CN104658501B - 电压转换电路、显示面板及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电压转换电路、显示面板和驱动方法。所述电压转换电路包括分压单元，其接收主像素区数据信号电压，对主像素区数据信号电压进行分压从而输出中间电压；反向单元，其在第一时钟信号和第二时钟信号的控制下将中间电压进行反向转换得到次像素区数据信号电压，使得次像素区的像素电压与主像素区的像素电压极性相反。本发明在改善VA显示模式色偏现象的同时，还能提高面板的显示品质。

Description

电压转换电路、显示面板及其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，具体地说，涉及一种电压转换电路、显示面板及其驱动方法。
背景技术
现有技术中，LCD(Liquid crystal displays)是一种广泛应用的平板显示器，其通过液晶开关调制背光源光场强度来实现画面显示。LCD具有多种显示模式，其中，VA(Vertical Alignment)模式是一种具有高对比度和宽视野角，且无须摩擦配向等优势的常见显示模式。但由于VA显示采用垂直转动的液晶，液晶分子双折射率的差异比较大，导致大视角下色偏(color shift)问题比较严重。
目前解决VA显示色偏问题的主流方法是8畴改善技术，使同一个子像素内的4个畴(主像素区)和另外4个畴(次像素区)的液晶分子转动角度不一样，从而改善色偏。改善色偏的方式主要有电容耦合(CC，capacitor/capacitor)技术、2D1G(一个亚像素具有一条扫描信号线和两条数据信号线)技术、2G1D(一个亚像素具有两条扫描信号线和一条数据信号线)技术、电荷分享(CS，charge sharing)技术和Vcom电压调制技术等等。
其中，大部分改善色偏的技术中主像素区和次像素区的液晶反转极性都是相同的，无法实现一个亚像素内主像素区和次像素区在同一帧以相反的极性显示图像。由于正负极性的像素电压的绝对值并不完全对称，所以每帧画面的亮度呈现周期性的高低变化。这种亮度的变化反应在人眼的视觉上就是显示面板的闪烁(flicker)，导致面板的显示效果变差。
2D1G技术是由一条扫描线同时驱动主像素区和次像素区，分别控制主像素区和次像素区的数据信号电压使得液晶分子的转动角度不同，从而实现8畴显示。2D1G技术虽然可使主像素区和次像素区在同一帧内以相反的极性显示图像，但是数据信号线的数量增多了一倍，驱动IC的管脚数量随之增大一倍，导致面板COF(chip on film)封装的成本增加。此外，为了同时驱动主像素区和次像素区，驱动IC的结构更为复杂，也会导致制造成本增加。
因此，亟需一种能够改善VA模式中的色偏现象且减少闪烁的显示面板。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中VA模式的显示面板闪烁较大的技术缺陷。
本发明提供一种电压转换电路，包括：
分压单元，其接收主像素区数据信号电压，对主像素区数据信号电压进行分压从而输出中间电压，所述中间电压的数值处于主像素区的数据信号电压和公共电压之间；
反向单元，其在第一时钟信号和第二时钟信号的控制下将中间电压进行反向转换得到次像素区数据信号电压，使得次像素区的像素电压与主像素区的像素电压极性相反。
在一个实施例中，所述分压单元包括串联连接的第一分压电容和第二分压电容；
第一分压电容的输入端连接主数据线，用于接收主像素区数据信号电压；
第二分压电容的输入端连接公共电极，用于接收公共电压；
第一和第二分压电容的连接端做为所述分压单元的输出端，用于输出中间电压。
在一个实施例中，所述反向单元包括保持电容、采样电压开关、初始化开关、参考电压开关和输出电压开关；
所述采样电压开关和初始化开关在第一时钟信号的控制下导通，所述采样电压开关将中间电压施加到保持电容的第一电极，所述初始化开关将公共电压施加到保持电容的第二电极，使得保持电容的第一电极和第二电极之间具备初始电位差，所述初始电位差为中间电压和公共电压之间的差值；
所述参考电压开关和输出电压开关的第二时钟信号的控制下导通，所述参考电压开关将公共电压施加到保持电容的第一电极，所述保持电容的第二电极产生次像素区数据信号电压，通过输出电压开关输出至次像素区。
在一个实施例中，公共电压与次像素区数据信号电压的差值与所述初始电位差相同。
在一个实施例中，所述采样电压开关的输入端与分压单元的输出端连接，所述采样电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接；
所述初始化开关的输入端与公共电极连接，所述初始化开关的输出端与保持电容的第二电极连接；
所述采样电压开关和初始化开关的控制端与第一时钟源连接，以接收第一时钟信号。
在一个实施例中，所述参考电压开关的输入端与公共电极连接，所述参考电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接；
所述输出电压开关的输入端与保持电容的第二电极连接，所述输出电压开关的输出端与次数据线连接；
所述参考电压开关和输出电压开关的控制端与第二时钟源连接，以接收第二时钟信号。
在一个实施例中，在主像素区数据信号到来之后提供第一时钟信号脉冲，在第一时钟信号脉冲结束后且扫描驱动信号到来之前提供第二时钟信号脉冲。
另一方面，本发明还提供一种液晶显示面板，包括显示区域和非显示区域，
所述显示区域包括：
扫描线，用于传输扫描驱动信号；
主数据线，用于传输主像素区数据信号；
次数据线，用于传输次像素区数据信号；
主像素区，根据扫描驱动信号和主像素区数据信号来显示图像；
次像素区，根据扫描驱动信号和次像素区数据信号来显示图像；
所述非显示区域位于显示区域的***，所述非显示区域包括：
上述电压转换电路，所述电压转换电路的输入端连接主数据线，所述电压转换电路的输出端连接次数据线。
另一方面，本发明还提供一种液晶显示面板的驱动方法，包括以下步骤：
向主数据线提供主像素区数据信号；
对主像素区数据信号电压进行分压得到中间电压；
在第一时钟信号和第二时钟信号控制下，对中间电压进行反向转换得到次像素区数据信号电压，并提供至次数据线；
向主像素区和次像素区提供扫描驱动信号，使得主像素区根据主像素区数据信号来显示图像，且次像素区根据次像素区数据信号来显示图像。
在一个实施例中，在对中间电压进行反向转换的步骤中包括：
在第一时钟信号的控制下，将中间电压施加到保持电容的第一电极，且将公共电压施加到保持电容的第二电极，使得保持电容的第一电极和第二电极之间具备初始电位差；
在第二时钟信号的控制下，将公共电压施加到保持电容的第一电极，使得保持电容的第二电极产生次像素区数据信号电压，其中，公共电压与次像素区数据信号电压的差值与所述初始电位差相同。
本发明实施例的有益效果在于，主像素区与次像素区的像素电压极性相反，并且，次像素区像素电压的绝对值小于主像素区像素电压的绝对值。保证主像素区和次像素区中液晶分子的转动角度不同，并且在同一帧中主像素区和次像素区以相反的极性显示图像。从而在一帧图像中不同极性的像素亮度可进行空间平均化，使整体画面不容易看到闪烁。在改善VA显示模式色偏现象的同时，还能提高面板的显示品质。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施例一的显示面板结构示意图；
图2是根据本发明实施例一的电压转换电路的结构示意图；
图3是根据本发明实施例一的信号时序图；
图4是根据本发明实施例二的电压转换电路的结构示意图；
图5是根据本发明实施例三的电压转换电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
本发明的实施例针对VA显示模式下的显示面板提供一种电压转换电路，设置在显示面板的非显示区域。该电压转换电路用于对提供至主像素区的数据信号电压进行分压和反向处理而得到次像素区的数据信号，实现主像素区与次像素区的像素电压极性相反，并且，次像素区像素电压的绝对值小于主像素区像素电压的绝对值。从而保证主像素区和次像素区中液晶分子的转动角度不同，并且在同一帧中主像素区和次像素区以相反的极性显示图像。这样以来，在一帧图像中不同极性的像素亮度可进行空间平均化，使整体画面不容易看到闪烁。
实施例一
图1是根据本实施例的液晶显示面板的结构示意图。显示面板100，例如是一种VA型显示面板，其包括显示区域110和非显示区域120，其中，非显示区域120位于显示区域110的***。扫描线GL和数据线DL分别沿第一方向和第二方向形成在显示面板100上。在显示区域110中扫描线GL和数据线DL彼此交叉。数据线DL包括主数据线DL1和次数据线DL2，主数据线DL1和次数据线DL2彼此平行且交替排列。其中，扫描线GL用于传输扫描驱动信号，主数据线DL1用于传输主像素区数据信号，次数据线DL2用于传输次像素区数据信号。
显示区域110中具有若干像素区P，每一像素区P连接至一扫描线GL，以及一对数据线DL1和DL2。像素区P划分为主像素区P1和次像素区P2。如图1所示，主像素区P1和次像素区P2均连接至扫描线GL，以同时接收扫描驱动信号。主像素区P1连接至主数据线DL1，以接收主像素区数据信号，并根据扫描驱动信号和主像素区数据信号来显示图像；次像素区P2连接至主数据线DL2，以接收次像素区数据信号，并根据扫描驱动信号和次像素区数据信号来显示图像。
主数据线DL1和次数据线DL2延伸至非显示区域120。在非显示区域120中形成有电压转换电路121，电压转换电路121的输入端连接主数据线DL1，输出端连接次数据线DL2，使得次像素区像素电压的变化与主像素区像素电压的变化相关联。具体而言，电压转换电路121包括分压单元和反向单元。其中，分压单元从主数据线DL1接收主像素区数据信号电压，对主像素区数据信号电压进行分压从而输出中间电压，该中间电压的数值处于主像素区的数据信号电压和公共电压之间。反向单元在第一时钟信号和第二时钟信号的控制下将中间电压进行反向转换，得到次像素区数据信号电压并输出至次数据线DL2，以使得次像素区的像素电压与主像素区的像素电压极性相反。
以下结合图2对电压转换电路121的结构进行详细说明。在图2中，分压单元的第一输入端连接至主数据线DL1，用于接收主像素区数据信号电压Vm，第二输入端连接至公共电极，用于接收公共电压。分压单元的根据主像素区数据信号电压和公共电压产生中间电压Vin，在输出端输出该中间电压Vin。
在图2中，反向单元包括保持电容、采样电压开关、初始化开关、参考电压开关和输出电压开关。其中，采样电压开关的输入端与分压单元的输出端连接，采样电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接。初始化开关的输入端与公共电极连接，初始化开关的输出端与保持电容的第二电极连接。采样电压开关和初始化开关的控制端均与第一时钟源连接，以接收第一时钟信号CLK1。
采样电压开关和初始化开关在第一时钟信号的控制下导通，采样电压开关将中间电压施加到保持电容的第一电极，初始化开关将公共电压施加到保持电容的第二电极，使得保持电容的第一电极和第二电极之间具备初始电位差，该初始电位差为中间电压和公共电压之间的差值。
参考电压开关的输入端与公共电极连接，参考电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接。输出电压开关的输入端与保持电容的第二电极连接，输出电压开关的输出端与次数据线连接。参考电压开关和输出电压开关的控制端均与第二时钟源连接，以接收第二时钟信号CLK2。
参考电压开关和输出电压开关的第二时钟信号的控制下导通，参考电压开关将公共电压施加到保持电容的第一电极，使得保持电容的第二电极产生次像素区数据信号电压Vs，通过输出电压开关输出至次数据线。
在本实施例中保持电容的两个电极并无极性区分，仅是为了便于描述记为第一电极和第二电极。在本实施例中，保持电容与采样电压开关相连的电极称为第一电极，另一电极称为第二电极。
其中，数据驱动信号、扫描驱动信号，以及第一时钟信号CLK1和第二时钟CLK2的时序关系如图3所示。这样以来，在扫描驱动信号到来后，主像素区根据从主数据线DL1上接收的数据信号电压Vm显示图像，而次像素区根据从次数据线DL2上接收的数据信号电压Vs显示图像。
实施例二
本实施例提供电压反转电路的一种具体结构。如图4所示，反向单元包括同一沟道类型的四个晶体管T1、T2、T3和T4，以及电容元件C3。
其中，晶体管T1相当于采样电压开关的一个具体示例，晶体管T2相当于参考电压开关的一个具体示例，晶体管T3相当于输出电压开关的一个具体示例，晶体管T4相当于初始化开关的一个具体示例。晶体管T1、T2、T3和T4例如为N型薄膜晶体管(TFT)。
在本实施例中，分压单元包括串联连接的电容C1和C2。其中，第一分压电容C1的输入端连接主数据线DL1，接收主像素区数据信号电压Vm；第二分压电容C2的输入端连接公共电极，接收公共电压Vcom。电容C1和C2的连接端作为分压单元的输出端，用于输出中间电压Vin。则中间电压Vin与主像素区数据信号电压Vm的关系可以表示为Vin＝(C1/(C1+C2))*(Vmain-Vcom)+Vcom。Vin与Vcom的压差小于Vm与Vcom的压差，并且可设定电容C1和C2的容量来调节中间电压Vin的数值大小。在显示面板的制程过程中，通过设计电容C1和C2的面积调节电容量。
对于多畴VA模式的显示面板，由于不同类型的液晶显示装置(例如平板电脑、手机或者液晶显示器)对主像素区和次像素区像素电压的要求并不相同。本实施例中采用串联电容C1和C2实现分压，并可灵活设定中间电压Vin的数值大小，从而灵活控制主像素区和次像素区像素电压的差值，可以有效改善视野角变化带来的色偏。
以下结合图4对本实施例中反向单元的结构进行详细说明。
T1和T4的栅极连接至第一时钟源以接收第一时钟信号CLK1。T1的源极耦接在分压单元的输出端，用于接收中间电压Vin。T1的漏极耦接在保持电容C3的第一电极。T4的源极耦接在公共电极，用于接收公共电压Vcom，T4的漏极耦接在保持电容C3的第二电极。
T2和T3的栅极连接至第二时钟源以接收第二时钟信号CLK2。T2的源极耦接在公共电极，用于接收公共电压Vcom。T2的漏极耦接在保持电容C3的第一电极。T3的源极耦接在保持电容C3的第二电极，T3的漏极耦接至次数据线DL2用于输出电压Vout。
以下参考图3所示的信号时序图说明本实施例中显示面板的驱动方法。
在t1时间段内，向主数据线DL1提供主像素区数据信号，主数据线DL1上的数据信号电压由低电平跳变至高电平。分压单元对主像素区数据信号电压进行分压得到中间电压Vin。
第一时钟信号CLK1由低电平跳变至高电平，T1和T4导通。T1导通，将中间电压Vin施加到保持电容C3的第一电极。T4导通，将公共电压Vcom施加到保持电容C3的第二电极，使得保持电容C3的第一电极和第二电极之间具备初始电位差ΔV＝Vin-Vcom。
在t2时间段内，第一时钟信号CLK1由高电平跳变至低电平，T1和T4截至，第二时钟信号CLK2由低电平跳变至高电平，T2和T3导通。T2导通，将公共电压Vcom施加到保持电容C3的第一电极。由于保持电容C3的第一电极上的电压由Vin变化为Vcom，且C3两个电极之间的初始电位差ΔV保持恒定，则保持电容C3的第二电极上产生的输出电压为Vout＝Vcom-ΔV。该输出电压Vout做为次像素区数据电压Vs，通过T3的漏极输出至次数据线DL2。
也就是说，当Vin输入的是比Vcom电位高ΔV的正极性电位时，输出的Vout是比Vcom电位低ΔV的负极性电位；当Vin输入的是比Vcom电位低ΔV的负极性电位时，输出的Vout是比Vcom电位高ΔV的正极性电位。
如此以来，在第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2控制下，对中间电压Vin进行反向转换得到次像素区数据信号电压Vs，并提供至次数据线DL2。从而使得主像素区的像素电压Vm和次像素区的像素电压Vs实现正负极性反转。
在t3时间段内，向主像素区和次像素区提供扫描驱动信号，扫描线GL上的扫描信号电压由低电平跳变至高电平。第二时钟信号CLK2保持为高电平，T2和T3保持导通。从而主像素区根据主像素区数据信号电压Vm来显示图像，且次像素区根据次像素区数据信号电压Vs来显示图像。
需要强调的是，由于分压单元的作用使得Vin与Vcom的压差(初始电位差ΔV)小于Vm与Vcom的压差，而反向单元的作用使得Vcom与Vs的压差与初始电位差ΔV相同，从而保证|Vs-Vcom|<|Vm-Vcom|，即次像素区像素电压的绝对值小于主像素区像素电压的绝对值，实现8畴VA模式显示面板的图像显示。
在t4时间段内，扫描线GL上的扫描信号电压由高电平跳变至低电平，第二时钟信号CLK2由高电平跳变至低电平，而主数据线DL1上的数据信号电压保持高电平。由于CLK2变为低电平，T2和T3截至。进一步，由于扫描线GL上的扫描信号电压为低电平，主像素区和次像素区停止接收数据信号电压。
至此为止，在t1至t4时间段内完成一行像素单元的图像显示。
从图3中可以看出，在每个帧周期中扫描驱动信号落后于主像素区数据信号一预定时间段(t1+t2)。在该预定时间段内，电压反向电路完成对主像素区数据信号电压Vm的分压和极性反转操作，得到次像素区数据信号电压Vs。在主像素区数据信号到来之后提供第一时钟信号脉冲CLK1。在CLK1有效的时间段t1内对中间电压Vin进行采样，并向保持电容C3充电使其具有初始电位差ΔV。在第一时钟信号脉冲CLK1结束后，且扫描驱动信号到来之前提供第二时钟信号脉冲CLK2，在CLK2有效的时间段t2内对中间电压Vin进行反向转换。
考虑到显示面板工作中存在馈通电压(feedthrough)，导致正负极性的像素电压并不完全与公共电压对称，本实施例尤其适用于馈通电压很小的显示面板，例如采用顶栅(Top Gate)结构的LTPS面板。
实施例三
与实施例二的区别在于，本实施例中采样电压开关和初始化开关中增加了两个晶体管T1’和T4’。如图5所示，T1’的栅极和源极短接并耦接至第一时钟源，以接收第一时钟信号CLK1。T1’的漏极与T1的栅极耦接。T4’的栅极和源极短接并耦接至第一时钟源，以接收第一时钟信号CLK1。T4’的漏极与T4的栅极耦接。
晶体管T1’和T4’可使反向单元工作更稳定。具体而言，在t1时间段内，当第一时钟信号CLK1由低电平跳变至高电平时，采样电压开关和初始化开关能够快速导通，当第一时钟信号CLK1由高电平跳变至低电平时，采样电压开关和初始化开关能够快速截至。
本领域技术人员容易理解，参考电压开关和输出电压开关也可采用类似结构，不再赘述。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：
分压单元，其接收主像素区数据信号电压，对主像素区数据信号电压进行分压从而输出中间电压，所述中间电压的数值处于主像素区的数据信号电压和公共电压之间；
反向单元，其在第一时钟信号和第二时钟信号的控制下将中间电压进行反向转换得到次像素区数据信号电压，使得次像素区的像素电压与主像素区的像素电压极性相反；
其中，所述反向单元包括保持电容、采样电压开关、初始化开关、参考电压开关和输出电压开关；
所述采样电压开关和初始化开关在第一时钟信号的控制下导通，所述采样电压开关将中间电压施加到保持电容的第一电极，所述初始化开关将公共电压施加到保持电容的第二电极，使得保持电容的第一电极和第二电极之间具备初始电位差，所述初始电位差为中间电压和公共电压之间的差值；
所述参考电压开关和输出电压开关的第二时钟信号的控制下导通，所述参考电压开关将公共电压施加到保持电容的第一电极，所述保持电容的第二电极产生次像素区数据信号电压，通过输出电压开关输出至次像素区。
2.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述分压单元包括串联连接的第一分压电容和第二分压电容；
第一分压电容的输入端连接主数据线，用于接收主像素区数据信号电压；
第二分压电容的输入端连接公共电极，用于接收公共电压；
第一和第二分压电容的连接端做为所述分压单元的输出端，用于输出中间电压。
3.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，公共电压与次像素区数据信号电压的差值与所述初始电位差相同。
4.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，
所述采样电压开关的输入端与分压单元的输出端连接，所述采样电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接；
所述初始化开关的输入端与公共电极连接，所述初始化开关的输出端与保持电容的第二电极连接；
所述采样电压开关和初始化开关的控制端与第一时钟源连接，以接收第一时钟信号。
5.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，
所述参考电压开关的输入端与公共电极连接，所述参考电压开关的输出端与保持电容的第一电极连接；
所述输出电压开关的输入端与保持电容的第二电极连接，所述输出电压开关的输出端与次数据线连接；
所述参考电压开关和输出电压开关的控制端与第二时钟源连接，以接收第二时钟信号。
6.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，在主像素区数据信号到来之后提供第一时钟信号脉冲，在第一时钟信号脉冲结束后且扫描驱动信号到来之前提供第二时钟信号脉冲。
7.一种液晶显示面板，其特征在于，包括显示区域和非显示区域，
所述显示区域包括：
扫描线，用于传输扫描驱动信号；
主数据线，用于传输主像素区数据信号；
次数据线，用于传输次像素区数据信号；
主像素区，根据扫描驱动信号和主像素区数据信号来显示图像；
次像素区，根据扫描驱动信号和次像素区数据信号来显示图像；
所述非显示区域位于显示区域的***，所述非显示区域包括：
如权利要求1-6中任一项所述的电压转换电路，所述电压转换电路的输入端连接主数据线，所述电压转换电路的输出端连接次数据线。
8.一种液晶显示面板的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
向主数据线提供主像素区数据信号；
对主像素区数据信号电压进行分压得到中间电压；
在第一时钟信号和第二时钟信号控制下，对中间电压进行反向转换得到次像素区数据信号电压，并提供至次数据线；
向主像素区和次像素区提供扫描驱动信号，使得主像素区根据主像素区数据信号来显示图像，且次像素区根据次像素区数据信号来显示图像。
9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，在对中间电压进行反向转换的步骤中包括：
在第一时钟信号的控制下，将中间电压施加到保持电容的第一电极，且将公共电压施加到保持电容的第二电极，使得保持电容的第一电极和第二电极之间具备初始电位差；
在第二时钟信号的控制下，将公共电压施加到保持电容的第一电极，使得保持电容的第二电极产生次像素区数据信号电压，其中，公共电压与次像素区数据信号电压的差值与所述初始电位差相同。
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