TWI385625B - 液晶顯示器的公共電壓源及應用於該公共電壓源的電荷回收系統 - Google Patents
液晶顯示器的公共電壓源及應用於該公共電壓源的電荷回收系統 Download PDFInfo
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Description
本發明係提供一種電源供應機制，尤指一種應用於液晶顯示器之公共電壓源及相關的電荷回收系統。
一般而言，液晶顯示器包含有複數個以矩陣方式排列的液晶顯示單元(LCD cell)，第1圖係顯示習知液晶單元10與液晶顯示器之閘極驅動電路12、公共電壓源14及源極驅動電路16的連接關係示意圖。當公共電壓源14切換輸出的公共電壓準位VCOM
或者是源極驅動電路16切換輸出之源極電壓準位VSOURCE
時，液晶顯示單元10中的寄生電容CP
、儲存電容CS
、平行板電容Clcd
隨著進行充電或放電，而在閘極驅動電路12輸出閘極驅動訊號使液晶顯示單元10導通時，液晶單元10便依據儲存於電容CP
、CS
、Clcd
的電壓大小而顯示出對應的亮度，因此，藉由組合液晶顯示器上的複數個液晶單元並經由RGB濾光片濾光，液晶顯示器便可組合出不同色彩的畫面。
傳統公共電壓源14的架構係如第2圖所示，包含有提供高公共電壓準位VCOMH
之一高公共電壓源142以及提供低公共電壓準位VCOML
之一低公共電壓源144，其中高公共電壓源142中的高公共電壓驅動電路146將正電荷儲存至電容148，使電容148的跨壓維持在高公共電壓準位VCOMH
；低公共電壓源144中的低公共電壓驅動電路152將負電荷儲存至電容154，使電容154的跨壓維持在低公共電壓準位VCOML
。當公共電壓源14切換輸出之公共電壓準位VCOM
時係控制開關150、156，使其相對應的開啟或關閉，即可將儲存於電容148或電容154上的電荷轉移至液晶顯示單元10的電容CP
、CS
、Clcd
中，以將電容CP
、CS
、Clcd
充電或放電至切換後的公共電壓準位，此時高公共電壓驅動電路146或低公共電壓驅動電路152並持續提供電荷至電容148或電容154，以維持電容148或電容154的跨壓於高公共電壓準位VCOMH
或低公共電壓準位VCOML
。
然而，儲存於電容CP
、CS
、Clcd
中的電荷在液晶單元10顯示完成後就隨著放電路徑自然放電消失，這些電荷並沒有被充分利用，使得液晶顯示器的電荷使用效率無法獲得提昇，以至於功率消耗的問題無法改善。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種公共電壓源以及應用該公共電壓源的電荷回收系統，以將液晶顯示器中的電荷回收至公共電壓源重複使用，如此一來，便可有效提高液晶顯示器的電荷使用效率，並大幅地降低所消耗的功率。
根據本發明之一實施例，其係揭露一種應用於一液晶顯示器之公共電壓源。該公共電壓源包含有一電荷儲存元件、一電壓驅動電路、一第一控制電路以及一第二控制電路，該電壓驅動電路係用來提供一公共電壓準位，該第一控制電路係依據一第一控制訊號選擇性地將該電壓驅動電路之一輸出端耦接於該電荷儲存元件，而該第二控制電路則依據一第二控制訊號選擇性地將該電荷儲存元件耦接於該公共電壓源之一輸出端。
根據本發明之一實施例，其係揭露一種電荷回收系統。該電荷回收系統包含有一公共電壓源、一控制單元以及一源極驅動電路，其中該公共電壓源包含有用來輸出一第一公共電壓準位之一第一電壓源，且該第一電壓源包含有用來穩壓及儲存該第一公共電壓準位之一電荷儲存元件、用來提供電壓之一電壓驅動電路、一第一控制電路以及一第二控制電路，該第一控制電路依據一第一控制訊號選擇性地將該電壓驅動電路之一輸出端耦接於該電荷儲存元件，而該第二控制電路依據一第二控制訊號選擇性地將該電荷儲存元件耦接於該公共電壓源之一輸出端。該控制單元係耦接於該公共電壓源，用來產生該第一、第二控制訊號與一電荷回收啟動訊號，其中該控制單元係於該第一控制電路未耦接該電壓驅動電路與該電荷儲存元件、以及該第二控制電路耦接該電荷儲存元件與該公共電壓源之該輸出端時，輸出該電荷回收啟動訊號，而該源極驅動電路係耦接於該偵測單元，用來於接收到該電荷回收啟動訊號時調整其輸出之源極電壓準位。
請參考第3圖，其係本發明電荷回收系統300應用於液晶顯示器之一實施例的示意圖。電荷回收系統300包含有一公共電壓源310、一控制單元350以及一源極驅動電路360，其中公共電壓源310與源極驅動電路360分別連接至液晶單元370中寄生電容CP
的兩端，而控制單元350則控制公共電壓源310及源極驅動電路360以自寄生電容CP
回收電荷，請注意，為了圖示方便，第3圖僅顯示了一個液晶單元370，然而公共電壓源310及源極驅動電路360實際上係耦接液晶顯示器中複數個液晶單元。相較於第2圖所示之傳統的公共電壓源14，本實施例中的公共電壓源310在高公共電壓源312與低公共電壓源314中分別多設置有第一控制電路318、326，用於選擇性地將高公共電壓驅動電路316或低公共電壓驅動電路324之一輸出端耦接於電容320、328。在本實施例中，第一控制電路318、326以及用來選擇性地將電容320、328耦接於公共電壓源310之輸出端VA
的第二控制電路322、330係均以開關來加以實作，請注意，任何可達到耦接及斷開功能的電路或元件，例如電晶體組成的開關電路，或可於高低公共電壓驅動電路316、324之輸出端產生高阻抗之實作電路，均可應用於第一控制電路318、326及第二控制電路322、330。
請同時參考第3圖與第4圖，第4圖係第3圖所示之電荷回收系統300所使用的控制訊號與源極電壓準位VSOURCE
、公共電壓準位VCOM
之間的關係示意圖。當公共電壓源310的輸出電壓準位為高公共電壓準位VCOMH
，且本電荷回收系統開始動作時，此時第一控制電路318係斷開狀態，故高公共電壓驅動電路316之輸出端並不耦接於電容320，另一第一控制電路326同樣為斷開狀態，故低電壓驅動電路324之輸出端亦不耦接於電容328，另外第二控制電路322導通而另一第二控制電路330斷開使公共電壓源312的輸出端VA
係耦接於電容320。當液晶單元370即將變換極性(polarity)(請注意，此時液晶單元370對應之閘極掃描線之驅動訊號及源極掃描線之驅動訊號係均為失能(disabled)，液晶單元370並非為導通狀態且尚未輸入下一次導通時的源極驅動電壓)，亦即公共電壓準位VCOM
即將自高公共電壓準位VCOMH
切換成低公共電壓準位VCOML
時，控制單元350輸出電荷回收啟動訊號CR_EN至源極驅動電路360，使源極電壓準位VSOURCE
拉高△V1，基於電容CP
兩端的跨壓不會瞬間改變的特性，公共電壓準位VCOM
也會隨著被拉高△V1，因此儲存於寄生電容CP
上的電荷便會經由第二控制電路322(被第二控制訊號S2所導通)而放電至電容320，達到電荷回收的目的，而當下一次要提供高公共電壓準位VCOMH
時，由於電容320中已存在有部份自寄生電容CP
回收之電荷，高公共電壓驅動電路316對電容320充電至高公共電壓準位VCOMH
的時間可以變短，因此所需消耗的功率便可以隨之降低。
接著當電荷回收完成，液晶單元370的極性開始切換時，控制電路350控制第一控制訊號S1與第二控制訊號S2以使第一控制電路318及第二控制電路322斷開，而後控制第二控制訊號S2’使第二控制電路330導通將之前回收到電容328的電荷重新利用，接著控制第一控制訊號S1’使第一控制電路326導通，此時低公共電壓驅動電路324持續提供電荷至電容328，以維持電容328的跨壓於低公共電壓準位VCOML
，直到將公共電壓源310的輸出準位準確調整至低公共電壓準位。
而當液晶單元370即將再進行極性切換，也就是公共電壓準位VCOM
自低公共電壓準位VCOML
切換成高公共電壓準位VCOMH
時，控制單元350會再發出電荷回收啟動訊號CR_EN至源極驅動電路360，使源極電壓準位VSOURCE
拉低△V2，同樣地，基於電容CP
兩端的跨壓不會瞬間改變的特性，公共電壓準位VCOM
也會隨著被拉低△V2，而儲存於寄生電容CP
上的負電荷便會經由第二控制電路330(由第二控制訊號S2’導通)回收至電容328，或者說電容328放電至寄生電容CP
，因此當下一次要提供低公共電壓準位VCOML
時，由於電容328中已存在一部份自寄生電容CP
所回收之負電荷，故低公共電壓驅動電路324使電容328放電至低公共電壓準位VCoML
的時間可以變短，且所需消耗的功率可以隨之降低。在本實施例中，△V1、△V2係為源極電壓準位VSOURCE
於電荷回收操作過程中的電壓調整量，用來啟動電荷回收的運作，且△V1、△V2的大小可根據不同的系統需求而自行調整。
在電荷回收完成，公共電壓準位VCOM
自低公共電壓準位VCOML
切換成高公共電壓準位VCOMH
時，控制電路350控制第一控制訊號S1’與第二控制訊號S2’而使第一控制電路326及第二控制電路330斷開，而後控制第二控制訊號S2使第二控制電路322導通將之前回收到電容320電荷重新利用，接著控制第一控制訊號S1使第一控制電路318導通，此時高公共電壓驅動電路316持續提供電荷至電容320，以維持電容320的跨壓於高公共電壓準位VCOMH
，直到將公共電壓源310的輸出準位準確調整至高公共電壓源位準。
而為了使液晶顯示器可以更加省電，控制單元350在輸出第一控制訊號S1而使高公共電壓驅動電路316未耦接於電容320時，可另輸出一第三控制訊號S3至高公共電壓驅動電路316以關閉高公共電壓驅動電路316中至少一部份的電路元件(例如運算放大器)；或是在輸出第一控制訊號S1’而使低公共電壓驅動電路324未耦接於電容328時，另輸出一第三控制訊號S3’至低公共電壓驅動電路324以關閉低公共電壓驅動電路324中至少一部份的電路元件(例如運算放大器)。
請注意，上述之電荷回收系統300僅為本發明之一實施例，本發明所揭露之電荷回收機制也可以只單獨應用於高公共電壓源312或低公共電壓源314，以在特定時間內回收特定電荷，亦可達到提升電荷使用率與降低功率消耗的目的，此外，電容320、328亦可以其他具有電荷儲存功能之電荷儲存元件來加以取代，而這些設計變化亦屬於本發明之範疇。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、370．．．液晶單元
12．．．閘極驅動電路
14、310．．．公共電壓源
16、360．．．源極驅動電路
142、312．．．高公共電壓源
144、314．．．低公共電壓源
146、316．．．高公共電壓驅動電路
148、154、320、328．．．電容
150、156．．．開關
152、324．．．低公共電壓驅動電路
300．．．電荷回收系統
318、326．．．第一控制電路
322、330．．．第二控制電路
350．．．控制單元
第1圖係為液晶顯示單元、閘極驅動電路、公共電壓源及源極驅動電路的連接關係示意圖。
第2圖係習知公共電壓源的電路示意圖。
第3圖係本發明電荷回收系統應用於液晶顯示器之一實施例的示意圖。
第4圖係第3圖所示之電荷回收系統所使用的控制訊號與源極電壓準位VSOURCE
、公共電壓準位VCoM
之間的關係示意圖。
300．．．電荷回收系統
310．．．公共電壓源
312．．．高公共電壓源
314．．．低公共電壓源
316．．．高公共電壓驅動電路
318、326．．．第一控制電路
320、328．．．電容
322、330．．．第二控制電路
324．．．低公共電壓驅動電路
350．．．控制單元
360．．．源極驅動電路
370．．．液晶單元
Claims (10)
- 一種電荷回收系統，包含有：一公共電壓源，設置於一液晶顯示器中，該公共電壓源包含有：一第一電壓源，用來輸出一第一公共電壓準位，包含有：一電荷儲存元件；一電壓驅動電路，用來提供該第一公共電壓準位；一第一控制電路，用來依據一第一控制訊號選擇性地將該電壓驅動電路之一輸出端耦接於該電荷儲存元件；以及一第二控制電路，用來依據一第二控制訊號選擇性地將該電荷儲存元件耦接於該公共電壓源之一輸出端；一控制單元，耦接於該公共電壓源，用來產生該第一、第二控制訊號與一電荷回收啟動訊號，其中該控制單元係於該第一控制電路未耦接該電壓驅動電路與該電荷儲存元件以及該第二控制電路耦接該電荷儲存元件與該公共電壓源之該輸出端時，輸出該電荷回收啟動訊號；以及一源極驅動電路，耦接於該控制單元，用來於接收到該電荷回收啟動訊號時調整其輸出之源極電壓準位；其中該電壓驅動電路係透過該第一控制電路的運作而選擇性地外部連接至該電荷儲存元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之電荷回收系統，其中該公共電壓源 另包含有一第二電壓源，用來輸出低於該第一公共電壓準位之一第二公共電壓準位；當該公共電壓源係由該第一公共電壓準位切換至該第二公共電壓準位前，該控制單元輸出該電荷回收啟動訊號以控制該源極驅動電路提高其輸出之源極電壓準位。
- 如申請專利範圍第1項所述之電荷回收系統，其中該公共電壓源另包含有一第二電壓源，用來輸出高於該第一公共電壓準位之一第二公共電壓準位；當該公共電壓源係由該第一公共電壓準位切換至該第二公共電壓準位前，該控制單元輸出該電荷回收啟動訊號以控制該源極驅動電路降低其輸出之源極電壓準位。
- 如申請專利範圍第1項所述之電荷回收系統，其中該源極驅動電路更依據調整前之該源極電壓準位來調整該源極電壓準位。
- 如申請專利範圍第1項所述之電荷回收系統，其中當該控制單元產生該第一控制訊號而使該第一控制電路未耦接該該電壓驅動電路與該電荷儲存元件時，該控制單元另產生一第三控制訊號至該電壓驅動電路以關閉該電壓驅動電路中至少一部份的電路元件。
- 一種應用於一液晶顯示器之公共電壓源，包含有：一電荷儲存元件；一電壓驅動電路，用來提供一公共電壓準位； 一第一控制電路，用來依據一第一控制訊號選擇性地將該電壓驅動電路之一輸出端耦接於該電荷儲存元件；以及一第二控制電路，用來依據一第二控制訊號選擇性地將該電荷儲存元件耦接於該公共電壓源之一輸出端；其中該電壓驅動電路係透過該第一控制電路的運作而選擇性地外部連接至該電荷儲存元件。
- 一種使用於一液晶顯示器之電荷回收方法，包含有：偵測該液晶顯示器之一公共電壓源之時脈訊號；以及於該公共電壓源切換其輸出之公共電壓準位前，根據該公共電壓準位控制一源極驅動電路以調整其輸出之源極電壓準位，並控制該公共電壓源使該公共電壓源之一電壓驅動電路不耦接至該公共電壓源之輸出端。
- 如申請專利範圍第7項所述之電荷回收方法，其中調整該源極電壓準位之步驟包含有：當該公共電壓準位係由一高電壓準位切換至一低電壓準位前，控制該源極驅動電路提高其輸出之該源極電壓準位；以及當該公共電壓準位係由該低電壓準位切換至該高電壓準位前，控制該源極驅動電路降低其輸出之該源極電壓準位。
- 如申請專利範圍第8項所述之電荷回收方法，其中提高或降低該源極電壓準位之步驟更包含有依據調整前之該源極電壓準位提 高或降低該源極電壓準位。
- 如申請專利範圍第8項所述之電荷回收方法，更包含有：於該公共電壓準位由該低電壓準位切換至該高電壓準位時控制該公共電壓源使該公共電壓源之一高公共電壓穩壓電容先耦接至該公共電壓源之輸出端，再將一高公共電壓驅動電路耦接至該公共電壓源之該輸出端；以及於該公共電壓準位由該高電壓準位切換至該低電壓準位時控制該公共電壓源使該公共電壓源之一低公共電壓穩壓電容先耦接至該公共電壓源之輸出端，再將一低公共電壓驅動電路耦接至該公共電壓源之該輸出端。
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