CN1301500C - 降低液晶面板在待机模式时功率耗损的方法 - Google Patents

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，该液晶面板包括多个像素驱动器及多个数据驱动器，每一像素驱动器包括一液晶电容、一储存电容、一选择电路以及四个开关。每一数据驱动器包括一位移暂存器、一比较器及数个开关。该方法包括将一信号线的数据传至该比较器来与一参考电压比较大小，再将该比较器输出的相对应的控制信号经由该数据线传至该选择电路，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

降低液晶面板在待机模式时功率 耗损的方法

技术领域

本发明提供一种降低液晶面板损耗功率的方法，尤指一种用来降低液晶面板在待机模式时功率耗损的方法。

背景技术

液晶面板操作在正常模式时，能够提供全彩、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+I_sV，C为电容值，V为电压值，F为频率，而I_s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解析度，而频率则决定于解析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，可以藉由一内部电路使得该液晶面板以低灰度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为已知将数字存储器22整合于像素驱动器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包括有一第一开关12、一储存电容14以及一液晶电容16，由一扫描线20控制接通第一开关12将一数据线18上的数据传送至液晶电容16，储存电容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还包括一数字存储器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V_COM，该共同电压V_COM为一反转(swing)的电压，第二开关24及第三开关26的接通及断开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断开第二开关24，第二控制线30断开第三开关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会接通第二开关24来将液晶电容16内储存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V_COM的反转周期，交互的接通与断开第三开关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在预备模式时储存的为一低电压，则藉由第二开关24、第三开关26交互的切换接通以及共同电压V_COM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来储存液晶电容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为已知将动态存储器整合于像素驱动器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括的第一开关12、储存电容14以及液晶电容16之外，像素驱动器32还包括一选择开关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接通第一开关12及地址开关42，一更新信号线44断开第一连接开关38及第二连接开关40，将数据线18上的数据传送至储存电容14。若储存电容14储存的为一高电压，则接通选择开关34，将一参考电压线46上的数据传送到液晶电容16，若储存电容14储存的为一低电压，则断开选择开关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接通第一开关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将断开第一开关12及地址开关42，更新信号线44接通第一连接开关38及第二连接开关40。此时若储存电容14储存的为一高电压，则会接通选择开关34，断开互补选择开关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。若储存电容14储存的为一低电压，则会断开选择开关34，而接通互补选择开关36，将共同电压V_COM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，储存电容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储存当时的电压，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整合于其中，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穿透式的液晶面板中。而图2的像素驱动器32中的共同电压V_COM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，以解决上述问题。

本发明的权利要求提供一种用来降低一液晶面板在待机模式时功率耗损的方法，该液晶面板包括多个像素驱动器及多个数据驱动器，每一像素驱动器包括一液晶电容、一储存电容、一选择电路以及四个开关。每一数据驱动器包括一位移暂存器、一比较器及数个开关。该方法包括(a)将该信号线的数据传至该数据线，并接通该第二开关，且断开该第四开关，以将该数据线传来的数据传至该液晶电容及该储存电容以及(b)将该信号线的数据传至该比较器，使用该比较器比较该信号线传来的数据及该参考电压的大小并将该比较器输出的相对应的控制信号经由该数据线传至该像素驱动器的选择电路，并接通该第四开关及断开该第二开关以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1A为已知将数字存储器整合于像素驱动器的示意图。

图1B为图1A像素驱动器操作的模拟电压的示意图。

图2为已知整合动态存储器的像素驱动器的示意图。

图3为本发明像素驱动器及数据驱动器的示意图。

图4为图3像素驱动器及数据驱动器操作的时序图。

图5A及图5B为图3像素驱动器及数据驱动器操作的模拟电压的示意图。

图6为本发明数据驱动器第二实施例的示意图。

附图标记说明

10 已知像素驱动器            12 第一开关

14 储存电容                  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 已知像素驱动器

34 选择开关                  36 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 本发明数据驱动器          54 第二开关

56 选择电路                  58 第三开关

60 第四开关                  62 第二脉冲

64 比较器                    66 第七开关

68 第八开关                  70 第五开关

72 第六开关                  74 第一脉冲

76 位移暂存器                78 信号线

80 电平调整器                82 缓冲器

84 数字/模拟转换器           86 V_50％

88 V_COM                     90 XV_COM

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明像素驱动器50及数据驱动器52的示意图。液晶电容16经由一第二开关54连接于储存电容14，第一开关12连接于储存电容14与数据线18之间。像素驱动器50还包括一选择电路56，其输入端经由一第三开关58连接于储存电容14，输出端经由一第四开关60连接于液晶电容16。像素驱动器50还包括扫描线20用来控制第一开关12，一第二脉冲62用来控制第二开关54、第三开关58以及第四开关60。而第二开关54及第四开关60为一互补的开关，也就是当第二开关54接通时，第四开关60断开，而第二开关54断开时，第四开关60接通。此外，储存电容14及液晶电容16的接地端连接于共同电压V_COM，共同电压V_COM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V_COM以反转的电压作为说明。本发明数据驱动器52包括一比较器64的输出端经由一第七开关66连接于数据线18，其输入端经由一第八开关68连接于一第五开关70，而数据线18经由一第六开关72连接于第五开关70。数据驱动器52还包括一第一脉冲74用来控制第六开关72、第七开关66及第八开关68，而第六开关72及第八开关68为一互补的开关，第七开关66及第八开关68则为同时接通，同时断开。本发明液晶面板还包括位移暂存器76(shift register)，用来控制第五开关70，第五开关70连接于一信号线78(video line)上，当第五开关70接通时，信号线78上的数据会依据第一脉冲74的信号被传至数据线18上或比较器64中。此外，图3中的比较器64及选择电路56可以为任意一种电路结构，但为了能使像素驱动器50应用于穿透式液晶面板之中，应尽量的减少选择电路56所使用的晶体管的数目。

当液晶面板操作在正常模式时，数据驱动器52的第六开关72接通，第七开关66及第八开关68断开，像素驱动器50的第一开关12及第二开关54接通，第三开关58及第四开关60断开。在第五开关70接通时，信号线78上的数据经由第六开关72传送至数据线18，再由数据线18经由第一开关12对储存电容14及液晶电容16充电。当液晶面板操作在省电模式时，会先进入预备模式，数据驱动器52的第六开关72断开，第七开关66及第八开关68接通，像素驱动器50的第一开关12、第三开关58及第四开关60接通，第二开关58断开。在第五开关70接通时，信号线78上的数据经由第八开关68传送至比较器64与一参考电压V_50％86作比较后输出一控制信号，该控制信号经由第七开关66传送至数据线18，再经由第一开关12及第三开关58传送至选择电路56及储存电容14中，选择电路56依据该控制信号经由第四开关60输出一相对应的显示信号至液晶电容16。参考电压V_50％86为一50％穿透率的像素电压，若信号线78的电压高于参考电压V_50％86，选择电路56依据该控制信号输出一反向共同电压XV_COM 90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XV_COM 90是与共同电压V_COM 86为一互补的电压信号。相反地，若信号线78的电压低于参考电压V_50％86，选择电路56依据该控制信号输出共同电压V_COM88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。此后，进入待机阶段，上述由选择电路决定而输入液晶电容的黑画面(XV_COM)或白画面(V_COM)电压会一直被注入液晶电容中，直到水平驱动电路(data driver)及垂直驱动电路(scan driver)被重新接通，CK2又降为LOW，又回到正常操作模式为止。

请参考图4，图4为图3像素驱动器及数据驱动器操作的时序图。如图4所示，CK1为第一脉冲的信号，CK2为第二脉冲的信号，SL为扫描线的信号，SR为位移暂存器的信号。液晶面板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，第一脉冲74接通第六开关72并且断开第七开关66及第八开关68，第二脉冲62接通第二开关54并且断开第三开关58及第四开关60，扫描线20接通第一开关12，位移暂存器76接通第五开关70一段足够的时间以将信号线78上的数据经由数据线18传送至储存电容14及液晶电容16。接着进入维持阶段，第一脉冲74及第二脉冲62的信号状态维持不变，扫描线20断开第一开关12，使得储存电容14能辅助液晶电容16维持稳定的电压。液晶面板操作在省电模式时可分为两个阶段，分别为预备阶段(prestill)以及待机阶段(still)。在预备阶段，第一脉冲74断开第六开关72并且接通第七开关66及第八开关68，第二脉冲62断开第二开关54并且接通第三开关58及第四开关60，在扫描线20接通第一开关12的一段时间之内，位移暂存器76接通第五开关70一段足够的时间以将信号线78上的数据传送至比较器64与参考电压V_50％86作比较，依据比较的结果输出该控制信号至选择电路56及储存电容14中。此时，第一脉冲74接通第六开关72并且断开第七开关66及第八开关68，以确定比较器64的输出结果，第二脉冲62的状态维持不变。此时若信号线78的电压高于参考电压V_50％86，则该控制信号为一高电压，使得选择电路56输出共同电压V_COM88至液晶电容16。若信号线的电压低于参考电压V_50％86，则该控制信号为一低电压，使得选择电路56输出反向共同电压XV_COM90至液晶电容16，此时水平驱动电路(datadriver)及垂直驱动电路(scan driver)被断开。接着进入待机阶段，上述由选择电路决定而输入液晶电容的黑画面(XV_COM)或白画面(V_COM)电压会一直被注入液晶电容中，直到水平驱动电路(data driver)及垂直驱动电路(scandriver)被重新接通，垂直驱动电路(scan driver)重新开始扫描，CK2又降为LOW，又回到正常操作模式为止。

请参考图5A及图5B，图5A及图5B为图3像素驱动器50及数据驱动器52操作的模拟电压的示意图。V(SCAN)为扫描线20的电压，V(VIDEO)为信号线78的电压，V(50％)为参考电压V_50％86，V(CK1)为第一脉冲74的电压，V(CK2)为第二脉冲62的电压，V(COM)为共同电压V_COM88，V(CLC)为液晶电容16的电压。液晶面板操作在省电模式时，首先进入预备阶段，第一脉冲74的电压为低电压断开第六开关72并且接通第七开关66及第八开关68，第二脉冲62的电压为高电压断开第二开关54并且接通第三开关58及第四开关60，当扫描线20的电压升至高电压接通第一开关12后，暂存器76也升至高电压接通第五开关70，将信号线78上的电压传送至比较器64与参考电压V_50％86作比较并且输出该控制信号至数据线18，再经由第一开关12及第三开关58将该控制信号传送至选择电路56，接着暂存器76及扫描线20先后降至低电压断开第五开关70及第一开关12。当选择电路56接收到比较器64输出的该控制信号后，第一脉冲74的电压便升至高电压接通第六开关72并且断开第七开关66及第八开关68而进入待机阶段，如图5A中的V(CLC)及V(COM)所示，信号线78上的电压低于参考电压V_50％85，选择电路56输出共同电压V_COM88至液晶电容16，液晶电容16两端的压差为零状，液晶面板显示白画面。而如图5B中的V(CLC)及V(COMO所示，信号线78上的电压高于参考电压V_50％86，选择电路56输出反向共同电压XV_COM90至液晶电容16，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为本发明数据驱动器52第二实施例的示意图。若数据线18上的数据信号为数字形式，则需在第五开关70及第六开关72之间加入一电平调整器80(level shifter)、一缓冲器82(buffer)以及一数字/模拟转换器84(DAC)。数字形式的数据在进入数据线18前需先经过电平调整器80调整电平，再将调整后的数据暂时储存在缓冲器82之中。若液晶面板操作在正常模式时，第一脉冲74会接通第六开关72并且断开第七开关66及第八开关68，则缓冲器82内所暂存的数据会被传送至数字/模拟转换器84转换为模拟形式的数据经由第一开关12对储存电容14及液晶电容16充电。若液晶面板操作在待机模式时，第一脉冲74会断开第六开关72并且接通第七开关66及第八开关68，这时暂存在缓冲器82内的最大位数据(MSB)经由第八开关68传送至比较器64以数字的形式与参考电压V_50％86作比较，再由比较器输出该控制信号经由第七开关66传送至数据线18上，其余的操作过程皆与图3相同，在此不再赘述。

由上述可知，本发明在一般的像素驱动器中加入第二开关54、第三开关58、第四开关60以及选择电路56，另外在数据驱动器52中加入比较器64，利用第二开关54、第三开关58以及第四开关60的接通与断开，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，利用数据驱动器52中的比较器64将信号线78上的电压与参考电压V_50％86作比较，并依据比较的结果输出该控制信号至选择电路56，选择电路56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，如此可以暂时停止信号线78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(scan driver)断开，达到节省功率损耗的目的。

与已知技术相比较，本发明的像素驱动器50操作在正常模式时，将信号线78上的数据传送至数据线18上，再通过第一开关12直接对储存电容14与液晶电容16充电，与一般的像素驱动器完全相同。而已知整合动态存储器的像素驱动器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储存电容14的电压，藉由储存电容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V_COM反转及不反转时皆适用，使用反转的共同电压V_COM可使峰值电压较小，较节省功率。而已知整合动态存储器的像素驱动器32的共同电压V_COM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，使用选择电路56来实现节省功率损耗的目的，比已知整合数字存储器的像素驱动器32的作法需要较少的晶体管数目，而比较器64被设置于驱动电路52中，更可以有效减少像素驱动器50中使用的晶体管数目，使本发明的像素驱动器50不只适用于反射式或半反射半穿透式的液晶面板中，也可以应用在穿透式的液晶面板中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

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，该液晶面板包括多个像素驱动器及多个数据驱动器，每一像素驱动器包括：

一液晶电容；

一储存电容，其经由一第一开关连接于一数据线并经由一第二开关连接于该液晶电容；

一选择电路，其输入端是连接于该数据线，输出端是经由一第四开关连接于该液晶电容；

每一数据驱动器包括：

一比较器，用来将一信号线传来的数据与一参考电压进行比较并输出相对应的控制信号；

该方法包括：

(a)将该信号线的数据传至该数据线，并接通该第二开关，且断开该第四开关，以将该数据线传来的数据传至该液晶电容及该储存电容；以及

(b)将该信号线的数据传至该比较器，使用该比较器比较该信号线传来的数据及该参考电压的大小并将该比较器输出的相对应的控制信号经由该数据线传至该选择电路，并接通该第四开关及断开该第二开关以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，其中该液晶面板还包括一位移暂存器，该方法还包括使用该位移暂存器控制一第五开关的接通及断开以将该信号线上的数据传送至该数据线或该比较器。

3.如权利要求2所述的方法，其中该数据驱动器还包括一第六开关，连接于该第五开关及该数据线之间，以及一第七开关，连接于该比较器及该数据线之间，其中在步骤(a)，该位移暂存器会接通该第五开关且一第一脉冲会接通该第六开关并断开该第七开关以使该信号线上的数据传送至该数据线，而在步骤(b)，该位移暂存器会接通该第五开关且该第一脉冲会断开该第六开关并接通该第七开关以使该比较器输出的控制信号传送至该数据线。

4.如权利要求3所述的方法，其中该数据驱动器还包括一电平调整器，连接于该第五开关，用来调整该信号线传来的数据的电平，一缓冲器，连接于该电平调整器，用来储存该电平调整器输出的数据，以及一数字/模拟转换器，连接在该缓冲器及该第六开关之间，用来将储存在该缓冲器的数据转换为模拟信号，而该比较器的输入端连接于该缓冲器的输出端。

5.如权利要求1所述的方法，其中该像素驱动器还包括一扫描线，连接该第一开关并控制该第一开关的接通和断开，接通以及一第三开关，连接在该储存电容及该选择电路之间，其中该第一开关在进行步骤(a)及(b)时被该扫描线接通，且该第三开关与该第四开关同时接通及断开。

6.如权利要求1所述的方法，其在步骤(b)中，当该储存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使该液晶电容产生黑色的像素，而当该储存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使该液晶电容产生白色的像素。

7.如权利要求1所述的方法，其中该参考电压为一50％穿透率的像素电压。

8.如权利要求1所述的方法，其中该储存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。

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