用于液晶显示装置的驱动方法及其相关装置 【技术领域】
本发明是指一种用于液晶显示装置的驱动方法及其相关装置，尤指一种可根据液晶显示装置的驱动方式，而启动相关电荷分享机制的方法及其相关装置。
背景技术
液晶显示装置具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，已被广泛地应用在计算机系统、移动电话、个人数字助理(PDA)等信息产品上。液晶显示装置的工作原理是利用液晶分子在不同排列状态下，对光线具有不同的偏振或折射效果，因此可经由不同排列状态的液晶分子来控制光线的穿透量，进一步产生不同强度的输出光线，及不同灰阶强度的红、绿、蓝光。
请参考图1，图1为已知薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示装置10的示意图。液晶显示装置10包含液晶显示面板(LCD Panel)122、时序控制器(timing controller)102、源极驱动器104(source driver)以及栅极驱动器(gate driver)106。液晶显示面板122是由两基板(Substrate)构成，而于两基板间填充有液晶材料(LCD layer)。一基板上设置有多条数据线(Data Line)110、多条垂直于数据线110的扫描线(Scan Line，或称栅线，Gate Line)112以及多个薄膜晶体管114，而于另一基板上设置有共享电极(Common Electrode)用来提供共享电压。为便于说明，图1中仅显示四个薄膜晶体管114，实际上，液晶显示面板122中每一数据线110与扫描线112的交接处(Intersection)均连接有一薄膜晶体管114，亦即薄膜晶体管114是以矩阵的方式分布于液晶显示面板122上，每一数据线110对应于薄膜晶体管液晶显示装置10的一行(Column)，而扫描线112对应于薄膜晶体管液晶显示装置10的一列(Row)，且每一薄膜晶体管114对应于一像素(Pixel)。此外，液晶显示面板122的两基板所构成的电路特性可视为一等效电容116。
已知薄膜晶体管液晶显示装置10的驱动原理详述如下。首先，时序控制器102产生相关于显示图像的数据信号及驱动液晶显示面板122所需的控制信号和频率信号。源极驱动器104和栅极驱动器106依据时序控制器102传来的信号而对不同的数据线110及扫描线112产生输入信号，因而控制薄膜晶体管114的导通及等效电容116两端的电位差，并进一步地改变液晶分子的排列以及相对应的光线穿透量。举例来说，栅极驱动器106对扫描线112输入一脉冲使薄膜晶体管114导通，因此源极驱动器104所输入数据线110的信号可经由薄膜晶体管114而输入等效电容116，因此达到控制相对应像素的灰阶(Gray Level)状态。另外，通过控制源极驱动器104输入至数据线110的信号大小，可产生不同的灰阶大小。
在薄膜晶体管液晶显示装置10中，若一直使用正电压不断地驱动液晶分子会降低液晶分子对光线的偏振或折射效果，因而使画面显示的质量恶化，同样地，若是一直使用负电压不断地驱动液晶分子亦会降低液晶分子对光线的偏振或折射效果。因此，为了保护液晶分子不受驱动电压的破坏，须使用正负电压交互的方式来驱动液晶分子。此外，液晶显示面板122除了包含一等效电容116外，电路本身还会产生寄生电容(Parasite Capacitor)，所以当同样的图像于液晶显示面板122上显示过久时，寄生电容会因为储存电荷而产生残影现象(Residual Image Effect)，更会影响后续画面的显示，所以亦必须利用正负电压交互的方式来驱动液晶分子以改善寄生电容对图像输出的影响，如行行反转(Column Inversion)、点反转(Dot Inversion)等驱动方式。
请参考图2及图3，图2及图3为已知行反转(Column Inversion)驱动方式的示意图。区块20与区块30为连续两画面(Frame)的相同部分的像素极性示意图；比较区块20与区块30可知，当使用行反转的方式来驱动液晶显示装置10时，同一行中的每一像素单元的极性会随着画面切换而转变，且相邻行的每一像素单元的极性是相反。
除了上述行反转驱动方式外，已知技术亦可采用其它方式来驱动液晶显示面板122。请参考图4及图5，图4及图5为已知点反转(Dot Inversion)的示意图。区块40与区块50为连续两画面的相同部分的像素极性示意图；比较区块40与区块50可知，当使用点反转的方式来驱动液晶显示装置10时，每一子像素单元的数据信号与其相邻子像素单元的数据信号为相反极性。
然而，当驱动液晶显示面板122的电压极性开始反转之际，共享电压驱动电路与源极驱动器的电流消耗最大，故此时也是液晶显示装置10负载最大的时间。因此，一般会使用电荷分享(charge sharing)的概念来重复利用电荷并减少等效电容116充电至预期电位所需的时间，进而降低功率消耗。在液晶显示装置10中，源极驱动器104可通过控制两相邻数据线间的晶体管开关元件，平均分配电荷来达到电荷分享的效果。请参考图6，图6为已知液晶显示装置10在点反转驱动下，一奇数的数据线CH_ODD与其相邻的一偶数的数据线CH_EVEN地电位变化示图。在图6中，横轴代表时间，纵轴代表电压电平，输出至等效电容116的驱动电压的最大及最小值分别由VDD和VGND来表示，而在电荷分享后每一数据线的电位由Vavg来表示。若液晶分子以正极性驱动，则输出至等效电容116的驱动电压Vp需介于共同电压和最大驱动电压VDD之间；反之，液晶分子以负极性驱动，则输出至等效电容116的驱动电压Vn需介于共同电压Vcom和最小驱动电压VGND之间。
假设以点反转方式来驱动液晶显示装置10的液晶显示面板122，则在图6中，当一驱动周期结束时，奇数的数据线CH_ODD上等效电容的电位Vp相等于最大驱动电压VDD，而相邻的偶数的数据线CH_EVEN上等效电容的电位Vn相等于最小驱动电压VGND，且假设Vcom＝0.5VDD、VGND＝0。在下一个驱动周期之前，已知的液晶显示装置10首先会导通耦接于两相邻数据线之间的晶体管开关元件，以进行电荷分享，中和在前一驱动周期结束时存于液晶电容内的电荷。因此，奇数的数据线CH_ODD上等效电容的电位会从电位Vp被拉至Vavg。相同地，偶数的数据线CH_EVEN上等效电容的电位会从电位Vn被拉至Vavg。当Vp及Vn分别相等于最大驱动电压VDD及最小驱动电压VGND时，Vavg＝Vcom＝0.5VDD。于下一个驱动周期时，奇数的数据线CH_ODD由正极性驱动转至负极性，由于源极驱动器102通过电荷共享，对奇数的数据线CH_ODD进行预先放电。因此，仅需提供压差ΔV＝-0.5VDD来驱动液晶分子，以达到控制相对应像素的灰阶状态。相同地，于下一个驱动周期时，偶数的数据线CH_EVEN由负极性驱动转至正极性，由于源极驱动器102通过电荷共享，对偶数的数据线CH_EVEN进行预先充电。因此，仅需提供压差ΔV＝0.5VDD来驱动液晶分子以达到控制相对应像素的灰阶状态。
然而，已知技术在行反转的驱动方式下，由于行反转的特性，于同一个图框中，相同数据线的极性会保持一样，因此，进行电荷分享反而会将正极性电荷放电至负极性电位，而必须再次经过充电来维持其正极性电位，如此便造成多余电力的消耗。请参考图7，图7为已知液晶显示装置10在行反转驱动下，奇数的数据线CH_ODD与其相邻的偶数的数据线CH_EVEN的电位变化示图。在图7中，横轴代表时间，纵轴代表电压电平。此外，假设在一正极性驱动周期结束时，奇数的数据线CH_ODD上等效电容的电位Vp相等于最大驱动电压VDD，而偶数的数据线CH_EVEN上等效电容的电位Vn相等于最小驱动电压VGND，且Vcom＝0.5VDD、VGND＝0。在下一个驱动周期之前，液晶显示装置10首先会导通耦接于两相邻数据线CH_ODD、CH_EVEN之间的晶体管开关元件，以进行电荷分享，中和在前一驱动周期结束时存于液晶电容内的电荷。然而，于下一个驱动周期时，由于电荷的重新分配，使得奇数的数据线CH_ODD上等效电容的电位会从电位Vp被拉至Vavg，而偶数的数据线CH_EVEN上等效电容的电位会从电位Vn被拉至Vavg。在此情形下，若要于下一个驱动周期继续维持奇数的数据线CH_ODD的正极性电位，及偶数的数据线CH_EVEN的负极性电位，则源极驱动器104必需多提供一绝对压差|ΔV|＝0.5VDD至显示单元。换言之，此时电荷分享不但没有达到省电的效果，反而造成多于耗电。
由上可知，在已知技术中，电荷分享技术并不适用于所有的反转驱动方式，譬如于行反转的驱动方式下，反而会造成额外耗电。
【发明内容】
因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于液晶显示装置的省电方法及其相关装置。
本发明揭露一种用于液晶显示装置的驱动方法，用以减少该液晶显示装置的电源消耗，该驱动方法包含有判断该液晶显示装置的驱动方式、根据该液晶显示装置的该驱动方式，对该液晶显示装置的多个数据信道启动对应的电荷分享模式。
本发明还揭露一种用于液晶显示装置中节省电源消耗的驱动装置，该驱动装置包含有判断单元以及控制单元。该判断单元，用来判断该液晶显示装置的驱动方式。该控制单元，用来根据该液晶显示装置的该驱动方式，对该液晶显示装置的多个数据信道启动对应的电荷分享模式。
本发明还揭露一种可省电的液晶显示装置，该液晶显示装置包含有显示面板、时序控制器、电荷分享模块以及源极驱动器。该时序控制器，用来输出闩锁信号及极性反转控制信号。该电荷分享模块，耦接至该时序控制器，用来根据该闩锁信号与该极性反转控制信号，检测该液晶显示装置的驱动模式，以输出控制信号。该源极驱动器，耦接至该电荷分享模块与该面板，用来通过多个数据信道，输出图像数据至该显示面板，以及根据该控制信号，调整该多个数据信道彼此之间的耦接关系，以修正该多个数据信道的电荷分享机制。
【附图说明】
图1为已知液晶显示装置的示意图。
图2及图3为已知行反转的示意图。
图4及图5为已知点反转的示意图。
图6为已知液晶显示装置在点反转驱动下，奇数的数据线与其相邻的偶数的数据线的电位变化示图。
图7为已知液晶显示装置在行反转驱动下，奇数的数据线与其相邻的偶数的数据线的电位变化示图。
图8为本发明实施例一液晶显示装置的示意图。
图9为本发明实施例一源极驱动器的示意图。
图10为本发明实施例一电荷分享模块的示意图。
图11与图12为本发明源极驱动器的不同实施例的示意图。
图13为本发明实施一液晶显示装置在行反转驱动下，奇数的数据信道与其相邻的偶数的数据信道的电位变化示图。
图14为本发明实施例一流程的示意图。
[主要元件标号说明]
10、80 液晶显示装置
122、800 液晶显示面板
102、802 时序控制器
106、806 栅极驱动器
114 薄膜晶体管
104、804、90、130 源极驱动器
808、100 电荷分享模块
1000 判断单元
1010 控制单元
CS1、CS2、CS3 电荷分享开关
110 数据线
112 扫描线
900 开关模块
AMP_1～AMP_n 运算放大器
116 等效电容
20、30、40、50 区块
140 流程
1400、1410、1412、1414 步骤
Vcom 共同电压
LD 闩锁信号
POL 极性反转控制信号
Vp、Vn、VDD、VGND、Vavg 电位
CH_ODD 奇数个数据线
CH_EVEN 偶数个数据线
CH_1～CH_n 数据信道
ΔV 压差
NCS 节点
ctrl_sig 控制信号
【具体实施方式】
请参考图8，图8为本发明实施例中一液晶显示装置80的示意图。液晶显示装置80可采点反转驱动方式或行反转驱动方式，其包含有液晶显示面板800、时序控制器802、源极驱动器804、栅极驱动器806以及电荷分享模块808。液晶显示装置80的架构与图1的液晶显示装置10相似，故相同之处不再赘述；而两者不同之处在于，电荷分享模块808可判断液晶显示装置80的驱动方式，以启动适当的电荷分享(charge sharing)方式，进而重复利用电荷，减少耗电量。为了实现上述运作，如图9所示，源极驱动器804包含运算放大器AMP_1～AMP_n及开关模块900。运算放大器AMP_1～AMP_n分别对应于数据信道CH_1～CH_n，用来将驱动信号传至相对应的数据线，以显示不同灰阶的图像。开关模块900耦接于运算放大器AMP_1～AMP_n，用来根据电荷分享模块808所产生的控制信号ctrl_sig，启动电荷分享机制。
在图8中，电荷分享模块808用来在源级驱动器804输出驱动电压至液晶显示面板800之前，判断液晶显示装置80的驱动方式，以启动对应的电荷分享方式，进而重复利用电荷并减少液晶显示面板800的等效电容充电至预期电位所需的时间，以降低功率消耗。请参考图10，图10为图8中电荷分享模块808的示意图。电荷分享模块808包含判断单元1000以及控制单元1010(图10有误)。判断单元1000用来根据时序控制器802所产生的闩锁信号LD及极性反转控制信号POL，判断液晶显示装置80的驱动方式。其中，极性反转控制信号POL用来指示液晶分子的极性状态，而闩锁信号LD则用来代表运算放大器APM_1～AMP_n的输出起始信号。因此，当闩锁信号LD触发时(高电平)，判断单元1000可比较两相邻的极性反转控制信号POL的极性状态，以判断液晶显示装置80的驱动方式。例如，当两相邻的极性反转控制信号POL为相同时，判断单元1000则判断液晶显示装置80的驱动方式为行反转驱动方式。相反地，当两相邻的极性反转控制信号POL为相异时，判断单元1000则判断液晶显示装置80的驱动方式为点反转驱动方式。根据判断单元1000的判断结果，控制单元1010可传送控制信号ctrl_sig至开关模块900，以对数据信道CH_1～CH_n启动对应的电荷分享模式。
因此，通过电荷分享模块808，当极性反转控制信号POL对应于闩锁信号LD中两相邻脉冲的电平相同时，液晶显示装置80的驱动方式判断为行反转驱动方式，则本发明对液晶显示装置80的每一奇数数据信道(CH_1，CH_3、CH_3，CH_5、...)之间及每一偶数电压信道(CH_2，CH_4、CH_4，CH_6、...)之间进行电荷分享；当极性反转控制信号POL对应于闩锁信号LD中两相邻脉冲的电平相异时，液晶显示装置80的驱动方式判断为点反转驱动方式，以对数据信道CH_1～CH_n之间进行电荷分享。如此一来，控制单元1010可据此对数据信道CH_1～CH_n启动对应的电荷分享模式。
需注意的是，源极驱动器804的实现方式不限于特定架构，只要能配合电荷分享模块的运作即可。举例来说，请参考图11与图12，图11与图12为本发明源极驱动器804的不同实施例的示意图。图11中，源极驱动器804包含开关模块900以及运算放大器AMP_1～AMP_n。开关模块900耦接于数据信道CH_1～CH_n，为求简洁，在此仅以四个数据信道为例。开关模块900包含有多个第一电荷分享开关CS1、多个第二电荷分享开关CS2以及多个第三电荷分享开关CS3。如图11所示，第一电荷分享开关CS1分别耦接于数据信道CH_1～CH_n中两相邻的奇数数据信道之间(如CH_1与CH_3之间、CH_3与之间CH_5、...)；第二电荷分享开关CS2分别耦接于数据信道CH_1～CH_n中两相邻的偶数数据信道之间(如CH_2与CH_4之间、CH_4与CH_6之间、...)；而第三电荷分享开关CS3则分别耦接于数据信道CH_1～CH_n的数据信道与节点NCS之间。
因此，当两相邻的极性反转控制信号POL为相同(即行反转驱动方式)时，开关模块900根据控制信号ctrl_sig，导通第一电荷分享开关CS1和第二电荷分享开关CS2，以及关闭第三电荷分享开关CS3，以达到奇数数据信道(CH_1、CH_3、...)之间与偶数电压信道(CH_2、CH_4、...)之间的电荷分享。相反地，当两相邻的极性反转控制信号POL为相异(即点反转驱动方式)时，开关模块900根据控制信号ctrl_sig，导通第一电荷分享开关CS1、第二电荷分享开关及第三电荷分享开关，以达到每一数据信道(CH_1，CH_2，...CH_n)之间进行电荷分享。
类似地，图12所示的源极驱动器804的架构与图11相似，相同之处不再赘述且相同元件使用相同标号与相同名称；而两者不同之处为电荷分享开关耦接位置。在图12中，第一电荷分享开关CS1分别耦接于数据信道CH_1～CH_n中两相邻的奇数数据信道之间(如CH_1与CH_3之间、CH_3与CH_5之间、...)；第二电荷分享开关CS2分别耦接于数据信道CH_1～CH_n中两相邻的偶数数据信道之间(如CH_2与CH_4之间、CH_4与CH_6之间、...)；而第三电荷分享开关CS3则分别耦接于数据信道CH_1～CH_n的一偶数数据信道与该偶数数据信道的下一奇数数据信道之间(如CH_2与CH_3之间、CH_4与CH_5之间、...)。此外，电荷分享模块808的运作原理与上述相同，亦即，当行反转驱动方式时，导通第一电荷分享开关CS1和第二电荷分享开关CS2，以及关闭第三电荷分享开关CS3。相反地，当点反转驱动方式时，导通第一电荷分享开关CS1、第二电荷分享开关及第三电荷分享开关。因此，控制单元1010通过控制开关模块900来对液晶显示装置80的每一数据信道CH_1～CH_n之间进行电荷分享。
请参考图13，图13为本发明实施例液晶显示装置80在行反转驱动下，奇数的数据信道与偶数的数据信道的电位变化示图。在图13中，横轴代表时间，纵轴代表电压电平，输出至等效电容的驱动电压的最大及最小值分别由VDD和VGND来表示，在此，仅以四个数据信道为例。假设于一正极性驱动周期结束时，数据信道CH_1的等效电容电位相等于最大驱动电压VDD，而数据信道CH_3的等效电容电位略大于二分之一VDD；另外，于一负极性驱动周期结束时，数据信道CH_2的等效电容电位相等于最小驱动电压VGND＝0，而数据信道CH_4的等效电容电位略小于二分之一VDD。于下一个驱动周期时，由于电荷的重新分配，使得数据线CH_1、CH_3的等效电容电位会趋于0.75VDD，而数据线CH_2、CH_4的等效电容电位会趋于0.25VDD。因此，于下一个驱动周期，数据线CH_1、CH_2、CH_3、CH_4若要维持其原本电位，则液晶显示装置80的源极驱动器804仅需多提供一绝对压差|ΔV|＝0.25VDD至显示单元。简单的来说，在行反转驱动方式下，本发明将多余耗电由已知的0.5VDD减少至0.25VDD，因而达到更好的省电效果。
关于电荷分享模块808的运作方式，可归纳为一流程140，如图14所示。流程140包含以下步骤：
步骤1400：开始。
步骤1410：根据液晶显示装置80的闩锁信号LD及极性反转控制信号POL，判断液晶显示装置80的驱动方式。
步骤1412：根据液晶显示装置80的驱动方式，对液晶显示装置80的数据信道CH_1～CH_n启动对应的电荷分享模式。
步骤1414：结束。
流程140用以描述电荷分享模块808的运作方式，详细说明可参考前述，在此不赘述。
简言之，在本发明中，电荷分享模块808先判断液晶显示装置80的驱动方式，再据以启动对应的电荷分享方式。如此一来，即使液晶显示装置80使用行反转驱动方式，本发明亦可达到省电的效果。
综上所述，本发明提供一种用于液晶显示装置的驱动方法，通过电荷分享模块以判断液晶显示装置的驱动方式，进一步启动相对应的电荷分享机制，利用电荷重新分配使得特定的驱动方式(例如：行反转)的液晶显示装置可减少多余耗电，达到省电的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。