液晶显示模组的驱动装置、驱动方法和液晶显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域。更具体地，涉及一种液晶显示模组的驱动装置、驱动方法和液晶显示装置。

背景技术：

目前液晶显示装置通常采用逐行扫描的驱动方式实现画面显示。液晶显示装置中的显示面板包括由多行数据线和多行扫描线交叉界定的多个像素。像素驱动的方法为：首先首行的扫描线打开，数据线对首行的像素进行充电，之后第二行的扫描线打开，同时首行的扫描线关闭，数据线对第二行的像素进行充电，以此类推。

由于液晶显示装置的尺寸越大、分辨率越高，则会使得刷新频率增加，因此每行扫描线打开的时间就越短，导致每个像素的充电时间减小，从而导致像素的充电率严重不足。

为了解决此问题，目前大尺寸高分辨率的液晶显示装置大多采用预充电模式，即每行扫描线提前打开，使每个像素提前充入电压，预充电模式可改善因充电率不足导致的显示不良的问题。然而，预充电模式会导致首行像素与其余行像素的充电率不均匀，进而导致首行像素显示不良。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液晶显示模组的驱动装置、驱动方法和液晶显示装置，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种液晶显示模组的驱动装置，包括：驱动芯片，所述驱动芯片包括时序控制器、信号处理模块和电平转换单元；

所述信号处理模块，用于根据所述时序控制器接收的待显示画面帧信号进行判断，判断所述待显示画面的包含首行像素显示的画面区域的至少部分画面区域是否为行亮暗相间画面：

若是，则向所述电平转换单元发送第一导通电压，使得所述电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

若否，则向所述电平转换单元发送第二导通电压，使得所述电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第二导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

其中，所述第一导通电压小于所述第二导通电压。

本发明第一方面提供的液晶显示模组的驱动装置，通过画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电，可改善首行像素显示发暗不良，并且通过较小的导通电压驱动亮暗相间画面的首行像素进行预充电，减小了首行电压的充电率，改善了由于在显示亮暗相间画面时，由于首行像素预充电时长大而导致的首行像素发亮不良。综上，本发明第一方面提供的液晶显示模组的驱动装置，可实现显示模组在显示不同画面时，避免出现首行像素显示发暗或显示发亮的问题，并且无需对显示面板的硬件结构进行改动，仅需在驱动芯片上增加少量功能单元即可，具有成本低、易于实现等优势。

在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块集成于所述时序控制器。

在一种可能的实现方式中，所述驱动芯片还包括电源管理芯片和比较器，所述电源管理芯片用于向所述比较器发送第一导通电压和第二导通电压；所述信号处理模块用于根据所述判断的结果向所述比较器输入选择信号，以使得所述比较器向所述电平转换单元发送第一导通电压或第二导通电压。

在一种可能的实现方式中，所述比较器集成于所述时序控制器或所述电平转换单元。

在一种可能的实现方式中，所述驱动芯片还包括电源管理芯片和选择器，所述电源管理芯片用于向所述选择器发送第一导通电压和第二导通电压；所述信号处理模块用于根据所述判断的结果向所述选择器输入选择信号，以使得所述选择器向所述电平转换单元发送第一导通电压或第二导通电压。

在一种可能的实现方式中，所述选择器集成于所述时序控制器或所述电平转换单元。

在一种可能的实现方式中，所述时序控制器还用于向所述电平转换单元发送时钟信号，以控制所述电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压的栅极驱动信号和基于第二导通电压的栅极驱动信号的时序。

在一种可能的实现方式中，所述电源管理芯片还用于向所述电平转换单元发送截止电压；

所述时序控制器还用于向所述电平转换单元发送时钟信号，以控制所述电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压的栅极驱动信号、基于第二导通电压的栅极驱动信号和基于截止电压的栅极驱动信号的时序。

本发明第二方面提供一种液晶显示装置，包括液晶显示模组和本发明第一方面提供的液晶显示模组的驱动装置。

本发明第三方面提供一种液晶显示模组的驱动方法，包括：

接收待显示的画面帧信号，并根据所述画面帧信号判断待显示画面的包含首行像素显示的画面区域的至少部分画面区域是否为行亮暗相间画面：

若是，则向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

若否，则向首行像素的tft栅极施加基于第二导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

其中，所述第一导通电压小于所述第二导通电压。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案，通过画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电，可改善首行像素显示发暗不良，并且通过较小的导通电压驱动亮暗相间画面的首行像素进行预充电，减小了首行电压的充电率，改善了由于在显示亮暗相间画面时，由于首行像素预充电时长大而导致的首行像素发亮不良。综上，本发明所述技术方案，可实现显示模组在显示不同画面时，避免出现首行像素显示发暗或显示发亮的问题，并且无需对显示面板的硬件结构进行改动，仅需在驱动芯片上增加少量功能单元即可，具有成本低、易于实现等优势。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1(a)示出现有技术中双扫描线预充电模式示意图。

图1(b)示出现有技术中双扫描线预充电模式下像素驱动状态示意图。

图2示出相关技术提供的一种液晶显示装置的画面示意图。

图3示出相关技术提供的一种液晶显示装置的画面示意图。

图4示出本发明实施例提供的液晶显示装置的结构示意图。

图5示出本发明实施例提供的驱动芯片的结构示意图。

图6示出本发明实施例提供的采用不同导通电压的栅极驱动信号驱动像素充电的示意图。

图7示出本发明实施例提供的采用不同导通电压的栅极驱动信号驱动像素充电的示意图。

图8示出本发明实施例提供的一种液晶显示装置的画面示意图。

图9示出本发明实施例提供一种液晶显示装置的画面示意图。

图10示出本发明实施例提供的驱动芯片的结构示意图。

图11示出本发明实施例提供的时钟信号控制各信号时序图。

图12示出本发明实施例提供的液晶显示驱动装置的驱动方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

随着显示行业技术的发展，大尺寸、高分辨率逐渐成为显示器的标准配置，伴随着液晶面板的分辨率越来越高，特别是纵向的行数越来越多，分配到液晶面板的每一行像素的时间越来越短，即每个像素被分配到的充电时间越来越短(例如，在60hz更新频率下，4k液晶显示装置，各像素充电时间＜7.4us，8k液晶显示装置，各像素充电时间小于3.7us)，使得液晶模组的充电率严重不足，导致显示画面整体偏暗，显示效果差。

为改善液晶显示模组的充电率不足导致的显示效果差等问题，一般会在某行栅极(gate)正常打开后给像素充电的同时，将下一行或某几行的栅极同时打开后给下一行或下几行像素进行预充电。

在一个具体示例中，如图1(a)所示，采用双扫描脉冲信号，即在每一行扫描线原来一个正常的脉冲a电压的基础上，提前增加一个脉冲a¹电压，给像素做预充电。由于在扫描线上提前输入一个高电平的脉冲电压，与该行扫描线连接的所有像素开关被提前打开，使得本该输入到上一行像素的数据线(datelinen-1)信号同时进入该行像素。如图1(b)所示，对应脉冲a¹时候的预充电时间为t¹。加上原本正常的一个像素充电时间t，可以将原始的像素充电时间从t延长至t+t¹，预充电模式在很大程度上改善了因充电不足导致的相关不良。

液晶显示模组在连续的两帧之间存在blanking区(插黑区)，即在一帧图像显示结束后，会空扫一段时间，接着进行下一帧图像显示，从而可以改善画质动态。在进入插黑区后，首行像素的像素电极上的电压会维持在黑点电压(像素电极上的电压为0，或者该像素显示的灰阶为l0)。在下一帧图像显示时，如图2所示，当首行扫描线提前打开(例如提前打开的时间为2h)，可以看出，前2h的时间内，首行像素的像素电极上的电压为0，在第3h的时间内，开始向首行像素的像素电极输入数据电压，充电时间为1h；第二行像素的充电时间从第2h开始，充电时间为2h；第三行像素的充电时间从第3h开始，充电时间为3h。在此基础上，当首行像素需要显示的灰阶较高时(例如需要显示的灰阶为l255时)，则需要输入到首行像素的像素电极上的数据电压就会较高，与插黑显示时，首行像素显示的灰阶l0的压差较大，且其充电时间较短，导致首行像素的充电率较低。由于预充电不足，首行像素的像素电压达不到预设值，导致首行像素显示较暗；而第二行及以后的像素，由于数据电压保持不变，预充电充足，显示正常，从而出现首行像素显示发暗。

为解决上述首行像素显示发暗的问题，还提出一种对首行像素进行预充电方式，具体地，在进入插黑区后，将首行像素提前打开(例如提前打开的时间为2h)，在前2h的时间内，向首行像素的像素电极输入预设的数据电压(即向首行像素的像素电极输入首行像素将要显示的某个灰阶的数据电压)。使得在插黑显示结束后，在下一帧画面显示时，首行像素的像素电极上的像素电压维持在将要显示时首行像素的像素电极上的像素电压，从而改善首行像素显示发暗的问题，此方式可称为跟随(follow)首行电压进行预充电。

但是，在一些特殊画面下(例如显示亮暗相间的画面，奇数行显示灰阶为l255的亮画面，偶数行显示灰阶为l0的暗画面，即，h1line255画面)，如图3所示，对于第三行像素及以后的奇数行像素，即使预先进行了预充电，但是由于前一行的像素的数据电压为零(偶数行的灰阶电压为l0)，导致预充电压被迅速释放，实际充电时长为1h，所以第三行像素及以后的奇数行像素出现预充电不足，显示发暗，而对于首行像素，由于在每一帧显示之前，首行像素的像素电极上的像素电压总会维持在将要显示时第一像素的像素电极上的像素电压，首行像素提前打开，预充电时长为3h，因此预充电充足，显示偏亮，即出现首行像素显示发亮的问题。

需要注意的是，显示亮暗相间的画面，不一定指奇数行显示灰阶为l255的亮画面，偶数行显示灰阶为l0的暗画面的画面，例如，奇数行显示灰阶为l127的亮度而偶数行显示灰阶为l0的亮度，即，h1line127画面。另外，也可以是前某几行显示灰阶值较高的亮画面，之后的某几行显示灰阶值较低的暗画面，再之后的某几行又显示灰阶值较高的亮画面，以此类推的组成的画面也称作亮暗相间的画面，本实施例对此不做限定。

另外，显示画面中仅仅一部分显示区域显示亮暗相间，如果该亮暗相间区域中不包括首行像素显示区域在内，则不存在首行发亮不良，为了方便理解与叙述，本实施例以下内容中记载的亮暗相间画面为包含首行像素显示的画面区域的至少部分画面区域为行亮暗相间画面。

基于上述，为了解决首行像素显示发暗和显示发亮的问题，本发明的一个实施例提供了一种液晶显示装置，如图4所示，该液晶显示装置包括液晶显示模组和液晶显示模组驱动装置。

本发明实施例提供的液晶显示装置可以为电视、数码相机、手机、平板电脑、电子相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或者部件，本发明实施例对此不做限定。

具体地，如图5所示，本实施例提供的液晶显示模组驱动装置包括：驱动芯片，该驱动芯片包括时序控制器(tconic)、信号处理模块和电平转换单元(levelshifter)；

信号处理模块，用于根据时序控制器接收的待显示画面帧信号进行判断，判断待显示画面是否为行亮暗相间画面；

若是，则向电平转换单元发送第一导通电压lvgh，使得电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压lvgh的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

若否，则向电平转换单元发送第二导通电压vgh，使得电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第二导通电压vgh的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

其中，第一导通电压lvgh小于第二导通电压vgh。

在一个具体示例中，驱动芯片与液晶显示装置的主板连接，时序控制器接收主板发送的待显示画面帧信号和其他数字信号(sout信号、时钟信号、使能信号、行同步信号、场同步信号等)。这些信号经时序控制器处理后转化为能被显示器件识别的控制信号。

在一个具体示例中，导通电压的电压值与像素的充电率成正比，即导通电压的大小影响充电率，导通电压越大，像素的充电率越大。为方便理解与叙述，定义，第二导通电压vgh为正常的导通电压。因此，如图6所示，在利用第一导通电压lvgh的栅极驱动信号对首行像素电压进行预充电时，首行像素的实际充电率要小于以正常的导通电压(第二导通电压vgh)的栅极驱动信号驱动首行像素预充电时的充电率。

需要说明的是，tft的栅极具有栅极电容，在导通之前要先对该电容充电，当电容电压超过阈值电压vth，tft即可导通，因此，vth＜lvgh＜vgh。参考图7，利用lvgh导通电压相较于利用vgh导通电压对像素进行充电较为平缓。

基于上述，当判断出待显示画面为亮暗相间的画面时，以第一导通电压lvgh的栅极驱动信号驱动首行像素进行预充电，其他行的像素电压任采用传统的预充电模式进行充电，如图8所示，首行像素的充电时长为3h，但是由于采用了较小的栅极导通电压lvgh，充电率降低，使得首行像素的充电总量与其他奇数行大致接近或相等。

当判断出待显示画面为非亮暗相间的画面时，利用前述实施例提出的对首行像素进行预充电方法(即，预先给首行像素的像素电极输入首行像素将要显示的某个灰阶的数据电压的方式)来对首行像素进行预充电，其他行的像素电压仍采用传统的预充电模式进行充电，如图9所示，可得出各行像素最终的充电总量大致接近或相等。

本实施例通过画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电，可改善首行像素显示发暗不良，并且通过较小的导通电压驱动亮暗相间画面的首行像素进行预充电，减小了首行电压的充电率，改善了由于在显示亮暗相间画面时，由于首行像素预充电时长大而导致的首行像素发亮不良。综上，本实施例可实现显示模组在显示不同画面时，避免出现首行像素显示发暗或显示发亮的问题，并且无需对显示面板的硬件结构进行改动，仅需在驱动芯片上增加少量功能单元即可，具有成本低、易于实现等优势。

为了实现满足液晶显示装置的窄边框化等效果，在一些实施例中，信号处理模块集成在时序控制器中。其中，集成在时序控制器中的信号处理模块可称为pdf功能模块(patterndefectfuction)。

在一些实施例中，如图10所示，驱动芯片还包括电源管理芯片(pmic，powermanagementic)和比较器，电源管理芯片用于向比较器发送第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh；信号处理模块用于根据判断的结果向比较器输入选择信号，以使得比较器向电平转换单元发送第一导通电压或第二导通电压。

电源管理芯片负责选取、分配电力给液晶显示装置的各器件，在本实施例中电源管理芯片包括至少两个输出端，第一输出端输出第一导通电压lvgh，第二输出端输出第二导通电压vgh，第一输出端和第二输出端分别连接比较器。

在一个具体示例中，比较器至少包括两个输入端和一个输出端，主要用来判断输入电压电位之间的相对大小，如图10所示，在本示例中的比较器包括四个输入端，其中，第一输入端接收第一导通电压lvgh、第二输入端接收第二导通电压vgh、第三输入端接收基准电压vref、第四输入端接收集成于时序控制器的信号处理模块根据判断结果输出的prec_select信号。比较器根据prec_select信号，通过第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh与基准电压vref之间的差值大小区分出第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh，输出第一导通电压lvgh或第二导通电压vgh，使得电平转换单元向首行像素的栅极输出基于第一导通电压lvgh或第二导通电压vgh的栅极驱动信号g1(也可称为clk1)。

例如，比较器可输出二进制信号0或1，例如，输出第一导通电压lvgh的结果为0，输出第二导通电压vgh的输出结果为1，当信号处理模块判断待显示画面为亮暗相间的画面时，比较器向电平转换单元发送代表第一导通电压lvgh的二进制信号0，当信号处理模块判断待显示画面为非亮暗相间的画面时，比较器向电平转换单元发送代表第二导通电压vgh的二进制信号1。

本实施例利用电源管理芯片生成第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh，根据对待显示画面的判断结果，通过比较器选择性输出第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh，以实现显示模组在显示不同画面时，可以同时解决首行像素显示发暗或显示发亮的问题。

另外，也可以用选择器替代上述比较器来实现第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh的选择性输出，具体地，在一些实施例中，驱动芯片还包括电源管理芯片和选择器，电源管理芯片用于向选择器发送第一导通电压和第二导通电压；信号处理模块用于根据判断的结果向选择器输入选择信号，以使得选择器向电平转换单元发送第一导通电压或第二导通电压。

选择器可以从两个已有的电压中选择一个需要的电压输出，以此实现第一导通电压lvgh和第二导通电压vgh的选择性输出。

另外，为了实现满足液晶显示装置的窄边框化等效果，在一些实施例中，比较器或选择器集成在时序控制器或电平转单元中。

在一些实施例中，电源管理芯片还用于向所述电平转换单元发送截止电压vgl。时序控制器还用于向电平转换单元发送时钟信号，以控制电平转换单元向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压lvgh的栅极驱动信号、基于第二导通电压vgh的栅极驱动信号和基于截止电压vgl的栅极驱动信号的时序。

在一个具体示例中，时钟信号用于决定显示模组中各像素充电开始时间与结束时间。参考图11，以首行某一像素为例进行说明，以基于第一导通电压lvgh的栅极驱动信号驱动该像素进行充电，其中，从第一个上升沿到时刻至第一个下降沿到来时刻为该像素的充电时长，下降沿到来时刻说明截止电压vgl的栅极驱动信号到来，而第二个上升沿到来说明截止电压vgl的栅极驱动信号结束，其中第一个上升沿到来时刻、像素充电时长、第一个下降沿到来时刻、截止电压vgl的栅极驱动信号时长和第二个上升沿到来时刻等数据，均有时钟信号决定。

本实施例通过时钟信号，可实现对首行像素的充电时长进行控制，避免充电时长不足或过长导致的首行像素显示过暗或过亮不良。

需要说明的是，时钟信号还决定除首行之外其他行像素的充电时长、开始充电时刻、结束充电时刻、截止电压vgl的栅极驱动信号的时长和截止电压vgl的栅极驱动信号的截止时刻等信息。

本发明的另一个实施例提供了一种基于上述实施例提供的液晶显示模组的驱动装置的驱动方法，如图12所示，该驱动方法包括：

接收待显示的画面帧信号，并根据画面帧信号判断待显示画面的包含首行像素显示的画面区域的至少部分画面区域是否为行亮暗相间画面：

若是，则向首行像素的tft栅极施加基于第一导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

若否，则向首行像素的tft栅极施加基于第二导通电压的栅极驱动信号以根据画面帧信号对应的首行像素的像素电压对首行像素进行预充电；

其中，第一导通电压小于所述第二导通电压。

需要说明的是，本实施例提供的驱动方法的原理及工作流程与上述驱动装置的原理相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，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。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。