显示面板、补偿装置、显示装置和公共电极电压补偿方法与流程

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及显示面板及其制作方法、补偿装置、显示装置和公共电极(VCOM)电压补偿方法。

背景技术：

液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，被广泛地应用在笔记本电脑、平面电视或移动电话等电子产品中。在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中，针对每个像素设置一个栅极开关电路，从而可以相对独立地控制各个像素。其中，公共电极电压为各个像素的像素电容(Clc)和存储电容(Cs)提供公共电压，从而为液晶显示器的基板提供参考电压。

公共电极拉动(VCOM Shift)，即VCOM电压的变化，将影响施加在像素上的实际电压，从而可能产生残影。随着显示器分辨率的提高，以及对显示器显示品质的要求的提高，通常需要通过对VCOM电压补偿来提升VCOM电压的稳定性。

然而在现有的VCOM电压补偿技术中，并未考虑VCOM耐拉动特性，而且难以可控地调整VCOM补偿。虽然可以通过时序控制器(TCON)等，使用主动的VCOM电压输入来补偿，但是功率集成电路(Power IC)结构复杂，成本高昂。此外，在VCOM电压差变化较小的一段，补偿效果一般较差。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种显示面板及其制作方法、补偿装置、显示装置和公共电极(VCOM)电压补偿方法，其能够提高VCOM稳定性，并 提高VCOM补偿的效果。

根据本发明的一个方面，提供了一种显示面板，其包括被设置在显示面板的有效显示区域以外的区域的至少一个电容，以使得显示面板的公共电极电压保持稳定。

在本发明的实施例中，电容可包括第一金属层，其与显示面板的公共电极输入端连接；绝缘层，其被设置在第一金属层上；以及第二金属层，其被设置在绝缘层上，并具有接地端。

在本发明的实施例中，电容可包括第一金属层，其与显示面板的公共电极输入端连接；第一绝缘层，其被设置在第一金属层上；第二绝缘层，其被设置在第一绝缘层上；第三金属层，其被设置在第二绝缘层上，并具有接地端。

在本发明的实施例中，电容可包括第一金属层；第一绝缘层，其被设置在第一金属层上；第二金属层，其被设置在第一绝缘层上，并与显示面板的公共电极输入端连接；第二绝缘层，其被设置在第二金属层上；第三金属层，其被设置在第二绝缘层上。其中，第一金属层和/或第三金属层具有接地端。

在本发明的实施例中，电容可包括第一金属层，其具有接地端；第一绝缘层，其被设置在第一金属层上；第二绝缘层，其被设置在第一绝缘层上；第三金属层，其被设置在第二绝缘层上，并与显示面板的公共电极输入端连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于以上任一种显示面板的补偿装置，包括：补偿模块，其被配置为根据用于提供公共电极电压的公共电极输入信号和来自显示面板的公共电极反馈信号，生成公共电极补偿信号，以提供给显示面板；比较模块，其被配置为比较公共电极补偿信号和公共电极反馈信号；调节模块，其被配置为根据比较模块的比较结果，调节公共电极补偿信号。

在本发明的实施例中，补偿模块可包括第一电容、第一电阻、第二电阻、放大器和第二电容。第一电容的第一端被提供公共电极反馈信号，第 二端与第一电阻连接。第一电阻的第一端与第一电容的第二端连接，第二端与放大器的第一输入端连接。第二电阻的第一端与放大器的第一输入端连接，第二端与放大器的输出端连接。放大器的第一输入端与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端连接，第二输入端被提供公共电极输入信号，并输出公共电极补偿信号。第二电容的第一端与第一电容的第二端连接，第二端连接到地。

在本发明的实施例中，调节模块被配置为当公共电极补偿信号相比公共电极反馈信号滞后时，提高第二电容的电容值，当公共电极补偿信号相比公共电极反馈信号超前时，降低第二电容的电容值。

在本发明的实施例中，补偿装置的补偿率根据显示面板的不同区域而变化。

在本发明的实施例中，补偿装置的补偿率在公共电极电压的电压差相对于时间的变化率低的区域高于在公共电极电压的电压差相对于时间的变化率高的区域。

根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，包括：以上的一种显示面板；以上的一种补偿装置；多条公共电极输入线，用于向显示面板输入公共电极输入信号；多条公共电极反馈线，用于将来自显示面板的公共电极反馈信号输入到补偿装置；多条公共电极补偿线，用于将来自补偿装置的公共电极补偿信号输入到显示面板。

在本发明的实施例中，显示面板的有效显示区域被划分为多个子区域，其中，与多个子区域的每个对应地设置补偿装置，各个补偿装置的补偿率基于对应的子区域在显示面板上的位置来设置。

在本发明的实施例中，与显示面板的中心轴距离相等的子区域处设置的补偿装置的补偿率相等。

根据本发明的另一方面，提供了用于以上的显示装置的公共电极电压补偿方法。在该方法中，获取向显示装置的显示面板输入的公共电极输入信号和来自显示面板的公共电极反馈信号，其中，公共电极输入信号提供公共电极电压。基于所获取的公共电极反馈信号和公共电极输入信号，生 成公共电极补偿信号。然后，比较公共电极补偿信号和公共电极反馈信号，并基于所述比较的结果，调节公共电极补偿信号。

在本发明的实施例中，显示面板的有效显示区域可被划分为多个子区域，并且对应于多个子区域的每个子区域生成相应的公共电极补偿信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种显示面板的制造方法，其中，在显示面板的有效显示区域以外的区域形成至少一个电容。

在本发明的实施例中，形成至少一个电容包括：形成第一金属层，其与公共电极输入端连接；在第一金属层上形成绝缘层；在绝缘层上形成第二金属层，其上形成接地端。

在本发明的实施例中，形成至少一个电容包括：形成第一金属层，其与公共电极输入端连接；在第一金属层上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第二金属层，其上形成接地端。

在本发明的实施例中，形成至少一个电容包括：形成第一金属层；在第一金属层上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二金属层，并与公共电极输入端连接；在第二金属层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第三金属层；其中，第一金属层和/或第三金属层上形成接地端。

在本发明的实施例中，形成至少一个电容包括：形成第一金属层，并在其上形成接地端；在第一金属层上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成第三金属层，并与公共电极输入端连接。

根据本发明的实施例的显示面板在显示面板有效显示区域外侧设置电容，以提升公共电极电压的稳定性；补偿装置利用两组同时工作的补偿模块，可控地调整公共电极电压补偿，从而提升公共电极电压补偿的效果；以及将显示面板有效显示区域分为若干子区域，并针对各个子区域分别设置具有相应的补偿率的补偿装置，因此既增加公共电极电压的稳定性又提升补偿效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例的附图进行简单说明。应当知道，以下描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：

图1a是根据本发明的实施例的显示面板的示意图；

图1b是如图1a所示的显示面板的示意框图；

图2a是如图1a所示的显示面板的电容的第一示例的示意性截面图；

图2b是如图1a所示的显示面板的电容的第二示例的示意性截面图；

图2c是如图1a所示的显示面板的电容的第三示例的示意性截面图；

图2d是如图1a所示的显示面板的电容的第四示例的示意性截面图；

图3是根据本发明的实施例的补偿装置的示意性框图；

图4a是如图3所示的补偿装置中的补偿模块的示例性电路图；

图4b是用于说明理想情况下的补偿模块的补偿电路图；

图5是用于说明图4a和图4b所示的补偿模块的VCOM补偿信号与VCOM反馈信号之间的关系的示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的显示装置的示意图；

图7是根据本发明的另一个实施例的显示装置的示意图；

图8是根据本发明的实施例的公共电极电压补偿方法的流程图；

图9a是用于制造图2a所示的电容的过程的流程图；

图9b是用于制造图2b所示的电容的过程的流程图；

图9c是用于制造图2c所示的电容的过程的流程图；

图9d是用于制造图2d所示的电容的过程的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并非全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本发明的范围。

图1a示出了根据本发明的实施例的显示面板100的示意图。在显示面板100的中央设置了有效显示区域AA(Active Area)，并且在显示面板的有效显示区域AA以外的区域，即显示面板的扇出区(Fan Out)边缘，相应地设置多个VCOM电容。

同时参见图1b，其相当于图1a所示的显示面板的示意性框图。其中，电容Cpanel相当于图1a中的VCOM电容，其一端连接到VCOM输入端，另一端接地。此外，电容Cpcb为示意性地示出在显示面板外的印刷电路板(PCB)上的电容，同样，其一端连接到VCOM输入端，而另一端接地。电容Cpanel和Cpcb均用于对向显示面板提供的VCOM输入信号进行滤波，进而可以提升VCOM电压的稳定性。

如果仅采用电容Cpcb对VCOM输入信号滤波，由于电容Cpcb距离显示面板相对较远，其间的线路将产生损耗，从而影响滤波的效果。另一方面，在显示面板上所布置的电容Cpanel(即，VCOM电容)距离显示面板的有效显示区域AA相对较近，因此在对VCOM输入信号滤波时，降低了所产生的线路损耗，可以达到更好的滤波效果。通过这种方法，可以提高显示面板内部的公共电极的负载能力和耐拉动特性，从而显著改进VCOM电压的稳定性。

进一步，可以在不改变现有TFT制造工艺的条件下，构造以上所述的VCOM电容。具体地，在制造阵列基板时，在显示面板的扇出区边缘的空余区域，采用显示面板内部已有的金属层和绝缘层来构造以上所述的VCOM电容。由于有效显示区域周围被涂覆有封框胶，所以VCOM电容可以使用全部覆盖或网状等多种结构，其中网状等结构可以提升封框胶固化能力。

图2a-2d示出了图1a所示的VCOM电容的四种示例的示意性截面图，其分别采用2层金属/3层金属的配置，具体描述如下。

如图2a所示，VCOM电容包括第一金属层(Metal 1)、设置在第一金属层上的第一绝缘层(Insulator 1)、以及设置在第一绝缘层上的第二金属层(Metal 2)。在本发明的实施例中，第一金属层与VCOM输入端连接， 并且第二金属层上具有接地端GND。

如图2b所示，VCOM电容包括第一金属层(Metal 1)、设置在第一金属层上的第一绝缘层(Insulator 1)、设置在第一绝缘层上的第二绝缘层(Insulator 2)、以及设置在第二绝缘层上的第三金属层(Metal 3)。在本发明的实施例中，第一金属层与VCOM输入端连接，并且第二金属层上具有接地端GND。

如图2c所示，VCOM电容包括第一金属层(Metal 1)、设置在第一金属层上的第一绝缘层(Insulator 1)、设置在第一绝缘层上的第二金属层(Metal 2)、设置在第二金属层上的第二绝缘层(Insulator 2)、以及设置在第二绝缘层上的第三金属层(Metal 3)。在本发明的实施例中，第二金属层与VCOM输入端连接，并且第一金属层和/或第三金属层上具有接地端GND。

如图2d所示，VCOM电容包括第一金属层(Metal 1)、设置在第一金属层上的第一绝缘层(Insulator 1)、设置在第一绝缘层上的第二绝缘层(Insulator 2)、以及设置在第二绝缘层上的第三金属层(Metal 3)。在本发明的实施例中，第三金属层与VCOM输入端连接，并且第一金属层上具有接地端GND。

进一步，对于显示面板上的诸如场效应晶体管(MOSFET)的栅极开关元件，其栅极可被构造在第一金属层上，源/漏极可被构造在第二金属层上。其中，第一金属层、第二金属层和第三金属层由诸如钼、铝、铝镍合金、镍钨合金、铜等的金属材料构成，第一绝缘层和第二绝缘层由诸如氮化硅、氮化硅与氮氧化硅的混合物等的绝缘材料构成。

如上所述，利用现有生产工艺构造VCOM电容，结构简单，易于制造。图3示出了根据本发明的实施例的补偿装置300的示意性框图。如图3所示，补偿装置300可包括补偿模块310、比较模块320和调节模块330。其中，补偿模块310可在VCOM输入信号和VCOM反馈信号的控制下，生成VCOM补偿信号，以提供给显示面板。比较模块320被配置为比较VCOM补偿信号与VCOM反馈信号的相位差。调节模块330被配置为根据以上比 较的结果，调整补偿模块310，进而调整VCOM补偿信号，从而减小两者之间的相位差。

图4a示出了图3所示的补偿装置300中的补偿模块310的示例性电路图。补偿模块310可包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、放大器OA和第二电容C2。第一电容C1的第一端被提供VCOM反馈信号，第二端与第一电阻R1的第一端连接,用于隔离直流噪声。第一电阻R1的第一端与第一电容C1的第二端连接，第二端与放大器OA的第一输入端连接。第二电阻R2的第一端与放大器OA的第一输入端连接，第二端与放大器OA的输出端连接。放大器OA的第一输入端与第一电阻R1的第二端连接，第二输入端被提供VCOM输入信号，输出端输出第一VCOM补偿信号。第二电容C2的第一端与第一电容C1的第二端连接，第二端连接接地。其中，放大器OA的第一输入端可以是反向输入端，第二输入端可以是正向输入端。

图4b示出了用于说明理想情况下的标准补偿模块410的补偿电路图。其中，标准补偿模块410可在VCOM输入信号和VCOM反馈信号的控制下，生成标准VCOM补偿信号。其基本结构与图4b中的补偿模块310相同，区别在于标准补偿模块410不具有第二电容C2，其余不再赘述。通过计算可分别获得上述每个元件的理想参数，因此可利用所计算的参数来对应地设置图4a中补偿模块310的各元件。其中，两个补偿模块的第一电容C1的电容值可以不同，也可以相同。

通常，采用补偿装置来产生用于抵消VCOM反馈信号的拉动的VCOM补偿信号，来提高VCOM电压的稳定性。理想情况下，VCOM补偿信号与VCOM反馈信号具有大小相同且方向相反的幅值、以及相同的相位，即两者之间无延迟。然而，现实情况中由于制造工艺、线路损耗等原因，VCOM反馈信号与VCOM补偿信号之间通常存在相位差，即时间延迟，这将影响补偿的效果。

下面结合图4a、图4b和图5，对如图3所示的补偿装置300进行详细描述。如上所述，标准补偿模块410所生成的标准VCOM补偿信号(参见 图5)可被假定为理想状态下的VCOM补偿信号，其与VCOM反馈信号具有相同的相位，即无时间延迟。另一方面，补偿模块310所生成的VCOM补偿信号(参见图5)与VCOM反馈信号之间通常存在延迟。也就是说，VCOM补偿信号与标准VCOM补偿信号之间存在相位差。

通过诸如示波器的比较模块320观测并比较VCOM补偿信号与VCOM反馈信号两者的相位。通过调节模块330或实时地手动调节补偿模块310中的第二电容C2的电容值，来调整VCOM补偿信号，从而减小两者之间的相位差。换句话说，将具有延迟的VCOM补偿信号调节到假定理想的标准VCOM补偿信号。具体地，当VCOM补偿信号相比VCOM反馈信号滞后时，提高第二电容C2的电容值，从而使延迟变短；当VCOM补偿信号相比VCOM反馈信号超前时，降低第二电容C2的电容值，从而使延迟变长。因此，经过调整的VCOM补偿信号近似于标准VCOM补偿信号，将其输入到显示面板，可以更有效地反向补偿VCOM电压，并且加快补偿的速度并提高补偿的效果。

此外，补偿模块310中的放大器OA的倍率也可作为补偿装置310的补偿率。在本发明的实施例中，补偿装置310的补偿率可根据显示面板的不同区域而变化。具体地，补偿装置的补偿率在VCOM电压的电压差相对于时间的变化率(即，VCOM拉动的恢复速率)低的区域高于在VCOM电压的电压差相对于时间的变化率高的区域。

此外，对放大器OA的倍率进行调节，还可以校正补偿信号的幅值，从而提高补偿的效果。具体地，提高放大器OA的倍率，则增大补偿信号的幅值；而降低放大器OA的倍率，则将减小补偿信号的幅值。

图6示出了根据本发明的一个实施例的显示装置600的示意图。如图6所示，显示装置600包括显示面板110(类似于如上所述的显示面板100，仅VCOM电容的位置和数量有变化)、如上所述的补偿装置300、多条VCOM输入线610(由细实线示出)、多条VCOM反馈线620(由粗实线示出)以及多条VCOM补偿线630(由虚线示出)。

在本发明的实施例中，每条VCOM输入线610与显示面板110上的VCOM输入点连接，并且被配置为向显示面板110输入VCOM输入信号，即VCOM电压，从而为显示面板110的各像素提供参考电压。此外，VCOM输入线610还与补偿装置300的一个输入端连接，以向补偿装置300提供VCOM输入信号。

在显示面板110上设置多个采样点，例如在显示面板的有效显示区域AA中央、相对于有效显示区域AA的近端或远端处。通过VCOM反馈线620将采样点处的VCOM反馈信号传送到补偿装置300的一个输入端。

每条VCOM补偿线630的一端与补偿装置300的输出端连接，另一端与显示面板110上需要补偿的VCOM补偿点(VCOM BAR上)连接。VCOM补偿线630为专用的较粗的VCOM线，线路损耗较小。因此，可以将来自补偿装置300的VCOM补偿信号输入到显示面板110，从而在各VCOM补偿点对其进行反向补偿，即抵消类似VCOM反馈信号的拉动。

采用如上所述的显示装置600既可以改进VCOM电压的耐拉动特性，又可以可调地控制VCOM电压补偿。因此，可以提高VCOM电压的稳定性，并且加快VCOM电压补偿的速度。

另一方面，通过观察可发现，对于显示面板，不同区域的VCOM电压差相对于时间的变化率不同，即VCOM拉动的恢复速率不同。具体地，显示面板四周的恢复速率较高，中央恢复速率较低。因此，将影响VCOM电压的补偿效果。

图7示出了使用本发明的另一实施例的分区域补偿方法的显示装置700的示意图。在本发明的实施例中，将显示面板的有效显示区域AA分为M个子区域，并对每个子区域进行相应的VCOM电压反向补偿。

具体地，针对每个子区域，分别构造如上所述的补偿装置300。通过诸如示波器的装置来观测各子区域的VCOM电压，以获得各子区域的VCOM拉动的恢复速率。将VCOM反馈信号与VCOM输入信号分别输入到相应的补偿装置300的输入端，例如通过调整外围电路，来调整各补偿装置300中的放大器OA的增益。其中，放大器OA的增益可被视为补偿装置的补偿率。也就是说，对各子区域相应的补偿装置300设置不同的补 偿率，来有效地控制VCOM拉动的恢复速率。具体地，提高放大器OA的增益，即提高补偿装置的补偿率，将使VCOM拉动的恢复速率提高；降低放大器OA的增益，即降低补偿装置的补偿率，将使VCOM拉动的恢复速率降低。另一方面，通过调整个子区域相应的补偿装置300的第二电容C2，减小各VCOM补偿信号与VCOM反馈信号的延迟，从而更有效地对各子区域进行反向补偿。根据以上所述，显示面板的各子区域的VCOM补偿信号分别对相应的子区域进行反向补偿，实现边缘与中央采用不同的补偿率以及不同的补偿延迟，获得更好的补偿效果。

在本发明的实施例中，显示面板的有效显示区域以其中心为轴，左右两侧轴对称地设置M个子区域。具体地，显示面板有效区包括诸如第1子区域、第N子区域、第M子区域等的多个子区域。其中，M和N为自然数，并且M＝2N。因此，可对第1子区域和第M子区域设置相同的补偿装置，对第2子区域和第M-1子区域设置相同的补偿装置，对第N子区域和第N+1子区域设置相同的补偿装置。其它设置类似，不再赘述。从而可以设置1至N种不同的补偿装置，获得1至N种不同的VCOM补偿信号，以达到更好的补偿效果。

图8示出了根据本发明的实施例的VCOM电压补偿方法的流程图。在步骤S810，上述补偿模块利用VCOM输入线获取向显示装置的显示面板输入的VCOM输入信号，以及利用VCOM反馈线获取来自显示面板的采样点的VCOM反馈信号，其中该VCOM输入信号提供公共电极电压，而该采样点可以是中央采样点、近端采样点或远端采样点。在步骤S820，上述补偿模块根据上述VCOM反馈信号和VCOM输入信号，生成VCOM补偿信号，通过专用的较粗的VCOM补偿线将该VCOM补偿信号提供至显示面板中需要补偿的VCOM补偿点，从而抵消类似VCOM反馈信号的拉动。在步骤S830，利用上述比较模块比较VCOM补偿信号和VCOM反馈信号的相位。在步骤S840，基于该比较的结果，通过上述调节模块来调节VCOM补偿信号，使其与VCOM反馈信号相位相同，从而改进对显示面板反向补偿的效果。

在本发明的实施例中，VCOM电压补偿方法进一步包括：将显示面板有效显示区域分为多个子区域，并且对应于多个子区域的每个子区域生成相应的VCOM补偿信号。

图9a-9d示出了用于制造如图2a-2d所示的VCOM电容的过程的流程图。其均是在显示面板的扇出区边缘利用已有的金属层和绝缘层来构造VCOM电容，详细描述如下。

如图9a所示，在步骤S910，形成第一金属层，并将其与VCOM输入端连接。在步骤S912，在第一金属层上形成绝缘层。在步骤S914，在绝缘层上形成第二金属层，并在其上形成接地端GND。

如图9b所示，在步骤S920，形成第一金属层，并将其与VCOM输入端连接。在步骤S922，在第一金属层上形成第一绝缘层。在步骤S924，在第一绝缘层上形成第二绝缘层。在步骤S926，在第二绝缘层上形成第二金属层，并在其上形成接地端GND。

如图9c所示，在步骤S930，形成第一金属层。在步骤S932，在第一金属层上形成第一绝缘层。在步骤S934，在第一绝缘层上形成第二金属层，并将其与VCOM输入端连接。在步骤S936，在第二金属层上形成第二绝缘层。在步骤S938，在第二绝缘层上形成第三金属层。其中在第二金属层和/或第三金属层上形成接地端GND。

如图9d所示，在步骤S940，形成第一金属层，并在其上形成接地端GND。在步骤S942，在第一金属层上形成第一绝缘层。在步骤S944，在第一绝缘层上形成第二绝缘层。在步骤S946上形成第三金属层，并将其与VCOM输入端连接。

以上对本发明的若干实施方式进行了详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。显然，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改、替换或变形。本发明的保护范围由所附权利要求限定。