TW201546784A - 進行伽瑪校正的可編程伽瑪電路 - Google Patents

Abstract

可進行伽瑪校正的可編程伽瑪電路至少包括一串數位類比轉換器、一第一運算放大器和一個輸出電阻串。此串數位類比轉換器根據一數位參考代碼從多個候選電壓中選擇一類比電壓。第一運算放大器的輸出端輸出一第一輸出電壓。第一運算放大器的正輸入端電性連接到此串數位類比轉換器用於接收類比電壓。輸出電阻串被一電性連接到第一運算放大器負輸入端的連接端分成第一電阻部分和第二電阻部分，且第一電阻部分的電阻值為第二電阻部分電阻值的倍數。

Description

進行伽瑪校正的可編程伽瑪電路

本發明涉及一種顯示裝置的伽瑪校正電路，特別是有關於一種顯示裝置的可編程的伽瑪校正電路。

在黑暗環境中，人眼對亮度變化更為敏感，換言之，人眼的亮度靈敏度是非線性的。因此，用於校正在顯示器上顯示圖像亮度的校正處理，例如伽瑪校正，是需要的，藉以使得亮度按照在自然環境中的亮度。通常，一個可編程的伽瑪電路會被設置在一液晶顯示裝置中，用以產生進行圖像伽瑪校正時使用的伽瑪校正信號，並且藉由一數位類比轉換器進行亮度校正處理，來將數位編碼轉換為類比電壓。

一般而言，數位類比轉換器轉換會將數位影像信號轉換成具有對應伽瑪特徵的類比電壓。這些數位類比轉換器的位元寬度會被增加以獲得所期望的伽瑪特性，然而，對於數位類比轉換器的位元增加會導致電路面積的增加。特別是，在高電壓的製程中，數位類比轉換器的電阻串需要大量的電路面積和電路的尺寸，造成數位類比轉換器的 生產成本被上升。

鑑於上述，本發明之一態樣在提供一種可編程伽瑪電路，此可編程伽瑪電路可以產生一和伽瑪校正有關的伽瑪參考電壓或伽瑪電壓。可編程伽瑪電路包括一串數位類比轉換器、一第一運算放大器和一個輸出電阻串。此串數位類比轉換器根據一數位參考代碼從多個候選電壓中選擇一類比電壓。第一運算放大器的輸出端輸出一第一輸出電壓。第一運算放大器的正輸入端被電性連接到此串數位類比轉換器用於接收類比電壓。輸出電阻串被電性連接到第一運算放大器負輸入端的連接端分成一第一電阻部分和一第二電阻部分，且第一電阻部分的電阻值為第二電阻部分電阻值的倍數。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

101‧‧‧串數位類比轉換器

103‧‧‧第一運算放大器

105‧‧‧輸出電阻器串

105a‧‧‧第一電阻器部分

105b‧‧‧第二電阻器部分

105b1‧‧‧第二電阻器區域

105b2‧‧‧第三電阻器區域

106‧‧‧第一類電阻器

107‧‧‧電流型數位類比轉換器

108‧‧‧連接端

109‧‧‧電壓分壓器串

109a‧‧‧分壓電阻器

111‧‧‧第二運算放大器

113‧‧‧電晶體

113a‧‧‧閘極端

113b‧‧‧第一源/汲極端

113c‧‧‧第二源/汲極端

115‧‧‧電壓產生器

120‧‧‧電流源

121‧‧‧第六電阻器

123‧‧‧第五電阻器

125‧‧‧第三電阻器

129‧‧‧第四電阻器

131‧‧‧第二電阻器

133‧‧‧第一電阻器

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A圖係繪示依據本發明一實施例可編程伽瑪電路之概略電路圖。

第1B圖所示為根據本發明一實施例的第1A圖可編程伽瑪電路之電壓路徑。

第1C圖所示為根據本發明一實施例的第1A圖可編程伽瑪電路之電流路徑。

第1D圖所示為根據本發明一實施例電流型式的數位類比轉換器的概略電路圖。

以下為本發明較佳具體實施例以所附圖示加以詳細說明，下列之說明及圖示使用相同之參考數字以表示相同或類似元件，並且在重複描述相同或類似元件時則予省略。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙(包括技術和科學術語)具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。重複的使用一個或多個同義詞，並不會排除使用其他同義詞。

當一個元件被稱為在另一層“上”時，該元件可以直接在另一元件上或一中間元件亦可存在其中間。相反的，當元件被稱作“直接在”另一元件上時，則不存在中間元件。儘管第一、第二，第三等名稱可以在本文中用來描述各種元件、部件、區域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區域、層和/或部分不應該受這些名稱的限制。這些名稱僅用來和另一個元件、部件、區域、層和/或部分進行 區分。因此，第一元件、部件、區域、層亦可以被命名為為第二元件、部件、區域、層和/或部分而不脫離本發明的教導。

當一元件被稱為『電性連接』至另一元件時，它可以為直接連接至另一元件，又或是其中有一額外元件存在。相對的，當一元件被稱為『直接電性連接』至另一元件時，其中沒有額外元件存在。

以下實施例中的可編程伽瑪電路是採用一電壓路徑和一電流路徑來實現疊加原理，使得由電壓路徑和電流路徑分別產生的輸出電壓可以被組合以得出一個總和。此外，數位類比轉換器中電阻器串所占的面積可以減少，並且該數位類比轉換器的等效輸出阻抗也可減少。

此外，所述可編程伽瑪電路可以用來產生伽瑪參考電壓和伽瑪電壓用於驅動顯示面板的畫素，因此，可重覆使用相同的電路結構。換言之，陣列的電路可以用來實現可編程伽瑪電路，因此，可簡化電路設計。

眾所周知，用於驅動顯示面板上畫素的驅動電壓Vdrive是由兩部分所組成，即，伽瑪參考部分(Vref)和伽瑪電壓部分。驅動電壓Vdrive可以下式表示： 下面的實施例的可編程伽瑪電路被用來實現上述驅動電壓Vdrive。

第1A圖是根據本發明一實施例的一個可編程的伽瑪電路的概略電路圖。如上所述，重覆使用此可編程伽瑪 電路來產生伽瑪參考電壓和伽瑪電壓。第1A圖以產生伽瑪參考電壓為一個例子。

如第1A圖所示的可編程的伽瑪電路，電壓路徑和電流路徑被結合在一起以在輸出端產生伽瑪參考電壓Vref。如該圖所示。如第1A圖所示，可編程伽瑪電路包括一串數位類比轉換器101、一第一運算放大器103、一輸出電阻器串105、一電流型數位類比轉換器107、一電晶體113、一第二運算放大器111和一個電壓產生器115。可編程的伽瑪電路更包括一個由多個分壓電阻器109a形成的一電壓分壓器串109，用以將一個基準電壓分壓以提供多個候選電壓給數位類比轉換器101。

第1B圖所示為根據本發明一實施例的第1A圖可編程伽瑪電路之電壓路徑。第一運算放大器103包括一個輸出端、一個正輸入端(+)和一個負輸入端(-)。第一運算放大器103的正輸入端(+)電性連接到此串數位類比轉換器101，用於接收一類比電壓，負輸入端(-)電性連接到輸出電阻器串105的一個連接端108，並且其輸出端輸出一第一輸出電壓Vout1。

連接端108將輸出電阻器串105分成一第一電阻器部分105a和一第二電阻器部分105b，其中連接端108電性連接到第一運算放大器103的負輸入端(-)。且在第一運算放大器103的正輸入端(+)和負輸入端(-)之間存在一個虛短路效應。

第一電阻器部分105a的電阻值為第二電阻器部分 105b的電阻值的倍數。例如，第一電阻器部分105a的電阻值可以是第二電阻器部分105b的電阻值的3倍。在這種情況下，第一電阻器部分105a可以由3個第一類電阻器106所組成，同時第二電阻器部分105b可以由1個第一類電阻器106組成。經由這樣的電阻器配置，第一運算放大器103輸出端的電壓將是第一運算放大器103的正輸入端(+)電壓的4倍。

電壓分壓器串109包括多個分壓電阻器109a，用以將第二運算放大器111的負輸入端(-)的一基電壓進行分壓，以提供多個候選電壓給數位類比轉換器101。例如，使用64個分壓電阻器109a串聯連接來形成此電壓分壓器串109，在此實施例下，可提供的候選電壓包括1/64,2/64,...,63/64和1的基電壓。此串數位類比轉換器101可根據一個數位參考碼N_MSB從此些候選電壓中選擇一類比電壓。詳細地說，此串數位類比轉換器101可以是一個6位元的轉換器，並且從這些分壓電阻器109a的端點處選擇一候選電壓。

此外，如上文所描述，在此可編程伽瑪電路中更包括一第二運算放大器111以及一電壓產生器115。其中，第二運算放大器111具有一正輸入端(+)用於接收由電壓產生器115所產生的一個源電壓1.25V。由於運算放大器的虛短路效應，第二運算放大器111在正輸入端的源電壓(+)的也將出現在第二運算放大器111的負輸入端(-)。因為，第二運算放大器111的負輸入端(-)被電性連接到電壓分 壓器串109的終端，因此，源電壓將是由電壓分壓器串109分壓出來的基準電壓。

此外，電晶體113的閘極端113a是電性連接到第二運算放大器111的輸出端，而電晶體113的第一源/汲極端113b是電性連接到電壓分壓器串109的終端。藉由如此的電路結構，從第一運算放大器103的輸出端輸出的第一輸出電壓Vout1可表示如下：

其中，K1為一常數等於1.25×4。而N_MSB是一個小於64的數位參考代碼。

第1C圖所示為根據本發明一實施例的第1A圖可編程伽瑪電路之電流路徑。實際上，第1C圖是第1A圖可編程的伽瑪電路的部分電路圖，其中詳細繪示出了可編程的伽瑪電路的電流路徑和可編程伽瑪電路的輸出電阻串。可編程伽瑪電路的電流路徑可在第一運算放大器103的輸出端產生一第二輸出電壓Vout2。如第1C圖所示，一個電流輸入端118將第二電阻器部分105b進一步劃分為第二電阻器區域105b1和第三電阻器區域105b2，其中第一類電阻器106的電阻值是第二類電阻器112電阻值的8倍，且第一電阻器部分105a、第二電阻器區域105b1和第三電阻器區域105b2的電阻值的比率是24：7：1。

在第1A圖中所示的電流型式數位類比轉換器107可提供一個調節電流Ireg到電流輸入端118，並且在本實施例中，數位類比轉換器107例如是一個4位元的轉換器。 由於正輸入端(+)以及連接端108被需短路到接地電壓，0V，因此根據電路節點定理，由電流型式數位類比轉換器107所提供的調節電流Ireg如下：

其中，r是第三電阻器區域105b2的電阻值，而N_LSB是一種數位伽瑪代碼。

依此，在第一運算放大器103的輸出端因調節電流Ireg而生的第二輸出電壓Vout2如下：

其中，K2是一個等於1.25×4的常數，而N_LSB是數位伽瑪代碼。

根據疊加原理，在第一運算放大器103的輸出端所的伽瑪參考電壓Vref是由第一輸出電壓Vout1和第二輸出電壓Vout2組合所產生，其中此伽瑪參考電壓Vref可表示如下：

其中，K3是等於1.25×4的常數。

類似地，伽瑪電壓也可以藉由上述相同的電路結構來產生，並且用於驅動顯示面板上畫素的驅動電壓Vdrive亦可藉由組合伽瑪參考電壓和伽瑪電壓來得到。

第1D圖所示為根據本發明一實施例電流型式的數位類比轉換器的概略電路圖。此電流型式的數位類比轉換器107基本上是根據一電流鏡結構來加以建構。此電流型 式的數位類比轉換電路107基本上包括數個第一電阻器133、數個第二電阻器131、數個第三電阻器129、數個第四電阻器125、數個第五電阻器123以及數個第六電阻器121。其中電晶體的尺寸和對應第一電阻器133、第二電阻器131、第三電阻器129、第四電阻器125、第五電阻器123和第六電阻器121的電流量比率是1：1：2：4：8：12。

電流源120是來自於電晶體113的第二汲/源端113c，如果進入輸入端B0至B4的數位伽瑪代碼等於2'b 00001，電流流過節點C1會等於十二分之一的電流源120。

上述實施例中所述的可編程伽瑪電路可利用相同的電路結構同時產生伽瑪參考電壓和伽瑪電壓來驅動顯示面板的畫素。因此，可以用陣列電路來實現可編程的伽瑪電路，進而簡化電路設計過程。此外，因為本案分離的電壓路徑和電流路徑是分別來自於兩個單獨的轉換器，因此數位類比轉換器的電阻器串的面積亦可因此而減小，且數位類比轉換器的等效輸出阻抗亦可減少。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101‧‧‧串數位類比轉換器

103‧‧‧第一運算放大器

105‧‧‧輸出電阻器串

105a‧‧‧第一電阻器部分

105b‧‧‧第二電阻器部分

106‧‧‧第一類電阻器

107‧‧‧電流型數位類比轉換器

109‧‧‧電壓分壓器串

109a‧‧‧分壓電阻器

111‧‧‧第二運算放大器

113‧‧‧電晶體

115‧‧‧電壓產生器

Claims (15)

1. 一種可編程的伽馬電路，用以產生和伽馬校正有關的一伽馬參考電壓或一伽瑪電壓，該可編程伽馬電路至少包括：一串數位類比轉換器，用以根據一數位參考代碼於複數個候選電壓中選擇一類比電壓；一第一運算放大器，至少包括：一輸出端，用於輸出一第一輸出電壓；和一正輸入端電性連接到該串數位類比轉換器，用於接收該類比電壓；和一輸出電阻串，其中電性連接到該第一運算放大器的一負輸入端的一連接端將該輸出電阻串分為第一電阻器部分和第二電阻器部分，其中該第一電阻器部分的電阻值是該第二電阻器部分的電阻值的倍數。
2. 如請求項第1項所述之可編程的伽馬電路，其中該第一電阻器部分的電阻值是該第二電阻器部分的電阻值的3倍。
3. 如請求項第1項所述之可編程的伽馬電路，其中該串數位類比轉換器是一6位元數位類比轉換器。
4. 如請求項第1項所述之可編程的伽馬電路，更包括：一個電壓分壓器串，其中該電壓分壓器串包括複數個 分壓電阻器，用以分壓一基準電壓以提供該數位類比轉換器該些候選電壓。
5. 如請求項第4項所述之可編程的伽馬電路，其中該電壓分壓器串是由64個分壓電阻器串聯所形成。
6. 如請求項第5項所述之可編程的伽馬電路，更包括：一第二運算放大器，具有一正輸入端一負輸入端，其中該正輸入端用於接收一個源電壓，其中該源電壓和該基準電壓相同的基極電壓，該負輸入端電性連接到該電壓分壓器串的一終端；和一電晶體，包括：一閘極端，電性連接到該第二運算放大器的一輸出端；和一第一源/汲極端，電性連接到該電壓分壓器串的該終端。
7. 如請求項第6項所述之可編程的伽馬電路，其中由該第一運算放大器的該輸出端所輸出的該第一輸出電壓Vout1如下： 其中，K1為一常數，而N_MSB是一個小於64的數位參考代碼。
8. 如請求項第7項所述之可編程的伽馬電路，其中K1為一等於1.25×4常數。
9. 如請求項第7項所述之可編程的伽馬電路，其中該第二電阻器部分更根據一電流輸入端進一不劃分為一第二電阻器區域和一第三電阻器區域，其中該第一電阻器部分、該第二電阻器區域和該第三電阻器區域具有24：7：1的一電阻值比率。
10. 如請求項第9項所述之可編程的伽馬電路，更包括一電流型式數位類比轉換器，用於提供一個調節電流到該電流輸入端。
11. 如請求項第9項所述之可編程的伽馬電路，其中由電流型式數位類比轉換器所提供的該調節電流Ireg如下： 其中，r是該第三電阻器區域的電阻值，NLSB是一數位伽瑪代碼。
12. 如請求項第11項所述之可編程的伽馬電路，其中在該第一運算放大器的該輸出端可因該調節電流Ireg而生一第二輸出電壓Vout2，其中第二輸出電壓Vout2如下： 其中，K2是一個常數，而N_LSB是一數位伽瑪代碼。
13. 如請求項第12項所述之可編程的伽馬電路，其中K2是一個等於1.25×4的常數。
14. 如請求項第12項所述之可編程的伽馬電路，其中在該第一運算放大器的該輸出端所輸出的一伽瑪參考電壓Vref如下： 其中K3是常數。
15. 如請求項第14項所述之可編程的伽馬電路，其中K3是等於1.25×4的常數。