CN101539698A - 一种显示器阵列基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示器阵列基板，该基板上，沿着栅线的扫描顺序，相邻扫描的两行栅线之间设置有开关器件，该开关器件用于实现所述相邻扫描的两行栅线中后扫描的栅线与公共电极构件之间的导通和关断，且该开关器件的控制端构件与所述相邻扫描的两行栅线中首先扫描的栅线电接触。利用本发明，可以提高栅线远端亚像素的充电能力，从而提高阵列基板上整行亚像素的充电率的均一性，降低了充分充电的难度，同时可以降低各行栅线上亚像素的充电时间，进而降低整个显示器的充电时间，可以满足高分辨率显示器的充电需求。
Description
技术领域
本发明涉及显示器的基板设计技术领域，尤其涉及一种可以实现栅极预充电的显示器阵列基板。
背景技术
目前，采用有源矩阵扫描显示技术的显示器日趋成熟，其中典型的代表有薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)和薄膜晶体管有机发光显示器(TFT-OLED)等。有源矩阵逐行扫描显示器的特点是：采用具有由多行栅线和多列数据线划分成的亚像素矩阵结构的阵列基板，扫描方式可以是逐行扫描或隔行扫描，其中每个矩阵点就是一个亚像素，即一个基本的显示单位；每一个亚象素实质上是一个可以充电的显示单元，通过一个有源元件进行充电控制，这个有源元件可以是三端有源元件或二端有源元件，目前常用的是三端有源元件，一般采用TFT，因此通常对采用TFT进行有源控制的显示器又称为TFT显示器。
对于有源矩阵扫描显示器来说，阵列基板的电路架构基本上是相似的，下面以TFT-LCD为例进行说明。
图1为目前TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图。阵列基板结构包括形成在基板上的栅线和数据线，栅线和数据线限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极和源、漏电极。参见图1，该阵列基板具有由多行栅线和多列数据线划分成的亚像素矩阵结构。所述Vgn、Vgn+1、Vgn+2分别为该阵列基板的第n、n+1、n+2条栅线的电压，Vcom为该阵列基板的公共电极引线的电压。在一个亚像素100中，所述Clc为TFT基板上的像素电极和彩膜基板上的公共电极之间形成的液晶电容，用于利用对应的数据线充电，使亚像素的液晶分子偏转，使亚象素显示出相应的灰度，Cst为存储电容，用于保持亚像素的充电电压，以使亚像素的显示状态持续到下一次充电。所述TFT 101相当于一个开关器件，在实际基板结构中是由栅极构件、源极构件和漏极构件构成。如图1所示，通过TFT 101栅极构件G上的电压控制漏极构件D和源极构件S之间的导通和关断，当栅线给电导致栅极构件G上的电压大于门限值则导通漏极构件D和源极构件S，数据驱动电路会给数据线施加数据信号电压以对所述液晶电容进行充电，当栅极构件G上的电压小于门限值则关断漏极构件D和源极构件S，但由于存储电容中存储有电压，电极间的液晶层分子继续有电压施加场作用，从而使液晶层能够稳定地工作直到下一次充电。
TFT-LCD显示为一种电压保持的显示方式，在显示每一帧画面时，每一个亚像素上充的电压需要稳定保持到下一帧画面。参见图1，如果TFT-LCD为逐行扫描的充电方式，栅线驱动电路会依次在各行栅线左端上输入波形栅线信号电压(如图1中Vgn、Vgn+1、Vgn+2所示)，依序将与每一行栅线连接的TFT打开，好让整排的数据线同时将一整行的亚像素充电到各自所需的电压，显示不同的灰阶。当一行充好电时，该行栅线上的电压关闭，然后下一行栅线的电压打开，再由相同的一排数据线对下一行的亚像素进行充电。如此依序下去，当充好了最后一行的亚像素，便又回过来从头从第一行再开始充电。如果是隔行扫描方式，栅线驱动电路隔行在所述栅线上输入波形栅线信号电压，例如一般先扫描奇数行，在扫描完奇数行后再扫描偶数行，亚象素的显示原理与逐行扫描是一样的。
但是，上述现有的显示器阵列基板存在以下缺陷：
栅线的电阻和电容会对栅线信号产生延迟，导致距离栅线信号输入端越远的亚像素的充电率(相当于充电能力)越低，整条栅线上各亚像素的充电率均一性较差，像素电压充入混乱。
图2为现有阵列基板的栅线信号延迟的结构示意图。该图2是从信号延迟的角度来看的一个等效电路图。参见图2，左上端为栅线电压Vg的信号输入端，所以充电方向为从左至右，沿充电方向，各个亚象素可以看作是电阻和电容的组合，例如对于其中一个亚像素100，包括电阻201和电容202。沿着所述充电方向，在每个位置有着不同电阻值和电容值。随着与信号输入端的距离的增加，栅线的电阻和电容都会正比性的增加，因此导致距离信号输入端越远，栅线的信号延迟越大。图3为现有阵列基板的栅线信号延迟的效果示意图。参见图3，横坐标为时间，纵坐标为电压，其中的矩形波线301为栅线的信号输入端输入的矩形波电压，左侧各条曲线为距离栅线信号输入端从近到远的各个亚像素TFT栅极电压的上升沿轨迹，右侧各条曲线为距离栅线信号输入端从近到远的各个亚像素TFT栅极电压的下降沿轨迹，所述实线302为使TFT导通的栅极电压线。所述亚像素TFT栅极电压的上升沿轨迹、下降沿轨迹与所述矩形波电压线301以及导通栅极电压线302所围成的面积体现了该亚像素存储电容的充电能力，面积越大充电能力越强。从图3中可以明显地看出，亚像素距离信号输入端越远，其对应TFT栅极电压延迟越大，该亚像素的存储电容的充电时间越短，充电能力越弱，从而导致整行栅线的各个亚像素的充电率均一性较差，像素电压充入比较混乱。
为了防止像素电压的充入混乱性，提高充电率的均一性，目前的改进方案通常是人为延迟数据线信号，即把数据线上的数据信号的给电时间滞后于栅线的给电时间。然而，延迟数据线信号的同时也减少了像素电极的充电时间，导致充电能力的降低，增加了充分充电的难度。另一方面，在一定的工程能力下，如果要提高TFT的充电能力，只能通过增大TFT尺寸来实现，这会导致残象、亮度降低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种显示器阵列基板，以提高阵列基板上整行亚像素的充电率的均一性。
为了实现上述发明目的，本发明的主要技术方案为：
一种显示器阵列基板，阵列基板结构包括形成在基板上的栅线和数据线，栅线和数据线限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极和源、漏电极，沿着栅线的扫描顺序，相邻扫描的两行栅线之间设置有开关器件，该开关器件用于实现所述相邻扫描的两行栅线中后扫描的栅线与公共电极构件之间的导通和关断，且该开关器件的控制端构件与所述相邻扫描的两行栅线中首先扫描的栅线电接触。
优选的，所述显示器阵列基板的扫描顺序为逐行扫描，所述相邻扫描的两行栅线为在物理空间上逐行相邻的栅线。
优选的，所述显示器阵列基板的扫描顺序为隔行扫描，所述相邻扫描的两行栅线为在物理空间上隔行相邻的栅线。
优选的，所述相邻扫描的两行栅线之间的开关器件设置在所述相邻扫描的两行栅线的信号输入末端。
优选的，所述相邻扫描的两行栅线之间的开关器件为构成薄膜晶体管的开关结构，其中构成该薄膜晶体管栅极的构件与所述相邻扫描的两行栅线中首先扫描的栅线电接触，构成该薄膜晶体管另外两极的构件分别与所述相邻扫描的两行栅线中后扫描的栅线和公共电极构件电接触。
优选的，所述的公共电极构件为阵列基板上的公共电极引线。
优选的，所述的公共电极构件为阵列基板周边的为彩膜基板提供公共电压的引线。
优选的，所述的显示器阵列基板为薄膜晶体管液晶显示器阵列基板。
优选的，所述的显示器阵列基板为有机发光显示器阵列基板。
本发明中，沿着扫描顺序，相邻扫描的两行栅线之间设置有开关器件，该开关器件用于实现后扫描的栅线与公共电极构件之间的导通和关断，且该开关器件的控制端构件与首先扫描的栅线电接触，在某一行栅线开启的时候，利用所述开关器件导通，将下一行扫描的栅线冲入公共电压，从而可以有效地提高距离栅线信号输入端较远的亚像素的充电能力，提高阵列基板上整行亚像素的充电率均一性。同时，由于采用本发明的阵列结构就可以提高整行亚像素的均一性，从而可以避免人为延迟数据线信号，进一步保证了亚像素的充电能力，降低了充分充电的难度。
另外，对于逐行或隔行扫描充电的显示器，亚像素的充电时间会随着基板行数的提高而减少。以60Hz的全高清分辨率为例，像素的充电时间为15微秒以内。而采用本发明的阵列结构，由于可以在整行栅线上预充入公共电压，因此可以降低各行栅线上亚像素的充电时间，进而降低整个显示器的充电时间，可以满足高分辨率显示器的充电需求。
附图说明
图1为目前TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图；
图2为现有阵列基板的栅线信号延迟的结构示意图；
图3为现有阵列基板的栅线信号延迟的效果示意图；
图4为本发明所述的一种逐行扫描TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图；
图5为本发明所述的另一种逐行扫描TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图；
图6为本发明所述的一种隔行扫描TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图。
图7为本发明所述阵列基板的栅线信号延迟的效果示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
本发明所述的显示器阵列基板可以适用于任何采用有源矩阵扫描充电方式进行显示的显示器，例如TFT-LCD，以及有机发光显示器(OLED)等。这些显示器都包括类似的基本阵列结构，即包括由多行栅线和多列数据线划分成的亚像素矩阵结构。
在以下实施例中，以TFT-LCD阵列基板为例对本发明进行说明。
本发明所述的显示器阵列基板的扫描方式可以为逐行扫描，也可以为隔行扫描，下面分别说明。
图4为本发明所述的一种逐行扫描TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图。阵列基板结构包括形成在基板上的栅线和数据线，栅线和数据线限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极和源、漏电极。参见图4，该阵列基板具有由多行栅线和多列数据线划分成的亚像素矩阵结构，所述Vgn、Vgn+1、Vgn+2分别为该阵列基板的第n、n+1、n+2条栅线的电压，Vcom为该阵列基板的公共电极引线的电压。在一个亚像素100中，所述Clc为液晶电容，用于利用对应的数据线充电，使亚像素的液晶分子偏转，使亚象素显示出相应的灰度，Cst为存储电容，用于保持亚像素的充电电压，以使亚像素的显示状态持续到下一次充电。图4所示只是一个等效电路图，在实际的基板结构中，可以通过具体的基板构造组成所述Clc和Cst。例如在一种具体结构中，所述Clc主要是由像素电极、形成在彩膜基板上的公共电极、及二者之间所夹的液晶构成；所述Cst主要是由像素电极、形成在TFT基板上的公共电极以及二者之间所夹的绝缘层和钝化层构成。所述TFT 101相当于一个开关，在实际基板结构中是由栅极构件、源极构件和漏极构件构成。如图4所示，在每一个亚像素100中，TFT 101的栅极构件G与栅线电接触，漏极构件D与数据线电接触，源极构件S与像素电极102电接触；栅线上的电压通过TFT栅极构件G控制所述源极构件S和漏极构件D之间的导通或关断。
本图4中，所述存储电容Cst是利用与公共电极电接触的构件和像素电极构成的，这种电容构造称为基于公共电极的存储电容(即Cs on common)。当然，在另一种实施例中，如图5所示，所述存储电容Cst也可以利用与下一行栅线电接触的构件和本行像素电极102构成，从而组成另一种电容构造，称为基于栅线的存储电容(即Cs on gate)。
图4和图5所示的实施例中，沿着逐行扫描顺序，物理空间上每相邻两行栅线之间都设置有开关器，用于实现所述相邻两行栅线中后扫描的栅线和公共电极构件之间的导通和关断，该开关器件的导通控制端构件与相邻两行栅线中首先扫描的栅线电接触。
所述相邻两行栅线之间的开关器件为构成薄膜晶体管的开关结构，具体到图4和图5所述的电路，该开关器件为TFT，在其它实施例中，所述开关器件也可以是其它可以实现开关功能的晶体管。参见图4和图5，左侧为栅线信号电压的输入端，TFT设置在所述相邻两行栅线的右侧末端。TFT将每两行相邻的栅线都衔接起来。其中对于第n条栅线与第n+1条栅线、及它们之间的TFT 421以及公共电极构件具有以下结构特征：第n条栅线的右侧末端与所述TFT 421的栅极构件电接触，第n+1条栅线的右侧末端与所述TFT 421的源极构件电接触，公共电极构件与所述TFT 421的漏极构件电接触；或者，所述第n+1条栅线的右侧末端与所述TFT 421的漏极构件电接触，公共电极构件与所述TFT 421的源极构件电接触。在Cs on common的构造中，所述的公共电极构件为阵列基板上的公共电极引线；在Cs on gate的构造中，所述的公共电极构件为阵列基板周边的为彩膜基板提供公共电压的引线。
在本发明的阵列基板中，当第n行栅线开始扫描时，即为开启状态时，第n行栅线与第n+1行栅线之间的TFT也会打开，公共电极会从第n+1行栅线的信号输入远端给第n+1行栅线充电达到公共电极的电位。然而，第n+1行栅线的信号输入端仍然有低电压的输入，因此第n+1行栅线的电位会呈现出线性的变化。当第n+1行栅线信号输入端开启电压时，距离信号输入端的远端电位已经处于相对高的位置，从而远端位置的信号延迟会被有效改善。
图6为本发明所述的一种隔行扫描TFT-LCD阵列基板的电路架构示例图。参见图6，沿着隔行扫描顺序，物理空间上隔行相邻的两行栅线之间(即相邻的奇数行之间以及相邻的偶数行之间)都设置有开关器，此处为TFT，用于实现所述隔行相邻的两行栅线中后扫描的栅线和公共电极构件之间的导通和关断，该开关器件的导通控制端构件与隔行相邻两行栅线中首先扫描的栅线电接触。例如第n行栅线和第n+2行栅线之间设置有TFT 601，第n+1行栅线和第n+3行栅线之间设置有TFT 602，第n+2和第n+4行栅线之间设置有TFT 603，并且所述每一TFT都设置在所述隔行相邻两行栅线的右侧末端。
下面以第n条栅线与第n+2条栅线、及它们之间的TFT 601以及公共电极构件具有的结构特征为例进行说明：第n条栅线的右侧末端与所述TFT601的栅极构件电接触，第n+2条栅线的右侧末端与所述TFT 601的源极构件电接触，公共电极构件与所述TFT 601的漏极构件电接触；或者，所述第n+2条栅线的右侧末端与所述TFT 601的漏极构件电接触，公共电极构件与所述TFT 601的源极构件电接触。在Cs on common的构造中，所述的公共电极构件为阵列基板上的公共电极引线；在Cs on gate的构造中，所述的公共电极构件为阵列基板周边的为彩膜基板提供公共电压的引线。
在本隔行扫描的实施例中，当第n行栅线为开启状态时，第n行栅线与第n+2行栅线之间的TFT 601也会打开，公共电极会从第n+2行栅线的信号输入远端给第n+2行栅线充电达到公共电极的电位。然而，第n+2行栅线的信号输入端仍然有低电压的输入，因此第n+2行栅线的电位会呈现出线性的变化。当第n+2行栅线信号输入端开启电压时，距离信号输入端的远端电位已经处于相对高的位置，从而远端位置的信号延迟会被有效改善。
图7为本发明所述阵列基板的栅线信号延迟的效果示意图。参见图7，横坐标为时间，纵坐标为电压，其中的矩形波线701为栅线的信号输入端输入的矩形波电压，左侧各条曲线为距离栅线信号输入端从近到远的各个亚像素TFT栅极电压的上升沿轨迹，右侧各条曲线为距离栅线信号输入端从近到远的各个亚像素TFT栅极电压的下降沿轨迹，所述实线702为使TFT导通的栅极电压，所述虚线703为公共电压。从图7中可以明显地看出，所述距离栅线信号输入端从近到远的各个亚像素TFT栅极电压上升沿轨迹的起点从最低电压开始线性增大到公共电压，也就是说在本行栅线开启充电前，距离信号输入端的栅线远端电位已经处于相对高的位置，从而远端位置的信号延迟会被有效改善。所述亚像素TFT栅极电压的上升沿轨迹、下降沿轨迹与所述矩形波电压线701以及导通栅极电压线702所围成的面积体现了该亚像素存储电容的充电能力，面积越大充电能力越强，与图3所示现有阵列基板栅线信号延迟效果相比，针对距离栅线信号输入端较远的亚像素，图7中体现充电能力的面积明显地大于图3中对应亚像素的体现充电能力的面积。因此，本发明中，距离信号输入端越远的亚像素，其充电能力的改善越明显，从而可以提高整行栅线的各个亚像素的充电率均一性，防止像素电压充入的混乱。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种显示器阵列基板，阵列基板结构包括形成在基板上的栅线和数据线，栅线和数据线限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极和源、漏电极，其特征在于，沿着栅线的扫描顺序，相邻扫描的两行栅线之间设置有开关器件，该开关器件用于实现所述相邻扫描的两行栅线中后扫描的栅线与公共电极构件之间的导通和关断，且该开关器件的控制端构件与所述相邻扫描的两行栅线中首先扫描的栅线电接触。
2、根据权利要求1所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述显示器阵列基板的扫描顺序为逐行扫描，所述相邻扫描的两行栅线为在物理空间上逐行相邻的栅线。
3、根据权利要求1所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述显示器阵列基板的扫描顺序为隔行扫描，所述相邻扫描的两行栅线为在物理空间上隔行相邻的栅线。
4、根据权利要求1或2或3所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述相邻扫描的两行栅线之间的开关器件设置在所述相邻扫描的两行栅线的信号输入末端。
5、根据权利要求1或2或3所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述相邻扫描的两行栅线之间的开关器件为构成薄膜晶体管的开关结构，其中构成该薄膜晶体管栅极的构件与所述相邻扫描的两行栅线中首先扫描的栅线电接触，构成该薄膜晶体管另外两极的构件分别与所述相邻扫描的两行栅线中后扫描的栅线和公共电极构件电接触。
6、根据权利要求5所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述的公共电极构件为阵列基板上的公共电极引线。
7、根据权利要求5所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述的公共电极构件为阵列基板周边的为彩膜基板提供公共电压的引线。
8、根据权利要求1所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述的显示器阵列基板为薄膜晶体管液晶显示器阵列基板。
9、根据权利要求1所述的显示器阵列基板，其特征在于，所述的显示器阵列基板为有机发光显示器阵列基板。
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