CN103258515B - 栅极驱动电压供应装置、供应方法及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种栅极驱动电压供应装置、栅极驱动电压供应方法及应用该栅极驱动电压供应装置的显示装置。本发明所提供的栅极驱动电压供应装置通过设置与启动电压输出模块连接的启动电压提升模块，利用启动电压提升模块在第二预设电压恢复至第一预设电压时，于预定的一端时间内将第二预设电压预先提升至高于第一预设电压的第三预设电压，借助电压较高的第三预设电压缩短栅极启动电压由第二预设电压恢复至第一预设电压所需的时间，加快反应速度，从而避免因负载过大而恢复过慢的问题，增加了液晶显示面板的充电时间，提升了画面显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种栅极驱动电压供应装置、栅极驱动电压供应方法及应用该栅极驱动电压供应装置的显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor-Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD）由于具有画面稳定、图像逼真、消除辐射、节省空间以及节省能耗等优点，被广泛应用于电视、手机、显示器等电子产品中，已占据了平面显示领域的主导地位。
为了控制薄膜晶体管的开关，通常会有栅极驱动电压供应装置提供栅极启动电压VON至栅极驱动集成电路，栅极启动电压VON一般在18V～30V之间，具体电压值依薄膜晶体管的具体设计而定。为了降低画面闪烁，会经常会使用多灰度等级栅极（Multi Level Gate，MLG）驱动技术，即通过多灰度等级栅极驱动集成电路（MLG IC）的对栅极启动电压VON进行处理，具体如图1中所示：在特定时间，第一预设电压VGH会下降至第二预设电压VGH’，其中第二预设电压VGH’低于第一预设电压VGH，但第二预设电压VGH’还不会造成薄膜晶体管呈现关闭的状态，从而使得栅极驱动集成电路的输出波形会有个斜率削角的波形，具体如图2中所示。当电压第二预设电压VGH’要恢复到第一预设电压VGH时，因为存在负载的原因，会有一定的恢复时间，如图3中所示的恢复时间t，恢复时间t的长短会影响到液晶显示面板的充电时间，尤其是在显示高帧率画面的产品中，由于驱动薄膜晶体管本身的充电时间已严重不足，因此，恢复时间t的长短便更显得格外重要了。
综上所述，一种能够缩短栅极启动电压由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需时间的栅极驱动电压供应装置及栅极驱动电压供应方法是亟待提供的。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种能够缩短栅极启动电压由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需时间的栅极驱动电压供应装置，从而避免影响液晶显示面板的充电时间，加快反应速度，提升画面显示品质；进一步的，本发明还提供了一种栅极驱动电压供应方法以及应用该栅极驱动电压供应装置的显示装置。
（二）技术方案
本发明技术方案如下：
一种栅极驱动电压供应装置，包括：
启动电压输出模块，用于输出栅极启动电压至栅极驱动集成电路；所述栅极启动电压包括第一预设电压和低于所述第一预设电压的第二预设电压；
还包括：
启动电压提升模块：与所述启动电压输出模块连接，用于在所述第二预设电压恢复至所述第一预设电压时，于预定时间内提升所述第二预设电压至高于所述第一预设电压的第三预设电压。
优选的，所述启动电压提升模块包括调压单元以及开关单元；
所述调压单元，与所述启动电压输出模块连接，用于提升所述第二预设电压至所述三预设电压；
所述开关单元，与所述调压单元连接，用于定时导通与关断所述调压单元。
优选的，所述启动电压输出模块包括电荷泵电路；所述电荷泵电路包括电荷泵、电荷泵调变器以及基准电压端；
所述电荷泵的输出端与栅极驱动集成电路连接，所述电荷泵的输出端还通过分压电阻与所述基准电压端连接；
所述基准电压端还与所述调压单元连接，所述基准电压端用于提供基准电压；
所述电荷泵调变器与所述电荷泵的输入端连接，用于根据所述基准电压以及调压单元提升的电压控制所述电荷泵输出栅极启动电压。
优选的，所述调压单元包括并联在所述基准电压端的保护电阻以及升压电阻，所述开关单元设置在所述升压电阻与基准电压端的通路上。
优选的，所述调压单元包括串联在所述基准电压端的保护电阻以及升压电阻，所述开关单元并联在所述升压电阻的两端。
优选的，所述开关单元包括开关元件以及与所述开关元件连接的时序控制器。
优选的，所述开关元件为薄膜晶体管。
优选的，所述栅极驱动集成电路为多灰度等级栅极驱动集成电路。
本发明还提供了一种栅极驱动电压供应方法：
一种栅极驱动电压供应方法，包括输出栅极启动电压至栅极驱动集成电路的步骤，所述栅极启动电压包括第一预设电压和低于所述第一预设电压的第二预设电压；其特征在于，所述第二预设电压恢复至所述第一预设电压时，在预定时间内提升所述第二预设电压至高于所述第一预设电压的第三预设电压。
优选的，第二预设电压恢复至第一预设电压时，通过时序控制器施加控制信号控制调压单元提升第二预设电压至所述第三预设电压，并维持一所述预定时间。
本发明还提供了一种包括上述任意一种栅极驱动电压供应装置的显示装置。
（三）有益效果
本发明所提供的栅极驱动电压供应装置通过设置与启动电压输出模块连接的启动电压提升模块，利用启动电压提升模块在第二预设电压恢复至第一预设电压时，于预定的一端时间内将第二预设电压预先提升至高于第一预设电压的第三预设电压，借助电压较高的第三预设电压缩短栅极启动电压由第二预设电压恢复至第一预设电压所需的时间，加快反应速度，从而避免因负载过大而恢复过慢的问题，增加了液晶显示面板的充电时间，提升了画面显示品质。
附图说明
图1是现有技术中栅极启动电压的波形示意图；
图2是现有技术中栅极驱动集成电路的输出波形示意图；
图3是现有技术中由第二预设电压恢复至第一预设电压的波形示意图；
图4是本实施例中由第二预设电压恢复至第一预设电压的波形示意图；
图5是本发明实施例中一种栅极驱动电压供应装置的结构示意图；
图6是图5中栅极驱动电压供应装置的一种具体实现方式的结构示意图；
图7是本发明实施例中一种栅极驱动电压供应方法的控制时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所提供的栅极驱动电压供应装置主要包括，启动电压输出模块以及与启动电压输出模块连接的启动电压提升模块；启动电压输出模块用于输出栅极启动电压VON至栅极驱动集成电路，为了降低画面闪烁，栅极驱动集成电路使用多灰度等级栅极驱动集成电路；栅极启动电压VON包括调制削角的第一预设电压VGH和低于第一预设电压VGH的第二预设电压VGH’；如图3所示，现有技术中，当栅极启动电压VON从第二预设电压VGH’要恢复到第一预设电压VGH时，如果存在负载，则会有一定的恢复时间t，该时间通常较长，会影响到液晶显示面板的充电时间；本发明的主要改进点之一在于，设置的启动电压提升模块在第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH时，于预定的一段时间内预先将第二预设电压VGH’提升至高于第一预设电压VGH的第三预设电压VGH’’，在预定的一段时间过后，第三预设电压VGH’’降至第一预设电压VGH；第三预设电压VGH’’的大小以及持续时间的长短根据实际需求来具体设定从而达到最优的效果，例如，在第三预设电压VGH’’较大时，可以适当缩短持续时间。如图4中所示，电压较高的第三预设电压VGH’’可以缩短栅极启动电压由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需的时间，可以看出，在存在负载的情况下，效果非常显著，可以大幅度缩短栅极启动电压由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需的时间。
如图5中所示，本实施例中的启动电压提升模块包括调压单元以及开关单元；调压单元与启动电压输出模块连接，用于提升第二预设电压VGH’至高于第一预设电压VGH的第三预设电压VGH’’；开关单元与调压单元连接，用于定时导通与关断调压单元，从而使第三预设电压VGH’’维持一个预定的时间段，在预定的时间过后，关断调压单元，使栅极启动电压VON仍为第一预设电压VGH。
由于电荷泵采用电容储存能量，外接组件少，非常适合用于便携式设备中；并且随着其电路结构的不断改进和工艺水平的提高，也可应用在需要较大电流的应用电路中。因此高效率电荷泵电路因其功耗小、成本低、结构简单、所需外围组件少以及高电磁干扰抑制等优点，在电源管理电路中己得到广泛应用。如图6中所示，本实施例中的启动电压输出模块包括电荷泵电路；通过电荷泵电路来产生栅极启动电压VON。该电荷泵电路包括电荷泵、电荷泵调变器、分压电阻R1以及基准电压端D；电荷泵的输入端与提供原始电源的AVDD端连接，输出端与栅极驱动集成电路连接，电荷泵的输出端通过分压电阻R1与基准电压端D连接；基准电压端D还与调压单元连接，基准电压端D用于提供基准电压VREF；电荷泵调变器设置在电源管理单元之中，其与电荷泵的输入端连接，用于根据基准电压VREF以及调压单元提升的电压控制电荷泵输出的栅极启动电压VON；调压单元可以有多种实现方式：例如，如图6中所示，调压单元包括并联在基准电压端D的保护电阻R2以及升压电阻R3，而开关单元设置在升压电阻R3与基准电压端D的通路上。电荷泵电路输出栅极启动电压VON后，通过电阻分压R1反馈至电源管理单元，电荷管理单元的反馈输出端为基准电压端D提供固定的基准电压VREF（一般为1.25V），然后再经由电荷管理单元内部的电荷泵调变器通过调变输出脉冲宽度，进而稳定栅极启动电压VON的输出。其中VON电压可计算如下：
当开关单元导通时：
VON=VREF×(1+R1/(R2//R3))
当开关单元关断时：
VON=VREF×(1+R1/R2)
因(R2//R3)<R2，故当开关单元导通时，输出的栅极启动电压VON电压会比开关单元关断时输出的栅极启动电压VON大。
其中，(R2//R3)表示R2与R3并联时的电阻值，(R2//R3)的阻值等于R2×R3/（R2+R3）。
或者，调压单元包括串联在基准电压端D的保护电阻R2’以及升压电阻R3’，开关单元并联在升压电阻R3’的两端。其中VON电压可计算如下：
当开关单元导通时：
VON=VREF×(1+R1/(R2’+R3’))
当开关单元关断时：
VON=VREF×(1+R1/R2’)
因(R2’+R3’)>R2’，故当开关单元关断时，输出的栅极启动电压VON电压会比开关单元导通时输出的栅极启动电压VON大。但是由于其需长时间维持开关单元处于导通状态，不利于节省能耗，因此，本实例中，调压单元包括并联在基准电压端D的保护电阻R2以及升压电阻R3，而开关单元设置在升压电阻R3与基准电压端D的通路上。
如此，便可以通过开关单元定时导通一个预定时间，在预定时间内提升第二预设电压VGH’至高于第一预设电压VGH的第三预设电压VGH’’。
为了方便控制，本实施例中的开关单元包括开关元件以及与开关元件连接的时序控制器T-CON，开关元件优选为薄膜晶体管TI，可以为N型薄膜晶体管或者P型薄膜晶体管，也可以为其他形式的开关。
本发明还提供了一种栅极驱动电压供应方法，相比于现有技术中栅极驱动电压供应方法的主要改进点之一在于，当第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH时，会在预定时间内提升第二预设电压VGH’至高于第一预设电压VGH的第三预设电压VGH’’，在上述预定时间过后，第三预设电压VGH’’降至第一预设电压VGH；。下面结合上述栅极驱动电压供应装置以及图7对该栅极驱动电压供应方法加以详细说明。
其中，第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH时，通过时序控制器T-CON施加控制信号OE3控制薄膜晶体管T1的开关时间，从而控制调压单元提升第二预设电压VGH’至第三预设电压VGH’’，并维持一预定时间；因此，可以借助电压较高的第三预设电压VGH’’缩短栅极启动电压由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需的时间。
之后，栅极启动电压VON再输入至多灰度等级栅极驱动集成电路，多灰度等级栅极驱动集成电路还会接收两个输入，一个为第二预设电压VGH’，用来设定输出要下降到的电压，另一个为由时序控制器T-CON施加的控制信号OE2，用于控制下降至第二预设电压VGH’时的时序，如此便可产生所需的栅极输出电压VOUT，栅极输出电压VOUT的相关波形示意图如图7中所示。
本发明还提供了一种包括上述种栅极驱动电压供应装置的显示装置。由于采用的栅极驱动电压供应装置缩短了栅极启动电压VON由第二预设电压VGH’恢复至第一预设电压VGH所需的时间，加快了反应速度，从而避免因负载过大而恢复过慢的问题，增加了液晶显示面板的充电时间，提升了画面显示品质；在显示高帧率画面的产品中效果尤其显著。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
Claims (9)
1.一种栅极驱动电压供应装置，包括：
启动电压输出模块，用于输出栅极启动电压至栅极驱动集成电路；所述栅极启动电压包括第一预设电压和低于所述第一预设电压的第二预设电压；
其特征在于，还包括：
启动电压提升模块：与所述启动电压输出模块连接，用于在所述第二预设电压恢复至所述第一预设电压时，于预定时间内提升所述第二预设电压至高于所述第一预设电压的第三预设电压，
所述启动电压提升模块包括调压单元以及开关单元；
所述调压单元，与所述启动电压输出模块连接，用于提升所述第二预设电压至所述第三预设电压；
所述开关单元，与所述调压单元连接，用于定时导通与关断所述调压单元，
所述启动电压输出模块包括电荷泵电路；所述电荷泵电路包括电荷泵、电荷泵调变器以及基准电压端；
所述电荷泵的输出端与栅极驱动集成电路连接，所述电荷泵的输出端还通过分压电阻与所述基准电压端连接；
所述基准电压端还与所述调压单元连接，所述基准电压端用于提供基准电压；
所述电荷泵调变器与所述电荷泵的输入端连接，用于根据所述基准电压以及调压单元提升的电压控制所述电荷泵输出栅极启动电压。
2.根据权利要求1所述的栅极驱动电压供应装置，其特征在于，所述调压单元包括并联在所述基准电压端的保护电阻以及升压电阻，所述开关单元设置在所述升压电阻与基准电压端的通路上。
3.根据权利要求1所述的栅极驱动电压供应装置，其特征在于，所述调压单元包括串联在所述基准电压端的保护电阻以及升压电阻，所述开关单元并联在所述升压电阻的两端。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的栅极驱动电压供应装置，其特征在于，所述开关单元包括开关元件以及与所述开关元件连接的时序控制器。
5.根据权利要求4所述的栅极驱动电压供应装置，其特征在于，所述开关元件为薄膜晶体管。
6.根据权利要求1至3或5任意一项所述的栅极驱动电压供应装置，其特征在于，所述栅极驱动集成电路为多灰度等级栅极驱动集成电路。
7.一种栅极驱动电压供应方法，包括输出栅极启动电压至栅极驱动集成电路的步骤，所述栅极启动电压包括第一预设电压和低于所述第一预设电压的第二预设电压；其特征在于，所述第二预设电压恢复至所述第一预设电压时，在预定时间内提升所述第二预设电压至高于所述第一预设电压的第三预设电压，
电荷泵的输出端与所述栅极驱动集成电路连接，电荷泵的输出端还通过分压电阻与基准电压端连接，所述基准电压端用于提供基准电压，电荷泵调变器与所述电荷泵的输入端连接，根据所述基准电压以及调压单元提升的电压控制所述电荷泵输出栅极启动电压，
其中，所述调压单元用于提升所述第二预设电压至所述第三预设电压。
8.根据权利要求7所述的栅极驱动电压供应方法，其特征在于，第二预设电压恢复至第一预设电压时，通过时序控制器施加控制信号控制调压单元提升第二预设电压至所述第三预设电压，并维持一所述预定时间。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的栅极驱动电压供应装置。
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