CN102479495A - 液晶显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了LCD设备及其驱动方法。LCD设备包括：定时控制单元；振荡器，其包括在所述定时控制单元中并生成时钟频率；分频器，其包括在所述定时控制单元中并通过将从所述振荡器提供的所述时钟频率除以至少2来降低所述时钟频率；以及模式选择部，其包括在所述定时控制单元中并通过使用从所述分频器提供的分频后的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。

Description

液晶显示设备及其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示设备及其驱动方法。
背景技术
随着信息技术的发展，极大地扩大了作为用户与信息之间连接媒介的显示设备的显示设备市场。因此，增加了诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、等离子体显示板(PDP)等的平板显示器(FPD)的使用。由于LCD可以获得高分辨率并可以增加或减少其尺寸，因此LCD被广泛使用。
在LCD设备中，数据驱动单元和选通驱动单元由从定时控制单元提供的数据信号、控制信号等进行驱动。当从数据驱动单元和选通驱动单元接收数据信号、控制信号等时，由公共电压引起的电压差形成电场。
LCD面板包括液晶层，液晶层位于具有晶体管、存储电容器、像素电极等的晶体管基板与具有滤色器、黑底(black matrix)等的滤色器基板之间。LCD面板按照通过电场调整液晶层的阵列方向而使从背光单元提供的光量发生变化的方式来显示图像，其中该电场由像素电极、晶体管基板或滤色器基板形成。
同时，现有的定时控制单元在非信号图像驱动状态和正常图像驱动状态中通过使用固定的振荡器时钟按照相同的时钟频率来驱动各种逻辑电路。因此，由于在非信号图像驱动状态中使用与正常图像驱动状态中相同的功率，需要改进现有的LCD设备。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种LCD设备，该LCD设备包括：定时控制单元；振荡器，其包括在所述定时控制单元中并生成时钟频率；分频器，其包括在所述定时控制单元中并通过将所述振荡器提供的所述时钟频率除以2来降低所述时钟频率；以及模式选择部，其包括在所述定时控制单元中并通过使用从所述分频器提供的分频后的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种驱动LCD设备的方法，该方法包括以下步骤：通过将包括在定时控制单元中的振荡器所提供的时钟频率除以2对分频器进行控制，以降低所述时钟频率；以及通过使用除以2而降低的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式，确定数据信号为非信号图像和正常图像，当所述数据信号为所述非信号图像时，改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解并被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一并用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明一个实施方式的LCD的框图；
图2是选通驱动单元的框图；
图3是数据驱动单元的框图；
图4是示出电荷共享部的框图；
图5是根据本发明一个实施方式的定时控制单元的框图；
图6是图5中示出的定时控制单元的局部框图；
图7是示出内部逻辑电路的一部分的框图；
图8是示出2点反转状态的视图；以及
图9是示出帧反转状态的视图。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明的实施方式，其示例在附图中示出。
以下，将参照附图描述该申请的实施方式。
图1是根据本发明一个实施方式的LCD设备的框图，图2是选通驱动单元的框图，图3是数据驱动单元的框图，并且图4是示出电荷共享部(charge sharing part)的框图。
如图1所示，根据一个实施方式的LCD设备包括定时控制单元TCN、电源单元PWR、数据驱动单元DDRV、选通驱动单元SDRV、LCD面板PNL以及背光单元BLU。
定时控制单元TCN接收垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和数据信号DATA。定时控制单元TCN通过使用垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync和数据使能信号DE等控制数据驱动单元DDRV和选通驱动单元SDRV的操作定时。由于定时控制单元TCN通过计数1个水平周期的数据使能信号DE而可以确定帧周期，所以可以忽略从外部提供的垂直同步信号和水平同步信号。从定时控制单元TCN生成的代表性的控制信号包括用于控制选通驱动单元SDRV的操作定时的选通定时控制信号GDC和用于控制数据驱动单元DDRV的操作定时的数据定时控制信号DDC。选通定时控制信号包括选通启始脉冲GSP、选通移位时钟GSC和选通输出使能信号GOE等。将选通启始脉冲GSP施加到用于生成第一选通信号的选通驱动集成电路(IC)。选通移位时钟GSC是通常输入到选通驱动IC的时钟信号，并对选通启始脉冲GSP进行移位。选通输出使能信号GOE控制选通驱动IC的输出。数据定时控制信号包括源启始脉冲SSP、源采样时钟SSC、源输出使能SOE等。源启始脉冲SSP控制数据驱动单元的数据采样启始点。源采样时钟SSC是基于上升或下降沿控制数据驱动单元DDRV内数据的采样操作的时钟信号。源输出使能SOE信号控制数据驱动单元DDRV的输出。同时，根据数据传输方式，可以省略提供到数据驱动单元DDRV的源启始脉冲SSP。
电源单元PWR通过调整从系统板提供的电压Vin而生成驱动电压，并将驱动电压提供给定时控制单元TCN、数据驱动单元DDRV、选通驱动单元SDRV和LCD面板PNL中的一个或更多个。另外，电源单元PWR生成公共电压Vcom以及伽马电压GMA0～GMAn，并将公共电压Vcom和伽马电压GMA0～GMAn提供给数据驱动单元DDRV和LCD面板PNL。电源单元PWR根据从外部提供的电源控制信号调整用于生成输出电压的模式，诸如正常功率模式和超低功率模式等。
LCD面板PNL包括位于晶体管基板(在下文中称为TFT基板)与滤色器基板之间的液晶层，并且包括按照矩阵设置的子像素。TFT基板包括数据线、选通线、TFT、存储电容器等。滤色器基板包括黑底和滤色器等。一个子像素SP由彼此交叉的数据线DL1和选通线SL1限定。子像素SP包括由通过选通线SL1提供的选通信号进行驱动的TFT、用于存储通过数据线DL1提供的作为数据电压的数据信号存储电容器Cst和由存储在存储电容器Cst中的数据电压进行驱动的液晶单元Clc。液晶单元Clc由提供到像素电极1的数据电压和提供到公共电极2的公共电压VCOM进行驱动。在垂直场驱动模式(例如扭曲向列(Twisted Nematic，TN)模式和垂直配向(VerticalAlignment，VA)模式)中在滤色器基板上形成公共电极。在水平场驱动模式(例如面内切换(In Plane Switching，IPS)模式和边缘场切换(Fringe Field Switching，FFS)模式)在TFT基板上形成公共电极和像素电极。偏光片附接到LCD面板的TFT基板和滤色器基板，并且在LCD面板的TFT基板和滤色器基板处形成有用于设置液晶的预倾斜角度的配向层。LCD面板PNL的液晶模式可以由任何液晶模式以及上述TN模式、VA模式、IPS模式和FFS模式形成。
背光单元BLU向LCD面板PNL提供光。背光单元BLU包括具有DC电源部的光源电路部、发光部、晶体管、驱动控制部等，并且包括具有盖底、导光板、光学片等的光学仪器部。可以以边缘型、双面型、直接型等多样地形成背光单元BLU。这里，边缘型是按照串的形状在LCD面板的一侧上设置发光二极管。双面型是按照串的形状在LCD面板的两侧上设置发光二极管。直接型是按照块的形状或串的形状在LCD面板PNL的下部上设置发光二极管。
响应于定时控制单元TCN提供的选通定时控制信号GDC，选通驱动单元SDRV通过在选通驱动电压的摆动宽度内移位信号的电平而顺序地生成选通信号，该选通驱动电压能够操作包括在LCD面板PNL中的子像素SP的晶体管。选通驱动单元SDRV将生成的选通信号通过选通线GL提供给包括在LCD面板中的子像素SP。如图2所述，由选通驱动IC形成选通驱动单元。每个选通驱动IC包括移位寄存器61、电平移位器63、连接在移位寄存器61与电平移位器63之间的多个逻辑乘积门(以下称为AND门)、用于使选通输出使能信号GOE反相的反相器64等。通过使用从属连接的多个D型触发器，移位寄存器61根据选通移位时钟GSC而顺序地移位选通启始脉冲GSP。每个AND门62通过将移位寄存器61的输出信号与选通输出使能信号GOE的反相信号逻辑相乘而生成输出。反相器64使选通输出使能信号GOE反相并将反相的信号提供到AND门62。电平移位器63使AND门的输出电压的摆动宽度移位为能够操作包括在LCD面板PNL中的晶体管的选通电压的摆动宽度。
响应于定时控制单元TCN提供的数据定时控制信号DDC，数据驱动单元DDRV通过对定时控制单元TCN提供的数据信号DATA进行采样和锁存将该数据信号DATA转换为并行数据系统的数据。当数据信号DATA被转换为并行数据系统的数据时，数据驱动单元DDRV将数据信号DATA转换为伽马基准电压。数据驱动单元DDRV通过数据线DL向包括在LCD面板PNL中的子像素SP提供转换后的数据信号DATA。如图3所示，数据驱动单元DDRV包括移位寄存器51、数据寄存器52、第一锁存器53、第二锁存器54、转换器55和输出电路56等。移位寄存器51使定时控制单元TCN提供的源采样时钟SSC移位。移位寄存器51向相邻下一级的源驱动IC的移位寄存器传送进位信号CAR。数据寄存器52临时存储定时控制单元(TCN)提供的数据信号DATA并将该存储的信号提供给第一锁存器53。第一锁存器53根据从移位寄存器51顺序提供的时钟对连续输入的数据信号DATA进行采样和锁存，并同时输出锁存的数据。第二锁存器54锁存第一锁存器53提供的数据，响应于源输出使能信号SOE而与其他源驱动IC的第二锁存器54同步，并同时输出锁存的数据。响应于极性控制信号POL和水平倒相信号(HINV)，转换器55将第二锁存器54提供的数字类型的数据信号DATA转换为正极性伽马电压或负极性伽马电压，以便数字类型的数据信号DATA被转换为模拟类型的数据电压。输出电路56包括用于使输出到数据线D1-Dm的数据电压的信号衰减最小化的缓冲器。电荷共享部57根据源输出使能信号SOE在电荷共享期间向数据线DL提供电荷共享电压或公共电压Vcom。如图4所示，电荷共享部57对应于输出电路56并与其连接。电荷共享部57包括位于输出电路56的输出线OL1-OLm与数据线D1-Dm之间的第一开关部SW1-SW1m以及位于数据线D1-Dm之间的第二开关部SW2-SW2m。响应于由源输出使能信号SOE组成的电荷共享控制信号，电荷共享部57在电荷共享时段CSP期间通过第一开关部SW1-SW1m以及第二开关部SW2-SW2m向数据线D1-Dm提供电荷共享电压或公共电压VCOM。
以下，将详细地说明根据一个实施方式的液晶显示设备。
图5是根据本发明一个实施方式的定时控制单元的框图，图6是图5中示出的定时控制单元的局部框图，图7是示出内部逻辑电路的一部分的框图，图8是示出2点反转状态的视图，图9是示出帧反转状态的视图。
如图5所示，定时控制单元TCN包括低压差分信令(LVDS)接口部112、振荡器113、分频器114、模式选择部116、数据块117、控制块118、微型LVDS接口部119。
LVDS接口部112是用于接收从系统板提供的垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和数据信号DATA的设备。
振荡器113是用于生成定时控制单元TCN内必要频率时钟的设备。振荡器113生成对应于例如50Mhz或70Mhz的一个频率时钟。
分频器114是通过将时钟频率除以2或3而降低从振荡器113提供的时钟频率的分频器。
模式选择部116是通过使用从分频器114提供的分频后的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式的模式选择器。
数据块117是用于对系统板提供的数据信号DATA等进行信号处理并将信号处理后的数据输出的设备(图中示出为数据块)。
控制块118是根据系统板提供的数据信号DATA等、选通定时控制信号GDC和包括模式选择信号CNT的控制信号来生成用于控制数据驱动单元DDRV、选通驱动单元SDRV、电源单元PWR等的数据定时控制信号DDC的设备(图中示出为源及选通控制逻辑)。
微型LVDS接口部119是用于通过数据块117向数据驱动单元DDRV发送信号处理后的数据信号DATA的设备(图中示出为Mini-LVDS)。
如图6所示，定时控制单元TCN将从分频器114提供的时钟频率除以2或3，并使用分频后的时钟频率来控制包括数据块117和控制块118的内部逻辑电路。通过将从分频器114提供的时钟频率除以2或3并使用分频后的时钟频率来控制包括数据块117和控制块118的内部逻辑电路，在特定状态下可以降低功耗。
定时控制单元TCN将所提供的数据信号DATA确定为非信号图像和正常图像，并控制模式选择部116在数据信号DATA是非信号图像时改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。模式选择部116按照根据正常图像驱动内部逻辑电路的正常模式Normal和根据非信号图像驱动内部逻辑电路的故障安全模式Fail-safe中的一种运行。即，当数据信号DATA为非信号图像时，使用从分频器114提供的分频后的时钟频率，模式选择部116控制模式选择信号CNT以改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。这里，非信号图像表示对应于LCD面板上没有显示图像的状态的信号合成。
当数据信号DATA为非信号图像时，模式选择部116改变驱动模式，将定时控制单元TCN输出的极性控制信号POL从2点反转状态转换为帧反转状态。例如，如图8(a)和图8(b)所示，如果当非信号图像提供给定时控制单元TCN时根据各个帧生成两点反转状态的驱动信号，则数据信号的点反转会增加功耗。但是，如图9(a)和9(b)所示，如果提供给定时控制单元TCN的信号被确定为非信号图像并按帧反转状态生成驱动信号，可以通过避免在相同帧内的点反转来降低功耗。
当数据信号DATA为非信号图像时，模式选择部116改变驱动模式以将定时控制单元TCN输出的电荷共享控制信号从活动状态转换为非活动状态。例如，当在向定时控制单元TCN提供非信号图像的状态中数据驱动单元DDRV连续地电荷共享时，因控制针对电荷共享的开关部SW1至SW1m和SW2至SW2m而增加功耗。但是，如果提供到定时控制单元TCN的信号被确定为非信号图像并且电荷共享控制信号被转换为非活动状态，通过省略对开关部SW1至SW1m和SW2至SW2m的控制而降低功耗。
当数据信号DATA为非信号图像时，模式选择部116改变驱动模式以将从定时控制单元TCN输出的功率控制信号从正常功率状态Normal转换为超低功率状态。例如，当在向定时控制单元TCN提供非信号图像的状态中电源单元PWR连续地生成驱动正常图像所必需的功率时，生成诸如伽马电压、数据电压、驱动单元的驱动电压等的相同条件会使得功耗增加。但是，如果提供到定时控制单元TCN的信号被确定为非信号图像并且电源单元PWR的输出电压从正常功率状态转换为超低功率状态，可以通过使输出电压最小化来降低功耗。
同时，模式选择部116将分频器114提供的分频后的时钟频率生成为垂直同步信号Vsync并可以将垂直同步信号Vsync的计数值作为用于改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式的控制信号DET以执行上述操作。当计数值为“0”时，模式选择部116不改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式，而当计数值为“1”时，模式选择部116改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。因此，当控制信号DET为“0”时，在极性控制信号POL、电荷共享控制信号CSC和功率控制信号PWRC中选择性地输出POL_NM、CSC_NM和PWRC_NM，并且在正常模式Normal中驱动与之连接的至少一个设备。另外，当控制信号DET为“1”时，在极性控制信号POL、电荷共享控制信号CSC和功率控制信号PWRC中选择性地输出POL_FS、CSC_FS和PWRC_FS，并且在故障安全模式Fail-safe中驱动与之连接的至少一个设备。此时，根据控制信号DET的状态“0”或“1”，可以与上面的描述相反地设置驱动模式。
如上所述，与正常的图像驱动状态相比，通过改变非信号图像的输入状态中的驱动频率并改变与数据驱动单元中功耗相关的定时控制单元的内部逻辑电路的驱动模式，本发明具有能提供可降低功耗的LCD设备的效果。因而，作为仿真结果，本发明在非信号图像的输入状态中通过驱动频率的变化可以在黑色图像中降低528mW的功率，并通过数据驱动单元中功率选项的改变而可以在60Hz的黑色图像中获得降低总共429mW的功率的效果。
前述实施方式和优点仅是示例性的，并且不应解释为对本发明的限制。本教导可以容易地应用于其他类型的装置。前述实施方式的描述为示例性的，并不用于限制权利要求的范围。对于本领域技术人员，可以显而易见地进行许多另选例、修改和变化。在权利要求中，装置加功能的条款旨在覆盖如本文所述的执行所述功能的结构，并且不仅覆盖结构的等同物而且覆盖等同的结构。
本申请要求2010年11月30日提交的韩国专利申请No.10-2010-0120350的优先权，此处以引证的方式将其并入。

Claims (16)

1.一种LCD设备，该LCD设备包括：
定时控制单元；
振荡器，其包括在所述定时控制单元中并生成时钟频率；
分频器，其包括在所述定时控制单元中并通过将从所述振荡器提供的所述时钟频率除以至少2来降低所述时钟频率；以及
模式选择部，其包括在所述定时控制单元中并通过使用从所述分频器提供的分频后的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
2.根据权利要求1所述的LCD设备，其中所述定时控制单元将提供给所述定时控制单元的数据信号确定为非信号图像和正常图像，并且当所述数据信号为所述非信号图像时改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
3.根据权利要求1所述的LCD设备，其中所述定时控制单元运行在用于根据所述正常图像来驱动所述内部逻辑电路的正常模式和用于根据所述非信号图像来驱动所述内部逻辑电路的故障安全模式中的一种模式下。
4.根据权利要求1所述的LCD设备，其中当所述数据信号为所述非信号图像时，所述模式选择部使用从所述分频器提供的分频后的时钟频率来改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
5.根据权利要求1所述的LCD设备，其中当所述数据信号为所述非信号图像时，所述模式选择部改变驱动模式，以将所述定时控制单元输出的极性控制信号从2点反转状态转换为帧反转状态。
6.根据权利要求1所述的LCD设备，其中当所述数据信号为所述非信号图像时，所述模式选择部改变驱动模式，以将所述定时控制单元输出的电荷共享控制信号从活动状态转换为非活动状态。
7.根据权利要求1所述的LCD设备，其中当所述数据信号为所述非信号图像时，所述模式选择部改变驱动模式，以将所述定时控制单元输出的功率控制信号从正常的功率状态转换为超低功率状态。
8.根据权利要求1所述的LCD设备，其中所述模式选择部将从所述分频器提供的分频后的时钟频率生成为垂直同步信号，并将所述垂直同步信号的计数值用作用于改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式的控制信号。
9.根据权利要求8所述的LCD设备，其中所述模式选择部当所述计数值为“0”时不改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式，而当所述计数值为“1”时改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
10.一种驱动LCD设备的方法，该方法包括以下步骤：
通过将从包括在定时控制单元中的振荡器所提供的时钟频率除以至少2对分频器进行控制，以降低所述时钟频率；以及
通过使用除以至少2而降低的时钟频率来改变内部逻辑电路的至少一种驱动模式，确定数据信号为非信号图像和正常图像，当所述数据信号为所述非信号图像时，改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
11.根据权利要求10所述的驱动LCD设备的方法，其中所述改变驱动模式的步骤是在根据所述正常图像驱动所述内部逻辑电路的正常模式和根据所述非信号图像驱动所述内部逻辑电路的故障安全模式之一中执行操作。
12.根据权利要求10所述的驱动LCD设备的方法，其中所述改变驱动模式的步骤是当所述数据信号为所述非信号图像时改变驱动模式以将所述定时控制单元输出的极性控制信号从2点反转状态转换为帧反转状态。
13.根据权利要求10所述的驱动LCD设备的方法，其中所述改变驱动模式的步骤是当所述数据信号为所述非信号图像时改变驱动模式以将所述定时控制单元输出的电荷共享控制信号从活动状态转换为非活动状态。
14.根据权利要求10所述的驱动LCD设备的方法，其中所述改变驱动模式的步骤是当所述数据信号为所述非信号图像时改变驱动模式以将所述定时控制单元输出的功率控制信号从正常功率状态转换为超低功率状态。
15.根据权利要求10所述的驱动LCD设备的方法，其中将所述时钟频率除以至少2来降低所述时钟频率的步骤是将除以至少2而降低的时钟频率生成为垂直同步信号并通过使用所述垂直同步信号的计数值来改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
16.根据权利要求15所述的驱动LCD设备的方法，其中当所述计数值为“0”时不改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式，而当所述计数值为“1”时改变所述内部逻辑电路的至少一种驱动模式。
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