TWI627622B - 電壓補償電路及電壓補償方法 - Google Patents

電壓補償電路及電壓補償方法 Download PDF

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Abstract

一種電壓補償電路及電壓補償方法。電壓補償電路包括三個補償單元及一時序控制單元。該些補償單元用以分別偵測一輸入電壓訊號是否異常，並於測到該輸入電壓訊號異常時，補償該輸入電壓訊號。時序控制單元依據一時序訊號以三個訊號框為一周期輪流啟動該些補償單元。

Description

電壓補償電路及電壓補償方法
本發明是有關於一種補償電路及補償方法，且特別是有關於一種電壓補償電路及電壓補償方法。
隨著顯示技術的進步，各種顯示面板不斷推陳出新。顯示面板具有輕、薄、短、小之優點，使得顯示面板已成為顯示器之主流產品。
為了使顯示面板之邊框能夠縮小，發展出一種閘極驅動電路基板(Gate driver on Array,GOA)技術。GOA技術可以大幅減少面板驅動晶片的數量，並使顯示面板達之邊框能夠縮小到0.8mm。然而，顯示面板在長時間使用後，驅動電路可能會產生異常而發生畫面不穩定、畫面品質下降等問題。此種異常現象發生在採用GOA技術之顯示面板時，更造成維修上的困難。
本發明係有關於一種電壓補償電路及電壓補償方法，其利用即時偵測與即時補償之方式，有效改善顯示面板長時間使用後，發生電壓操作視窗逐漸縮小、畫面不穩定、畫面品質下降等問題。
根據本發明之第一方面，提出一種電壓補償電路。電壓補償電路包括三個補償單元及一時序控制單元。該些補償單元用以分別偵測一輸入電壓訊號是否異常，並於測到該輸入電壓訊號異常時，補償該輸入電壓訊號。時序控制單元依據一時序訊號以三個訊號框(frame)為一周期輪流啟動該些補償單元。
根據本發明之第二方面，提出一種電壓補償方法。電壓補償方法包括以下步驟：依據一時序訊號以三個訊號框(frame)為一周期輪流啟動三個補償程序。依序以該些補償程序分別偵測一輸入電壓訊號是否異常，並於偵測到該輸入電壓訊號異常時，補償該輸入電壓訊號。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
1000‧‧‧電壓補償電路
100、200、300‧‧‧補償單元
110‧‧‧第一開關
120‧‧‧第二開關
130‧‧‧比較器
140‧‧‧緩衝器
210‧‧‧第一比較器
220‧‧‧第二比較器
230‧‧‧微分器
240‧‧‧多工器
250‧‧‧取樣器
251‧‧‧第一比較電路
252‧‧‧第二比較電路
253‧‧‧第一開關
254‧‧‧第二開關
255‧‧‧相反電路
310‧‧‧比較器
320‧‧‧開關
400‧‧‧時序控制單元
A~M‧‧‧時間點
C1‧‧‧第一啟動訊號
C2‧‧‧第二啟動訊號
C3‧‧‧第三啟動訊號
CY‧‧‧周期
F1‧‧‧第一訊號框
F2‧‧‧第二訊號框
F3‧‧‧第三訊號框
L1‧‧‧第一節點
L2‧‧‧第二節點
L3‧‧‧第三節點
Rs1、Rs3‧‧‧比較結果訊號
Rs21‧‧‧第一比較結果訊號
Rs22‧‧‧第二比較結果訊號
S100、S110、S120、S130、S140、S200、S210、S220、S230、S240、S300、S310、S320、S330‧‧‧步驟
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
SW3‧‧‧第三開關
SW4‧‧‧第四開關
SW5‧‧‧第五開關
SW6‧‧‧第六開關
V0‧‧‧相反電壓
V1‧‧‧充電週期電壓
V2‧‧‧放電週期電壓
Vck‧‧‧時脈訊號
Vcm1、Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24、Vcm3‧‧‧補償電壓訊號
Vin‧‧‧輸入電壓訊號
Vin’‧‧‧微分電壓訊號
Vin1’‧‧‧充電微分電壓訊號
Vin2’‧‧‧放電微分電壓訊號
VG‧‧‧接地電壓
Vr1、Vr3‧‧‧參考電壓訊號
Vr21‧‧‧第一參考電壓訊號
Vr22‧‧‧第二參考電壓訊號
Vst‧‧‧時序訊號
第1A圖繪示本發明一實施例之電壓補償電路的示意圖。
第1B圖繪示時序訊號、第一啟動訊號、第二啟動訊號及第三啟動訊號之波形圖。
第2圖繪示根據本發明一實施例之電壓補償方法的流程圖。
第3圖繪示根據本發明之一實施例之補償單元的示意圖。
第4圖繪示第2圖之步驟S100之細部流程圖。
第5圖繪示輸入電壓訊號沒有發生漏電或突波等異常之情況。
第6圖繪示輸入電壓訊號發生漏電或突波等異常之情況。
第7A圖繪示根據本發明之一實施例之補償單元的示意圖。
第7B圖繪示根據一實施例之取樣器之示意圖。
第8圖繪示第2圖之步驟S200之細部流程圖。
第9圖繪示輸入電壓訊號之充放電速度沒有異常之情況。
第10圖繪示輸入電壓訊號之充放電速度發生異常之情況。
第11圖繪示根據本發明之一實施例之補償單元的示意圖。
第12圖繪示第2圖之步驟S300之細部流程圖。
第13圖繪示輸入電壓訊號沒有發生充電不足等異常之情況。
第14圖繪示輸入電壓訊號發生充電不足等異常之情況。
研究人員發現顯示面板隨著使用時間逐漸拉長，顯示面板之閘極驅動高電壓(Vgh)可能會逐漸降低，而導致電壓操作視窗(Vgh margin,Vgh window)逐漸縮小；閘極驅動高電壓可能會產生突波，而導致畫面不穩定；或者閘極驅動高電壓可能會有充放電過慢的情況，而使畫面品質下降。此些情況在採 用閘極驅動電路基板(Gate IC on Array,GOA)技術之顯示面板發生時，更難以維修。
請參照第1A圖，其繪示根據本發明一實施例之電壓補償電路1000的示意圖。電壓補償電路1000包括一補償單元100、一補償單元200、一補償單元300及一時序控制單元400。補償單元100、補償單元200及補償單元300用以分別偵測一輸入電壓訊號Vin是否異常，並於測到輸入電壓訊號Vin異常時，補償輸入電壓訊號Vin。輸入電壓訊號Vin例如是閘極驅動高電壓(Vgh)。補償單元100用以偵測輸入電壓訊號Vin漏電之現象，並進行補償。補償單元200用以偵測輸入電壓訊號Vin充放電速度過慢之現象，並進行補償。補償單元300用以偵測輸入電壓訊號Vin充放電不足之現象，並進行補償。
時序控制單元400依據一時序訊號Vst以第一訊號框(frame)F1、第二訊號框F2及第三訊號框F3為一周期CY輪流啟動此些補償單元100、200、300。請參照第1B圖，其繪示時序訊號Vst、第一啟動訊號C1、第二啟動訊號C2及第三啟動訊號C3之波形圖。時序訊號Vst於第一訊號框F1之初、第二訊號框F2之初及第三訊號框F3之初皆位於高位準而開啟第一開關SW1、第二開關SW2及第三開關SW3。在第一訊號框F1之初，第一啟動訊號C1位於高位準而能夠導通第四開關SW4，第二啟動訊號C2及第三啟動訊號C3位於低位準而無法導通第五開關SW5及第六開關SW6，使得輸入電壓訊號Vin能夠輸入至補償單元100。在第二訊 號框F2之初，第二啟動訊號C2位於高位準而能夠導通第五開關SW5，第一啟動訊號C1及第三啟動訊號C3位於低位準而無法導通第四開關SW4及第六開關SW6，使得輸入電壓訊號Vin能夠輸入至補償單元200。在第三訊號框F3之初，第三啟動訊號C3位於高位準而能夠導通第六開關SW6，第一啟動訊號C1及第二啟動訊號C2位於低位準而無法導通第四開關SW4及第五開關SW5，使得輸入電壓訊號Vin能夠輸入至補償單元300。
透過上述時序控制單元400的控制，補償單元100、補償單元200及補償單元300能夠輪流地被啟動，並進行偵測與補償程序。請參照第2圖，其繪示根據本發明一實施例之電壓補償方法的流程圖。在步驟S100中，以補償單元100偵測輸入電壓訊號Vin是否發生漏電、突波等異常，並於偵測到輸入電壓訊號Vin異常時，補償輸入電壓訊號Vin。在步驟S200中，以補償單元200偵測輸入電壓訊號Vin是否發生充放電過慢等異常，並於偵測到輸入電壓訊號Vin異常時，補償輸入電壓訊號Vin。在步驟S300中，以補償單元300偵測輸入電壓訊號Vin是否發生充放電不足等異常，並於偵測到輸入電壓訊號Vin異常時，補償輸入電壓訊號Vin。步驟S100、步驟S200及步驟S300之順序並不以第2圖為限，其順序係可任意調整。
請參照第3圖，其繪示根據本發明之一實施例之補償單元100的示意圖。補償單元100至少包括一比較器130、一第一開關110及一第二開關120。比較器130耦接於輸入電壓訊號Vin及一參考電壓訊號Vr1。第一開關110耦接於比較器130及一時脈 訊號Vck。一緩衝器140位於第一開關110及第二開關120之間。第二開關120耦接於緩衝器140及補償電壓訊號Vcm1。
以下更搭配一流程圖詳細說明上述各項元件之操作。請參照第4圖，其繪示第2圖之步驟S100之細部流程圖。在步驟S110中，比較器130比較輸入電壓訊號Vin與參考電壓訊號Vr1，以輸出一比較結果訊號Rs1。在本實施例中，輸入電壓訊號Vin輸入於比較器130之正極，參考電壓訊號Vr1輸入於比較器130之負極。
在步驟S120~S130中，當發生漏電或突波等異常而導致輸入電壓訊號Vin高於參考電壓訊號Vr1時，比較器130輸出之比較結果訊號Rs1位於高位準而能夠導通第一開關110，使得時脈訊號Vck經由第一開關110及緩衝器140輸入至第二開關120。
在步驟S140中，時脈訊號Vck週期地位於高位準而使第二開關120導通，使得補償電壓訊號Vcm1能夠輸出，以補償輸入電壓訊號Vin的異常。如此一來，在輸入電壓訊號Vin發生漏電或突波等異常時，補償電壓訊號Vcm1能夠自動地輸出並進行補償，使得輸入電壓訊號Vin的異常現象能夠即時排除。
根據上述電路設計，補償單元100在輸入電壓訊號Vin高於參考電壓訊號Vr1且時脈訊號Vck位於高位準時，會輸出補償電壓訊號Vcm1。以下更搭配圖示進行示例說明。請參照第5圖，其繪示輸入電壓訊號Vin沒有發生漏電或突波等異常之情況。在沒有異常情況時，除了在時間點A需給予驅動電壓以外，輸入 電壓訊號Vin均低於參考電壓訊號Vr1，而不會使補償電壓訊號Vcm1(繪示於第3圖)輸出。
在本實施例中，時脈訊號Vck於時間點A維持在低位準，使得時間點A不會誤將補償電壓訊號Vcm1(繪示於第3圖)輸出。
請參照第6圖，其繪示輸入電壓訊號Vin發生漏電或突波等異常之情況。於時間點B~J發生漏電、突波等異常時，輸入電壓訊號Vin高於參考電壓訊號Vr1，而在對應到時脈訊號Vck位於高位準之時間點B、C、F、G、J時，可使補償電壓訊號Vcm1(繪示於第3圖)輸出，以補償輸入電壓訊號Vin的異常情況。
請參照第7A圖，其繪示根據本發明之一實施例之補償單元200的示意圖。補償單元200至少包括一微分器230、一取樣器250、一第一比較器210、一第二比較器220及一多工器240。微分器230耦接於輸入電壓訊號Vin。取樣器250耦接於微分器230。第一比較器210及第二比較器220並聯地耦接於取樣器250。取樣器250輸出之充電微分電壓訊號Vin1’耦接於第一比較器210之一正極，一第一參考電壓訊號Vr21耦接於第一比較器210之一負極。取樣器250輸出之放電微分電壓訊號Vin2’耦接於第二比較器220之一負極，一第二參考電壓訊號Vr22耦接於第二比較器220之一正極。多工器240耦接於第一比較器210及第二比較器220。
以下更搭配一流程圖詳細說明上述各項元件之操作。請參照第8圖，其繪示第2圖之步驟S200之細部流程圖。在步 驟S210中，微分器230對輸入電壓訊號Vin微分後，輸出微分電壓訊號Vin’。微分電壓訊號Vin’代表輸入電壓訊號Vin之充放電速度。
在步驟S220中，取樣器250自微分電壓訊號Vin’取樣出充電微分電壓訊號Vin1’及放電微分電壓訊號Vin2’。請參照第7B圖，其繪示根據一實施例之取樣器250之示意圖。取樣器250包括一相反電路255、一第一比較電路251、一第二比較電路252、一第一開關253及一第二開關254。由第一節點L1輸入之微分電壓訊號Vin’輸入至相反電路255後，相反電路255輸出相反電壓V0。相反電壓V0與微分電壓訊號Vin’相反，使微分電壓訊號Vin’之充電部分轉為正值。
接著，相反電壓V0及一接地電壓VG輸入至第一比較電路251，以輸出一充電週期電壓V1。充電週期電壓V1可表示出充電週期。
充電週期電壓V1接著作為第一開關253的控制訊號，使得微分電壓訊號Vin’僅在充電週期能夠通過第一開關253，而輸出充電微分電壓訊號Vin1’至第二節點L2。
在另一方面，微分電壓訊號Vin’及接地電壓VG輸入至第二比較電路252，以輸出一放電週期電壓V2。放電週期電壓V2可表示出放電週期。
放電週期電壓V2接著作為第二開關254的控制訊號，使得微分電壓訊號Vin’僅在放電週期能夠通過第二開關254，而輸出放電微分電壓訊號Vin2’至第三節點L3。
在步驟S230中，第一比較器210比較充電微分電壓訊號Vin1’與一第一參考電壓訊號Vr21，以輸出一第一比較結果訊號Rs21。第一參考電壓訊號Vr21係為充電速度之要求值。在充電時，若充電微分電壓訊號Vin1’大於第一參考電壓訊號Vr21，則第一比較結果訊號Rs21為正值，以0代表；若充電微分電壓訊號Vin1’小於第一參考電壓訊號Vr21，則第一比較結果訊號Rs21為負值，以1代表。
在步驟S240中，第二比較器220比較放電微分電壓訊號Vin2’與一第二參考電壓訊號Vr22，以輸出一第二比較結果訊號Rs22。第二參考電壓訊號Vr22係為放電速度之要求值。在放電時，若放電微分電壓訊號Vin2’之絕對值大於第二參考電壓訊號Vr22之絕對值，則第二比較結果訊號Rs22為正值，以0代表；若放電微分電壓訊號Vin2’之絕對值小於第二參考電壓訊號Vr22之絕對值，則第二比較結果訊號Rs22為負值，以1代表。
在步驟S250中，多工器240依據第一比較結果訊號Rs21及第二比較結果訊號Rs22，選擇性地輸出補償電壓訊號Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24之其中之一。請參下表一，其表示多工器240之選擇對應表。輸入至多工器240之第一比較結果訊號Rs21及第二比較結果訊號Rs22可組合出四種情況，各種情 況皆有對應之補償電壓訊號Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24。多工器240可依據表一選擇對應之補償電壓訊號Vcm21、Vcm22、Vcm23、Vcm24之其中之一。
根據上述電路設計，補償單元200是在充放電速度過慢時，會輸出補償電壓訊號Vcm22、Vcm23、Vcm24。以下更搭配圖示進行示例說明。請參照第9圖，其繪示輸入電壓訊號Vin之充放電速度沒有異常之情況。在充電速度沒有異常情況時，充電微分電壓訊號Vin1’之絕對值大於第一參考電壓訊號Vr21之絕對值。在放電速度沒有異常情況時，放電微分電壓訊號Vin2’之絕對值大於第二參考電壓訊號Vr22之絕對值。因此，多工器240將選擇輸出補償電壓訊號Vcm21。
請參照第10圖，其繪示輸入電壓訊號Vin之充放電速度發生異常之情況。在充放電過程中，微分電壓訊號Vin’可能無法穩定地維持在預定值，而會逐漸減弱。如第10圖所示，在時間點K發生充電微分電壓訊號Vin1’之絕對值小於第一參考電壓 訊號Vr21之絕對值，並在時間點L發生放電微分電壓訊號Vin2’之絕對值小於第二參考電壓訊號Vr22之絕對值。因此，多工器240將選擇輸出補償電壓訊號Vcm24。
請參照第11圖，其繪示根據本發明之一實施例之補償單元300的示意圖。補償單元300至少包括一比較器310及一開關320。比較器310耦接於輸入電壓訊號Vin與一參考電壓訊號Vr3。開關320耦接於比較器310及一補償電壓訊號Vcm3。
以下更搭配一流程圖詳細說明上述各項元件之操作。請參照第12圖，其繪示第2圖之步驟S300之細部流程圖。在步驟S310中，比較器310比較輸入電壓訊號Vin與參考電壓訊號Vr3，以輸出一比較結果訊號Rs3。在本實施例中，輸入電壓訊號Vin輸入於比較器310之負極，參考電壓訊號Vr3輸入於比較器310之正極。
在步驟S320~S330中，當發生充電不足等異常，而導致輸入電壓訊號Vin低於參考電壓訊號Vr3時，比較器310輸出之比較結果訊號Rs3位於高位準而能夠導通開關320，使得補償電壓訊號Vcm3經由開關320輸出。
根據上述電路設計，補償單元300在輸入電壓訊號Vin低於參考電壓訊號Vr3時，會輸出補償電壓訊號Vcm3。以下更搭配圖示進行示例說明。請參照第13圖，其繪示輸入電壓訊號Vin沒有發生充電不足等異常之情況。在沒有異常情況時，輸入電 壓訊號Vin於進行驅動時，能夠高於參考電壓訊號Vr3，而不會使補償電壓訊號Vcm3(繪示於第11圖)輸出。
請參照第14圖，其繪示輸入電壓訊號Vin發生充電不足等異常之情況。於時間點M進行驅動時，發生充電不足之異常，輸入電壓訊號Vin低於參考電壓訊號Vr3，故補償單元300使補償電壓訊號Vcm3(繪示於第11圖)輸出，以補償輸入電壓訊號Vin的異常情況。
根據上述各種實施例，即使顯示面板長時間使用後，發生顯示面板之閘極驅動高電壓逐漸降低、突波、充放電速度不足，而導致電壓操作視窗逐漸縮小、畫面不穩定、畫面品質下降等情況，透過上述電壓補償電路及電壓補償方法之設計能夠有效解決此些問題。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

  1. 一種電壓補償電路，包括：三個補償單元，用以分別偵測一輸入電壓訊號是否異常，並於測到該輸入電壓訊號異常時，補償該輸入電壓訊號；以及一時序控制單元，依據一時序訊號以三個訊號框(frame)為一周期輪流啟動該些補償單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓補償電路，其中該些補償單元之其中之一包括：一比較器，用以比較該輸入電壓訊號與一參考電壓訊號，以輸出一比較結果訊號；一第一開關，耦接於該比較器，若該輸入電壓訊號高於該參考電壓訊號，則該比較結果訊號使該第一開關導通，以輸出一時脈訊號；以及一第二開關，耦接於該第一開關，該時脈訊號週期地使該第二開關導通，以於該輸入電壓訊號高於該參考電壓訊號時，輸出一補償電壓訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電壓補償電路，其中該輸入電壓訊號耦接於該比較器之一正極，該參考電壓訊號耦接於該比較器之一負極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電壓補償電路，其中該些補償單元之其中之一包括：一微分器，用以對該輸入電壓訊號微分後，輸出一微分電壓訊號；一取樣器，用以對該微分電壓訊號取樣出一充電微分電壓訊號及一放電微分電壓訊號；一第一比較器，耦接於該取樣器，該第一比較器用以比較該充電微分電壓訊號與一第一參考電壓訊號，以輸出一第一比較結果訊號；一第二比較器，耦接於該取樣器，該第二比較器用以比較該放電微分電壓訊號與一第二參考電壓訊號，以輸出一第二比較結果訊號；以及一多工器，耦接於該第一比較器及該第二比較器，該多工器依據該第一比較結果訊號及該第二比較結果訊號，選擇性地輸出一補償電壓訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電壓補償電路，其中該充電微分電壓訊號耦接於該第一比較器之一正極，該第一參考電壓訊號耦接於該第一比較器之一負極。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電壓補償電路，其中該放電微分電壓訊號耦接於該第二比較器之一負極，該第二參考電壓訊號耦接於該第二比較器之一正極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電壓補償電路，其中該些補償單元之其中之一包括：一比較器，用以比較該輸入電壓訊號與一參考電壓訊號，輸出一比較結果訊號；以及一開關，耦接於該比較器，若該輸入電壓訊號低於該參考電壓訊號，則該比較結果訊號使該開關導通，以輸出一補償電壓訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電壓補償電路，其中該輸入電壓訊號耦接於該比較器之一負極，該參考電壓訊號耦接於該比較器之一正極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電壓補償電路，其中該輸入電壓訊號用以驅動一閘極線。
  10. 一種電壓補償方法，包括：依據一時序訊號以三個訊號框(frame)為一周期輪流啟動三個補償程序；以及依序以該些補償程序分別偵測一輸入電壓訊號是否異常，並於偵測到該輸入電壓訊號異常時，補償該輸入電壓訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電壓補償方法，其中該些補償程序之其中之一包括：比較該輸入電壓訊號與一參考電壓訊號，以輸出一比較結果訊號；若該輸入電壓訊號高於該參考電壓訊號，則輸出一時脈訊號；以及以該時脈訊號週期地於該輸入電壓訊號高於該參考電壓訊號時，輸出一補償電壓訊號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電壓補償方法，其中該些補償程序之其中之一包括：對該輸入電壓訊號微分，以輸出一微分電壓訊號；對該微分電壓訊號取樣出一充電微分電壓訊號及一放電微分電壓訊號；比較該充電微分電壓訊號與一第一參考電壓訊號，以輸出一第一比較結果訊號；比較該放電微分電壓訊號與一第二參考電壓訊號，以輸出一第二比較結果訊號；以及依據該第一比較結果訊號及該第二比較結果訊號，選擇性地輸出一補償電壓訊號。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之電壓補償方法，其中該些補償程序之其中之一包括：比較該輸入電壓訊號與一參考電壓訊號，以輸出一比較結果訊號；以及若該輸入電壓訊號低於該參考電壓訊號，則輸出一補償電壓訊號。
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