本发明涉及一种用于显示装置的驱动方法及相关的驱动装置，尤其涉及指一种能够减轻显示装置中晶体管临界电压漂移现象的驱动方法及相关的驱动装置。
背景技术：
液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)具有外型轻薄、低辐射、体积小及低耗能等优点，广泛地应用在笔记本计算机或平面电视等资讯产品上。因此，液晶显示器已取代传统的阴极射线管显示器(cathoderaytubedisplay)成为市场主流，其中又以主动矩阵式薄膜晶体管液晶显示器(activematrixtftlcd)最受欢迎。简单来说，主动矩阵式薄膜晶体管液晶显示器的驱动系统主要由一时序控制器(timingcontroller)、源极驱动器(sourcedriver)以及栅极驱动器(gatedriver)所构成。源极驱动器及栅极驱动器分别控制数据线(dataline)及扫描线(scanline)，其在面板上相互交叉形成电路单元矩阵，而每个电路单元(cell)包含液晶分子及晶体管。液晶显示器的显示原理是栅极驱动器先将扫描信号送至晶体管的栅极，使晶体管导通，同时源极驱动器将时序控制器送来的数据转换成输出电压后，将输出电压传送至晶体管的源极，此时液晶一端的电压会等于晶体管漏极的电压，并根据漏极电压改变液晶分子的倾斜角度，进而改变透光率达到显示不同颜色的目的，其中美国专利us8477092与美国专利us8248341也各自提供了相异的驱动显示方式。
为了降低液晶显示器的功率消耗，液晶显示器的驱动系统可动态地降低帧率，以在不影响显示质量的情况下省去耗费于更新画面的功率。当液晶显示器的帧率降低至极低频率(如1赫兹)时，液晶显示器中每个电路单元的晶体管栅极将会长时间接收负的栅极电压。在此状况下，晶体管的临界电压会逐渐降低，进而可能导致液晶显示器无法正常工作。因此，如何减轻晶体管的临界电压的漂移现象便成为业界亟欲探讨的议题。
技术实现要素：
为了解决上述的问题，本发明提供一种能够减轻显示装置中晶体管临界电压漂移现象的驱动方法及相关的驱动装置。
在一方面，本发明公开一种驱动方法，用于包括多个像素单元的一显示装置，其中每一像素单元包括以串联方式连接的多个晶体管。该驱动方法包括在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔中，调整该多个晶体管中一第一晶体管的一第一栅极驱动信号来关闭该第一晶体管，且在该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形；其中在该多个数据更新区间中，每一像素单元的该多个晶体管会在一特定区间内同时导通，以更新每一像素单元的一数据电压。
在另一方面，本发明公开一种驱动装置，用于包括多个像素单元的一显示装置，其中每一像素单元包括以串联方式连接的多个晶体管。该驱动装置包括驱动模块，用来根据一控制信号，产生控制每一像素单元中该多个晶体管的多个栅极驱动信号；以及一控制模块，用来在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔中，调整该多个栅极驱动信号中用来控制该多个晶体管中一第一晶体管的一第一栅极驱动信号来关闭该第一晶体管，且在该多个栅极驱动信号中用来控制该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形；其中在该多个数据更新区间中，每一像素单元的该多个晶体管会在一特定区间内同时导通，以更新每一像素单元的一数据电压。
在另一方面，本发明公开一种驱动方法，用于包括多个像素单元的一显示装置，其中每一像素单元包括以串联方式连接的多个晶体管。所述驱动方法包括在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔，调整该多个晶体管中至少一第一晶体管的至少一第一栅极驱动信号来关闭该至少一第一晶体管，且在该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形；其中在该多个数据更新区间中，每一像素单元的该多个晶体管会在一特定区间内同时导通，以更新每一像素单元的一数据电压。
在另一方面，本发明公开一种驱动装置，用于包括多个像素单元的一显示装置，其中每一像素单元包括以串联方式连接的多个晶体管。所述驱动装置包括驱动模块，用来根据一控制信号，产生控制每一像素单元中该多个晶体管的多个栅极驱动信号；以及一控制模块，用来在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔，调整该多个栅极驱动信号中用来控制该多个晶体管中至少一第一晶体管的至少一第一栅极驱动信号来关闭该至少一第一晶体管，且在该多个栅极驱动信号中用来控制该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形；其中在该多个数据更新区间中，每一像素单元的该多个晶体管会在一特定区间内同时导通，以更新每一像素单元的一数据电压。
附图说明
图1为本发明实施例一驱动装置10的示意图。
图2为本发明实施例中显示装置的一像素单元的简化电路图。
图3为图2所示像素单元运作时相关信号的示意图。
图4为图2所示像素单元运作时相关信号的示意图。
图5为图2所示像素单元运作时相关信号的示意图。
图6为本发明实施例一流程的流程图。
图7为本发明实施例一流程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10驱动装置
100驱动模块
102控制模块
104处理单元
106储存单元
108光传感单元
110温度传感单元
60、70流程
600～604、700～706步骤
con控制信号
cpix电容
dri驱动信号
ga、gb栅极驱动信号
ls光传感信号
ma、mb晶体管
pix像素单元
pu1～pu5数据更新区间
sd设定数据
ts温度传感信号
tsw1、tsw2周期
vcom共同电压
vgh栅极正电压
vgl栅极负电压
vgm、vgm1、vgm2电压
vsource源极驱动信号
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例一驱动装置10的示意图。驱动装置10可为一驱动芯片，用来产生驱动一显示装置的驱动信号dri。举例来说，显示装置可为智能移动电话、平板计算机、笔记本计算机等具有显示面板的电子产品，且不限于此。如图1所示，驱动装置10包括一驱动模块100及一控制模块102。驱动模块100用来依据控制模块102所产生的控制信号con，调整驱动信号dri。在一实施例中，驱动信号dri包括用来控制显示装置10中各像素单元的晶体管的栅极驱动信号及用来调整显示装置10中像素单元的数据电压的源极驱动信号。为了防止像素单元中多个串联的晶体管的临界电压偏离设计值，控制模块102会在更新每一像素单元的数据电压的数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的间隔中，关闭串联的晶体管中至少一第一晶体管并调整控制多个晶体管中至少一第二晶体管的栅极驱动信号，以避免像素单元中的晶体管栅极长时间接收固定极性的电压。如此一来，晶体管临界电压的偏移效应可被有效地减轻。
如图1所示，控制模块102包括一处理单元104、一储存单元106、一光传感单元108及一温度传感单元110。处理单元104用来产生控制驱动模块100的控制信号con。此外，处理单元104是依据储存单元106所储存的设定数据sd，控制驱动模块100在数据更新区间的任意间隔中关闭串联的晶体管中至少一第一晶体管且在至少一第二晶体管的栅极驱动信号上产生一补偿波形，以减轻晶体管临界电压的偏移效应。也就是说，在数据更新区间的同一间隔中，每一像素单元中串联的晶体管中至少有一个晶体管被关闭。因此，串联像素单元的数据电压不会受到影响，从而避免显示装置所显示的画面发生闪烁。
另一方面，由于像素单元中晶体管临界电压的漂移现象会受到光及温度影响，因此控制模块102利用光传感单元108及温度传感单元110来感应显示装置所处环境光及温度，并产生相对应的光传感信号ls及温度传感信号ts作为处理单元104是否控制驱动模块100在数据更新区间的间隔中关闭第一晶体管且在第二晶体管的栅极驱动信号上产生补偿波形的依据。值得注意的是，光传感单元108及温度传感单元110可为独立的外接元件，且不需设置于驱动装置10中。
关于控制模块102控制驱动模块100在数据更新区间的间隔中在控制像素单元中晶体管的详细方式，请参考以下叙述。请参考图2，图2为本发明实施例中显示装置的一像素单元pix的简化电路图。如图2所示，像素单元pix包括串联的晶体管ma、mb及电容cpix，其中电容cpix的一端耦接于晶体管mb的源极且另一端耦接于一共同电压vcom。根据栅极驱动信号ga、gb，晶体管ma、mb将相对应源极驱动信号vsource输出至电容cpix，以改变电容cpix上的数据电压。在图2所示实施例中，驱动信号dri至少包括每一像素单元的栅极驱动信号ga、gb及源极驱动信号vsource。依据不同应用及设计理念，像素单元pix可包括超过2个串联的晶体管。
在显示装置运作时，除了在更新电容cpix上的数据电压的数据更新区间内栅极驱动信号ga、gb会提升至一栅极正电压vgh来导通晶体管ma、mb以外，栅极驱动信号ga、gb通常会维持为一栅极负电压vgl来关闭晶体管ma、mb。为了防止晶体管ma、mb因长时间接收栅极负电压vgl而导致临界电压偏离设计值，处理单元104会通过控制信号con，使驱动模块100在更新每一像素单元pix中电容cpix上数据电压的数据更新区间的任意间隔中，关闭晶体管ma、mb其中之一，并输出补偿波形至晶体管ma、mb其中另外一者。在一实施例中，补偿波形为最大电压为一电压vgm的方波，其中电压vgm大于显示装置的最低电压(如栅极负电压vgl)。如此一来，晶体管ma、mb的栅极可避免长时间接受指示关闭状态的栅极负电压vgl，从而减轻临界电压的漂移现象。并且，由于在同一间隔中驱动模块100维持关闭晶体管ma、mb其中之一，因此电容cpix上的数据电压在数据更新区间的间隔中可近乎维持不变。也就是说，通过采用上述方式来防止像素单元pix的多个晶体管的临界电压偏离设计值，显示装置所显示的画面不会发生闪烁。
请参考图3，图3为图2所示像素单元pix运作时相关信号的示意图。如图3所示，栅极驱动信号ga、gb在数据更新区间pu1～pu3的一特定区间内会同时由一栅极负电压vgl切换至一栅极正电压vgh，以导通晶体管ma、mb，从而通过源极驱动信号vsource来改变电容cpix上的数据电压。在此特定区间内完成更新数据电压后，栅极驱动信号ga、gb切换回栅极负电压vgl，以关闭晶体管ma、mb来使电容cpix上的数据电压维持不变。通常来说，栅极驱动信号ga、gb除了在数据更新区间pu1～pu3的特定区间中会被切换为栅极正电压vgh以外，其余时间皆会维持为栅极负电压vgl。由于晶体管ma、mb的栅极长时间接收栅极负电压vgl，晶体管ma、mb的临界电压会产生飘移，从而可能导致晶体管ma、mb无法进入关闭状态。
因此，在图3所示实施例所示的数据更新区间pu1与pu2的间隔中，处理单元104会控制驱动模块100在栅极驱动信号ga上产生一周期为tsw1且最大电压为电压vgm1的方波(即补偿波形)，以避免晶体管ma的临界电压产生飘移。值得注意的是，在数据更新区间pu1与pu2的间隔中，栅极驱动信号gb维持为栅极负电压vgl，以关闭晶体管mb。由于在数据更新区间pu1与pu2的间隔中晶体管mb维持被关闭，因此电容cpix上的数据电压可维持不变。在此实施例中，图3所示周期为tsw1的方波在数据更新区间pu1与pu2间的间隔中经历多个周期，以在数据更新区间pu1与pu2间的间隔中将栅极驱动信号ga切换至电压vgm1多次。在此实施例中，电压vgm1为可导通晶体管ma、mb的电压。
相似地，在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，栅极驱动信号gb上会产生一周期为tsw1且最大电压为电压vgm1的方波，以避免晶体管mb的临界电压产生飘移。在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，栅极驱动信号ga则维持为栅极负电压vgl。由于在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，晶体管ma维持被关闭，因此电容cpix上的数据电压维持不变。
由图3可知，本发明实施例在同一间隔中维持关闭晶体管ma、mb其中之一。如此一来，电容cpix上的数据电压可避免因与外部电路进行多次的电荷分享而下降，从而避免显示装置所显示的画面因数据电压变动而发生闪烁。
请参考图4，图4为图2所示像素单元pix运作时相关信号的示意图。如图4所示，栅极驱动信号ga、gb在数据更新区间pu1～pu3的特定区间内会同时由栅极负电压vgl切换至栅极正电压vgh，以导通晶体管ma、mb，从而通过源极驱动信号vsource来更新电容cpix上的数据电压。在此特定区间内完成更新数据电压后，栅极驱动信号ga、gb切换回栅极负电压vgl，以关闭晶体管ma、mb来使电容cpix上的数据电压维持不变。
在图4所示实施例中，栅极驱动信号ga在数据更新区间pu1与pu2的间隔中具有一周期为tsw2且最大电压为一电压vgm2的方波。相较于图3所示补偿波形，图4所示补偿波形仅会切换至电压vgm2一次，且图4所示补偿波形维持为电压vgm2的时间接近于数据更新区间pu1与pu2间的间隔。换言之，周期tsw2的半周期(0.5*tsw2)接近等于数据更新区间pu1与pu2间的间隔。在数据更新区间pu1与pu2的间隔中，栅极驱动信号gb维持为栅极负电压vgl，以关闭晶体管mb。由于在数据更新区间pu1与pu2的间隔中，晶体管mb维持被关闭，因此电容cpix上的数据电压维持不变。
接下来，在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，栅极驱动信号gb具有周期为tsw2且最大电压为电压vgm2的方波，以避免晶体管mb的临界电压产生飘移。在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，栅极驱动信号ga则维持为栅极负电压vgl。由于在数据更新区间pu2与pu3的间隔中，晶体管ma维持被关闭，因此电容cpix上的数据电压维持不变。
值得注意的是，图3所示实施例的补偿波形多次切换至电压vgm1而类似于一交流电信号，而图4所示实施例的补偿波形则仅切换至电压vgm2一次而类似于一直流电信号。因此，图4实施例所示的补偿波形耗费在转态的功率较低。根据不同应用及设计理念，补偿波形可以各式各样的方式来实现，而不限于第3、4图的实施例所示的补偿波形。
在一实施例中，处理单元104可依据设定数据sd，调整补偿波形在多个数据更新区间之间出现的频率。举例来说，处理单元104可仅在多个数据更新区间之间的多个连续的间隔其中之一，控制驱动模块100在栅极驱动信号ga或gb上产生补偿波形。请参考图5，图5为图2所示像素单元pix运作时相关信号的示意图。图5绘示有连续的5个数据更新区间pu1～pu5。在此实施例中，处理单元104在数据更新区间pu1、pu2之间的间隔中维持栅极驱动信号gb为栅极负电压vgl，并在栅极驱动信号ga上输出补偿波形。此外，处理单元104并在数据更新区间pu4、pu5之间的间隔中改为维持栅极驱动信号ga为栅极负电压vgl，并在栅极驱动信号gb上输出补偿波形。由图5可知，处理单元104可在连续4个间隔其中之一中关闭晶体管ma、mb其中之一者，且输出补偿波形至晶体管ma、mb其中之另外一者。相较于图3所示相关信号，在图5中处理单元104降低补偿波形出现的频率，以减少防止像素单元pix的多个晶体管的临界电压偏离设计值所需的功率消耗。
值得注意的是，图5所示补偿波形类似于图3所示补偿波形。根据不同应用及设计理念，图5所示补偿波形可改为图4所示补偿波形，且不限于此。
此外，栅极驱动信号ga、gb在数据更新区间的间隔中的补偿波形可被合适地调整。举例来说，只要电压vgm1、vgm2大于栅极负电压vgl，电压vgm1、vgm2可根据显示装置的物理特性而适应性地调整。此外，当栅极驱动信号ga、gb系以第3、4图所示补偿波形防止晶体管ma、mb的临界电压漂移时，单一间隔中方波的周期tsw1、tsw2可被合适地调整。举例来说，图3所示方波的周期tsw1可被合适地降低，以增加单一间隔中补偿波形所包含的方波脉冲数目。此外，图4所示方波的周期tsw2可被合适地提高，以提高单一间隔中栅极驱动信号ga、gb维持为电压vgm2的时间。在本发明实施例中，设计者可通过改变储存单元106所储存的设定数据sd，来改变补偿波形，以依据显示装置的物理特性最佳化显示装置的效能。
另一方面，由于晶体管ma、mb临界电压的漂移现象会受到光及温度影响。因此，图1所示的处理单元104会接收相关于显示装置所处环境状况的光传感信号ls及温度传感信号ts，以判断是否需要在数据更新区间的间隔中输出补偿波形。在一实施例中，由于晶体管ma、mb在接收到外界光线照射时晶体管ma、mb临界电压的漂移现象较为严重，因此处理单元104会在光传感信号ls所指示的光通量超越一照射阈值时，判断需要防止晶体管临界电压漂移，并产生相对应的控制信号con来调整栅极驱动信号ga、gb的波形。在另一实施例中，由于环境温度越高晶体管ma、mb临界电压的漂移越严重，因此处理单元104可在温度传感信号ts所指示的温度超越一高温阈值时，判断需防止晶体管临界电压漂移，并产生相对应的控制信号con来调整栅极驱动信号ga、gb的波形。
上述处理单元104输出补偿波形来减轻像素单元中晶体管临界电压漂移现象的方式可归纳为一流程60，如图6所示。流程60可用于一显示装置的驱动装置中，用来防止显示装置的像素单元中串联的晶体管临界电压漂移。流程60包括以下步骤：
步骤600：开始。
步骤602：在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔，调整该多个晶体管中至少一第一晶体管的至少一第一栅极驱动信号来关闭该至少一第一晶体管，且在该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形。
步骤604：结束。
根据流程60，驱动装置会在多个数据更新区间中每两个连续的数据更新区间之间的多个间隔中一补偿间隔，调整该多个晶体管中至少一第一晶体管的至少一第一驱动信号来关闭至少一第一晶体管。举例来说，驱动装置可将至少一第一驱动信号调整至显示装置的最低电压来使至少一第一晶体管关闭。在补偿间隔中，驱动装置另在该多个晶体管中至少一第二晶体管的至少一第二栅极驱动信号上产生一补偿波形。由于在补偿间隔中，至少一第一晶体管维持关闭，每一像素单元的数据电压可维持不变，从而避免显示装置所显示的画面发生闪烁。
关于流程60详细的运作过程，举例说明如下。在一实施例中，显示装置中每一像素单元包括3个串联的晶体管m1～m3，其中晶体管m1耦接于一数据线，晶体管m3耦接于像素单元的液晶分子，且晶体管m2耦接于晶体管m1与m3之间。在一实施例中，驱动装置会在一补偿间隔中调整晶体管m1的栅极驱动信号来关闭晶体管m1，并在晶体管m2、m3中至少一者的栅极驱动信号上产生补偿波形，以防止晶体管m2、m3中至少一者的临界电压产生漂移。在另一补偿间隔中，驱动装置调整晶体管m2的栅极驱动信号来关闭晶体管m2，并在晶体管m1、m3中至少一者的栅极驱动信号上产生补偿波形，以此类推。在此实施例中，每一补偿间隔中晶体管m1～m3其中至少一者被关闭，因此像素单元的数据电压可维持不变，从而避免显示装置所显示的画面闪烁。
在一实施例中，驱动装置会在一补偿间隔中调整晶体管m1、m2的栅极驱动信号来关闭晶体管m1、m2，并在晶体管m3的栅极驱动信号上产生补偿波形，以防止晶体管m3中至少一者的临界电压产生漂移。在另一补偿间隔中，驱动装置调整晶体管m2、m3的栅极驱动信号来关闭晶体管m2、m3，并在晶体管m1的栅极驱动信号上产生补偿波形，以此类推。在此实施例中，每一补偿间隔中晶体管m1～m3其中两者被关闭，因此像素单元的数据电压可维持不变，从而避免显示装置所显示的画面闪烁。
在一实施例中，补偿波形可为最大电压为一正电压的方波。根据不同应用及设计理念，方波的周期及最大电压可被合适地更动。举例来说，方波的周期可小于多个数据更新区间的间隔，以使第二晶体管的栅极驱动信号在单一间隔中多次切换至方波的最大电压(如图3所示实施例)。或者，方波的半周期(即维持为最大电压的区间)可接近于多个数据更新区间的间隔，以使第一晶体管的栅极驱动信号在单一间隔中仅切换至方波的最大电压一次(如图4所示实施例)。
在一实施例中，驱动装置可在多个数据更新区间之间的多个连续的间隔其中之一，在第二栅极驱动信号上产生补偿波形。
在一实施例中，驱动装置接收相关于显示装置所处环境状况的环境侦测信号(如光传感信号ls及温度传感信号ts)，并据以判断是否输出补偿波形。当环境侦测信号指示显示装置所处环境状况符合补偿条件时，驱动装置即在第二栅极驱动信号上产生补偿波形。
上述处理单元104根据光传感信号ls、温度传感信号ts决定是否调整栅极驱动信号ga、gb波形的过程可归纳为一流程70，如图7所示。流程70可用于一显示装置的驱动装置中，用来决定是否需在数据更新区间的间隔中产生补偿波形来防止像素单元中晶体管临界电压漂移。流程70包括以下步骤：
步骤700：开始。
步骤702：判断相关于该显示装置所处环境的至少一环境传感信号是否符合至少一补偿条件。若符合至少一环境传感信号符合至少一补偿条件，执行步骤704；反之，执行步骤706。
步骤704：输出补偿波形。
步骤706：输出正常波形。
根据流程70，驱动装置接收相关于显示装置所处环境状况的至少一环境传感信号，以判断显示装置所处环境状况是否需要补偿。当至少一环境传感信号符合至少一补偿条件时，驱动装置输出补偿波形，以在数据更新区间的间隔中在用来控制像素单元中以串联方式连接的多个晶体管(如图2所示的晶体管ma、mb)其中之一的栅极驱动信号上输出补偿波形。举例来说，补偿条件可为光通量超过一照射阈值或环境温度超过一高温阈值。当至少一环境传感信号指示光通量超过照射阈值或环境温度超过高温阈值时，驱动装置会在数据更新区间的间隔中维持关闭像素单元的多个晶体管其中一第一晶体管且在多个晶体管其中至少一第二晶体管的栅极驱动信号上产生补偿波形，以降低多个晶体管临界电压的漂移现象。而驱动装置判断显示装置所处环境状况不符合补偿条件时，驱动装置则输出正常波型来驱动显示装置。也就是说，当显示装置所处环境状况不符合补偿条件时，驱动装置不会输出补偿波形，从而降低功率消耗。
在一实施例中，驱动模块是在显示装置起始运作(如显示装置开始显示画面)时执行流程70，并在显示装置停止运作(如显示装置关机)时停止执行流程70。
在本发明实施例中，显示装置的驱动装置可在数据更新区间的间隔中，维持关闭每一像素单元中以串联方式连接的晶体管其中之一，并在剩余的晶体管其中至少一者的栅极驱动信号上输出补偿波形，以减轻晶体管临界电压的漂移现象。进一步地，为了降低功率消耗，驱动装置可侦测显示装置的环境状况，并在显示装置的环境状况符合特定补偿条件时才输出补偿波形。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。