CN102116972B

CN102116972B - 液晶显示装置及液晶显示装置的驱动方法

Info

Publication number: CN102116972B
Application number: CN2009102480619A
Authority: CN
Inventors: 霍思涛; 马骏; 任娇燕
Original assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN102116972A

Abstract

一种液晶显示装置以及液晶显示装置的驱动方法，所述液晶显示装置包括第一基板、第二基板和位于第一基板和第二基板之间的液晶分子。第一基板上设置有第一共用电极。第二基板与第一共用电极正对的表面上设置有像素电极和第二共用电极，该第二共用电极围绕所述像素电极，所述第二共用电极与像素电极之间具有狭缝，在第二共用电极获得驱动信号时，第二共用电极与像素电极之间形成驱动位于狭缝内的液晶分子预倾的电场。由于狭缝和第二共用电极与像素电极一起通过曝光显影形成，因此，在不增加任何工艺的情况下，获得了使得液晶分子预倾所需的电场，与现有的MVA方法和与现有的PVA方法相比，降低了生产成本和工艺复杂度。

Description

液晶显示装置及液晶显示装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种垂直排列液晶显示装置及其驱动方法。

背景技术

垂直排列(vertical alignment)液晶分子在液晶盒中依靠取向膜层的表面铆定能的作用竖直排列在液晶层中。当在液晶层的两侧的氧化铟锡(ITO)极板上施加电场后，液晶分子会在电场作用下发生偏转，配合偏光片和背光源的设置而产生了光程差，并由此可以显示图像。但是，如果偏压电场是均匀的且液晶分子无法获得预偏的情况下，液晶分子的偏转就是杂乱取向的，这种杂乱取向的偏转不仅需要耗费很长的响应时间，而且无规则的偏转会形成很多杂乱的畴，畴与畴交界处的液晶分子无法偏转就形成了无效的显示区域，极大的降低了液晶显示器的开口率。

对于上述问题，有两种解决方式，第一种是在ITO玻璃上刻缝以形成倾斜电场和ITO缘侧向电场，利用有规则倾斜方向的电场来确定液晶分子的偏转方向，该方法也称为图像垂直排列构型(PVA，Patterned Vertical Alignment)方法；另外一种方式是在ITO表面形成一定形状的凸起以使液晶分子获得倾斜铆定，该方法也称为多区域垂直排列(MVA，Multi-Domain VerticalAlignment)，以上两种技术可以详细参阅中国专利申请第200610115796.0号、200510082855.4号和200810043312.5号。

上述二种方法为了使得液晶分子预倾，分别需要一道在ITO电极上制作凸起的工艺和在ITO电极上刻缝的工艺，制作工艺复杂，增加工艺成本。

发明内容

本发明解决的是使得液晶分子预倾而需要在PVA工艺中刻缝和在MVA工艺中制作凸起而使得生产成本高和工艺复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种液晶显示装置包括第一基板、第二基板和位于第一基板和第二基板之间的液晶分子。第一基板上设置有第一共用电极。第二基板与第一共用电极正对的表面上设置有像素电极和第二共用电极，该第二共用电极围绕所述像素电极，所述第二共用电极与像素电极之间具有狭缝，在第二共用电极获得驱动信号时，第二共用电极与像素电极之间形成驱动位于狭缝内的液晶分子预倾的电场。

可选地，所述狭缝的宽度处处相等。

可选地，所述狭缝的宽度为2μm～4μm。

可选地，所述像素电极包括多个像素电极子块，所述多个像素电极子块电连接，所述第二共用电极围绕每一像素电极子块，所述狭缝为环形。

可选地，所述像素电极子块排成一排，每一像素电极子块呈圆形。

可选地，所述像素电极子块排成一排，每一像素电极子块呈矩形。

为了解决上述问题，本发明还提供上述液晶显示装置的驱动方法，所述液晶显示装置还包括源极金属线、与源极金属线交叉的栅极金属线和源极金属线与栅极金属线定义的像素单元，像素单元包括薄膜晶体管和所述像素电极，该方法不同时地在所述第二共用电极和所述栅极金属线上施加驱动信号，在所述第二共用电极上施加驱动信号，形成驱动位于所述狭缝内的液晶分子预倾所需的电场，在所述栅极金属线上施加驱动信号用于导通薄膜晶体管而将源极金属线的信号传递给所述像素电极。

可选地，在每帧图像的周期内，在每帧图像的起始时间点对第二共用电极施加一次驱动信号，然后对所述栅极金属线施加另一驱动信号。

可选地，在每帧图像的周期内，在每帧图像的起始时间点和中间时间点先后对第二共用电极施加一次驱动信号，每次对第二共用电极施加驱动信号之后，对所述栅极金属线施加另一驱动信号。

可选地，所述驱动信号为高压脉冲信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明由于第二共用电极围绕像素电极，第二共用电极与像素电极之间具有狭缝，该狭缝和第二共用电极与像素电极一起通过曝光显影形成，因此，在不增加任何工艺的情况下，获得了使得液晶分子预倾所需的电场，与现有的MVA方法相比，不需要形成凸起的工艺，而且，不会出现暗态漏光而导致对比度下降的现象；与现有的PVA方法相比，不用对彩膜侧的ITO玻璃作光刻处理，降低了生产成本和工艺复杂度；

通过对第二共用电极施加驱动信号使得第二共用电极与像素电极之间产生电场，该电场驱动位于狭缝的液晶分子向着电场线的方向偏转而形成畴，并且，狭缝内的液晶分子在偏转时候带动第二共用电极与第一共用电极之间、像素电极与第一共用电极之间的液晶分子作有预倾方向的偏转，形成规则畴，预倾效果好。

2、狭缝的宽度为2～4μm时候，产生的电场强度强。

3、像素电极被分成若干像素电极子块且第二共用电极围绕像素电极，这样，像素电极子块均匀位于第二共用电极围成的区域内，在第二共用电极与像素电极之间形成的畴是规则对称的，像素显示均匀。

4、由于所述施加驱动信号的次数为一次或者二次，在保证形成电场的同时也保证了栅扫描信号的时间，避免了在充电电流并不非常大的非晶硅器件中，充电时间过分缩短导致像素电极充电不足等问题。

附图说明

图1是本发明液晶显示装置的结构示意图；

图2是沿着图1中A-A线的剖视图；

图3是本发明第一种像素电极子块与第二共用电极的结构示意图；

图4是本发明第二种像素电极子块与第二共用电极的结构示意图；

图5是液晶分子驱动状态下的偏转示意图；

图6是本发明第一种驱动方法在第一实施例液晶显示装置中形成规则畴的时序图；

图7是本发明第二种驱动方法在第一实施例液晶显示装置中形成规则畴的时序图。

具体实施方式

通过在形成像素电极的工艺中形成狭缝和第二共用电极，使得在第二共用电极施加驱动信号时，第二共用电极和像素电极之间形成狭缝内的液晶分子作预倾方向的偏转所需的电场，这样，可以使得狭缝和第二共用电极与像素电极一起通过曝光显影形成，不增加任何工艺就可以获得液晶分子预倾的电场。

请参阅图1和图2，本发明的液晶显示装置包括第一基板1、第二基板2和液晶层3。

第一基板1上设置有第一共用电极11。

第二基板2与第一共用电极11正对的表面上设置有第二共用电极21和像素电极22，第二基板2与第一基板1之间有所述液晶层3。所述第二共用电极21围绕所述像素电极22，第二共用电极21与所述像素电极22之间具有狭缝23，通常情况下，第二共用电极21的电位保持接地或者始终与第一共用电极11的电位保持一致，使得像素电极22与第一共用电极11之间的电位差保持稳定，利于维持电场的均匀，避免中间的液晶分子因发生不规则的偏转而出现闪烁现象。第二基板2在沿第一方向设有若干栅极金属线24(即扫描线)，沿与第一方向垂直的第二方向设有若干源极金属线25(即数据线)，在栅极金属线24与源极金属线25相交的区域设有薄膜晶体管26和漏极区。作为像素开关元件的薄膜晶体管26包括由栅极金属线24延伸的栅极、由源极金属线25延伸的源极以及电连接于像素电极22的漏极。在漏极区上开设有过孔241用于导通像素电极22和漏极，用于在栅极金属线24上的扫描信号导通薄膜晶体管26时能将漏极上经由源极金属线25传来的数据信号提供给像素电极22。

请参阅图3，像素电极22包括多个像素电极子块，如图3所示，所述像素电极22包括三块像素电极子块，分别为221A、221B、221C，所述像素电极子块221A、221B、221C通过ITO电极222实现电连接。所述第二共用电极21围绕所述像素电极子块221A、221B、221C以使所述像素电极22与第二共用电极21之间的狭缝23为环形，另外，所述第二共用电极21围成的区域也可以是非封闭的。所述像素电极子块221A、221B、221C为矩形且排成一排，中间的像素电极子块221B位于像素电极22的中心，第一像素电极子块221A和第三像素子块221C相对中间的第二像素电极子块221B对称设置，这样，所有像素电极子块221A、221B、221C均匀位于第二共用电极22的区域内，在第二共用电极21与像素电极22之间形成电场后，第二共用电极21与像素电极22之间形成的畴是规则对称的，像素显示均匀。

请参阅图4，像素电极22也可以包括呈圆形的三块像素电极子块224A、224B、224C，此时，在所述像素电极子块224A、224B、224C的周围围绕着第二共用电极27。中间的像素电极子块224也位于第二共用电极27的中心，第一像素电极子块224A和第三像素电极子块224C也相对于中间的像素电极子块224B对称设置。同样，也能使得像素显示均匀。

在图3和图4中，狭缝23的宽度处处相等，从而保证形成的电场均匀。不论像素电极22设计成何种结构，像素电极22与第二共用电极21之间都要保证适当的狭缝23，以便产生液晶分子预倾所需的电场，在该电场的作用下，狭缝23内的液晶分子向着电场线方向偏转，并由此形成规则畴，然后，狭缝23内的液晶分子带动位于第二共用电极21与第一共用电极11、像素电极22与第一共用电极11之间的液晶分子发生偏转，而形成规则畴，为每一帧的显示确定液晶分子的预倾状态。可选地，所述狭缝23的宽度为2μm～4μm，如果狭缝23的宽度大于4μm，则，第二共用电极21与像素电极22之间的距离较远，所形成的电场弱；如果宽度小于2μm，工艺无法达到这样的要求。

请参阅图5，如果在第二共用电极21施加驱动信号，所述驱动信号可以是一个电压脉冲信号(例如高压为15V，低压为0V的电压脉冲信号)，则在第二共用电极21和像素电极22之间会形成电场。在该电场的作用下，位于狭缝23内的液晶分子(图中未示)向着电场线的方向偏转而形成规则畴，狭缝23内的液晶分子偏转会带动位于第二共用电极21与第一共用电极11之间以及像素电极22与第一共用电极11之间的液晶分子发生偏转，从而使得所有液晶分子在施加了驱动信号的情况下都能确定预倾方向，形成规则畴，这样，不仅提高了液晶分子的响应速度，而且，能实现像素内部规则多畴显示。相对在MVA模式中要在铟锡氧化物电极表面制作一定形状的突起或者在PVA模式中要在铟锡氧化物电极上划刻狭缝来获得液晶分子保持预倾方向的现有技术，本发明的狭缝23和第二共用电极21在形成像素电极22的工艺中，与像素电极22一起通过曝光显影形成，不用增加任何工艺，因此，降低了生产成本和工艺复杂度，而且，本发明的液晶显示装置也不会出现MVA形成的凸起在无电场条件下也导致液晶分子略微处于偏转状态，从而，引起暗态漏光，导致对比度下降的情况。

另外，采用在第二共用电极21施加驱动信号使得液晶分子在电场的作用下有预倾方向的偏转并形成规则畴后，这种在电场作用下的预倾方向的偏转会产生退化的趋势，即保持一定时间的预倾方向后会再回复至初始的垂直状态。为防止上述可能出现的退化，就要在相隔一定时间的间隙内在第二共用电极21上再次施加驱动信号，以确保像素区内的液晶分子保持预倾方向的偏转。因此，在其他实施例中，施加驱动信号的次数还可以根据实际情况增加，例如至少为二次。

请参阅图6并结合图1，图6显示了本发明的液晶显示装置的驱动方法在第一实施例中形成规则畴的时序图。如图6所示，在一帧图像的持续时间T内包括有驱动模式和显示模式，其中，在所述驱动模式下输入驱动信号，以实现液晶分子的规则畴；而在所述显示模式下输入显示信号，以实现图像显示，在一帧图像的持续时间T，驱动模式所占用的时间称为规则畴形成时段401，而显示模式所占用的时间称为图像显示时段402。在该实施例的规则畴形成时段401，在第二共用电极21上施加用以驱动液晶分子作预倾方向偏转的驱动信号，由于该驱动信号施加在第二共用电极21上，因此，图6中用21代表驱动信号的波形，所述驱动信号的高压为15V，低压为0V的高压脉冲信号，在该高压脉冲信号的作用下，第二共用电极21与像素电极22之间形成电场，该电场使得第二共用电极21与像素电极22之间的狭缝23内的液晶分子向着电场线的方向发生偏转而形成畴，该处液晶分子的偏转带动其他位置的液晶分子偏转而形成规则畴。从而，在整个显示屏内的所有像素上均形成电场，特别的，在形成电场的过程中，液晶显示装置的栅极金属线24上没有信号输入，薄膜晶体管26关闭。在该实施例中，规则畴形成时段401是处于一帧图像的持续时间T的前段，即所述电压脉冲信号是出现在每一帧图像的起始时间点。在规则畴形成时段401之后，在栅极金属线24上施加用于导通薄膜晶体管26的扫描信号而将源极金属线25的信号传递给像素电极22，由于在栅极金属线上施加的信号时导通薄膜晶体管26而使得像素电极22获得信号，所以，在图6中，用22代表该扫描信号，22(1)表示施加至第一条栅极金属线24的信号，22(2)表示施加至第二条栅极金属线24的信号，以此类推，扫描信号从第一条栅极金属线24逐次施加给第N条栅极金属线24，使得像素电极22能够获得用于显示图像的驱动信号而进入显示时段402。然后以每一帧图像为周期，如此循环，液晶显示装置获得良好的显示。在该实施例的每一帧图像中，在第二共用电极21施加一次能使液晶分子形成规则畴的驱动信号。

请参阅图7并结合图1，图7显示了本发明液晶显示装置的驱动方法的第二实施例，在图7中，用21代表驱动信号，22(1)表示施加至第一条栅极金属线24的信号，22(2)表示施加至第二条栅极金属线24的信号，以此类推。但与第一实施例相比，所施加驱动信号的次数为两次，因此，在一帧图像的持续时间T内包括两次规则畴形成时段403(驱动模式下)和两次图像显示时段404(显示模式下)，同样的，在驱动信号作用的过程中，液晶显示装置的栅极金属线24也不输入信号而使得薄膜晶体管26关闭，不影响电场的形成。如图7所示，在第一次施加驱动信号使得规则畴形成时段403完成之后进入第一次图像显示时段404，此时，逐次对栅极金属线24施加驱动信号，当第二次施加驱动信号时，扫描信号停止输入，待第二次规则畴形成时段403完成后，再次对栅极金属线24施加驱动信号，如此循环，液晶显示装置获得良好的显示。在该实施例中，施加第一次驱动信号的时刻在一帧图像的起始时间点，施加第二次驱动信号的时刻出现在每帧图像的中间时间点，这样，当第一次施加驱动信号形成的电场消失而使得液晶分子的预倾发生退化之后，第二次施加驱动信号形成的电场又可以使得液晶分子作预倾方向的偏转，简而言之，第一次施加驱动信号可以使得液晶分子作有预倾方向的偏转，第二次施加的驱动信号是对以前施加的驱动信号起补偿作用维持液晶分子偏转，以此类推，在其他实施例中，施加驱动信号的时刻和次数也可以发生变化，比如，第一次施加驱动信号的时刻出现在每一帧图像的起始时间点，第二次施加驱动信号的时刻出现在每一帧图像持续时间的四分之二时间点处，第三次施加驱动信号的时刻出现在每一帧图像持续时间的四分之三时间点，应具有同样的效果。

但是，施加驱动信号的次数增多，一帧图像时间里形成电场所占的时间就越长，形成电场的次数就越多，液晶分子的规范倾斜情况就越理想，但是，在形成电场的时间里，栅极金属线24没有信号输入(也就是图像显示时段404和规则畴形成时段403不会同时出现，也就是，不同时地对所述第二共用电极21和所述栅极金属线24施加驱动信号)，因此，增加对第二共用电极21驱动信号的次数会缩短栅扫描信号的时间，使得薄膜晶体管26开启的次数就少，在充电电流不是非常大的非晶硅器件中，像素电极22充电时间就少，这样会导致很多问题，比如，像素电极22充电不足，所以，施加驱动信号的次数应该适当选取，在本发明的第一实施例选择一次，在本发明的第二实施例选择二次。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种液晶显示装置，包括：

第一基板，该第一基板上设置有第一共用电极；

第二基板，该第二基板与第一共用电极正对的表面上设置有像素电极；

液晶分子，位于所述第一基板和第二基板之间；

其特征在于，还包括：

第二共用电极，该第二共用电极设置在第二基板与第一共用电极正对的表面上且围绕所述像素电极，所述第二共用电极与像素电极之间具有狭缝，在驱动模式下，第二共用电极获得驱动信号时，第二共用电极与像素电极之间形成驱动位于狭缝内的液晶分子预倾的电场。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述狭缝的宽度处处相等。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述狭缝的宽度为2μm～4μm。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极包括多个像素电极子块，所述多个像素电极子块电连接，所述第二共用电极围绕每一像素电极子块，所述狭缝为环形。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极子块排成一排，每一像素电极子块呈圆形。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极子块排成一排，每一像素电极子块呈矩形。

7.一种权利要求1至6任一项所述液晶显示装置的驱动方法，所述液晶显示装置还包括源极金属线、与源极金属线交叉的栅极金属线和源极金属线与栅极金属线定义的像素单元，像素单元包括薄膜晶体管和所述像素电极，其特征在于，不同时地在所述第二共用电极和栅极金属线上施加驱动信号，在驱动模式下，在所述第二共用电极上施加驱动信号，形成驱动位于所述狭缝内的液晶分子预倾所需的电场；在显示模式下，在所述栅极金属线上施加驱动信号用于导通薄膜晶体管而将源极金属线的信号传递给像素电极。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，在每帧图像的周期内，在每帧图像的起始时间点对第二共用电极施加一次驱动信号，然后对所述栅极金属线施加驱动信号。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，在每帧图像的周期内，在每帧图像的起始时间点和中间时间点先后对第二共用电极施加一次驱动信号，每次对第二共用电极施加驱动信号之后，对所述栅极金属线施加驱动信号。

10.如权利要求7所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，所述驱动信号为高压脉冲信号。