一种基于双栅晶体管的像素电路及其驱动方法与流程

1.本发明属于液晶屏显示技术领域，具体涉及一种基于双栅晶体管的像素电路及其驱动方法。


背景技术：

2.普通的液晶屏的显示原理为：液晶屏的显示装置中的每一行薄膜晶体管由栅极电路打开后，源极电路负责充电，此期间，在液晶屏的背面的背光源负责提供光源照明，液晶的每个像素负责光线的通过与否和通过光线的数量的大小，从而在彩色滤光片的配合下，形成彩色图像；其特点在于有彩色滤光片，背光源一直常亮。
3.随着技术进步，时序场显示液晶原理被提了出来。其基本逻辑是，采用单色只有灰阶控制的液晶屏，配合不同颜色的背光源，通过颜色在时间上混合的方法实现彩色显示。一般而言，采用rgb三种光源无间隔顺序打开，将图像分解为红绿蓝三色子画面，输出红色图像的时候，红色光线打开，液晶像素控制灰阶让一定比例的红光通过，需要绿色的时候，绿色光线打开，液晶像素控制灰阶让一定比例的绿光通过。对蓝色也如此控制。当液晶像素的动作和背光源的动作都可以实现一个比较高的开关速度，比如液晶像素实现180hz的刷新，红绿蓝三色背光源也同样实现180hz的刷新配合，就可以实现每场画面控制一种颜色，每三场画面完成全部的红绿蓝光线配合，每三场画面构成一帧彩色图像。对于180hz的刷新速度而言，该时序配合的光源和液晶像素的刷新，就可以实现60hz的彩色画面。
4.但是实际上，由于液晶的打开和关断都有一定的动作时间，液晶的显示驱动是一行一行扫描打开液晶像素充电电路，然后另外的电路再进行充电。充电完成后液晶扭转实现光线通过等具体执行。由于显示图像分辨率都越来越高，从第一行到最后一行扫描所花费的时间越来越长，对驱动电路要求越来越高；以1080p为例，就需要在每一个子帧时间内完成1080行扫描，所以每行时间很短，全部扫描完成后，再打开背光源。由此可以发现，留给背光源驱动打开的时间，在每一子帧范围内，是很少的。
5.比如：180hz下，每帧画面5.6毫秒；第一行充电完成，到最后一样充电完成，需要的时间如果就需要5.4毫秒的情况下，意味着人眼睛观看第一行的图像已经发生了5.4毫秒，这个画面下的最后一行才显示出来，这样就会出现图像的撕裂和错位。
6.如果刷新率更高，这个问题就更严重，对于如果需要场序显示的产品而言，每个子场的画面背光显示颜色不一样；如果第1行显示，是某个颜色，比如红色，那么充电刷新到最后一行即1080行，需要5.4毫秒，那么0.2毫秒后，第一行已经开始显示下一场的颜色，比如蓝色；最后一行还在红色；的场景。对于背光而言，就要区分开，分时分区域进行显示，而这个问题，将导致巨大的设计困难和成本提升。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提供一种基于双栅晶体管的像素电路，能在现有液晶像素通过栅极和源极配合扫描输入图像显示内容的前提下，实现液晶像素同步工作，从而
有效改善从第一行到最后一行的时间延迟导致的色彩混乱和画面撕裂现象；并且，其电学元器件少，具有节省电路面积，提高开口率的效果。
8.本发明的另一目的是提供一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法。
9.本发明所采用的技术方案是：
10.一种基于双栅晶体管的像素电路，其包括液晶像素电容cls、晶体管t1以及双栅晶体管t2，所述液晶像素电容cls的一端和液晶屏的基准电压连接，另一端与双栅晶体管t2的漏极连接，所述双栅晶体管t2的源极耦合到第一同步信号vst1，所述双栅晶体管t2的其中一个栅极连接到第二同步信号vst2，另一个栅极与晶体管t1耦合。
11.优选地，所述晶体管t1为双栅晶体管。
12.优选地，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的两个栅极均连接到vscan。
13.优选地，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一栅极连接到第一同步信号vst1。
14.优选地，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一栅极与双栅晶体管t2的另一个栅极连接。
15.优选地，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一个栅极与双栅晶体管t2的其中一个栅极连接。
16.优选地，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一个栅极与液晶像素电容cls连接。
17.优选地，每个像素至少连接用于控制全部像素的全局公共电极线，所述全局公共电极线的布局方式为：沿横向栅极方向布置、沿纵向源极方向布置或者交叉布置。
18.优选地，该像素电路的全局公共电极线，相邻的两行或者两列均可共用同一性质的一条电极线，以减少开口面积的占用。
19.一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法，其应用上述的一种基于双栅晶体管的像素电路，具体按照如下步骤实施：
20.s1，充电环节：通过高电平向液晶像素电容cls充电，将液晶像素电容cls预置到高电平；
21.s2，二阶编程环节：液晶像素电容cls放电到液晶像素显示图像所需的工作电压；
22.s3，一阶编程环节：在所述s2的工作电压下，通过晶体管t1接收并保存来自外部控制单元输送的电荷，用于下一帧图像的显示。
23.优选地，所述s2中液晶像素电容cls放电到液晶像素显示图像所需的工作电压，具体为：
24.通过第一同步信号vst1和第二同步信号vst2的配合，使双栅晶体管t2导通，对液晶像素电容cls进行放电。
25.优选地，所述对液晶像素电容cls进行放电时，其放电时间取决于第一同步信号vst1和第二同步信号vst2高低电平相互配合的时间。
26.优选地，所述对液晶像素电容cls进行放电时，双栅晶体管t2的放电能力取决于s3中保存的电荷。
27.优选地，在所述s2的二阶编程环节之后，背光灯点亮，同步开始进行一阶编程。
28.优选地，在所述s2的二阶编程环节之后，背光灯点亮，缓冲之后进行一阶编程，其中，所述一阶编程开始的时间会相应延后，但不可延伸至下一帧画面的二阶编程环节。
29.优选地，所述s1的充电环节中，通过高电平将组成液晶屏的所有液晶像素一次性地、同步地预置到高电平。
30.优选地，所述s2的二阶编程环节中，组成液晶屏的所有像素的二阶编程是同步一次性完成的。
31.优选地，该方法进一步包括：所述液晶屏的背光源依次打开和关闭、以及所述一阶编程阶段依次进行的一阶编程过程，形成了流水线型的驱动逻辑。
32.优选地，当所述第一同步信号vst1和第二同步信号vst2为方波时，所述的工作电压vpx的范围为0≤vpx≤vh，其中，vh为液晶像素电容被预置到最高电平时的电压。
33.优选地，当所述第一同步信号vst1和第二同步信号vst2为斜波时，双栅晶体管将液晶像素电容的高电平状态维持一定时间后导通，将液晶像素电容放电到零电平。
34.优选地，当所述工作电压为高电平时，所述高电平保持的时间取决于所述s3中的电荷以及斜波的参数。
35.与现有技术相比，本发明使用时，首先通过高电平向液晶像素电容cls充电，将液晶像素预置到高电平状态；之后对所述电荷进行编程，实现放电，使其电荷达到液晶像素显示图像所需的工作电压；最后在维持液晶像素的工作电压的同时，同时通过晶体管t1接收并保存来自外部控制单元输送的电荷，用于下一帧图像的显示；
36.通过先将液晶像素单元预置到高电平，再放电到显示图像所需要的电平，比从低电平充电到高电平，速度更快；其次，通过每帧画面都预置到高电平，消除了液晶电容在特定画面下会出现的残影现象；同时，在当前图像进行显示的同时，为下一帧图像显示所需的电量进行编程充电，因为这时候的编程充电是需要一行一行依次进行充电的，时间很长，通过这种当前画面显示和下一帧画面的电量数据的提前存储同时进行的方式，极大地降低了对外部栅极驱动器和源极驱动器的驱动能力的要求，也极大地延长了画面显示背光照明的时间，有效改善了液晶显示器栅极扫描驱动模式下，从第一行到最后一行的时间很长，压缩背光源照明时间导致的亮度不够，或者继续坚持传统扫描方式下，延长背光源时间，则会导致色彩混乱和画面撕裂现象；
37.更为重要的是：本发明仅需两个晶体管和一个电容即可实现上述功能，其体积可控，工艺可控，成本可控，且因为体积小使得开口率和透光率高，具有很好的应用价值。
附图说明
38.图1是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路的电路图；
39.图2a是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，当当晶体管t1为双栅晶体管时，晶体管t1的第一种连接方式图；
40.图2b是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，当当晶体管t1为双栅晶体管时，晶体管t1的第二种连接方式图；
41.图2c是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，当当晶体管t1为双栅晶体管时，晶体管t1的第三种连接方式图；
42.图2d是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，当当晶体管t1
为双栅晶体管时，晶体管t1的第四种连接方式图；
43.图2e是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，当当晶体管t1为双栅晶体管时，晶体管t1的第五种连接方式图；
44.图3a是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，双栅晶体管t2的剖视图；
45.图3b是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，一种双栅晶体管t2的表达示意图；
46.图3c是本发明实施例1提供的一种基于双栅晶体管的像素电路中，双栅晶体管t2的转移特性示意图；
47.图4是本发明实施例2提供的一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法的流程图；
48.图5a是本发明实施例2提供的一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法中，电压自举式的数字调制方法下的时序图；
49.图5b是本发明实施例2提供的一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法中，模拟调制方法下的时序图。
具体实施方式
50.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
51.在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
52.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.在本发明的描述中，还需要说明的是，文本中的底栅控和顶栅控是相对的，源极和漏极也是相对的；本领域技术人员可根据常规手段进行调整；
54.并且，在本发明的描述中，针对不同的电路，全局电压对应的电极在不同的驱动方法和计算方法下，为照顾本领域技术人员的习惯，命名会有所不同；
55.在本发明的描述中，采用ltps工艺和表述习惯，但是，本发明中的方法同样适用与采用igzo、a-si、otft等不同液晶屏的技术工艺生产的液晶屏；
56.本发明一方面是为了解决场序彩色实现方法下的问题，另一方面，也可以应用于传统的背光常亮的液晶屏；
57.本发明所用的场序显示名称，在不同的场合也被称为时序法、色序法等。
58.实施例1
59.本发明实施例1提供一种基于双栅晶体管的像素电路，如图1所示，其包括液晶像
素电容cls、晶体管t1以及双栅晶体管t2，所述液晶像素电容cls的一端和液晶屏的基准电压连接，另一端与双栅晶体管t2的漏极连接，所述双栅晶体管t2的源极耦合到第一同步信号vst1，所述双栅晶体管t2的其中一个栅极连接到第二同步信号vst2，另一个栅极与晶体管t1耦合；晶体管t1的栅极连接液晶屏的栅极驱动器，源极连接液晶屏的源极驱动器；
60.这样，采用上述结构，首先通过高电平向液晶像素电容cls充电，将液晶像素预置到高电平状态；之后双栅晶体管t2导通，对所述电荷进行编程，实现放电，使其电荷达到液晶像素显示图像所需的工作电压；最后在维持液晶像素的电荷电压的同时，通过晶体管t1接收并保存来自外部控制单元输送的电荷，用于下一帧图像的显示；通这种方式有效改善了传统液晶显示器栅极扫描驱动模式下，从第一行到最后一行的时间很长，压缩背光源照明时间导致的亮度不够，或者在液晶像素还没有被充电到本帧数据的时候，背光源已经打开，从而过长的非本帧亮度会导致的色彩混乱和画面撕裂现象；更为重要的是：本实施例仅需两个晶体管(晶体管t1和双栅晶体管t2)和一个电容(液晶像素电容cls)即可实现上述功能，其体积可控，工艺可控，成本可控，且因为体积小使得开口率和透光率高，背光照明时间长，具有很好的应用价值。
61.在具体实施方式中：
62.所述晶体管t1为双栅晶体管。
63.为了有更好的开口效果，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的连接方式有以下五种：
64.第一种，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的两个栅极均连接到vscan，如图2a所示；
65.第二种，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一栅极连接到第一同步信号vst1，如图2b所示；
66.第三种，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一栅极与双栅晶体管t2的另一个栅极连接，如图2c所示；
67.第四种，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一个栅极与双栅晶体管t2的其中一个栅极连接，如图2d所示；
68.第五种，当所述晶体管t1为双栅晶体管时，所述晶体管t1的一个栅极连接到vscan，另一个栅极与液晶像素电容cls连接，如图2e所示；
69.上述五种接线方式中，优选第三种，这种接线方式具有增强反馈的效果，具体为：
70.当需要传递较高电压的vdata信号时，则辅助栅极电位也为高电平电压，这使得晶体管t1的vth值降低，其编程速度被提升；
71.而当传递较低电位的vdata信号时，则辅助栅极电位为低电平电压，这就使得晶体管t1的vth值较高，使得编程进入到双栅晶体管t2的栅极节点上的电压更好地被保持；
72.其中，vscan为外部栅极驱动器产生的栅极驱动电压，vdata为外部源极驱动器产生的源极驱动电压，vth为晶体管t1的阈值电压。
73.在具体实施例中：
74.该像素电路进一步包括至少两条用于控制全部像素的全局公共电极线，所述全局公共电极线的布局方式为：沿横向栅极方向布置、沿纵向源极方向布置或者交叉布置；
75.该像素电路在进行如上所述的全局公共电极线的布置时，相邻的两行或者两列液
晶像素之间的全局公共电极线，可以共用从而可以减少一条线的布置，以增大液晶屏的开口率；
76.具体地，当全局公共电极线为两条时，其为vst1和vst2，因为是全局电路，所以，相邻的两行扫描线或者相邻的两列数据线，都可以共用这个线路，从而可以减少在空间上的占用，进而提高开口率。
77.即在具体的电路设计以及液晶像素的设计过程中，为了减少空间占用，也为了降低整个电路设计的电阻电容负载，提高传输能力，采取相邻两行共用电极线的逻辑；
78.这样，应用该电路的每一个液晶像素都连接了多个公用的全局电极线，该电极线在液晶屏中按行或者按列平行排列或者交叉排列，且相邻的上下两行或者左右两列液晶像素，都可以共用一条相同的共用电极线，从而可以按每两行或者每两列可以节省一根公用电极线的方式，减少一组电极线，从而可以减少布线所占用的面机，以增加液晶屏的开口率。
79.更具体地，双栅晶体管t2的结构剖面图如图3a所示，其中，glass为液晶屏玻璃基板层；s为晶体管源极；d为晶体管漏极；tg为顶栅、晶体管顶部栅极信号线；shielding metal作为保护层，被定义用作为底栅；ltps为则代表了在ltps工艺下的半导体层；
80.ltps有源层受到底栅绝缘层控制，形成第一栅极控制，即底栅控。且由于ltps有源层受到背面的siox介质层的保护，可设计顶栅控结构，与ltps有源层形成第二栅控结构构，即顶栅控。顶栅控的电压高低不同时，能形成双阈值电压模式，可形成两阶编程充电逻辑下的液晶lcd显示像素电路。
81.更具体地，双栅晶体管t2的符号示意图如图3b所示，其中，s为晶体管源极；d为晶体管漏极；tg和shielding metal分别代表了两个栅极；
82.更具体地，双栅晶体管t2的转移特性图如图3c所示，其中，ids为源极和漏极之间的电流，vtg-vs为源极和栅极之间的电压。
83.本实施例的有益效果如下：
84.首先，液晶屏的所有液晶像素，可以同步的进行正常显示；
85.其次，通过双栅晶体管的设计，显著的改变了液晶像素的内部设计，节省了电容占用的不透光的面积，改善了开口率，有利于提高亮度；
86.并且，本实施例通过在正常显示阶段，进行栅极电路和源极电路的配合，把显示所用的数据编程进去，可以采用传统方式下，液晶屏栅极扫描的驱动模式，因为从第一行到最后一行扫描驱动模式时间比较长，对驱动能力要求比较低的优点；
87.另外，通过每一帧画面里，设置一定时间的黑场，与背光点亮的光场的交替，改善了拖影现象，提升了画面质量；
88.通过特定的缓冲设计逻辑，对于不同制作工艺的液晶屏，由于tft工艺不同，其泄露电流能力不同，缓冲设计逻辑比较好的减少了泄露电流导致电容电压下降过多，部分编程数据不准确，显示不准确的情况；
89.并且，本实施例仅需两个晶体管和一个电容即可实现上述功能，其体积可控，工艺可控，成本可控，且因为体积小使得开口率和透光率高，具有很好的应用价值。
90.实施例2
91.本发明实施例2提供一种基于双栅晶体管的像素电路的驱动方法，其应用实施例1
所述的一种基于双栅晶体管的像素电路，如图4所示，具体按照如下步骤实施：
92.s1，预置充电环节：通过高电平向液晶像素电容cls充电，将液晶像素电容cls预置到高电平；具体为：
93.通过全局公用电极线输入高电平将组成液晶屏的所有液晶像素电容cls一次性地、同步地预置到高电平状态；
94.s2，二阶编程环节：液晶像素电容cls放电到液晶像素显示图像所需的工作电压；具体为：
95.通过第一同步信号vst1和第二同步信号vst2的配合，使双栅晶体管t2导通，对液晶像素电容cls进行放电；
96.需要说明的是：因为第一同步信号和第二同步信号是整个液晶屏共用的全局电压，所以组成液晶屏的所有像素的二阶编程环节是同步一次性完成的；
97.s3，一阶编程环节：在所述s2的工作电压下，通过晶体管t1接收并保存来自外部控制单元输送的电荷，用于下一帧图像的显示；具体为：
98.整个液晶屏从第一行至最后一行，依次进行充电操作，液晶屏的栅极驱动器gate driver和源极驱动器source driver相互配合，从第一行到最后一行，对每个液晶像素进行一阶编程充电；
99.其中，充电数据与所显示图像相关，由源极驱动器source driver控制。
100.其中，液晶像素一行一行依次打开，由栅极驱动器gate driver控制。
101.更具体地：
102.在所述s2中，所述对液晶像素电容cls进行放电时，其放电时间取决于第一同步信号vst1和第二同步信号vst2高低电平错位的时间；
103.第一同步信号vst1变为高电平并持续第一时间，第二同步信号vst2变为高电平并持续第二时间，所述第二时间大于第一时间，则此时开始放电，放电时间为第二时间与第一时间的时间差。
104.而所述对液晶像素电容cls进行放电时，其放电能力取决于s3中保存的电荷，即为：晶体管t2的栅极耦合着的电荷量越多，则放电能力越强，液晶像素电容cls被下拉到越低的电压；反之，则液晶像素电容cls上的电压量较高，其放电能力就是该双栅晶体管的导通能力，受双阈值电压模式下其工作特性决定。
105.所述s2中的二阶编程环节有两种形式，分别为电压自举式的数字化编程和模拟化编程；
106.在模拟化编程方法中，当所述第一同步信号vst1和第二同步信号vst2为方波时，所述的工作电压vpx的范围为0≤v
px
≤vh，其中，vh为液晶像素电容被预置到最高电平时的电压。
107.在数字化编程方法中，当所述第一同步信号vst1和第二同步信号vst2为斜波时，所述的工作电压为高电平，但其维持高电平的时间则受编程参数决定，取决于所述s3中的电荷以及斜波的参数。
108.更具体地：
109.在所述s3的一阶编程环节中，整个液晶屏从第一行至最后一行，依次进行充电操作，液晶屏的栅极驱动器gate driver和源极驱动器source driver相互配合，从第一行到
最后一行，对每个液晶像素进行一阶编程充电；其中，充电数据与所显示图像相关，由源极驱动器source driver控制。
110.该方法进一步包括：所述液晶屏的背光源依次打开和关闭、以及所述一阶编程阶段依次进行的一阶编程过程，形成了流水线型的驱动时序逻辑。
111.本实施例中两种形式的编程环节，通过以下具体实例分别进行说明，电压自举式的数字化编程工作时序如图5a所示：
112.在图5a中，p1 pre-charge即为s1预置充电环节，在该环节中，第一同步信号vst1和第二同步信号vst2均为高电平电压，双栅晶体管t2的阈值电压经过调制后减少，其进入导通区，于是所有的像素均同步地被置位为高电平，这是为后续的脉冲宽度调制过程做准备；
113.p2 program即为图4中s3的一阶编程环节s31，在该环节中，编程信号vdata通过晶体管t1输入到双栅晶体管t2的栅极节点上。对于不同行、同一列的像素电路而言，例如对应的vscan[1]和vscan[2]控制着的这两行上同一列的像素电路，其双栅晶体管的栅极被先后编程到vd1和vd2电压，具有不同的电荷水平；
[0114]
p3 display即为图4中s2的二阶编程环节，在该环节中，当第二同步信号vst2为斜坡上升时，上升的值达到预先编程的信号vdatax时，液晶像素电容cls上的电荷被完全释放掉，即vpx降低到0。
[0115]
具体的计算方法如下所述：
[0116]
双栅晶体管t2的阈值电压vth＝vth0 k1*vdata k2*vramp；
[0117]
其中，vth0是双栅晶体管t2的初始阈值电压，vdata是一阶编程的源极数据电压，vramp是斜坡信号线的电压，也即是vst2，k1和k2为系数；
[0118]
优选地，k1＝-1，k2＝-1；
[0119]
若vramp＝β*t，则vth＝vth0-vdata-β*t；即双栅晶体管t2的vth值处于动态变化之中。
[0120]
对于晶体管来说，当其vgs》vth时，即满足了开启放电条件；
[0121]
即：vdata》vth0-vdata-β*t；
[0122]
即换算得到：t＝(vth0-2*vdata)/β；
[0123]
为了更好的进行说明，举例如下：
[0124]
vth0＝1v，vdata＝-2v，β＝1v/ms，则对应着t＝5ms,在具体的显示中，则可以在背光源点亮的时候，液晶像素处于高电平全打开状态，此时持续的时间t＝5ms,则可以实现显示时间为5ms。
[0125]
如果vdata＝-3v，则对应着的显示时间变为7ms。
[0126]
总之，通过一阶编程阶段，对一阶编程数据vdata进行编程不同的数据，则可以得到不同的高电平打开时间，即实现了数字化编程结果。
[0127]
其中，所述的vgs是晶体管的源极和漏极之间的电压值。
[0128]
每个像素的一阶编程数据持续保留在主栅上，直到下一次一阶编程开始才发生变化。
[0129]
在数字式的编程方法中，一阶编程阶段与光场阶段不发生重叠，所以整体的光场时间相对较短。
[0130]
如图5a所示，由于两个像素vdata[1]和vdata[2]不同的数据输入，则工作电压vpx1持续时间与vpx2的持续时间不同。
[0131]
模拟化编程方法的时序图如图5b所示：
[0132]
图5b为模拟式驱动的像素电路图以及操作时序图，这里以红色r子帧后，绿色g子帧为例，说明绿色g子帧的一阶编程和二阶编程，以及光场l阶段和黑场k阶段。
[0133]
在显示红色r子帧时，一方面是红色r子帧的正常显示，另一方面则同步展开了绿色g子帧的一阶编程；值得指出的是，虽然g子帧的数据信号通过晶体管t1已经进入到双栅晶体管t2的顶栅，即主栅极，但是由于双栅晶体管t2的底栅即辅助栅极vst2的电压为低，则双栅晶体管t2仍然处于较高的阈值电压vth状态，从而绿色g子帧的一阶编程并不会影响到红色r子帧的正常显示，像素电路的液晶像素电容cls保持着红色r子帧显示所需要的电压。
[0134]
如图5b所示，黑场k frame包括了图4的预置充电环节s1和二阶编程环节s2共两个环节,即本图5b中的p1阶段和p2阶段共两个阶段；在p1，即预置充电pre-charge阶段，首先是第二同步信号vst2即本图中的vctrl变成为高电平，而且第一同步信号vst1即本图中的vst也为高电平，则液晶像素电容cls的工作电压vpx同步地变为高电平vh；
[0135]
然后，进入p2，即二阶编程2nd program阶段，双栅晶体管t2的顶栅和底栅也即主栅极和辅助栅极连接的vst和vctrl发生变化，使双栅晶体管t2处于较低阈值电压vth工作状态，即导通状态开始放电，液晶像素电容cls的放电量取决于上一子帧中一阶编程通过vdata输入到双栅晶体管t2的主栅极的电荷；当vdata转移到双栅晶体管t2主栅极的电压越高输入电荷越多，则导通能力强，放电能力越强；液晶像素电容的工作电压vpx能被放电下拉到越低的电压；反之，则工作电压vpx上被放电到一个较高的电压；双栅晶体管t2的顶栅和底栅也即主栅极和辅助栅极连接的vst和vctrl发生变化，其相互持续的时间，决定了p2阶段二阶编程持续的时间，也会影响液晶像素电容的工作电压vpx；持续时间长，则放电时间长，工作电压vpx则会被拉低到更低的电压水平；反之则会电压水平相对较高；
[0136]
最后，进入光场l frame即p3阶段，即图4所述的s3环节，不同的背光颜色代表了光场lframe不同的颜色；在p3阶段，即背光源点亮的发光显示状态，由于vctrl也已经成为低电平，双栅晶体管t2的阈值电压vth则变高，处于关断状态，于是液晶像素电容cls的电压vpx保持二阶编程完成后的工作电压。
[0137]
在上述过程中，工作原理与计算方法如下：
[0138][0139]
其中，δt为放电时间即p2二阶编程的持续时间，vh为液晶像素被预置到高电平时的预置电压，tf为液晶像素电容cls放电特征时间，取决于液晶像素本身的特质；clc是液晶像素电容cls的电容值；
[0140]
tf＝c
lc
*req
[0141]
其中，req是驱动晶体管的等效阻抗；
[0142][0143]
上式中，l，w分别为双栅晶体管t2的沟道长度、沟道宽度，μ为电子迁移率，ci为tft单位面积的栅介质层电容值，vt为tft的阈值电压vth，vdata为一阶编程阶段通过源极驱动
器source driver输入的数据电压值。
[0144]
综合以上情况，vpx的完整表达式为：
[0145][0146]
通过以上方式，对每一个液晶像素电容而言，根据图像的数据，即代表着不同的液晶像素工作电压vpx,该电压针对同一个液晶屏，对于相同的图像数据而言，是不变的常数，可查表或者通过其他计算获得；二阶编程p2的时间可以根据实际情况进行定义，对于整个液晶屏和所有像素而言，一旦确定工作模式，δt为放电时间即p2二阶编程的持续时间也是常数；因此即可通过以上的方式计算出一阶编程阶段需要输入的一阶编程数据vdata，从而实现图像显示，实现模拟化编程结果。
[0147]
其中，
[0148]
每个像素的一阶编程数据持续保留在主栅上，直到下一次一阶编程开始才发生变化。
[0149]
二阶编程阶段p2之后，进入p3阶段即光场l场，本示例中l场是绿场g frame，背光灯点亮，经过p31缓冲阶段后进行一阶编程p32阶段,如图4所述的s31环节和s32环节。
[0150]
如图所示，由于两个像素vdata[1]和vdata[2]不同的数据输入，则会产生不同的vpx[1]和vpx[2]。。
[0151]
本实施例的有益效果如下：
[0152]
(1)在常规像素电路设计方式以及背光源厂亮的现实模式下，液晶像素电容编程顺次进行的，数据编程从第一行到最后一行全部完成，所需要的正常时间很长，所以第一行显示的内容，与最后一行显示的内容，其实是不同步的；尤其在高分辨率的液晶显示环境下，其不同步的情况更为严重；
[0153]
当采用场序法进行显示时，用rgb光源配合实现彩色显示的时候，采用以上的编程方法进行图像显示的时候，就必须等最后一行编程完成才能开启背光源进行显示，所以用于实际显示的时间被挤压到极小，导致亮度很低。要提高亮度，一方面提高背光亮度，则对背光的要求变得异常地高，容易造成显示器光源的寿命问题等；另一方面让也液晶像素电容的编程时间缩短，则又对显示器的数据驱动能力要求很高，需要在尽可能快的完成全部数据的编程，所以驱动芯片的成本和驱动能力要求很高，其成本也会很高。
[0154]
而在本实施例中，数据编程与发光呈并行化流水线操作，例如在显示红色r子帧的环节，同步地也在进行着下一个子帧g所需要的数据编程动作。于是，数据写入动作并不会挤占掉有效显示时间，这就较显著地增加了有效时间，提升了场序显示的时间以及降低对编程器件的驱动能力要求；
[0155]
当然，本实施例提供的技术方案不仅可以用于采用场序法进行显示的液晶屏，其还可以用于传统的液晶屏，即背景技术中的普通液晶屏。
[0156]
(2)本实施例仅需两个晶体管和一个电容即可实现上述功能，其体积可控，工艺可控，成本可控，且因为体积小使得开口率和透光率高，具有很好的应用价值。
[0157]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围
为准。