CN101206844A - 动态切换驱动方式的液晶显示装置及降低功率消耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态切换驱动方式的液晶显示装置及降低其功率消耗的方法，该液晶显示装置包含一液晶显示面板、一输入接口、一震荡器、一控制器以及一驱动器。该液晶显示面板包含多个液晶电容，用来产生一影像。该输入接口用来产生一扫描控制信号。该震荡器用来产生一预设频率。该控制器电连接于该震荡器，用来于该扫描控制信号的频率低于该预设频率时，输出第一电流控制信号。该驱动器电连接于该控制器用来依据该电流控制信号输出一第一偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

Description

动态切换驱动方式的液晶显示装置及降低功率消耗的方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种可动态切换驱动方式的液晶显示装置及降低其功率消耗的方法。

背景技术

功能先进的显示器渐成为现今消费电子产品的重要特色，其中液晶显示装置已经逐渐成为各种电子设备如行动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记型计算机屏幕所广泛应用具有高分辨率彩色屏幕的显示器。

请参阅图1，图1为现有技术的液晶显示装置的示意图。液晶显示装置10包含时序控制器14、源极驱动器(source driver)16、栅极驱动器(gatedriver)18以及液晶显示面板20。时序控制器14产生的频率信号脉冲传送至栅极驱动器18时，栅极驱动器18会产生扫描信号至液晶显示面板20，在此同时，时序控制器14则会发出频率信号脉冲至源极驱动器16，而源极驱动器16就会接收时序控制器14所传送的数字数据信号，并输出驱动电流至液晶显示面板20的像素22。

请参阅图2，图2为图1所示液晶显示面板的像素以及源极驱动器的等效电路图。液晶显示面板20的每一像素22可等效为电阻R以及电容C(视为液晶电容)的电路组合。源极驱动器18会依据数字数据信号输出一偏压电流使得电容C充电至所要电压准位，以使得电容C的间的液晶分子依据电压准位转动而显示不同的灰阶。然而，为了满足不同尺寸大小的液晶显示面板或是不同的数据线负载(data line loading)，源极驱动器18的驱动能力也应适度的调整。源极驱动器18的驱动能力取决于输出级的输出电阻以及偏压电流(biascurrent)大小，这两者通常而言是固定值。因此将源极驱动器安装于液晶显示装置之后，其输出的偏压电流也成为定值。

部份现有技术的源极驱动器包含电荷分享(charge sharing)/电荷回收(charge recycling)技术，可帮助节省输出电流及耗电量，但由于使用这些技术将会使源极驱动器输出至数据线所需时间增加，因此并无法使用在分辨率较高、充电时间较短的液晶显示器上，否则将造成数据线及液晶电容充电不足的现象。

为了降低功率消耗，在省电模式下，液晶显示装置会减低画面扫描频率(frame rate)。举例来说，液晶显示装置在正常操作下其画面扫描频率可为60赫兹(Hz)，一但进入省电模式，则画面扫描频率会降低至30Hz。不过，实际上的功率消耗并非如预期地随画面扫描频率等比例降低，原因在于即使画面扫描频率降低，但是源极驱动器所输出的偏压电流仍为定值，且驱动故此偏压电流对功率影响并未下降。但此时其实并不需要如此大的偏压电流以及驱动能力，如果能适度降低源极驱动器输出级的偏压电流，或是启动电荷回收(chargerecycling)的驱动方式，将能更有效地节省功率消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种动态切换驱动方式的液晶显示装置以及降低液晶显示装置功率消耗的方法，当画面扫描频率(frame rate)下降时，可动态控制源极驱动器的偏压电流，或改变设定的驱动方式，例如电荷回收(charge recycling)，以减少液晶显示面板功率消耗。由于液晶充电时间变长，故降低输出能力，或是增加了电荷回收的时间，源极驱动器也有足够时间对数据线及液晶电容充电。

为实现上述目的，本发明提供一种可降低功率消耗的液晶显示装置，其包含一液晶显示面板、一输入接口、一震荡器、一控制器以及一驱动器。该液晶显示面板包含多个液晶电容，用来产生一影像。该输入接口用输入画素数据及信号，控制器用来产生栅极驱动器(gate driver)及源极驱动器(sourcedriver)控制信号及画素数据。该震荡器用来产生一预设频率。该控制器内建一比较器并连接于该震荡器，用于比较该特定扫描控制信号的频率，并输出控制信号予该驱动器。该驱动器电连接于该控制器用来依据该电流控制信号输出灰阶电压并依据该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

而且，为实现上述目的，本发明提供一种可降低液晶显示装置功率消耗的方法，该液晶显示装置包含一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多个液晶电容，该方法包含：选择一画面扫描频率；依据该画面扫描频率产生一扫描控制信号；以及依据该扫描控制信号输出第一偏压电流或是第二偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

而且，为实现上述目的，本发明提供一种可降低液晶显示装置功率消耗的方法，该液晶显示装置包含一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多个液晶电容，该方法包含：(a)产生一扫描控制信号；(b)提供一预设频率；(c)依据该扫描控制信号的频率与该预设频率输出一电流控制信号；以及(d)依据该电流控制信号输出一偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

本发明提供一种可动态调整源极驱动器的偏压电流及驱动方式的液晶显示装置。源极驱动器可依据不同的画面扫描频率选择地输出不同的偏压电流及启用/取消电荷回收等技术，因此减少液晶显示面板功率消耗。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1现有技术的液晶显示装置的示意图；

图2为图1的液晶显示面板的像素以及源极驱动器的等效电路图；

图3为本发明液晶显示装置第一实施例的示意图；

图4为电荷回收运作时，像素电压的变化示意图；

图5A以及图5B为像素在60Hz以及30Hz的画面扫描频率时，不同偏压电流对液晶电容充电的示意图；

图6为现有技术的液晶显示装置与本发明液晶显示装置在不同画面扫描频率与功率的关系图；

图7为本发明可降低液晶显示装置功率消耗的方法流程图；

图8为本发明液晶显示装置第二实施例的方块图；

图9为本发明可降低液晶显示装置功率消耗的另一方法流程图。

其中，附图标记：

10、100：液晶显示装置            14、104、204时序控制器

16、106：源极驱动器              18、108：栅极驱动器

120、22：像素单元                20、110：液晶显示面板

101、201：处理单元                102、202：输入接口

122：晶体管                       124：液晶电容

206：比较器                       208：震荡器

210：控制器                       200：液晶显示装置

具体实施方式

请参阅图3，图3为本发明液晶显示装置第一实施例的示意图。液晶显示装置100可为个人计算机或是笔记型计算机。液晶显示装置100包含处理单元101、输入接口102、时序控制器(timing controller)104、源极驱动器106、栅极驱动器108以及液晶显示面板110。处理单元101用来控制液晶显示装置100的运作。源极驱动器106以与门极驱动器108设置于软性电路板上(Chip onfilm，COF)，或是设置在玻璃基板上(Chip of glass，COG)，然后再通过软性电路板与电路板电连接。时序控制器104耦接于源极驱动器106以与门极驱动器108。液晶显示面板110包含多个像素单元(pixel)120，每一像素单元120包含晶体管122以及液晶电容124，用来显示影像。时序控制器104产生的频率信号脉冲传送至栅极驱动器108时，栅极驱动器108会产生扫描信号至液晶显示面板110，使得液晶显示面板110每一列的像素单元120的晶体管122开启；在此同时，时序控制器104则会发出频率信号脉冲至源极驱动器106，而源极驱动器106就会接收时序控制器104所传送的数据信号电压。源极驱动器106会输出偏压电流使得一列的像素单元120的液晶电容124充电到数据信号电压的准位，以显示不同的灰阶。由于栅极驱动器108会以一列接一列的方式扫描液晶显示面板110，传统的画面扫描频率(frame rate)为60Hz。源极驱动器106设计成可为具有不同偏压电流及输出能力，也可取消，或启用特殊省电功能，如电荷回收(charge recycling)。请参阅图4，图4电荷回收运作时，像素电压的变化示意图。在图4中，时段a-d表示像素电压由负极性转换成正极性的变化。时段a表示利用外部低电压电容先为数据线充电。时段b表示输出负极性的数据线与输出正极性的数据线做电荷分享。时段c表示使用外部高电压电容为数据线充电。时段d表示源极驱动器106输出正极性数据信号电压的准位至数据线。相对地，时段e-h表示像素电压由正极性转换成负极性的变化。时段e表示正极性的数据线将电压充至外部高电压电容。时段f表示正极性的数据线与负极性的数据线做电荷分享。时段g表示使用外部电容将数据线电压再拉低。时段h表示源极驱动器106输出负极性数据信号电压的准位至数据线。

在本实施例中，当***闲置一段时间后进入省电模式，则处理单元101会控制画面扫描频率下降。例如降低***主频率，或是增加无信号画面(blanking)时间。此时输入接口102会产生一扫描控制信号予时序控制器104，而时序控制器104会依据扫描控制信号的频率，产生一电流控制信号，源极驱动器106即依据电流控制信号来决定输出的偏压电流。举例来说，正常画面扫描频率为60Hz，源极驱动器106设定输出第一偏压电流I。在省电模式下画面扫描频率降为30Hz，输入接口102产生一扫描控制信号使得源极驱动器106输出第二偏压电流0.6×I，并(或)启动电荷回收等省电功能。当回复到正常画面扫描频率60Hz时，输入接口102通知源极驱动器106回复至第一偏压电流I，并取消电荷回收功能。源极驱动器106输出的偏压电流值可依据画面扫描频率调整，例如，当画面扫描频率为60Hz，则设定源极驱动器106为第一偏压电流I，当画面扫描频率为50Hz，则设定为第二偏压电流0.6×I，当画面扫描频率为30Hz，则设定第三偏压电流0.2×I。

在一实施例中，输入接口102为一低压差动信号(Low VoltageDifferential Signaling，LVDS)控制器，该扫描控制信号为一低压差动信号。

在另一实施例中，输入接口102可直接产生一控制信号予源极驱动器106，而不需要通过时序控制器104就能直接控制源极驱动器106所输出的偏压电流大小。

请一并参阅图3、图5A和图5B。图5A以及图5B像素在60Hz以及30Hz的画面扫描频率时，不同偏压电流对液晶电容充电的示意图。在图5A中，液晶显示面板110在正常画面扫描频率60Hz时，也就是说每一列像素单元的扫描间隔时间为20us。若源极驱动器106输出的偏压电流I对像素单元的液晶电容充电至数据信号电压Vd所花费的时间为2us，则剩余的18us则为液晶电容依据数据信号电压Vd显示对应灰阶的显示时间。在图5B中，当画面扫描频率降低至30Hz，也就是说每一列像素单元的扫描间隔时间为40us。此时源极驱动器106输出的偏压电流I对像素单元的液晶电容充电至数据信号电压Vd所花费的时间还是为2us，则剩余的38us的显示时间显然过于冗长。如果源极驱动器106将偏压电流降低为0.2×I及启动电荷回收功能，虽然充电时间会拉长，造成显示时间缩短，但是液晶电容的显示时间并不会在视觉上有太大的影响，反而功率消耗大约可以降低40％。请参阅图6，图6为传统的液晶显示装置与本发明的液晶显示装置在不同画面扫描频率与功率的关系图。从图6可以发现，当画面扫描频率降低30Hz时，同时减少偏压电流，功率也会减少40％。也就是说，在省电(低扫描频率)模式下，本发明的液晶显示面板100可再省下源极驱动器106输出的偏压电流所产生的功耗。

请参阅图7以及图3，图7为本发明的可降低液晶显示装置100功率消耗的方法流程图。该方法包含如下步骤：

步骤600：选择一画面扫描频率。

步骤602：依据该画面扫描频率产生一扫描控制信号。

步骤604：依据该扫描控制信号频率，与震荡器做一比较，产生一驱动电流的控制信号，以设定驱动器输出第一偏压电流或是第二偏压电流，启用或取消特殊省电功能，以用来对该多个液晶电容充电。

请参阅图8，图8为本发明液晶显示装置第二实施例的方块图。液晶显示装置200包含处理单元201、输入接口202、时序控制器(timingcontroller)204、源极驱动器106、栅极驱动器108以及液晶显示面板110。处理单元101用来控制液晶显示装置200的运作。源极驱动器106以与门极驱动器108设置于软性电路板上(Chip on film，COF)，或是设置在玻璃基板上(Chip of glass，COG)再通过软性电路板以与电路板电连接。液晶显示装置200可为个人计算机或是笔记型计算机。为简化说明，图7与图3所示的液晶显示装置，其中元件标号相同者，其功能相同或类似，在此不另赘述。当***闲置一段时间后进入省电模式，则处理单元201会控制画面扫描频率下降。此时输入接口202会产生一扫描控制信号予时序控制器204，而源极驱动器106会依据扫描控制信号来决定输出的偏压电流。在本实施例中，输入接口202可为一低压差动信号(Low Voltage Differential Signaling，LVDS)控制器，其产生的扫描控制信号即为一低压差动信号。在又一实施例中，扫描控制信号为一扫描线频率信号(YCLK)。时序控制器204包含控制器210以及震荡器208。震荡器208用来产生一预设频率。控制器210的比较器206会比较扫描控制信号的频率以及震荡器208产生的预设频率。若扫描控制信号的频率大于该预设频率，则表示***处于正常模式，此时，控制器控制源极驱动器106设定为第一偏压电流。相对地，若扫描控制信号的频率小于该预设频率，则表示***处于省电模式，此时控制器210输出电流控制信号予源极驱动器106，使得源极驱动器106设定为第二偏压电流，并启用电荷回收的省电功能，其中该第一偏压电流大于该第二偏压电流。

请参阅图8以及图9，图9为本发明可降低液晶显示装置的功率消耗的方法流程图。该方法包含如下步骤：

步骤800：产生一扫描控制信号。

步骤802：提供一预设频率。

步骤804：比较该扫描控制信号的频率是否大于该预设频率，若是，执行.

步骤806，若否，执行步骤808。

步骤806：当该扫描控制信号的频率大于该预设频率，则源极驱动器设定为第一偏压电流，并取消特殊省电功能(例如电荷回收功能)，提供较高的输出能力至该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

步骤808：当该扫描控制信号的频率小于该预设频率，则产生一电流控制信号予源极驱动器，使得源极驱动器设定为输出第二偏压电流，并启用特殊省电功能，设定为较低的输出能力至该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电，其中该第一偏压电流大于该第二偏压电流。

在另一实施例中，扫描控制信号为该液晶显示面板的画面扫描频率，也即步骤806根据该画面扫描频率和该预设频率产生电流控制信号。

相较于现有技术，本发明提供一种可动态调整源极驱动器的偏压电流及驱动方式的液晶显示装置。源极驱动器可依据不同的画面扫描频率选择地输出不同的偏压电流及启用/取消电荷回收等技术，因此减少液晶显示面板功率消耗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种动态切换驱动方式的液晶显示装置，其特征在于，包含：

一液晶显示面板，包含多个液晶电容，用来产生一影像；

一输入接口，用来产生一扫描控制信号；

一震荡器，用来产生一预设频率；

一控制器，电连接于该震荡器，用来于该扫描控制信号的频率低于该预设频率时，输出一第一电流控制信号；以及

一驱动器，电连接于该控制器，用来依据该电流控制信号输出一第一偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，另包含一时序控制器，其中该震荡器以及该控制器整合于该时序控制器之中。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该控制器包含一比较器。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该驱动器为一源极驱动器。

5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该扫描控制信号为一扫描线频率信号，当该扫描控制信号的频率低于该预设频率时，输出该第一电流控制信号。

6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该输入接口为一低压差动信号控制器，该扫描控制信号为一低压差动信号。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，该控制器用来于该扫描控制信号的频率高于该预设频率时，控制该驱动器输出一第二偏压电流，且该第二偏压电流大于该第一偏压电流。

8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，该控制器用来于该扫描控制信号的频率高于该预设频率时，输出一第二电流控制信号。

9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，该驱动器另用来依据该第二电流控制信号启动电荷回收功能。

10.一种可降低液晶显示装置功率消耗的方法，该液晶显示装置包含一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多个液晶电容，该方法包含：

选择一画面扫描频率；

依据该画面扫描频率产生一扫描控制信号；以及

依据该扫描控制信号输出一第一偏压电流或是一第二偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该扫描控制信号为一低压差动信号。

12.一种可降低液晶显示装置功率消耗的方法，该液晶显示装置包含一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多个液晶电容，该方法包含：

(a)产生一扫描控制信号；

(b)提供一预设频率；

(c)依据该扫描控制信号的频率与该预设频率输出一电流控制信号；以及

(d)依据该电流控制信号输出一偏压电流予该液晶显示面板，以用来对该多个液晶电容充电。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，当该扫描控制信号的频率大于该预设频率，则输出一第一偏压电流；当该扫描控制信号的频率小于该预设频率，则输出一第二偏压电流，其中该第一偏压电流大于该第二偏压电流。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，另包含：

(e)当该扫描控制信号的频率小于该预设频率，启动电荷回收功能。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，包含检测该液晶显示面板的画面扫描频率，并根据该画面扫描频率和该预设频率比较。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该扫描控制信号为一扫描线频率信号。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该扫描控制信号为一低压差动信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，当该扫描控制信号的频率低于该预设频率时，输出该电流控制信号。

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