CN101441845A - 伽马参考电压产生装置与伽马电压产生装置 - Google Patents

伽马参考电压产生装置与伽马电压产生装置 Download PDF

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Abstract

在此提出一种伽马参考电压产生装置及伽马电压产生装置。伽马参考电压产生装置包括参考电压源及选择器。参考电压源提供多个参考电压，且参考电压源的第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压。选择器依据选择信号，选择性地输出其一参考电压作为伽马参考电压。经由调整第一及第二可调电压，可以调整参考电压源所提供的参考电压范围，进而调整伽马参考电压以及输出电压分辨率。

Description

伽马参考电压产生装置与伽马电压产生装置
技术领域
本发明是关于一种伽马参考电压产生装置及伽马电压产生装置，且特别是关于一种装置其可经由调整参考电压范围来调整伽马参考电压及伽马电压。
背景技术
随着光电及半导体技术的进步，平面显示器诸如液晶显示器(liquidcrystal displays，LCD)蓬勃的发展。由于液晶显示器具有低功率损耗、无辐射以及高空间使用率等多项优点，其已逐渐地成为市场上的主流。
图1为传统伽马电压产生装置的示意图。请参照图1，在液晶显示器的结构中，源极驱动器120外部通常会配置额外的伽马电压产生装置110，以产生多个伽马电压Vgma_1～Vgma_M至源极驱动器120。在伽马电压产生装置110中，参考电压源111包括多个串联电阻111a，且这些串联电阻111a依据参考阶梯阻值，提供多个参考电压Vr_1～Vr_N，其中M≥N。由于制程限制的因素，参考电压源111可能无法产生足够数量的参考电压Vr_1～Vr_N，来作为伽马电压Vgma_1～Vgma_M，藉以显示画面灰阶值的微小差异。因此，微整电阻112便参考每一参考电压Vr_1～Vr_2来产生伽马电压Vgma_1～Vgma_M。
一般来说，参考电压源111的节点A及节点B为分别固定耦接于(正或负)电源电压VDD及接地电压GND，因此参考电压范围为介于电源电压VDD与接地电压GND之间。在这样的方式下，仅会参照理想伽马曲线，例如γ＝2.5，来设计串联电阻111a的参考阶梯阻值，并且将串联电阻111a焊接于印刷电路板(print circuit board，PCB)上。因此，在焊接后便不能调整串联电阻111a所提供的伽马电压，且所提供的电压分辨率也是固定的。倘若液晶显示器必须采用极性反转驱动，来消除液晶层所储存的直流残留电压时，便需要两个伽马电压产生装置110来提供不同极性的伽马电压至源极驱动器120，其一伽马电压产生装置110的节点A耦接于正电源电压，而另一伽马电压产生装置110的节点A则耦接于负电源电压。
接着，源极驱动器120会依据上述伽马电压Vgma_1～Vgma_M，产生分别对应不同灰阶数据的多个驱动电压，并且提供驱动电压至像素电极，以显示像素图像。一般而言，受到馈通效应(feed through effect)的影响，提供至像素电极的驱动电压通常不如预期。因此，必须调整液晶层的共享电压，来补偿面板的馈通效应以及避免画面闪烁(flicker)的现象。然而，采用额外电路来调整共享电压，不仅会占用布局面积，其运作时也会产生功率损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种伽马参考电压产生装置及伽马电压产生装置，其通过调整伽马电压来改善面板的馈通效应，以及避免闪烁现象。因此，无需额外的共享电压放大电路来调整共享电压，便能解决上述问题。又或者，即使存在共享电压放大电路，其也能降低运作时的功率损耗。
本发明提供一种伽马参考电压产生装置。伽马参考电压产生装置包括参考电压源与选择器。参考电压源的第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压。参考电压源用以提供多个参考电压。选择器依据选择信号，选择性地输出其一参考电压作为伽马参考电压。
本发明提供一种伽马电压产生装置，其适于显示装置。伽马电压产生装置包括伽马参考电压产生装置及转换模块。伽马参考电压产生装置包括参考电压源与选择器。参考电压源的第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压。参考电压源用以提供多个参考电压。选择器依据选择信号，选择性地输出其一参考电压作为伽马参考电压。转换模块依据伽马参考电压，而产生分别对应不同灰阶数据的多个伽马电压。
上述的伽马参考电压产生装置及伽马电压产生装置，在一实施例中参考电压源包括多个第一电阻即可变电阻。第一电阻互相串联耦接。第一电阻依据参考阶梯阻值分别提供上述参考电压。可变电阻串联于第一电阻，其能依据控制信号，调整可变电阻与参考电压源的第一端之间的电压范围，以及调整可变电阻与参考电压源的第二端之间的电压范围。
本发明提供一种伽马参考电压产生装置及伽马电压产生装置，其可适性地调整参考电压源两端的电压，进而调整伽马参考电压及伽马电压。另外，上述可变电阻可以调整可变电阻与参考电压源的第一端之间的电压范围，以及调整可变电阻与参考电压源的第二端之间的电压范围。通过调整所提供至像素电极的伽马电压，便能改善面板馈通效应问题以及避免画面闪烁现象。藉此，不仅可以降低功率损耗，也无需额外的放大电路，进而节省了布局面积。此外，由于参考电压的电压范围是可以调整的，因此也可依据图像内容来调整所需的电压分辨率。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为传统伽马电压产生装置的示意图。
图2为本发明的一实施例的伽马参考电压产生装置的电路图。
图3A、3B、3C分别为本发明的实施例产生第二参考电压、第一可调电压及第二可调电压的电路图。
图4为本发明的一实施例的伽马电压产生装置的电路图。
图5为本发明的另一实施例的伽马电压产生装置的电路图。
[主要元件标号说明]
110：伽马电压产生器
111：参考电压源
111a：串联电阻
112：微整电阻
200、410、510：伽马参考电压产生装置
210、411、511：参考电压源
211、422、522、532：电阻
212a～212d：可变电阻
221a～221f、412：选择器
230：电阻调整控制器
240：微调控制器
310：能隙电压产生器
400、500：伽马电压产生装置
400a、500a：第一伽马电压产生装置
400b、500b：第二伽马电压产生装置
420、520：转换模块
421、521：缓冲器
530：共享电压产生器
533：共享电极
V1：第一可调电压
V2：第二可调电压
V3：第三可调电压
N1、N2、NA、NB、NC、ND：端点
CON1、CON2、CON3：控制信号
sel_a～sel_f：选择信号
VDD、VSSA、VCOM、VR、GND、VE：电压
S1：开关
Vp_0～Vp_63、Vn_0～Vn_63、Vgma_1～Vgma_M：伽马电压
Vr_1～Vr_N、Vref_0～Vref_49：参考电压
VA、VB、VC、VD：可调电压
Vg_0～Vg_7、Vgp_0～Vgp_7、Vgn_0～Vgn_7：伽马参考电压
C1～C3：电容
具体实施方式
众所皆知，假设施加于液晶上的像素电压为直接从图像灰阶数据转换得来，则液晶对施加其上的像素电压而言，为具有非线性的透光率。因此，当显示画面时，便需要伽马电压产生装置，来产生与画面灰阶数据相关的伽马电压，藉以控制液晶的转动及透光率。图2为本发明的一实施例的伽马参考电压产生装置的电路图。假设本实施例的伽马参考电压产生装置200为应用在显示装置，例如液晶显示器(liquid crystal display，LCD)及硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)显示面板。
请参照图2，伽马参考电压产生装置200包括参考电压源210、选择器221a～221f、电阻调整控制器230以及微调控制器240。参考电压源210包括多个电阻211以及可变电阻212a～212d，且这些电阻211以串联形式耦接一起。参考电压源210的第一端N1及第二端N2分别耦接第一可调电压V1及第二可调电压V2。在本实施例中，第一可调电压V1及第二可调电压V2可通过暂存器来设定。串联电阻211依据参考阶梯阻值，提供多个参考电压Vref_0～Vref_49。每一可变电阻212a～212d依据对应的控制信号CON1或CON2，调整本身与参考电压源210的第一端N1之间的电压范围，以及调整本身与参考电压源210的第二端N2之间的电压范围，进而调整参考电压Vref_0～Vref_49。电阻调整控制器230提供控制信号CON1来调整可变电阻212b及212c，以及提供控制信号CON2来调整可变电阻212a及212d。
举例来说，假设第一可调电压V1及第二可调电压V2为正电压，例如分别为5伏特及1伏特，则参考电压源210可提供正极性的参考电压Vref_0～Vref_49至源极驱动器(未绘示)。在上述假设下，参考电压源210的第一端N1与第二端N2之间的电压范围为4V。因此，通过电阻212b，可以调整可变电阻212b与参考电压源210的第一端N1之间的电压范围为0～4伏特之间的任一电压。请参照图2，参考电压Vref_0～Vref_8便是采用可变电阻212b与参考电压源210的第一端N1之间的电压范围所产生的。
接着，请继续参照图2，假设每一选择器为8对1的选择器，且每一选择器依据选择信号，选择性地输出8个参考电压其一作为伽马参考电压，其中选择信号sel_a～sel_f由微调控制器240所提供之。以选择器221a为例，选择器221a依据选择信号sel_a，选择性地输出参考电压Vref_1～Vref_8其一电压作为伽马参考电压Vg_1。在本实施例中，由于第一可调电压V1与第二可调电压V2可通过暂存器来设定，因而能可适性地调整伽马参考电压Vg_0至Vg_7。简言之，上述暂存器为储存第一可调电压V1及第二可调电压V2的值的存储媒体，用以改变参考电压源210的第一端N1与第二端N2之间的电压范围。另外，也可通过参考电压源210中的可变电阻212a～212d来实现微调功能，以获得所需的伽马曲线。
为使本领域技术人员能轻易地实施上述实施例，以下叙述如何产生正极性的第一可调电压V1与第二可调电压V2。图3A为本发明的一实施例产生第二参考电压的电路图，而上述可调电压为依据第二参考电压所产生之。图3B及图3C分别为本发明的一实施例产生第一可调电压及第二可调电压的电路图。请参照图3A，能隙电压产生器310为简单电路，其可产生约1.8伏特的第二参考电压VR，且所提供的第二参考电压几乎不受温度及电源供应电压的影响。请参照图3B，运算放大器320的第一输入端耦接具有电阻值A的电阻，其第二输入端耦接第二参考电压VR，且其输出端经由电阻值(B+C-A)的电阻而耦接第一输入端。因此，第一可调电压V1＝(B/C+C/A)×VR。请参照图3C，运算放大器330的第一输入端经由电阻值(A/2)的电阻而耦接第二参考电压VR，其第二输入端耦接具有电阻值(A/2)的电阻且亦经由电阻值C的电阻而耦接第一可调电压V1。运算放大器330的输出端则经由具有电阻值C的电阻而耦接其第一输入端。因此，第二可调电压V2＝(B/A-C/A)×VR。
虽然上述实施例假设第一可调电压V1及第二可调电压V2为正电压，藉以提供正极性的参考电压，但是在另一实施例中，第一可调电压V1及第二可调电压V2的电压也可为负电压，以提供负极性的参考电压。理所当然地，依据实施例图3至图5的教示，可产生第一可调电压V1及第二可调电压V2的负电压。另外，伽马参考电压产生装置200可配置于源极驱动器之中，以提供对应不同灰阶数据的伽马电压至像素电极。
图4为本发明的一实施例的伽马电压产生装置的电路图。请参照图4，伽马电压产生装置400包括第一伽马电压产生装置400a以及第二伽马电压产生装置400b。第一伽马电压产生装置400a及第二伽马电压产生装置400b各自包括有伽马参考电压产生装置410以及转换模块420。伽马参考电压产生装置410可采用上述实施例图2中的伽马参考电压产生装置200来实现，而部分元件，例如电阻调整控制器与微调控制器则未绘示于图4中。在第一伽马电压产生装置400a内，参考电压源411的两个端点NA及NB为分别耦接正可调电压VA及VB，以产生正极性的伽马参考电压Vgp_0至Vgp_7。另外，在第二伽马电压产生装置400b内，参考电压源411的两个端点NC及ND分别耦接负可调电压VC及VD，用以产生负极性的伽马参考电压Vgn_0至Vgn_7。
以第一伽马电压产生装置400a为例，转换模块420包括多个电阻422及多个缓冲器421，而电阻422以串联形式耦接一起。如上所述，每一选择器412选择其一参考电压源411所产生的参考电压，来作为伽马参考电压，例如Vgp_0、Vgp_0.....Vgp_7。而串联耦接的电阻422具有部分节点，这些节点经由对应的缓冲器421，而分别耦接伽马参考电压Vgp_0～Vgp_7。而且，串联耦接的电阻422依据分压定理，产生多个伽马电压Vp_0～Vp_63，其中缓冲器421可增加信号传输强度。因此，便可获得对应不同灰阶数据的正极性伽马电压Vp_0～Vp_63。同理类推，在第二伽马电压产生装置400b中，转换模块420依据伽马参考电压Vgn_0～Vgn_7，产生负极性伽马电压Vn_0～Vn_63。
值得注意的是，在第一伽马电压产生装置400a及第二伽马电压产生装置400b之中，调整参考电压源411两端电压可以调整参考电压源411的电压范围，进而调整伽马电压。不仅可以产生符合所需的伽马曲线的伽马电压，更可以通过提供上述伽马电压，来改善面板馈通效应问题以及避免画面闪烁现象。相较于先前技术，本实施例无须额外的共享电压放大电路，以节省功率损耗及减少布局面积。
现今，显示装置的电路设计仍然包含有共享电压放大电路，而当采用上述实施例调整伽马电压时，便须关闭共享电压放大电路以节省功率消耗。图5为本发明的另一实施例的伽马电压产生装置的电路图。请参照图4及图5，实施例图4及图5不同之处在于伽马电压产生装置500包括了共享电压产生器530以及开关S1，开关S1可以选择性地连接经调整的共享电压VCOM或接地电压GND至共享电极533。而共享电压产生器530包括电压缓冲器531及串联电阻532。
串联电阻532耦接第三可调电压V3与接地电压GND之间，用以提供电压VE至电压缓冲器531，而串联电阻532的电压范围为受控于第三可调电压V3。电压缓冲器531的第一输入端耦接电压VE，且其第二输入端耦接其输出端。电压缓冲器531又称作电压随耦器(voltage follower)。开关S1耦接共享电极533，而其导通状态为受控于切换控制信号CON3。开关S1切换共享电极533至电压缓冲器531的输出端，以传送经调整的共享电压VCOM至共享电极533，或者开关S1切换共享电极533至接地电压GND以节省功率损耗。简言之，倘若须调整共享电压来补偿馈通效应时，电压缓冲器531便调整第三可调电压V3来产生经调整的共享电压VCOM。接着，此经调整的共享电压VCOM便经由开关S1而传送至共享电极533。另外，倘若经由第一及第二伽马电压产生器500a及500b来调整伽马电压时，则共享电极533便电性连接至接地电压GND以节省功率。
综合上述，上述实施例可以设定参考电压源的两端电压为正电压或负电压，藉以提供所需极性的伽马电压(例如正极性或是负极性)。另外，伽马电压曲线必须可适性地调整以符合不同特性的显示装置或者图像内容。因此，上述实施例可以经由调整参考电压源两端的电压范围，或是微调参考电压源中的可变电阻，来获得所需的伽马曲线。藉此，上述实施例可以调整提供至源极驱动器的伽马电压，以改善面板的馈通效应问题以及避免画面闪烁现象。而且无需额外的共享电压放大电路，因而能节省功率损耗以及及布局面积。
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，任何本领域技术人员，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所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (17)

1.一种伽马参考电压产生装置，其特征在于包括：
参考电压源，提供多个参考电压，其中该参考电压源具有第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压；以及
选择器，依据选择信号，选择性地输出该些参考电压其中之一，以作为伽马参考电压。
2.根据权利要求1所述的伽马参考电压产生装置，其特征在于其中该参考电压源包括：
多个第一电阻，以串联形式耦接一起，并依据参考阶梯阻值，提供参考电压；以及
可变电阻，串联于该些第一电阻，并依据控制信号，调整该可变电阻与该参考电压源的第一端之间的电压范围，以及调整该可变电阻与该参考电压源的第二端之间的电压范围。
3.根据权利要求2所述的伽马参考电压产生装置，其特征在于还包括：
电阻调整控制器，用以提供该控制信号；以及
微调控制器，用以提供该选择信号。
4.根据权利要求1所述的伽马参考电压产生装置，其特征在于其中该第一可调电压及该第二可调电压为正电压。
5.根据权利要求1所述的伽马参考电压产生装置，其特征在于其中该第一可调电压及该第二可调电压为负电压。
6.一种伽马电压产生装置，适于显示装置，其特征在于包括：
伽马参考电压产生装置，包括：
参考电压源，提供多个参考电压，其中该参考电压源的第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压；以及
选择器，依据选择信号，选择性地输出该些参考电压其中之一，以作为伽马参考电压；以及
转换模块，依据该伽马参考电压，产生多个伽马电压，其中该些伽马电压分别对应不同灰阶数据。
7.根据权利要求6所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该参考电压源包括：
多个第一电阻，以串联形式耦接一起，并提供该些参考电压；以及
可变电阻，串联于该些第一电阻，并依据控制信号，调整该可变电阻与该参考电压源的第一端之间的电压范围，以及调整该可变电阻与该参考电压源的第二端之间的电压范围。
8.根据权利要求7所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该伽马参考电压产生装置还包括：
电阻调整控制器，用以提供该控制信号；以及
微调控制器，用以提供该选择信号。
9.根据权利要求6所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该转换模块包括：
多个第二电阻，以串联形式耦接一起，并依据该伽马参考电压，提供该些伽马电压；以及
缓冲器，耦接于该选择器与该些第二电阻之间，用以增加信号传输强度。
10.根据权利要求6所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该第一可调电压及该第二可调电压为正电压。
11.根据权利要求6所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该第一可调电压及该第二可调电压为负电压。
12.一种伽马电压产生装置，适于显示装置，其特征在于包括：
第一伽马电压产生装置及第二伽马电压产生装置，分别包括：
伽马参考电压产生装置，包括：
参考电压源，提供多个参考电压，其中该参考电压源的第一端及第二端分别耦接第一可调电压及第二可调电压；以及
选择器，依据一选择信号，选择性地输出该些参考电压其中之一，用以作为伽马参考电压；以及
转换模块，依据该伽马参考电压，产生多个伽马电压，其中该些伽马电压分别对应不同灰阶数据。
13.根据权利要求12所述的伽马电压产生装置，其特征在于还包括：
共享电压产生器，用以提供经调整的共享电压至共享电极，包括：
电压缓冲器，其第一输入端耦接第一电压，其第二输入端耦接其输出端；以及
串联电阻，耦接于第三可调电压与接地电压之间，用以提供该第一电压至该电压缓冲器的第一输入端，其中该第三可调电压控制该串联电阻的电压范围；以及
开关，耦接该共享电极，用以依据切换控制信号，选择性地切换该共享电极至该电压缓冲器的输出端或该接地电压。
14.根据权利要求12所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该参考电压源包括：
多个第一电阻，以串联形式耦接一起，并提供参考电压；以及
可变电阻，串联于该些第一电阻，并依据控制信号，调整该可变电阻与该参考电压源的第一端之间的电压范围，以及调整该可变电阻与该参考电压源的第二端之间的电压范围。
15.根据权利要求14所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该伽马参考电压产生装置还包括：
电阻调整控制器，用以提供该控制信号；以及
微调控制器，用以提供该选择信号。
16.根据权利要求12所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该转换模块包括：
多个第二电阻，以串联形式耦接一起，并依据该伽马参考电压，提供该些伽马电压；以及
缓冲器，耦接于该选择器与该些第二电阻之间，用以增加信号传输强度。
17.根据权利要求12所述的伽马电压产生装置，其特征在于其中该第一伽马电压产生装置的该第一可调电压及该第二可调电压为正电压，且第二伽马电压产生装置的该第一可调电压及该第二可调电压为负电压。
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