CN201122218Y

CN201122218Y - 自动实时调整液晶vcom电压电路

Info

Publication number: CN201122218Y
Application number: CNU2007203104614U
Authority: CN
Inventors: 毛锐; 全晓鹏
Original assignee: HENAN NANFANG HUIHUANG IMAGE INFORMATION TECHNIQUE CO Ltd
Current assignee: Henan Costar Group Co Ltd
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2017-12-11

Abstract

本实用新型涉及一种自动实时调整液晶VCOM电压电路。本电路包括光电转换器、PWM电路、微控制器、存储器、数模转换器、同相放大器，所述光电转换器输出端与PWM电路的输入端连接，所述PWM电路输出端与微控制器的I/O接口连接，微控制器的I/O接口与数模转换器的输入端连接，所述存储器的通信接口与微控制器的通信接口连接，存储器的I/O接口和微控制器的I/O接口连接，所述数模转换器与同相放大器的同相输入端连接，同相放大器将信号放大后输出。本电路实现了实时监控、调整VCOM电压，将VCOM电压值控制在偏离视频信号中点值的允许偏差范围内，从而最大程度降低了LCD投影显示屏和LCoS投影显示屏的闪烁；并且调整精度高、调整值可以存储。

Description

自动实时调整液晶VCOM电压电路

技术领域

本实用新型涉及利用液晶技术制造的LCD投影显示装置和LCoS投影显示装置投影技术，特别涉及一种自动实时调整液晶VCOM电压电路。

背景技术

目前液晶技术得到了广泛的应用，小到电子表、电子秒表的显示，大到现在比较流行的投影显示装置，如利用液晶技术制造的LCD投影显示装置、LCoS投影显示装置。LCD投影显示装置、LCoS投影显示装置通过光学引擎将图象投射到LCD液晶显示屏、LCoS液晶显示屏上显像。

LCD液晶显示屏、LCoS液晶显示屏与阴极射线管(CRT)显示屏相比，除具有辐射小明显优势外，其屏幕的闪烁现象大大降低，但仍存在一定量闪烁的问题。屏幕闪烁容易产生人的视觉疲劳，同时会缩短液晶显示屏的使用寿命。

液晶显示屏闪烁的原因是因为液晶显示器件的像素发光强度不均匀，而液晶显示器件的像素发光强度依赖于液晶分子的排列方向并与供电电压成正比关系。下面以单个LCD像素为例，来说明像素发光强度与供电电压之间的关系，图1所示是的单个LCD像素的驱动电路示意图，栅极(GATE)电压作为一个开关信号并被放大为-5V至20V，视频源极电压值通常为0V至10V的范围，它用于控制每个液晶像素的发光强度。像素的底层通常与面板的底层衬垫基板相连，此底层基板节点电压我们称作VCOM电压。尽管按照图1的电路结构，LCD像素可以正常工作，然而这种方式却会缩短液晶显示屏的使用寿命。我们假设VCOM的电压接地，那么在加在像素间的视频信号的电压变化范围为0V至10V时，那么就有这样一个稳定不变的直流电压会加在液晶像素的两极之上，从而直接导致像素的等效电容Cs上形成电荷的累积和图像滞留。长此以往则液晶像素的离子镀层表面因电场的作用就会吸满杂质和灰尘，从而使液晶镀层老化、降级、以至出现严重的图像滞留，即通常所称的图像拖尾和响应慢等不良现象。利用液晶面板为对称结构，也就是说无论正极性还是负极性的电压都可用于控制液晶分子的排列分布这个特性将VCOM电压移至视频信号0V至10V范围的中值点5V上，这样视频信号的幅度就处于VCOM电压的上下两侧，并为像素制造了一个零点电压。这个零点可消除液晶的老化和图像滞留缺陷。

由于每一块液晶显示器件生产工艺的差异性，不同液晶显示器件的像素VCOM电压参考点都会不同，会造成像素发光强度不均匀，从而产生屏幕闪烁现象。例如，我们假设液晶显示屏的VCOM出厂电压为5.5V，同时视频信号的幅度在0V至10V之间。这样整个电压范围内，每个区域就会出现不同的分段电压值，一个区域为4.5V，而另一个区域则为5.5V。就整个电压范围内而言，不同分段电压就会造成亮度的不同，由此出现液晶显示屏闪烁现象。也就是说，LCD液晶显示屏、LCoS液晶显示屏的闪烁是源自于VCOM公共电压的偏移量而造成像素的发光不均。

在已有的技术中，许多LCD和LCoS投影显示设备的生产厂家在出厂前都会做VCOM电压调整，多是一次性出厂调整，并不能解决VCOM电压的漂移问题，从而不能从根本上降低屏幕闪烁。其调整方法是采用外加一个普通的机械电位器调节VCOM电压值进行人工校正，这种调节精度不高，并且非常容易在整机组装和模块放置时被改变，图2所示是已知技术采用机械电位器调整的电路，该电路由一个电压偏置电路和一个电压跟随器组成，电压跟随器的输出与面板的底层基板相连。通过调整电压偏置电路中的可调电阻VR1，可输出不同的电压，将输出电压调整到信号的中心，这样视频信号的幅度就对称处于VCOM电压的上下两侧，并为像素制造了一个零点电压。从而消除因VCOM公共电压的偏移量而造成像素的发光不均、屏幕闪烁。电压偏置电路的输出端连接一个电压跟随器，利用电压跟随器的隔离作用使电压偏置电路与VCOM电压互不影响，同时又提供液晶显示器件所需的VCOM电压。

这种方法是实现一次性调整VCOM电压，存在的缺陷是：1)调整精度不高；2)机械方式的调整值容易在整机组装和模块放置时发生改变；3)在VCOM值发生偏移的情况下，不能实时调整VCOM值。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种自动实时调整液晶VCOM电压电路，能够非常准确地按照视频信号的中点值调整VCOM电压值，将VCOM电压偏离视频信号的中点值的差值控制在允许的范围内，从而最大程度降低LCD投影显示屏和LCoS投影显示屏的闪烁。

本实用新型的技术方案是：

一种自动实时调整液晶VCOM电压电路，包括光电转换器、PWM电路、微控制器、存储器、数模转换器、同相放大器，所述光电转换器输出端与PWM电路的输入端连接，所述PWM电路输出端与微控制器的I/O接口连接，微控制器的I/O接口与数模转换器的输入端连接，所述存储器的通信接口与微控制器的通信接口连接，存储器的I/O接口和微控制器的I/O接口连接，所述数模转换器与同相放大器的同相输入端连接，同相放大器将信号放大后输出。

所述微控制器采用PIC系列微控制器，所述存储器采用EEPROM存储器。

上述自动实时调整液晶VCOM电压电路中各元件功能、作用如下：

光电转换器：当VCOM电压偏离中心值时，使像素发光强度变化，像素发光不均匀，产生屏幕闪烁。利用高分辨率的光电转换器件可以将因VCOM电压偏离造成的图像光强的变化转换为电信号，实现显示图像的实时监控。

PWM电路：将光电转换器输出的模拟信号进行等脉宽PWM调制，生成脉冲宽度相等，频率随模拟信号变化而变化的数字信号，将随光电信号变化而频率变化的数字信号送入微处理器。

微控制器：对接收到的数字信号进行处理，与设定的参考信号进行比较，超出允许范围时，会进行调整，将调整量和VCOM值存储在存储器内，将调整后信号输出到模数转换器。当比较值在规定的范围内时，不进行调整，直接输出信号到数模转换器。

存储器：与微控制器之间通讯，用于存储数据。

数模转换器：将接收微控制器输出的调整信号转换成模拟电压信号。

同相放大器：将数模转换器输出的模拟电压信号进行同相放大后输出，成为调整后的VCOM值。

工作原理：

利用液晶的正极性还是负极性的电压都可用于控制液晶分子的排列分布的特性，将VCOM电压移至视频信号0V至10V范围的中值点5V上，这样视频信号的幅度就处于VCOM电压的上下两侧，并为像素制造了一个零点电压。这个零点可消除液晶的老化和图像滞留缺陷。但是我们需要非常准确地按照视频信号的中点值调整VCOM电压以解决屏幕闪烁，因此希望可以随时监控屏幕的闪烁，并随时做VCOM调整，并把调整的值存储到存储器内。既实现自动VCOM调整，又实现实时监控调整，从而最大程度降低液晶显示屏的闪烁。

本电路的电路板安装在为液晶显示屏投射图象的光学引擎的反射镜后面，光电转换器接收反射镜透射光的光强信号后转换成模拟电信号，PWM电路接收光电转换器输出的模拟电信号后，将模拟的电信号转换成频率随模拟电信号变化而变化的方波信号，该方波信号是一个数字信号，将该数字信号送入微控制器根据设定的调整范围进行比较调整后，通过数模转换器转换成模拟电压，该模拟电压就是调整后的VCOM电压值。这样就完成了VCOM电压的实时监控、调整。

有益效果：1)实现了实时监控、调整VCOM电压，将VCOM电压值控制在偏离视频信号中点值的允许偏差范围内，从而最大程度降低了LCD投影显示屏和LCoS投影显示屏的闪烁；2)调整精度高；3)调整值可以存储。

附图说明

图1是单个LCD像素的驱动电路示意图。

图2是已知技术采用机械电位器调整VCOM电压的电路原理图。

图3是本实用新型电路原理图。

图4是本实用新型电路安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

本例以自动实时调整LCoS投影显示装置液晶显示屏VCOM电压为例。

如图3所示，自动实时调整液晶VCOM电压电路包括高分辨率的光电转换器、PWM电路、微控制器MCU、EEPROM存储器、数模转换器、同相放大器。光电转换器和PWM电路可以集成在一起，也可以是独立电路，本例中采用光电转换器和PWM电路集成为一体的高分辨率的光电转换器。光电转换器输出端与PWM电路的输入端连接，PWM电路输出端与微控制器MCU的I/O接口连接，微控制器MCU的I/O接口与数模转换器的输入端连接，EEPROM存储器的串口通讯端口与MCU微控制器的串口端连接，EEPROM存储器的I/O接口和微控制器MCU的I/O接口连接，数模转换器与同相放大器的同相输入端连接，同相放大器电路由同相运算放大器组成，微控制器MCU采用PIC系列微控制器。

如图4所示，本电路的电路板2安装在LCoS光学引擎镜头1拐角反射镜的后面。

因为VCOM电压偏离视频信号的中心点，会使像素的发光强度发生变化。利用高分辨率的光电转换器实时监控显示图像，将光强的变化转变成频率随光强变化而变化的数字信号。将该数字信号送入微控制器，与微控制器内的参考信号进行比较，如果差值在规定的范围内，不做VCOM调整。如果差值超过规定的范围，调整VCOM值，同时将调整量和VCOM值存储在EEPROM存储器内。利用这样一个循环，实现VCOM电压的实时调整。

LCoS光学引擎镜头1的拐角反射镜后面安装VCOM自动调整电路板2，图像光强的变化通过反射镜由高分辨率的光电转换器实时接收，将图像光强的变化转换成占空比50％、频率随光强变化而变化的方波信号，将该方波信号送入微控制器内进行计算，在图像每次正负帧转换时采样三次。计算正/负帧的平均值，计算正、负帧的差值。如果该差值在规定的范围内，不做调整。如果该差值超过规定的值，会做VCOM调整。将调整后的信号利用同相放大器放大后，输出调整后的VCOM值。

Claims

1、一种自动实时调整液晶VCOM电压电路，其特征在于：包括光电转换器、PWM电路、微控制器、存储器、数模转换器、同相放大器，所述光电转换器输出端与PWM电路的输入端连接，所述PWM电路输出端与微控制器的I/O接口连接，微控制器的I/O接口与数模转换器的输入端连接，所述存储器的通信接口与微控制器的通信接口连接，存储器的I/O接口和微控制器的I/O接口连接，所述数模转换器与同相放大器的同相输入端连接，同相放大器将信号放大后输出。

2、如权利要求1所述自动实时调整液晶VCOM电压电路，其特征在于：所述微控制器采用PIC系列微控制器，所述存储器采用EEPROM存储器。