CN203444220U - 一种阵列基板及显示装置 - Google Patents

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李小和
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种阵列基板及显示装置，涉及显示技术领域。该阵列基板包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个所述像素单元包括像素电极，每个所述像素单元还包括公共电极；在所述像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的所述公共电极的电压极性相同；相邻像素单元的所述公共电极的电压极性相反。采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。

Description

一种阵列基板及显示装置
技术领域
本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板及显示装置。
背景技术
液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）因其所具有的功耗低、外形轻薄以及无辐射等特点而倍受工程师青睐，因此已被广泛地应用于包括电脑、手机等电子产品在内的各种电子设备中。液晶显示器通常包括对盒成型的阵列基板、彩膜基板以及位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其显示原理主要是通过改变液晶层两端的电位差，即可改变液晶层内液晶分子的旋转角度，使得液晶的光透性发生改变，以显示出不同的图像。
一般而言，施加在液晶层两端的电压极性必须每隔一预定时间进行反转，以避免液晶材料产生极化而造成永久性的破坏。常见的像素阵列极性反转的方式有帧反转、列反转、行反转和点反转四种。其中，在上一帧写入结束、下一帧写入开始之前，如果在整帧上的像素所储存的电压极性ΔV(定义ΔV=像素电压Vpixel-公共电压Vcom)都是相同的（全部是正或全部是负），即称为帧反转；若是同一列上的像素所储存的电压极性都是相同的，且左右相邻的列上的像素所储存的电压极性相反，即称为列反转；若是同一行上的像素所储存的电压极性都是相同的，且上下相邻的行上的像素所储存的电压极性相反，即称为行反转；若是每个像素所储存的电压极性，都与其上下左右相邻的像素所储存的电压极性相反，即称为点反转。为了提高整个显示画面的品质，像素点反转驱动方式已逐渐成为目前主流的驱动方式。
在现有的点反转驱动方式下，数据线信号需要在每行栅线的扫描时间内反转一次，以实现如图1所示的点反转驱动，其时序图如图2所示，其中定义每一像素单元显示某灰阶需要ΔV=2V，逐行扫描的公共电极电压Vcom=3V，由于栅线G1和数据线所界定的像素单元极性为正(Vpixel-Vcom=2)，则数据线D1电压为5V，栅线G2和数据线D1所界定的像素区域极性为负(Vpixel-Vcom=-2)，则数据线电压为1V。以此类推，数据线D1电压需要在1V与5V之间不断来回反转，数据线D2与数据线D1极性相反，故数据线D2电压需要在-1V与-5V之间不断来回反转，采用这样一种点反转驱动方式，由于数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅相当大，因而在正负极性灰阶电压的切换过程中会带来很大的功耗。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种阵列基板及其驱动方法、显示装置，可以降低点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
本实用新型实施例的一方面，提供一种阵列基板，包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个所述像素单元包括像素电极，每个所述像素单元还包括公共电极；
在所述像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的所述公共电极的电压极性相同；
相邻像素单元的所述公共电极的电压极性相反。
本实用新型实施例的另一方面，提供一种显示装置，包括如上所述的阵列基板。
进一步地，每个所述公共电极的电压在每一帧画面显示结束时极性反转一次。
具体的，所述阵列基板还包括：
驱动电路，所述驱动电路与所述公共电极电连接，用于控制每个所述公共电极的电压。
每个行列数之和相同的像素单元的所述公共电极之间电连接，形成公共电极条；
所述驱动电路包括第一输出端和第二输出端；
所述第一输出端连接奇数行公共电极条，所述第二输出端连接偶数行公共电极条，所述第一输出端与所述第二输出端输出电压的极性相反。
进一步地，所述多个奇数行公共电极条为一体结构，所述多个偶数行公共电极条为一体结构。
此外，所述第一输出端和所述第二输出端均可以采用栅线金属层制成。
本实用新型实施例提供的阵列基板及显示装置，该阵列基板包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个像素单元包括像素电极，每个像素单元还包括公共电极；在像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的公共电极的电压极性相同；相邻像素单元的公共电极的电压极性相反。采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
附图说明
图1为现有技术中一种采用点反转驱动方式下阵列基板的电路示意图；
图2为现有技术中采用点反转驱动方式驱动阵列基板的信号时序示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种阵列基板的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种阵列基板中TFT区域的结构剖视图；
图5为本实用新型实施例提供的一种采用点反转驱动方式下阵列基板的电路示意图；
图6为本实用新型实施例提供的另一采用点反转驱动方式下阵列基板的电路示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种阵列基板驱动方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供的阵列基板，如图3所示，包括由横纵交叉的多条栅线31和数据线32划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元33，每个像素单元33又包括像素电极331，其中，每个像素单元33还包括公共电极332。
在像素单元33矩阵中，行列数之和相同的像素单元33对应的公共电极332的电压极性相同。
相邻像素单元33的公共电极332的电压极性相反。
例如，在如图3所示的像素单元33矩阵中，第2行第1列像素单元的行列数之和与第1行第2列像素单元的行列数之和相等，第3行第1列、第2行第2列以及第1行第3列像素单元的行列数之和相等，以此类推。由于行列数之和相等的像素单元呈一条斜线排列，因此可以将每一组斜向排列的像素单元所对应的公共电极相连接，形成斜向排列的多组公共电极条，多组公共电极条相互平行。其中，可以将行列数之和均为2n-1的像素单元所对应的公共电极组成的公共电极条称为奇数行公共电极条，将行列数之和均为2n的像素单元所对应的公共电极组成的公共电极条称为偶数行公共电极条，其中n为自然数。
采用这样一种结构的阵列基板，通过控制输入像素电极331和公共电极332的电压可以实现点反转驱动。进一步地，在一帧画面显示结束时，每个公共电极332的电压极性还将反转一次，从而可以提高电压反转的频率，进一步避免液晶材料发生极化，提高了显示装置的质量。
本实用新型实施例提供的阵列基板，包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个像素单元包括像素电极，每个像素单元还包括公共电极；在像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的公共电极的电压极性相同；相邻像素单元的公共电极的电压极性相反。采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
需要说明的是，在本实用新型实施例中，像素单元的相邻具体是指在一个呈矩阵形式排列的像素单元阵列中，与该像素单元上下左右方向相邻，即对于一个像素单元来说，最多可以有四个相邻的像素单元。
进一步地，在如图3所示的阵列基板中，该阵列基板还包括驱动电路34，该驱动电路34与公共电极332电连接，用于控制每个公共电极332的电压。
其中，该驱动电路34可以包括第一输出端341和第二输出端342。该第一输出端341连接奇数行公共电极条，第二输出端342连接偶数行公共电极条，该第一输出端341与第二输出端342输出电压的极性相反。
在本实用新型实施例中，奇数行公共电极条均可以采用相同电压，同样偶数行公共电极条也可以采用相同电压，因此可以将所有的奇数行公共电极条采用一体结构制成，将所有的偶数行公共电极条也采用一体结构制成，这样一来，可以大大降低阵列基板的制作难度。
进一步地，第一输出端341和第二输出端342均可以采用栅线金属层制成。其中，栅线金属层主要用于形成栅线的图案，在本实用新型实施例中，可以通过对栅线金属层进行一次构图工艺同时形成栅线以及第一输出端341和第二输出端342的图案，这样可以简化阵列基板的层级结构，降低产品的生产难度。
具体的，驱动电路34可以采用驱动芯片IC，在图3所示的阵列基板中，条状的公共电极332在面板周边通过栅绝缘层和钝化层（图3中未示出）的过孔与最底层的栅线金属层连接，栅线金属层最终连接到驱动芯片IC的引脚上，以便驱动芯片IC内部的信号能加载到公共电极332上，这样将斜向的公共电极332串联在一起，有利于降低点反转模式下的驱动功耗。这里需要特别说明的是，左右相邻像素以及上下相邻像素之间的公共电极332虽然不是全部连接在一起，但是在栅线31和数据线32两边均会有一定宽度的黑矩阵（在彩膜基板上制作），因此并不会产生漏光的现象。
本实用新型实施例提供的阵列基板可以适用于FFS（Fringe FieldSwitching，边缘场开关）型、AD-SDS（Advanced-Super DimensionalSwitching，简称为ADS，高级超维场开关）型以及IPS（In Plane Switch，横向电场效应）型等像素电极与公共电极均设置于阵列基板上的一类液晶显示装置的生产。
在如图3所示的阵列基板中，是以FFS型的液晶显示装置为例进行的说明。该像素电极331通过TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）分别与栅线31和数据线32相连接。
其中，TFT区域的剖面图可以如图4所示，包括形成在基板40上的TFT的栅极41，其上形成栅绝缘层42，有源层43形成在栅绝缘层42上并位于栅极层41的上方，TFT的源极441的一端位于栅极41的上方，另一端与数据线（图4中未示出）连接，漏电极442的一端位于栅极41的上方，另一端与像素电极331连接，源极441与漏极442之间形成TFT沟道区域45。钝化层46形成在上述结构图形上，条状排列的公共电极332形成在钝化层46上，工作时，所有像素区域内的公共电极332采用相同的电压，每个像素区域内的像素电极331采用相同或相反的电压，通过像素电极331与公共电极332之间的边缘电场驱动液晶分子的偏转，从而实现黑白和灰度的显示。
需要说明的是，在FFS型显示装置的阵列基板中，公共电极和像素电极可以异层设置，其中位于上层的电极包含多个条形电极，位于下层的电极可以为平板形或同样采用条形电极，本实用新型对此并不做限制。其中，异层设置是针对至少两种图案而言的，至少两种图案异层设置是指，分别将至少两层薄膜通过构图工艺形成至少两种图案。对于两种图案异层设置是指，通过构图工艺，由两层薄膜各形成一种图案。例如，公共电极和像素电极异层设置是指：由第一层透明导电薄膜通过构图工艺形成下层电极，由第二层透明导电薄膜通过构图工艺形成上层电极，其中，下层电极为公共电极（或像素电极），上层电极为像素电极（或公共电极）。应当理解，以上也仅是对本实用新型实施例所做的举例说明，而并非对本实用新型所做的限制。
采用本实用新型实施例所提供的这样一种阵列基板，可以在实现点反转驱动方式的同时有效降低阵列基板的功耗。
为了更好地理解上述原理，以下参照图5所示的像素单元示意图对本实用新型实施例提供的阵列基板驱动方式进行举例说明。定义显示某灰阶需要像素电极和公共电极之间具有2V的电压差，正极性像素的公共电极电压为-3V，负极性像素的公共电极为3V，即图5中斜虚线A贯穿的像素的公共电极的电压为-3V，斜实线B贯穿的像素的公共电极的电压为3V。
如图5所示，由于栅线G1和数据线D1所界定的像素区域极性为正(Vpixel-Vcom=2)，则数据线电压为2+（-3）=-1V。栅线G2和数据线D1所界定的像素区域极性为负(Vpixel-Vcom=-2)，则数据线电压为-2+3=1V。同理可知栅线G3与数据线D1所界定的像素区域极性为正，则数据线电压为-1V。依次规律，数据线D1，D3，D5……的电压在-1V与1V之间不断来回翻转，反转的频率为每扫描一行栅线反转一次。
栅线G1和数据线D2所界定的像素区域极性为负(Vpixel-Vcom=-2)，而公共电极电压为3V，则数据线电压为-2+3=1V。栅线G2和数据线D2所界定的像素区域极性为正(Vpixel-Vcom=2)，而公共电极电压为-3V，则数据线电压为2+（-3）=-1V。依次规律，数据线D2，D4，D6……的电压同样在-1V与1V之间不断来回翻转，反转的频率为每扫描一行栅线反转一次。
综上所述，这种设计结构在点反转驱动方式下，所有数据线D1，D2，D3……的电压均在-1V与1V之间不断来回反转，反转的频率为每扫描一行栅线反转一次。相比传统奇偶行(列)公共电极均为3V，数据线需要在1V与5V之间不断来回反转，明显可以节省功耗。
这里需要特别说明的是为使帧与帧之间像素的极性亦反转，如图6所示，公共电极A与公共电极B的电压极性在每帧画面结束后反转一次。这种设计不但可以实现点反转的驱动模式，而且还可以节省数据线上的电压输出从而节省整个面板的驱动功耗。
采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的阵列基板。
在本实用新型实施例中，显示装置具体可以包括液晶显示装置，例如该显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机或平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。
需要说明的是，阵列基板可以适用于FFS（Fringe Field Switching，边缘场开关）型、AD-SDS（Advanced-Super Dimensional Switching，简称为ADS，高级超维场开关）型以及IPS（In Plane Switch，横向电场效应）型等像素电极与公共电极均设置于阵列基板上的一类液晶显示装置的生产。
其中，阵列基板的详细结构已在前述实施例中做了详细的描述，此处不再赘述。
本实用新型实施例提供的显示装置，包括阵列基板，该阵列基板又包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个像素单元包括像素电极，每个像素单元还包括公共电极；在像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的公共电极的电压极性相同；相邻像素单元的公共电极的电压极性相反。采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
本实用新型实施例还提供了一种阵列基板驱动方法，该阵列基板包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个像素单元包括像素电极，如图7所示，该方法包括：
S701、在进行第一帧画面显示时，向在像素单元矩阵中，行列数之和为2n-1的像素单元对应的公共电极输入第一电压。
S702、向在像素单元矩阵中，行列数之和为2n的像素单元对应的公共电极输入第二电压，该第一电压和第二电压极性相反。
其中，每个像素单元包括公共电极，n为自然数。
需要说明的是，在进行第一帧画面显示时，步骤S701和步骤S702并无严格的先后顺序，二者的执行顺序可以相互倒换。
例如，在如图3所示的像素单元33矩阵中，第2行第1列像素单元的行列数之和与第1行第2列像素单元的行列数之和相等，第3行第1列、第2行第2列以及第1行第3列像素单元的行列数之和相等，以此类推。由于行列数之和相等的像素单元呈一条斜线排列，因此可以将每一组斜向排列的像素单元所对应的公共电极相连接，形成斜向排列的多组公共电极条，多组公共电极条相互平行。其中，可以将行列数之和均为2n-1的像素单元所对应的公共电极组成的公共电极条称为奇数行公共电极条，将行列数之和均为2n的像素单元所对应的公共电极组成的公共电极条称为偶数行公共电极条，其中n为自然数。
本实用新型实施例提供的阵列基板及其驱动方法、显示装置，该阵列基板包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个像素单元包括像素电极，每个像素单元还包括公共电极；在像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的公共电极的电压极性相同；相邻像素单元的公共电极的电压极性相反。采用这样一种结构的阵列基板，在实现了点反转驱动的同时，大大降低了数据线驱动电压在正负极性灰阶之间的电压摆幅，从而有效降低了点反转驱动模式下阵列基板的功耗。
进一步地，如图7所示，所述方法还包括：
S703、在进行第二帧画面显示时，向第一帧画面显示时电压为第一电压的公共电极输入第二电压，向第一帧画面显示时电压为第二电压的公共电极输入第一电压。
采用这样一种结构的阵列基板，通过控制输入像素电极和公共电极的电压可以实现点反转驱动。进一步地，在一帧画面显示结束时，每个公共电极的电压极性还将反转一次，从而可以提高电压反转的频率，进一步避免液晶材料发生极化，提高了显示装置的质量。
本实用新型实施例提供的阵列基板可以适用于FFS（Fringe FieldSwitching，边缘场开关）型、AD-SDS（Advanced-Super DimensionalSwitching，简称为ADS，高级超维场开关）型以及IPS（In Plane Switch，横向电场效应）型等像素电极与公共电极均设置于阵列基板上的一类液晶显示装置的生产。
在本实用新型实施例中，是以FFS型的液晶显示装置为例进行的说明。该像素电极通过TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）分别与栅线和数据线相连接。这样一种FFS结构的阵列基板通过同一平面内像素电极边缘所产生的平行电场以及像素电极层与公共电极层间产生的纵向电场形成多维电场，使液晶盒内像素电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转转换，从而提高了平面取向系液晶工作效率并增大了透光效率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种阵列基板，包括由横纵交叉的多条栅线和数据线划分成的呈矩阵状排列的多个像素单元，每个所述像素单元包括像素电极，其特征在于，每个所述像素单元还包括公共电极；
在所述像素单元矩阵中，行列数之和相同的像素单元对应的所述公共电极的电压极性相同；
相邻像素单元的所述公共电极的电压极性相反。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每个所述公共电极的电压在每一帧画面显示结束时极性反转一次。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括：
驱动电路，所述驱动电路与所述公共电极电连接，用于控制每个所述公共电极的电压。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，每个行列数之和相同的像素单元的所述公共电极之间电连接，形成公共电极条；
所述驱动电路包括第一输出端和第二输出端；
所述第一输出端连接奇数行公共电极条，所述第二输出端连接偶数行公共电极条，所述第一输出端与所述第二输出端输出电压的极性相反。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述多个奇数行公共电极条为一体结构，所述多个偶数行公共电极条为一体结构。
6.根据权利要求4或5所述的阵列基板，其特征在于，所述第一输出端和所述第二输出端均采用栅线金属层制成。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的阵列基板。
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