CN107589599B - 阵列基板及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阵列基板和液晶显示装置，其中阵列基板上设有公共电极、辅助电极和像素电极，公共电极设置在像素电极下方，公共电极和辅助电极同一平面设置，公共电极、辅助电极和像素电极相互绝缘设置。本发明的公共电极、辅助电极和像素电极共同提供边缘电场，公共电极的电位高于辅助电极的电位，一方面抑制靠近数据线的像素电极边缘液晶分子的过分扭转，一方面加强像素电极上方和中间液晶分子的扭转，提高液晶显示装置的透过率，加快响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示的技术领域，特别涉及一种阵列基板及液晶显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其轻便、低辐射等优点越来越受到人们的欢迎。
现在液晶显示器逐渐向着宽视角方向发展，如采用边缘场开关模式(FFS) 的液晶显示装置可以实现较宽的视角，宽视角的设计使得使用者从各个方向均可看到完整且不失真的画面。
图1为现有技术中的液晶显示装置的结构示意图。请参阅图1，液晶显示装置包括基于FFS模式的液晶显示面板，液晶显示面板包括相对设置的薄膜晶体管阵列基板10和彩膜基板20以及夹置在两者之间的液晶层30。薄膜晶体管阵列基板10包括基板11、公共电极12、像素电极14和介于公共电极 12和像素电极14之间的绝缘层15。公共电极12为面状置于底层，像素电极 14为梳状置于顶层。
薄膜晶体管阵列基板10上的顶层梳状像素电极14和底层面状公共电极 12之间产生的边缘电场，使梳状像素电极14之间及梳状像素电极14正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板11的平面上发生转动。
但是液晶分子在不同部位存在扭转不均匀的问题，影响液晶显示装置在宽视角显示下的响应时间、对比度与穿透率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列基板，提高FFS模式搭配正性液晶时的对比度和透过率，同时实现快速响应。
一种阵列基板，阵列基板上设有多条扫描线、多条数据线、公共电极、辅助电极和像素电极，多条扫描线与多条数据线相互交叉限定形成多个子像素，公共电极和辅助电极设置在像素电极下方，公共电极为梳状与辅助电极在同一平面内相互交错设置，公共电极和辅助电极相互绝缘设置，公共电极的电位高于辅助电极的电位。
进一步地，公共电极的电位为1V，辅助电极的电位为0V。
进一步地，像素电极在每个子像素内包括相互间隔的多个像素电极条，相临的像素电极条之间形成间隙，公共电极在每个子像素内包括互相间隔的多个公共电极条，辅助电极在每个子像素内包括互相间隔的多个辅助电极条，公共电极条对应像素电极条的正下方，辅助电极条对应间隙的位置。
进一步地，位于每个子像素内的多个辅助电极条各自相互独立设置。
进一步地，位于每个子像素内的多个辅助电极条的端部连接在一起。
进一步地，辅助电极条的宽度均相等。
进一步地，位于每个子像素内的公共电极条之间的辅助电极条宽度小于与数据线相邻的辅助电极条的宽度。
进一步地，阵列基板还设有绝缘层，绝缘层将公共电极和辅助电极隔开。
进一步地，阵列基板还设有驱动电压，驱动电压用于公共电极和辅助电极输出电压信号。
一种液晶显示装置，包括显示面板，显示面板包括上述的阵列基板、与阵列基板相对设置的彩膜基板及位于该阵列基板与彩膜基板之间的液晶层。
本发明的有益效果是：阵列基板上公共电极和辅助电极设置在像素电极下方，公共电极为梳状与辅助电极在同一平面内相互交错设置，且公共电极和辅助电极相互绝缘设置，公共电极、辅助电极和像素电极共同提供边缘电场，公共电极的电位高于辅助电极的电位，一方面抑制靠近数据线的像素电极边缘液晶分子的过分扭转，一方面加强像素电极上方和中间液晶分子的扭转，提高液晶显示装置的透过率，加快响应时间。
附图说明
图1为现有技术中的液晶显示装置的结构示意图。
图2为本发明优选实施例的阵列基板的结构示意图。
图3为图2中阵列基板的电路结构示意图。
图4为图2中阵列基板的像素电极的结构示意图。
图5a至图5d为中本发明不同实施例的公共电极和辅助电极的结构示意图。
图6为本发明优选实施例的液晶显示装置的结构示意图。
图7为本发明实施例中公共电极的电位分别0V和1V的液晶显示装置与现有技术中的液晶显示装置的穿透率-电压的效果对比图。
图8为现有技术中的液晶显示装置的视角范围的效果对比图。
图9为本发明实施例中公共电极的电位为0V的液晶显示装置的视角范围的示意图。
图10为本发明实施例中公共电极的电位为1V的液晶显示装置的视角范围的示意图。
图11a至图11b为本发明第一实施例中公共电极的电位分别0V和1V为的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的对比度示意图。
图12a至图12b为本发明实施例与现有技术中的液晶显示装置的显示效果示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图2为本发明优选实施例的阵列基板的结构示意图。图3为图2中阵列基板的电路结构示意图。请参阅图3，阵列基板10的电路中，阵列基板10 上设有多条扫描线16和多条数据线17，多条扫描线16与多条数据线17相互交叉限定形成多个子像素SP(sub-pixel)。子像素(SP)例如为红色(R)、绿色(G) 或蓝色(B)子像素，多个相邻的子像素(SP)构成一个显示像素(pixel)。例如，一个显示像素可包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个子像素(SP)。每个子像素(SP)内设有像素电极14和薄膜晶体管(TFT)18，薄膜晶体管18位于扫描线 16与数据线17交叉的位置附近。每个薄膜晶体管18包括栅极、源极及漏极 (图未示)，其中栅极电连接对应的扫描线16，源极与漏极之一电连接对应的数据线17，源极与漏极之另一电连接对应的像素电极14，例如源极电连接对应的数据线17，漏极电连接对应的像素电极14。阵列基板10还包括驱动电压19用于公共电极12和辅助电极13输出电压信号，本发明优选实施例中，公共电极12的电位高于辅助电极13的电位。
请参阅图2，本发明优选实施例的一种阵列基板10，阵列基板10上设有公共电极12、辅助电极13、像素电极14和绝缘层15，公共电极12和辅助电极13设置在像素电极14下方，公共电极12为梳状与辅助电极13在同一平面内相互交错设置，公共电极12和辅助电极13相互绝缘设置。具体地，绝缘层15将公共电极12和辅助电极13隔开，同时将公共电极12和像素电极14隔开。
图4为图2中阵列基板的像素电极的结构示意图。图5a至图5d为中本发明不同实施例的公共电极和辅助电极的结构示意图。
为了简便，图4、图5a至图5d仅示出了与一个子像素SP对应的结构示意图。
第一实施例，请参阅图4和图5a，公共电极12设置在像素电极14下方，，像素电极14在每个子像素(SP)内包括相互间隔的多个像素电极条141，相临的像素电极条141之间形成间隙142，多个像素电极条141在端部连接在一起与薄膜晶体管(TFT)18电连接。公共电极12在每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个公共电极条121，公共电极条121对应像素电极条141的正下方，多个公共电极条121在端部连接在一起形成梳状结构。辅助电极13在每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个辅助电极条131，辅助电极条131对应间隙 142的位置，辅助电极条131与公共像素条121在同一平面内相互交错平行设置。进一步地，辅助电极条131的宽度均相等。
第二实施例，请参阅图4和5b，与第一实施例不同的是，位于每个子像素SP内的公共电极条131之间的辅助电极条131宽度小于与数据线17相邻的辅助电极条131的宽度。
第三实施例，请参阅图4和5c，与第一实施例不同的是，辅助电极13 位于每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个辅助电极条131可以是端部连接在一起。
第四实施例，请参阅图4和5d，与第一实施例不同的是，辅助电极13 位于每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个辅助电极条131可以是端部连接在一起，公共电极条131之间的辅助电极条131宽度小于与数据线17相邻的辅助电极条131的宽度。
图6为本发明优选实施例的液晶显示装置的结构示意图。请参阅图6，本发明优选实施例的一种液晶显示装置，包括显示面板，显示面板包括上述的阵列基板10、与阵列基板10相对设置的彩膜基板20及位于该阵列基板10 与彩膜基板20之间的液晶层30。
图7为本发明第一实施例中公共电极的电极电位分别为0V和1V的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的穿透率-电压的效果对比图。
请参阅图7，曲线①为现有技术中对比例的液晶显示装置的穿透率-电压的关系，曲线②为本发明第一实施例中公共电极的电位为0V的液晶显示装置的穿透率-电压的关系，曲线③为本发明第一实施例中公共电极的电位为1V 的液晶显示装置的穿透率-电压的关系。
表1为本发明第一实施例中公共电极的电极电位分别为0V和1V的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的穿透率-电压的效果对比表。
| 效果 | 对比例 | 第一实施例 | 第一实施例 |
| 公共电极的电位 | 0V | 0V | 1V |
| 辅助电极的电位 | 无 | 0V | 0V |
| 饱和电压 | 4.2V | 4.2V | 4.8V |
| 透过率(max) | 5.46％ | 5.40％ | 5.70％ |
| 透过率比率 | 100％ | 99.4％ | 104.4％ |
通过图7和表1可以看出，在相同的液晶(如正性液晶MJ121791)，相同的盒厚(如3.5μm)，相同的ITO厚度/间隙比(如3μm/3μm)，相同的绝缘层厚度(如0.5μm)，相同的公共电极宽度(如2μm)，相同的辅助电极宽度(如1.2μm)，相同公共电极与辅助电极的间距(如1.6μm)，当本发明实施例辅助电极电位为0V，公共电极电位为1V时透过率(max)为5.70％，，相对对比例可提高4.4％。即公共电极的电位高于辅助电极的电位，可提升液晶显示装置的透过率。
图8为现有技术中的液晶显示装置的视角范围的效果对比图。图9为本发明实施例中公共电极的电位为0V的液晶显示装置的视角范围的示意图。图10为本发明实施例中公共电极的电位为1V的液晶显示装置的视角范围的示意图。
请参阅图8至图10，对比例为FFS架构的液晶显示装置，公共电极为面状，无辅助电极，其视角分布为U/D/L/R:85/85/83.5/77.6，中心对比度为 961.276。第一实施例中公共电极的电位分别为0V的液晶显示装置，公共电极的电位为0V，辅助电极的电位为0V，其视角分布为 U/D/L/R:85/85/83.0/78.4，中心对比度为971.024。第一实施例中公共电极的电位分别为1V的液晶显示装置，公共电极的电位为1V，辅助电极的电位为0V，其视角分布为U/D/L/R:85/85/82.8/78.9，中心对比度为979.611。当本发明实施例辅助电极电位为0V，公共电极电位为1V时，其对比度提高了2％。即公共电极的电位高于辅助电极的电位，可提升液晶显示装置的对比度。
图11a至图11b为本发明中公共电极的电位分别0V和1V为的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的中心对比度示意图。图11a为本发明中公共电极的电位分别0V和1V为的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置在水平方向的的中心对比度示意图，曲线④为现有技术中对比例的液晶显示装置在水平方向的的中心对比度曲线，曲线⑤为本发明第一实施例中公共电极的电位为0V的液晶显示装置在水平方向的的中心对比度曲线，曲线⑥为本发明第一实施例中公共电极的电位为1V的液晶显示装置在水平方向的的中心对比度曲线。图11b为本发明中公共电极的电位分别0V 和1V为的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置在垂直方向的的中心对比度示意图，曲线⑦为现有技术中对比例的液晶显示装置在垂直方向的的中心对比度曲线，曲线⑧为本发明第一实施例中公共电极的电位为0V 的液晶显示装置在垂直方向的的中心对比度曲线，曲线⑨为本发明第一实施例中公共电极的电位为1V的液晶显示装置在垂直方向的的中心对比度曲线。
表2为本发明第一实施例中公共电极的电位分别为0V和1V的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的对比度数据表。
| 效果 | 对比例 | 第一实施例 | 第一实施例 |
| 公共电极的电位 | 0V | 0V | 1V |
| 辅助电极的电位 | 无 | 0V | 0V |
| 中心对比度(CR) | 961.276 | 971.024 | 979.611 |
| 对比度比率 | 100％ | 101％ | 102％ |
从图8至图10、图11a至图11b和表2可以看出，本发明中公共电极的电位为1V，辅助电极为0V的液晶显示装置在垂直方向和水平方向上的中心对比度均比现有技术中对比例的要高，视角更广。
表3为本发明第一实施例中公共电极的电位分别为0V和1V的液晶显示装置与现有技术中对比例的液晶显示装置的响应时间数据表。
| 响应时间 | 对比例 | 第一实施例 | 第一实施例 |
| 公共电极的电位 | 0V | 0V | 1V |
| 辅助电极的电位 | 无 | 0V | 0V |
| t<sub>on</sub>/ms | 21.44 | 20.82 | 20.80 |
| t<sub>off</sub>/ms | 14.14 | 14.14 | 14.10 |
| RT(t<sub>on</sub>/ms+t<sub>off</sub>/ms) | 35.58 | 34.96 | 34.90 |
从表3可知，基于各自的饱和电压下，本发明的公共电极的电位为1V，辅助电极为0V的液晶显示装置的响应时间比对比例的响应时间快0.68ms。
图12a至图12b为本发明实施例与现有技术中的液晶显示装置的显示效果示意图。其中图12a为现有技术中对比例的液晶显示装置，为传统的FFS 架构，面状的公共电极加压0V。图12b为本发明的公共电极的电位为1V，辅助电极为0V的液晶显示装置。请参阅图12a，面状的公共电极12与梳状的像素电极条131构成存储电容，形成边缘场，靠近数据线17的像素电极 131的边缘电场较强，从而与各个像素电极条131相对应的液晶分子会产生大角度偏转(如图12a中虚线框A1中的液晶分子所示)，各个像素电极条131 之间的边缘电场较弱，从而各个像素电极条131中间上方相对应的液晶分子偏转不充分(如图12a中虚线框B1中的液晶分子所示)，各个像素电极条131 上方的边缘电场最弱，对应靠近像素电极条131上方的液晶分子偏转几乎不发生偏转(如图12a中虚线框C1中的液晶分子所示)，均影响液晶显示装置在宽视角显示下的穿透率。其中曲线D1为该对比例的穿透率曲线。
请参阅图12b，本发明实施例中，曲线D2为该对比例的穿透率曲线，对比D2和D1，由于第一基板11上梳状的公共电极12，公共电极12和辅助电极13同一平面设置，公共电极12和像素电极13之间构成存储电容，由于辅助电极13可使像素电极条141和辅助电极条131上方的液晶平面沿着电场方向排列，提高了液晶分子在水平方向的有效分量，各个像素电极条131中间和上方的液晶分子增大偏转量转(如图12b中虚线框B2和C2中的液晶分子所示)，提高了透过率。同时，靠近数据线17的电场减小，抑制液晶分子的过分偏转(如图12b中虚线框A2中的液晶分子所示)，提高透过率。
本发明的有益效果是：阵列基板上公共电极和辅助电极设置在像素电极下方，公共电极为梳状与辅助电极在同一平面内相互交错设置，且公共电极和辅助电极相互绝缘设置，公共电极、辅助电极和像素电极共同提供边缘电场，一方面抑制靠近数据线的像素电极边缘液晶分子的过分扭转，一方面加强像素电极上方和中间液晶分子的扭转，提高液晶显示装置的透过率，加快响应时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种阵列基板(10)，其特征在于，所述阵列基板(10)上设有多条扫描线(16)、多条数据线(17)、公共电极(12)、辅助电极(13)和像素电极(14)，所述多条扫描线(16)与所述多条数据线(17)相互交叉限定形成多个子像素(SP)，所述公共电极(12)和所述辅助电极(13)设置在所述像素电极(14)下方，所述像素电极(14)在每个子像素(SP)内包括相互间隔的多个像素电极条(141)，每个子像素(SP)内的所述多个像素电极条(141)在端部连接在一起与薄膜晶体管(18)电连接；所述公共电极(12)在每个子像素(SP)内包括相互间隔的多个公共电极条(121)，每个公共电极条(121)对应设置在一个所述像素电极条(141)的正下方；所述公共电极(12)为梳状与所述辅助电极(13)在同一平面内相互交错设置，所述公共电极(12)和所述辅助电极(13)相互绝缘设置，所述公共电极(12)的电位高于所述辅助电极(13)的电位。
2.如权利要求1所述的阵列基板(10)，其特征在于，所述公共电极(12)的电位为1V，所述辅助电极(13)的电位为0V。
3.如权利要求1所述的阵列基板(10)，其特征在于，所述像素电极(14)在每个子像素(SP)内包括相互间隔的多个像素电极条(141)，相邻的像素电极条(141)之间形成间隙(142)，所述公共电极(12)在每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个公共电极条(121)，所述辅助电极(13)在每个子像素(SP)内包括互相间隔的多个辅助电极条(131)，所述公共电极条(121)对应所述像素电极条(141)的正下方，所述辅助电极条(131)对应所述间隙(142)的位置。
4.如权利要求3所述的阵列基板(10)，其特征在于，位于每个子像素(SP)内的所述多个辅助电极条(131)各自相互独立设置。
5.如权利要求3所述的阵列基板(10)，其特征在于，位于每个子像素(SP)内的所述多个辅助电极条(131)的端部连接在一起。
6.如权利要求3所述的阵列基板(10)，其特征在于，所述辅助电极条(131)的宽度均相等。
7.如权利要求3所述的阵列基板(10)，其特征在于，位于每个子像素(SP)内的所述公共电极条(121)之间的辅助电极条(131)宽度小于与所述数据线(17)相邻的辅助电极条(131)的宽度。
8.如权利要求1所述的阵列基板(10)，其特征在于，所述阵列基板(10)还设有绝缘层(15)，所述绝缘层(15)将所述公共电极(12)和所述辅助电极(13)隔开。
9.如权利要求1所述的阵列基板(10)，其特征在于，所述阵列基板(10)还设有驱动电压(19)，所述驱动电压(19)用于向公共电极(12)和辅助电极(13)输出电压信号。
10.一种液晶显示装置，包括显示面板，其特征在于，所述显示面板包括如权利要求1-9任一项所述的阵列基板(10)、与所述阵列基板(10)相对设置的彩膜基板(20)及位于该阵列基板(10)与所述彩膜基板(20)之间的液晶层(30)。
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