CN102236188B - 栅极驱动方法、电路及液晶显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种栅极驱动方法、电路及液晶显示面板，其中栅极驱动电路包括：反馈电路，用于根据阵列基板上至少一个薄膜晶体管的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；控制电路，用于根据所述栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上薄膜晶体管的栅极工作电压。本发明提供的栅极驱动方法、电路及液晶显示面板，根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况，然后根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压，实现了根据开态电流适当调整TFT的栅极工作电压，避免了因栅极工作电压一直维持不变而带来的各种问题，提高了TFT-LCD工作性能。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种栅极驱动方法、电路及液晶显示面板。
背景技术
液晶显示器是常用的平板显示器，薄膜晶体管液晶显示器(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，简称：TFT-LCD)是液晶显示器中的主流产品。目前各公司设计的TFT-LCD在整个工作过程中，无论工作时间长短均采用相同的栅极工作电压(Vgh)。
图1为光照和暗室条件下沟道的开态电流(Ion)随栅极工作电压变化的示意图，图2为光照条件下沟道的开态电流随TFT开启时间变化的示意图。在实际使用过程中，TFT大多时间处于光照条件下，如图1所示，在光照条件下，TFT沟道区会因光照而产生光生载流子，导致光照条件下的Ion(图1中实线)高于暗室条件下的Ion(图1中虚线)；并且，当栅极工作电压很高时，对应的开态电流也很高。如图2所示，随着TFT开启时间的增加，若栅极工作电压一直维持较高，TFT的栅极偏压将增大，TFT会发生偏移现象，也会导致TFT Ion增加。上述情况也会造成栅极开启电压(Vth)增加，也会造成TFT关态电流(Ioff)增加，使得TFT性能变差，最终导致TFT-LCD工作性能下降，稳定性降低，寿命减短。
于2009年2月26日公开的、日本专利号：JP2009042485A的技术方案为与本申请最接近的现有技术。
发明内容
本发明提供一种栅极驱动方法、电路及液晶显示面板，能适当调整TFT的栅极工作电压，提高TFT-LCD工作性能。
本发明提供一种栅极驱动方法，包括：
根据阵列基板上至少一个薄膜晶体管的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
根据所述栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上薄膜晶体管的栅极工作电压。
本发明提供一种栅极驱动电路，包括：
反馈电路，用于根据阵列基板上至少一个薄膜晶体管的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
控制电路，用于根据所述栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上薄膜晶体管的栅极工作电压。
本发明提供一种液晶显示面板，包括上述栅极驱动电路，其中，所述栅极驱动电路位于所述液晶显示面板的显示区域外。
本发明提供的栅极驱动方法、电路及液晶显示面板，根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况，然后根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压，实现了根据开态电流适当调整TFT的栅极工作电压，避免了因栅极工作电压一直维持不变而带来的各种问题，提高了TFT-LCD工作性能。
附图说明
图1为光照和暗室条件下沟道的Ion随栅极工作电压变化的示意图；
图2为光照条件下沟道的Ion随TFT开启时间变化的示意图；
图3为本发明实施例一提供的栅极驱动方法的流程图；
图4为本发明实施例二提供的栅极驱动方法的流程图；
图5为本发明实施例三提供的栅极驱动方法的流程图；
图6为本发明实施例四提供的栅极驱动电路的结构示意图；
图7为本发明实施例五提供的栅极驱动电路的结构示意图；
图8为本发明实施例六提供的栅极驱动电路的结构示意图；
图9为本发明实施例七提供的液晶显示面板的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图3为本发明实施例一提供的栅极驱动方法的流程图。如图3所示，本实施例具体包括：
步骤101、根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
步骤102、根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压。
在上述步骤101中，根据检测到的阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取与之对应的栅极工作电压变化情况，例如：当检测出阵列基板上至少一个TFT的开态电流增加时，在保持相同的充电率的条件下，获取栅极工作电压适当降低的变化情况。
在上述步骤102中，当获取到栅极工作电压适当降低的变化情况，降低阵列基板上TFT的栅极工作电压。
本实施例提供的栅极驱动方法，根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况，然后根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压，实现了根据开态电流适当调整TFT的栅极工作电压，避免了因栅极工作电压一直维持不变而带来的各种问题，提高了TFT-LCD工作性能。
进一步的，对于阵列基板上用于显示的TFT来说，当其Ion增加时，要保持相同的充电率(即保持画面品质不变)，可以适当降低Vgh。基于此，本实施例提供的栅极驱动方法，当检测出阵列基板上至少一个TFT的开态电流增加时，可以获取栅极工作电压适当降低的变化情况，进而根据该变化情 况，降低阵列基板上TFT的栅极工作电压。这样在保证画面品质不变的情况下，降低了TFT栅极偏压，缓解了TFT偏移问题，提升了TFT性能，进而提升了TFT-LCD工作性能，延长了TFT-LCD的使用寿命。进一步的，通过适当降低栅极工作电压，还可以降低功耗。
图4为本发明实施例二提供的栅极驱动方法的流程图。如图4所示，本实施例具体包括：
步骤201、将阵列基板上位于显示区域内的至少一个显示TFT的漏极电压进行转换，得到该至少一个显示TFT的开态电流；
步骤202、根据至少一个显示TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
步骤203、根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压。
在上述步骤201中，可以检测阵列基板上位于显示区域内的至少一个显示TFT的漏极电压，该显示TFT是阵列基板上起显示功能的TFT。本步骤可以检测显示区域内任一个显示TFT的漏极电压，也可以检测显示区域内若干个显示TFT的漏极电压。具体地，可以将一V-I转换器的输入端与被检测的显示TFT的漏极连接，TFT是一个电压源器件，V-I转换器可以将其输出的电压信号转换为电流信号，输出的电流就是被检测TFT的Ion。
在上述步骤202中，根据至少一个显示TFT的开态电流，利用电压电流特性，可以获得Vgh变换情况。具体地，可以预先设定一Ion基准值；当检测了一个显示TFT时，获取V-I转换器输出的Ion信号相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变换情况；当检测了若干个显示TFT时，每个显示TFT的漏极都连接一V-I转换器，获取若干个V-I转换器输出的Ion信号的平均值，得到该Ion信号的平均值相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变换情况。
在上述步骤203中，根据Vgh变化情况触发Vgh电路使之输出到阵列基板有效显示区域的、控制TFT开关特性的Vgh进行相应变化。
本实施例直接对阵列基板上位于显示区域内的显示TFT进行检测，更为准确地获取到阵列基板上显示TFT的开态电流变化情况，进而更为准确地调整栅极工作电压。
图5为本发明实施例三提供的栅极驱动方法的流程图。如图5所示，本实施例具体包括：
步骤301、将阵列基板上位于显示区域外的至少一个检测TFT的漏极电压进行转换，得到该至少一个检测TFT的开态电流；
步骤302、根据至少一个检测TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
步骤303、根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压。
在上述步骤301中，可以检测阵列基板上位于显示区域外的至少一个检测TFT的漏极电压，该检测TFT是模拟阵列基板上显示TFT工作情况的器件，其个数可以为一个或多个。具体地，可以将一V-I转换器的输入端与检测TFT的漏极连接，检测TFT是一个电压源器件，V-I转换器可以将其输出的电压信号转换为电流信号，输出的电流就是被检测TFT的Ion。
在上述步骤302中，根据至少一个检测TFT的开态电流，利用电压电流特性，可以获得Vgh变换情况。具体地，可以预先设定一Ion基准值；当检测了一个检测TFT时，获取V-I转换器输出的Ion信号相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变换情况；当检测了若干个检测TFT时，每个检测TFT的漏极都连接一V-I转换器，获取若干个V-I转换器输出的Ion信号的平均值，得到该Ion信号的平均值相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变换情况。
在上述步骤303中，根据Vgh变化情况触发Vgh电路使之输出到阵列基板有效显示区域的、控制TFT开关特性的Vgh进行相应变化。
本实施例中，检测TFT是模拟阵列基板上显示TFT工作情况的器件，它位于显示区域外，专门用于提供检测功能，这样，不会对有效显示区域内的显示TFT的正常工作产生影响。
图6为本发明实施例四提供的栅极驱动电路的结构示意图。如图6所示，本实施例包括：反馈电路11以及控制电路12。其中：
反馈电路11用于根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取Vgh变化情况；控制电路12用于根据Vgh变化情况，调整阵列基板上TFT的Vgh。
反馈电路11与控制电路12连接，当反馈电路11获知阵列基板上至少一个TFT的Ion增加时，在保持相同的充电率的条件下，获取Vgh可以适当降低的变化情况；控制电路12根据该变化情况，降低阵列基板上TFT的Vgh。
本实施例提供的栅极驱动电路，反馈电路11根据阵列基板上至少一个TFT的开态电流，获取栅极工作电压变化情况，控制电路12根据栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上TFT的栅极工作电压，实现了根据开态电流适当调整TFT的栅极工作电压，避免了因栅极工作电压一直维持不变而带来的各种问题，提高了TFT-LCD工作性能。
进一步的，本实施例提供的栅极驱动电路，当反馈电路11获知阵列基板上至少一个TFT的开态电流增加时，可以获取栅极工作电压适当降低的变化情况，控制电路12根据该变化情况，降低阵列基板上TFT的栅极工作电压。这样在保证画面品质不变的情况下，降低了TFT栅极偏压，缓解了TFT偏移问题，提升了TFT性能，进而提升了TFT-LCD工作性能，延长了TFT-LCD的使用寿命。进一步的，通过适当降低栅极工作电压，还可以降低功耗。
图7为本发明实施例五提供的栅极驱动电路的结构示意图。如图7所示，本实施例在上述实施例四的基础上，还包括：至少一个V-I转换器20。图7仅示出了一个V-I转换器的情况。
反馈电路11具体用于根据阵列基板上位于显示区域内的至少一个显示TFT的开态电流，获取Vgh变化情况。至少一个V-I转换器20的输入端与至少一个显示TFT的漏极连接，至少一个V-I转换器20的输出端与反馈电路11连接。
本实施例需检测显示区域内任一个显示TFT或若干个显示TFT的开态电流，由于TFT是一个电压源器件，因此需要将其输出的电压信号转化成电流信号，V-I转换器20的作用就是将显示TFT输出的电压信号转化成电流信号，其得到的电流信号即为显示TFT的Ion信号。
V-I转换器20将该Ion信号传输到反馈电路11中，反馈电路11的主要功能是根据V-I转换器20输出的Ion和预设的Ion基准值获取Ion变化情况，根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变化情况。具体地，首先预先设定一Ion基准值，反馈电路11接收到显示TFT的Ion信号后，获取Ion信号相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变化情况。反馈电路11的这些功能可以采用现有的集成电路芯片来实现。
控制电路12根据上述反馈电路11反馈的Vgh变化情况来触发Vgh电路使之输出到有效显示区域的、控制TFT开关特性的Vgh进行相应变化。控制电路12的这些功能可以采用现有的集成电路芯片来实现。
本实施例直接对阵列基板上位于显示区域内的显示TFT进行检测，更为准确地获取到阵列基板上显示TFT的开态电流变化情况，进而更为准确地调整栅极工作电压。
图8为本发明实施例六提供的栅极驱动电路的结构示意图。如图8所示，本实施例在上述实施例四的基础上，还包括：位于显示区域外的至少一个检测TFT21和至少一个V-I转换器22。图8中仅示出了一个检测TFT和一个V-I转换器的情况。
其中，检测TFT21的漏极与V-I转换器22的输入端连接，V-I转换器22 的输出端与反馈电路11连接。反馈电路11具体用于根据至少一个检测TFT的开态电流，获取Vgh变化情况。
检测TFT21是一个与阵列基板显示区域内的显示TFT结构相近或相同的TFT器件，它也包括栅极(g端)、源极(s端)和漏极(d端)三个电极，该检测TFT21和显示TFT在同一工艺步骤中形成，即检测TFT21各个电极的使用材料和工艺形成过程与显示TFT相同。检测TFT21的栅极输入信号与显示TFT的栅极输入信号相近或相同，具体地，检测TFT21的栅极可以与阵列基板的栅线连接；检测TFT21的栅极也可以不与阵列基板的栅线连接，而是连接一输出直流信号或脉冲信号的信号线，只要保证检测TFT21的栅极输入信号与显示TFT的栅极输入信号相近即可。由于检测TFT21的结构与显示TFT结构相近或相同，且加压状态也与显示TFT相近或相同，这样在TFT-LCD工作期间，检测TFT21能真实反映显示TFT的工作情况。
由于TFT是一个电压源器件，因此需要将其输出的电压信号转化成电流信号，本实施例中V-I转换器22的作用就是将检测TFT21输出的电压信号转化成电流信号，其得到的电流信号即为检测TFT21的Ion信号，检测TFT21的Ion信号与显示TFT的Ion信号相同或相近。
V-I转换器22将该Ion信号传输到反馈电路11中，反馈电路11的主要功能是根据V-I转换器22输出的Ion和预设的Ion基准值获取Ion变化情况，根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变化情况。具体地，首先预先设定一Ion基准值，反馈电路11接收到检测TFT21的Ion信号后，获取Ion信号相对于Ion基准值的变化情况，然后根据Ion变化情况及电压电流特性，获取Vgh变化情况。
下面通过分别描述栅极驱动电路各部件的工作方式来进一步说明本实施例的技术方案。
检测TFT21：
本实施例通过在TFT-LCD面板的有效显示区域之外(包括与有效显示区 域相邻的位置)设置一个或者多个光敏器件，该光敏器件所处的环境，包括背光光照情况、外来光光照情况、背光反射光/折射光情况、所处的温度情况等，均与TFT-LCD面板有效显示区域内的TFT器件相同。该光敏器件可以为一非晶硅半导体开关器件，本实施例中具体为检测TFT21，检测TFT21所处的外界条件(如上所述各条件)均与有效显示区域内的显示TFT相同。检测TFT21的结构与有效显示区域内控制像素电极充放电的显示TFT相近或相同，以使检测TFT21的开关特性与有效显示区域内的显示TFT的开关特性相同或成一定规律性比例关系，进而使检测TFT21的电压电流特性能够直接地或者间接地反映出有效显示区域内的显示TFT的电压电流特性。
检测TFT21的栅极可以与阵列基板的栅线连接，这样检测TFT21和显示TFT的栅极输入信号相同。检测TFT21的栅极也可以连接一输出直流信号或脉冲信号的信号线，具体地，直流信号可以与阵列基板上显示TFT的栅极开启电压相同，脉冲信号的脉冲大小和周期均与有效显示区域内显示TFT栅极输入信号相同或相近。
检测TFT21的源极输入信号可以为有效显示区域内显示TFT源极输入信号中的任意一个电压，能够反映有效显示区域内显示TFT的工作性能即可。检测TFT21的源极输入信号可以为一直流信号，具体地，可以为有效显示区域内像素最高灰度的正电压信号，在源极输入信号中该最高灰阶正电压信号的电压是最大的，此电压的充电情况可以反映出像素区最坏的充电情况，如果此电压充电没有问题，则其他灰度下的电压充电均没有问题。如果为了平衡正负电压数据信号的差异，检测TFT21的源极输入信号也可以为公共电压(Vcom)，这样检测TFT21的偏压不会过大或过小。检测TFT21的源极输入信号也可以为一交流信号，具体地，可以为有效显示区域内像素最高亮度的正负电压灰阶信号或像素最低亮度的正负电压灰阶信号。
检测TFT21的漏极与V-I转换器22的输入端连接，检测TFT21的漏极输出的信号为一电压信号，该电压信号反映了检测TFT21 Ion的情况，检测 TFT21的漏极将该电压信号输出给V-I转换器22。
V-I转换器22
由于TFT是一个电压源器件，V-I转换器22需要将检测TFT21输出的电压信号转换为电流信号，其得到的电流信号即为检测TFT21的Ion信号，检测TFT21的Ion信号与显示TFT的Ion信号相同或相近。V-I转换器22的输出端与反馈电路11连接，V-I转换器22将Ion信号输出给反馈电路11。
反馈电路11
反馈电路11的作用是接收检测TFT21的Ion信号，根据设定的电流电压特性，获取与Ion信号变化情况对应的Vgh变化情况。
由于不同型号(这里的型号可以理解为显示器或者电视的尺寸，型号17”即17英寸，型号26”即26英寸)的像素负载不同，不同型号像素的TFT的Ion基准值也不同，因此在反馈电路11中，针对不同型号的像素，在该部分设定与之对应的Ion基准值，例如：对于型号17”，其Ion基准值为3.0uA，对于型号26”，其Ion基准值为4.0uA；这样，在制作型号17”的像素时，在反馈电路11中设定Ion基准值为3.0uA；在制作型号26”的像素时，在反馈电路11中设定Ion基准值为4.0uA。
以型号17”的像素为例，反馈电路11中预先设定的Ion基准值为3.0uA。假设反馈电路11接收到V-I转换器22传输的Ion信号达到4.0uA，它与Ion基准值偏差了1uA，反馈电路11根据电压电流特性曲线，可得出Vgh可以降低0.5V；如果随着液晶工作时间的继续增加，反馈电路11接收到Ion信号增加到5uA，它与Ion基准值偏差了2uA，反馈电路11根据电压电流特性曲线，可得出Vgh可以降低1V。
进一步的，反馈电路11还可以包括一Ion基准值初始化的功能器件，该器件的主要功能是在TFT-LCD面板工作之初，检测来自检测TFT21的Ion信号，将该Ion信号的值自动设定为与该型号对应的Ion基准值，后续随着TFT-LCD面板工作时间的增加，反馈电路11根据该Ion基准值执行与上述相 同的处理方式。
本实施例中反馈电路11的上述功能可以采用现有的集成电路芯片来实现。
控制电路12
根据上述反馈电路11反馈的Vgh变化情况来触发Vgh电路使之输出到有效显示区域的、控制TFT开关特性的Vgh进行相应变化。若检测TFT21的栅极不与阵列基板的栅线连接，反馈电路11也可将Vgh变化情况反馈到控制检测TFT21的栅极输入信号的电路中，以便检测TFT21的栅极输入信号与液晶有效显示区的显示TFT的栅极信号加载情况相同，来准确反映像素TFT的变化情况。
本实施例中控制电路12的上述功能可以采用现有的集成电路芯片来实现。
本实施例中，检测TFT是模拟阵列基板上显示TFT工作情况的器件，它位于显示区域外，专门用于提供检测功能，这样，不会对有效显示区域内的显示TFT的正常工作产生影响。
本实施例采用了一个能真实反映像素的TFT工作性能的检测TFT，反馈电路根据检测TFT输出的Ion，获取Vgh变化情况，具体地，当检测TFT的Ion增加时，在保持相同的充电率的条件下，反馈电路可以反馈Vgh适当降低的变化情况，控制电路根据此情况调整全部像素的TFT的Vgh，这样在保证画面品质不变的情况下，通过降低Vgh来降低TFT栅极偏压，缓解TFT偏移问题，提升了TFT性能，进而提升了TFT-LCD工作性能，延长了TFT-LCD的使用寿命。进一步的，通过适当降低Vgh，还可以降低功耗。
图9为本发明实施例七提供的液晶显示面板的结构示意图。如图9所示，栅极驱动电路位于液晶显示面板31的显示区域32之外。
具体地，栅极驱动电路可以为上述实施例四或实施例五或实施例六提供的栅极驱动电路，图9中示出的是实施例六提供的栅极驱动电路，它包括检 测TFT21、V-I转换器22、反馈电路11和控制电路12，其中V-I转换器22、反馈电路11和控制电路12可以设置在液晶显示面板31中的印刷电路板33上。
图9中检测TFT21的栅极可以阵列基板上的栅线34连接，检测TFT21的源极可以与任一列像素TFT的源极35连接，但本实施例不仅限于此，可以参照实施例六中栅极输入信号和源极输入信号的相关描述，建立检测TFT21的栅极与源极与相关信号的连接关系。
当液晶显示面板中栅极驱动电路为实施例五提供的栅极驱动电路时，V-I转换器、反馈电路和控制电路可以设置在液晶显示面板的印刷电路板上，V-I转换器与显示区域内的显示TFT连接。
本实施例提供的液晶显示面板包括上述实施例四或实施例五或实施例六的栅极驱动电路，在保证画面品质不变的情况下，通过降低Vgh来降低TFT栅极偏压，缓解TFT偏移问题，提升了TFT性能，进而提升了TFT-LCD工作性能，延长了TFT-LCD的使用寿命。进一步的，通过适当降低Vgh，还可以降低功耗。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种栅极驱动电路，包括至少一个电压-电流转换器，其特征在于，还包括：
反馈电路，用于根据阵列基板上显示区域内的至少一个显示薄膜晶体管的开态电流，获取栅极工作电压变化情况，所述显示薄膜晶体管的漏极与所述电压-电流转换器的输入端连接，所述电压-电流转换器的输出端与所述反馈电路连接；
控制电路，用于根据所述栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上显示薄膜晶体管的栅极工作电压。
2.一种栅极驱动方法，所述方法应用于如权利要求1所述的栅极驱动电路中，其特征在于，包括：
反馈电路根据阵列基板上显示区域内的至少一个显示薄膜晶体管的开态电流，获取栅极工作电压变化情况；
控制电路根据所述栅极工作电压变化情况，调整阵列基板上显示薄膜晶体管的栅极工作电压。
3.根据权利要求2所述的栅极驱动方法，其特征在于，还包括：
将阵列基板上位于显示区域内的至少一个显示薄膜晶体管的漏极电压进行转换，得到所述至少一个显示薄膜晶体管的开态电流。
4.一种包括上述权利要求1所述的栅极驱动电路的液晶显示面板，其特征在于，所述栅极驱动电路位于所述液晶显示面板的显示区域外。
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