CN108182922A - 公共电压调节装置，调节方法及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种公共电压调节装置，调节方法及液晶显示装置，该调节装置包括极性反转模块，提供电压极性反转信号以切换多个测试画面；采样模块，采集与所述多个测试画面的亮度相对应的检测信号；处理器模块，与所述极性反转模块连接，根据所述电压极性反转信号接收所述多个测试画面中的相应测试画面，以及，与所述采样模块连接，并且根据所述检测信号的差异产生调节信号；数字调节模块，与所述处理器模块连接，并且根据所述调节信号产生公共电压；光感应薄膜晶体管，连接所述采样模块并产生与所述多个测试画面的亮度相对应的所述检测信号。本申请的公共电压调节装置可以根据光感应薄膜晶体管检测面板内亮度并自动调节公共电压，改善画面闪烁。
Description
技术领域
本发明涉及电子电力技术，特别涉及一种用于液晶显示装置的公共电压自动调节装置，调节电路及液晶显示装置。
背景技术
在电子产品设计中，高速集成电路以及芯片使用越来越广泛，所有薄膜晶体管液晶显示(TFT LCD)平板显示器都至少需要一个适当调节的公共电压信号以便为平板显示器的背板提供一个参考点。公共电压的准确值随不同平板显示器而变化，因此必须在出厂时设置公共电压值以便与每一个显示屏的各自特性相匹配。
目前对公共电压的调节一般可以采用两种方式：模拟式和数字式；模拟式基于电阻分压的，通过分压电阻与运算放大器结合，调节可变电阻来改变公共电压，在分压器工作模式中，通常使用机械电位器或微调电位器实现公共电压调节；数字式基于DAC(数模转换)，通过改变公共电压寄存器中的数值来改变公共电压值。上述两种方式均是在显示装置出厂前进行的调节。
但公共电压固定后除非通过人工调试，否则公共电压无法更改，而对于某些屏幕来讲，液晶显示面板在使用过程中，最佳公共电压不是一直固定不变的，它可能随着点灯的时间或开机的次数有变动，如果出厂时固定一个公共电压，当变动后的最佳公共电压与原有公共电压偏差较大时，用户可能会发现画质问题，比如画面闪烁等。
因此虽然出厂时经过闪烁调试后，结果良好，但静置一段时间后会发生变化，画面闪烁不良率可能会达到100％。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够自动调节公共电压的公共电压调节装置，调节电路及调节方法，当最佳公共电压改变时，可以对应改变此时显示器的公共电压，以解决现有技术中由于公共电压固定不变产生的画面闪烁问题。
根据本发明第一方面，提供公共电压调节装置，其特征在于，包括极性反转模块，提供电压极性反转信号以切换多个测试画面；采样模块，采集与所述多个测试画面的亮度相对应的检测信号；处理器模块，与所述极性反转模块连接，根据所述电压极性反转信号接收所述多个测试画面中的相应测试画面，以及，与所述采样模块连接，并且根据所述检测信号的差异产生调节信号；数字调节模块，与所述处理器模块连接，并且根据所述调节信号产生公共电压；以及光感应薄膜晶体管，连接所述采样模块并产生与所述多个测试画面的亮度相对应的所述检测信号。
优选地，所述公共电压调节装置还包括：数据处理模块，所述数据处理模块的输入端连接所述采样模块并对所述检测信号进行滤波放大及模数转换等处理，输出端连接所述处理器模块并输出所述处理后的检测信号；所述数据处理模块包括放大滤波模块及模数转换模块。
优选地，所述放大滤波模块包括：第一放大器；与所述第一放大器的第一引脚相连的第二电容，第十三电阻及第三电容，所述第二电容和所述第三电容接地；与所述第一放大器的第二引脚相连的并联的第十四和第十五电阻，所述第十五电阻接地；与所述第一放大器的第三引脚相连的串联的第十六电阻和第四电容，所述第四电容接地；与所述第一放大器的第七引脚相连的串联的第十七电阻和可调电阻，所述可调电阻接地；以及与所述第一放大器的第五引脚相连的第十八电阻。
优选地，所述处理器模块包括：处理器，与所述极性反转模块及所述数据处理模块连接，接收所述测试画面及所述处理后的测试信号并产生调节信号；以及外围电路，与所述处理器连接，提供系统振荡脉冲，稳定频率，调节温度等。
优选地，所述外围电路包括：与所述处理器第一引脚和第四引脚分别相连的第十九电阻和第二十电阻；与所述处理器第五引脚相连的并联的第五电容，第六电容及第二十一电阻；与所述处理器第七引脚和第八引脚连接的晶振以及第七电容，第八电容，第二十二电阻，第二十三电阻；与所述处理器第九引脚和第十引脚连接的温度传感器以及第二十四电阻，第二十五电阻，第九电容；以及与所述处理器第十二引脚连接的串联的发光二极管和第二十六电阻；所述第五电容，第六电容，第九电容，第二十三电阻均接地。
优选地，所述采样模块包括：依次串联的第一电容，第一电阻及第二电阻，所述第二电阻与所述光感应薄膜晶体管的源极相连接，所述第一电容接地；以及依次串联的第三到第十二电阻串，第三电阻与所述光感应薄膜晶体管的漏极相连，所述第十二电阻接地。
优选地，所述数字调节模块包括：公共电压芯片；与所述公共电压芯片的第一引脚和第四引脚连接的第二十七和第二十八电阻；与所述公共电压芯片的第二引脚和第五引脚连接的第十电容和第十一电容，所述第十电容和第十一电容接地；与所述公共电压芯片的第八引脚连接的第二十九电阻。
根据本发明第二方面，提供一种公共电压调节方法，包括：根据光感应薄膜晶体管检测灰阶不同的两幅画面的亮度对应的检测信号；根据极性反转信号反转极性再采集一次所述两幅画面的检测信号；分别比较两次采集的所述两幅画面的所述检测信号的差异；判断是否需要进行电压补偿；根据合适的算法计算新的公共电压。
根据本发明第三方面，提供一种液晶显示装置，包括显示面板及主板；以及上述所述的光感应薄膜晶体管，位于所述显示面板的四角上，所述光感应薄膜晶体管表面覆盖有黑矩阵。
优选地，多个所述光感应薄膜晶体管在面板内并联设置。
本发明提供的公共电压调节装置，调节方法及液晶显示装置，根据光感应薄膜晶体管接收面板内部的光线变化并通过数字调节电路对应改变此时的公共电压，使其达到最佳公共电压，可以实现自动改变公共电压值调节闪烁画面，使屏幕时刻保持在最佳状态。
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示出根据本发明实施例的公共电压调节装置的结构框图。
图2示出根据本发明实施例的公共电压调节装置的电路示意图。
图3a-图3c分别示出了根据本发明实施例的公共电压调节装置的采集模块，放大滤波模块，处理器模块的电路示意图。
图4示出根据本发明实施例的公共电压调节方法的算法原理图。
图5示出根据本发明实施例的公共电压调节方法的流程图。
图6a示出根据本发明实施例的液晶显示装置的外部结构示意图。
图6b-图6c示出根据本发明实施例的液晶显示装置的光感应薄膜晶体管的位置示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“已知”、“固定”、“给定”和“预定”通常情况下，指的是一个值，数量、参数、约束条件、条件、状态、流程、过程、方法、实施，或各种组合等在理论上是可变的，但是如果提前设定，则在后续使用中是保持不变的。
图1示出根据本发明实施例的公共电压调节装置的结构框图。
本实施例的公共电压调节装置主要是基于光感应薄膜晶体管的感光性质，感受面板内部光亮度，采用极性反转信号，采集两次极性下光感应薄膜晶体管输出端的电压变化，经过处理后进入处理器，根据合适的算法计算公共电压值。
公共电压调节装置主要包括光感应薄膜晶体管101，采样模块102，极性反转模块104，处理器模块105以及数字调节模块106。
极性反转模块104提供电压极性反转信号以切换多个测试画面；采样模块102用于采集与多个测试画面的亮度相对应的检测信号；处理器模块105与极性反转模块104连接，并且根据电压极性反转信号接收多个测试画面中的相应测试画面，以及，与采样模块102连接，并且根据多个测试画面中检测信号的差异产生调节信号；数字调节模块106与处理器模块105连接，并且根据调节信号产生公共电压。
光感应薄膜晶体管101设置在液晶显示装置中，连接采样模块102并产生与多个测试画面的亮度相对应的所述检测信号；光感应薄膜晶体管101感受面板内部光亮度，转化为电信号，提供输出端(本实施例中为漏极端)电压。
本实施例的公共电压调节装置还包括：数据处理模块103，数据处理模块103的输入端连接采样模块102并对检测信号进行滤波放大及模数转换等处理，输出端连接处理器模块105并输出处理后的检测信号；；数据处理模块103包括放大滤波模块131及模数转换模块132。放大滤波模块131与采样模块102相连，用于将采集到的检测信号进行信号放大和滤波降噪处理；模数转换模块132与放大滤波模块131及处理器模块105连接，用于将处理后的模拟信号转换为数字信号。
优选地，光感应薄膜晶体管101因自身特性受光照后漏电压不同，例如通过在源极输入的电平，在漏极输出端可以采集出不同的电位，用来进行调节。
光感应薄膜晶体管101配合公共电压调节装置调节公共电压，系统应设定闪烁模式的自动进入，可以有三种情况：设定开机时自动切入闪烁画面；设定开机一定时间后进入闪烁画面；采用特殊画面，系统送出画面在光感应区域始终设定为闪烁画面。当系统使用三种方式进入闪烁画面后，光电转换区光感应薄膜晶体管101在根据接受亮度漏电流发生改变，采样后电压变化量被运放放大，通过模数转换模块132输入到处理器模块105，同步极性反转信号来对处理器模块105采集的数据进行对比，通过算法计算后，输出I2C信号给数字调节模块106，使画面闪烁程度降低，直至光感应薄膜晶体管每帧感光相同，则此时公共电压值最佳。
图2示出根据本发明实施例的公共电压调节装置的电路示意图。
图3a-图3c分别示出了根据本发明实施例的公共电压调节装置的采集模块，放大滤波模块，处理器模块的电路示意图。
结合图2和图3a-3c，本实施例的公共电压调节装置的电路结构包括：光感应薄膜晶体管201，采样模块202，放大滤波模块203，处理器模块204以及数字调节模块205。
光感应薄膜晶体管201提供检测信号；采样模块202向光感应薄膜晶体管201的输入端输入分压电压并接收光感应薄膜晶体管201的输出端电压；放大滤波模块203将采样模块202采集的输出端电压即检测信号进行滤波降噪，信号放大的处理；处理器模块204接收放大滤波模块203输出的电压信号配合极性反转信号经过一定的算法产生调节信号；数字调节模块205接收调节信号并产生公共电压输出给面板。
放大滤波模块203包括：第一放大器U1；与第一放大器U1的第一引脚相连的第二电容C2，第十三电阻R13及第三电容C3，第二电容C2和第三电容C3接地；与第一放大器U1的第二引脚相连的并联的第十四和第十五电阻R14和R15，第十五电阻R15接地；与第一放大器U1的第三引脚相连的串联的第十六电阻R16和第四电容C4，第四电容C4接地；与第一放大器U1的第七引脚相连的串联的第十七电阻R17和可调电阻VR1，可调电阻VR1接地；以及与第一放大器U1的第五引脚相连的第十八电阻R18。
处理器模块204包括：处理器U2，与极性反转模块及数据处理模块连接，接收测试画面及处理后的测试信号并产生调节信号；以及外围电路，与处理器U2连接，提供系统振荡脉冲，稳定频率，调节温度等。
外围电路包括：与处理器U2第一引脚和第四引脚分别相连的第十九电阻R19和第二十电阻R20；与处理器U2第五引脚相连的并联的第五电容C5，第六电容C6及第二十一电阻R21；与处理器U2第七引脚和第八引脚连接的晶振X1以及第七电容C7，第八电容C8，第二十二电阻R22，第二十三电阻R23；与处理器U2第九引脚和第十引脚连接的温度传感器U3以及第二十四电阻R24，第二十五电阻R25，第九电容C9；以及与处理器U2第十二引脚连接的串联的发光二极管D1和第二十六电阻R26；其中，第五电容C5，第六电容C6，第九电容C9，第二十三电阻R23均接地。
采样模块202包括依次串联的第一电容C1，第一电阻R1及第二电阻R2，第二电阻R2与光感应薄膜晶体管201的源极相连接，第一电容C1接地；以及依次串联的第三到第十二电阻串R3-R12，第三电阻R3与光感应薄膜晶体管201的漏极相连，第十二电阻R12接地。
数字调节模块205包括：公共电压芯片U4；与公共电压芯片U4的第一引脚和第四引脚连接的第二十七和第二十八电阻R27和R28；与公共电压芯片U4的第二引脚和第五引脚连接的第十电容C10和第十一电容C11，第十电容C10和第十一电容C11接地；与公共电压芯片U4的第八引脚连接的第二十九电阻R29。
整体电路如上述描述，采样模块202输入电压AVDD是10V电压，经过电阻分出电压从SD_IN输入端输入光感应薄膜晶体管201的输入端，光感应薄膜晶体管201的输出端经过光源的变化产生漏电压给输出端SD_OUT，采样模块202的输出端SD_OUT与放大滤波模块203的输入端连接，经过第一放大器U1进行放大滤波，产生可利用的电平。放大滤波模块203的输出端与处理器模块204输入端连接，输出端电压VADC输入处理器模块204的处理器U2的第一引脚，为采集数据，处理器U2的第二引脚STORAGE与极性反转单元的控制寄存器Tcon连接，第二引脚接收信号为同步极性反转信号。根据极性反转信号切换测试画面，光感应薄膜晶体管201产生新的测试信号，两信号结合经过处理器模块204，处理器模块204经过算法计算输出编码提供给数字调节模块205。处理器U2的第十九引脚与第二十引脚与数字调节模块205连接，处理器U2的第十九引脚与第二十引脚分别输出的SCL及SDA信号给数字调节模块205的公共电压芯片U4的第七引脚和第六引脚，经过公共电压芯片U4的处理，输出准确的公共电压值提供给面板,使画面不再闪烁。
图4示出根据本发明实施例的公共电压调节方法的算法原理图。
图5示出根据本发明实施例的公共电压调节方法的流程图。
结合图5和图6，公共电压调节方法包括步骤S01-步骤S06，
在步骤S01中，分别采集灰阶不同的两幅画面对应的光感应薄膜晶体管的漏极电压。分别采集灰阶不同的两幅画面A画面及B画面对应的光感应薄膜晶体管的漏极电压，A画面灰阶高于B画面。
在步骤S02中，在极性反转信号POL的作用下再采集一次两幅画面的光感应薄膜晶体管的漏极电压。A画面与B画面的电压反馈数据分别用A和B表示。
在步骤S03中，判断B画面电压是否大于等于A画面电压。分别比较两次采集到的两幅画面的漏极电压的压差，判断是否需要进行电压补偿。如果B画面电压大于等于A画面电压，转入步骤S04，如果B画面电压小于A画面电压，转入步骤S06。
在步骤S04中，需要进行电压补偿。B画面电压大于等于A画面电压，说明公共电压值设置不合适，使画面亮度不一致，需要进行电压补偿。
在步骤S05中，根据合适的算法计算新的公共电压。当极性反转信号POL为低电平时，B电压大于A电压，但A画面灰阶高于B画面，则说明公共电压值偏低，需补偿加大；当极性反转信号POL为高电平时，B电压仍然大于A电压，则与上述相反，公共电压值偏高，需补偿减小。
在步骤S06中，不需要进行电压补偿。A画面灰阶高于B画面，B电压小于A电压，则说明此时正负两帧亮度一致，不需调节公共电压。
算法如下：取A画面灰阶为40％，B画面灰阶为25％，则A画面灰阶高于B画面，经过采集后A画面反馈的电压数据为A，B画面反馈的电压数据为B，经过极性反转信号，采集两次正负帧下两画面的电压。由波形图看到，当极性反转信号POL为低电平时，B电压大于A电压，但A画面灰阶高于B画面，则说明公共电压值偏低，需补偿加大；当极性反转信号POL为高电平时，B电压仍然大于A电压，则与上述相反，公共电压值偏高，需补偿减小。若A画面灰阶高于B画面，当极性反转信号POL不论为低电平或是高电平时，B电压均小于A电压，则说明此时画面较稳定，正负两帧亮度一致，不需调节公共电压。
图6a示出根据本发明实施例的液晶显示装置的外部结构示意图。
图6b-图6c示出根据本发明实施例的液晶显示装置的光感应薄膜晶体管的位置示意图。
结合图6a-图6c，本实施例提供的液晶显示装置包括：显示面板100及主板200；以及上述光感应薄膜晶体管，位于显示面板100的四角上，光感应薄膜晶体管位于黑矩阵下方。如图6a所示，本发明在显示面板100的四角A、B、C、D或其他位置放置光感应薄膜晶体管，为避免外界环境光的影响，把光感应薄膜晶体管放置在黑矩阵下以遮挡外界环境光的影响，通过检测光感应薄膜晶体管转换出的电信号来实时检测面内最佳公共电压的变化。
如图6b所示，显示面板包括相对设置的彩膜基板11和阵列基板12，在彩膜基板11靠近阵列基板13的一侧设有黑矩阵13，黑矩阵13靠近阵列基板12的一侧设有光感应薄膜晶体管14，光感应薄膜晶体管14位于黑矩阵13下方，可以避免环境光的影响，只接收面板内的光亮度。如图6c所示，显示面板包括相对设置的彩膜基板21和阵列基板22，在彩膜基板21上设有触控电极层25，彩膜基板21与触控电极层25之间设有光感应薄膜晶体管24，光感应薄膜晶体管24设置于彩膜基板21上的黑矩阵23下方。同理，彩膜基板11和阵列基板12可以进行互换，此处不作限制。
优选地，面板内设置有多颗小光感应薄膜晶体管光传感器，多个光感应薄膜晶体管在面板内并联设置。因为光感应薄膜晶体管设置在有效显示区域，因此背光及液晶显示面板上图案的变化引起的光变化均对光感应薄膜晶体管感应电流有影响，可能引起误判，因此可以辅助一定的算法判断是否需要进行公共电压的调节。
本发明的公共电压调节装置，调节电路及调节方法，根据光电传感器接收面板内部的光线变化，受光照后光感应薄膜晶体管漏极电压不同，所以通过源极输入的电平，在漏极输出端可以采集出不同的电位，经过处理后输入到处理器，配合极性反转信号并加以一定的算法通过数字调节电路对应改变此时的公共电压，使每帧画面的亮度相同，可以实现自动改变公共电压值调节闪烁画面，使屏幕时刻保持在最佳状态，具有更高的可行性和操作性。
应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
最后应说明的是：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。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本说明书选取并具体描述本实施例，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)
1.一种公共电压调节装置，其特征在于，包括
极性反转模块，提供电压极性反转信号以切换多个测试画面；
采样模块，采集与所述多个测试画面的亮度相对应的检测信号；
处理器模块，与所述极性反转模块连接，根据所述电压极性反转信号接收所述多个测试画面中的相应测试画面，以及，与所述采样模块连接，并且根据所述检测信号的差异产生调节信号；
数字调节模块，与所述处理器模块连接，并且根据所述调节信号产生公共电压；以及
光感应薄膜晶体管，连接所述采样模块并产生与所述多个测试画面的亮度相对应的所述检测信号。
2.根据权利要求1所述的公共电压调节装置，其特征在于，还包括：数据处理模块，所述数据处理模块的输入端连接所述采样模块并对所述检测信号进行滤波放大及模数转换等处理，输出端连接所述处理器模块并输出所述处理后的检测信号；所述数据处理模块包括放大滤波模块及模数转换模块。
3.根据权利要求2所述的公共电压调节装置，其特征在于，所述放大滤波模块包括：
第一放大器；
与所述第一放大器的第一引脚相连的第二电容，第十三电阻及第三电容，所述第二电容和所述第三电容接地；
与所述第一放大器的第二引脚相连的并联的第十四和第十五电阻，所述第十五电阻接地；
与所述第一放大器的第三引脚相连的串联的第十六电阻和第四电容，所述第四电容接地；
与所述第一放大器的第七引脚相连的串联的第十七电阻和可调电阻，所述可调电阻接地；以及
与所述第一放大器的第五引脚相连的第十八电阻。
4.根据权利要求2所述的公共电压调节装置，其特征在于，所述处理器模块包括：
处理器，与所述极性反转模块及所述数据处理模块连接，接收所述测试画面及所述处理后的测试信号并产生调节信号；以及
外围电路，与所述处理器连接，提供系统振荡脉冲，稳定频率，调节温度等。
5.根据权利要求4所述的公共电压调节装置，其特征在于，所述外围电路包括：
与所述处理器第一引脚和第四引脚分别相连的第十九电阻和第二十电阻；
与所述处理器第五引脚相连的并联的第五电容，第六电容及第二十一电阻；
与所述处理器第七引脚和第八引脚连接的晶振以及第七电容，第八电容，第二十二电阻，第二十三电阻；
与所述处理器第九引脚和第十引脚连接的温度传感器以及第二十四电阻，第二十五电阻，第九电容；以及
与所述处理器第十二引脚连接的串联的发光二极管和第二十六电阻；
所述第五电容，第六电容，第九电容，第二十三电阻均接地。
6.根据权利要求1所述的公共电压调节装置，其特征在于，所述采样模块包括：
依次串联的第一电容，第一电阻及第二电阻，所述第二电阻与所述光感应薄膜晶体管的源极相连接，所述第一电容接地；以及
依次串联的第三到第十二电阻串，第三电阻与所述光感应薄膜晶体管的漏极相连，所述第十二电阻接地。
7.根据权利要求1所述的公共电压调节装置，其特征在于，所述数字调节模块包括：
公共电压芯片；
与所述公共电压芯片的第一引脚和第四引脚连接的第二十七和第二十八电阻；
与所述公共电压芯片的第二引脚和第五引脚连接的第十电容和第十一电容，所述第十电容和第十一电容接地；
与所述公共电压芯片的第八引脚连接的第二十九电阻。
8.一种公共电压调节方法，其特征在于，包括：
根据光感应薄膜晶体管检测灰阶不同的两幅画面的亮度对应的检测信号；
根据极性反转信号反转极性再采集一次所述两幅画面的检测信号；
分别比较两次采集的所述两幅画面的所述检测信号的差异；
判断是否需要进行电压补偿；
根据合适的算法计算新的公共电压。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
显示面板及主板；以及
上述权利要求1-8中任一项所述的光感应薄膜晶体管，位于所述显示面板的四角上，所述光感应薄膜晶体管设置于黑矩阵下方。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，多个所述光感应薄膜晶体管在面板内并联设置。
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