TWI413968B

TWI413968B - 驅動一液晶顯示器的方法及其相關驅動裝置

Info

Publication number: TWI413968B
Application number: TW098102913A
Authority: TW
Inventors: Chin Hung Hsu; Chu Ya Hsiao
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2013-11-01
Also published as: TW201028987A; US8456464B2; US20100188389A1

Description

驅動一液晶顯示器的方法及其相關驅動裝置

本發明係指一種驅動一液晶顯示器的方法及其相關驅動裝置，尤指一種以行反轉驅動方式驅動該液晶顯示器時，啟動電荷分享運作，以降低消耗功率之驅動方法及其相關驅動裝置。

液晶顯示器具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，已被廣泛地應用在電腦系統、行動電話、個人數位助理(PDA)等資訊產品上。液晶顯示器的工作原理係利用液晶分子在不同排列狀態下，對光線具有不同的偏振或折射效果，因此可經由不同排列狀態的液晶分子來控制光線的穿透量，進一步產生不同強度的輸出光線，及不同灰階強度的紅、綠、藍光。

請參考第1圖，第1圖為習知一液晶顯示器10之示意圖。液晶顯示器10包含一顯示面板100、一時序控制器102、一源極驅動器104以及一閘極驅動器106。顯示面板100係由兩基板(Substrate)構成，而於兩基板間填充有液晶材料(LCD layer)。一基板上設置有複數條資料線(Data Line)D1～Dm，以及複數條垂直於資料線D1～Dm的掃描線(Scan Line，或稱閘線，Gate Line)G1～Gn。其中，顯示面板100中每一資料線D1～Dm與掃描線G1～Gn的交接處(Intersection)均連接有一薄膜電晶體114，亦即薄膜電晶體114係以矩陣的方式分佈於顯示面板100上，資料線D1～Dm對應於薄膜電晶體液晶顯示器10之行(Column)，而掃描線G1～Gn對應於薄膜電晶體液晶顯示器10之列(Row)，且每一薄膜電晶體114係對應於一像素(Pixel)P11～Pmn。此外，顯示面板100之兩基板所構成的電路特性可視為一等效電容116。

習知液晶顯示器10的驅動原理詳述如下。首先，根據欲顯示之影像資料，時序控制器102產生相關控制訊號和時脈訊號。接著，源極驅動器104和閘極驅動器106可依據時序控制器102傳來之訊號分別產生相對應之閘極訊號和驅動訊號，對不同的資料線D1～Dm及掃描線G1～Gn產生輸入訊號，控制薄膜電晶體114的導通及等效電容116兩端的電位差，進一步地改變液晶分子的排列以及相對應的光線穿透量，以將影像資料顯示於顯示面板100上。舉例來說，閘極驅動器106對掃描線G1～Gn輸入一脈波使薄膜電晶體114導通，因此源極驅動器104所輸入資料線D1～Dm的訊號可經由薄膜電晶體114而輸入等效電容116，因此達到控制相對應像素之灰階(Gray Level)狀態。另外，透過控制源極驅動器104輸入至資料線D1～Dm的訊號大小，可產生不同的灰階大小。

在液晶顯示器100中，持續使用正電壓驅動液晶分子會使液晶分子極化，因而使畫面顯示的品質惡化，同樣地，若是一直使用負電壓不斷地驅動液晶分子亦會使液晶分子極化。因此，為了保護液晶分子不被驅動電壓極化，須使用正負電壓交互的方式來驅動液晶分子。

舉例來說，請參考第2圖及第3圖，第2圖及第3圖為習知行反轉驅動(Column Inversion)的示意圖。區塊20與區塊30係為連續兩畫面之相同部分的像素極性示意圖；比較區塊20與區塊30可知，以行反轉驅動方式驅動顯示面板100時，同一行像素的極性會隨著畫面切換而轉變，且不同行之像素的極性亦不同。

由於在行反轉驅動下，同一行像素之極性相同，對於畫面反轉驅動而言，具有低消耗功率及省電之優點。然而，行反轉驅動方式於特定顯示畫面仍有高消耗功率之缺點，造成液晶顯示器10之顯示面板100發熱的問題。

請參考第4圖，第4圖為在同一圖場的行反轉驅動下，源極驅動器104輸出資料線D1～Dm之驅動電壓訊號示意圖。在第4圖中，橫軸代表時間，縱軸代表電壓位準，Vs表示最大驅動電壓，以及資料線D1～Dm分別以正極性之奇數資料線(D1、D3...Dm-1)與負極性之偶數資料線(D2、D4...Dm)表示。其中，負極性資料線(D2、D4...Dm)之最大電壓為Vs/2，最小電壓為0，以及正極性資料線(D1、D3...Dm-1)之最大電壓為Vs，最小電壓為Vs/2。如圖所示，當顯示面板100進行行反轉驅動流程時，源極驅動器104需提供Vs/2，使負極性資料線(D2、D4...Dm)在同一極性中接收最大與最小電壓。同理，源極驅動器104需提供Vs/2，使正極性資料線(D1、D3...Dm-1)在同一極性中接收最大與最小電壓，令同極性資料線能有Vs/2的變化。此時源極驅動器104消耗的能量最大，亦是液晶顯示器10負載最大的時刻，因而造成源極驅動器104發熱以及消耗功率過大的問題。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種驅動一液晶顯示器的方法及其相關驅動裝置，用以降低功率消耗。

本發明揭露一種驅動一液晶顯示器的方法，該液晶顯示器包含一具有複數個像素之顯示面板，該方法包含有接收一影像資料，該影像資料包含有複數個影像訊號，對應於該複數個像素；啟動一行反轉驅動流程，以驅動該顯示面板顯示該影像資料；於進行該行反轉驅動流程時，比較該複數個影像訊號，以產生一比較結果；以及根據該比較結果，決定啟動或不啟動該複數個像素之電荷分享運作。

本發明揭露一種在行反轉驅動方式下具有彈性的電荷分享功能之液晶顯示器，該液晶顯示器包含有一時序控制器，用來接收一影像資料，並轉化該影像資料格式後輸出一信號，該影像資料包含有複數個影像訊號；一顯示面板，用來顯示該影像資料；一源極驅動器，用來接收該信號，以驅動該顯示面板；以及一閘極驅動器，用來接收該信號，以驅動該顯示面板；其中，該時序控制器根據該複數個影像訊號，判斷是否傳送一電荷分享訊號予該源極驅動器。

本發明另揭露一種驅動一液晶顯示器的驅動裝置，該液晶顯示器包含一具有複數個像素之顯示面板，該驅動裝置包含有一接收單元，用來接收一影像資料，該影像資料包含有複數個影像訊號，對應於該複數個像素；一驅動單元，用來啟動一行反轉驅動流程，以驅動該顯示面板顯示該影像資料；一比較單元，用來於進行該行反轉驅動流程時，比較該複數個影像訊號，以產生一比較結果；以及一電荷分享單元，用來根據該比較結果，決定啟動或不啟動該複數個像素之電荷分享運作。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例之一流程50之示意圖。流程50係用於驅動如第1圖所示之液晶顯示器10，其包含以下步驟：

步驟500：開始。

步驟502：接收一影像資料，該影像資料包含有複數個影像訊號，對應於顯示面板100之複數個像素。

步驟504：啟動一行反轉驅動流程，以驅動顯示面板100顯示該影像資料。

步驟506：於進行該行反轉驅動流程時，比較該複數個影像訊號，以產生一比較結果。

步驟508：根據該比較結果，決定啟動或不啟動該複數個像素之電荷分享運作。

步驟510：結束。

根據流程50，當液晶顯示器10係行反轉驅動方式驅動時，本發明係根據影像訊號的比較結果，進行電荷分享功能是否運作，使液晶顯示器10進行行反轉驅動流程時，可減少消耗功率。

在同一圖場情況下，進一步說明行反轉驅動液晶顯示器10之運作方式，液晶顯示器10接收影像資料後，透過時序控制器102產生控制訊號，使源極驅動器104對不同的資料線D1～Dm產生對應的影像訊號。當液晶顯示器10進行行反轉驅動流程時，本發明比較所有影像訊號，即分別對應資料線D1～Dm之影像訊號，並根據其比較結果，啟動或不啟動對應之像素的電荷分享運作，使像素於同極性變化時，源極驅動器104可減少驅動之電壓。

請繼續參考第6圖，第6圖為源極驅動器104根據本發明流程50輸出資料線D1～Dm之驅動電壓訊號示意圖。液晶顯示器10於行反轉驅動時，源極驅動器104對不同的資料線D1～Dm產生影像訊號，其中資料線D1～Dm區分為正極性之奇數資料線(D1、D3...Dm-1)以及負極性之偶數資料線(D2、D4...Dm)。為更清楚說明本發明，請同時參考第4圖，其為未啟動電荷分享運作之訊號示意圖，以及第6圖，其為啟動電荷分享運作之訊號示意圖，藉以比較本發明與習知技術之差異。在習知技術中，當液晶顯示器10進行行反轉驅動流程時，源極驅動器104需提供二分之一最大驅動電壓Vs，使同極性資料線有Vs/2的電壓變化。相較之下，在本發明中，液晶顯示器10係根據影像訊號比較結果，啟動電荷分享運作，先將奇數資料線(D1、D3...Dm-1)以及偶數資料線(D2、D4...Dm)之電位經電荷分享運作到一共同電壓準位Vc(≒Vs/2)，因此省下了負極性資料線由電壓準位充電至電壓準位Vs/2之功耗，因此源極驅動器104不需對負極性資料線額外提供電壓，即可達成同極性下電壓的變化，進而節省電力。

此外，為了正確根據影像訊號比較結果啟動電荷分享運作，本發明較佳地可於比較結果符合以下條件時，啟動像素之電荷分享運作：

條件1：對應於顯示面板100之一行中相鄰兩列之影像訊號的電壓差大於或等於一第一預設值。舉例來說，若資料線D1上之影像訊號在掃描線G1與G2時之電壓差大於或等於第一預設值時，認定比較結果符合條件1，並繼續判斷下一條件。其中，第一預設值較佳地為四分之一最大驅動電壓Vs；

條件2：對應於一第一列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第一絕對值與對應於一第二列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第二絕對值的差大於或等於一第二預設值。其中，上述之第一列與第二列需為相鄰的兩列。舉例來說，若掃描線G1上之影像訊號與資料線D1及D2之絕對電壓差(令其為V1)與掃描線G2上之影像訊號與資料線D1及D2之絕對電壓差(令其為V2)的差(即︱V1-V2︱)大於或等於一第二預設值時，認定比較結果符合條件2，並啟動電荷分享運作。其中，第二預設值較佳地為二分之一最大驅動電壓Vs。

簡單來說，本發明實施例之液晶顯示器10於行反轉驅動顯示面板100顯示影像資料時，根據第一預設值及第二預設值，決定是否進行像素之電荷分享運作，此電荷分享運作於資料線D1～Dm在行反轉驅動方式下，會先對資料線D1～Dm進行是否需做電荷分享動作，減少源極驅動器104為同極性變換下所需提供之電力，及避免不必要的電荷分享，因而減少功率消耗，以達到液晶顯示器10節省電能之功效。

並請參考第7圖，第7圖為液晶顯示器10根據流程50啟動一電荷分享功能之方塊圖。首先，液晶顯示器10之時序控制器102接收一影像資料，其中影像資料包含有複數個影像訊號；接著，時序控制器102根據複數個影像訊號判斷是否傳送一電荷分享訊號給源極驅動器104。若源極驅動器104接收到電荷分享訊號則啟動顯示面板100上複數個像素之電荷分享功能，並驅動顯示面板100顯示影像資料；若源極驅動器104未接收到電荷分享訊號則直接驅動顯示面板100顯示影像資料。其中，時序控制器102判斷是否傳送一電荷分享訊號給源極驅動器104係符合上述條件1或條件2時，傳送電荷分享訊號給源極驅動器104，若不符合上述條件1或條件2時，則不傳送電荷分享訊號給源極驅動器104。

值得注意的是，在習知技術中，當液晶顯示器10進行行反轉驅動流程時，源極驅動器104需提供二分之一最大驅動電壓Vs，使同極性資料線能有Vs/2的變化。相較之下，在本發明中，液晶顯示器10於行反轉驅動顯示面板100顯示影像資料時，可透過電荷分享運作，先對資料線D1～Dm進行電荷重新分配，減少源極驅動器輸出至資料線所需提供之電力，達到節省電能之功效。

另一方面，關於流程50的實現，本領域具通常知識者當可以軟體或硬體方式實現於時序控制器102或源極驅動器104。舉例來說，請參考第8圖，第8圖為本發明實施例一驅動裝置80之示意圖。驅動裝置80係設於時序控制器102中，其包含有一接收單元800、一驅動單元802、一比較單元804及一電荷分享單元806。驅動裝置80係用以實現流程50，亦即接收單元800、驅動單元802、比較單元804及電荷分享單元806分別用來執行步驟502、504、506及508，相關說明及變化可參考前述，故不贅述。

綜上所述，本發明之驅動方法可減少行反轉驅動液晶顯示器時的消耗功率，以節省耗電量，進而改善顯示面板過熱問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．液晶顯示器

100．．．顯示面板

102．．．時序控制器

104．．．源極驅動器

106．．．閘極驅動器

D1～Dm．．．資料線

G1～Gn．．．掃描線

P11～Pmn．．．像素

114．．．薄膜電晶體

116．．．等效電容

20、30．．．區塊

50．．．流程

500、502、504、506、508、510．．．步驟

80．．．驅動裝置

800．．．接收單元

802．．．驅動單元

804．．．比較單元

806．．．電荷分享單元

第1圖為習知一液晶顯示器之示意圖。

第2圖及第3圖為習知行反轉驅動的示意圖。

第4圖為習知行反轉驅動下資料線之驅動電壓訊號示意圖。

第5圖為本發明實施例驅動一液晶顯示器之流程示意圖。

第6圖為本發明中資料線之驅動電壓訊號示意圖。

第7圖為本發明實施例一啟動電荷分享功能之方塊圖。

第8圖為本發明實施例一驅動裝置之示意圖。

50．．．流程

500、502、504、506、508、510．．．步驟

Claims

一種驅動一液晶顯示器的方法，該液晶顯示器包含一具有複數個像素之顯示面板，該方法包含有：接收一影像資料，該影像資料包含有複數個影像訊號，對應於該複數個像素；啟動一行反轉驅動流程，以驅動該顯示面板顯示該影像資料；於進行該行反轉驅動流程時，比較該複數個影像訊號，以產生一比較結果；以及根據該比較結果，決定啟動或不啟動該複數個像素之電荷分享運作；其中根據該比較結果啟動該複數個像素之電荷分享運作係於該比較結果符合以下條件時，啟動該複數個像素之電荷分享運作：該複數個影像訊號中對應於該顯示面板之一行中相鄰兩列之影像訊號的電壓差大於或等於一第一預設值；以及該複數個影像訊號中對應於一第一列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第一絕對值與該複數個影像訊號中對應於一第二列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第二絕對值的差大於或等於一第二預設值。
如請求項1所述之方法，其中該第一預設值係四分之一最大驅動電壓。
如請求項1所述之方法，其中該第二預設值係二分之一最大驅動電壓。
如請求項1所述之方法，其中該第一列與該第二列係相鄰兩列。
一種驅動一液晶顯示器的驅動裝置，該液晶顯示器包含一具有複數個像素之顯示面板，該驅動裝置包含有：一接收單元，用來接收一影像資料，該影像資料包含有複數個影像訊號，對應於該複數個像素；一驅動單元，用來啟動一行反轉驅動流程，以驅動該顯示面板顯示該影像資料；一比較單元，用來於進行該行反轉驅動流程時，比較該複數個影像訊號，以產生一比較結果；以及一電荷分享單元，用來根據該比較結果，決定啟動或不啟動該複數個像素之電荷分享運作；其中該電荷分享單元係於該比較結果符合以下條件時，啟動該複數個像素之電荷分享運作：該複數個影像訊號中對應於該顯示面板之一行中相鄰兩列之影像訊號的電壓差大於或等於一第一預設值；以及該複數個影像訊號中對應於一第一列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第一絕對值與該複數個影像訊號中對應於一第二列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第二絕對值的差大於或等於一第二預設值。
如請求項5所述之驅動裝置，其中該第一預設值係四分之一最大驅動電壓。
如請求項5所述之驅動裝置，其中該第二預設值係二分之一最大驅動電壓。
如請求項5所述之驅動裝置，其中該第一列與該第二列係相鄰兩列。
一種具電荷分享功能之液晶顯示器，該液晶顯示器包含有：一時序控制器，用來接收一影像資料，並轉化該影像資料格式後輸出一信號，該影像資料包含有複數個影像訊號；一顯示面板，用來顯示該影像資料；一源極驅動器，用來接收該信號，以驅動該顯示面板；以及一閘極驅動器，用來接收該信號，以驅動該顯示面板；其中，該時序控制器根據該複數個影像訊號，判斷是否傳送一電荷分享訊號予該源極驅動器；其中根據該複數個影像訊號判斷是否傳送一電荷分享訊號予該源極驅動器係於符合以下條件時，傳送一電荷分享訊號予該源極驅動器：該複數個影像訊號中對應於該顯示面板之一行中相鄰兩列之影像訊號的電壓差大於或等於一第一預設值；以及該複數個影像訊號中對應於一第一列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第一絕對值與該複數個影像訊號中對應於一第二列中相鄰兩行之影像訊號的電壓差之一第二絕對值的差大於或等於一第二預設值。
如請求項9所述之液晶顯示器，其中該第一預設值係四分之一最大驅動電壓。
如請求項9所述之液晶顯示器，其中該第二預設值係二分之一最大驅動電壓。
如請求項9所述之液晶顯示器，其中該第一列與該第二列係相鄰兩列。