CN105467639A - 液晶显示面板及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示面板及其驱动方法,包括:扫描线和数据线,其中多条扫描线与多条数据线相互交叉限定多个像素区域;像素电极,设置在每个像素区域内;公共电极,与所述像素电极搭配产生驱动液晶分子偏转的电场,其中所述公共电极沿着所述数据线方向分成相互间隔的多列,所述公共电极包括位于奇数列的公共电极和位于偶数列的公共电极,位于奇数列的所述公共电极共同连接到第一公共电极总线上,位于偶数列的所述公共电极共同连接到第二公共电极总线上。本实施例通过向奇偶列的公共电极分别输入频率相同但是极性相反的交流驱动信号(AC?V_com),可以在降低数据驱动IC的输出电压的同时实现列反转和点反转的极性变换方式,从而达到较佳的画面显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示的技术领域,特别是涉及一种液晶显示面板及其驱动方法。
背景技术
液晶显示面板(liquidcrystaldisplay,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。液晶显示面板包括对置的彩色滤光片基板(colorfilter,CF)和薄膜晶体管阵列基板(TFTarray)以及夹置在两者之间的液晶层(LClayer)。
由于液晶的本身特性,对其长期施加一个方向的直流电压会使液晶极化,正常驱动的液晶必须施加交流电场,施加于像素电极的电压相对于公共电极而交替翻转,即像素电极的电压在正极性及负极性之间来回变化,称之为交流驱动(或反转驱动)。当像素电极的电压高于公共电极的电压时,就称之为正极性(+),当像素电极的电压低于公共电极的电压时,就称之为负极性(-)。
为实现对液晶的反转驱动,在数据驱动芯片(sourcedriverIC)向像素电极(pixelelectrode)充入数据电压信号时,公共电极(commonelectrode)具有图1和图2两种不同的电压驱动方式。
图1中公共电极的电压(参图中虚线C)是一直固定不动的,而像素电极的电压(参图中实线P)却是依照其灰阶的不同,在各帧画面之间不停上下变动,在不同帧(frame)的画面中,针对每个灰阶来说,像素电极与公共电极的压差绝对值是固定的,只不过位于液晶两端的电压,一次是正的(正极性),另一次是负的(负极性),目的就是让液晶不会一直保持在同一个转向而导致物理特性的破坏。图1所示的驱动方式,由于公共电极的电压是固定的,称之为共电极直流驱动,也称之为DCV_com。
图2中公共电极的电压(参图中虚线C)是不断变动的,而且不同灰阶的像素电极的电压(参图中实线P)也是不停的上下变动,公共电极的电压在电压大时比所有显示灰阶的电压大,在电压小时比所有显示灰阶的电压小,可同样达到让液晶两端的压差绝对值固定不变,而灰阶也不会变化的效果,实现施加在液晶上的电压极性反转的目的。图2所示的驱动方式,由于公共电极的电压是变动的,称之为共电极交流驱动,也称之为ACV_com。
目前,液晶显示面板的反转驱动主要分为四种方式,即帧反转驱动(frameinversion)、行反转驱动(rowinversion)、列反转驱动(columninversion)及点反转驱动(dotinversion)。其中,帧反转显示质量较差,闪烁现象(flicker)较严重;行反转可改善闪烁现象,但水平方向上容易产生串扰现象(crosstalk),且数据线上的极性正负频繁切换产生的功耗较大;列反转可改善闪烁现象,但垂直方向上容易产生串扰现象;点反转因为极少出现闪烁现象和串扰现象,显示效果最佳。
液晶显示面板的阵列基板在制作时,所有子像素的公共电极是整面连接在一起的(即公共电极为整面覆盖在基板上),而扫描驱动芯片(gatedriverIC)的驱动方式是将同一行子像素的所有薄膜晶体管(TFT)打开,以让数据驱动IC对这一行的所有子像素充电,而这一行所有子像素的公共电极都是连接在一起的,所以若选用图2所示的公共电极的电压来回变动的驱动方式,是无法在同一行TFT上同时做到显示正极性与负极性的。而列反转与点反转的极性变换方式,在同一行子像素上要求相邻的子像素拥有不同的正负极性,因此图2所示的公共电极电压变动的驱动方式仅能适用于帧反转与行反转。
如图1所示,当公共电极的电压固定不变时,像素电极的最高电压需要达到公共电极电压的两倍以上,而像素电极电压的提供是来自于数据驱动IC,若图1中公共电极电压固定于5V的话,则数据驱动IC提供的工作电压范围就要达到10V以上。如图2所示,当公共电极的电压来回变动时,若图2中公共电极电压最大为5V,则数据驱动IC的最大工作电压也只要为5V就可以。也即是说,图1中DCV_com驱动方式所需的数据驱动IC的电压幅值是图2中ACV_com驱动方式所需的2倍。
对数据驱动IC来说,输出电压范围越大,制程与电路的复杂度就越高,成本就越高。目前一般的半导体制程所制作的数据驱动IC只能提供小于10V的电压,若可以使数据驱动IC的输出电压范围降至小于10V,对于数据驱动IC来源的选择与功耗消耗的降低都非常有利。如上述,若选用图2所示的共电极交流驱动(ACV_com)则可以降低数据驱动IC的输出电压范围,但是图2所示的共电极交流驱动(ACV_com)却仅能适用于帧反转与行反转,不能适用于列反转与点反转,无法实现较佳的画面显示效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶显示面板及其驱动方法,可以降低数据驱动IC的输出电压范围,降低功耗,并同时实现较佳的画面显示效果。
本发明实施例提供一种液晶显示面板,包括:
扫描线和数据线,其中多条扫描线与多条数据线相互交叉限定多个像素区域;
像素电极,设置在每个像素区域内;
公共电极,与所述像素电极搭配产生驱动液晶分子偏转的电场,其中所述公共电极沿着所述数据线方向分成相互间隔的多列,所述公共电极包括位于奇数列的公共电极和位于偶数列的公共电极,位于奇数列的所述公共电极共同连接到第一公共电极总线上,位于偶数列的所述公共电极共同连接到第二公共电极总线上。
进一步地,每相邻两条数据线之间设有一列公共电极,每一列公共电极覆盖一列对应的子像素,同一列中所有子像素的公共电极连接在一起。
进一步地,所述第一公共电极总线和所述第二公共电极总线连接到数据驱动IC。
进一步地,所述液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板和夹设在两者之间的液晶层,其中所述扫描线、所述数据线、所述像素电极和所述公共电极均形成在所述薄膜晶体管阵列基板上。
进一步地,所述像素电极与所述公共电极位于同一层中,但是两者相互间隔开。
进一步地,所述像素电极与所述公共电极位于不同层中,并且两者之间夹设有绝缘层。
进一步地,所述液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板和夹设在两者之间的液晶层,其中所述扫描线、所述数据线和所述像素电极均形成在所述薄膜晶体管阵列基板上,所述公共电极形成在所述彩色滤光片基板上。
进一步地,在所述扫描线与所述数据线交叉的位置附近设有薄膜晶体管,每个薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极及漏极,其中所述栅极电连接扫描线,所述源极和所述漏极相互间隔且均与所述有源层接触连接,所述源极与所述漏极之一电连接数据线,所述源极与所述漏极之另一电连接像素电极。
进一步地,所述液晶显示面板中的每个子像素的长度方向沿着所述数据线所在的竖向方向延伸,或者所述液晶显示面板中的每个子像素的长度方向沿着所述扫描线所在的横向方向延伸。
本发明实施例还提供一种驱动如上所述的液晶显示面板的驱动方法,所述驱动方法包括:
利用所述像素电极与所述公共电极之间产生的电场驱动液晶分子偏转;
通过所述第一公共电极总线向位于奇数列的所述公共电极输入第一交流驱动信号;
通过所述第二公共电极总线向位于偶数列的所述公共电极输入第二交流驱动信号,其中所述第一交流驱动信号与所述第二交流驱动信号具有相同频率但是极性相反。
本发明实施例提供的液晶显示面板及其驱动方法,将公共电极沿着数据线方向分成相互间隔的多列,通过向奇偶列的公共电极分别输入频率相同但是极性相反的交流驱动信号(ACV_com),不但可以降低数据驱动IC的输出电压,在降低功耗的同时还可以实现列反转和点反转的极性变换方式,从而达到较佳的画面显示效果。
附图说明
图1为公共电极上电压固定不动的驱动方式(DCV_com)的示意图。
图2为公共电极上电压不断变动的驱动方式(ACV_com)的示意图。
图3为本发明实施例的液晶显示面板的等效电路图。
图4为本发明实施例的液晶显示面板的局部平面示意图之一。
图5为本发明实施例的液晶显示面板的局部平面示意图之二。
图6为本发明实施例提供的薄膜晶体管阵列基板的局部剖示图之一。
图7为本发明实施例提供的薄膜晶体管阵列基板的局部剖示图之二。
图8为本发明实施例提供的薄膜晶体管阵列基板的局部剖示图之三。
图9为本发明实施例在液晶显示面板上施加电压信号的示意图之一。
图10为本发明实施例在液晶显示面板上施加电压信号的示意图之二。
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。
请参图3和图4,本发明实施例提供的液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板(图未示)和夹设在两者之间的液晶层(图未示)。其中,薄膜晶体管阵列基板上形成有扫描线11和数据线12,其中多条扫描线11与多条数据线12相互交叉限定多个像素区域,每个像素区域可作为显示面板的一个子像素(sub-pixel),每个像素区域内设置有像素电极13。在扫描线11与数据线12交叉的位置附近设有薄膜晶体管14,每个薄膜晶体管14包括栅极141、有源层142、源极143及漏极144(参图6或图7)。其中,栅极141电连接扫描线11,源极143和漏极144相互间隔且均与有源层142接触连接,源极143与漏极144之一电连接数据线12,源极143与漏极144之另一电连接像素电极13,例如源极143电连接数据线12,漏极144电连接像素电极13。
本发明实施例提供的液晶显示面板中,在薄膜晶体管阵列基板或者彩色滤光片基板上还形成有公共电极15。若公共电极15形成在薄膜晶体管阵列基板上,则像素电极13和公共电极15是形成在同一基板(即薄膜晶体管阵列基板)上;若公共电极15形成在彩色滤光片基板上,则像素电极13和公共电极15是形成在不同基板上,即像素电极13形成在薄膜晶体管阵列基板上,而公共电极15形成在彩色滤光片基板上。
每个像素电极13由薄膜晶体管14控制,当薄膜晶体管14打开时,像素电极13在打开时间内充电,充电结束后,像素电极13的电压由存储电容Cs(图未示)保持直至下一次充电,像素电极13与公共电极15之间的电压将产生驱动液晶分子偏转的电场,以驱动液晶显示面板进行显示。
如图4所示,在薄膜晶体管阵列基板或者彩色滤光片基板上,公共电极15不是整面地分布,而是沿着数据线12方向分成相互间隔的多列,公共电极15包括位于奇数列的公共电极151和位于偶数列的公共电极152,其中位于奇数列的公共电极151共同连接到第一公共电极总线16上,位于偶数列的公共电极152共同连接到第二公共电极总线17上,第一公共电极总线16和第二公共电极总线17再连接到数据驱动IC(sourcedriverIC)。
在本实施例中,每相邻两条数据线12之间设有一列公共电极15,每一列公共电极15覆盖一列对应的子像素,同一列中所有子像素的公共电极15连接在一起。在显示面板进行显示时,数据驱动IC分别向位于奇数列的公共电极151和位于偶数列的公共电极152输入不同极性的共电极交流驱动信号(ACV_com)。具体地,通过第一公共电极总线16向位于奇数列的公共电极151输入第一交流驱动信号(1stACV_com),通过第二公共电极总线17向位于偶数列的公共电极152输入第二交流驱动信号(2ndACV_com),该第一交流驱动信号与该第二交流驱动信号具有相同频率但是极性相反。
在图4所示的液晶显示面板中,每个子像素沿着数据线12所在的竖向方向排列,即每个子像素的长度方向沿着数据线12所在的竖向方向延伸。在沿着扫描线11所在的横向方向上,三个相邻的子像素(sub-pixel)构成一个液晶显示的像素(pixel),每个像素例如包括一个红色子像素(R)、一个绿色子像素(G)和一个蓝色子像素(B)。这种竖向排列的子像素结构需要较多的数据线12来进行驱动。针对一个分辨率为m*n的液晶显示面板而言,图4所示的竖向排列的子像素结构共需要3m条数据线12和n条扫描线11。
在本发明的另一实施例中,如图5所示,每个子像素沿着扫描线11所在的横向方向排列,即每个子像素的长度方向沿着扫描线11所在的横向方向延伸。在沿着数据线12所在的竖向方向上,三个相邻的子像素(sub-pixel)构成一个液晶显示的像素(pixel),每个像素例如包括一个红色子像素(R)、一个绿色子像素(G)和一个蓝色子像素(B)。针对一个分辨率为m*n的显示面板而言,图5所示的横向排列的子像素结构共需要m条数据线12和3n条扫描线11,即只需图4中竖向排列的子像素结构三分之一的数据线12,但扫描线11的数量变为三倍(tri-gate)。由于数据驱动IC比扫描驱动IC更为昂贵,图5所示的横向排列的子像素结构有利于减少数据驱动IC的数量,可以降低数据驱动IC的成本。而且,搭配图5所示的横向排列的子像素结构,更有利于提高像素开口率,有利于像素设计。
如图6所示,当像素电极13与公共电极15均形成在薄膜晶体管阵列基板上时,在一个实施例中,像素电极13与公共电极15可位于同一层中,但是两者相互间隔开。具体地,在薄膜晶体管阵列基板的衬底10上形成薄膜晶体管14的栅极141,衬底10上还形成有覆盖栅极141的栅极绝缘层145,在栅极绝缘层145上形成薄膜晶体管14的有源层142、源极143及漏极144,在源极143与漏极144上覆盖有第一钝化层18,像素电极13与公共电极15位于第一钝化层18上,其中像素电极13借助过孔(图未标)与漏极144电连接。像素电极13和公共电极15在每个像素区域例如均包括多个电极条,像素电极13的电极条与公共电极15的电极条相互交替排列,犹如两把梳子嵌套在一起。图6所示的薄膜晶体管阵列基板可以用于形成面内切换模式(In-PlaneSwitch,IPS)的液晶显示面板。
如图7所示,当像素电极13与公共电极15均形成在薄膜晶体管阵列基板上时,在一个实施例中,像素电极13与公共电极15可位于不同层中,并且两者之间夹设有绝缘层,公共电极15可位于像素电极13的下方。具体地,在薄膜晶体管阵列基板的衬底10上形成薄膜晶体管14的栅极141,衬底10上还形成有覆盖栅极141的栅极绝缘层145,在栅极绝缘层145上形成薄膜晶体管14的有源层142、源极143及漏极144,在源极143与漏极144上覆盖有第一钝化层18,公共电极15位于第一钝化层18上,公共电极15上覆盖有第二钝化层19,像素电极13位于第二钝化层19上且借助过孔(图未标)与漏极144电连接。每一列的公共电极15可以是整面设置的,像素电极13在每个像素区域内可以为具有狭缝的条状电极。图7所示的薄膜晶体管阵列基板可以用于形成边缘场开关模式(FringeFieldSwitching,FFS)的液晶显示面板。
如图8所示,当像素电极13与公共电极15均形成在薄膜晶体管阵列基板上时,在一个实施例中,像素电极13与公共电极15可位于不同层中,并且两者之间夹设有绝缘层,公共电极15可位于像素电极13的上方。具体地,在薄膜晶体管阵列基板的衬底10上形成薄膜晶体管14的栅极141,衬底10上还形成有覆盖栅极141的栅极绝缘层145,在栅极绝缘层145上形成薄膜晶体管14的有源层142、源极143及漏极144,像素电极13位于栅极绝缘层145上且直接与漏极144电连接,在源极143与漏极144及公共电极15上覆盖有第一钝化层18,公共电极15位于第一钝化层18上。像素电极13在每个像素区域内可以整面设置的,公共电极15在每个像素区域例如包括多个电极条。图8所示的薄膜晶体管阵列基板可以用于形成边缘场开关模式(FringeFieldSwitching,FFS)的液晶显示面板。
在另一个实施例中(图未示),像素电极13形成在薄膜晶体管阵列基板上,公共电极15形成在彩色滤光片基板上,此时的液晶显示面板可以形成为扭曲向列模式(TwistedNematic,TN)的液晶显示面板。
本发明实施例提供的液晶显示面板的驱动方法,由像素电极13与公共电极15之间产生电场以驱动液晶分子偏转,其中公共电极15的电压是采用共电极交流驱动(ACV_com)的驱动方式,分别向位于奇数列的公共电极151和位于偶数列的公共电极152输入频率相同但是极性相反的交流驱动信号(ACV_com),即通过第一公共电极总线16向位于奇数列的公共电极151输入第一交流驱动信号(1stACV_com),通过第二公共电极总线17向位于偶数列的公共电极152输入第二交流驱动信号(2ndACV_com),该第一交流驱动信号与该第二交流驱动信号具有相同频率但是极性相反。在本发明实施例中,显示面板上所有子像素的公共电极15不是整面连接在一起的,而是沿着数据线12方向分成相互间隔的多列,通过向奇偶列的公共电极151、152分别输入不同的交流驱动信号(ACV_com),当扫描驱动芯片(gatedriverIC)将同一行子像素的所有薄膜晶体管14打开,数据驱动IC对这一行的所有子像素充电时,由于这一行中位于奇数位置的子像素和位于偶数位置的子像素,其公共电极15不是连接在一起的,因此可以实现在同一行子像素上同时显示正极性与负极性(例如奇数子像素显示正极性,偶数子像素显示负极性;或者奇数子像素显示负极性,偶数子像素显示正极性),使本发明实施例提供的液晶显示面板,即使公共电极15采用交流驱动方式,也可以适用于列反转与点反转的极性变换方式。
如图9所示,当数据线12上的电压以帧(frame)为单位做极性变换时(奇偶列的数据线12上施加的电压极性相反,且奇偶列的数据线12上的电压极性在一帧画面内保持固定),搭配向奇偶列的公共电极151、152分别输入极性相反的交流驱动信号,即可实现面板的列反转极性变换。
如图10所示,当数据线12上的电压在一帧画面内以行(row)为单位做反复极性变换时(奇偶列的数据线12上施加的电压极性相反,且奇偶列的数据线12上的电压极性在一帧画面内以每行子像素为单位反复切换),搭配向奇偶列的公共电极151、152分别输入极性相反的交流驱动信号,即可实现面板的点反转极性变换。
本发明实施例提供的液晶显示面板及其驱动方法,将公共电极沿着数据线方向分成相互间隔的多列,通过向奇偶列的公共电极分别输入频率相同但是极性相反的交流驱动信号(ACV_com),不但可以降低数据驱动IC的输出电压,在降低功耗的同时还可以实现列反转和点反转的极性变换方式,从而达到较佳的画面显示效果。例如以5V液晶为例,根据公式P=(1/2)fCV2,其中P为数据驱动功耗,f为数据线上电压极性的切换频率,C为数据线上的电容,V为数据线的电压幅值,本发明实施例提供的液晶显示面板,其功耗可降低至原来的25%,考虑增加驱动公共电极Vcom的部分功耗,总功耗仍会大幅降低。
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)
1.一种液晶显示面板,其特征在于,包括:
扫描线(11)和数据线(12),其中多条扫描线(11)与多条数据线(12)相互交叉限定多个像素区域;
像素电极(13),设置在每个像素区域内;
公共电极(15),与所述像素电极(13)搭配产生驱动液晶分子偏转的电场,其中所述公共电极(15)沿着所述数据线(12)方向分成相互间隔的多列,所述公共电极(15)包括位于奇数列的公共电极(151)和位于偶数列的公共电极(152),位于奇数列的所述公共电极(151)共同连接到第一公共电极总线(16)上,位于偶数列的所述公共电极(152)共同连接到第二公共电极总线(17)上。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,每相邻两条数据线(12)之间设有一列公共电极(15),每一列公共电极(15)覆盖一列对应的子像素,同一列中所有子像素的公共电极(15)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,所述第一公共电极总线(16)和所述第二公共电极总线(17)连接到数据驱动IC。
4.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,所述液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板和夹设在两者之间的液晶层,其中所述扫描线(11)、所述数据线(12)、所述像素电极(13)和所述公共电极(15)均形成在所述薄膜晶体管阵列基板上。
5.根据权利要求4所述的液晶显示面板,其特征在于,所述像素电极(13)与所述公共电极(15)位于同一层中,但是两者相互间隔开。
6.根据权利要求4所述的液晶显示面板,其特征在于,所述像素电极(13)与所述公共电极(15)位于不同层中,并且两者之间夹设有绝缘层。
7.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,所述液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板和夹设在两者之间的液晶层,其中所述扫描线(11)、所述数据线(12)和所述像素电极(13)均形成在所述薄膜晶体管阵列基板上,所述公共电极(15)形成在所述彩色滤光片基板上。
8.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,在所述扫描线(11)与所述数据线(12)交叉的位置附近设有薄膜晶体管(14),每个薄膜晶体管(14)包括栅极(141)、有源层(142)、源极(143)及漏极(144),其中所述栅极(141)电连接扫描线(11),所述源极(143)和所述漏极(144)相互间隔且均与所述有源层(142)接触连接,所述源极(143)与所述漏极(144)之一电连接数据线(12),所述源极(143)与所述漏极(144)之另一电连接像素电极(13)。
9.根据权利要求1所述的液晶显示面板,其特征在于,所述液晶显示面板中的每个子像素的长度方向沿着所述数据线(12)所在的竖向方向延伸,或者所述液晶显示面板中的每个子像素的长度方向沿着所述扫描线(11)所在的横向方向延伸。
10.一种驱动如权利要求1至9任一项所述的液晶显示面板的驱动方法,其特征在于,所述驱动方法包括:
利用所述像素电极(13)与所述公共电极(15)之间产生的电场驱动液晶分子偏转;
通过所述第一公共电极总线(16)向位于奇数列的所述公共电极(151)输入第一交流驱动信号;
通过所述第二公共电极总线(17)向位于偶数列的所述公共电极(152)输入第二交流驱动信号,其中所述第一交流驱动信号与所述第二交流驱动信号具有相同频率但是极性相反。
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