CN1296884C - 降低液晶面板于待机模式时功率耗损的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用来降低一液晶面板于待机模式时功率耗损的方法，该液晶面板包含多个像素驱动器，每一像素驱动器包含一液晶电容、一存储电容、四个开关、一比较器以及一选择电路，该方法包含关断该第一开关及该第三开关，且导通该第二开关及该第四开关，以将存储于该存储电容的电压输入至该比较器来与一参考电压进行比较，并依据比较的结果输出一控制信号至该选择电路来使该选择电路依据该控制信号输出一相对应的显示信号至该液晶电容。

Description

降低液晶面板于待机模式时 功率耗损的方法
技术领域
本发明提供一种降低液晶面板功率损耗的方法，尤其指一种用来降低液晶面板于待机模式时功率损耗的方法。
背景技术
液晶面板操作在正常模式时，能够提供全彩色、高对比以及反应速度快的显示画面，但是由于一数据线上必须传送较高的电压以及较快的频率，相对的也需要损耗较多的功率。一般功率的计算是用CV2F+IsV，C为电容值，V为电压值，F为频率，而Is为静态电流，电容值及电压值通常决定于该液晶面板的大小及清晰度，而频率则决定于清晰度及一第一开关的性能。为了降低功率的损耗，当该液晶面板进入待机模式时，可以通过一内部电路使得该液晶面板以低灰度值的方式显示一静态画面，使得该数据线上传送较低的电压及较慢的频率，节省功率的损耗。
请参考图1A及图1B，图1A为公知将数字存储器22组合于像素驱动器10的示意图，图1B为图1A像素驱动器10操作的模拟电压的示意图。如图1A所示，像素驱动器10包含有一第一开关12、一存储电容14以及一液晶电容16，由一扫描线20控制导通第一开关12将一数据线18上的数据传送至液晶电容16，存储电容14和液晶电容16并联在一起，用来维持液晶电容16的电压稳定。像素驱动器10另包含一数字存储器22，其第一端通过一第二开关26连接至液晶电容16的一端，其第二端通过一第三开关24连接至液晶电容16的同一端。而液晶电容16的另一端则连接至一共同电压VCOM，该共同电压VCOM为一反转(swing)的电压，第二开关24及第三开关26的导通及关断分别由一第一控制线28及一第二控制线30来控制。当液晶面板操作在正常模式时，第一控制线28关断第二开关24，第二控制线30关断第三开关26，数据线18上的数据将通过第一开关12传入液晶电容16。当液晶面板进入预备模式时，液晶电容16中的数据可能为一高电压或一低电压，而图1B即显示液晶面板进入预备模式时液晶电容16中的数据为高电压的状况。如图1B所示，当液晶面板进入预备模式时，第一控制线28会导通第二开关24来将液晶电容16内存储的高电压传送至数字存储器22中，接着液晶面板进入待机模式，配合共同电压VCOM的反转周期，交互的导通与关断第三开关26以及第二开关24，使得液晶电容16两端保持着一固定的压差量，而使液晶面板显示出一黑画面。若数字存储器22在预备模式时存储的为一低电压，则通过第二开关24、第三开关26交互的切换导通以及共同电压VCOM的反转，液晶电容16的两端会不具压差，而使液晶面板显示出一白画面。使用数字存储器22来存储液晶电容16的电压，可以暂时停止数据线18上传送的高频电压，达到节省功率损耗的目的。
请参考图2，图2为公知将动态存储器组合于像素驱动器32的示意图。为了说明的简洁，图中相同的元件仍使用相同的标号。如图2所示，除了一般像素驱动器包含的第一开关12、存储电容14以及液晶电容16之外，像素驱动器32另包含一选择开关34、一互补选择开关36、一第一连接开关38、一第二连接开关40以及一地址开关42。当液晶面板操作在正常模式时，由扫描线20导通第一开关12及地址开关42，一更新信号线44，关断第一连接开关38及第二连接开关40，将数据线18上的数据传送至存储电容14。若存储电容14存储的为一高电压，则导通选择开关34，将一参考电压线46上的数据传送到液晶电容16，若存储电容14存储的为一低电压，则关断选择开关34，此时液晶电容16便会维持住电压。也就是说，液晶电容16的电压决定于扫描线20导通第一开关12及地址开关42的时间，利用扫描线20导通脉冲的宽度来控制液晶电容16的电压。当液晶面板操作在待机模式时，扫描线20将关断第一开关12及地址开关42，更新信号线44导通第一连接开关38及第二连接开关40。此时若存储电容14存储的为一高电压，则会导通选择开关34，关断互补选择开关36，将参考电压线46上的数据通过第一连接开关38传送至液晶电容16，液晶面板显示出一黑画面。若存储电容14存储的为一低电压，则会关断选择开关34，而导通互补选择开关36，将共同电压VCOM通过第二连接开关40传送至液晶电容16，液晶面板显示出一白画面。如此一来，液晶面板操作在待机模式时，存储电容14就好比一个动态存储器单元记录着液晶电容16的电压，可以暂时停止数据线上传送的高频电压，达到节省功率损耗的目的。
由上述可知，液晶面板操作在正常模式时，数据线18上传送较高的电压以及较快的频率，相对地也会损耗较多的功率，故在液晶面板进入待机模式后，利用加在像素驱动器内部的存储器单元来存储当时的电压，使液晶面板显示白画面或黑画面。然而，图1的像素驱动器10由于将数字存储器22组合于其中，像素驱动器10所使用的晶体管数目或信号线数可能会过多而使得像素驱动器10只适用于反射式或半反射半透射式的液晶面板中。而图2的像素驱动器32中的共同电压VCOM并非反转的电压，不符合小尺寸省电目的的应用。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种用来降低一液晶面板于待机模式时功率耗损的方法。
本发明提供一种用来降低一液晶面板于待机模式时功率耗损的方法，该液晶面板包含多个像素驱动器，每一像素驱动器包含一液晶电容、一存储电容、四个开关、一比较器以及一选择电路，该方法包括(a)导通该第一开关及该第三开关，且关断该第二开关及该第四开关，以将该数据线传来的数据传至该液晶电容及该存储电容以及(b)关断该第一开关及该第三开关，且导通该第二开关及该第四开关，以将存储于该存储电容的电压输入至该比较器来与一参考电压进行比较，并依据比较的结果输出一控制信号至该选择电路来使该选择电路依据该控制信号输出一相对应的显示信号至该液晶电容。
附图说明
图1为公知将数字存储器组合于像素驱动器的示意图。
图2为公知将动态存储器组合于像素驱动器的示意图。
图3为本发明像素驱动器的示意图。
图4为图3像素驱动器操作的时序图。
图5为图3像素驱动器操作的模拟电压的示意图。
图6为本发明像素驱动器的电路结构的示意图。
附图符号说明
10公知像素驱动器                12第一开关
14存储电容                      16液晶电容
18数据线                    20扫描线
22数字存储器                24第二开关
26第三开关                  28第一控制线
30第二控制线                32公知像素驱动器
34选择开关                  36互补选择开关
38第一连接开关              40第二连接开关
42地址开关                  44更新信号线
46参考电压线                50本发明像素驱动器
52第二开关                  54第三开关
56第四开关                  58比较器
60选择电路                  62第一时钟脉冲
64第二时钟脉冲              66VCOM
68XVCOM                    70V50％
具体实施方式
请参考图3，图3为本发明像素驱动器50的示意图。本发明像素驱动器50包含液晶电容16经由一第三开关54连接于存储电容14，第一开关12连接于存储电容14及数据线(data line)18之间，一比较器(comparator)58的输入端经由一第二开关52连接于存储电容14，其输出端连接于一选择电路(selectcircuit)60的输入端，而选择电路60的输出端则经由一第四开关56连接于液晶电容16。本发明像素驱动器50另包含扫描线(scan line)20用来控制第一开关12，一第一时钟脉冲62用来控制第三开关54及第四开关56，以及一第二时钟脉冲64用来控制第二开关52，而第三开关54及第四开关56为一互补的开关，也就是当第三开关54导通时，第四开关56关断，而第三开关54关断时，第四开关56导通。此外，存储电容14及液晶电容16的接地端连接于共同电压VCOM66，共同电压VCOM66可以为一稳定的电压或一反转(swing)的电压，使用反转的电压只需较小的峰值电压即可达到相同的电压差，达到节省功率的目的，本实施例中的共同电压VCOM66以反转的电压作为说明。
当液晶面板操作在正常模式时，像素驱动器50的第一开关12及第三开关54导通，第二开关52及第四开关56关断，以将数据线18传来的数据传至存储电容14及液晶电容16。液晶面板操作在正常模式时，存储电容14并联于液晶电容16，用来维持液晶电容16电压的稳定，而液晶电容16两端的电压则决定液晶旋转的角度以控制光通过的大小。当液晶面板操作在待机模式时，像素驱动器50的第一开关12及第三开关54关断，第二开关52及第四开关56导通，以将存储于存储电容14的电压输入至比较器58来与一参考电压V50％70进行比较，并依据比较的结果输出一控制信号至选择电路60来使选择电路60依据该控制信号输出一相对应的显示信号至液晶电容16。参考电压V50％70为一50％透射率的像素电压，若存储电容14的电压高于参考电压V50％70，选择电路60依据该控制信号输出一反向共同电压XVCOM68使液晶电容16两端为一高电压而控制液晶面板显示黑画面，反向共同电压XVCOM68是与共同电压VCOM66为一互补的电压信号。相反地，若存储电容14的电压低于参考电压V50％70，选择电路60依据该控制信号输出共同电压VCOM66使液晶电容16两端为一低电压而控制液晶面板显示白画面。关于液晶面板中像素驱动器50详细的操作说明如后。
请参考图4，图4为图3像素驱动器50操作的时序图。如图4所示，SL为扫描线20的信号，CK1为第一时钟脉冲62的信号，CK2为第二时钟脉冲64的信号。像素驱动器50操作在正常模式时可分为两个阶段，分别为充电阶段(charging)以及维持阶段(holding)。在充电阶段，扫描线20导通第一开关12，第一时钟脉冲62导通第三开关54并且关断第四开关56，第二时钟脉冲64关断第二开关52，以将数据线18传来的数据传至存储电容14及液晶电容16。接着进入维持阶段，扫描线20关断第一开关12，第一时钟脉冲62持续导通第三开关54以及关断第四开关56，第二时钟脉冲64持续关断第二开关52，使得存储电容14能辅助液晶电容16维持稳定的电压。像素驱动器50操作在待机模式时可分为三个阶段，分别为比较(comparing)阶段、锁存阶段(latching)以及供给反转(swing)信号阶段。在比较阶段，扫描线20关断第一开关12，第一时钟脉冲62关断第三开关54并且导通第四开关56，第二时钟脉冲64导通第二开关52，此时存储电容14的电压经过第二开关52被传送至比较器58与参考电压V50％进行比较，依据比较的结果输出一控制信号至选择电路60。接着进入锁存阶段，扫描线20持续关断第一开关12，第一时钟脉冲62持续关断第三开关54以及导通第四开关56，第二时钟脉冲64关断第二开关52，以确定比较器58的输出结果。最后进入供给反转信号阶段，所有的开关状态维持不变，若存储电容14的电压高于参考电压V50％70，则该控制信号为一高电压，使得选择电路60输出共同电压VCOM66至液晶电容16，若存储电容14的电压低于参考电压V50％70，则该控制信号为一低电压，使得选择电路60输出反向共同电压XVCOM68至液晶电容16。
请参考图5，图5为图3像素驱动器50操作的模拟电压的示意图。V(SCAN)为扫描线20的电压，V(DATA)为数据线18的电压，V(50％)为参考电压V50％，V(CK1)为第一时钟脉冲62的电压，V(CK2)为第二时钟脉冲64的电压，V(COM)为共同电压VCOM66，V(CLC)为液晶电容16的电压。首先，液晶面板操作在正常模式，扫描线20位于高电压导通第一开关12，第一时钟脉冲62为高电压导通第三开关54并且关断第四开关56，第二时钟脉冲64为低电压开关第二开关52，此时数据线18上的电压低于参考电压V50％70，数据线18对存储电容14及液晶电容16充电，接着扫描线20降至低电高将第一开关12关断，使存储电容14辅助液晶电容16的电压维持稳定。第一时钟脉冲62降至低电压关断第三开关54并且导通第四开关56，液晶面板进入待机模式，第二时钟脉冲64升至高电压导通第二开关52一段时间后关断，将保持在存储电容14的电压传送至比较器58与参考电压V50％70进行比较，由于存储电容14所存储的电压低于参考电压V50％70，比较器58会输出该控制信号使选择电路60输出共同电压VCOM66至液晶电容16，如图5中V(CLC)及V(COM)前半段所示，液晶电容16两端的压差为零伏，液晶面板显示白画面。当液晶面板再次操作于正常模式时，扫描线20升回高电压导通第一开关12，第一时钟脉冲62升回高电压导通第三开关54并且关断第四开关56，第二时钟脉冲64为低电压关断第二开关52，此时数据线18上的电压高于参考电压V50％70，数据线18对存储电容14及液晶电容16充电，接着扫描线20降至低电压将第一开关12关断，使存储电容14辅助液晶电容16的电压维持稳定。第一时钟脉冲62降至低电压关断第三开关54并且导通第四开关56，液晶面板进入待机模式，第二时钟脉冲64升至高电压导通第二开关52一段时间后关断，将保持在存储电容14的电压传送至比较器58与参考电压V50％70进行比较，由于存储电容14所存储的电压高于参考电压V50％70，比较器58会输出该控制信号使选择电路60输出反向共同电压XVCOM68至液晶电容16，如图5中V(CLC)及V(COM)后半段所示，液晶电容16两端的压差为四伏，液晶面板显示黑画面。
请参考图6，图6为本发明像素驱动器50的电路结构的示意图。图6中虚线的部分为图3中比较器58及选择电路60的电路结构，如图6所示，利用7个晶体管即可组成比较器58，二个晶体管即可组成选择电路60。然而图6中的比较器58及选择电路60仅为一个实施例，其他电路结构所组成的比较器58及选择电路60也适用于本发明之中，但为了能使像素驱动器50应用于透射式液晶面板之中，应尽量的减少比较器58及选择电路60所使用的晶体管的数目。
由上述可知，本发明在一般的像素驱动器中加入第二开关52、第三开关54、第四开关56、比较器58以及选择电路60，利用第二开关52、第三开关54以及第四开关56的导通与关断，使得本发明的像素驱动器50操作在正常模式时与一般的像素驱动器完全相同。而当液晶面板操作在待机模式时，利用比较器58将存储电容14的电压与参考电压V50％70进行比较，并依据比较的结果输出该控制信号至选择电路60，选择电路60依据该控制信号输出相对应的电压至液晶电容16，使液晶电容16两端的电压为高电压或低电压，来控制液晶显示黑画面或白画面，如此可以暂时停止数据线18上传送的高频电压信号，并可以把面板的水平驱动电路(data driver)及垂直驱动电路(scandriver)关断，达到节省功率损耗的目的。
与公知技术相比较，本发明的像素驱动器50操作在正常模式时，数据线18通过第一开关12直接对存储电容14与液晶电容16充电，与一般的像素驱动器完全相同。而公知将动态存储器组合于像素驱动器32的作法则是利用第一开关12导通时间的脉冲宽度来控制存储电容14的电压，通过存储电容14的电压控制对液晶电容16的充电时间，并非通过数据线18直接对液晶电容16充电，故可能在操作上会有其他的问题产生。再者，本发明的像素驱动器50在共同电压VCOM66反转及不反转时皆适用，使用反转的共同电压VCOM66可使峰值电压较小，较节省功率。而公知将动态存储器组合于像素驱动器32的共同电压VCOM66并不反转，不符合小尺寸省电目的的应用。此外，本发明的像素驱动器50操作在待机模式时，使用比较器58及选择电路60来达成节省功率损耗的目的，并可以把面板的水平驱动电路(data driver)及垂直驱动电路(scan driver)关断，进一步节省功率消耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用来降低一液晶面板于待机模式时功率耗损的方法，该液晶面板包含多个像素驱动器，用来驱动多个像素，每一像素驱动器包含：
一液晶电容；
一存储电容，其是经由一第三开关连接于该液晶电容；
一第一开关，连接于该存储电容及一数据线之间，该存储电容会于该第一开关导通时接收该数据线传来的数据；
一比较器，其是经由一第二开关连接于该存储电容，用来于该第二开关导通时接收该存储电容传来的数据；以及
一选择电路，其输入端是连接于该比较器的输出端，该选择电路的输出端是经由一第四开关连接于该液晶电容；
该方法包括下列步骤：
(a)导通该第一开关及该第三开关，且关断该第二开关及该第四开关，以将该数据线传来的数据传至该液晶电容及该存储电容；以及
(b)关断该第一开关及该第三开关，且导通该第二开关及该第四开关，以将存储于该存储电容的电压输入至该比较器来与一参考电压进行比较，并依据比较的结果输出一控制信号至该选择电路来使该选择电路依据该控制信号输出一相对应的显示信号至该液晶电容。
2.如权利要求1所述的方法，其于步骤(b)中，当该存储电容的电压高于该参考电压时，该选择电路依据该控制信号输出的显示信号会使该液晶电容两端的电压控制像素呈黑色，而当该存储电容的电压低于该参考电压时，该选择电路依据该控制信号输出的显示信号会使该液晶电容两端的电压控制像素呈白色。
3.如权利要求1所述的方法，其中该参考电压为一50％透射率的像素电压。
4.如权利要求1所述的方法，其中该第三开关及该第四开关为一互补的开关，当该第三开关导通时，该第四开关关断，当该第三开关关断时，该第四开关导通。
5.如权利要求4所述的方法，其中该第三开关与该第一开关同时打开，但该第三开关则于该第一开关关断后一段时间才关断，使该存储电容能辅助该液晶电容电压的维持。
6.如权利要求5所述的方法，其中该第二开关会于该第三开关关断后立即打开，并在一足够使该比较器读取该存储电容的电压的时间之后就关断。
7.如权利要求1所述的方法，其中该第三开关导通时为正常操作模式，而该第三开关关断时为待机模式。
8.如权利要求1所述的方法，其中该存储电容及该液晶电容皆连接于一共同电压。
9.如权利要求8所述的方法，其中该共同电压为一反转信号或一不反转信号。
10.如权利要求1所述的方法，其中该第一开关是由一扫描线控制，该第二开关是由一第二时钟脉冲信号控制，该第三及第四开关是由一第一时钟脉冲信号控制。
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