CN108761856A - 阵列基板、液晶显示装置及驱动方法 - Google Patents

阵列基板、液晶显示装置及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板、液晶显示装置及驱动方法，阵列基板上设有多条扫描线、多条数据线和公共电极，由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元，阵列基板上还设有多条公共线，每条公共线沿数据线方向延伸，公共电极包括多个公共电极条，多个公共电极条在数据线方向上相互间隔设置，每个公共电极条沿扫描线方向延伸，多个公共电极条与多条公共线位于不同层且通过第一绝缘层间隔开，第一绝缘层在每个公共电极条与对应的公共线导电相连的位置设有导通孔，每条公共线的一端通过导通孔与对应的一个或多个公共电极条导电连接，每条公共线的另一端与驱动电路连接。

Description

阵列基板、液晶显示装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示的技术领域，特别是涉及一种阵列基板、液晶显示装置及驱动方法。
背景技术
液晶显示装置(liquid crystal display，LCD)具有画质好、体积小、重量轻、低驱动电压、低功耗、无辐射和制造成本相对较低的优点，在平板显示领域占主导地位。
随着液晶显示技术的不断进步，显示器的可视角度已经由原来的120°左右拓宽到160°以上，人们在享受大视角带来视觉体验的同时，也希望避免屏幕信息外泄，有效地保护商业机密和个人隐私。因此除了宽视角之外，还需要显示装置可以切换至窄视角。
近来，业界也开始提出利用彩色滤光片基板一侧的上电极给液晶分子施加一个垂直电场，来实现宽窄视角切换。液晶显示装置包括上基板、下基板和位于上基板与下基板之间的液晶层，上基板设有上电极，下基板设有公共电极和像素电极。在宽视角显示时，上基板的上电极不给电压，液晶显示装置实现宽视角显示。当需要窄视角显示时，上基板的上电极给较大幅值的电压，液晶层中的液晶分子会因为垂直方向电场而翘起，液晶显示装置因为漏光而对比度降低，最终实现窄视角。
为了防止液晶分子出现极化，在窄视角显示时，上电极上所加的电压一般为交流电压，由于上电极为整面的平面电极，即上电极整面覆盖所有的像素单元，在同一时间，不同位置的像素单元穿透率的差异会导致显示面板亮度不均；在不同时间，同一个像素单元穿透率的差异会导致显示面板闪烁，穿透率差异在空间和时间的叠加导致面板画质下降，使显示面板容易发生显示不均和闪烁等问题，因此业界现在更倾向于采用向上电极施加直流电压，向下基板的公共电极施加交流信号的驱动方式。
目前给公共电极施加交流电压有两种方式，第一种方式是将下基板的公共电极分成多个公共电极块，每个公共电极块通过一个TFT元件与信号线连接，仿照像素电极的充电方式为每个公共电极块提供交流公共电压信号，此方法需要一个额外的TFT元件，会降低液晶显示装置的开口率；第二种方式是将公共电极分成条状的公共电极条，为了实现公共电极条在像素扫描被独立地赋予电压信号，需要在液晶显示装置的左右边框处预留位置并设置交流电压选择器，再通过走线将选择器与每个公共电极条连接，此方法极大地增加了液晶显示装置的边框宽度。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种阵列基板、液晶显示装置及驱动方法，能增大液晶显示装置的开口率，并减小液晶显示装置的边框宽度。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种阵列基板，阵列基板上设有多条扫描线、多条数据线和公共电极，由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元，阵列基板上还设有多条公共线，每条公共线沿数据线方向延伸，公共电极包括多个公共电极条，多个公共电极条在数据线方向上相互间隔设置，每个公共电极条沿扫描线方向延伸，多个公共电极条与多条公共线位于不同层且通过第一绝缘层间隔开，第一绝缘层在每个公共电极条与对应的公共线导电相连的位置设有导通孔，每条公共线的一端通过导通孔与对应的一个或多个公共电极条导电连接，每条公共线的另一端与驱动电路连接。
进一步地，每个公共电极条对应覆盖一行像素单元。
进一步地，多条公共线与多条数据线位于不同层且通过第二绝缘层间隔开，多条公共线与多条数据线上下相互重叠。
进一步地，多条公共线分别与多个公共电极条一一对应导电连接。
进一步地，每条公共线同时与位于奇数行的两个公共电极条或偶数行的两个公共电极条导电连接。
本发明还提供一种液晶显示装置，包括如上所述的阵列基板、与阵列基板相对设置的彩膜基板以及位于阵列基板与彩膜基板之间的液晶层，彩膜基板上设置有辅助电极。
本发明还提供一种液晶显示装置的驱动方法，驱动方法包括：
在第一种视角模式下，向辅助电极施加辅助参考电压，通过多条公共线向每个公共电极条施加相对辅助参考电压具有较小压差的第一公共电压，使所有公共电极条与辅助电极之间的电压差小于预设值；
在第二种视角模式下，向辅助电极施加辅助参考电压，通过多条公共线向每个公共电极条施加相对辅助参考电压具有较大压差的第二公共电压，使所有公共电极条与辅助电极之间的电压差大于预设值。
进一步地，在第二种视角模式下，奇数行的公共电极条与偶数行的公共电极条施加的公共电压的极性相反，每个公共电极条上施加的公共电压的极性每一帧画面反转一次。
进一步地，液晶层采用正性液晶分子，第一种视角模式为宽视角模式，第二种视角模式为窄视角模式。
进一步地，液晶层采用负性液晶分子，第一种视角模式为窄视角模式，第二种视角模式为宽视角模式。
本发明有益效果在于：使用驱动电路直接对各个公共电极条施加独立地控制电压，减少液晶显示装置的开口率损失，以及减小液晶显示装置所需的边框宽度。
附图说明
图1是本发明第一实施例中液晶显示装置的电路结构示意图。
图2是本发明第一实施例中公共电极的平面示意图。
图3是图1中液晶显示装置在宽视角时沿着图2的A-A线的截面示意图。
图4是图1中液晶显示装置在窄视角时沿着图2的A-A线的截面示意图。
图5是图1中液晶显示装置在窄视角时的其中一种驱动波形示意图。
图6是本发明另一实施例中液晶显示装置的电路结构示意图。
图7是本发明第二实施例中液晶显示装置在窄视角时的局部截面图。
图8是本发明第二实施例中液晶显示装置在宽视角时的局部截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不是把本发明的实施范围局限于此。
[第一实施例]
如图1和图3所示，本发明提供一种液晶显示装置，包括阵列基板10、与阵列基板10相对设置的彩膜基板20以及位于阵列基板10与彩膜基板20之间的液晶层30。
彩膜基板20在朝向液晶层30的一侧设有黑矩阵21、色阻层22、平坦层23和辅助电极24，色阻层22例如包括红、绿、蓝三色的色阻材料，分别对应形成红、绿、蓝三色的像素单元P。黑矩阵21位于红、绿、蓝三色的像素单元P之间，使相邻的像素单元P之间通过黑矩阵21相互间隔开。
阵列基板10在朝向液晶层30的一侧设有多条扫描线16、多条数据线17、多条公共线18和公共电极11，由该多条扫描线16和该多条数据线17相互绝缘交叉限定形成多个像素单元P，每个像素单元P内设有像素电极13，像素电极13通过一个TFT(图未标)与对应的扫描线16和数据线17相连。
每条公共线18沿数据线17方向延伸。在本实施例中，该多条公共线18与该多条数据线17位于不同层且通过第二绝缘层15间隔开，该多条公共线18与该多条数据线17上下相互重叠，这样不会对像素的开口率造成影响。在其它实施例中，该多条公共线18与该多条数据线17也可以位于同一层中，此时每条公共线18与一条数据线17相邻设置，但这样会降低像素的开口率。该多条公共线18连接至驱动电路50。
公共电极11包括多个公共电极条111，该多个公共电极条111在数据线17方向上相互间隔设置，每个公共电极条111沿扫描线16方向延伸，该多个公共电极条111与该多条公共线18位于不同层且通过第一绝缘层12间隔开。本实施例中，该多条公共线18分别与该多个公共电极条111一一对应导电连接，即每条公共线18与一个公共电极条111对应导电连接。具体地，第一绝缘层12在每个公共电极条111与对应的公共线18导电相连的位置设有导通孔19，每条公共线18的一端通过导通孔19与对应的公共电极条111导电连接，每条公共线18的另一端与驱动电路50连接。
驱动电路50用于通过每条公共线18向与之导电连接的公共电极条111施加电压，使得每个公共电极条111与辅助电极24之间的电压差大于或小于预设值。由于驱动电路50可以通过柔性线路板(FPC)连接至阵列基板10的下侧，因此无需在阵列基板10的左右两侧设置交流电压选择器，可以减少液晶显示装置的边框宽度。
请参图1和图2，图中为了表示方便，将该多条公共线18及该多条数据线17分开示意，但在本实施例中，请参图3，各条公共线18与各条数据线17上下分别对应重叠设置。
本实施例中，每个公共电极条111对应覆盖一行像素单元P。
如图2所示，图中以G1、G2…G6表示多条扫描线16，以D1、D2…D6表示多条数据线17，以S1、S2…S5表示多条公共线18，每条公共线18的一端通过导通孔19与对应的一个公共电极条111导电连接，但本发明不限于此，在其它实施例中，如图6所示，每条公共线18分别通过两个导通孔19同时与位于奇数行的两个公共电极条111或偶数行的两个公共电极条111导电连接，例如，公共线S1同时与位于第一行和第三行的两个公共电极条111导电连接，公共线S2同时与位于第二行和第四行的两个公共电极条111导电连接，公共线S3同时与位于第五行和第七行的两个公共电极条111导电连接，公共线S4同时与位于第六行和第八行的两个公共电极条111导电连接，以此类推，即每条公共线18与两个公共电极条111对应导电连接。
本实施例中，液晶层30中的液晶分子为正性液晶分子，正性液晶分子具备响应快的优点。如图3，在初始状态即液晶显示装置未施加任何电压的情形下，液晶层30内的正性液晶分子呈现与基板基本平行的平躺姿态，即正性液晶分子的长轴方向与基板的表面基本平行。但在实际应用中，液晶层30内的正性液晶分子与基板之间可以具有较小的初始预倾角，初始预倾角的范围可为小于或等于10度，即：0°≦θ≦10°。
本实施例通过控制施加在彩膜基板20的辅助电极24和阵列基板10的公共电极条111上的电压信号，可以使液晶显示装置在宽视角模式与窄视角模式之间实现切换。
宽视角模式：请参图3，本实施例在宽视角模式下，向彩膜基板20的辅助电极24施加辅助参考电压Vref，通过该多条公共线18向阵列基板10上的每个公共电极条111施加相对辅助参考电压Vref具有较小压差的第一公共电压，使所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差小于预设值(如小于0.5V)。此时，由于所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差较小，液晶层30中液晶分子的倾斜角度几乎不发生变化，仍保持为平躺姿态，因此液晶显示装置实现正常的宽视角显示。
具体地，在宽视角模式下，辅助电极24上施加的辅助参考电压Vref可以为恒定的0V，每个公共电极条111上施加的第一公共电压也可以为恒定的0V，使得各个公共电极条111与辅助电极24之间的电压差为零，可以实现较好的宽视角效果。但是，本实施例不限于此，在宽视角模式下，每个公共电极条111上施加的电压可以为不是0V的直流电压或交流电压，只要使得各个公共电极条111与辅助电极24之间的电压差小于预设值(如小于0.5V)即可。
窄视角模式：请参图4，本实施例在窄视角模式下，向彩膜基板20的辅助电极24施加辅助参考电压Vref，通过该多条公共线18向阵列基板10上的每个公共电极条111施加相对辅助参考电压Vref具有较大压差的第二公共电压，使所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差大于预设值(如大于2V)。此时，由于所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差较大，在液晶盒中于阵列基板10与彩膜基板20之间会产生较强的垂直电场E(如图4中箭头所示)，由于正性液晶分子在电场作用下将沿着平行于电场线的方向旋转，因此正性液晶分子在垂直电场E作用下将发生偏转，使液晶分子与基板之间的倾斜角度增大而翘起，液晶分子从平躺姿态变换为倾斜姿态，使液晶显示装置出现大角度观察漏光，在斜视方向对比度降低且视角变窄，液晶显示装置最终实现窄视角显示。
请参图5，以行反转驱动为例，示意了液晶显示装置在窄视角时的其中一种驱动波形示意图，G1、G2、G3和G4分别表示第一行至第四行扫描线16，S1、S2、S3和S4分别表示与第一个公共电极条111至第四个公共电极条111导电连接的四条公共线18。在窄视角模式下，辅助电极24上施加的辅助参考电压Vref可以为恒定的0V，每一行的扫描线16开启之前，与该行中的公共电极条111对应导电相连的公共线18做一次电位切换，从低电平切换到高电平或者从高电平切换到低电平，例如，位于第一行和第三行的扫描线G1、G3开启之前，与第一行和第三行中的公共电极条111对应导电相连的公共线S1、S3从低电平Vcom-切换到高电平Vcom+，位于第二行和第四行的扫描线G2、G4开启之前，与第二行和第四行中的公共电极条111对应导电相连的公共线S2、S4从高电平Vcom+切换到低电平Vcom-，即奇数行的公共电极条111与偶数行的公共电极条111施加的公共电压的极性相反。而且，每个公共电极条111上施加的公共电压的极性在Vcom-与Vcom+之间每一帧画面反转一次。
本实施例由沿着行方向排列的各个公共电极条111搭配使用行反转驱动进行显示，奇数行的像素单元P被充电的数据电压的极性与奇数行的公共电极条111上施加的公共电压的极性相同，偶数行的像素单元P被充电的数据电压的极性与偶数行的公共电极条111上施加的公共电压的极性相同，即每一行的公共电极条111施加的公共电压的极性与该行中各个像素单元P施加的数据电压的极性相同，这样使得上下两行中，以显示相同的灰阶而言，每个像素单元P内的像素电极13与公共电极条111之间的电压差相同，从而使相邻像素单元P的亮度均匀。
本实施例中，每个公共电极条111上的公共电压均由驱动电路50通过一条对应的公共线18施加，不会因公共电极条111的电压变化通过电容耦合使得已经完成充电后电荷处于悬空状态下的像素电极13的电压发生改变，进而减少像素单元P的穿透率差异，并且在阵列基板10的左右两侧不需要设置额外的开关元件或者交流电压选择器向各个公共电极条111施加电压，减少液晶显示装置的开口率损失，以及减小液晶显示装置所需的边框宽度。
[第二实施例]
请参图7与图8，本发明第二实施例提供的液晶显示装置与上述第一实施例的区别在于，本实施例中的液晶层30采用负性液晶分子。随着技术进步，负性液晶的性能得到显著提高，应用也越发广泛。本实施例中，如图7所示，在初始状态即液晶显示装置未施加任何电压的情形下，液晶层30内的负性液晶分子相对于基板具有较大的初始预倾角，即负性液晶分子在初始状态相对于基板呈倾斜姿态。
窄视角模式：请参图7，本实施例在窄视角模式下，向彩膜基板20的辅助电极24施加辅助参考电压Vref，通过该多条公共线18向阵列基板10上的每个公共电极条111施加相对辅助参考电压Vref具有较小压差的第一公共电压，使所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差小于预设值(如小于0.5V)。此时，由于所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差较小，液晶层30中液晶分子的倾斜角度几乎不发生变化，仍保持为倾斜姿态，使液晶显示装置出现大角度观察漏光，在斜视方向对比度降低且视角变窄，此时液晶显示装置实现窄视角显示。
具体地，在窄视角模式下，辅助电极24上施加的辅助参考电压Vref可以为恒定的0V，每个公共电极条111上施加的第一公共电压也可以为恒定的0V，使得各个公共电极条111与辅助电极24之间的电压差为零，可以实现较好的窄视角效果。
宽视角模式：请参图8，本实施例在宽视角模式下，向彩膜基板20的辅助电极24施加辅助参考电压Vref，通过该多条公共线18向阵列基板10上的每个公共电极条111施加相对辅助参考电压Vref具有较大压差的第二公共电压，使所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差大于预设值(如大于2V)。此时，由于所有公共电极条111与辅助电极24之间的电压差较大，在液晶盒中于阵列基板10与彩膜基板20之间会产生较强的垂直电场E(如图8中箭头所示)，由于负性液晶分子在电场作用下将沿着垂直于电场线的方向偏转，因此负性液晶分子在该垂直电场E作用下发生偏转，使液晶分子与基板之间的倾斜角度减小，该液晶显示装置出现大角度漏光现象会相应减少，在斜视方向对比度提高且视角增大，该液晶显示装置最终实现宽视角显示。
本实施例的其余结构可以参见上述第一实施例，这里不再赘述。
上述实施方式只是本发明的实施例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明专利所申请的保护范围中所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种阵列基板，该阵列基板(10)上设有多条扫描线(16)、多条数据线(17)和公共电极(11)，由该多条扫描线(16)和该多条数据线(17)相互绝缘交叉限定形成多个像素单元(P)，其特征在于，该阵列基板(10)上还设有多条公共线(18)，每条公共线(18)沿数据线(17)方向延伸，该公共电极(11)包括多个公共电极条(111)，该多个公共电极条(111)在数据线(17)方向上相互间隔设置，每个公共电极条(111)沿扫描线(16)方向延伸，该多个公共电极条(111)与该多条公共线(18)位于不同层且通过第一绝缘层(12)间隔开，该第一绝缘层(12)在每个公共电极条(111)与对应的公共线(18)导电相连的位置设有导通孔(19)，每条公共线(18)的一端通过该导通孔(19)与对应的一个或多个公共电极条(111)导电连接，每条公共线(18)的另一端与驱动电路(50)连接，所述驱动电路(50)用于通过所述公共线(18)向所述公共电极条(111)施加电压。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每个公共电极条(111)对应覆盖一行像素单元(P)。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，该多条公共线(18)与该多条数据线(17)位于不同层且通过第二绝缘层(15)间隔开，该多条公共线(18)与该多条数据线(17)上下相互重叠。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，该多条公共线(18)分别与该多个公共电极条(111)一一对应导电连接。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每条公共线(18)同时与位于奇数行的两个公共电极条(111)或偶数行的两个公共电极条(111)导电连接。
6.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的阵列基板(10)、与该阵列基板(10)相对设置的彩膜基板(20)以及位于该阵列基板(10)与该彩膜基板(20)之间的液晶层(30)，该彩膜基板(20)上设置有辅助电极(24)。
7.一种根据权利要求6所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，该驱动方法包括：
在第一种视角模式下，向该辅助电极(24)施加辅助参考电压(Vref)，通过该多条公共线(18)向每个公共电极条(111)施加相对该辅助参考电压(Vref)具有较小压差的第一公共电压，使所有公共电极条(111)与该辅助电极(24)之间的电压差小于预设值；
在第二种视角模式下，向该辅助电极(24)施加辅助参考电压(Vref)，通过该多条公共线(18)向每个公共电极条(111)施加相对该辅助参考电压(Vref)具有较大压差的第二公共电压，使所有公共电极条(111)与该辅助电极(24)之间的电压差大于预设值。
8.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，在第二种视角模式下，奇数行的公共电极条(111)与偶数行的公共电极条(111)施加的公共电压的极性相反，每个公共电极条(111)上施加的公共电压的极性每一帧画面反转一次。
9.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，该液晶层(30)采用正性液晶分子，该第一种视角模式为宽视角模式，该第二种视角模式为窄视角模式。
10.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，该液晶层(30)采用负性液晶分子，该第一种视角模式为窄视角模式，该第二种视角模式为宽视角模式。
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