CN113012652A - 一种背光驱动电路及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种背光驱动电路及液晶显示装置。本申请在背光驱动电路中增加了一个发光控制模块，可通过该发光控制模块控制发光器件的点亮或熄灭，从而控制背光打开或关闭，实现液晶显示装置背光逐帧插黑，满足BFI功能需求，提升产品品位。此外，本申请的液晶显示装置在液晶偏转达到稳态之前不点亮背光，在液晶层偏转稳定之后点亮背光，进行正常画面显示，从而可以改善显示画面拖尾的问题。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种背光驱动电路及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)是通过电压控制液晶的翻转角度来控制屏幕显示不同画面的，然而在越来越高刷新率的应用下，在液晶翻转的过程中，若液晶翻转还未到达稳态时背光常亮，人眼就会看到拖尾的问题。
在对现有技术的研究和实践过程中，本申请的发明人发现，一些显示面板的画质评测要求显示器支持整帧插黑(Black Frame Insertion,BFI)的功能，要求背光在液晶面板(open cell,OC)扫描时整帧插黑不显示，待液晶扫描完毕翻转到稳态后再点亮背光。
但主动矩阵式迷你发光二极管(Active Matrix Mini light-emitting diode,AMMini-led)产品的背光是扫描式逐行打开的，无法做到BFI要求的背光整帧插黑，易导致显示画面的拖尾问题。因此，急需解决方案可实现AMMini-led产品整帧插黑。
发明内容
本申请提供一种背光驱动电路及液晶显示装置，可以实现主动矩阵式液晶显示器的整帧插黑，以提升显示效果，改善显示画面拖尾的问题。
本申请提供一种背光驱动电路，包括：
发光器件，所述发光器件串接于第一电源信号与第二电源信号构成的发光回路；
驱动晶体管，所述驱动晶体管的源极以及漏极串接于所述发光回路，所述驱动晶体管的栅极电性连接于第一节点，所述驱动晶体管用于控制流经所述发光回路的电流；
数据信号写入晶体管，所述数据信号写入晶体管的源极接入数据信号，所述数据信号写入晶体管的漏极电性连接于所述第一节点，所述数据信号写入晶体管的栅极接入扫描信号；
存储电容，所述存储电容的第一端电性连接于所述第一节点，所述存储电容的第二端接入所述第二电源信号；
发光控制模块，所述发光控制模块接入发光控制信号，并串接于所述发光回路，所述发光控制模块用于基于所述发光控制信号控制所述发光回路导通或者截止。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述发光控制模块包括发光控制晶体管；
所述发光控制晶体管的源极接入所述第一电源信号，所述发光控制晶体管的漏极与所述发光器件电性连接，所述发光控制晶体管的栅极接入所述使能信号。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述扫描信号和所述使能信号相组合先后对应于扫描阶段、显示阶段以及插黑阶段。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述扫描阶段，所述扫描信号为高电平，所述使能信号为低电平。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述显示阶段，所述扫描信号为低电平，所述使能信号为高电平。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述插黑阶段，所述扫描信号为低电平，所述使能信号为低电平。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述数据信号写入晶体管、所述发光控制晶体管、所述驱动晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述发光器件为发光二极管，所述发光控制晶体管的漏极与所述发光二极管的阳极电性连接。
相应的，本申请还提供一种液晶显示装置，包括背光模组、阵列基板、彩膜基板以及设置于所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层，所述背光模组设置在所述阵列基板远离所述液晶层的一侧，所述背光模组上设置有以上所述的背光驱动电路。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述背光驱动电路的驱动时序包括扫描阶段、显示阶段以及插黑阶段，在所述扫描阶段，所述液晶层中的液晶逐行发生偏转，在所述显示阶段，所述液晶层偏转稳定，所述背光驱动电路驱动所述背光模组发光，使所述液晶显示装置进行正常画面显示，在所述插黑阶段，所述背光驱动电路控制所述背光模组关闭。
本申请提供一种背光驱动电路及液晶显示装置。本申请在逐行扫描点亮背光的基础上，在背光驱动电路中增加了一个发光控制模块，该发光控制模块可用于控制发光器件的点亮或熄灭，从而实现液晶显示装置背光逐帧插黑，满足BFI功能需求，提升产品品位。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的背光驱动电路的结构示意图；
图2是本申请提供的背光驱动电路的第一种电路示意图；
图3是本申请提供的背光驱动电路的第二种电路示意图；
图4是本申请提供的背光驱动电路的第三种电路示意图；
图5是本申请提供的背光驱动电路的一种时序图；
图6是本申请提供的背光驱动电路在图5所示的驱动时序下的扫描阶段t1的通路示意图；
图7是本申请提供的背光驱动电路在图5所示的驱动时序下的显示阶段t2的通路示意图；
图8是本申请提供的背光驱动电路在图5所示的驱动时序下的插黑阶段t3的通路示意图；
图9是本申请提供的液晶显示装置的一种结构示意图；
图10是本申请提供的背光模组的一种驱动电路时序图。
具体实施方式
下面将结合本申请中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
需要说明的是，由于本申请采用的晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本申请中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。此外本申请所采用的晶体管可以包括P型晶体管和/或N型晶体管两种，其中，P型晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
本申请提供一种背光驱动电路及液晶显示装置。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
请参阅图1，图1是本申请提供的背光驱动电路的结构示意图。本申请提供了一种背光驱动电路100，包括发光器件101、驱动晶体管DT、数据信号写入晶体管T1、存储电容C以及发光控制模块102。
其中，发光器件101串接于第一电源信号VDD与第二电源信号VSS构成的发光回路。驱动晶体管DT的源极以及漏极串接于发光回路。驱动晶体管DT的栅极电性连接于第一节点a。驱动晶体管DT用于控制流经发光回路的电流。数据信号写入晶体管T1的源极接入数据信号D。数据信号写入晶体管T1的漏极电性连接于第一节点a。数据信号写入晶体管T1的栅极接入扫描信号G。存储电容C的第一端电性连接于第一节点a。存储电容C的第二端接入第二电源信号VSS。发光控制模块102接入使能信号En，并串接于发光回路，发光控制模块102用于基于使能信号En控制发光回路导通或者截止。
需要说明的是，本申请只需保证发光控制模块102以及发光器件101串接于发光回路即可，图1所示的背光驱动电路100仅仅示意出发光控制模块102以及发光器件101的一种具体位置。也即，发光控制模块102以及发光器件101可以串接在发光回路上的任意位置。
具体的，驱动晶体管DT用于控制流经发光回路的电流。数据信号写入晶体管T1用于在扫描信号G的控制下，将数据信号D写入第一节点a。发光控制模块102用于在使能信号En的控制下控制发光回路导通或截止。
本申请采用的背光驱动电路100，在逐行扫描点亮背光的基础上，增加一个发光控制模块102。该发光控制模块102用于在使能信号En的控制下，控制发光回路导通或截止，进而控制发光器件101的点亮或熄灭。采用本申请的背光驱动电路100，可在显示过程中实现整帧插黑，改善拖尾现象，提升产品品位。
请参阅图2，图2是本申请提供的背光驱动电路的第一种电路示意图。结合图1和图2所示，发光控制模块102包括发光控制晶体管T2，发光器件101为发光二极管LED。发光控制晶体管T2的源极接入第一电源信号VDD。发光控制晶体管T2的漏极与发光二极管LED的阳极电性连接。发光控制晶体管T2的栅极接入使能信号En。发光二极管LED的阴极与驱动晶体管DT的源极电性连接。驱动晶体管DT的漏极电性连接于第二电源信号VSS。当然，可以理解地，发光控制模块102还可以采用多个晶体管串联形成，发光器件101还可以为mini-LED或micro-LED。
本申请采用2T1C(2个晶体管以及1个存储电容)结构的背光驱动电路100驱动发光二极管LED发光，用了较少的元器件，结构简单稳定，节约了成本。并且，本申请只需要增加一个晶体管便可控制发光回路的通断，实现BFI的同时，优化了电路设计，简化了电路结构。
请参阅图3，图3是本申请提供的背光驱动电路的第二种电路示意图。结合图1和图3所示，发光控制模块102包括发光控制晶体管T2，发光器件101为发光二极管LED。发光控制晶体管T2的源极与发光二极管LED的阴极电性连接。发光控制晶体管T2的漏极与驱动晶体管DT的漏极电性连接，驱动晶体管DT的漏极电性连接于第二电源信号VSS。发光控制晶体管T2的栅极接入使能信号En。发光二极管LED的阳极接入第一电源信号VDD。当然，可以理解地，发光控制模块102还可以采用多个晶体管串联形成，发光器件101还可以为mini-LED或micro-LED。
请参阅图4，图4是本申请提供的背光驱动电路的第三种电路示意图。结合图1和图4所示，发光控制模块102包括发光控制晶体管T2。发光器件101为发光二极管LED。发光控制晶体管T2的源极与驱动晶体管DT的源极电性连接。发光控制晶体管T2的漏极电性连接于第二节点b，发光控制晶体管T2的栅极接入使能信号En。发光二极管LED的阳极接入第一电源信号VDD，发光二极管LED的阴极与驱动晶体管DT的漏极电性连接。当然，可以理解地，发光控制模块102还可以采用多个晶体管串联形成，发光器件101还可以为mini-LED或micro-LED。
以上实施例仅为对本申请提供的发光控制模块102的位置的示例，实际上本申请的发光控制模块102用于控制发光器件101的通断，因此只需要串接于发光回路中即可，以上的驱动电路示意图不作为对本申请的限制。
在一些实施例中，第一电源信号VDD和第二电源信号VSS均用于输出一预设电压值。此外，在本申请中，第一电源信号VDD的电位大于第二电源信号VSS的电位。具体的，第二电源信号VSS的电位可以为接地端的电位。当然，可以理解地，第二电源信号的电位还可以为其它低电压信号。
在一些实施例中，数据信号写入晶体管T1、发光控制晶体管T2以及驱动晶体管DT均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。本申请提供的背光驱动电路100中的晶体管均为同一种类型的晶体管，从而避免不同类型的晶体管之间的差异性对背光驱动电路100造成的影响。
请参阅图1和图5，图5是本申请提供的背光驱动电路的一种时序图。结合图1和图5所示，扫描信号G和使能信号En相组合先后对应于扫描阶段t1、显示阶段t2以及插黑阶段t3。
在一些实施例中，在扫描阶段t1，扫描信号G为高电平，使能信号En为低电平。具体的，请同时参阅图5和图6，图6是本申请提供的背光驱动电路100在图5所示的驱动时序下的扫描阶段t1的通路示意图。其中，在扫描阶段t1，扫描信号G为高电平，此时数据信号写入晶体管T1打开，数据信号D传输至第一节点a，并向存储电容C充电。此时，第一节点a的电位被拉高至高电位，驱动晶体管DT的栅源电压Vgs大于阈值电压Vth，驱动晶体管DT打开。但是，由于使能信号En为低电平，发光控制晶体管T2关闭，发光回路不导通。因此，此时的发光二极管LED不发光。
其中，驱动晶体管DT的栅源电压Vgs是指第一节点a与第二节点b之间的电位差，也就是驱动晶体管DT的栅极与驱动晶体管DT的源极之间的电压差。
在一些实施例中，在显示阶段t2，扫描信号G为低电平，使能信号En为高电平。具体的，请同时参阅图5和图7，图7是本申请提供的背光驱动电路在图5所示的驱动时序下的显示阶段t2的通路示意图。其中，在显示阶段t2，扫描信号G为低电平，此时数据信号写入晶体管T1关闭，扫描充电已经完成。第一节点a的电位保持为高电平，驱动晶体管DT的栅源电压差Vgs大于阈值电压Vth，驱动晶体管DT打开。此时，使能信号En为高电平，发光控制晶体管T2打开，发光回路导通。发光二极管LED得到第一电源信号VDD供电，则电流通过发光二极管LED的阳极传输至发光二极管LED的阴极，发光二极管LED发光。
在一些实施例中，在插黑阶段t3，扫描信号G为低电平，使能信号En为低电平。具体的，请同时参阅图5和图8，图8是本申请提供的背光驱动电路在图5所示的驱动时序下的插黑阶段t3的通路示意图。其中，在插黑阶段t3，扫描信号G为低电平，数据信号写入晶体管T1关闭，使能信号En为低电平，发光控制晶体管T2关闭，发光回路截止，发光二极管LED停止发光。
需要说明的是，在扫描阶段t1和插黑阶段t3，发光回路均处于截止状态，发光二极管LED不发光。即，扫描阶段t1和插黑阶段t3构成了背光整帧插黑。
需要说明的是，本申请中进行一次扫描阶段t1、显示阶段t2以及插黑阶段t3的时间为一帧，其中插黑阶段t3可以处于垂直消影周期中，但这并不作为对本申请的限制。
本申请提供一种液晶显示装置，请参阅图9，图9是本申请提供的液晶显示装置的一种结构示意图。该液晶显示装置1000包括背光模组10、阵列基板20、彩膜基板40以及设置于阵列基板20和彩膜基板40之间的液晶层30。背光模组10设置在阵列基板20远离液晶层30的一侧。背光模组10上设置有上述各实施例所述的背光驱动电路，图中未示出背光驱动电路。其中，液晶显示装置1000还可以包括像素电极、公共电极或其他装置，液晶显示装置1000的具体设置方式及装配是本领域技术人员所熟知的技术手段，在此不再赘述。
本申请提供的液晶显示装置1000采用一种背光驱动电路，该背光驱动电路包括一个发光控制模块，该发光控制模块用于在使能信号的控制下，控制发光回路导通或截止，进而控制发光器件的点亮或熄灭。本申请提供的液晶显示装置采用了该背光驱动电路，可在显示过程中实现整帧插黑，改善拖尾现象，提升产品品位，实现BFI技术。
请同时参阅图10，图10是本申请提供的背光模组的一种驱动电路时序图，下面结合图9和图10进行说明。在一些实施例中，背光驱动电路的驱动时序包括扫描阶段t1、显示阶段t2以及插黑阶段t3。在扫描阶段t1，在像素电极和公共电极的驱动下，液晶层30中的液晶逐行发生偏转，同时背光驱动电路在扫描信号的控制下进行逐行扫描充电。具体的，液晶显示装置1000的背光模组10包括n行背光单元，每行背光单元在相应的背光驱动电路的驱动下逐行充电，但不启亮。其中，G1、G2、G3……Gn表示n行背光单元分别对应的扫描信号。在显示阶段t2，液晶层30偏转稳定，背光驱动电路驱动背光模组10发光，使液晶显示装置1000显示。在插黑阶段t3，背光驱动电路同时关闭n行背光单元，此时液晶显示装置不显示。
具体的，在一些实施例中，在扫描阶段t1，扫描信号G为高电平，使能信号En为低电平。具体的，请同时参阅图5、图6、图9和图10。在扫描阶段t1，液晶层30在像素电极和公共电极的控制下进行逐行偏转，直至像素电极和公共电极之间的电压到达预设值，液晶层30中的液晶偏转稳定。同时，扫描信号G1、G2、G3……Gn依次由低电平转变为高电平，背光驱动电路在相应扫描信号的控制下控制背光模组10中的背光单元进行逐行充电，但不启亮。
本实施例以第一行背光单元的背光驱动电路为例进行说明，G1为高电平时，第一行背光单元对应的数据信号写入晶体管T1打开，数据信号D传输至第一节点a，并向存储电容C充电。此时，第一节点a的电位被拉高至高电位，驱动晶体管DT的栅源电压Vgs大于阈值电压Vth，驱动晶体管DT打开。但是，由于使能信号En为低电平，发光控制晶体管T2关闭，发光回路不导通。因此，此时的第一行背光单元不发光。
需要说明的是，其他行的背光单元在扫描阶段的工作原理同理，在此不再赘述。因此，在扫描阶段t1，液晶显示装置1000不显示画面。
其中，驱动晶体管DT的栅源电压Vgs是指第一节点a与第二节点b之间的电位差，也就是驱动晶体管DT的栅极与驱动晶体管DT的源极之间的电压差。
具体的，在一些实施例中，在显示阶段t2，扫描信号G1、G2、G3……Gn均保持为低电平，使能信号En为高电平。具体的，请同时参阅图5、图7、图9和图10。在显示阶段t2，液晶层30偏转完成，状态稳定。此时，扫描信号G1、G2、G3……Gn均为低电平，每行背光单元中的背光驱动电路的数据信号写入晶体管T1关闭，扫描充电已经完成。第一节点a的电位保持为高电平，驱动晶体管DT的栅源电压差Vgs大于阈值电压Vth，驱动晶体管DT打开。此时，每行背光单元中的背光驱动电路的使能信号En为高电平，发光控制晶体管T2打开，发光回路导通，电流通过发光二极管LED的阳极传输至发光二极管LED的阴极，发光二极管LED发光。则背光模组10被点亮，液晶显示装置1000进行画面显示。
在一些实施例中，在插黑阶段t3，扫描信号G1、G2、G3……Gn为低电平，使能信号En为低电平。具体的，请同时参阅图5、图8、图9和图10。在插黑阶段t3，扫描信号G1、G2、G3……Gn仍保持为低电平，数据信号写入晶体管T1关闭，使能信号En为低电平，发光控制晶体管T2关闭，发光回路截止，第一电源信号VDD不再向发光二极管LED供电，发光二极管LED停止发光。
本申请加入插黑阶段t3，可以将背光驱动电路中存储电容C的电荷释放掉，达到一个电路复位的效果。一方面，可以在插黑阶段t3使背光完全关闭，避免在下一帧扫描阶段t1时，背光没有完全关闭，使液晶在偏转时留有残影，导致显示效果不佳。另一方面，可以对电路进行一个电位的复位，使下一帧扫描充电更准确，不受到残留电荷的影响，从而避免影响背光的发光亮度。
本申请的液晶显示装置1000在扫描阶段、显示阶段和插黑阶段循环往复，最终实现液晶显示装置1000的显示逐帧插黑的功能，满足BFI功能需求，提升产品品位。另外，本申请的液晶显示装置1000是在液晶层30偏转稳定之后再进行背光显示，在液晶偏转未达到稳态的时候不点亮背光。因此，也可以改善显示画面时画面拖尾的问题。
本申请的液晶显示装置1000可应用于主动矩阵式发光二极管背光液晶显示器、主动矩阵式迷你发光二极管背光液晶显示器或主动矩阵式微型发光二极管背光液晶显示器。该液晶显示装置1000可以为手机、平板电脑、笔记本、游戏机、数码相机、车载导航仪、电子广告牌、自动取款机等具有显示功能的电子设备。
以上对本申请所提供的一种背光驱动电路及液晶显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种背光驱动电路，其特征在于，包括：
发光器件，所述发光器件串接于第一电源信号与第二电源信号构成的发光回路；
驱动晶体管，所述驱动晶体管的源极以及漏极串接于所述发光回路，所述驱动晶体管的栅极电性连接于第一节点，所述驱动晶体管用于控制流经所述发光回路的电流；
数据信号写入晶体管，所述数据信号写入晶体管的源极接入数据信号，所述数据信号写入晶体管的漏极电性连接于所述第一节点，所述数据信号写入晶体管的栅极接入扫描信号；
存储电容，所述存储电容的第一端电性连接于所述第一节点，所述存储电容的第二端接入所述第二电源信号；
发光控制模块，所述发光控制模块接入使能信号，并串接于所述发光回路，所述发光控制模块用于基于所述使能信号控制所述发光回路导通或者截止。
2.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述发光控制模块包括发光控制晶体管；
所述发光控制晶体管的源极接入所述第一电源信号，所述发光控制晶体管的漏极与所述发光器件电性连接，所述发光控制晶体管的栅极接入所述使能信号。
3.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述扫描信号和所述使能信号相组合先后对应于扫描阶段、显示阶段以及插黑阶段。
4.根据权利要求3所述的背光驱动电路，其特征在于，在所述扫描阶段，所述扫描信号为高电平，所述使能信号为低电平。
5.根据权利要求3所述的背光驱动电路，其特征在于，在所述显示阶段，所述扫描信号为低电平，所述使能信号为高电平。
6.根据权利要求3所述的背光驱动电路，其特征在于，在所述插黑阶段，所述扫描信号为低电平，所述使能信号为低电平。
7.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述数据信号写入晶体管、所述发光控制晶体管、所述驱动晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。
8.根据权利要求2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述发光器件为发光二极管，所述发光控制晶体管的漏极与所述发光二极管的阳极电性连接。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括背光模组、阵列基板、彩膜基板以及设置于所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层，所述背光模组设置在所述阵列基板远离所述液晶层的一侧，所述背光模组上设置有权利要求1至8任一项所述的背光驱动电路。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光驱动电路的驱动时序包括扫描阶段、显示阶段以及插黑阶段；
在所述扫描阶段，所述液晶层中的液晶逐行发生偏转，在所述显示阶段，所述液晶层偏转稳定，所述背光驱动电路驱动所述背光模组发光，所述液晶显示装置进行正常画面显示，在所述插黑阶段，所述背光驱动电路控制所述背光模组关闭。
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