消除薄膜场效应晶体管闪烁和关机残影现象的控制电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域,涉及模拟集成电路,特别是一种用于消除薄膜场效应晶体管液晶显示器闪烁现象和关机残影现象的控制电路。
背景技术
薄膜场效应晶体管液晶显示器TFT-LCD是有源矩阵类型液晶显示器AM-LCD中的一种。由于其具有色彩饱和度高、色还原能力强、画质好和响应速度快等优点,TFT-LCD迅速成为新世纪的主流产品。随着液晶显示技术的飞速发展,关于液晶方面的研究也越来越受关注。其中由于γ校正技术能够大大改善TFT-LCD显示设备画面的质量,已成为液晶显示器LCD液晶显示设备校正技术的主流。
TFT-LCD液晶显示设备的驱动控制器所控制的栅极电路的等效阻抗为一连串的串联RC网络,这样在采用共模电压固定的方式来驱动TFT-LCD液晶显示设备时,由于传统的TFT-LCD驱动电路输出的是方波信号,会引起因共模电压波动产生的误差。此共模误差会使同一灰度级的电压产生误差,故在不停的切换画面,正负极性交替的情况下,会使人感觉到明显的闪烁现象。同时,在关闭TFT-LCD液晶显示设备时,由于内部储存部分电荷,还会引起另一个影响TFT-LCD性能的问题——关机残影。可见,如何解决TFT-LCD闪烁现象和关机残影,已经成为改善TFT-LCD性能,提高其市场竞争力的关键所在。
图1给出了传统的TFT-LCD门宽调制控制电路,其输入信号为使能信号EN和开关信号CTR;该输入信号经过一系列的非门和与非门产生两个频率相同极性相反的方波信号,一个方波信号通过高压晶体管HM1、HM2、HM3和HM4组成的电平移位电路输入到高压晶体管HM7的栅极,另一个方波信号输入到高压晶体管HM5的栅极,HM7与HM5的漏极相连作为该控制电路的输出端;当EN和CTR为高电平时,HM7导通,同时HM5截止,输出信号OUT为高电平;EN为高电平,CTR为低电平时,HM7截止,HM5导通;当EN为低电平时,通过三个非门控制高压晶体管HM6导通,输出OUT持续低电平。图2给出了传统的TFT-LCD控制电路的输入信号EN、CTR和输出信号OUT的波形图,可见其输出控制信号OUT为完整的方波,该方波信号经栅驱动电路驱动TFT-LCD,会产生共模误差,引起TFT-LCD的闪烁现象;同时,由于传统电路没有做任何消除关机残影的技术处理,故关机残影现象不可避免,导致TFT-LCD的图像显示质量降低。
发明内容:
本发明的目的在于针对现有的TFT-LCD门宽调制控制电路的不足,提出一种能消除薄膜场效应晶体管闪烁和关机残影现象的控制电路,提高TFT-LCD的图像显示质量。
为实现上述目的,本发明包括:比较模块1、输入控制模块2和输出控制模块3;
所述输入控制模块2,设有两个输入端a、b和四个输出端c、d、e、f;第一输入端a与比较模块1的输出端相连,第二输入端b连接开关信号CTL;四个输出端c、d、e、f分别输出信号ST、DH、DL和RST1;其中信号ST连接到外部LCD数据驱动模块5,用于控制LCD数据驱动模块5的工作与关断;信号DH和DL连接到控制输出控制模块3,用于控制输出控制模块3中电容的充放电;信号RST1通过输出控制模块3连接到外部LCD门驱动模块4,用于控制LCD门驱动模块4的工作与关断;通过控制LCD门驱动模块4和LCD数据驱动模块5的关断顺序释放TFT-LCD中的电荷,以消除关机残影;
所述输出控制模块3,包括充电电路、放电电路、使能控制电路和电容C2;该充电电路一端接高电平VCCH,另一端通过放电电路连接到低电平VCCL;充电电路与放电电路相连接并通过电容C2连接到零电平,用于控制C2的充放电电流;电容C2与充电电路和放电电路的公共端作为输出端OUT;通过控制电容C2放电电流的大小可调整输出电压的下降斜率,补偿TFT-LCD工作过程中的共模误差,以消除闪烁现象;使能控制电路跨接于输出端OUT与零电平之间,用于控制输出控制模块(3)的工作与关断。
上述的控制电路,其中输出控制模块3中的充电电路,包括源、漏极之间耐压值大于12V的四个高压晶体管HM301、HM302、HM303、HM304,电流源I301和电阻R301、R302、R303;第一高压晶体管HM301的栅极与输入控制模块2的第二输出端d相连,源极通过电流源I301连接到零电平,漏极与第三高压晶体管HM303的栅极相连;第二高压晶体管HM302的漏极与零电平相连,源极通过电阻R303、R301接到高电平VCCH,栅极与R301与R303的公共端相连并连接到第三高压晶体管HM303的栅极;该第三高压晶体管HM303的漏极通过电阻R302与高电平VCCH相连,源极与第二高压晶体管HM302的源极相连并连接到第四高压晶体管HM304的栅极;该第四高压晶体管HM304的源极与高电平VCCH相连,漏极连接到电容C2与输出端OUT的公共端,为C2提供充电电流。
上述的控制电路,其中输出控制模块3中的放电电路,包括五个高压晶体管HM305、HM306、HM307、HM308、HM309,电流源I302和电阻R304、R305、R306;第一高压晶体管HM306的栅极与输入控制模块2的第三输出端e相连,源极通过电流源I302连接到零电平,漏极与第三高压晶体管HM307的栅极相连;第二高压晶体管HM308的漏极与零电平相连,源极串联电阻R306、R304接到高电平VCCH,栅极与R304和R306的公共端相连并连接到第三高压晶体管HM307的栅极,用于为HM307提供偏置电压;该第三高压晶体管HM307的漏极通过电阻R305与高电平VCCH相连,源极与第二高压晶体管HM308的源极相连并连接到第四高压晶体管HM309和第五高压晶体管HM305的栅极;该第四高压晶体管HM309的漏极与低电平VCCL相连,源极连接到第五高压晶体管HM305的源极;该第五高压晶体管HM305的漏极连接到电容C2与输出端OUT的公共端,为C2提供放电电流。
上述的控制电路,其中输出控制模块3中的使能控制电路,包括高压晶体管HM310和电阻R307;该高压晶体管HM310的源极与零电平相连,漏极通过电阻R307连接到输出端OUT,栅极与输入控制模块2的输出端f相连;当输出端f输出的信号为低电平时,输出控制模块3正常工作;反之,该模块关断。
上述的控制电路,其中输入控制模块2,包括分压比较电路21、第一组合逻辑电路22和第二组合逻辑电路23;该分压比较电路21输出信号RST1、RST2;其中信号RST1同时连接到第一组合逻辑电路22的输入端和控制输出控制模块3的第三输入端;该第一组合逻辑电路22的输出信号DH、DL分别连接到输出控制模块3的第一输入端和第二输入端,用于控制输出控制模块3中电容C2的充电和放电;信号RST2连接到第二组合逻辑电路23;该第二组合逻辑电路23的输出信号ST连接到外部LCD数据驱动模块5,用于控制LCD数据驱动模块5的工作与关断。
上述的控制电路,其中输入控制模块2中的分压比较电路21,包括两个比较器COM201、COM202和电阻R201、R202、R203;电阻R201、R202、R203串联跨接于直流电源VCC与零电平之间组成分压网络;第一比较器COM201的负输入端连接到电阻R201与R202的公共端,正输入端与基准电平Vref1相连,其输出信号RST1作为输入控制模块2第四输出端f的输出信号;第二比较器COM201的负输入端连接到电阻R202与R203的公共端,正输入端与基准电平Vref1相连,输出信号RST2连接到第二组合逻辑电路23的输入端。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
(1)本发明由于添加了输出控制模块,以使控制电路的输出可以选择三个不同的状态电平,分别是高电平VCCH、低电平VCCL和零电平;通过控制放电电流的大小可调整高电平VCCH到低电平VCCL的下降斜率,补偿TFT-LCD工作过程中的共模误差,从而消除了由于不停的切换画面而引起的闪烁现象。
(2)本发明由于添加了输入控制模块,在关闭TFT-LCD过程中可控制LCD数据驱动电路先关闭,LCD门驱动电路后关闭,以充分释放TFT-LCD中储存的电荷,从而消除了关机残影现象。
附图说明
图1为传统的TFT-LCD门宽调制控制电路;
图2为传统的TFT-LCD门宽调制控制电路的输出波形图;
图3为本发明控制电路应用电路简图;
图4为本发明中比较器模块的电路原理图;
图5为本发明中输入控制模块的电路原理图;
图6为本发明中输出控制模块的电路原理图;
图7为本发明控制电路的输出波形图。
具体实施方式
以下结合附图及其实施例对本发明作进一步描述。
图3给出了本发明控制电路的一个应用实例,即用本发明通过外部的LCD门驱动模块4和LCD数据驱动模块5控制TFT-LCD面板6工作。其中:
本发明消除薄膜场效应晶体管闪烁和关机残影现象的控制电路100,包括比较模块1、输入控制模块2和输出控制模块3。该输入控制模块2,设有两个输入端a、b和四个输出端c、d、e、f;使能信号EN通过比较模块1连接到输入控制模块2的输入端a,输入控制模块2的输入端b连接开关信号CTL;四个输出端c、d、e、f分别输出信号ST、DH、DL和RST1;输出端c作为整个控制电路的输出端;输出端d、e、f均连接到输出控制模块3。该输出控制模块3包括充电电路、放电电路、使能控制电路和电容C2;该充电电路一端接高电平VCCH,另一端通过放电电路连接到低电平VCCL;充电电路与放电电路的公共端作为输出端OUT,该输出端的输出信号OUT1为整个控制电路的输出信号;使能控制电路与电容C2并联跨接于输出信号OUT与零电平之间。
所述控制电路100的输出信号ST、OUT1;其中信号OUT1通过LCD门驱动模块4连接到LCD面板6,用于控制LCD门驱动模块4的工作与关断,信号ST通过LCD数据驱动模块5连接到LCD面板6,用于控制LCD数据驱动模块5的工作与关断。
参照图4,本发明中的比较模块1,包括比较器101、任意极之间耐压值小于5V的低压晶体管M101、电流源I101和电容C101;该低压晶体管M101的栅极连接使能信号EN,源极连接零电平,漏极通过电流源I101连接到直流电源VCC;比较器101的负输入端连接基准信号Vref3,正输入端连接有低压晶体管M101的漏极;比较器101的输出信号DEL_OK连接到输入控制模块2;电容C101跨接于低压晶体管M101的漏极与零电平之间。当使能信号EN为高电平时,低压晶体管M101导通,电容C101通过晶体管M101放电,晶体管M101的漏极电压DEL逐渐降低,当DEL<Vref3时,比较器101的输出信号DEL_OK为低电平;当使能信号EN为低电平时,晶体管M101截止,电流源I101开始给电容C101充电,晶体管M101的漏极电压DEL开始升高,当DEL>Vref3时,比较器101的输出DEL_OK为高电平。从使能信号EN开始为低电平到DEL_OK变为高电平的时间称为电路的延时时间,通过改变电流源I101输出电流和电容C101的值,可以调整延时时间的长短。
参照图5,本发明中的输入控制模块2,包括分压比较电路21、第一组合逻辑电路22和第二组合逻辑电路23。其中:
输入控制模块2中的分压比较电路21,包括两个比较器COM201、COM202和电阻R201、R202、R203;电阻R201、R202、R203串联跨接于直流电源VCC与零电平之间组成分压网络;第一比较器COM201的负输入端连接到电阻R201与R202的公共端,正输入端与基准电平Vref1相连,其输出信号RST1作为输入控制模块2第四输出端f的输出信号;第二比较器COM202的负输入端连接到电阻R202与R203的公共端,正输入端与基准电平Vref1相连,输出信号RST2;
输入控制模块2中的第一组合逻辑电路22,包括两个二输入与门AND201、AND202,二输入或非门NOR201和反相器INV201;所述二输入或非门NOR201的第一输入端作为输入控制模块2的第二输入端b连接开关信号CTL;二输入或非门NOR201的第二输入端与第一比较器COM201的输出信号RST1连接,其输出信号CTL_L通过反相器INV201连接到二输入与门AND201的第一输入端;所述二输入与门AND201的第二输入端与二输入与门AND202的第一输入端相连并作为输入控制模块2的第一输入端a,连接到比较模块1的输出端;二输入与门AND201的输出信号DH作为输入控制模块2第二输出端d的输出信号;所述二输入与门AND202的第二输入端连接二输入或非门NOR201的输出信号CTL_L;二输入与门AND202的输出信号DL作为输入控制模块2第三输出端e的输出信号。
输入控制模块2中的第二组合逻辑电路23,包括反相器INV202和二输入或门OR201;比较模块1的输出端通过反相器INV202连接到二输入或门OR201的第一输入端;该二输入或门OR201的第二输入端连接第二比较器COM202的输出信号RST2;二输入或门OR201的输出信号ST作为输入控制模块2第一输出端c的输出信号。
上电过程中,随着电压VCC的上升,由于第一比较器COM201的负输入端电压VH始终大于第二比较器COM201的负输入端电压VL;故第一比较器COM201的输出信号RST1先变为低电平,控制第一组合逻辑电路22先开始工作,第二比较器COM202的输出信号RST2后变为低电平,控制第二组合逻辑电路23后开始工作;掉电过程中,随着电压VCC的下降,由于VH大于VL,信号RST2先变为高电平,控制第二组合逻辑电路23先关断,信号RST1后变为高电平,控制第一组合逻辑电路22后关断。第一组合逻辑电路22的输出信号DH、DL用于控制输出控制模块3中电容C2的充电和放电;第二组合逻辑电路23的输出信号ST连接到外部LCD数据驱动模块5,控制LCD数据驱动模5的工作与关断。
参照图6,本发明中的输出控制模块3,包括充电电路、放电电路、使能控制电路和电容C2。其中:
输出控制模块3中的充电电路,包括源、漏极之间耐压值大于12V的四个高压晶体管HM301、HM302、HM303、HM304,电流源I301和电阻R301、R302、R303;第一高压晶体管HM301的栅极与输入控制模块2的第二输出端d相连,源极通过电流源I301连接到零电平,漏极与第三高压晶体管HM303的栅极相连;第二高压晶体管HM302的漏极与零电平相连,源极通过电阻R303、R301接到高电平VCCH,栅极与R301与R303的公共端相连并连接到第三高压晶体管HM303的栅极;该第三高压晶体管HM303的漏极通过电阻R302与高电平VCCH相连,源极与第二高压晶体管HM302的源极相连并连接到第四高压晶体管HM304的栅极;该第四高压晶体管HM304的源极与高电平VCCH相连,漏极通过电容C2与输出端OUT的公共端,为C2提供充电电流。
输出控制模块3中的放电电路,包括五个高压晶体管HM305、HM306、HM307、HM308、HM309,电流源I302和电阻R304、R305、R306;第一高压晶体管HM306的栅极与输入控制模块2的第三输出端e相连,源极通过电流源I302连接到零电平,漏极与第三高压晶体管HM307的栅极相连;第二高压晶体管HM308的漏极与零电平相连,源极串联电阻R306、R304接到高电平VCCH,栅极与R304和R306的公共端相连并连接到第三高压晶体管HM307的栅极,用于为HM307提供偏置电压;该第三高压晶体管HM307的漏极通过电阻R305与高电平VCCH相连,源极与第二高压晶体管HM308的源极相连并连接到第四高压晶体管HM309和第五高压晶体管HM305的栅极;该第四高压晶体管HM309的漏极与低电平VCCL相连,源极连接到第五高压晶体管HM305的源极;该第五高压晶体管HM305的漏极连接到电容C2与输出端OUT的公共端,为C2提供放电电流。
输出控制模块3中的使能控制电路,包括高压晶体管HM310和电阻R307;该高压晶体管HM310的源极与零电平相连,漏极通过电阻R307连接到输出端OUT,栅极与输入控制模块2的输出端f相连;当输出端f输出的信号为低电平时,输出控制模块3正常工作;反之,该模块关断。
本发明的具体工作原理是:TFT-LCD工作过程中各输出信号波形如图7所示。当使能信号EN为高电平时,比较模块1的输出信号DEL_OK为低电平,输入控制模块2输出信号ST为高电平,控制LCD数据驱动模块5关断,TFT-LCD无图像输出。当使能信号EN为低电平时,比较器模块1的输出信号DEL_OK为高电平,电路开始启动。使能信号EN为低后,输入控制模块2中的第一组合逻辑电路22开始工作,输出开关信号DH和DL。当输入开关信号CTL为高电平时,开关信号DH为高电平、DL为低电平,控制输出控制模块3中的充电电路以电流I1为电容C2充电,输出端OUT的电压OUT1升高,由于本发明设计的电流I1较高,可以把OUT端的电压OUT1迅速拉至高电平VCCH;当输入开关信号CTL为低电平时,开关信号DH为低电平DL为高电平,控制输出控制模块3中的电路放电电路以电流I2释放电容C2中的电荷,通过控制放电电流的大小可调整高电平VCCH到低电平VCCL的下降斜率,补偿TFT-LCD工作过程中的共模误差,从而消除了由于不停的切换画面而引起的闪烁现象。
在TFT-LCD面板关闭过程即电压VCC降低的过程中,输入控制模块2中的分压比较电路21的输出信号RST2先变为高电平,输出信号RST1后先变为高电平。当信号RST2为高电平时,输入控制模块2的输出信号ST为高电平,控制LCD数据驱动模块5关断;当信号RST1为低电平时,输出控制模块3正常工作,LCD门驱动模块4正常工作;当信号RST1为高电平时,输出控制模块3关断,LCD门驱动模块4关断。因此在LCD面板关闭过程中,LCD数据驱动模块5先关闭,LCD门驱动模块4后关闭,充分释放了TFT-LCD中储存的电荷,从而消除了关机残影现象。
以上仅是本发明的一个最佳实例,不构成对本发明的任何限制,显然在本发明的构思下,可以对其电路进行不同的变更与改进,但这些均在本发明的保护之列。