CN114627832B - 电压补偿电路和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电压补偿电路和显示装置，所述电压补偿电路包括温度感应模块、电压比较模块、供电模块、栅极电压反馈模块和升压逻辑控制模块，所述温度感应模块感应外界温度，输出对应的模拟补偿电压；所述电压比较模块比较所述模拟补偿电压和预设栅极启动电压，输出检测电压；所述供电模块对所述栅极提供栅极电压，所述升压逻辑控制模块比较所述检测电压和栅极反馈电压，当栅极反馈电压小于检测电压时，所述升压逻辑控制模块控制所述供电模块提高对所述栅极提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压。通过上述设计，电压补偿电路能够在低温环境下为薄膜晶体管提供更高的栅极启动电压，使得显示面板在低温环境下也能够正常显示。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种电压补偿电路和显示装置。
背景技术
当液晶显示面板处于低温环境中时，薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)的载流子迁移率也跟随环境温度的降低而降低，当按照正常情况为薄膜晶体管提供栅极启动电压时，薄膜晶体管无法打开，数据信号无法输入，容易造成显示问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种电压补偿电路和显示装置，能够在低温环境下为薄膜晶体管提供更高的栅极启动电压，使得显示面板在低温环境下也能够正常显示。
本申请公开了一种电压补偿电路，所述电压补偿电路包括温度感应模块、电压比较模块、供电模块、栅极电压反馈模块和升压逻辑控制模块，所述温度感应模块用于感应外界温度，并根据外界温度变化输出对应的模拟补偿电压；所述电压比较模块与所述温度感应模块连接，接收所述模拟补偿电压，并根据所述模拟补偿电压和预设栅极启动电压的比较结果输出检测电压；其中，当所述模拟补偿电压小于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述预设栅极启动电压；当所述模拟补偿电压大于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述模拟补偿电压；
所述供电模块与薄膜晶体管中的栅极连接，用于为所述栅极提供栅极电压；所述栅极电压反馈模块与薄膜晶体管中的栅极连接，根据所述栅极电压输出栅极反馈电压；所述升压逻辑控制模块分别与所述电压比较模块、栅极电压反馈模块和供电模块连接，比较所述检测电压和栅极反馈电压，当所述栅极反馈电压小于所述检测电压时，所述升压逻辑控制模块控制所述供电模块提高对所述栅极提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压。
可选的，所述升压逻辑控制模块包括比较器、错误放大器、升压控制器、三极管、电流输入接口和接地端，所述比较器的正向输入端与所述电压比较模块连接，接收所述检测电压；所述比较器的反向输入端与所述栅极电压反馈模块连接，接收所述栅极反馈电压；所述比较器的输出端输出所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值；所述比较器的输出端、错误放大器、升压控制器和三极管依次连接，所述错误放大器将所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值放大，所述升压控制器对放大后的差值进行升压，使得所述三极管打开；
所述三极管的基极与所述升压控制器连接，所述三极管的集电极或发射极与所述电流输入接口连接，所述三极管的发射极或集电极与所述接地端连接，所述电流输入接口还与所述供电模块和所述接地端连接；当所述三极管打开时，所述供电模块通过所述电流输入接口与所述接地端导通。
可选的，所述供电模块包括电源、电感、二极管和电容，所述二极管的正极与所述电流输入接口连接，所述二极管的负极与所述栅极连接；所述电源通过所述电感连接到所述二极管的正极和所述电流输入接口之间，所述电容的一端连接到所述二极管的负极与所述栅极之间，另一端接地。
可选的，所述栅极电压反馈模块包括模拟接地端、第三电阻和第四电阻，所述栅极通过所述第三电阻与所述比较器的反向输入端连接，并依次通过串联的所述模拟接地端和第四电阻与所述比较器的反向输入端连接。
可选的，所述温度感应模块包括负热敏电阻和温度电压端口，所述温度电压端口的一端接收外界电流，并与所述电压比较模块连接，另一端通过所述负热敏电阻接地，当外界温度变小时，所述负热敏电阻的阻值增大，所述温度感应模块输出的所述模拟补偿电压变大。
可选的，所述温度感应模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述负热敏电阻并联，所述第二电阻的一端与所述负热敏电阻串联，所述第二电阻的另一端接地。
可选的，所述负热敏电阻、第一电阻和第二电阻设置在所述显示面板上。
可选的，所述显示面板包括相对设置在阵列基板和彩膜基板，所述负热敏电阻、第一电阻和第二电阻设置在所述阵列基板或彩膜基板的玻璃衬底上。
可选的，所述电压比较模块还接有I2C协议接口，通过所述I2C协议接口调节所述电压比较模块中的预设栅极启动电压。
本申请还公开了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板和如上所述的电压补偿电路，所述电压补偿电路补偿所述显示面板中薄膜晶体管的栅极启动电压。
采用本申请提供的电压补偿电路后，当外界温度降低时，温度感应模块向电压比较模块输出对应的模拟补偿电压，此时模拟补偿电压与正常情况下栅极的启动电压不同；同时栅极接收供电模块的栅极电压，并通过栅极电压反馈模块反馈给升压逻辑控制模块，当栅极反馈电压与电压比较模块输出的检测电压不等时，所述升压逻辑控制模块控制所述供电模块提高对所述栅极提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压，使得栅极电压等于模拟补偿电压，此时栅极电压能够启动薄膜晶体管，使得显示面板能够正常显示。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请提供的一种电压补偿电路的示意框图；
图2是本申请提供的一种电压补偿电路的具体示意图；
图3是本申请提供的一种显示装置的示意框图；
图4是本申请提供的一种显示面板的示意图。
其中，100、显示装置；200、电压补偿电路；210、温度感应模块；211、负热敏电阻；212、温度电压端口；213、第一电阻；214、第二电阻；220、电压比较模块；221、I2C协议接口；222、数模转换器；223、预设电压模块；230、供电模块；231、电源；232、电感；233、二极管；234、电容；240、栅极电压反馈模块；241、模拟接地端；242、第三电阻；243、第四电阻；250、升压逻辑控制模块；251、比较器；252、错误放大器；253、升压控制器；254、三极管；255、电流输入接口；256、接地端；300、显示面板；310、阵列基板；320、彩膜基板；330、液晶层；340、栅极。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
如图1所示，图1是本申请提供的一种电压补偿电路的示意框图，在本申请中，公开了一种用于补偿显示面板中薄膜晶体管的栅极启动电压的电压补偿电路200，所述电压补偿电路200包括温度感应模块210、电压比较模块220、供电模块230、栅极电压反馈模块240和升压逻辑控制模块250，所述温度感应模块210用于感应外界温度，并根据外界温度变化输出对应的模拟补偿电压；所述电压比较模块220与所述温度感应模块210连接，接收所述模拟补偿电压，并根据所述模拟补偿电压和预设栅极启动电压的比较结果输出检测电压；其中，当所述模拟补偿电压小于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述预设栅极启动电压；当所述模拟补偿电压大于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述模拟补偿电压。
所述供电模块230与所述薄膜晶体管中的栅极340连接，用于为所述栅极340提供栅极电压；所述栅极电压反馈模块240与所述薄膜晶体管中的栅极340连接，根据所述栅极电压输出栅极反馈电压；所述升压逻辑控制模块250分别与所述电压比较模块220、栅极电压反馈模块240和供电模块230连接，比较所述检测电压和栅极反馈电压；当所述栅极反馈电压小于所述检测电压时，所述升压逻辑控制模块250控制所述供电模块230提高对所述栅极340提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压。
采用本申请提供的电压补偿电路200后，在正常情况下，温度感应模块210输出的模拟补偿电压与电压比较模块220中的预设栅极启动电压相等，此时升压逻辑控制模块250只需要将供电模块230提供的栅极电压调整到正常的栅极启动电压就能够控制薄膜晶体管打开。
当外界温度降低时，温度感应模块210向电压比较模块220输出对应的模拟补偿电压，此时模拟补偿电压与正常情况下栅极340的启动电压不同；同时栅极340接收供电模块230提供的栅极电压，并通过栅极电压反馈模块240将栅极电压反馈给升压逻辑控制模块250，当栅极反馈电压与电压比较模块220输出的检测电压不等时，所述升压逻辑控制模块250控制所述供电模块230提高对所述栅极340提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压，使得栅极电压等于模拟补偿电压，此时栅极电压能够启动薄膜晶体管，使得显示面板300能够正常显示。
相对于一般的补偿电路来说，本申请提供的电压补偿电路200在低温环境下，能够控制栅极电压不断循环地与模拟补偿电压比较、升压，最终直至启动薄膜晶体管，使得对薄膜晶体管提供的栅极启动电压更加精确，能够实时根据外界温度的变化而进行细微的电压补偿，也不会陡然提供一个较大的电压使得电路出现电涌的问题，导致影响薄膜晶体管的性能。
具体的，如图2所示，所述温度感应模块210包括负热敏电阻211和温度电压端口212(VT)，所述温度电压端口212的一端接收外界电流(例如20um的外界电流)，并与所述电压比较模块220连接，另一端通过所述负热敏电阻211接地，当外界温度降低时，所述负热敏电阻211的阻值增大，所述温度感应模块210输出的所述模拟补偿电压变大。
本申请通过利用负热敏电阻211的阻值随温度的降低而增大的特性，使得温度感应模块210在低温情况下输出更大的模拟补偿电压，这样不论是正常情况下还是低温情况下，电压比较模块220直接输出较大的模拟补偿电压或预设栅极启动电压就行，不需要进行进一步的逻辑计算，从而有利于简化电压比较模块220的结构。
而且，所述温度感应模块210还包括第一电阻213和第二电阻214，所述第一电阻213与所述负热敏电阻211并联，所述第二电阻214的一端与所述负热敏电阻211串联，所述第二电阻214的另一端接地。此时，温度感应模块210输出的模拟补偿电压等于负热敏电阻211、第一电阻213、第二电阻214三个电阻结合的总阻值与外界电流的乘积，通过对第一电阻213和第二电阻214的大小选择可以提高温度感应模块210中总阻值的范围，进一步提高电压补偿电路200所适用温度的范围，提高电压补偿电路200的适用性。
对于所述电压比较模块220来说，所述电压比较模块220包括数模转换器222(Digital to analog converter，DAC)和预设电压模块223，另外预设电压模块223中还设有比较单元等器件。所述电压比较模块220还接有I2C协议接口221，I2C协议接口221与预设电压模块223连接，通过所述I2C协议接口221调节所述预设电压模块223中的预设栅极启动电压。这样当显示面板的类型、薄膜晶体管的型号、以及设定的栅极启动电压不同时，都可以根据I2C协议接口221调节预设栅极启动电压，从而进一步提高电压补偿电路200的适用性和可靠性。预设电压模块223将所述模拟补偿电压和预设栅极启动电压比较后，输出较大的检测电压，经过数模转换器222转化为模拟电压输出给升压逻辑控制模块250。
另外，所述升压逻辑控制模块250包括比较器251、错误放大器252(Rrroramplifier)、升压控制器253(Boost control logc，也可叫做Boost逻辑控制器或升压逻辑控制器)、三极管254、电流输入接口255(LX)和接地端256(PGND)，所述比较器251的正向输入端与所述电压比较模块220连接，接收所述检测电压；所述比较器251的反向输入端与所述栅极电压反馈模块240连接，接收所述栅极反馈电压；所述比较器251的输出端输出所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值。
所述比较器251的输出端、错误放大器252、升压控制器253和三极管254依次连接，所述错误放大器252将所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值放大，所述升压控制器253对放大后的差值进行升压，使得所述三极管254打开；所述三极管254的基极与所述升压控制器253连接，所述三极管254的集电极或发射极与所述电流输入接口255连接，所述三极管254的发射极或集电极与所述接地端256连接，所述电流输入接口255还与所述供电模块230和所述接地端256连接；当所述三极管254打开时，所述供电模块230通过所述电流输入接口255与所述接地端256导通。
所述供电模块230包括电源231(AVDD)、电感232、二极管233和电容234，所述二极管233的正极与所述电流输入接口255连接，所述二极管233的负极与所述栅极340连接；所述电源231通过所述电感232连接到所述二极管233的正极和所述电流输入接口255之间，所述电容234的一端连接到所述二极管233的负极与所述栅极340之间，另一端接地。
在低温条件下，当电压补偿电路200启动时，比较器251的正向输入端接收模拟补偿电压；此时三极管254未打开，电源231输出的电压经过电感232、二极管233给栅极340供电，并且还有一部分电压提供给电容234充电；由于电源231输出恒定电压，且该电源电压一般小于栅极340的启动电压；另外，电感232和电容234还会分走一部分电压，导致栅极340接收的栅极电压较小，栅极电压反馈模块240将此时的栅极电压反馈到比较器251的反向输入端，此时比较器251的正向输入端和反向输入端接收的电压相差较大，输出的电压差值经过错误放大器252的放大，以及升压控制器253的处理后，控制三极管254开闭时间，形成Boost升压电路。
当三极管254打开后，电源231提供的电源电压除了有一部分依旧经过电感232、给电容234充电，还有一部分会通过所述电流输入接口255传递给接地端256。在电感232支路上形成高压状态。由于升压控制器253内会产生可变的方波，导致输出给三极管254的信号是高电平和低电平交错的信号，当三极管254接收高电平信号时，三极管254打开；当三极管254接收低电平信号时，三极管254断开，此时电源电压不会再通过电流输入接口255传递给接地端256，而是全部输出给电感232、电容234和栅极340，并且电感232维持前面步骤的电路高压状态，电容234经过前面步骤存储的电压也会释放输出给栅极340，使得栅极340的电压增大，直至与预设栅极启动电压相等，满足启动薄膜晶体管的要求，实现薄膜晶体管在低温条件下正常工作，显示面板300在低温条件下正常显示的目的。
而且，所述栅极电压反馈模块240包括模拟接地端241(AGND)、第三电阻242和第四电阻243，所述栅极340通过所述第三电阻242与所述比较器251的反向输入端连接，并依次通过串联的所述模拟接地端241和第四电阻243与所述比较器251的反向输入端连接。相对于将栅极340直接与比较器251的反向输入端连接的方案来说，通过并联且结合第三电阻242和第四电阻243的方式将栅极电压反馈给比较器251的反向输入端，可以根据具体情况调节反馈的电压，并不局限于反馈栅极电压，从而可以达到保护电路以及提高电路适用范围的效果。
如图3所示，本申请还公开了一种显示装置，所述显示装置100包括显示面板300和如上所述的电压补偿电路200，所述电压补偿电路200补偿所述显示面板300中薄膜晶体管的栅极启动电压。通过在显示装置100中添加上述电压补偿电路200，使得所述显示装置100能够在低温环境下正常工作。
如图4所示，在所述显示面板300中，包括相对设置在阵列基板310和彩膜基板320，以及设置在所述阵列基板310和彩膜基板320之间的液晶层330；所述电压补偿电路200中的负热敏电阻211设置在所述阵列基板310或彩膜基板320的玻璃衬底上。在一般的温度补偿电路中，热敏电阻都是直接做在电路板上，但是电路板上还会存在许多元器件，这些元器件在电路工作过程中会发热，使得热敏电阻的感应不准确；而本申请中负热敏电阻211是直接做在阵列基板310或彩膜基板320的玻璃衬底上，不仅能够更直接地感受外界温度，还能够避免受到电路板中元器件的发热影响，从而提高电压补偿电路200的精准性。
进一步的，还可以将电压补偿电路200中的第一电阻213和第二电阻214也设置在所述阵列基板310或彩膜基板320的玻璃衬底上，减小电路的绕线。其中，负热敏电阻211、第一电阻213和第二电阻214可以直接粘贴在玻璃衬底上，电压补偿电路200中的其它结构设置在显示装置100的时序控制芯片中，将负热敏电阻211、第一电阻213和第二电阻214的信息通过覆晶薄膜(Chip On Film，COF)反馈给电压补偿电路200中的其它结构。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种电压补偿电路，其特征在于，所述电压补偿电路包括：
温度感应模块，用于感应外界温度，并根据外界温度变化输出对应的模拟补偿电压；
电压比较模块，与所述温度感应模块连接，接收所述模拟补偿电压，并根据所述模拟补偿电压和预设栅极启动电压的比较结果输出检测电压；其中，当所述模拟补偿电压小于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述预设栅极启动电压；当所述模拟补偿电压大于所述预设栅极启动电压时，所述检测电压为所述模拟补偿电压；
供电模块，与薄膜晶体管中的栅极连接，用于为所述栅极提供栅极电压；
栅极电压反馈模块，与薄膜晶体管中的栅极连接，根据所述栅极电压输出栅极反馈电压；以及
升压逻辑控制模块，分别与所述电压比较模块、栅极电压反馈模块和供电模块连接，比较所述检测电压和所述栅极反馈电压，当所述栅极反馈电压小于所述检测电压时，所述升压逻辑控制模块控制所述供电模块提高对所述栅极提供的电压，直至所述栅极反馈电压等于所述检测电压；
所述升压逻辑控制模块包括比较器、错误放大器、升压控制器、三极管、电流输入接口和接地端，所述比较器的正向输入端与所述电压比较模块连接，接收所述检测电压；所述比较器的反向输入端与所述栅极电压反馈模块连接，接收所述栅极反馈电压；所述比较器的输出端输出所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值；
所述比较器的输出端、错误放大器、升压控制器和三极管依次连接，所述错误放大器将所述检测电压与所述栅极反馈电压的差值放大，所述升压控制器对放大后的差值进行升压，使得所述三极管打开；所述三极管的基极与所述升压控制器连接，所述三极管的集电极或发射极与所述电流输入接口连接，所述三极管的发射极或集电极与所述接地端连接，所述电流输入接口还与所述供电模块和所述接地端连接；当所述三极管打开时，所述供电模块通过所述电流输入接口与所述接地端导通；
所述温度感应模块包括负热敏电阻和温度电压端口，所述温度电压端口的一端接收外界电流，并与所述电压比较模块连接，另一端通过所述负热敏电阻接地，当外界温度变小时，所述负热敏电阻的阻值增大，所述温度感应模块输出的所述模拟补偿电压变大。
2.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述供电模块包括电源、电感、二极管和电容，所述二极管的正极与所述电流输入接口连接，所述二极管的负极与所述栅极连接；所述电源通过所述电感连接到所述二极管的正极和所述电流输入接口之间，所述电容的一端连接到所述二极管的负极与所述栅极之间，另一端接地。
3.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述栅极电压反馈模块包括模拟接地端、第三电阻和第四电阻，所述栅极通过所述第三电阻与所述比较器的反向输入端连接，并依次通过串联的所述模拟接地端和第四电阻与所述比较器的反向输入端连接。
4.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述温度感应模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述负热敏电阻并联，所述第二电阻的一端与所述负热敏电阻串联，所述第二电阻的另一端接地。
5.如权利要求4所述的电压补偿电路，其特征在于，所述负热敏电阻、第一电阻和第二电阻设置在显示面板上。
6.如权利要求5所述的电压补偿电路，其特征在于，所述显示面板包括相对设置在阵列基板和彩膜基板，所述负热敏电阻、第一电阻和第二电阻设置在所述阵列基板或彩膜基板的玻璃衬底上。
7.如权利要求1所述的电压补偿电路，其特征在于，所述电压比较模块还接有I2C协议接口，通过所述I2C协议接口调节所述电压比较模块中的预设栅极启动电压。
8.一种显示装置，包括显示面板和如权利要求1-7任意一项所述的电压补偿电路，其特征在于，所述电压补偿电路补偿所述显示面板中薄膜晶体管的栅极启动电压。
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