CN107958655A - 一种液晶显示器和像素单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示器和像素单元，所述液晶显示器包括：栅极驱动电路，用于输出逐行的栅极驱动信号；时序控制电路，用于在当前帧图像与上一帧图像相同时，输出无效的选择信号；像素单元阵列，用于在其中一行像素单元接收到栅极驱动信号，且接收到无效的选择信号时，该行像素单元的各像素电极区域保持上次写入的像素数据。应用本发明可更进一步降低液晶显示器功耗。

Description

一种液晶显示器和像素单元

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别是指一种液晶显示器和像素单元。

背景技术

在平板显示装置中，广泛地使用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，因为它们具有尺寸小、重量轻、外形薄、功耗低等优点，广泛应用于电视、手机、显示器等电子产品中。

LCD面板进行画面显示，主要是通过扫描像素单元中的像素电极区域。如图1所示，现有的像素单元中，数据线(Source1、Source2)与像素单元的薄膜晶体管TFT的源极连接，栅极线(Gate1、Gate2)与TFT的栅极连接。

对像素单元阵列的通常驱动方式为，通过栅极线(Gate1、Gate2)上的栅极驱动信号逐行打开像素单元的TFT栅极；对于当前TFT栅极被打开的一行像素单元，通过数据线(Source1、Source2)更新这一行像素单元的数据。每帧图像的显示都是通过上述方法逐行打开像素单元的TFT栅极，逐行更新像素单元的数据。

然而，随着技术的进一步发展，对LCD提出了更多的要求，需要提供功耗更低的LCD。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种液晶显示器和像素单元，进一步降低LCD的功耗。

基于上述目的本发明提供一种液晶显示器，包括：

栅极驱动电路，用于输出逐行的栅极驱动信号；

时序控制电路，用于在当前帧图像与上一帧图像相同时，输出无效的选择信号；

像素单元阵列，用于在其中一行像素单元接收到栅极驱动信号，且接收到无效的选择信号时，该行像素单元的各像素电极区域保持上次写入的像素数据。

较佳地，所述时序控制电路具体用于在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同，则输出无效的选择信号。

进一步，所述时序控制电路还用于在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据不同，则输出有效的选择信号，以及当前帧图像的该行像素单元的像素数据信号；以及

所述像素单元阵列还用于在其中一行像素单元接收到栅极驱动信号，且接收到有效的选择信号时，根据所述时序控制电路输出的像素数据信号更新该行像素单元的各像素电极区域的像素数据。

进一步，所述时序控制电路还用于每隔设定时间段，控制输出的各像素数据信号的极性反转；并在控制各像素数据信号的极性反转时，输出有效的选择信号。

其中，所述栅极驱动电路具体包括级联的若干栅极驱动单元；每个栅极驱动单元分别为每行像素单元提供栅极驱动信号。

其中，所述像素单元阵列中的每个像素单元包括：晶体管M401、M402、M403，以及存储电容C401；

其中，M401的栅极接入所述时序控制电路输出的选择信号，M401的漏极接入所述栅极驱动电路输出的栅极驱动信号，M401的源极与M402的栅极连接；M402的源极接入所述时序控制电路输出的像素数据信号，存储电容C401跨接于M402的漏极与液晶分子偏转的参考电压VCOM端之间，M402的漏极连接于像素电极区域。

进一步，所述栅极驱动单元还用于输出驱动反向信号，其中，输出的驱动反向信号为栅极驱动信号的反向信号。

其中，所述像素单元阵列中的每个像素单元包括：晶体管M501、M502、M503，以及存储电容C；

其中，M501的栅极接入所述时序控制电路输出的选择信号，M501的漏极接入所述栅极驱动电路输出的栅极驱动信号，M501的源极与M502的栅极以及M503的源极连接；M503的栅极接入所述驱动反向信号，M503的漏极接入VGL信号；M502的源极接入所述时序控制电路输出的像素数据信号，存储电容C跨接于M502的漏极与参考电压VCOM端之间，M502的漏极连接于像素电极区域。

本发明还提供一种像素单元，包括：晶体管M501、M502、M503，以及存储电容C；

其中，M501的栅极接入选择信号，M501的漏极接入栅极驱动信号，M501的源极与M502的栅极以及M503的源极连接；M503的栅极接入驱动反向信号，M503的漏极接入VGL信号；M502的源极接入像素数据信号，存储电容C跨接于M502的漏极与公共电极VCOM之间，M502的漏极连接于像素电极区域；

其中，所述驱动反向信号为所述栅极驱动信号的反向信号。

本发明还提供一种像素单元，包括：晶体管M401、M402、M403，以及存储电容C401；

其中，M401的栅极接入选择信号，M401的漏极接入栅极驱动信号，M401的源极与M402的栅极连接；M402的源极接入像素数据信号，存储电容C401跨接于M402的漏极与VCOM端之间，M402的漏极连接于像素电极区域。

本发明实施例的技术方案中，采用一个时序控制电路判断当前帧图像与上一帧图像是否相同；若相同时序控制电路输出无效的选择信号用以控制像素单元阵列中的像素单元关闭，并保持上次写入的像素数据；从而，在显示静态画面的情况下，不必重新刷新像素单元的像素数据，更进一步降低LCD的功耗。

进一步，时序控制电路可以在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，判断出当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同，则输出无效的选择信号，关闭该行像素单元，使得该行像素单元的像素电极区域保持上次写入的像素数据；这样，不既在显示静态画面时，不必重新刷新像素单元的像素数据；对于一些仅是部分内容发生改变的画面，比如，某几行像素发生改变的画面，时序控制电路可以控制像素单元阵列中某几行相应的像素单元进行像素更新，而其它行的像素单元不必刷新像素数据，从而更进一步降低功耗。

附图说明

图1为现有技术的像素单元电路图；

图2为本发明实施例的一种液晶显示器的电路框图；

图3为本发明实施例的一种液晶显示器所采用的一种GOA单元的电路图；

图4为本发明实施例的一种像素单元电路图；

图5为本发明实施例的另一种像素单元电路图；

图6为现有技术的像素数据信号时序图；

图7为本发明实施例的像素数据信号时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明的发明人发现，现有技术的LCD在显示静态画面时，仍需在显示每帧图像时刷新像素单元的像素数据——即使图像与上一帧图像完全相同；在此过程中，虽然显示图像并未改变，但仍需损耗功耗来刷新像素单元的像素数据。由此考虑到，本发明的技术方案中，可以判断当前帧图像与上一帧图像是否相同；若相同，则保持上一帧写入到像素单元的像素电极区域的像素数据，不必重新刷新像素单元的像素数据，从而更进一步降低LCD的功耗。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。

本发明实施例提供的一种液晶显示器的电路框图，如图2所示，包括：栅极驱动电路201、时序控制电路202、像素单元阵列203。

其中，像素单元阵列203中包括多行多列排列的像素单元；

栅极驱动电路201用于逐行向像素单元阵列203输出栅极驱动信号；具体地，栅极驱动电路201可以包括级联的若干栅极驱动单元；每个栅极驱动单元分别通过一根Gate线(栅极驱动信号线)为每行像素单元提供栅极驱动信号。在一帧图像的显示过程中，栅极驱动电路201从像素单元阵列203的第一行像素单元开始，依次向各行像素单元输出栅极驱动信号。

时序控制电路202用于在当前帧图像与上一帧图像相同时，输出无效的选择信号，用以关闭像素单元，使得像素单元的像素电极区域保持上次写入的像素数据。

具体地，时序控制电路202在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同，则输出无效的选择信号，关闭该行像素单元，使得该行像素单元的像素电极区域保持上次写入的像素数据；若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据不同，则输出有效的选择信号，以及当前帧图像的该行像素单元的像素数据信号，从而打开该行像素单元，并使得该行像素单元的像素电极区域可以根据当前帧图像的该行像素单元的像素数据信号进行数据更新。

这样，不既在显示静态画面时，不必重新刷新像素单元的像素数据；对于一些仅是部分内容发生改变的画面，比如，某几行像素发生改变的画面，时序控制电路202可以控制像素单元阵列203中某几行相应的像素单元进行像素更新，而其它行的像素单元不必刷新像素数据，从而更进一步降低功耗。

像素单元阵列203中的一行像素单元在接收到栅极驱动电路201输出的栅极驱动信号，以及时序控制电路202输出的无效的选择信号时，该行像素单元的各像素电极区域保持上次写入的像素数据。

像素单元阵列203中的一行像素单元接收到栅极驱动电路201输出的栅极驱动信号，以及时序控制电路202输出的有效的选择信号时，根据时序控制电路202输出的像素数据信号更新该行像素单元的各像素电极区域的像素数据。

上述的栅极驱动电路201可以采用现有的栅极驱动电路，栅极驱动单元(或称GOA单元)可采用现有的电路，例如，可以采用如图3所示的GOA单元电路。

上述的时序控制电路202的主要功能在于进行前后帧图像像素差异比对，并输出相应的选择信号和像素数据信号；时序控制电路202的功能可通过IC(集成电路)芯片中的逻辑编程实现，本领域技术人员可以根据上面描述的功能来实现编程，此处不赘述。

本发明实施例提供的像素单元阵列203中的一种像素单元具体电路，如图4所示，具体包括：晶体管M401、M402、M403，以及存储电容C401；

其中，M401的栅极接入时序控制电路202输出的选择信号，M401的漏极接入栅极驱动电路201输出的栅极驱动信号，M401的源极与M402的栅极连接；M402的源极接入所述时序控制电路202输出的像素数据信号，存储电容C401跨接于M402的漏极与VCOM(液晶分子偏转的参考电压)端之间，M402的漏极连接于像素电极区域，图4中以C_Pixel表示。

对于图4所示像素单元阵列中的一行像素单元而言，在当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据不同的情况下，该行像素单元进行像素数据更新的具体过程如下：

当像素单元阵列中的一行像素单元接收到栅极驱动信号，比如，如图4所示电路中第一行像素单元接收到栅极驱动信号(Gate1信号为高电平，即VGH电平)；同时，该行像素单元中每个像素单元接收的选择信号为高电平，即VGH(栅极高电压，Voltage Gate High)电平，比如，图4所示电路中第一行像素单元中从第1～n个像素单元接收的选择信号分别为Select1～n均为高电平(VGH电平)，从而打开每个像素单元的M401，栅极驱动信号的高电平传递到M402的栅极，打开M402。

该行像素单元中每个像素单元还接收到像素数据信号，由于每个像素单元的M402打开，像素数据信号可以通过打开的M402写入到像素电极区域，完成该行像素单元的像素数据更新；同时，写入的像素数据信号还可以通过存储电容C401进行保持。

对于图4所示像素单元阵列中的一行像素单元而言，在当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同的情况下，该行像素单元在栅极驱动信号到达期间保持上次写入的像素数据的具体过程如下：

当像素单元阵列中的一行像素单元接收到栅极驱动信号，比如，如图4所示电路中第一行像素单元接收到栅极驱动信号(Gate1信号为高电平，即VGH电平)；同时，该行像素单元中每个像素单元接收的选择信号为低电平(VGL电平)，比如，图4所示电路中第一行像素单元中从第1～n个像素单元接收的选择信号分别为Select1～n均为低电平(VGL电平)，从而关闭每个像素单元的M401，栅极驱动信号的高电平不能传递到M402的栅极，M402关闭。

由于M402关闭，像素数据信号不能通过M402写入到像素电极区域，像素电极区域由于存储电容C501的保持作用，依然保持上次写入的像素数据。

本发明实施例提供的像素单元阵列203中的另一种像素单元具体电路，如图5所示，具体包括：晶体管M501、M502、M503，以及存储电容C501；

其中，M501的栅极接入时序控制电路202输出的选择信号，M501的漏极接入栅极驱动电路201输出的栅极驱动信号，M501的源极与M502的栅极以及M503的源极连接；M503的栅极接入PD信号，M503的漏极接入VGL(栅极低电压，Voltage Gate Low)信号；M502的源极接入所述时序控制电路202输出的像素数据信号，存储电容C501跨接于M502的漏极与VCOM(液晶分子偏转的参考电压)端之间，M502的漏极连接于像素电极区域，图5中以C_Pixel表示。

其中，M503的栅极接入的PD信号也可由栅极驱动单元(GOA单元)提供，即栅极驱动单元还可用于输出PD信号(或称驱动反向信号)；其中，栅极驱动单元输出的PD信号为栅极驱动信号的反向信号，即栅极驱动信号为高电平时，PD信号为低电平；栅极驱动信号为低电平时，PD信号为高电平。

事实上，在采用如图3所示的GOA单元电路时，电路的OUTPUT端输出的是栅极驱动信号，电路的PD点输出的PD信号；从电路的连接关系可以看出，OUTPUT端与PD点的信号反向：栅极驱动信号为高电平时，PD信号为低电平；栅极驱动信号为低电平时，PD信号为高电平。

当然，也可采用其它GOA单元电路输出栅极驱动信号，并在GOA单元的OUTPUT端连接一个反相器来得到PD信号。

显然，本领域技术人员还可以采用其它电路来实现上述电路的功能，而这些电路也应在本发明的保护范围之内。

对于图5所示像素单元阵列中的一行像素单元而言，在当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据不同的情况下，该行像素单元进行像素数据更新的具体过程如下：

当像素单元阵列中的一行像素单元接收到栅极驱动信号，比如，如图5所示电路中第一行像素单元接收到栅极驱动信号(Gate1信号为高电平，即VGH电平)；同时，该行像素单元接收到的PD信号为低电平(VGL电平)，该行像素单元的每个像素单元的M503关闭；

该行像素单元中每个像素单元接收的选择信号为高电平，即VGH(栅极高电压，Voltage Gate High)电平，比如，图5所示电路中第一行像素单元中从第1～n个像素单元接收的选择信号分别为Select1～n均为高电平(VGH电平)，从而打开每个像素单元的M501，栅极驱动信号的高电平传递到M502的栅极，打开M502。

该行像素单元中每个像素单元还接收到像素数据信号，由于每个像素单元的M502打开，像素数据信号可以通过打开的M502写入到像素电极区域，完成该行像素单元的像素数据更新；同时，写入的像素数据信号还可以通过存储电容C501进行保持。

当该行像素单元的栅极驱动信号结束，PD信号转为高电平(VGH电平)，打开M503，关闭M502。

对于图5所示像素单元阵列中的一行像素单元而言，在当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同的情况下，该行像素单元在栅极驱动信号到达期间保持上次写入的像素数据的具体过程如下：

当像素单元阵列中的一行像素单元接收到栅极驱动信号，比如，如图5所示电路中第一行像素单元接收到栅极驱动信号(Gate1信号为高电平，即VGH电平)；同时，该行像素单元接收到的PD信号为低电平(VGL电平)，该行像素单元的每个像素单元的M503关闭；

该行像素单元中每个像素单元接收的选择信号为低电平(VGL电平)，比如，图5所示电路中第一行像素单元中从第1～n个像素单元接收的选择信号分别为Select1～n均为低电平(VGL电平)，从而关闭每个像素单元的M501，栅极驱动信号的高电平不能传递到M502的栅极，M502关闭。

由于M502关闭，像素数据信号不能通过M502写入到像素电极区域，像素电极区域由于存储电容C501的保持作用，依然保持上次写入的像素数据。

这样，就不用在显示每帧图像时都刷新像素数据。从图6所示的现有技术的像素数据信号的时序可以看出，在每帧(Frame)图像的显示期间，像素数据信号(Source1、Source2)均需更新；而图7所示的本发明的像素数据信号的时序则显示，在N帧(Frame)图像的显示期间，像素数据信号保持同一电平，不需再对像素单元的像素数据进行更新，可以节省功耗，降低LCD的功耗。

进一步，考虑到液晶长期在同一极性电压下偏转容易出现损坏，因此，上述的时序控制电路202还可用于每隔设定时间段，控制输出的各像素数据信号极性反转；时序控制电路202还可用于控制各像素数据信号极性反转时，输出有效的选择信号，从而向像素电极区域写入极性反转的像素数据信号，以避免液晶长期处于同一极性电压下，同时，仍可保持相应的显示效果。

本发明实施例的技术方案中，采用一个时序控制电路判断当前帧图像与上一帧图像是否相同；若相同时序控制电路输出无效的选择信号用以控制像素单元阵列中的像素单元关闭，并保持上次写入的像素数据；从而，在显示静态画面的情况下，不必重新刷新像素单元的像素数据，更进一步降低LCD的功耗。

进一步，时序控制电路可以在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，判断出当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同，则输出无效的选择信号，关闭该行像素单元，使得该行像素单元的像素电极区域保持上次写入的像素数据；这样，不既在显示静态画面时，不必重新刷新像素单元的像素数据；对于一些仅是部分内容发生改变的画面，比如，某几行像素发生改变的画面，时序控制电路可以控制像素单元阵列中某几行相应的像素单元进行像素更新，而其它行的像素单元不必刷新像素数据，从而更进一步降低功耗。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，其特征在于，包括：

栅极驱动电路，用于输出逐行的栅极驱动信号；

时序控制电路，用于在当前帧图像与上一帧图像相同时，输出无效的选择信号；

像素单元阵列，用于在其中一行像素单元接收到栅极驱动信号，且接收到无效的选择信号时，该行像素单元的各像素电极区域保持上次写入的像素数据。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，

所述时序控制电路具体用于在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据相同，则输出无效的选择信号。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，

所述时序控制电路还用于在一行像素单元接收到栅极驱动信号时，若当前帧图像与上一帧图像的该行像素单元的像素数据不同，则输出有效的选择信号，以及当前帧图像的该行像素单元的像素数据信号；以及

所述像素单元阵列还用于在其中一行像素单元接收到栅极驱动信号，且接收到有效的选择信号时，根据所述时序控制电路输出的像素数据信号更新该行像素单元的各像素电极区域的像素数据。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，

所述时序控制电路还用于每隔设定时间段，控制输出的各像素数据信号的极性反转；并在控制各像素数据信号的极性反转时，输出有效的选择信号。

5.根据权利要求1-4任一所述的液晶显示器，其特征在于，所述栅极驱动电路具体包括级联的若干栅极驱动单元；每个栅极驱动单元分别为每行像素单元提供栅极驱动信号。

6.根据权利要求1-4任一所述的液晶显示器，其特征在于，所述像素单元阵列中的每个像素单元包括：晶体管M401、M402、M403，以及存储电容C401；

其中，M401的栅极接入所述时序控制电路输出的选择信号，M401的漏极接入所述栅极驱动电路输出的栅极驱动信号，M401的源极与M402的栅极连接；M402的源极接入所述时序控制电路输出的像素数据信号，存储电容C401跨接于M402的漏极与液晶分子偏转的参考电压VCOM端之间，M402的漏极连接于像素电极区域。

7.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，所述栅极驱动单元还用于输出驱动反向信号，其中，输出的驱动反向信号为栅极驱动信号的反向信号。

8.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述像素单元阵列中的每个像素单元包括：晶体管M501、M502、M503，以及存储电容C；

其中，M501的栅极接入所述时序控制电路输出的选择信号，M501的漏极接入所述栅极驱动电路输出的栅极驱动信号，M501的源极与M502的栅极以及M503的源极连接；M503的栅极接入所述驱动反向信号，M503的漏极接入VGL信号；M502的源极接入所述时序控制电路输出的像素数据信号，存储电容C跨接于M502的漏极与参考电压VCOM端之间，M502的漏极连接于像素电极区域。

9.一种像素单元，其特征在于，包括：晶体管M501、M502、M503，以及存储电容C；

其中，M501的栅极接入选择信号，M501的漏极接入栅极驱动信号，M501的源极与M502的栅极以及M503的源极连接；M503的栅极接入驱动反向信号，M503的漏极接入VGL信号；M502的源极接入像素数据信号，存储电容C跨接于M502的漏极与公共电极VCOM之间，M502的漏极连接于像素电极区域；

其中，所述驱动反向信号为所述栅极驱动信号的反向信号。

10.一种像素单元，其特征在于，包括：晶体管M401、M402、M403，以及存储电容C401；

其中，M401的栅极接入选择信号，M401的漏极接入栅极驱动信号，M401的源极与M402的栅极连接；M402的源极接入像素数据信号，存储电容C401跨接于M402的漏极与VCOM端之间，M402的漏极连接于像素电极区域。