專利名稱：自動校準液晶vcom電壓值的裝置及其方法
自動校準液晶VC0M電壓值的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及LCD面板技術領域，尤其涉及一種自動校準液晶VCOM電壓值的裝置及 其方法。
背景技術：
如圖l所示，目前通用的液晶顯示裝置由源驅動器1、門驅動器2、LCD面板3以及 VCOM電壓產生電路4組成。LCD(液晶顯示)面板3包括mXn個像素，由于每個像素由R、 G、 B組成，則每一個像素應該包含3個像素單元5，每個像素單元5包含一個TFT (薄膜晶 體管)和像素電容器。像素電容器包含顯示電極和公共電極，顯示電極與TFT的源極相連， 而所有公共電極連接在一起，并與VCOM電壓相連。另外TFT的漏極與源驅動器輸出的信號 Si(i為1，2， ... ，n)相連，柵極與門驅動器輸出的信號Gj(j為1，2， ... ，m)相連。
像素電容器儲存電壓后使液晶面板中的液晶分子發生偏轉，有光透過液晶分子從 而顯示灰階。液晶分子一直向一個方向偏轉后會破壞其特性，將使其不能隨像素電容器上 的電壓偏轉以顯示不同灰階，因此必須使液晶分子朝不同方向偏轉。當像素電容器的顯示 電極電壓高于公共電極電壓，液晶分子正向偏轉，稱為正極性，此時像素信號Si的電壓稱 為正極性信號電壓；當像素電容的顯示電極電壓低公共電極電壓，液晶分子反向偏轉，稱為 負極性，此時像素信號Si的電壓稱為負極性信號電壓。為避免破壞液晶分子的特性，像素 電容器上的像素信號Si是正極性和負極性交替的信號。目前實現正極性和負極性信號交 替的驅動方法有多種，但往往會引起液晶面板的畫面閃爍。為避免閃爍，必須調節公共電極 的VCOM電壓，目前主要采用機械電位計來調節VCOM電壓和數字VCOM校準器的方法。采用 機械電位計來調節VCOM電壓，存在可靠性差、調節時間長、不利于大批量生產等缺陷；而采 用數字VCOM校準器，則存在調節范圍小、適應性差、分辨率低等缺陷。且這兩種方法均是根 據人為的判斷LCD屏是否閃爍來調整VCOM電壓值，人為的主觀性強，誤差較大。
發明內容
為解決上述問題，本發明的主要目的在于提供一種自動校準VCOM電壓值的裝置 及其方法，以自動調節VCOM電壓，穩定可靠、效率高。
為實現上述目的，本發明的技術方案為 —種自動校準VCOM電壓值的裝置，包括提供驅動信號S的液晶顯示裝置、VDDA電 源、微處理器、用于緩沖輸入驅動信號S的第一緩沖器以及用于緩沖輸入VCOM電壓信號的 第二緩沖器、用于計算驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第一、第二減法 器、連接于第一緩沖器與第一、第二減法器之間用于校準控制的第一開關、用于緩沖輸出驅 動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第三、第四緩沖器、連接于第一、第二減法 器與第三、第四緩沖器之間用于極性控制的第二、第三開關、通過I2C總線與MCU相連以用 于產生和調節VC0M電壓的數控電位器U8 ;其中，第二、第三開關上還分別連接有用于存儲 驅動信號S與VC0M電壓信號的電壓值之絕對差值的第一、第二存儲電容；微處理器用于處理驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值，并輸出校準信號A_S至第一開關，以
及輸出極性信號P_S至第二、第三開關進行控制。 —種自動校準VCOM電壓值的方法，包括如下步驟 液晶顯示裝置輸出驅動信號S，設其正極性信號電壓為vt，負極性信號電壓為 vt'。數控電位器U8產生當前默認的VCOM電壓信號； 微處理器MCU的P4 口輸出高電平的校準信號A—S使第一開關飽和導通，第一存儲 電容存儲正極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值A (vt-VC0M)，即為MCU的PI 口的電壓，而 第二存儲電容存儲負極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值A(VC0M-vt')，即為MCU P2 口 的電壓； 微處理器MCU在內部比較從P1 口和P2 口經過A/D轉換后的數據，即比較正極性 驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值和負極性驅動信號的電壓值與公共 極的VCOM電壓值之絕對差值的大小； 根據比較的結果，微處理器MCU控制數控電位器對VCOM電壓進行調節，最終使正 極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值等于負極性驅動信號的電壓值 與公共極的VCOM電壓值之絕對差值，完成VCOM電壓值的自動校準 相較于現有技術，本發明自動校準VCOM電壓值的裝置及其方法，能夠自動調節 VCOM電壓，有效地避免和消除LCD屏閃爍。此方法具有穩定可靠、效率高、適應性強等優點， 具有重要的應用價值。
圖l為現有技術圖示。 圖2為本發明自動校準液晶VCOM電壓值的裝置的原理圖。 圖3為本發明自動校準液晶VCOM電壓值的裝置的數控電位器的原理圖。
具體實施方式
本發明一種自動校準VCOM電壓值的方法采用同一灰階信號輸入，通過比較正極 性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值和負極性驅動信號的電壓值與公 共極的VCOM電壓值之絕對差值的大小，來自動調節VCOM電壓值，使最終正極性驅動信號的 電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值等于負極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM 電壓值之絕對差值，完成VCOM電壓值的自動校準。 請參閱圖2所示，本發明自動校準液晶VCOM電壓值的裝置包括提供驅動信號S 的液晶顯示裝置、用于緩沖輸入驅動信號S的第一緩沖器、用于緩沖輸入VCOM電壓信號的 第二緩沖器、用于校準控制的第一開關、用于計算驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之 絕對差值的第一和第二減法器、用于極性控制的第二和第三開關、用于存儲驅動信號S與 VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第一和第二存儲電容、用于緩沖輸出驅動信號S與 VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第三和第四緩沖器、用于處理驅動信號S與VCOM電壓 信號的電壓值之絕對差值，并輸出校準信號A—S與極性信號P—S的微處理器MCU U7、通過 I2C總線與MCU相連以用于產生和調節VCOM電壓的數控電位器U8、以及為數控電位器提供 供電的VDDA電源。
液晶顯示裝置輸出驅動信號S至第一緩沖器，第一緩沖器為射隨結構，其輸出信 號的電壓等于輸入驅動信號S的電壓。由于第一緩沖器將驅動信號S與第一緩沖器的輸出 信號隔離，可避免第一緩沖器的后繼處理對驅動信號S的影響。VDDA電源在數控電位器U8 的分壓作用下產生VCOM電壓。VCOM電壓輸入給液晶顯示裝置，為液晶顯示裝置提供公共極 電壓。同時，VCOM電壓輸入給第二緩沖器，第二緩沖器為射隨結構，其輸出信號的電壓等于 輸入VCOM電壓信號的電壓。由于第二緩沖器將VCOM電壓信號與第二緩沖器的輸出信號隔 離，可避免第二緩沖器的后繼處理對VCOM電壓的影響。 第一開關的漏極與第一緩沖器的輸出相連，源極分別與第一減法器的第1腳以及 第二減法器的第2腳相連，而柵極與微處理器MCU的I/O 口 P4相連。當需要校準VCOM電壓 值時，微處理器MCU的I/O 口 P4輸出高電平的校準信號A—S使第一開關飽和導通。第一開 關飽和導通電阻非常小，飽和導通壓降忽略不計，則第一開關源極和漏極信號的電壓相等。 當不需要校正VCOM電壓值時，微處理器MCU的I/O 口 P4輸出低電平的校準信號A_S使第一 開關截止，第一開關漏極信號不能通過。第二緩沖器的輸出分別與第一減法器的第2腳和 第二減法器的第1腳相連。第一、二減法器是結構完全相同的減法器，第1、2腳為輸入腳，第 3腳為輸出腳。若第1、第2、第3腳的信號電壓分別為VI、 V2和V3，則Vout = A(V1-V2)， 其中，A是減法器的差值放大倍數。 第二開關的漏極與第一減法器的第3腳相連，柵極與微處理器MCU的I/O 口 P3相
連，而源極與第一存儲電容及第三緩沖器的輸入相連。第一存儲電容的另一端連接至地。第
三開關的漏極與第二減法器的第3腳相連，柵極與微處理器MCU U7的I/O 口 P3相連，源極
與第二存儲電容及第四緩沖器的輸入相連，第二存儲電容的另一端連接至地。 當驅動信號S為正極性信號時，微處理器MCU的P3 口輸出的極性信號P_S為高電
平，使得第二開關飽和導通，第一減法器的輸出信號通過第二開關向第一存儲電容快速充 放電。第二開關飽和導通電阻非常小，飽和導通壓降忽略不計，第一存儲電容上的電壓等于 第一減法器的輸出信號電壓。此時極性信號P—S為高電平，使第三開關截止，而第四緩沖器 的輸入電阻非常大，則第二存儲電容的電壓保持不變。 當驅動信號S為負極性信號時，微處理器MCU的P3 口輸出的極性信號P_S為低電 平，使得第三開關飽和導通，第二減法器的輸出信號通過第三開關向第二存儲電容快速充 放電。第三開關飽和導通壓降可忽略不計，第二存儲電容上的電壓等于第二減法器的輸出 信號電壓。此時，極性信號P—S為低電平使第二開關截止，第三緩沖器的輸入電阻非常大， 第一存儲電容的電壓保持不變。 第三、第四緩沖器采用射隨結構，其輸出電壓等于輸入電壓。第三緩沖器的輸出與 微處理器MCU的輸入口 Pl連接，第四緩沖器的輸出與微處理器MCU的輸入口 P2連接。微 處理器的P1、 P2輸入口為A/D輸入口，微處理器MCU可以對P1、 P2 口輸入的電壓進行A/D 轉換。 數控電位器U8的I2C總線與微處理器MCU的I2C總線相連，請參閱圖3所示，數 控電位器U8包括存儲單元、滑動計數寄存器、譯碼單元、開關陣列、電阻陣列及其它接口與 控制模塊。數控電位器U8第1腳INC為計數端，連接微處理器MCU的1/0 口 P5 ;第2腳U/ D為加/減控制端，連接微處理器MCU的1/0 口 P6 ;第3腳RH為電阻高端，與電源VDDA相 連滯6腳RL為電阻低端，連接至地；第5腳RW為電阻滑動端，輸出VC0M電壓。上電時，滑動計數寄存器從存儲單元讀出開關數據，譯碼單元對滑動計數寄存器中的數據進行譯碼， 使開關陣列中的一個開關飽和導通從而改變滑動端RW的阻值。滑動端RW的阻值分為256 個級別，及RL、RL+R0， ， RL+R0+. +R253, RL+R0+. +R253+R254 (即RH)。當U/D為高電 平時，第l腳INC由低向高跳變，滑動計數寄存器加l，則滑動端RW阻值增加一個級別；當 U/D為低電平時，第1腳INC由低向高跳變，滑動計數寄存器減l，則滑動端RW阻值減少一 個級別。 請參閱圖2、圖3所示，假設數控電位器U8存儲單元當前默認存儲值為N(N在0 255之間)，則上電后滑動計數寄存器自動讀取默認值N并輸送給譯碼單元，譯碼單元譯碼 后傳輸出高電平，使第N個開關飽和導通，產生VCOM電壓值為(RW/RH)搏DDA，其中RW = R0+R1+. +RN-1 (當N = 0時，RW = 0) ， VCOM電壓值也有256個級別。
本發明一種自動校準VCOM電壓值的方法上電后輸入校準需要的某一灰度信號， 液晶顯示裝置輸出對應的驅動信號S，設其正極性信號電壓為vt，負極性信號電壓為vt'。 數控電位器U8產生當前默認的VCOM電壓信號。微處理器MCU的P4 口輸出高電平的校準 信號A_S使第一開關飽和導通。驅動信號S為正極性時，驅動信號S的電壓值不小于VCOM 的電壓值。微處理器MCU的P3 口輸出高電平的極性信號P—S使第二開關飽和導通，第三開 關截止。此時，第一存儲電容存儲的電壓值為A(vt-VCOM)即驅動信號S與VCOM的電壓絕 對差值，MCU的Pl 口的電壓也為A(vt-VCOM)。當驅動信號S為負極性時，驅動信號S的電 壓值不大于VCOM的電壓值。微處理器MCU的P3 口輸出低電平的極性信號P—S使第三開關 飽和導通，第二開關截止。微處理器MCU立即對P1 口的電壓進行A/D轉換并存儲轉換后的 數字數據。此時，第二存儲電容的電壓值為A(VCOM-vt')即驅動信號S與VCOM的電壓絕對 差值，MCU P2 口的電壓也為A(VCOM-vt')。當驅動信號S再次為正極性時，微處理器MCU的 P4 口輸出低電平的校準信號A—S使第一開關截止，從P3 口輸出高電平的極性信號P—S使第 三開截止。微處理器MCU立即對P2 口的電壓進行A/D轉換并存儲轉換后的數字數據，此過 程必須在一個正極性信號的時間內完成。微處理器MCU在內部比較從P1 口和P2 口經過A/ D轉換后的數據，即相當于比較A(vt-VCOM)與A(VC0M-vt，)的大小。如果A(vt-VC0M) > A(VCOM-vt')，則VCOM的電壓值需要加大。微處理器MCU通過I2C總線讀出數控電位器存 儲單元的值加1后再寫回數控電位器存儲單元。同時從P6 口輸出高電平，接著從P5 口輸 出一個脈沖，使滑動端RW阻值增加一個級別，即VC0M的電壓值增加一級，直到VC0M的電壓 值校準為止。如果A(vt-VCOM) < A(VCOM-vt')，則VCOM的電壓值需要減小。微處理器MCU 通過I2C總線讀出數控電位器存儲單元的值減1后再寫回數控電位器存儲單元。同時從P6 口輸出低電平，接著從P5 口輸出一個脈沖，使滑動端RW阻值減小一個級別，即VC0M的電壓 值減小一級，直到VC0M的電壓值校準為止。而如果A(vt-VC0M) = A(VC0M-vt' ) ， VC0M的 電壓值是實際需要的值，微處理器MCU退出自動校準過程，VC0M自動校準結束。
以上所描述的最佳實施例僅是對本發明進行闡述和說明，但并不局限于所公開的 任何具體形式，進行許多修改和變化是可能的。
權利要求
一種自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，包括提供驅動信號S的液晶顯示裝置、VDDA電源、微處理器、用于緩沖輸入驅動信號S的第一緩沖器以及用于緩沖輸入VCOM電壓信號的第二緩沖器，其特征在于還包括有用于計算驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第一、第二減法器、連接于第一緩沖器與第一、第二減法器之間用于校準控制的第一開關、用于緩沖輸出驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第三、第四緩沖器、連接于第一、第二減法器與第三、第四緩沖器之間用于極性控制的第二、第三開關、通過I2C總線與MCU相連以用于產生和調節VCOM電壓的數控電位器U8；其中，第二、第三開關上還分別連接有用于存儲驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值的第一、第二存儲電容；微處理器用于處理驅動信號S與VCOM電壓信號的電壓值之絕對差值，并輸出校準信號A_S至第一開關，以及輸出極性信號P_S至第二、第三開關進行控制。
2. 如權利要求1所述的自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，其特征在于所述第一、第 二緩沖器為射隨結構，液晶顯示裝置輸出驅動信號S至第一緩沖器；而VDDA電源在數控電 位器U8的分壓作用下產生VCOM電壓輸入給第二緩沖器，同時，VCOM電壓還輸入給液晶顯 示裝置，為液晶顯示裝置提供公共極電壓。
3. 如權利要求2所述的自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，其特征在于所述第一開關 的漏極與第一緩沖器的輸出相連，源極分別與第一減法器的第1腳以及第二減法器的第2 腳相連，而柵極與微處理器MCU的I/O 口 P4相連；當需要校準VCOM電壓值時，微處理器MCU 的I/O 口 P4輸出高電平的校準信號A_S使第一開關飽和導通。
4. 如權利要求3所述的自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，其特征在于所述第二開關 的漏極與第一減法器的第輸出腳相連，柵極與微處理器MCU的I/O 口 P3相連，而源極與第一存儲電容及第三緩沖器的輸入相連，第一存儲電容的另一端連接至地。第三開關的漏極 與第二減法器的第輸出腳相連，柵極與微處理器MCU U7的I/O 口 P3相連，源極與第二存儲電容及第四緩沖器的輸入相連，第二存儲電容的另一端連接至地。
5. 如權利要求4所述的自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，其特征在于所述第三、第 四緩沖器采用射隨結構，其中，第三緩沖器的輸出與微處理器MCU的輸入口 PI連接，第四緩 沖器的輸出與微處理器MCU的輸入口 P2連接。
6. 如權利要求5所述的自動校準液晶VCOM電壓值的裝置，其特征在于所述數控電位 器U8的I2C總線與微處理器MCU的I2C總線相連，包括存儲單元、滑動計數寄存器、譯碼單 元、開關陣列、電阻陣列及其它接口與控制模塊。
7. —種自動校準VCOM電壓值的方法，其特征在于，包括如下步驟 液晶顯示裝置輸出驅動信號S，設其正極性信號電壓為vt，負極性信號電壓為vt'。數控電位器U8產生當前默認的VCOM電壓信號；微處理器MCU的P4 口輸出高電平的校準信號A—S使第一開關飽和導通，第一存儲電容 存儲正極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值，即為MCU的Pl 口的電壓，而第二存儲電容存 儲負極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值，即為MCU P2 口的電壓；微處理器MCU在內部比較從P1 口和P2 口經過A/D轉換后的數據，S卩比較正極性驅動 信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值和負極性驅動信號的電壓值與公共極的 VCOM電壓值之絕對差值的大小；根據比較的結果，微處理器MCU控制數控電位器對VCOM電壓進行調節，最終使正極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值等于負極性驅動信號的電壓值與公 共極的VCOM電壓值之絕對差值，完成VCOM電壓值的自動校準。
8. 如權利要求7所述的自動校準VCOM電壓值的方法，其特征在于驅動信號S為正極性時，微處理器MCU的P3 口輸出高電平的極性信號P_S使第二開關 飽和導通，第三開關截止，第一存儲電容存儲正極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值，即 為MCU的PI 口的電壓；當驅動信號S為負極性時，微處理器MCU的P3 口輸出低電平的極性信號P_S使第三開 關飽和導通，第二開關截止，第二存儲電容存儲負極性驅動信號與VCOM的電壓絕對差值， 即為MCU P2 口的電壓。
9. 如權利要求8所述的自動校準VCOM電壓值的方法，其特征在于 比較結果如果VCOM的電壓值需要加大，則通過I2C總線讀出數控電位器存儲單元的值加1后再寫回數控電位器存儲單元，同時從P6 口輸出高電平，接著從P5 口輸出一個脈沖， 使滑動端RW阻值增加一個級別，即VCOM的電壓值增加一級，直到VCOM的電壓值校準為止。
10 . 如權利要求9所述的自動校準VCOM電壓值的方法，其特征在于 比較結果如果VCOM的電壓值需要減小，則微處理器MCU通過I2C總線讀出數控電位器存儲單元的值減1后再寫回數控電位器存儲單元，同時，從P6 口輸出低電平，接著從P5 口 輸出一個脈沖，使滑動端RW阻值減小一個級別，即VCOM的電壓值減小一級，直到VCOM的電 壓值校準為止。
全文摘要
本發明公開一種自動校準液晶VCOM電壓值的裝置及其方法，采用同一灰階信號輸入，通過比較正極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值和負極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值的大小，來自動調節VCOM電壓值，使最終正極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值等于負極性驅動信號的電壓值與公共極的VCOM電壓值之絕對差值，完成VCOM電壓值的自動校準，有效地避免和消除LCD屏閃爍。此方法具有穩定可靠、效率高、適應性強等優點，具有重要的應用價值。
文檔編號G09G3/36GK101739978SQ20091010989
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月27日 優先權日2009年11月27日
發明者徐遙令, 李海鷹, 沈思寬 申請人:深圳創維－Rgb電子有限公司