技术领域
[0001] 本
发明实施例涉及
液晶显示技术，具体地，涉及一种
温度补偿电路、一种显示面板以及一种温度补偿方法。
背景技术
[0002]
薄膜晶体管(TFT)
液晶显示器(TFT-LCD)的面板会受到温度的影响。在低温时，TFT的特性会发生偏移，导通特性降低，从而影响到面板
像素TFT的
开关特性和充电率。尤其对于GOA(栅极阵列，Gate on Array)产品的单元，低温时栅极驱动电路中作为开关的TFT管所需的导通(开启)
电压Von升高，由此可能会导致栅极开启不良的情况。因此，在电路设计阶段，通常会加入自稳态温度补偿回路。传统的自稳态温度补偿回路借助热敏
电阻来实现。当
环境温度在正常室温时，栅极驱动电路中开关TFT管所需的导通电压Von相对较低，当环境温度降低时，
热敏电阻阻值发生变化，热敏电阻两端的电压降或流经的
电流发生变化，从而触发自稳态温度补偿回路开始工作，使Von升高，以确保像素的充
电能力。
[0003] 但是，由于热敏电阻通常布置在驱动面板的PCB板上，PCB板的材质及其周边环境与显示面板不同，它们的导热系数也不同，从而受环境影响的程度不一致。此外，PCB板并不像显示面板那样直接裸露于环境中，这导致热敏电阻继而自稳态补偿回路不能正确且及时地反映显示面板的温度变化，从而导致温度补偿网络不能准确地工作，容易引起驱动及充电能力不足，并进一步导致画面显示异常等情况。
发明内容
[0004] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种温度补偿电路，包括：
[0005] 温度感应单元，用于感应外部环境的温度并基于感应到的外部环境的温度产生温度感应
输出电压；
[0006] 温度补偿控制单元，与所述温度感应单元相连，所述温度补偿控制单元将所述温度感应输出电压与参考电压进行比较，并根据比较结果产生控制
信号；以及[0007] 第一电压源，与所述温度补偿控制单元和温度感应单元相连，所述第一电压源接收来自所述温度补偿控制单元的
控制信号，根据所述控制信号产生相应驱动电压并将所述相应驱动电压作为栅极驱动电路的栅极驱动电压输出到所述栅极驱动电路，以及根据所述控制信号产生反馈信号并将所述反馈信号输出到所述温度感应单元和所述温度补偿控制单元，所述参考电压基于所述反馈信号可变。
[0008] 根据示例实施例，所述温度感应单元包括控制端、输入端和输出端；所述温度补偿控制单元包括第一输入端、第二输入端和输出端；以及所述第一电压源包括输入端、第一输出端和第二输出端；其中所述温度补偿控制单元的第一输入端与所述温度感应单元的输出端相连，所述温度补偿控制单元的第二输入端与温度感应单元的控制端相连，所述温度补偿控制单元的输出端与第一电压源的输入端相连，所述温度补偿控制单元将其第一输入端与第二输入端的输入电压进行比较；所述第一电压源的第一输出端与栅极驱动电路相连，所述第一电压源的第二输出端与所述温度感应单元的控制端和所述温度补偿控制单元的第二输入端相连，所述第一电压源经由所述第一输出端将所述相应驱动电压输出到栅极驱动电路，并且经由所述第二输出端将所述反馈信号输出到所述温度感应单元的控制端和所述温度补偿控制单元的第二输入端。
[0009] 根据示例实施例，所述温度补偿电路还包括第二电压源，与所述温度感应单元的输入端相连，用于向所述温度感应单元提供恒定的操作电压。
[0010] 根据示例实施例，所述温度感应单元包括多个温度感应元件，所述温度感应元件是
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极、源极和漏极分别连接在一起分别形成公共栅极、公共源极和公共漏极，所述薄膜晶体管的公共栅极是所述温度感应单元的控制端，所述薄膜晶体管的公共源极和公共漏极中的一个是所述温度感应单元的输入端，所述薄膜晶体管的公共源极和公共漏极中的另一个是所述温度感应单元的输出端。
[0011] 根据示例实施例，所述第一电压源包括电荷
泵电路，根据所述控制信号产生相应驱动电压并输出到栅极驱动电路，并且根据所述控制信号产生反馈信号并输出到所述温度感应单元的控制端和所述温度补偿控制单元的第二输入端。
[0012] 根据示例实施例，所述温度补偿控制单元包括比较器，所述比较器的同相输入端接收来自所述温度感应单元的温度感应输出电压，所述比较器的
反相输入端接收参考电压，所述比较器的输出端输出所述控制信号。
[0013] 根据示例实施例，所述温度补偿控制单元还包括第三
电阻器和第四电阻器，所述温度感应单元的控制端经由第四电阻器连接到所述比较器的反相输入端，所述温度感应单元的输出端经由第三电阻器连接到所述比较器的同相输入端。
[0014] 根据示例实施例，所述温度补偿控制单元还包括第二电阻器和第五电阻器，所述温度感应单元的输出端经由所述第二电阻器接地，以及所述比较器的反相输入端经由所述第五电阻器接地。
[0015] 根据本发明实施例的另一方面，提供了一种显示面板，包括显示区域和非显示区域，所述显示面板还包括根据本发明实施例的温度补偿电路，用于对显示面板的栅极驱动电路的栅极驱动电压进行温度补偿，其中，所述温度感应单元设置于显示面板的非显示区域内。
[0016] 根据示例实施例，所述温度感应单元包括多个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管以阵列形式均匀布置在所述非显示区域。
[0017] 根据本发明实施例的另一方面，提供了一种栅极驱动电压的温度补偿方法，可以应用于根据本发明实施例的显示面板。所述温度补偿方法可以包括：
[0018] 温度感应单元根据外部环境的温度和控制端电压，向温度补偿控制单元的第一输入端输入温度感应输出电压；
[0019] 温度补偿控制单元将温度感应输出电压和参考电压进行比较，根据比较结果产生控制信号，并将所述控制信号输出到第一电压源；
[0020] 第一电压源根据所述控制信号，向显示面板的栅极驱动电路输出相应驱动电压作为栅极驱动电压；
[0021] 第一电压源根据所述控制信号产生反馈信号，并将所述反馈信号输出到温度感应单元，作为温度感应单元的控制端电压；以及
[0022] 向温度补偿控制单元的第二输入端输入基于所述反馈信号的参考电压。
[0023] 根据示例实施例，所述温度补偿控制单元根据比较结果产生控制信号包括：当温度补偿控制单元确定所述温度感应输出电压小于参考电压时，产生指示了第一电压源需要对栅极驱动电压进行补偿的控制信号；当温度补偿控制单元确定所述温度感应输出电压不小于参考电压时，产生指示了第一电压源不需要对所述栅极驱动电压进行补偿的控制信号。
[0024] 根据示例实施例，第一电压源根据控制信号产生反馈信号以增大所述控制端电压，以及基于所述反馈信号，向温度补偿控制单元的第二输入端输入增大的参考电压。
[0025] 根据本发明实施例，通过将用于温度补偿的温度感应端设置在显示面板上，使得温度感应单元与栅极驱动电路中的开关TFT所处的环境一致，从而能够提高温度补偿单元的灵敏度和
精度，减小因环境温度过低而使画面异常的可能性。此外，根据本发明实施例的温度感应单元包括均匀布置为阵列的多个TFT，与使用单个TFT的情况相比较，由于TFT阵列的分布面积更大，能够更为客观的反映栅极驱动电路所处环境的温度。此外，即使在某个甚至某些TFT失效的情况下，其他TFT也能够准确地感测温度变化。此外，由多个TFT构成的等效TFT的导通电阻的阻值是多个TFT的阻值的均值，因此对于温度变化的反映更加准确，导通电流也更加稳定。此外，与使用固定电压作为参考电压的传统比较器相比较，本发明实施例中的比较器的参考电压基于比较器输出的反馈信号可变，从而能够更加灵活地调整补偿的电压值。
附图说明
[0026] 图1示出了根据本发明的一个实施例的显示面板的结构示意图；
[0027] 图2A示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿电路的示意
框图；
[0028] 图2B示出了根据本发明的另一实施例的温度补偿电路的示意框图；
[0029] 图3示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿电路的示意电路图；
[0030] 图4示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿电路的电路图；以及[0031] 图5示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿方法的
流程图。
具体实施方式
[0032] 以下参照附图对本发明实施例的技术方案进行详细描述。应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。需要注意的是，本领域技术人员可以理解，本文中的术语“A与B相连”和“A连接到B”可以是A与B直接相连，也可以是A经由一个或多个其他组件与B相连。此外，本文中的“相连”和“连接到”可以是物理电连接，也可以是电耦接或电耦合等。
[0033] 图1示出了根据本发明的一个实施例的显示面板10的结构示意图。显示面板10包括显示区域102和非显示区域104。显示面板10还包括根据本发明实施例的温度补偿电路100。温度补偿电路100用于对栅极驱动电路106的栅极驱动电压进行温度补偿，其中，温度补偿电路100包括温度感应单元110，所述温度感应单元110设置于显示面板10的非显示区域104内。
[0034] 需要指出的是，图1中的温度补偿电路100只是示意性的，而不是对本发明的温度补偿电路的配置和结构进行限制。例如，图1只示出了温度补偿电路100包括温度感应单元110，但温度补偿电路100还可以包括用来实现温度补偿功能的其他元件。图1中将温度补偿电路100示为直接与栅极驱动电路连接，但二者之间还可包括其他元件。图1中将温度补偿电路100示为完全位于非显示区域104上，但温度补偿电路100的一部分也可以位于显示区域102上或位于面板10中除了所述显示区域102和所述非显示区域104之外的其他部分处。
[0035] 接下来将参考图2A来详细描述根据本发明实施例的温度补偿电路200。如图2A所示，温度补偿电路200可以包括温度感应单元210、温度补偿控制单元220和第一电压源230。温度感应单元210用于感应外部环境的温度并基于感应到的外部环境的温度产生温度感应输出电压。温度补偿控制单元220与所述温度感应单元210相连，将所述温度感应输出电压与参考电压进行比较，并根据比较结果产生控制信号。第一电压源230与所述温度补偿控制单元220和温度感应单元210相连，第一电压源230接收来自所述温度补偿控制单元220的控制信号，根据控制信号产生相应驱动电压并将所述相应驱动电压作为所述栅极驱动电路
106的栅极驱动电压输出到栅极驱动电路106。第一电压源230还根据控制信号产生反馈信号并将反馈信号输出到温度感应单元210和温度补偿控制单元220，所述参考电压基于所述反馈信号可变。
[0036] 图2B示出了根据本发明另一实施例的温度补偿电路200’。如图2B所示，除了图2A所示的温度感应单元210、温度补偿控制单元220和第一电压源230以外，温度补偿电路200’还包括第二电压源240，第二电压源240与所述温度感应单元210相连，用于向所述温度感应单元提供恒定的操作电压。
[0037] 根据本发明实施例，温度感应单元210可以包括控制端、输入端和输出端。温度补偿控制单元220可以包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一电压源230可以包括输入端、第一输出端和第二输出端。温度补偿控制单元220的第一输入端与温度感应单元210的输出端(
节点C)相连，温度补偿控制单元220的第二输入端连接到温度感应单元210的控制端，温度补偿控制单元220的输出端连接到第一电压源230的输入端。温度补偿控制单元220将其第一输入端和第二输入端的输入电压进行比较，根据比较结果产生控制信号，并经由温度补偿控制单元220的输出端向第一电压源230提供控制信号。第一电压源单元230的第一输出端(节点A)与显示面板的栅极驱动电路106相连，第一电压源230的第二输出端与温度感应单元210的控制端(节点B)和温度补偿控制单元220的第二输入端相连。第一电压源230的输入端接收来自所述温度补偿控制单元220的控制信号。第一电压源230根据控制信号产生相应驱动电压，并向栅极驱动电路输出该相应驱动电压。具体地，在控制信号指示了需要对驱动电压进行补偿的情况下，第一电压源230对栅极驱动电压进行补偿，并将经过补偿的驱动电压作为栅极驱动电路的栅极驱动电压输出到栅极驱动电路。在控制信号指示了不需要对驱动电压进行补偿的情况下，第一电压源230不对栅极驱动电压进行补偿，并将栅极驱动电压输出到栅极驱动电路。此外，第一电压源230还根据控制信号产生反馈信号，并经由第一电压源230的第二输出端将反馈信号输出到所述温度感应单元210的控制端和温度补偿控制单元220的第二输入端。如图2B所示，第二电压源240可以与温度感应单元210的输入端相连，向温度感应单元210提供正常操作所需的恒定操作电压。
[0038] 图2A和2B中，温度补偿控制单元220包括比较器，但应该理解的是，温度补偿控制单元220还可以是能够实现同样功能的其他元件。比较器的第一输入端接收来自温度感应单元210的温度感应输出电压，比较器的第二输入端接收基于反馈信号的参考电压。比较器将温度感应输出电压与参考电压进行比较，根据比较结果产生控制信号。比较器的输出端将控制信号输出到第一电压源230。
[0039] 图3示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿电路的示意电路图，图4示出了根据本发明的一个实施例的温度补偿电路的电路图。接下来参考图3和图4来进一步描述根据本发明实施例的温度补偿电路。
[0040] 如图3所示，根据本发明的一个实施例的温度补偿电路可以包括温度感应单元310、温度补偿控制单元320、第一电压源330和第二电压源340。温度感应单元310可以包括多个温度感应元件。多个温度感应元件可以是多个薄膜晶体管，其中薄膜晶体管的栅极、源极和漏极分别连接在一起分别形成薄膜晶体管的公共栅极、公共源极和公共漏极。薄膜晶体管的公共栅极是温度感应单元310的控制端，薄膜晶体管的公共源极和公共漏极中的一个是温度感应单元310的输入端，薄膜晶体管的公共源极和公共漏极中的另一个是温度感应单元310的输出端。为了便于描述，图3中将温度感应单元310示出为该多个薄膜晶体管的可变等效导通电阻Rref。如图4所示，薄膜晶体管以阵列形式均匀布置在显示面板的非显示区域。薄膜晶体管可以与栅极驱动电路的驱动TFT具有相同规格，从而能够与栅极驱动电路一致地通过可变等效导通电阻Rref的变化(继而导通电流的变化)来反映环境温度的变化。
[0041] 第二电压源340可以包括电压源VCC和第一电阻器R1。温度感应单元310的输入端经由第一电阻器R1与VCC相连，VCC为恒定电压，使得温度感应单元310能够正常操作。
[0042] 如图3所示，温度补偿控制单元320可以包括比较器U1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4和第五电阻器R5。温度感应单元310的输出端(节点C)经由第三电阻器R3连接到比较器U1的第一输入端V2，并经由第二电阻器R2接地。比较器U1的第二输入端V1接收参考电压。比较器U1的输出端与第一电压源330的输入端相连。比较器U1将第一输入端V2的电压和第二输入端V1的电压进行比较，根据比较结果产生控制信号，并将控制信号输出给第一电压源330。
[0043] 第一电压源330包括与显示面板的栅极驱动电路相连的第一输出端(节点A)和与温度感应单元310的控制端相连的第二输出端(节点B)。第一电压源330根据控制信号产生相应驱动电压，并经由第一输出端将驱动电压输出到栅极驱动电路106。此外，第一电压源330还根据控制信号产生反馈信号，经由第二输出端将反馈信号输出到温度感应单元310的控制端，进一步控制温度感应单元310的操作。此外，该反馈信号经由第四电阻器R4输入到比较器U1的第二输入端V1，作为比较器U1的参考电压。比较器U1的第二输入端V1还经由第五电阻器R5接地。
[0044] 接下来参考图4来详细描述根据本发明实施例的温度补偿电路的操作。如图4所示，根据本发明的一个实施例的温度补偿电路可以包括温度感应单元410、温度补偿控制单元420、第一电压源430和第二电压源440。为了简明起见，将省略描述与参考图3所述的相同技术内容。
[0045] 图4中将温度感应单元410示出为由多个薄膜晶体管组成的阵列，薄膜晶体管的公共栅极是温度感应单元410的控制端。尽管图4中将薄膜晶体管阵列示出为公共源极作为输入端且公共漏极作为输出端，本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例，薄膜晶体管的源极和漏极是对称的，源极和漏极可以互换。
[0046] 图4中将第一电压源430示出为一种
电荷泵电路，包括电荷泵U2、
三极管Q4和连接在三极管Q4的基极和发射极之间的第七电阻器R7。电荷泵U2的一端与比较器U1的输出端相连，U2的另一端与三极管Q4的基极相连；三极管Q4的发射极作为第一输出端(节点A)与栅极驱动电路106相连，三极管Q4的集
电极作为第二输出端与薄膜晶体管阵列的公共栅极(节点B)相连。薄膜晶体管阵列的公共源极与第二电压源440中的第一电阻器R1相连，公共漏极经由第三电阻器R3与比较器U1的同相端(+)相连，并经由第二电阻器R2接地。三极管Q4的集电极还经由第四电阻器R4与比较器U1的反相端(-)相连，比较器U1的反相端经由第五电阻器R5接地。尽管薄膜晶体管阵列的性能更优，可以将薄膜晶体管阵列等效为单个薄膜晶体管，为了便于描述，以下将薄膜晶体管阵列的公共栅极、公共源极和公共漏极分别称为栅极、源极以及漏极。
[0047] 根据本发明实施例，温度感应薄膜晶体管处于导通状态，三极管Q4处于放大状态。本领域技术人员可以设置第一电阻器R1到第五电阻器R5的电阻值，或者是R1-R5的电阻值之间的比例，使得在栅极驱动电路106的TFT正常工作的常温下，温度感应薄膜晶体管的导通电流稳定，三极管Q4的发射极向栅极驱动电路106提供初始栅极驱动电压(即，常温下栅极驱动电路的栅极导通所需的电压)，并且比较器U1的同相端和反相端的输入电压相等。此时，根据同相端和反相端的输入电压相等，比较器U1输出控制信号，该控制信号指示了不需要对栅极驱动电路106的驱动电压进行补偿。根据该控制信号，电荷泵电路不对初始栅极驱动电压进行补偿，因此，三极管Q4的发射极电压是未经补偿的初始栅极驱动电压，继续将该初始栅极驱动电压输出到栅极驱动电路106。此外，三极管Q4的集电极电流作为反馈信号被输出到温度感应薄膜晶体管的栅极，并经由第四电阻器R4反馈到比较器U1的反相端。由于此时环境温度处于正常范围内，温度感应薄膜晶体管的导通电阻继而导通电流稳定，从而温度感应薄膜晶体管的漏极电压稳定，因此，比较器U1的同相端和反相端的输入电压保持不变，整个温度补偿电路处于稳定平衡状态。
[0048] 当显示面板的环境温度降低时，温度感应单元410中薄膜晶体管阵列的等效导通电阻Rref增大，导致薄膜晶体管的等效导通电流变小，漏极电压(节点C处的电压；即，温度感应输出电压)减小，使得比较器U1的同相端的输入电压减小。由于此时同相端的输入电压变为小于反相端的输入电压，比较器U1根据比较结果，输出指示了需要对初始栅极驱动电压进行补偿的控制信号。基于该控制信号，电荷泵电路U2对初始栅极驱动电压进行补偿，其中三极管Q4的基极电压增大，发射极电压增大，将该增大的发射极电压作为栅极驱动电压输出到栅极驱动电路106，从而实现了对栅极驱动电压的温度补偿。此时，三极管Q4的集电极电流增大，该增大的集电极电流作为反馈信号被输出到温度感应薄膜晶体管的栅极，使得薄膜晶体管的栅极电压增大，继而薄膜晶体管的导通电流增大，因此对由于环境温度降低导致的薄膜晶体管导通电阻增大继而导通电流减小进行补偿。由于温度感应薄膜晶体管的导通电流增大，比较器U1的同相端的输入电压增大，比较器U1继续对同相端的输入电压与反相端的输入电压进行比较，如果同相端的输入电压仍小于反相端的输入电压，则重复上述操作，进一步对栅极驱动电压进行补偿，直到同相端的输入电压与反相端的输入电压相等，整个电路再次进入稳定平衡状态。实际应用中，可能需要对栅极驱动电压进行多次补偿才能使整个电路再次进入稳定平衡状态。
[0049] 此外，由于三极管Q4的集电极电流还经由第四电阻器R4反馈到比较器U1的反相端，此时由于集电极电流增大，作为参考电压的比较器U1的反相端的输入电压略有增大，而不是固定不变。因此，与比较器的参考电压固定的传统技术相比较，根据本发明实施例的比较器的参考电压基于比较器输出的反馈信号可变，从而能够更加灵活地调整补偿的电压值。
[0050] 接下来，将参考图5来描述根据本发明实施例的温度补偿方法，该方法可以应用于根据本发明实施例的温度补偿电路。如图5所示，根据本发明实施例的温度补偿方法500可以包括：
[0051] 步骤501，温度感应单元根据外部环境的温度和控制端电压，向温度补偿控制单元的第一输入端输入温度感应输出电压；
[0052] 步骤503，温度补偿控制单元将温度感应输出电压和参考电压进行比较，根据比较结果产生控制信号，并将所述控制信号输出到第一电压源；
[0053] 步骤505，第一电压源根据所述控制信号，向显示面板的栅极驱动电路输出相应驱动电压作为栅极驱动电压；
[0054] 步骤507，第一电压源根据所述控制信号产生反馈信号，并将所述反馈信号输出到温度感应单元，作为温度感应单元的控制端电压；以及
[0055] 步骤509，向温度补偿控制单元的第二输入端输入基于所述反馈信号的参考电压。
[0056] 具体地，步骤505可以包括：当温度补偿控制单元确定温度感应输出电压小于参考电压时，产生指示了第一电压源需要对栅极驱动电压进行补偿的控制信号；当温度补偿控制单元确定所述温度感应输出电压不小于参考电压时，产生指示了第一电压源不需要对所述栅极驱动电压进行补偿的控制信号。应注意，初始栅极驱动电压是常温下栅极驱动电路的栅极导通所需的电压，此时比较器U1的同相端和反相端的输入电压相等。可以理解，该初始栅极驱动电压是第一电压源首次进行温度补偿时的栅极驱动电压。
[0057] 具体地，步骤507可以包括：第一电压源根据控制信号产生反馈信号以增大所述控制端电压，以及基于所述反馈信号，向温度补偿控制单元的第二输入端输入增大的参考电压。
[0058] 根据本发明实施例，由于将温度补偿电路中的温度感应元件形成在液晶面板上，与形成在显示面板的PCB板上相比，能够更加客观的反映显示面板的环境温度。
[0059] 根据本发明实施例，温度感应元件可以使用与栅极驱动电路的栅极驱动TFT相同规格的温度感应TFT。在这种情况下，由于具有相同的特性曲线，温度感应TFT能够与栅极驱动TFT一致地对外部温度的变化进行响应，从而提高温度补偿的准确度。优选地，可以将温度感应TFT与栅极驱动TFT一起形成。
[0060] 根据本发明实施例，可以以阵列形式在显示面板的非显示区域上均匀布置多个温度感应TFT。与使用单个TFT作为温度感应元件的情况相比较，由于温度感应单元的TFT阵列的分布面积更大，能够更为客观的反映显示面板(继而栅极驱动电路)所处的环境温度。此外，即使在温度感应单元的某个甚至某些温度感应TFT失效的情况下，其他TFT也能够准确地感测环境温度的变化，提高了电路的鲁棒性。此外，由多个TFT构成的等效TFT的导通电阻的阻值是多个TFT的阻值的均值，因此对于温度变化的反映更加准确，导通电流也更加稳定。
[0061] 根据本发明实施例，当温度降低时，第一电压源根据比较器的控制信号产生反馈信号，该反馈信号使得比较器的参考电压输入端(实施例中为反相端)的电压也有所增大。与比较器的参考电压固定的传统技术相比较，比较器的参考电压基于比较器输出的反馈信号可变，从而能够更加灵活地调整补偿的电压值。
[0062] 已经结合优选实施例对本发明实施例进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附
权利要求书所限定。
