TWI434257B

TWI434257B - 電子裝置系統

Info

Publication number: TWI434257B
Application number: TW100117992A
Authority: TW
Inventors: Hongda Liu
Original assignee: Liu Hungta
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2014-04-11
Also published as: TW201248580A; CN102800288B; CN102800288A

Description

電子裝置系統

本揭示內容是有關於一種電子裝置系統，且特別是有關於一種包含顯示裝置之電子裝置系統。

近來，顯示裝置被應用到許多領域中，以液晶顯示器為例，包括筆記型個人電腦、監視器、車用導航器、功能性計算機、各種尺寸的電視機、行動電話與電子留言板。尤其現今輕薄或可攜式的電子產品成為市場新寵，液晶顯示裝置的體積與厚度比起早期的映像管顯示裝置來的小，故被廣泛使用。

在現今的電子顯示技術發展中，愈來愈注重顯示裝置的電力消耗，低耗電量的液晶顯示裝置較能符合使用者對節能環保的需求。尤其在可攜式的顯示裝置上(如手機、智慧型手機、個人數位助理、電子書、平板電腦等)，液晶顯示模組的耗電量直接影響到整個裝置的續航力。尤其是在現今大尺寸且體積輕薄的顯示裝置上更是迫切需要低耗電且高效率的液晶顯示模組。

目前的液晶顯示裝置中通常具有一定的更新頻率(refresh rate)或掃描頻率(frame rate)，一般來說液晶顯示裝置採用的頻率約為60~70赫茲(Hz)，即每秒畫面更新60~70次。

也就是說，在60Hz時，即便液晶顯示裝置上的顯示畫面未變動或僅有微小改變，顯示驅動電路仍會定期以每秒約六十次的頻率刷新顯示模組中各個畫素的顯示訊號。因此，便產生不必要的能量消耗。

以目前市面上一般的薄膜電晶體液晶顯示裝置(thin film transistor liquid crystal display,TFT-LCD)來說，其電力消耗主要分為液晶顯示面板、驅動電路以及背光模組幾個部份。以10.1吋大小，1280RGBx800高解析度的薄膜電晶體液晶顯示裝置為例，其中液晶顯示面板與驅動電路部份的耗電約為1000毫瓦(mW)至2000毫瓦之間；另一方面，背光模組部份的耗電約為2000毫瓦至3000毫瓦之間。系統部分在中小尺寸應用上，手機、平板電腦、電子書等可以做到約200毫瓦~500毫瓦。在反射式或穿透反射式的顯示器應用上，可以免除去背光源大量的耗電，但卻仍有系統端和顯示面板與驅動電路端的耗電。

雖然，目前業界針對驅動電路方面有提出極性反轉驅動方式，例如行反轉(row inversion)驅動或圖框反轉(frame inversion)驅動；且針對背光模組則提出區域調光(area light scanning)的作法，然而上述作法效果有限，目前仍在積極尋找可以提供穩定顯示效果且能降低能量消耗的液晶顯示裝置及顯示驅動方法。

為了解決上述問題，本發明揭露之電子裝置系統具有低顯示更新頻率的顯示裝置，或是可動態調整更新頻率的顯示裝置，以及利用單閘極、雙閘極、(多)雙TFT驅動薄膜電晶體的像素單元，可動態改變電容值之儲存電容的設計以及可動態調整之驅動電流、充電時間與驅動補償方法暨參數，以最佳的驅動方式達到低更新頻率驅動的顯示裝置。在本發明之更新頻率可動態調整的顯示裝置中，以液晶顯示裝置為例說明，液晶顯示裝置可根據當時顯示的影像資訊之影像特性分類(如動態、靜態、圖像、文字、快速改變、緩慢改變等)相對應調整驅動電路之顯示更新頻率，藉由採用較低的顯示更新頻率達到省電的效果。其中該頻率調整單元至少有兩組或兩組以上之掃描頻率。對於某些產品或特定用途之應用市場，可以無需頻率調整單元，直接設定為低頻率10Hz，或3Hz....的更新頻率。

在較低的顯示更新頻率之下，一般液晶顯示裝置中的儲存電容之電位可能隨時間逐步改變，導致液晶顯示面板的穿透率隨之變化，如常白模式下穿透率隨時間提高、常黑模式下穿透率隨時間降低，可能導致一個顯示週期內的顯示亮度或輝度不均，更進而造成閃爍、閃屏的現象，因此需要設計更大的儲存電容與之因應。藉由在顯示週期中階段性調整顯示模組的驅動方式如驅動電流、充電時間，可達到將大數值儲存電容充電充飽。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種電子裝置系統，至少包含：暫存器、顯示模式運算單元、顯示裝置以及控制電路。暫存器用來暫存影像資訊，影像資訊包含資料輸入更新頻率。顯示模式運算單元根據影像資訊之影像特性分類，經運算判斷後動態地產生顯示模式控制訊號。顯示裝置包含顯示面板，顯示面板至少包含複數像素單元。控制電路根據顯示模式控制訊號控制顯示面板之顯示模式及驅動模式，俾藉由頻率調整單元來調整顯示面板之顯示輸出更新頻率。

依據本揭示內容之一實施例，其中頻率調整單元可以是根據顯示模式控制訊號控制顯示面板之顯示模式及驅動模式來動態的調整顯示面板之顯示輸出更新頻率。

依據本揭示內容另一實施例，其中頻率調整單元可以是根據影像資訊來提供低於等於30Hz之顯示輸出更新頻率。

依據本揭示內容又一實施例，顯示輸出更新頻率包含兩個或兩個以上之頻率值。資料輸入更新頻率包含基頻以及其正整數倍之更新頻率值。其中基頻具有介於55~85赫茲之頻率值。顯示輸出更新頻率於倍頻模式下為資料輸入更新頻率之正整數倍上下百分之十的範圍內。顯示輸出更新頻率於倍頻模式下包含有高於等於100Hz之更新頻率值。顯示輸出更新頻率於低頻模式下，為資料輸入更新頻率之正整數分之一倍上下百分之十的範圍內。顯示輸出更新頻率包含有低於等於30Hz之更新頻率值。

依據本揭示內容再一實施例，其中影像資訊之影像特性分類可為動態影像、緩慢影像、靜態保持影像或文字模式。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中顯示模式運算單元在顯示裝置外，控制電路之頻率調整單元為被動式的接受電子裝置系統之顯示模式運算單元的顯示模式控制訊號來控制。其中控制電路在顯示裝置外，或在顯示裝置內。顯示裝置之顯示面板為液晶顯示面板、電子泳動法顯示面板、電子濕潤法面板，或有機發光二極體面板。

依據本揭示內容再具有之一實施例，其中顯示模式運算單元在顯示裝置內，顯示裝置為主動式的將顯示模式控制訊號，來控制控制電路之頻率調整單元。顯示裝置之顯示面板為液晶顯示面板、電子泳動法顯示面板、電子濕潤法面板，或有機發光二極體面板。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種電子裝置系統，至少包含：暫存器、顯示裝置以及控制電路。暫存器用來暫存影像資訊，影像資訊包含資料輸入更新頻率。顯示裝置包含顯示面板，顯示面板至少包含複數像素單元以及複數儲存電容單元。控制電路根據顯示模式控制訊號控制液晶顯示面板之顯示模式及驅動模式，俾藉由頻率調整單元動態調整液晶顯示面板之驅動方法和控制電路補償架構。

依據本揭示內容之一實施例，其中驅動方法包含動態調整顯示面板之充電時間長度。其中動態調整顯示面板之充電時間長度是藉由調整閘極控制訊號之開啟時間達成。其中控制電路更用以動態調整液晶顯示面板之顯示輸出更新頻率，充電時間長度隨顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變，當顯示輸出更新頻率調增時，充電時間長度隨之調降，當顯示輸出更新頻率調降時，充電時間長度隨之調增。

依據本揭示內容之另一實施例，其中驅動方法包含動態調整顯示面板之驅動電流大小。當控制電路調整驅動電流，驅動電流數值調整可以成簡單倍數比例。當控制電路調整驅動電流，是藉由改變液晶顯示裝置中之驅動電路之電流供應接腳數目或/及和其上之分流電路來進行調整。

依據本揭示內容之又一實施例，其中控制電路更用以動態調整液晶顯示面板之顯示輸出更新頻率，驅動電流隨顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變，其中當顯示輸出更新頻率調增時，驅動電流隨之調降，當顯示輸出更新頻率調降時，驅動電流隨之調增。其中顯示輸出更新頻率具有兩個或兩個以上之頻率。其中顯示輸出更新頻率於低頻模式下，為資料輸入更新頻率之正整數分之一倍上下百分之十的範圍內。顯示輸出更新頻率為小於55Hz、或大於75Hz之頻率值。

依據本揭示內容之再一實施例，電子裝置系統是在兩種溫度、或兩種以上溫度之操作環境，隨溫度變化該顯示輸出更新頻率隨之進行改變或調變。

依據本揭示內容之更具有之一實施例，其中顯示面板之儲存電容各包含複數個儲存電容區塊，儲存電容之等效電容值之大小根據顯示模式控制訊號，控制電容區塊間之電性連接形式進行調整。其中顯示面板之驅動電流是根據儲存電容之等效電容值之調整進行改變或調變，其中當儲存電容之等效電容值調增時，驅動電流隨之調增，當儲存電容之等效電容值調降時，驅動電流隨之調降。

依據本揭示內容之再具有之一實施例，其中顯示面板之充電時間長度是根據儲存電容之等效電容值之調整進行改變或調變，其中當儲存電容之等效電容值調增時，充電時間長度隨之調增，當儲存電容之等效電容值調降時，充電時間長度隨之調降。

依據本揭示內容之一實施例，其中驅動電路中對應每一像素單元至少包含一個、兩個或兩個以上的薄膜電晶體開關、雙閘極薄膜電晶體、輕摻雜汲極薄膜電晶體，其中驅動電路之關閉狀態漏電流小於等於10^-12 安培。

依據本揭示內容之另一實施例，其中驅動電路之關閉狀態漏電流進一步小於等於10^-13 安培。

依據本揭示內容之又一實施例，其中驅動電路中對應每一像素單元之閘極單元為非晶矽薄膜電晶體、氧化物薄膜電晶體。

依據本揭示內容之再一實施例，顯示裝置之顯示面板為液晶顯示面板、電子泳動法顯示面板、電子濕潤法面板，或有機發光二極體面板。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種電子裝置系統，至少包含：暫存器、顯示裝置以及控制電路。暫存器用來暫存影像資訊，影像資訊包含資料輸入更新頻率。顯示裝置包含顯示面板，顯示面板至少包含複數像素單元以及複數儲存電容單元。控制電路根據顯示模式控制訊號控制液晶顯示面板之顯示模式及驅動模式，俾藉由頻率調整單元動態調整液晶顯示面板之驅動補償方法暨參數。

依據本揭示內容之一實施例，其中控制電路更用以動態調整顯示面板之顯示輸出更新頻率，驅動補償方法暨參數隨顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變。顯示輸出更新頻率於倍頻模式下為資料輸入更新頻率之正整數倍上下百分之十之內，且驅動補償方法暨參數係於倍頻模式下進行調整。

依據本揭示內容之另一實施例，其中顯示面板之各儲存電容包含複數個儲存電容區塊，儲存電容之電容值之大小根據顯示模式控制訊號控制電容區塊間之電性連接形式進行調整，驅動補償方法暨參數是根據儲存電容之電容值之調整來進行改變或調變。驅動補償方法暨參數是於儲存電容之電容值調整時來進行調整。

依據本揭示內容之又一實施例，其中驅動補償方法暨參數是藉由改變或內建數組伽瑪曲線及其參數來進行調整。

依據本揭示內容之再一實施例，其中調整驅動補償方法暨參數是藉由改變起始電壓或轉動電壓來進行調整。

依據本揭示內容更具有之一實施例，其中調整驅動補償方法暨參數是藉由改變驅動波形以補償於不同顯示模式或且和不同之驅動電壓下之電壓耦合效應來進行調整。驅動波形之調整是藉由變動驅動波形之寬度、電壓差、高度、切角斜率或時序以改變。

依據本揭示內容再具有之一實施例，其中顯示裝置為電濕法顯示裝置、電泳法顯示裝置、有機發光二極體顯示裝置或液晶顯示裝置。在顯示裝置為液晶顯示裝置時，液晶顯示裝置之液晶顯示模式為雙穩態或多穩態或不同液晶相之液晶顯示模式。

請參閱第1A圖，其繪示根據本發明之第一具體實施例中一種電子裝置系統1的功能方塊圖。於本實施例中，電子裝置系統1包含：主機10以及顯示裝置12。電子裝置系統1可能為複合式的個人電腦系統、手持式電子裝置、或是數位相機、數位相框、MP3或MP4播放器等等。主機10中包含暫存器100、頻率調整單元102以及控制電路104。顯示裝置12則包含驅動電路120以及顯示面板122。

暫存器100於本實施例中，可為主機10中的記憶體，用以接收畫面資料的輸入，以暫存具有一個資料輸入更新頻率f_in的影像資訊。主機10於一實施例中，更包含中央處理器或是時序控制器等模組，以使畫面資料傳送至暫存器100中。此進入顯示面板裝置前之影像資訊的資料輸入更新頻率f_in可具有兩個或兩個以上的更新頻率值。於一實施例中，資料輸入更新頻率f_in可以一個基頻為準，包含此基頻以及其正整數倍之更新頻率值。舉例來說，一般常見的顯示器可以接收頻率60赫茲，或是介於50~85赫茲間的的影像資訊，並將其輸出於螢幕上。本實施例中的顯示裝置12可以接收以60赫茲為基頻，以及具有其正整數倍的倍頻的影像資訊〈如120赫茲、240赫茲等〉。需注意的是，此處之正整數倍之倍頻，可能包含其上下百分之十之範圍。此些具有基頻之正整數倍的倍頻的影像資訊包含有高於100Hz之更新頻率值。於一實施例中，資料輸入更新頻率f_in可以下式表示：f_in=60*N，其中N為正整數，如120、180、240或480赫茲之更新頻率值(可能包含其上下百分之十之範圍)。倍頻模式可應用於3D電視、3D遊戲或液晶顯示裝置中的快速液晶顯示，以接收更高頻率的影像資訊並進一步輸出至顯示面板122上。

暫存器100與驅動電路120及頻率調整單元102耦接。驅動電路120用以將影像資訊顯示於顯示面板122上。而控制電路104與該頻率調整單元102以及驅動電路120電性連接。控制電路104於本實施例中，可為主機10中的微控制器。

須注意的是，於此實施例中的驅動電路120並非採用固定的顯示輸出更新頻率f_out，而是可以因應前述之影像資訊的資料輸入更新頻率f_in以及頻率調整單元102根據影像資訊之影像特性分類的調整下，動態地採用不同的顯示輸出更新頻率f_out，以達到最佳或是最為省電的顯示效果。f_out，可具有兩個或兩個以上的更新頻率值。

其中，動態選擇不同顯示輸出更新頻率f_out的作法說明如下，係由頻率調整單元102根據資料輸入更新頻率f_in以及該影像資訊之影像特性分類動態地產生一顯示模式控制訊號。接著，控制電路104根據該顯示模式控制訊號相對應調整該驅動電路120之顯示模式及驅動模式。驅動電路120依據不同的顯示模式及驅動模式，將可對顯示輸出更新頻率f_out進行適當的調整。

其中，上述影像資訊之影像特性分類至少包含動態影像(如電影、動畫、運動畫面等)、靜態緩慢影像(如生態攝影、翻頁廣告等)或靜態保持影像(如圖片、照片、靜態平面廣告、文字等)，頻率調整單元102可根據影像資訊之影像特性分類產生相對應的該顯示模式控制訊號，如動態影像可維持高顯示輸出更新頻率(例如60Hz)，或是以倍頻模式的顯示輸出更新頻率f_out因應影像資訊的資料輸入更新頻率來輸出於顯示面板122上，以滿足前述3D顯示或快速液晶的需求(例如120Hz、180 Hz、240 Hz或480 Hz，可能包含其上下百分之十之範圍)；靜態緩慢影像可切換至中顯示輸出更新頻率(例如20Hz、15Hz)；而靜態保持影像可切換至低顯示輸出更新頻率(例如5Hz、3Hz、0.3Hz)，然而本發明並不以此為限，若有強列節能需求，在動態影像時亦可切換至低顯示輸出更新頻率。於一實施例中，前述在靜態緩慢影像、靜態保持影像、文字模式或是特殊節能需求的動態影像時將顯示輸出更新頻率f_out調降之模式是為低頻模式，可使顯示輸出更新頻率f_out成為資料輸入更新頻率f_in的正整數分之一倍(可能包含其上下百分之十之範圍)，亦即f_out=f_in/N。

如上所述，於此實施例中，本發明的頻率調整單元102可具有兩組(高、低顯示輸出更新頻率)、三組(高、中、低顯示輸出更新頻率)或三組以上之掃描頻率。於一實施例中，該頻率調整單元至少有一掃描頻率低於20Hz。於另一實施例中，該頻率調整單元至少有一掃描頻率進一步低於5Hz。於另一實施例中，該頻率調整單元至少有一掃描頻率進一步低於1Hz。

此外，影像資訊進一步具有影像特性子分類，影像特性子分類至少包含全彩模式、圖像模式或文字模式、及或單調色系，頻率調整單元102可同時考量影像資訊之影像特性分類(動態、靜態緩慢、靜態保持)以及影像特性子分類(全彩模式、圖像模式、文字模式、單調色系)產生相對應的該顯示模式控制訊號。

舉例來說，對動態影像、靜態緩慢影像以及靜態保持影像可進一步將其分類為全彩模式/單調色系以及文字模式/圖像模式；也就是說，動態/靜態緩慢/靜態保持影像又可進一步全彩圖像、全彩文字、單色圖像、單色文字等至少四種子分類，但本發明並不以此為限。

需注意的是，於一實施例中，頻率調整單元102亦可不經過調整，而直接根據前述之影像資訊，提供一個低於等於30Hz之顯示輸出更新頻率。

請參照第1B圖，其繪示根據本發明之第二具體實施例中一種電子裝置系統1的功能方塊圖。於本實施例中，暫存器100、頻率調整單元102、控制電路104、驅動電路120以及顯示面板122均設置於顯示裝置12中。因此，上述之動態調整機制，於本實施例中可獨立於顯示裝置12本身中以主動式之方式運作，而不需要如第1A圖所示，是由驅動電路120被動地由控制電路104依據頻率調整單元102傳送的顯示模式控制訊號來運作動態調整機制。

顯示裝置12中所包含的硬體元件並不以第1A圖及第1B圖為限。需注意的是，顯示裝置12於不同實施例中，可為液晶顯示裝置、電子泳動法顯示裝置、電子濕潤法顯示裝置，或有機發光二極體顯示裝置。如以液晶顯示裝置為例，則顯示裝置12尚可能包含時序控制電路、訊號接收介面等等。

請參閱第2圖。第2圖繪示根據本發明之第三具體實施例中一種電子裝置系統1的功能方塊圖。於本實施例中，電子裝置系統1係未設置頻率調整單元102，因此，在暫存器100接收畫面資料的輸入，並暫存影像資訊後，將可使控制電路104據以控制驅動電路120以驅動顯示面板122，直接輸出具有一個低於等於30Hz之顯示輸出更新頻率之顯示畫面。

請參閱第3A圖，其繪示顯示裝置12中像素單元30的俯視示意圖。以液晶顯示器裝置為例，其中顯示面板122包含複數個像素單元30(如1024*768個像素單元30)，則像素單元中包含一個液晶電容Clc，驅動電路120包含複數個儲存電容單元Cst，儲存電容單元Cst分別對應該等液晶電容Clc。一般來說，液晶電容Clc的電壓準位則代表顯示訊號的內容。儲存電容單元Cst與液晶電容Clc並聯，儲存電容單元Cst主要用來維持顯示訊號的電壓準位，當顯示輸出更新頻率降低時，上述電容的更新週期變長，可能造成電壓維持率下降，導致顯示失真。然而於本發明中，其中該等儲存電容單元Cst之電容值明顯大於該等液晶電容Clc，藉此，提高顯示訊號的電壓維持率。於一實施例中，該等儲存電容單元Cst之電容值大於等於該等液晶電容Clc之電容值之十倍甚或五十倍。藉此，提高顯示訊號的電壓維持率。

請參閱第4圖。第4圖為本揭示內容一實施例中，像素單元40的俯視示意圖。本實施例中的像素單元40中的儲存電容單元Cst實質上更包含複數個儲存電容區塊Cst1、Cst2以及Cst3。這些儲存電容區塊Cst1、Cst2以及Cst3可以根據顯示模式控制訊號，來控制其連接形式，而達到改變儲存電容單元Cst電容值大小之功效。藉由內置開關400、402以及控制訊號線G1與G2的設置，儲存電容區塊Cst1、Cst2以及Cst3之連接將可依據因應驅動模式、需求之改變或是顯示模式如前述驅動頻率之改變，或是根據一個低顯示輸出更新頻率，來進行適當的調整。內置開關400、402之控制可對應各掃描線分別控制各掃描線上的像素單元40中的儲存電容單元Cst之電容值大小，或是統一一起控制整個液晶顯示面板122上的像素單元40中的儲存電容單元Cst之電容值大小。

舉例來說，如果前述顯示模式控制訊號使得驅動電路120之顯示輸出更新頻率f_out維持較高的更新頻率值，則可藉由使用部份的儲存電容單元Cst(如僅使用儲存電容區塊Cst1)，來維持液晶電容Clc內的電壓穩定性。然而在顯示輸出更新頻率f_out大幅下降的情形下，可藉由使用全部的儲存電容區塊Cst1、Cst2以及Cst3來提高儲存電容單元Cst的電容值，使更新週期變長的液晶電容Clc足以維持其電壓位準。

而另一實施例中，儲存電容單元Cst之電容值可依據顯示裝置12的光源類型如穿透式或是反射式來調整，亦或根據顯示裝置12之顯示類型如雙穩態、三穩態進行。

需注意的是，此可調整之儲存電容單元Cst之設計可應用於各種不同類型之顯示器如薄膜電晶體液晶顯示器、矽單晶反射式(Liquid Crystal on Si-Wafer)液晶顯示器及氧化物薄膜電晶體液晶顯示器、電子泳動法、電子濕潤法(Electrode Wetting)等等。

根據不同的顯示模式、不同的顯示輸出更新頻率、不同的儲存電容單元Cst值以及不同的驅動方式，驅動電路120可利用不同的驅動方式，藉由不同大小的驅動電流Id來將影像資訊顯示於顯示面板122上。

請再次參照第3A圖。為了使影像資訊能夠顯示於顯示面板122上，驅動電路120可根據前述的顯示輸出更新頻率掃描以逐列藉由閘極控制訊號Vg打開各列像素單元122的閘極，並由驅動電流Id對像素單元122進行充電。本實施例中的驅動電流Id，可以藉由改變電流供應接腳數目或且以及其上的分流電路來進行大小之調整。

請同時參照第5圖。第5圖為本揭示內容一實施例中，電流供應晶片5之方塊圖。電流供應晶片5可設置於驅動電路如源極驅動器或閘極驅動器，或是時序控制器中。電流供應晶片5包含複數電流供應接腳50。一個電流供應接腳50可提供電流值為I的驅動電流，且一般每一電流供應接腳50所能提供之電流均有其上限限制，因此在不同的需求中，可由兩個或兩個以上的電流供應接腳50來提供驅動電流(如2I、3I、4I...等)，以供應至掃瞄線或資料線，並進一步傳送至液晶顯示面板122上。並且，電流供應接腳50上更可設置分流電路52如電阻之組合，以達到供應非整數倍的驅動電流Id(如(3/2)*I、(5/4)*I...等)之功效。舉例來說，第5圖中的電流供應晶片5其中三個電流供應接腳50各提供電流值為I的驅動電流，而其中一個電流供應接腳提供電流值為(1/2)*I的驅動電流，因此此四個電流供應接腳50共可提供(7/2)*I的驅動電流。

請參照第6圖。第6圖為液晶分子在其長軸方向與電場方向垂直及平行之狀態的示意圖。液晶分子在與電場方向平行或垂直液晶長軸時，可分別感受到ε_// 與ε_⊥ 兩種不同的介電常數。液晶分子之等效電容與電場之關係可由下列式子表示：

C=ε_r ε₀ ‧　(A/d)

因此，液晶電容Clc在液晶分子與電場方向平行或垂直之電容值C_// 及C_⊥ 可表示為如下的式子：

C_// =ε_// ε₀ ‧　(A/d)

C_⊥ =ε_⊥ ε₀ ‧　(A/d)

上述液晶電容Clc在平行液晶長軸方向的電容值C_// 與介電係數ε_// ，以及在垂直液晶長軸方向的電容值與C_⊥ 介電係數ε_⊥ 是為頻率的函數，亦即可表示為如下的式子：

C_// =C_// (f)；C_⊥ =C_⊥ (f)

ε_// =ε_// (f)；ε_⊥ =ε_⊥ (f)

請再參照第7圖。第7圖為介電係數ε_// 、介電係數ε_⊥ 以及二者間的差Δε(亦即介電異方性)與頻率之關係圖。因此以正型液晶為例，在低頻時，液晶將呈現正的介電異方性，並在高頻時呈現負的介電異方性。由此正介電係數轉變成負介電係數之頻率稱為交越(cross-over)頻率fc，與液晶分子結構及偶極特性有關。Δε與頻率之依存性可被利用來控制液晶分子主軸的順向。

而液晶分子在施加電壓V產生的電場E(V)之情形下，液晶分子會受力重新排列。其排列之形式可由一指向矢函數表示：

n=n(x,y,z,E(V))

而其在電場中的電位移則可表示為：D=ε．E(V)

液晶電容Clc之等效電容值C可進一步表示為：C=C(f,E(V))或是C=C(f,ε．E(V))

由上述可知，液晶電容Clc將和頻率高度相關。在顯示輸出更新頻率f_out變動時，液晶電容Clc之電容值與其介電係數ε將會隨之改變。於一實施例中，在低頻模式下，液晶顯示面板122的顯示輸出更新頻率f_out將大幅降低。因此，液晶電容Clc的更新週期將拉長，且液晶電容Clc將提高。於另一實施例中，液晶分子之排列與特性亦與溫度相關，電子裝置系統1可能在兩種溫度、或兩種以上溫度之操作環境下運作，因此液晶電容Clc亦會隨著顯示面板122所在的環境溫度或壓力而改變。

為了能夠在不同的頻率模式、不同的溫度以及不同的壓力下維持電壓位準，儲存電容單元Cst的電容值可藉由前述的方式調增。因此，可以將驅動電流Id之電流值提升，以較大的電流對儲存電容單元Cst進行充電，達到維持電壓位準之功效。如第8圖所繪示，在頻率調整單元102調整之低頻模式(fl)或是直接輸出一個低顯示輸出更新頻率之情形下的驅動電流Ifl可以調整為較高頻(fh)模式下的驅動電流Ifh更大的電流值。上述之實施例中，驅動電流Id是因應顯示輸出更新頻率以及儲存電容單元Cst之改變來進行調整。於其他實施例中，驅動電流Id亦可隨不同之驅動模式如溫度變化或是不同之顯示模式以進行調整。

類似地，根據不同的顯示模式、不同的顯示輸出更新頻率、不同的儲存電容單元Cst值以及不同的驅動方式，驅動電路120可利用閘極控制訊號Vg控制不同的充電時間長度來進行充電。於一實施例中，在頻率調整單元102調整之低頻模式或是直接輸出一個低顯示輸出更新頻率之情形下，液晶顯示面板122的顯示輸出更新頻率f2將大幅降低。因此，液晶電容Clc的更新週期將拉長。為了能夠維持其電壓位準，儲存電容單元Cst的電容值可藉由前述的方式調增。因此，可以藉由改變閘極控制訊號Vg之開啟時間的長度而將充電時間長度調增，以在相同的時間內以較長的時間對儲存電容單元Cst進行充電，達到維持電壓位準之功效。如第9圖所繪示，在低頻模式下(fl)的充電時間長度Tfl可以調整為較高頻(fh)模式下的充電時間長度Tfh更大的時值。

需注意的是，於一實施例中，驅動電流以及充電時間長度可同時因應對方的改變而進行驅動方式的調整，以達到最佳的顯示效果。

於一實施例中，根據不同的顯示模式、不同的顯示輸出更新頻率、不同的儲存電容單元Cst值以及不同的驅動方式，驅動電路120可利用不同的驅動電路驅動補償方法暨參數來進行充電。請參照第10圖及第11圖。第10圖繪示三階驅動方式之示意圖，第11圖則繪示對應三階驅動方式下，所需調整的補償電壓量△Vp之示意圖。由於在不同的顯示輸出更新頻率下，液晶電容Clc以及儲存電容單元Cst將會隨之改變，據此由於電容的耦合效應所產生的穿通(feed through)電壓也將會不同。因此，欲補償的電壓量也將不同。舉例來說，在頻率調整單元102調整之低頻模式或是直接輸出一個低顯示輸出更新頻率之情形下，由於相對應的液晶電容Clc以及儲存電容單元Cst將變大，因此欲補償的電壓也將相應變大。

因此，於一實施例中，驅動補償方法暨參數可以藉由調整如第10圖所繪示的下拉補償電壓Vge達成。下拉補償電壓Vge是為了補償第n列的像素單元而對第n-1列像素單元的閘極控制訊號Vg進行電壓準位的下拉。或者，整體驅動波形如其寬度、電壓差、高度、切角斜率或時序均可隨之調整。於其他實施例中，驅動補償方法暨參數是藉由改變或內建數組伽瑪曲線及參數、液晶起始電壓、液晶轉動電壓或電晶體臨界電壓來進行調整。

如第3A圖所繪示，於此實施例中，本發明的驅動電路120為採用雙閘極架構142之非晶矽薄膜電晶體、氧化物薄膜電晶體(Oxide TFT)，以使驅動電路120的漏電流降低，漏電流降低有助於提高顯示訊號的電壓維持率。其中，雙閘極架構142可為雙閘極之薄膜電晶體或是輕摻雜汲極薄膜電晶體。於一實施例中，驅動電路120之關閉狀態漏電流可小於等於10^-13 安培，於另一實施例中，驅動電路120之關閉狀態漏電流可進一步小於等於10^-14 安培。

然而，於另一實施例中，驅動電路中對應每一像素單元可包含單閘極或雙閘極薄膜電晶體架構142’，如非晶矽薄膜電晶體、氧化物薄膜電晶體(Oxide TFT)，如第3B圖所示。氧化物薄膜電晶體的製備主要是將原本應用於非晶矽薄膜電晶體的矽材料部分置換成a-IGZO(amorphous Indium Gallium Zinc Oxide)來形成薄膜電晶體，其優勢在於光罩製程數少，成本較低溫多晶矽低溫多晶矽薄膜電晶體製程為低，同時薄膜電晶體基板表面平整度佳，可以應用於5代線以上的基板生產。有機薄膜電晶體具有大導通電流特性以及高載子遷移率特性，因此除可以使關閉狀態漏電流小於等於10^-12 安培，或進一步小於等於10^-13 安培外，亦可使其導通狀態下的電流較一般的薄膜電晶體為大，可加速充電之效率。

實質上，目前常見的液晶顯示技術，主要有非晶矽薄膜電晶體(a-Si TFT)、低溫多晶矽(Low Temperature poly-silicon；LTPS)薄膜電晶體、微晶矽薄膜電晶體(μ-Si TFT)技術以及氧化物(Oxide TFT)薄膜電晶體。以目前市場上主要的液晶薄膜電晶體技術，不管是通稱、還是主流生產製程技術，指的多是非晶矽薄膜電晶體，相較於低溫多晶矽薄膜電晶體，非晶矽薄膜電晶體的產能大、生產的製程較短、成本也較低。但採用低溫多晶矽薄膜電晶體，除了材料與元件本身之信賴性高於非晶矽薄膜電晶體外，，低溫多晶矽薄膜電晶體之漏電流(Ioff)較大，不合適用於省電之目的。因此，有許多業者致力於發展新式技術，希望能提高背板薄膜電晶體的電子移動率，同時降低因矽結晶不均勻所造成的亮度不均現象(mura)，加快生產速度並壓低生產成本。

微晶矽薄膜電晶體以及氧化物薄膜電晶體都具有高電子移動率，低漏電流表現上亦比非晶矽薄膜電晶體為佳。主要是利用獨自開發的dLTA(Diode Laser Thermal Annealing)製程，其技術重點在於使用波長800nm的紅外線雷射，每秒150nm的速度，進行掃瞄式的矽結晶製程，製造出電子移動率介於0-10cm2/Vs的薄膜電晶體，實驗結果電子移動率約可達到3.1cm2/Vs。

目前也有不少廠商致力於開發氧化物薄膜電晶體的材料與技術，希望能以全新的材料和製程，實現高電子移動率與低成本的背板製造。氧化物薄膜電晶體的製備主要是將原本應用於非晶矽薄膜電晶體的矽材料部分置換成a-IGZO(amorphous Indium Gallium Zinc Oxide)來形成氧化物薄膜電晶體，其優勢在於光罩製程數少，成本較低溫多晶矽薄膜電晶體製程為低，同時基板表面平整度佳，可以應用於5代線以上的基板生產。

因此由以上可知，雙閘極薄膜電晶體架構或是雙薄膜電晶體架構，均較單閘極薄膜電晶體之架構有更佳的表現。而利用微晶矽薄膜電晶體或氧化物薄膜電晶體所形成的背板，亦較非晶矽薄膜電晶體有更好的表現。

於一實施例中，該液晶顯示裝置12之驅動電路120更包含行反轉(row inversion)驅動或圖框反轉(frame inversion)驅動。

於上述段落中，本發明揭露具有可動態調整更新頻率的液晶顯示裝置以及利用(多)雙薄膜電晶體驅動電路的像素單元或是單閘極、或雙閘極之薄膜電晶體，如非晶矽薄膜電晶體、氧化物薄膜電晶體，可動態改變電容值之儲存電容的設計以及可動態調整之驅動電流、充電時間與驅動補償方法暨參數，以最佳的驅動方式達到低更新頻率驅動的液晶顯示裝置。在本發明之更新頻率可動態調整的液晶顯示裝置中，液晶顯示裝置可根據當時顯示的影像資訊之影像特性分類(如動態、靜態、圖像、文字、快速改變、緩慢改變等)相對應調整驅動電路之顯示更新頻率，藉由採用較低的顯示更新頻率達到省電的效果。其中該頻率調整單元至少有兩組或兩組以上之掃描頻率。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧電子裝置系統

10‧‧‧主機

100‧‧‧暫存器

102‧‧‧頻率調整單元

104‧‧‧控制電路

12‧‧‧顯示裝置

120‧‧‧驅動電路

122‧‧‧顯示面板

142‧‧‧雙閘極架構

142’‧‧‧單閘極或雙閘極薄膜電晶體架構

30‧‧‧像素單元

400、402‧‧‧內置開關

40‧‧‧像素單元

50‧‧‧電流供應接腳

5‧‧‧電流供應晶片

52‧‧‧分流電路

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A圖繪示根據本發明之第一具體實施例中一種電子裝置系統的功能方塊圖；

第1B圖繪示根據本發明之第二具體實施例中一種電子裝置系統的功能方塊圖；

第2圖繪示根據本發明之第三具體實施例中一種電子裝置系統的功能方塊圖；

第3A圖繪示液晶顯示裝置中像素單元的俯視示意圖；

第3B圖繪示液晶顯示裝置中像素單元的俯視示意圖；

第4圖為本揭示內容一實施例中，像素單元的俯視示意圖；

第5圖為本揭示內容一實施例中，電流供應晶片之方塊圖；

第6圖為液晶分子在其長軸方向與電場方向垂直及平行之狀態的示意圖；第7圖為介電係數ε_∥ 、介電係數ε_⊥ 以及二者間的差△ε與頻率之關係圖；第8圖繪示不同驅動模式及顯示模式下，驅動電流之示意圖；第9圖繪示不同驅動模式及顯示模式下，閘極控制訊號所決定之充電時間長度之示意圖；第10圖繪示三階驅動方式之示意圖；以及第11圖繪示對應三階驅動方式下，所需調整的補償電壓量之示意圖。

1．．．電子裝置系統

10．．．主機

100．．．暫存器

102．．．頻率調整單元

104．．．控制電路

12．．．顯示裝置

120．．．驅動電路

122．．．顯示面板

Claims

一種電子裝置系統，至少包含：一暫存器，用來暫存一影像資訊，該影像資訊包含一資料輸入更新頻率；一顯示模式運算單元，根據該影像資訊之一影像特性分類，經運算判斷後動態地產生一顯示模式控制訊號；一顯示裝置，包含一顯示面板，該顯示面板至少包含複數像素單元；以及一控制電路，根據該顯示模式控制訊號控制該顯示面板之一顯示模式及一驅動模式，俾藉由一頻率調整單元來調整該顯示面板之一顯示輸出更新頻率。
如請求項1所述之電子裝置系統，其中該頻率調整單元可以是根據該顯示模式控制訊號控制該顯示面板之該顯示模式及該驅動模式來動態的調整該顯示面板之一顯示輸出更新頻率。
2所述之電子裝置系統，其中該頻率調整單元可以是根據該影像資訊來提供一低於等於30Hz之顯示輸出更新頻率。
2所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率包含兩個或兩個以上之頻率值。
2所述之電子裝置系統，其中該資料輸入更新頻率包含一基頻以及其正整數倍之更新頻率值。
如請求項5所述之電子裝置系統，其中該基頻具有介於55~85赫茲之頻率值。
2所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率於一倍頻模式下為該資料輸入更新頻率之正整數倍上下百分之十的範圍內。
如請求項7所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率於該倍頻模式下包含有高於等於100Hz之一更新頻率值。
2所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率於一低頻模式下，為該資料輸入更新頻率之正整數分之一倍上下百分之十的範圍內。
如請求項2所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率包含有低於等於30Hz之一更新頻率值。
2所述之電子裝置系統，其中該影像資訊之該影像特性分類可為一動態影像、一緩慢影像、一靜態保持影像或一文字模式。
2所述之電子裝置系統，其中該顯示模式運算單元在該顯示裝置外，該控制電路之該頻率調整單元為一被動式的接受該電子裝置系統之顯示模式運算單元的該顯示模式控制訊號來控制。
如請求項12所述之電子裝置系統，其中該控制電路在該顯示裝置外，或在該顯示裝置內。
2所述之電子裝置系統，其中該顯示模式運算單元在該顯示裝置內，該顯示裝置為一主動式的將該顯示模式控制訊號，來控制該控制電路之該頻率調整單元。
2所述之電子裝置系統，該顯示裝置之顯示面板為一液晶顯示面板、一電子泳動法顯示面板、一電子濕潤法面板，或一有機發光二極體面板。
如請求項1所述之電子裝置系統，該顯示裝置更儲存電容單元，該控制電路控制該顯示面板之該顯示模式及該驅動模式，藉此以動態的調整該顯示面板之一驅動方法和一控制電路補償架構。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該驅動方法包含動態調整該顯示面板之一充電時間長度。
如請求項17所述之電子裝置系統，其中動態調整該顯示面板之該充電時間長度是藉由調整一閘極控制訊號之一開啟時間達成。
如請求項17所述之電子裝置系統，其中該控制電路更用以動態調整該液晶顯示面板之該顯示輸出更新頻率，該充電時間長度隨該顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變，當該顯示輸出更新頻率調增時，該充電時間長度隨之調降，當該顯示輸出更新頻率調降時，該充電時間長度隨之調增。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該驅動方法包含動態調整該顯示面板之一驅動電流大小。
如請求項20所述之電子裝置系統，當該控制電路調整該驅動電流，該驅動電流數值調整可以成一簡單倍數比例。
如請求項20所述之電子裝置系統，當該控制電路調整該驅動電流，是藉由改變該液晶顯示裝置中之一驅動電路之一電流供應接腳數目或/及和其上之一分流電路來進行調整。
如請求項20所述之電子裝置系統，其中該控制電路更用以動態調整該液晶顯示面板之一顯示輸出更新頻率，該驅動電流隨該顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變，其中當該顯示輸出更新頻率調增時，該驅動電流隨之調降，當該顯示輸出更新頻率調降時，該驅動電流隨之調增。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率具有兩個或兩個以上之頻率。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率於一低頻模式下，為該資料輸入更新頻率之正整數分之一倍上下百分之十的範圍內。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率為小於55Hz、或大於75Hz之一頻率值。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該電子裝置系統是在兩種溫度、或兩種以上溫度之操作環境。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該顯示面板之該等儲存電容各包含複數個儲存電容區塊，該等儲存電容之等效電容值之大小根據該顯示模式控制訊號，控制該等電容區塊間之電性連接形式進行調整。
如請求項28所述之電子裝置系統，其中該顯示面板之該驅動電流是根據該等儲存電容之等效電容值之調整進行改變或調變，其中當該等儲存電容之等效電容值調增時，該驅動電流隨之調增，當該等儲存電容之等效電容值調降時，該驅動電流隨之調降。
如請求項28所述之電子裝置系統，其中該顯示面板之該充電時間長度是根據該等儲存電容之等效電容值之調整進行改變或調變，其中當該等儲存電容之等效電容值調增時，該充電時間長度隨之調增，當該等儲存電容之等效電容值調降時，該充電時間長度隨之調降。
如請求項16所述之電子裝置系統，其中該驅動電路中對應每一該等像素單元至少包含兩個或兩個以上的薄膜電晶體開關、一雙閘極薄膜電晶體、一輕摻雜汲極薄膜電晶體，其中該驅動電路之一關閉狀態漏電流小於等於10^-12 安培。
如請求項31所述之電子裝置系統，其中該驅動電路之一關閉狀態漏電流進一步小於等於10^-13 安培。
如請求項16、31、32所述之電子裝置系統，其中該驅動電路中對應每一該等畫素單元之一閘極單元為一非晶矽薄膜電晶體、一氧化物薄膜電晶體(Oxide TFT)。
如請求項16所述之電子裝置系統，該顯示裝置之顯示面板為一液晶顯示面板、一電子泳動法顯示面板、一電子濕潤法面板、一矽單晶反射式液晶顯示器，或一有機發光二極體面板。
如請求項1所述之電子裝置系統，其中該顯示裝置更包含複數儲存電容單元，且該控制電路控制該顯示面板之該顯示模式及該驅動模式，藉此以調整該顯示面板包含之該等像素單元之一驅動補償方法暨參數。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該控制電路更用以動態調整該顯示面板之一顯示輸出更新頻率，該驅動補償方法暨參數隨該顯示輸出更新頻率之變化進行改變或調變。
如請求項36所述之電子裝置系統，其中該顯示輸出更新頻率於一倍頻模式下為該資料輸入更新頻率之正整數倍上下百分之十之內，且該驅動補償方法暨參數係於該倍頻模式下進行調整。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該顯示面板之各該等儲存電容包含複數個儲存電容區塊，該等儲存電容之電容值之大小根據該顯示模式控制訊號控制該等電容區塊間之電性連接形式進行調整，該驅動補償方法暨參數是根據該等儲存電容之電容值之調整來進行改變或調變。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該驅動補償方法暨參數是藉由改變或內建數組伽瑪曲線及其參數來進行調整。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中調整該驅動補償方法暨參數是藉由改變一起始電壓或轉動電壓來進行調整。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中調整該驅動補償方法暨參數是藉由改變一驅動波形以補償於該不同顯示模式或且和不同之一驅動電壓下之一電壓耦合效應來進行調整。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該驅動波形之調整是藉由變動一驅動波形之一寬度、一電壓差、一高度、一切角斜率或一時序以改變。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該顯示裝置為一電濕法(Electrode Wetting)顯示裝置、一電泳法顯示裝置、一有機發光二極體顯示裝置或一液晶顯示裝置。
如請求項35所述之電子裝置系統，其中該顯示裝置為一液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置之一液晶顯示模式為雙穩態或多穩態或不同液晶相之液晶顯示模式。