CN102956214A - 一种公共电极驱动单元、液晶显示面板和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种公共电极驱动单元、液晶显示面板和液晶显示装置，用于为液晶显示面板中的公共电极提供驱动电压，液晶显示面板中包括像素电极、栅极驱动单元，其特征在于，公共电极驱动单元包括：连接在栅极驱动单元和公共电极之间的输出单元，输出单元用于当栅极驱动单元输出第一驱动电压和第二驱动电压时，分别对应输出第三驱动电压和第四驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，第三驱动电压大于第四驱动电压；第一电压差和第二电压差相互抵消，其中，第一电压差为第一驱动电压和第二驱动电压相互转换时在像素电极上产生的压降，第二电压差为第三驱动电压和第四驱动电压相互转换时在像素电极上产生的压降。消除了液晶显示器的闪烁现象。

Description

一种公共电极驱动单元、液晶显示面板和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，特别是指一种公共电极驱动单元、液晶显示面板和液晶显示装置。

背景技术

液晶显示面板中，薄膜晶体管的栅极和漏极之间存在寄生电容C_gd，在如图1所示的像素电极上，栅极信号的变化通过寄生电容C_gd的耦合作用会在像素电极上产生一个电压差ΔV_p，使得原本绝对值相同的正负显示电压不再关于公共(common)电极呈对称性，导致出现了不同的灰阶，液晶显示装置会因此产生闪烁现象。

现有技术中，调节公共电极输出的直流电压，使得公共电极上电压的下降量与像素电极上的电压差ΔV_p相同；或者，针对液晶面板上的ΔV_p的不均一性，对液晶面板的不同部分提供不同的直流电压来消除闪烁。

现有技术存在如下问题：调节公共电极的直流电压消除闪烁现象的过程需要根据测试结果和计算来实现，这一过程过于复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种公共电极驱动单元、液晶显示面板和液晶显示装置，解决现有技术中，调节公共电极的直流电压消除闪烁现象的过程需要根据结果和计算来实现，而这一过程过于复杂的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种公共电极驱动单元，用于为液晶显示面板中的公共电极提供驱动电压，所述液晶显示面板中包括像素电极、栅极驱动单元，所述公共电极驱动单元包括：连接在所述栅极驱动单元和所述公共电极之间的输出单元，所述输出单元用于当所述栅极驱动单元输出第一驱动电压和第二驱动电压时，分别对应输出第三驱动电压和第四驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，所述第三驱动电压大于所述第四驱动电压；第一电压差和第二电压差相互抵消，其中，所述第一电压差为所述第一驱动电压和所述第二驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降，所述第二电压差为所述第三驱动电压和第四驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降。

所述的公共电极驱动单元中，所述输出单元具体为反相器；所述反相器的输入端，与所述栅极驱动单元的输出端电连接，用于接收所述第一驱动电压或者所述第二驱动电压；所述反相器的输出端，与所述公共电极电连接，用于输出所述第三驱动电压或者所述第四驱动电压。

所述的公共电极驱动单元中，所述反相器中包括：第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的漏极电连接，并且所述第一薄膜晶体管的源极作为所述反相器的输出端；所述第二薄膜晶体管的栅极与所述栅极驱动单元的输出端电连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述栅极驱动单元的低电平端电连接。

所述的公共电极驱动单元中，所述反相器中包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的栅极电连接；所述第二薄膜晶体管的漏极与所述器件工作电压电连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第三薄膜晶体管的漏极和所述反相器的输出端相互电连接；所述第三薄膜晶体管的栅极与所述栅极驱动单元的输出端电连接，所述第三薄膜晶体管的源极与所述栅极驱动单元的低电平端电连接。

所述的公共电极驱动单元中，所述第一电压差满足：

其中，Vgl为第一驱动电压，即栅极驱动单元输出的低电位电压，Vgh为第二驱动电压，即栅极驱动单元输出的高电位电压，C_gd为像素电极与栅极线之间的寄生电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

所述的公共电极驱动单元中，所述第二电压差ΔV_inverter满足： ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{inverter}}=\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2}),$ 其中，V_common1为第三驱动电压，V_common2为第四驱动电压，C_st为像素电极与公共电极之间的存储电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

一种液晶显示面板，包括以上所述的公共电极驱动单元。

一种液晶显示装置，包括以上所述的液晶显示面板。

本发明的技术方案的有益效果如下：反相器的输出端输出的反相电平在公共电极处形成Common脉冲信号，通过改变反相电平来控制公共电极处的Common脉冲信号，使得Common脉冲信号与栅极信号在像素电极处反相而互相抵消，抵消了栅极信号在像素电极处产生的电压差，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态，消除了液晶显示器的闪烁现象。

附图说明

图1表示显示单元的结构示意图；

图2表示本发明一个实施例的栅极驱动单元+反相器内部结构示意图；

图3表示与栅极信号相对应的Common脉冲信号波形图；

图4表示液晶显示器的液晶面板结构示意图；

图5表示本发明另一实施例的栅极驱动单元+反相器内部结构示意图；

图6表示与多个栅极信号对应的Common脉冲信号波形图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，像素电极与公共电极之间存在存储电容C_st，薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)的栅极和漏极之间存在寄生电容C_gd；源极线和像素电极之间存在电容C_sp，C_all为像素电极处的复合电容，由电容C_st、C_gd、C_sp、C_lc，以及其他可能存在的电容复合作用而成，在图1中，C_all＝C_st+C_gd+C_sp+C_lc。

栅极线打开和关闭的过程中，打开状态下向像素开关输出高电压Vgh(即第二驱动电压)，关闭状态下输出低电压Vgl(即第一驱动电压)，变化的栅极信号Vgh和Vgl在像素电极处产生第一电压差ΔV_p，

本发明实施例提供一种公共电极驱动单元，用于为液晶显示面板中的公共电极提供驱动电压，所述液晶显示面板中包括像素电极、栅极驱动单元，如图2所示，所述公共电极驱动单元包括：

连接在所述栅极驱动单元和所述公共电极之间的输出单元，所述输出单元用于当所述栅极驱动单元输出第一驱动电压和第二驱动电压时，分别对应输出第三驱动电压和第四驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，第三驱动电压大于第四驱动电压；

第一电压差和第二电压差相互抵消，其中，所述第一电压差为所述第一驱动电压和所述第二驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降，所述第二电压差为所述第三驱动电压和第四驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降。

应用所提供的技术方案，反相器的输出端输出的反相电平在公共电极处形成Common脉冲信号，通过改变反相电平来控制公共电极处的Common脉冲信号，使得脉冲信号变化时对像素电极进行耦合后在像素电极处产生的电压差和栅极信号变化时在像素电极处产生的电压差互相抵消，抵消了栅极信号在像素电极处产生的第一电压差ΔV_p，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态，消除了液晶显示器的闪烁现象。

栅极驱动单元具体可以是阵列基板行驱动(Gate Driver on Array)，栅极信号包括第一驱动电压和第二驱动电压，Common脉冲信号包括第三驱动电压和第四驱动电压。

在一个优选实施例中，如图2所示，输出单元具体为反相器；

反相器的输入端，与栅极驱动单元的输出端Gout电连接，用于接收所述第一驱动电压或者所述第二驱动电压；

反相器的输出端，与所述公共电极电连接，用于输出所述第三驱动电压或者所述第四驱动电压。

在一个优选实施例中，如图2所示，反相器中包括：第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2；

所述第一薄膜晶体管T1的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压VDD，所述第一薄膜晶体管T1的源极与所述第二薄膜晶体管T2的漏极电连接，并且作为所述反相器的输出端Vcom；

所述第二薄膜晶体管T2的栅极与所述栅极驱动单元的输出端Gout电连接，第二薄膜晶体管T2的源极与所述栅极驱动单元的低电平端VSS电连接。

栅极驱动单元初始输出第一驱动电压Vgl，由于第一驱动电压Vgl是低电平，此时第二薄膜晶体管T2是截止状态，反相器接入的高电平器件工作电压VDD使第一薄膜晶体管T1导通，此时输出端Vcom对应输出第三驱动电压V_common1。当栅极驱动单元输出由第一驱动电压Vgl变为第二驱动电压Vgh时，由于第二驱动电压Vgh是高电平，所以第二薄膜晶体管T2导通，同时，期间工作电压VDD使第一薄膜晶体管T1也导通，此时，输出端Vcom的输出由第三驱动电压V_common1变为第四驱动电压V_common2；同样的，当栅极驱动单元的输出由第二驱动电压Vgh变为第一驱动电压Vgl时，对应的，输出端Vcom的输出由第四驱动电压V_common2变为第三驱动电压V_common1，第三驱动电压V_common1大于第四驱动电压V_common2，第三驱动电压V_common1和第四驱动电压V_common2的大小是由第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2的大小以及器件工作电压VDD决定的。

在一个优选实施例中，如图5所示，反相器中包括：第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2和第三薄膜晶体管M3；

所述第一薄膜晶体管M1的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压，所述第一薄膜晶体管M1的源极与所述第二薄膜晶体管M2的栅极电连接；

所述第二薄膜晶体管M2的漏极与所述器件工作电压电连接，所述第二薄膜晶体管M2的源极与所述第三薄膜晶体管M3的漏极和所述反相器的输出端相互电连接；

所述第三薄膜晶体管M3的栅极与所述栅极驱动单元的输出端Gout电连接，第三薄膜晶体管M3的源极与所述栅极驱动单元的低电平端VSS电连接。

栅极驱动单元初始输出第一驱动电压Vgl，由于第一驱动电压Vgl是低电平，因此第三薄膜晶体管M3处于截止状态，反相器接入的高电平器件工作电压VDD使第一薄膜晶体管M1和第二薄膜晶体管M2都导通，此时输出端Vcom输出第三驱动电压V_common1，当栅极驱动单元输出由第一驱动电压Vgl变为第二驱动电压Vgh时，由于第二驱动电压Vgh是高电平，所以第二驱动电压Vgh使第三薄膜晶体管M3导通，此时，输出端Vcom的输出由第三驱动电压V_common1变为第四驱动电压V_common2，同样的，当栅极驱动单元的输出由第二驱动电压Vgh变为第一驱动电压Vgl时，对应的，输出端Vcom的输出由第四驱动电压V_common2变为第三驱动电压V_common1，第三驱动电压V_common1大于第四驱动电压_common2，第三驱动电压V_common1和第四驱动电压V_common2的大小是由第一薄膜晶体管M1、第二薄膜晶体管M2、第三薄膜晶体管M3的大小以及器件工作电压VDD决定的。

如图4所示是显示面板中栅极驱动电路+反相器电路和栅线以及公共电极线的连接关系图。具体的，栅极驱动电路的输出连接对应行的栅线G1、G2、G3……Gn，反相器电路的输出连接对应行的公共电极线Vcom1、Vcom2、Vcom3……VcomN。图4的显示面板的像素单元的等效电路结构如图1所示。在每一行的像素电极上，栅极信号突变，第一驱动电压Vgl和第二驱动电压Vgh之间互换，这一互换过程通过寄生电容C_gd的耦合作用，在像素电极处产生第一电压差，同时，公共电极驱动单元（即反相器）输出的第三驱动电压V_common1和第四驱动电压V_common2之间互换，这一互换过程通过存储电容C_st的作用，在像素电极处产生与第一电压差绝对值相等、极性相反的第二电压差，第一电压差能够与第二电压差在像素电极处互相抵消，在不增加电路芯片(IC)的情况下实现了对每行像素电极的第一电压差进行补偿，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态。

在一个优选实施例中，第一电压差满足：

其中，Vgl为第一驱动电压，即栅极驱动单元输出的低电位电压，Vgh为第二驱动电压，即栅极驱动单元输出的高电位电压，C_gd为像素电极与栅极线之间的寄生电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

在一个优选实施例中，第二电压差ΔV_inverter满足： ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{inverter}}=\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2}),$ 其中，V_common1为第三驱动电压，V_common2为第四驱动电压，C_st为像素电极与公共电极之间的存储电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

当ΔV_inverter与ΔV_p在像素电极处能够相互抵消时，满足 $(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2})=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C_{\mathrm{st}}}(V_{\mathrm{gh}}-V_{\mathrm{gl}}).$ 根据这一公式，已知栅极驱动单元输出的栅极信号的高电平Vgh和低电平Vgl，寄生电容C_gd和存储电容C_st的大小，就可以知道需要的压差V_common1-V_common2，调节反相器的高电平端接的器件工作电压VDD，以及第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的大小就可以得到所需的由Vcom输出的第三驱动电压V_common1或者第四驱动电压V_common2，得到如图3所示的Common脉冲信号。

在一个应用场景中，上述情况设定第一驱动电压，第二驱动电压，第三驱动电压和第四驱动电压各自的大小，第一驱动电压用于打开与栅极线连接的薄膜晶体管，对应的，此时公共电极驱动单元产生的第三驱动电压；第二驱动电压则用于关闭薄膜晶体管，对应的公共电极驱动单元产生的第四驱动电压。

当栅极驱动单元输出的第一驱动电压结束，即，从第一驱动电压变换到第二驱动电压时，第一驱动电压与第二驱动电压互相转换时在像素电极上产生了第一电压差 ${\mathrm{\ΔV}}_p=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{gh}}-V_{\mathrm{gl}}).$

公共电极驱动单元在栅极驱动单元输出第一驱动电压的同时，应当输出第三驱动电压，在栅极驱动单元输出第二驱动电压的同时，则应当输出第四驱动电压。在第一驱动电压变换到第二驱动电压时，公共电极驱动单元输出的信号也同时从第三驱动电压变换到第四驱动电压。

第三驱动电压与第四驱动电压互相转换时在像素电极上产生了第二电压差 ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{inverter}}=\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2}).$

第一电压差

在像素电极上发生的作用，与第二电压差 ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{inverter}}=\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2})$ 在像素电极上发生的作用能够互相抵消，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态。

在一个优选实施例中，反相器中的各个薄膜晶体管的尺寸应当满足条件：使得第一电压差与第二电压差的绝对值相等。

在一个优选实施例中，器件工作电压的大小应当满足条件：使得第一电压差与第二电压差的绝对值相等。

由于公共电极驱动单元内部器件的尺寸以及提供的V_common1、V_common2能够满足条件 $(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2})=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C_{\mathrm{st}}}(V_{\mathrm{gh}}-V_{\mathrm{gl}}),$ 因此，第二电压差在像素电极上完全抵消了第一电压差在此处的作用。

如图6所示是图4中的栅极驱动电路和反相器的输出的时序图，反相器的输出Vcom1、Vcom2、Vcom3、……VcomN与对应行的栅极驱动电路的输出G1、G2、G3、……Gn是相互对应的。Common脉冲信号VcomN跟随着栅极信号Gn的变化而变化，在像素电极处每一次出现第一电压差时，Common脉冲信号产生的第二电压差ΔV_inverter同时出现在像素电极处并抵消了第一电压差ΔV_p；

由于每一帧栅极信号出现的时间点是不同的，因此像素电极处出现第一电压差的时间点也是不同的，因此Common脉冲信号应当在出现第一电压差的时间点上实时出现，使得该像素电极处的栅极信号与Common脉冲信号变化对像素电极处的作用相互抵消，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态。

采用了栅极驱动单元+反相器的技术，与栅极信号反相的Common脉冲信号对像素电极上的第一电压差ΔV_p进行补偿，由于产生的Common脉冲信号与栅极信号具有相同的周期，因此只需要为反相器输入一个器件工作电压，器件工作电压是由面板外部PCB电路板提供的而不需要额外的集成电路芯片。

本发明实施例提供一种液晶显示面板，如图4所示，液晶显示面板包括以上实施例所述的公共电极驱动单元。

本发明实施例还提供一种包括上述液晶显示面板的液晶显示装置，该液晶显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有显示功能的产品或部件。

采用本方案之后的优势是：采用了栅极驱动单元+反相器的电路，与栅极信号反相的Common脉冲信号对像素电极上的第一电压差进行补偿，由于采用栅极信号控制Common脉冲信号的周期，因此Common脉冲信号与栅极信号周期一致，只需要为反相器再增加一个器件工作电压，器件工作电压由面板外部PCB电路板的信号提供而不需要额外的集成电路芯片。面板不同行上的像素电极处的C_gd和C_st是固定大小的，由于延迟的影响，不同行的Vgh会略有差异，导致不同行的像素电极处的第一电压差可能不同，所以需要补偿的电压不同，需要相应的调整V_common1和V_common2，通过设置不同行上的反相器中的薄膜晶体管的尺寸，对VDD-VSS分压形成不同的Vcom输出，对不同的第一电压差做出满足 $(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2})=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C_{\mathrm{st}}}(V_{\mathrm{gh}}-V_{\mathrm{gl}})$ 的相应补偿，保持像素电极与公共电极之间的电压差值始终处于稳定状态，从而消除闪烁现象。

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 (8)

1.一种公共电极驱动单元，用于为液晶显示面板中的公共电极提供驱动电压，所述液晶显示面板中包括像素电极、栅极驱动单元，其特征在于，所述公共电极驱动单元包括：

连接在所述栅极驱动单元和所述公共电极之间的输出单元，所述输出单元用于当所述栅极驱动单元输出第一驱动电压和第二驱动电压时，分别对应输出第三驱动电压和第四驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，所述第三驱动电压大于所述第四驱动电压；

第一电压差和第二电压差相互抵消，其中，所述第一电压差为所述第一驱动电压和所述第二驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降，所述第二电压差为所述第三驱动电压和第四驱动电压相互转换时在所述像素电极上产生的压降。

2.根据权利要求1所述的公共电极驱动单元，其特征在于，所述输出单元具体为反相器；

所述反相器的输入端，与所述栅极驱动单元的输出端电连接，用于接收所述第一驱动电压或者所述第二驱动电压；

所述反相器的输出端，与所述公共电极电连接，用于输出所述第三驱动电压或者所述第四驱动电压。

3.根据权利要求2所述的公共电极驱动单元，其特征在于，所述反相器中包括：第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；

所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的漏极电连接，并且所述第一薄膜晶体管的源极作为所述反相器的输出端；

所述第二薄膜晶体管的栅极与所述栅极驱动单元的输出端电连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述栅极驱动单元的低电平端电连接。

4.根据权利要求2所述的公共电极驱动单元，其特征在于，所述反相器中包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管；

所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极通过所述反相器的高电平端接入器件工作电压，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的栅极电连接；

所述第二薄膜晶体管的漏极与所述器件工作电压电连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第三薄膜晶体管的漏极和所述反相器的输出端相互电连接；

所述第三薄膜晶体管的栅极与所述栅极驱动单元的输出端电连接，所述第三薄膜晶体管的源极与所述栅极驱动单元的低电平端电连接。

5.根据权利要求1所述的公共电极驱动单元，其特征在于，所述第一电压差ΔV_p满足：

其中，Vgl为第一驱动电压，即栅极驱动单元输出的低电位电压，Vgh为第二驱动电压，即栅极驱动单元输出的高电位电压，C_gd为像素电极与栅极线之间的寄生电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

6.根据权利要求1所述的公共电极驱动单元，其特征在于，所述第二电压差ΔV_inverter满足：

${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{inverter}}=\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{all}}}(V_{\mathrm{common}1}-V_{\mathrm{common}2}),$ 其中，V_common1为第三驱动电压，V_common2为第四驱动电压，C_st为像素电极与公共电极之间的存储电容，C_all为所述像素电极的所有耦合电容之和。

7.一种液晶显示面板，其特征在于，包括权利要求1~6任一项所述的公共电极驱动单元。

8.一种液晶显示装置，包括权利要求7所述的液晶显示面板。

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