CN102998860A - 像素电极结构、阵列基板、液晶显示面板及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素电极结构、TFT阵列基板、液晶显示面板及驱动方法，用以减小液晶显示的色偏，提高成像质量。本发明实施例提供的一种像素电极结构，包括多个像素区域，每个像素区域包括：第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域；第一畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第一夹角，第二畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第二夹角，第三畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第三夹角，第四畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第四夹角；其中第一夹角与第二夹角之和为180度，第三夹角与第四夹角之和为180度，并且第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角互不相等。

Description

像素电极结构、阵列基板、液晶显示面板及驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种像素电极结构、TFT阵列基板、液晶显示面板及驱动方法，用以减小液晶显示的色偏，提高成像质量。
背景技术
随着薄膜晶体管液晶显示（TFT-LCD Display）技术的发展和工业技术的进步，液晶显示器件生产成本降低、制造工艺的日益完善，LCD已经取代了阴极射线管显示成为日常显示领域的主流技术;由于其本身所具有的优点,在市场和消费者心中成为理想的显示器件。目前市场上立体显示技术日益兴起，故而解决立体显示技术上的技术缺点，改善成像质量（如减小色偏，降低立体串扰，画面闪烁，增大可视角度等）也日益重要。
高级超维场转换液晶显示技术（Advanced Super Dimension Switch，ADS）具有高透过率，可视角度大，容易降低成本，已成为了目前高精尖显示领域的主流技术。参见图1，所示为双畴高级超维场转换技术液晶显示技术中的像素电极结构中的一个像素区域单元的具体结构，该像素区域是由相邻的栅线与数据线所围成的像素区域，该像素区域包括面积相等的两畴显示区域。该技术被广泛应用于高端手机屏幕，移动应用产品，监视器，电视面板等领域。但如何对该技术进一步改善也是目前面临的问题，例如对如何进一步减小色偏，增大可视角等。
发明内容
本发明实施例提供了一种像素电极结构、TFT阵列基板、液晶显示面板及驱动方法，用以减小液晶显示的色偏，提高成像质量。
本发明实施例提供的一种像素电极结构，包括多个像素区域，每个像素区域包括：第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域；所述第一畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第一夹角，所述第二畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第二夹角，所述第三畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第三夹角，所述第四畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第四夹角；其中第一夹角与第二夹角之和为180度，第三夹角与第四夹角之和为180度，并且第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角互不相等。
本发明实施例提供的一种阵列基板，该阵列基板包括上述的像素电极结构。
本发明实施例提供的一种液晶显示面板，包括薄膜晶体管TFT阵列基板、彩膜基板和液晶材料，所述TFT阵列基板为上述的阵列基板。
本发明提供的一种驱动上述阵列基板的的方法，包括：所述第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域中的像素电极受控于同一个TFT接收的驱动信号。
本发明实施例在双畴高级超维场转换技术液晶显示的基础上，通过增加额外两畴的显示像素区域，减小了显示色偏，提高了液晶显示质量。
附图说明
图1为现有技术中双畴显示区域的像素电极结构示意图；
图2（a）为本发明实施例提供的一种像素电极结构示意图；
图2（b）为本发明实施例提供的另一种像素电极结构示意图；
图3为本发明实施例提供的再一种像素电极结构示意图；
图4分别为本发明实施例提供的又一种像素电极结构示意图
图5（a）为图2（a）中1D区域液晶分子的旋转示意图；
图5（b）为图2（a）中2D区域液晶分子的旋转示意图；
图5（c）为图2（a）中3D区域液晶分子的旋转示意图；
图5（d）为图2（a）中4D区域液晶分子的旋转示意图；
图6为人眼观察液晶显示面板的角度解析示意图；
图7为采用图1、图2（a）、图2（b）和图3中的像素电极结构的液晶显示面板的光学性能的一种模拟结果示意图；
图8为图1、图2（a）、图2（b）和图3中的像素电极结构的的液晶显示面板的光学性能的另一种模拟结果示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种像素电极结构、TFT阵列基板、液晶显示面板及驱动方法，用以减小液晶显示的色偏，提高成像质量。
下面结合附图，对本发明进行说明。
参见图2（a），本发明实施例提供的一种像素电极结构，包括多个像素区域，每个像素区域包括：第一畴显示区域1D、第二畴显示区域2D、第三畴显示区域和第四畴显示区域3D；所述第一畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第一夹角A1，所述第二畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第二夹角A2，所述第三畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第三夹角A3，所述第四畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第四夹角A4；其中第一夹角与第二夹角之和为180度，第三夹角与第四夹角之和为180度，并且第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角互不相等。其中，以水平向右为参考方向。
较佳地，所述第一夹角A1大于0度小于等于11度或大于等于169度小于180度。
较佳地，所述第三夹角A3大于0度小于等于11度或大于等于169度小于180度。
如图2（a）中，第一夹角A1为169度，第二夹角A2相应的为11度，第三夹角A3为173度，第四夹角A4为7度；如图2（b）所示，第一夹角A1为169度，第二夹角A2相应的为11度，第三夹角A3为7度，第四夹角A4为173度；如图3中，第一夹角A1为169度，第二夹角A2相应的为11度，第三夹角A3为169度，第四夹角A4为11度。
较佳地，所述第一夹角A1与所述第三夹角A3之差的绝对值大于0度且小于等于6度，或者所述第一夹角A1与所述第三夹角A3之和大于等于174度且小于等于186度。此处限定的优点为：液晶面板的摩擦方向可以一次完成，不用分别对不同区域分别摩擦；液晶面板的驱动电压相差较小，当两个角度相差很大时，其阈值电压、饱和电压差异较大；不同区域交接处液晶排列方式相似，没有区错线的产生。
较佳地，所述第一畴显示区域1D、第二畴显示区域2D、第三畴显示区域3D和第四畴显示区域4D在像素区域内纵向依次排列。
较佳地，所述第一畴显示区域1D的面积与所述第二畴显示区域2D的面积相等；所述第三畴显示区域3D的面积与所述第四畴显示区域4D的面积相等。
较佳地，所述第三畴显示区域或第四畴显示区域的面积与所述第一畴显示区域或第二畴显示区域的面积之比大于或等于1:5，并且小于或等于1:1。例如，图2（a）和图2（b）所示的像素电极结构中，所述第三畴显示区域3D或第四畴显示区域4D的面积与所述第一畴显示区域1D或第二畴显示区域2D的面积之比为1:2。或者，如图4所示，所述第三畴显示区域3D或第四畴显示区域4D的面积与所述第一畴显示区域1D或第二畴显示区域2D的面积之比为1:3。
下面结合附图和具体实施例，对本发明提供的像素电极结构及工作原理进行详细说明，需要说明的是，本实施例是为了说明本发明，但不限制本发明。
如图2（a）所示，本发明实施例提供的像素电极结构，包括多个像素区域，每个像素区域包括：第一畴显示区域1D、第二畴显示区域2D、第三畴显示区域和第四畴显示区域3D；
本实施例中，水平向右的方向为参考方向。图2（a）中，所述第一畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第一夹角A1，大小为169度；所述第二畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第二夹角A2，大小为11度；所述第三畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第三夹角A3，大小为173度，所述第四畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第四夹角A4，大小为7度；其中第一夹角与第二夹角之和为180度，第三夹角与第四夹角之和为180度，并且图示中，第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角互不相等。
其中，所述第一畴显示区域1D、第二畴显示区域2D、第三畴显示区域3D和第四畴显示区域4D在像素区域内纵向依次排列；所述第一畴显示区域1D的面积与所述第二畴显示区域2D的面积相等；所述第三畴显示区域3D的面积与所述第四畴显示区域4D的面积相等；所述第三畴显示区域3D或第四畴显示区域4D的面积与所述第一畴显示区域1D或第二畴显示区域2D的面积之比为1:2。
本发明提供的一种TFT阵列基板，包括本发明实施例提供的上述任一像素电极结构。
下面本发明提供的像素电极结构所在的阵列基板的制作过程进行说明，该制作过程包括制备以下各个层：
栅极：栅极金属线用来加载栅极电压，以控制TFT器件的打开和关闭；
公共电极层：公共电极层（第一层ITO 1st common ITO）用来加载公共电极信号，并与像素电极层形成存储电容，驱动液晶进行旋转；
钝化层一：使得公共电极层、栅极与有源层之间绝缘，避免短路；
有源层：有源层进行沟道刻蚀后形成TFT（薄膜二极管）结构；
数据线：数据线用来加载每个像素的数据信号；
钝化层二：使得数据线和像素电极层之间绝缘；
平坦保护层：一层树脂高分子材料，减小阵列基板表面段差，使阵列基板表面平滑过渡，该层结构有些情况下可去除；
像素电极层：用来加载显示所需的灰阶信号。此处像素电极为四畴像素电极结构，与单畴、两畴像素电极结构不同。
将包括上述像素电极结构的阵列基板与制备好的彩膜基板之间填充液晶材料，对盒，即制备出包括上述像素电极结构的液晶显示面板。
上述的液晶显示面板的驱动过程中，所述像素电极层的第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域中的像素电极受控于同一个TFT接收的驱动信号。具体地，如图5（a）-图5（d）所示，工作原理如下：
假设所有的液晶分子的初始取向为0°，即沿参考方向排列。如图5（a）中L0所示的液晶分子的状态，背景的斜纹代表电极，不同的区域的电极方向不同，用来产生不同方向的电场线，使得液晶分子最终沿垂直于该电极的方向上排列。当对所有的液晶分子施加相同的电压、电场（即如图中2（a）所示，通过同一个薄膜晶体管TFT将驱动电压引入像素电极，由于他们共享同样的公共电极的电压，则施加在同一个像素区域的液晶分子上的电压均相同，由此产生的电场线分布也相同），那么加压后，1D处的液晶分子旋转角度为θ，如图5（a）中L1D，则2D处的液晶分子的旋转角度为180-θ，如图5（b）中L2D；对于3D处的液晶分子，由于其电极与水平方向的夹角与1D、2D处的电极与水平方向的夹角不同，故在工作状态下的3D处的液晶分子旋转角度为如图5（c）中L3D，则4D处的液晶分子的旋转角度为
Figure BDA00002592612800062
如图5（d）中L4D。同时，由于1D/2D与3D/4D的条状像素电极方向与参考方向的夹角之间的关系为，所述第一夹角与所述第三夹角之差的绝对值大于0度且小于等于6度，或者所述第一夹角与所述第三夹角之和大于等于174度且小于等于186度。那么，在工作状态下，1D/2D与3D/4D的液晶分子的旋转角度的关系为：
上述不同区域的液晶分子的旋转角度如下列表格所示：
表1
Figure BDA00002592612800071
故只有1D/2D两畴区域时，假设两畴像素中液晶的分子状态如图5（a）、图5（b）中的L1D、L2D所示，此时在不同方向上液晶的延迟量（dΔn）随人眼的观察角度不同而变化，dΔn与图中的变量a、θ、ne、no有关，如图6所示。
其中，图中cell代表：对盒后的面板；
a表示：眼睛与面板法线的夹角；
θ表示：液晶分子与面板法线的夹角；
ne表示：液晶分子对寻常光的折射率；
no表示：液晶分子对非寻常光的折射率；
当存在1D/2D，3D/4D四个区域时，每个像素中液晶分子的状态如图5（a）、图5（b）、图5（c）、图5（d）中的L31D、L2D、L3D、L4D所示。此时在不同方向上液晶的光学延迟量（dΔn）随人眼的观察角度不同而变化的范围将显著减小，在某些灰阶下可以使得在各个角度下延迟量保持比较接近的数值；进而达到消除色偏的目的。
进一步，对本发明提供的液晶显示面板像素结构的光学性能进行模拟显示，并对模拟结果进行说明。本模拟实验采用四种像素电极结构，分别为：图1所示的现有技术的两畴像素电极结构、本发明提供的图3所示的四畴像素电极结构、本发明提供的图2（a）所示的四畴像素电极结构、本发明提供的图2（b）所示的四畴像素电极结构，参考下表2所述。
表2
Figure BDA00002592612800081
模拟结构如图7、图8所示，其中图7、图8分别为人眼观察方向与法线（垂直观察方向）夹角分别为60°，30°时的观察的色偏情况。每份图中均包括四种像素电极结构的色偏模拟结果，其代表意义如图中右上角图例所示。从人眼观察方向与法线夹角为60°的模拟图可以看出，图2（b）对应的四畴结构，可明显降低不同方向的色偏，特别是方向角为45°角的方向上的色偏；从夹角为30°的模拟图可以看出，图2（b）对应的四畴结构，同样可明显降低不同方向的色偏，同时经过对模拟结果的面积对比，可以发现改善效果明显。
综上所述，本发明在高级超维场转换技术（Advanced Super DimensionSwitch，ADS）的两畴像素区域的基础上增加了第三，第四畴显示区域。通过调节各个显示区域中条状像素电极的方向与参考方向的夹角，并通过一个TFT控制四畴显示而出现不同的液晶偏转角度，从而改善色偏，改善视角。该方案在不减小透过率的情况下改善色偏，同时改善视角，最终提高平板显示画面质量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种像素电极结构，包括多个像素区域，其特征在于，每个像素区域包括：第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域；
所述第一畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第一夹角，所述第二畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第二夹角，所述第三畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第三夹角，所述第四畴显示区域中的条状像素电极与参考方向形成第四夹角；
其中第一夹角与第二夹角之和为180度，第三夹角与第四夹角之和为180度，并且第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角互不相等。
2.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于，所述第一夹角大于0度小于等于11度或大于等于169度小于180度。
3.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于，所述第三夹角大于0度小于等于11度或大于等于169度小于180度。
4.根据权利要求2或3所述的像素电极结构，其特征在于，
所述第一夹角与所述第三夹角之差的绝对值大于0度且小于等于6度，或者所述第一夹角与所述第三夹角之和大于等于174度且小于等于186度。
5.根据权利要求1所述的像素电极结构，其特征在于，所述第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域在像素区域内纵向依次排列。
6.根据权利要求5所述的像素电极结构，其特征在于，所述第一畴显示区域的面积与所述第二畴显示区域的面积相等；所述第三畴显示区域的面积与所述第四畴显示区域的面积相等。
7.根据权利要求6所述的像素电极结构，其特征在于，所述第三畴显示区域或第四畴显示区域的面积与所述第一畴显示区域或第二畴显示区域的面积之比大于或等于1:5，并且小于或等于1:1。
8.一种阵列基板，其特征在于，该TFT阵列基板包括权利要求1~7任一权利要求所述的像素电极结构。
9.一种液晶显示面板，包括TFT阵列基板、彩膜基板和液晶材料，其特征在于，所述TFT阵列基板为如权利要求8所述的TFT阵列基板。
10.一种驱动权利要求9所述的TFT阵列基板的方法，其特征在于，所述第一畴显示区域、第二畴显示区域、第三畴显示区域和第四畴显示区域中的像素电极受控于同一个TFT接收的驱动信号。
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