CN105759515B - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种液晶显示装置及其驱动方法。所述液晶显示装置包括：多个像素单元，每个像素单元包括：第一公共电极；像素电极，位于所述第一公共电极上方，并且与所述第一公共电极绝缘隔离；第一至第三薄膜晶体管，分别包括栅极导体、源极和漏极，所述第一薄膜晶体管与所述像素电极电连接，用于提供第一数据信号，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管分别与所述第一公共电极电连接，用于提供第二数据信号，其中，所述多个像素单元的像素电极彼此绝缘隔离，所述多个像素单元的第一公共电极彼此绝缘隔离。该液晶显示装置对每个像素单元的第一公共电极独立进行预充电，从而减少响应时间，改善动态图像的显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，更具体地，涉及液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术
液晶显示装置(LCD)是包括显示面板及其驱动电路的组件。在液晶显示装置中，显示面板包括相对设置的一对基板以及夹在二者之间的液晶层。在基板上的像素电极和公共电极之间施加电压产生电场，可以改变液晶层的液晶分子的取向，从而可以控制每个像素的透光率以实现图像显示。由于液晶显示装置具有低耗电、重量轻和厚度薄的优点，因此广泛地用作电视机、笔记本电脑、平板电脑、手机、数字照相机等的显示装置。
在液晶显示技术中，面内切换(IPS)技术将液晶分子的排列方式设置为水平面内，用于产生驱动电场的两个电极位于同一个平面内，从而在水平面内产生电场，使得液晶分子在水平面内旋转切换。边缘场开关(FFS)技术在将两个电极分层排列减小电极宽度和间距，在施加电压时产生边缘场，使得电极上方和电极间的液晶分子均在平行于基板的水平平面内发生旋转转换。与常规的IPS技术相比，FFS技术可以在实现宽视角的同时，实现高透光效率、高对比度、高亮度、低色差等优良特性。然而，采用FFS技术的液晶显示装置的响应时间较慢，例如，通常约为30毫秒，从而在显示动态图像时可能出现画面停顿和观看不适的问题。
因此，希望进一步减小FFS液晶显示装置的响应时间，以进一步改善动态图像的显示效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用预充电减少响应时间的液晶显示装置及其驱动方法。
根据本发明的一方面，提供一种液晶显示装置，其特征在于，包括：第一基板；第二基板，与所述第一基板相对设置；液晶层，夹在所述第一基板和所述第二基板之间；多个像素单元，位于所述第二基板上方，其中，所述多个像素单元中的每个像素单元包括：第一公共电极；像素电极，位于所述第一公共电极上方，并且与所述第一公共电极绝缘隔离；第一至第三薄膜晶体管，分别包括栅极导体、源极和漏极，所述第一薄膜晶体管与所述像素电极电连接，用于提供第一数据信号，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管分别与所述第一公共电极电连接，用于提供第二数据信号，其中，所述多个像素单元的像素电极彼此绝缘隔离，所述多个像素单元的第一公共电极彼此绝缘隔离。
优选地，所述像素电极和所述第一公共电极分别为栅格结构，所述栅格结构包括彼此平行且各自端部连接在一起的多个条带，并且所述像素电极的所述多个条带与所述第一公共电极的所述多个条带彼此错开。
优选地，还包括第二公共电极，所述第二公共电极位于所述第一公共电极和所述第一基板之间，并且与所述第一公共电极绝缘隔离。
优选地，所述第二公共电极为平板状，并且作为所述多个像素单元的公共电极。
优选地，所述第二公共电极具有多个开口，所述第一至第三薄膜晶体管位于所述第二公共电极下方，所述液晶显示装置包括经由所述多个开口将所述第一薄膜晶体管连接至所述像素电极、将所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管连接至所述第一公共电极的多个导电通道。
优选地，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极导体分别与第一扫描线电连接，用于接收第一扫描信号，所述第三薄膜晶体管的栅极与第二扫描线电连接，用于接收第二扫描信号。
优选地，还包括：第一配向膜，位于所述第一基板上方且接触所述液晶层；第一偏光片，位于所述第一基板下方；第二配向膜，位于所述第二基板下方且接触所述液晶层；第二偏光片，位于所述第二基板上方。
优选地，所述第一偏光片和所述第二偏光片的透过轴相互垂直，所述第一配向膜和所述第二配向膜的摩擦方向相反。
根据本发明的另一方面，提供一种用于液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，所述液晶显示装置包括多个像素单元，每个像素单元包括第一公共电极；像素电极，位于所述第一公共电极上方，并且与所述第一公共电极绝缘隔离；第一至第三薄膜晶体管，分别包括栅极导体、源极和漏极，所述第一薄膜晶体管与所述像素电极电连接，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管分别与所述第一公共电极电连接，其中，所述多个像素单元的像素电极彼此绝缘隔离，所述多个像素单元的第一公共电极彼此绝缘隔离，所述方法包括：在所述第一公共电极上提供第二数据信号，使得所述第二数据信号对所述第一公共电极预充电；在所述像素电极上提供第一数据信号，以及在所述像素电极上提供所述第二数据信号，使得所述像素电极和所述第一公共电极之间的电压差与灰度数据相对应。
优选地，在预充电期间，经由所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，并且所述第二数据信号在预充电阶段为正偏置信号。
优选地，在所述像素单元从暗态转变成亮态的情形下，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管依次导通，从而分别经由所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为负偏置信号，在所述第三薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
优选地，在所述像素单元从亮态转变成暗态的情形下，所述第二薄膜晶体管导通，从而经由所述第二薄膜晶体管提供所述第二数据信号，其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
该液晶显示装置对每个像素单元的第一公共电极独立进行预充电，从而减少响应时间，改善动态图像的显示效果。在优选的实施例中，在所述像素单元从暗态转变成亮态的情形下，在第一公共电极上依次提供负偏置信号和零偏置信号，促使液晶分子旋转至亮态。
在一个实施例中，液晶显示装置的响应时间可以提升至4毫秒。如果进一步改善液晶材料，则响应速度在进一步提升，从而可应用在场序等显示领域。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图。
图2示出根据现有技术的液晶显示装置的像素单元的局部放大图。
图3示出根据本发明实施例的液晶显示装置的结构示意图。
图4示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的局部放大图。
图5示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的等效电路图。
图6示出根据本发明实施例的液晶显示装置的第一驱动方法的波形图。
图7示出根据本发明实施例的液晶显示装置的第二驱动方法的波形图。
图8至10分别示出采用第一驱动方法的液晶显示装置的响应时间、上升时间和下降时间的透光率曲线。
图11至13分别示出采用第二驱动方法的液晶显示装置的响应时间、上升时间和下降时间的透光率曲线。
图14和15分别示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的部分结构透视图和俯视图。
图16示出根据本发明实施例的液晶显示装置中第一基板的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如各个部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图，以及图2示出根据现有技术的液晶显示装置的像素单元的局部放大图。液晶显示装置100包括相对设置的第一基板110和第二基板120、以及夹在第一基板110和第二基板120之间的液晶层130。第一基板110和第二基板120分别为透明基板，例如玻璃基板。
液晶显示装置100还包括形成在第一基板110上的第一配向膜118和第一偏光片119，以及形成在第二基板120上的第二配向膜127和第二偏光片128。第一配向膜118和第二配向膜127分别接触液晶层130的相对表面。第一配向膜118的摩擦方向a与第二配向膜127的摩擦方向b相反，或者具有预定夹角α。例如，该夹角α大致在176至180度之间的范围内。第一偏光片119的第一偏光片透过轴方向c与第二偏光片128的第二偏光片透过轴方向d相互垂直。
进一步地，液晶显示装置100还包括形成在第一基板110上的第一公共电极115和像素电极116，以及形成在第二基板120上的第二公共电极121。第一公共电极115、像素电极116和第二公共电极121均为透明电极，例如由ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等透明导电材料形成。
第一公共电极115和像素电极116分别位于不同层上并且其间夹有第一绝缘层117，以电性绝缘第一公共电极115与像素电极116。在每个像素单元中，第一公共电极115和像素电极116例如分别为栅格结构，分别包括彼此平行且各自端部连接在一起的多个条带。第一公共电极115和像素电极116的条带在水平面内彼此错开。
进一步地，液晶显示装置100还包括形成在第一基板110上的薄膜晶体管T1。针对每个像素单元，设置一个薄膜晶体管T1。薄膜晶体管T1包括位于第一基板110的栅极导体101、位于栅极导体101上的栅极绝缘层106、位于栅极绝缘层106上的半导体层102、分别在栅极导体101的两侧与半导体层102接触的源极103和漏极104。栅极导体101是由掺杂多晶硅、金属或合金组成的单层或叠层，例如由Mo/Al叠层组成。栅极绝缘层106例如由氧化硅或氮化硅组成。
薄膜晶体管T1与第一公共电极115由第二绝缘层107彼此隔开。薄膜晶体管T1的漏极104经由第一绝缘层117和第二绝缘层107中形成的导电通道108连接至像素电极116。
尽管未在图中示出，薄膜晶体管T1的栅极导体101经由扫描线连接至栅极驱动电路，其源极103经由数据线连接至数据驱动电路。多条扫描线和多条数据线相互交叉以限定出多个像素单元，即每相邻两条扫描线和每相邻两条数据线之间相互交叉从而限定出一个像素单元。优选地，扫描线和数据线彼此相互垂直。
在薄膜晶体管T1导通时，数据驱动电压(例如灰度信号)经由薄膜晶体管T1施加至像素电极116。相应地，第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，第二公共电极121接地或者与像素电极116之间产生偏置电场，使得像素电极116上方和电极间的液晶分子均在平行于基板的水平平面内发生旋转转换，从而实现像素单元在黑态和白态之间的转换。
图3示出根据本发明实施例的液晶显示装置的结构示意图，图4示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的局部放大图，以及图5示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的等效电路图。液晶显示装置200包括相对设置的第一基板110和第二基板120、以及夹在第一基板110和第二基板120之间的液晶层130。第一基板110和第二基板120分别为透明基板，例如玻璃基板。
在下文的描述中，对于根据本发明实施例的液晶显示装置200与上述的液晶显示装置100相同的部分采用相同的附图标记，为了简明起见下文不再详述。以下将主要描述根据本发明实施例的液晶显示装置200与上述的液晶显示装置100的不同之处。
在液晶显示装置200，像素电极116、第一公共电极115和第二公共电极121分别位于不同层上。例如，像素电极116、第一公共电极115和第二公共电极121依次堆叠在第一基板110上。第一公共电极115和第二公共电极121之间夹有第一绝缘层117，使得二者彼此电性绝缘。第一公共电极115和像素电极116之间夹有第三绝缘层118，使得二者彼此电性绝缘。在每个像素单元中，第一公共电极115和像素电极116例如分别为栅格结构，分别包括彼此平行且各自端部连接在一起的多个条带。第一公共电极115和像素电极116的条带在水平面内彼此错开。第二公共电极121平板状，并且至少覆盖像素电极116下方的相应区域。优选地，第二公共电极121是针对多个像素单元共同形成的公共电极。
进一步地，液晶显示装置200还包括形成在第一基板110上的第一至第三薄膜晶体管T1至T3。针对每个像素单元，可以设置三个薄膜晶体管。优选地，可以设置四个或更多个薄膜晶体管。
第一至第三薄膜晶体管T1至T3的结构大致相同，从而可以在一个晶体管制造工艺中形成全部三个薄膜晶体管。例如，第一薄膜晶体管T1包括位于第一基板110的栅极导体101、位于栅极导体101上的栅极绝缘层106、位于栅极绝缘层106上的半导体层102、分别在栅极导体101的两侧与半导体层102接触的源极103和漏极104。栅极导体101是由掺杂多晶硅、金属或合金组成的单层或叠层，例如由Mo/Al叠层组成。栅极绝缘层106例如由氧化硅或氮化硅组成。薄膜晶体管T1与第一公共电极115由第二绝缘层107彼此隔开。
第一薄膜晶体管T1的漏极104经由第一绝缘层117和第二绝缘层107中形成的导电通道108连接至像素电极116。第二薄膜晶体管T2和第三薄膜晶体管T3的各自漏极104经由第三绝缘层118、第一绝缘层117和第二绝缘层107中形成的导电通道108连接至第一公共电极115。
参见图5，第一薄膜晶体管T1的栅极导体101经由第一扫描线G1连接至栅极驱动电路，其源极103经由第一数据线D1连接至数据驱动电路。第二薄膜晶体管T2的栅极导体101经由第一扫描线G1连接至栅极驱动电路，其源极103经由第二数据线D2连接至数据驱动电路。第三薄膜晶体管T3的栅极导体101经由第二扫描线G2连接至栅极驱动电路，其源极103经由第三数据线D3连接至数据驱动电路。
多条扫描线和多条数据线相互交叉以限定出多个像素单元，即每相邻两条第一扫描线和每相邻两条第一数据线之间相互交叉从而限定出一个像素单元。优选地，扫描线和数据线彼此相互垂直。
在第一薄膜晶体管T1导通时，数据驱动电压(例如灰度信号)经由第一薄膜晶体管T1施加至像素电极116。相应地，第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，第二公共电极121接地或者与像素电极116之间产生偏置电场，使得像素电极116上方和电极间的液晶分子均在平行于基板的水平平面内发生旋转转换，从而实现像素单元在黑态和白态之间的转换。在替代的实施例中，如果不需要产生偏置电场，则可以省去第二公共电极121。
与根据现有技术的液晶显示装置100不同，液晶显示装置200的每个像素单元包括3个薄膜晶体管。除了第一薄膜晶体管T1之外，第三薄膜晶体管T3用于对第一公共电极115进行预充电，从而可以快速从黑态转换至白态，第二薄膜晶体管T2用于对第一公共电极115进行放电，从而可以快速从白态转换至黑态。液晶显示装置200可以利用预充电和放电可以减小其响应时间。
图6示出根据本发明实施例的液晶显示装置的第一驱动方法的波形图。该第一驱动方法用于驱动如图5所示的液晶显示装置的像素单元。
第一扫描信号Vg1经由第一扫描线G1提供至第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2的各自栅极导体101，第二扫描信号Vg2经由第二扫描线G2提供至第三薄膜晶体管T3的栅极导体101。此外，第一数据信号Vpixel经由第一数据线D1提供至第一晶体管T1的源极103，第二数据信号Vcom1经由第二数据线D2提供至第二晶体管T2的源极103，以及经由第三数据线D3提供至第三晶体管T3的源极103。
在t1至t2期间，该液晶显示装置的像素单元从黑态转换成白态。
在t1时刻，第一扫描信号Vg1维持低电平，第二扫描信号Vg2从低电平转变成高电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2断开，第三晶体管T3导通。在第三晶体管T3导通之后，第二数据信号Vcom1为4.5V，将第一公共电极115预充电至4.5V。然后，第三晶体管T3断开。
此时，第一数据信号Vpixel维持为0V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，该像素单元对应的液晶分子提前旋转至亮态。
在t2时刻，第一扫描信号Vg1从低电平转变成高电平，第二扫描信号Vg2维持低电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，第三晶体管T3断开。第一晶体管T1导通之后，第一数据信号Vpixel为4.5V，将像素电极充电至4.5V。然后，第一晶体管T1断开。第二晶体管T2导通期间，第二数据信号Vcom1将第一公共电极115的电位拉低，例如至0V。
此时，第一数据信号Vpixel维持为4.5V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，该像素单元对应的液晶分子旋转至亮态。
在t3至t4期间，该液晶显示装置的像素单元从白态转换成黑态。
在t3时刻，第一扫描信号Vg1维持低电平，第二扫描信号Vg2从低电平转变成高电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2断开，第三晶体管T3导通。在第三晶体管T3导通之后，第二数据信号Vcom1为4.5V，将第一公共电极115预充电至4.5V。然后，第三晶体管T3断开。
此时，第一数据信号Vpixel维持为4.5V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生的边缘场减小，该像素单元对应的液晶分子提前旋转至暗态。
在t4时刻，第一扫描信号Vg1从低电平转变成高电平，第二扫描信号Vg2维持低电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，第三晶体管T3断开。第一晶体管T1导通之后，第一数据信号Vpixel为0V，将像素电极放电至0V。
然后，第一晶体管T1断开。第二晶体管T2导通期间，第二数据信号将第一公共电极115的电位拉低，例如至0V。此时，第一数据信号Vpixel为0V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间边缘场减小至0，该像素单元对应的液晶分子旋转至初始暗态。
在液晶显示装置的工作期间，第二公共电极121上始终施加恒定电压，使得第二公共电极121接地或者与像素电极116之间产生偏置电场。例如，第二公共电极121接地，也即，第二公共电极121上的电压信号始终为0V。
图7示出根据本发明实施例的液晶显示装置的第二驱动方法的波形图。该第二驱动方法用于驱动如图5所示的液晶显示装置的像素单元。
第一扫描信号Vg1经由第一扫描线G1提供至第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2的各自栅极导体101，第二扫描信号Vg2经由第二扫描线G2提供至第三薄膜晶体管T3的栅极导体101。此外，第一数据信号Vpixel经由第一数据线D1提供至第一晶体管T1的源极103，第二数据信号Vcom1经由第二数据线D2提供至第二晶体管T2的源极103，以及经由第三数据线D3提供至第三晶体管T3的源极103。
在t1至t2期间，该液晶显示装置的像素单元从黑态转换成白态。
在t1时刻，第一扫描信号Vg1从低电平转变成高电平，第二扫描信号Vg2维持低电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，第三晶体管T3断开。在第一晶体管T1导通之后，第一数据信号Vpixel为4.5V，将像素电极116充电至4.5V。在第二晶体管T2导通之后，第二数据信号Vcom1为-4.5V，将第一公共电极115充电至-4.5V。然后，第一晶体管T1和第二晶体管T2断开。
此时，在第一公共电极115与像素电极116之间的电压差达到9V，第二公共电极121与第一公共电极115之间的电压差为4.5V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，促使像素单元对应的液晶分子旋转至亮态。
在t2时刻，第一扫描信号Vg1维持低电平，第二扫描信号Vg2从低电平转变成高电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2断开，第三晶体管T3导通。第三晶体管T3导通之后，第二数据信号Vcom1为0V，因此将第一公共电极115拉低至0V。像素电极116维持为4.5V，使得在第一公共电极115与像素电极116之间、以及第二公共电极121与像素电极116之间的电压差均为4.5V。第一公共电极115与像素电极116之间产生边缘场，促使像素单元对应的液晶分子维持亮态。
在t3至t4期间，该液晶显示装置的像素单元从白态转换成黑态。
在t3时刻，第一扫描信号Vg1维持低电平，第二扫描信号Vg2提前从低电平转变成高电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2断开，第三晶体管T3导通。在第三晶体管T3导通之后，第二数据信号Vcom1为4.5V，将第一公共电极115预充电至4.5V。然后，第三晶体管T3断开。
第一数据信号Vpixel维持为4.5V。此时，在第一公共电极115与像素电极116之间的电压差为0V，第二公共电极121与第一公共电极115之间的电压差为4.5V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生的边缘场减小，该像素单元对应的液晶分子提前旋转至暗态。
在t4时刻，第一扫描信号Vg1从低电平转变成高电平，第二扫描信号Vg2维持低电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，第三晶体管T3断开。第一晶体管T1导通之后，第一数据信号Vpixel为0V，将像素电极放电至0V。然后，第一晶体管T1断开。第二晶体管T2导通期间，第二数据信号将第一公共电极115的电位拉低，例如至0V。
此时，第一数据信号Vpixel为0V。因此，在第一公共电极115与像素电极116之间产生的边缘场减小至0，该像素单元对应的液晶分子旋转至初始暗态。
在液晶显示装置的工作期间，第二公共电极121上始终施加恒定电压，使得第二公共电极121接地或者与像素电极116之间产生偏置电场。例如，第二公共电极121接地，也即，第二公共电极121上的电压信号始终为0V。
在图6和7所示的第一驱动方法和第二驱动方法的波形图的基础上，进一步提出一种用于上述液晶显示装置的驱动方法。该驱动方法包括：在所述第一公共电极上提供第二数据信号，使得所述第二数据信号对所述第一公共电极预充电；在所述像素电极上提供第一数据信号，以及在所述像素电极上提供所述第二数据信号，使得所述像素电极和所述第一公共电极之间的电压差与灰度数据相对应。
优选地，在预充电期间，经由所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，并且所述第二数据信号在预充电阶段为正偏置信号。
优选地，在所述像素单元从暗态转变成亮态的情形下，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管依次导通，从而分别经由所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为负偏置信号，在所述第三薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
优选地，在所述像素单元从亮态转变成暗态的情形下，所述第二薄膜晶体管导通，从而经由所述第二薄膜晶体管提供所述第二数据信号，其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
应该注意，在本申请中，术语“正偏置信号”是指第二数据信号Vcom1的电平与第一数据信号Vpixel的信号电平极性相同，术语“负偏置信号”是指第二数据信号Vcom1的电平与第一数据信号Vpixel的信号电平极性相反，术语“零偏置信号”是指第二数据信号Vcom1的电平为0。
图8至10分别示出采用第一驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf的透光率曲线。在本文中，响应时间RT是上升时间Tr和下降时间Tf之和。在表1中示出采用第一驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf与预充电时间T的关系。
表1、采用第一驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf与预充电时间T的关系
| T＝0.5ms | T＝1ms | 现有液晶装置 | |
| Tr(ms) | 10.62 | 10.7 | 12.17 |
| Tf(ms) | 12.89 | 12.89 | 13.24 |
| RT(ms) | 23.51 | 23.59 | 25.41 |
从图8的响应时间曲线可以看到，在20毫秒时，现有液晶装置的液晶分子还处在静止状态，而采用第一驱动方法的液晶显示装置液晶分子已经提前转动，透光率增加。
从图9的上升时间曲线Tr可以看到，采用第一驱动方法的液晶显示装置，由于在上升过程中在第一公共电极上提前施加4.5V电压，因此在20毫秒时液晶分子已经提前转动。
从图10的下降时间曲线可以看到，现有液晶装置的液晶分子在80毫秒开始恢复，而采用第一驱动方法的液晶显示装置，由于在下降过程中在第一公共电极上提前施加4.5V电压，因此在79ms和79.5ms液晶分子已经开始恢复。
图11至13分别示出采用第二驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf的透光率曲线。在本文中，响应时间RT是上升时间Tr和下降时间Tf之和。在表2中示出采用第二驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf与预充电时间T的关系。
表2、采用第二驱动方法的液晶显示装置的响应时间RT、上升时间Tr和下降时间Tf与预充电时间T的关系
| T＝0.5ms | T＝1ms | T＝1.5ms | 现有液晶装置 | |
| Tr(ms) | 10.05 | 9.22 | 8.4 | 12.17 |
| Tf(ms) | 12.89 | 12.89 | 12.89 | 13.24 |
| RT(ms) | 22.94 | 22.11 | 21.29 | 25.41 |
从图11的响应时间曲线可以看到，在20毫秒之后，现有液晶装置和采用第二驱动方法的液晶显示装置液晶分子开始转动，透光率增加。
从图12的上升时间曲线Tr可以看到，采用第二驱动方法的液晶显示装置，由于在上升过程中在第一公共电极上施加-4.5V电压，因此施加在液晶分子上的电压差为9V，使得液晶分子转动加快。在现有液晶装置中，该电压差为4.5V，液晶分子转动较慢。
从图13的下降时间Tf曲线可以看到，现有液晶装置的液晶分子在80毫秒开始恢复，而采用第二驱动方法的液晶显示装置，由于在下降过程中在第一公共电极上提前施加4.5V电压，因此在79ms和79.5ms液晶分子已经开始恢复。
图14和15分别示出根据本发明实施例的液晶显示装置的像素单元的部分结构透视图和俯视图。在图14和15中，为了清楚起见，仅仅示出液晶显示装置200的一个像素单元，并且仅示出该像素单元与第一基板110相关的结构，其中未示出在第一基板110上形成的各种层间绝缘层。
在第一基板110的上方的不同层面上，分别形成像素电极116、第一公共电极115和第二公共电极121。例如，像素电极116、第一公共电极115和第二公共电极121依次堆叠在第一基板110上。
在每个像素单元中，第一公共电极115和像素电极116例如分别为栅格结构，分别包括彼此平行且各自端部连接在一起的多个条带。第一公共电极115和像素电极116的条带在水平面内彼此错开。第二公共电极121平板状，并且至少覆盖像素电极116下方的相应区域。优选地，第二公共电极121是针对多个像素单元共同形成的公共电极。在第二公共电极121中可以形成多个开口，用于位于其下方的导电结构经由开口与位于其上方的电极电连接。
在第一基板110和第二公共电极121之间，形成第一至第三薄膜晶体管T1至T3。在该实施例中，针对每个像素单元，可以设置三个薄膜晶体管。优选地，可以设置四个或更多个薄膜晶体管。
第一至第三薄膜晶体管T1至T3的结构大致相同，从而可以在一个晶体管制造工艺中形成全部三个薄膜晶体管。在下文的描述中，仅以第一薄膜晶体管T1的结构为例。第一薄膜晶体管T1包括位于第一基板110的栅极导体101、位于栅极导体101上的栅极绝缘层106、位于栅极绝缘层106上的半导体层102、分别在栅极导体101的两侧与半导体层102接触的源极103和漏极104。栅极导体101是由掺杂多晶硅、金属或合金组成的单层或叠层，例如由Mo/Al叠层组成。栅极绝缘层106例如由氧化硅或氮化硅组成。薄膜晶体管T1与第一公共电极115彼此隔开。
在上述结构中，第一薄膜晶体管T1的栅极导体101、栅极绝缘层106和半导体层102的例如分别为半圆片状，源极103例如为圆弧段状，漏极104例如为条带状且延伸进源极103的凹进区域，从而形成紧凑的薄膜晶体管结构。
第一薄膜晶体管T1的漏极104经由导电通道108连接至像素电极116。第二薄膜晶体管T2和第三薄膜晶体管T3的各自漏极104经由导电通道108连接至第一公共电极115。
在图14和15所示的实施例中，将第一薄膜晶体管T1的源极103和栅极导体101在第一基板101上延伸至***区域，从而提供其电连接。优选地，采用附加的导电通道，将第一薄膜晶体管T1的源极103和栅极导体101从第二公共电极121下方延伸至其上方，进一步提供其电连接。
进一步地，第一薄膜晶体管T1的栅极导体101经由第一扫描线G1连接至栅极驱动电路，其源极103经由第一数据线D1连接至数据驱动电路。第二薄膜晶体管T2的栅极导体101经由第一扫描线G1连接至栅极驱动电路，其源极103经由第二数据线D2连接至数据驱动电路。第三薄膜晶体管T3的栅极导体101经由第二扫描线G2连接至栅极驱动电路，其源极103经由第三数据线D3连接至数据驱动电路。
与根据现有技术的液晶显示装置100不同，液晶显示装置200的每个像素单元包括3个薄膜晶体管。除了第一薄膜晶体管T1之外，第三薄膜晶体管T3用于对第一公共电极115进行预充电，从而可以快速从黑态转换至白态，第二薄膜晶体管T2用于对第一公共电极115进行放电，从而可以快速从白态转换至黑态。液晶显示装置200可以利用预充电和放电可以减小其响应时间。
图16示出根据本发明实施例的液晶显示装置中第一基板110的制造方法的流程图。
在步骤S01中，在第一基板110上形成第一导体层，并对第一导体层进行图案化，从而形成栅极导体101。栅极导体101例如为Mo/Al叠层结构。
上述图案化工艺例如包括：在目标层上形成光致抗蚀剂层，采用光罩对以掩模图案对第一光致抗蚀剂层进行曝光显影，从而形成第一光致抗蚀剂层图案，再以第一光致抗蚀剂层图案为掩模对第一导体层进行刻蚀以实现图案化，随后，移除第一光致抗蚀剂层。
在该步骤中，图案化工艺的目标层为第一导体层。优选地，在该步骤中，可以同时形成与栅极导体101相连接的扫描线。
在步骤S02中，依次形成栅极绝缘层106、非晶硅层和掺杂非晶硅层，并对掺杂非晶硅层和非晶硅层进行图案化，从而利用掺杂非晶硅层和非晶硅层形成薄膜晶体管的半导体层102。
在步骤S03中，形成第二导体层，并对第二导体层进行图案化，从而形成薄膜晶体管的源极103和漏极104。源极103和漏极104例如为Mo/Al/Mo叠层结构。
优选地，在该步骤中，可以同时形成与源极103相连接的数据线，以及与漏极104相连接的导电通道。
在步骤S04中，形成第一钝化层，并对第一钝化层进行图案化，从而形成需要跨接电路部分的过孔(图未示)。第一钝化层例如由氮化硅组成。
在步骤S05中，形成第一透明导电材料层，并对第一透明导电材料层进行图案化，从而形成平板形状的第二公共电极121。第一透明导电材料层例如由ITO(Indium TinOxide，氧化铟锡)等透明导电材料形成。
在步骤S06中，形成第二钝化层，并对第二钝化层进行图案化，从而形成需要跨接电路部分的过孔(图未示)。第二钝化层例如由氮化硅组成。
在步骤S07中，形成第二透明导电材料层，并对第二透明导电材料层进行图案化，从而形成栅格形状的第一公共电极115。第二透明导电材料层例如由ITO(Indium TinOxide，氧化铟锡)等透明导电材料形成。
在步骤S08中，形成第三钝化层，并对第三钝化层进行图案化，从而形成需要跨接电路部分的过孔(图未示)。第三钝化层例如由氮化硅组成。
在步骤S09中，形成第三透明导电材料层，并对第三透明导电材料层进行图案化，从而形成平板形状的像素电极116。第三透明导电材料层例如由ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)等透明导电材料形成。
经过以上步骤S01-S09，形成了本发明实施例的液晶显示装置100的第一基板110。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置；
液晶层，夹在所述第一基板和所述第二基板之间；
多个像素单元，位于所述第二基板上方，
其中，所述多个像素单元中的每个像素单元包括：
第一公共电极；
像素电极，位于所述第一公共电极上方，并且与所述第一公共电极绝缘隔离；
第一至第三薄膜晶体管，所述第一至第三薄膜晶体管中的每一个均包括栅极导体、源极和漏极，所述第一薄膜晶体管与所述像素电极电连接，用于提供第一数据信号，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管分别与所述第一公共电极电连接，用于提供第二数据信号，
其中，所述多个像素单元的像素电极彼此绝缘隔离，所述多个像素单元的第一公共电极彼此绝缘隔离。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极和所述第一公共电极分别为栅格结构，所述栅格结构包括彼此平行且各自端部连接在一起的多个条带，并且所述像素电极的所述多个条带与所述第一公共电极的所述多个条带彼此错开。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括第二公共电极，所述第二公共电极位于所述第一公共电极和所述第一基板之间，并且与所述第一公共电极绝缘隔离。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二公共电极为平板状，并且作为所述多个像素单元的公共电极。
5.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二公共电极具有多个开口，所述第一至第三薄膜晶体管位于所述第二公共电极下方，
所述液晶显示装置包括经由所述多个开口将所述第一薄膜晶体管连接至所述像素电极、将所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管连接至所述第一公共电极的多个导电通道。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极导体分别与第一扫描线电连接，用于接收第一扫描信号，所述第三薄膜晶体管的栅极导体与第二扫描线电连接，用于接收第二扫描信号。
7.一种用于液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，所述液晶显示装置包括多个像素单元，每个像素单元包括第一公共电极；像素电极，位于所述第一公共电极上方，并且与所述第一公共电极绝缘隔离；第一至第三薄膜晶体管，所述第一至第三薄膜晶体管中的每一个均包括栅极导体、源极和漏极，所述第一薄膜晶体管与所述像素电极电连接，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管分别与所述第一公共电极电连接，其中，所述多个像素单元的像素电极彼此绝缘隔离，所述多个像素单元的第一公共电极彼此绝缘隔离，所述方法包括：
在所述第一公共电极上提供第二数据信号，使得所述第二数据信号对所述第一公共电极预充电；
在所述像素电极上提供第一数据信号，以及在所述第一公共电极上提供所述第二数据信号，使得所述像素电极和所述第一公共电极之间的电压差与灰度数据相对应。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在预充电期间，经由所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，并且所述第二数据信号在预充电阶段为正偏置信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述像素单元从暗态转变成亮态的情形下，所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管依次导通，从而分别经由所述第二薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管提供所述第二数据信号，
其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为负偏置信号，在所述第三薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述像素单元从亮态转变成暗态的情形下，所述第二薄膜晶体管导通，从而经由所述第二薄膜晶体管提供所述第二数据信号，
其中，在所述第二薄膜晶体管导通期间，所述第二数据信号为零偏置信号。
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