CN105869583B - 利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统及方法，包括至少一源极驱动电路用以驱动数据线，第一开关连接至至少一源极驱动电路及数据线，第二开关连接至所述数据线，以及电荷储存组件电气耦合所述第二开关，以储存所述数据线的电荷。当所述至少一源极驱动电路依据一像素信号驱动所述数据线时，控制器将第一开关关闭及将第二开关打开，以让至少一源极驱动电路与数据线电气连接，以及当至少一源极驱动电路未驱动数据线时，将第一开关打开及将第二开关关闭，用以让数据线与电荷储存组件电气耦合，电荷储存组件储存数据线的电荷。

Description

利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统及方法

技术领域

本发明涉及电荷回收技术领域，尤其涉及一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统及方法。

背景技术

液晶显示器包含有复数个以矩阵方式排列的液晶显示单元(LCD cell)。图1为现有液晶单元110与液晶显示器闸极驱动电路120、源极驱动电路130及公共电压驱动电路140的连接关系示意图。当所述公共电压驱动电路140切换输出的公共电压VCOM，或者是源极驱动电路130切换输出源极电压Vsrc时，液晶显示单元110中的寄生电容Cp、储存电容Cs、平行板电容Clcd随着进行充电或放电。然而，在闸极驱动电路120输出闸极驱动信号使液晶单元110导通时，液晶单元110便依据储存于寄生电容Cp、储存电容Cs、平行板电容Clcd的电压大小而显示出对应的亮度。因此，组合液晶显示器上的复数个液晶单元110并经由RGB滤光片滤光，液晶显示器便可形成出不同色彩的画面。

然而，当储存于寄生电容Cp、储存电容Cs、平行板电容Clcd中的电荷在液晶单元110显示完成后，就随着放电路径自然放电消失，这些电荷并没有被充分利用，使得液晶显示器的电荷使用效率无法获得提升。图2为一现有液晶显示器的数据线电荷示意图，其中数据线210上残余的电荷，源极运算放大器(source operational amplifier)通常是将残余的电荷导向一模拟的地(VSSA)，此种技术没有充分利用到此残余电荷。

针对此问题，现有技术提出电荷回收的技术。在美国专利第6,778,158中，其在公共电压层(Vcom)与接地之间设置一公共电压电容Ccom，用以回收公共电压层(Vcom)上的电荷，并将所述回收的电荷提供一显示面板的一数据线，用以加速对数据线驱动的速度。然而，在显示器的驱动电路中有许多开关，当这些开关切换时，容易产生许多噪声、并耦合至公共电压层(Vcom)。当回收公共电压层(Vcom)的电荷，并驱动数据线时，会使得数据线噪声大增，进而降低信号噪声比，进而影响显示的质量。因此，现有的显示设备的电荷回收仍有改善的空间。

发明内容

本发明目的之一主要在于提供一利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统及方法，其可有效回收数据线的电荷，以节省功率消耗，并能提供低噪声之电源。

依据本发明之一特色，本发明提出一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统，应用于显示面板，所述系统包含至少一源极驱动电路、第一开关、第二开关、电荷储存组件、电压调节器(regulator)、及控制器。所述至少一源极驱动电路驱动所述显示面板的数据线。所述第一开关连接至所述至少一源极驱动电路及所述数据线。所述第二开关连接至所述数据线。所述电荷储存组件电气耦合所述第二开关，用以储存所述数据线的电荷。所述电压调节器连接至所述电荷储存组件，以调节所述电荷储存组件的电压，进而产生一输出电压。所述控制器连接至所述第一开关及所述第二开关，当所述至少一源极驱动电路依据像素信号驱动所述数据线时，将所述第一开关关闭及将所述第二开关打开，以让所述至少一源极驱动电路与所述数据线电气连接，以及当所述至少一源极驱动电路未驱动所述数据线时，将所述第一开关打开和将所述第二开关关闭，用以让所述数据线与所述电荷储存组件电气耦合，所述电荷储存组件储存所述数据线的电荷，其中，所述输出电压供电至一数字电路。

本发明还提出一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的方法，应用于显示面板系统，其中所述显示面板系统包括至少一源极驱动电路以驱动所述显示面板的数据线、第一开关连接至所述至少一源极驱动电路及所述数据线、第二开关连接至所述数据线，以及电荷储存组件电气耦合所述第二开关，所述方法包含(A)设定所述第一开关为关闭状态、所述第二开关为打开状态，用以将所述至少一源极驱动电路与所述显示面板的所述数据线电气连接；(B)依据一像素信号，用以将所述至少一源极驱动电路驱动所述数据线；(C)设定所述第一开关为打开状态、所述第二开关为关闭状态，以让所述数据线与所述电荷储存组件电气耦合，所述电荷储存组件储存所述数据线的电荷；(D)使用一压调节器连接至所述电荷储存组件，用以调节所述电荷储存组件的电压，进而产生一输出电压，其中，所述输出电压供电至数字电路。

现有技术仅回收公共电压层(Vcom)的电荷，然而，由此产生的电压会存在许多噪声，使用回收的电荷所产生的电压去驱动数据线时，会使得数据线噪声大增而影响显示的质量。本发明回收数据线的电荷，并将回收的电荷所产生的电压去驱动数字电路，不仅所产生的电压噪声较现有技术所产生的噪声少，同时数字电路不像现有数据线一般易受噪声影响，因此本发明回收的电荷所产生的电压去驱动数字电路是一种很好之应用。

附图说明

图1为现有液晶单元与液晶显示器的闸极驱动电路、源极驱动电路及公共电压驱动电路的连接关系示意图。

图2为现有液晶显示器的数据线电荷示意图。

图3为本发明一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统示意图。

图4为本发明一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统时序示意图。

图5为本发明一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统仿真示意图。

图6为现有技术的模拟示意图。

图7为本发明利用回收电荷来降低数字电路耗电的方法流程图

【符号说明】

液晶单元110 闸极驱动电路120

源极驱动电路130 公共电压驱动电路140

数据线210

使用电荷回收来降低数字耗电的系统300

源极驱动电路310 第一开关320

第二开关330 电荷储存组件340

电压调节器350 控制器360

数据线370 第一接脚380

第二接脚390 数字电路400

步骤(A)～(D)

具体实施方式

图3为本发明一种利用回收电荷降低数字电路耗电的系统300的示意图。所述利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统300应用于显示面板。所述系统300包含至少一源极驱动电路310、第一开关320、第二开关330、电荷储存组件340、电压调节器(regulator)350、及控制器360。

所述至少一源极驱动电路310用以驱动所述显示面板的数据线370。于本发明中仅绘示奇信道(odd channel)的源极驱动电路310及偶信道(even channel)的源极驱动电路310。于实际情形中，其具有上百个甚至上千个源极驱动电路310。由于奇信道(oddchannel)与偶信道(even channel)的结构相同，本发明仅描述奇信道(odd channel)的情形。

所述第一开关320连接至所述至少一源极驱动电路310及所述数据线370。所述第二开关330连接至所述数据线370。其中，所述第一开关320及所述第二开关330分别为晶体管，所述晶体管的闸极连接至所述控制器360，所述控制器360控制所述第一开关320及所述第二开关330。

所述电荷储存组件340电气耦合所述第二开关330，以储存所述数据线370上的电荷。具体地，所述电荷储存组件340为电容。所述电容可为一在一集成电路内部的金属-绝缘层-金属形式电容(metal-insulator-metal capacitor)，亦可为在集成电路外部的独立电容。

所述电压调节器(regulator)350连接至所述电荷储存组件340，以调节所述电荷储存组件340的电压，而产生一输出电压Vout。其中，所述电压调节器350为低压降电压调节器(low dropout regulator)。

所述控制器360连接至所述第一开关320及所述第二开关330，当所述至少一源极驱动电路310依据一像素信号驱动所述数据线370时，将所述第一开关320关闭及将所述第二开关330打开，以让所述至少一源极驱动电路310与所述数据线370电气连接，而进行已知的像素显示。

当所述至少一源极驱动电路310未驱动所述数据线370时，将所述第一开关320打开及将所述第二开关330关闭，以让所述数据线370与所述电荷储存组件340电气耦合，所述电荷储存组件340储存所述数据线370上的的电荷。

一般而言，所述电荷储存组件340的电压约为5伏特(V)，所述电压调节器(regulator)350将5伏特电压调节至较低的输出电压Vout，例如3.3伏特、1.8伏特、1.1伏特，以将所述输出电压Vout供电至一数字电路400。较佳地，所述数字电路400与本发明利用回收电荷来降低数字耗电的系统300位于同一颗集成电路内。

当所述数字电路400与本发明利用回收电荷来降低数字耗电的系统300位于同一颗集成电路、且所述电容为在所述集成电路外部的独立电容时，所述第二开关330经由一第一接脚380电气耦合至所述电荷储存组件340，所述电压调节器350经由一第二接脚390电气耦合至所述数字电路400。

图4为本发明利用回收电荷来降低数字耗电的系统300的时序示意图。其中，第一开关320为高电位(1)时，表示关闭(close)，可让第一开关320的两端导通，以及第一开关320为低电位(0)时，表示打开(open)，可让第一开关320的两端不导通，形成开路。如图4所示，于一条数据线的显示时间中，可分为显示的第一时段T1及非显示的第二时段T2。当于第一时段T1时，所述第一开关320关闭及将所述第二开关330打开，所述至少一源极驱动电路310与所述数据线370电气连接，以进行已知的像素显示。在第二时段T2时，所述控制器360产生一水平同步信号(Hsync)，以指示将输出下一条数据线的数据，此时，所述至少一源极驱动电路310未驱动所述数据线370。因此，所述控制器360将所述第一开关320打开(open)及将所述第二开关330关闭(close)，以将所述至少一源极驱动电路310与所述数据线370断开、及将所述数据线370与所述电荷储存组件340电气连接，所述数据线370上的电荷即可储存至所述电荷储存组件340。为避免对所述电荷储存组件340充电时，电荷回流至所述至少一源极驱动电路310，所述第一开关关闭及所述第二开关关闭为非重迭(non-overlap)。

图5为本发明一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统300的仿真示意图。图6为现有技术的模拟示意图。其模拟参数为VDDA＝10V、VCC＝1.8V、所述电荷储存组件340(storage_capacitor)为1uF、数据线370上的负载为5k奥姆/100pF，当中，VDDA为所述至少一源极驱动电路310的供电电压，VCC为所述第二接脚390的电压，Vstorage_capacitor为所述电荷储存组件340的电压，V_recycle为所述第一接脚380的电压。由图5及图6所示可知，当采用本发明利用回收电荷来降低数字耗电的系统300的技术时，所消耗的电流平均为11.4mA，而现有技术所消耗的电流平均为25.2mA。同时比较图5及图6的椭圆A及椭圆B可知，当使用本发明技术时，噪声会减少许多。

图7为本发明利用回收电荷来降低数字电路耗电的方法流程图。其应用于显示面板系统300，如前述图3所示，所述系统300包括至少一源极驱动电路310以驱动所述显示面板的数据线370、第一开关320连接至所述至少一源极驱动电路310及所述数据线370、第二开关330连接至所述数据线370、电荷储存组件340电气耦合所述第二开关330、及一电压调节器350连接至所述电荷储存组件340。所述方法首先于步骤(A)中，设定所述第一开关320为关闭(close)状态、所述第二开关330为打开(open)状态，以将所述至少一源极驱动电路310与所述显示面板的所述数据线370电气连接。

于步骤(B)中，依据像素信号，使用所述至少一源极驱动电路310驱动所述数据线370，以进行已知的像素显示。

于步骤(C)中，设定所述第一开关为打开(open)状态、所述第二开关为关闭(close)状态，以让所述数据线与所述电荷储存组件电气耦合，俾由所述电荷储存组件储存所述数据在线的电荷。

于步骤(D)中，使用所述压调节器350以调节所述电荷储存组件340的电压，而产生一输出电压。其中，所述输出电压系供电至一数字电路400。

由前述说明可知，现有技术仅回收公共电压层(Vcom)的电荷，然而，由此产生的电压其上会有许多噪声，使用回收的电荷所产生的电压去驱动数据线时，会使得数据线噪声大增而影响显示的质量。本发明回收数据线的电荷，并将回收的电荷所产生的电压去驱动数字电路，不仅所产生的电压噪声较现有技术所产生的噪声少，同时数字电路不像现有数据线一般易受噪声影响，因此本发明回收的电荷所产生的电压去驱动数字电路是一种很好之应用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的系统，应用于显示面板，其特征在于，所述系统包含：

至少一源极驱动电路，用以驱动所述显示面板的数据线；

第一开关，连接至所述至少一源极驱动电路及所述数据线；

第二开关，连接至所述数据线；

电荷储存组件，电气耦合所述第二开关，用以储存所述数据线的电荷；

电压调节器，用以调节所述电荷储存组件的电压，进而产生一输出电压；以及

控制器，连接至所述第一开关及所述第二开关，当所述至少一源极驱动电路依据一像素信号驱动所述数据线时，将所述第一开关关闭及将所述第二开关打开，以让所述至少一源极驱动电路与所述数据线电气连接，以及当所述至少一源极驱动电路未驱动所述数据线时，将所述第一开关打开和将所述第二开关关闭，用以让所述数据线与所述电荷储存组件电气耦合，所述电荷储存组件储存所述数据线的电荷，

所述输出电压供电至所述数字电路。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据线的显示时间分为用于显示的第一时段及用于非显示的第二时段，在第一时段时，所述控制器将所述第一开关关闭及将所述第二开关打开，用以将所述至少一源极驱动电路与所述数据线电气连接，进而进行像素显示，以及在所述第二时段时，所述控制器将所述第一开关打开及将所述第二开关关闭，用以将所述数据线与所述电荷储存组件电气连接，进而令所述数据线的电荷储存至所述电荷储存组件。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电荷储存组件为电容。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压调节器为低压降电压调节器。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述第一开关关闭及所述第二开关关闭为非重迭。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一开关及所述第二开关皆为晶体管，所述晶体管的闸极分别连接至所述控制器，所述控制器分别控制所述第一开关及所述第二开关。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二开关经由第一接脚电气耦合至所述电荷储存组件，以及所述电压调节器经由第二接脚电气耦合至所述数字电路。

8.一种利用回收电荷来降低数字电路耗电的方法，应用于一显示面板系统，其中所述显示面板系统包括至少一源极驱动电路以驱动所述显示面板的数据线、第一开关连接至所述至少一源极驱动电路及所述数据线、第二开关连接至所述数据线，以及一电荷储存组件电气耦合所述第二开关，所述方法包含：

(A)设定所述第一开关为关闭状态、所述第二开关为打开状态，将所述至少一源极驱动电路与所述显示面板的所述数据线电气连接；

(B)依据像素信号，令所述至少一源极驱动电路驱动所述数据线；

(C)设定所述第一开关为打开状态、所述第二开关为关闭状态，令所述数据线与所述电荷储存组件电气耦合，所述电荷储存组件储存所述数据在线的电荷；以及

(D)使用一电压调节器连接至所述电荷储存组件，用以调节所述电荷储存组件的电压，进而产生一输出电压，所述输出电压为数字电路供电。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述第一开关关闭及所述第二开关关闭为非重迭。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一开关及所述第二开关为晶体管，所述晶体管的闸极分别连接至一控制器，所述控制器控制所述第一开关及所述第二开关。