CN102967974A - 一种阵列基板、显示装置及刷新频率控制方法 - Google Patents

一种阵列基板、显示装置及刷新频率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板和显示装置，及刷新频率的控制方法。其阵列基板包括：栅线，数据线，公共电极线，栅线和数据线交叉处的第一开关元件，像素电极，第二开关元件和第二透明电极，第一开关元件的栅极与栅线连接，第一开关元件的源极与数据线连接，第一开关元件的漏极与像素电极连接，第二开关元件的栅极与第二开关控制线连接；第二开关元件的源极与公共电极信号端连接，第二开关元件的漏极与第二透明电极连接；像素电极与公共电极线和/或栅线形成第一存储电容，与第二透明电极形成第二存储电容。本发明实施例在像素电极与第二透明电极之间形成第二存储电容，以增加等效电容量，从而保证在两帧画面的栅极驱动脉冲信号之间持续向液晶供电。

Description

一种阵列基板、显示装置及刷新频率控制方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板和显示装置，及阵列基板的刷新频率控制方法。
背景技术
液晶显示屏（LCD）的刷新频率通常为60Hz（赫兹），每一帧画面的显示时间约为1/60=16.67ms。如果有M行栅线，则分配给每一行栅线所驱动液晶的开关时间为16.67ms/M。目前液晶显示屏的响应时间为4ms左右，在栅极驱动脉冲信号有效期间，液晶根本来不及做出响应。因此，液晶显示屏的每个像素液晶上都有一个存储电容Cs（storage Capacitor，容量约为0.5pF），这样，在栅极驱动脉冲信号消失以后，由Cs向像素液晶供电，并保持到下一帧画面的栅极驱动脉冲信号到来。
如果降低液晶显示屏的刷新频率，下一帧画面的栅极驱动脉冲信号到来之前，存储电容Cs可能由于容量不足无法持续向像素液晶供电。可见，存储电容Cs容量限制了液晶显示屏的刷新频率，使得液晶显示屏在工作状态下始终工作在一个较高的显示刷新频率，例如60Hz（赫兹）以上。
液晶显示屏的显示画面处于静止状态时，并不需要较高的显示刷新频率。但目前的应用方案中，液晶显示屏在工作状态下始终工作在一个较高的显示刷新频率，导致了不必要的功率消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列基板、显示装置、及阵列基板的刷新频率控制方法，以解决显示屏只能工作在较高刷新频率的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种阵列基板，包括设置在所述阵列基板上的栅线，数据线，公共电极线，栅线和数据线交叉处的第一开关元件，和像素电极，所述第一开关元件的栅极与所述栅线连接，所述第一开关元件的源极与所述数据线连接，第一开关元件的漏极与所述像素电极连接，所述像素电极与所述公共电极线和/或所述栅线之间形成第一存储电容。所述阵列基板还包括：
第二开关元件和第二透明电极；
所述第二开关元件的栅极与用于控制所述第二开关元件的开启或截止的第二开关控制线连接；
所述第二开关元件的源极与公共电极信号端连接，所述第二开关元件的漏极与所述第二透明电极连接，所述像素电极与所述第二透明电极之间形成第二存储电容；
较佳地，所述第二开关元件具体用于：所述阵列基板工作在第一刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的截止电压，使得所述像素电极与所述第二透明电极之间形成的所述第二存储电容断开；所述阵列基板工作在第二刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的开启电压，使得所述像素电极与所述第二透明电极之间形成的所述第二存储电容导通，所述第一刷新频率是所述第二刷新频率的M倍。
较佳地，所述像素电极驱动的液晶的等效电容、第二存储电容和第一存储电容的电容量总和为所述第一存储电容和所述液晶的等效电容的电容量总和的M倍。
一种显示装置，包括：
上述任一阵列基板；
控制模块，用于控制所述阵列基板的刷新频率；并在所述阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；在所述阵列基板工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
较佳地，控制所述阵列基板的刷新频率时，所述控制模块具体用于，当满足预定的条件时，切换所述阵列基板的刷新频率。
一种阵列基板刷新频率的控制方法，包括：
控制上述任一阵列基板的刷新频率；
在所述阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；
在所述阵列基板工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
较佳地，控制所述阵列基板的刷新频率，具体包括：
当满足预定的条件时，切换所述阵列基板的刷新频率。
本发明实施例提供的技术方案，在像素电极与第二透明电极之间形成第二存储电容。当阵列基板根据需要工作在较高的刷新频率时，截止第二开关元件，进而断开像素电极与第二透明电极之间形成的第二存储电容。当阵列基板根据需要工作在较低的刷新频率时，开启第二开关元件，进而选通像素电极与第二透明电极之间形成的第二存储电容，以增大总电容，支持较低刷新频率下给液晶供电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阵列基板上一个像素结构的等效电路示意图；
图2为本发明实施例提供的阵列基板上一个像素结构的平面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的控制方法流程图；
图4为本发明实施例提供的显示装置结构示意图。
具体实施方式
以液晶显示装置为例，本发明实施例提供了一种阵列基板，该阵列基板上一个像素结构的等效电路如图1所示，其结构包括设置在阵列基板的栅线G1，数据线D，公共电极线V-com，栅线G1和数据线D交叉处的第一开关元件T1，像素电极（图1中未示出），第二开关元件T2和第二透明电极（图1中未示出）。
其中，所述第一开关元件T1的栅极与所述栅线G1连接，所述第一开关元件T1的源极与所述数据线D连接，第一开关元件T1的漏极与所述像素电极连接。像素电极与公共电极线V-com和/或栅线G1之间形成第一存储电容Cst1。由于第一开关元件T1的漏极与所述像素电极连接，在图1所示的等效电路中，第一存储电容Cst1等效为一端与第一开关元件T1的漏极连接、另一端与公共电极线V-com连接。
所述第二开关元件T2的栅极与用于控制第二开关元件T2开启或截止的第二开关控制线G2连接，所述第二开关元件T2的源极与公共电极信号端连接，所述第二开关元件T2的漏极与所述第二透明电极连接。
公共电极信号端既可以设置在阵列基板上也可以设置在彩膜基板上，只要其输入的是公共电极信号即可，本发明不作限定。。
像素电极与第二透明电极之间形成第二存储电容Cst2。由于像素电极与第一开关的漏极连接，在图1所示的等效电路中，第二存储电容Cst2等效为一端与第一开关T1的漏极连接，另一端与公共电极线V-com连接。应当指出的是，图1所示是以第二透明电极与阵列基板的公共电极线V-com连接为例的等效电路。如果第二透明电极与彩膜基板的公共电极线连接，则第二存储电容Cst2等效为一端与第一开关T1的漏极连接，另一端与彩膜基板的公共电极线连接。
像素电极用于驱动相应的液晶。液晶在液晶显示装置的阵列基板与彩膜基板之间形成平板电容。如图1所示的等效电路中，像素电极驱动的液晶的等效电容（可称为液晶电容Clc）等效为一端与第一开关元件T1的漏极连接，另一端与公共电极V-com连接。
本发明实施例中，开关元件可以但不仅限于是TFT（薄膜晶体管）。
应当指出的是，图1所示为阵列基板上一个像素结构的等效电路示意图。对于阵列基板，包括多条栅线、数据线、公共电极线、每条栅线、数据线交叉处的第一开关元件、像素电极、第二开关元件和第二透明电极。
应当指出的是，本发明实施例以液晶显示装置中的阵列基板为例进行说明。本领域技术人员可以理解，阵列基板不仅适用于液晶显示装置，也适用于其他通过存储电容供电的显示装置，比如可用于数码相框、手机等等。
本发明实施例提供的阵列基板中，向液晶供电的等效电容量应保证在两帧画面的栅极驱动脉冲信号之间持续向液晶供电。因此，为了使阵列基板能够工作在较低的刷新频率下，以降低功耗，本发明实施例在阵列基板上增加第二透明电极，使得第二透明电极与像素电极之间形成第二存储电容，以增加向液晶供电的等效电容量，从而保证在两帧画面的栅极驱动脉冲信号之间持续向液晶供电。
本发明实施例中，第二开关元件的源极具体可以通过信号线与公共电极信号端连接。为了在周边将信号线D’与公共电极线V-com连接，需要在周边信号线D’与公共电极线V-com交叠的区域打通过孔，并层积ITO。
对于TN（Twisted Nematic，扭曲向列型）模式的液晶显示面板中的阵列基板，其平面图可以参照图2。图2为阵列基板中一个像素结构的平面结构示意图。其中，栅线G1、公共电极线V-com、第二开关元件的栅极在栅极金属层制备，第二开关元件的栅极与用于控制第二开关元件开启或截止的第二开关控制线G2连接。数据线D和连接第二开关元件源极的信号线D’在源极漏极（SD）金属层制备。实线框所示的像素电极201与公共电极线V-com之间形成第一存储电容，虚线框所示的透明电极202与像素电极201之间形成第二存储电容。彩膜基板上设置有公共电极，不作赘述。
应当指出的是，图2所示只是一种举例，而不是对阵列基板结构的限定。
同样的，本发明实施例也可以适用高级超维场转换技术（ADvanced SuperDimension Switch），以下简称ADS模式的液晶显示面板中的阵列基板。通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场转换技术可以提高TFT-LCD产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹（push Mura）等优点。针对不同应用，ADS技术的改进技术有高透过率I-ADS技术、高开口率H-ADS和高分辨率S-ADS技术等。本领域技术人员应该可以理解，像素电极可以为板状或者狭缝状，公共电极也是如此，像素电极和公共电极的上下顺序可颠倒，但是在上的电极必须是狭缝状的，在下的电极是板状的。
当阵列基板工作在某一刷新频率下，向液晶供电的等效电容应满足：在第一开关元件开启时，该等效电容能够充满电，在两个栅极驱动脉冲信号之间的时段，该等效电容能够持续向液晶供电，以驱动液晶偏转。
假设阵列基板可以工作在第一刷新频率和第二刷新频率，第一刷新频率是第二刷新频率的M倍。为满足上述条件，阵列基板工作在第一刷新频率时，第二开关元件截止，使得像素电极与第二透明电极之间形成的第二存储电容断开，向液晶供电的等效电容不包括第二存储电容；阵列基板工作在第二刷新频率时，第二开关元件开启，使得像素电极与第二透明电极之间形成的第二存储电容导通，向液晶供电的等效电容包括第二存储电容。相应的，第二开关元件具体用于：所述阵列基板工作在第一刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的截止电压，使得像素电极与第二透明电极之间形成的所述第二存储电容断开；所述阵列基板工作在第二刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的开启电压，使得像素电极与第二透明电极之间形成的所述第二存储的电容导通。
以图1所示的等效电路为例，当阵列基板工作在第一刷新频率时，通过第二开关控制线G2向第二开关元件T2输出截止电压，使得第二存储电容Clc2断开，第一开关元件T1与公共电极线V-com之间的等效电容为Clc与Cst1之和。当阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线T2向第二开关元件T2输出开启电压，使得第二存储电容Clc2导通，第一开关元件T1与公共电极线V-com之间的等效电容为Clc、Cst1和Cst2之和。
进一步的，为满足上述条件。当第一刷新频率为第二刷新频率的M倍时，第二刷新频率下向液晶供电的等效电容为第一刷新频率下向液晶供电的等效电容的M倍。
仍以图1所示的等效电路为例，Clc、Cst1和Cst2之和是Clc和Cst1之和的M倍。
应当指出的是，本发明实施例提供的阵列基板还可以支持在两个以上刷新频率间进行切换。
假设阵列基板还可以工作在第三刷新频率下，第一刷新频率是第三刷新频率的P倍，则本发明实施例提供的阵列基板中还包括由第三开关控制线控制其开启或截止的第三开关元件和第三透明电极。第三开关元件的栅极与第三开关控制线连接；所述第三开关元件的源极与公共电极信号端连接，所述第三开关元件的漏极与所述第三透明电极连接；所述第三透明电极与像素电极之间形成第三存储电容。
相应的，阵列基板工作在第一刷新频率时，第二开关元件和第三开关元件均截止；阵列基板工作在第二刷新频率时，第二开关元件开启，第三开关元件截止；阵列基板工作在第三刷新频率时，第三开关元件开启，第二开关元件截止。对于阵列基板，其工作在第一刷新频率时，向液晶供电的等效电容为液晶电容与第一存储电容之和；工作在第二刷新频率时，向液晶供电的等效电容为液晶电容、第一存储电容与第二存储电容之和；工作在第三刷新频率时，向液晶供电的等效电容为液晶电容、第一存储电容与第三存储电容之和，液晶电容、第一存储电容与第三存储电容之和为液晶电容与第一存储电容之和的P倍。
如果阵列基板可以在三个以上刷新频率间切换，其结构可以参照上述实施例的描述推导得出，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种上述任一实施例所述的阵列基板的刷新频率控制方法，如图3所示，该方法具体包括如下操作：
步骤100、控制所述阵列基板的刷新频率；
步骤200、在所述阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；
步骤300、在所述阵列基板工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
其中，如果阵列基板支持在多个刷新频率之间进行切换。那么，在步骤200中，通过控制使得第一开关元件和第二开关元件之外的其他开关元件均截止。步骤300中，通过控制使得第一开关元件之外的其他开关元件均截止。
较佳地，步骤100具体包括：当满足预定的条件时，切换所述阵列基板的刷新频率。
具体的，当检测到动态画面时，将阵列基板的刷新频率切换到第一刷新频率。当检测到静态画面，将阵列基板的刷新频率切换到第二刷新频率。
或者，当在预定的时间段内没有检测到外部触发信号，将阵列基板的刷新频率切换到第二刷新频率。
当然，也可以根据实际应用场景设定切换条件。
相应的，切换所述阵列基板的刷新频率后，根据切换后的刷新频率控制第二开关元件的开启或截止。
本发明实施例还提供一种显示装置，可以为：液晶面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机等等。如图4所示，该显示装置包括上述任一实施例所述的阵列基板40和控制模块41。其中：
所述控制模块41用于控制所述阵列基板40的刷新频率；并在所述阵列基板40工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；在所述阵列基板40工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
较佳地，控制所述阵列基板40的刷新频率时，所述控制模块41具体用于，当满足预定的条件时，切换所述阵列基板40的刷新频率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种阵列基板，包括设置在所述阵列基板上的栅线，数据线，公共电极线，栅线和数据线交叉处的第一开关元件，和像素电极，所述第一开关元件的栅极与所述栅线连接，所述第一开关元件的源极与所述数据线连接，第一开关元件的漏极与所述像素电极连接，所述像素电极与所述公共电极线和/或所述栅线之间形成第一存储电容，其特征在于，所述阵列基板还包括：
第二开关元件和第二透明电极；
所述第二开关元件的栅极与用于控制所述第二开关元件的开启或截止的第二开关控制线连接；
所述第二开关元件的源极与公共电极信号端连接；所述第二开关元件的漏极与所述第二透明电极连接；所述像素电极与所述第二透明电极之间形成第二存储电容。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第二开关元件具体用于：所述阵列基板工作在第一刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的截止电压，使得所述像素电极与所述第二透明电极之间形成的所述第二存储电容断开；所述阵列基板工作在第二刷新频率时，接收所述第二开关控制线输出的开启电压，使得所述像素电极与所述第二透明电极之间形成的所述第二存储电容导通，所述第一刷新频率是所述第二刷新频率的M倍。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极驱动的液晶的等效电容、第二存储电容和第一存储电容的电容量总和为所述第一存储电容和所述液晶的等效电容的电容量总和的M倍。
4.一种显示装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-3任一项所述的阵列基板；
控制模块，用于控制所述阵列基板的刷新频率；并在所述阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；在所述阵列基板工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，控制所述阵列基板的刷新频率时，所述控制模块具体用于，当满足预定的条件时，切换所述阵列基板的刷新频率。
6.一种阵列基板刷新频率的控制方法，其特征在于，包括：
控制权利要求1~3任一项所述的阵列基板的刷新频率；
在所述阵列基板工作在第二刷新频率时，通过第二开关控制线向第二开关元件输出开启电压，使得所述第二开关元件开启；
在所述阵列基板工作在第一刷新频率时，通过所述第二开关控制线向所述第二开关元件输出截止电压，使得所述第二开关元件截止。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，控制所述阵列基板的刷新频率，具体包括：
当满足预定的条件时，切换所述阵列基板的刷新频率。
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