CN109215601B - 电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置。电压提供单元包括控制电路、电容电路和单向导通电路，控制电路用于在第一电压输出端输出的电压信号的控制下，控制输出端与第一输入端或第二输入端连通；电容电路用于控制第一输入端的电位；单向导通电路用于当第一电平与第一输入端的电位之间的差值大于或等于预定导通电压时，允许由所述第一电平端流向所述单向导通电路的第一端的单向电流流过，当第一电平与第一输入端的电位之间的差值小于预定导通电压时，控制第一电平端与第一输入端之间断开。本发明能够在关机时间段提升所述控制电路通过其输出端输出至显示面板的驱动电压和驱动电流，以有效解决显示面板关机残影的问题。

Description

电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置。

背景技术

随着TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)大尺寸、高分辨率的应用趋势，需要电路驱动的GOA(Gate On Array，设置于阵列基板上的栅极驱动电路)单元和像素越来越多，显示面板的负载也越来越大，这对Level shifter(电平转化器)的输出驱动能力提出了更高的要求。

75英寸8K显示器在信赖性测试过程中出现关机残影不良，显示面板设计时序要求关机时电平转换器将低电压输出端输出的电压信号VGL、第一高电压信号VDDO、第二高电压信号VDDE和时钟信号CLK均置高，通过分析出现关机残影不良的显示面板，发现关机时低电压输出端输出的电压信号VGL的电压值和栅极驱动信号的电位较低，进而导致关机时显示面板内部电荷无法完全释放，进而导致关机残影。

如图1所示，标号为M11的为第一晶体管，标号为M11’的为第二晶体管，M11和M12都为n型晶体管，M11的栅极与第一下拉节点PD1连接，M11’的栅极与第二下拉节点PD2连接，在显示面板关机时，PD1的电位被第一高电压信号VDDE拉高，PD2的电位被第二高电压信号VDDO拉高，M11和M11’打开，以将VGL写入栅极驱动信号输出端Gout；关机时Gout输出的栅极驱动信号的电压取决于VGL的置高电压。由于75英寸8K显示器的负载很大，关机瞬间会从电平转换器的输出端抽取较大电流，受限于电平转换器的VGL输出通道的电流驱动能力，导致VGL的置高电压无法达到理想值，从而产生关机残影。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置，解决现有技术中显示面板关机时由于栅极驱动信号的电位不足够高而导致的关机残影现象。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电压提供单元，包括控制电路、电容电路和单向导通电路，其中，

所述控制电路的控制端与第一电压输出端连接，所述控制电路的第一输入端与所述电容电路的第一端连接，所述控制电路的第二输入端与第二电平端连接，所述控制电路的输出端用于提供电压；

所述控制电路用于在所述第一电压输出端输出的电压信号的控制下，控制所述输出端与所述第一输入端或所述第二输入端连通；

所述电容电路的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述电容电路的第二端与所述控制端连接，所述电容电路用于控制所述第一输入端的电位；

所述单向导通电路的第二端与第一电平端连接，所述单向导通电路用于当所述第一电平端输入的第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值大于或等于预定导通电压时，允许由所述第一电平端流向所述单向导通电路的第一端的单向电流流过，并当所述第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值小于所述预定导通电压时，控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开。

实施时，所述控制电路包括第一控制晶体管和第二控制晶体管；

所述第一控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第一控制晶体管的第一极与所述第一输入端连接，所述第一控制晶体管的第二极与所述输出端连接；

所述第二控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第二控制晶体管的第一极与所述第二输入端连接，所述第二控制晶体管的第二极与所述输出端连接。

实施时，所述第一控制晶体管为NPN型三极管、n型薄膜晶体管或NMOS管；所述第二控制晶体管为PNP型三极管、p型薄膜晶体管或PMOS管。

实施时，所述电容电路包括一个存储电容，或者，所述电容电路包括相互并联的至少两个存储电容；

所述存储电容的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述存储电容的第二端与所述控制端连接。

实施时，所述存储电容的电容值大于或等于100微法。

实施时，所述单向导通电路包括控制二极管；所述单向导通电路的第一端为所述控制二极管的阴极，所述单向导通电路的第二端为所述控制二极管的阳极；

所述控制二极管的阳极与所述第一电平端连接，所述控制二极管的阴极与所述电容电路的第一端连接。

实施时，所述第一电压输出端为电平转换器的第一电压输出端，所述第一电平由电源管理集成电路提供，所述第二电平端输入的第二电平由所述电源管理集成电路提供。

本发明还提供了一种电压提供方法，采用上述的电压提供单元以为显示面板提供电压，所述电压提供方法包括：

在显示时间段，第一电压输出端输出第一电压信号，控制电路控制其输出端与所述控制电路的第二输入端之间连通，由第一电平端流向单向导通电路的第一端的单向电流流过所述单向导通电路，以向电容电路充电，以提升所述控制电路的第一输入端的电位，直至所述单向导通电路控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开；

在关机时间段，第一电压输出端输出第二电压信号，所述控制电路控制其输出端与所述控制电路的第一输入端之间连通。

本发明还提供一种显示驱动电路，包括上述的电压提供单元。

本发明还提供了一种显示装置，包括上述的显示驱动电路。

与现有技术相比，本发明所述的电压提供单元、方法、显示驱动电路和显示装置，能够在关机时间段提升所述控制电路通过其输出端输出至显示面板的驱动电压和驱动电流，以有效解决显示面板关机残影的问题。

附图说明

图1是现有的移位寄存器单元包括的两个晶体管的结构示意图；

图2本发明实施例所述的电压提供单元的结构图；

图3是本发明所述的电压提供单元的一具体实施例的电路图；

图4是本发明所述的电压提供单元的该具体实施例的工作时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为三极管、薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中，为区分晶体管除控制极之外的两极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极。

在实际操作时，当所述晶体管为三极管时，所述控制极可以为基极，所述第一极可以为集电极，所述第二极可以发射极；或者，所述控制极可以为基极，所述第一极可以为发射极，所述第二极可以集电极。

在实际操作时，当所述晶体管为薄膜晶体管或场效应管时，所述控制极可以为栅极，所述第一极可以为漏极，所述第二极可以为源极；或者，所述控制极可以为栅极，所述第一极可以为源极，所述第二极可以为漏极。

本发明实施例所述的电压提供单元包括控制电路、电容电路和单向导通电路，其中，

所述控制电路的控制端与第一电压输出端连接，所述控制电路的第一输入端与所述电容电路的第一端连接，所述控制电路的第二输入端与第二电平端连接，所述控制电路的输出端用于提供电压；

所述控制电路用于在所述第一电压输出端输出的电压信号的控制下，控制所述输出端与所述第一输入端或所述第二输入端连通；

所述电容电路的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述电容电路的第二端与所述控制端连接，所述电容电路用于控制所述第一输入端的电位；

所述单向导通电路的第二端与第一电平端连接，所述单向导通电路用于当所述第一电平端输入的第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值大于或等于预定导通电压时，允许由所述第一电平端流向所述单向导通电路的第一端的单向电流流过，并当所述第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值小于所述预定导通电压时，控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开。

在本发明实施例中，所述电容电路的第一端、所述单向导通电路的第一端和所述控制电路的第一端相互连接。

本发明实施例所述的电压提供单元在工作时，

在显示时间段，第一电压输出端输出第一电压信号，控制电路控制其输出端与所述控制电路的第二输入端之间连通，由第一电平端流向单向导通电路的第一端的单向电流流过所述单向导通电路，以向电容电路充电，提升所述电容电路的第一端的电位，也即提升所述控制电路的第一输入端的电位，直至所述单向导通电路控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开；

在关机时间段，第一电压输出端输出第二电压信号，所述控制电路控制其输出端与所述控制电路的第一输入端之间连通，由于电容电路两端的电压不能突变，因此电容电路自举拉升所述第一输入端的电位，从而拉升所述输出端提供的电压，并同时可以通过所述电容电路提升由所述控制电路的第一输入端流向所述控制电路的输出端进而输出至显示面板的电压端的驱动电流，从而可以解决关机残影现象。

在实际操作时，所述第一电压信号可以为低电压信号，所述第二电压信号可以为高电压信号，但不以此为限。

在具体实施时，所述第一电压输出端可以为电平转换器的第一电压输出端，所述第一电平可以是PMIC(电源管理集成电路)输出的高电平VGH-PMIC，所述第二电平可以是PMIC提供的低电平VGL-PMIC；所述控制电路的输出端与显示面板用低电压输入端VGL-PANEL连接，通过VGL-PANEL为显示面板提供电压。

在实际操作时，所述第一电压输出端可以是电平转换器的低电压输出端VGL-LS，在显示时间段，所述低电压输出端VGL-LS输出低电压VGL(所述低电压VGL例如可以为-5V，但不以此为限)，在关机时间段，所述低电压输出端VGL-LS输出的电压被拉高，例如，在关机时间段所述低电压输出端VGL-LS输出的电压可以在10V至15V之间，但是该电压还是不足够使得显示面板中的电荷完全释放。

如图2所示，本发明实施例所述的电压提供单元包括控制电路21、电容电路22和单向导通电路23，其中，

所述控制电路21的控制端与电平转换器的低电压输出端VGL-LS连接，所述控制电路21的第一输入端通过所述单向导通电路23与高电平端连接，所述控制电路21的第二输入端与低电平端连接，所述控制电路21的输出端与显示面板用低电压输入端VGL-PANEL连接；所述高电平端用于输入由PMIC输出的高电平VGH-PMIC，所述低电平端用于输入由PMIC输出的低电平VGL-PMIC；

所述控制电路21用于在所述电平转换器的低电压输出端VGL-LS输出的电压信号的控制下，控制所述输出端与所述第一输入端或所述第二输入端连通；

所述电容电路22的第一端与所述第一输入端连接，所述电容电路22的第二端与所述控制端连接，所述电容电路22用于控制所述第一输入端的电位；

所述单向导通电路23用于当所述高电平VGH-PMIC与所述单向导通电路23的第一端的电位之间的差值大于或等于预定导通电压时，允许由所述高电平端流向所述单向导通电路23的第一端的单向电流流过，当所述高电平VGH-PMIC与所述单向导通电路23的第一端的电位之间的差值小于所述预定导通电压时，控制所述高电平端与所述单向导通电路23的第一端之间断开。

在实际操作时，所述预定导通电压可以根据实际情况选定，当所述单向导通电路23包括控制二极管时，所述预定导通电压即为所述控制二极管的阈值电压。

当控制二极管的阳极电压与控制二极管的阴极电压之间的差值大于或等于所述控制二极管的阈值电压时，所述控制二极管导通，允许由所述阳极流向所述阴极的电流流过，当控制二极管的阳极电压与控制二极管的阴极电压之间的差值小于所述控制二极管的阈值电压时，所述控制二极管处于截止状态，此时所述控制二极管中几乎没有电流流过。

本发明如图2所示的电压提供单元的实施例在工作时，

在显示时间段，VGL-LS输出低电压VGL，控制电路21控制其输出端与所述控制电路21的第二输入端之间连通，以控制VGL-PANEL输出VGL-PMIC；由所述高电平端流向所述单向导通电路23的第一端的单向电流流过所述单向导通电路23，以向电容电路22充电，从而提升所述电容电路22的第一端的电位，直至所述单向导通电路23控制所述高电平端与所述单向导通电路23的第一端之间断开；

在关机时间段，VGL-LS输出高电压，所述控制电路21控制其输出端与所述控制电路21的第一输入端之间连通，由于电容电路22两端的电压不能突变，因此电容电路22自举拉升所述电容电路22的第一端的电位，也即自举拉升第一输入端的电位，从而拉升所述输出端提供至VGL-PANEL的电压，并同时可以通过所述电容电路22提升由所述控制电路21的第一输入端流向VGL-PANEL进而输出至显示面板的电压端的驱动电流。

在实际操作时，通过采用本发明实施例所述的电压提供单元，在关机时间段，所述控制电路21提供至VGL-PANEL的电压可以达到25V以上。

具体的，所述控制电路可以包括第一控制晶体管和第二控制晶体管；

所述第一控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第一控制晶体管的第一极与所述第一输入端连接，所述第一控制晶体管的第二极与所述输出端连接；

所述第二控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第二控制晶体管的第一极与所述第二输入端连接，所述第二控制晶体管的第二极与所述输出端连接。

在具体实施时，所述第一控制晶体管为NPN型三极管、n型薄膜晶体管或NMOS管；所述第二控制晶体管为PNP型三极管、p型薄膜晶体管或PMOS管。

具体的，所述电容电路包括一个存储电容，或者，所述电容电路包括相互并联的至少两个存储电容；

所述存储电容的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述存储电容的第二端与所述控制端连接。

在实际操作是，所述存储电容的第一端还与所述控制电路的第一输入端连接。

优选的，所述存储电容的电容值大于或等于100微法。

在优选情况下，将所述存储电容的电容值设置的较大，从而能够通过较小的电压改变即可产生大电流(I＝C×dU/dt，其中，I为流过存储电容的电流，C为存储电容的电容值，U为所述存储电容两端的电压，t为时间)。

在实际操作时，所述存储电容可以为电解电容(电解电容的电容值可以做的较大)，但不以此为限。

在具体实施时，所述单向导通电路可以包括控制二极管；所述单向导通电路的第一端为所述控制二极管的阴极，所述单向导通电路的第二端为所述控制二极管的阳极；

所述控制二极管的阳极与所述第一电平端连接，所述控制二极管的阴极与所述电容电路的第一端连接。

具体的，所述第一电压输出端为电平转换器的第一电压输出端，所述第一电平可以由电源管理集成电路提供，所述第二电平端输入的第二电平可以由所述电源管理集成电路提供。

如图3所示，本发明所述的电压提供单元的一具体实施例包括控制电路21、电容电路22和单向导通电路23；

所述控制电路21的控制端与电平转换器的低电压输出端VGL-LS连接

所述控制电路21包括第一控制晶体管TR1和第二控制晶体管TR2；

所述第一控制晶体管TR1的基极与所述控制端连接，所述第一控制晶体管TR1的集电极与所述控制电路21的第一输入端连接，所述第一控制晶体管TR2的发射极与所述控制电路21的输出端连接；

所述第二控制晶体管TR2的控制极与所述控制端连接，所述第二控制晶体管TR2的集电极与所述控制电路21的第二输入端连接，所述第二控制晶体管TR2的发射极与所述控制电路21的输出端连接；

所述控制电路21的输出端与显示面板用低电压输入端VGL-PANEL连接，通过VGL-PANEL为显示面板提供电压。

所述控制电路21的第二输入端与低电平端连接，所述低电平端用于输入由PMIC输出的低电平VGL-PMIC；

所述电容电路22包括相互并联的第一存储电容C1和第二存储电容C2；

C1的第一端和C2的第一端都与TR1的集电极连接，C1的第二端和C2的第二端都与VGL-LS连接；

所述单向导通电路23包括控制二极管D1；

D1的阳极与高电平端连接，D1的阴极与TR1的集电极连接，所述高电平端用于输入由PMIC输出的高电平VGH-PMIC。

在图3所示的具体实施例中，TR1是NPN型三极管，TR2是PNP型三极管，但不以此为限。

在图3所示的具体实施例中,C1和C2都为电解电容，C1的电容值和C2的电容值都为200微法，但不以此为限。

如图4所示，本发明如图3所示的电压提供单元的具体实施例在工作时，

在显示时间段S1，显示面板正常工作，电平转换器的VGL-LS输出低电压，此时TR2导通，TR1关闭，VGL-PANEL由VGL-PMIC驱动，D1导通，VGH-PMIC通过D1对C1和C2充电，以提升TR1的集电极的电位，直至D1处于截止状态；

在关机时间段S2，在显示面板关机时，电平转换器的VGL-LS输出的电压被置高，此时TR1导通，TR2关闭，VGL-PANEL由VGH-PMIC驱动，同时由于电容两端的电压不能突变，因此此时TR1的集电极的电压被自举提升，使得关机瞬间输出至VGL-PANEL的驱动电压同步提升，而且由于C1和C2为大容值电解电容，只需要很小的电压变化，C1和C2就能满足负载瞬态电流要求；在显示面板关机时，电流从C1的第一端和C2的第二端流向TR1的集电极，再由TR1的集电极流向TR1的发射极，进而输出至VGL-PANEL。

由于电平转换器内置的MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)受限于体积和散热，无法将VGL输出通道的驱动电流做到很大，也无法使得关机时VGL的置高电压足够大，因此本发明实施例以电平转换器的低电压输出端VGL-LS输出的电压信号作为控制信号，根据VGL-LS在显示面板工作状态和关机状态时输出不同的电压信号，来控制外挂的两个三极管的开启和关闭，进而实现由产生VGH-PMIC和VGL-PMIC的电源管理集成电路来直接驱动显示面板，有效提升了VGL-PANEL的电流驱动能力；同时通过在产生VGH-PMIC的高电平端和VGL-LS之间增加大容值电解电容，利用关机时所述大容值电解电容两端电压不能突变的原理来实现驱动电压的自举拉升。

本发明所述的电压提供单元的具体实施例的优点如下：不改变显示面板原有的硬件架构，避免了修改GOA单元的结构的高成本方案；通过在电路板上外挂三极管以及增加自举电容的方式，可实现，在显示面板关机时对电平转换器的VGL输出通道的驱动电流和驱动电压进行双重提升，进而有效的解决显示面板信赖性测试时的残影不良；不需要复杂的电路处理芯片，实现成本低且实用性高。

本发明实施例所述的电压提供方法采用上述的电压提供单元以为显示面板提供电压，所述电压提供方法包括：

在显示时间段，第一电压输出端输出第一电压信号，控制电路控制其输出端与所述控制电路的第二输入端之间连通，由第一电平端流向单向导通电路的第一端的单向电流流过所述单向导通电路，以向电容电路充电，以提升所述控制电路的第一输入端的电位，直至所述单向导通电路控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开；

在关机时间段，第一电压输出端输出第二电压信号，所述控制电路控制其输出端与所述控制电路的第一输入端之间连通。

本发明实施例所述的电压提供方法能够在关机时间段提升所述控制电路通过其输出端输出至显示面板的驱动电压和驱动电流，以有效解决显示面板关机残影的问题。

本发明实施例所述的显示驱动电路包括上述的电压提供单元。

本发明实施例所述的显示装置包括上述的显示驱动电路。

本发明实施例所提供的显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电压提供单元，其特征在于，包括控制电路、电容电路和单向导通电路，其中，

所述控制电路的控制端与第一电压输出端连接，所述控制电路的第一输入端与所述电容电路的第一端连接，所述控制电路的第二输入端与第二电平端连接，所述控制电路的输出端用于提供电压；

所述控制电路用于在所述第一电压输出端输出的电压信号的控制下，控制所述控制电路的输出端与所述第一输入端或所述第二输入端连通；

所述电容电路的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述电容电路的第二端与所述控制端连接，所述电容电路用于控制所述第一输入端的电位；

所述单向导通电路的第二端与第一电平端连接，所述单向导通电路用于当所述第一电平端输入的第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值大于或等于预定导通电压时，允许由所述第一电平端流向所述单向导通电路的第一端的单向电流流过，并当所述第一电平与所述单向导通电路的第一端的电位之间的差值小于所述预定导通电压时，控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开。

2.如权利要求1所述的电压提供单元，其特征在于，所述控制电路包括第一控制晶体管和第二控制晶体管；

所述第一控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第一控制晶体管的第一极与所述第一输入端连接，所述第一控制晶体管的第二极与所述控制电路的输出端连接；

所述第二控制晶体管的控制极与所述控制端连接，所述第二控制晶体管的第一极与所述第二输入端连接，所述第二控制晶体管的第二极与所述控制电路的输出端连接。

3.如权利要求2所述的电压提供单元，其特征在于，所述第一控制晶体管为NPN型三极管、n型薄膜晶体管或NMOS管；所述第二控制晶体管为PNP型三极管、p型薄膜晶体管或PMOS管。

4.如权利要求1所述的电压提供单元，其特征在于，所述电容电路包括一个存储电容，或者，所述电容电路包括相互并联的至少两个存储电容；

所述存储电容的第一端与所述单向导通电路的第一端连接，所述存储电容的第二端与所述控制端连接。

5.如权利要求4所述的电压提供单元，其特征在于，所述存储电容的电容值大于或等于100微法。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电压提供单元，其特征在于，所述单向导通电路包括控制二极管；所述单向导通电路的第一端为所述控制二极管的阴极，所述单向导通电路的第二端为所述控制二极管的阳极；

所述控制二极管的阳极与所述第一电平端连接，所述控制二极管的阴极与所述电容电路的第一端连接。

7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电压提供单元，其特征在于，所述第一电压输出端为电平转换器的第一电压输出端，所述第一电平由电源管理集成电路提供，所述第二电平端输入的第二电平由所述电源管理集成电路提供。

8.一种电压提供方法，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一权利要求所述的电压提供单元以为显示面板提供电压，所述电压提供方法包括：

在显示时间段，第一电压输出端输出第一电压信号，控制电路控制其输出端与所述控制电路的第二输入端之间连通，由第一电平端流向单向导通电路的第一端的单向电流流过所述单向导通电路，以向电容电路充电，以提升所述控制电路的第一输入端的电位，直至所述单向导通电路控制所述第一电平端与所述单向导通电路的第一端之间断开；

在关机时间段，第一电压输出端输出第二电压信号，所述控制电路控制其输出端与所述控制电路的第一输入端之间连通。

9.一种显示驱动电路，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一权利要求所述的电压提供单元。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的显示驱动电路。

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