CN100590501C - 阵列基板和具有该阵列基板的显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种阵列基板，包括底部基板、多条栅极线、多条数据线、和像素矩阵。多条栅极线和多条数据线限定像素区域。像素矩阵形成于每一像素区域上，并且包括多个像素列和像素行。每个像素列具有第一像素组和第二像素组。第一像素组电连接至与该像素列邻近的第一栅极线。第二像素组电连接至与该像素行邻近的第二栅极线。每一个像素行电连接至与该像素列相邻的一条数据线。

Description

阵列基板和具有该阵列基板的显示装置
技术领域
本申请涉及一种阵列基板和具有该阵列基板的显示装置。更具体地说，本申请涉及一种能够降低功率消耗并提高图像显示质量的阵列基板和具有该阵列基板的显示装置。
相关技术
通常，液晶显示(LCD)装置包括阵列基板、与阵列基板相对的对向基板(opposite substrate)、以及设置在阵列基板和对向基板之间的液晶层。
阵列基板包括沿第一方向延伸的多条数据线、沿不同于第一方向的第二方向延伸的多条栅极线(gate line)、以及形成在各个像素区域上的多个像素。数据线和栅极线限定这些像素区域。多个像素中的每一个均包括开关元件、像素电极和存储电极。
对向基板包括滤色器和公共电极。滤色器对光进行过滤以显示对应于每一个像素的彩色图像。公共电极与像素电极相对，并接收公共电压。相应地，像素电极和公共电极限定了液晶电容器，像素电极和存储电极限定了存储电容器。
当将具有预定极性的电压连续施加在与LCD装置的液晶相邻的第一电极和第二电极上时，液晶层会逐渐地劣化。为了防止液晶层的劣化，LCD装置采用反转法，以预定的周期使施加在液晶上的数据电压的极性反转。
反转法可分为帧反转法、线反转法、点反转法等等。帧反转法是一种基于帧将具有相反极性的数据信号施加在帧上的驱动方法。线反转法是一种在使每一条数据线的数据信号的相位反转之后，将数据信号施加在每一条数据线上的驱动方法。点反转法是一种基于像素将具有相反极性的数据信号沿数据线和栅极线施加在像素上的驱动方式。
例如，线反转法在每条水平线(1H)均使公共电极的公共电压电平反转，并使数据信号电平相对于公共电压电平反转。
1H是启动一条栅极线所需要的时间间隔，并且可以用下面的表达式1来表示。
表达式1
1H＝1/(f×多条栅极线)
其中，f表示LCD装置的驱动频率。
在线反转法中，当LCD装置的分辨率增加时，反转频率也增加。然而，当公共电压的反转频率增加时，LCD装置的功率消耗也会增加。
发明内容
本发明的实施例提供了一种能够降低功率消耗并增加其孔径比以提高显示装置的亮度的阵列基板，和具有上述阵列基板的显示装置。
在本发明的一个实施例中，一种阵列基板包括底部基板(basesubstrate)、多条栅极线、多条数据线、和像素矩阵。栅极线形成于底部基板上。数据线形成于底部基板上，并与栅极线电绝缘。数据线沿着与栅极线的方向不同的方向延伸，以限定具有矩阵形式的多个像素区域。像素矩阵形成于像素区域上，并且具有多个像素列和像素行。每一个像素行都具有第一像素组和第二像素组。第一像素组电连接至与该像素行邻近的第一栅极线。第二像素组电连接至与该像素行相邻的第二栅极线。每一个像素列均电连接至一条数据线，该条数据线与该像素列相邻。
在本发明的一个实施例中，一种阵列基板包括底部基板、多条栅极线、多条数据线、和像素矩阵。栅极线形成于底部基板上。数据线形成于底部基板上，并与栅极线电绝缘。数据线沿着与栅极线的方向不同的方向延伸，从而限定具有矩阵形式的多个像素区域。像素矩阵形成于像素区域上，并且具有多个像素列和像素行。每一个像素行均包括分别与相邻的栅极线电连接的多个像素组，每一个像素列均电连接至相邻的数据线。
在本发明的一个实施例中，一种显示装置包括显示面板、栅极驱动部分、和数据驱动部分。显示面板具有阵列基板、和显示图像的与该阵列基板相对的对向基板。栅极驱动部分向阵列基板顺序地提供多个选通信号(gate signal)。数据驱动部分向阵列基板提供多个数据信号。阵列基板包括底部基板、多条栅极线、多条数据线、和像素矩阵。栅极线形成于底部基板上。数据线形成于底部基板上，并且与栅极线电绝缘。数据线沿着与栅极线不同的方向延伸，以限定具有矩阵形式的多个像素区域。像素矩阵形成于像素区域上，并且具有多个像素列和像素行。每一个像素行均具有第一和第二像素组。第一像素组电连接至与该像素行相邻的第一栅极线。第二像素组电连接至与该像素行相邻的第二栅极线。每一个像素列电连接至一条数据线，该条数据线与该像素列相邻。
根据上述阵列基板和显示装置，施加在像素元件上的数据信号的极性由施加在多条栅极线的每一条上的选通信号来控制，从而使所驱动的显示装置消耗相对较少的功率，并且防止了显示装置孔径比的下降。
附图说明
通过以下结合附图的说明可以更为详细地理解本发明的典型实施例，附图中：
图1是示出了根据本发明的一个典型实施例的阵列基板的等效电路图；
图2是示出了图1中的‘I’部分的布局图；
图3是沿图2中的线II-II’的剖视图；
图4是示出了根据本发明的一个典型实施例的显示装置的平面图；
图5是示出了图4中的显示装置的剖视图；
图6是示出了来自于图4中的栅极驱动电路的选通信号的波形图；以及
图7是示出了来自于图4中的数据驱动电路的数据信号的极性的图表。
具体实施方式
以下参照附图更为全面地描述本发明的典型实施例。然而，本发明可以不同的方式来实施，而不应该理解仅限于本文所述的实施例。
以下，将参照附图详细描述本发明。
图1是示出了根据本发明典型实施例中的阵列基板的等效电路图。
参照图1，阵列基板100包括多条栅极线GL1～GLn+1和多条数据线DL1～DLm。栅极线GL1～GLn+1和数据线DL1～DLm限定了矩阵形式排列的多个像素区域，其中，n和m是自然数。阵列基板100包括像素阵列。像素阵列包括(n×m)个由n条栅极线和m条数据线限定的像素元件。总之，像素阵列包括n个像素行和m个像素列。
每一个像素行包括第一像素组和第二像素组，并且第一和第二像素组电连接至不同的栅极线。第一像素组包括多个第一像素元件P1。每一个第一像素元件P1包括第一开关元件Tr1和第一像素电极PE1。例如，第一像素元件P1是每一个像素行中的第偶数个(even-numbered)像素元件。
具体地说，在第一像素行中，第一开关元件Tr1电连接至第一栅极线GL1，且第一像素电极PE1电连接至第一开关元件Tr1。因此，在第一像素行中，响应于由第一栅极线GL1施加的选通信号来驱动第一像素组。每一个第一像素元件P1还包括由第二栅极线GL2和第一像素电极PE1限定的第一存储电容器Cst1。
第二像素组包括多个第二像素元件P2。每一个第二像素元件P2包括第二开关元件Tr2和第二像素电极PE2。在该实例中，第二像素元件P2是每个像素行中的第奇数个(odd-numbered)像素元件。
详细地说，在第一像素行中，第二开关元件Tr2电连接至第二栅极线GL2，并且第二像素电极PE2电连接至第二开关元件Tr2。因此，在第一像素行中，响应于由第二栅极线GL2施加的选通信号来驱动第二像素组。每一个第二像素元件P2包括由第一栅极线GL1和第二像素电极PE2限定的第二存储电容器Cst2。
在图1中，附加第(n+1)个栅极线GLn+1用于驱动第n个像素行中的第二像素组。
可选地，每一个像素列共同电连接至相邻的数据线之一。
图2是示出了图1中虚线所示的‘I’部分的布局图。图3是沿图2中的II-II’线的剖视图。
参照图2和图3，多晶硅层121形成于第一底部基板110上，并且栅极绝缘层122形成于其上形成有多晶硅层121的底部基板110上。
第一栅电极(或控制电极)GE1和第二栅电极GE2对应于多晶硅层121而形成在栅极绝缘层122上。例如，第一栅极线GL1和第一栅电极GE1由金属形成，作为第一金属层。
另外，第一栅极线GL1和第二栅极线GL2形成于栅极绝缘层122上。第一栅电极GE1是从第一栅极线GL1分支出来的，第二栅电极GE2是从第二栅极线GL2分支出来的。
此外，对应于第一存储电容器Cst1的第一电极的第一存储电极CE1是从第二栅极线GL2延伸出的，对应于第二存储电容器Cst2(见图1)的第一电极的第二存储电极CE2是从第一栅极线GL1延伸出的。
之后，通过掺杂硼(B)或者磷(P)，在多晶硅层121上形成n-通道或p-通道。
绝缘中间层131形成于其上形成有第一和第二栅电极GE1和GE2的栅极绝缘层122上。第一接触孔131a和第二接触孔131b形成于栅极绝缘层122和绝缘中间层131中，使得多晶硅层121的一部分露出。第一源电极SE1、第二源电极SE2、第一漏电极DE1、和第二漏电极DE2形成于绝缘中间层131上。更详细的说，第一源电极SE1通过第一接触孔131a电连接至多晶硅层121，第一漏电极DE1通过第二接触孔131b电连接至多晶硅层121。从而，在第一底部基板110上形成多晶硅型的第一开关元件Tr1和第二开关元件Tr2。
在图2和图3中，第一和第二开关元件Tr1和Tr2包括多晶硅(poli-Si)。可选地，第一和第二开关元件Tr1和Tr2可以包括非晶硅(a-Si)。
在绝缘中间层131上还形成第一数据线DL1和第二数据线DL2。第一源电极SE1是从数据线DL1分支出来的。第一漏电极DE1和第一源电极SE1彼此分开。在该实例中，第一数据线DL1、以及第一漏电极和第一源电极DE1和SE1由不同于第一金属层的第二金属层形成。
此外，第二源电极SE2是从数据线DL2分支出来的。第二漏电极DE2和第二源电极SE2彼此分开。
之后，在绝缘中间层131上形成保护层132。例如，保护层132包括无机绝缘材料。第三接触孔132a形成于保护层132上。第三接触孔132a使第一和第二漏电极DE1和DE2露出。第一像素电极PE1和第二像素电极PE2形成于保护层132上。更详细地说，第一像素电极PE1通过第三接触孔132a电连接至第一漏电极DE1。第一和第二像素电极PE1和PE2包括例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
第一像素电极PE1与第一存储电极CE1相对。在第一像素电极PE1和第一存储电极CE1之间设置有绝缘中间层131和保护层132。另外，第二像素电极PE2与第二存储电极CE2相对。在第二像素电极PE2和第二存储电极CE2之间设置有绝缘中间层131和保护层132。因此，设置在第一存储电极CE1上方的第一像素电极PE1对应于第一存储电容器Cst1的第二电极，设置在第二存储电极CE2上方的第二像素电极PE2对应于第二存储电容器Cst2的第二电极。
图4是示出了根据本发明的实施例的显示装置的平面视图。图5是示出了图4所示的显示装置的剖视图。
参照图4和图5，根据本发明的具体实施例的显示装置400包括显示图像的显示面板。显示面板包括阵列基板100、与阵列基板100相对的对向基板200、设置在阵列基板100和对向基板200之间的液晶层300。
阵列基板100包括图5的第一底部基板110。第一底部基板110包括显示区域DA、邻近显示区域DA的第一外围区域PA1、以及与第一周边区域PA1垂直的第二外围区域PA2。
多条栅极线GL1～GLn和多条数据线DL1～DLm形成于显示区域DA中。栅极线GL1～GLn与数据线DL1～DLm电绝缘。栅极线GL1～GLn与数据线DL1～DLm相交叉。从而，在显示区域DA上形成排列为矩阵形式的多个像素区域。
栅极驱动电路150形成于第一外围区域PA1中。栅极驱动电路150电连接至栅极线GL1～GLn。栅极驱动电路150向栅极线GL1～GLn顺序地提供多个选通信号。在图4中，栅极驱动电路150采用薄膜工艺直接形成于底部基板110上。可选地，可以将驱动电路150形成为安装在第一底部基板110上的芯片。
数据驱动电路160形成于第二外围区域PA2中。数据驱动电路160电连接至数据线DL1～DLm。数据驱动电路160向数据线DL1～DLm提供多个数据信号。将驱动电路160形成为安装在第一底部基板110上的芯片。可选地，可以采用薄膜工艺将数据驱动电路160直接形成在底部基板110上。
对向基板200包括第二底部基板210、滤色器层220、和公共电极230。第二底部基板210与第一底部基板110相对。滤色器层220形成于第二底部基板210上。滤色器层220包括例如红色滤色器，绿色滤色器、和蓝色滤色器。公共电极230形成于滤色器层220上。公共电极230包括例如光学透明并可导电的材料，例如铟锡氧化物(ITO)或者铟锌氧化物(IZO)等等。
如图5所示，公共电极230与第一像素电极PE1相对，在公共电极230和第一像素电极PE1之间设置有液晶层300。因此，由公共电极230、第一像素电极PE1和液晶层300限定了液晶电容器Clc。
第一存储电容器Cst1并联地电连接至液晶电容器Clc。
图6是示出了来自于图4所示的栅极驱动电路的选通信号的波形图。图7是示出了来自于图4所示的数据驱动器电路的数据信号的极性的图表。
参照图6，多条栅极线GL1～GLn+1依次在一帧中接收第一通过的第(n+1)个选通信号，其中，1H是导通一个像素行的时间间隔。
第一选通信号GS1在第一时间间隔H1的第一时间间隔前期1/2H11保持第一高电压VH，用于导通第一像素行，并且在第一时间间隔后期1/2H12保持第一低电压VL。第一选通信号GS1在第一时间间隔后期1/2H12之后升至第二高电压VH’。第二高电压VH’低于第一高电压VH，但高于第一低电压VL。
电连接至第一栅极线的第一像素组的第一开关元件(参见图1)在第一时间间隔前期，响应于第一信号GS1而导通。然后，将由数据线DL1～DLm传送的多个数据信号DS1～DSm中的第偶数个数据信号施加给第一像素组的第一像素电极PE1(参见图1)。例如，在第一时间间隔前期1/2H11中，数据信号DS1～DSm具有低于公共电压Vcom的负极性。因此，如图7所示，在第一像素行中，第偶数个像素接收负的数据信号。
另一方面，第二选通信号GS2在第一时间间隔后期1/2H12保持第一高电压VH，并且在第二时间间隔1H2(在此期间导通第二像素组)的第二时间间隔前期1/2H21保持第一低电压VL。在第二时间间隔前期1/2H21之后，第二选通信号GS2下降至第二低电压VL’。第二低电压VL’低于第一低电压VL。
在第一时间间隔后期1/2H12，电连接至第一像素行第二栅极线GL2的第二像素组第二开关元件Tr2(参见图1)响应于第二选通信号GS2而导通。此外，在第二时间间隔前1/2H21，电连接至第二栅极线GL2的第二像素行第一像素组第一开关元件Tr1响应于第二选通信号GS2而导通。第一像素组电连接至第二像素列的第二栅极线GL2。然后，将由数据线DL1～DLm传送的多个数据信号DS1～DSm中的第奇数个数据信号施加给第二像素组的第二像素电极PE1。将第偶数个数据信号施加给第一像素组的第一像素电极PE1。
例如，在第一时间间隔后期1/2H12，数据信号DS1～DSm具有高于公共电压Vcom的正极性。即，数据信号DS1～DSm每隔1/2H的时间间隔相对于公共电压Vcom而转换极性。因此，如图7所示，第一像素行的第奇数个像素元件和第二像素行的第偶数个像素元件接收正的数据信号。
如图7所示，第奇数个像素行的第一像素组接收负的数据信号，而第奇数个像素行的第二像素组接收正的数据信号。此外，第偶数个像素行的第一像素组接收正的数据信号，而第偶数个像素行的第二像素组接收负的数据信号。因此，显示装置400由点反转法来驱动。
参照图6，第一选通信号GS1在第一时间间隔后期1/2H12之后，从第一低电压VL上升至第二高电压VH’。因此，通过电连接至第一栅极线GL1的第二存储电容器Cst2来提高施加给第一像素行的第二像素组的正的数据信号。
另一方面，在第二时间间隔前期1/2H21之后，第二选通信号GS2从第一低电压VL下降至第二低电压VL’。因此，通过电连接至第一栅极线GL1的第一像素行的第一存储电容器Cst1来降低施加给第一像素组行的第一像素组的负的数据信号。此外，通过电连接至第二栅极线GL2的第一像素行的第二存储电容器Cst2来降低提供给第二像素行的第二像素组的负的数据信号。
如上所述，第一和第二存储电容器Cst1和Cst2可以由第一通过的第(n+1)个选通信号GS1～GSn+1来控制。因而，可以补偿电连接至第一和第二电容器Cst1和Cst2的液晶电容器Clc的电容、以及功耗。通过这种方式，显示装置400可以用点反转法来驱动。
根据上述的阵列基板和显示装置，将每一个像素行分为电连接至不同的栅极线的两个组，以便通过施加给每条栅极线的选通信号来控制施加给像素元件的数据信号的极性。
因此，通过使用点反转法可以用较低的功耗来驱动显示装置。而且，由于数据信号的极性由选通信号来控制，所以不再需要额外的信号线。因此，防止了显示装置的孔径比(aperture ratio)的降低，并提高了显示装置的显示质量。
虽然已描述了本发明的具体实施例，但应该理解，本发明并不限于这些实施例，并且在本文所要求保护的本发明的精神和范围内，本领域的技术人员之一可以进行多种修改和改变。

Claims (20)

1.一种阵列基板，包括：
底部基板；
多条栅极线，形成于所述底部基板上；
多条数据线，其形成于所述底部基板上，并与所述栅极线电绝缘，所述数据线沿着与所述栅极线的方向不同的方向延伸，以限定以矩阵形式排列的多个像素区域；以及
像素矩阵，形成于所述像素区域上，所述像素矩阵包括多个像素列和多个像素行，其中，所述多个像素行中的像素行包括：第一像素组，电连接至与所述像素行相邻的第一栅极线；以及第二像素组，电连接至与所述像素行相邻的第二栅极线；以及
每一个所述像素列均电连接至所述多条数据线中的与所述像素列相邻的一条数据线。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述第一像素组包括多个第一像素元件，每一个所述第一像素元件包括：第一开关元件，电连接至所述第一栅极线；以及第一像素电极，电连接至所述第一开关元件。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其中，所述第一像素电极与所述第二栅极线部分地重叠。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，还包括绝缘层，其设置在所述第一像素电极与所述第二栅极线之间。
5.根据权利要求2所述的阵列基板，其中，所述第一开关元件包括：控制电极，电连接至所述第一栅极线；第一电极，电连接至所述数据线；以及第二电极，电连接至所述第一像素电极。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其中，所述第一栅极线和所述控制电极由第一金属层形成，以及
所述数据线、以及所述第一和第二电极由不同于所述第一金属层的第二金属层形成。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述第二像素组包括多个第二像素元件，每一个所述第二像素元件包括：第二开关元件，电连接至所述第二栅极线；以及第二像素电极，电连接至所述第二开关元件。
8.根据权利要求7所述的阵列基板，其中，所述第二像素电极与所述第一栅极线部分地重叠。
9.一种阵列基板，包括：
底部基板；
多条栅极线，形成于所述底部基板上；
多条数据线，其形成于所述底部基板上，并与所述栅极线电绝缘，所述数据线沿着与所述栅极线的方向不同的方向延伸，以限定以矩阵形式排列的多个像素区域；以及
像素矩阵，形成于所述像素区域上，所述像素矩阵包括多个像素列和多个像素行，
其中，每一个像素行包括多个各自电连接至邻近的栅极线的像素组，并且所述多个像素列的每一个均电连接至邻近的数据线。
10.一种液晶显示装置，包括：
显示面板，其包括：阵列基板；以及对向基板，其与所述阵列基板相对，用于显示图像；
栅极驱动部分，顺序地向所述阵列基板提供多个选通信号；以及
数据驱动部分，为所述阵列基板提供多个数据信号，其中，所述阵列基板包括：
底部基板；
多条栅极线，形成于所述底部基板上；
多条数据线，其形成于所述底部基板上，并与所述栅极线电绝缘，所述数据线沿着与所述栅极线的方向不同的方向延伸，以限定以矩阵形式排列的多个像素区域；以及
像素矩阵，形成于所述像素区域上，所述像素矩阵包括多个像素列和多个像素行，
其中，所述多个像素行的第一像素行包括：第一像素组，电连接至与所述第一像素行的第一侧相邻的第一栅极线；以及第二像素组，电连接至与所述第一像素行的第二侧相邻的第二栅极线，以及
所述多个像素列的每一个均电连接至所述多条数据线中的与所述像素列相邻的一条。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其中，所述第一像素组响应于由所述第一栅极线施加的第一选通信号而导通，以及
所述第二像素组响应于由所述第二栅极线施加的第二选通信号而导通。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，在时间间隔1H的前期，施加给所述第一栅极线的所述第一选通信号为高电压，在此期间导通每一个像素行；以及在所述时间间隔1H的后期，施加给所述第二栅极线的所述第二选通信号为高电压。
13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其中，在所述时间间隔1H的前期，通过所述数据线将具有第一极性的所述数据信号施加给所述第一像素组；以及在所述时间间隔1H的后期，通过所述数据线将具有与所述第一极性的相位相反的相位的第二极性的数据信号施加给所述第二像素组。
14.根据权利要求13所述的液晶显示装置，其中，所述数据信号的极性每隔1/2H的时间间隔反转一次。
15.根据权利要求13所述的液晶显示装置，其中，所述第一极性对应于负极性，所述第二极性对应于正极性。
16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其中，在第一时间的所述时间间隔1H的后期，所述第一选通信号处于低电压状态，在此期间导通所述第一像素行；以及在所述第一时间的时间间隔1H的后期之后，将所述第一选通信号提升至高于所述低电压的第一电压。
17.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其中，在所述时间间隔1H的后半周期之后的半个时间间隔1/2H期间，所述第二选通信号为低电压；以及在所述时间间隔1H的所述后半周期之后，将所述第二选通信号降低至低于所述低电压的第二电压。
18.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，所述第一像素组包括：
第一开关元件，电连接至所述第一栅极线；
第一像素电极，电连接至所述第一开关元件；
第一存储电极，与所述第一像素电极相对，并且所述第一存储电极从所述第二栅极线中延伸出来；以及
多个第一像素元件，其包括设置在所述第一像素电极和所述第一存储电极之间的绝缘层。
19.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，所述第二像素组包括：
第二开关元件，电连接至所述第二栅极线；
第二像素电极，电连接至所述第二开关元件；
第二存储电极，与所述第二像素电极相对，并且所述第二存储电极从所述栅极线中延伸出来；以及
多个第二像素元件，其包括设置在所述第二像素电极与所述第二存储电极之间的绝缘层。
20.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，所述第一像素组包括每个像素行的第偶数个像素元件，所述第二像素组包括每个像素行的第奇数个像素元件。
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