CN101707049A - 一种改进的用于源极驱动电路的控制装置及控制方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改进的用于源极驱动电路的控制装置，至少包括一输出缓冲装置，其中，所述输出缓冲装置用于响应斩波信号以及极性翻转控制信号，并用于输出驱动电压，其特征在于，所述斩波信号根据显示控制信号产生，其中，所述显示控制信号包括如下信号中的任一种信号：行显示数据输出控制信号、工作时钟信号或者行数据起始信号。本发明通过适当提高斩波信号的频率，能够缩小输出电压正负偏差互相抵消的区间，使局部的输出电压更趋于目标值，从而可以有效消除例如显示粗糙、不均匀竖线以及水波纹等显示异常现象。

Description

一种改进的用于源极驱动电路的控制装置及控制方法、显示装置

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器，尤其是薄膜晶体管液晶显示器的源极驱动电路，具体地，涉及薄膜晶体管液晶显示器中用于消除输出偏移的控制装置以及相应的控制方法、显示装置。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有质量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等优点。近年来，随着薄膜晶体管制造技术的逐渐完善，产品成品率的提高以及一些新技术的产生，薄膜晶体管液晶显示器在响应时间、对比度、亮度、可视角度等方面有了很大的改进。利用薄膜晶体管的有源矩阵型液晶显示器作为高图像品质的LCD，在手机、车载式显示器、投影电视、计算机、军事航空等领域被广泛地应用。

薄膜晶体管液晶显示器有源驱动阵列的结构例如图1所示。其中，薄膜晶体管液晶面板的一个子像素由TFT管T1、液晶电容和存储电容构成。栅极驱动电路(gate driver)驱动栅极线(gate line)，例如图1中示出的栅极线G1至Gn，从而控制TFT管的开关；源极驱动电路(source driver)驱动数据线(data line)，例如图1中示出的数据线S1至Sm，当TFT管打开时，数据线上的显示数据(data)存入像素电容。栅极驱动电路控制每行的TFT管逐次打开，同时源极驱动电路送出与各行对应的显示数据，这样，在栅极驱动电路和源极驱动电路的配合下液晶面板得以完成显示过程。

栅极驱动电路接收STV信号以及VCK信号，其中，STV信号是帧起始信号，VCK信号是工作时钟信号，VCK信号决定栅极线的扫描频率。源极驱动电路接收STH信号、TP信号、POL信号、HCK信号、DISPLAY DATA信号以及GAMMA信号，其中，STH信号是行数据起始信号，TP信号是行显示数据输出控制信号，其频率同栅极线的扫描频率，POL信号是极性翻转控制信号。

源极驱动电路包括输出缓冲装置，输出缓冲装置的电路结构例如图2所示。其中，源极驱动电路的输出缓冲装置包括电压跟随器(output buffer)，其中，电压跟随器由运放(op)构成。更为具体地，源极驱动电路中的输出缓冲装置包括两个电压跟随器，其中，一个电压跟随器为P型电压跟随器，另一个电压跟随器为N型电压跟随器，其中，所述P型电压跟随器以及N型电压跟随器用于对灰度电压进行缓冲。进一步具体地，所述P型电压跟随器的正相输入端用于接收灰度电压，反相输入端与其输出端连接，所述P型电压跟随器用于将从正相输入端输入的灰度电压放大后通过其输出端输出到相应的奇数或偶数编号的输出通道；所述N型电压跟随器的正相输入端用于接收灰度电压，反相输入端与其输出端连接，所述N型电压跟随器用于将从正相输入端输入的灰度电压放大后通过其输出端输出到相应的偶数或奇数编号的输出通道。

源极驱动电路中的输出缓冲装置还包括开关SW1以及SW2，其中，所述开关SW1以及SW2受所述极性翻转控制信号(POL信号)的控制，从而将所述P型电压跟随器以及N型电压跟随器所输出的灰度电压交替地施加到偶数或奇数编号的输出通道，具体地，当所述极性翻转控制信号为高电平时，源极驱动电路的奇数编号的输出通道接所述P型电压跟随器，输出电压Vp，偶数编号的输出通道接所述N型电压跟随器，输出电压Vn；当所述极性翻转控制信号为低电平时，源极驱动电路的奇数编号的输出通道接所述N型电压跟随器，输出电压Vn，偶数编号的输出通道接所述P型电压跟随器，输出电压Vp.

上述图2所示的输出缓冲装置包括运放，本领域技术人员理解，集成电路中的运放存在输入失调电压(Vos)的问题。输入失调来自两个方面：系统失调和随机失调。其中，系统失调是由电路设计和固定方向的工艺偏差造成；随机失调来自集成电路制造工艺中参数的随机起伏，这些起伏会造成运放中要求匹配的器件出现失配。随机失调是不可避免的。由于失调电压的存在，源极驱动电路中的电压跟随器的输入和输出之间会出现偏差，具体地存在下述关系：

Vout＝Vin-Vos；或者

Vout＝Vin+Vos。

输出电压偏差过大会影响液晶面板的显示质量，例如出现粗糙、不均匀的竖线和水波纹等显示异常现象。因此，需要对输出电压偏差进行消除。常用的输出电压偏差的消除方法有两种：一种是利用电容采样的方法；另一种是采用斩波(CHOP)的方法。

本领域技术人员理解利用斩波方法消除电压跟随器输出电压偏差的原理，具体地，可以引入斩波信号控制运放输入端、输出端和内部电路的连接关系，例如图2中示出的CHOP信号，本领域技术人员可以参考现有技术中的相关电路实现具体控制方法，在此不予赘述。其中，斩波信号是高低电平周期出现的信号，设当斩波信号是高电平时，电压跟随器的输入输出间存在下述关系：Vout＝Vin+Vos，则当斩波信号是低电平时，斩波信号改变运放输入端、输出端和内部电路的连接关系，使得电压跟随器的输入输出间下述关系成立：Vout＝Vin-Vos。这样，在斩波信号的一个周期内(+)Vos和(-)Vos相互抵消，Vout趋于目标电压Vin。在液晶显示面板上，这种时间上的抵消转变为空间上的抵消。

现有技术中源极驱动电路的输出电路的结构例如图3所示。其中，现有技术中的源极驱动输出电路包括斩波信号发生器6以及输出缓冲装置7，其中，输出缓冲装置7响应斩波信号以及极性翻转控制信号，并用于输出驱动电压，其中，所述斩波信号根据极性翻转控制信号产生。更为具体地，斩波信号发生器6接收TP信号以及极性翻转控制信号，其中，TP信号作为同步信号，该斩波信号发生器6响应所述极性翻转控制信号，并输出斩波信号，其中，该斩波信号由极性翻转控制信号1/2分频产生。

在两行极性翻转显示情况下，图2所示电路架构的输出波形图例如图4所示。其中，VPR是P型电压跟随器的目标电压，VP(+)是VPR+Vosp，VP(-)是VPR-Vosp；同样的，VNR是N型电压跟随器的目标电压，VN(+)是VNR+Vosn，VN(-)是VNR-Vosn。由于失调电压具有随机性，为了便于描述，图4中假设CHOP＝H时，输出VP(+)和VN(-)；CHOP＝L时，输出VP(-)和VN(+)。

本领域技术人员理解，图3所示的斩波信号控制方式在一行极性翻转的情况下获得较好的显示效果，但是在图4示出的两行极性翻转的情况下显示质量会下降，会出现水波纹等显示异常现象.由图4中CH1的输出波形可见，VP(+)和VP(-)相互平均需要6行到8行的区间，同样的，VN(+)和VN(-)相互平均也需要6行到8行的区间.6行到8行的区域进行输出电压平均，区间太大，输出电压的局部差异性体现出来，导致显示质量变差.

发明内容

针对现有技术中输出电压偏差过大导致影响液晶面板显示质量的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的用于源极驱动电路的控制装置以及相应的控制方法、显示装置。

根据本发明的一个方面，提供一种改进的用于源极驱动电路的控制装置，至少包括一输出缓冲装置，其中，所述输出缓冲装置用于响应斩波信号以及极性翻转控制信号，并用于输出驱动电压，其特征在于，所述斩波信号根据显示控制信号产生，其中，所述显示控制信号包括如下信号中的任一种信号：行显示数据输出控制信号、工作时钟信号或者行数据起始信号。

优选地，所述斩波信号由所述显示控制信号分频产生。

优选地，所述控制装置还包括第一控制装置，其连接所述输出缓冲装置，并用于响应所述显示控制信号，并输出所述斩波信号。

优选地，所述第一控制装置包括二分频电路。

优选地，所述第一控制装置包括第一触发装置，其用于输出分频信号。

优选地，所述第一触发装置包括如下触发器中的任一种或任多种：D触发器以及JK触发器。

优选地，所述驱动电压为灰度电压。

根据本发明的另一个方面，还提供一种改进的用于源极驱动电路的控制方法，包括步骤：提高斩波信号的频率以缩小驱动电压正负偏差互相抵消的区间。

根据本发明的又一个方面，提供一种改进的源极驱动集成电路，其特征在于，包括所述改进的用于源极驱动电路的控制装置。

根据本发明的又一个方面，还提供一种液晶显示装置，其特征在于，包括所述改进的用于源极驱动电路的控制装置。

本发明与现有技术的区别在于，本发明根据所述显示控制信号来生成斩波信号，优选地，所述斩波信号是行显示数据输出控制信号的二分频信号；而在现有技术中，斩波信号是极性翻转控制信号的二分频信号。由于行显示数据输出控制信号的频率高于极性翻转控制信号的频率，因此，将行显示数据输出控制信号二分频所生成的所述斩波信号的频率高于现有技术中斩波信号的频率。进一步地，通过适当提高斩波信号的频率，能够缩小输出电压正负偏差互相抵消的区间，使局部的输出电压更趋于目标值，从而可以有效消除例如显示粗糙、不均匀竖线以及水波纹等显示异常现象。例如，在两行极性翻转显示情况下，输出电压偏差相互平均需要6行到8行的区间，在四行极性翻转显示情况下，输出电压偏差相互平均需要12行到16行的区间；而通过本发明适当提高斩波信号的频率后，输出电压偏差相互平均只需要2行的区间。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出薄膜晶体管液晶显示器有源驱动阵列的电路原理图；

图2示出源极驱动电路中输出缓冲装置的电路原理图；

图3示出现有技术中源极驱动电路的输出电路的结构示意图；

图4示出现有技术中在两行极性翻转显示情况下，图2所示电路架构的输出波形图；

图5示出根据本发明的第一实施例的，用于源极驱动电路的控制装置的结构示意图；

图6示出根据本发明的第一实施例的一个优选例的，用于源极驱动电路的控制装置的结构示意图；

图7示出根据本发明的第一实施例的，在两行极性翻转显示情况下所述控制装置的输出波形图；

图8示出根据本发明的第一实施例的，在四行极性翻转显示情况下所述控制装置的输出波形图；以及

图9示出根据本发明的第一实施例的另一个优选例的，所述第一控制装置的结构示意图。

具体实施方式

图5示出根据本发明的第一实施例的，用于源极驱动电路的控制装置的结构示意图。具体地，所述控制装置包括输出缓冲装置5以及第一控制装置4，其中，所述第一控制装置4连接所述输出缓冲装置5。其中，所述输出缓冲装置5用于响应斩波信号以及极性翻转控制信号(图5中未示出)，并用于输出驱动电压，其中，所述斩波信号根据显示控制信号产生，优选地，所述显示控制信号为行显示数据输出控制信号(TP信号)。进一步地，所述输出缓冲装置5至少包括两个电压跟随器以及相应的开关，其中，所述开关用于根据所述极性翻转控制信号切换相邻通道的输出电压，本领域技术人员至少可以参考图2所示的输出缓冲装置的单元构架实现所述输出缓冲装置5，在此不予赘述。

更为具体地，所述第一控制装置4连接所述输出缓冲装置5，并用于响应所述行显示数据输出控制信号，并输出所述斩波信号。在一个优选例中，所述第一控制装置4包括二分频电路，其中，所述二分频电路响应所述行显示数据输出控制信号并输出所述斩波信号，其中，所述斩波信号是由所述行显示数据输出控制信号1/2分频产生的，产生的所述斩波信号直接控制所有的输出电压跟随器。优选地，所述第一控制装置包括第一触发装置，所述二分频电路可以由所述第一触发装置构成，其中，所述第一触发装置用于输出分频信号。所述第一触发装置的具体结构可以参考图6或图9所示的实施例实现，在此不予赘述。

在本实施例的一个变化例中，所述显示控制信号可以是工作时钟信号(VCK信号)，具体地，所述第一控制装置4连接所述输出缓冲装置5，并用于响应所述工作时钟信号，并输出所述斩波信号，优选地，所述斩波信号是由所述工作时钟信号1/2分频产生的，产生的所述斩波信号直接控制所有的输出电压跟随器。

在本实施例的另一个变化例中，所述显示控制信号可以是行数据起始信号(STH信号)，具体地，所述第一控制装置4连接所述输出缓冲装置5，并用于响应所述行数据起始信号，并输出所述斩波信号，优选地，所述斩波信号是由所述行数据起始信号1/2分频产生的，产生的所述斩波信号直接控制所有的输出电压跟随器。

而在更多地变化例中，所述显示控制信号可以是与所述行显示数据输出控制信号频率相同的信号，在此不予赘述。优选地，所述斩波信号是由上述与所述行显示数据输出控制信号频率相同的信号1/2分频产生的，产生的所述斩波信号直接控制所有的输出电压跟随器。

本领域技术人员理解，所述输出缓冲装置5所包含的电压跟随器的数量可以根据TFT液晶面板的数据线数量确定，例如，与分辨率为1024×768的显示装置相应的电压跟随器的数量为1024*3，在此不予赘述。

图6示出根据本发明的第一实施例的一个优选例的，用于源极驱动电路的控制装置的结构示意图。具体地，在本优选例中，所述第一控制装置4包括D触发器，所述输出缓冲装置5包括P型电压跟随器、N型电压跟随器以及开关SW1、SW2，其中，该D触发器响应加于输入端C的工作时钟信号(TP信号)的边沿，输入端D连接输出端Q，这样，每当工作时钟信号上升沿到来时，D触发器的状态就会翻转一次，因此，在一系列工作时钟信号脉冲的作用下，D触发器不断地翻转，输出端Q以及Q的输出的信号的重复频率为加于输入端C的工作时钟信号脉冲重复频率的二分之一，换句话说，输出端Q或Q输出的信号为所述工作时钟信号的二分频信号。优选地，该D触发器的输出端Q连接至所述输出缓冲装置5所包含的P型电压跟随器以及N型电压跟随器。进一步地，所述开关SW1以及SW2受所述极性翻转控制信号的控制，从而将所述P型电压跟随器以及N型电压跟随器所输出的灰度电压作为驱动电压交替地施加到偶数或奇数编号的输出通道。更为具体地，本领域技术人员可以参考上述图2实现所述输出缓冲装置5的构架，在此不予赘述。

进一步地，图7以及图8示出不同情况下所述控制装置的输出波形图。具体地，图7示出根据本发明的第一实施例的，在两行极性翻转显示情况下所述控制装置的输出波形图。具体地，在本实施例中，CHOP信号由TP信号1/2分频而得。从CH1的输出波形可以看出，VP(+)和VP(-)相互平均只需要2行的区间，同样的，VN(+)和VN(-)相互平均也只需要2行的区间。与传统的斩波信号控制方式(例如图3所示的控制方式)相比，本发明的控制方法提高了斩波信号的频率，缩小了输出电压正负偏差相互抵消的区间，使局部的输出电压更趋于目标值，从而可以有效消除如显示粗糙、不均匀竖线和水波纹等显示异常现象。

接下来图8示出根据本发明的第一实施例的，在四行极性翻转显示情况下所述控制装置的输出波形图，具体地，从CH1的输出波形可以看出，VP(+)和VP(-)相互平均只需要2行的区间，同样的，VN(+)和VN(-)相互平均也只需要2行的区间。而在四行极性翻转显示情况下传统的斩波信号控制方式中VN(+)和VN(-)相互平均需要12行到16行的区间。12行到16行的区域进行输出电压平均，区间太大，输出电压的局部差异性体现出来，导致显示质量变差。

图7以及图8分别示出了在两行或者四行极性翻转显示情况下的输出波形图，本领域技术人员理解，本发明的原理可扩展适应于n行极性翻转显示，也就是说，本发明在三行、五行以及更多行极性翻转显示情况下仍然能够缩小输出电压正负偏差互相抵消区间，并且本领域技术人员通过参考图7以及图8可以得知在更多行极性翻转显示情况下，本发明缩小上述抵消区间提高现实质量的效果将变得更明显。

图5示出了所述第一控制装置，接下来通过图9示出更多优选例中所述第一控制装置的具体结构图.具体地，图9示出根据本发明的第一实施例的另一个优选例的，所述第一控制装置的结构示意图.更为具体地，所述第一控制装置包括J-K触发器，其中，使J＝K＝1，即在输入端J以及K输入高电位，这样，输入端C1每接收到一个所述行显示数据输出控制信号的正跳变，J-K触发器的状态便会翻转一次，因此输出端Q或Q输出的信号为所述工作时钟信号的二分频信号.

在图6以及图9所示实施例的变化例中，所述行显示数据输出控制信号可以变化为所述工作时钟信号或者行数据起始信号，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。

根据本发明图5至图9所示实施例及变化例，本发明提供了一种改进的用于源极驱动电路的控制方法。优选地包括步骤“提高斩波信号的频率以缩小驱动电压正负偏差互相抵消的区间”。进一步优选地包括步骤“根据显示控制信号生成斩波信号”以及“根据所述斩波信号以及极性翻转控制信号生成源极驱动电压”，其中，所述显示控制信号可以是行显示数据输出控制信号、工作时钟信号或者行数据起始信号。优选地，所述斩波信号由所述显示控制信号二分频产生。优选地，根据所述显示控制信号的边沿生成所述斩波信号。本领域技术人员结合所述第一实施例及其变化例，可以实现本实施例及变化例，在此不予赘述。

根据本发明图5至图9所示实施例及变化例，本发明还提供了一种改进的源极驱动集成电路，具体地，其包括所述第一实施例及其变化例中的所述控制装置。

根据本发明图5至图9所示实施例及变化例，本发明还提供了一种液晶显示装置。进一步地，本领域技术人员理解，本发明提供的液晶显示装置可以是各种类型的薄膜晶体管显示装置，并根据具体实施需要而变化。换句话说，所有需要通过提高斩波信号频率以缩小正负输出电压相互抵消区间的薄膜晶体管显示装置都可以采用上述实施例所提供的方案。具体地，本领域技术人员可以结合现有技术以及上述实施例、变化例实现这样的薄膜晶体管显示装置，在此不予赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (13)

1.一种改进的用于源极驱动电路的控制装置，至少包括一输出缓冲装置，其中，所述输出缓冲装置用于响应斩波信号以及极性翻转控制信号，并用于输出驱动电压，其特征在于，所述斩波信号根据显示控制信号产生，其中，所述显示控制信号包括如下信号中的任一种信号：

-行显示数据输出控制信号；

-工作时钟信号；或者

-行数据起始信号。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述斩波信号由所述显示控制信号分频产生。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，还包括：

第一控制装置，其连接所述输出缓冲装置，并用于响应所述显示控制信号，并输出所述斩波信号。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述第一控制装置包括二分频电路。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一控制装置包括第一触发装置，其用于输出分频信号。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述第一触发装置包括如下触发器中的任一种或任多种：

-D触发器；以及

-JK触发器。

7.一种改进的用于源极驱动电路的控制方法，包括步骤：

-提高斩波信号的频率以缩小驱动电压正负偏差互相抵消的区间。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

-根据显示控制信号生成斩波信号；以及

-根据所述斩波信号以及极性翻转控制信号生成源极驱动电压，

其中，所述显示控制信号包括如下信号中的任一种信号：

-行显示数据输出控制信号；

-工作时钟信号；或者

-行数据起始信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述斩波信号由所述显示控制信号二分频产生。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的控制方法，其特征在于，根据所述显示控制信号的边沿生成所述斩波信号。

11.一种改进的源极驱动集成电路，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的控制装置。

12.一种液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的控制装置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的控制方法或控制装置，其中，所述驱动电压为灰度电压。

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