CN100414594C - 伽玛电压产生器、液晶显示器及液晶显示装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶Gamma电压产生器，用以控制一第一颜色及第二颜色像素单元的亮度，该液晶Gamma电压产生器，包括：一第一分压电路、以及至少一第二分压电路。第一分压电路耦接于一第一节点及一第二节点之间，并产生一第一主Gamma电压(main-gamma voltage)。第二分压电路耦接于该第二节点及一第三节点之间，以产生一第一次Gamma电压(sub-gamma voltage)以及一第二次Gamma电压。该第一主Gamma电压与该第一次Gamma电压是用以控制该第一颜色像素单元的亮度，该第一主Gamma电压与该第二次Gamma电压是用以控制该第二颜色像素单元的亮度。

Description

伽玛电压产生器、液晶显示器及液晶显示装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电压产生器，特别是有关于一种液晶显示器内的液晶伽玛(Gamma)电压产生器。
背景技术
Gamma电压电路是应用于一般主动矩阵的液晶显示器(Liquid CrystalDisplay；以下简称LCD)中，主要功能是提供一数字编码信号转换，相对于LCD的特性曲线以将所输入的图像数据作一适当的曲线调整，通过此转换特性曲线，便可调整LCD的亮度、灰阶、对比、以及色彩表现。
图1a显示LCD的电压相对于显示特性(T)的关系。其中，T可为穿透率、亮度、灰阶、对比、以及色彩表现等。图1b及1c为所希望达到的理想的显示器图像特性曲线图。然而要得到图1b或1c的特性曲线，尚需要一调整机制以补偿外部数据输入到LCD后因LCD本身的特性使然所作的改变。该调整机制即是Gamma电压电路。图1d为一般Gamma电压电路的转换曲线，图中所示为灰阶(Gray level)相对于电压的关系。
在一般的扭曲向列型(Twisted Nematic；TN)的LCD而言，液晶材料本身的穿透率相对于施加电压的特性曲线为一条非线性的曲线，因此，在Gamma电压电路中，若能提供的参考电压点数越多，则相对该特性曲的逼近误差则越精准。
以一个可提供256灰阶8位源极驱动器为例，要将这256个灰阶作最佳的调整，是由外部提供256个可调制的参考电压来作调整，并且需一一作调整。不过由于液晶材料的驱动电压需为交流特性，故需要正负极性各256个参考电压点，因此，总共需要512个外部输入的参考电压来调整。在此情形下要在一个驱动IC上做出这么多的参考电压输入端是一个相当不切实际的作法。
在一般的设计上，是自外部提供少数有限的参考电压输入端，而在该驱动IC内部设计一固定比例的电阻分压方式，以分压出所需要的参考电压点数。图2显示现有Gamma电压电路。一般数据驱动器需要一组电压中心对称的Gamma电压输入，此中心电压VCOM＝(VCC+VGND)/2。输入电压VCC及VGND经由液晶Gamma电压产生器20分压后，得到多个分压信号。利用这些分压信号便可控制LCD的显示亮度特性(T)。
每一像素是由三个颜色像素单元R、G、B所组成，利用如图2所产生的分压信号，可控制颜色像素单元的亮度。由于同一像素中的颜色像素单元RGB均受同一分压信号所控制，故无法针对个别颜色像素单元进行校正。因此，易造成像素模块无法完全呈现所需的颜色。
为了解决此问题，便提出了如图3所示的另一现有Gamma电压电路。现有液晶Gamma电压产生器30具有三个电阻串32、34、36，其中，电阻串32所产生的分压信号是用以控制像素模块中的颜色像素单元R；电阻串34所产生的分压信号是用以控制像素模块中的颜色像素单元G；电阻串36所产生的分压信号是用以控制像素模块中的颜色像素单元B。如此，虽然可使得颜色完整呈现，但液晶Gamma电压产生器30所使用的电阻数目是为液晶Gamma电压产生器20的3倍，不但大大地增加成本，并且，液晶Gamma电压产生器30所占用的Layout空间也相当的大。
发明内容
本发明提供一种液晶Gamma电压产生器，用以控制一第一颜色及第二颜色像素单元的亮度，该液晶Gamma电压产生器，包括：一第一分压电路、以及至少一第二分压电路。第一分压电路耦接于一第一节点及一第二节点之间，并产生一第一主Gamma电压(main-gamma voltage)。第二分压电路耦接于该第二节点及一第三节点之间，以产生一第一次Gamma电压(sub-gamma voltage)以及一第二次Gamma电压。该第一主Gamma电压与该第一次Gamma电压是用以控制该第一颜色像素单元的亮度，该第一主Gamma电压与该第二次Gamma电压是用以控制该第二颜色像素单元的亮度。
本发明另提供一种液晶显示装置，至少包括：一显示面板、一栅极驱动器、以及一数据驱动器。显示面板具有第一及第二颜色像素单元，分别连接对应的一数据电极和多个栅极电极。栅极驱动器输出扫描信号至所对应的栅极电极。数据驱动器具有上述的液晶Gamma电压产生器，用以输出视频信号至该数据电极，以控制该第一及第二颜色像素单元的亮度
本发明更提供一种控制方式，用以控制上述液晶显示装置。首先，选择一像素单元。当一被选择像素单元是该第一颜色像素单元时，输出该第一主Gamma电压与该第一次Gamma电压其中之一，而控制该被选择像素单元的亮度。当一被选择像素单元是该第二颜色像素单元时，输出该第一主Gamma电压与该第二次Gamma电压其中之一，而控制该被选择像素单元的亮度。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1a显示LCD的电压相对于显示特性(T)的关系。
图1b为灰阶(Gray Level)相对于LCD的显示特性(T)的关系。
图1c为所理想的显示器图像特性曲线图
图1d为一般Gamma电压电路的转换曲线
图2显示现有Gamma电压电路。
图3显示另一现有Gamma电压电路。
图4a、4b显示本发明的液晶Gamma电压产生器的一可能实施例。
图5显示本发明的LCD的内部方块图。
图6显示本发明的Gamma电压电路的转换曲线。
图7a、7b显示本发明的液晶Gamma电压产生器的第二可能实施例。
图8-10图显示本发明的液晶Gamma电压产生器的其它实施例。
附图符号说明
20、30、40、70：液晶Gamma电压产生器；
32、34、36：电阻串；
41-44、71-74、81-86、91-98、101-110：分压电路；
411-413、432-438、442-448、452-458、461-463：电阻；
430、440、450、730、740：次分压电路；
431、441、451：开关；
51：显示面板；
52：栅极驱动器；
53：数据驱动器；54：时间控制器；
510：像素模块；
510R、510B、510G：颜色像素单元；
531：移位寄存器；532：取样维持电路；
533：D/A转换器；534：放大电路。
具体实施方式
图4a、4b显示本发明的液晶Gamma电压产生器的一可能实施例。如图所示，液晶Gamma电压产生器40包括分压电路41-44。分压电路41耦接于节点P1及P2之间、分压电路42耦接于节点P2及P3之间、分压电路43耦接于节点P3及P4之间、分压电路44耦接于节点P4及P5之间。
分压电路41及44用以产生大小相等但极性相反的主Gamma电压(main-gamma voltage)，其所产生的主Gamma电压是用以代表高灰阶值。由于分压电路41、44的结构相同，故以下仅以分压电路41为例。
分压电路42及43是用以产生大小相等但极性相反的次Gamma电压(sub-gamma voltage)，其所产生的次Gamma电压是用以代表中低灰阶值。由于分压电路42及43的特性相同，为方便说明，以下仅以分压电路42为例。
分压电路41、42可由其它组件所构成，在此是以电阻为例。在本实施例中，分压电路41是由电阻411-413串联而成。利用电阻分压的特性，将在两电阻间所得到的分压信号，作为主Gamma电压GMA1-GMA3。
由于分压电路41所产生的主Gamma电压GMA1-GMA3是代表高灰阶值，故当某一被选择的像素模块欲呈现高灰阶时，则该像素模块中的颜色像素单元RBG均会受同一主Gamma电压所控制。
而分压电路42具有互相并联的次分压电路430-450。次分压电路430是由开关431及电阻432-437串联而成，并且由控制信号CTR1决定开关431的导通与否。当节点P1及P4分别接收电源，并且开关431短路时，则在电阻432-437间所产生的分压信号，分别作为次Gamma电压GMA4R-GMA2R。
次分压电路440是由开关441及电阻442-447串联而成，并且由控制信号CTR2决定开关441的导通与否。当节点P1及P4分别接收电源V1及V2，并且开关441短路时，则在电阻442-447间所产生的分压信号，作为次Gamma电压GMA4B-GMA2B。
次分压电路450是由开关451及电阻452-457串联而成，并且由控制信号CTR3决定开关451的导通与否。当节点P1及P4分别接收电源V1及V2，并且开关451短路时，则在电阻452-457间所产生的分压信号，作为次Gamma电压GMA4G-GMA2G。
亦可同时令CTR1CTR2CTR3导通所有次Gamma电压。由于分压电路42所产生的次Gamma电压是代表中低灰阶，故当某一像素模块欲呈现中低灰阶时，则该像素模块中的颜色像素单元R的亮度是由次分压电路430所产生的次Gamma电压GMA4R-GMA2R所控制；颜色像素单元B的亮度是由次分压电路440所产生的次Gamma电压GMA4B-GMA2B所控制；颜色像素单元G的亮度是由次分压电路450所产生的次Gamma电压GMA4G-GMA2G所控制。另外，亦可将多个分压电路42并联在一起，不同的分压电路具有不同阻值的电阻串，以产生不同的次Gamma电压。图5显示本发明的LCD的内部方块图。如图所示，LCD包括，显示面板51、栅极驱动器52、数据驱动器53、以及时间控制器54。显示面板51是由纵横交错的数据电极D1-Dm以与门极电极G1-Gn交织而成。每一组交错的数据电极和栅极电极可以用来控制一个像素模块。由于每个像素模块均具有三个颜色像素单元，
因此，当显示面板51上的颜色像素单元的排列方式如图5所示时，则每一栅极电极需具有三个次栅极电极。以像素模块510为例，数据电极D1和次栅极电极G1R可以用来控制颜色像素单元510R；数据电极D1和次栅极电极G1G可以用来控制颜色像素单元510G；数据电极D1和次栅极电极G1B可以用来控制颜色像素单元510B。
时间控制器54驱动栅极驱动器52，使得栅极驱动器52输出扫描信号，并通过栅极电极G1-Gn，用以导通/关闭同一列上的所有颜色像素单元。
数据驱动器53包括，移位寄存器531、取样维持电路532、D/A(数字模拟)转换器533、放大电路534、以及液晶Gamma电压产生器40。当某一栅极电极被选择时，则时间控制器54送出水平同步信号HS及时钟信号HCLK予移位寄存器531。移位寄存器531根据时钟信号HCLK位移水平同步信号，并将位移后的水平同步信号作为一闩锁信号，提供予取样维持电路532。
取样维持电路532对欲提供予数据电极D1-Dm的图像信号R、B、G进行取样，并根据闩锁信号，维持住所取样的图像信号。
D/A转换器533接收取样维持电路532所输出的图像信号，并在液晶Gamma电压产生器40所提供的Gamma电压GMA1-GMA12中，取得该图像信号所对应的Gamma电压，用以将图像信号R、B、G转换成模拟信号。
放大电路534将被转换成模拟信号的图像信号R、B、G放大后，输出至所对应的数据电极，用以控制相对应的颜色像素模块的亮度。
由于数据驱动器53具有如图4a、4b所示的液晶Gamma电压产生器40，因此，当像素模块510欲呈现中低灰阶时，则液晶Gamma电压产生器40会提供不同的Gamma电压，予该像素模块510的颜色像素单元510R、510G、510B，使其呈现不同的亮度。当像素模块510欲呈现高灰阶时，则液晶Gamma电压产生器40会提供单一的Gamma电压，予该像素模块510的颜色像素单元510R、510G、510B，使其呈现相同的亮度。
请配合图4a、4b的液晶Gamma电压产生器所输出的Gamma电压GMA1-GMA2，以下将以像素模块510为例，说明LCD的控制方法。
首先，先选择像素模块510内的颜色像素单元。当颜色像素单元510R被选择时，则输出Gamma电压GMA1或是次Gamma电压GMA4R子颜色像素单元510R，以控制颜色像素单元510R的亮度。
当颜色像素单元510G被选择时，则输出主Gamma电压GMA1、或是次Gamma电压GMA4G予颜色像素单元510G，以控制颜色像素单元510G的亮度。
图6显示如图4a、4b所示的液晶Gamma电压产生器的转换曲线。请搭配图4a、4b，假设，节点P1及P3分别接收电源信号V1、V2，并且开关431、441、451均为短路状态时，则可得到如图6所示的转换曲线。
图7a、7b显示本发明的液晶Gamma电压产生器的第二实施例。液晶Gamma电压产生器70相似于液晶Gamma电压产生器40，不同之处在于，液晶Gamma电压产生器70利用二个次分压电路730及740，产生次Gamma电压予像素单元R、B、G。另外，次分压电路730及740所产生的次Gamma电压亦可控制颜色像素单元R、B、或G。
在本实施例中，次分压电路730所产生的次Gamma电压GMA4R-GMA2R是用以控制颜色像素单元R，而次分压电路740所产生的次Gamma电压GMA4BG-GMA2BG是用以控制颜色像素单元B、G。
另外，当次分压电路730内的开关是根据控制信号CTR1，决定是否产生的次Gamma电压GMA4R-GMA2R以控制颜色像素单元R的亮度。当开关为开路状态时，则无法产生次Gamma电压GMA4R-GMA2R以控制颜色像素单元R的亮度。由于次分压电路740不具有开关组件，故只要节点P1及P4具有电源信号，则可产生次Gamma电压GMA4BG-GMA2BG，以控制颜色像素单元B、G的亮度。
本发明并不限定液晶Gamma电压产生器内的分压电路的排列方式。图8-10显示本发明的液晶Gamma电压产生器的其它实施例。为方便说明起见，在图8-10图中的每个分压电路是由两个电阻器所组成。
在图8中，以节点A为反射点(mirror point)。在节点A以上的分压电路81-83所产生的Gamma电压，与节点A以下的分压电路84-86所产生的Gamma电压，具有大小相等极性相反的关系。
在图9中，以节点B为反射点。在节点B以上的分压电路91-94所产生的Gamma电压，与节点B以下的分压电路95-98所产生的Gamma电压，具有大小相等极性相反的关系。
在图10中，以节点C为反射点。在节点C以上的分压电路101-105所产生的Gamma电压，与节点C以下的分压电路106-110所产生的Gamma电压，具有大小相等极性相反的关系。
综上所述，本发明的液晶Gamma电压产生器可提供不同的Gamma电压予欲呈现高灰阶值的像素模块中的颜色像素单元R、B、G。而当像素模块欲呈现低灰阶值，本发明的液晶Gamma电压产生器提供单一的Gamma电压予颜色像素单元R、B、G。因此，本发明的液晶Gamma电压产生器不但可增加LCD的呈现品质，并且，不会大幅增加组件的成本。
另外，本发明的液晶Gamma电压产生器亦可提供不同的Gamma电压予欲呈现低灰阶值的像素模块中的颜色像素单元R、B、G。并且，当像素模块欲呈现高灰阶值，本发明的液晶Gamma电压产生器提供单一的Gamma电压予颜色像素单元R、B、G。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1. 一种液晶伽玛电压产生器，用以控制一第一颜色及第二颜色像素单元的亮度，该液晶伽玛电压产生器，包括：
一第一分压电路，耦接在一第一节点及一第二节点之间，并产生一第一主伽玛电压；
一第一次分压电路，耦接在该第二节点及一第三节点之间，用以产生第一次伽玛电压；以及
一第二次分压电路，并联该第一次分压电路，耦接在该第二节点及该第三节点之间，用以产生第二次伽玛电压；
其中，该第一主伽玛电压与该第一次伽玛电压是用以控制该第一颜色像素单元的亮度，该第一主伽玛电压与该第二次伽玛电压是用以控制该第二颜色像素单元的亮度，
其中，该第一与第二次分压电路其中之一包括有：
多个电阻；以及
一开关；
其中，所述多个电阻是与该开关相串联，且该开关根据指示一对应的次分压电路所对应的颜色像素单元是否被选择的控制信号来决定该对应的次分压电路是否被使能。
2. 如权利要求1所述的液晶伽玛电压产生器，其中，该第一与第二次分压电路其中之一包括串联的多个电阻。
3. 如权利要求1所述的液晶伽玛电压产生器，另包括有一第三次分压电路，并联该第一次分压电路，耦接在该第二节点及该第三节点之间，用以产生一第三次伽玛电压，该第一主伽玛电压与该第三次伽玛电压是用以控制一第三颜色像素单元的亮度。
4. 如权利要求1所述的液晶伽玛电压产生器，其中，该液晶伽玛电压产生器更用以控制一第三颜色像素单元的亮度，该第一主伽玛电压与该第一次伽玛电压是用以控制该第一以及该第三颜色像素单元的亮度。
5. 一种液晶显示装置，至少包括：
一显示面板，具有第一及第二颜色像素单元，分别连接对应的一数据电极和多个栅极电极；
一栅极驱动器，输出扫描信号至所对应的栅极电极；以及
一数据驱动器，输出视频信号至该数据电极，用以控制该第一及第二颜色像素单元的亮度，该数据驱动器，包括：
一第一分压电路，耦接在一第一节点及一第二节点之间，并产生一第一主伽玛电压；
一第一次分压电路，耦接在该第二节点及一第三节点之间，用以产生第一次伽玛电压；以及
一第二次分压电路，并联该第一次分压电路，耦接在该第二节点及该第三节点之间，用以产生第二次伽玛电压；
其中，该第一主伽玛电压与该第一次伽玛电压是用以控制该第一颜色像素单元的亮度，该第一主伽玛电压与该第二次伽玛电压是用以控制该第二颜色像素单元的亮度，
其中，该第一与第二次分压电路其中之一包括有：
多个电阻；以及
一开关；
其中，所述多个电阻是与该开关相串联，且该开关根据指示一对应的次分压电路所对应的颜色像素单元是否被选择的控制信号来决定该对应的次分压电路是否被使能。
6. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，该第一与第二次分压电路其中之一包括串联的多个电阻。
7. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，该数据驱动器另包括有一第三次分压电路，并联该第一次分压电路，耦接在该第二节点及该第三节点之间，用以产生一第三次伽玛电压，该第一主伽玛电压与该第三次伽玛电压是用以控制一第三颜色像素单元的亮度。
8. 如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，该数据驱动器更用以控制一第三颜色像素单元的亮度，该第一主伽玛电压与该第一次伽玛电压是用以控制该第一以及该第三颜色像素单元的亮度。
9. 一种液晶显示装置的控制方法，该液晶显示装置包含有：
一显示面板，具有第一及第二颜色像素单元，分别连接对应的一数据电极和多个栅极电极，以及
一种液晶伽玛电压产生器，可控制该第一颜色及第二颜色像素单元的亮度，该液晶伽玛电压产生器包括：
一第一分压电路，耦接在一第一节点及一第二节点之间，并产生一第一主伽玛电压；
一第一次分压电路，耦接在该第二节点及一第三节点之间，用以产生第一次伽玛电压；以及
一第二次分压电路，并联该第一次分压电路，耦接在该第二节点及该第三节点之间，用以产生第二次伽玛电压，
其中，该第一与第二次分压电路其中之一包括有：
多个电阻；以及
一开关；
其中，所述多个电阻是与该开关相串联，且该开关根据指示一对应的次分压电路所对应的颜色像素单元是否被选择的控制信号来决定该对应的次分压电路是否被使能；
该控制方法包含有：
选择一像素单元；
当一被选择像素单元是该第一颜色像素单元时，导通相应开关，以输出该第一主伽玛电压与该第一次伽玛电压其中之一，而控制该被选择像素单元的亮度；以及
当一被选择像素单元是该第二颜色像素单元时，导通相应开关，以输出该第一主伽玛电压与该第二次伽玛电压其中之一，而控制该被选择像素单元的亮度。
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