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1、(10)申请公布号 CN 102809861 A (43)申请公布日 2012.12.05 C N 1 0 2 8 0 9 8 6 1 A *CN102809861A* (21)申请号 201210292564.8 (22)申请日 2012.08.16 G02F 1/1362(2006.01) G02F 1/1368(2006.01) G02F 1/1343(2006.01) (71)申请人友达光电股份有限公司 地址中国台湾新竹科学工业园区新竹市力 行二路1号 (72)发明人曾柏翔 郭家玮 郭庭玮 刘康弘 林敬桓 (74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人曾红 。
2、(54) 发明名称 一种液晶显示设备的像素结构 (57) 摘要 本发明提供了一种液晶显示设备的像素结 构。每一像素包括：第一薄膜晶体管，其栅极电性 连接至一扫描线，其源极电性连接至第一数据线， 其漏极电性连接至液晶电容的一端；第二薄膜晶 体管，其栅极电性连接至该扫描线，其源极电性连 接至第二数据线，其漏极电性连接至该液晶电容 的另一端；第一存储电容；以及第二存储电容，其 中第一数据线上的输入讯号与第二数据线上的输 入讯号的电位极性相反。采用本发明，藉由平行的 两条数据线各自的控制信号对各自的存储电容和 同一液晶电容进行充电，并利用第二金属层的指 叉图案使电位极性相反的相邻像素电极与共通电 极之。
3、间的距离更短，不仅可增加像素存储电容的 电容量，而且还不会对光穿透率产生影响。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种液晶显示设备的像素结构，其特征在于，所述像素结构中的每一像素包括： 一第一薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至一扫描线，其源 极电性连接至一第一数据线，其漏极电性连接至一液晶电容的一端，所述第一数据线与所 述扫描线相互垂直； 一第二薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至所述扫描线，其 源。
4、极电性连接至一第二数据线，其漏极电性连接至所述液晶电容的另一端，其中，所述第一 数据线与所述第二数据线相互平行； 一第一存储电容，其一端电性连接至所述液晶电容的该端，其另一端电性连接至一共 通电极线；以及 一第二存储电容，其一端电性连接至所述液晶电容的该另一端，其另一端电性连接至 所述共通电极线， 其中，所述第一数据线上的输入讯号与所述第二数据线上的输入讯号的电位极性相 反。 2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，当所述扫描线打开时，所述第一数据 线上的输入讯号藉由所述第一薄膜晶体管对所述第一存储电容和所述液晶电容进行充电， 所述第二数据线上的输入讯号藉由所述第二薄膜晶体管对所述第二存。
5、储电容和所述液晶 电容进行充电。 3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括一具有指叉图 案化的第二金属层，所述第二金属层经由一贯通孔电性连接至所述共通电极线。 4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述第二金属层为一透明导电氧化 物或一金属材料制成。 5.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述第二金属层设置于一平坦层与 一栅极绝缘层之间，且在空间上与相应的像素电极部分地重叠。 6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极分布于所述平坦层的 上表面，且平行于所述第二金属层。 7.根据权利要求6所述的像素结构，其特征在于，相邻像素电极的电位极性。
6、相反，并且 它们所间隔的平坦层被蚀刻为一沟槽，所述沟槽的底面与所述栅极绝缘层相接触。 8.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述液晶显示设备为一平面切换液 晶显示器或一边缘场切换液晶显示器。 权 利 要 求 书CN 102809861 A 1/4页 3 一种液晶显示设备的像素结构 技术领域 0001 本发明涉及一种液晶显示设备，尤其涉及该液晶显示设备中的像素结构。 背景技术 0002 当前，薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor）已广泛地应用于如有机发光显示 器（OLED，Organic Light Emitting Display）或平板显示器（FPD，Flat。
7、 Panel Display） 等显示设备中作为控制每个像素的开关元件。在现有技术中，薄膜晶体管平板显示器，尤其 是薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）包括多条扫描线及其扫描驱动电路、多条数据线及其 数据驱动电路、多条公共电极线以及多个像素单元等。 0003 具体来说，多个像素单元中的每一像素单元形成于玻璃基板上的一扫描线与对应 的一数据线的交叉处，其中扫描线与数据线相互垂直。而且，在该扫描线与数据线的交叉处 设置一薄膜晶体管以驱动像素单元，从而产生各式各样、色彩斑斓的图像。图1示出传统的 用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图。如图1所示，薄膜晶体管TFT包括一栅 极、一源极和一漏极，。
8、其栅极电性连接至一扫描线101，其源极电性连接至一数据线103，其 漏极电性连接至一像素存储电容C ST 和一液晶电容C LC ，并且该像素存储电容C ST 和该液晶电 容C LC 各自的另一端均连接至一共通电压，当输入扫描信号至该扫描线101从而打开薄膜晶 体管时，加载于数据线103上的数据信号对液晶电容和像素存储电容充电。然而，对于高介 电系数的液晶来说，正常工作情形下，传统的像素存储电容会占据单个像素的大部分区域， 从而使像素开口率变小，造成光穿透率大幅下降，影响图像质量。 0004 有鉴于此，如何设计一种新颖的像素结构，使其在相同像素开口率的条件下，像素 存储电容的电容量增加并且光穿透。
9、率不受影响，是业内相关技术人员亟待解决的一项课 题。 发明内容 0005 针对现有技术中的像素结构在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖 的、用于液晶显示设备的像素结构。 0006 依据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示设备的像素结构，该像素结构中的 每一像素包括： 0007 一第一薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至一扫描线， 其源极电性连接至一第一数据线，其漏极电性连接至一液晶电容的一端，第一数据线与扫 描线相互垂直； 0008 一第二薄膜晶体管，具有一栅极、一源极和一漏极，其栅极电性连接至该扫描线， 其源极电性连接至一第二数据线，其漏极电性连接至该液晶电容的。
10、另一端，其中，第一数据 线与第二数据线相互平行； 0009 一第一存储电容，其一端电性连接至液晶电容的该端，其另一端电性连接至一共 通电极线；以及 说 明 书CN 102809861 A 2/4页 4 0010 一第二存储电容，其一端电性连接至液晶电容的该另一端，其另一端电性连接至 该共通电极线， 0011 其中，第一数据线上的输入讯号与第二数据线上的输入讯号的电位极性相反。 0012 在其中的一实施例中，当扫描线打开时，第一数据线上的输入讯号藉由第一薄膜 晶体管对第一存储电容和液晶电容进行充电，第二数据线上的输入讯号藉由第二薄膜晶体 管对第二存储电容和液晶电容进行充电。 0013 在其中的一。
11、实施例中，像素结构还包括一具有指叉图案化的第二金属层，该第二 金属层经由一贯通孔电性连接至共通电极线。进一步，第二金属层为一透明导电氧化物或 一金属材料制成。 0014 在其中的一实施例中，第二金属层设置于一平坦层与一栅极绝缘层之间，且在空 间上与相应的像素电极部分地重叠。进一步，像素电极分布于平坦层的上表面，且平行于该 第二金属层。 0015 在其中的一实施例中，相邻像素电极的电位极性相反，并且它们所间隔的平坦层 被蚀刻为一沟槽，该沟槽的底面与该栅极绝缘层相接触。 0016 在其中的一实施例中，液晶显示设备为一平面切换液晶显示器或一边缘场切换液 晶显示器。 0017 采用本发明的用于液晶显示。
12、设备的像素结构，藉由一数据线的控制信号来对一存 储电容和一液晶电容进行充电，以及藉由另一数据线的控制信号来对另一存储电容和该液 晶电容进行充电，并且利用第二金属层的指叉图案使电位极性相反的相邻像素电极与共通 电极之间的距离更短，不仅可增加像素存储电容的电容量，而且还不会对光穿透率产生影 响。此外，在相邻像素电极间还可挖出沟槽，藉由该沟槽来降低驱动电压。 附图说明 0018 读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的 各个方面。其中， 0019 图1示出现有技术的用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示意图； 0020 图2示出依据本发明的一实施方式，用于液晶显示设备的。
13、像素结构的电路组成示 意图； 0021 图3示出图2的像素电路中两条数据线的电压波形示意图； 0022 图4示出图2的像素结构的第一实施例的剖视图；以及 0023 图5示出图2的像素结构的第二实施例的剖视图。 具体实施方式 0024 为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述 各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员 应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于 示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。 0025 图2示出依据本发明的一实施方式，用于液晶显示设备的像素结构的电路组成示 意。
14、图。 说 明 书CN 102809861 A 3/4页 5 0026 参照图2，在本发明的像素结构中，每一像素包括薄膜晶体管Q1和Q2、像素存储电 容Cst1和Cst2以及液晶电容Clc。更具体地，薄膜晶体管Q1的栅极电性连接至一扫描线 GL（Gate line），其源极电性连接至一数据线DL1，其漏极电性连接至一液晶电容Clc的一 端。在此，数据线DL1与扫描线GL相互垂直。类似地，薄膜晶体管Q2的栅极电性连接至扫 描线GL，其源极电性连接至一数据线DL2，其漏极电性连接至液晶电容Clc的另一端，亦即， 液晶电容Clc设置在薄膜晶体管Q1的漏极与薄膜晶体管Q2的漏极之间。数据线DL1与数 据。
15、线DL2相互平行，例如，扫描线GL位于水平方向，数据线DL1与数据线DL2位于竖直方向。 在其它的一些实施例中，也可将扫描线GL设置在竖直方向，而数据线DL1和DL2设置在水 平方向。 0027 像素存储电容Cst1的一端电性连接至液晶电容Clc的一端或薄膜晶体管Q1的漏 极，像素存储电容Cst1的另一端电性连接至一共通电极线，该共通电极线上加载有一共通 电压Vcom。像素存储电容Cst2的一端电性连接至液晶电容Clc的另一端或薄膜晶体管Q2 的漏极，像素存储电容Cst2的另一端电性连接至该共通电极线。 0028 需要指出的是，在上述像素结构中，来自数据线DL1的输入讯号与来自数据线DL2 的。
16、输入讯号的电位极性始终相反。例如，数据线DL1的输入讯号为一高电平的电压信号，而 数据线DL2的输入讯号为一低电平的电压信号。又如，数据线DL1的输入讯号为一低电平 的电压信号，而数据线DL2的输入讯号为一高电平的电压信号。在一实施例中，当扫描线GL 打开时，数据线DL1上的输入讯号藉由薄膜晶体管Q1对像素存储电容Cst1和液晶电容Clc 进行充电，数据线DL2上的输入讯号藉由薄膜晶体管Q2对像素存储电容Cst2和液晶电容 Clc进行充电。 0029 在一些实施例中，该像素结构可应用于一平面切换（IPS，In Plane Switching）液 晶显示器或一边缘场切换（FFS，Fringe F。
17、ield Switching）液晶显示器。 0030 为了进一步说明图2中的数据线DL1与数据线DL2之间的电位极性关系，图3示 出图2的像素电路中两条数据线的电压波形示意图。 0031 不妨定义数据线DL1上的控制电压为V1，数据线DL2上的控制电压为V2，且V1对 应于图3中的虚线部分，V2对应于图3中的实线部分。当数据线DL1与数据线DL2交叉之 前，V1为15V，共通电压Vcom为7.5V，V2为0V。此时，数据线DL1上的控制电压V1相对于 共通电压Vcom为+7.5V，而数据线DL2上的控制电压V2相对于共通电压Vcom为-7.5V，故 数据线DL1与DL2各自的控制电压的电位极性。
18、相反。 0032 类似地，在数据线DL1与数据线DL2交叉之后，控制电压V1从15V变为0V，控制电 压V2从0V上升至15V，则数据线DL1上的控制电压V1相对于共通电压Vcom为-7.5V，数 据线DL2上的控制电压V2相对于共通电压Vcom为+7.5V，因此，数据线DL1与DL2各自的 控制电压的电位极性仍然相反。应当理解，在其它的实施例中，数据线DL1的控制电压V1、 数据线DL2的控制电压V2以及共通电压Vcom的数值也并不只局限于此。 0033 图4示出图2的像素结构的第一实施例的剖视图。参照图4，该像素结构还包括 一具有指叉图案化的第二金属层M2，该第二金属层M2经由一贯通孔电性。
19、连接至共通电极 404。例如，第二金属层M2为一透明导电氧化物（如铟锡氧化物或铟锌氧化物）或一金属材 料制成。 0034 在该实施例中，第二金属层M2设置于一平坦层406与一栅极绝缘层402之间，并 说 明 书CN 102809861 A 4/4页 6 且在空间上与相应的像素电极部分重叠。栅极绝缘层402设置于玻璃基板400之上。举例 来说，在平坦层406的上方设置有像素电极408、410和412，其中，像素电极408与像素电极 410的电位极性相反，以及像素电极410与像素电极412的电位极性相反。亦即，像素电极 408与像素电极412的电位极性相同。 0035 结合图2和图4，在采用该像素。
20、结构来显示画面时，当扫描信号打开时，数据线DL1 和DL2的电位分别为+15V和-15V，此时，数据线DL1和DL2上的控制信号充电至各自的像 素存储电容Cst1和Cst2，此时，相邻像素电极之间的电场方向平行于第二金属层M2，而像 素电极与相应的第二金属层M2之间的电场方向垂直于第二金属层M2，液晶被拉至平行于 玻璃基板400，画面为白色。当扫描信号关闭时，相邻像素电极之间的电场方向仍然平行于 第二金属层M2，以及第二金属层M2与像素电极之间的垂直电场逐渐变小，但画面保持白色 不变。 0036 另外，当扫描信号打开，数据线DL1和DL2的电位分别为00.2V时，对应的薄膜晶 体管Q1和Q2打。
21、开，相邻像素电极之间的水平电场不足以拉开液晶，此时的液晶为各向同性 状态（isotropic status），而像素电极与相应的第二金属层M2之间的电场方向仍然垂直 于第二金属层M2，画面成黑色。当扫描信号关闭时，相邻像素电极之间的水平电场、像素电 极与第二金属层M2之间的垂直电场均逐渐变小，画面保持黑色不变。 0037 图5示出图2的像素结构的第二实施例的剖视图。图5与图4的主要区别是在于， 电位极性相反的像素电极之间，平坦层被蚀刻为一沟槽P，并且该沟槽P的底面与栅极绝缘 层402相接触。 0038 例如，电位极性为正的像素电极408与电位极性为负的像素电极410之间，平坦层 406被蚀刻成。
22、沟槽P。又如，电位极性为负的像素电极410与电位极性为正的像素电极412 之间，平坦层406也被蚀刻成沟槽P。藉由该沟槽P来降低驱动电压。 0039 采用本发明的用于液晶显示设备的像素结构，藉由一数据线的控制信号来对一存 储电容和一液晶电容进行充电，以及藉由另一数据线的控制信号来对另一存储电容和该液 晶电容进行充电，并且利用第二金属层的指叉图案使电位极性相反的相邻像素电极与共通 电极之间的距离更短，不仅可增加像素存储电容的电容量，而且还不会对光穿透率产生影 响。此外，在相邻像素电极间还可挖出沟槽，藉由该沟槽来降低驱动电压。 0040 上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员 能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各 种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。 说 明 书CN 102809861 A 1/4页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102809861 A 2/4页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102809861 A 3/4页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102809861 A 4/4页 10 图5 说 明 书 附 图CN 102809861 A 10 。