液晶显示装置及驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及液晶显示装置及驱动方法。

背景技术：

液晶显示装置主要分为集成栅极驱动(Gate Driver in Array,GIA)结构的液晶显示装置和一般结构(非GIA结构)的液晶显示装置。

以一般结构的液晶显示装置为例，液晶显示装置主要包括显示面板、显示面板之外的栅极驱动器以及源极驱动器，显示面板中包括排列成矩阵的多个像素单元，每个像素单元中包括薄膜晶体管(Thin-film Transistor,TFT)、像素电极以及公共电极。位于同一行的像素单元通过扫描线接收同一个由栅极驱动器提供的选通信号，位于同一列的像素单元通过数据线接收同一个由源极驱动器提供的灰阶电压。然而，由于各行像素单元与栅极驱动器之间的距离不同，因此对应的扫描线的长度不同、分布于对应扫描线上的电阻和电容的值不同，从而导致各行像素单元接收选通电压的响应时间不同。由于TFT得寄生电容会在TFT关断时因电容效应而使像素电极的电压产生馈通误差(feedthrough)，而馈通误差值的大小随各行像素单元接收选通电压的响应时间的变化而变化，因此，根据像素电极与公共电极产生的电容效应可知，各行像素单元中公共电极的公共电压受分布位置的影响而不统一，这种现象造成了液晶显示装置的显示不均一，影响了液晶显示装置的显示质量。

为解决上述公共电压不均一的问题，现有技术利用增加金属走线层的厚度或补偿TFT寄生电容的方法调节分布于各像素单元中的公共电极的公共电压。理论上，增加金属走线层的厚度可以降低扫描线等金属走线的电阻与电容，从而减小各个像素单元接收选通电压的响应时间的差异以实现公共电压的统一；补偿TFT寄生电容的方法可以降低在各个像素单元的像素电极上产生的馈通误差，从而根据电容效应降低各个像素单元中公共电极的公共电压之间的差异，即实现公共电压的统一。

然而在对现有技术的实施过程中，金属走线层厚度的增加会提升工艺制程的风险，即降低液晶显示装置的产品良率，而对TFT寄生电容的补偿也容易受到工艺制程的影响而很难实现预期的效果。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种液晶显示装置和驱动方法，能够在避免工艺制程的影响下实现各行像素单元中公共电压的统一。

本发明实施例提供了一种液晶显示装置，包括：显示面板，包括多个排列成n行m列矩阵的像素单元，每个所述像素单元中包括薄膜晶体管、与所述薄膜晶体管输出端相连的像素电极以及位于所述像素电极下方并与所述像素电极隔离的公共电极，同一列所述像素单元接收相同的灰阶电压，同一行所述像素单元接收相同的选通信号，n和m为非零自然数；驱动电路，用于提供包括所述灰阶电压在内的驱动信号，其中，所述驱动电路根据各行像素单元的分布位置生成多个补偿电压，与各行像素单元对应的所述选通信号的高电平电压分别等于所述多个补偿电压，使得各行像素单元中的公共电极上的公共电压值在误差允许范围内保持一致。

优选地，n行所述像素单元分为多组，每个像素单元组包含相邻的k行所述像素单元，k为小于n的非零自然数，每个像素单元组包含的所述k行像素单元对应的所述补偿电压相同。

优选地，所述驱动电路包括电压补偿电路，所述电压补偿电路包括电阻分压电路，用于根据基准电压生成所述多个补偿电压。

优选地，所述驱动电路包括源极驱动器和栅极驱动器，所述源极驱动器提供所述灰阶电压，所述栅极驱动器根据所述多个补偿电压生成所述选通信号，各行所述像素单元分别通过扫描线接收对应的所述选通信号。

优选地，所述扫描线的长度之和越长的所述像素单元组对应的所述补偿电压的电压值越高。

优选地，所述显示面板还包括分别与各行所述像素单元相连的多个集成栅极驱动电路，所述驱动电路输出的所述驱动信号还包括多个时钟信号，所述多个时钟信号的高电平电压分别等于所述多个补偿电压，各个所述集成栅极驱动电路分别通过与所述驱动电路相连的时钟线接收对应的所述时钟信号，并根据所述时钟信号产生所述选通信号。

优选地，对应于同一个所述像素单元组的各所述集成栅极驱动电路同组，所述时钟线之和越长的所述集成栅极驱动电路组对应的所述补偿电压的电压值越高。

优选地，所述误差允许范围包括-10mV至+10mV。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于液晶显示装置的驱动方法，所述液晶显示装置包括显示面板和驱动电路，所述显示面板中包括排列成n行m列的多个像素单元，n和m为非零自然数，所述驱动方法包括：分别对每列所述像素单元输出灰阶电压；根据各行所述像素单元的分布位置生成多个补偿电压；分别对每行所述像素单元输出选通信号，其中，与各行像素单元对应的所述选通信号的高电平电压分别等于所述多个补偿电压，使得各行像素单元的公共电压值在误差允许范围内保持一致。

优选地，所述根据各行所述像素单元的分布位置生成多个补偿电压的步骤包括：将显示面板中的n行所述像素单元分为多组，每组像素单元中包含相邻的k行像素单元，k为非零自然数；生成分别与各像素单元组对应的多个所述补偿电压，与所述驱动电路的信号传输距离越远的像素单元组对应的所述补偿电压的电压值越大。

根据本发明实施例的液晶显示装置和驱动方法，在不依赖于工艺制程的前提下，通过对分布于不同行的像素单元提供具有不同高电平电压的选通信号，实现了对各行像素单元中公共电极上的公共电压的补偿，使得各行像素单元中的公共电极上的公共电压的值在误差允许的范围内一致，避免公共电压随像素单元分布位置的不同而发生变化，提高了液晶显示装置的显示均一性，改善了显示质量。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出传统液晶显示装置的示意性框图。

图2示出在选通信号相同的情况下传统液晶显示装置中不同行的像素单元中的TFT的栅极电压随时间变化的波形示意图。

图3示出传统液晶显示装置的显示面板中像素单元的电路模型示意图。

图4示出传统液晶显示装置的显示面板中不同位置的像素单元中公共电极上的公共电压值的分布示意图。

图5示出传统液晶显示装置中显示面板的各行像素单元的平均公共电压值的分布示意图。

图6示出本发明第一实施例的液晶显示装置中的栅极驱动器的局部结构示意图。

图7示出本发明第一实施例的选通信号输出单元的结构示意图。

图8示出本发明第一实施例的液晶显示装置中栅极驱动器的电压补偿电路的示意性电路图。

图9示出本发明第一实施例的对应不同行像素单元的选通信号的高电平电压分布的示意性波形图。

图10示出本发明第一实施例的液晶显示装置中显示面板相邻行像素单元的公共电压差的分布示意图。

图11示出本发明第一实施例的选通信号输出单元的时序波形示意图。

图12示出本发明第一实施例的替代实施例中选通信号输出单元的时序波形示意图。

图13示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的示意性框图。

图14出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的等效电路的示意图。

图15示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置中位于显示面板不同位置的像素单元中公共电极上的公共电压值的分布示意图。

图16示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的显示面板中各行像素单元的平均公共电压值的分布示意图。

图17示出本发明第二实施例的液晶显示装置中驱动电路的电压补偿电路的示意性电路图。

图18示出本发明第二实施例的对应不同行像素单元的选通信号的高电平电压分布的示意性波形图。

图19示出本发明第二实施例的液晶显示装置中显示面板相邻行像素单元的公共电压差的分布示意图。

图20示出本发明第二实施例的集成栅极驱动电路的时序波形示意图。

图21示出本发明第二实施例的替代实施例中选通信号输出单元的时序波形示意图。

图22示出本发明第三实施例的液晶显示装置的驱动方法的基本流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中没有画出除了对应驱动电极与感应电极之外的引出线，并且可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图1示出传统液晶显示装置的示意性框图。

如图1所示，液晶显示装置1000包括驱动电路和显示面板1200。该驱动电路包括源极驱动器1100和栅极驱动器1300。源极驱动器1110通过多条数据线D[1]～D[m]为显示面板1200提供灰阶电压Vgam，栅极驱动器1120通过多条扫描线G[1]～G[n]为显示面板1200提供选通信号sel，其中n和m分别为大于等于1的自然数。

显示面板1200包括按n行m列矩阵排列的多个像素单元1210，每个像素单元1210包括一个薄膜晶体管(分别为TFT[11]至TFT[nm])、像素电极1212和公共电极，其中，TFT的漏极与像素电极1212相连，公共电极位于像素电极下方且与其隔离而形成像素电容。位于同一行的像素单元所包含的TFT的栅极互连并与显示面板外的一条扫描线相连，位于同一列的像素单元所包含的TFT的源极互连并与显示面板外的一条数据线相连。

栅极驱动器1300所提供的选通信号sel经扫描线G[1]至G[n]传输至显示面板1200，从而显示面板内各个像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]至Vg[n]随选通信号sel而变化，使得TFT[11]至TFT[nm]分别被导通或关断。

在通常情况下，栅极驱动器1300的芯片尺寸明显小于显示面板1200，因此为实现扫描线G[1]至G[n]长度的最优化，一般将栅极驱动器1300放置于显示面板1200的横向中轴线上，这导致了显示面板1200与栅极驱动器1300之间相连的扫描线G[1]～G[n]的长度不统一：当n为偶数时，扫描线G[1]至G[n/2]的长度依次递减、扫描线G[n/2+1]至G[n]的长度依次递增；当n为奇数时，扫描线G[1]至G[(n-1)/2]的长度依次递减、扫描线G[(n+1)/2]至G[n]的长度依次递增。

由于不同长度的导线具有不同的电阻值与电容值，因此，当栅极驱动器1300分别对各行像素单元输出相同的选通信号sel时，各行像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]至Vg[n]跟随选通信号sel变化而存在不同的响应时间，长度越大的扫描线对应的响应时间越长。

图2示出在选通信号相同的情况下传统液晶显示装置中不同行的像素单元中的TFT的栅极电压随时间变化的波形示意图。需要说明的是图2中仅示出部分扫描线对应的像素单元中的TFT的栅极电压随时间变化的波形示意图。

如图2所示，选通信号sel为一个方波，当选通信号sel为高电平时(即选通信号sel的电压为高电平电压VselH时)，接收到该选通信号的那一行像素单元中的TFT均导通，当选通信号sel为低电平时(即选通信号sel的电压为低电平电压VselL时)，接收到该选通信号的那一行像素单元中的TFT均关断。

如图2所示，在t1时刻，选通信号sel由低电平电压VselL变为高电平电压VselH。此时对应扫描线G[1]至G[n]的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]至Vg[n]开始由低电平电压VselL逐渐升高至高电平电压VselH。

如图2所示，在t2时刻，选通信号sel由高电平电压VselH变为低电平电压VselL。此时对应扫描线G[1]至G[n]的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]至Vg[n]开始由高电平电压VselH下降，栅极电压Vg[1]至Vg[n]的下降响应时间Tf[1]至Tf[n]分别等于该栅极电压由高电平电压VselH降低至低电平电压VselL所需的时间。由于扫描线G[1]与G[n]的长度最长，因此与扫描线G[1]、G[n]对应的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]和Vg[n]的下降响应时间最长，而越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中的TFT的栅极电压的下降响应时间越短。例如图2所示，栅极电压Vg[3]的下降响应时间Tf[3]小于栅极电压Vg[2]的下降响应时间Tf[2]小于栅极电压Vg[1]的下降响应时间Tf[1](由于扫描线G[1]至扫描线G[3]的长度依次减小)，栅极电压Vg[n-2]的下降响应时间Tf[n-2]小于栅极电压Vg[n-1]的下降响应时间Tf[n-1]小于栅极电压Vg[n]的下降响应时间Tf[n](由于扫描线G[n-2]至扫描线G[n]的长度依次增大)。

由于下降响应时间的存在，TFT由导通至完全关断需要一定的关断时间，栅极电压的下降响应时间越短，TFT的关断时间就越短，TFT关断瞬间的栅极电压Vg_off就越大。在TFT关断期间，TFT栅极电压逐渐由关断瞬间的栅极电压Vg_off下降至选通信号sel的低电平电压VselL，从而TFT的栅极处产生了栅极电压变化量。TFT的电容效应(涉及栅极寄生电容Cgs等电容)会因TFT的栅极电压变化量而使与TFT漏极相连的像素电极的电压产生馈通(feedthrough)误差Vp。TFT的栅极电压变化量越大，与之相连的像素电极电压的馈通误差Vp就越大。根据上文的分析可知，越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差越大，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差Vp越小。例如图1所示，对应扫描线G[3]的像素电极电压的馈通误差大于对应扫描线G[2]的像素电极电压的馈通误差大于对应扫描线G[1]的像素电极电压的馈通误差，对应扫描线G[n-2]的像素电极电压的馈通误差大于对应扫描线G[n-1]的像素电极电压的馈通误差大于对应扫描线G[n]的像素电极电压的馈通误差。

图3示出传统液晶显示装置的显示面板中像素单元的电路模型示意图。

如图3所示，在显示面板的每个像素单元中，TFT的栅极连接至与该像素单元对应的扫描线，TFT的源极连接至与该像素单元对应的数据线，TFT的漏极连接至像素电极(相当于并联的存储电容Cst和像素电容Clc的一端)，公共电极(相当于并联的存储电容Cst和像素电容Clc的另一端)提供公共电压Vcom，其中，公共电压Vcom为TFT源极接收到的灰阶电压的高电平电压VdH与低电平电压VdL的平均值。由于TFT存在寄生电容，因此TFT的栅极与像素电极之间存在寄生电容Cp。根据上述分析，根据TFT关断瞬间的栅极电压Vg_off与选通信号sel的低电平电压VselL之间的差值得到像素电极电压的馈通误差Vp＝(Vgh_off-VselL)·Cp/(Cp+Cst+Clc)。由于馈通误差Vp的存在以及存储电容Cst和像素电容Clc的电容效应，公共电压Vcom＝(VdH+VdL)/2变化为Vcom＝(VdH+VdH)/2-Vp，即公共电压Vcom呈现线性变化。由于越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差越大，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差Vp越小，因此越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom越小，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom越大。

图4示出传统液晶显示装置的显示面板中不同位置的像素单元中公共电极上的公共电压值的分布示意图。

如图4所示，由于越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差越大，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差Vp越小，因此越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom越小，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom越大。

而对于显示面板中每一行的像素单元1210来说，越靠近栅极驱动器1300的像素单元中的薄膜晶体管(TFT[xm]至TFT[x1]逐个靠近栅极驱动器)的栅极与栅极驱动器1300之间的导线长度越短，因此，越靠近栅极驱动器1300的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom就越小。

图5示出传统液晶显示装置中显示面板的各行像素单元的平均公共电压值的分布示意图。

如图5所示，将每一行像素单元中各个像素单元中的公共电压Vcom取平均值，得到行平均公共电压Avg.Vcom。由于越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差越大，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差Vp越小，因此越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的行平均公共电压Avg.Vcom越小，而越远离显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的行平均公共电压Avg.Vcom越大。可以看出显示面板中各行像素单元对应的行平均公共电压Avg.Vcom呈线性分布。

根据馈通误差Vp＝(Vgho_ff-VselL)·Cp/(Cp+Cst+Clc)以及Vcom＝(VdH+VdL)/2-Vp可知，公共电压Vcom随馈通误差Vp呈线性变化、馈通误差Vp随TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off呈线性变化。

由于扫描线G[1]与G[n]的长度最长，因此与扫描线G[1]、G[n]对应的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]和Vg[n]的下降响应时间最长，那么与扫描线G[1]、G[n]对应的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off就越小；而越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中的TFT的栅极电压的下降响应时间就越短、TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off就越大。

因此，为保证显示面板中各个像素单元的公共电压Vcom能够趋于平稳，需要各个TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off相近。

本发明第一实施例通过调节选通信号sel的高电平电压VselH实现对公共电压Vcom的补偿，使得Vcom趋近于平稳。

图6示出本发明第一实施例的液晶显示装置中的栅极驱动器的局部结构示意图。

如图6所示，本发明第一实施例的液晶显示装置的框图结构与图1所示的传统液晶显示装置的框图结构相同，即包括驱动电路和显示面板1200，且驱动电路包括源极驱动器1100和栅极驱动器1300，其中源极驱动器1110通过多条数据线D[1]～D[m]为显示面板1200提供灰阶电压Vgam，栅极驱动器1120通过多条扫描线G[1]～G[n]为显示面板1200提供选通信号sel[1]至sel[n]，其中n和m分别为大于等于1的自然数。

在本实施例中，栅极驱动器1300包括电压补偿电路1320和多个选通信号输出单元SU[1]至SU[n]。

各选通信号输出单元SU[1]至SU[n]接收栅极时钟信号gate_clk、启动信号stp和时序控制信号ctl并分别输出选通信号sel[1]～sel[n]至扫描线G[1]～G[n]，其中与现有技术不同的是，选通信号sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]呈线性变化。

电压补偿电路1320根据基准电压Vrefh生成补偿电压Vc[1]至Vc[n]。

图7示出本发明第一实施例的选通信号输出单元的结构示意图。

如图7所示，选通信号输出单元SU[1]至SU[n]具有分别用于接收栅极时钟信号gate_clk、启动脉冲信号stp、补偿电压Vc、低电平电压VselL以及时序控制信号ctl的多个输入端以及用于输出选通信号sel的输出端。

在每个选通信号输出单元中，移位寄存器1311根据栅极时钟信号gate_clk和启动脉冲信号stp输出第一预备信号，电平转换电路1312接收补偿电压Vc和低电平电压VselL并且在时序控制信号ctl的作用下将第一预备信号转换成第二预备信号(第二预备信号为高电平逻辑时的电压等于补偿电压Vc、为低电平逻辑时的电压等于低电平电压VselL)，输出缓冲电路接收补偿电压Vc和低电平电压VselL并对第二预备信号进行缓冲得到最终的选通信号sel(选通信号sel的高电平电压VselH等于补偿电压Vc、为低电平逻辑时的电压等于低电平电压VselL)。

各选通信号输出单元SU[1]至SU[n]分别接收电压补偿电路1320所生成的补偿电压Vc[1]至Vc[n]，以使个选通信号输出单元1310对应输出选通信号sel[1]至sel[n]，从而控制显示面板的各个像素单元中的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off相近，保证显示面板中各个像素单元的公共电压Vcom能够趋于平稳，提高了液晶显示装置的性能。

在上述分析中，可以得到：ΔVgho_ff＝[(VdH+VdL)/2-ΔVcom]·(Cp+Cst+Clc)/Cp+VselL，也就是说，可以根据分析公共电压Vcom的电压的线性变化规律选取补偿电压Vc[1]至Vc[n]。

图8示出本发明第一实施例的液晶显示装置中栅极驱动器的电压补偿电路的示意性电路图。

电压补偿电路1320可以由如图8所示的电阻分压电路实现。电压补偿电路包括串联的多个电阻R[1]至R[mid+1]，电阻R[1]的一端接收基准电压Vrefh、另一端与电阻R[2]串联，电阻R[min+1]的一端接地、另一端与电阻R[mid]串联，每两个串联的电阻之间的节点分别通过引出电阻与各个补偿电压Vc[1]至Vc[n]的输出端口相连(当n为奇数时，mid1＝(n+1)/2，当n为偶数时，mid＝n/2)。由于在本实施例中，为使显示面板中各行像素单元中的公共电极的上的公共电压Vcom基本相等，需要电压补偿电路1320输出线性变化的补偿电压Vc[1]至Vc[n]，根据上述分析，补偿电压Vc[1]与Vc[n]最大，而越靠近显示面板横向中轴线的扫描线所对应补偿电压Vc越小。因此，输出补偿电压Vc[1]与Vc[n]的端口分别通过引出电阻与电阻R[1]与R[2]之间的节点相连、输出补偿电压Vc[2]与Vc[n-1]的端口分别通过引出电阻与电阻R[2]和R[3]之间的节点相连，以此类推，输出补偿电压Vc[min]或者输出补偿电压Vc[min]和Vc[mid+1]的端口分别通过引出电阻与电阻R[n]和电阻R[n+1]之间的节点相连，从而使电压补偿电路1320输出的补偿电压Vc[1]与Vc[n]最大，而越靠近显示面板横向中轴线的扫描线所对应补偿电压Vc越小。

图9示出本发明第一实施例的对应不同行像素单元的选通信号的高电平电压分布的示意性波形图。图10示出本发明第一实施例的液晶显示装置中显示面板相邻行像素单元的公共电压差的分布示意图。

如图9所示，栅极驱动器1300通过扫描线G[1]至G[n]分别输出选通信号sel[1]至sel[n]，由于选通信号sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]等于电压补偿电路1320生成的补偿电压Vc[1]至Vc[n]，因此选通信号sel[1]的高电平电压VselH[1]与选通信号sel[n]的高电平电压VselH[n]最高，越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的选通信号sel的高电平电压VselH越小。这是由于扫描线G[1]与G[n]的长度最长，从而与扫描线G[1]、G[n]对应的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]和Vg[n]的下降响应时间最长，因此将与扫描线G[1]、G[n]对应的选通信号sel[1]、sel[n]的高电平电压设置为最高以相对缩短栅极电压的下降响应时间；而越靠近显示面板横向中轴线位置的扫描线所对应的像素单元中的TFT的栅极电压的下降响应时间就越短，对应的选通信号sel的高电平电压就越低，以相对增大栅极电压的下降响应时间，使得显示面板中分布于各行的TFT[1y]至TFT[ny](由上到下排列)在关断瞬间的栅极电压Vg_off的值基本相同，即显示面板中各行像素单元的公共电极上的公共电压Vcom基本相同。如图10所示，与传统液晶显示装置中显示面板的相邻行像素单元的公共电压差ΔVcom(范围约为70mV～85mV)的波形相比，本发明第一实施例的液晶显示装置因对选通信号的高电平电压进行了补偿而使相邻行像素单元的公共电压差ΔVcom明显缩小(范围约为10mV～20mV)。

图11示出本发明第一实施例的选通信号输出单元的时序波形示意图。

如图11所示，当选通信号输出单元接收到的时序控制信号ctl为高电平时，该选通信号输出单元中的电平转换电路将第一预备信号按照对应的补偿电压Vc(选自Vc[1]至Vc[n]之一)转换成第二预备信号并输出至输出缓冲电路，使得输出缓冲电路所输出的选通信号sel的高电平电压VselH等于补偿电压Vc，从而通过对高电平电压VselH的设置实现对显示面板中分布于不同位置的像素单元的公共电压Vcom的线性变化进行补偿。

图12示出本发明第一实施例的替代实施例中选通信号输出单元的时序波形示意图。

上述实施例中，每条扫描线G[1]至G[n]接收到的选通信号sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]分别对应补偿电压Vc[1]至Vc[n]之一。由于显示面板中通常包含很多行像素单元，因此，作为一种替代的实施例，每k条扫描线(k为大于1的自然数)对应一个相同的补偿电压Vc。

例如每两个选通信号输出单元对应同一个时序控制信号ctl和补偿电压Vc。如图12所示，选通信号输出单元SU[2]与SU[1]接收相同的补偿电压Vc[1]和时序控制信号ctl，从而分别输出不交叠的且具有相同高电平电压的选通信号sel[2]和sel[1]，选通信号输出单元SU[4]与SU[3]接收相同的补偿电压Vc[2]和时序控制信号ctl，从而分别输出不交叠的且具有相同高电平电压的选通信号sel[4]和sel[3]，依次类推。

根据本发明第一实施例的液晶显示装置，在不依赖于工艺制程的前提下，通过对分布于不同行的像素单元提供具有不同高电平电压的选通信号，实现了对各行像素单元中公共电极上的公共电压的补偿，使得各行像素单元中的公共电极上的公共电压的值在误差允许的范围内一致，避免公共电压随像素单元分布位置的不同而发生变化，提高了液晶显示装置的显示均一性，改善了显示质量。

图13示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的示意性框图。

如图13示，传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置2000包括驱动电路2100和显示面板2200。驱动电路2100通过多条数据线D[1]～D[m]为显示面板2200提供灰阶电压Vgam，并且通过多条时钟线C[1]～C[n]为显示面板2200提供选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]。其中m和n为大于等于1的自然数。驱动电路2100中包括电压补偿电路2120，该电压补偿电路根据基准电压Vrefh生成与选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]对应的补偿电压Vc[1]至Vc[n]。

显示面板2200包括多个集成栅极驱动电路(Gate Driver in Array,GIA)GIA[1]至GIA[n]以及按n行m列矩阵排列的多个像素单元2210。每个像素单元2210包括一个薄膜晶体管(TFT[11]至TFT[nm]之一)、像素电极2212和公共电极，其中，TFT的漏极与像素电极2212相连，公共电极位于像素电极的下方且与其隔离以形成像素电容。位于同一行的像素单元所包含的TFT的栅极互连并与一个对应的集成栅极驱动电路相连，位于同一列的像素单元所包含的TFT的源极互连并与显示面板外的一条数据线(选自D[1]～D[m]之一)相连。集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]分别通过时钟线C[1]～C[n]从驱动电路2100中获取选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]。

图13仅示出了部分驱动电路2100与各个集成栅极驱动电路之间的连线。

图14出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的等效电路的示意图。

如图14示，显示面板中与各个集成栅极驱动电路相连的各行像素单元被抽象成串联的等效电阻Rgate和等效电容Cgate，串联的等效电阻Rgate与等效电容Cgate的一端接地，另一端与一个对应的集成栅极驱动电路相连。显示面板2200中集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]与对应行的像素单元的位置由上至下依次排列(集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]可以位于显示面板的同侧，也可以交替位于显示面板横向相对的两侧)，当驱动电路2100位于显示面板所在平面的下方且位于显示面板纵向中轴线的延伸线上时，集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]逐个趋近于驱动电路2100，即时钟线C[1]至C[n]的长度依次递减。因此，时钟线C[1]至C[n]上的电阻值与电容值依次递减，即集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]接收到选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]的响应时间依次递减，使得集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]所输出的选通信号sel[1]至sel[n]的响应时间依次递减，从而使得对应行的像素单元中TFT的栅极电压Vg[1]至Vg[n]的响应时间依次递减、对应行的像素单元中的像素电极电压的馈通误差Vp[1]至Vp[n]依次增大、对应行的像素单元中的公共电极的公共电压Vcom[1]至Vcom[n]依次减小。

图15示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置中位于显示面板不同位置的像素单元中公共电极上的公共电压值的分布示意图。在图15示出的集成栅极驱动结构的液晶显示装置中，显示面板中每一行的像素单元分别与位于该像素单元行两端的GIA相连，形成双端对冲GIA结构。

如图15所示，由于越靠近驱动电路2100的时钟线的长度越短，因此越靠近驱动电路2100的像素单元中像素电极的馈通误差Vp越大，而越远离驱动电路2100的像素单元中像素电极的馈通误差Vp越小。根据Vp＝(Vgh_off-VselL)·Cp/(Cp+Cst+Clc)以及Vcom＝(VdH+VdH)/2-Vp可知，越靠近驱动电路2100的像素单元中公共电极的公共电压Vcom越小，而越远离驱动电路2100的像素单元中公共电极的公共电压Vcom越大。

而对于显示面板中每一行的像素单元来说，越靠近GIA的像素单元中的薄膜晶体管(TFT[xm]至TFT[x1]中越靠近显示面板纵向中轴线的薄膜晶体管与GIA的距离越远)的栅极与GIA之间的导线长度越短，因此在每个像素单元行中，越靠近GIA的像素单元中公共电极上的公共电压Vcom就越小。

图16示出传统的集成栅极驱动结构的液晶显示装置的显示面板中各行像素单元的平均公共电压值的分布示意图。

如图16所示，将每一行像素单元中各个像素单元中的公共电压取平均值，得到行平均公共电压Avg.Vcom。由于越靠近驱动电路2100的像素单元中像素电极电压的馈通误差越大，而越远离驱动电路2100的像素单元中像素电极电压的馈通误差Vp越小，因此越靠近驱动电路2100的行平均公共电压Avg.Vcom越小，而越远离驱动电路2100的行平均公共电压Avg.Vcom越大。可以看出显示面板中各行像素单元对应的行平均公共电压Avg.Vcom呈线性分布。

根据馈通误差Vp＝(Vgh_off-VselL)·Cp/(Cp+Cst+Clc)以及Vcom＝(VdH+VdH)/2-Vp可知，公共电压Vcom随馈通误差Vp呈线性变化、馈通误差Vp随TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off呈线性变化。

由于时钟线C[1]的长度最长，因此与时钟线C[1]对应的像素单元中的TFT的栅极电压Vg[1]的响应时间最长，那么与时钟线C[1]对应的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off就越小；而越靠近驱动电路的像素单元中的TFT的栅极电压的响应时间就越短、TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off就越大。

因此，为保证显示面板中各个像素单元的公共电压Vcom能够趋于平稳，需要各个TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off相近。

本发明第二实施例通过调节选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]的高电平电压VsclkH[1]至VsclkH[n]实现对公共电压Vcom的补偿，使得Vcom趋近于平稳。

本发明第二实施例的液晶显示装置的框图结构与图13所示的传统液晶显示装置的框图结构相同，即包括驱动电路和显示面板，驱动电路通过多条数据线D[1]～D[m]为显示面板提供灰阶电压Vgam，并且通过多条时钟线C[1]～C[n]为显示面板提供选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]。其中m和n为大于等于1的自然数。驱动电路中包括电压补偿电路2120，该电压补偿电路根据基准电压Vrefh生成与选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]对应的多个补偿电压Vc[1]至Vc[n]。

需要说明的是，本实施例中，集成栅极驱动电路的数量等于显示面板中像素单元的行的数量，在替代的实施例中，一个集成栅极驱动电路可以对应多行像素单元，或者为提高驱动能力，多个集成栅极驱动电路可以对应同一行像素单元，即集成栅极驱动电路的数量可以大于或小于显示面板中像素单元的行数。

图17示出本发明第二实施例的液晶显示装置中驱动电路的电压补偿电路的示意性电路图。

电压补偿电路2120可以由如图17所示的电阻分压电路实现。电压补偿电路2120包括串联的多个电阻R[1]至R[n+1]，电阻R[1]的一端接收基准电压Vrefh、另一端与电阻R[2]串联，电阻R[n+1]的一端接地、另一端与电阻R[n]串联，每两个串联的电阻之间的节点分别通过引出电阻与各个补偿电压Vc[1]至Vc[n]的输出端口相连。由于在本实施例中，为使显示面板中各行像素单元中的公共电极的上的公共电压Vcom基本相等，需要电压补偿电路2120输出线性变化的补偿电压Vc[1]至Vc[n]，根据上述分析，补偿电压Vc[1]至Vc[n]依次降低，因此，输出补偿电压Vc[1]的端口通过引出电阻与电阻R[1]与R[2]之间的节点相连、输出补偿电压Vc[2]的端口通过引出电阻与电阻R[2]和R[3]之间的节点相连，以此类推，输出补偿电压Vc[n]的端口通过引出电阻与电阻R[n]和电阻R[n+1]之间的节点相连，从而使电压补偿电路2120输出的补偿电压Vc[1]至Vc[n]依次减小。

图18示出本发明第二实施例的对应不同行像素单元的选通信号的高电平电压分布的示意性波形图。图19示出本发明第二实施例的液晶显示装置中显示面板相邻行像素单元的公共电压差的分布示意图。

如图18所示，驱动电路2100输出具有不同高电平电压的多个栅极时钟信号gate_clk，集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]分别从多个栅极时钟信号gate_clk中截取出选通时钟信号sclk[1]至sclk[n](选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]的高电平电压VsclkH[1]至VsclkH[n]分别等于补偿电压Vc[1]至Vc[n])，从而集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]分别向对应行的像素单元中TFT的栅极输出的选通信号sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]等于补偿电压Vc[1]至Vc[n]。越靠近驱动电路2100的集成栅极驱动电路所接收的选通时钟信号sclk的高电平电压VsclkH越低，即驱动电路2100所输出的对应各集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]的选通时钟信号sclk[1]至sclk[n]的高电平电压VsclkH[1]至VsclkH[n]的依次递减，从而使得集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]对各行像素单元所输出的选通信号sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]依次递减，以依次增大由上至下的各行像素单元中TFT的栅极电压的响应时间，使得显示面板中分布于各处的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off的值基本相同。如图19所示，与传统液晶显示装置中显示面板的相邻行像素单元的公共电压差ΔVcom(范围约为40mV～85mV)的波形相比，本发明第二实施例的液晶显示装置因对选通信号的高电平电压进行了补偿而使相邻行像素单元的公共电压差ΔVcom明显缩小(范围约为15mV～35mV)。

图20示出本发明第二实施例的集成栅极驱动电路的时序波形示意图。

如图20所示，当集成栅极驱动电路接收到的时序控制信号ctl为高电平时，该集成栅极驱动电路从栅极时钟信号中截取出对应的选通时钟信号sclk，并根据该选通时钟信号sclk输出选通信号sel。

例如，与时钟线C[2]相连的集成栅极驱动电路GIA[2]从驱动电路2100所输出的多个栅极时钟信号gate_clk中截取到的选通时钟信号sclk[2]的高电平电压VsclkH[2]小于与时钟线C[1]相连的集成栅极驱动电路GIA[1]从驱动电路2100所输出的多个栅极时钟信号gate_clk中截取到的选通时钟信号sclk[1]的高电平电压VsclkH[1]，即集成栅极驱动电路GIA[2]输出的选通信号sel[2]的高电平电压VselH[2]低于集成栅极驱动电路GIA[1]输出的选通信号sel[1]的高电平电压VselH[1]，从而在显示面板中与集成栅极驱动电路GIA[2]相连的那一行像素单元中的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off大致与对应于集成栅极驱动电路GIA[1]的那一行像素单元中的TFT在关断瞬间的栅极电压Vg_off相同。根据Vp＝(Vgh_off-VselL)·Cp/(Cp+Cst+Clc)以及Vcom＝(VdH+

VdL)/2-Vp可知，集成栅极驱动电路GIA[1]与GIA[2]对应的像素单元中像素电极电压的馈通误差基本相同，从而公共电压Vcom基本相同。其他像素单元中像素电极电压的馈通误差以及公共电压Vcom均基本相同，原理如上所述，在此不再赘述。

图21示出本发明第二实施例的替代实施例中选通信号输出单元的时序波形示意图。

上述实施例中，各个集成栅极驱动电路GIA[1]至GIA[n]所输出的sel[1]至sel[n]的高电平电压VselH[1]至VselH[n]分别对应补偿电压Vc[1]至Vc[n]之一。由于显示面板中通常包含很多行像素单元，因此，作为一种替代的实施例，每k条扫描线(k为大于1的自然数)对应一个相同的补偿电压Vc。

例如每两个集成栅极驱动电路对应同一个时序控制信号ctl和补偿电压Vc。如图20所示，集成栅极驱动电路GIA[1]与GIA[2]根据相同的时序控制信号ctl分别输出不交叠的且具有相同高电平电压的选通信号sel[1]和sel[2]，集成栅极驱动电路GIA[3]与GIA[4]根据相同的时序控制信号ctl分别输出不交叠的且具有相同高电平电压的选通信号sel[3]和sel[4]，依次类推。

根据本发明第二实施例的具有集成栅极驱动结构的液晶显示装置，在不依赖于工艺制程的前提下，通过对分布于不同行的像素单元提供具有不同高电平电压的选通信号，实现了对各行像素单元中公共电极上的公共电压的补偿，使得各行像素单元中的公共电极上的公共电压的值在误差允许的范围内一致，避免公共电压随像素单元分布位置的不同而发生变化，提高了液晶显示装置的显示均一性，改善了显示质量。

图22示出本发明第三实施例的液晶显示装置的驱动方法的基本流程图。该方法包括步骤S01至S04。

在步骤S01中，分别对每列像素单元输出灰阶电压。

在步骤S02中，将显示面板中的像素单元分为多组。

液晶显示装置包括显示面板和驱动电路，所述显示面板中包括排列成n行m列的多个像素单元，n和m为非零自然数。将显示面板中的n行所述像素单元分为多组，每组像素单元中包含相邻的k行像素单元，k为非零自然数，k的值不宜过大，否则会影响对公共电压校正的精度。

在步骤S03中，生成分别与各个像素单元组对应的多个补偿电压。与驱动电路的信号传输距离越远的像素单元组对应的所述补偿电压的电压值越大。

在步骤S04中，根据补偿电压对各行像素单元输出选通信号，使得每行所述像素单元输出选通信号，与各行像素单元对应的所述选通信号的高电平电压分别等于所述多个补偿电压，使得各行像素单元的公共电压值在误差允许范围内保持一致。

根据本发明第三实施例的用于液晶显示装置的驱动方法，在不依赖于工艺制程的前提下，通过对分布于不同行的像素单元提供具有不同高电平电压的选通信号，实现了对各行像素单元中公共电极上的公共电压的补偿，使得各行像素单元中的公共电极上的公共电压的值在误差允许的范围内一致，避免公共电压随像素单元分布位置的不同而发生变化，提高了液晶显示装置的显示均一性，改善了显示质量。

在本说明书中，“横向”指的是显示面板的行方向，即在显示面板所在平面中，栅极相连的TFT所在的各像素单元的排列方向；“纵向”指的是显示面板的列方向，即在显示面板所在平面中，源极相连的TFT所在的各像素单元的排列方向。“下方”指的是与像素电极所在平面具有一定垂直距离的位置。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。