CN106971697A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种显示装置，包括显示面板，包括按行和列排列的多个像素单元、按行排列的多条栅极扫描线、按行排列的多条补偿电位线和按列排列的多条源极数据线，每个像素单元包括薄膜晶体管、像素电极以及补偿电容；栅极驱动电路，用于向相应行的像素的薄膜晶体管的栅极提供栅极电压；以及源极驱动电路，用于向相应列的像素的薄膜晶体管的源极提供源极电压从而设置液晶电容的极板之间的显示电压，其中，栅极驱动电路包括多级栅极驱动单元，每级栅极驱动单元包括补偿模块，用于根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号向多个像素中相应行的像素的补偿电容提供补偿电压。该显示装置通过栅极驱动电路和补偿电容以及补偿电位线实现对馈通电压的补偿。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种显示装置。
背景技术
液晶显示装置是利用液晶分子的排列方向在电场的作下发生变化的现象改变光源透光率的显示装置。液晶显示装置已经广泛地应用于诸如手机的移动终端和诸如平板电视的大尺寸显示面板中。
图1和2分别示出了根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图和等效电路图。液晶显示装置100包括显示面板110，第一玻璃基板110a和第二玻璃基板110b，第一玻璃基板110a的第一表面与第二玻璃基板110b的第一表面相对。在第一玻璃基板110a的第一表面上形成设置彼此交叉的多条栅极扫描线(G[1]-G[m])111和多条源极数据线(S[1]-S[n])112，在二者的交叉位置设置像素单元113，其中，像素单元113包括薄膜晶体管114和像素电极115。在第二玻璃基板110b的第一表面形成公共电极116。像素电极115和公共电极116之间包含液晶层，可以等效为液晶电容Clc。经由栅极扫描线111选通薄膜晶体管114，以及经由源极数据线112将与灰阶相对应的电压施加至液晶电容Clc，从而改变液晶分子的取向以实现相应灰阶的亮度。为了在像素的更新周期之间保持电压，液晶电容Clc可以并联存储电容Cst以获得更长的保持时间。栅极驱动电路120连接至多条栅极扫描线111，用于提供栅极电压VG[1]至VG[m]。源极驱动电路130连接至多条源极数据线112，用于提供源极电压VS[1]至VS[n]。
TFT具有多种结构，目前液晶显示器多采用底栅结构，TFT底栅极与源/漏极存在重叠区域，该重叠区域形成寄生电容Cgs。
图3示出了现有技术中的像素单元的电路图，包括薄膜晶体管T1，其栅极电性连接于像素单元所在行对应的栅极扫描线G[m]，源极电性连接于所在列对应的源极数据线S[n]，漏极电性连接于像素电极P；寄生电容Cgs，其两端分别电性连接薄膜晶体管T1的栅极与漏极；存储电容Cst，其一端电性连接于薄膜晶体管T1的漏极，另一端接一恒定电压；液晶电容Clc，其一端电性连接于薄膜晶体管T1的漏极，另一端接一恒定电压。
由于寄生电容Cgs的存在，导致像素电极P的电压受到薄膜晶体管T1的栅极电位的干扰。结合图4，图4示出了现有技术中像素单元中像素电极的电压波形示意图，在像素电极P充电结束时，薄膜晶体管T1的栅极电位瞬间拉低，像素电极P的电压因电容耦合作用也被拉低，产生一个馈通(feedthrough)电压Vft1。馈通电压Vft1的大小可以由以下公式表示：Vft1＝(Vgh-Vgl)×Cgs/Ctotal，其中，Vgh表示扫描线G[m]传输的扫描信号的高电位，Vgl表示扫描线G[m]传输的扫描信号的低电位；Ctotal表示所有与该像素电极P连接的电容之和，包括液晶电容Clc、存储电容Cst、与寄生电容Cgs。
像素电极P的正负帧电压都会受到馈通电压Cgs的影响，容易造成正负帧电压不对称，形成闪烁(Flicker)，并引发残影(Image Sticking)等问题，影响显示品质。另一方面，液晶显示装置逐渐朝着高分辨率、大尺寸的方向发展。然而在大尺寸的显示面板中，信号传递容易受到面板整体的阻容迟滞现象(RC Delay)的的影响而造成信号的失真。举例来说，在面板的调整过程中，液晶显示装置信号的头端与尾端因阻容大小不同，会导致开关管的栅极关闭时的对其他电容耦合也不同，即馈通电压不同，这种电压差异会让头端位置的像素与尾端位置的像素的正负电压的中心不同，造成液晶显示装置的其它区域产生双边泛白或图像残留等不良情形。
在现有技术中，通过增大存储电容Cst或者缩小寄生电容Cgs来减少馈通电压的影响，但是液晶电容Clc的充电比率(charging ratio)的限制，则难以针对各个像素进行准确的补偿，从而某些像素的馈通电压补偿是错误的，造成画面闪烁(flicker)以及局部残像等问题。
液晶显示装置的厚度越来越薄且边框越来越窄，在不增大外形尺寸的情形下可以增大显示面积，从而外观简洁美观，有利于改善用户观看体验。为此，可以采用多个GIA单元电路取代彼此独立的栅极扫描线。多个GIA单元电路形成集成栅极驱动电路(gate driverin array，缩写为GIA)，逐级向栅极扫描线提供栅极电压，从而减少栅极布线的数量，相应地减少栅极布线的占用面积，以实现窄边框显示装置。根据栅极电压的传送方向，多个GIA单元电路移位逐级启动，从而从前级栅极扫描线至后级栅极扫描线逐级提供栅极电压。由于集成栅极驱动电路的工作原理，不同级的栅极扫描线接收的栅极电压不再是理想的恒定波形。因此，栅极电压受到栅极扫描线的位置以及薄膜晶体管的寄生电容Cgs二者的影响。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种显示装置，能够补偿由寄生电容引起的馈通电压，减少闪烁，减轻影像残留现象，提供显示均匀性，改善显示装置的整体显示品质。
根据本发明的第一方面，提供一种显示装置，包括：显示面板，包括按行和列排列的多个像素单元、按行排列的多条栅极扫描线、按行排列的多条补偿电位线和按列排列的多条源极数据线，每个像素单元包括薄膜晶体管、像素电极以及补偿电容；栅极驱动电路，与多条栅极扫描线连接，用于相应行的像素单元的薄膜晶体管的栅极提供栅极电压；以及源极驱动电路，与多条源极数据线连接，用于向相应列的像素单元的薄膜晶体管的源极提供源极电压从而使得每个像素单元接收数据电压，其中，所述栅极驱动电路包括多级栅极驱动单元，每级所述栅极驱动单元还包括补偿模块，与对应的一条补偿电位线连接，用于根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号向所述多个像素单元中相应行的像素单元的补偿电容提供补偿电压。
优选地，所述多条补偿电位线与多条栅极扫描线相互平行，并与多条源极数据线绝缘相交。
优选地，每个像素单元的薄膜晶体管的栅极电性连接于对应的栅极扫描线，源极电性连接于对应的源极数据线，漏极电性连接于像素电极。
优选地，每个像素单元的补偿电容的一端电性连接于对应的补偿电位线，另一端电性连接于所述薄膜晶体管的漏极以及像素电极。
优选地，每个像素单元还包括寄生电容，其一端电性连接于薄膜晶体管的栅极，另一端电性连接所述薄膜晶体管的漏极及像素电极。
优选地，每个像素单元还包括存储电容，其一端电性连接薄膜晶体管的漏极，另一端接一恒定电压；以及液晶电容，其一端电性连接薄膜晶体管的漏极，另一端接一恒定电压。
优选地，所述补偿电位线、薄膜晶体管的栅极、及对应的栅极扫描线位于同一层，所述补偿电容由补偿电位线与薄膜晶体管的漏极组成。
优选地，所述补偿电位线、薄膜晶体管的栅极、及对应的栅极扫描线位于同一层，所述补偿电容由补偿电位线与像素电极组成。
优选地，Caf×Vaf＝(Vgh-Vgl)×Cgs，Caf表示补偿电容，Vaf表示补偿电位线传输的补偿信号的高、低电位之差，Vgh表示栅极扫描线传输的扫描信号的高电位，Vgl表示栅极扫描线传输的扫描信号的低电位，Cgs表示寄生电容。
优选地，所述像素电极为ITO电极。
优选地，每级所述栅极驱动单元包括：预充电模块，用于根据前级栅极驱动信号对第一节点进行预充电；稳定模块，用于根据后级栅极驱动信号改变第二节点的电压；输出模块，具有与所述预充电模块的输出端在所述第一节点处相连的第一输入端以及与所述稳定模块的输出端在所述第二节点处相连的第二输入端，所述输出模块用于根据所述第一节点的电压、所述第二节点的电压以及输出时钟信号产生本级栅极驱动信号。
优选地，在每级栅极驱动单元中，所述补偿模块包括第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的栅极与所述第一节点连接，源极接收高电平供电电压；所述第二晶体管的栅极与所述第二节点连接，源极接收低电平供电电压；所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极均与所述补偿电位线连接，用于提供补偿电压。
本发明提供的显示装置设置有补偿电容，该补偿电容一端电性连接于补偿电位线，另一端电性连接于像素电极，所述补偿电容通过所述补偿电位线接收补偿电压，其中，所述补偿电压由每级栅极驱动单元根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号提供，从而对寄生电容引起的下拉的馈通电压进行补偿，减少闪烁，减轻影像残留现象，提供显示均匀性，改善显示装置的整体显示品质。本发明提供的显示装置利用GIA栅极驱动电路和补偿电容以及补偿电位线的设置实现了对馈通电压的补偿，减小成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1和2分别示出了根据现有技术的液晶显示装置的结构示意图和等效电路图；
图3示出了现有技术中像素单元的电路图；
图4示出了现有技术中像素单元中像素电极的电压波形示意图；
图5示出了根据本发明实施例提供的显示装置的等效电路图；
图6示出了根据本发明实施例提供的像素单元的电路图；
图7示出了根据本发明实施例提供的第i级栅极驱动单元的电路图；
图8示出了根据本发明实施例提供的栅极驱动单元的时序示意图；
图9示出了根据本发明实施例提供的像素单元中像素电极的电压波形示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
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。
图5示出了根据本发明实施例提供的显示装置的等效电路图。如图5所示，所述显示装置100包括显示面板110、集成于显示面板上的栅极驱动电路以及源极驱动电路130。
显示面板110包括m条栅极扫描线(G[1]至G[m])111、n条源极数据线(S[1]-S[n])112以及排成m×n阵列的m×n个像素单元113，m和n分别为非零自然数。所述显示面板110还包括按行排列的m条补偿电位线(AF[1]-AF[m])117。
在本实施例中，m条栅极扫描线相互平行，m条补偿电位线相互平行，分别与n条源极数据线绝缘相交。
图6示出了根据本发明实施例提供的像素单元的电路图。如图6所示，每个像素单元中包含像素电极P、用于导通或关断该像素电极P的薄膜晶体管T1、液晶电容Clc、存储电容Cst、寄生电容Cgs以及补偿电容Caf。
在本实施例中，每个像素单元的薄膜晶体管T1的栅极电性连接于该像素单元所在行对应的栅极扫描线G[1]-G[m]，源极电性连接于该像素单元对应的源极数据线，漏极电性连接于像素电极P。
液晶电容Clc其一端电性连接薄膜晶体管T1的漏极，另一端接一恒定电压。
存储电容Cst其一端电性连接薄膜晶体管T1的漏极，另一端接一恒定电压。其中，该恒定电压为公共电压Vcom。
寄生电容Cgs其一端电性连接于薄膜晶体管T1的栅极，另一端电性连接所述薄膜晶体管T1的漏极及像素电极P。
补偿电容Caf的一端电性连接于该像素单元所在行对应的补偿电位线AF[1]-AF[m]，另一端电性连接于所述薄膜晶体管T1的漏极以及像素电极P。
在一个优选地实施例中，所述像素电极为ITO电极。
在一个优选地实施例中，所述补偿电位线VF[i]、薄膜晶体管T1的栅极、及对应的栅极扫描线G[i]位于同一层，所述补偿电容Caf由补偿电位线VF[i]与薄膜晶体管T1的漏极组成，其中，i为大于1且小于m的自然数。
在一个优选地实施例中，所述补偿电位线VF[i]、薄膜晶体管T1的栅极、及对应的栅极扫描线G[i]位于同一层，所述补偿电容Ca由补偿电位线VF[i]与像素电极P组成，其中，i为大于1且小于m的自然数。
栅极驱动电路与多条栅极扫描线G[1]-G[m]连接，用于相应行的像素单元的薄膜晶体管T1的栅极提供栅极电压Vg1-Vgm。
在本实施例中，栅极驱动电路包括多级栅极驱动单元120，每级栅极驱动单元分别输出用于驱动显示面板上的一条对应的栅极扫描线G[1]至G[m]的栅极驱动信号，用于控制各行像素单元的选通与关断。每级所述栅极驱动单元还包括补偿模块，与对应的一条补偿电位线AF[i]连接，用于根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号向所述多个像素单元中相应行的像素单元的补偿电容Caf提供补偿电压Vaf[1]-Vaf[m]。
图7示出了根据本发明实施例提供的第i级栅极驱动单元的电路图。其中，i为大于1且小于m的自然数。
如图7所示，第i级栅极驱动单元120包括预充电模块121、输出模块122、稳定模块123以及补偿模块124。预充电模块121用于根据前级栅极驱动单元所输出的前级栅极驱动信号完成第一节点Q的预充电，输出模块122用于根据第一节点Q与第二节点QB提供本级栅极驱动单元输出的本级栅极驱动信号VG[i]。稳定模块123用于根据后级栅极驱动单元所输出的后级栅极驱动信号VG[i+x]改变第二节点QB的电压。其中，后级栅极驱动信号可以由后一级或多级栅极驱动单元所输出的栅极驱动信号，即x为非零自然数。
预充电模块可以由一个或多个晶体管实现。例如图7所示的预充电模块121包括晶体管M4，晶体管M4的栅极接收前级栅极驱动单元所输出的前级栅极驱动信号VG[i-x]、源极接收输入时钟信号clk_in或者高电平供电电压Vdd或者前级栅极驱动信号VG[i-x]，漏极与第一节点Q相连。其中，前级栅极驱动信号可以由前一级或多级栅极驱动单元所输出的栅极驱动信号，即x为非零自然数。
输出模块可以由多个晶体管实现。例如图7所述的输出模块122包括晶体管M1至M3，其中晶体管M1的漏极和晶体管M2的漏极相连用于输出本级栅极驱动单元的栅极驱动信号VG[i]，晶体管M2的栅极和晶体管M3的栅极与第二节点QB相连，晶体管M1的栅极和晶体管M3的漏极与第一节点Q相连，晶体管M3的源极和晶体管M2的源极接收第一低电平供电电压Vss(第一低电平供电电压Vss的电压例如为0或负值)，晶体管M1的源极接收输出时钟信号clk_out。
稳定模块123根据后级栅极驱动信号VG[i+x]以及稳定时钟信号clk_s、高电平供电电压Vdd、第一低电平供电电压Vss等信号控制第二节点QB的电压。
补偿模块124包括晶体管M5和晶体管M6，其中，晶体管M5的栅极与第一节点Q连接，源极接收高电平供电电压Vafh，晶体管M6的栅极与所述第二节点QB连接，源极接收低电平供电电压Vafl。晶体管M5的漏极和晶体管M6的漏极均与所述补偿电位线AF[i]连接，用于提供补偿电压Vaf[i]。
在本实施例中，在每级所述栅极驱动单元中，所述低电平供电电压Vafl的电压例如为0或负值。图7示出的晶体管M1至M6均为N型掺杂的薄膜晶体管。
源极驱动电路130与多条源极数据线S[1]-S[n]连接，用于向相应列的像素单元的薄膜晶体管T1的源极提供源极电压Vs1-Vsn从而使得每个像素单元接收数据电压。
图8示出了根据本发明实施例提供的栅极驱动单元的时序示意图，图9示出了根据本发明实施例提供的像素单元中像素电极的电压波形示意图。结合图4、图8与图9，在像素电极P充电结束时，栅极扫描线G[m]传输的扫描信号由高电位Vgh转变为低电位Vgl，薄膜晶体管T1的栅极电位被拉低，像素电极P的电压受寄生电容Cgs的影响也被拉低，产生一个下拉的馈通电压Vft1；但与此同时，在补偿模块的作用下，补偿电位线AF[m]传输的补偿信号的电位由低电位Vafl转变为高电位Vafh，像素电极P的电压受补偿电容Caf的影响而产生一个上拉的馈通电压Vft2，该上拉的馈通电压Vft2的大小等于下拉的反馈电压Vft1，最终使像素电极P的电压保持稳定不变，即补偿电容Caf产生上拉的馈通电压Vft2对寄生电容cgs引起的下拉的馈通电压Vft1进行补偿，消除了栅极扫描线G[m]传输的扫描信号对像素电极P的影响，从而减小面板闪烁，减去影像残留现象，提供显示均匀性，改善显示面板的整体显示品质。
只要保证Caf×Vaf＝(Vgh-Vgl)×Cgs即可，Caf表示补偿电容，Vaf表示补偿电位线传输的补偿信号的高、低电位之差，Vgh表示栅极扫描线传输的扫描信号的高电位，Vgl表示栅极扫描线传输的扫描信号的低电位，Cgs表示寄生电容。其中，Vaf＝Vafh-Vafl。
本发明提供的显示装置设置有补偿电容，该补偿电容一端电性连接于补偿电位线，另一端电性连接于像素电极，所述补偿电容通过所述补偿电位线接收补偿电压，其中，所述补偿电压由每级栅极驱动单元根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号提供，从而对寄生电容引起的下拉的馈通电压进行补偿，减少闪烁，减轻影像残留现象，提供显示均匀性，改善显示装置的整体显示品质。本发明提供的显示装置利用GIA栅极驱动电路和补偿电容以及补偿电位线的设置实现了对馈通电压的补偿，减小成本。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种显示装置，包括：
显示面板，包括按行和列排列的多个像素单元、按行排列的多条栅极扫描线、按行排列的多条补偿电位线和按列排列的多条源极数据线，每个像素单元包括薄膜晶体管、像素电极以及补偿电容；
栅极驱动电路，与多条栅极扫描线连接，用于相应行的像素单元的薄膜晶体管的栅极提供栅极电压；以及
源极驱动电路，与多条源极数据线连接，用于向相应列的像素单元的薄膜晶体管的源极提供源极电压从而使得每个像素单元接收数据电压，
其中，所述栅极驱动电路包括多级栅极驱动单元，
每级所述栅极驱动单元还包括补偿模块，与对应的一条补偿电位线连接，用于根据前级栅极驱动信号以及后级栅极驱动信号向所述多个像素单元中相应行的像素单元的补偿电容提供补偿电压。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述多条补偿电位线与多条栅极扫描线相互平行，并与多条源极数据线绝缘相交。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，每个像素单元的薄膜晶体管的栅极电性连接于对应的栅极扫描线，源极电性连接于对应的源极数据线，漏极电性连接于像素电极。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，每个像素单元的补偿电容的一端电性连接于对应的补偿电位线，另一端电性连接于所述薄膜晶体管的漏极以及像素电极。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，每个像素单元还包括：
寄生电容，其一端电性连接于薄膜晶体管的栅极，另一端电性连接所述薄膜晶体管的漏极及像素电极；
存储电容，其一端电性连接薄膜晶体管的漏极，另一端接一恒定电压；以及
液晶电容，其一端电性连接薄膜晶体管的漏极，另一端接一恒定电压。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述补偿电位线、薄膜晶体管的栅极、及对应的栅极扫描线位于同一层，所述补偿电容由补偿电位线与薄膜晶体管的漏极组成。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述补偿电位线、薄膜晶体管的栅极、及对应的栅极扫描线位于同一层，所述补偿电容由补偿电位线与像素电极组成。
8.根据权要求1所述的显示装置，其中，Caf×Vaf＝(Vgh-Vgl)×Cgs，Caf表示补偿电容，Vaf表示补偿电位线传输的补偿信号的高、低电位之差，Vgh表示栅极扫描线传输的扫描信号的高电位，Vgl表示栅极扫描线传输的扫描信号的低电位，Cgs表示寄生电容。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，每级所述栅极驱动单元包括：
预充电模块，用于根据前级栅极驱动信号对第一节点进行预充电；
稳定模块，用于根据后级栅极驱动信号改变第二节点的电压；
输出模块，具有与所述预充电模块的输出端在所述第一节点处相连的第一输入端以及与所述稳定模块的输出端在所述第二节点处相连的第二输入端，所述输出模块用于根据所述第一节点的电压、所述第二节点的电压以及输出时钟信号产生本级栅极驱动信号。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中，在每级栅极驱动单元中，所述补偿模块包括第一晶体管和第二晶体管，
其中，所述第一晶体管的栅极与所述第一节点连接，源极接收高电平供电电压；
所述第二晶体管的栅极与所述第二节点连接，源极接收低电平供电电压；
所述第一晶体管的漏极和所述第二晶体管的漏极均与所述补偿电位线连接，用于提供补偿电压。
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