画素结构及阵列基板的制作方法

本发明涉及液晶显示技术领域，具体涉及一种画素结构及阵列基板。

背景技术：

在当今信息社会，薄膜晶体管液晶显示器(thinfilmtransistor-liquidcrystaldisplay，tftlcd)已经广泛应用于我们生活的各个方面，从小尺寸的手机、摄像机、数码相机，中尺寸的笔记本电脑、台式机，大尺寸的家用电视到大型投影设备等，tftlcd在轻、薄优势的基础上，加上完美的画面及快速的响应特性，确保其在显示器市场上独占鳌头。

在主动矩阵式液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)中，每个像素都具有一个薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)，其栅极连接至水平方向的扫描线，漏极连接至垂直方向的数据线，而源极则连接至像素电极。在水平方向的同一条扫描线上，因为所有tft的栅极都连接在一起，所以施加的电压是连动的；若某一条扫描线上施加足够大的正电压，则这条扫描线上所有的tft皆会被打开；此时该条扫描线上的像素电极，会与垂直方向的数据线连接，经由数据线送入对应的视频信号，以将像素电极充电至适当的电压；接着施加足够大的负电压，关闭tft，直到下次再重新写入信号，其间使得电荷保存在液晶电容上。此时再启动下一条水平扫描线，送入其对应的视频信号。如此依序将整个画面的视频数据写入，再重新自第一条重新写入信号，液晶面板中的像素阵列如图1所示。

全高清液晶面板的分辨率通常为1920*1080，在画面刷新频率为60hz的情况下，每一行扫描线的开启时间约为1/(60*1080)≈15.4ms。随着液晶面板的尺寸越多越大，分辨率越做越高，每一行扫描线的开启时间会被进一步压缩，由此可能会引发液晶面板充电不足情况的发生。事实上，为了避免像素电位错充，像素信号的写入时间通常会比扫描线的开启时间更短，这将加剧液晶面板充电不足情况的发生，如图2所示，其中，t1为扫描线的开启时间，t2为像素信号的写入时间。

解决上述问题的通常手段是增加扫描线和数据线的线宽以改善充电不足的情况，但是这种做法会损失画素的开口率，降低液晶面板的穿透率。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种画素结构及阵列基板，可改善充电性能，提高显示效果。

本发明实施例第一方面提供了一种画素结构，包括：

像素单元、数据线以及第一扫描线；所述像素单元包含薄膜晶体管tft和像素电极；

所述tft的栅极与所述第一扫描线电连接；所述tft的漏极和源极中的一端与所述数据线电连接，另一端与所述像素电极电连接；所述像素电极与公共电极之间形成液晶电容；所述像素电极与第二扫描线之间形成储存电容，所述第二扫描线为所述第一扫描线的下一条扫描线；

在所述第一扫描线施加在所述tft的电压超过起始电压后，所述tft的源极和所述tft的漏极之间形成导通的通道；所述数据线在所述通道形成后的第一时长内通过所述通道对所述像素电极进行充电；所述第一时长按照时间顺序分为第二时长和第三时长，在所述第二时长内所述第二扫描线保持在第一电压，在所述第三时长内所述第二扫描线保持在第二电压，所述第一电压低于或高于所述第二电压，所述第二电压为关闭所述tft的电压；所述起始电压为所述tft的源极和漏极导通所需的最低电压。

本发明实施例第二方面提供了一种阵列基板，包括第一方面所述的画素结构。

本发明实施例第三方面提供了一种充电方法，所述方法应用于画素结构，所述画素结构包括：像素单元、数据线以及第一扫描线；所述像素单元包含薄膜晶体管tft、像素电极、液晶电容和储存电容；

所述tft的栅极与所述第一扫描线相连，所述tft的漏极与所述数据线相连，所述tft的源极与所述像素电极相连；所述液晶电容的一端连接所述像素电极，另一端连接公共电极；所述储存电容的一端连接所述像素电极，另一端连接第二扫描线，所述第二扫描线为所述第一扫描线的下一条扫描线；

所述充电方法包括：

在所述第一扫描线施加在所述tft的电压超过起始电压后，所述tft的源极和所述tft的漏极之间形成导通的通道；所述数据线在所述通道形成后的第一时长内通过所述通道对所述像素电极进行充电；所述第一时长按照时间顺序分为第二时长和第三时长，在所述第二时长内所述第二扫描线保持在第一电压，在所述第三时长内所述第二扫描线保持在第二电压，所述第一电压低于或高于所述第二电压，所述第二电压为关闭所述tft的电压；所述起始电压为所述tft的源极和漏极导通所需的最低电压。

本发明实施例中，将第n+1条扫描线作为第n条扫描线上的储存电容的极板，通过控制第n+1条扫描线施加在tft的电压，可以提高tft开启状态时的充电电流，改善充电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种像素阵列的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种扫描线开启时间和像素写入时间的示意图；

图3是现有技术中公开的一种画素结构的等效电路图；

图4是本发明实施例公开的一种画素结构的等效电路图；

图5是本发明实施例公开的一种扫描线上的驱动电压的波形图；

图6是本发明实施例公开的另一种扫描线上的驱动电压的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都应属于本发明保护的范围。

此外，以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。若本说明书中出现“工序”的用语，其不仅是指独立的工序，在与其它工序无法明确区别时，只要能实现上述工序所预期的作用则也包括在本用语中。另外，本说明书中用“～”表示的数值范围是指将“～”前后记载的数值分别作为最小值及最大值包括在内的范围。在附图中，结构相似或相同的单元用相同的标号表示。

本发明实施例提供一种画素结构，可以改善充电性能，提高显示效果。以下分别进行详细说明。

请参阅图3，图3是现有技术中的一种画素结构的等效电路图。如图3所示，本实施例中所描述的画素结构，包括：像素单元30、数据线31以及扫描线32；上述像素单元30包含薄膜晶体管tft301和像素电极302；上述tft的栅极3011与上述扫描线32电连接，上述tft的漏极3012与上述数据线31电连接，上述tft的源极3013与上述像素电极302电连接；上述像素电极302与公共电极33之间形成液晶电容303；上述像素电极302与公共电极线34之间形成储存电容304。上述公共电极的电压为公共电极电压(vcom)，也称为“公共电压”。上述像素电极302与上述公共电极33位于不同的玻璃上，上述像素电极302与上述公共电极线34位于同一玻璃。可以理解，上述公共电极33和上述公共电极线34位于不同的玻璃上。上述公共电极和上述公共电极线的电压可以相同。在这种画素结构中，储存电容一端连接公共电极线，一方面增加公共电极线的走线，提高画素的开口率；另一方面这一端的电压只能恒定，不能进行调整。

请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种画素结构的等效电路图。如图4所示，本实施例中所描述的画素结构，包括：像素单元40、数据线41以及第一扫描线42；上述像素单元40包含薄膜晶体管tft401和像素电极402；上述tft的栅极4011与上述第一扫描线42电连接；上述tft的漏极和源极中的一端4012与上述数据线41电连接，另一端4013与上述像素电极402电连接；上述像素电极402与公共电极之间形成液晶电容403；上述像素电极402与第二扫描线之间形成储存电容404，上述第二扫描线为上述第一扫描线42的下一条扫描线。图4中的三角形表示公共电极，圆形表示第二扫描线。可以理解，本发明实施例中，tft可以采用两种连接方式，一种连接方式是tft的源极连接数据线，漏极连接像素电极，即图中的4012为tft的源极，4013为漏极；另一种连接方式是tft的漏极连接数据线，源极连接像素电极，即图中的4012为tft的漏极，4013为源极。本发明实施例中的tft可以采用任一种连接方式。上述公共电极的电压为公共电极电压(vcom)，也称为“公共电压”。本发明实施例提供的画素结构中储存电容不需连接公共电极线，可以减少公共电极线的走线，提高画素的开口率。

本发明实施例公共的画素结构可执行的充电操作如下：在上述第一扫描线42施加在上述tft401的电压超过起始电压后，上述tft401的源极和漏极之间形成导通的通道；上述数据线41在上述通道形成后的第一时长内通过上述通道对上述像素电极40进行充电；上述第一时长按照时间顺序分为第二时长和第三时长，在上述第二时长内上述第二扫描线保持在第一电压，在上述第三时长内上述第二扫描线保持在第二电压，上述第一电压低于或高于上述第二电压，上述第二电压为关闭上述tft401的电压；上述起始电压为上述tft的源极和漏极导通所需的最低电压。

由于上述第一扫描线42与上述tft的栅极4011电连接，上述第一扫描线42施加在上述tft401的电压为上述第一扫描线42上的驱动电压。上述第一扫描线42施加在上述tf401t的电压超过起始电压的情况可以为上述第一扫描线42上的驱动电压超过上述起始电压。可以理解，上述第一扫描线42在驱动电压的作用下控制上述tft的开启和关闭。举例来说，若第一扫描线上的驱动电压的电压值超过起始电压，则tft开启，即该tft的漏极和源极导通。又举例来说，在tft处于开启状态的情况下，若第一扫描线上的驱动电压的电压值小于起始电压，则该tft关闭，即该tft的漏极和源极之间的通道断开。又举例来说，在tft处于关闭状态的情况下，若第一扫描线上的驱动电压的电压值小于起始电压，则该tft保持关闭状态，即该tft的漏极和源极之间的通道断路。上述tft401开启之后，上述数据线41可以向上述液晶电容403写入对应的信号，上述tft401关闭之后，上述tft可以防止信号从上述液晶电容403泄露。由于tft开启，即tft的源极和tft的漏极导通，消耗的时间很短，可以认为上述第一扫描线上的驱动电压超过起始电压后，上述数据线41立即对上述像素电极40进行充电。上述tft401的源极和漏极之间形成导通的通道可以是a-si通道感应出电子，使得上述tft401的源极和漏极导通。上述第一时长为充电的总时长，上述第二时长和上述第三时长组成上述第一时长。例如，第一时长为第一秒到第五秒，第二时长为第一秒到第三秒，第三时长为第三秒到第五秒。在上述第二时长内上述第二扫描线保持在第一电压，在上述第三时长内上述第二扫描线保持在第二电压可以是上述第二扫描线上的驱动电压在上述第二时长内为上述第一电压，在上述第三时长内为上述第二电压。可以理解，上述第二扫描线上的驱动电压在上述第二时长内和上述第三时长内的电压值不同。图5的下半图中的波形为第二扫描线上的驱动电压对应的波形，如图5的下半图所示，t2表示第二时长，t3表示第三时长，在t2期间驱动电压为v2，即第一电压，在t3期间驱动电压为v1，即第二电压，v1大于v2。图6的下半图中的波形为第二扫描线上的驱动电压对应的波形，如图6的下半图所示，t5表示第二时长，t6表示第三时长，在t5期间驱动电压为v4，即第一电压，在t6期间驱动电压为v1，即第二电压，v1小于v4。

在当前采用的方案中，存储电容的一端连接公共电极，这一端的电压保持不变。本发明实施例中，存储电容的一端连接第二扫描线，这一端的电压与第二扫描线上的驱动电压相同，通过控制该驱动电压可以提高数据线对像素电极的充电速度，改善充电性能。

由于液晶分子不能长时间处于同一电压下，否则液晶分子会因为特性的变化，无法在电场作用下发生偏转。为了防止液晶分子特性被破坏，液晶面板采用极性反转的驱动方式进行显示。液晶显示器内的像素电极的电压(像素电极的电压，简称为“像素电压”)分为两种极性，一个是正极性，而另一个是负极性。当像素电压高于公共电压vcom时，就称之为正极性。而当像素电压低于公共电压(vcom)时，就称之为负极性。本发明实施例中，像素电极也采用极性反转的方式进行驱动，即正极性和负极性交替变换。

在上述像素电极的电压低于上述公共电极的电压的情况下，上述第一电压低于上述第二电压。也就是说，像素电极的电压为负极性时，上述第一电压低于上述第二电压。在上述通道形成之前，上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压。下面为本发明实施例的一个具体举例：像素电极的电压为1v，源极电位为1v，漏极电位为14v，公共电极为7v，如图5所示，v1为tft的关闭电压，即第二电压，v1＝-6v，v3为tft的开启电压，v3＝33v，v2为第一电压，v2小于v1。在上述tft开启之前，即在上述通道形成之前，上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压，从图5可以看出在上述tft开启之前，即第一扫描线上的驱动电压从v1转为v3之前，第二扫描线上的驱动电压从v1转为v2且持续时间为t1；在tft开启之后的第二时长内，即t2时间内，第二扫描线的上的驱动电压保持在v2；在第三时长内，即t3时间内，第二扫描线的上的驱动电压保持在v1。可以理解，第二扫描线上的驱动电压从v1降低为v2的时间点与第一扫描线上的驱动电压从v1提高至v3的时间点的时间间隔为t1。在t1时间内，tft处于关闭状态，第二扫描线上的驱动电压从v1下降为v2，即施加在储存电容的电压下降为v2，由于储存电容和液晶电容的耦合作用，像素电极的电压会下降△v1，即从1v下降为(1-△v1)v。在tft开启之后，第二扫描线的驱动电压维持在v2且持续时间为t2，此时tft的源极电压为(1-△v1)v、漏极的电压为14v，两者之间的电位差由最初的13v变为(13+△v1)v，电位差的增大有助于提高数据线对像素电极的充电电流，改善画素结构的充电性能。在第二扫描线上的驱动电压保持在v2的时长达到t1+t2后，第二扫描线上的驱动电压提高为v1且持续时间为t3。可以理解，在t2为快速充电时间，这一段时间的电流较大；t3为正常充电时间，这一段时间可以对像素电极的电压进行修正。本发明实施例中，仅限定第一电压低于第二电压，不作其他限定。第二扫描线上的驱动电压与第一扫描线上的驱动电压的波形相同，时序不同。

本发明实施例中，在像素电极的电压为负极性的情况下，通过调节储存电容的电压可以提高数据线对像素电极的充电速度，改善充电性能。

在前述实施例的基础上，上述第一扫描线，还用于在目标时间点关闭上述tft，上述目标时间点为上述通道形成的时间达到上述第一时长的时间点；

上述第二扫描线，还用于在上述目标时间点开启上述第二扫描线对应的tft。

上述第一扫描线在目标时间点关闭上述tft可以是上述第一扫描线上的驱动电压降低至上述第二电压。上述第二扫描线在上述目标时间点开启上述第二扫描线对应的tft可以是上述第二扫描线上的驱动电压提高至目标电压，上述目标电压大于上述起始电压。上述第二扫描线在第一扫描线关闭上述tft的同时或者在上述第一扫描线关闭上述tft之后瞬间，开启上述第二扫描线对应的tft。从图5可以看出，在同一时间点即目标时间点，第一扫描线上的驱动电压从v3降低为v1，第二扫描线上的电压从v1调高为v3。

本发明实施例中，通过及时开启tft，可以节省扫描线的开启时间。

在前述实施例的基础上，在上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压之前，上述第二扫描线保持在上述第二电压。

上述第二扫描线保持在上述第二电压可以是上述第二扫描线上的驱动电压保持在上述第二电压。上述第二扫描线保持在上述第二电压，可以有效防止信号从上述液晶电容泄露，上述第二扫描线上的驱动电压只需保持在上述第二电压，实现简单。

本发明实施例中，可以有效防止信号从液晶电容泄露，实现简单。

在上述像素电极的电压高于上述公共电极的电压的情况下，上述第一电压高于上述第二电压。也就是说，像素电极的电压为正极性时，上述第一电压高于上述第二电压。在上述通道形成之前，上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压。下面为本发明实施例的一个具体举例：像素电极的电压为14v，源极电位为14v，漏极电位为1v，公共电极为7v，如图6所示，v1为tft的关闭电压，即第二电压，v1＝-6v，v3为tft的开启电压，v3＝33v，v4为第一电压，v4大于v1。在上述tft开启之前，即在上述通道形成之前，上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压，从图6可以看出在上述tft开启之前，即第一扫描线上的驱动电压从v1转为v3之前，第二扫描线上的驱动电压从v1转为v4且持续时间为t4；在tft开启之后的第二时长内，即t5时间内，第二扫描线的上的驱动电压保持在v4；在第三时长内，即t6时间内，第二扫描线的上的驱动电压保持在v1。可以理解，第二扫描线上的驱动电压从v1提高为v4的时间点与第一扫描线上的驱动电压从v1提高至v3的时间点的时间间隔为t4。在t4时间内，tft处于关闭状态，第二扫描线上的驱动电压从v1提高为v4，即施加在储存电容的电压提高为v4，由于储存电容和液晶电容的耦合作用，像素电极的电压会提高△v1，即从14v提高为(14+△v1)v。在tft开启之后，第二扫描线的驱动电压维持在v4且持续时间为t5，在此期间tft的源极电压为(14+△v1)v、漏极的电压为1v，两者之间的电位差由最初的13v变为(13+△v1)v，电位差的增大有助于提高数据线对像素电极的充电电流，改善画素结构的充电性能。在第二扫描线上的驱动电压保持在v4的时长达到t4+t5后，第二扫描线上的驱动电压下降为v1且持续时间为t6。可以理解，在t5为快速充电时间，这一段时间的电流较大；t6为正常充电时间，这一段时间可以对像素电极的电压进行修正。本发明实施例中，仅限定第一电压高于第二电压，不作其他限定。第二扫描线上的驱动电压与第一扫描线上的驱动电压的波形相同，时序不同。

本发明实施例中，在像素电极的电压为正极性的情况下，通过调节储存电容的电压可以提高数据线对像素电极的充电速度，改善充电性能。

在前述实施例的基础上，上述第一扫描线，还用于在目标时间点关闭上述tft，上述目标时间点为上述通道形成的时间达到上述第一时长的时间点；

上述第二扫描线，还用于在上述目标时间点开启上述第二扫描线对应的tft。

上述第一扫描线在目标时间点关闭上述tft可以是上述第一扫描线上的驱动电压降低至上述第二电压。上述第二扫描线在上述目标时间点开启上述第二扫描线对应的tft可以是上述第二扫描线上的驱动电压提高至目标电压，上述目标电压大于上述起始电压。上述第二扫描线在第一扫描线关闭上述tft的同时或者在上述第一扫描线关闭上述tft之后的瞬间，开启上述第二扫描线对应的tft。从图6可以看出，在同一时间点即目标时间点，第一扫描线上的驱动电压从v3降低为v1，第二扫描线上的电压从v1调高为v3。

本发明实施例中，通过及时开启tft，可以节省扫描线的开启时间。

在前述实施例的基础上，在上述第二扫描线施加在上述tft的电压从上述第二电压调整为上述第一电压之前，上述第二扫描线保持在上述第二电压。

上述第二扫描线保持在上述第二电压可以是上述第二扫描线上的驱动电压保持在上述第二电压。上述第二扫描线保持在上述第二电压，可以有效防止信号从上述液晶电容泄露，上述第二扫描线上的驱动电压只需保持在上述第二电压，实现简单。

本发明实施例中，可以有效防止信号从液晶电容泄露，实现简单。

在前述实施例中，分别描述了像素电极的电压为正极性时的充电过程和为负极性时的充电过程。在实际应用中，由于数据线的电压交替变化，使得像素电极的电压的极性交替变换。举例来说，像素电极的电压为负极性时，第一扫描线和第二扫描线上的驱动电压的波形如图5所示，像素电极的电压为正极性时，第一扫描线和第二扫描线上的驱动电压如图6所示。在本发明实施例中的画素结构交替执行像素电极处于正极性下的充电操作和处于负极性下的充电操作，可以提高充电速度。

本发明实施例中提出了一种阵列基板，包含前述任一实施例中的画素结构，可执行前述的任一种充电方法。

本发明实施例提供了一种充电方法，上述方法应用于画素结构，上述画素结构包括：像素单元、数据线以及第一扫描线；上述像素单元包含薄膜晶体管tft和像素电极；

上述tft的栅极与上述第一扫描线电连接；上述tft的漏极和源极中的一端与上述数据线电连接，另一端与上述像素电极电连接；上述像素电极与公共电极之间形成液晶电容；上述像素电极与第二扫描线之间形成储存电容，上述第二扫描线为上述第一扫描线的下一条扫描线；

上述充电方法包括：

在上述第一扫描线施加在上述tft的电压超过起始电压后，上述tft的源极和上述tft的漏极之间形成导通的通道；上述数据线在上述通道形成后的第一时长内通过上述通道对上述像素电极进行充电；上述第一时长按照时间顺序分为第二时长和第三时长，在上述第二时长内上述第二扫描线保持在第一电压，在上述第三时长内上述第二扫描线保持在第二电压，上述第一电压低于或高于上述第二电压，上述第二电压为关闭上述tft的电压；上述起始电压为上述tft的源极和漏极导通所需的最低电压。

本发明实施例中，将第n+1条扫描线作为第n条扫描线上的储存电容的极板，通过控制第n+1条扫描线施加在tft的电压，可以提高tft开启状态时的充电电流，改善充电性能。

以上对本发明实施例所提供的画素结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。