CN103996369B - 电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置 - Google Patents

电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置，用以提高显示装置的显示质量，并且延长显示装置的寿命。该电荷泵电路的控制系统包括：电荷泵电路，用于向栅极驱动电路输出驱动电压；控制装置，分别与所述电荷泵电路和计时器信号连接，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。

Description

电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置。
背景技术
传统的显示装置是利用外部驱动芯片电路驱动面板上的薄膜晶体管来控制像素实现影像显示。随着科技的不断发展，为了减少传统显示器上元件数目并降低其制造技术的成本，近年来，显示装置逐渐发展成将驱动电路结构代替外部驱动芯片电路直接制作于面板上，如将控制薄膜晶体管的栅极启闭的栅极驱动电路(gate driver circuit)整合于面板的技术，即GOA(gate driver on array)技术。
如图1所示，现有的显示装置的电路设计中，电荷泵电路10向栅极驱动电路11的移位寄存器12输出栅极驱动电压，包括栅极开启电压VGH和栅极关断电压VGL，进而使显示面板13正常显示。然而，在显示装置制造过程中电荷泵电路10输出的栅极驱动电压通常为常量，显示装置在长时间工作之后，TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)的开启电流Ion会明显下降，Ioff明显升高，使得TFT的开关比下降，栅极驱动电路的电压使得TFT不能正常工作，导致每个像素的充电不足进而使显示装置的显示质量降低，且显示装置的寿命缩短，尤其当TFT为非晶硅薄膜晶体管时，该缺陷尤为明显。
发明内容
本发明的目的是提供电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置，用以有效地提高显示装置的显示质量，并且延长显示装置的寿命。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电荷泵电路的控制系统，包括：
电荷泵电路，用于向栅极驱动电路输出驱动电压；
控制装置，与所述电荷泵电路信号连接，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。
在本发明技术方案中，显示装置在长时间工作之后，TFT的开启电流Ion会明显下降，关闭电流Ioff明显升高，使得TFT的开关比下降，电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而增加栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，从而提高栅极驱动电压，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
较佳的，所述栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系。
优选的，所述补偿电压为0.1V至0.5V。
较佳的，还包括用于记录栅极驱动电路的工作时间的计时器，所述计时器与所述控制装置信号连接。
优选的，所述计时器为计数器，所述计数器的计数频率为所述栅极驱动电路扫描信号的时钟频率。
本发明还提供了一种显示装置，包括前述任一技术方案所述的电荷泵电路的控制系统。由于上述的电荷泵电路的控制系统具有上述技术效果，具有该电荷泵电路的控制系统的显示装置也具有相应的技术效果。
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电荷泵电路的控制方法，包括：
判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值；
当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。
该电荷泵电路的控制方法能够使电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而自动调整变化，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电荷泵电路的控制装置，包括：
判断模块，用于判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值；
发送模块，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。
该电荷泵电路的控制装置能够使电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而自动调整变化，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
附图说明
图1为现有的显示装置的电路结构示意图；
图2为本发明电荷泵电路的控制系统第一实施例的结构示意图；
图3为本发明电荷泵电路的控制系统第二实施例的结构示意图；
图4为本发明电荷泵电路的控制系统第三实施例的结构示意图；
图5为本发明电荷泵电路的控制方法一实施例的流程示意图；
图6为本发明电荷泵电路的控制装置一实施例的结构示意图。
附图标记：
10-电荷泵电路 11-栅极驱动电路
12-移位寄存器 13-显示面板
14-计时器 15-控制装置
16-I/O接口电路 17-存储器
18-判断模块 19-发送模块
具体实施方式
本发明实施例的目的在于提供一种电荷泵电路的控制系统、方法、装置及显示装置，用以有效地提高显示装置的显示质量，并且延长显示装置的寿命。本发明实施例所提供的电荷泵电路的控制系统中，电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而调整变化，提高栅极驱动电压，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图2和图3所示，本发明第一实施例提供了一种电荷泵电路的控制系统包括：
电荷泵电路10，用于向栅极驱动电路11输出驱动电压；
控制装置15，与电荷泵电路10信号连接，用于当栅极驱动电路11的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路11的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路11的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路11的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制电荷泵电路10输出的驱动电压增加补偿电压。
通常显示装置工作时，栅极驱动电路接收时序控制信号和电荷泵电路输入的栅极驱动电压，才能实现扫描信号按帧输出至显示面板的扫描线，时序控制信号控制栅极驱动电路的扫描频率，现有的时序控制信号通常由时序控制器输出。
由于控制装置的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此，本发明实施例中的控制装置15可以集成有时序控制器模块，当然该控制装置也可以集成有显示装置中全部的控制器单元。
记录栅极驱动电路的工作时间可以采用控制装置内部采用程序设计语言编程的计时器控件，即采用软件形式实现；也可以采用硬件形式的计时器。控制装置在输入控制栅极驱动电路的扫描频率的时序控制信号的同时输出计时信号，如果有硬件计时器，则同时输出信号至计时器开始计时。
电荷泵电路10接收显示装置的电源集成电路输出的源电压以及控制装置15输出的补偿电压信号并输出增加补偿电压后的驱动电压。
当栅极驱动电路11的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路11的工作时间恢复至初始值，即当栅极驱动电路11的工作时间等于设定的工作时间阈值时，重新开始计时栅极驱动电路的工作时间，每次栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时调整一次电荷泵电路10输出的驱动电压。
当栅极驱动电路11的工作时间等于设定的工作时间阈值时，根据栅极驱动电路11的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路11的工作时间所对应的补偿电压。根据栅极驱动电路11的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路11的工作时间所对应的补偿电压时，通常还可以考虑电荷泵电路输出的初始驱动电压V0，即补偿电压V补偿＝f(t，V0)，由于V0为一常量，因此，栅极驱动电路11的工作时间与补偿电压的对应关系简化为V补偿＝f(t)。
栅极驱动电路11的工作时间与补偿电压的对应关系可以根据TFT的电流-电压与时间的关系确定，例如，本发明的第二实施例中提供的栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系，即每次计时至栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，输出设定的补偿电压信号为定值，控制电荷泵电路输出的驱动电压增加设定的补偿电压。
控制装置15通常包括向电荷泵电路10输出信号的电荷泵接口电路(I/O接口电路16)，因此在控制装置输出补偿电压信号时需要考虑I/O接口电路16的输出信号占空比，即控制装置具体根据补偿电压与I/O接口电路16的输出信号占空比确定参考补偿电压，通过向I/O接口电路16输出参考补偿电压信号，电荷泵电路10接收到补偿电压信号，调整电荷泵电路10输出的驱动电压增加补偿电压。
设定的栅极驱动电路的工作时间阈值不做具体限制，具体根据TFT的电学性能确定，例如可以设定为1000小时；设定的补偿电压具体根据TFT的电学性能确定，例如可以设定为0.1V至0.5V，例如，栅极驱动电路的工作时间每工作1000小时，电荷泵电路输出的驱动电压增加0.1V至0.5V的补偿电压。
参照图3所示，在本发明的第一实施例或第二实施例的基础上，作为本发明的电荷泵电路的控制系统的另一优选实施例，记录栅极驱动电路的工作时间采用硬件形式的计时器14，也就是说该控制系统还包括用于记录栅极驱动电路11的工作时间的计时器14，计时器14与控制装置15信号连接。以栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系说明，本实施例提供的控制系统的具体工作过程如下：
显示装置开始工作，控制装置输出信号给计时器14，计时器14计时，当显示装置长时间工作时，即计时器14记录的栅极驱动电路11的工作时间等于工作时间阈值时，控制装置15输出设定的补偿电压信号，控制电荷泵电路10输出的驱动电压增加设定的补偿电压。
计时器14记录栅极驱动电路的工作时间可以采用减法计时，通过编程定义计时器采用减法计时的方式，计时器14所记录的栅极驱动电路的工作时间阈值减法计时结束时，即栅极驱动电路的工作时间等于工作时间阈值，计时器重新开始计时，即计时器记录的栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值。由于计时器采用减法计时，因此计时器优选采用能够经常修改存储器内容的EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦除可编程只读寄存器)；计时器也可以采用加法计时，计时器的计时方式不做具体限定，只要能够实现栅极驱动电路的工作时间计时即可。
计时器14可以集成于控制装置内，也可以集成于应用本实施例的显示装置的视频信号格式转换电路内。当计时器14集成于应用本实施例的显示装置的视频信号格式转换电路内时，能够有效地提高计时器的计时精度，从而提高控制系统的精度，进而提高提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
参照图3所示，栅极驱动电路11通常包括移位寄存器12，电荷泵电路10向栅极驱动电路11输出驱动电压具体为向移位寄存器12输出驱动电压，包括栅极开启电压VGH和栅极关断电压VGL，进而使显示面板13正常显示。
参照图4所示，电荷泵电路的控制系统还可以包括与控制装置15信号连接的存储器17，用于存储电荷泵电路10输出的驱动电压值；
存储器17的形式有多种，例如可以为用于存储驱动电压的计数器，存储器17同样可以集成于控制装置内，也可以集成于应用本实施例的显示装置的视频信号格式转换电路内，在此不做具体限制。控制装置15的种类有多种，例如单片机，个人计算机等。
由上述电荷泵电路的控制系统的工作过程可知，相较于现有技术中电荷泵电路10向栅极驱动电路11输出的驱动电压在显示装置制造过程设定为定值后不能调节，本发明实施例中电荷泵电路10向栅极驱动电路11输出的驱动电压(栅极开启电压VGH和栅极关断电压VGL)随着栅极驱动电路11的工作时间而自动调整变化，提高栅极驱动电压，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
计时器14的形式有多种，例如可以为计数器，为了进一步提高控制系统的精度，提高补偿电压的精度，计数器的计数频率优选为栅极驱动电路扫描信号的时钟频率。
计数器的计数频率优选为栅极驱动电路扫描信号的时钟频率，扫描信号是按照一定的频率输入的电平信号，即扫描信号是周期性的，计数器和扫描信号的频率相同，扫描信号每输入一次，计数器记录一次，假设栅极驱动电路的工作时间阈值为扫描信号输入1000次，则计数器采用扫描信号的频率计数至1000时栅极驱动电路的工作时间等于栅极驱动电路的工作时间阈值。栅极驱动电路扫描信号的时钟频率与显示装置的视频信号格式转换电路的时钟频率一致，即计数器的计数频率与视频信号格式转换电路的时钟频率一致，因此能够更加准确的记录栅极驱动电路的工作时间，从而提高补偿电压的精度，进而提高控制系统的精度，提高显示装置的显示质量。
本实施例一中涉及的电荷泵电路的控制系统可以应用在显示装置中，或是其他涉及电荷泵电路向栅极驱动电路提供驱动电压的设备中。
基于上述实施例中提供的电荷泵电路的控制系统，本发明还提供了一种显示装置，显示装置可以为：手机、平板电脑、液晶面板、液晶电视机、液晶显示器、OLED面板、OLED电视机、OLED显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置包括上述实施例所提供的电荷泵电路的控制系统。由于上述的电荷泵电路的控制系统具有上述技术效果，所以该显示装置的有益效果请参考上述实施例。
基于相同的发明构思，如图5所示的本发明第三实施例，还提供了一种电荷泵电路的控制方法，包括：
步骤501：判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值，如果是，执行步骤502，如果否，继续步骤501；
步骤502：控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应
的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。
该电荷泵电路的控制方法能够使电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而自动调整变化，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
基于相同的发明构思，如图6所示的本发明第四实施例，还提供了一种电荷泵电路的控制装置，包括：
判断模块18，用于判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值；
发送模块19，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压。
该电荷泵电路的控制装置能够使电荷泵电路向栅极驱动电路输出的驱动电压随着栅极驱动电路的工作时间而自动调整变化，保障栅极驱动电路的电压足以供给TFT，提高每个像素的充电率，以防止因TFT的开关比下降而造成显示质量下降的情况发生，从而提高了显示装置的显示质量，且延长了显示装置的寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种电荷泵电路的控制系统，其特征在于，包括：
电荷泵电路，用于向栅极驱动电路输出驱动电压；控制装置，与所述电荷泵电路信号连接，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压；
所述栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系。
2.如权利要求1所述的电荷泵电路的控制系统，其特征在于，所述补偿电压为0.1V至0.5V。
3.如权利要求1所述的电荷泵电路的控制系统，其特征在于，还包括用于记录栅极驱动电路的工作时间的计时器，所述计时器与所述控制装置信号连接。
4.如权利要求3所述的电荷泵电路的控制系统，其特征在于，所述计时器为计数器，所述计数器的计数频率为所述栅极驱动电路扫描信号的时钟频率。
5.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～4任一所述的电荷泵电路的控制系统。
6.一种电荷泵电路的控制方法，其特征在于，包括：
判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值；
当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压；
所述栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系。
7.如权利要求6所述的电荷泵电路的控制方法，其特征在于，所述补偿电压为0.1V至0.5V。
8.一种电荷泵电路的控制装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断栅极驱动电路的工作时间是否等于设定的工作时间阈值；
发送模块，用于当栅极驱动电路的工作时间等于设定的工作时间阈值时，控制栅极驱动电路的工作时间恢复至初始值，并根据栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系得到栅极驱动电路的工作时间所对应的补偿电压，输出补偿电压信号，控制所述电荷泵电路输出的驱动电压增加所述补偿电压；
所述栅极驱动电路的工作时间与补偿电压的对应关系为常函数对应关系。
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