CN107767810B - 电压补偿电路及电压补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电压补偿电路及电压补偿方法。电压补偿电路包括三个补偿单元及一时序控制单元。所述补偿单元用以分别检测一输入电压信号是否异常，并于测到该输入电压信号异常时，补偿该输入电压信号。时序控制单元依据一时序信号以三个信号框为一周期轮流启动所述补偿单元。本发明利用即时检测与即时补偿的方式，能够有效改善显示面板长时间使用后，发生电压操作视窗逐渐缩小、画面不稳定、画面品质下降等问题。
Description
技术领域
本发明是有关于一种补偿电路及补偿方法，且特别是有关于一种电压补偿电路及电压补偿方法。
背景技术
随着显示技术的进步，各种显示面板不断推陈出新。显示面板具有轻、薄、短、小的优点，使得显示面板已成为显示器的主流产品。
为了使显示面板的边框能够缩小，发展出一种栅极驱动电路基板(Gate driveron Array,GOA)技术。GOA技术可以大幅减少面板驱动芯片的数量，并使显示面板达的边框能够缩小到0.8mm。然而，显示面板在长时间使用后，驱动电路可能会产生异常而发生画面不稳定、画面品质下降等问题。此种异常现象发生在采用GOA技术的显示面板时，更造成维修上的困难。
发明内容
本发明是有关于一种电压补偿电路及电压补偿方法，以改善显示面板长时间使用后，发生电压操作视窗逐渐缩小、画面不稳定、画面品质下降等问题。
根据本发明的第一方面，提出一种电压补偿电路。电压补偿电路包括三个补偿单元及一时序控制单元。该些补偿单元用以分别检测一输入电压信号是否异常，并于测到该输入电压信号异常时，补偿该输入电压信号。时序控制单元依据一时序信号以三个信号框(frame)为一周期轮流启动该些补偿单元。
根据本发明的第二方面，提出一种电压补偿方法。电压补偿方法包括以下步骤：依据一时序信号以三个信号框(frame)为一周期轮流启动三个补偿程序。依序以该些补偿程序分别检测一输入电压信号是否异常，并于检测到该输入电压信号异常时，补偿该输入电压信号。
本发明的电压补偿电路及电压补偿方法，利用即时检测与即时补偿的方式，能够有效改善显示面板长时间使用后，发生电压操作视窗逐渐缩小、画面不稳定、画面品质下降等问题。
附图说明
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：
图1A绘示本发明一实施例的电压补偿电路的示意图。
图1B绘示时序信号、第一启动信号、第二启动信号及第三启动信号的波形图。
图2绘示根据本发明一实施例的电压补偿方法的流程图。
图3绘示根据本发明的一实施例的补偿单元的示意图。
图4绘示图2的步骤S100的细部流程图。
图5绘示输入电压信号没有发生漏电或突波等异常的情况。
图6绘示输入电压信号发生漏电或突波等异常的情况。
图7A绘示根据本发明的一实施例的补偿单元的示意图。
图7B绘示根据一实施例的取样器的示意图。
图8绘示图2的步骤S200的细部流程图。
图9绘示输入电压信号的充放电速度没有异常的情况。
图10绘示输入电压信号的充放电速度发生异常的情况。
图11绘示根据本发明的一实施例的补偿单元的示意图。
图12绘示图2的步骤S300的细部流程图。
图13绘示输入电压信号没有发生充电不足等异常的情况。
图14绘示输入电压信号发生充电不足等异常的情况。
符号说明：
1000：电压补偿电路
100、200、300：补偿单元
110：第一开关
120：第二开关
130：比较器
140：缓冲器
210：第一比较器
220：第二比较器
230：微分器
240：多工器
250：取样器
251：第一比较电路
252：第二比较电路
253：第一开关
254：第二开关
255：相反电路
310：比较器
320：开关
400：时序控制单元
A～M：时间点
C1：第一启动信号
C2：第二启动信号
C3：第三启动信号
CY：周期
F1：第一信号框
F2：第一信号框
F3：第三信号框
L1：第一节点
L2：第二节点
L3：第三节点
Rs1、Rs3：比较结果信号
Rs21：第一比较结果信号
Rs22：第二比较结果信号
S100、S110、S120、S130、S140、S200、S210、S220、S230、S240、S300、S310、S320、S330：步骤
SW1：第一开关
SW2：第二开关
SW3：第三开关
SW4：第四开关
SW5：第五开关
SW6：第六开关
V0：相反电压
V1：充电周期电压
V2：放电周期电压
Vck：时脉信号
Vcm1、Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24、Vcm3：补偿电压信号
Vin：输入电压信号
Vin’：微分电压信号
Vin1’：充电微分电压信号
Vin2’：放电微分电压信号
VG：接地电压
Vr1、Vr3：参考电压信号
Vr21：第一参考电压信号
Vr22：第二参考电压信号
Vst：时序信号
具体实施方式
研究人员发现显示面板随着使用时间逐渐拉长，显示面板的栅极驱动高电压
(Vgh)可能会逐渐降低，而导致电压操作视窗(Vgh margin,Vgh window)逐渐缩小；栅极驱动高电压可能会产生突波，而导致画面不稳定；或者栅极驱动高电压可能会有充放电过慢的情况，而使画面品质下降。此些情况在采用栅极驱动电路基板(Gate IC onArray,GOA)技术的显示面板发生时，更难以维修。
请参照图1A，其绘示根据本发明一实施例的电压补偿电路1000的示意图。电压补偿电路1000包括一补偿单元100、一补偿单元200、一补偿单元300及一时序控制单元400。补偿单元100、补偿单元200及补偿单元300用以分别检测一输入电压信号Vin是否异常，并于测到输入电压信号Vin异常时，补偿输入电压信号Vin。输入电压信号Vin例如是栅极驱动高电压(Vgh)。补偿单元100用以检测输入电压信号Vin漏电的现象，并进行补偿。补偿单元200用以检测输入电压信号Vin充放电速度过慢的现象，并进行补偿。补偿单元300用以检测输入电压信号Vin充放电不足的现象，并进行补偿。
时序控制单元400依据一时序信号Vst以第一信号框(frame)F1、第二信号框F2及第三信号框F3为一周期CY轮流启动此些补偿单元100、200、300。请参照图1B，其绘示时序信号Vst、第一启动信号C1、第二启动信号C2及第三启动信号C3的波形图。时序信号Vst于第一信号框F1之初、第一信号框F2之初及第三信号框F3之初皆位于高电平而开启第一开关SW1、第二开关SW2及第三开关SW3。在第一信号框F1之初，第一启动信号C1位于高电平而能够导通第四开关SW4，第二启动信号C2及第三启动信号C3位于低电平而无法导通第五开关SW5及第六开关SW6，使得输入电压信号Vin能够输入至补偿单元100。在第二信号框F2之初，第二启动信号C2位于高电平而能够导通第五开关SW5，第一启动信号C1及第三启动信号C3位于低电平而无法导通第四开关SW4及第六开关SW6，使得输入电压信号Vin能够输入至补偿单元200。在第三信号框F3之初，第三启动信号C3位于高电平而能够导通第六开关SW6，第一启动信号C1及第二启动信号C2位于低电平而无法导通第四开关SW4及第五开关SW5，使得输入电压信号Vin能够输入至补偿单元300。
通过上述时序控制单元400的控制，补偿单元100、补偿单元200及补偿单元300能够轮流地被启动，并进行检测与补偿程序。请参照图2，其绘示根据本发明一实施例的电压补偿方法的流程图。在步骤S100中，以补偿单元100检测输入电压信号Vin是否发生漏电、突波等异常，并于检测到输入电压信号Vin异常时，补偿输入电压信号Vin。在步骤S200中，以补偿单元200检测输入电压信号Vin是否发生充放电过慢等异常，并于检测到输入电压信号Vin异常时，补偿输入电压信号Vin。在步骤S300中，以补偿单元300检测输入电压信号Vin是否发生充放电不足等异常，并于检测到输入电压信号Vin异常时，补偿输入电压信号Vin。步骤S100、步骤S200及步骤S300的顺序并不以图2为限，其顺序是可任意调整。
请参照图3，其绘示根据本发明的一实施例的补偿单元100的示意图。补偿单元100至少包括一比较器130、一第一开关110及一第二开关120。比较器130耦接于输入电压信号Vin及一参考电压信号Vr1。第一开关110耦接于比较器130及一时脉信号Vck。一缓冲器140位于第一开关110及第二开关120之间。第二开关120耦接于缓冲器140及补偿电压信号Vcm1。
以下更搭配一流程图详细说明上述各项元件的操作。请参照图4，其绘示图2的步骤S100的细部流程图。在步骤S110中，比较器130比较输入电压信号Vin与参考电压信号Vr1，以输出一比较结果信号Rs1。在本实施例中，输入电压信号Vin输入于比较器130的正极，参考电压信号Vr1输入于比较器130的负极。
在步骤S120～S130中，当发生漏电或突波等异常而导致输入电压信号Vin高于参考电压信号Vr1时，比较器130输出的比较结果信号Rs1位于高电平而能够导通第一开关110，使得时脉信号Vck经由第一开关110及缓冲器140输入至第二开关120。
在步骤S140中，时脉信号Vck周期地位于高电平而使第二开关120导通，使得补偿电压信号Vcm1能够输出，以补偿输入电压信号Vin的异常。如此一来，在输入电压信号Vin发生漏电或突波等异常时，补偿电压信号Vcm1能够自动地输出并进行补偿，使得输入电压信号Vin的异常现象能够即时排除。
根据上述电路设计，补偿单元100在输入电压信号Vin高于参考电压信号Vr1且时脉信号Vck位于高电平时，会输出补偿电压信号Vcm1。以下更搭配图示进行示例说明。请参照图5，其绘示输入电压信号Vin没有发生漏电或突波等异常的情况。在没有异常情况时，除了在时间点A需给予驱动电压以外，输入电压信号Vin均低于参考电压信号Vr1，而不会使补偿电压信号Vcm1(绘示于图3)输出。
在本实施例中，时脉信号Vck于时间点A维持在低电平，使得时间点A不会误将补偿电压信号Vcm1(绘示于图3)输出。
请参照图6，其绘示输入电压信号Vin发生漏电或突波等异常的情况。于时间点B～J发生漏电、突波等异常时，输入电压信号Vin高于参考电压信号Vr1，而在对应到时脉信号Vck位于高电平的时间点B、C、F、G、J时，可使补偿电压信号Vcm1(绘示于图3)输出，以补偿输入电压信号Vin的异常情况。
请参照图7A，其绘示根据本发明的一实施例的补偿单元200的示意图。补偿单元200至少包括一微分器230、一取样器250、一第一比较器210、一第二比较器220及一多工器240。微分器230耦接于输入电压信号Vin。取样器250耦接于微分器230。第一比较器210及第二比较器220并联地耦接于取样器250。取样器250输出的充电微分电压信号Vin1’耦接于第一比较器210的一正极，一第一参考电压信号Vr21耦接于第一比较器210的一负极。取样器250输出的放电微分电压信号Vin2’耦接于第二比较器220的一负极，一第二参考电压信号Vr22耦接于第二比较器220的一正极。多工器240耦接于第一比较器210及第二比较器220。
以下更搭配一流程图详细说明上述各项元件的操作。请参照图8，其绘示图2的步骤S200的细部流程图。在步骤S210中，微分器230对输入电压信号Vin微分后，输出微分电压信号Vin’。微分电压信号Vin’代表输入电压信号Vin的充放电速度。
在步骤S220中，取样器250自微分电压信号Vin’取样出充电微分电压信号Vin1’及放电微分电压信号Vin2’。请参照图7B，其绘示根据一实施例的取样器250的示意图。取样器250包括一相反电路255、一第一比较电路251、一第二比较电路252、一第一开关253及一第二开关254。由第一节点L1输入的微分电压信号Vin’输入至相反电路255后，相反电路255输出相反电压V0。相反电压V0与微分电压信号Vin’相反，使微分电压信号Vin’的充电部分转为正值。
接着，相反电压V0及一接地电压VG输入至第一比较电路251，以输出一充电周期电压V1。充电周期电压V1可表示出充电周期。
充电周期电压V1接着作为第一开关253的控制信号，使得微分电压信号Vin’仅在充电周期能够通过第一开关253，而输出充电微分电压信号Vin1’至第二节点L2。
在另一方面，微分电压信号Vin’及接地电压VG输入至第二比较电路252，以输出一放电周期电压V2。放电周期电压V2可表示出放电周期。
放电周期电压V2接着作为第二开关254的控制信号，使得微分电压信号Vin’仅在放电周期能够通过第二开关254，而输出放电微分电压信号Vin2’至第三节点L3。
在步骤S230中，第一比较器210比较充电微分电压信号Vin1’与一第一参考电压信号Vr21，以输出一第一比较结果信号Rs21。第一参考电压信号Vr21是为充电速度的要求值。在充电时，若充电微分电压信号Vin1’大于第一参考电压信号Vr21，则第一比较结果信号Rs21为正值，以0代表；若充电微分电压信号Vin1’小于第一参考电压信号Vr21，则第一比较结果信号Rs21为负值，以1代表。
在步骤S240中，第二比较器220比较放电微分电压信号Vin2’与一第二参考电压信号Vr22，以输出一第二比较结果信号Rs22。第二参考电压信号Vr22是为放电速度的要求值。在放电时，若放电微分电压信号Vin2’的绝对值大于第二参考电压信号Vr22的绝对值，则第二比较结果信号Rs22为正值，以0代表；若放电微分电压信号Vin2’的绝对值小于第二参考电压信号Vr22的绝对值，则第二比较结果信号Rs22为负值，以1代表。
在步骤S250中，多工器240依据第一比较结果信号Rs21及第二比较结果信号Rs22，选择性地输出补偿电压信号Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24的其中之一。请参下表一，其表示多工器240的选择对应表。输入至多工器240的第一比较结果信号Rs21及第二比较结果信号Rs22可组合出四种情况，各种情况皆有对应的补偿电压信号Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24。多工器240可依据表一选择对应的补偿电压信号Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24的其中之一。
表一
根据上述电路设计，补偿单元200是在充放电速度过慢时，会输出补偿电压信号Vcm22、Vcm23、Vcm24。以下更搭配图示进行示例说明。请参照图9，其绘示输入电压信号Vin的充放电速度没有异常的情况。在充电速度没有异常情况时，充电微分电压信号Vin1’的绝对值大于第一参考电压信号Vr21的绝对值。在放电速度没有异常情况时，放电微分电压信号Vin2’的绝对值大于第二参考电压信号Vr22的绝对值。因此，多工器240将选择输出补偿电压信号Vcm21。
请参照图10，其绘示输入电压信号Vin的充放电速度发生异常的情况。在充放电过程中，微分电压信号Vin’可能无法稳定地维持在预定值，而会逐渐减弱。如图10所示，在时间点K发生充电微分电压信号Vin1’的绝对值小于第一参考电压信号Vr21的绝对值，并在时间点L发生放电微分电压信号Vin2’的绝对值小于第二参考电压信号Vr22的绝对值。因此，多工器240将选择输出补偿电压信号Vcm24。
请参照图11，其绘示根据本发明的一实施例的补偿单元300的示意图。补偿单元300至少包括一比较器310及一开关320。比较器310耦接于输入电压信号Vin与一参考电压信号Vr3。开关320耦接于比较器310及一补偿电压信号Vcm3。
以下更搭配一流程图详细说明上述各项元件的操作。请参照图12，其绘示图2的步骤S300的细部流程图。在步骤S310中，比较器310比较输入电压信号Vin与参考电压信号Vr3，以输出一比较结果信号Rs3。在本实施例中，输入电压信号Vin输入于比较器310的负极，参考电压信号Vr3输入于比较器310的正极。
在步骤S320～S330中，当发生充电不足等异常，而导致输入电压信号Vin低于参考电压信号Vr3时，比较器310输出的比较结果信号Rs3位于高电平而能够导通开关320，使得补偿电压信号Vcm3经由开关320输出。
根据上述电路设计，补偿单元300在输入电压信号Vin低于参考电压信号Vr3时，会输出补偿电压信号Vcm3。以下更搭配图示进行示例说明。请参照图13，其绘示输入电压信号Vin没有发生充电不足等异常的情况。在没有异常情况时，输入电压信号Vin于进行驱动时，能够高于参考电压信号Vr3，而不会使补偿电压信号Vcm3(绘示于图11)输出。
请参照图14，其绘示输入电压信号Vin发生充电不足等异常的情况。于时间点M进行驱动时，发生充电不足的异常，输入电压信号Vin低于参考电压信号Vr3，故补偿单元300使补偿电压信号Vcm3(绘示于图11)输出，以补偿输入电压信号Vin的异常情况。
根据上述各种实施例，即使显示面板长时间使用后，发生显示面板的栅极驱动高电压逐渐降低、突波、充放电速度不足，而导致电压操作视窗逐渐缩小、画面不稳定、画面品质下降等情况，通过上述电压补偿电路及电压补偿方法的设计能够有效解决此些问题。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (13)
1.一种电压补偿电路，其特征在于，包括：
三个补偿单元，用以分别检测一输入电压信号是否异常，并于测到所述输入电压信号异常时，补偿所述输入电压信号；以及
一时序控制单元，依据一时序信号以三个信号框为一周期轮流启动所述补偿单元，
其中，第一补偿单元用以检测所述输入电压信号漏电的现象，并进行补偿；第二补偿单元用以检测所述输入电压信号充放电速度过慢的现象，并进行补偿；第三补偿单元用以检测所述输入电压信号充放电不足的现象，并进行补偿。
2.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述补偿单元的其中之一包括：
一比较器，用以比较所述输入电压信号与一参考电压信号，以输出一比较结果信号；
一第一开关，耦接于所述比较器，若所述输入电压信号高于所述参考电压信号，则所述比较结果信号使所述第一开关导通，以输出一时脉信号；以及
一第二开关，耦接于所述第一开关，所述时脉信号周期地使所述第二开关导通，以于所述输入电压信号高于所述参考电压信号时，输出一补偿电压信号。
3.如权利要求2所述的电压补偿电路，其特征在于，所述输入电压信号耦接于所述比较器的一正极，所述参考电压信号耦接于所述比较器的一负极。
4.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述补偿单元的其中之一包括：
一微分器，用以对所述输入电压信号微分后，输出一微分电压信号；
一取样器，用以对所述微分电压信号取样出一充电微分电压信号及一放电微分电压信号；
一第一比较器，耦接于所述取样器，所述第一比较器用以比较所述充电微分电压信号与一第一参考电压信号，以输出一第一比较结果信号；
一第二比较器，耦接于所述取样器，所述第二比较器用以比较所述放电微分电压信号与一第二参考电压信号，以输出一第二比较结果信号；以及
一多工器，耦接于所述第一比较器及所述第二比较器，所述多工器依据所述第一比较结果信号及所述第二比较结果信号，选择性地输出一补偿电压信号。
5.如权利要求4所述的电压补偿电路，其特征在于，所述充电微分电压信号耦接于所述第一比较器的一正极，所述第一参考电压信号耦接于所述第一比较器的一负极。
6.如权利要求4所述的电压补偿电路，其特征在于，所述放电微分电压信号耦接于所述第二比较器的一负极，所述第二参考电压信号耦接于所述第二比较器的一正极。
7.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述补偿单元的其中之一包括：
一比较器，用以比较所述输入电压信号与一参考电压信号，输出一比较结果信号；以及
一开关，耦接于所述比较器，若所述输入电压信号低于所述参考电压信号，则所述比较结果信号使所述开关导通，以输出一补偿电压信号。
8.如权利要求7所述的电压补偿电路，其特征在于，所述输入电压信号耦接于所述比较器的一负极，所述参考电压信号耦接于所述比较器的一正极。
9.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述输入电压信号用以驱动一栅极线。
10.一种电压补偿方法，其特征在于，包括：
依据一时序信号以三个信号框为一周期轮流启动三个补偿程序；以及
依序以所述补偿程序分别检测一输入电压信号是否异常，并于检测到所述输入电压信号异常时，补偿所述输入电压信号，
其中，第一补偿程序用以检测所述输入电压信号漏电的现象，并进行补偿；第二补偿程序用以检测所述输入电压信号充放电速度过慢的现象，并进行补偿；第三补偿程序用以检测所述输入电压信号充放电不足的现象，并进行补偿。
11.如权利要求10所述的电压补偿方法，其特征在于，所述补偿程序的其中之一包括：
比较所述输入电压信号与一参考电压信号，以输出一比较结果信号；
若所述输入电压信号高于所述参考电压信号，则输出一时脉信号；以及
以所述时脉信号周期地于所述输入电压信号高于所述参考电压信号时，输出一补偿电压信号。
12.如权利要求10所述的电压补偿方法，其特征在于，所述补偿程序的其中之一包括：
对所述输入电压信号微分，以输出一微分电压信号；
对所述微分电压信号取样出一充电微分电压信号及一放电微分电压信号；
比较所述充电微分电压信号与一第一参考电压信号，以输出一第一比较结果信号；
比较所述放电微分电压信号与一第二参考电压信号，以输出一第二比较结果信号；以及
依据所述第一比较结果信号及所述第二比较结果信号，选择性地输出一补偿电压信号。
13.如权利要求10所述的电压补偿方法，其特征在于，所述补偿程序的其中之一包括：
比较所述输入电压信号与一参考电压信号，以输出一比较结果信号；以及
若所述输入电压信号低于所述参考电压信号，则输出一补偿电压信号。
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