專利名稱：降低液晶面板在待機模式時功率耗損的驅動電路及方法
技術領域：
本發明提供一種降低液晶面板損耗功率的方法，尤指一種用來降低液晶面板在待機模式時功率耗損的方法。
背景技術：
液晶面板操作在正常模式時，能夠提供全彩、高對比以及反應速度快的顯示畫面，但是由于一數據線上必須傳送較高的電壓以及較快的頻率，相對的也需要損耗較多的功率。一般功率的計算是用CV2F+IsV，C為電容值，V為電壓值，F為頻率，而Is為靜態電流，電容值及電壓值通常決定于該液晶面板的大小及解析度，而頻率則決定于解析度及一第一開關的性能。為了降低功率的損耗，當該液晶面板進入待機模式時，可以藉由一內部電路使得該液晶面板以低灰度的方式顯示一靜態畫面，使得該數據線上傳送較低的電壓及較慢的頻率，節省功率的損耗。
請參考圖1A及圖1B，圖1A為已知將數字存儲器22整合于像素驅動器10的示意圖，圖1B為圖1A像素驅動器10操作的模擬電壓的示意圖。如圖1A所示，像素驅動器10包括有一第一開關12、一儲存電容14以及一液晶電容16，由一掃描線20控制開啟第一開關12將一數據線18上的數據傳送至液晶電容16，儲存電容14和液晶電容16并聯在一起，用來維持液晶電容16的電壓穩定。像素驅動器10還包括一數字存儲器22，其第一端通過一第二開關26連接至液晶電容16的一端，其第二端通過一第三開關24連接至液晶電容16的同一端。而液晶電容16的另一端則連接至一共同電壓VCOM，該共同電壓VCOM為一反轉(swing)的電壓，第二開關24及第三開關26的開啟及關閉分別由一第一控制線28及一第二控制線30來控制。當液晶面板操作在正常模式時，第一控制線28關閉第二開關24，第二控制線30關閉第三開關26，數據線18上的數據將通過第一開關12傳入液晶電容16。當液晶面板進入預備模式時，液晶電容16中的數據可能為一高電壓或一低電壓，而圖1B即顯示液晶面板進入預備模式時液晶電容16中的數據為高電壓的狀況。如進入預備模式時液晶電容16中的數據為高電壓的狀況。如圖1B所示，當液晶面板進入預備模式時，第一控制線28會開啟第二開關24來將液晶電容16內儲存的高電壓傳送至數字存儲器22中，接著液晶面板進入待機模式，配合共同電壓VCOM的反轉周期，交互的開啟與關閉第三開關26以及第二開關24，使得液晶電容16兩端保持著一固定的壓差量，而使液晶面板顯示出一黑畫面。若數字存儲器22在預備模式時儲存的為一低電壓，則藉由第二開關24、第三開關26交互的切換開啟以及共同電壓VCOM的反轉，液晶電容16的兩端會不具壓差，而使液晶面板顯示出一白畫面。使用數字存儲器22來儲存液晶電容16的電壓，可以暫時停止數據線18上傳送的高頻電壓，達到節省功率損耗的目的。
請參考圖2，圖2為已知將動態存儲器整合于像素驅動器32的示意圖。為了說明的簡潔，圖中相同的元件仍使用相同的標號。如圖2所示，除了一般像素驅動器包括的第一開關12、儲存電容14以及液晶電容16之外，像素驅動器32還包括一選擇開關34、一互補選擇開關36、一第一連接開關38、一第二連接開關40以及一地址開關42。當液晶面板操作在正常模式時，由掃描線20開啟第一開關12及地址開關42，一更新信號線44關閉第一連接開關38及第二連接開關40，將數據線18上的數據傳送至儲存電容14。若儲存電容14儲存的為一高電壓，則開啟選擇開關34，將一參考電壓線46上的數據傳送到液晶電容16，若儲存電容14儲存的為一低電壓，則關閉選擇開關34，此時液晶電容16便會維持住電壓。也就是說，液晶電容16的電壓決定于掃描線20開啟第一開關12及地址開關42的時間，利用掃描線20導通脈沖的寬度來控制液晶電容16的電壓。當液晶面板操作在待機模式時，掃描線20將關閉第一開關12及地址開關42，更新信號線44開啟第一連接開關38及第二連接開關40。此時若儲存電容14儲存的為一高電壓，則會開啟選擇開關34，關閉互補選擇開關36，將參考電壓線46上的數據通過第一連接開關38傳送至液晶電容16，液晶面板顯示出一黑畫面。若儲存電容14儲存的為一低電壓，則會關閉選擇開關34，而開啟互補選擇開關36，將共同電壓VCOM通過第二連接開關40傳送至液晶電容16，液晶面板顯示出一白畫面。如此一來，液晶面板操作在待機模式時，儲存電容14就好比一個動態存儲器單元記錄著液晶電容16的電壓，可以暫時停止數據線上傳送的高頻電壓，達到節省功率損耗的目的。
由上述可知，液晶面板操作在正常模式時，數據線18上傳送較高的電壓以及較快的頻率，相對地也會損耗較多的功率，故在液晶面板進入待機模式后，利用加在像素驅動器內部的存儲器單元來儲存當時的電壓，使液晶面板顯示白畫面或黑畫面。然而，圖1的像素驅動器10由于將數字存儲器22整合于其中，像素驅動器10所使用的晶體管數目或信號線數可能會過多而使得像素驅動器10只適用于反射式或半反射半穿透式的液晶面板中。而圖2的像素驅動器32中的共同電壓VCOM并非反轉的電壓，不符合小尺寸省電目的的應用。
發明內容
因此本發明的主要目的是提供一種用來降低一液晶面板于待機模式時功率耗損的方法，以解決上述問題。
本發明的權利要求提供一種用來降低一液晶面板在待機模式時功率耗損的方法，該液晶面板包括多個像素驅動器及多個數據驅動器，每一像素驅動器包括一液晶電容、一儲存電容、一選擇電路以及四個開關。每一數據驅動器包括一位移暫存器、一比較器及數個開關。該方法包括(a)將該信號線的數據傳至該數據線，并開啟該第二開關，且關閉該第四開關，以將該數據線傳來的數據傳至該液晶電容及該儲存電容以及(b)將該信號線的數據傳至該比較器，使用該比較器比較該信號線傳來的數據及該參考電壓的大小并將該比較器輸出的相對應的控制信號經由該數據線傳至該像素驅動器的選擇電路，并開啟該第四開關及關閉該第二開關以使該選擇電路依據該控制信號輸出一相對應的顯示信號至該液晶電容。
圖1A為已知將數字存儲器整合于像素驅動器的示意圖。
圖1B為圖1A像素驅動器操作的模擬電壓的示意圖。
圖2為已知整合動態存儲器的像素驅動器的示意圖。
圖3為本發明像素驅動器及數據驅動器的示意圖。
圖4為圖3像素驅動器及數據驅動器操作的時序圖。
圖5A及圖5B為圖3像素驅動器及數據驅動器操作的模擬電壓的示意圖。
圖6為本發明數據驅動器第二實施例的示意圖。
附圖標記說明10已知像素驅動器12第一開關14儲存電容 16液晶電容18數據線20掃描線22數字存儲器24第二開關26第三開關 28第一控制線30第二控制線32已知像素驅動器34選擇開關 36互補選擇開關38第一連接開關 40第二連接開關42地址開關 44更新信號線46參考電壓線50本發明像素驅動器52本發明數據驅動器 54第二開關56選擇電路 58第三開關60第四開關 62第二脈沖64比較器66第七開關68第八開關 70第五開關72第六開關 74第一脈沖76位移暫存器78訊號線80電平調整器82緩沖器84數字/模擬轉換器 86 V50％88 VCOM90 XVCOM具體實施方式
請參考圖3，圖3為本發明像素驅動器50及數據驅動器52的示意圖。液晶電容16經由一第二開關54連接于儲存電容14，第一開關12連接于儲存電容14與數據線18之間。像素驅動器50還包括一選擇電路56，其輸入端經由一第三開關58連接于儲存電容14，輸出端經由一第四開關60連接于液晶電容16。像素驅動器50還包括掃描線20用來控制第一開關12，一第二脈沖62用來控制第二開關54、第三開關58以及第四開關60。而第二開關54及第四開關60為一互補的開關，也就是當第二開關54開啟時，第四開關60關閉，而第二開關54關閉時，第四開關60開啟。此外，儲存電容14及液晶電容16的接地端連接于共同電壓VCOM，共同電壓VCOM可以為一穩定的電壓或一反轉(swing)的電壓，使用反轉的電壓只需較小的峰值電壓即可達到相同的電壓差，達到節省功率的目的，本實施例中的共同電壓VCOM以反轉的電壓作為說明。本發明數據驅動器52包括一比較器64的輸出端經由一第七開關66連接于數據線18，其輸入端經由一第八開關68連接于一第五開關70，而數據線18經由一第六開關72連接于第五開關70。數據驅動器52還包括一第一脈沖74用來控制第六開關72、第七開關66及第八開關68，而第六開關72及第八開關68為一互補的開關，第七開關66及第八開關68則為同時開啟，同時關閉。本發明液晶面板還包括位移暫存器76(shiftregister)，用來控制第五開關70，第五開關70連接于一訊號線78(video line)上，當第五開關70開啟時，訊號線78上的數據會依據第一脈沖74的信號被傳至數據線18上或比較器64中。此外，圖3中的比較器64及選擇電路56可以為任意一種電路結構，但為了能使像素驅動器50應用于穿透式液晶面板之中，應盡量的減少選擇電路56所使用的晶體管的數目。
當液晶面板操作在正常模式時，數據驅動器52的第六開關72開啟，第七開關66及第八開關68關閉，像素驅動器50的第一開關12及第二開關54開啟，第三開關58及第四開關60關閉。在第五開關70開啟時，訊號線78上的數據經由第六開關72傳送至數據線18，再由數據線18經由第一開關12對儲存電容14及液晶電容16充電。當液晶面板操作在省電模式時，會先進入預備模式，數據驅動器52的第六開關72關閉，第七開關66及第八開關68開啟，像素驅動器50的第一開關12、第三開關58及第四開關60開啟，第二開關58關閉。在第五開關70開啟時，訊號線78上的數據經由第八開關68傳送至比較器64與一參考電壓V50％86作比較后輸出一控制信號，該控制信號經由第七開關66傳送至數據線18，再經由第一開關12及第三開關58傳送至選擇電路56及儲存電容14中，選擇電路56依據該控制信號經由第四開關60輸出一相對應的顯示信號至液晶電容16。參考電壓V50％86為一50％穿透率的像素電壓，若訊號線78的電壓高于參考電壓V50％86，選擇電路56依據該控制信號輸出一反向共同電壓XVCOM90使液晶電容16兩端為一高電壓而控制液晶面板顯示黑畫面，反向共同電壓XVCOM90是與共同電壓VCOM86為一互補的電壓信號。相反地，若訊號線78的電壓低于參考電壓V50％86，選擇電路56依據該控制信號輸出共同電壓VCOM88使液晶電容16兩端為一低電壓而控制液晶面板顯示白畫面。此后，進入待機階段，上述由選擇電路決定而輸入液晶電容的黑畫面(XVCOM)或白畫面(VCOM)電壓會一直被注入液晶電容中，直到水平驅動電路(data driver)及垂直驅動電路(scandriver)被重新開啟，CK2又降為Low，又回到正常操作模式為止。
請參考圖4，圖4為圖3像素驅動器及數據驅動器操作的時序圖。如圖4所示，CK1為第一脈沖的信號，CK2為第二脈沖的信號，SL為掃描線的信號，SR為位移暫存器的信號。液晶面板操作在正常模式時可分為兩個階段，分別為充電階段(charging)以及維持階段(holding)。在充電階段，第一脈沖74開啟第六開關72并且關閉第七開關66及第八開關68，第二脈沖62開啟第二開關54并且關閉第三開關58及第四開關60，掃描線20開啟第一開關12，位移暫存器76開啟第五開關70一段足夠的時間以將訊號線78上的數據經由數據線18傳送至儲存電容14及液晶電容16。接著進入維持階段，第一脈沖74及第二脈沖62的信號狀態維持不變，掃描線20關閉第一開關12，使得儲存電容14能輔助液晶電容16維持穩定的電壓。液晶面板操作在省電模式時可分為兩個階段，分別為預備階段(prestill)以及待機階段(still)。在預備階段，第一脈沖74關閉第六開關72并且開啟第七開關66及第八開關68，第二脈沖62關閉第二開關54并且開啟第三開關58及第四開關60，在掃描線20開啟第一開關12的一段時間之內，位移暫存器76開啟第五開關70一段足夠的時間以將訊號線78上的數據傳送至比較器64與參考電壓V50％86作比較，依據比較的結果輸出該控制信號至選擇電路56及儲存電容14中。此時，第一脈沖74開啟第六開關72并且關閉第七開關66及第八開關68，以確定比較器64的輸出結果，第二脈沖62的狀態維持不變。此時若訊號線78的電壓高于參考電壓V50％86，則該控制信號為一高電壓，使得選擇電路56輸出共同電壓VCOM88至液晶電容16。若訊號線的電壓低于參考電壓V50％86，則該控制信號為一低電壓，使得選擇電路56輸出反向共同電壓XVCOM90至液晶電容16，此時水平驅動電路(data driver)及垂直驅動電路(scan driver)被關閉。接著進入待機階段，上述由選擇電路決定而輸入液晶電容的黑畫面(XVCOM)或白畫面(VCOM)電壓會一直被注入液晶電容中，直到水平驅動電路(data driver)及垂直驅動電路(scan driver)被重新開啟，垂直驅動電路(scandriver)重新開始掃描，CK2又降為Low，又回到正常操作模式為止。
請參考圖5A及圖5B，圖5A及圖5B為圖3像素驅動器50及數據驅動器52操作的模擬電壓的示意圖。V(SCAN)為掃描線20的電壓，V(VIDEO)為訊號線78的電壓，V(50％)為參考電壓V50％86，V(CK1)為第一脈沖74的電壓，V(CK2)為第二脈沖62的電壓，V(COM)為共同電壓VCOM88，V(CLC)為液晶電容16的電壓。液晶面板操作在省電模式時，首先進入預備階段，第一脈沖74的電壓為低電壓關閉第六開關72并且開啟第七開關66及第八開關68，第二脈沖62的電壓為高電壓關閉第二開關54并且開啟第三開關58及第四開關60，當掃描線20的電壓升至高電壓開啟第一開關12后，暫存器76也升至高電壓開啟第五開關70，將訊號線78上的電壓傳送至比較器64與參考電壓V50％86作比較并且輸出該控制信號至數據線18，再經由第一開關12及第三開關58將該控制信號傳送至選擇電路56，接著暫存器76及掃描線20先后降至低電壓關閉第五開關70及第一開關12。當選擇電路56接收到比較器64輸出的該控制信號后，第一脈沖74的電壓便升至高電壓開啟第六開關72并且關閉第七開關66及第八開關68而進入待機階段，如圖5A中的V(CLC)及V(COM)所示，訊號線78上的電壓低于參考電壓V50％85，選擇電路56輸出共同電壓VCOM88至液晶電容16，液晶電容16兩端的壓差為零狀，液晶面板顯示白畫面。而如圖5B中的V(CLC)及V(COM0所示，訊號線78上的電壓高于參考電壓V50％86，選擇電路56輸出反向共同電壓XVCOM90至液晶電容16，液晶電容16兩端的壓差為四伏，液晶面板顯示黑畫面。
請參考圖6，圖6為本發明數據驅動器52第二實施例的示意圖。若數據線18上的數據信號為數字形式，則需在第五開關70及第六開關72之間加入一電平調整器80(level shifter)、一緩沖器82(buffer)以及一數字/模擬轉換器84(DAC)。數字形式的數據在進入數據線18前需先經過電平調整器80調整電平，再將調整后的數據皙時儲存在緩沖器82之中。若液晶面板操作在正常模式時，第一脈沖74會開啟第六開關72并且關閉第七開關66及第八開關68，則緩沖器82內所暫存的數據會被傳送至數字/模擬轉換器84轉換為模擬形式的數據經由第一開關12對儲存電容14及液晶電容16充電。若液晶面板操作在待機模式時，第一脈沖74會關閉第六開關72并且開啟第七開關66及第八開關68，這時暫存在緩沖器82內的最大位數據(MSB)經由第八開關68傳送至比較器64以數字的形式與參考電壓V50％86作比較，再由比較器輸出該控制信號經由第七開關66傳送至數據線18上，其余的操作過程皆與圖3相同，在此不再贅述。
由上述可知，本發明在一般的像素驅動器中加入第二開關54、第三開關58、第四開關60以及選擇電路56，另外在數據驅動器52中加入比較器64，利用第二開關54、第三開關58以及第四開關60的開啟與關閉，使得本發明的像素驅動器50操作在正常模式時與一般的像素驅動器完全相同。而當液晶面板操作在待機模式時，利用數據驅動器52中的比較器64將訊號線78上的電壓與參考電壓V50％86作比較，并依據比較的結果輸出該控制信號至選擇電路56，選擇電路56依據該控制信號輸出相對應的電壓至液晶電容16，使液晶電容16兩端的電壓為高電壓或低電壓，來控制液晶顯示黑畫面或白畫面，如此可以暫時停止訊號線78上傳送的高頻電壓訊號，并可以把面板的水平驅動電路(data driver)及垂直驅動電路(scan driver)關閉，達到節省功率損耗的目的。
與已知技術相比較，本發明的像素驅動器50操作在正常模式時，將訊號線78上的數據傳送至數據線18上，再通過第一開關12直接對儲存電容14與液晶電容16充電，與一般的像素驅動器完全相同。而已知整合動態存儲器的像素驅動器32的作法則是利用第一開關12導通時間的脈沖寬度來控制儲存電容14的電壓，藉由儲存電容14的電壓控制對液晶電容16的充電時間，并非通過數據線18直接對液晶電容16充電，故可能在操作上會有其他的問題產生。再者，本發明的像素驅動器50在共同電壓VCOM反轉及不反轉時皆適用，使用反轉的共同電壓VCOM可使峰值電壓較小，較節省功率。而已知整合動態存儲器的像素驅動器32的共同電壓VCOM并不反轉，不符合小尺寸省電目的的應用。此外，本發明的像素驅動器50操作在待機模式時，使用選擇電路56來實現節省功率損耗的目的，比已知整合數字存儲器的像素驅動器32的作法需要較少的晶體管數目，而比較器64被設置于驅動電路52中，更可以有效減少像素驅動器50中使用的晶體管數目，使本發明的像素驅動器50不只適用于反射式或半反射半穿透式的液晶面板中，也可以應用在穿透式的液晶面板中。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種用來降低一液晶面板于待機模式時功率耗損的方法，該液晶面板包括多個像素驅動器及多個數據驅動器，每一像素驅動器包括一液晶電容；一儲存電容，其經由一第一開關連接于一數據線并經由一第二開關連接于該液晶電容；一選擇電路，其輸入端是連接于該數據線，輸出端是經由一第四開關連接于該液晶電容；每一數據驅動器包括一比較器，用來將一訊號線傳來的數據與一參考電壓進行比較并輸出相對應的控制信號；該方法包括(a)將該信號線的數據傳至該數據線，并開啟該第二開關，且關閉該第四開關，以將該數據線傳來的數據傳至該液晶電容及該儲存電容；以及(b)將該信號線的數據傳至該比較器，使用該比較器比較該信號線傳來的數據及該參考電壓的大小并將該比較器輸出的相對應的控制信號經由該數據線傳至該選擇電路，并開啟該第四開關及關閉該第二開關以使該選擇電路依據該控制信號輸出一相對應的顯示信號至該液晶電容。
2.如權利要求1所述的方法，其中該液晶面板還包括一位移暫存器，該方法還包括使用該位移暫存器控制一第五開關的開啟及關閉以將該信號線上的數據傳送至該數據線或該比較器。
3.如權利要求2所述的方法，其中該數據驅動器還包括一第六開關，連接于該第五開關及該數據線之間，以及一第七開關，連接于該比較器及該數據線之間，其中在步驟(a)，該位移皙存器會開啟該第五開關且一第一脈沖會開啟該第六開關并關閉該第七開關以使該信號線上的數據傳送至該數據線，而在步驟(b)，該位移暫存器會開啟該第五開關且該第一脈沖會關閉該第六開關并開啟該第七開關以使該比較器輸出的控制信號傳送至該數據線。
4.如權利要求3所述的方法，其中該數據驅動器還包括一電平調整器，連接于該第五開關，用來調整該信號線傳來的數據的電平，一緩沖器，連接于該電平調整器，用來儲存該電平調整器輸出的數據，以及一數字/模擬轉換器，連接在該緩沖器及該第六開關之間，用來將儲存在該緩沖器的數據轉換為模擬信號，而該比較器的輸入端連接于該緩沖器的輸出端。
5.如權利要求1所述的方法，其中該像素驅動器還包括一第一開關，連接在該數據線及該儲存電容之間，且在進行步驟(a)及(b)時被一掃描線(scanline)開啟，以及一第三開關，連接在該儲存電容及該選擇電路之間，且與該第四開關同時開啟及關閉。
6.如權利要求1所述的方法，其在步驟(b)中，當該儲存電容的電壓高于該參考電壓時，該選擇電路依據該控制信號輸出的顯示信號使該液晶電容產生黑色的像素，而當該儲存電容的電壓低于該參考電壓時，該選擇電路依據該控制信號輸出的顯示信號使該液晶電容產生白色的像素。
7.如權利要求1所述的方法，其中該參考電壓為一50％穿透率的像素電壓。
8.如權利要求1所述的方法，其中該儲存電容及該液晶電容皆連接于一共同電壓。
9.如權利要求8所述的方法，其中該共同電壓為一反轉信號或一不反轉信號。
全文摘要
一種用來降低一液晶面板于待機模式時功率耗損的方法，該液晶面板包括多個像素驅動器及多個數據驅動器，每一像素驅動器包括一液晶電容、一儲存電容、一選擇電路以及四個開關。每一數據驅動器包括一位移暫存器、一比較器及數個開關。該方法包括將一信號線的數據傳至該比較器來與一參考電壓比較大小，再將該比較器輸出的相對應的控制信號經由該數據線傳至該選擇電路，該選擇電路依據該控制信號輸出一相對應的顯示信號至該液晶電容。
文檔編號G09G3/36GK1523565SQ0310
公開日2004年8月25日 申請日期2003年2月20日 優先權日2003年2月20日
發明者孫文堂 申請人:友達光電股份有限公司