CN107437407B - 公共电压产生电路和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了公共电压产生电路和液晶显示装置，公共电压产生电路包括：第一电压产生单元，其用于根据第一编码数据产生交流信号；第二电压产生单元，其与第一电压产生单元的电路结构相同，其用于根据第二编码数据产生交流信号的补偿信号；反相电路，用于将补偿信号转为反相补偿信号，反相补偿信号与补偿信号的电压值互为相反数；以及加法电路，其用于将直流电压、反相补偿信号与交流信号叠加得到公共电压。本发明的公共电压产生电路和液晶显示装置能够通过消除公共电压的中心电压与公共电压的预设优选值之间的偏差，以提供更加精确的公共电压，从而避免液晶显示装置出现残影等问题，并且无需手动更换电阻来实现电压调节，简化了电路调试过程。

Description

公共电压产生电路和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，更具体地，涉及公共电压产生电路和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)具备轻薄、节能、无辐射等诸多优点，因此被广泛地应用于高清晰数字电视、台式计算机等电子设备中。
混合视角(Hybrid Viewing Angle)型液晶显示装置是通过在彩膜基板(CF，ColorFilter)侧增加电场来控制液晶层的液晶分子的旋转，以实现高质量的图像显示。HVA型液晶显示装置分为宽视角(Wide Viewing Angle,WVA)显示模式和窄视角(Narrow ViewingAngle,NVA)显示模式。
液晶显示的基本原理为，液晶显示装置中的显示面板包含像素阵列，其中的每一个像素单元具有彼此相对的第一基板、第二基板、以及位于二者之间的液晶分子层，第一基板和第二基板上的公共电极与像素电极之间产生电场，该电场控制液晶分子的转动，从而改变每个像素单元的透光率，以实现图像显示。
施加在共电极上的公共电压由公共电压产生电路提供。图1示出传统液晶显示装置中的公共电压产生电路的结构示意图。
如图1所示，传统液晶显示装置中的公共电压产生电路100包括模拟分压单元110、信号生成单元120以及加法器130。
信号生成单元120例如由具有集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)接口的可编程数模转换器实现，其根据接收到的编码数据信号SDA_C和时钟信号SCL_C生成对应的交流信号pwm0。由于信号生成单元120存在系统偏置，因此交流信号pwm0中通常带有多余的系统偏置电压Vsys0。
模拟分压单元110用于根据正输入电压VS+和负输入电压VS-生成偏置补偿电压Vc0，偏置补偿电压Vc0用于抵消交流信号pwm0中的系统偏置电压Vsys0，以将交流信号pwm0的中心电压调整到0V，从而去除交流信号pwm0中的直流成分。模拟分压单元110包括串联在正输入电压VS+和负输入电压VS-之间的第一分压电阻R01和第二分压电阻R02，第一分压电阻R01和第二分压电阻R02的公共端输出偏置补偿电压Vc0。第一分压电阻R01和第二分压电阻R02的阻值可以包括多种标准的离散阻值(例如1kΩ、2.8kΩ等)，因此在实际测试中，可以通过调整正输入电压VS+、负输入电压VS-、第一分压电阻R01的阻值以及第二分压电阻R02的阻值来调整偏置补偿电压的值。
加法器130用于将上述交流信号pwm0、偏置补偿电压Vc以及直流电压Vcom_DC相加得到液晶显示装置所需的公共电压Vcom。
上述传统液晶显示装置中的公共电压产生电路的不足之处在于：1、在有些情况下需要调整正输入电压VS+或负输入电压VS-的相关电压，随之偏置补偿电压Vc也需要做出调整，所以此时需要手动更换模拟分压单元110中的第一分压电阻R01和第二分压电阻R02的阻值，这一更换过程极其不便利；2、由于第一分压电阻R01和第二分压电阻R02仅能从一些离散的阻值中选取，因此分压得到的偏置补偿电压Vc很有可能不能够与信号生成单元匹配，即信号生成单元的系统偏置电压V0不能被模拟分压单元产生的偏置补偿电压完全抵消，这会导致能够输出的公共电压Vcom的中心电压与公共电压的预设优选值Vcom_bst之间存在偏差，从而导致电荷堆积、面板出现影像残留的现象。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种公共电压产生电路和液晶显示装置，其能够通过消除公共电压的中心电压与公共电压的预设优选值之间的偏差，以提供更加精确的公共电压，从而避免液晶显示装置出现残影等显示问题，并且无需手动更换电阻来实现电压调节，简化了电路调试过程。
根据本发明的一方面，提供了一种公共电压产生电路，包括：第一电压产生单元，该第一电压产生单元根据第一编码数据产生交流信号；第二电压产生单元，其与第一电压产生单元的电路结构相同，该第二电压产生单元根据第二编码数据产生所述交流信号的补偿信号；反相电路，其用于将所述补偿信号转化为反相补偿信号，所述反相补偿信号的电压值与所述补偿信号的电压值互为相反数；以及加法电路，其用于将直流电压、所述反相补偿信号与所述交流信号叠加得到公共电压。
优选地，所述第二编码数据表征所述交流信号的中心电压，所述补偿信号等于所述中心电压，所述直流电压等于所述公共电压的预设优选值。
优选地，所述第一电压产生单元与所述第二电压产生单元预设的编码配置相同。
优选地，所述第一电压产生单元和所述第二电压产生单元的供电端相连并接收供电电压。
优选地，所述公共电压产生电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极接收所述供电电压，所述稳压二极管的阳极与所述第一电压产生单元的供电端、所述第二电压产生单元的供电端相连。
优选地，所述第一电压产生单元和所述第二电压产生单元由两颗相同的数模转换芯片实现。
优选地，所述反相电路包括：第一运算放大器、阻值相同的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一电阻的另一端接收所述补偿信号，所述第二电阻连接于所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述运算放大器的正相输入端接地。
优选地，所述加法电路包括第二运算放大器、第三电阻至第八电阻，所述第三电阻至所述第六电阻的公共端与所述第二运算放大器的正相输入端相连，所述第三至第六电阻的非公共端分别接收所述交流信号、所述直流电压、地以及所述反相补偿信号，所述第七电阻连接于所述第二运算放大器的输出端和反相输入端之间，所述第八电阻连接于所述第二运算放大器的反相输入端和地之间。
根据本发明的另一方面，还提供了一种液晶显示装置，包括：如上所述的任一种公共电压产生电路；以及像素阵列，其包括接收所述公共电压的多个像素单元。
本发明的有益效果是，通过设置两个结构相同、编码配置相同的电压产生单元，能够自动实现系统偏置电压的相互抵消，从而得到中心电压等于0的公共电压变化量，以用于与直流电压(等于公共电压的预设优选值)叠加得到最终的公共电压，该公共电压的中心电压与公共电压的预设优选值之间的偏差较小，因此可以避免液晶显示装置出现残影等显示问题，并且由于两个电压产生单元的输出是通过编码调节的，因此相比于现有技术，当需要对公共电压产生电路中的电压进行调节时，本发明实施例提供的公共电压产生电路和液晶显示装置能够更方便地通过改变编码的方式进行调节而无需手动更换电阻，且可实现的各种电压值更加精确、可调范围更大。
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。
图1示出传统液晶显示装置中的公共电压产生电路的结构示意图。
图2示出本发明实施例的液晶显示装置的结构示意图。
图3示出本发明实施例的液晶显示装置的局部结构的剖面示意图。
图4示出本发明实施例的液晶显示装置中的公共电压产生电路的结构示意图。
图5示出图4所示的公共电压产生电路的一种具体电路示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用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。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
下面，参照附图对本发明进行详细说明。
图2示出本发明实施例的液晶显示装置的结构示意图。
如图2所示，本发明实施例的液晶显示装置1000主要包括像素阵列1100、公共电压产生电路1200、栅极驱动器1300、源极驱动器1400、时序控制器1500、n条栅极线GL1～GLn以及m条数据线DL1～DLm等，其中n和m为大于0的自然数。
像素阵列1100包括多个像素单元1110，各个像素单元1110分别形成在对应的栅极线和数据线的交叉处，每个像素单元包括薄膜晶体管TFT、像素电容Clc以及存储电容Cst，每个像素单元1110中的薄膜晶体管TFT的栅极与对应的栅极线相连，每个像素单元1110中的薄膜晶体管TFT的源极与对应的数据线相连，像素电容Clc的第一端(即像素电极)、存储电容Cst的第一端(即存储电极)与薄膜晶体管TFT的漏极相连，像素电容Clc的第二端与存储电容Cst的第二端接收电压Vcm_TFT。
时序控制器1500分别对栅极驱动器1300和源极驱动器1400提供控制信号。栅极驱动器1300通过各条栅极线GL1～GLn对像素阵列1100进行扫描，使得像素阵列1100中的各个像素单元1110中的薄膜晶体管TFT分别被选通；源极驱动器1400通过各条数据线DL1～DLm对像素阵列1100提供数据电压，使得被选通的像素单元1110接收对应的数据电压。
图3示出本发明实施例的液晶显示装置的局部结构的剖面示意图。
如图3所示，液晶显示装置1000在结构上包括第一基板1001、第二基板1002，在第一基板1001的表面(与第二基板1002相对)上形成有薄膜晶体管TFT(具有栅极1008、与像素电极1003电连接的漏极1009以及与对应的数据线相连的源极1010)、像素电极1003、存储电极1004，第二基板1002与第一基板1001之间存在液晶分子1005，液晶分子1005与第二基板1002之间设置有共电极1006以及彩色滤光片1007等，其中，位于第二基板1002侧的共电极1006接收由公共电压产生电路(如图2所示)提供的公共电压Vcom。
下面主要针对公共电压产生电路1200进行详细说明。
图4示出本发明实施例的液晶显示装置中的公共电压产生电路的结构示意图。图5示出图4所示的公共电压产生电路的一种具体电路示意图。
如图4所示，本发明实施例的液晶显示装置中的公共电压产生电路1200包括第一电压产生单元1210、第二电压产生单元1220以及输出单元1230。
第一电压产生单元1210用于根据接收到的第一编码数据DIN1产生交流信号pwm1，该交流信号pwm1在各个时刻的电压均大于等于0V，该交流信号pwm1例如为方波信号。不可避免地，第一电压产生单元1210产生的交流信号pwm1中包含第一电压产生单元1210的系统偏置电压Vsys。
由于交流信号pwm1在各个时刻的电压均大于等于0V，因此需要将交流信号pwm1的中心电压补偿至0V而表征公共电压的变化量，该公共电压的变化量与直流电压Vcom_DC叠加可以得到最终的公共电压Vcom。
第二电压产生单元1220用于根据第二编码数据DIN2产生交流信号pwm1的补偿信号Vc1，其中第二编码数据DIN2表征交流信号pwm1的中心电压，即第二电压产生单元1220输出的补偿信号Vc1等于交流信号pwm1的中心电压。第二电压产生单元1220的电路结构与第一电压产生单元1210相同，从而二者具有几乎相同的系统偏置电压Vsys。并且，由于第一电压产生单元1210和第二电压产生单元1220的输出均通过改变编码进行调节，因此相比于上述传统的公共电压产生电路更便于调试。
作为一种具体的实施例，如图4所示，第一电压产生单元1210和第二电压产生单元1220为结构相同的数模转换器，二者均具有同步输入端SYNC、时钟端SCLK、输入端VIN、供电端AVDD以及输出端VOUT等，该数模转换器如具有IIC接口或其他类型的接口。第一电压产生单元1210的供电端AVDD接收供电电压VGH、同步输入端SYNC接收同步时钟信号SYNC1、时钟端SCLK接收时钟信号SCLK1、输入端VIN接收表征交流信号pwm1的编码数据DIN1、输出端VOUT提供交流信号pwm1；第二电压产生单元1220的供电端AVDD接收供电电压VGH、同步输入端SYNC接收同步时钟信号SYNC2、时钟端SCLK接收时钟信号SCLK2、输入端VIN接收表征交流信号pwm1的中心电压的编码数据DIN2、输出端VOUT提供补偿信号Vc1。由于各种液晶显示装置所提供的供电电压VGH不一定适用于公共电压产生电路1200的供电端AVDD，因此，作为一种优选的实施例，如图4所示，公共电压产生电路1200还包括稳压二极管D1，用于将较高的供电电压VGH降到公共电压产生电路1200的供电端AVDD所需要的电压范围内，即第一电压产生单元1210和第二电压产生单元1220的供电端AVDD均通过稳压二极管D1接收供电电压VGH，即稳压二极管D1的阴极接收供电电压VGH、阳极与第一电压产生单元1210的供电端以及第二电压产生单元1220的供电端相连。
优选地，第一电压产生单元1210和第二电压产生单元1220由两颗相同的数模转换芯片实现，二者的编码配置相同，即当输入的编码数据相同时，第一电压产生单元1210和第二电压产生单元1220输出的电压相同。
如图4所示，输出单元1230用于根据交流信号pwm1与补偿信号Vc1之间的差值以及直流电压Vcom_DC产生公共电压Vcom。作为一种实施例，输出单元1230包括反相电路1231和加法电路1232。反相电路1231用于根据第二电压产生单元1220提供的补偿信号Vc1产生反相补偿信号Vc1_b。加法电路1232用于将直流电压Vcom_DC与公共电压的变化量叠加得到公共电压Vcom，其中公共电压变化量等于反相补偿信号Vc1_b与交流信号pwm1的叠加，直流电压Vcom_DC等于公共电压的预设优选值Vcom_bst。
作为反相电路的一种具体的实施例，如图5所示，反相电路1231包括运算放大器OP1、电阻R11以及与电阻R11阻值相同的电阻R12，运算放大器OP1的正相输入端接地、反相输入端与电阻R11的第一端相连，电阻R11与第二电压产生单元1220的输出端VOUT相连以接收补偿信号Vc1，电阻R12的两端分别与运算放大器OP1的反相输入端和输出端相连，从而运算放大器OP1的输出端可以提供与补偿信号Vc1的电压值互为相反数的反相补偿信号Vc1_b。由于反相信号Vc1_b中也包含了与第一电压产生单元1210的系统偏置电压Vsys相同的分量，因此，将反相补偿信号Vc1_b与第一电压产生单元1210提供的交流信号pwm1相加可以得到消除了系统偏置电压Vsys的公共电压变化量，该变化量的中心电压等于0V。
作为加法电路的一种具体的实施例，如图5所示，加法电路1232包括运算放大器OP2以及电阻R13至R18，运算放大器OP2的反相输入端与电阻R14的第一端、电阻R15的第一端相连，运算放大器OP2的输出端与电阻R15的第二端相连并提供公共电压Vcom至各个像素单元，电阻R14的第二端接地，运算放大器OP2的正相输入端与电阻R13的第一端、电阻R18的第一端、电阻R16的第一端、电阻R17的第一端相连，电阻R13的第二端接收反相补偿信号Vc1_b，电阻R18的第二端接收直流电压Vcom_DC，即公共电压的预设优选值Vcom_bst，电阻R17的第二端接地，电阻R16的第二端接收第一电压产生单元1210提供的交流信号pwm1。
根据本发明实施例的公共电压产生电路，通过设置两个结构相同、编码配置相同的电压产生单元，能够自动实现系统偏置电压的相互抵消，从而得到中心电压等于0的公共电压变化量，以用于与直流电压(等于公共电压的预设优选值)叠加得到最终的公共电压，该公共电压的中心电压与公共电压的预设优选值之间的偏差较小，因此可以避免显示装置出现残影等问题，并且由于两个电压产生单元的输出是通过编码调节的，因此相比于现有技术，当需要对公共电压产生电路中的电压进行调节时，本发明实施例提供的公共电压产生电路能够更方便地通过改变编码的方式进行调节而无需手动更换电阻，且可实现的各种电压值更加精确、可调范围更大。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (9)

1.一种公共电压产生电路，其特征在于，包括：
第一电压产生单元，该第一电压产生单元根据第一编码数据产生交流信号；
第二电压产生单元，其与第一电压产生单元的电路结构相同，该第二电压产生单元根据第二编码数据产生所述交流信号的补偿信号，其中，所述第二编码数据表征所述交流信号的中心电压，所述补偿信号的电压值等于所述中心电压；
反相电路，该反相电路将所述补偿信号转化为反相补偿信号，所述反相补偿信号的电压值与所述补偿信号的电压值互为相反数；以及
加法电路，该加法电路将直流电压、所述反相补偿信号与所述交流信号叠加得到公共电压。
2.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述第一电压产生单元与所述第二电压产生单元预设的编码配置相同。
3.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述直流电压等于所述公共电压的预设优选值。
4.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述第一电压产生单元和所述第二电压产生单元的供电端相连并接收供电电压。
5.根据权利要求4所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述公共电压产生电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极接收所述供电电压，所述稳压二极管的阳极与所述第一电压产生单元的供电端、所述第二电压产生单元的供电端相连。
6.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述第一电压产生单元和所述第二电压产生单元由两颗相同的数模转换芯片实现。
7.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述反相电路包括：第一运算放大器、阻值相同的第一电阻和第二电阻，
所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端相连，所述第一电阻的另一端接收所述补偿信号，所述第二电阻连接于所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述运算放大器的正相输入端接地。
8.根据权利要求1所述的公共电压产生电路，其特征在于，所述加法电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻，
所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻和所述第六电阻的公共端与所述第二运算放大器的正相输入端相连，所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻和所述第六电阻的非公共端分别接收所述交流信号、所述直流电压、地以及所述反相补偿信号，
所述第七电阻连接于所述第二运算放大器的输出端和反相输入端之间，所述第八电阻连接于所述第二运算放大器的反相输入端和地之间。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至8任一项所述的公共电压产生电路；以及
像素阵列，其包括接收所述公共电压的多个像素单元。
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