 如權利要求7所述的驅動方法，其中該子像素還包括第三儲 存電容，該第三儲存電容的一端連接該第二像素電極。
10、 如權利要求7所述的驅動方法，其中該子像素還包括第三 儲存電容，該第三儲存電容的一端連接該共用線。
全文摘要
一種液晶顯示器的子像素，包括第一區域，具有第一儲存電容；以及第二區域，具有第二儲存電容，其中該第一儲存電容連接於該液晶像素的共用線，而該第二儲存電容則連接於一個相鄰該子像素的另一子像素的柵極線。
文檔編號G09G3/36GK101281329SQ20071009206
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月4日 優先權日2007年4月4日
發明者施博盛, 陳柏仰 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司