像素单元、像素驱动电路及驱动方法与流程

本发明属于液晶显示领域，尤其涉及一种像素单元、像素驱动电路及驱动方法。

背景技术：

液晶显示器一般由两块基板组成，分别为彩色滤光片基板和阵列基板。其中，在阵列基板上设置有像素单元矩阵，像素单元矩阵由多行多列像素单元排列组成，液晶显示器通过对像素单元矩阵的驱动来实现液晶画面的显示。

一个像素单元进一步被划分为多个子像素。现有技术中的像素单元一般包含三个子像素。以RGB三元色为例,三个子像素沿像素单元矩阵的行的方向依次排列，三个子像素对应于一条共同的沿行方向的扫描线，且在每个子像素的内部分别设置有一条沿列的方向的数据线。

如图1所示，子像素RGB位于一个像素单元行，从左向右依次设为第一子像素、第二子像素和第三子像素，且三个子像素的内部分别贯穿有用于控制一列子像素的的第一数据线D1、第二数据线D2和第三数据线D3，一条扫描线S1同时贯穿三个子像素，该扫描线用于控制位于像素单元矩阵一行上的各像素单元的全部子像素。

现有技术中的主要问题是，扫描线和数据线分别由扫描驱动电路(Scan COF)和数据驱动电路(Data COF)进行驱动,而由于数据驱动电路的设计较为复杂,因此数据驱动电路的芯片的价格会高出扫描驱动电路芯片许多。如果液晶显示器具有n行像素单元，则其至少需要设置有3n行的扫描线及用于驱动3n行扫描线的扫描驱动电路芯片，进而导致液晶显示器的成本较高。本发明针对上述问题提出解决方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够降低液晶显示器成本的方案。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种像素单元，划分为第一子像素、第二子像素和第三子像素，所述第一子像素、第二子像素和第三子像素依次沿数据线方向排列；在所述第一子像素和第二子像素之间设置有第一扫描线；在所述第二子像素和第三子像素之间设置有第二扫描线。

本申请的实施例还提供了一种驱动所述的像素单元的像素驱动电路，包括多个开关元件，所述多个开关元件相互连接，分别构成对应于不同子像素的充电路径，所述对应于不同子像素的充电路径的一端共同连接于所述数据线，另一端分别连接对应于不同子像素的像素电极；所述多个开关元件分别与所述扫描线相连接，根据扫描线所传输的扫描信号开启对应于不同子像素的充电路径，并通过数据线所提供的数据信号对各子像素进行充电。

优选地，所述像素驱动电路包括第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件与第四开关元件：所述第一开关元件与第二开关元件的控制端共同连接于所述第一扫描线，其信号输入端共同连接于所述数据线；所述第三开关元件与第四开关元件的控制端共同连接于所述第二扫描线，所述第四开关元件的信号输入端与所述数据线相连接；所述第一开关元件的信号输出端与对应于第一子像素的像素电极相连接；所述第二开关元件的信号输出端与所述第三开关元件的信号输入端相连接，所述第三开关元件的信号输出端与对应于第二子像素的像素电极相连接；所述第四开关元件的信号输出端与对应于第三子像素的像素电极相连接。

优选地，所述像素驱动电路包括第一开关元件、第二开关元件与第三开关元件：所述第一开关元件与所述第一扫描线相连接，其信号输入端与所述数据线相连接；所述第二开关元件与第三开关元件的控制端共同连接于所述第二扫描线，所述第三开关元件的信号输入端与所述数据线相连接；所述第一开关元件的信号输出端与对应于第一子像素的像素电极相连接；所述第二开关元件的信号输入端与所述第一开关元件的信号输出端相连接，所述第二开关元件的信号输出端与对应于第二子像素的像素电极相连接；所述第三开关元件的信号输出端与对应于第三子像素的像素电极相连接。

优选地，所述像素驱动电路包括第一开关元件、第二开关元件与第三开关元件：所述第一开关元件与与第二开关元件的控制端共同连接于所述第一扫描线，所述第一开关元件的信号输入端与所述数据线相连接；所述第三开关元件与所述第二扫描线相连接，其信号输入端与所述数据线相连接；所述第一开关元件的信号输出端与对应于第一子像素的像素电极相连接；所述第三开关元件的信号输出端与对应于第三子像素的像素电极相连接；所述第二开关元件的信号输入端与所述第三开关元件的信号输出端相连接，所述第二开关元件的信号输出端与对应于第二子像素的像素电极相连接。

优选地，所述开关元件包括N型薄膜晶体管和/或P型薄膜晶体管。

另一方面，还提供了一种驱动所述的像素驱动电路的驱动方法，包括：使数据线输出与第一个被充电的子像素相对应的数据电压；由扫描线开启与该第一个被充电的子像素相对应的充电路径，并在该子像素被充电至设定的像素电压后关闭与该第一个被充电的子像素相对应的充电路径；重复上述步骤，将数据线的输出依次切换为其他两个子像素相对应的数据电压，并分别开启与其他两个子像素相对应的充电路径对其他两个子像素进行充电。

优选地，在全部充电路径关闭期间切换所述数据线输出的数据电压。

优选地，所述第一个被充电的子像素包括由至少两个开关元件相互连接以构成其充电路径的子像素。

优选地，所述第一个被充电的子像素包括第二子像素。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

通过利用两条扫描线和一条数据线实现了对一个像素单元中三个子像素的驱动，在降低液晶显示器的成本的同时，有利于提高液晶显示器的开口率。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为现有技术中的像素单元的结构示意图；

图2为根据本发明第一实施例的像素单元的结构示意图；

图3为根据本发明第二实施例的像素驱动电路的结构示意图；

图4为根据本发明第三实施例的像素驱动电路的结构示意图；

图5为根据本发明第四实施例的像素驱动电路的结构示意图；

图6a-图6d为根据本发明实施例的像素驱动电路的版图设计示意图；

图7为根据本发明第五实施例的驱动方法的流程示意图；

图8为根据本发明实施例的驱动方法的信号时序示意图；

图9为根据本发明实施例的驱动方法的像素电压的波形示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

第一实施例：

图2为根据本发明第一实施例的像素单元的结构示意图，如图所示，该像素单元由三个子像素组成，分别第一子像素P1、第二子像素P2和第三子像素P3。

具体的，第一子像素P1、第二子像素P2和第三子像素P3均沿数据线D1的方向排列。在第一子像素P1和第二子像素P2之间设置有第一扫描线S1，在第二子像素P2和第三子像素P3之间设置有第二扫描线S2。

本发明实施例中的像素单元包含的三个子像素位于不同的像素单元行，对应于同一条数据线，且分别对应于三条不同的扫描线。使得数据线的使用数量减少为现有技术的三分之一。

虽然扫描线的数量增加为现有技术的三倍，但由于数据线的驱动芯片的成本远高于扫描线的驱动芯片的成本，特别是随着近年来液晶面板的GOA(Gate On Array)技术的成熟,扫描线数量三倍的情况并不会导致材料成本增加,因此本发明实施例能够达到降低液晶显示器成本的目的。

进一步地，为了对上述像素单元进行驱动，在本发明的另一个实施例中还提供了一种相应的像素驱动电路，下面结合具体的实施例进行说明。

第二实施例：

本发明实施例中的像素驱动电路包括多个开关元件，且多个开关元件相互连接，分别构成对应于不同子像素的充电路径。

各对应于不同子像素的充电路径的一端均与数据线相连接，各对应于不同子像素的充电路径的另一端分别连接对应于不同子像素的像素电极，即各子像素通过各自的充电路径共用一条数据线。

进一步地，多个开关元件分别与不同的扫描线相连接，根据扫描线所传输的扫描信号开启对应于不同子像素的充电路径，并通过数据线所提供的数据信号对各子像素进行充电。

上述各开关元件具体可以为N型薄膜晶体管和/或P型薄膜晶体管。

图3为根据本发明第二实施例的像素驱动电路的结构示意图，在图3中，C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3分别表示对应于各子像素的液晶电容，C_st_1、C_st_2、C_st_3分别表示对应于各子像素的存储电容，液晶电容C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3与存储电容C_st_1、C_st_2、C_st_3的连接点可以用于表示对应于各子像素的像素电极。

如图3所示，该像素驱动电路包括第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3与第四开关元件T4。

其中，第一开关元件T1与第二开关元件T2的控制端共同连接于第一扫描线S1，T1与T2的信号输入端共同连接于数据线D1。

第三开关元件T3与第四开关元件T4的控制端共同连接于第二扫描线S2，第四开关元件T4的信号输入端与数据线D1相连接。

第一开关元件T1的信号输出端与对应于第一子像素P1的像素电极相连接。

第二开关元件T2的信号输出端与第三开关元件T3的信号输入端相连接，第三开关元件T3的信号输出端与对应于第二子像素P2的像素电极相连接。

第四开关元件T4的信号输出端与对应于第三子像素P3的像素电极相连接。

本发明实施例的像素驱动电路，利用两条扫描线和一条数据线实现了对一个像素单元中三个子像素的驱动，能够降低液晶显示器的成本。

第三实施例：

图4为根据本发明第三实施例的像素驱动电路的结构示意图，在图4中，C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3分别表示对应于各子像素的液晶电容，C_st_1、C_st_2、C_st_3分别表示对应于各子像素的存储电容，液晶电容C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3与存储电容C_st_1、C_st_2、C_st_3的连接点可以用于表示对应于各子像素的像素电极。

如图4所示，该像素驱动电路包括第一开关元件T1、第二开关元件T2与第三开关元件T3。

第一开关元件T1与第一扫描线S1相连接，T1的信号输入端与数据线D1相连接。

第二开关元件T2与第三开关元件T3的控制端共同连接于第二扫描线S2，第三开关元件T3的信号输入端与数据线D1相连接。

第一开关元件T1的信号输出端与对应于第一子像素P1的像素电极相连接。

第二开关元件T2的信号输入端与第一开关元件T1的信号输出端相连接，第二开关元件T2的信号输出端与对应于第二子像素P2的像素电极相连接。

第三开关元件T3的信号输出端与对应于第三子像素P3的像素电极相连接。

本发明实施例的像素驱动电路，利用两条扫描线和一条数据线实现了对一个像素单元中三个子像素的驱动，且仅使用三个开关元件，进一步减少了开关元件的使用数量，在降低液晶显示器的成本的同时，提高了液晶显示器的开口率。

第四实施例：

图5为根据本发明第四实施例的像素驱动电路的结构示意图，在图5中，C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3分别表示对应于各子像素的液晶电容，C_st_1、C_st_2、C_st_3分别表示对应于各子像素的存储电容，液晶电容C_lc_1、C_lc_2、C_lc_3与存储电容C_st_1、C_st_2、C_st_3的连接点可以用于表示对应于各子像素的像素电极。

如图5所示，该像素驱动电路包括第一开关元件T1、第二开关元件T2与第三开关元件T3。

第一开关元件T1与与第二开关元件T2的控制端共同连接于第一扫描线S1，第一开关元件T1的信号输入端与数据线D1相连接。

第三开关元件T3与第二扫描线S2相连接，T3的信号输入端与数据线D1相连接。

第一开关元件T1的信号输出端与对应于第一子像素P1的像素电极相连接。

第三开关元件T3的信号输出端与对应于第三子像素P3的像素电极相连接。

第二开关元件T2的信号输入端与第三开关元件T3的信号输出端相连接，第二开关元件T2的信号输出端与对应于第二子像素P2的像素电极相连接。

本发明实施例的像素驱动电路，利用两条扫描线和一条数据线实现了对一个像素单元中三个子像素的驱动，且仅使用三个开关元件，进一步减少了开关元件的使用数量，在降低液晶显示器的成本的同时，提高了液晶显示器的开口率。

图6a-图6d为根据本发明实施例的像素驱动电路的版图设计示意图，其中图6a为设置有四个开关元件的驱动电路的版图设计，图6b-图6d均为设置有三个开关元件的驱动电路的版图设计，图6d是将第一扫描线S1盒第二扫描线S2做相邻排列的版图形式。上述各实施例的像素驱动电路均可以利用阵列基板制程中的五道光罩或四道光罩的加工工艺完成。

下面结合具体的实施例进一步说明基于上述各像素驱动电路的驱动方法。

第五实施例：

图7为根据本发明第五实施例的驱动方法的流程示意图，如图所示，该驱动方法包括：

步骤S710、使数据线输出与第一个被充电的子像素相对应的数据电压。

步骤S720、由扫描线开启与该第一个被充电的子像素相对应的充电路径，并在该子像素被充电至设定的像素电压后关闭与该第一个被充电的子像素相对应的充电路径。

步骤S730、重复步骤S710和步骤S720，将数据线的输出依次切换为其他两个子像素相对应的数据电压，并分别开启与其他两个子像素相对应的充电路径对其他两个子像素进行充电。

进一步地，图8为根据本发明实施例的驱动方法的信号时序示意图，图9为根据本发明实施例的驱动方法的像素电压的波形示意图，下面结合图8和图9进行说明，图8和图9均对应于第二实施例中的像素驱动电路。

在第一个充电时间内，第一扫描线S1和第二扫描线S2均输出高电平信号，则第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3、第四开关元件T4均开启，此时，数据线D1输出对应于第二子像素P2的数据电压信号，设为V2。

由于各开关元件均开启，所以三个子像素的充电路径均被打开，因此第一子像素P1、第二子像素P2、第三子像素P3均被充电为V2，如图9所示。

在第二个充电时间内，第一扫描线S1输出高电平信号，第二扫描线S2输出低电平信号，第一开关元件T1和第二开关元件T2开启，第三开关元件T3和第四开关元件T4关闭，此时，数据线D1输出对应于第一子像素P1的数据电压信号，设为V1。

由开关元件的开启情况可知，此时仅有对应于第一子像素P1的充电路径被开启，对应于第二子像素P2和第三子像素P3的充电路径均被关闭。因此，在第二个充电时间内，仅第一子像素P1被充电为V1，如图9所示。

在第三个充电时间内，第二扫描线S2输出高电平信号，第一扫描线S1输出低电平信号，第一开关元件T1和第二开关元件T2关闭，第三开关元件T3和第四开关元件T4开启，此时，数据线D3输出对应于第三子像素P3的数据电压信号，设为V3。

由开关元件的开启情况可知，此时仅有对应于第三子像素P3的充电路径被开启，对应于第一子像素P1和第二子像素P2的充电路径均被关闭。因此，在第三个充电时间内，仅第三子像素P3被充电为V3，如图9所示。

本发明实施例中，通过连续的三个充电时间实现了对对应于两条扫描线和一条数据线的像素单元的充电。

需要注意的是，由于是分时对像素单元的各子像素进行充电，因此相对于现有技术中的对应于一条扫描线和三条数据线的像素单元的结构，每个子像素的充电时间应大致减少为原一个像素单元的充电时间的三分之一，这可以通过改善开关元件的内部结构来实现。

另外，第一子像素P1与第三子像素P3在第二子像素P2被充电时,即在第一个充电时间内，会出现一段时间的电压错误，如图9所示。此段时间约略等于一个单位的充电时间,以一帧画面的显示来看，仅占有一帧画面的1/1000左右。光学上可以达到与现有技术一样的表现，因此并不会降低观看者的视觉体验。

还需要说明的是，数据线D1切换器输出的数据电压的动作需要在对应于各子像素的全部充电路径均关闭时进行，如图8所示，数据线输出信号的变化发生在扫描线的输出均为低电平期间。

另外，在确定第一个被充电的子像素时，应选择由至少两个开关元件相互连接以构成其充电路径的子像素，如上述实施例中的第二子像素P2。

现有技术中的驱动方式，需要的驱动信号至少应为数据线的数目乘以扫描线的数目大于三才可实施，而在本实施例中，可以节约驱动信号的数目，进而减少数据线和扫描线的总数量，在降低液晶显示器的驱动部件的成本的同时，提高液晶显示器的开口率，改善显示效果。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。