CN104965364A - 阵列基板及驱动阵列基板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板及驱动阵列基板的方法，该阵列基板包括多个遮光单元以及设置于显示区域以外的多个开关元件，其中，所述开关元件的信号输入端与所述遮光单元连接，信号输出端与地连接，控制端根据接收到的控制信号在预先选取的期间内开启所述开关元件以释放掉所述遮光单元累积的电荷。该阵列基板可以消除内建电场的影响，同时有利于实现高分辨率的像素设计，改善液晶显示器的显示效果。

Description

阵列基板及驱动阵列基板的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器生产领域，尤其涉及一种阵列基板及驱动阵列基板的方法。
背景技术
液晶显示器的阵列基板主要由薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)构成。薄膜晶体管是具有导电沟道的有源器件，导电沟道多由半导体材料形成，半导体材料属于光敏材料，当其受到光的照射后会产生电流。在采用顶栅结构的薄膜晶体管的阵列基板上，背光从阵列的像素单元一侧直接照射TFT器件而使其产生漏电流。为了防止上述漏电流的产生，普遍的做法是在制作TFT器件时在玻璃基板上先制作一层遮光层。
现有技术中所采用的遮光层由多个遮光单元组成。如图1所示，11为像素电极，12为数据线，13为扫描线，14为遮光单元。从图中可以看出，遮光单元实际上是针对每个像素单元的TFT器件的沟道区域相互独立设置的孤岛型的遮挡结构。在实际工作时，各遮光单元均处于悬空(悬空在此处的含义是指不能从外界获得有效的电信号)的状态，因此，当遮光单元长时间处于阵列基板间复杂的电场中时，将累积电荷而形成内建电场。内建电场会影响像素单元内TFT器件的性能，进而影响液晶显示器的显示效果。而现有技术中还没有针对该类问题的解决方案。
综上，亟需一种可以消除由遮光单元上的累积的电荷形成的内建电场的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种可以消除由遮光单元上的累积的电荷形成的内建电场的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例首先提供了一种阵列基板，包括多个遮光单元以及设置于显示区域以外的多个开关元件，其中，所述开关元件的信号输入端与所述遮光单元连接，信号输出端与地连接，控制端根据接收到的控制信号在预先选取的期间内开启所述开关元件以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
优选地，多个遮光单元沿着与扫描线垂直的方向排列，且每个遮光单元贯穿由同一条扫描线驱动的所有像素单元。
优选地，每个遮光单元分别与一个开关元件相连接。
优选地，多个开关元件的控制端连接在一起。
优选地，开关元件包括薄膜晶体管。
本发明的实施例还提供了一种驱动阵列基板的方法，包括，在帧驱动时序中选取多对帧，每对帧由任意相邻的两帧构成；在帧驱动期间内关闭所述多个开关元件；在选取的每对帧之间的非驱动期间内同时开启所述多个开关元件，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
优选地，当遮光单元由金属材料制成时，在任意两帧之间的非驱动期间内同时开启所述多个开关元件。
优选地，当开关元件为N型薄膜晶体管时，具体包括：在帧驱动期间内向所述多个N型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号；在所述帧驱动期间之间的非驱动期间内向所述多个N型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
优选地，当开关元件为P型薄膜晶体管时，具体包括：在帧驱动期间内向所述多个P型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号；在所述帧驱动期间之间的非驱动期间内向所述多个P型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
通过在阵列基板上设置多个一体式遮光单元以及在显示区域以外设置多个开关元件，消除了由遮光单元上的累积的电荷形成的内建电场的影响，同时有利于实现高分辨率的像素设计，改善液晶显示器的显示效果。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本发明实施例的附图与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，但并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为现有技术中的阵列基板所采用的遮光单元的结构的俯视图；
图2为本发明实施例的阵列基板的结构示意图；
图3为本发明实施例的阵列基板所采用的遮光单元的结构的俯视图；
图4(a)为本发明一实施例的开关元件与遮光单元的连接示意图；
图4(b)为本发明另一实施例的开关元件与遮光单元的连接示意图；
图5(a)为图4(a)所示实施例的开关元件所加控制信号的时序图；
图5(b)为图4(b)所示实施例的开关元件所加控制信号的时序图；
图6为本发明实施例的对开关元件施加的驱动方式的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本发明实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图2为本发明实施例的阵列基板的结构示意图。如图所示，矩形虚线框内的区域属于显示区域，该区域内一般排布有多个像素单元，在图2中仅示出一个像素单元的结构进行说明。其中，211为像素单元内薄膜晶体管21的源极、212为其漏极、213为其栅极、214为其半导体沟道区。为防止从阵列基板一侧进入的背光直接照射半导体沟道区214，在玻璃基板20上设置了遮光单元25，同时在遮光单元25与半导体沟道区214之间还形成有缓冲层23。在靠近显示区域的非显示区域内设置有一个开关元件22。需要注意的是，为便于加工制作，该开关元件22可以设置成与薄膜晶体管21相同的形式，但这并不构成对本发明其他实施例中开关元件的具体结构的限定。
进一步地，如图2所示，221为开关元件22的信号输入端，该信号输入端通过过孔24与遮光单元25相连接。222为开关元件22的信号输出端，该信号输出端与地端(GND)相连接。223为开关元件22的控制端，该控制端接收特定的控制信号，使开关元件22在预先选定的期间内开启或关闭。
需要说明的是，本实施例中的地端(GND)指的是阵列基板的驱动电路的地线，而地线的结构由具体的驱动电路决定，因此在图2中并未示出，进一步地，在开关元件22处预留出其信号输出端222的接线端口。同样的，本实施例中的控制端223所接收的特定的控制信号也来自于驱动电路，因此在图2中未示出，在开关元件22处预留出其控制端223的接线端口。
在本实施例中，遮光单元25沿与扫描线平行的方向连成一体，如图3所示。图3为本发明实施例的阵列基板所采用的遮光单元的结构的俯视图，其中，由同一条扫描线驱动的所有像素单元所对应的遮光单元连成一体，即一个遮光单元为由同一条扫描线驱动的所有像素单元所共用。因此，一条扫描线对应于一个遮光单元，且多个遮光单元25排列的方向与扫描线13相垂直。进一步结合图2可知，每个遮光单元25分别与一个开关元件22相连接。
本实施例中的遮光单元，在沿与扫描线平行的方向上进行一体设计、一体加工，既降低了加工难度，节约了加工成本，又有利于实现高分辨率的像素设计。
同时，在本发明的实施例中，利用开关元件为遮光单元提供放电回路以释放其累积的电荷，消除内建电场，下面结合图4、图5和图6进行说明。
图4(a)-(b)为本发明实施例的开关元件与遮光单元的连接示意图。如果阵列基板上的扫描线的数目为m，则相应地沿与每条扫描线平行的方向设置有m个遮光单元SU1，SU2，SU3，……，SUm-1与SUm，对应于每个遮光单元，在靠近每行扫描线的非显示区域内设置有m个开关元件T1，T2，T3，……，Tm-1与Tm，且m个开关元件的控制端连接在一起，由同一个控制信号进行控制。
图5(a)-(b)为本发明实施例的开关元件所加控制信号的时序图。其中，驱动期间指的是阵列基板上的全部像素单元在完成一帧画面的显示的时候所需的充放电时间，非驱动期间指的是两个相邻的驱动期间之间的间隔时间，一般用于对像素单元进行反向充电以使其能够回归初始状态。在本发明的实施例中，在驱动期间内同时关闭m个开关元件，此时m个遮光单元保持悬空，表现为高阻态，因此，将不会对位于显示区域内的薄膜晶体管(如图2中的21)的开态电流产生影响。在非驱动期间内同时开启m个开关元件，此时m个遮光单元各自通过开关元件与地端(GND)连接，遮光单元通过接地回路释放电荷，消除内建电场。本发明实施例的方法可以利用液晶显示面板的非驱动期间将累积的电荷释放掉，且不会对显示区域内的薄膜晶体管的正常工作产生影响，可实施性好。
本发明实施例的驱动方法需要在帧驱动时序中选取多对帧，每对帧由任意相邻的两帧构成。具体的，根据实际中遮光单元累积电荷的能力，可以选择在任意两帧之间的非驱动期间内开启开关元件，也可以选择在相隔多帧的非驱动期间内开启开关元件。进一步地，遮光单元的尺寸，液晶显示器在显示画面时其两基板间的电场的分布与电场的变化等多种因素都会对遮光单元累积电荷的能力产生影响，但通过实验发现，遮光单元的材料对其累积电荷的能力起主要作用。当遮光单元由金属材料制成时，由于金属材料的累积电荷的能力较强，所以需要比较频繁地对遮光单元进行放电，例如在任意两帧之间的非驱动期间内开启开关元件，可以将在前一帧内累积的电荷释放掉，如图6中的驱动方式A所示。当遮光单元由氧化硅制成时，由于氧化硅累积电荷的能力远低于金属材料，因此可以依次在间隔多帧的非驱动期间内使遮光单元放电，将其在多帧驱动期间内累积的电荷全部释放掉，如图6中的驱动方式B所示。
对于如图4(a)所示的电路，开关元件采用N型薄膜晶体管，遮光单元由金属钼制成，在任意两帧显示画面之间的非驱动期间内开启N型薄膜晶体管，其驱动的时序如图5(a)所示，在帧驱动期间内向N型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号VGL，使N型薄膜晶体管关闭，在帧驱动期间之间的间隔时间内向N型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号VGH，使N型薄膜晶体管开启，依次而循环。同样的，如果开关元件采用P型薄膜晶体管，遮光单元由金属钼制成，在任意两帧显示画面之间的非驱动期间内开启P型薄膜晶体管，其驱动的时序如图5(b)所示，在帧驱动期间内向P型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号VGH，使P型薄膜晶体管关闭，在帧驱动期间之间的间隔时间内向P型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号VGL，使P型薄膜晶体管开启，依次而循环。
本发明实施例的驱动方法，不占用液晶显示器正常工作时的驱动期间，不会对液晶显示器的正常显示造成影响，且无需在现有的帧驱动时序的基础上额外增加时序，操作简单，易于实施。同时由于遮光单元具有一体式结构，有利于实现高分辨率的像素设计，改善液晶显示器的显示效果。
实际中，对于所有需要设置遮光单元的阵列基板，均可以采用本发明实施例中所给出的阵列基板的结构，并配合应用上述驱动方法来消除内建电场的影响。进一步地，开关元件的具体结构取决于阵列基板的形式。举例而言，如果基板为低温多晶硅(Low Temperature p-Si，LTPS)阵列基板，则开关元件可以由LTPS来实现。制作本发明实施例的阵列基板时，可以在制作像素单元内的薄膜晶体管时，在对应的非显示区域内同步图案化形成开关元件，不需要增加任何新的工艺步骤，易于推广和实施。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种阵列基板，包括多个遮光单元以及设置于显示区域以外的多个开关元件，其中，
所述开关元件的信号输入端与所述遮光单元连接，信号输出端与地连接，控制端根据接收到的控制信号在预先选取的期间内开启所述开关元件以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述多个遮光单元沿着与扫描线垂直的方向排列，且每个遮光单元贯穿由同一条扫描线驱动的所有像素单元。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，每个遮光单元分别与一个开关元件相连接。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述多个开关元件的控制端连接在一起。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述开关元件包括薄膜晶体管。
6.一种用于驱动如权利要求1至5中任一项所述的阵列基板的方法，包括：
在帧驱动时序中选取多对帧，每对帧由任意相邻的两帧构成；
在帧驱动期间内关闭所述多个开关元件；
在选取的每对帧之间的非驱动期间内同时开启所述多个开关元件，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述遮光单元由金属材料制成时，在任意两帧之间的非驱动期间内同时开启所述多个开关元件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述开关元件为N型薄膜晶体管时，具体包括：
在帧驱动期间内向所述多个N型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号；
在所述帧驱动期间之间的非驱动期间内向所述多个N型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述开关元件为P型薄膜晶体管时，具体包括：
在帧驱动期间内向所述多个P型薄膜晶体管的栅极施加高电平控制信号；
在所述帧驱动期间之间的非驱动期间内向所述多个P型薄膜晶体管的栅极施加低电平控制信号，以释放掉所述遮光单元累积的电荷。
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