薄膜晶体管液晶显示器阵列基板及其驱动方法

专利名称：薄膜晶体管液晶显示器阵列基板及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD),尤其涉及薄膜晶体管 液晶显示器阵列基板及其驱动方法。
背景技术：
目前，世界已进入信息革命时代，显示技术及显示器件在信息技术的发展 过程中占据了十分重要的地位。其中，平板显示由于具有重量轻、厚度薄、体 积小、无辐射、不闪烁等优点，已成为显示技术发展的方向。在平板显示技术 中，TFTLCD因其具有功耗低、制造成本相对较低、无辐射的特点，在平板显 示器巿场中占据了主导地位。
目前的TFT LCD是逐行扫描格式，通过TFT控制显示。图1为现有技术 中TFTLCD阵列基板等效电路结构示意图，如图l所示，该TFTLCD阵列基 板包括多条栅线4及驱动所述栅线的栅极驱动1,多条数据线7及驱动所述数 据线7的数据驱动2; TFTLCD阵列基板上还包括多个TFT3， TFT 3的栅电极 与栅线4连接，提供TFT3的开启电压；TFT 3的源电极与数据线7连接；TFT 3的漏电极与像素电极(图中未示出)连接。
TFTLCD的液晶成盒基板由阵列基板与彩膜基板贴合在一起得到，在TFT LCD的彩膜基板上设置有公共电极，彩膜基板上的公共电极和阵列基板上的像 素电极之间形成等效电容Clc,阵列基板上的像素电极和阵列基板上的栅极扫 描线或阵列基板上的公共电极之间形成存储电容Cst。当栅线4控制TFT3打开 时，数据线7中的信号电压输入到像素电极中，阵列基板上的像素电极和彩膜 基板上的公共电极之间的压差驱动液晶分子偏转，同时，存储电容Cst保持像 素电极上的电压直到下一帧数据线中的数据输入。由于现有液晶显示器为上述逐行扫描显示方式，因此，在下一帧图像到来 前，像素需要维持上一帧的图像信号，这样，在显示动态画面时就会产生拖影 现象。
为了解决拖影问题，现有技术中的解决方法一般为将液晶显示器的扫描
频率由60Hz提高到120Hz,并且，在两帧图像之间插入一个黑屏，即在两帧 图像之间，向相应的TFT传输控制TFT显示黑色的黑信号。使用这种方法可以 消除拖影现象，但需要浪费一帧的时间来插入黑屏。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基 板及其驱动方法，在无需占用一帧时间插入黑屏的情况下，解决拖影现象。 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
本发明提供了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，包括数据线、数据驱 动、第一栅线、栅极驱动、像素电极、以及第一薄膜晶体管；所述第一薄膜晶 体管的栅电极与所述第一栅线连接，漏电极与源电极中的一个与像素电极连接， 另一个与数据线连接；该阵列基板还包括第二薄膜晶体管、第二栅线；其中，
第二薄膜晶体管的栅电极与所述第二栅线连接；第二薄膜晶体管的源电极 与漏电极中的一个与第二栅线连接，另一个与像素电极连接。
其中，所述第一栅线和第二栅线与相同的栅极驱动连接。
本发明同时提供了 一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的驱动方法，该驱 动方法包括
所述阵列基板逐行扫描像素点，当所述阵列基板扫描第x行像素点时，栅 极驱动控制第x行的第一薄膜晶体管打开，数据驱动将数据线中的数据输入到 像素电极，第x行像素点发光显示图像信号，其中1^^m， m为阵列基板中像 素点的总行数；同时，栅极驱动控制第y行第二薄膜晶体管打开，使第y行像 素点显示为黑色，其中，1^^m，且y^x。
其中，当所述显示器阵列基板扫描完最后一行像素点后返回第一行，进行下一轮像素点的逐行扫描。
y二m时，栅极驱动扫描第x+l行像素点的同时，扫描第一行像素点，将第 一行像素点显示为黑色。
当液晶显示器为常黑模式的液晶显示器时，所述使第y行像素点显示黑色 的具体方法为第二栅线将公共电极信号输入到像素电极；或者，
当液晶显示器为常白模式的液晶显示器时，所述使第y行像素点显示黑色 的具体方法为第二栅线输入一个使该行像素点对应的液晶分子完全旋转的电 压信号到像素电极。
本发明所提供的TFT LCD阵列基板及其驱动方法，克服了现有技术中图像 信号与黑信号共用数据线的缺陷，控制第二薄膜晶体管显示黑色的黑信号，在 液晶显示器为常黑模式时，通过第二栅线传输公共电极信号得到，在液晶显示 器为常白模式时，通过在对应的第二栅线上输入使液晶分子完全旋转的电压信 号得到，这样，可以将数据线上的数据信号和黑信号分开传输，实现在一帧内 同时完成数据信号的加载和黑信号的加载，而无需占用一帧的时间来插入黑屏， 既解决了拖影现象，又节省了时间。


图1为现有技术中TFTLCD阵列基板等效电路结构示意图； 图2为本发明TFTLCD阵列基板等效电路结构示意图； 图3为本发明像素结构顶视图； 图4为本发明图3中A-A截面示意图。
图中标记1、栅极驱动；2、数据驱动；3、第一薄膜晶体管；4、第一栅 线；5、第二栅线；6、第二薄膜晶体管；7、数据线；8、栅电极绝缘层；9、第 二薄膜晶体管的源电极；10、第二薄膜晶体管的漏电极；11、半导体有源层； 12、钝化层；13、像素电极连接层；14、像素电极；15、第二薄膜晶体管的源 漏电极过孔；16、钝化层过孔；17、第一薄膜晶体管的源电极；18、第一薄膜 晶体管的漏电极；19、第一薄膜晶体管的源漏电极过孔。
具体实施例方式
本发明的基本思想是TFTLCD阵列基板在一个栅极驱动的作用下，通过 第一栅线和第二栅线实现图像信号和黑信号同时向不同行像素的传输。
以下，通过具体实施例结合附图详细说明本发明TFT LCD阵列基板及其驱 动方法的实现。
图2为本发明TFT LCD阵列基板的等效电路图，该TFT LCD阵列基板包 括栅极驱动l、数据驱动2、多个第一薄膜晶体管3、多条第一栅线4、多条第 二栅线5、多个第二薄膜晶体管6、以及多条数据线7，其中，所述第一栅线4 和第二栅线5与栅极驱动l连接，并由栅极驱动1提供输入信号；数据线7与 数据驱动2连接，并由数据驱动2提供输入信号；第一薄膜晶体管3的栅电极 与第一栅线4连接，源电极与数据线7连接，漏电极与像素电极(图中未示出) 连接；第二薄膜晶体管6的栅电极与第二栅线5连接，源电极与第二栅线5连 接，漏电极与像素电极(图中未示出)连接，而且，属于同一像素结构的第一 薄膜晶体管3的漏电极、以及第二薄膜晶体管6的漏电极所连接的像素电极相 同。
下面详细说明图2所示TFTLCD阵列基板的工作原理。如图2所示的TFT LCD阵列基板结构，当控制第一薄膜晶体管3打开和关闭的第一栅线4控制第 一薄膜晶体管3打开后，数据线7中的数据输入到像素电极中，阵列基板中的 像素电极和彩膜基板中的公共电极之间的压差驱动液晶分子旋转显示图像。当 控制第二薄膜晶体管6打开和关闭的第二栅线5控制第二薄膜晶体管6打开后， 第二栅线5将公共电极信号(该信号中的电压数据与公共电极上的电压相同， 在实际应用中，所述电压数据略大于公共电压)输入到像素电极，此时，由于 彩膜基板中公共电极上的电压和阵列基板中像素电极上的电压相同，液晶分子 两端没有压差，因此，对于常黑模式的液晶显示器来说，当控制某个像素点的 第二薄膜晶体管6打开后，该处像素点不发光，该处像素点显示为黑色。
或者，如果为常白模式的液晶显示器时，可以在第二栅线上输入一个于彩膜基板中公共电极上的电压足够大的电压信号，使对应的液晶分子两端产 生高位压差，从而使液晶分子旋转，完全遮光，同样可以达到使对应像素点显 示黑色的目的。其中，在彩膜基板中公共电极上的电压一定时，在不同的应用 环境下，使液晶分子产生完全旋转的压差不同，从而所述电压信号的具体数值 也可能发生改变，因此，所述电压信号的数值这里并不限定，只要能够使对应 的液晶分子完全遮光即可。
图2所示的液晶显示器阵列基板的驱动方法具体描述如下
假设液晶显示器的分辨率为mxn，即在显示器阵列基板上有mxn个第一 薄膜晶体管3， mw个第二薄膜晶体管6， m行第一栅线4， m行第二栅线5， n列数据线7， m行公共电极信号线，mxn个像素点；同时，还包括栅极驱动1、 以及数据驱动2。其中，所述像素点也称为亚像素，是指液晶显示器中液晶发 光的点。该液晶显示器阵列基板的驱动方法具体为
TFT LCD逐行扫描像素点；当TFT LCD扫描第x行像素点时，栅极驱动1 控制第x行的第一薄膜晶体管6打开，数据驱动2将数据线7中的数据输入到 像素电极，第x行像素点发光显示图像信号，其中，l^cSm;同时，栅极驱动 l控制第y行第二薄膜晶体管6打开，第二栅线5输入黑信号到像素电极，第y 行像素点显示为黑色，其中，1SySm，且弁x。
由于TFTLCD逐行扫描像素点，因此，x的取值从l开始顺序递增，当达 到m后，返回1，即上述驱动方法在TFTLCD运行过程中是一个循环执行的 过程。例如，当TFTLCD扫描完第x行像素点后，将扫描第x+l行像素点， 相应的，栅极驱动l控制第x+l行的第一薄膜晶体管3打开，数据驱动2将数 据线7中的数据输入到像素电极，第x+l行像素点发光显示图像信号；同时， 栅极驱动1控制第y+l行第二薄膜晶体管6打开，第y+l行像素点显示为黑色。 而如果y二m,那么，当栅极驱动l扫描第x+l行像素点的同时，扫描第l行像 素点，使第l行像素点显示为黑色。其余行的扫描动作以此类推。
其中，上述控制第二薄膜晶体管6显示黑色的黑信号，在液晶显示器为常 黑模式时，是由第二栅线5传输公共电极信号得到的，在液晶显示器为常白模式时，由第二栅线传输使液晶分子完全偏转的电压信号得到，这样，就可以将
数据线7上的数据信号和黑信号分开传输，在不增加驱动电路的前提下，可以
实现在一帧内同时完成数据信号的加载和黑信号的加载，而无需占用单独一帧 的时间来插入显示黑屏的黑信号。
下面，通过举例详细说明本发明所述TFT LCD阵列基板及其驱动方法所带 来的效果
假设本发明所述TFT LCD阵列基板扫描一帧像素点的时间为T,那么扫描 一行的时间为T/m,当栅极驱动1控制第一栅线4扫描第x行像素点的同时， 扫描第y行像素点，使第y行像素点显示黑色，由此，经过(m-lx-yl)x(T/m) 时间后，第x行像素点显示黑色，即第x行像素点显示图像和显示黑色之间 的时间间隔为(m-1 x-y I )x(T/m)。
在现有技术中，如果TFTLCD扫描一帧的时间为T，那么，显示一帧图像 需要的时间为T，显示一帧黑屏需要的时间为T,液晶显示器上的像素点显示 图像和显示黑色之间的时间间隔为T ，显示相邻两帧图像信息就需要2 T的时间 间隔，因此，为了在时间2T内实现相邻两帧图像信息的显示，必须提高扫描 频率，如从60Hz提髙到120Hz,对驱动电路设计、基板TFT开关的特性和工 艺都有更高的要求。
而在本发明中，所述时间间隔(m-lx-yl)x(T/m)小于T,在lx-y卜m/2时， 某行显示图像信息到显示黑色的时间间隔为T/2,即相当于频率提高了 2倍， 因此，本发明无需提高扫描频率即可解决拖影问题；而且，其中的 -yl的值 还可以更大，可视液晶分子的响应时间和拖影的解决效果而定。
进一步地，通过具体的数据实例来说明本发明所述液晶显示器阵列基板及 其驱动发方法假设TFT LCD阵列基板上有1000行像素点，液晶显示器扫描 一帧像素点的时间为16ms,那么，扫描一行像素点的时间为16/1000=16us,当 扫描第1行像素点使第1行显示图像时，同时扫描第501行像素点使第501行 显示黑色，当扫描第2行像素点使第2行显示图像时，同时扫描第502行像素 点使第5 02行像素点显示黑色，当扫描第5 00行像素点使第5 00行显示图像时，同时扫描第1000行像素点，使第1000行像素点显示黑色，当扫描第501行像 素点使第501行显示图像时，同时扫描第l行像素点，使第l行像素点显示黑 色。这样，经过(1000-(501-l))xl6us二8ms时间间隔之后，第l行像素点由显示 图像变为显示黑色。
如果釆用现有技术的方法，假设液晶显示器扫描一帧所用的时间也为 16ms,那么液晶显示器显示完一帧图像之后再插入一帧黑屏，液晶显示器显示 图像和显示黑屏之间的时间间隔为16ms,显示相邻两帧图像信息就需要32ms 的时间间隔，因此，为了在时间32ms内实现相邻两帧图像信息的显示，必须 通过提高扫描频率，如从60Hz提高到120Hz,而本发明所述TFTLCD阵列基 板则无需如此。
需要说明的是，在实际操作中，每行像素点显示图像和显示黑色的时间间 隔(m-lx-yl)x(T/m)应当大于液晶分子的响应时间，否则，液晶分子将来不及反 转。而且，所述时间间隔(m-lx-yl"(T/m)中扫描一帧像素点所用的时间T以及 液晶显示器像素点的行数是已知的，x和y则需要根据实际的液晶显示器阵列 基板对拖影处理的要求来确定。 一般地，拖影效果较强时，x与y取值之间的 差值应较小，而如果拖影效果不强时，x与y之间取值的差值可以大一些，但 是具体数值并不限定。
其中，图2所示的TFTLCD阵列基板中所使用的第二薄膜晶体管，根据本 发明所述驱动方法，可以使用如图3和图4所示的像素结构，以下，结合图3 和图4详细说明该像素结构的制造方法，该方法包括
步骤A:在基板上沉积一层金属薄膜，通过光刻工艺和刻蚀工艺等构图工 艺形成第一栅线4和第二栅线5。
其中，沉积所述金属薄膜可以使用现有技术中的相关金属沉积方法完成， 具体如何进行所述光刻工艺和刻蚀工艺也属于公知技术，这里均不再赘述。
步骤B:在完成步骤A的基板上沉积栅电极绝缘层8，通过光刻工艺和刻 蚀工艺等构图工艺在第二栅线5与第一栅线4上的第一薄膜晶体管3的栅电极 上形成非晶硅层和n+非晶硅层，所形成的非晶硅层和n+非晶硅层即为半导体有源层11。
步骤C:在完成步骤B的基板上再沉积一层金属薄膜，通过光刻工艺和刻 蚀工艺等构图工艺形成数据线7、第一薄膜晶体管3的源电极17、第一薄膜晶 体管3的漏电极18、以及第二薄膜晶体管6的源电极9和漏电极10。
步骤D:用干刻工艺刻掉第一薄膜晶体管3的源电极17和漏电极18、以 及第二薄膜晶体管6的源电极9和漏电极IO上暴露的n+非晶硅层，形成沟道 区域(图中未示出)。
其中，具体如何使用干刻工艺刻掉所述n+非晶硅层属于公知技术，这里不
再赘述。
步骤E:完成步骤D的基板上沉积钝化层12，并通过光刻工艺和刻蚀工艺 等构图工艺在钝化层12上形成钝化层过孔16,同时，在第一薄膜晶体管3的 源电极17、或漏电极18上形成源漏电极过孔19,在第二薄膜晶体管6的源电 极9、或漏电极10上形成源漏电极过孔15,在钝化层过孔16、源漏电极过孔 19和源漏电极过孔15上沉积像素电极连接层13。
其中，所述像素电极连接层13使第一薄膜晶体管3的源电极17和漏电极 18中的一个电极与像素电极14连接，另一个电极与第二栅线5连接；同时， 使第二薄膜晶体管6的源电极9和漏电极10中的一个电极与像素电极14连接， 另一个电极与第二栅线5连接。
以上即为图3~图4所示像素结构的制造方法，但是，本发明并不限于图3~ 图4所示的像素结构以及上述制造方法，只要第二薄膜晶体管的像素结构及其 制造方法能够满足本发明所述驱动方法即可。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1、一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，包括数据线、数据驱动、第一栅线、栅极驱动、像素电极、以及第一薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的栅电极与所述第一栅线连接，漏电极与源电极中的一个与像素电极连接，另一个与数据线连接，其特征在于，该阵列基板还包括第二薄膜晶体管、第二栅线；其中，第二薄膜晶体管的栅电极与所述第二栅线连接；第二薄膜晶体管的源电极与漏电极中的一个与第二栅线连接，另一个与像素电极连接。
2、 根据权利要求l所述的阵列基板，其特征在于，所述第一栅线和第二栅 线与相同的栅极驱动连接。
3、 一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的驱动方法，其特征在于，该驱动 方法包括所述阵列基板逐行扫描像素点，当所述阵列基板扫描第x行像素点时，栅 极驱动控制第x行的第一薄膜晶体管打开，数据驱动将数据线中的数据输入到 像素电极，第x行像素点发光显示图像信号，其中1^cSm， m为阵列基板中像 素点的总行数；同时，栅极驱动控制第y行第二薄膜晶体管打开，使第y行像 素点显示为黑色，其中，lSy^n，且y^c。
4、 根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，当所述显示器阵列基板 扫描完最后一行像素点后返回第一行，进行下一轮像素点的逐行扫描。
5、 根据权利要求3或4所述的驱动方法，其特征在于，y二m时，栅极驱动扫描第x+l行像素点的同时，扫描第一行像素点，将第 一行像素点显示为黑色。
6、 根据权利要求3或4所述的驱动方法，其特征在于，当液晶显示器为常 黑模式的液晶显示器时，所述使第y行像素点显示黑色的具体方法为第二栅 线将公共电极信号输入到像素电极；或者，当液晶显示器为常白模式的液晶显示器时，所述使第y行像素点显示黑色的具体方法为第二栅线输入一个使该行像素点对应的液晶分子完全旋转的电 压信号到像素电极。
全文摘要
本发明提供了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板，包括数据线、数据驱动、第一栅线、第二栅线、栅极驱动、像素电极、第一薄膜晶体管、以及第二薄膜晶体管；其中，第一薄膜晶体管的栅电极与所述第一栅线连接，漏电极与源电极中的一个与像素电极连接，另一个与数据线连接；第二薄膜晶体管的栅电极与第二栅线连接；第二薄膜晶体管的源电极与漏电极中的一个与第二栅线连接，另一个与像素电极连接。本发明同时提供了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的驱动方法，在无需占用一帧时间插入黑屏的情况下，解决了拖影问题。
文档编号G09G3/36GK101556413SQ20081010362
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者弥 张 申请人:北京京东方光电科技有限公司