CN101436385A - 显示器节省电源机构与控制方法 - Google Patents

Abstract

一种显示器节省电源机构与控制方法，不需要传统技术上需要使用者自行设定是否进入省电节能状态或是关机的操作。该显示器节省电源机构可以判断显示器的帧为静止且达到一定时间时，即自动进入省电模式。该显示器节省电源机构是配置在显示器的硬件结构内，并且自动判断是否进入节能操作的状态，而不需要使用者的设定。

Description

显示器节省电源机构与控制方法

技术领域

本发明有关于显示器的节省电源系统，且特别是有关于一种不需经由使用者设定即可自动执行的显示器节省电源机构与控制方法。

背景技术

近几年来，由于环保意识日趋重要，对于节约能源的需求也日趋受到重视。凡与电源有关的机械设备、家电用品以及电脑产品等等，均朝向如何使用最小的电力以达到最大的效能为目的的方向设计。

以目前市面上的显示器装置为例，一般所具有电源省电的设定，可以是由使用者在其所使用的操作系统中去做相关的设定，例如在电脑操作系统内提供的省电操作模式设定，使用者可进入电源备置模式，设定若是电脑未使用多久的时间就会控制显示器进入省电操作的模式或是自动的关闭整个系统。但是，该操作的缺电在于使用者必须刻意的设定该操作模式。若是没有预先设定该模式的参数，将无法达到节能的效果。

另外，符合VESA(Video Electronics Standard Association)标准的显示器，若是连接的电脑太久时间没有任何操作时，电脑会通知显示器的标定控制器(Scalar)进入暂缓执行模式(Suspend Mode)，此时显示器的时序控制器(Time Controller，简称TCON)与背光源会关闭。但是该VESA标准所制订的操作方式，只是让整个显示器完全停止运作，这对使用者而言，操作上非常不方便。因为这样的结构，只能让显示器处于使用中或是关闭，没有其他的选择，因此，为了避免使用者短时间的停止操作而直接关闭显示器，通常该电脑控制关闭显示器的时间都设定的非常长，这对于整个节省电源的效果则将不如预期。

发明内容

本发明提供一种智能型的显示器节省电源系统，可以解决传统技术上需要使用者自行设定关机时间的缺点。亦即为自动判断显示器装置的帧为静止且达到一定时间时，即进入省电模式。

本发明所提出的具有节省电源机构的显示器，包括节省电源控制装置，用以接收多个连续显示的帧数据，并根据这些帧数据进行对比后，判断是否进入节能操作模式，当显示器进入节能操作模式时，节省电源控制装置分别输出一显示节能控制信号与节能背光控制信号到显示器控制单元与背光模块控制单元，用以调整显示器面板显示的帧与背光模块所发出的光线。

上述的节省电源控制装置包括第一帧寄存器、第二帧寄存器、加法器、内容比较器与省电控制器。该第一帧寄存器与第二帧寄存器，用以寄存帧数据，而这些帧数据是从连续显示的帧数据中依序取得的数据。加法器则用以对所述帧数据施以加法操作后据以输出帧差异值。而内容比较器则进行帧差异值与前一次所得到的帧差异值进行对比后，得到计数值，当在一时间区间内计数值大于预定次数后，即可得到判断结果。而省电控制器连接到内容比较器，当判断结果为显示器进入该节能操作模式时，则据以输出显示节能控制信号与节能背光控制信号到显示器控制单元与背光模块控制单元，用以调整显示器面板显示的帧与该背光模块所发出的光线。

在一实施例中，本发明所提出的显示器节省电源的控制方法，首先，接收多个连续显示的帧数据。根据帧数据中连续的两个帧数据进行对比，并记录对比结果。当对比结果在预定的时间区间内达到预定次数后，控制显示器进入节能操作模式。当显示器进入节能操作模式时，节省电源控制装置分别输出一节能背光控制信号，用以调整显示器显示的帧进入节能操作模式。

上述的节能背光控制信号是使用脉冲宽度调制(PWM)技术实现，通过将控制电压大小转为脉冲信号，并改变该脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变控制该显示器显示所使用的背光强度与和频率。

而上述背光强度与频率控制方式为控制显示器的冷阴极灯管(CCFL)背光模块或是发光二极管(LED)背光模块。

上述的节能背光控制信号是使用低电压直流(Low-voltage DC)电流控制技术，以改变控制显示器显示所使用的背光强度与频率。

在一实施例中，本发明所提出具有过驱动功能的显示器节省电源的控制方法。首先，接收经由过驱动运算功能对多个连续显示的帧数据中，连续两个帧数据进行对比后输出的一过驱动信号。纪录该过驱动信号记录的启用状态，并得到计数值，其中当计数值在一时间区间内达到预定的次数后，控制显示器进入节能操作模式，其中当显示器进入节能操作模式时，节省电源控制装置分别输出节能背光控制信号，用以调整显示器显示的帧进入节能操作模式。

上述的节能背光控制信号是使用脉冲宽度调制(PWM)技术实现，通过将控制电压大小转为脉冲信号，并改变该脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变控制该显示器显示所使用的背光强度与和频率。

而上述背光强度与频率控制方式为控制显示器的冷阴极灯管(CCFL)背光模块或是发光二极管(LED)背光模块。

上述的节能背光控制信号是使用低电压直流(Low-voltage DC)电流控制技术，以改变控制显示器显示所使用的背光强度与频率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1与图2分别说明本发明所提出的显示器节省电源机构用以判断的帧。

图2是节省电源机构图示意图。

图3是说明本发明一较佳实施例的具有显示器节省电源机构显示器结构示意图。

图4是说明本发明所提出节省电源控制装置320一较佳实施例电路结构示意图。

图5是说明本发明另一实施例的具有显示器节省电源机构的显示器结构示意图。

图6A与图6B是说明本发明所提出显示器节省电源机构应用在液晶显示器时的结构示意图。

图7为本发明所提出显示器节省电源机构的操作步骤流程示意图。

主要元件符号说明

112、114：显示光标

110、120：帧

210、220与230：帧

212、214、216：光标

300：显示器

310：图像接收单元

320：节省电源控制装置

330：显示器控制单元

340：背光模块(Back Light Module)控制单元

350：显示器面板

360：背光模块

410与420：帧寄存器

430：加法器

440：内容比较器

450：省电控制器

510：过驱动(Overdrive)运算单元

512：过驱动输出信号

600A、600B：显示器

610：节省电源控制装置

612：显示节能控制信号

614：节能背光控制信号

620：液晶显示器控制单元

630：冷阴极灯管背光模块控制单元

640：显示器面板

650：冷阴极灯管背光模块

660：发光二极管背光模块控制单元

670：发光二极管背光模块

具体实施方式

本发明提供一种显示器节省电源机构，不需要传统技术上需要使用者自行设定是否进入省电节能状态或是关机的操作。该显示器节省电源机构可以判断显示器的帧为静止且达到一定时间时，即自动进入省电模式。该显示器节省电源机构是配置在显示器的硬件结构内，并且自动判断是否进入节能操作的状态，而不需要使用者的设定。

本发明所提供的显示器节省电源机构，可检测显示器所显示的帧，并且对连续帧中的其中两个帧进行比较，若是变化小于一预定值时，将会认定这些连续帧有静止的可能，并利用一计数值加以计数，而在计数值超过另外一预定值时，即代表该连续帧连续一段时间没有任何变化，或是变化的程度相当小，可以将该显示器认定为使用者没有操作的状态，因此可以进入所谓的节省电源模式。而在此提到所谓的连续帧中的两个帧，可以是先后连续显示在显示器上的两个帧，或是针对连续的多个帧中，针对一定时间撷取两个帧作为判断，该两种情况皆适用于本发明的范畴，也适用在底下所描述的所有实施例。

本发明所提供的显示器节省电源机构，在检测到使用者没有操作或是帧经过一段时间没有任何变化的情况下，可以控制显示器提供光源的装置，例如背光模块，利用降低操作频率、降低连续帧显示频率、或是降低电流值等等不同的方式进入节省能源的操作。

本发明所提供的显示器节省电源机构，可以是独立的元件，配置在显示器内的内部。在实施例中，该显示器节省电源机构可以配置在显示器的控制器内，或是配置在时序控制器(Time Controller，简称TCON)或是配置在标定控制器(Scalar)内等等，且亦可以具有调整显示器的背光模块操作状态的功能，以达到省电节能的效果。

请先参照图1与图2，以方便说明本发明所提出的显示器节省电源机构。如图1为显示器上所显示两个连续的帧110与120。在帧110上例如显示光标112，而另外一个帧120则显示另一光标114。该两个具有光标的帧，可以明显看出光标112与光标114不同，若是针对所述两个帧110与120进行比较，可以了解使用者正在操作，因此对于上述判断帧是否静止的计数值并不会增加。而在此提到的帧110与120，为连续显示帧中所取得的两个帧，但该两个帧110与120先后间隔的时间不宜过长，以免判断的速度太慢而失真，在一实施例中，可以是连续显示帧中所先后显示的两个帧，但并非以此为限。

图2为显示器上所显示多个连续的帧，在该图中仅针对帧210、220与230进行说明。在这些连续的帧中，帧210上的光标212、帧220上的光标222与隔一段时间的后的帧230上的光标232，可以明显看出光标212、光标214与光标216都位于相同的位置上，因此，上述连续帧可以判断都是处于静止的状态，因此，对于计数值会持续增加，直到该计数值大于一阈值时，则可认定使用者停止操作的状态，因此可以进入所谓的节省电源模式。根据这样的判断机构，显示器可以判断是否自动进入省电模式。

请参照图3，为说明本发明一较佳实施例的具有显示器节省电源机构显示器结构示意图。该显示器300包括图像接收单元310、节省电源控制装置320、显示器控制单元330、背光模块(Back Light Module)控制单元340、显示器面板350与背光模块360。显示器控制单元330传送显示控制信号332到显示器面板350，用以控制其显示帧内容。而背光模块控制单元340传送背光控制信号342到背光模块360，用以控制背光模块360提供显示器面板350显示帧所需要的光线强度。本发明所提出的显示器节省电源机构建构在节省电源控制装置320内。

该节省电源控制装置320接收连续显示帧中所取得的多个帧，用以判断帧是否静止。在可以判断显示器300的帧是否静止且达到预定的时间后，即自动进入省电模式。该显示器节省电源机构是配置在显示器的硬件结构内，并且自动判断是否进入节能操作的状态，而不需要使用者的设定。而当节省电源控制装置320确认进入帧静止状态时，则可通过显示节能控制信号322与节能背光控制信号324，分别传送给显示器控制单元330与背光模块控制单元340。而显示器控制单元330则可通过显示控制信号332对显示器面板350进行显示的调整。而背光模块控制单元340则可通过背光控制信号342调整背光模块360所发出的光线强度或是频率等等。显示器面板350的节能调整与背光模块360的节能调整可同时进行，或依需要择一进行。

而上述节省电源控制装置320所接收连续显示帧中所取得的多个帧，是来自一图像来源305，而该图像来源305可以连接到该显示器300所接收来自例如电脑主机的视频信号来源。在一实施例中，这些接收的图像可以先储存在图像接收单元310内，再将图像数据信号312传送给节省电源控制装置320。

而上述节省电源控制装置320的结构，在一较佳实施例中，请参照图4所示。该节省电源控制装置320包括两个帧寄存器410与420、一加法器430与一省电控制器450。图像数据信号312包括连续显示帧中所取得的多个帧，在此以两个连续显示的帧为例说明。而两个连续显示的帧分别储存在帧寄存器410与420内，例如帧寄存器410储存第N+1个帧，则帧寄存器420储存第N个帧。而后序图像数据信号312所传来连续显示的帧，也依序储存到帧寄存器410与420内。接着，帧寄存器410的输出连接到加法器430的正端，而帧寄存器420的输出连接到加法器430的负端。而该加法器430则进行帧寄存器420所储存第N个减去帧寄存器420所储存第N+1个帧内容，得到的结果432传送到内容比较器440内，而根据内容比较器440进行本次结果与前次结果的差异对比后，传送到省电控制器450，以便让省电控制器450可以根据调整的模式，传送控制信号给显示器控制单元330与背光模块控制单元340，以便对显示器面板进行显示的调整或是对背光模块进行光线强度或是频率的调整等等。上述的调整模式可以根据显示器面板或是背光模块的特性而选择调整的方式，只要能进行节省电源即适用于本实施例的运用范围。

请参照图5，为说明本发明另一实施例的具有显示器节省电源机构的显示器结构示意图。主要组成与图3相近，相同部分不再冗述，但是差异是，节省电源控制装置320是接收来自一过驱动(Overdrive)运算单元510的过驱动输出信号512，而不需要连接到视频信号来源。该过驱动技术目前在部分显示器上都配备这样的功能，特别是液晶显示器，该技术可改善液晶的反应速度，运用提高驱动电压来加快液晶反应的速度。而该过驱动技术的运算方式通常为比较两个连续帧的差异，若是变化过大将会提供驱动电压，而该比较的结果，可以传送到本发明显示器节省电源机构，以便自动进行节能的调整。而上述节省电源控制装置320连接到过驱动(Overdrive)运算单元510，而该两个装置可以配置在显示器的时序控制器(TCON)或是配置在标定控制器(Scalar)内，以达到省电节能的效果。

当然，若是配置具有本发明所提出显示器节省电源机构的时序控制器(TCON)或是标定控制器(Scalar)不具备过驱动(Overdrive)技术，则只需要增加额外的帧寄存器即可达到省电节能的效果。

本发明所提出显示器节省电源机构，若是应用在液晶显示器时，结构分别如图6A与图6B所示。差异在于背光模块是采用冷阴极灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，底下简称CCFL)背光模块或是采用发光二极管(LED)背光模块的区别。请先参照图6A，在显示器600A中，节省电源控制装置610确认进入帧静止状态时，则可通过显示节能控制信号612与节能背光控制信号614，分别传送给液晶显示器控制单元620与冷阴极灯管背光模块控制单元630。而液晶显示器控制单元620则可通过显示控制信号对显示器面板640进行显示的调整。而冷阴极灯管背光模块控制单元630则可通过背光控制信号调整冷阴极灯管背光模块650所发出的光线强度或是频率等等。而该控制的方式可以运用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)技术或是低电压直流(Low-voltage DC)电流控制技术实现。该PWM技术为把变流器的输出电压转为具有一定宽度的脉冲信号，通过改变脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变输出电压的数值和频率的控制方法，可用以控制冷阴极灯管背光模块650所发出的光线强度或是频率等等。

而接着参照图6B，在显示器600B中，节省电源控制装置610确认进入帧静止状态时，则可通过显示节能控制信号612与节能背光控制信号614，分别传送给液晶显示器控制单元620与发光二极管背光模块控制单元660。而液晶显示器控制单元620则可通过显示控制信号对显示器面板640进行显示的调整。而发光二极管背光模块控制单元630则可通过背光控制信号调整发光二极管背光模块670所发出的光线强度，例如调整提供给发光二极管的驱动电流大小等等。

图7为本发明所提出显示器节省电源机构的操作步骤流程示意图。步骤712为节省电源机构在正常显示的状态下接收视频来源信号710，并且读取第N帧的数据至第一帧寄存器中。接着步骤714，在正常显示的状态下读取第N+1帧的数据至第二帧寄存器中。该第N帧与第N+1帧实际上为连续的两个帧，但如前所述，不为此限。

步骤716为节省电源机构将第N帧与第N+1帧的像素差异值做相减运算，并将该运算结果填入一计数值P值中。步骤718为将计数值P值与显示器节省电源机构内部所设定的帧像素差异阈值(即第一设定值)做比较。第一设定值可以由硬件或软件给于一初始值，若使用者需要另外设定，可以通过软件介面或硬件设定更改。若计数值P值较第一设定值为小，则进行步骤720。若计数值P值较第一设定值为大，则进行步骤728。

步骤720为当计数值P值较第一设定值为小时，亦即第N帧与第N+1帧的帧像素差异小于节省电源机构内部所设定的阈值，则代表此时两帧差异很小，可视为两连续静止帧。因此，此时先根据步骤720判断屏幕显示器是否为正常显示的状态，若是，则进入步骤722。若为否，则代表屏幕显示器已处于省电模式的中，且因为所读取的帧均为连续静止帧，故继续保持省电模式。而节省电源机构则恢复至步骤712继续读取后续的帧数据。

步骤722代表此时的静止帧数量尚未达到启动省电模式的状态，故需将另一计数值Q进行计数加一，也就是Q＝Q+1。然后进入步骤726，判断此时的静止帧的计数值Q值是否大于节省电源机构内部所设定的静止帧数量的阈值(即第二设定值)。该第二设定值可以由硬件或软件给于一初始值，若使用者需要另外设定，可以通过软件介面或硬件设定更改。当计数值Q大于第二设定值时，进入步骤726，即进入省电模式。其Q值小于第二设定值，代表此时的静止帧尚未累积至节省电源机构内部的第二设定值，尚不需要进入省电模式，故回到步骤712继续读取下一个帧的数据。

当P值较第一设定值为大时，即表示第N帧与第N+1帧的像素差异值较大，经判断后不为连续静止的帧。故在步骤728的时候，确认此时屏幕显示器是否处于省电模式之中。若为是，则将Q值清除为0，以重新累积静止的帧数量至Q值，并离开省电模式，恢复至步骤712继续读取下一个帧的数据。若为否，则直接回到步骤712继续读取下一个帧的数据。

综上所述，本发明可以利用节省电源的系统达到节省液晶屏幕电源的功能，且不需要使用者做相关设定即可自动达到省电模式。但若使用者想要变更相关设定，该系统也还是可以提供软件介面或硬件设定来更改设定，相当具有灵活性。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改。因此，本发明的保护范围以所提出的权利要求的范围为准。

Claims (23)

1.一种具有显示器节省电源机构的显示器，包括：

一显示器面板；

一显示器控制单元，连接到该显示器显示器面板，用以控制该显示器显示器面板所显示的帧内容；

一背光模块，用以提供该显示器面板显示帧所需要的光线；

一背光模块控制单元，用以该控制背光模块所提供的光线；以及

一节省电源控制装置，用以接收多个连续显示的帧数据，并根据该多个帧数据进行对比后，判断是否进入一节能操作模式，当该显示器进入该节能操作模式时，该节省电源控制装置输出一节能背光控制信号到该背光模块控制单元，用以调整该背光模块所发出的光线。

2.如权利要求1所述的显示器，其中当该显示器进入该节能操作模式时，该节省电源控制装置输出一显示节能控制信号到该显示器控制单元，用以调整该显示器面板显示的帧。

3.如权利要求2所述的显示器，其中该节省电源控制装置包括：

一第一帧寄存器，用以寄存一第一帧数据；

一第二帧寄存器，用以寄存一第二帧数据，其中该第一帧数据与第二帧数据为该显示器从该多个连续显示的帧数据中依序取得的数据；

一加法器，用以对该第一帧数据与该第二帧施以一加法操作后据以输出一帧差异值；

一内容比较器，对比复数笔该帧差异值后，得到一计数值，当在一时间区间内该计数值大于一预定次数后，即可得到一判断结果；

一省电控制器，连接到该内容比较器，当该判断结果为该显示器进入该节能操作模式时，则据以输出该显示节能控制信号与该节能背光控制信号到该显示器控制单元与该背光模块控制单元，用以调整该显示器面板显示的帧与该背光模块所发出的光线。

4.如权利要求1所述的显示器，其中该显示器面板为一液晶显示面板，而该显示器控制单元为一液晶显示器控制单元。

5.如权利要求1所述的显示器，其中该背光模块为一冷阴极灯管(CCFL)背光模块，而该背光模块控制单元为一冷阴极灯管背光模块控制单元。

6.如权利要求1所述的显示器，其中该节省电源控制装置调整方式为使用一脉冲宽度调制(PWM)技术实现，通过将控制电压大小转为一脉冲信号，并改变该脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变控制该背光模块控制单元输出电压的数值和频率的控制方法。

7.如权利要求1所述的显示器，其中该节省电源控制装置调整方式为使用一低电压直流电流控制技术。

8.如权利要求1所述的显示器，其中该背光模块为一发光二极管背光模块，而该背光模块控制单元为一发光二极管背光模块控制单元。

9.如权利要求1所述的显示器，还包括一过驱动运算单元，用以提供一过驱动信号给该节省电源控制装置，而该节省电源控制装置记录该过驱动信号启用的次数，当该驱动信号启用的次数达到一预定次数后，即控制该显示器进入该节能操作模式。

10.如权利要求8所述的显示器，其中该过驱动运算单元与该节省电源控制装置配置在该显示器内的一时序控制器中。

11.如权利要求8所述的显示器，其中该过驱动运算单元与该节省电源控制装置配置在该显示器内的一标定控制器。

12.如权利要求1所述的显示器，其中该节省电源控制装置配置在该显示器内的一时序控制器中。

13.如权利要求1所述的显示器，其中该节省电源控制装置配置在该显示器内的一标定控制器。

14.一种显示器节省电源的控制方法，包括：

接收多个连续显示的帧数据；以及

根据该多个帧数据中连续的两个帧数据进行对比，并记录该对比结果，当该对比结果在一时间区间内达到一预定次数后，控制该显示器进入一节能操作模式，其中

当该显示器进入该节能操作模式时，该节省电源控制装置输出一节能背光控制信号，用以调整该显示器显示的帧进入该节能操作模式。

15.如权利要求14所述的控制方法，其中该节能背光控制信号是使用一脉冲宽度调制技术实现，通过将控制电压大小转为一脉冲信号，并改变该脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变控制该显示器显示所使用的一背光强度与和频率。

16.如权利要求15所述的控制方法，其中该背光强度与频率控制方式为控制该显示器的一冷阴极灯管背光模块。

17.如权利要求15所述的控制方法，其中该背光强度与频率控制方式为控制该显示器的一发光二极管背光模块。

18.如权利要求14所述的控制方法，其中该节能背光控制信号是使用一低电压直流电流控制技术，以改变控制该显示器显示所使用的一背光强度与频率。

19.一种显示器节省电源的控制方法，适用于具有一过驱动运算功能的一显示器，其中该方法包括：

接收经由该过驱动运算功能对多个连续显示的帧数据中，连续两个帧数据进行对比后输出的一过驱动信号；

纪录该过驱动信号记录的启用状态，并得到一计数值，其中当该计数值在一时间区间内达到一预定次数后，控制该显示器进入一节能操作模式，其中，

当该显示器进入该节能操作模式时，该节省电源控制装置输出一节能背光控制信号，用以调整该显示器显示的帧进入该节能操作模式。

20.如权利要求19所述的控制方法，其中该节能背光控制信号是使用一脉冲宽度调制技术实现，通过将控制电压大小转为一脉冲信号，并改变该脉冲信号的宽度、数量或者分布规则，以改变控制该显示器显示所使用的一背光强度与和频率。

21.如权利要求20所述的控制方法，其中该背光强度与频率控制方式为控制该显示器的一冷阴极灯管背光模块。

22.如权利要求20所述的控制方法，其中该背光强度与频率控制方式为控制该显示器的一发光二极管背光模块。

23.如权利要求19所述的控制方法，其中该节能背光控制信号是使用一低电压直流电流控制技术，以改变控制该显示器显示所使用的一背光强度与频率。

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