CN104050942B - 一种公共电压驱动补偿单元、方法和显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公共电压驱动补偿单元，包括运算放大器和控制器，运算放大器的同相输入端输入公共电压，反相输入端输入反馈电压，反相输入端和第一输出端之间还包括多个模拟开关，每个模拟开关对应一个通路，控制器根据栅极驱动信号线的计数值所在的范围对模拟开关导通和断开的组合进行控制。采用多通路设计、分区域补偿的思想，公共电压驱动补偿单元根据模拟开关导通和断开的组合产生相应的放大倍率，为不同区域的公共电极补偿提供不同的放大倍率，使得对高负载产品进行公共电极补偿过程中，公共电极的波动耦合能够得到有效的均匀的补偿和抑制，解决显示面板由于过补偿出现偏红或发热的问题，提高画面品质。

Description

一种公共电压驱动补偿单元、方法和显示面板

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种公共电压驱动补偿单元、方法和显示面板。

背景技术

目前由于TFT-LCD(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，薄膜晶体管液晶显示器)的应用范围越来越广泛，产品的类型也在发生日新月异的变化，尤其是大尺寸以及高价值低成本技术的高驱动负载产品也孕育而生，比如大尺寸的液晶显示器，高开口率的液晶显示器以及GOA(GateDriveronArray，阵列基板栅极驱动)技术等，然而上述产品在实现大尺寸、高开口率的同时也产生了一些画面品质问题。

为提高画面品质，一般需要对公共电极进行补偿，采用传统方式实现公共电极补偿的显示面板结构图如图1所示。在TFT-LCD中显示面板的显示区域00外设置有一周公共电极总线01，用于实现显示面板上所有的公共电极连接，显示区域00的上方公共电极总线01的外侧设置有源极驱动电路02(或称为源极驱动IC)，显示区域00两侧公共电极总线01的外侧设置有栅极驱动电路，由于现有技术中栅极驱动一般采用GOA技术进行制作，即在显示区域00两侧设置有GOA电路03。在GOA电路03的外侧还设置有反馈信号线04，与公共电极总线01连接，并将反馈电压输入到公共电压驱动补偿单元05中，公共电压驱动补偿单元05用于对源极驱动电路进行补偿。公共电压驱动补偿单元05的原理图如图2所示，包括一运算放大器，同相输入端051输入公共电极电压，反相输入端052输入反馈信号线提供的反馈电压，输出端053输出补偿后的公共电极电压。

但是对于高负载的显示面板一般需要更高的放大倍率的公共电极补偿(即Vcom补偿)，但是传统的Vcom补偿方式对整个显示面板无法实现均匀补偿，往往会在显示面板上靠近源极驱动电路的一端(即近端)由于过补偿引起画面偏红现象，相对的，远离源极驱动电路的一端(即远端)由于欠补偿而引起画面偏绿(Greenish，也称为泛绿)现象，影响画面品质。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何抑制公共电极的波动耦合，实现均匀补偿，提高画面品质。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种公共电压驱动补偿单元，包括运算放大器和控制器，所述运算放大器具有同相输入端、反相输入端和第一输出端，所述同相输入端输入公共电压，所述反相输入端输入反馈电压，所述反相输入端和所述第一输出端之间还包括多个模拟开关，每个模拟开关对应一个通路，所述控制器根据栅极驱动信号线的计数值所在的范围对模拟开关导通和断开的组合进行控制。

进一步地，还包括多个电阻的电阻单元，其中每个电阻与模拟开关一一对应，不同模拟开关所在通路上电阻的阻值相同或不同。

进一步地，所述模拟开关包括输入端、第二输出端和控制端，所述输入端与所述反相输入端连接，所述第二输出端连接电阻的第一端，电阻的第二端连接第一输出端；

所述控制端用于输入控制信号。

进一步地，所述控制器为双输入多输出的电路，所述控制器的第一输入端与栅极驱动信号线连接，输入栅极驱动信号，第二输入端与栅极开启信号线连接，输入栅极开启信号，当所述栅极驱动信号线计数值所在的范围不同时，所述控制器输出不同的控制信号。

进一步地，所述控制器输出控制信号的端口数目与模拟开关的数目相对应，当控制信号端口输出高电平时相应的模拟开关导通，当控制信号的端口输出低电平时相应的模拟开关断开。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种显示面板，包括时序控制器，还包括以上所述的公共电压驱动补偿单元，所述时序控制器向所述公共电压驱动补偿单元提供栅极驱动信号和栅极开启信号，根据显示面板上栅极驱动信号线的计数值划分范围，并根据计数值所在的范围对输入的公共电压提供不同的放大倍率，其中所述放大倍率的大小根据模拟开关导通和断开的组合进行计算。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种公共电压驱动补偿法，包括：

S1、根据公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分：

S2、对栅极驱动信号线进行计数，并按照步骤S1区域划分的结果对计数值进行范围的划分；

S3、当计数值在预设的范围内时，相应的公共电压驱动补偿单元对模拟开关导通和断开的组合进行控制，对输入的公共电压进行不同放大倍率的补偿。

进一步地，步骤S2当栅极开启信号线上提供的栅极开启信号为高电平时，开始对栅极驱动信号线进行计数。

进一步地，对栅极驱动信号线进行计数之后，对栅极驱动信号线进行逐行扫描，当栅极驱动信号线的计数值扫描到预设的范围内，控制公共电压驱动补偿单元中的模拟开关导通和断开的组合。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种公共电压驱动补偿单元，包括运算放大器和控制器，所述运算放大器具有同相输入端、反相输入端和第一输出端，所述同相输入端输入公共电压，所述反相输入端输入反馈电压，所述反相输入端和第一输出端之间还包括多个模拟开关，每个模拟开关对应一个通路，所述控制器根据栅极驱动信号计数值所在的范围对模拟开关导通和断开的组合进行控制。同时本发明中还提供了基于上述公共电压驱动补偿单元的显示面板及其公共电压驱动补偿方法，采用多通路设计、分区域补偿的思想，每个公共电压驱动补偿单元根据模拟开关导通和断开的组合产生相应的放大倍率，根据不同区域栅极驱动信号线计数值所在的范围，通过控制模拟开关的导通和断开的组合为不同区域的公共电极补偿提供不同的放大倍率，使得对高负载产品进行公共电极补偿过程中，公共电极的波动耦合能够得到有效的、均匀的补偿和抑制，从而解决显示面板由于过补偿出现偏红或发热的问题，提高画面品质。

附图说明

图1是采用传统方式实现公共电压驱动补偿的显示面板结构图；

图2是传统方式中公共电压驱动补偿单元的原理图；

图3是每个子像素结构实现显示的结构原理图；

图4是本发明实施例一中提供的一种公共电压驱动补偿单元的原理图；

图5是本发明实施例一中每个开关的结构示意图；

图6是本发明实施例一中以四个区域为例产生控制信号的其流程图；

图7是本发明实施例一中以四个区域为例的公共电压驱动补偿单元原理图；

图8是本发明是实施例三中一种公共电压驱动补偿方法的步骤流程图。

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作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

显示面板的阵列基板上具有TFT结构，TFT的栅极Gate连接Scanline(扫描线)101，漏极Drain连接Dataline(数据线)102，源极Source通过量并联的电容连接公共电极Vcom，其中一个电容是存储电容Cs，另一个是像素电容Clc。通过扫描线101和数据线102交叉形成一个子像素，其基本工作原理是扫描线101逐行顺序打开，数据线102在每行扫描线上提供打开的扫描信号时进行数据写入，当该行扫描线101提供断开的扫描线号时将刚才写入的数据信息通过存储电容Cs存入该行的所有像素中，上述结构原理图如图3所示。其中像素电容Clc的极板差就是该子像素所要显示的亮度信息。然而通常数据线与公共电极线间是存在耦合电容的，特别是对于高负载产品而言，其设计方式决定由此产生的耦合面积更大，即耦合电容更大，因此也就导致公共电极在每行数据写入时都会受信号线的耦合影响，从而发生公共电极线与数据线的耦合现象，即公共电极与随着数据线上数据的极性与强度发生偏转。由于高负载产品的尺寸较大，对于不同区域需要进行补偿的方法倍率也不相同，在对公共电极进行补偿过程中会由于补偿不均匀造成的公共电极上的公共电压发生变化，画面品质出现问题。

实施例一

本发明实施例一中提供了一种公共电压驱动补偿单元，包括运算放大器10和控制器40，运算放大器10具有同相输入端051、反相输入端052和第一输出端053，同相输入端051输入公共电压，反相输入端052输入反馈电压，反相输入端052和第一输出端053之间还包括多个模拟开关20，每个模拟开关对应一个通路，控制器40根据栅极驱动信号线的计数值所在的范围对模拟开关导通和断开的组合进行控制，上述公共电压驱动补偿单元的原理图如图4所示。

由于现有补偿电路中反相输入端和输出端(即本实施例中的第一输出端)仅仅连接一个电阻的结构，无法向不同区域的公共电极线提供不同放大倍率的补偿，不能实现分区域补偿，因此造成对波动耦合进行补偿无法实现均匀化。本实施例中提供的公共电压驱动补偿单元改变现有补偿电路的结构，用多个模拟开关代替原本单通路的结构，通过设置多个模拟开关，在为公共电极提供补偿的过程中能够根据不同区域的不同需求，提供不同的放大倍率进行补偿，可以使得公共电极的波动耦合得到有效的、均匀的补偿和抑制，从而解决显示面板由于过补偿出现偏红或发热的问题，提供画面品质。

具体的，反向输入端052与运算放大器之间还包括如图4所示的反馈电阻和电容。进一步地，本实施例中的公共电压驱动补偿单元还包括多个电阻的电阻单元30，其中每个电阻与模拟开关一一对应，且不同模拟开关所在通路上电阻的阻值相同或不同。电阻单元中包括多个电阻，通过模拟开关的作用可以实现哪些电阻有效，哪些电阻无效，从而实现一个期望的放大倍率，因此阻值的相同与否并不重要，只要保证接入的有效电阻不同即可，进而实现不同的放大倍率。

进一步地，本实施例中每个模拟开关的结构示意图如图5所示，包括输入端In、第二输出端Out和控制端SW，其中输入端In与反相输入端052连接，用于接收公共电极的反馈信号，第二输出端Out连接电阻的第一端，电阻的第二端连接第一输出端053，控制端SW用于输入控制信号。还需要说明的是，由于开关的控制端SW用于输入控制信号，开关的控制端SW并根据控制信号对多通路模拟开关的工作状态进行控制。

优选地，本实施例中控制器40为具有双输入多输出的电路，控制器40的第一输入端41与栅极驱动信号线连接，输入栅极驱动信号CPV，第二输入端42与栅极开启信号连接，输入栅极开启信号STV，当栅极驱动信号线计数值所在的范围不同时，控制器40输出不同的控制信号。该控制器能够在输入驱动开启信号STV时，开始对输入的栅极驱动信号线进行计数，通过具有多路复用功能结构得到并输出控制信号。

具体的，控制器40输出控制信号的端口数目与模拟开关20的数目相对应，当控制信号端口输出高电平时相应的模拟开关导通，当控制信号的端口输出低电平时相应的模拟开关断开。由于控制器上控制信号是用高低电平表示的信号序列，通过输出端口向模拟开关发送控制信号，实现对模拟开关导通和断开的组合控制，进一步得到不同的放大倍率，实现分区域补偿的目的。

其中控制信号的产生是可以通过两输入(即STV和CPV)的状态机实现的，具体的，本实施例中以分辨率1920*1080的面板为例，对于1080行扫描线(栅极驱动信号)为例，将其分为四个区域，因此第1-270行为第一区域，第271-540行为第二区域，第541-810行为第三区域，第811-1080行为第四区域，产生控制信号的流程图如图6所示。

S101、存储参数，由于是四个区域，需要存储的参数为4，即表示一组控制信号序列包括四位控制信号S1，S2，S3，S4，得到一组这样的控制信号之后需要重复相同的动作得到下一组控制信号。

S102、等待STV信号，当STV信号为0时说明没有栅极开启信号，继续在初始状态进行等待，当STV信号为1时开始对扫描线(栅极驱动信号)进行计数，当计数器的值在1-270的过程中，一直处于初始状态(即第一状态)，计数器计数的值Count＝0，控制信号中的S1＝1，S2＝S3＝S4＝0，即只有第一个模拟开关导通，其它三个模拟开关断开。只有等到有栅极开启信号STV＝1输入时，才进行步骤S103。

S103、当扫描到第271行扫描线时计数器进行加1计算，之后Count＝C1，进入第二状态，且直到扫描到第540行扫描线一直处于第二状态，此状态下的控制信号S2＝1，S1＝S3＝S4＝0，其中“0”表示低电平，“1”表示高电平，第二个模拟开关导通，其它三个模拟开关断开，并将C1返回给计时器进行更新；

当扫描到第541行扫描线时计数器进行加1计算，之后Count＝C2，进入第三状态，且直到扫描到第810行扫描线一直处于第三状态，此状态下的控制信号S3＝1，S1＝S2＝S4＝0，第三个模拟开关导通，其它三个模拟开关断开，并将C2返回给计时器进行更新；

当扫描到第811行扫描线时计数器进行加1计算，之后Count＝C3，进入第四状态，且直到扫描到第1080行扫描线一直处于第四状态，此状态下的控制信号S4＝1，S1＝S2＝S3＝0，第四个模拟开关导通，其它三个模拟开关断开。之后进行再等待栅极开启信号，如果STV＝0则就停在第四状态，如果STV＝1则跳回到初始状态S1＝1，S2＝S3＝S4＝0，并对计数器进行清零，即Count＝0。

如果第1行为近端(即靠近源极驱动器的一端)，第1080行为远端(即远离源极驱动器的一端)，因此第1行所在的第一区域进行公共电极补偿的放大倍数小一些，则第一通路上的电阻阻值也就小一些；相反的，第1080行所在的第四区域进行公共电极补偿的放大倍数大一些，则第四通路上的电阻阻值也就大一些，因此，第一通路到第四通路上对应的电阻的阻值应该是依次增大的。当扫描线从第1-270行进行扫描时，多通路模拟开关中的第一个模拟开关导通，其它模拟开关断开；当扫描线从第271-540行进行扫描时，多通路模拟开关中的第二个模拟开关导通，其它模拟开关断开；当扫描线从第541-810行进行扫描时，多通路模拟开关中的第三个模拟开关导通，其它模拟开关断开；当扫描线从第811-1080行进行扫描时，多通路模拟开关中的第四个模拟开关导通，其它模拟开关断开。因此扫描到第一区域对应的第1-270行时模拟开关的导通和断开为第一种组合方式，即四个模拟开关中第一个导通，其它断开；扫描到第二区域对应的第271-540行时模拟开关的导通和断开为第二种组合方式，即四个模拟开关中第二个导通，其它断开；扫描到第三区域对应的第541-810行时模拟开关的导通和断开为第三种组合方式，即四个模拟开关中第三个导通，其它断开；扫描到第四区域对应的第811-1080行时模拟开关的导通和断开为第四种组合方式，即四个模拟开关中第四个导通，其它断开。

需要说明的是，按照上述模拟开关导通和断开的组合方式，四个模拟开关所在通路上的电阻阻值不同，每次只有一个模拟开关导通就能得到不同放大倍率；还可以是四个电阻的阻值相同，只有通过模拟开关不同的组合方式才能得到不同放大倍率。上述分为四个区域的公共电压驱动补偿单元原理图如图7所示，具体的，产生四位控制信号常常通过本实施例中的多路复用结构实现。

综上所述，在进行公共电极补偿的过程中，利用栅极驱动信号线的计数所在的范围明确区域划分的界限，再通过本实施例中的多通路设计，对不同区域提供不同大小的放大倍率，可以使得公共电极的波动耦合得到有效的、均匀的补偿和抑制，从而解决显示面板由于过补偿出现偏红或发热的问题，提供画面品质，而且该公共电压驱动补偿单元尤其适用于高负载产品的公共电极补偿。

实施例二

为解决上述技术问题，本发明实施例二还提供了一种显示面板，包括时序控制器和上述实施例一中所述的公共电压驱动补偿单元，时序控制器向公共电压驱动补偿单元提供栅极驱动信号和栅极开启信号，根据显示面板上栅极驱动信号线的计数值划分范围，并根据计数值所在的范围对输入的公共电压提供不同的放大倍率，其中放大倍率的大小根据模拟开关导通和断开的组合进行计算。具体的，放大倍率的值与控制单元中的有效电阻以及反向输入端的反馈电阻的比例有关。

根据公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分，栅极驱动信号线的计数值范围的划分是根据显示面板上的公共电压驱动补偿单元区域的划分决定的。

综上所述，本实施例中的显示面板中公共电压驱动补偿单元通过对原始公共电压以及反馈得到的反馈电压作为输入的数据，根据栅极驱动信号线行数的计数来对显示面板进行区域划分，实现不同区域进行不同放大倍率的补偿，使得整个显示面板补偿的均匀化，抑制公共电极的波动耦合，避免出现过补偿或者补偿不够的现象，改善画面品质。

实施例三

为解决上述技术问题，本发明实施例三还提供了一种公共电压驱动补偿方法，步骤流程图如图8所示，包括：

步骤S1、根据公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分。

步骤S2、对栅极驱动信号线进行计数，并按照步骤S1中区域划分的结果对计数值进行范围的划分。当栅极开启信号线上提供的栅极开启信号为高电平时，开始对栅极驱动信号线进行计数。其中栅极开启信号表示开始工作，只有当栅极开启信号开始工作时才开始计数，栅极驱动信号与显示面板侧边的栅极驱动电路连接，对应像素结构中的扫描线。

步骤S3、当计数值在预设的范围内时，相应的公共电压驱动补偿单元对模拟开关导通和断开的组合进行控制，对输入的公共电压进行不同放大倍率的补偿。

进一步地，步骤S1中共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离小的为近端，共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离大的为远端，具体划分为几个区域可以根据需要设定，一般至少为三个区域，即远端、近端以及远端和近端之间的区域，远端和近端之间的区域还可以进一步划分的更加精细，还需要说明的是进行区域划分时，通常是均匀划分。

当栅极开启信号为高电平时开始对栅极驱动信号进行计数。计数开始之后，根据显示面板栅极驱动信号的行数进行均匀划分为，得到至少三个区域，且每个区域对应一个开关。如果分为三个区域，则第一区域在近端，第三区域在远端，中间的第二区域；如果分为三个以上的区域，则处于边缘的两个区域为近端和远端，中间还有多个区域。

进一步地，步骤S2计数开始后，对栅极驱动信号线进行计数之后，对栅极驱动信号线进行逐行扫描，当栅极驱动信号线的计数值扫描到预设的范围内，控制公共电压驱动补偿单元中的模拟开关导通和断开的组合。模拟开光导通的通路中有效电阻和反相输入端连接的反馈电阻大小关系决定了放大倍率，由于不同模拟开关所在通路上电阻可以相同，也可以不同，因此实现为不同区域提供不同放大倍率。

对于不同区域提供不同的放大倍率进行分区补偿优选采用实施例一中的第一种方式实现，即一次只有一个模拟开关导通，其余模拟开关均断开实现。另外还可以通过第二种方式，即个通路的导通来实现，同样通过类似图6中状态机的工作给出不同的控制信号，这种方式更加适用于区域划分数目较多的情况。如果区域划分比较精细，划分得到的区域数目较多，如果一个通路对应一个区域则需要的模拟开关和电阻较多，采用第二种方式则可以需要较少数目的模拟开关和电阻，只要在反相输入端和第一输出端的反馈电路部分的有效电阻值不同即可，但是对于需要电阻的阻值以及选择哪些通路导通哪些通路断开的计算会更加复杂。

通过以上驱动方法，显示面板能够实现与上述实施例一相同的技术效果，此处不再赘述。

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范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种公共电压驱动补偿单元，其特征在于，包括运算放大器和控制器，所述运算放大器具有同相输入端、反相输入端和第一输出端，所述同相输入端输入公共电压，所述反相输入端输入反馈电压，所述反相输入端和所述第一输出端之间还包括多个模拟开关，每个模拟开关对应一个通路，所述控制器根据栅极驱动信号线的计数值所在的范围对模拟开关导通和断开的组合进行控制；

其中，所述栅极驱动信号线的计数值所在的范围是按照区域划分结果对计数值进行范围划分的，所述区域划分结果是根据公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分的。

2.如权利要求1所述的公共电压驱动补偿单元，其特征在于，还包括多个电阻的电阻单元，其中每个电阻与模拟开关一一对应，不同模拟开关所在通路上电阻的阻值相同或不同。

3.如权利要求2所述的公共电压驱动补偿单元，其特征在于，所述模拟开关包括输入端、第二输出端和控制端，所述输入端与所述反相输入端连接，所述第二输出端连接电阻的第一端，电阻的第二端连接所述第一输出端；

所述控制端用于输入控制信号。

4.如权利要求3所述的公共电压驱动补偿单元，其特征在于，所述控制器为双输入多输出的电路，所述控制器的第一输入端与栅极驱动信号线连接，输入栅极驱动信号，第二输入端与栅极开启信号线连接，输入栅极开启信号，当所述栅极驱动信号线计数值所在的范围不同时，所述控制器输出不同的控制信号。

5.如权利要求3所述的公共电压驱动补偿单元，其特征在于，所述控制器输出控制信号的端口数目与模拟开关的数目相对应，当控制信号端口输出高电平时相应的模拟开关导通，当控制信号的端口输出低电平时相应的模拟开关断开。

6.一种显示面板，包括时序控制单元，其特征在于，还包括权利要求1-5中任一项所述的公共电压驱动补偿单元，所述时序控制单元向所述公共电压驱动补偿单元提供栅极驱动信号和栅极开启信号，根据显示面板上栅极驱动信号线的计数值划分范围，并根据计数值所在的范围对输入的公共电压提供不同的放大倍率，其中所述放大倍率的大小根据模拟开关导通和断开的组合进行计算。

7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，根据所述公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分，所述栅极驱动信号线的计数值范围的划分是根据所述显示面板上的公共电压驱动补偿单元区域的划分决定的。

8.一种公共电压驱动补偿方法，其特征在于，包括：

S1、根据公共电压驱动补偿单元到源极驱动器的距离进行区域划分；

S2、对栅极驱动信号线进行计数，并按照步骤S1区域划分的结果对计数值进行范围的划分；

S3、当计数值在预设的范围内时，相应的公共电压驱动补偿单元对模拟开关导通和断开的组合进行控制，对输入的公共电压进行不同放大倍率的补偿。

9.如权利要求8所述的公共电压驱动补偿方法，其特征在于，步骤S2当栅极开启信号线上提供的栅极开启信号为高电平时，开始对栅极驱动信号线进行计数。

10.如权利要求9所述的公共电压驱动补偿方法，其特征在于，对栅极驱动信号线进行计数之后，对栅极驱动信号线进行逐行扫描，当栅极驱动信号线的计数值扫描到预设的范围内，控制公共电压驱动补偿单元中的模拟开关导通和断开的组合。