一種柵極驅動電路的控制電路及其工作方法、液晶顯示器的製作方法

2023-04-25 06:26:26

專利名稱：一種柵極驅動電路的控制電路及其工作方法、液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器技術領域，尤其涉及一種柵極驅動電路的控制電路及其エ作方法、液晶顯示器。
背景技術：
傳統的液晶顯示器是利用外部驅動晶片電路驅動面板上的薄膜電晶體來控制像素實現影像顯示。隨著科技的不斷發展，為了減少傳統液晶顯示器上元件數目並降低其製造技術的成本，近年來，液晶顯示器逐漸發展成將驅動電路結構(代替外部驅動晶片電路)直接製作於顯示面板上，如將控制薄膜電晶體的柵極啟閉的柵極驅動電路(gate divercircuit)整合於液晶顯示面板的技術，即GOA(gate driver on array)技術。但是液晶顯示面板的基板的半導體特性較差，做成器件的精度較低，穩定性較差， 而溫度作為半導體的ー個重要性能參數，會影響半導體禁帶寬度及少數載流子濃度，引起一定的溫度漂移。所謂溫度漂移就是在正常的工作電壓下，因為溫度的變化而導致柵極驅動電路不能正常工作。例如，在溫度過低時，柵極驅動電路在正常的工作電壓下不能工作，導致TFT (Thin Film Transistor，薄膜場效應電晶體)無法正常工作；此時，需要調高柵極驅動電路工作電壓。而在當前的電路設計中，如圖I所示，直流轉直流電路13向電荷泵電路14提供脈衝寬度調製(Pluse Width Modulation, PWM)方波和基準電壓，由電荷泵電路14向柵極驅動電路16輸出驅動電壓VeH。為了避免因溫度變化引起的柵極驅動電路不能正常工作的問題，一般對柵極驅動電路的Vra的大小採用靜態可調的方式，所謂靜態可調就是將Vra值在初始化時設定為ー個固定的開啟電壓值。在對Vra採用靜態可調的方式下，不論溫度發生任何變化，都能讓柵極驅動電路接收到的工作電壓達到這ー固定的開啟電壓值，使驅動器件可以正常工作。但是為了保證柵極驅動電路在低溫下可以正常工作，Vra的大小可以設定得比柵極驅動電路正常的工作電壓要高ー些，但若把Vra的值設置的過高，在毎次啟動柵極驅動電路時都需要達到較高的電壓值，一方面會縮短TFT的壽命，另ー方面還增加了功能損耗。

發明內容
本發明實施例提供一種柵極驅動電路的控制電路及其工作方法，用以解決在低溫工作環境下柵極驅動電路不能正常開啟與在高溫工作環境下柵極驅動電路工作電壓過高導致的TFT壽命縮短、功能損耗増大的問題。ー種柵極驅動電路的控制電路，包括溫度傳感器，用於檢測柵極驅動電路的工作環境溫度；存儲器，用於存儲溫度與電壓值的對應關係，並在接收到溫度傳感器檢測到的溫度信息後，確定該溫度信息對應的電壓值；電荷泵電路，用於提供參考電壓；
電壓調整電路，用於根據存儲器發送的電壓值和電荷泵電路輸入的參考電壓，向柵極驅動電路輸出驅動電壓。ー種液晶顯示器，包括所述的柵極驅動電路的控制電路。一種柵極驅動電路的控制電路的工作方法，包括溫度傳感器檢測柵極驅動電路的工作環境的溫度，並將檢測到的溫度信息輸出；存儲器內在接收到溫度傳感器發送的溫度信息後，根據預先存儲溫度與電壓值的對應關係，確定對應的電壓值，並輸出；電壓調整電路根據接收到的電壓值和電荷泵電路輸入的參考電壓確定向柵極驅動電路輸出驅動電壓。
本發明有益效果如下本發明方案的實施例預先設定在各種不同的溫度環境下柵極驅動電路所需的Vra值，通過溫度傳感器採集到顯示器內的溫度信息後，確定當前的溫度環境下該溫度信息對應的電壓值，根據該電壓值和電荷泵電路提供參考電壓，向柵極驅動電路輸出驅動電壓，使柵極驅動電路可以更好地適應的環境溫度，克服了當前輸入的Vra值過高導致TFT壽命縮短、功能損耗增大的問題。


圖I為現有技術中顯示器柵極驅動電路的設計框圖；圖2為本發明實施例一的一種柵極驅動電路的控制電路的結構示意圖；圖3為柵極驅動電路在正常工作時不同的溫度環境下所需的Vra值的模擬實驗結果圖；圖4為電荷泵電路的電路圖；圖5為電荷泵電路正電壓的電路圖；圖6為電壓調整電路的電路結構圖；圖7為電荷泵電路負電壓的電路圖；圖8為顯不器基本驅動電路的結構不意圖；圖9為本發明實施例ニ的一種柵極驅動電路的控制電路的工作方法流程圖。
具體實施例方式為了實現本發明的目的，本發明提供了ー種柵極驅動電路的控制電路及其工作方法、液晶顯示器，在本發明的實施方案中，不再像現有技術那樣使用固定的Vra，而是預先設定在各種不同的溫度環境下柵極驅動電路所需的Vra值，通過溫度傳感器採集到顯示器內的溫度信息後，確定當前的溫度環境下該溫度信息對應的電壓值，根據該電壓值和電荷泵電路提供參考電壓，向柵極驅動電路輸出驅動電壓，使柵極驅動電路可以更好地適應的環境溫度，且克服了當前輸入的Vra值過高導致TFT壽命縮短、功能損耗増大的問題。下面結合說明書附圖對本發明實施例進行詳細說明。實施例一如圖2所示，為本發明方案實施例一的一種柵極驅動電路的控制電路的結構示意圖，該柵極驅動電路的控制電路包括溫度傳感器11、存儲器12、電荷泵電路14和電壓調整電路15，其中所述溫度傳感器11用於檢測柵極驅動電路的工作環境的溫度，並將檢測到的溫度信息輸出給存儲器12。較優地，溫度傳感器11可以是數字溫度傳感器，具有將檢測到的溫度信息轉換為數位訊號輸出給存儲器12的功能。所述溫度傳感器11可包括檢測模塊21和轉換模塊22，檢測模塊21用於檢測柵極驅動電路的工作環境的溫度，並將檢測到的溫度信息傳輸給轉換模塊22 ;轉換模塊22用於將接收到的顯示器當前工作環境的溫度信息轉換成數位訊號並輸出。例如，轉換模塊22可以是7bitA/D轉換裝置，將檢測模塊21檢測到的溫度信息轉換成由7位編碼構成的數位訊號進行輸出。具體地，以顯示器一般的工作溫度-20°C -50°C範圍，且以測量溫度的精度是TC的情況為例，轉換模塊22可預先存儲每ー溫度值與ー個數字編碼(如7位數字編碼)的對應關係，在接收到檢測模塊21發送的溫度信息後，可根據所述對應關係確定當前的溫度信息對應的7位數字編碼並輸出。所述存儲器12可以是電可擦除可編程存儲器(EEPROM)，也可以是其他形式的存儲器。以電可擦除可編程存儲器為例，可用於存儲在不同的溫度下，每ー溫度與該溫度下所對應的電壓值的對應關係，在接收到溫度傳感器11發送的溫度信息後，可確定對應的電壓值，並將該電壓值發送給電壓調整電路15。較優地，如果本實施例一中的溫度傳感器11是數字溫度傳感器，存儲器12接收到的溫度信息是數字編碼格式的溫度信息，則存儲器12可將確定的電壓值以數字編碼格式發送給電壓調整電路15。由於所有的溫度信息所對應的電壓值都是存儲在存儲器12中，每ー電壓值都有其存儲地址，因此，在存儲器12中可以存儲每ー溫度與該溫度下所對應的電壓值的存儲地址之間的對應關係，在接收到溫度傳感器11發送的溫度信息後，確定對應的存儲地址中存儲的電壓值，以達到根據溫度信息確定該溫度對應的電壓值的目的。在本實施例一的方案中，在顯示器的溫度過低時，正常工作電壓很難確保柵極驅動電路16能夠在低溫下開啟，進而導致TFT也不能打開；在顯示器的溫度過高吋，則可適當降低正常工作電壓，以減少功耗。如圖3所示，為柵極驅動電路16在正常工作時，不同的溫度環境下所對應的電壓值的模擬實驗結果圖，從圖3中可以看出，在顯示器一般的工作溫度-20°C _50°C範圍內，模擬各個不同的溫度環境吋，電壓值的取值範圍大致在Vmin至Vmax內，該Vmin和Vmax的值是模擬溫度實驗獲得的。當模擬的溫度環境是柵極驅動電路16適宜的工作環境吋，即圖3中溫度處於T1和T2 (假設T1小於T2)之間時，電壓值變化很小，該電壓值約等於柵極驅動電路16的正常工作電壓。當溫度小於T1時，隨著溫度的下降，對應的電壓值逐漸増大，直至増大至Vmax，確保柵極驅動電路16能夠在低溫下開啟；當溫度大於T2吋，隨著溫度的上升，對應的電壓值逐漸減小，直至減小至Vmin，確保柵極驅動電路16能夠在高溫下開啟且避免TFT壽命 縮短、功能損耗増大的問題。所述電荷泵電路14用於向電壓調整電路15提供用於產生Vra的參考電壓VMf。在本實施例一的方案中，電荷泵電路14可通過以下方式向電壓調整電路15提供參考電壓Vrtf :柵極驅動電路的控制電路中的直流轉直流電路13向電荷泵電路14提供PWM方波與基準電壓，作為電荷泵電路的輸入信號。電荷泵電路14中包括一個正極電路和一個負極電路，當基準電壓為正電壓時，正極電路工作，輸出V。作為參考電壓；當基準電壓為負電壓時，負極電路工作，輸出Vtjff為參考電壓，特殊地，可以將負極電路的基準電壓端接地，即基準電壓為0，如圖4所示。其中，所述正極電路的結構為電容的負極與直流轉直流電路提供的PWM方波連接，電容的正極與第一ニ極管D1的負極和第二ニ極管D2的正極相連，第一ニ極管D1的正極與直流轉直流電路提供的基準電壓相連，電荷泵電路14從第二ニ極管D2的負極輸出參考電壓。圖5為電荷泵電路14在基準電壓為正電壓時的電路圖，直流轉直流電路13提供的PWM方波的高電壓是Vbmax,低電壓是Vbmin，Vbmax與Vbmin之差為Vb ;直流轉直流電路13提供的基準電壓是Va ；p點電壓Vp等於c點電壓Vc。從圖5可以看出，當Vb = Vbmin時，電容處於低電平電容充電狀態，Va > Vb, Dl導通，P點電壓等於a點電壓，Uc表示b點和P點間電容兩端的電壓，即P點電壓與b點電壓之差，亦即a點電壓與b點電壓之差Va_Vbmin。當Vb = Vbmax吋，電容處於高電平放電狀態，Va = Vb, Dl不導通，Uc等於P點電壓與b點電壓之差VP-Vbmax。由於b點和P點間的電容兩端的電勢差不會突變，所以Va-Vbmin = Vp-Vbfflax,由此可知Vp = Va+Vb,即V。= Va+Vb,即正電壓狀態下輸出的參考電壓為Vref = V。= va+vb。電荷泵電路14將得到的VMf向電壓調整電路15輸出。所述電壓調整電路15用於根據電荷泵電路14輸入的VMf和存儲器12發送的電壓值，向柵極驅動電路16輸出驅動電壓。如圖6所示，為電壓調整電路15的電路結構圖，包括數模轉換器，具體可包括D/A轉換模塊、電阻R和放大電路，其中，D/A轉換模塊接收來自存儲的數字編碼格式的電壓值，電壓值通MDtl-Dlri以字符串的形式輸入，若Vra值是7位編碼的數位訊號，則D/A轉換模塊接收到的是Dtl-D6輸入的字符串，電阻R和放大電路用於在低阻抗條件下輸出電壓。需要說明的是，電壓調整電路的電路結構可以是圖6所示的電路結構，也可以是具有圖6功能的其他電路結構，這裡不做具體限定。電壓調整電路15接收電荷泵電路14輸入的Vref，根據以下公式⑴得到確定的驅動電壓，井向柵極驅動電路輸出Vgh =2"-1 + Dn_2 T-2 +... + A 21 + D0 2°) ( I )其中VeH是驅動電壓；VMf是參考電壓Atl-Dlri是電壓調整電路接收到的η位數字編碼格式的電壓值中的每一位中的字符內容。例如當電壓調整電路15接收到的是5位數字編碼格式的電壓值，電荷泵電路14輸入的參考電壓Vref為25V時，即當η = 5，Vref = 25V時，根據公式⑴可得到的Vra為匕=#(が+AhAhAれ叫。) 隨著電壓調整電路15接收到的5位數字編碼格式的形式不同，所得到的Vra也不同，以5位數字編碼格式為例可得表I中不同的VeH。
權利要求
1.一種柵極驅動電路的控制電路，其特徵在於，包括 溫度傳感器，用於檢測柵極驅動電路的工作環境溫度； 存儲器，用於存儲溫度與電壓值的對應關係，並在接收到溫度傳感器檢測到的溫度信息後，確定該溫度信息對應的電壓值； 電荷泵電路，用於提供參考電壓； 電壓調整電路，用於根據存儲器發送的電壓值和電荷泵電路輸入的參考電壓，向柵極驅動電路輸出驅動電壓。
2.如權利要求I所述的柵極驅動電路的控制電路，其特徵在於，所述溫度傳感器包括 檢測模塊，用於檢測柵極驅動電路的工作環境的溫度； 轉換模塊，用於將檢測模塊檢測到的溫度信息轉換成數位訊號並輸出至存儲器。
3.如權利要求I所述的柵極驅動電路的控制電路，其特徵在幹， 所述存儲器，具體用於存儲溫度與存儲電壓值的存儲地址的對應關係，並在接收到溫度傳感器檢測到的溫度信息後，從對應的存儲地址中確定該溫度信息對應的電壓值。
4.如權利要求I所述的柵極驅動電路的控制電路，其特徵在於，還包括 直流轉直流電路，用於向電荷泵電路提供脈衝寬度調製PWM方波與基準電壓，所述PWM方波的高電壓和低電壓的電壓差值為\，基準電壓的電壓值為Va ； 所述電荷泵電路，包括一個正極電路和ー個負極電路；正極電路中，電容的負極與直流轉直流電路提供的PWM方波連接，電容的正極與第一ニ極管的負極和第二ニ極管的正極相連，第一ニ極管的正極與直流轉直流電路提供的基準電壓相連，從第二ニ極管的負極輸出參考電壓，具體用於在基準電壓為正電壓時，輸出參考電壓的電壓值為Va+Vb;負極電路中，電容的正極與直流轉直流電路提供的PWM方波連接，電容的負極與第一ニ極管的正極和第二ニ極管的負極相連，第一ニ極管的負極與直流轉直流電路提供的基準電壓相連，從第ニニ極管的正極輸出參考電壓，具體用於在基準電壓為負電壓吋，輸出參考電壓的電壓值為 Va-Vb。
5.如權利要求I所述的柵極驅動電路的控制電路，其特徵在幹， 所述電壓調整電路，包括數模轉換器，具體用於在接收到的電壓值是數字編碼格式的電壓時，通過以下公式確定驅動電壓，井向柵極驅動電路輸出Vgh = (代—丨2"-1 + Dn_2T-2 十…+ A21 + A2。) 其中VeH是驅動電壓；VMf是參考電壓是電壓調整電路接收到的η位數字編碼格式的電壓中的每一位中的字符內容。
6.ー種液晶顯示器，其特徵在於，包括權利要求I 6任ー權利要求所述的柵極驅動電路的控制電路。
7.一種柵極驅動電路的控制電路的工作方法，其特徵在於，包括 溫度傳感器檢測柵極驅動電路的工作環境的溫度，並將檢測到的溫度信息輸出； 存儲器內在接收到溫度傳感器發送的溫度信息後，根據預先存儲溫度與電壓值的對應關係，確定對應的電壓值，並輸出； 電壓調整電路根據接收到的電壓值和電荷泵電路輸入的參考電壓確定向柵極驅動電路輸出驅動電壓。
8.如權利要求7所述的柵極驅動電路的控制電路的工作方法，其特徵在於，所述電壓調整電路根據接收到的電壓值和電荷泵電路輸入的參考電壓確定向柵極驅動電路輸出驅動電壓，具體包括 電壓調整電路在接收到的電壓值是數字編碼格式的電壓值時，通過以下公式確定驅動電壓，井向柵極驅動電路輸出 Vgh = (代—丨2"-1 + ZV22」-2 十…+ A21 + A2。) 其中VeH是驅動電壓；VMf是參考電壓是電壓調整電路接收到的η位數字編碼格式的電壓值中的每一位中的字符內容。
9.如權利要求7所述的柵極驅動電路的控制電路的工作方法，其特徵在於，所述電壓調整電路接收電荷泵電路輸入的參考電壓，具體包括 電壓調整電路在電荷泵電路處於正電壓狀態時，接收電荷泵電路輸入的電壓值為Va+Vb的參考電壓； 電壓調整電路在電荷泵電路在處於負電壓狀態時，接收電荷泵電路輸入的電壓值為Va-Vb的參考電壓； 所述Va是直流轉直流電路提供的基準電壓值，所述Vb是直流轉直流電路提供的PWM方波的高電壓和低電壓的電壓差值。
全文摘要
本發明方案公開了一種柵極驅動電路的控制電路及其工作方法、液晶顯示器，其主要內容為預先設定在各種不同的溫度環境下柵極驅動電路所需的VGH值，通過溫度傳感器採集到顯示器內的溫度信息後，確定當前的溫度環境下該溫度信息對應的電壓值，根據該電壓值和電荷泵電路提供參考電壓的電壓，使柵極驅動電路可以更好地適應的環境溫度，且克服了當前輸入的VGH值過高導致TFT壽命縮短、功能損耗增大的問題。
文檔編號G09G3/36GK102663980SQ201210109419
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者張鄭欣, 徐帥 申請人:北京京東方光電科技有限公司