主动元件阵列基板、其像素结构及其驱动方法

专利名称：主动元件阵列基板、其像素结构及其驱动方法
技术领域：
本发明是有关于一种像素结构、具有此像素结构的主动元件阵列基板以 及其驱动方法，且特别是有关于一种半穿透半反射式像素结构、具有此像素 结构的主动元件阵列基板以及其驱动方法。
背景技术：
由于液晶显示器为非自发光的显示器，因此需要一个外加光源以提供液 晶面板足够的亮度，依其光源的不同可分为穿透式液晶显示器、半穿透半反 射式液晶显示器与反射式液晶显示器三种。其中，能够同时运用背光源以及 外界光源的半穿透半反射式液晶显示器，适合应用于手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant, PDA)和电子书(e-Book)等等携带型产品上，因此逐 渐受到各方瞩目。在不同的强度外界光源下，半穿透半反射式液晶显示器皆可使使用者观 看到影像。然而，此类液晶显示器的穿透显示区与反射显示区中所呈现影像 的灰阶曲线并不一致。图1为现有的单一晶穴间隙的半穿透半反射式液晶显 示器在穿透显示区以及反射显示区中影像的灰阶(gray levd)与穿透率的特征 曲线，也就是迦玛曲线(Gamma curve)。请参照图1，曲线110表示穿透显示 区的迦玛曲线，而曲线120为反射显示区的迦玛曲线。曲线110与曲线120 的变化趋势相差甚大。当穿透显示区与反射显示区显示同一画面时，其所呈 现的影像的灰阶值会不一致，而使得显示品质不佳。因此，许多种半穿透半 反射式液晶显示器的设计，都着重在改善此一现象。举例而言，利用双重晶 穴间隙(dual cell gap)的设计或是利用电容耦合的方式皆曾被提出，以改善上述 现象。然而，形成双重晶穴间隙或是形成耦合电容都会使半穿透半反射式液 晶显示器的制作过程变得复杂或甚至影响液晶显示器的开口率。除此之外，当液晶显示器进行显示时，会因为液晶分子本身的光学极性， 使得侧视时的灰阶值与正视时的灰阶值不一致，造成所谓侧视白浮(color washout)的现象，而影响液晶显示器的显示品质。尤其是，随着液晶显示器不 断地朝向大尺寸与广视角的显示规格发展，液晶显示器是否有侧视白浮(color washout)现象更逐渐成为使用者所在意的重点。因此，侧视白浮现象的改善近 来俨然成为液晶显示器主要研究的趋势之一。发明内容本发明提供一种像素结构，以在单一晶穴间隙的设计之下，改善半穿透 半反射式液晶显示器的显示品质。本发明另提供一种主动元件阵列基板，可应用至液晶显示器中，以改善 液晶显示器显示时的侧视白浮(color washout)现象。本发明又提供一种主动元件阵列基板的驱动方法，应用于半穿透半反射 式液晶显示器，以使其显示效果提升。本发明提出一种像素结构，其包括第一透明电极、第二透明电极、反射 电极、第一主动元件以及第二主动元件。反射电极连接第二透明电极，且第 一透明电极与第二透明电极以及反射电极相互绝缘。第一主动元件电性连接 第一透明电极，以施加第一驱动电压于第一透明电极。另外，第二主动元件 电性连接第二透明电极以及反射电极，以施加第二驱动电压于第二透明电极 以及反射电极，其中第一驱动电压与第二驱动电压不同。本发明另提出一种主动元件阵列基板，其包括基板、多个第一数据配线、 多个第二数据配线、多个扫描配线以及多个像素结构。第二数据配线与第一 数据配线沿相同方向延伸，而扫描配线与第一数据配线以及第二数据配线相 交。多个像素结构则阵列排列于基板上。各像素结构包括第一透明电极、第 二透明电极、反射电极、第一主动元件以及第二主动元件。反射电极连接第 二透明电极，且第一透明电极与第二透明电极以及反射电极相互绝缘。第一 主动元件电性连接第一透明电极，并借由其所对应的扫描配线与第一数据配 线进行驱动，以施加第一驱动电压至第一透明电极。另外，第二主动元件电 性连接第二透明电极以及反射电极，并借由其所对应的扫描配线与第二数据 配线进行驱动，以施加第二驱动电压至第二透明电极与反射电极。值得一提 的是，第一驱动电压与第二驱动电压不同。在本发明的一实施例中，上述的各个像素结构中的第一驱动电压例如是 小于第二驱动电压。或是，在另一实施例中，上述的各个像素结构中的第一 驱动电压可以是大于第二驱动电压。在本发明的一实施例中，上述的每一像素结构中的第一主动元件与第二 主动元件至少其中之一位于反射电极下方。此外，第一主动元件或第二主动 元件例如为薄膜晶体管。在本发明的一实施例中，上述的第一透明电极或第二透明电极的材质包 括铟锡氧化物或铟锌氧化物，而反射电极的材质可以是金属。在本发明的一实施例中，上述的主动元件阵列基板更包括一光感测器配 置于基板上。本发明又提出一种主动元件阵列基板的驱动方法。其中，主动元件阵列 基板包括基板、多个第一数据配线、多个第二数据配线、多个扫描配线以及 多个像素结构。第二数据配线与第一数据配线沿相同方向延伸，而扫描配线 与第一数据配线以及第二数据配线相交。多个像素结构则阵列排列于基板上。 各像素结构包括第一透明电极、第二透明电极、反射电极、第一主动元件以 及第二主动元件。反射电极连接第二透明电极，且第一透明电极与第二透明 电极以及反射电极相互绝缘。第一主动元件电性连接第一透明电极，并借由 其所对应的扫描配线与第一数据配线进行驱动。另外，第二主动元件电性连 接第二透明电极以及反射电极，并借由其所对应的扫描配线与第二数据配线 进行驱动。同时，此驱动方法包括分别经由每一第一数据配线施加第一驱动
电压至其所对应的第一透明电极。以及，分别经由每一第二数据配线施加第 二驱动电压至其所对应的第二透明电极与反射电极，其中每一像素结构中的 第一驱动电压与第二驱动电压不同。在本发明的一实施例中，上述的每一像素结构中的第一驱动电压小于第 二驱动电压。或是，每一像素结构中的第一驱动电压大于第二驱动电压。在本发明的一实施例中，上述的主动元件阵列基板的驱动方法更包括依 据外界光源强度来改变每一像素结构中的第一驱动电压与第二驱动电压。其 中，例如可借由在主动元件阵列基板外围配置光感测器来感测外界光源的强 度。本发明借由上述的设计，可以对同一像素结构中两个不同区域的像素电 极施加不同的驱动电压，借以改善反射区与穿透区的迦玛曲线不一致，以及 侧视白浮的问题。此外，本发明也可以随着外界光线的强度与其所对应的显 示器的显示模式来切换像素结构的驱动方式，以着重改善特定的上述问题， 进而提供最佳化的显示品质。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。


图1为现有的单一晶穴间隙的半穿透半反射式液晶显示器在穿透显示区以及反射显示区中影像的灰阶与穿透率的特征曲线(Gammacurve)。图2A与图2B为本发明的一实施例的两种像素结构的俯视示意图。图3为本发明的像素结构200B的侧视示意图。图4绘示为本发明的一实施例的主动元件阵列基板的局部示意图。图5为本发明的主动元件阵列基板的像素结构进行第一驱动模式时，灰阶与穿透率的特征曲线图。图6为本发明的主动元件阵列基板的像素结构进行第二驱动模式时，灰
阶与穿透率的特征曲线图。 附图标号110、 120、 510、 520、 530、 540、 610:曲线 200A、 200B:像素结构210:第一透明电极220:第二透明电极230:反射电极240:第一主动元件250:第二主动元件400:主动元件阵列基板410:基板420:第一数据配线430:第二数据配线440:扫描配线450:光感测器d:晶穴间隙LC:液晶层R:反射显示区T、 Tl、 T2:穿透显示区 VI:第一驱动电压 V2:第二驱动电压具体实施方式
图2A为本发明的一实施例的像素结构的俯视示意图。请参照图2A，像 素结构200A包括第一透明电极210、第二透明电极220、反射电极230、第 一主动元件240以及第二主动元件250。反射电极230连接第二透明电极220，
且第一透明电极210与第二透明电极220以及反射电极230相互绝缘。第一 主动元件240电性连接第一透明电极210，以施加第一驱动电压VI于第一透 明电极210。另夕卜，第二主动元件250电性连接第二透明电极220以及反射电 极230，以施加第二驱动电压V2于第二透明电极220以及反射电极230，其 中第一驱动电压V1与第二驱动电压V2不同。具体来说，第一主动元件240或第二主动元件250例如为薄膜晶体管或 是所属技术领域之中应用于主动元件阵列基板的其他主动元件。另外，第一 透明电极210或第二透明电极220的材质包括铟锡氧化物或铟锌氧化物等透 明导电材质，而反射电极230的材质可以是金属或其他具有反射性质的导电 材料。值得注意的是，在图2A所绘示的像素结构200A中，第二主动元件250 是位于反射电极230下方。这样的设计可以避免因为第二主动元件250的配 置而影响了像素结构200A的开口率。当然，本发明并不限定第一主动元件 240与第二主动元件250的位置，在其他实施例中，可以依据实际需求，选择 将第一主动元件240与第二主动元件250至少其中之一配置于反射电极230 下方或是使第一主动元件240与第二主动元件250位于反射电极230之外。图2B即绘示本发明另一实施例的像素结构，其中以类似的标号表示类似 的元件，其相关说明可参考前述实施例，不再赘述。图2B的像素结构200B 与图2A的像素结构200A的差异主要在于像素结构200B的第二主动元件250 是位于反射电极230之外。图3更绘示本发明的一种像素结构的侧视示意图，此像素结构200B例如 是对应于前述图2B所绘示的像素结构200B。请同时参照图2B与图3，以下 将像素结构200B区分为第一穿透显示区Tl、第二穿透显示区T2以及反射显 示区R，以便说明。第一穿透显示区T1由第一主动元件240控制，也就是第 一透明电极210所在的区域。第二穿透显示区T2由第二主动元件250控制， 也就是第二透明电极220所在的区域。此外，反射显示区R亦由第二主动元
件250控制，其为反射电极230所在的区域。本实施例的像素结构200B可以 在单一晶穴间隙d之下，借由将像素电极分离的设计来单独控制反射电极230 上的第二驱动电压V2，以对像素结构200B的反射显示区R的显示灰阶值进 行调整，以拉近反射显示区R与第一穿透显示区Tl在显示灰阶上的差异。另一方面，请继续参照图2B与图3，对第一透明电极210与第二透明电 极220而言，其分别被施加第一驱动电压VI与第二驱动电压V2，因此可以 借由对第一透明电压VI与第二透明电压V2进行搭配，使得第一穿透显示区 Tl与第二穿透显示区T2显示不同的灰阶值，以对侧视白浮问题进行补偿。整体而言，本发明可以借由上述将像素结构分为两个独立部分并分别由两个主动元件进行驱动的设计来让反射区与穿透区的灰阶值趋于一致，并可 对侧视白浮问题进行补偿。虽然上述的驱动方法是以图2B的像素结构200B 来做说明，但本发明所提出的其他像素结构(例如图2A的像素结构200A)亦可 适用上述的驱动方法，借以提高整体液晶显示器的显示品质。值得注意的是， 本发明并不限定第一驱动电压VI与第二驱动电压V2的相对关系。实际上， 第一驱动电压VI有可能大于第二驱动电压V2，也有可能小于第二驱动电压 V2。基于前述的各种像素结构，本发明更提出应用所述的这些像素结构的主 动元件阵列基板。图4即绘示应用前述的像素结构200B的一种主动元件阵列 基板的局部结构。如图4所示，主动元件阵列基板400包括基板410、多个第 一数据配线420、多个第二数据配线430、多个扫描配线440以及多个像素结 构200B。当然，此处的像素结构并不限定于像素结构200B，在其他实施例中 也可采用像素结构200A或上述实施例中所提及的各种其他像素结构。第二数据配线430与第一数据配线420沿相同方向延伸，而扫描配线440 与第一数据配线420以及第二数据配线430相交。像素结构200B阵列排列于 基板410上，并分别借由扫描配线440、第一数据配线420以及第二数据配线 430进行驱动。更详细而言，像素结构200B中的第一主动元件240例如是借 由其所对应的扫描配线440与第一数据配线420进行驱动，而第二主动元件 250例如是借由其所对应的扫描配线440与第二数据配线430进行驱动。如此， 第一透明电极210可以借由第一主动元件240输入第一驱动电压VI ，而第二 透明电极220与反射电极230可以借由第二主动元件250输入第二驱动电压 V2。值得一提的是，本发明更可以依据实际需求，例如随着外界光线的强度 与其所对应的显示器的显示模式，来切换像素结构的驱动方式，以着重改善 特定的显示问题，进而提供最佳化的显示品质。举例而言，请再参考图4，其 所绘示的本实施例可以进一步在主动元件阵列基板400的外围配置一光感测 器450。当主动元件阵列基板400与一对向基板(未绘示)组立并于其间填入液 晶而构成液晶显示器(未绘示)时，可以借由光感测装置450感测外界的光线而 调变液晶显示器(未绘示)的驱动模式。具体来说，此光感测器450的制作例如 可以整合低温多晶硅制造工艺，而与主动元件阵列基板400上的主动元件240 以及250同时制作而成。此外，光感测器450也可以选择待主动元件阵列基 板400制作完成后，再于面板组立的过程中配置于主动元件阵列基板400旁。另外，为了更详尽地揭露本发明的精神，以下提出本发明的主动元件阵 列基板的驱动方法。其步骤包括分别经由每一第一数据配线施加第一驱动电 压至其所对应的第一透明电极，以及分别经由每一第二数据配线施加第二驱 动电压至其所对应的第二透明电极与反射电极。此时，每一像素结构中的第 一驱动电压与第二驱动电压不同。实际上，第一驱动电压可以小于第二驱动 电压，也可以大于第二驱动电压。另外，在本发明的驱动方法中，还可以依据外界光源强度来改变每一像 素结构中的第一驱动电压与第二驱动电压。本实施例可以借由主动元件阵列 基板外围的光感测器来感测外界光源强度，并随外界光源的强度变化以调整 每一像素结构中的第一驱动电压与第二驱动电压。也就是说，本发明的主动 元件阵列基板可以随着外界环境的变化而进行不同的驱动模式。
详细来说，当外界光源较强或是液晶显示器的背光关闭时，借由反射显 示区的作用可利用外界光源作为一部分或全部的显示光源。换言之，反射显 示区提供了一定比例的显示效果，因此欲使各像素结构呈现良好的显示品质 则需要对反射显示区的迦玛曲线进行调整，使其接近理想的迦玛曲线变化。 此时，第一驱动电压与第二驱动电压之间可以呈现第一种特定关系，在此称 为第一驱动模式。另外，欲使各像素结构达到良好的广视角显示品质，必须 抑制侧视时的白浮现象。此时，第一驱动电压与第二驱动电压之间会呈现第 二种特定关系，而在此以第二驱动模式作为表示。实际上，使用液晶显示器 时，可以借由光感测器感测外界光线的强弱而选择进行第一驱动模式或第二 驱动模式以驱动主动元件阵列基板。当然，在其他实施例中，也可以根据其 他需求或是以例如手动的方式来切换第一驱动模式与第二驱动模式。
图5与图6分别为本发明的主动元件阵列基板的像素结构进行第一驱动 模式与第二驱动模式时，不同区域中影像灰阶对穿透率的特征曲线图。请先 参照图5，曲线510所呈现的是本发明的像素结构在第一驱动模式之下，反射 显示区正视时的影像灰阶穿透曲线。曲线520则是理想的迦玛曲线(Y-2.2)。 曲线510与曲线520有相当接近的趋势，因此在第一驱动模式的下反射显示 区的显示效果相当接近理想值。换言之，反射显示区的显示效果在像素结构 进行第一驱动模式时可以获得良好的补偿。
除此的外，图5的曲线530呈现本发明的像素结构中，第一显示区进行 显示时，在60度视角所呈现影像的灰阶曲线。曲线530与理想灰阶曲线520 间有很大的差异，若在实际观看时，则会呈现明显的白浮现象。曲线540为 本发明的像素结构在第一驱动模式下，第一与第二显示区域共同显示时，于 60度视角观看所呈现影像的灰阶曲线。相较于曲线530，曲线540更接近理 想灰阶曲线520。由此可知，本发明的像素结构设计在第一驱动模式下有助于 改善侧视白浮(colorwashcmt)的现象。西此，本发明的像素结构在第一驱动模 式之下非旦在半穿透半反射式显示状态之下具有良好的显示品质，更可改善
大视角观看之下的白浮(color wash out)现象。
在液晶显示器呈现的影像以穿透显示区所显示的影像为主，而不需特别 为了调整反射显示区的显示效果而进行第一驱动模式时，则可以选择第二驱 动模式。请参照图6，曲线610呈现在第二驱动模式下，于60度视角观看下 本发明的像素结构所呈现影像的灰阶曲线。由图6可知，在第二驱动模式之 下，曲线610明显较曲线540接近理想灰阶曲线520，因此侧视白浮的现象可
大幅改善。
综上所述，本发明的像素结构可具有单一晶穴间隙，并应用于半穿透半 反射式的液晶显示器上，其中将像素电极划分为两个独立的区块，包括由第 一透明电极所构成的第一区块以及由第二透明电极与反射电极所构成的第二 区块，并且借由两个主动元件分别施加驱动电压于此两个独立的区块上，以 个别调整两个区块的显示状态。例如，可针对第一透明电极与反射电极的驱 动电压进行搭配，让反射区与穿透区的灰阶值达成一致的效果。此外，也可 针对第一透明电极与第二透明电极的驱动电压进行搭配，以对侧视白浮问题 进行补偿。
另一方面，本发明也可以随着外界光线的强度与其所对应的显示器的显 示模式来切换像素结构的驱动方式，以着重改善特定的上述问题，进而提供 最佳化的显示品质。此外，本发明也可以选择将主动元件配置于反射电极下 方，以维持像素结构的高开口率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些 许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种像素结构，其特征在于，所述的像素结构包括一第一透明电极；一第二透明电极；一反射电极，连接所述的第二透明电极，且所述的第一透明电极与所述的第二透明电极以及所述的反射电极相互绝缘；一第一主动元件，电性连接所述的第一透明电极，以施加一第一驱动电压于所述的第一透明电极；一第二主动元件，电性连接所述的第二透明电极以及所述的反射电极，以施加一第二驱动电压于所述的第二透明电极以及所述的反射电极，其中所述的第一驱动电压与所述的第二驱动电压不同。
2. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一驱动电压小于所述的 第二驱动电压。
3. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一驱动电压大于所述的 第二驱动电压。
4. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一主动元件与所述的第 二主动元件至少其中之一位于所述的反射电极下方。
5. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一主动元件或所述的第 二主动元件至少其中之一为薄膜晶体管。
6. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一透明电极或所述的第 二透明电极的材质包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。
7. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的反射电极的材质包括金属。
8. —种主动元件阵列基板，其特征在于，所述的主动元件阵列基板包括: 一基板；多个第一数据配线；多个第二数据配线，与所述的这些第一数据配线沿相同方向延伸； 多个扫描配线，与所述的这些第一数据配线以及所述的这些第二数据配 线相交；多个像素结构，阵列排列于所述的基板上，各所述的像素结构包括一第一透明电极；一第二透明电极；一反射电极，连接所述的第二透明电极，且所述的第一透明电极与所述 的第二透明电极以及所述的反射电极相互绝缘；一第一主动元件，电性连接所述的第一透明电极，并借由其所对应的所 述的扫描配线与所述的第一数据配线进行驱动，以施加一第一驱动电压至所 述的第一透明电极；以及一第二主动元件，电性连接所述的第二透明电极以及所述的反射电极， 并借由其所对应的所述的扫描配线与所述的第二数据配线进行驱动，以施加 一第二驱动电压至所述的第二透明电极与所述的反射电极，其中所述的第一 驱动电压与所述的第二驱动电压不同。
9. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中每一像素结构中的所述 的第一驱动电压小于所述的第二驱动电压。
10. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中每一像素结构中的所述的第一电压大于所述的第二电压。
11. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中每一像素电极中的所述 的第一主动元件与所述的第二主动元件至少其中之一位于所述的反射电极下 方。
12. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其特征在于，所述的主动元 件阵列基板更包括一光感测器，配置于所述的基板上。
13. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中所述的这些第一主动元 件或所述的这些第二主动元件至少其中之一为薄膜晶体管。
14. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中所述的这些第一透明电 极或所述的这些第二透明电极至少其中之一的材质包括铟锡氧化物或铟锌氧 化物。
15. 如权利要求8所述的主动元件阵列基板，其中所述的这些反射电极的 材质包括金属。
16. —种主动元件阵列基板的驱动方法，其特征在于所述的主动元件阵列基板包括 一基板；多个第一数据配线；多个第二数据配线，与所述的这些第一数据配线沿相同方向延伸； 多个扫描配线，与所述的这些第一数据配线以及所述的这些第二数据配 线相交；多个像素结构，阵列排列于所述的基板上，各所述的像素结构包括-一第一透明电极；一第二透明电极；一反射电极，连接所述的第二透明电极，且所述的第一透明电极与所述 的第二透明电极以及所述的反射电极相互绝缘；一第一主动元件，电性连接所述的第一透明电极，并借由其所对应的所 述的扫描配线与所述的第一数据配线进行驱动；以及一第二主动元件，电性连接所述的第二透明电极以及所述的反射电极， 并借由其所对应的所述的扫描配线与所述的第二数据配线进行驱动，所述的驱动方法包括分别经由每一第一数据配线施加一第一驱动电压至其所对应的所述的第 一透明电极；以及分别经由每一第二数据配线施加一第二驱动电压至其所对应的所述的第 二透明电极与所述的反射电极，其中每一像素结构中的所述的第一驱动电压 与所述的第二驱动电压不同。
17. 如权利要求16所述的主动元件阵列基板的驱动方法，其中每一像素 结构中的所述的第一电压小于所述的第二电压。
18. 如权利要求16所述的主动元件阵列基板的驱动方法，其中每一像素 结构中的所述的第一电压大于所述的第二电压。
19. 如权利要求16所述的主动元件阵列基板的驱动方法，其特征在于， 所述的主动元件阵列基板的驱动方法更包括依据外界光源强度来改变每一像 素结构中的所述的第一驱动电压与所述的第二驱动电压。
20. 如权利要求19所述的主动元件阵列基板的驱动方法，其中借由所述 的主动元件阵列基板外围的一光感测器来感测外界光源强度。
全文摘要
本发明是关于一种像素结构包括第一透明电极、第二透明电极、反射电极、第一主动元件以及第二主动元件。反射电极连接第二透明电极，且第一透明电极与第二透明电极以及反射电极相互绝缘。第一主动元件电性连接第一透明电极，以施加第一驱动电压于第一透明电极。另外，第二主动元件电性连接第二透明电极以及反射电极，以施加第二驱动电压于第二透明电极以及反射电极，其中第一驱动电压与第二驱动电压不同。具有此像素结构的主动元件阵列基板及此主动元件阵列基板的驱动方法亦在此提出，并应用在半穿透半反射式液晶显示器以改善其显示品质。
文档编号G02F1/136GK101149543SQ20071016954
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月9日 优先权日2007年11月9日
发明者程琮钦, 胡至仁, 蔡孟璋, 郑景升 申请人:友达光电股份有限公司