CN101004521B - 阵列基板和具有其的显示设备及显示设备的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阵列基板、具有其的显示设备及该设备的驱动方法。该阵列基板包括底基板和在底基板上的多个像素。每个像素包括数据线、第一和第二栅线、第一到第三开关装置、和第一及第二像素电极。第一和第二栅线与所述数据线交叉，且第二栅线与第一栅线分开。第一开关装置电连接到相应于相邻像素的相邻栅线。第二开关装置电连接到数据线和第一栅线。第三开关装置电连接到数据线和第二栅线。第一像素电极电连接到第一和第二开关装置，且第二像素电极电连接到第一和第三开关装置。第二像素电极与第一像素电极分开。

Description

阵列基板和具有其的显示设备及显示设备的驱动方法
技术领域
本发明涉及一种阵列基板、具有其的显示设备和驱动该显示设备的方法。更具体而言，本发明涉及一种能在双像素开关模式操作的阵列基板、具有其的液晶显示器设备和驱动该液晶显示设备的方法。
背景技术
液晶显示设备包括具有阵列基板、相对基板和夹置在这两个基板之间的液晶层的液晶面板。
在面内开关液晶显示设备中的阵列基板具有施加公共电压的多个公共电极和施加关于公共电压具有正极性或负极性的数据电压的多个像素电极。数据电压的极性关于公共电压每帧反转。当在公共电极和像素电极之间形成电场时，液晶层的液晶分子沿电场方向排列。
虽然数据电压具有1和10伏特之间的电压水平，但是在施加到液晶层的公共电压和数据电压之间存在约5伏特的电势差。为了提高公共电压和数据电压之间的电势差，可以减小公共电极与像素电极之间的距离。然而，当公共电极与像素电极之间的距离减小时，液晶显示设备的开口率降低。
发明内容
本发明提供了一种能够提高开口率和充电比的阵列基板。
本发明还提供了一种具有上述阵列基板的显示设备。
本发明还提供了适合于驱动上述显示设备的方法。
根据本发明的示范性实施例，阵列基板包括底基板和位于底基板上的多个像素。每个像素包括数据线、第一栅线、第二栅线、第一开关装置、第二开关装置、第三开关装置、第一像素电极和第二像素电极。第一栅线与数据线交叉并电绝缘，第二栅线与数据线交叉并电绝缘。第二栅线与第一栅线分开。第一开关装置电连接到相应于前一像素的前一栅线。第二开关装置电连接到第一栅线和数据线。第三开关装置电连接到第二栅线和数据线。第一像素电极电连接到第一开关装置和第二开关装置，且第二像素电极电连接到第一开关装置和第三开关装置。第二像素电极与第一像素电极分开。
根据本发明的示范性实施例，显示设备包括具有多个像素的阵列基板、与所述阵列基板相对的相对基板和位于所述阵列基板与相对基板之间的液晶层。每个像素包括：数据线、第一栅线、第二栅线、第一开关装置、第二开关装置、第三开关装置、第一像素电极和第二像素电极。第一栅线与数据线交叉并电绝缘，且第二栅线与数据线交叉并电绝缘。第二栅线与第一栅线分开。第一开关装置电连接到相应于前一像素的前一栅线。第二开关装置电连接到第一栅线和数据线。第三开关装置电连接到第二栅线和数据线。第一像素电极电连接到第一开关装置和第二开关装置，且第二像素电极电连接到第一开关装置和第三开关装置。第二像素电极与第一像素电极分开。
在根据本发明实施例的显示设备的驱动方法中，在相邻像素操作的前一1H周期的后H/2周期中，响应于用于前一像素的前一栅信号，第一像素电极的第一电势和第二像素电极的第二电势被转换为第一电势和第二电势之间的第三电势。该第一和第二像素电极响应于当前像素。在当前像素操作的当前1H周期的前H/2周期内，响应于第一栅信号，具有第二电势的第一数据信号施加到具有第三电势的第一像素电极。施加到具有第三电势的第一像素电极。在当前1H周期的后H/2周期中，响应于第二栅信号，具有第一电势的第二数据信号施加到具有第三电势的第二像素电极。
当参考附图描述本发明的示范性实施例时，本发明对本领域的普通技术人员将变得更容易理解。
附图说明
图1示出根据本发明的示范性实施例的阵列基板的布局图；
图2A到2D是示出图1所示的阵列基板的剖面图；
图3是图1所示的阵列基板的像素的等效电路图；
图4是示出图3所示的阵列基板的输入/输出信号的波形图；
图5和6是示出根据本发明的示范性实施例能够在双像素开关模式中操作的液晶显示设备的剖面图。
具体实施方式
此后，将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。通篇相同的参考标号代表相似或相同的元件。如这里所用的，“开口率”指的是像素的透射部分与其周围的电子元件之间的比值。
图1示出根据本发明实施例的阵列基板的布局图。图2A是沿图1的线I-I’所取的剖面图。图2B是沿图1的线II-II’所取的剖面图。图2C是沿图1的线III-III’所取的剖面图。图2D是沿图1的线IV-IV’所取的剖面图。
参考图1和2A，阵列基板100包括下部底基板110和形成在该下部底基板110上的多个像素。在本发明的示范性实施例中，形成在下部底基板110上的每个像素具有相同的功能和结构。为了清楚和简明，仅描述单个像素。
根据本发明实施例的像素包括第m数据线DLm、第n栅线GLn、第(n+1)栅线GLn+1、第一开关装置T1、第二开关装置T2、第三开关装置T3、第一像素电极P1和第二像素电极P2。第m数据线DLm沿第一方向D1延伸且第n和第(n+1)栅线GLn和GLn+1沿基本垂直于第一方向D1的第二方向D2延伸。基本平行于第m数据线的第(m-1)数据线DLm-1和基本平行于第n栅线的第(n-1)栅线GLn-1与像素相邻设置。第m数据线DLm和第(m-1)数据线DLm-1形成锯齿形状。
第一开关装置T1电连接到第(n-1)栅线GLn-1.例如，第一开关装置T1包括从第(n-1)栅线GLn-1分支出的栅电极、电连接到第一像素电极P1的源电极和电连接到第二像素电极P2的漏电极.第二开关装置T2电连接到第m数据线DLm和第n栅线GLn.例如，第二开关装置T2包括从第n栅线GLn分支出的栅电极、从第m数据线DLm分支出的源电极和电连接到第一像素电极P1的漏电极.第三开关装置T3电连接到第m数据线DLm和第(n+1)栅线GLn+1.例如，第三开关装置T3包括从第(n+1)栅线GLn+1分支出的栅电极、从第m数据线DLm分支出的源电极和电连接到第二像素电极P2的漏电极.
第一和第二像素电极P1和P2彼此分开并电绝缘。在本发明的示范性实施例中，第一和第二像素电极P1和P2包括透明导电材料。透明导电材料可以包括氧化铟锡(ITO)和/或氧化铟锌(IZO)。
第一像素电极P1包括第一主电极MP1和多个第一子电极SP1。第一主电极MP1沿第二方向D2延伸，且第一子像素电极SP1从第一主电极MP1分支出来并沿第一方向D1延伸。第二像素电极P2包括第二主电极MP2和多个子电极SP2。第二主电极MP2沿第二方向D2延伸，且第二子电极SP2从第二主电极MP2分支出来并沿第一方向D1延伸。每个第一子电极SP1设置在两个彼此相邻的第二子电极SP2之间。例如，第一和第二子电极SP1和SP2沿第二方向D2交替设置。第一和第二子电极SP1和SP2可以沿平行于第m数据线DLm的方向延伸以形成锯齿形状。
在阵列基板100中，根据本发明的示范性实施例，沿第二方向D2排列的像素的数目为沿第一方向D1排列的像素数目的约三倍大。
如图2A所示，栅极绝缘层120形成在下部底基板110上以覆盖图1的第(n-1)、第n和第n+1栅线GLn-1、GLn和GLn+1以及栅电极。第m和(m+1)数据线DLm和DLm-1形成在栅极绝缘层120上。
钝化层130形成在栅极绝缘层120上以覆盖图1的第m和第(m-1)数据线DLm和DLm-1、源电极和漏电极。钝化层130可以包括氮化硅层(SiNx)或氧化硅层(SiOx)。有机绝缘层140可以形成在钝化层130上。在本发明的示范性实施例中，第一和第二像素电极P1和P2形成在有机绝缘层140上，使得第一和第二像素电极P1和P2彼此分开。
图2B是沿图1的线II-II’所取的剖面图。参考图2B，第一开关装置T1包括栅电极GE1、源电极SE1和漏电极DE1。第一接触孔141通过钝化层130和有机绝缘层140形成以暴露源电极SE1。第二接触孔142通过钝化层130和有机绝缘层140形成以暴露漏电极DE1。形成在有机绝缘层140上的第一像素电极P1通过第一接触孔141电连接到源电极SE1，形成在有机绝缘层140上的第二像素电极P2通过第二接触孔142电连接到漏电极DE1。
图2C是沿图1的线III-III’所取的剖面图。参考图2C，第二开关装置T2包括栅电极GE2、源电极SE2和漏电极DE2。栅电极GE2从第n栅线GLn分支出来，且源电极SE2从第m数据线DLm分支出来。第三接触孔143通过钝化层130和有机绝缘层140形成以暴露第二开关装置T2的漏电极DE2。形成在有机绝缘层140上的第一像素电极P1通过第三接触孔143电连接到漏电极DE2。
图2D是沿图1的线IV-IV’所取的剖面图。参考图2D，第三开关装置T3具有栅电极GE3、源电极SE3和漏电极DE3。第四接触孔144通过钝化层130和有机绝缘层140形成以暴露第三开关装置T3的漏电极DE3。形成在有机绝缘层140上的第二像素电极P2通过第四接触孔144电连接到漏电极DE3。
图3是图1所示的阵列基板的像素305的等效电路图。图4是示出图3所示的像素的输入/输出信号的波形图。
参考图3和4，相应于像素305的第一和第二像素电极P1和P2响应于在前一帧中施加的第一数据电压和第二数据电压而具有不同的电势.例如，当在前一帧中相应于像素305的第一像素电极P1具有比相应于像素305的第二像素电极P2更高的电势时，则当在前帧中相应于像素305的第一像素电极P1具有比相应于像素305的第二像素电极P2更低的电势.在本发明的示范性实施例中，第一像素电极P1在前一帧中具有约14伏的电势，第二像素电极P2在前一帧中具有约0伏的电势.
在当前帧中，前一栅电压在1H周期的后一H/2中施加到第(n-1)栅线GLn-1。例如，在栅线的数目约为640的情况下，1H周期约为26.04微秒。相应于像素305的第一开关装置T1响应于相邻像素的前一栅电极而被导通。第一和第二像素电极P1和P2通过第一开关装置T1彼此电连接，且因此第一像素电极P1的电势基本等于第二像素电极P2的电势。第一和第二像素电极P1和P2的电势可以具有第一和第二数据电压之间的中间值。在本发明的示范性实施例中，在前一1H周期的后H/2周期中，相应于像素305的第一和第二像素电极P1和P2可以具有约7伏的电势。
在像素305操作的当前1H周期的前H/2周期中，第一栅电压施加到第n栅线GLn。相应于像素305的第二开关装置T2响应于第一栅电压将施加到第m数据线DLm的第一数据电压提供到第一像素电极P1。第一像素电极P1可以具有约0伏的电势。
在当前1H周期的后H/2周期中，第二栅电压施加到第(n+1)栅线GLn+1。相应于像素305的第三开关装置T3响应于第二栅电压将施加到第m数据线DLm的第二数据电压提供到第二像素电极P2。第二数据电压具有与第一数据电压不同的电势，且第二像素电极P2具有约14伏特的电势。
如上所述，在像素305被导通之前，相应于像素305的第一和第二像素电极P1和P2可以被预充有约7伏的电压，并且随后当像素305被导通时，第一和第二像素电极P1和P2的电势分别变为约0伏和约14伏。在此情形，第一和第二像素电极P1和P2的电势变化从约Δ14伏降低到约Δ7伏，减少了延迟时间。在本发明的示范性实施例中，由第一和第二像素电极P1和P2限定的液晶电容器Clc的电容可以提高。
图5和6是示出根据本发明的示范性实施例的可以在双像素开关模式中操作的液晶显示设备的剖面图。图5是相应于图2A所示的阵列基板的剖面图，且图6是相应于图2D所示的阵列基板的剖面图。在图5和6中，与结合图2A和2D所述的元件相同的元件以相同的参考标号表示，且同样元件的描述在下面描述中省略了。
参考图5和6，可以在双像素开关(DPS)模式中操作的液晶显示设备400包括阵列基板100、与该阵列基板100相对的相对基板200和夹置在阵列基板100与相对基板200之间的液晶层300。
相对基板200包括上部底基板210和形成在该上部底基板110上的黑矩阵220。黑矩阵220相应于阵列基板100的非有效显示区形成。阵列基板100分为在其上显示图像的有效显示区和设置于相邻有效显示区之间的非有效显示区。栅线、数据线和开关装置形成在相应于非有效显示区的阵列基板上。因此，在非有效显示区中实质上没有图像显示。
在像素中第n栅线GLn与第二像素电极P2交叠。在第n栅线GL与第二像素电极P2之间的寄生电容根据第n栅线GL与第二像素电极P2之间的距离确定。例如，当寄生电容增加时，与第n栅线GLn相邻的液晶分子不正常排列的区域被扩大。形成在相对基板200上的黑矩阵220的宽度可以增加以覆盖该扩大的区域。
如图6所示，有机绝缘层140形成在第n栅线GLn和第二像素电极P2之间，且寄生电容可以被减小。根据本发明的示范性实施例，黑矩阵220的宽度降低，且DPS模式液晶显示设备400的开口率可以提高。
如上所述，根据本发明示范性实施例的阵列基板的每个像素包括两条栅线、一条数据线、三个开关装置和两个像素电极，且两个像素电极可以提供有不同电压。由于在本发明实施例中的每个像素包括一条数据线，显示设备的开口率可以提高。
在本发明的示范性实施例中，在相邻像素操作时，相应于像素305的第一和第二像素电极的电压变为第一和第二像素电压之间的电势差，且对像素电极充电到所需电压水平需要的时间可以减少，提高显示设备的响应速度。
虽然为了示意的目的参考附图详细描述了本发明的示范性实施例，但是应该理解本发明的工艺和设备不限于此。本领域的普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同特征所限定的本发明的精神和范畴内，可以对上述示范性实施例进行各种改进。

Claims (24)

1.一种阵列基板，包括：
底基板；和
在所述底基板上的多个像素，其中每个像素包括：
数据线；
第一栅线，与所述数据线交叉并电绝缘；
第二栅线，与所述数据线交叉并电绝缘，所述第二栅线与所述第一栅线分开；
第一像素电极；
第二像素电极，与所述第一像素电极分开；
第一开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到相应于前一像素的前一栅线，该源电极电连接到所述第一像素电极，且该漏电极电连接到所述第二像素电极；
第二开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到所述第一栅线，该源电极电连接到所述数据线，且该漏电极电连接到所述第一像素电极；及
第三开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到所述第二栅线，该源电极电连接到所述数据线，且该漏电极电连接到所述第二像素电极。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述第一开关装置从所述前一栅线接收用于所述前一像素的前一栅信号。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其中所述第一开关装置响应于所述前一栅信号而被导通，且其中所述第一像素电极具有与第二像素电极的电势基本相等的电势。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其中所述第一开关装置在所述第二开关装置被导通之后被截止。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述第二开关装置接收第一栅信号和具有第一电势的第一数据信号；且响应于所述第一栅信号向所述第一像素电极施加所述第一数据信号。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其中所述第三开关装置接收第二栅信号和具有不同于所述第一电势的第二电势的第二数据信号；且响应于所述第二栅信号向所述第二像素电极施加所述第二数据信号。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其中所述第二开关装置在当前像素操作的当前1H周期的前H/2周期中被导通，且第三开关装置在当前1H周期的后H/2周期中被导通。
8.根据权利要求6所述的阵列基板，其中所述第一开关装置在所述前一像素操作的前一1H周期的后H/2周期中被导通，从而把所述第一和第二像素电极的第一电势和第二电势变为所述第一电势与第二电势之间的第三电势。
9.根据权利要求8所述的阵列基板，其中所述第三电势具有所述第一电势与所述第二电势之间的中间值。
10.根据权利要求6所述的阵列基板，其中分别施加到所述第一和第二像素电极的所述第一数据信号与第二数据信号的极性每帧被反转。
11.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述第一像素电极包括：
第一主电极，与所述第一和第二栅线平行延伸；和
多个第一子电极，从所述第一主电极分支出来并平行于所述数据线延伸；且
所述第二像素电极包括：
第二主电极，平行于所述第一和第二栅线延伸；和
多个第二子电极，从所述第二主电极分支出来并平行于所述数据线延伸。
12.根据权利要求11所述的阵列基板，其中所述第一和第二子电极沿所述第一栅线延伸的方向交替设置。
13.根据权利要求12所述的阵列基板，其中所述数据线、第一子电极和第二子电极形成锯齿形状。
14.一种显示设备，包括：
阵列基板，具有多个像素；
相对基板，与所述阵列基板相对；和
液晶层，位于所述阵列基板与相对基板之间，其中
每个像素包括：
数据线；
第一栅线，与所述数据线交叉并电绝缘；
第二栅线，与所述数据线交叉并电绝缘，所述第二栅线与所述第一栅线分开；
第一像素电极；
第二像素电极，与所述第一像素电极分开；
第一开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到相应于前一像素的前一栅线，该源电极电连接到所述第一像素电极，
且该漏电极电连接到所述第二像素电极；
第二开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到所述第一栅线，该源电极电连接到所述数据线，且该漏电极电连接到所述第一像素电极；及
第三开关装置，具有栅电极、源电极和漏电极，该栅电极电连接到所述第二栅线，该源电极电连接到所述数据线，且该漏电极电连接到所述第二像素电极。
15.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述第一开关装置从所述前一栅线接收用于所述前一像素的前一栅信号。
16.根据权利要求15所述的显示设备，其中所述第一开关装置响应于所述前一像素的栅信号而被导通，且其中所述第一像素电极具有与所述第二像素电极的电势基本相等的电势。
17.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述第二开关装置接收第一栅信号和具有第一电势的第一数据信号；且响应于所述第一栅信号向所述第一像素电极施加所述第一数据信号。
18.根据权利要求17所述的显示设备，其中所述第三开关装置接收第二栅信号和具有不同于所述第一电势的第二电势的第二数据信号；且响应于所述第二栅信号向所述第二像素电极施加所述第二数据信号。
19.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述第二开关装置在当前像素操作的当前1H周期的前H/2周期中被导通，且第三开关装置在当前1H周期的后H/2周期中被导通。
20.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述第一开关装置在前一像素操作的前一1H周期的后H/2周期中被导通，从而把第一和第二像素电极的第一电势和第二电势变为所述第一电势与第二电势之间的第三电势。
21.根据权利要求18所述的显示设备，其中分别施加到所述第一和第二像素电极的所述第一数据信号与第二数据信号的极性每帧被反转。
22.一种具有多个像素的显示设备的驱动方法，该方法包括：
在前一像素操作的前一1H周期的后H/2周期内，响应于用于所述前一像素的前一栅信号，将第一像素电极的第一电势和第二像素电极的第二电势转换为所述第一电势和第二电势之间的第三电势，第一和第二像素电极相应于当前像素；
在当前像素操作的当前1H周期的前H/2周期内，响应于第一栅信号向具有所述第三电势的第一像素电极施加具有第二电势的第一数据信号；和
在所述当前1H周期的后H/2周期内，响应于第二栅信号向具有所述第三电势的第二像素电极施加具有所述第一电势的第二数据信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第三电势具有所述第一电势与第二电势之间的中间值。
24.根据权利要求22所述的方法，其中分别施加到所述第一像素电极和第二像素电极的所述第一数据信号和第二数据信号被每帧反转。
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