CN104751810A - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液晶显示器及其驱动方法。所述液晶显示器包括：功率模块，所述功率模块感测输入电压且当所述输入电压小于等于参考电压时输出模式转换信号；和时序控制器，所述时序控制器响应于从所述功率模块接收所述模式转换信号改变源极驱动集成电路(IC)的驱动模式。

Description

液晶显示器及其驱动方法
本申请要求2013年12月31日提交的韩国申请No.10-2013-0169469的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种能够降低功耗的液晶显示器及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器是使用下述原理呈现亮度的显示装置，即透过液晶层的光量根据在液晶显示面板上定向的液晶的偏转程度而变化。有源矩阵液晶显示器已被广泛用作液晶显示器，在有源矩阵液晶显示器中，由栅极线和数据线的交叉而界定的像素以矩阵形式设置并且在每个像素中形成有开关元件和像素电极。
近来，随着液晶显示器的尺寸变大且精密地形成液晶显示面板的各个图案，负载和驱动频率增加。特别是，液晶显示器的发热和功耗成为源极驱动集成电路(IC)的主要问题。因而，已提出了用于解决液晶显示器的发热和功耗增加的问题的方法。
作为用于改善液晶显示器的功耗的方法，存在根据输入图像的图案改变驱动方法的技术。这些技术的例子包括韩国公开No.10-2013-0015354(之后称为“现有技术”)，公开了一种用于当问题图案被输入时调制黑色灰度的数据或白色灰度的数据的技术。该现有技术公开了一种使用其中功耗根据图像的图案而变化的现象来改善液晶显示器的功耗的方法。如上述现有技术中的使用输入图像的图案改善液晶显示器的功耗的技术需要时序控制器的内部构造的变化。因而，因为用于降低功耗的现有液晶显示器必须依照各个液晶显示器重新设计时序控制器，所以现有液晶显示器在时序控制器的兼容性方面具有限制。此外，现有液晶显示器额外需要用于存储输入图像图案的存储器。即使输入同一输入图像图案，功耗也会根据源极驱动IC的驱动方法而变化。就是说，不得不根据源极驱动IC的驱动方法预先重新设计时序控制器，从而如现有技术中一样根据输入图像图案改变源极驱动IC的驱动方法。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种在采取源极驱动集成电路(IC)的各种驱动方法的同时能够降低功耗的液晶显示器。
本发明的实施方式还提供了一种在不增加存储器的情况下能降低功耗的液晶显示器。
在一个方面中，一种液晶显示器，包括：功率模块，所述功率模块配置成感测输入电压且当所述输入电压小于等于参考电压时输出模式转换信号；和时序控制器，所述时序控制器配置成响应于从所述功率模块接收所述模式转换信号改变源极驱动集成电路(IC)的驱动模式。
如上所述，本发明的实施方式可通过简单的方法改变驱动方法来降低液晶显示器的功耗，而不用分析输入图案。
此外，本发明的实施方式可通过简单的构造降低液晶显示器的功耗，而不用增加存储器。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1显示了根据本发明示例性实施方式的液晶显示器；
图2显示了根据本发明示例性实施方式的电压感测电路；
图3是显示用于驱动根据本发明示例性实施方式的液晶显示器的方法的流程图；
图4显示了在水平1点反转方案中的像素的极性；
图5显示了在水平2点反转方案中的像素的极性；
图6图解了以电荷共享模式驱动像素的机理的时序图；
图7图解了以高阻抗模式驱动像素的机理的时序图；以及
图8显示了在垂直2点反转方案中的像素的极性。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。只要可能，在整个附图中将使用相同的参考标记表示相同或相似的组件。应当注意，如果确定公知技术的详细描述可能误导本发明的实施方式，则将省略这些公知技术的详细描述。
使用液晶显示器作为显示装置的一个例子来描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明的实施方式可应用于诸如有机发光显示器、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)和电泳显示器(EPD)这样的显示装置。
根据本发明实施方式的液晶显示器可由任意类型的液晶显示器实现，所述任意类型的液晶显示器包括透射型液晶显示器、透反型液晶显示器和反射型液晶显示器。透射型液晶显示器和透反型液晶显示器需要背光单元。本发明实施方式可应用诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式这样的垂直电场驱动方式或诸如共平面开关(IPS)模式和边缘场开关(FFS)模式这样的水平电场驱动方式。本发明实施方式可应用目前已知的所有液晶模式。此外，本发明实施方式描述了面板内栅极(GIP)结构的液晶显示器，但本发明实施方式可应用于包括栅极驱动集成电路(IC)的液晶显示器。
图1显示了根据本发明示例性实施方式的液晶显示器。
如图1中所示，根据本发明示例性实施方式的液晶显示器包括显示面板10、功率模块21、时序控制器22、源极驱动IC 24、电平移位器26和移位寄存器30。
显示面板10包括像素阵列，并显示输入图像数据，所述像素阵列包括以矩阵形式布置的像素。像素阵列包括形成在显示面板10的下基板上的薄膜晶体管(TFT)阵列、形成在显示面板10的上基板上的滤色器阵列以及形成在下基板与上基板之间的液晶单元Clc。TFT阵列包括数据线11、与数据线11交叉的栅极线(或扫描线)12、分别形成在数据线11和栅极线12的交叉部处的TFT、与TFT连接的像素电极1、存储电容器Cst等。滤色器阵列包括黑矩阵和滤色器。公共电极2可形成在显示面板10上的下基板或上基板上。液晶单元Clc由提供有数据电压的像素电极1与提供有公共电压Vcom的公共电极2之间的电场驱动。光轴彼此垂直的偏振片分别贴附到显示面板10的上基板和下基板。在显示面板10的上基板和下基板上分别形成有取向层，用于设定在接触液晶层的界面处的液晶的预倾角。在显示面板10的上基板与下基板之间设置有间隔物，以保持液晶层的盒间隙恒定。
当通过连接器5提供的功率模块21的输入电压Vin大于等于低压锁定(UVLO)的预定电平时，功率模块21开始操作，并在经过预定时间之后功率模块21产生输出。功率模块21的输出包括VGH、VGL、VCC、VDD、HVDD、RST等。在本发明的实施方式中，VGH是栅极脉冲的高逻辑电压，该栅极脉冲的高逻辑电压被设定为大于等于像素阵列的TFT的阈值电压，VGL是栅极脉冲的低逻辑电压，该栅极脉冲的低逻辑电压被设定为小于像素阵列的TFT的阈值电压。VCC是用于驱动时序控制器22和源极驱动IC 24的逻辑电源电压，并且VCC可为大约3.3V。VDD和HVDD是高电位电源电压和半高电位电源电压，所述高电位电源电压和半高电位电源电压将被提供给用于产生正、负伽马参考电压的伽马参考电压产生电路的分压器。正、负伽马参考电压被提供给源极驱动IC 24。RST是用于将时序控制器22复位的复位信号，并且RST可为大约3.3V。
功率模块21将通过连接器5提供的输入电压Vin的幅度与参考电压Vref进行比较，并且当输入电压Vin小于等于参考电压Vref时输出模式转换信号。
为此，功率模块21包括如图2中所示的电压感测单元200。电压感测单元200包括参考电压产生器210和比较器220。
参考电压产生器210产生参考电压Vref。参考电压Vref是用于判定输入电压Vin的压降现象的标准，并且是用于判定取决于源极驱动IC 24的过载而产生输入电压Vin的压降现象的设定值。提供给功率模块21的输入电压Vin的压降现象是由源极驱动IC 24中消耗的电流产生的。例如，当由源极驱动IC24输出的数据电压的极性变化时，源极驱动IC 24的输出电压的电位和公共电压Vcom的电位被切换。随着源极驱动IC 24的输出电压的电位或公共电压Vcom的电位的切换次数增加，功率模块21输出的电力增加。此外，当功率模块21输出的电力增加时，由连接器5提供的功率模块21的电流增加。在功率模块21的输入端子与连接器5之间的线电阻中，与输入到功率模块21的电流的幅度成比例地产生压降。结果，产生这样的压降现象，其中功率模块21中的输入电压Vin的幅度与源极驱动IC 24的输出电压的电位或公共电压Vcom的电位的切换次数成比例地减小。
参考电压Vref是用于判定输入电压Vin的压降现象的参考值。可考虑输入电压Vin的幅度设定参考电压Vref，且参考电压Vref可设定为小于输入电压Vin。例如，当输入电压Vin为3.3V时，参考电压Vref可设为输入电压Vin的大约80％到95％。例如，当输入电压Vin为3.3V时，参考电压Vref可设为大约2.8V。
比较器220将参考电压Vref与输入电压Vin进行比较。当输入电压Vin小于等于参考电压Vref时，比较器220将模式转换信号Vout输出给时序控制器22。
时序控制器22通过连接器5从外部主机系统接收数字视频数据RGB和诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟CLK这样的时序信号。时序控制器22将数字视频数据RGB传输给源极驱动IC 24。时序控制器22使用时序信号Vsync、Hsync、DE和CLK产生用于控制源极驱动IC 24的操作时序的源极时序控制信号和用于控制GIP型栅极驱动电路的电平移位器26和移位寄存器30的操作时序的栅极时序控制信号ST、GCLK和MCLK。
时序控制器22响应于从功率模块21接收的模式转换信号Vout运行功耗节省模式。通过改变源极驱动IC 24的驱动方法进行功耗节省模式。例如，通过改变极性反转周期或通过在电荷共享模式和高阻抗模式(之后称为“Hi-Z模式”)的操作之间切换来进行功耗节省模式。
源极驱动IC 24从时序控制器22接收数字视频数据RGB。源极驱动IC 24响应于从时序控制器22接收的源极时序控制信号将数字视频数据RGB转换为正、负模拟数据电压。之后，源极驱动IC 24将数据电压提供给显示面板10的数据线11，从而数据电压与栅极脉冲(或扫描脉冲)同步。源极驱动IC 24可通过玻上芯片(COG)工艺或带式自动焊接(TAB)工艺与显示面板10的数据线11连接。
时序控制器22、电平移位器26和功率模块21安装在PCB 20上。
电平移位器26从时序控制器22接收起始脉冲ST、第一时钟GCLK、第二时钟MCLK等。此外，电平移位器26接收包括栅极高电压VGH、栅极低电压VGL等的驱动电压。起始脉冲ST、第一时钟GCLK和第二时钟MCLK在0V与3.3V之间摆动。电平移位器26响应于从时序控制器22接收的起始脉冲ST、第一时钟GCLK和第二时钟MCLK输出每个都在栅极高电压VGH与栅极低电压VGL之间摆动的起始脉冲VST和时钟信号CLK1到CLK6。从电平移位器26输出的时钟信号CLK1到CLK6被顺序地相移并传输给形成在显示面板10上的移位寄存器30。
移位寄存器30与显示面板10的栅极线12连接。移位寄存器30包括多个级联的级。移位寄存器30响应于时钟信号CLK1到CLK6移动从电平移位器26接收的起始脉冲VST并将栅极脉冲顺序地提供给栅极线12。
图3是显示用于选择根据本发明实施方式的液晶显示器的功耗节省模式的方法的流程图。
在步骤S301中，功率模块21的电压感测单元200感测通过连接器5提供的输入电压Vin。
在步骤S303中，电压感测单元200的比较器220将输入电压Vin与参考电压Vref进行比较。
在实时比较输入电压Vin与参考电压Vref的同时，当输入电压Vin小于等于参考电压Vref时，在步骤S305中比较器220将模式转换信号Vout输出给时序控制器22。
在步骤S307中，时序控制器22响应于模式转换信号Vout改变源极驱动IC 24的驱动模式。
如上所述，当功率模块21的输入电压Vin小于等于参考电压Vref时，根据本发明实施方式的时序控制器22改变源极驱动IC 24的驱动模式。功率模块21的输入电压Vin与源极驱动IC 24的负载、数据电压的切换次数和公共电压Vcom的切换次数有关。当数据电压的切换次数或公共电压Vcom的切换次数增加或者源极驱动IC 24的负载增加时，功率模块21的负载增加。因此，产生了提供给功率模块21的输入电压Vin的压降现象。在该情形中，功耗与数据电压的切换次数或公共电压Vcom的切换次数成比例地增加。
在本发明的实施方式中，认为由于源极驱动IC 24的切换次数增加而产生了功率模块21的输入电压Vin的压降现象。时序控制器22改变驱动模式，从而防止功耗与源极驱动IC 24的切换次数成比例地增加。
根据本发明第一个实施方式的时序控制器22响应于模式转换信号Vout选择水平1点反转方案和水平2点反转方案中的一个。例如，当以水平1点反转方案驱动源极驱动IC 24时，时序控制器22响应于接收模式转换信号Vout而改变极性反转周期，从而以水平2点反转方案驱动源极驱动IC 24。
时序控制器22可进行具有图4中所示极性图案的水平1点反转驱动，一直到模式转换信号Vout被传输给时序控制器22为止。因为水平1点反转方案中的显示质量可比其他点反转方案保持的较好，所以时序控制器22进行水平1点反转驱动，一直到模式转换信号Vout被传输给时序控制器22为止。
当在进行一般水平1点反转驱动的过程中功耗由于预定图案而增加时，时序控制器22将水平1点反转方案变为具有图5中所示的极性图案的水平2点反转方案。因此，可通过减小源极驱动IC 24的负载降低功耗。
根据本发明第二个实施方式的时序控制器22响应于模式转换信号Vout改变电力控制(PWRC)方法。PWRC方法是一种用于控制输出缓冲器处的电力的方法，PWRC方法通过设定由选择引脚(option pin)输出的信号的值来选择一般模式驱动和低功耗模式驱动中的一个。时序控制器22响应于模式转换信号Vout将进行一般模式驱动的源极驱动IC 24的驱动方法变为低功耗驱动模式驱动。因此，时序控制器22可降低源极驱动IC 24的功耗。
根据本发明第三个实施方式的时序控制器22响应于模式转换信号Vout选择电荷共享模式和高阻抗(Hi-Z)模式中的一个。例如，当源极驱动IC 24以电荷共享模式操作时，时序控制器22响应于模式转换信号Vout控制源极驱动IC 24，从而源极驱动IC 24以Hi-Z模式驱动。
图6图解了Hi-Z模式中的时序图，图7图解了电荷共享模式中的时序图。
在电荷共享驱动方法中，连接在源极驱动IC 24的相邻输出通道之间的开关导通，显示面板10中的正电荷和负电荷彼此共享。因此，数据驱动电路的输出电平变为公共电压电平。电荷共享驱动方法是一种用于降低功耗的方法，且一般可应用于源极驱动IC 24的驱动方法。就是说，源极驱动IC 24可使用电荷共享驱动方法，一直到模式转换信号Vout被传输给时序控制器22为止。
然而，电荷共享驱动方法增加了数据的切换次数并因而导致功耗增加。如上所述，当功耗由于电荷共享驱动方法增加时，时序控制器22接收模式转换信号Vout并停止电荷共享驱动方法。在该情形中，时序控制器22可将电荷共享模式变为Hi-Z模式。
如上所述，时序控制器22可响应于模式转换信号Vout将电荷共享模式变为Hi-Z模式，由此防止由源极驱动IC 24的切换次数增加导致功耗的增加。
可选择地，根据本发明第三个实施方式的时序控制器22可响应于模式转换信号Vout将Hi-Z模式变为电荷共享模式。
根据本发明第四个实施方式的时序控制器22可响应于模式转换信号Vout选择垂直1点反转方案和垂直2点反转方案中的一个。例如，当源极驱动IC 24以垂直2点反转方案驱动时，时序控制器22可响应于模式转换信号Vout改变极性反转周期，从而源极驱动IC 24以垂直1点反转方案驱动。
如图8中所示，当预定图案的数据输入到以垂直2点反转方案驱动的液晶显示器中时，通过同一栅极脉冲同时被充电至数据电压的像素(或子像素)的极性偏转会过渡地出现。可选择地，源极驱动IC 24的切换次数会增加。
因此，会产生功率模块21的输入电压Vin的压降现象。当产生输入电压Vin的压降现象时，功率模块21将模式转换信号Vout输出给时序控制器22。时序控制器22可响应于模式转换信号Vout将垂直2点反转方案变为垂直1点反转方案。例如，驱动方法可变为图5的水平2点反转方案和垂直1点反转方案。
本发明的上述第一到第四个实施方式可单独进行，也可通过组合两个或更多个驱动方法进行。
此外，本发明的实施方式可应用于其中时序控制器22改变源极驱动IC 24的驱动模式的例子。使用能够降低功耗的水平2点反转方案作为驱动方法的一个例子描述了本发明的实施方式。然而，可根据显示面板的特性或源极驱动IC24的特性使用能够降低功耗的水平1点反转方案。
尽管参照多个示例性的实施方式描述了本发明，但应当理解，本领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明原理的精神和范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (7)

1.一种液晶显示器，包括：
功率模块，所述功率模块配置成感测输入电压且当所述输入电压小于等于参考电压时输出模式转换信号；和
时序控制器，所述时序控制器配置成响应于从所述功率模块接收所述模式转换信号改变源极驱动集成电路(IC)的驱动模式。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述功率模块包括：
配置成产生所述参考电压的参考电压产生器；和
比较器，所述比较器配置成接收所述参考电压和所述输入电压且当所述输入电压小于等于所述参考电压时输出所述模式转换信号。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述时序控制器响应于接收所述模式转换信号改变极性反转周期。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述时序控制器响应于接收所述模式转换信号选择水平1点反转方案和水平2点反转方案中的一个。
5.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述时序控制器响应于接收所述模式转换信号选择垂直1点反转方案和垂直2点反转方案中的一个。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述时序控制器响应于接收所述模式转换信号选择高阻抗模式和电荷共享模式中的一个。
7.一种驱动液晶显示器的方法，包括：
感测输入电压；
将所述输入电压与参考电压进行比较，从而当所述输入电压小于等于所述参考电压时输出模式转换信号；和
响应于接收所述模式转换信号来控制源极驱动集成电路(IC)的驱动模式。
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