CN101950545A - 可降低功率消耗的液晶显示器及相关驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液晶显示器及相关驱动方法。该液晶显示器包含一时钟脉冲发生器和一电荷分享电路。时钟脉冲发生器提供占空比不大于1/3的多笔输入时钟脉冲信号。电荷分享电路在每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间时，将每一输入时钟脉冲信号分别与其它两笔相异的输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的多笔输出时钟脉冲信号以驱动一移位寄存器。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器及相关驱动方法，尤指一种利用电荷分享来降低功率消耗的液晶显示器及相关驱动方法。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，已逐渐取代传统的阴极射线管显示器(cathode ray tube display，CRT)，因而被广泛地应用在笔记本电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平面电视，或移动电话等信息产品上。传统液晶显示器的驱动方式是利用外部源极驱动电路(source driver)和栅极驱动电路(gate driver)来驱动面板上的像素以显示影像，近年来逐渐发展成将驱动电路结构直接制作于显示面板上，例如将栅极驱动电路(gate driver)整合于液晶面板(gate driver on array，GOA)的技术。
图1为现有技术中一采用GOA技术的液晶显示装置100的示意图。液晶显示装置100包含一显示面板110、一时序控制器120、一源极驱动电路130，以及一栅极驱动电路140。显示面板110上设有多条数据线DL1～DLm、多条栅极线GL1～GLn，以及一像素矩阵。像素矩阵包含多个像素单元PX，每一像素单元PX包含一薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)开关TFT、一液晶电容CLC和一储存电容CST，分别耦接于相对应的数据线、相对应的栅极线，以及一共同电压VCOM。时序控制器120可产生源极驱动电路130和栅极驱动电路140运作所需的信号，例如起始脉冲信号VST和输入时钟脉冲信号CK1、CK2等。源极驱动电路130可产生对应于显示影像的数据驱动信号SD1～SDm，进而充电相对应的像素单元PX。栅极驱动电路140为一双相位的移位寄存器(two-phase shifter register)，包含有多级串接的移位寄存单元SR1～SRn，可依据输入时钟脉冲信号CK1、CK2和起始脉冲信号VST依序输出栅极驱动信号SG1～SGn至相对应的栅极线GL1～GLn，进而开启相对应像素单元PX内的薄膜晶体管TFT。
图2为现有技术液晶显示装置100的驱动方法的示意图，显示了输入时钟脉冲信号CK1和CK2、起始脉冲信号VST，以及栅极驱动信号SG1～SGn的波形。在GOA技术中，高压差的输入时钟脉冲信号CK1和CK2会直接输入至玻璃基板内，而面板寄生电容大于传统驱动芯片。因此，GOA技术虽能降低制作成本，但却会增加液晶显示装置100的整体功率消耗，不但容易烧毁控制电路板上其它元件，亦会缩短产品使用期限。
发明内容
本发明提供一种液晶显示器的驱动方法，其包含提供占空比各为1/N的第一至第N输入时钟脉冲信号，其中N为大于2的整数；在该第一至第N输入时钟脉冲信号中每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间，将每一输入时钟脉冲信号分别与该第一至第N输入时钟脉冲信号中其它两笔输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的第一至第N输出时钟脉冲信号；以及依据该第一至第N输出时钟脉冲信号来产生多笔栅极驱动信号。
本发明另提供一种可降低功率消耗的液晶显示器，其包含一时钟脉冲发生器，用来提供占空比各为1/N的第一至第N输入时钟脉冲信号，其中N为大于2的整数；一电荷分享电路，用来在该第一至第N输入时钟脉冲信号中每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间时，将每一输入时钟脉冲信号分别与该第一至第N输入时钟脉冲信号中其它两笔输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的第一至第N输出时钟脉冲信号；以及一N相位移位寄存器，用来依据该第一至第N输出时钟脉冲信号来产生相对应的多笔栅极驱动信号。
本发明另提供一种可降低功率消耗的液晶显示器，其包含一时钟脉冲发生器，用来提供第一至第三输入时钟脉冲信号以及第一至第四控制信号，其中每一输入时钟脉冲信号的占空比不大于1/3；一移位寄存器，其包含第一至第三输入端；以及一电荷分享电路。该电荷分享电路包含一第一开关，耦接于该移位寄存器的该第一和该第二输入端之间，其依据该第一控制信号来选择性地提供电荷分享该第一和该第二输入时钟脉冲信号的路径；一第二开关，耦接于该移位寄存器的该第二和该第三输入端之间，其依据该第二控制信号来选择性地提供电荷分享该第二和该第三输入时钟脉冲信号的路径；一第三开关，耦接于该移位寄存器的该第一和该第三输入端之间，其依据该第三控制信号来选择性地提供电荷分享该第一和该第三输入时钟脉冲信号的路径；一第一电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第一输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第一输入端的路径；一第二电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第二输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第二输入端的路径；以及一第三电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第三输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第三输入端的路径。
附图说明
图1为现有技术中一采用GOA技术的液晶显示装置的示意图；
图2为现有技术液晶显示装置的驱动方法的示意图；
图3和图4为本发明中采用GOA技术的液晶显示装置的示意图；
图5为本发明的另一实施例说明电荷分享电路是在所有控制信号的源头的示意图；
图6和图7为本发明液晶显示装置的驱动方法的示意图；
图8a和图8b为本发明电荷分享电路的示意图。
其中，附图标记
PX像素单元 DL1～DLm数据线
CLC液晶电容 GL1～GLn栅极线
CST储存电容 R1～R4电阻
TFT薄膜晶体管开关 SD1～SDm数据驱动信号
VST起始脉冲信号 SG1～SGn栅极驱动信号
SR、SR1～SRn移位寄存单元 IN1～INn输入端
OUT1～OUTn输出端 S0～S4控制信号
QP、QN1～QN4开关 CK1～CK4输入时钟脉冲信号
CK1’～CK4’输出时钟脉冲信号 110、310显示面板
120、320时序控制器 130、330源极驱动电路
140、340栅极驱动电路 150、350、450电荷分享电路
100、300、400液晶显示装置
具体实施方式
图3和图4为本发明中采用GOA技术的液晶显示装置300和400的示意图。液晶显示装置300和400各包含一显示面板310、一时序控制器320、一源极驱动电路330，以及一栅极驱动电路340，而液晶显示装置300和400分别包含一电荷分享电路350和一电荷分享电路450。显示面板310上设有多条数据线DL1～DLm、多条栅极线GL1～GLn，以及一像素矩阵。像素矩阵包含多个像素单元PX，每一像素单元PX包含一薄膜晶体管开关TFT、一液晶电容CLC和一储存电容CST，分别耦接于相对应的数据线、相对应的栅极线，以及一共同电压VCOM。时序控制器320可产生源极驱动电路330、栅极驱动电路340和电荷分享电路350运作所需的信号，例如起始脉冲信号VST、输入时钟脉冲信号CK1～CK3和控制信号S0～S3等。源极驱动电路330可产生对应于显示影像的数据驱动信号SD1～SDm，进而充电相对应的像素单元PX。栅极驱动电路340为一N相位的移位寄存器(N-phase shifter register)，包含有多级串接的移位寄存单元SR1～SRn，可依据输入时钟脉冲信号CK1～CKN和起始脉冲信号VST依序输出栅极驱动信号SG1～SGn至相对应的栅极线GL1～GLn，进而开启相对应像素单元PX内的薄膜晶体管TFT(N和n为正整数，且3≤N≤n)。在输入时钟脉冲信号CK1～CKN中每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间，电荷分享电路350可将每一输入时钟脉冲信号分别与其它两笔输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的输出时钟脉冲信号CK1’～CKN’。
图3所示为N＝3的实施例(假设n为3的倍数)，其中栅极驱动电路340为三相位的移位寄存器，因此可依据输出时钟脉冲信号CK1’～CK3’和起始脉冲信号VST依序输出开启晶体管开关TFT所需的栅极驱动信号SG1～SGn。电荷分享电路350包含输入端IN1～INn、输出端OUT1～OUTn(亦可代表栅极驱动电路340的n个输入端)、多个开关QP和QN1～QN3。每一开关QP分别耦接于输入端IN1～INn和其相对应输出端OUT1～OUTn之间，并依据时钟脉冲发生器320传来的控制信号S0来运作。开关QN1～QN3分别耦接输出端OUT1～OUTn中两相对应的输出端之间，并分别依据时钟脉冲发生器320传来的控制信号S1～S3运作。在此实施例中，开关QP和开关QN1～QN3采用不同类型的掺杂材质。举例来说，开关QP可为P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管开关，而开关QN1～QN3可为N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管开关。
图4所示为N＝4的实施例(假设n为4的倍数)，其中栅极驱动电路340为四相位的移位寄存器，因此可依据输出时钟脉冲信号CK1’～CK4’和起始脉冲信号VST依序输出开启晶体管开关TFT所需的栅极驱动信号SG1～SGn。电荷分享电路450包含输入端IN1～INn、输出端OUT1～OUTn(亦可代表栅极驱动电路340的n个输入端)、多个开关QP和QN1～QN4。每一开关QP分别耦接于输入端IN1～INn和其相对应输出端OUT1～OUTn之间，并依据时钟脉冲发生器320传来的控制信号S0运作。开关QN1～QN4分别耦接输出端OUT1～OUTn中两相对应的输出端之间，并分别依据时钟脉冲发生器320传来的控制信号S1～S4运作。在此实施例中，开关QP和开关QN1～QN4采用不同类型的掺杂材质。举例来说，开关QP可为PMOS晶体管开关，而开关QN1～QN4可为NMOS晶体管开关。
另外，在图3和图4的实施例中，电荷分享电路都是放在每一级的移位寄存单元之前，但本发明并不受限于此。请参照图5，图5本发明的另一实施例说明电荷分享电路是在所有控制信号的源头的示意图。
图6为本发明液晶显示装置300的驱动方法的示意图，显示了输入时钟脉冲信号CK1～CK3和输出时钟脉冲信号CK1’～CK3’、控制信号S0～S3、起始脉冲信号VST，以及栅极驱动信号SG1～SGn的波形。在图6所示的驱动方法中，时钟脉冲信号CK1～CK3的占空比为1/3。当控制信号S0～S3具低电位时，开关QP呈导通而开关QN1～QN3为关闭，此时输出时钟脉冲信号CK1’～CK3’分别由时序控制器320所输出的输入时钟脉冲信号CK1～CK3来提供。当控制信号S0～S3中两特定控制信号同时切换至高电位时，可在输入时钟脉冲信号CK1～CK3中两特定输入时钟脉冲信号之间进行电荷分享。举例来说，在输入时钟脉冲信号CK2的波形上升期间，控制信号S0和S1同时切换至高电位，开关QP会被关闭而开关QN1呈导通，此时输入时钟脉冲信号CK2可通过导通的开关QN1和输入时钟脉冲信号CK1之间进行电荷分享；在输入时钟脉冲信号CK2的波形下降期间，控制信号S0和S2同时切换至高电位，开关QP会被关闭而开关QN2呈导通，此时输入时钟脉冲信号CK2可通过导通的开关QN2和输入时钟脉冲信号CK3之间进行电荷分享。同理，输入时钟脉冲信号CK1在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK3进行电荷分享(控制信号S0和S3同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK2进行电荷分享(控制信号S0和S1同时切换至高电位)；输入时钟脉冲信号CK3在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK2进行电荷分享(控制信号S0和S2同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK1之间进行电荷分享(控制信号S0和S1同时切换至高电位)。
图7为本发明液晶显示装置400的驱动方法的示意图，显示了输入时钟脉冲信号CK1～CK4和输出时钟脉冲信号CK1’～CK4’、控制信号S0～S4、起始脉冲信号VST，以及栅极驱动信号SG1～SGn的波形。在图7所示的驱动方法中，时钟脉冲信号CK1～CK4的占空比为1/4。当控制信号S0～S4具低电位时，开关QP呈导通而开关QN1～QN4为关闭，此时输出时钟脉冲信号CK1’～CK4’分别由时序控制器320所输出的输入时钟脉冲信号CK1～CK4来提供。当控制信号S0～S4中两特定控制信号同时切换至高电位时，可在输入时钟脉冲信号CK1～CK4中两特定输入时钟脉冲信号之间进行电荷分享。如前所述，输入时钟脉冲信号CK1在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK4进行电荷分享(控制信号S0和S4同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK2进行电荷分享(控制信号S0和S1同时切换至高电位)；输入时钟脉冲信号CK2在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK1进行电荷分享(控制信号S0和S1同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK3进行电荷分享(控制信号S0和S2同时切换至高电位)；输入时钟脉冲信号CK3在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK2进行电荷分享(控制信号S0和S2同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK4进行电荷分享(控制信号S0和S3同时切换至高电位)；输入时钟脉冲信号CK4在其波形上升期间和输入时钟脉冲信号CK3进行电荷分享(控制信号S0和S3同时切换至高电位)，而在其波形下降期间和输入时钟脉冲信号CK1进行电荷分享(控制信号S0和S4同时切换至高电位)。
图8a和图8b为本发明另一实施例中电荷分享电路的示意图。在图8a和图8b所示的实施例中，电荷分享电路350另包含电阻R1～R3，而电荷分享电路450另包含电阻R1～R4。每一电阻分别串联于一相对应的开关，能在电荷分享时提供限流作用。
在本发明的液晶显示装置中，每一输入时钟脉冲信号在其波形上升期间和波形下降期间分别和其它两相异的输入时钟脉冲信号进行电荷分享，因此不但能降低功率消耗，亦能在多相位移位寄存器的架构下提供弹性驱动方式。
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 (14)
1.一种液晶显示器的驱动方法，其特征在于，其包含：
提供占空比各为1/N的第一至第N输入时钟脉冲信号，其中N为大于2的整数；
在该第一至第N输入时钟脉冲信号中每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间，将每一输入时钟脉冲信号分别与该第一至第N输入时钟脉冲信号中其它两笔输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的第一至第N输出时钟脉冲信号；以及
依据该第一至第N输出时钟脉冲信号来产生多笔栅极驱动信号。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，另包含：
在该第一至第N输入时钟脉冲信号中一第n输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间，将该第n输入时钟脉冲信号分别与该第一至第N输入时钟脉冲信号中一第(n-1)输入时钟脉冲信号和一第(n+1)输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供该第一至第N输出时钟脉冲信号中一相对应的第n输出时钟脉冲信号，其中n为介于2和(N-1)之间的整数。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其特征在于，另包含：
在该第一输入时钟脉冲信号的波形上升期间，将该第一输入时钟脉冲信号与该第N输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的该第一输出时钟脉冲信号；以及
在该第N输入时钟脉冲信号的波形下降期间，将该第N输入时钟脉冲信号与该第一输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的该第N输出时钟脉冲信号。
4.一种可降低功率消耗的液晶显示器，其特征在于，其包含：
一时钟脉冲发生器，用来提供占空比各为1/N的第一至第N输入时钟脉冲信号，其中N为大于2的整数；
一电荷分享电路，用来在该第一至第N输入时钟脉冲信号中每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间时，将每一输入时钟脉冲信号分别与该第一至第N输入时钟脉冲信号中其它两笔输入时钟脉冲信号进行电荷分享，进而提供相对应的第一至第N输出时钟脉冲信号；以及
一N相位移位寄存器，用来依据该第一至第N输出时钟脉冲信号来产生相对应的多笔栅极驱动信号。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，该电荷分享电路包含：
第一至一至第N输入端，分别用来接收该第一至第N输入时钟脉冲信号；
第一至第N输出端，分别用来输出该第一至第N输出时钟脉冲信号；
第一至第N电荷分享开关，分别耦接于相对应的该第一至第N输入端和相对应的该第一至第N输出端之间；
一第一开关，耦接于该第一和第二输出端之间；以及
一第二开关，耦接于该第二和第三输出端之间。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，该电荷分享电路另包含：
一第一电阻，耦接于该第一和第二输出端之间且串联于该第一开关；以及
一第二电阻，耦接于该第二和第三输出端之间且串联于该第二开关。
7.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，该时钟脉冲发生器另在每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间关闭该第一至第N电荷分享开关，在该第二输入时钟脉冲信号的波形上升期间导通该第一开关，以及在该第二输入时钟脉冲信号的波形下降期间导通该第二开关。
8.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，该电荷分享电路另包含：
一第N开关，耦接于该第一和第N输出端之间。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，该电荷分享电路另包含：
一第N电阻，耦接于该第一和第N输出端之间且串联于该第N开关。
10.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，该时钟脉冲发生器另在每一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和波形下降期间关闭该第一至第N电荷分享开关，以及在该第一输入时钟脉冲信号的波形上升期间和该第N输入时钟脉冲信号的波形下降期间导通该第N开关。
11.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，另包含一显示面板，该显示面板上设有：
多条平行设置的数据线；
多条平行设置的栅极线，垂直该多条数据线，用来传送该多笔栅极驱动信号；以及
多个像素单元，分别设置于该多条数据线和该多条栅极线的交会处，每一像素单元耦接至该多条数据线中一相对应的数据线和该多条栅极线中一相对应的栅极线，并依据该相对应的栅极线传来的栅极驱动信号来运作。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，每一像素单元各包含：
一薄膜晶体管开关，其包含：一控制端，耦接于该相对应的栅极线；一第一端，耦接于该相对应的数据线；以及一第二端；
一液晶电容，耦接于该薄膜晶体管开关的第二端和一共同电压之间；以及
一储存电容，耦接于该薄膜晶体管开关的第二端和一该共同电压之间。
13.一种可降低功率消耗的液晶显示器，其特征在于，其包含：
一时钟脉冲发生器，用来提供第一至第三输入时钟脉冲信号以及第一至第四控制信号，其中每一输入时钟脉冲信号的占空比不大于1/3；
一移位寄存器，其包含第一至第三输入端；以及
一电荷分享电路，其包含一第一开关、一第二开关、一第一电荷分享开关、一第二电荷分享开关以及一第三电荷分享开关，其中：
该第一开关，耦接于该移位寄存器的该第一和该第二输入端之间，其依据该第一控制信号来选择性地提供电荷分享该第一和该第二输入时钟脉冲信号的路径；
该第二开关，耦接于该移位寄存器的该第二和该第三输入端之间，其依据该第二控制信号来选择性地提供电荷分享该第二和该第三输入时钟脉冲信号的路径；
该第一电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第一输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第一输入端的路径；
该第二电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第二输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第二输入端的路径；以及
该第三电荷分享开关，耦接于该时钟脉冲发生器和该移位寄存器之间，其依据该第四控制信号来选择性地提供该第三输入时钟脉冲信号由该时钟脉冲发生器传送至该第三输入端的路径。
14.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于，其另包含：
一第三开关，耦接于该移位寄存器的该第一和该第三输入端之间，其依据该第三控制信号来选择性地提供电荷分享该第一和该第三输入时钟脉冲信号的路径。
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