TW200907890A - Programmable nonvolatile memory embedded in a timing controller for storing lookup tables - Google Patents

Description

200907890 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係揭露-液晶顯示器中用來處理影像f料之時序控制 器’尤指-種時序控’其嵌入有―用來儲存查表之可程式化 非揮發性記憶體。 【先前技術】 隨著科技的發展’個人電腦或電視的顯示面板的尺寸變得越 來越大’但是重量卻越來越輕’厚度越來越薄。因此越來越多的 娛樂系統選擇使用㈣·晶顯示器絲代傳絲魏大的映像 管顯示器。 請參考第1目。第1圖為先前液晶顯示器' 1〇〇的結構示意圖。 液晶顯示器100包含-時序控制器lm，—面板電源供應器逝， 一外接記憶體(DRAM)1〇3，一串列之電子式可清除可編程唯讀記 憶體(EEPR〇M)104 ’ -行驅動器105 ’ 一液晶面板1〇6，—列驅動 器(Rowdriver)l〇7 ’以及一數位類比轉換器(DAC)參考電壓產生器 109。㈠·序控制存ίο〗係用來執行液晶顯示器1〇〇的時序控制功 能，外接DRAM103係用來儲存時序控制器1〇1執行時所需要的 先前影像晝面，以及串列之EEPROM104係用來儲存時序控制器 1 〇 1執行時所需要的查表。面板電源供應器丨〇2係用來供應液晶顯 不器100電源，行驅動器105以及列驅動器1〇7係用來驅動液晶 顯示器100之像素(pixel)’行驅動器1〇5係用來傳輸資料給像素， 200907890 而列驅動器1〇7係用來致能像素。液晶面板1〇6係用來呈現影像 晝面’而DAC參考電壓產生器、1〇9係用來提供獨立的以_曲 線的校正功能一參考電壓。 請參考第2圖。第2圖係為-先前像素2〇1之結構示意圖。 像素201包含一液晶電容11〇，一儲存電容12〇，一閘極線 line)160 ’ —資料線(Data line)180 ’以及—電晶體2〇〇。資料線18〇 ’ 祕於第1圖之行驅動器1〇5,閑極線16〇她於第丨圖之列驅動 器1〇7。電晶體200有一閘極240耦接於閘極線16〇，一汲極26〇 減於液晶電容110的第-端’以及一源極22〇輕接於資料線 180。儲存電容120之第-端轉接於電晶體2〇〇 極26〇。液晶 電容110的第二端辆接於儲存電容12〇之第二端，該連接點稱為 共用電極(common electrode)，用來提供—共用電壓Vc〇m。資料線 180以Vd之電壓傳輸-個像素之影像資料至源極22〇，閑極線咖 傳輸一 vg的電壓至閘極240，以切換電晶體2〇〇雜資料至儲存 電容120。 有關液晶電視領域的研究已經蓬勃發展，例如過驅程式，動 態對比調整，獨立的RGB Gamma曲_校正，以及崎點差動 iff£(P〇int to point differential signal, PPDS),% ^ ^ 循環式的數位類比轉換器(cyclicDAC)等等。前述的各項影像處理 衍都有使用纟表，5亥查表係儲存於一外接或内建的記憶體中 之-資料陣列或—师料結構，例如eepr〇m或快閃記憶體 200907890 (Flash) ° 液晶顯不器的過驅程式是用來縮短影像像素的灰階的反應時 間’施加一過度的電壓強迫影像像素的液晶快速反應，然後再降 低§亥過度的電壓使得液晶回復至正確位置。如果沒有這種過驅程 式’當一影像像素的前一晝面的灰階與目前晝面的灰階差異很大 的時候，该影像像素的液晶的反應時間可能會長過一個畫面的時 間’以致於無法實現該影像像素目前晝面的灰階。而過驅的程度(即 施加該過度的電壓的強度)要視前一晝面的灰階、目前晝面的灰 階、與兩者的差異而定。實際應用過驅程式時，過驅線路會阻斷 數位資料流，然後比較前一畫面的灰階與目前晝面的灰階，再根 據查表選擇一個適當的過驅程度。該查表係儲存於時序控制器内 部的唯讀記憶體或一外接之EEPROM中。而且為了要縮小查表的 尺寸，通常會利用一二進位的線性内插法，從一很小的17*17的 查表的各主要數值中，得到所需要之256*256的查表。請參考第6 圖’第6圖即為一先前之Π*ι7的查表示意圖，透過一二進位的 線性内插法，可從中獲得一 256*256的查表。 動態對比調整包含對一輸入影像、一背光控制、以及一資料 延伸處理(Data stretch process)所做的一直方圖(hist〇gram)分析及 一色彩分析。在傳統的液晶顯示器中，無論輸入的影像是暗或亮， 影像的背光永遠保持一個固定的百分比，而且用來校正背光的 Gamma曲線也是固定的。在這種情形下，一個較亮的影像書面的 200907890 面^^使得觀看者不適，同時-個較暗的影像晝 分亦會變得過暗而使得觀看者無法辨識。但是如果執 =悲對比·的功能，當1像輸人時，透過直方圖分析及色 # &度的對比等等都能夠獲得分析。接著透 ㈣光控制及:雜延伸輕，選擇-適合讀人影像的背光百分

Gamma &_加在該影像上。以上所述的這些處理 f曰使付衫像的對比率(該影像晝面中最大亮度與最小亮度之比) 付到改善’即使邊影像的背轴為節能之故被調低，影像的對比 率部可此.扣更好。在此動態對比調整的功能當巾，需要利用一 查表來進行資料轉換，透過該資料轉換，一影像的背光可以被調 低但卻同日守擁有更佳的對比率。 似像資料轉換所用的低電壓差動信號(L〇w v〇itage different⑹ signal，LVDS)系統是1990年代發明的，目前已更進一步地發展為 ( 降低擺動差動信號(Reduced swing differentiai signai, RSDS)及 PPDS兩系統。在RSDS系統中的影像資料傳輸方式是平行的，而 且所傳輸之信號為單端信號(single_ended);而在ppDS系統中，景多 像資料傳輸方式是串列式的’所傳輸之信號為差動信號(differemial signal)。在一大型或一高解析度的液晶顯示器中，影像資料的流量 相當龐大’而且需要高頻的資料處理速度，此時RSDs系統因為 接線過多需要多層的印刷電路板’並且會引起嚴重的電磁干擾 (Electromagnetic interference, EMI)問題，不像 PPDS 系統一樣，那 ' 麼適合應用於大型或高解析度的液晶顯示器中。PPDS系統中的循 200907890 的8位 壤式的數位類比轉換器係透過一些簡單的元件來轉換平疒 Γ貝欠1位元物情料。械環柄數_比轉換器 ，，一 10位元的線性數位資料去近似該被輸 元 比Gamma曲線的資料.兮1n你一认純以士 位兀的痛 以用下伽+ = 數位f料的輪出電射 以用下列的式子表示： v^=vmidl+{s-vreflh +s.Vrefui /ί=〇 ^ 其中S是符號位元， N是轉換的位元總數， bn是被轉換的位元。 〃請參考第3圖及第4圖。第3圖為—簡化的時序控制器中的 循環式的數位類比轉換器之示意圖，而第4圖為—_⑴位元的 内插法提供參考電壓去近似8位元的原始Ga_a崎的參考線及 原始的Gamma曲線的示意圖。循環式的數位類比轉換器的線路在 ^圖的行驅動器105中被分成兩部分：上半部的數位類比轉換 器及下半部的數位紙轉脑。第3圖巾由DAC參考電屋產生器 1〇9(請參看第1 ®)職生的參考電壓被分成6鱗級：上半部的 數位類比賴1的高電壓(Vrefuh)、巾點賴(v_)、以及低電壓 (V_L)，· T半部的數位類比轉換器的高電壓(Vreflh)、中點電壓 (VMIDL)、以及低電壓(VreFLL)。請參考第4圖。第4圖中，上半部 的數位類比觀ϋ的㈣壓係絲始正·的Ga_曲線的最 大電S，中點电壓則疋原始正極化的Gamma曲線的轉折點的電 200907890 反1低电壓則為原始正極化的㈤職曲線的最 ， :::物立類比轉換器的高電壓她^ 大電壓，中點電壓則是原始負極化的如喊線的轉折點 、1 ’低電壓係為原始負極化的Gam職曲線的最小電壓。由正 極化晝面的㈣|(Vrefuh)及巾點销v_)所決定的斜率A的 直線、由正極化畫面的低電壓(VR職)及中點電壓(V_)所決定的 斜率^的直線，由負極化畫面的高電壓(v^^及中點電壓(D 斤+定的轉C的躲’以及由貞極化晝面的低賴(Vrefll)及中 點電壓(VMroL)所決定的斜率D的直線係用來提供1〇位元的内插法 >考電[以便近似8位的Gamma曲線。第3圖巾的電容及開關 係用來織透過1G位元_法生的輸出賴。魏式的數位 類比轉換n功财的8位比的Gamma曲線觸應的1〇位元 的數位貧料係儲存於時序控制⑼部或外接的記憶體内的查表 中〇 獨立的RGB Gamma曲線的校正的功能廣泛地被應用在廣視 0^ tF«iS^(Multi-domam vertical alignment, MVA) 的相關技射，时幫助影像顯示最正麵色彩。一像素的 RGB(紅、綠、藍)的Gamma曲線在同—灰階時，曲率並不完全相 同。事貫上’當影像亮度低時，灰階較低的藍色光會導致影像的 畫面偏藍，也就是產生所謂的，，顏色飄移，，(c〇1〇r_shift)，灰階愈低， 畫面忍監。獨立的RGB Gamma曲線的校正即是令校正一像素的 RGB的Gamma曲線各自獨立以減少顏色飄移的產生。在獨立的 200907890 G_m φ線的校正巾，彻—查表來儲存根據輸人影像的灰 階所產生骑—料_与RGB的Gamma轉資料。 由X上看來’查表係用來取代時序控制器中費時的計算，而 且用來儲存絲表的記憶體亦為時序控彻的基本元件。在傳統 ^技術中4¾體纟！常置於該時序控制器的外面，佔用了印刷 电路板車也需要較多的資料傳輸時間及造成更複雜的 印刷電路板佈線。 【發明内容】 八本I月之例提供—種處理影像資料的時序控制器，包 二可程式化非揮發性記憶體，—接收器，—處理器，以及—傳 齡志」可㈣化轉發性記憶體設置於該時序控制11中，用來 _理^ ^收為’设置於該時序控制器中’用來接收資料； ^ ^，絲於職收器，用來根_絲處賴接收器接收 二=傳輸器，接於該處理器，用來將該處理器所產 玍的貝枓傳輸至行驅動器。 生 實施方式】 本發明結合了時序控制賴1來儲存絲之_ 私式化非揮發性記憶體(OTP)或多次可 人可 ，A/rr^、，—. 私式化非揮發性記憶縣 (MTP)。本發明之—優點是該單次 - 製程和該時序控制器的邏輯製程完全2非揮發性記憶體的邏輯 子目各，而該多次可程式化非 200907890 揮發性記憶體的邏輯製程只比該時序控制闕邏輯製程多二到三 道的光罩製程。 ~ 請參考第5圖。第5圖為—本發明之時序控制器8中過驅程 式’以及獨立的RGB Gamma曲線的校正功能的方塊圖。時序控 制8包含—LVDS接收器12，一處理器14，一⑽記憶體24， 一 R-ODLUT 單元 3〇，一 G_〇DLUT 單元 32，一 B 〇dujt 軍元 34 ’ - RedLUT 單元 40，- GreenLUT 單元 42，一 BheLUT 單元 44 ’ 一線性緩衝器28，以及一傳輸器29。處理器14另包含一線 路16和18。首先目鈿畫面的LVDS的資料由LVDS接收器12接 收後再傳到處理器14的線路16進行過驅程式的處理。處理器14 的線路16將目前畫面和一儲存於外接sdram的影像緩衝器％ 的先前晝面的資料進行比較’再根據此比㈣結果，分別從 R-ODLUTf^G中選擇-目標灰階的紅色部分，

從 G-ODLUT 單元32中H亥目標灰階的綠色部分，以及從仏⑽單元％ 中、擇。亥目才承灰階的監色部分。儲存於〇τρ記憶體％中的查表 係用來刀別提供该目標灰階的紅色部分、綠色部分、以及藍色部 刀、σ R ODLUT 單元 30，G-ODLUT 單元 32，以及 B-ODLUT 單 兀34以便處理器14的線路16存取。在經過過驅程式處理之後， 。 的線路18利用獨立的RGB Gamma曲線來校正由處理 的線路16傳來之rgb的資料。從RedLUT單元4〇傳送一 像^的獨立的紅色Ga_曲_處理器Μ的祕Μ，以使得處 里為14的線路18能夠依據該像素的灰階進行獨立的rgB⑽⑽ 12 200907890 曲線的校正’同樣地’該像素的獨立的綠色Gamma曲線從 GreenLUT單元42傳送過來，以及該像素的獨立的藍色Qamma 曲線亦從BlueLUT單元44傳送過來作為處理器14的線路丨8的校 正參考。母一像素的獨立的RGB Gamma曲線的查表也都儲存在 OTP記憶體24中’再分別傳送到RedLUT單元40，GreenLUT單 元42，以及BlueLUT單元44中存取。最後傳送該被調整後的晝 面的RGB資料給線性緩衝器28，再平行傳輸到傳輸器29，以輸 出到行驅動器去推動液晶顯示器的各像素。 請參考第7圖。第7圖為本發明時序控制器8中動態對比調 整功能的方塊圖。時序控制器8包含LVDS接收器12，處理器14， OTP記憶體24，一 DC-mode-LUT單元50，線性緩衝器28，以及 傳輸器29。處理器14另包含一線路19和2〇。首先，8位元的目 前影像晝面的LVDS的資料由LVDS接收器12接收後再傳給處理 器14的線路19和20來進行動態對比調整。處理器14的影像分 析線路19對所輪入之LVDS資料進行一直方圖分析及一色彩分析 而產生一 m位元的資料分析結果。該分析結果被傳送到 DC mode LUT單元50’而該輸入之8位元資料則被傳送到處理器 14的合成線路20。根據該被傳送到DC_m〇de_LUT單元5〇的分析 結果，從一儲存於0TP記憶體24中的查表中選出一 η位元的動 態對比調整的資料’再將該資料加人合成線路2Q。結合該輸入之 8位几貧料及相應的n位元資料為—(8+n)位元之資料，處理器 14的、’泉路20再根據此(8+n)位元之資料，以一相對應之Gamma曲 13 200907890 線來調整該影像晝面的背光，以得到低功耗但高亮度對比的結 果，亚傳运到線性緩衝器28。最後傳輪器29從線性緩衝器職 收該㈣位元的資料並平行輸出到外部的行驅動器去推動液晶顯 示器的各像素。 參考第8 ®。第8圖為本發明之—時序控健8中循環式的 數位類比轉換器的資料轉換功能的方塊圖。時序控制器8包含 LVDS接收⑨12 ’處理器14，⑽記憶體％…新缝位類比轉 換器所用的LUT6G，線性緩衝器28，以及傳輸器29。處理器14 另包έ、線路22。首先目如影像晝面的LVDS的資料由接 收器12接收後再傳給處萄14的線路22來進行循環式的數位類 比轉換器的資料轉換。處理器14的線路22根據從新的數位類比 轉換器所用的LUT6G中所存取到的—查表，選擇1Q位元的線性 數位資料去近似8位元的類比Gamma曲線，接著輸出所選取的 10位tl的線性數位資料到線性緩衝$ 28，再傳送傳齡29，最後 每個位元逐一地被輸出到外部的行驅動器去推動液晶顯示器的各 像素。該循環式的數位類比轉換器的資料轉換(從8位元的類比

Gamma曲線轉換為1〇位元的線性數位資料)所需的查表係儲存於 OTP記憶體24，然後被送到新的數位類比轉換器所用的LUT6〇 中存取。 以上所述之OTP記憶體可以被MTP記憶體所取代，以滿足 使用者需要多次可程式化的需求。總而言之，本發明整合一外部 14 200907890 吕己‘〖思體入時序控制 A °° τ 珂竣吋序控制器的邏輯势輕而士 泛一單次可程式化_發性記顏 ^ s，整 三道的光罩製程。本發明並可以減少系統板的二?加到 輸的速度，並減少印刷電路板設計的複雜性。 貝， 以上所述僅為本發明之敍伟督# Ys丨π , V.,. 罕乂1土 M施例，凡依本發明申諳崖4 … 圍所做之均等變介盥^ p Τ明專利範 手又化MiU飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1»為先_晶顯示器的結構的示意圖。 f2圖係為先前像素之結構示意圖。 弟3圖為簡化的時序控制財的循環式的數位類轉換 立 IU。 、σσ 乂不思 第4圖為_ 1G位元_插法提供參考賴去近似8位摘原始 ^ _曲線的參考線及原始的Gamma曲線的示意圖。 θ為本發明#序控制器中過驅程式，以及獨立的RGB Gamma 曲線的4父正功能的方塊圖。 “圖為先前17*17的查表示意圖。 ^ 8 ^為本發明時序控制器中動態對比調整功能的方塊圖。 圖為本發科序控偏中彳轉式雜位類轉鋪的資料轉 換功能的方塊圖。 200907890 【主要元件符號說明】 100 液晶顯不裔 101,10 時序控制器 102 面板電源供應器 103 外接記憶體 DRAM 104 EEPROM 105 行驅動器 106 液晶面板 107 列驅動器 109 DAC參考電壓產生器 110 液晶電容 120 儲存電容 160 閘極線 180 資料線 200 電晶體 201 像素 220 電晶體源極 240 電晶體閘極 260 電晶體汲極 8 時序控制器 14 處理器 12 LVDS接彳欠器 16,18,19,20,22處理器線路 24 OTP記憶體 26 外接SDRAM的 影像緩衝器 28 線性緩衝器 29 傳輸器 30 R-ODLUT 單元 32 G-ODLUT 單元 34 B-ODLUT 單元 40 RedLUT單元 42 GreenLUT 單元 44 BlueLUT 單元 60 新的數位類比轉換器 50 DC-mode-LUT 所用的LUT 口 υ — 早兀 16

Claims (1)

1. 200907890 十、申請專利範圍： 1.-種處理影像資料的時序控制器，包含： 可私式化非揮發性記憶體②r〇grammataen_〇Iatile memoiy)，設置於該時序控制器中，用來儲存查表 (lookup table)； 一接收器，設置於該時序控制器中，用來接收資料； 一處理器，雛於該接收器’絲根據該絲處理該接收器接 收之資料；以及 一傳輸器’_於域理器’时賴處職所產生的資料傳 輸至行驅動器(c〇lumn driver)。 2·如申凊專利範圍第1項所述之時序控制器，射該記憶體係 為—單次可程式化非揮發性記憶體(_ time pr〇grammable nonvolatile memory, OTP) 〇 3.如申凊專利範圍第2項所述之時序控制器，其中該單次可程 式化非揮發性記憶體的邏輯製程和該時序控制器的邏輯製程 完全相容。 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其中該記憶體係 為夕-人可私式化非揮發性自己憶體(multiple time programmable nonvolatile memory, MTP) ° 17 4. 200907890 5. 如申請專利範圍第4項所述之時序控制器，其中該多次可程 式化非揮發性記憶體的邏輯製程不會超過該時序控制器的邏 輯製程三道光罩製程(photomask processes)以上。 6. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其中該查表包含 了一組用來描述過驅程式(overdrive flinction)，動態對比調整 (dynamic contrast adjustment)，獨立的 RGB Gamma 曲線的校 f 正’或是循環式的數位類比轉換器(cyclic DAC)的資料轉換的 數字。 7. 如申睛專利範圍第6項所述之時序控制器，其中該處理器根 據該過驅程式的查表處理過驅程式。 8. 如申請專利範圍第6項所述之時序控制器，其中該處理器根 據該動態對比調整的查表處理動態對比調整。 9_如^專利範圍第6項所述之時序控制器，其中該處理器根 據該獨立的RGB Gamma曲線的校正的查表處理獨立的腦 Gamma曲線的校正。 10.如申3月專利犯圍第6項所述之時序控制器，其中該處理器根 據該循環式的數位類比轉換器(cycHc dac)的資料轉換的查 表&理彳ϋ%式的數位類比轉換器(Μ—α。)的資料轉換。 18 200907890 11.如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，另包含一線性緩 衝器，耦接於該處理器，用來暫時儲存該處理器所產生的資 料。 十一、圖式： 19