专利名称：节省功率电路及方法
技术领域：
本发明是有关于一种驱动液晶显示(liquid crystal display，LCD)装置的方法，特别是有关于一种降低LCD装置所需的能量的方法及电路。
背景技术：
LCD装置广泛地使用于电视或是使用于笔记型计算机或桌上型计算机的计算机屏幕。一般而言，LCD装置是利用交替地提供正极性电压及负极性电压至显示单元的技术而驱动。此技术包括了反转架构，如帧反转(frameinversion)、列反转(row inversion)、行反转(column inversion)、及点反转(dot inversion)。传统上，由于反转架构频繁地转换极性，因此显示较佳影像品质则需消耗较高的功率。以LCD装置来说，特别是在薄膜晶体管LCD装置(thin film transistor LCD，TFT LCD)，其消耗大量的能量，进而产生过量的热。由于过量的热，使得LCD装置的品质及特性大大地降低。
在已知技术中，发展电荷共享(charge sharing)技术以减少LCD装置所需的功率消耗。在每一该列驱动期间(row drive period)中，已知的行(column)驱动积体电路使用多路复用器以选择性地将LCD像素阵列的每一该行耦接至共通节点，在每一该列驱动期间的维持期间中，多路复用器选择性地将电压驱动器耦接至LCD像素阵列的每一该行。此外，共通节点可以耦接至外部的储存电容器。
在已知技术中，另一种功率节省电路是使用开关及电容，以被动地改变行电极的电压电平，而不是主动地藉由行驱动电路主动地执行驱动。行驱动电路驱动在行电极上交替极性的电压而所需的功率可以减少，特别是在点反转和列反转架构之下。
在点反转和列反转架构之下，这些已知技术可以大大地减少功率。然而，这些技术无法有效地解决在其他反转架构下功率消耗的问题。因此，需要设计一种在所有反转架构下皆可以达到功率节省的电路。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种电路及方法，其可排除因为已知技术的限制及缺点所产生的困难。
为获致上述的目的，本发明提出一种节省功率电路，适用于主动式阵列液晶显示面板。此节省功率电路包括多个第一电容器、至少一组第二电容器、至少一组晶体管以及至少两控制信号。每一第一电容器对应该液晶显示面板的一数据线，用以储存对应的数据线所提供的电荷。一组晶体管的每一晶体管对应多个第一电容器的一者。每一控制信号对应至少一组晶体管中的一组晶体管且对应至少一组第二电容器中的一组电容器，每一控制信号在第一状态及第二状态间切换以控制对应的一组晶体管的操作状态。其中，该控制信号以第一顺序而自第一的控制信号至最后的控制信号，依序地切换至第一状态，接着，控制信号以第二顺序而自最后的控制信号至第一的控制信号，依序地切换至第一状态，且第一顺序与第二顺序交错。
在一观点中，根据所对应的控制信号的第一状态，每一第二电容器与对应的第一电容器接收一电压电平，此电压电平等于维持在前一第二状态的第二电容器的电荷与对应的第一电容器的电荷的总和除以第二电容器与对应的第一电容器的电容值的总和而获得的值。
在另一观点中，每一晶体管包括耦接对应的控制信号的控制极，耦接对应的第一电容器的第一端，以及耦接对应的第二电容器的第二端。
为获致上述的目的，本发明更提出一种节省功率电路，适用于一主动式阵列液晶显示面板。此节省功率电路包括多个第一电容器、多个第二电容器、多个晶体管以及控制信号。每一第一电容器对应液晶显示面板的数据线，用以储存对应的数据线所提供的电荷。每一晶体管包括耦接第一电容器的第一端，以及耦接第二电容器的第二端。控制信号耦接至该晶体管的控制极，用以在第一状态及第二状态间切换以控制对应的晶体管的操作状态。根据所对应的控制信号的第一状态，每一第二电容器与对应的第一电容器接收一电压电平，此电压电平等于维持在前一第二状态的第二电容器的电荷与对应的第一电容器的电荷的总和除以第二电容器与对应的第一电容器的电容值的总和而获得的值。
在一观点中，每一第一电容器包括第一电容值，每一第二电容器包括第二电容值，且第一及第二电容值实质上相等。
为获致上述的目的，本发明更提出一种节省功率方法，适用于主动式阵列液晶显示面板。首先，提供多个第一电容器，且第一电容器的电容值包括数据线本身的寄生电容；每一第一电容器耦接至液晶显示面板的数据线；提供至少一组晶体管；将此组晶体管的每一晶体管耦接至多个第一电容器之一者提供至少一组第二电容器；将此组第二电容器耦接至此组晶体管；提供至少一控制信号将控制信号耦接至此组晶体管，每一控制信号在第一状态与第二状态间切换，以控制此组晶体管的操作状态；以第一顺序而自第一的控制信号至最后的控制信号，依序地切换控制信号至第一状态，使得第二电容器的电压电平与对应的第一电容器的电压电平，依据维持在前一第二状态的第二电容器的电荷与对应的第一电容器的电荷的总和除以第二电容器与对应的第一电容器的电容值的总和而获得的值；以及，以第二顺序而自最后的控制信号至第一的控制信号，依序地切换控制信号至第一状态，使得第二电容器的电压电平与对应的第一电容器的电压电平，依据维持在前一第二状态的第二电容器的电荷与对应的第一电容器的电荷的总和除以第二电容器与对应的第一电容器的电容值的总和而获得的值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1表示根据本发明的一实施例的液晶显示面板电路示意图。
图2表示图1的LCD面板的时序图。
图3A至图3C表示图2的电荷共享程序的计算机模拟结果。
图4表示根据本发明的另一实施例的LCD面板电路示意图。
图5表示图4的液LCD面板40的时序图。
图6A至图6C表示图4的电荷共享程序的计算机模拟结果。
图7表示根据本发明的另一实施例的LCD面板电路示意图。
附图符号说明10～LCD面板；12～显示阵列；120～显示单元；14～电荷共享电路；16～数据驱动器；18～扫描驱动器；20～第一电容器；22～第二电容器；24～晶体管；26～节省功率电路；40～LCD面板；42～第一电荷共享电路；44～第二电荷共享电路；46～第一组晶体管；48～第一组第二电容器；50～第二组晶体管；52～第二组第二电容器；70～LCD面板；72～节省功率电路；74～电荷共享电路；76～晶体管；78～第二电容器；Cs～储存电容；C1c～液晶电容器；DL0...DLn～数据线；GND～接地；SEL、SEL1、SEL2～控制信号；SL0...SLm～扫描线；SR0...SRn～控制信号；SW0...SWn～开关；T10～晶体管；VCOM～共通电压；具体实施方式
图1是表示根据本发明的一实施例的液晶显示(liquid crystaldisplay，LCD)面板电路示意图。参阅图1，LCD面板10包括显示阵列12、数据驱动器16、扫描驱动器18、节省功率电路26。节省功率电路26包括电荷共享电路14及多个第一电容器20。显示阵列12是由两两交错的数据线DL0至DLn以及扫描线SL0至SLm所形成，且每一该交错的数据线和扫描线形成一个显示单元，例如，数据线DL0和扫描线SL0形成显示单元120。数据驱动器16通过数据线DL0至DLn提供视频信号至对应的显示单元。数据驱动器16产生多个控制信号SR0至SRn来分别控制开关SW0至SWn，以决定视频信号输出至显示阵列12。扫描驱动器18通过扫描线SL0至SLm来开启对应的显示单元。显示单元120(其他显示单元亦相同)的等效电路是包括晶体管T10、储存电容Cs以及液晶电容器C1c。晶体管T10的控制极耦接SL0，其汲极耦接数据线DL0且其源极耦接储存电容Cs及液晶电容器C1c的一端。储存电容Cs及液晶电容器C1c的另一端接耦接于共通电极所提供的共通电压VCOM。
电荷共享电路14具有多个第二电容器22、多个晶体管24以及控制信号SEL。每一该晶体管24的控制极耦接控制信号SEL，其第一端耦接对应的第一电容器20的一端且其第二端耦接对应的第二电容器22的一端。每一该电容器20的另一端耦接共通电压VCOM。每一该第二电容器22的另一端耦接至参考电平或是接地GND。控制信号SEL是切换于第一状态及第二状态间。在本发明的一实施例中，第一状态是表示高电压电平以导通晶体管24，第二状态表示低电压电平以关闭晶体管24。
晶体管24可包括非晶体态薄膜晶体管或是多晶薄膜晶体管。在本发明的此实施例中，是使用多晶薄膜晶体管以简化制程，而显示阵列12中每一该显示单元的晶体管皆为多晶薄膜晶体管。第一电容器20可包括数据线DL0至DLn的寄生电容。在本发明的此实施例中，第一及第二电容器20及22实质上具有相同的电容值，例如，大约是5pF。节省功率电路26的操作将通过图2来说明，其中，第一及第二电容器20及22实质上具有相同的电容值。
图2是表示图1的LCD面板的时序图。参阅图2，在时间t0以前，第一电容器20的电压电平V1及第二电容器22的电压电平V2的初始值分别为(VCOM+VLC)及(VCOM-VLC)，其中，VLC是表示在显示黑画面时液晶电容器C1c两端的电压差。在时间t0，控制信号SEL切换至第一状态而非切换至第二状态，且维持在第一状态直到时间t1。高电压电平的控制信号SEL导通晶体管24，使得储存在第一及第二电容器20及22的电荷与其电容值成比例，精确的来说，是与其电容值成反比例。由于假设每一第一及第二电容器20及22实质上具有相同的电容值，因此电压电平V1及V2分别由(VCOM+VLC)及(VCOM-VLC)变成VCOM。
在时间t2，扫描驱动器18选择一扫瞄线，例如扫描线SL0，在开始列驱动期间(row drive period)。由时间t2至t5的列驱动期间中，在时间t3，数据驱动器16输出高电压电平的控制信号SR0，使得开关SW0导通以允许新的视频影像信号更新数据线DL0上的电压电平，且接着第一电容器20的电压电平V1变为(VCOM-VLC)。根据第二电容器22，数据驱动器16将数据线DL0至DLn自VCOM放电至(VCOM-VLC)，取代了将数据线DL0至DLn自(VCOM+VLC)放电至(VCOM-VLC)。在时间t6，控制信号SEL再次切换至第一状态。平均电压电平V1(＝VCOM-VLC)及V2(＝VCOM)，且电压电平V1及V2皆变成(VCOM-1/2VLC)。
在时间t9，第一电容器20自(VCOM-1/2VLC)充电至(VCOM+VLC)，取代了自(VCOM-VLC)充电至(VCOM+VLC)。在时间t12，控制信号SEL切换至第一状态，平均电压电平V1(＝VCOM+VLC)及V2(＝VCO4-1/2VLC)，且电压电平V1及V2皆变成(VCOM+1/4VLC)。在每一该第一电容器20与对应的第二电容器22间的电荷共享程序，根据控制信号SEL的第一状态而继续。
图3A至3C是表示图2的电荷共享程序的计算机模拟结果。参阅图3A至图3C，在充分的长时间后，第二电容器22的电压电平V2在稳定范围(VCOM+1/3VLC)与(VCOM-1/3VLC)间变动。此外，在充分的长时间后，第一电容器20自(VCOM+1/3VLC)放电至(VCOM-VLC)，取代了自(VCOM+VLC)放电至(VCOM-VLC)；或是第一电容器20自(VCOM-1/3VLC)充电至(VCOM+VLC)，取代了自(VCOM-VLC)充电至(VCOM+VLC)，因此减少了功率消耗。熟知此技艺的人士可以推得，无论V1及V2的初始值为何，可以达到上述V1及V2的稳定范围的相同结果。
图4是表示根据本发明的另一实施例的LCD面板电路示意图。参阅图4，LCD面板40包括显示阵列12、数据驱动器16、扫描驱动器18、节省功率电路。节省功率电路包括多个第一电容器20、第一电荷共享电路42、第二电荷共享电路44以及控制信号SEL1及SEL2。第一电荷共享电路42包括第一组晶体管46及第一组第二电容器48。同样地，第二电荷共享电路44包括第二组晶体管50及第二组第二电容器52。第一电荷共享电路42形成在数据驱动器16与显示阵列12之间。控制信号SEL1及SEL2切换于第一状态及第二状态间，以分别导通及关闭晶体管46及50。
根据本发明的此实施例，第一及第二组晶体管46及50包括非晶态薄膜晶体管或是多晶薄膜晶体管。第一电容器20及第二电容器48及52实质上具有相同的电容值。根据本发明的此实施例，第一电容器20及第二电容器48及52的电容值大约是5pF。节省功率电路的操作将通过图5来说明，其中，第一电容器20及第二电容器48及52实质上具有相同的电容值。
图5是表示图4的LCD面板40的时序图。参阅图5，在时间t0以前，第一电容器20的电压电平VA、第一组第二电容器48的电压电平VB1以及第二组第二电容器52的电压电平VB2初始值分别为(VCOM+VLC)、(VCOM-VLC)及(VCOM-VLC)。在时间t0，控制信号SEL1切换至第一状态而非切换至第二状态，且维持在第一状态直到时间t1。高电压电平的控制信号SEL1导通第一组晶体管46，平均了储存在第一组第一电容器20及第一组第二电容器48的电荷，电压电平VA及VB1分别由(VCOM+VLC)及(VCOM-VLC)变成VCOM。
在时间t1，控制信号SEL2切换至第一状态而非切换至第二状态，且维持在第一状态直到时间t2。高电压电平的控制信号SEL2导通第二组晶体管50，平均了储存在第一电容器20及第二组第二电容器52的电荷，电压电平VA及VB2分别由VCOM及(VCOM-VLC)变成(VCOM-1/2VLC)。根据本发明的此实施例，控制信号是来自相同的时脉源，且此时脉源于不同期间提供控制信号至第一及第二电荷分享电路42及44。
列驱动期间开始于时间t3。由时间t3至t6的列驱动期间中，在时间t4，提供视频影像信号以将第一电容器20的电压电平VA更新为(VCOM-VLC)。根据第二电容器48及52，数据线DL0至DLn自(VCOM-1/2VLC)放电至(VCOM-VLC)，代替了自(VCOM+VLC)放电至(VCOM-VLC)。在时间t7，控制信号SEL2再次切换至第一状态，平均了电压电平VA(＝VCOM-VLC)及VB2(＝VCOM-1/2VLC)，且电压电平VA及VB2皆变成(VCOM-3/4VLC)。在时间t8，控制信号SEL1切换至第一状态。平均了电压电平VA(＝VCOM-3/4VLC)及VB1(＝VCOM)，且电压电平VA及VB1皆变成(VCOM-3/8VLC)。
接着，在时间t10，开始另一列驱动期间。开始于时间t10的列驱动期间中，在时间t11，提供视频影像信号以将第一电容器20的电压电平VA更新为(VCOM+VLC)。根据第二电容器48及52，数据线DL0至DLn自(VCOM-3/8VLC)充电至(VCOM+VLC)，代替了自(VCOM-VLC)充电至(VCOM+VLC)。在第一电容器20及第二电容器48或52间的电荷共享程序，分别根据控制信号SEL1及SEL2而继续。
图6A至图6C是表示图4的电荷共享程序的计算机模拟结果。参阅图6A至图6C，在充分的长时间后，第一组第二电容器48的电压电平VB1在稳定范围(VCOM+1/2VLC)与VCOM间变动，第二组第二电容器52的电压电平VB2在稳定范围VCOM与(VCOM-1/2VLC)间变动。此外，在充分的长时间后，于列驱动周期中，第一电容器20自(VCOM+1/2VLC)放电至VCOM并，接着放电至(VCOM-VLC)，取代了自(VCOM+VLC)放电至(VCOM-VLC)；或是第一电容器20自(VCOM-1/2VLC)充电至VCOM，接着充电至(VCOM+VLC)，取代了自(VCOM-VLC)充电至(VCOM+VLC)，因此减少了功率消耗。熟知此技艺的人士可以了解，无论VA、VB1及VB2的初始值为何，可以达到上述VA、VB1及VB2的稳定范围的相同结果。
在本发明的实施例中，每一第一电容器20的值等于其对应的数据线本身的寄生电容值，或是等于其对应的数据线本身的寄生电容值与外加电容器的值的总和。
虽然上述实施例揭露包括一个电荷共享电路14的LCD面板10以及包括两电荷共享电路42及44的LCD面板40，但熟知此技艺的人士可以了解本发明可支持多于两个的共享电荷电路。举例来说，一个LCD面板包括三个电荷共享电路，则需要三个控制信号分别控制电荷共享电路的晶体管。此三个控制信号在第一顺序中自第一控制信号至第三控制信号，依序地切换至第一状态，使得三个电荷共享电路的第二电容器的电压电平分别与第一电容器的电压电平平均。接着，此三个控制信号在第二顺序中自第三控制信号至第一控制信号，依序地再次切换至第一状态，使得三个电荷共享电路中维持在前一第一状态的第二电容器的电压电平与第一电容器电压电平平均。其中，第一顺序与第二顺序交错。
熟知此技艺的人士可以了解电荷共享电路的晶体管可以耦接至相同的第二电容器，如图7所示。参阅图7，根据本发明的另一实施例，LCD面板70包括显示阵列12、节省功率电路72、数据驱动器16、扫描驱动器18。节省功率电路72包括第一电容器20及电荷共享电路74。电荷共享电路74具有多个晶体管76、多个第二电容器78以及控制信号SEL。其中，每三个晶体管耦接一个第二电容器。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种节省功率电路，适用于一主动式阵列液晶显示面板，包括多个第一电容器，每一该电容器对应该液晶显示面板的一数据线，用以储存对应的该数据线所提供的电荷；至少一组第二电容器；至少一组晶体管，该组晶体管的每一晶体管对应该等第一电容器的一者；以及至少两控制信号，每一该控制信号对应该至少一组晶体管中的一组晶体管且对应该至少一组第二电容器中的一组电容器，每一该控制信号在一第一状态及一第二状态间切换以控制对应的该组晶体管的操作状态；其中，该等控制信号以一第一顺序而自第一的该控制信号至最后的该控制信号，依序地切换至该第一状态，接着，该等控制信号以一第二顺序而自最后的该控制信号至第一的该控制信号，依序地切换至该第一状态，且该第一顺序与该第二顺序交错。
2.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，根据所对应的该控制信号的该第一状态，每一该第二电容器与对应的该第一电容器接收一电压电平，该电压电平等于维持在前一该二状态的该第二电容器的电荷与对应的该第一电容器的电荷的总和除以该第二电容器与对应的该第一电容器的电容值的总和而获得的值。
3.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，每一该晶体管包括耦接对应的该控制信号的控制极，耦接对应的该第一电容器的第一端，以及耦接对应的该第二电容器的第二端。
4.如权利要求3所述的节省功率电路，其中，该组晶体管中部分的该等晶体管耦接至相同的该第二电容器。
5.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，每一该第一电容器具有一第一电容值，每一该第二电容器具有一第二电容值，且该第一及第二电容值实质上相等。
6.如权利要求5所述的节省功率电路，其中，该第一及第二电容值为预先决定。
7.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，该等控制信号包括一第一控制信号及一第二控制信号，对应该第一控制信号的该组第二电容器的电压电平在(VCOM+1/2VLC)与VCOM间变动，且对应该第二控制信号的另一该组第二电容器的电压电平在VCOM与(VCOM-1/2VLC)间变动，VCOM表示提供至该液晶显示面板的共通电极的电压，且VLC表示在显示黑画面时共通电极与像素电极间的电压差。
8.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，该组第二电容器是配置在该液晶显示面板的一数据驱动器与该数据驱动器所驱动的显示阵列之间。
9.如权利要求1所述的节省功率电路，其中，每一该第一电容器的电容值包括其对应的该数据线本身的寄生电容值。
10.一种节省功率电路，适用于一主动式阵列液晶显示面板，包括多个第一电容器，每一该电容器对应该液晶显示面板的一数据线，用以储存对应的该数据线所提供的电荷；多个第二电容器；多个晶体管，每一该晶体管包括耦接该第一电容器的第一端，以及耦接该第二电容器的第二端；以及一控制信号，耦接至该等晶体管的控制极，用以在一第一状态及一第二状态间切换以控制对应的该等晶体管的操作状态；其中，根据所对应的该控制信号的该第一状态，每一该第二电容器与对应的该第一电容器接收一电压电平，该电压电平等于维持在前一该第二状态的该第二电容器的电荷与对应的该第一电容器的电荷的总和除以该第二电容器与对应的该第一电容器的电容值的总和而获得的值。
11.如权利要求10所述的节省功率电路，其中，每一该第一电容器包括一第一电容值，每一该第二电容器包括一第二电容值，且该第一及第二电容值实质上相等。
12.如权利要求11所述的节省功率电路，其中，该第一及第二电容值为预先决定。
13.如权利要求10所述的节省功率电路，其中，部分的该等晶体管的该等第二端耦接至相同的该第二电容器。
14.如权利要求10所述的节省功率电路，其中，该等晶体管的数量与该等第二电容器的数量相等。
15.如权利要求10所述的节省功率电路，其中，该等第二电容器的电压电平在(VCOM+1/3VLC)与(VCOM-1/3VLC)间变动，VCOM表示提供至该液晶显示面板的共通电极的电压，且VLC表示在显示黑画面时共通电极与像素电极间的电压差。
16.如权利要求10所述的节省功率电路，其中，每一该第一电容器的电容值包括其对应的该数据线本身的寄生电容值。
17.一种节省功率的方法，适用于一主动式阵列液晶显示面板，包括提供多个第一电容器；将每一该第一电容器耦接至该液晶显示面板的一数据线；提供至少一组晶体管；将该至少一组晶体管的每一该晶体管耦接至该等第一电容器之一者提供至少一组第二电容器；将每一该组第二电容器耦接至该组晶体管；提供至少一控制信号将每一该控制信号耦接至该组晶体管，每一该控制信号在一第一状态与一第二状态间切换，以控制对应的该组晶体管的操作状态；以一第一顺序而自第一的该控制信号至最后的该控制信号，依序地切换该控制信号至该第一状态，使得每一该第二电容器的电压电平与对应的该第一电容器的电压电平，依据维持在前一该第二状态的该第二电容器的电荷与对应的该第一电容器的电荷的总和除以该第二电容器与对应的该第一电容器的电容值的总和而获得的值；以及以一第二顺序而自最后的该控制信号至第一的该控制信号，依序地切换该控制信号至该第一状态，使得每一该第二电容器的电压电平与对应的该第一电容器的电压电平，依据维持在前一该第二状态的该第二电容器的电荷与对应的该第一电容器的电荷的总和除以该第二电容器与对应的该第一电容器的电容值的总和而获得的值。
18.如权利要求17所述的节省功率方法，更包括重复该第一及第二顺序。
19.如权利要求17所述的节省功率方法，更包括耦接每一该晶体管的控制极至对应的该控制信号，耦接每一该晶体管的第一端至对应的该第一电容器，以及耦接每一该晶体管的第二端至对应的该第二电容器。
20.如权利要求17所述的节省功率方法，更包括耦接至少两个该等晶体管的该等第二端至相同的该第二电容器。
21.如权利要求17所述的节省功率方法，其中，每一该第一电容器包括一第一电容值，每一该第二电容器包括一第二电容值，且该第一及第二电容值实质上相等。
22.如权利要求17所述的节省功率方法，其中，该组晶体管包括非晶态薄膜晶体管或是多晶薄膜晶体管。
23.如权利要求17所述的节省功率方法，其中，每一该第一电容器的电容值包括其对应的该数据线本身的寄生电容值。
全文摘要
一种节省功率电路，包括多个第一电容器、至少一组第二电容器、至少一组晶体管以及至少两控制信号。每一第一电容器对应该液晶显示面板的一数据线，用以储存对应的数据线所提供的电荷。一组晶体管的每一晶体管对应多个第一电容器的一者。每一控制信号对应至少一组晶体管中的一组晶体管且对应至少一组第二电容器中的一组电容器，每一控制信号在第一状态及第二状态间切换以控制对应的一组晶体管的操作状态。
文档编号G09G5/00GK1542725SQ2004100492
公开日2004年11月3日 申请日期2004年6月7日 优先权日2003年6月27日
发明者孙文堂 申请人:友达光电股份有限公司