專利名稱：一種具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于一種顯示器的像素陣列結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-IXD)是現(xiàn)今普遍的顯示器，如圖1所示，現(xiàn)今大部分的TFT-IXD顯示區(qū)域10是由許多相互交錯(cuò)的掃描線11與數(shù)據(jù)線12所組成，掃描線11與數(shù)據(jù)線12交錯(cuò)的區(qū)域?yàn)橐幌袼貑卧狿。每一個(gè)像素是由一晶體管作為像素的開關(guān)，如薄膜晶體管(TFT)、一掃描線以及一數(shù)據(jù)線所組成，而每一列像素均有一共電位線13與每單元像素的電極形成一儲(chǔ)存電容Cs。顯示驅(qū)動(dòng)原理為每一條掃描線11循序送出開啟信號(hào)給一列TFT的閘極，當(dāng)TFT被導(dǎo)通時(shí)，數(shù)據(jù)線經(jīng)由導(dǎo)通的TFT對像素的儲(chǔ)存電容Cs充電而寫入一灰階電壓。在TFT被關(guān)閉后，該灰階電壓仍被儲(chǔ)存電容Cs維持著，直到下一次控制此像素的TFT被開啟時(shí)才會(huì)再更新灰階電壓。掃描線11會(huì)循序不斷的開啟每一列上的TFT，然后由數(shù)據(jù)線更新像素的灰階電壓，TFT-IXD即以此方式不斷地循環(huán)動(dòng)作以更新畫面。但是由于成本降低的要求，目前許多TFT-IXD采用數(shù)據(jù)線縮減(Data linereducing)的技術(shù)，如圖 2 所示，Hitachi 于 1992 年公開的 Data line reducing 技術(shù) (美國專利編號(hào)US5151689)，以及CASIO于2000年公開的橫置像素技術(shù)(日本專利編號(hào) 2000-23135)。此類技術(shù)主要在于利用特殊的設(shè)計(jì)，可將數(shù)據(jù)線的數(shù)目減為原來的1/2甚至 1/3，如此可減少TFT-IXD數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)IC的數(shù)量，以達(dá)降低成本的效果。但上述的現(xiàn)有技術(shù)，雖然對降低成本有相當(dāng)不錯(cuò)的效果，但此類技術(shù)卻會(huì)使掃描線分別增加為原來的兩倍或三倍。因此，相對地掃描線的掃描速度必須提高至原來的兩倍或三倍以維持原來的畫面更新率，故每一條掃描線被啟動(dòng)的時(shí)間會(huì)縮減為原來的1/2或 1/3。在現(xiàn)今TFT-LCD產(chǎn)品分辨率日益增加的趨勢下，此類數(shù)據(jù)線縮減技術(shù)會(huì)使每一條掃描線的掃描時(shí)間過短，因而造成像素充電不足的問題，在顯示效果上產(chǎn)生對比不足與閃爍等問題。此外TFT-IXD像素的充電電流也會(huì)因溫度下降而減小，這是因?yàn)榭刂葡袼氐谋∧ぞw管TFT其導(dǎo)電載子的移動(dòng)速度隨溫度降底而變慢。在車載產(chǎn)品的應(yīng)用上其溫度規(guī)格要求最低約為-40°C左右，如此TFT的導(dǎo)通電流將會(huì)大幅下降，同樣地也會(huì)造成面板充電不足而導(dǎo)致對比不足與閃爍等問題。針對上述因高分辨率、數(shù)據(jù)線縮減以及低溫環(huán)境使用等造成TFT-IXD像素充電不足問題，一般改進(jìn)做法是加大像素TFT的W/L值。但加大TFT的W/L值，會(huì)造成TFT的寄生電容變大，使像素的回踢電壓Peed-through voltage)因而變大，如此將造成TFT-LCD可能會(huì)有殘影(Image sticking)的問題。若加大儲(chǔ)存電容Cs以降低像素的回踢電壓，會(huì)造成像素開口率下降的而有亮度不足的問題
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提出一種具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，在每一像素單元額外加入一個(gè)晶體管，作為有預(yù)充電功能的開關(guān)，在像素的儲(chǔ)存電容更新其灰階電壓前，該有預(yù)充電功能的開關(guān)會(huì)先將儲(chǔ)存電容充電至一共同電壓，以縮短像素更新其灰階電壓時(shí)所需的充放電時(shí)間。本實(shí)用新型所揭露的具預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)包括有多條掃描線與多條數(shù)據(jù)線，形成一像素陣列，兩相鄰掃描線與兩相鄰數(shù)據(jù)線間形成一像素單元，所述像素單元包括一儲(chǔ)存電容，包括一第一電極與一第二電極；一第一晶體管，包括一閘極，一源極與一汲極，所述第一晶體管的汲極電性連接至所述儲(chǔ)存電容的第一電極；一第二晶體管，包括一間極，一源極與一汲極，所述第二晶體管的汲極電性連接至另一像素單元的儲(chǔ)存電容的第一電極；一掃描線，電性連接到所述第一晶體管的閘極與所述第二晶體管的閘極；一數(shù)據(jù)線，與所述第一晶體管的源極電性連接；一共電位線，電性連接到所述第二晶體管的源極與所述儲(chǔ)存電容的第二電極。所述儲(chǔ)存電容的第二電極與所耦合的所述共電位線上的其它像素單元的儲(chǔ)存電容的第二電極相互電性連接。所述第一晶體管的所述汲極與一上一列像素單元的一第二晶體管的一汲極電性連接。所述上一列像素單元的所述第二晶體管的一閘極由一上一列掃描線所控制，且所述上一列像素單元的所述第二晶體管的一源極與所述共電位線電性連接。所述第二晶體管的所述汲極與一下一列像素單元的一第一晶體管的一汲極電性連接。所述下一列像素單元的所述第一晶體管的一閘極由一下一列掃描線所控制，且所述下一列像素單元的所述第一晶體管的一源極電性連接至所述數(shù)據(jù)線。在本實(shí)用新型中，本實(shí)用新型應(yīng)用于薄膜晶體管液晶顯示器(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)可減少像素的充放電時(shí)間，因此可快速更新像素的灰階電壓，減少像素充電不足所造成的對比下降與閃爍(Flicker)等問題。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的顯示器的驅(qū)動(dòng)電路。圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的的數(shù)據(jù)縮減技術(shù)(Data line reducing)。圖3為本實(shí)用新型提供的具有預(yù)充功能的像素陣列。圖4為本實(shí)用新型提供的點(diǎn)反轉(zhuǎn)(Dot Inversion)的電壓準(zhǔn)位。圖fe為本實(shí)用新型提供的無預(yù)充功能的像素的充電結(jié)果。圖恥為本實(shí)用新型提供的有預(yù)充功能的像素的預(yù)充過程與充電結(jié)果。圖6為本實(shí)用新型提供的數(shù)據(jù)縮減技術(shù)(Data line reducing)中雙閘(dual gate)像素結(jié)構(gòu)里另加入一晶體管使其有預(yù)充電功能。圖7為本實(shí)用新型提供的數(shù)據(jù)縮減技術(shù)(Data line reducing)中三閘(triplegate)像素結(jié)構(gòu)里加入一晶體管使其有預(yù)充電功能。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型揭露一種具有預(yù)充功能的像素，每一像素單元除有一像素晶體管作為像素的開關(guān)外，在每一像素單元里額外加入一個(gè)晶體管，作為預(yù)充電壓開關(guān)，可預(yù)先對像素充電至一電壓，故以下稱之為預(yù)充晶體管，在像素的儲(chǔ)存電容更新其灰階電壓前，該預(yù)充電晶體會(huì)先將儲(chǔ)存電容充電至一共同電壓，以縮短像素更新其灰階電壓時(shí)所需的充放電時(shí)間。在本實(shí)施例中，如圖3所示，一個(gè)液晶顯示器的顯示驅(qū)動(dòng)電路20是由多條掃描線、 多條數(shù)據(jù)線與多個(gè)單元像素所組成。一個(gè)單元像素110由一像素晶體管111、一預(yù)充晶體管112與一儲(chǔ)存電容113所構(gòu)成。像素晶體管111與預(yù)充晶體管112均有三個(gè)端點(diǎn)閘極 (gate)、源極(source)、汲極(drain)，其中閘極為控制此類開關(guān)開啟或關(guān)閉的控制點(diǎn)。像素晶體管111的閘極由掃描線210所控制，源極與一數(shù)據(jù)線310電性連接，汲極與儲(chǔ)存電容 113的第一電極(或稱上電極)電性連接，而儲(chǔ)存電容113的第二電極(或稱下電極)與共電位線400及其它儲(chǔ)存電容的第二電極(或稱下電極)電性連接。預(yù)充晶體管112的閘極同樣由掃描線210所控制，源極電性連接至一共電位線400，汲極則電性連接到下一列像素的儲(chǔ)存電容123的第一電極。在另一實(shí)施例中，上述的像素晶體管111與預(yù)充晶體管112可為薄膜晶體管(Thin Film Transistor :TFT)，或其它具有三個(gè)端點(diǎn)的晶體管，如雙載子晶體管(BJT)。該晶體管的主要特征為可由一端點(diǎn)(控制端點(diǎn))控制其它兩個(gè)端點(diǎn)彼此間的電性導(dǎo)通與否。繼續(xù)說明圖3的動(dòng)作顯示器會(huì)逐條循序啟動(dòng)顯示驅(qū)動(dòng)電路20的掃描線，當(dāng)掃描線210被啟動(dòng)時(shí)，像素晶體管111與預(yù)充晶體管112都會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)數(shù)據(jù)線310可經(jīng)由像素晶體管111對儲(chǔ)存電容113充電而寫入一灰階電壓；同時(shí)由于預(yù)充晶體管112也導(dǎo)通，故下一列像素的儲(chǔ)存電容123會(huì)被共電位線400經(jīng)由預(yù)充晶體管112預(yù)先充電到一共同電壓 Vcom。如此在下一條掃描線220驅(qū)動(dòng)時(shí)，下一列像素的儲(chǔ)存電容123會(huì)由該共同電壓Vcom 開始充電。因?yàn)橐话阋壕э@示器的顯示原理是以像素的共同電壓Vcom為基準(zhǔn)做正與負(fù)的準(zhǔn)位變化，若像素的儲(chǔ)存電容已預(yù)先充電至共同電壓Vcom，則在掃描線驅(qū)動(dòng)像素晶體管 111時(shí)，可以較短的時(shí)間將像素充電至灰階電位，因此可改善高分辨率與低溫環(huán)境所造成的像素充電不足問題。以下以點(diǎn)反轉(zhuǎn)(Dot Inversion)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的原理，假設(shè)顯示區(qū)里的驅(qū)動(dòng)電路有三種電壓準(zhǔn)位，如圖4所示的Vcom，VD (+)與VD (-)，其中Vcom為參考電壓(reference voltage), VD (+)與VD(_)為以Vcom為中線而上下對稱的電壓。像素內(nèi)的儲(chǔ)存電容會(huì)在這三個(gè)電壓準(zhǔn)位內(nèi)切換，假設(shè)在一開始狀態(tài)，如圖3所示，儲(chǔ)存電容103、 113,123的電壓分別為Vcom、VD(+)、VD(-)，顯示驅(qū)動(dòng)電路20的掃描線開始逐條循序掃描， 當(dāng)掃描線200被驅(qū)動(dòng)時(shí)，若此時(shí)數(shù)據(jù)線310的電壓為VD(+)，則儲(chǔ)存電容103會(huì)被充電至 VD(+)，儲(chǔ)存電容113會(huì)被充電至Vcom，而儲(chǔ)存電容123仍保持VD(-)的電壓。而當(dāng)掃描線210被驅(qū)動(dòng)時(shí)，若此時(shí)數(shù)據(jù)線310的電壓變?yōu)閂D(-)，則儲(chǔ)存電容113的電壓從Vcom被充電至VD(-)，而儲(chǔ)存電容123的電壓會(huì)被預(yù)充晶體管112預(yù)先充電至Vcom。點(diǎn)反轉(zhuǎn)(Dot Inversion)的驅(qū)動(dòng)方式是指顯示器里的每一個(gè)像素必須被相反的電位(如VD(+)，VD(-))交互驅(qū)動(dòng)，若像素單元110的儲(chǔ)存電容113在一開始時(shí)的電壓為 VD(+)，則此儲(chǔ)存電容113在下一次被驅(qū)動(dòng)時(shí)必須被充電至VD (-)。顯示驅(qū)動(dòng)電路20中單元像素110的前一條掃描線200被驅(qū)動(dòng)時(shí)，即可經(jīng)由上一列像素的預(yù)充晶體管102預(yù)先將單元像素110的儲(chǔ)存電容113預(yù)先充電至Vcom，待單元像素110再次被驅(qū)動(dòng)時(shí)，其儲(chǔ)存電容 113的電壓只須由Vcom充電至VD㈠；若無本實(shí)用新型的預(yù)充晶體管102，則在點(diǎn)反轉(zhuǎn)(Dot Inversion)的驅(qū)動(dòng)模式下，單元像素110的儲(chǔ)存電容113必須由起始狀態(tài)的VD(+)直接充電至VD㈠，因此需要較長的充電時(shí)間。傳統(tǒng)的像素如圖fe所示(請同時(shí)參考圖3)，當(dāng)掃描線200被驅(qū)動(dòng)的期間501，單元像素110的儲(chǔ)存電容113仍保持在VD (+)，待掃描線210被驅(qū)動(dòng)的期間502，儲(chǔ)存電容113 由VD(+)被充電至與VD(_)相距AVa的電位。而本實(shí)用新型的像素，如圖恥所示，當(dāng)掃描線200被驅(qū)動(dòng)的期間503，單元像素110的儲(chǔ)存電容113會(huì)先被預(yù)充至Vcom，故待掃描線 210被驅(qū)動(dòng)的期間504，儲(chǔ)存電容113由Vcom被充電至與VD (-)相距AVb的電位，且AVb 小于Δ Va，甚至可達(dá)約1/2 Δ Va或更?。伙@然地，本實(shí)用新型的具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)能改善充電不足的問題。本實(shí)用新型的另一實(shí)施例為應(yīng)用于數(shù)據(jù)線縮減(Data line reducing)技術(shù)的顯示器，使之成為具有預(yù)充功能的雙閘(Dual gate)型像素結(jié)構(gòu)，如圖6所示，左右相鄰兩像素共享一數(shù)據(jù)線，每一列像素有上、下兩條掃描線。上掃描線610_0接到兩個(gè)開關(guān)601、603 的控制端(或兩個(gè)TFT的閘極)，此二個(gè)開關(guān)分別為晶體管601與晶體管603 ；下掃描線 610_1接到兩個(gè)開關(guān)602、604的控制端(或兩個(gè)TFT的閘極)，此二個(gè)開關(guān)分別為晶體管 602與晶體管604。其中上掃描線610_0上的晶體管601的兩端分別電性連接至共享數(shù)據(jù)線710與像素儲(chǔ)存電容607的上電極；而晶體管603的兩端分別電性連接至像素的共電位線740與晶體管602的一端，須注意晶體管602是由下掃描線610_1所控制的。下掃描線 610_1的晶體管602的兩端分別電性接至共享數(shù)據(jù)線710與像素儲(chǔ)存電容608的上電極； 而下掃描線610_1的晶體管604兩端分別電性接至共電位線740與下一列晶體管606的一端。當(dāng)掃描線610_0被驅(qū)動(dòng)時(shí)，晶體管601導(dǎo)通，像素儲(chǔ)存電容607可被數(shù)據(jù)線710經(jīng)由晶體管601充電至一灰階電壓，同時(shí)充電開關(guān)603導(dǎo)通，預(yù)先將下掃描線610_1所控制像素的儲(chǔ)存電容608充電至共同電壓Vcom。故各像素在更新其灰階電壓前，仍會(huì)先由上一條掃描線的晶體管605預(yù)先充電至共同電壓，其功能與效果也會(huì)如同上述的實(shí)施例，在更新其灰階電壓時(shí)能較快被充電至目標(biāo)電壓。本實(shí)用新型的另一實(shí)施例為應(yīng)用于數(shù)據(jù)線縮減(Data line reducing)技術(shù)的顯示器，此為有預(yù)充功能的三閘(Triple gate)型像素結(jié)構(gòu)，如圖7所示。傳統(tǒng)的TFT-IXD 一個(gè)像素分為三個(gè)子像素，此三個(gè)子像素分別由一條掃描線與三條數(shù)據(jù)線所組成；而三閘 (Triple gate)型像素結(jié)構(gòu)的一個(gè)像素分為三個(gè)子像素，但分別由三條掃描線及一條數(shù)據(jù)線組成。可發(fā)現(xiàn)三閘(Triple gate)型像素結(jié)構(gòu)同等于圖3的實(shí)施例，故其動(dòng)作原理與結(jié)果圖3的實(shí)施例相同，不再重復(fù)敘述。[0041] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)包括有多條掃描線與多條數(shù)據(jù)線，形成一像素陣列，兩相鄰掃描線與兩相鄰數(shù)據(jù)線間形成一像素單元，所述像素單元包括一儲(chǔ)存電容，包括一第一電極與一第二電極；一第一晶體管，包括一間極，一源極與一汲極，所述第一晶體管的汲極電性連接至所述儲(chǔ)存電容的第一電極；一第二晶體管，包括一間極，一源極與一汲極，所述第二晶體管的汲極電性連接至另一像素單元的儲(chǔ)存電容的第一電極；一掃描線，電性連接到所述第一晶體管的閘極與所述第二晶體管的閘極；一數(shù)據(jù)線，與所述第一晶體管的源極電性連接；一共電位線，電性連接到所述第二晶體管的源極與所述儲(chǔ)存電容的第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述儲(chǔ)存電容的第二電極與所耦合的所述共電位線上的其它像素單元的儲(chǔ)存電容的第二電極相互電性連接。
3.如權(quán)利要求1所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一晶體管的所述汲極與一上一列像素單元的一第二晶體管的一汲極電性連接。
4.如權(quán)利要求3所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上一列像素單元的所述第二晶體管的一間極由一上一列掃描線所控制，且所述上一列像素單元的所述第二晶體管的一源極與所述共電位線電性連接。
5.如權(quán)利要求1所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二晶體管的所述汲極與一下一列像素單元的一第一晶體管的一汲極電性連接。
6.如權(quán)利要求5所述具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下一列像素單元的所述第一晶體管的一間極由一下一列掃描線所控制，且所述下一列像素單元的所述第一晶體管的一源極電性連接至所述數(shù)據(jù)線。
專利摘要本實(shí)用新型揭露一種具有預(yù)充功能的像素結(jié)構(gòu)，在薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)的像素陣列中的每個(gè)像素里另外增加一個(gè)可預(yù)充電壓的開關(guān)，在像素尚未更新其灰階電壓前，預(yù)先對像素的儲(chǔ)存電容充電至一個(gè)固定電壓值，以降低像素更新其灰階電壓所需充放的電壓差，因此縮短像素電容充放電的時(shí)間，解決因充放電時(shí)間不足所造成對比不夠與閃爍等問題。
文檔編號(hào)G09G3/36GK202003648SQ201120030188
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者汪廣魁, 黃金海 申請人:中華映管股份有限公司, 深圳華映顯示科技有限公司