CN101739978B - 自动校准液晶vcom电压值的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动校准液晶VCOM电压值的装置及其方法，采用同一灰阶信号输入，通过比较正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值和负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值的大小，来自动调节VCOM电压值，使最终正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值等于负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值，完成VCOM电压值的自动校准，有效地避免和消除LCD屏闪烁。此方法具有稳定可靠、效率高、适应性强等优点，具有重要的应用价值。

Description

自动校准液晶VCOM电压值的装置及其方法

【技术领域】

本发明涉及LCD面板技术领域，尤其涉及一种自动校准液晶VCOM电压值的装置及其方法。

【背景技术】

如图1所示，目前通用的液晶显示装置由源驱动器1、门驱动器2、LCD面板3以及VCOM电压产生电路4组成。LCD(液晶显示)面板3包括m×n个像素，由于每个像素由R、G、B组成，则每一个像素应该包含3个像素单元5，每个像素单元5包含一个TFT(薄膜晶体管)和像素电容器。像素电容器包含显示电极和公共电极，显示电极与TFT的源极相连，而所有公共电极连接在一起，并与VCOM电压相连。另外TFT的漏极与源驱动器输出的信号Si(i为1，2，...，n)相连，栅极与门驱动器输出的信号Gj(j为1，2，...，m)相连。

像素电容器储存电压后使液晶面板中的液晶分子发生偏转，有光透过液晶分子从而显示灰阶。液晶分子一直向一个方向偏转后会破坏其特性，将使其不能随像素电容器上的电压偏转以显示不同灰阶，因此必须使液晶分子朝不同方向偏转。当像素电容器的显示电极电压高于公共电极电压，液晶分子正向偏转，称为正极性，此时像素信号Si的电压称为正极性信号电压；当像素电容的显示电极电压低公共电极电压，液晶分子反向偏转，称为负极性，此时像素信号Si的电压称为负极性信号电压。为避免破坏液晶分子的特性，像素电容器上的像素信号Si是正极性和负极性交替的信号。目前实现正极性和负极性信号交替的驱动方法有多种，但往往会引起液晶面板的画面闪烁。为避免闪烁，必须调节公共电极的VCOM电压，目前主要采用机械电位计来调节VCOM电压和数字VCOM校准器的方法。采用机械电位计来调节VCOM电压，存在可靠性差、调节时间长、不利于大批量生产等缺陷；而采用数字VCOM校准器，则存在调节范围小、适应性差、分辨率低等缺陷。且这两种方法均是根据人为的判断LCD屏是否闪烁来调整VCOM电压值，人为的主观性强，误差较大。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种自动校准VCOM电压值的装置及其方法，以自动调节VCOM电压，稳定可靠、效率高。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种自动校准VCOM电压值的装置，包括提供驱动信号S的液晶显示装置、VDDA电源、微处理器、用于缓冲输入驱动信号S的第一缓冲器以及用于缓冲输入VCOM电压信号的第二缓冲器、用于计算驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一、第二减法器、连接于第一缓冲器与第一、第二减法器之间用于校准控制的第一开关、用于缓冲输出驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第三、第四缓冲器、连接于第一、第二减法器与第三、第四缓冲器之间用于极性控制的第二、第三开关、通过I2C总线与MCU相连以用于产生和调节VCOM电压的数控电位器U8；其中，第二、第三开关上还分别连接有用于存储驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一、第二存储电容；微处理器用于处理驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值，并输出校准信号A_S至第一开关，以及输出极性信号P_S至第二、第三开关进行控制。

一种自动校准VCOM电压值的方法，包括如下步骤：

液晶显示装置输出驱动信号S，设其正极性信号电压为vt，负极性信号电压为vt’。数控电位器U8产生当前默认的VCOM电压信号；

微处理器MCU的P4口输出高电平的校准信号A_S使第一开关饱和导通，第一存储电容存储正极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值A(vt-VCOM)，即为MCU的P1口的电压，而第二存储电容存储负极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值A(VCOM-vt’)，即为MCU P2口的电压；

微处理器MCU在内部比较从P1口和P2口经过A/D转换后的数据，即比较正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值和负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值的大小；

根据比较的结果，微处理器MCU控制数控电位器对VCOM电压进行调节，最终使正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值等于负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值，完成VCOM电压值的自动校准

相较于现有技术，本发明自动校准VCOM电压值的装置及其方法，能够自动调节VCOM电压，有效地避免和消除LCD屏闪烁。此方法具有稳定可靠、效率高、适应性强等优点，具有重要的应用价值。

【附图说明】

图1为现有技术图示。

图2为本发明自动校准液晶VCOM电压值的装置的原理图。

图3为本发明自动校准液晶VCOM电压值的装置的数控电位器的原理图。

【具体实施方式】

本发明一种自动校准VCOM电压值的方法采用同一灰阶信号输入，通过比较正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值和负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值的大小，来自动调节VCOM电压值，使最终正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值等于负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值，完成VCOM电压值的自动校准。

请参阅图2所示，本发明自动校准液晶VCOM电压值的装置包括提供驱动信号S的液晶显示装置、用于缓冲输入驱动信号S的第一缓冲器、用于缓冲输入VCOM电压信号的第二缓冲器、用于校准控制的第一开关、用于计算驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一和第二减法器、用于极性控制的第二和第三开关、用于存储驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一和第二存储电容、用于缓冲输出驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第三和第四缓冲器、用于处理驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值，并输出校准信号A_S与极性信号P_S的微处理器MCU U7、通过I2C总线与MCU相连以用于产生和调节VCOM电压的数控电位器U8、以及为数控电位器提供供电的VDDA电源。

液晶显示装置输出驱动信号S至第一缓冲器，第一缓冲器为射随结构，其输出信号的电压等于输入驱动信号S的电压。由于第一缓冲器将驱动信号S与第一缓冲器的输出信号隔离，可避免第一缓冲器的后继处理对驱动信号S的影响。VDDA电源在数控电位器U8的分压作用下产生VCOM电压。VCOM电压输入给液晶显示装置，为液晶显示装置提供公共极电压。同时，VCOM电压输入给第二缓冲器，第二缓冲器为射随结构，其输出信号的电压等于输入VCOM电压信号的电压。由于第二缓冲器将VCOM电压信号与第二缓冲器的输出信号隔离，可避免第二缓冲器的后继处理对VCOM电压的影响。

第一开关的漏极与第一缓冲器的输出相连，源极分别与第一减法器的第1脚以及第二减法器的第2脚相连，而栅极与微处理器MCU的I/O口P4相连。当需要校准VCOM电压值时，微处理器MCU的I/O口P4输出高电平的校准信号A_S使第一开关饱和导通。第一开关饱和导通电阻非常小，饱和导通压降忽略不计，则第一开关源极和漏极信号的电压相等。当不需要校正VCOM电压值时，微处理器MCU的I/O口P4输出低电平的校准信号A_S使第一开关截止，第一开关漏极信号不能通过。第二缓冲器的输出分别与第一减法器的第2脚和第二减法器的第1脚相连。第一、二减法器是结构完全相同的减法器，第1、2脚为输入脚，第3脚为输出脚。若第1、第2、第3脚的信号电压分别为V1、V2和V3，则Vout＝A(V1-V2)，其中，A是减法器的差值放大倍数。

第二开关的漏极与第一减法器的第3脚相连，栅极与微处理器MCU的I/O口P3相连，而源极与第一存储电容及第三缓冲器的输入相连。第一存储电容的另一端连接至地。第三开关的漏极与第二减法器的第3脚相连，栅极与微处理器MCU U7的I/O口P3相连，源极与第二存储电容及第四缓冲器的输入相连，第二存储电容的另一端连接至地。

当驱动信号S为正极性信号时，微处理器MCU的P3口输出的极性信号P_S为高电平，使得第二开关饱和导通，第一减法器的输出信号通过第二开关向第一存储电容快速充放电。第二开关饱和导通电阻非常小，饱和导通压降忽略不计，第一存储电容上的电压等于第一减法器的输出信号电压。此时极性信号P_S为高电平，使第三开关截止，而第四缓冲器的输入电阻非常大，则第二存储电容的电压保持不变。

当驱动信号S为负极性信号时，微处理器MCU的P3口输出的极性信号P_S为低电平，使得第三开关饱和导通，第二减法器的输出信号通过第三开关向第二存储电容快速充放电。第三开关饱和导通压降可忽略不计，第二存储电容上的电压等于第二减法器的输出信号电压。此时，极性信号P_S为低电平使第二开关截止，第三缓冲器的输入电阻非常大，第一存储电容的电压保持不变。

第三、第四缓冲器采用射随结构，其输出电压等于输入电压。第三缓冲器的输出与微处理器MCU的输入口P1连接，第四缓冲器的输出与微处理器MCU的输入口P2连接。微处理器的P1、P2输入口为A/D输入口，微处理器MCU可以对P1、P2口输入的电压进行A/D转换。

数控电位器U8的I2C总线与微处理器MCU的I2C总线相连，请参阅图3所示，数控电位器U8包括存储单元、滑动计数寄存器、译码单元、开关阵列、电阻阵列及其它接口与控制模块。数控电位器U8第1脚INC为计数端，连接微处理器MCU的I/O口P5；第2脚U/D为加/减控制端，连接微处理器MCU的I/O口P6；第3脚RH为电阻高端，与电源VDDA相连；第6脚RL为电阻低端，连接至地；第5脚RW为电阻滑动端，输出VCOM电压。上电时，滑动计数寄存器从存储单元读出开关数据，译码单元对滑动计数寄存器中的数据进行译码，使开关阵列中的一个开关饱和导通从而改变滑动端RW的阻值。滑动端RW的阻值分为256个级别，及RL、RL+R0，...，RL+R0+...+R253，RL+R0+...+R253+R254(即RH)。当U/D为高电平时，第1脚INC由低向高跳变，滑动计数寄存器加1，则滑动端RW阻值增加一个级别；当U/D为低电平时，第1脚INC由低向高跳变，滑动计数寄存器减1，则滑动端RW阻值减少一个级别。

请参阅图2、图3所示，假设数控电位器U8存储单元当前默认存储值为N(N在0～255之间)，则上电后滑动计数寄存器自动读取默认值N并输送给译码单元，译码单元译码后传输出高电平，使第N个开关饱和导通，产生VCOM电压值为(RW/RH)*VDDA，其中RW＝R0+R1+...+RN-1(当N＝0时，RW＝0)，VCOM电压值也有256个级别。

本发明一种自动校准VCOM电压值的方法上电后输入校准需要的某一灰度信号，液晶显示装置输出对应的驱动信号S，设其正极性信号电压为vt，负极性信号电压为vt’。数控电位器U8产生当前默认的VCOM电压信号。微处理器MCU的P4口输出高电平的校准信号A_S使第一开关饱和导通。驱动信号S为正极性时，驱动信号S的电压值不小于VCOM的电压值。微处理器MCU的P3口输出高电平的极性信号P_S使第二开关饱和导通，第三开关截止。此时，第一存储电容存储的电压值为A(vt-VCOM)即驱动信号S与VCOM的电压绝对差值，MCU的P1口的电压也为A(vt-VCOM)。当驱动信号S为负极性时，驱动信号S的电压值不大于VCOM的电压值。微处理器MCU的P3口输出低电平的极性信号P_S使第三开关饱和导通，第二开关截止。微处理器MCU立即对P1口的电压进行A/D转换并存储转换后的数字数据。此时，第二存储电容的电压值为A(VCOM-vt’)即驱动信号S与VCOM的电压绝对差值，MCU P2口的电压也为A(VCOM-vt’)。当驱动信号S再次为正极性时，微处理器MCU的P4口输出低电平的校准信号A_S使第一开关截止，从P3口输出高电平的极性信号P_S使第三开截止。微处理器MCU立即对P2口的电压进行A/D转换并存储转换后的数字数据，此过程必须在一个正极性信号的时间内完成。微处理器MCU在内部比较从P1口和P2口经过A/D转换后的数据，即相当于比较A(vt-VCOM)与A(VCOM-vt’)的大小。如果A(vt-VCOM)＞A(VCOM-vt’)，则VCOM的电压值需要加大。微处理器MCU通过I2C总线读出数控电位器存储单元的值加1后再写回数控电位器存储单元。同时从P6口输出高电平，接着从P5口输出一个脉冲，使滑动端RW阻值增加一个级别，即VCOM的电压值增加一级，直到VCOM的电压值校准为止。如果A(vt-VCOM)＜A(VCOM-vt’)，则VCOM的电压值需要减小。微处理器MCU通过I2C总线读出数控电位器存储单元的值减1后再写回数控电位器存储单元。同时从P6口输出低电平，接着从P5口输出一个脉冲，使滑动端RW阻值减小一个级别，即VCOM的电压值减小一级，直到VCOM的电压值校准为止。而如果A(vt-VCOM)＝A(VCOM-vt’)，VCOM的电压值是实际需要的值，微处理器MCU退出自动校准过程，VCOM自动校准结束。

以上所描述的最佳实施例仅是对本发明进行阐述和说明，但并不局限于所公开的任何具体形式，进行许多修改和变化是可能的。

Claims (6)

1.一种自动校准液晶VCOM电压值的装置，包括提供驱动信号S的液晶显示装置、VDDA电源、微处理器、用于缓冲输入驱动信号S的第一缓冲器以及用于缓冲输入VCOM电压信号的第二缓冲器，其特征在于：还包括有用于计算驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一、第二减法器；连接于第一缓冲器与第一、第二减法器之间用于校准控制的第一开关；用于缓冲输出驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第三、第四缓冲器；连接于第一、第二减法器与第三、第四缓冲器之间用于极性控制的第二、第三开关；通过I2C总线与MCU相连以用于产生和调节VCOM电压的数控电位器U8；其中，第二、第三开关上还分别连接有用于存储驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值的第一、第二存储电容；微处理器用于处理驱动信号S与VCOM电压信号的电压值之绝对差值，并输出校准信号A_S至第一开关，以及输出极性信号P_S至第二、第三开关进行控制；

所述驱动信号S为正极性时，微处理器MCU的P3口输出高电平的极性信号P_S使第二开关饱和导通，第三开关截止，第一存储电容存储正极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU的P1口的电压；当驱动信号S为负极性时，微处理器MCU的P3口输出低电平的极性信号P_S使第三开关饱和导通，第二开关截止，第二存储电容存储负极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU 的P2口的电压；

所述第一、第二缓冲器为射随结构，液晶显示装置输出驱动信号S至第一缓冲器；而VDDA电源在数控电位器U8的分压作用下产生VCOM电压输入给第二缓冲器，同时，VCOM电压还输入给液晶显示装置，为液晶显示装置提供公共极电压；

所述第一开关的漏极与第一缓冲器的输出相连，源极分别与第一减法器的第1脚以及第二减法器的第2脚相连，而栅极与微处理器MCU的I/O口P4相连；当需要校准VCOM电压值时，微处理器MCU的I/O口P4输出高电平的校准信号A_S使第一开关饱和导通；

所述第二开关的漏极与第一减法器的第3脚相连，栅极与微处理器MCU的I/O口P3相连，而源极与第一存储电容及第三缓冲器的输入相连，第一存储电容的另一端连接至地；第三开关的漏极与第二减法器的第3脚相连，栅极与微处理器MCU的I/O口P3相连，源极与第二存储电容及第四缓冲器的输入相连，第二存储电容的另一端连接至地。

2.如权利要求1所述的自动校准液晶VCOM电压值的装置，其特征在于：所述第三、第四缓冲器采用射随结构，其中，第三缓冲器的输出与微处理器MCU的输入口P1连接，第四缓冲器的输出与微处理器MCU的输入口P2连接。

3.如权利要求2所述的自动校准液晶VCOM电压值的装置，其特征在于：所述数控电位器U8的I2C总线与微处理器MCU的I2C总线相连，该数控电位器U8包括存储单元、滑动计数寄存器、译码单元、开关阵列、电阻阵列及其它接口与控制模块。

4.一种自动校准VCOM电压值的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

液晶显示装置输出驱动信号S，设其正极性信号电压为vt，负极性信号电压为vt’，数控电位器U8产生当前默认的VCOM电压信号；

微处理器MCU的P4口输出高电平的校准信号A_S使第一开关饱和导通，第一存储电容存储正极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU的P1口的电压，而第二存储电容存储负极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU的 P2口的电压；

微处理器MCU在内部比较从P1口和P2口经过A/D转换后的数据，即比较正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值和负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值的大小;

根据比较的结果,微处理器MCU控制数控电位器对VCOM电压进行调节，最终使正极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值等于负极性驱动信号的电压值与公共极的VCOM电压值之绝对差值，完成VCOM电压值的自动校准；

所述的驱动信号S为正极性时，微处理器MCU的P3口输出高电平的极性信号P_S使第二开关饱和导通，第三开关截止，第一存储电容存储正极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU的P1口的电压；

当驱动信号S为负极性时，微处理器MCU的P3口输出低电平的极性信号P_S使第三开关饱和导通，第二开关截止，第二存储电容存储负极性驱动信号与VCOM的电压绝对差值，即为MCU 的P2口的电压。

5.如权利要求4所述的自动校准VCOM电压值的方法，其特征在于：

比较结果如果VCOM的电压值需要加大，则通过I2C总线读出数控电位器存储单元的值加1后再写回数控电位器存储单元，同时从P6口输出高电平，接着从P5口输出一个脉冲，使滑动端RW阻值增加一个级别，即VCOM的电压值增加一级，直到VCOM的电压值校准为止。

6.如权利要求5所述的自动校准VCOM电压值的方法，其特征在于：

比较结果如果VCOM的电压值需要减小，则微处理器MCU 通过I2C总线读出数控电位器存储单元的值减1后再写回数控电位器存储单元，同时，从P6口输出低电平，接着从P5口输出一个脉冲，使滑动端RW阻值减小一个级别，即VCOM的电压值减小一级，直到VCOM的电压值校准为止。

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