CN103578393B - 显示装置的电压补偿电路及电压补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置的电压补偿电路及电压补偿方法。此电压补偿电路适用于显示装置中，而显示装置包括直流电压转换器、电压电平移位器、面板以及栅极驱动电路。此电压补偿电路包括分压单元、比较单元、时间计数单元以及处理单元。分压单元提供栅极分压。比较单元接收栅极分压与至少一预设参考电压，以提供至少一个比较结果。时间计数单元依据栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号。处理单元根据这些时间控制信号与比较结果来提供电压参考信号至直流电压转换器，从而使直流电压转换器据以调整关联栅极驱动电路的输出电压。

Description

显示装置的电压补偿电路及电压补偿方法
技术领域
本发明是有关于一种电压补偿技术，且特别是有关于一种显示装置的电压补偿电路及电压补偿方法。
背景技术
图1为现有利用面板栅极驱动电路(Gateinpanel，简称GIP)技术的显示装置的功能方块示意图。这个显示装置10包括时序控制器TCON、电源管理集成电路(PMIC)、电压电平移位器(LevelShift，简称LS)、面板栅极驱动电路20、源极驱动器SD1、SD2、...、SDN与面板30，且面板栅极驱动电路20设置在面板30上。时序控制器TCOM控制面板栅极驱动电路20的运作，并且逐一驱动每一条扫描线的像素。面板栅极驱动电路20的栅极驱动器是利用薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，简称TFT)所制作而成，以取代原本由硅半导体元件制成的栅极驱动器，但TFT元件制成的栅极驱动电路在低温时表现不佳。
另外，对于TFT元件制成的面板栅极驱动电路20在常温下的特性也会随时间改变。例如，在面板30上半部的扫描线的栅极脉冲信号是一个完整的脉冲，但是在面板30下半部的扫描线的栅极脉冲信号受到电容效应或其他的因素，并不是一个完整的脉冲，而这不完整的脉冲会影响显示品质。
目前各大面板厂解决上述低温情况的方法是在显示装置10配置热敏电阻RNTC、电阻R1和R2，其中串联的电阻R1和R2耦接在工作电压VDD与接地之间且热敏电阻RNTC并联于电阻R2的两端。利用热敏电阻RNTC产生温度信号VT并传给电源管理集成电路(PMIC)，进而电源管理集成电路(PMIC)升高栅极电压上的高电平。实际上每一个热敏电阻存在不同程度的误差，因此不易设计。又由于热敏电阻在电路板上容易受到其他热源的影响而导致误判。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种显示装置的电压补偿电路及电压补偿方法，藉以解决现有技术所涉及的问题。
本发明提出一种显示装置的电压补偿电路，适用于显示装置。显示装置包括直流电压转换器、电压电平移位器，且显示装置的面板上设置栅极驱动电路。电压补偿电路包括分压单元、比较单元、时间计数单元以及处理单元。分压单元耦接这些栅极驱动单元，且提供栅极分压。比较单元耦接分压单元，且接收栅极分压与至少一预设参考电压，以提供至少一个比较结果。时间计数单元耦接分压单元。时间计数单元依据栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号。处理单元耦接比较单元与时间计数单元。处理单元根据这些时间控制信号与比较结果来提供电压参考信号至直流电压转换器，从而使直流电压转换器据以调整关联栅极驱动电路的输出电压。
在本发明的一实施例中，预设参考电压包括第一预设参考电压与第二预设参考电压。
在本发明的一实施例中，比较单元包括第一比较器以及第二比较器。第一比较器具有第一输入端、第二输入端与第一输出端，第一输入端接收栅极分压，第二输入端接收第一预设参考电压。第二比较器具有第三输入端、第四输入端与第二输出端。第三输入端接收第二预设参考电压，第四输入端接收栅极分压。
在本发明的一实施例中，第一预设参考电压小于第二预设参考电压。
在本发明的一实施例中，处理单元包括第一D型触发器以及第二D型触发器。第一D型触发器耦接第一输出端与时间计数单元。第一D型触发器用来提供第一比较信号。第二D型触发器耦接第二输出端与时间计数单元。第二D型触发器用来提供第二比较信号。
在本发明的一实施例中，时间计数单元分别提供这些时间控制信号中的第一时间控制信号与第二时间控制信号至第一D型触发器与第二D型触发器。
在本发明的一实施例中，处理单元还包括控制逻辑电路、加减器、闩锁电路以及模拟数字转换电路。控制逻辑电路接收并根据第一比较信号与第二比较信号来提供第一逻辑控制信号与第二逻辑控制信号。加减器耦接控制逻辑电路。闩锁电路耦接加减器与时间计数单元，以提供数字信号。模拟数字转换电路耦接闩锁电路，根据数字信号产生电压参考信号。加减器根据第一逻辑控制信号、第二逻辑控制信号与数字信号进行运算。
在本发明的一实施例中，闩锁电路包括多个D型触发器。
在本发明的一实施例中，闩锁电路根据这些时间控制信号中的第三时间控制信号与加减器的输出信号来产生数字信号。
从另一观点来看，本发明提出一种电压补偿方法，适用于显示装置，显示装置包括直流电压转换器、电压电平移位器，且显示装置的面板上设置栅极驱动电路。电压补偿方法包括以下步骤，根据栅极分压与至少一预设参考电压提供至少一个比较结果。根据栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号。根据这些时间控制信号与比较结果来提供电压参考信号至直流电压转换器，从而使直流电压转换器据以调整关联栅极驱动电路的输出电压。
在本发明的一实施例中，根据栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号的步骤包括：提供第一时间控制信号与第二时间控制信号，并且第一时间控制信号与第二时间控制信号用来闩锁比较结果。
在本发明的一实施例中，根据栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号的步骤还包括：提供第三时间控制信号，并且第三时间控制信号用来闩锁上述电压参考信号在转换成模拟形式前的数字信号。
基于上述，本发明非监控温度，利用不同时间点判断栅极分压的电压情况，因此可以调整关联栅极驱动电路的输出电压，可以改善TFT型式面板的性能随时间劣化的问题。另一方面，本发明在显示装置中不使用热敏电阻，可降低因热敏电阻的开发难度，并可减少开发时间。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。
附图说明
下面的所示附图是本发明的说明书的一部分，示出了本发明的示例实施例，所示附图与说明书的描述一起说明本发明的原理。
图1为现有的显示装置的功能方块示意图；
图2为本发明一实施例的电压补偿电路的结构示意图；
图3为本发明另一实施例的电压补偿电路的电路方块图；
图4为图3的电压补偿电路的相关信号的时序图；
图5为本发明一实施例的电压补偿电路的流程图；
图6为本发明一实施例的电压补偿方法的流程图。
附图标记说明：
10：显示装置；
20：面板栅极驱动电路；
30：面板；
100、100A：电压补偿电路；
110：分压单元；
112、114：电阻；
120：比较单元；
122、124：比较器；
130：时间计数单元；
132、134：闸控D型触发器；
136：控制逻辑电路；
138：加减器；
140：处理单元；
142：闩锁电路；
144：模拟数字转换电路；
150：直流电压转换器；
160：面板；
170：栅极驱动电路；
180：时序控制器；
190：电压电平移位器；
200：电源管理集成电路；
ACT、VAL：逻辑控制信号；
A1～A8：时间点；
D：输入端；
E：致能端；
GD1、GD2、GDM：栅极驱动器；
Ginv：栅极分压；
G1、G2：比较信号；
PMIC：电源管理IC；
RNTC：热敏电阻；
R1、R2：电阻；
SD1、SD2、SDN：源极驱动器；
SX：比较结果；
S501～S517：本发明一实施例的直流对直流控制方法的各步骤；
S601～S605：本发明一实施例的直流对直流控制方法的各步骤；
TCON：时序控制器；
T1、T2、Tend：时间控制信号；
VDD：工作电压；
VG：栅极脉冲信号；
VGH：高电平；
VK：数字信号；
VOUT：输出电压；
Vref：电压参考信号；
Vref20、Vref80：预设参考电压；
Vsum：输出信号；
VSS：低电平；
VT：温度信号。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，并在附图中说明所述实施例的实例。另外，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
图2为本发明一实施例的电压补偿电路的结构示意图。请参照图2。电压补偿电路100适用于显示装置。显示装置包括直流电压转换器150、时序控制器(TCON)180、电压电平移位器190及面板160，其中面板160上还设置有栅极驱动电路170。
电压补偿电路100包括分压单元110、比较单元120、时间计数单元130以及处理单元140。在一实施例中，比较单元120、时间计数单元130、处理单元140及直流电压转换器150可实施于电源管理集成电路(PMIC)200的一部分。
分压单元110耦接电源管理集成电路200。电压电平移位器190分别耦接电源管理集成电路200、时序控制器180及栅极驱动电路170，其中电压电平移位器190接收来自时序控制器180的较低电平的逻辑控制信号，并接收来自直流电压转换器150所提供的电压作为操作电压，以通过操作电压来对较低电平的逻辑控制信号进行电压电平移位处理，以输出至栅极驱动电路170。
分压单元110耦接栅极驱动电路170，用来接收来自面板160的栅极脉冲信号VG，且提供栅极分压Ginv。此栅极脉冲信号VG的低、高电平分别为VSS、VGH，而直流电压转换器150所输出的输出电压VOUT会关联到栅极脉冲信号VG的电压电平，所以本发明实施例，可藉由调整输出电压VOUT来补偿栅极脉冲信号VG的高电平VGH。
比较单元120耦接分压单元110。比较单元120接收栅极分压Ginv、预设参考电压Vref20及预设参考电压Vref80，用来提供比较结果SX。时间计数单元130耦接分压单元110。时间计数单元130依据栅极分压Ginv在上升沿/下降沿的电压情况，提供多个不同时间点的时间控制信号T1、T2、Tend。关于预设参考电压Vref20及预设参考电压Vref80、时间控制信号T1、T2、Tend的实施方式将于后文做详细的描述。
处理单元140耦接比较单元120与时间计数单元130。处理单元140根据这些时间控制信号T1、T2、Tend与至少一个比较结果SX来提供电压参考信号Vref至直流电压转换器150。在栅极脉冲信号VG随时间衰减的情况，直流电压转换器150可以根据电压参考信号Vref调整栅极驱动电路170的输出电压VOUT，从而调整栅极脉冲信号VG的电压电平。
接下来，将更详细说明电压补偿电路。图3为本发明另一实施例的电压补偿电路的电路方块图。图4为图3的电压补偿电路的相关信号的时序图。请合并参照图3和图4。电压补偿电路100A是同样基于图2的电压补偿电路100架构。在本实施例中，分压单元110包括电阻112与电阻114。分压单元110耦接至显示装置的栅极驱动电路170，例如将面板160内最后一个驱动扫描线的栅极脉冲信号VG拉回电压补偿电路100A。在电阻112与电阻114的耦接之处可提供栅极分压Ginv。
另外，根据分压定理，由于电阻112和电阻114具有一定的比例关系，使得栅极分压Ginv与栅极脉冲信号VG或输出电压VOUT也成一定的比例关系。
比较单元120包括比较器122与比较器124。比较器122的正输入端接收栅极分压Ginv，比较器122的负输入端接收预设参考电压Vref20。比较器124的正输入端接收预设参考电压Vref80，比较器124的负输入端接收栅极分压Ginv。
一般而言，栅极脉冲信号VG的高电平VGH的初始参考值通常约为25V～30V，而低电平VSS的初始参考值通常约为-6V～-7V。在此实施例可将预设参考电压Vref20设定在大约20％高电平的初始参考值，而预设参考电压Vref80设定在大约80％高电平的初始参考，例如将预设参考电压Vref20、Vref80分别设计在0.3V、1.5V。请注意，本发明实施例的条件是，预设参考电压Vref20需小于预设参考电压Vref80。此外，预设参考电压Vref20、Vref80的数值并不以此特例为限。
在栅极分压Ginv在上升沿，当栅极分压Ginv超过0V时，时间计数单元130开始根据栅极分压Ginv来计数时间，并提供多个不同时间点的时间控制信号T1、T2、Tend。例如，时间轴上有时间点A1～A8；当栅极分压Ginv超过0.2V时，产生一个时间宽度为t1(时间点A1～A2或时间点A5～A6)的时间控制信号T1，并产生另一个时间宽度为t2(时间点A1～A3或时间点A5～A7)的时间控制信号T2，其中t1＜t2。另外，可以依系统应用来设计时间控制信号T1、T2的时间点。
处理单元140包括闸控D型触发器132、134。闸控D型触发器132的输入端D耦接比较器122的输出端，闸控D型触发器132的致能端E接收时间控制信号T1。闸控D型触发器134的输入端D耦接比较器124的输出端，闸控D型触发器134的致能端E接收时间控制信号T2。在时间控制信号T1的致能下，闸控D型触发器132储存比较器122的比较结果而提供比较信号G1。而在时间控制信号T2的致能下，闸控D型触发器134储存比较器124的比较结果而提供比较信号G2。
处理单元140还包括控制逻辑电路136、加减器138、闩锁电路142以及模拟数字转换电路144。加减器138耦接控制逻辑电路136。闩锁电路142耦接加减器138与时间计数单元130。闩锁电路142可包括多个边缘闩锁的D型触发器。模拟数字转换电路144耦接闩锁电路142。控制逻辑电路136接收并根据比较信号G1、G2来提供逻辑控制信号ACT与逻辑控制信号VAL。加减器138根据逻辑控制信号ACT、VAL与数字信号VK来进行运算而产生输出信号Vsum。
下述的表1为各种逻辑状态的真值表，关于控制逻辑电路136与加减器138所进行的转换程序请参看表1。
表1
数字信号VK可为一个8位元的数值。可依据逻辑控制信号ACT的逻辑数值来进行加法或是减法的运作，例如ACT的逻辑数值“0”是表示Vsum＝VK+VAL，ACT的逻辑数值“1”是表示Vsum＝VK-VAL。当栅极分压Ginv在下降沿且低于0V(时间点A4或A8)时，时间计数单元130停止计数时间，且发出时间控制信号Tend至闩锁电路142，闩锁电路142储存输出信号Vsum并产生数字信号VK。
接着，模拟数字转换电路144根据数字信号VK产生模拟型式的电压参考信号Vref，进而将电压参考信号Vref输出至直流电压转换器150。最后，直流电压转换器150根据电压参考信号Vref调整输出电压VOUT，进而也调整到栅极脉冲信号VG的高电平VGH。另外，直流电压转换器150可以是升压器、或是降压转换器(lowdropoutregulator；简称LDO)与电荷帮浦(chargepump)的组合电路。
基于上述，本发明实施例采用监控栅极分压而非监控温度，可用来改善TFT型式面板的性能随时间劣化的问题。另一方面，本发明实施例根据栅极分压来提供电压参考信号，在实际上较为可行。由于不使用热敏电阻，还可降低因热敏电阻的开发难度，并可减少开发时间。
图5为本发明一实施例的电压补偿方法的流程图。请合并参照图3和图5。
如步骤S501所示，表示显示装置处在上电的情况。接着如步骤S503所示，判断电源启动是否完成。倘若“否”，则回到步骤S501；倘若“是”，则进入步骤S505。
在步骤S505，判断是否开启补偿高电平VGH的功能。倘若“否”，则进入步骤S507，而且不补偿高电平VGH；倘若“是”，则进入步骤S509。
在步骤S509，判断栅极分压Ginv是否大于0.2V，倘若“否”，则对步骤S505；倘若“是”，则进入步骤S511。请注意，0.2V只是一个实施例的临限值，本发明不限定于此。
在步骤S511，时间计数单元130开始时间计数。接着，如步骤S513所示，产生比较信号G1和G2。接着，如步骤S515所示，处理单元140的控制逻辑机制开始处理比较信号G1和G2。接着，如步骤S517所示，在栅极分压Ginv低于0V之后，处理单元140产生电压参考信号Vref，以用来调升或调降高电平VGH的电平值。然后，可再回到步骤S505，执行另一次关于步骤S505至步骤S517的流程。
基于上述实施例所揭示的内容，可以汇整出一种通用的电压补偿方法。更清楚来说，图6为本发明一实施例的电压补偿方法的流程图。为了方便说明，请合并参照图2和图6，本实施例的电压补偿方法可以包括以下步骤。
如步骤S601所示，根据栅极分压Ginv，第一预设参考电压Vref20及/或第二预设参考电压Vref80提供至少一个比较结果。
接着如步骤S603所示，根据栅极分压Ginv提供多个不同时间点的时间控制信号T1、T2、Tend。
接着如步骤S605所示，根据这些时间控制信号T1、T2、Tend与比较结果来提供电压参考信号Vref至直流电压转换器150，从而使直流电压转换器150据以调整关联栅极驱动电路170的输出电压VOUT。
综上所述，本发明利用不同时间点判断栅极分压(栅极脉冲信号)在上升沿/下降沿的电压情况，因此可以调整关联栅极驱动电路的输出电压。再者，本发明非监控温度，可以改善TFT型式面板的性能随时间劣化的问题。另一方面，本发明在显示装置中不使用热敏电阻，可降低因热敏电阻的开发难度，并可减少开发时间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种显示装置的电压补偿电路，其特征在于，所述显示装置包括一直流电压转换器、一电压电平移位器，且所述显示装置的一面板上设置一栅极驱动电路，所述电压补偿电路包括：
一分压单元，耦接所述栅极驱动电路，且提供一栅极分压；
一比较单元，耦接所述分压单元，且接收所述栅极分压与至少一预设参考电压，以提供至少一个比较结果；
一时间计数单元，耦接所述分压单元，依据所述栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号；以及
一处理单元，耦接所述比较单元与所述时间计数单元，根据所述些时间控制信号与所述比较结果来提供一电压参考信号至所述直流电压转换器，从而使所述直流电压转换器据以调整关联所述栅极驱动电路的输出电压；
其中所述预设参考电压包括一第一预设参考电压与一第二预设参考电压；
其中所述比较单元包括：
一第一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端与一第一输出端，所述第一输入端接收所述栅极分压，所述第二输入端接收所述第一预设参考电压；以及
一第二比较器，具有一第三输入端、一第四输入端与一第二输出端，所述第三输入端接收所述第二预设参考电压，所述第四输入端接收所述栅极分压；
其中所述处理单元包括：
一第一D型触发器，耦接所述第一输出端与所述时间计数单元，提供一第一比较信号；
一第二D型触发器，耦接所述第二输出端与所述时间计数单元，提供一第二比较信号；
一控制逻辑电路，接收并根据所述第一比较信号与所述第二比较信号来提供一第一逻辑控制信号与一第二逻辑控制信号；
一加减器，耦接所述控制逻辑电路；
一闩锁电路，耦接所述加减器与所述时间计数单元，以提供一数字信号；以及
一模拟数字转换电路，耦接所述闩锁电路，根据所述数字信号产生所述电压参考信号；
其中所述加减器根据所述第一逻辑控制信号、所述第二逻辑控制信号与所述数字信号进行运算。
2.根据权利要求1所述的显示装置的电压补偿电路，其特征在于，所述第一预设参考电压小于所述第二预设参考电压。
3.根据权利要求1所述的显示装置的电压补偿电路，其特征在于，所述时间计数单元分别提供所述些时间控制信号中的一第一时间控制信号与一第二时间控制信号至所述第一D型触发器与所述第二D型触发器。
4.根据权利要求1所述的显示装置的电压补偿电路，其特征在于，所述闩锁电路包括多个D型触发器。
5.根据权利要求1所述的显示装置的电压补偿电路，其特征在于，所述闩锁电路根据所述些时间控制信号中的一第三时间控制信号与所述加减器的一输出信号来产生所述数字信号。
6.一种电压补偿方法，适用在一显示装置，其特征在于，所述显示装置包括一直流电压转换器、一电压电平移位器，且所述显示装置的一面板上设置一栅极驱动电路，所述电压补偿方法：
根据一栅极分压与至少一预设参考电压提供至少一个比较结果；
根据所述栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号；以及
根据所述些时间控制信号与所述比较结果来提供一电压参考信号至所述直流电压转换器，从而使所述直流电压转换器据以调整关联所述栅极驱动电路的输出电压。
7.根据权利要求6所述的电压补偿方法，其特征在于，所述预设参考电压包括一第一预设参考电压与一第二预设参考电压。
8.根据权利要求7所述的电压补偿方法，其特征在于，所述第一预设参考电压小于所述第二预设参考电压。
9.根据权利要求6所述的电压补偿方法，其特征在于，根据所述栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号的步骤包括：
提供一第一时间控制信号与一第二时间控制信号，并且所述第一时间控制信号与所述第二时间控制信号用来闩锁所述比较结果。
10.根据权利要求9所述的电压补偿方法，其特征在于，根据所述栅极分压提供多个不同时间点的时间控制信号的步骤还包括：
提供一第三时间控制信号，并且所述第三时间控制信号用来闩锁所述电压参考信号在转换成模拟形式前的一数字信号。
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