CN112433413A - 液晶显示器及其串扰消除方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器，其包括栅极驱动器、源极驱动器以及像素单元。像素单元包括第一子像素、第二子像素以及第三子像素。栅极驱动器电性连接至第一扫描线及第二扫描线。源极驱动器电性连接至第一数据线、第二数据线、第三数据线以及第四数据线。第一子像素电性连接至第一扫描线、第一数据线及第二数据线。第一数据线的第一数据信号与第二数据线的第二数据信号的极性相反。第二子像素电性连接至第二扫描线、第二数据线及第三数据线。第二数据线的第二数据信号与第三数据线的第三数据信号的极性相反。第三子像素电性连接至第一扫描线、第三数据线及第四数据线。第三数据线的第三数据信号与第四数据线的第四数据信号的极性相反。

Description

液晶显示器及其串扰消除方法
技术领域
关于一种液晶显示器及其串扰消除方法。具体而言，本发明通过将液晶显示器中像素单元内的各子像素连接至两条数据线，并在两条数据线中传送极性相反的数据信号，以消除垂直串扰。
背景技术
随着现在面板产品逐渐往窄边框化以及高分辨率的方向发展，拼缝小于5.5mm的超窄边框(Super Narrow Bezel)以及拼缝小于1mm的超窄边框(Zero Bezel)等超高清液晶显示器的应用，为面板行业注入新的活力和生机。采用将栅极驱动器以薄膜覆晶(chip onfilm；COF)封装方式的设计，将扫描线和数据线的驱动信号设计在同一侧，减小液晶显示器左右两边的宽度，实现超窄边框的效果。
然而，由于数据线与像素之间存在寄生电容，数据线信号变化会干扰像素信号的稳定性，随着超窄边框设计的分辨率增加，像素尺寸减小，数据线与像素之间的寄生电容对像素的耦合效应更加明显，使面板产生垂直串扰，影响面板的产品质量。
在传统的像素设计中，每一像素仅连接至一条数据线，且像素显示区与其左右两边数据线距离相同，通过像素左右两侧数据线驱动信号相反的方式使像素电压的耦合电压一正一反，平衡对像素的干扰，来解决垂直串扰的问题。
但是在栅极驱动器以薄膜覆晶封装方式的设计中，由于像素内存在扫描线垂直方向的走线，使得像素左右两侧数据线与像素电极的距离不同，导致数据线与像素电极的寄生电容也存在差异，采用普通的左右两侧数据线信号相反的方式不能完全抵消对像素的干扰。
有鉴于此，本领域亟需一种串扰消除机制，以解决栅极驱动器以薄膜覆晶封装方式的设计中，寄生电容对象素产生垂直串扰的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶显示器，其通过改变像素单元内三个子像素的排列方式，使每个子像素皆连接至两条数据线，并在两条数据线中传送极性相反的数据信号，以改善寄生电容对各子像素的耦合效应，并进一步降低垂直串扰的风险。
为达上述目的，本发明揭露一种液晶显示器，其包括栅极驱动器、源极驱动器以及像素单元。所述栅极驱动器电性连接至第一扫描线及第二扫描线。所述源极驱动器电性连接至第一数据线、第二数据线、第三数据线以及第四数据线。所述像素单元包括第一子像素、第二子像素以及第三子像素。所述第一子像素电性连接至所述第一扫描线、所述第一数据线以及所述第二数据线所述第一数据线的第一数据信号与所述第二数据线的第二数据信号的极性相反。所述第二子像素电性连接至所述第二扫描线、所述第二数据线以及所述第三数据线。所述第二数据线的所述第二数据信号与所述第三数据线的第三数据信号的极性相反。所述第三子像素电性连接至所述第一扫描线、所述第三数据线以及所述第四数据线，所述第三数据线的所述第三数据信号与所述第四数据线的第四数据信号的极性相反。
于一实施例中，所述第一扫描线包括第一垂直扫描线以及第一水平扫描线。所述第一垂直扫描线电性连接至所述栅极驱动器，用以自所述栅极驱动器接收第一扫描信号。所述第一水平扫描线电性连接至所述第一垂直扫描线，用以自所述第一垂直扫描线接收所述第一扫描信号，并提供所述第一扫描信号至所述第一子像素及所述第三子像素。
于一实施例中，所述第一垂直扫描线与下板共电极设置于第一金属层，以及所述第一水平扫描线设置于第二金属层，所述第一金属层及所述第二金属层之间设置绝缘层。
于一实施例中，所述第一水平扫描线穿过所述绝缘层的第一过孔电性连接至所述第一垂直扫描线。
于一实施例中，所述第二扫描线包括第二垂直扫描线以及第二水平扫描线。所述第二垂直扫描线电性连接至所述栅极驱动器，用以自所述栅极驱动器接收第二扫描信号。所述第二水平扫描线电性连接至所述第二垂直扫描线，用以自所述第二垂直扫描线接收所述第二扫描信号，并提供所述第二扫描信号至所述第二子像素。
于一实施例中，所述第二垂直扫描线与下板共电极设置于第一金属层，以及所述第二水平扫描线设置于第二金属层，所述第一金属层及所述第二金属层之间设置绝缘层。
于一实施例中，所述第二水平扫描线穿过所述绝缘层的过第二过孔电性连接至所述第二垂直扫描线。
于一实施例中，所述第一子像素、所述第二子像素以及所述第三子像素分别对应至红色、蓝色以及绿色。
于一实施例中，所述第一子像素的第一开口率、所述第二子像素的第二开口率以及所述第三子像素的第三开口率相同。
于一实施例中，所述第一子像素中存在第一寄生电容以及第二寄生电容，所述第二子像素中存在第三寄生电容以及第四寄生电容，以及所述第三子像素中存在第五寄生电容以及第六寄生电容。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，本领域技术人员便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样。
附图说明
图1描绘本发明液晶显示器的示意图。
图2描绘本发明像素单元的等效电路示意图。
图3是本发明像素单元的布局示意图。
图4描绘第一水平扫描线的截面图。
图5描绘第二水平扫描线的截面图。
图6为本发明描线信号的时脉图。
图7描绘本发明像素单元中子像素排列的示意图。
图8描绘本发明像素单元中子像素排列的示意图。
图9为本发明数据信号的时脉图。
图10为本发明数据信号的时脉图。
具体实施方式
以下将透过实施例来解释本发明内容，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。需说明者，以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，并非用以限制实际比例。
请参考图1-10。图1描绘本发明液晶显示器的示意图。液晶显示器1包括栅极驱动器2、源极驱动器3以及像素单元PXU。栅极驱动器1电性连接至第一扫描线及第二扫描线。源极驱动器2电性连接至第一数据线D1、第二数据线D2、第三数据线D3以及第四数据线D4。
像素单元PXU包括第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3，其分别对应至不同色彩。举例而言，第一子像素PX1为红色、第二子像素PX2为蓝色以及第三子像素PX3为绿色。需说明者，于本发明的子像素排列结构中，第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3对应的色彩可互换。换言之，第一子像素PX1亦可为蓝色或绿色，第二子像素PX2亦可为绿色或红色，以及第三子像素PX3亦可为红色或蓝色。
于本发明中，栅极驱动器2以及源极驱动器3是以薄膜覆晶(chip on film；COF)的方式封装，因此在液晶显示器1的走线中，每一条扫描线皆包括垂直扫描线及水平扫描线。各垂直扫描线接电性连接至栅极驱动器2，用以自栅极驱动器2接收扫描信号，再将扫描信号传送至对应的水平扫描线，再由水平扫描线将扫描信号传送至与其连接的子像素，以导通子像素内的薄膜晶体管。
请同时参考图2至图5，图2描绘本发明像素单元的等效电路示意图。图3是本发明像素单元的布局示意图。在制备过程中，垂直扫描线(例如：图1所示的第一垂直扫描线VG1、第二垂直扫描线VG2、第三垂直扫描线VG3以及第n条垂直扫描线VGn)与下板共电极CE设置于第一金属层M1，水平扫描线(例如：图1所示的第一水平扫描线HG1、第二水平扫描线HG2、第三水平扫描线HG3以及第n条水平扫描线HGn)设置于第二金属层M2，第一金属层M1及第二金属层M2之间设置绝缘层，且两层金属制备先后顺序可互换。换言之，于制备过程中，可将水平扫描线制作在第一金属层，以及将垂直扫描线制作在第二金属层。
垂直扫描线通过过孔将信号传输给与其电性连接的水平扫描线，下板共电极CE通过第二层做桥接金属，在面板显示区下板共电极CE形成网状结构，提升下板共电极CE信号的稳定性。数据线为第三层金属。一个像素单元PXU共包括四条数据线，其中每个子像素显示区内经过两条数据线，另外两条数据线从像素非显示区经过。
具体而言，第一扫描线包括第一垂直扫描线VG1以及第一水平扫描线HG1。第一垂直扫描线VG1从第一子像素PX1左侧的非显示区通过，且电性连接至栅极驱动器2，用以自栅极驱动器2接收第一扫描信号。第一水平扫描线HG1通过第一过孔11电性连接至第一垂直扫描线VG1，用以自第一垂直扫描线VG1接收第一扫描信号，并提供第一扫描信号至第一子像素PX1及第三子像素PX3，以导通第一子像素PX1中的薄膜晶体管T1以及第三子像素PX3中的薄膜晶体管T3。
请参考图4，其描绘第一水平扫描线的截面图。由底部开始依序为玻璃基板GLS、第一金属层M1、第一绝缘层IL1、第二金属层M2、第二绝缘层IL2、第三金属层M3、第三绝缘层IL3、第一色阻CF1、第三色阻CF3、第四绝缘层IL4以及导电膜CL。由图4中可看出，第一垂直扫描线VG1、第二垂直扫描线VG2、第三垂直扫描线VG3以及位于相邻的垂直扫描线之间的下板共电极CE皆设置在第一金属层M1。
于第一金属层M1上覆盖第一绝缘层IL1后再制作第二金属层M2。第二金属层M2为第一水平扫描线HG1，接着于第二金属层M2上覆盖第二绝缘层IL2后再制作第三金属层M3。第三金属层M3包括第一数据线D1、第二数据线D2、第三数据线D3以及第四数据线D4。接着，于第三金属层M3上覆盖第三绝缘层IL3后再制作对应第一子像素PX1的颜色的第一色阻CF1以及对应第三子像素PX3的颜色的第三色阻CF3，并在第一色阻CF1及第三色阻CF3上覆盖第四绝缘层IL4后，再覆盖导电膜CL。导电膜CL与像素电极设置于同一层，可用于屏蔽水平扫描线的电场信号。
第二扫描线包括第二垂直扫描线VG2以及第二水平扫描线HG2。第二垂直扫描线VG2从第一子像素PX1与第三子像素PX3中间通过，且电性连接至栅极驱动器2，用以自栅极驱动器2接收第二扫描信号。此外，第二垂直扫描线VG2还从第二子像素PX2中间通过，将第二子像素PX2分为左右两个显示区，且第二子像素PX2左右两个显示区的大小及比例皆相同。第二水平扫描线HG2通过第二过孔22电性连接至第二垂直扫描线VG2，用以自第二垂直扫描线VG2接收第二扫描信号，并提供第二扫描信号至第二子像素PX2，以导通第二子像素PX2中的薄膜晶体管T2。
请参考图5，其描绘第二水平扫描线的截面图。与第一水平扫描线HG1的截面图不同之处在于，在第三金属层M3上覆盖第三绝缘层IL3后，制作的是对应第二子像素PX2的颜色的第二色阻CF2，并在第二色阻CF2上覆盖第四绝缘层IL4后，再覆盖导电膜CL。导电膜CL与像素电极设置于同一层，可用于屏蔽水平扫描线的电场信号。
第三扫描线包括第三垂直扫描线VG3以及第三水平扫描线HG3。第三垂直扫描线VG3电性连接至栅极驱动器2，用以自栅极驱动器2接收第三扫描信号。第三水平扫描线HG3通过第三过孔33电性连接至第三垂直扫描线VG3，用以自第三垂直扫描线VG3接收第三扫描信号。
第一垂直扫描线VG1、第一水平扫描线HG1、第二垂直扫描线VG2、第二水平扫描线HG2、第三垂直扫描线VG3以及第三水平扫描线HG3的时脉图如图6所示。由于第一水平扫描线HG1通过第一过孔11电性连接至第一垂直扫描线VG1，因此第一水平扫描线HG1的时脉HGCLK1与第一垂直扫描线VG1的时脉VGCLK1同步。由于第二水平扫描线HG2通过第二过孔22电性连接至第二垂直扫描线VG2，因此第二水平扫描线HG2的时脉HGCLK2与第二垂直扫描线VG2的时脉VGCLK2同步。由于第三水平扫描线HG3通过第三过孔33电性连接至第三垂直扫描线VG3，因此第三水平扫描线HG3的时脉HGCLK3与第三垂直扫描线VG3的时脉VGCLK3同步。
第一子像素PX1除了电性连接至第一水平扫描线HG1以外，更连接至第一数据线D1以及第二数据线D2。第二子像素PX2除了电性连接至第二水平扫描线HG2以外，更连接至第二数据线D2以及第三数据线D3。第三子像素PX3除了电性连接至第一水平扫描线HG1以外，更连接至第三数据线D3以及第四数据线D4。因此，于像素单元PXU中，第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3的排列方式可如图7所示。
于其他实施例中，亦可将第一子像素PX1及第二子像素PX2的位置与第三子像素PX3的位置上下对掉，形成如图8所示的排列方式。不论第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3是以图7或图8的结构排列，第一子像素PX1的第一开口率、第二子像素PX2的第二开口率以及第三子像素PX3的第三开口率皆相同。
此外，第二子像素PX2被第二垂直扫描线VG2分为左右两个显示区，其左右两个显示区比例通常为1:1，然而第二子像素PX2的开口率主要受总显示区大小的影响，因此在第二子像素PX2的总显示区与第一子像素PX1及第三子像素PX3相同的情况下，第二子像素PX2的第二开口率与第一子像素PX1的第一开口率以及第三子像素PX3的第三开口率相同。
于图2中可看出，第一子像素PX1中至少包括薄膜晶体管T1、液晶电容CLC1、存储电容CST1，且存在第一寄生电容CP1D1以及第二寄生电容CP1D2。第二子像素PX2中至少包括薄膜晶体管T2、液晶电容CLC2、存储电容CST2，且存在第三寄生电容CP2D2以及第四寄生电容CP2D3。第三子像素PX3中至少包括薄膜晶体管T3、液晶电容CLC3、存储电容CST3，且存在第五寄生电容CP3D3以及第六寄生电容CP3D4。此外，寄生电容CVG1D1存在于第一数据线D1和第一垂直扫描线VG1之间。寄生电容CVG2D3存在于第二数据线D3和第二垂直扫描线VG2之间。寄生电容CVG3D4存在于第四数据线D4和第三垂直扫描线VG3之间。
第一寄生电容CP1D1存在于第一数据线D1与第一子像素PX1之间，以及第二寄生电容CP1D2存在于第二数据线D2与第一子像素PX1之间，因此第一数据线D1传送的第一数据信号及第二数据线D2传送的第二数据信号变化会干扰第一子像素PX1信号的稳定性，产生垂直串扰。
第三寄生电容CP2D2存在于第二数据线D2与第二子像素PX2之间，以及第四寄生电容CP2D3存在于第三数据线D3与第二子像素PX2之间，因此第二数据线D2传送的第二数据信号及第三数据线D3传送的第三数据信号变化会干扰第二子像素PX2信号的稳定性，产生垂直串扰。
第五寄生电容CP3D3存在于第三数据线D3与第三子像素PX3之间，以及第六寄生电容CP3D4存在于第四数据线D4与第三子像素PX3之间，因此第三数据线D3传送的第三数据信号极第四数据线D4传送的第四数据信号变化会干扰第三子像素PX3信号的稳定性，产生垂直串扰。
为了解决垂直串扰的问题，本发明于第一数据线D1传送的第一数据信号与第二数据线D2传送的第二数据信号的极性相反，于第二数据线D2传送的第二数据信号与第三数据线D3传送的第三数据信号的极性相反，以及于第三数据线D3传送的第三数据信号与第四数据线D4传送的第四数据信号的极性相反。
详言之，请参考图9及图10，第一数据信号的时脉DCLK1与第二数据信号的时脉DCLK2的极性相反，代表第一数据信号的时脉DCLK1与第二数据信号的时脉DCLK2相位及极性皆相反。当第一数据信号的时脉DCLK1为正极性时，第二数据信号的时脉DCLK2为负极性，以及当第一数据信号的时脉DCLK1为负极性时，第二数据信号的时脉DCLK2为正极性。
第二数据信号的时脉DCLK2与第三数据信号的时脉DCLK3的极性相反，代表第二数据信号的时脉DCLK2与第三数据信号的时脉DCLK3相位及极性皆相反。当第二数据信号的时脉DCLK2为正极性时，第三数据信号的时脉DCLK3为负极性，以及当第二数据信号的时脉DCLK2为负极性时，第三数据信号的时脉DCLK3为正极性。
第三数据信号的时脉DCLK3与第四数据信号的时脉DCLK4的极性相反，代表第三数据信号的时脉DCLK3与第四数据信号的时脉DCLK4相位及极性皆相反。当第三数据信号的时脉DCLK3为正极性时，第四数据信号的时脉DCLK4为负极性，以及当第三数据信号的时脉DCLK3为负极性时，第四数据信号的时脉DCLK4为正极性。
举例而言，假设使液晶电容CLC1、液晶电容CLC2以及液晶电容CLC3内液晶分子翻转的参考电压为7伏特(Volt；V)，高于7V为正极性，低于7V为负极性。当第一数据信号的时脉DCLK1为14V时，第二数据信号的时脉DCLK2为0V。当第二数据信号的时脉DCLK2为0V时，第三数据信号的时脉DCLK3为14V。当第三数据信号的时脉DCLK3为14V时，第四数据信号的时脉DCLK4为0V。
图9所示之时脉图为点反转形式的极性相反。图10所示之时脉图为列反转形式的极性相反，信号的正负极性以一帧为单位产生变化。于本发明中，仅需于同一个子像素所连接的两条数据线传送极性相反的数据信号，即可消除子像素与数据线间所存在的寄生电容造成垂直串扰的问题，并不限制仅能以点反转形式传送数据信号，或仅能以烈反转形式传送数据信号。换言之，只要于同一个子像素所连接的两条数据线传送极性相反的数据信号皆属于本发明的范畴。
此外，第一子像素PX1与第一垂直扫描线VG1之间还存在寄生电容CVG1P1，寄生电容CVG1P1也会影响第一子像素PX1信号的稳定性，第二子像素PX2与第二垂直扫描线VG2之间还存在寄生电容CVG2P2，寄生电容CVG2P2也会影响第二子像素PX2信号的稳定性，以及第三子像素PX3与第三垂直扫描线VG3之间还存在寄生电容CVG3P3，寄生电容CVG3P3也会影响第三子像素PX3信号的稳定性。由于主要是因为数据线信号变化造成垂直串扰的问题，因此于本发明中主要针对数据线的信号变化作调整，来抵消对各子像素的耦合效应，降低垂直串扰的风险。
需说明者，本领域技术人员可了解第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3中更包括其他寄生电容，例如：薄膜晶体管内部栅极与源极间的寄生电容以及栅极与漏极间的寄生电容，由于该些寄生电容相较于前述第一寄生电容CP1D1、第二寄生电容CP1D2、第三寄生电容CP2D2、第四寄生电容CP2D3、第五寄生电容CP3D3以及第六寄生电容CP3D4对第一子像素PX1、第二子像素PX2以及第三子像素PX3信号稳定性的影响较小，故于本发明中不特别针对对各个子像素影响较小的寄生电容作说明。
综上所述，本发明通过改变像素单元内子像素之间的排列方式，并使每个子像素连接到两条数据线，通过在每个子像素连接的两条数据线中传送相反的信号，以减低寄生电容对各子像素的耦合效应。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
栅极驱动器，电性连接至第一扫描线及第二扫描线；
源极驱动器，电性连接至第一数据线、第二数据线、第三数据线以及第四数据线；以及
像素单元，所述像素单元包括：
第一子像素，电性连接至所述第一扫描线、所述第一数据线以及所述第二数据线，所述第一数据线的第一数据信号与所述第二数据线的第二数据信号的极性相反；
第二子像素，电性连接至所述第二扫描线、所述第二数据线以及所述第三数据线，所述第二数据线的所述第二数据信号与所述第三数据线的第三数据信号的极性相反；以及
第三子像素，电性连接至所述第一扫描线、所述第三数据线以及所述第四数据线，所述第三数据线的所述第三数据信号与所述第四数据线的第四数据信号的极性相反。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一扫描线包括：第一垂直扫描线，电性连接至所述栅极驱动器，用以自所述栅极驱动器接收第一扫描信号；以及
第一水平扫描线，电性连接至所述第一垂直扫描线，用以自所述第一垂直扫描线接收所述第一扫描信号，并提供所述第一扫描信号至所述第一子像素及所述第三子像素。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一垂直扫描线与下板共电极设置于第一金属层，以及所述第一水平扫描线设置于第二金属层，所述第一金属层及所述第二金属层之间设置绝缘层。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一水平扫描线穿过所述绝缘层的第一过孔电性连接至所述第一垂直扫描线。
5.如权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二扫描线包括：第二垂直扫描线，电性连接至所述栅极驱动器，用以自所述栅极驱动器接收第二扫描信号；以及
第二水平扫描线，电性连接至所述第二垂直扫描线，用以自所述第二垂直扫描线接收所述第二扫描信号，并提供所述第二扫描信号至所述第二子像素。
6.如权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二垂直扫描线与下板共电极设置于第一金属层，以及所述第二水平扫描线设置于第二金属层，所述第一金属层及所述第二金属层之间设置绝缘层。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二水平扫描线穿过所述绝缘层的过第二过孔电性连接至所述第二垂直扫描线。
8.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一子像素、所述第二子像素以及所述第三子像素分别对应至红色、蓝色以及绿色。
9.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一子像素的第一开口率、所述第二子像素的第二开口率以及所述第三子像素的第三开口率相同。
10.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一子像素中存在第一寄生电容以及第二寄生电容，所述第二子像素中存在第三寄生电容以及第四寄生电容，以及所述第三子像素中存在第五寄生电容以及第六寄生电容。
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