CN101398550B - 避免残像的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种避免残像的方法及装置，该避免残像的方法是通过实际公共电极电压与理想公共电极电压的之间的偏差值来调节实际公共电极电压，所述偏差值是通过对面板上采集的实际像素电极电压得到的；该避免残像的装置包括用来产生实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压的偏差电压生成模块和对实际公共电极电压进行调节的调节模块，该调节模块包括用来产生公共电极电压调节器使能信号的使能模块、用来产生公共电极电压调节器控制信号的控制模块和用来对实际公共电极电压进行调节的公共电极电压调节器。通过本发明的避免残像的方法及装置，可以消除像素电极上耦合电压的影响，避免或减轻残像的产生并且不会对闪烁造成影响。

Description

避免残像的方法及装置 
技术领域
本发明涉及液晶显示器的电路及面板部分，尤其是一种能动态调节实际公共电极电压的避免残像的方法及装置。 
背景技术
薄膜晶体管的有源矩阵液晶显示器(TFT-LCD)，是目前液晶显示器(LCD)市场中较高档的产品。随着薄膜晶体管(TFT)工艺的成熟，TFT-LCD已逐渐成为现在液晶显示领域的主流产品。图1为现有面板上亚像素的等效电路示意图，包括栅线Gn，数据线D，TFT，TFT栅极与漏极之间的寄生电容Cgd、栅极与源极之间的寄生电容Cgs，漏极与源极之间的寄生电容Cds，液晶电容Clc的两端分别接在公共电极C和像素电极P上，存储电容Cs一端接在像素电极P上，另一端接在下一条栅线Gn+1上。 
在目前普遍使用的公共电极电压VCOM固定不变的架构下，当栅线上电压发生变化时，经由栅极和漏极之间的寄生电容Cgd，影响到像素电极上电压的正确性，使像素电极上施加了直流分量-耦合电压，这样由于液晶分子的特性，在TFT-LCD长时间驱动特定静止画像后，像素电极上长时间加载直流成分，当变换为其他图像时会留有原来图像的图形，造成残像。残像产生的原因是由于耦合电压的存在，耦合电压导致了像素电极电压正负极性的非对称性。 
图2为现有实际像素电极电压变化的波形示意图，反映了由于耦合电压的影响而造成的像素电极电压变化，Vg是栅极电压，Vp是像素电极电压，实线表示的VCOM是实际VCOM值，虚线是不存在耦合电压情况下，理想像素电极电压，实线是由于耦合电压的影响造成的实际像素电极电压，实线表示 的VCOM是施加在公共电极上的实际公共电极电压，从图2中可见，由于耦合电压的存在，使得实际像素电极电压的正负极性关于实际公共电极电压是非对称的，虚线表示的VCOM是为了使实际像素电极电压正负对称的理想公共电极电压。 
面板上TFT在栅极打开的时候，会产生一个耦合电压到像素电极之上，TFT的源极和漏极是导通的，源极驱动器会对像素电极开始充电，那么可以通过加载在源极上的电压来维持寄生电容Cgd，存储电容Cs及液晶电容Clc上的电荷，因此即便一开始的像素电极电压不对(因为耦合电压的影响)，源驱动器仍会将像素电极电压充电到正确的电压，影响便不会太大.但是当TFT的栅极关断的时候，没有一个电流源为寄生电容Cgd，存储电容Cs及液晶电容Clc提供电荷，源极驱动器已经不再对像素电极充电，导致这三个电容上的电荷进行重新分配(对于寄生电容Cgs，Cds，由于有一端是与TFT的源极相连的，所以不会参与上述电荷的重新分配)。由于栅极驱动器关闭时的电压压降(30-40伏特)，便会经由Cgd寄生电容反馈到像素电极之上，造成像素电极电压有一个耦合电压的压降，而影响到灰阶显示的正确性.而且这个耦合电压不像栅线打开时的耦合电压一样，只影响一下，由于此时源极驱动器已经不再对像素电极充放电，耦合电压压降会一直影响像素电极的电压，直到下一次栅极驱动器再打开的时候。所以这个耦合电压对于显示画面的灰阶的影响，人眼是可以明确的感觉到它的存在的. 
对于目前采用固定的公共电极电压的设计而言，耦合电压会造成像素电极电压正负区域的非对称性(Vp＞VCOM为正极，Vp＜VCOM为负极)，因此产生残像。即使根据某一次的耦合电压调节实际公共电极电压，使之与理想值一致(见图2，实线是调整前的公共电极电压，虚线是调整后的公共电极电压)但由于在液晶面板长时间显示固定画面或处于高温高湿环境时，面板上的耦合电压会发生变化，那么下一次的实际公共电极电压与理想值仍会存在误差，仍旧会造成残像，因此，如果只是输入一个固定的公共电极电压或者只是根据某一次的耦合电压对实际公共电极电压进行调节的话，就会使实际的公共电极电压与理想公共电极电压之间存在偏差，不能消除耦合电压的影响，这样就会造成残像。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免残像的方法及装置，用以解决现有技术中的残像问题，实现动态地调节公共电极电压，使之与其理想值一致，以避免残像的产生。 
本发明第一个方面通过一些实施例提供了如下的技术方案： 
一种避免残像的方法，其特征在于包括以下步骤： 
步骤1：根据实际像素电极电压生成加载在公共电极上的实际公共电极电压与理想公共电极电压的偏差电压，所述实际像素电极电压是指相对于公共电极电压而言的像素电极上的正电压和负电压，所述理想公共电极电压为使所述实际像素电极电压的正电压和负电压对称的电压； 
步骤2：根据所述偏差电压调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致； 
所述步骤1具体包括： 
步骤11：将面板上数据线采集到的实际像素电极电压反馈回源驱动集成芯片内； 
步骤12：对每个所述实际像素电极电压进行积分处理； 
步骤13：对上述积分处理后的数据进行平均处理； 
步骤14：将上述平均处理后的数据根据刷新率进行相应倍数的放大处理，即为所述偏差电压。 
本发明第二个方面通过另一些实施例提供了如下的技术方案： 
一种避免残像的装置，其特征在于包括： 
偏差电压生成模块，用于根据反馈回源驱动集成芯片内的面板数据线采集的实际像素电极电压，生成实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压；
调节模块，与所述偏差电压生成模块相连，用于调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致； 
所述偏差电压生成模块包括： 
一数据采集模块，用于将面板数据线采集的像素电极电压反馈回源驱动集成芯片内部； 
一反相积分器组，输入端连接所述数据采集模块的输出端，对所述像素电极电压进行积分处理； 
一加法器和一除法器，所述加法器的输入端连接所述反向积分器组的输出端，所述加法器的输出端连接除法器，所述除法器的输出端连接放大器，所述加法器和除法器用于对上述积分处理后的数据进行平均处理； 
一放大器，输入端连接所述除法器的输出端，根据刷新率放大上述平均处理后的数据，以得到实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压。
本发明第一个方面实施例、第二方面实施例通过不断地将理想公共电极电压与实际电极电压进行比较，根据实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压动态调节实际公共电极电压值，使之与理想值一致，从而消除耦合电压的影响，减轻残像，提高画面品质。 
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。 
附图说明
图1为现有面板上亚像素的等效电路示意图； 
图2为现有实际像素电极电压变化的波形示意图； 
图3为本发明避免残像的方法实施例一流程图； 
图4为本发明避免残像的方法实施例二流程图； 
图5为本发明避免残像的方法实施例二中步骤21的流程图； 
图6为本发明避免残像的方法实施例二中步骤22的流程图； 
图7为本发明避免残像的方法实施例二中步骤23的流程图； 
图8为本发明避免残像的装置实施例一结构示意图； 
图9为本发明避免残像的装置实施例二结构示意图； 
图10为本发明从面板上采样数据示意图； 
图11为本发明避免残像的方法实施例二步骤23一实施例波形示意图。 
具体实施方式
如图3所示，为本发明避免残像的方法实施例一流程图，该避免残像的方法，包括： 
步骤1，根据面板数据线上的实际像素电极电压，生成加载在公共电极上的实际公共电极电压与理想公共电极电压的偏差电压，实际像素电极电压是指相对于公共电极电压而言的像素电极上的正电压和负电压，理想公共电极电压为使所述实际像素电极电压的正电压和负电压对称的电压； 
步骤2，根据实际公共电极电压与理想公共电极电压的偏差电压，调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致。 
本实施例通过将实际公共电极电压与理想公共电极电压进行比较，并调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致，避免或减轻残像的发生。 
如图4所示，为本发明避免残像的方法实施例二的流程图，该避免残像的方法，包括： 
步骤11，将面板上数据线采集到的实际像素电极电压反馈回源驱动集成芯片内，完成数据采集的任务，为计算偏差电压提供输入数据，数据线的数目根据实际情况选定，数目越多，平均值越精确，但开口率会下降； 
步骤12，对每个所述实际像素电极电压进行积分处理；根据积分器原理， 每个积分器积分后得到的数值是与该积分器对应的像素的实际公共电极电压与理想公共电极电压的差值电压的A倍，A＝1/刷新率(具体倍数数值A与刷新率有关，一般刷新率在60Hz到77Hz之间，因此，倍数A为1/77到1/60之间的一个数)； 
步骤13，对上述积分后的数据(各个像素的差值电压的A倍)求平均值，即为所述偏差电压的A(A大于1/77，小于1/60)倍，求平均值是为了使整个面板所有像素点的整体达到最优调节； 
步骤14，对上述平均处理后的数据(偏差电压的A倍)通过放大器进行放大1/A倍，即生成实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压； 
步骤21，根据上述的偏差电压生成使能信号，用来指示实际公共电极电压是否需要调节； 
步骤22，根据矩形脉冲和偏差电压生成控制信号，用来指示实际公共电极电压是增加还是减小； 
步骤23，将使能信号和控制信号作为公共电极电压调节的输入，根据使能信号和控制信号调节实际公共电极电压。 
如图5所示，为本发明避免残像的方法实施例二中步骤21的流程图，该实施例中，步骤21具体可以包括： 
步骤211，将实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压作为开启控制信号； 
步骤212，当所述开启控制信号的电压值大于开关的正值阈值电压时，生成高电平的第一片选信号S1和低电平的第二片选信号S2；当所述开启控制信号的电压值小于开关的负值阈值电压时，生成低电平的第一片选信号S1和高电平的第二片选信号S2；否则，生成低电平的第一片选信号S1和低电平的第二片选信号S2； 
步骤213，当所述第一片选信号和第二片选信号均为低电平时，生成低电平的使能信号CE；否则，生成高电平的使能信号CE。 
如图6所示，为本发明避免残像的方法实施例二中步骤22的流程图，本 实施例中，步骤22具体包括： 
步骤221，由矩形脉冲发生器产生矩形脉冲； 
步骤222，当所述第二片选信号(S2)为高电平时，将所述矩形脉冲作为矩形脉冲信号(S3)；当所述第二片选信号(S2)为低电平时，对所述矩形脉冲进行反相处理，将反相后的所述矩形脉冲作为矩形脉冲信号(S3)； 
步骤223，将所述信号(S3)与保证公共电极电压控制器正常工作的直流电压信号(DVDD/2)叠加生成控制信号(CTL)。 
如图7所示，为本发明避免残像的方法实施例二中步骤23的流程图，本实施例中，步骤23具体包括： 
步骤231，将所述使能信号和控制信号作为公共电极电压控制器的输入； 
步骤232，当所述使能信号为高电平时，执行步骤233，当所述使能信号为低电平时，执行步骤234； 
步骤233，当所述控制信号为正向脉冲时，所述公共电极电压控制器的输出增加，当所述控制信号为负向脉冲时，所述公共电极电压控制器的输出减小。 
步骤234，所述公共电极电压控制器的输出不变。 
如图8所示，本发明避免残像的装置实施例一的结构示意图，该避免残像的装置，包括偏差电压生成模块和与之连接的调节模块；偏差电压生成模块用于生成实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压，调节模块根据该偏差电压调节实际公共电极电压VCOM。 
如图9所示，为本发明避免残像的装置实施例二的结构示意图，该避免残像的装置，包括：依次相连的数据采集模块、反相积分器组1、加法器2、除法器3，放大器4，使能模块，控制模块，和公共电极电压调节器13。 
数据采集时，选择面板中间位置的10根数据线D，通过面板上的走线反馈回源驱动集成芯片(S-DI)内部，在源驱动集成芯片内部集成了反相积分器组1、加法器2、除法器3，采集的10个数据的输出作为反相积分器组1的输入，再经过加法器2及除法器3(除以10)，得到这10个采样数据 的平均值；由于采用积分处理，因此此时得到的偏差电压应为实际偏差电压的1/77到1/60之间的一个倍数值(根据刷新率确定的倍数数值)，因此要经过放大处理以得到实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压，放大器4将该平均值经由放大器4放大60到77倍(根据实际采用的刷新率确定)。 
在面板上进行数据采样时，需要在面板上增加PLG导线，将采样点的数据输出反馈到印制电路板(PCB)上，积分器的输入端，理想情况下采样点的选择应在面板的中心位置，因为此处的闪烁最为明显。但是这样设计反馈PLG的话会导致开口率的下降，所以此专利选择面板下端的中间位置(见图10)。这样PLG导线会变长，电阻增大，进而增大了采样点数据的延时，使得采样的数据与实际值有一定的偏差。不过这里也可以通过使用柔性线路板(FPC)来实现数据从面板到源驱动器的反馈。如果采用FPC，可以多选择一些数据采样点，那么积分后得到的偏差会更精确。 
使能模块包括P型场效应管FET5、N型场效应管FET6、或门7，FET5、FET6的栅极与放大器4的输出相连，FET5的漏极、FET6的源极与一直流电压DVDD相连，DVDD是设置在PCB上的数字电源，FET5的源极、FET6的漏极通过负载接地，加直流电源和接地是保证场效应管正常工作的条件，FET5的源极还作为输出端，其输出信号-片选信号S1作为或门7的一个输入信号，FET6的漏极还作为输出端，其输出信号-片选信号S2作为或门7的另一个输入信号，或门7的输出信号为使能信号CE，是数字式公共电极电压控制器13的输入信号之一； 
将放大器4输出的实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压作为场效应管FET5、FET6的栅极开启控制信号，两者阈值电压绝对值取为0.1伏，其中，FET5是P型场效应管，当其栅源间电压Vgs大于其阈值电压(0.1伏)时，场效应管开启，否则关闭，FET6为N型场效应管，当其栅源间电压小于其阈值电压(-0.1伏)时，场效应管开启，否则关闭； 也就是说，当实际公共电极电压低于理想公共电极电压0.1伏以上(实际VCOM-理想VCOM＜-0.1伏)时，FET6开启，片选信号S2为高电平“1”，FET5关闭，片选信号S1为低电平“0”，片选信号S1与片选信号S2通过或门7后输出为高电平“1”，即数字式公共电极控制器的使能信号CE为“1”；当实际公共电极电压高于理想公共电极电压0.1伏以上(实际VCOM-理想VCOM＞0.1伏)时，FET5开启，其输出片选信号S1为高电平“1”，FET6关闭，其输出片选信号S2为低电平“0”，两者通过或门7后的输出信号CE依然为高电平“1”；上述两种情况下，均要对公共电极电压进行调节；当实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的差值小于0.1伏时，FET5、FET6均关闭，信号S1、S2均为低电平“0”，经过或门7后输出CE为低电平“0”，此时，不进行公共电极电压的调节；上述当偏差电压大于0.1伏时才进行调节是因为如果稍有偏差就进行调节的话会造成画面闪烁；采用场效应管组成的开关电路会有一定延时，在一定程度上减少闪烁，并且成本低廉。 
控制模块包括P型场效应管FET8、N型场效应管FET9、反相器10、矩形脉冲发生器11、加法器12，FET8、FET9的栅极与FET6的输出端相连，即片选信号S2为FET8、FET9的栅极开启控制信号，FET8、FET9的漏极相连，并作为输出端口，其输出信号为矩形脉冲信号S3，FET8的源极通过反相器10与矩形脉冲发生器11相连，FET9的源极直接与矩形脉冲发生器11相连，加法器12的一个输入信号为矩形脉冲信号S3、另一个为直流电压信号DVDD/2，DVDD/2是根据公共电极电压控制器要求其输入的控制信号的中间值确定的，加法器12与数字式公共电极电压控制器13相连，其输出信号为控制信号CTL，是数字式公共电极电压控制器13的另一输入信号； 
当FET6的输出片选信号S2为高电平“1”(实际VCOM低于理想VCOM0.1伏以下)时，FET9打开，FET8关闭，矩形脉冲发生器11产生的矩形脉冲经由FET9作为矩形脉冲信号S3输入到加法器12，加法器12的另一输入为直流电压 信号DVDD/2，两者叠加后即为数字式公共电极电压控制信号CTL；当片选信号S2为低电平“0”时(实际VCOM高于理想VCOM0.1伏以上)，FET9关闭，FET8打开，矩形脉冲发生器经由反相器10、FET8得到一负向的矩形脉冲，该脉冲作为矩形脉冲信号S3与直流电压DVDD/2叠加后即为控制信号CTL。 
使能模块的输出信号CE、控制模块的输出信号CTL作为数字式公共电极电压调节器13的输入，对公共电极电压进行实时调节，公共电极电压调节器13的输出即为动态调节的实际公共电极电压VCOM；CE、CTL调节VCOM的波形示意图见图11。当CE为高电平时，也就是理想VCOM与实际VCOM的偏差大于0.1伏时，CTL的变化才有效：CTL为正向脉冲时，从上述分析知，此时实际VCOM低于理想VCOM，所以VCOM的输出增加；CTL为负向脉冲时，此时实际VCOM高于理想VCOM，所以VCOM的输出减小；当CE为低电平时，也就是说理想VCOM与实际VCOM的偏差小于0.1伏时，不对VCOM进行实时调节。 
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (9)

1.一种避免残像的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：根据实际像素电极电压生成加载在公共电极上的实际公共电极电压与理想公共电极电压的偏差电压，所述实际像素电极电压是指相对于公共电极电压而言的像素电极上的正电压和负电压，所述理想公共电极电压为使所述实际像素电极电压的正电压和负电压对称的电压；
步骤2：根据所述偏差电压调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致；
所述步骤1具体包括：
步骤11：将面板上数据线采集到的实际像素电极电压反馈回源驱动集成芯片内；
步骤12：对每个所述实际像素电极电压进行积分处理；
步骤13：对上述积分处理后的数据进行平均处理；
步骤14：将上述平均处理后的数据根据刷新率进行相应倍数的放大处理，即为所述偏差电压。
2.根据权利要求1所述的避免残像的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
步骤21：根据所述偏差电压生成用于指示公共电极电压调节器是否需要调节的使能信号；
步骤22：根据矩形脉冲信号及所述偏差电压生成用于指示公共电极电压调节器增加或减小其输出的控制信号；
步骤23：根据所述使能信号和控制信号对作为公共电极电压调节器输出的实际公共电极电压进行调节。
3.根据权利要求2所述的避免残像的方法，其特征在于，所述步骤21具体包括：
步骤211：将步骤1生成的偏差电压作为其后第一开关管和第二开关管的开 启控制信号；
步骤212：根据所述开启控制信号生成第一片选信号和第二片选信号；
步骤213：根据所述第一片选信号和第二片选信号生成使能信号。
4.根据权利要求3所述的避免残像的方法，其特征在于，所述步骤22具体包括：
步骤221：由矩形脉冲发生器产生矩形脉冲；
步骤222：根据所述第二片选信号，判断是否将反相后的所述矩形脉冲作为矩形脉冲信号；
步骤223：将所述矩形脉冲信号与保证公共电极电压控制器正常工作的直流电压信号叠加生成控制信号。
5.根据权利要求2所述的避免残像的方法，其特征在于，所述步骤23具体包括：
步骤231：将所述使能信号和控制信号作为公共电极电压调节器的输入；
步骤232：当所述使能信号为高电平时，执行步骤233，当所述使能信号为低电平时，执行步骤234；
步骤233：根据所述控制信号对所述公共电极电压调节器的输出增加或减小；
步骤234：所述公共电极电压调节器的输出不变。
6.一种避免残像的装置，其特征在于，包括：
偏差电压生成模块，用于根据反馈回源驱动集成芯片内的面板数据线采集的实际像素电极电压，生成实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压；
调节模块，与所述偏差电压生成模块相连，用于调节实际公共电极电压，使之与理想公共电极电压一致；
所述偏差电压生成模块包括：
一数据采集模块，用于将面板数据线采集的像素电极电压反馈回源驱动集成芯片内部；
一反相积分器组，输入端连接所述数据采集模块的输出端，对所述像素电极电压进行积分处理；
一加法器和一除法器，所述加法器的输入端连接所述反向积分器组的输出端，所述加法器的输出端连接除法器，所述除法器的输出端连接放大器，所述加法器和除法器用于对上述积分处理后的数据进行平均处理；
一放大器，输入端连接所述除法器的输出端，根据刷新率放大上述平均处理后的数据，以得到实际公共电极电压与理想公共电极电压之间的偏差电压。
7.根据权利要求6所述的避免残像的装置，其特征在于，所述调节模块包括：
使能模块，与所述偏差电压生成模块连接，生成用于指示公共电极电压调节器是否需要对实际公共电极电压进行调节的使能信号；
控制模块，与所述使能模块相连接，生成用于指示公共电极电压调节器增加或减小实际公共电极电压的控制信号；
公共电极电压调节器，与所述使能模块和控制模块连接，用于根据所述使能信号和控制信号调节实际公共电极电压。
8.根据权利要求7所述的避免残像的装置，其特征在于，所述使能模块包括：
第一开关管和第二开关管，第一开关管和第二开关管均与所述偏差电压生成模块连接，第一开关管为P型场效应管，第二开关管为N型场效应管，第一开关管的漏极和第二开关管的源极均连接位于印制电路板上的数字电源，第一开关管的源极和第二开关管的漏极均通过负载接地，以保证两者正常工作，第一开关管和第二开关管的栅极均连接放大器，引入作为开启控制信号的所述偏差电压信号；
一或门，其一输入端连接第一开关管的源极，另一输入端连接第二开关管的漏极，其输出信号即为所述使能信号。 
9.根据权利要求8所述的避免残像的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
一矩形脉冲发生器，用于产生矩形脉冲；
第三开关管和第四开关管，第三开关管为P型场效应管，第四开关管为N型场效应管，第三开关管和第四开关管的漏极相连，栅极均连接所述第二开关管的漏极，第四开关管的源极连接矩形脉冲发生器，第三开关管的源极通过一反相器连接矩形脉冲发生器；
一加法器，其一输入端连接用于保证所述公共电极电压调节器正常工作的直流电压信号，另一输入端连接第三开关管和第四开关管的漏极，其输出即为所述控制信号。 
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