CN103926753B - 一种tft阵列基板和显示面板 - Google Patents

一种tft阵列基板和显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TFT阵列基板和显示面板，在每个像素区域中设置有至少一畴结构的多个像素电极，像素区域中同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同，通过对同畴的各像素电极拐角角度不同的设计，即使在低灰阶下，由于不同像素电极驱动液晶分子转动角度不同，可使得像素电极驱动的液晶分子内部达到较完全的补偿。

Description

一种TFT阵列基板和显示面板
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种薄膜场效应晶体管（Thin FilmTransistor，TFT）阵列基板和显示面板。
背景技术
目前双畴设计下上下像素电极拐角部分的设计图1所示，在一个像素区域内，上畴有三个像素电极（称之为像素电极a、像素电极b和像素电极c），下畴也有三个像素电极（称之为像素电极a/、像素电极b/和像素电极c/），上畴和下畴的三个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上有一定角度的倾斜，即产生拐角，针对同畴的任意两个像素电极，其产生的拐角角度相同，即θ1=θ2=θ3，所述θ1、θ2和θ3分别为像素电极a、像素电极b和像素电极c在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上拐角的角度，上畴和下畴的像素电极的拐角大小相同但方向相反。
在图1所示的双畴设计中，当像素电极未通电（即液晶未受电压驱动旋转）时，液晶分子的初始排列方向如图2中左图所示；当像素电极通电时，可驱动液晶分子如图2中中图和右图所示转动相同角度，实现液晶分子的自身补偿，抑制色移（color shift）和色调反转（tone reversal），改善视角、色偏等光学特性。但是，在低灰阶下，液晶分子的旋转不完全（即旋转角度较小），液晶内部达不到完全补偿。
发明内容
本发明实施例提供了一种TFT阵列基板和显示面板，用以解决现有技术中存在的相同拐角的双畴像素电极的结构下，液晶分子的旋转不完全，液晶内部达不到完全补偿的问题。
本发明实施例的方案如下：
一种TFT阵列基板，包括多个像素区域，在每个像素区域中设置有至少一畴结构的多个像素电极，像素区域中同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同。
一种显示面板，包括所述TFT阵列基板。
在本发明实施例的方案中，由于像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角角度不同，使像素电极驱动液晶分子转动的角度也不同，可提高像素电极驱动的液晶分子内部的补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中双畴设计的相同拐角的像素电极示意图；
图2为背景技术中基于图1所示的拐角相同的像素电极驱动时液晶分子转动的示意图；
图3为本发明实施例中双畴设计的逐渐增大拐角的像素电极示意图；
图4为本发明实施例中基于图3所示的逐渐增大拐角的像素电极驱动时液晶分子转动的示意图；
图5（a）为本发明实施例中以2V电压驱动液晶分子转动时，在图3中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图；
图5（b）为背景技术以2V电压驱动液晶分子转动时，在图1中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图；
图6（a）为本发明实施例中以5V电压驱动液晶分子转动时，在图3中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图；
图6（b）为背景技术以5V电压驱动液晶分子转动时，在图1中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图；
图7为以2V电压驱动液晶分子时，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构和相同拐角的双畴像素电极的结构下对色偏的仿真比较示意图；
图8为以4.5V电压驱动液晶分子时，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构和相同拐角的双畴像素电极的结构下对色偏的仿真比较示意图；
图9为不同电压下，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构下和相同拐角的双畴像素电极的结构下对穿透率的仿真结果比较示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了克服在低灰阶下，液晶分子旋转不完全，导致液晶内部达不到完全补偿的问题，本发明实施例提出一种新的TFT阵列基板，在每个像素区域内设置有至少一畴结构的多个像素电极，其中，同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同，通过实验表明，即使在低灰阶下，由于不同像素电极驱动液晶分子转动角度不同，相对于相同拐角的设计，本发明实施例的方案可使得像素电极驱动的液晶分子内部达到较完全的补偿。
以本发明所述的TFT阵列基板应用于FFS液晶显示器中为例，其包括上基板和下基板，上下两个基板相对设置；在所述上下两个基板间夹设液晶层，液晶层中的液晶分子可以是正性液晶分子也可以是负性液晶分子；在上基板中设置有多条数据线和多条扫描线，所述多条数据线和多条扫描线相互交叉限定出多个像素区域，在每个像素区域中包括像素电极和公共电极；下基板上设置有TFT，通过TFT上的电压改变来控制像素电极和公共电极，进而控制液晶分子的转动方向，达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。
本发明实施例所涉及的像素电极包括但不限于楔形电极。
在本发明实施例中，同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同，一种可选的情况为：同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度大于像素区域中首个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角角度；另一种可选的情况为：同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度小于像素区域中首个像素电极在该方向上的拐角角度。
以同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的4个拐角（从首个像素电极在该方向上的拐角起，依次为拐角1、拐角2、拐角3和拐角4）为例，拐角2至拐角4中有至少一个拐角的角度大于拐角1，或者拐角2至拐角4中有至少一个拐角的角度小于拐角1。
以拐角2至拐角4中有至少一个拐角的角度大于拐角1的情况为例，假设所述拐角2至拐角4都大于拐角1，此时，拐角2至拐角4之间的角度关系可以为：
拐角2至拐角4的角度都相同；或
拐角2和拐角3的角度相同，但与拐角4的角度不同（此时，拐角4可大于拐角2，也可小于拐角2）；或
拐角2、拐角3和拐角4之间任意两个拐角的角度不同，但拐角2至拐角4间的大小关系并不限定，一种优选的方式是拐角2、拐角3和拐角4的角度逐渐增大。
在拐角2至拐角4中有至少一个拐角的角度小于拐角1的情况下，拐角2至拐角4之间也可以存在上述角度关系。
本发明实施例中对同畴的像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角按照不同拐角角度的设计并不局限于上述举例，其他满足“同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同”的设计都包括在本发明实施例的构思中。
本发明实施例中像素区域中设置有至少一畴结构的像素电极，优选地，像素区域中设置有双畴结构的像素电极，进一步地，所述双畴结构的像素电极可以为上畴像素电极和下畴像素电极。
下面以上、下双畴结构的像素电极，且同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角逐渐增大的情况为例，对本发明实施例的TFT阵列基板做具体描述，当然本发明方案并不局限于以下实施例，其他一畴或多畴结构的像素电极也包含在本发明的发明构思内，且同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角之间的其他角度关系（如拐角逐渐减小）也包含在本发明的发明构思内。
如图3所示，为一个像素区域内有上、下畴对称的三对像素电极且上、下畴的各像素电极的拐角角度逐渐增大的情况下，上、下畴的各像素电极的拐角示意图，这里以同畴三个像素电极为例进行说明，在不同分辨率的情况下，同畴像素电极的数量会发生变化，其他数量的像素电极的方案也包含在本发明的发明构思内。
从图3中可以看出：
上畴的三个像素电极（称之为像素电极A、像素电极B和像素电极C）在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角逐渐增大，下畴的三个像素电极（称之为像素电极A/、像素电极B/和像素电极C/）在该方向上同侧的拐角也逐渐增大，且上、下畴中对应的像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角的角度相同，但方向相反，即：α1与β1的角度相同但方向相反；α1小于α2，β1小于β2，且α2与β2的角度相同但方向相反；α2小于α3，β2小于β3，且α3与β3的角度相同但方向相反，其中，α1、α2和α3分别为像素电极A、像素电极B和像素电极C在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上拐角的角度，β1、β2和β3分别为像素电极A/、像素电极B/和像素电极C/在该方向上拐角的角度。
在图3所示的像素电极结构中，若上、下畴的首个像素电极是像素电极A和像素电极A/，且从左至右各像素电极的拐角角度逐渐增大，则上畴的三个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角沿顺时针方向逐渐增大，下畴的三个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角沿逆时针方向逐渐增大。
所述像素区域中像素电极A和像素电极A/在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角为1～20度，优选地，像素电极A和像素电极A/在该方向上的拐角为5～10度。
同畴的任意两个相邻的像素电极之间增大的度数可以相同也可以不同，优选地，可设定同畴的任意两个相邻的像素电极之间增大的度数相同，这样做可以使得驱动任意两个相邻的液晶分子转动的角度差值相同，更加有利于提高液晶分子内部的补偿率。
在同畴的任意两个相邻的像素电极之间增大的度数相同的情况下，后一像素电极相对于前一像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角的角度可增大3～5度。
通过仿真实验发现，在首个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角为7度、同畴的任意两个相邻的像素电极中后一像素电极相对于前一像素电极在该方向上的拐角角度增大4度时，可使得驱动的液晶分子的旋转较完全（即旋转角度较大），有效提高液晶内部的补偿率。
如图4所示，为图3所示的双畴像素电极驱动液晶分子转动的示意图，在初始状态时，液晶分子不发生转动，在像素电极上加电驱动液晶分子时，在低灰阶下可以看出，液晶分子发生一定角度的转动，且相邻两个液晶分子中，后一液晶分子的转动角度相对于前一液晶分子的转动角度增大；在高灰阶下，液晶分子发生更大角度的转动，但相邻两个液晶分子中，后一液晶分子的转动角度相对于前一液晶分子的转动角度仍然增大。
图3是以上、下畴的各像素电极的拐角角度逐渐增大为例来说明本发明实施例的方案的，对于上、下畴的各像素电极的拐角角度逐渐减小的情况，所述像素区域中首个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角角度也可以为1～20度，优选地，像素区域中首个像素电极在该方向上的拐角角度可以为7度；同畴像素区域中，任意两个相邻的像素电极中，后一像素电极相对于前一像素电极在该方向上的拐角可减小相同的度数，如3～5度等。
利用像素电极的拐角角度逐渐减小的双畴像素电极驱动液晶分子转动时，相邻两个液晶分子中，后一液晶分子的转动角度相对于前一液晶分子的转动角度减小，由于液晶分子转动的角不同，因此也可提高液晶的自身补偿。
通过对本发明实施例中同畴像素电极不同拐角角度的设计和背景技术中图1所示的同畴像素电极相同拐角角度的设计进行仿真后发现，利用本发明实施例的方案，可驱动液晶分子转动不同的角度，从而提高液晶的自身补偿。
以下以同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角角度逐渐增大的设计为例，与背景技术中同畴的各像素电极在该方向上同侧的拐角角度相同的设计进行仿真比较，说明本发明实施例的方案在增大液晶内部补偿的情况下，还可以有一定的降低色偏的效果，同时对液晶分子的穿透率、像素边缘的向错线（disclination line）以及视角、中心对比度没有明显影响。
如图5（a）和图5（b）所示，为2V电压驱动液晶分子转动时，在图3中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图和在图1中1、2、3、4、5点处驱动液晶分子转动的角度仿真示意图。
比较图5（a）和图5（b），在液晶分子转动角度最小值处，图5（a）中在2、3、4点处驱动液晶分子转动的角度相差较大，图5（b）中在2、3、4点处驱动液晶分子转动的角度相差较小，可知，相对于像素电极相同拐角设计，本发明实施例的拐角设计方案可增大液晶内部的补偿。
以图6（a）和图6（b）所示的5V电压驱动的情况下（其他条件与图5（a）和图5（b）的情况相同），也可看出相对于像素电极相同拐角设计，本发明实施例的拐角设计方案可增大液晶内部的补偿。
利用本发明实施例的方案，除了可增加液晶内部的补偿，还可以降低色偏。如图7所示，以2V电压驱动液晶分子时，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构和相同拐角的双畴像素电极的结构下对色偏的仿真比较示意图。
如图8所示，为4.5V电压驱动液晶分子时，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构和相同拐角的双畴像素电极的结构下对色偏的仿真比较示意图。
在2V电压驱动液晶分子时，采用本发明实施例的拐角设计方案驱动液晶分子时，色偏基本不超过0.02，而在相同拐角的双畴像素电极的结构下驱动液晶分子时，色偏甚至达到了0.07。
在4.5V电压驱动液晶分子时，采用本发明实施例的拐角设计方案驱动液晶分子时，色偏基本不超过0.01，而在相同拐角的双畴像素电极的结构下驱动液晶分子时，色偏甚至达到了0.03，因此，通过本发明实施例的拐角设计方案可有效降低色偏，即使是在白色画面中的色偏也有明显改善。
如图9所示，为不同电压下，本发明实施例中逐渐增大拐角的双畴像素电极的结构下和相同拐角的双畴像素电极的结构下驱动液晶分子时，对穿透率的仿真结果比较示意图，可以看出，通过本发明实施例的方案，不仅没有降低液晶分子的穿透率，还提升了约8%的穿透率。
以上是以对本发明中同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角角度逐渐增大的设计为例，与相同拐角的双畴像素电极的结构在性能上的仿真结果比较，对于包含在本发明构思中的其他拐角设计方案（如拐角角度逐渐减小的设计），与相同拐角的双畴像素电极的结构在性能相比，也能够得到接近的仿真结果。
基于以上对本发明实施例中的TFT阵列基板的描述，本发明实施例还描述了一种包含所述TFT阵列基板的显示面板。
所述显示面板包括但不限于LCD显示面板或OLED显示面板。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种TFT阵列基板，其特征在于，包括多个像素区域，在每个像素区域中设置有至少一畴结构的多个像素电极，像素区域中同畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同；
所述像素区域中首个像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上的拐角角度为7度，同畴的任意两个相邻的像素电极中后一像素电极相对于前一像素电极在该方向上的拐角角度增大4度。
2.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，像素区域中设置的像素电极为双畴结构的像素电极。
3.根据权利要求2所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述双畴结构为分为上畴和下畴；像素区域中上畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角的角度与其他拐角的角度不同，该像素区域中下畴的各像素电极与对应的上畴的各像素电极在该方向上的拐角的角度相同但方向相反。
4.根据权利要求3所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述上畴的各像素电极在平行于液晶未受电压驱动旋转的初始排列方向上同侧的拐角中，有至少一个拐角沿顺时针方向的角度大于或小于其他拐角的角度，所述下畴的各像素电极与对应的上畴的各像素电极在该方向上的拐角的角度相同但方向为沿着逆时针。
5.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括权利要求1～4任一所述的TFT阵列基板。
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