TWI391937B - 伽瑪電壓設定之積體電路 - Google Patents

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Description

伽瑪電壓設定之積體電路
本發明係揭露一液晶顯示器中伽瑪電壓設定之積體電路，尤指一種伽瑪電壓設定之積體電路，其嵌入有一用來儲存查表之可程式化非揮發性記憶體。
理論上，當在螢幕上顯示一灰階影像時，該螢幕上影像的灰階應該是逐漸地增加或減少；但事實上顯示的結果常常不如預期。一般常用一伽瑪校正來校正在液晶顯示螢幕上的所產生的這種灰階偏離的現象。該伽瑪校正為一非線性的操作，用來對顯示器上，由灰階已偏離的影像所構成的非線性曲線進行一反向的校正。伽瑪校正不只是用來校正影像的灰階，也可以用來校正RGB色彩的灰階，也就是說伽瑪曲線可以被用來對影像的內容進行動態的調整。
不同的伽瑪曲線可以校正由不同原因所引起的偏離結果，例如溫度、每個像素電極不同的電子特性、週遭環境的亮度、背光、以及影像內容等等。例如如果週遭環境的亮度變亮，影像的亮度應該隨之增加，以避免影像畫面相對地變暗；如果週遭環境的亮度變暗，影像的亮度應該隨之減少，以避免影像畫面相對地過亮。如果色溫降低，影像會偏黃；如果色溫較高，影像會偏藍。又，如果每個影像的背光不同，或背光因節能之故調暗，伽瑪曲線應 該相對應地改變，以使得每個影像畫面的最大亮度對最小亮度之比得到一較佳的效果。影像的灰階越低，影像就越偏藍。但是在一般的相關技術中，不管溫度如何，或週遭環境的亮度怎樣改變，相對應的伽瑪曲線卻總是不變。且伽瑪曲線係儲存於一外接之記憶體EEPROM中。這種設計導致影像的品質變差，電路板的設計更加複雜。
請參考第1圖。第1圖係為一先前技術的像素201之結構示意圖。像素201包含一液晶電容10，一儲存電容12，一閘極線(Gate line)16，一資料線(Data line)18，一行資料訊號28，一列驅動訊號30，以及一電晶體20。行資料訊號28寫入資料線18，列驅動訊號30寫入閘極線16。電晶體20有一閘極電極24耦接於閘極線16，一汲極電極26耦接於液晶電容10的第一端，以及一源極電極22耦接於資料線18。儲存電容12之第一端耦接於電晶體20的汲極電極26。液晶電容10的第二端耦接於儲存電容12之第二端，該連接點稱為共用電極(common electrode)，用來提供一共用電壓Vcom。資料線18以Vd之電壓傳輸一個像素之影像資料至源極電極22，閘極線16傳輸一Vg的電壓至閘極電極24，以切換電晶體20傳輸資料至儲存電容12。一像素的灰階係由施加於液晶電容10兩端的電壓差所引起的液晶電容10的扭轉角度所決定的。共用電壓Vcom係用來作為一正影像畫面以及一負影像畫面的參考電壓；如果應用於液晶電容10第一端的電壓高於共用電壓Vcom，則該影像畫面為一正影像畫面；如果應用於液晶電容10 第一端的電壓低於共用電壓Vcom，則該影像畫面為一負影像畫面。
當閘極線16傳輸該Vg電壓至閘極電極24時，電晶體20被開啟，輸入電壓在開啟的瞬間會有劇烈地變動，振幅約為30~40V左右。因此在電晶體20的閘極電極24以及汲極電極26之間會產生一寄生電容Cgd，並產生一饋通電壓(feed-through voltage)影響液晶電容10第一端的電壓。但在電晶體20被開啟之後，行資料訊號28開始透過一電流"Id"充電液晶電容10；雖然液晶電容10第一端的電壓在初始時會受到饋通電壓的影響，行資料訊號28仍可以正確地將液晶電容10充電至一預設之電壓值。從電晶體20被開啟至電容10充電至該預設之電壓值所經歷的時間非常短，因此人們很難察覺到這些不同。同樣劇烈的電壓變動也會發生在當閘極線16關閉的時候。但是因為此時行資料訊號28不再充電液晶電容10，該饋通電壓會使得液晶電容10第一端的電壓產生一壓降，而影響液晶電容10所顯示之灰階。此壓降(或該不正確之灰階)會一直持續到下一次閘極線16傳輸另一Vg電壓至閘極電極24以開啟電晶體20的時候。換言之，該影像以一不正確之灰階呈現的時間很長，因此會被觀賞者察覺。為了要補償該饋通電壓，共用電壓Vcom必須被降低和該饋通電壓相同的值，以便將該像素之灰階回復至真實之灰階值。
當週遭溫度上升的時候，電晶體20以及兩電容10、12的漏 電流變成越來越嚴重，因此共用電壓Vcom會改變，需要進行相對應的修正；否則改變的共用電壓Vcom會造成正影像畫面的電壓差值減少，而相對地，負影像畫面的電壓差值便會增加，反之亦然。一旦相同灰階的正影像畫面和負影像畫面之間的電壓差值改變，且該影像畫面又持續在正極和負極之間交換，觀看者就會感覺到該影像畫面在閃爍。請參看第2圖。第2圖係描繪一在正影像畫面和負影像畫面之間改變之共用電壓。
總而言之，伽瑪電壓設定之積體電路中的共用電壓Vcom需要根據不同的環境進行修正，然而在先前相關的技術中，不管環境溫度如何，相對應的共用電壓Vcom卻總是保持相同，且該相對應的共用電壓Vcom的設定儲存在一外接之記憶體EEPROM中。這種設計將導致影像的品質變差，電路板的設計更加複雜。
本發明係揭露一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含一積體電路，一內建於該積體電路中之記憶體模組，一數位可變電壓產生器，以及一共用電壓緩衝器。該內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(lookup table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)，以及用來根據一輸入之數位信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇一電壓值之暫存器。該數位可變電壓產生器，用來根據該暫存器所選擇之該電壓值，產生一共用電壓；以及該共用電壓緩衝器，耦接 於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該共用電壓。
本發明係揭露一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含一積體電路，一內建於該積體電路中之記憶體模組，一多工器，一選擇線路，一數位可變電壓產生器，以及一電壓輸出單元。該內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(looknp table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)。該多工器，用來接收一控制信號。該選擇線路，用來根據該控制信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇對應於一伽瑪曲線之電壓值。該數位可變電壓產生器，用來根據該選擇線路所選擇之該電壓值，產生電壓。該電壓輸出單元，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該電壓。
本發明另揭露一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含一積體電路，一內建於該積體電路中之記憶體模組，一多工器，一選擇線路，一數位可變電壓產生器，以及一電壓輸出單元。該內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(looknp table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)。該多工器，用來接收一控制信號。該選擇線路，用來根據該控制信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇對應於一伽瑪曲線之電壓值。該數位可變電壓產生器，用來根據該選擇線 路所選擇之該電壓值，產生電壓；以及該電壓輸出單元，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該電壓。
本發明係揭露一種伽瑪電壓設定之積體電路，其嵌入有一用來儲存共用電壓Vcom及伽瑪曲線之查表之可程式化非揮發性記憶體；該記憶體可為一單次可程式化非揮發性記憶體(OTP)，一多次可程式化非揮發性記憶體(MTP)，或一快閃記憶體。
請參考第3圖。第3圖係為一根據本發明之第一實施例，於伽瑪電壓設定之積體電路100中，產生相對應於一伽瑪曲線之電壓之結構方塊圖。伽瑪電壓設定之積體電路100包含一控制器102，一被程式化的伽瑪電壓產生器118，一多工器120，一伽瑪選擇電路104，一OTP記憶體106，一伽瑪電壓輸出單位108，以及一數位可變電阻110。控制器102透過多工器120接收一由一外部之溫度感應器116(或一外部之亮度感應器)，或者一時序控制器(Tcon)122，所傳來之數位控制信號(一地址)，接著傳送該位址到伽瑪選擇電路104，從儲存在OTP記憶體106中之一查表上，選擇相對應於一伽瑪曲線之電壓值。接著該被選擇的電壓值被送到數位可變電阻110上去產生相對應之電壓，並且被送到背光控制單元112去執行一動態對照的功能。數位可變電阻110係為一由複數個互相串聯的電阻所組成之電阻串，該電阻串能夠提供相對應 於一伽瑪曲線之電壓值，以便調整液晶的像素至所需的顏色及灰階。接著，數位可變電阻110所產生的電壓被送到伽瑪電壓輸出單位108，輸出到外部之行驅動器114作為參考電壓。
將伽瑪曲線儲存在一伽瑪電壓設定之積體電路內部的記憶體OTP中，使用者只需要輸入一簡單的數位位址，就可以適當地校正由溫度、週遭環境的亮度、背光、以及影像內容等等所造成一影像畫面的灰階或色彩的灰階的偏移。總括來說，本發明之第一實施例整合一控制晶片，以及一被程式化的伽瑪電壓產生器晶片為一伽瑪電壓設定之積體電路，該伽瑪電壓設定之積體電路內建一不需要額外增加邏輯製程的OTP記憶體，或只需要增加兩到三道額外光罩製程的一MTP記憶體。這樣的整合，可以減少系統板的尺寸，並降低電路板設計上的複雜度。
本發明之第二實施例係利用一溫度感應器去感應週遭環境的亮度，再根據該感應結果，調整共用電壓Vcom以避開影像畫片中令人不舒服的閃爍。請參考第4圖。第4圖係為一根據本發明之第二實施例所繪之一溫度感應器之輸出電壓與溫度的關係圖。請參考第5圖。第5圖係為一根據本發明之第二實施例所繪之於伽瑪電壓設定之積體電路100中，產生相對應於一共用電壓Vcom之結構方塊圖。伽瑪電壓設定之積體電路100包含一記憶體模組152，OTP記憶體106，暫存器154，一共用電壓輸出緩衝器158，以及數位可變電阻110。記憶體模組152接收一從一外部溫度感應 器156輸入之數位信號，接著根據該數位輸入信號，透過內部暫存器154，從OTP記憶體106中選擇一相對應之共用電壓Vcom，接著傳送該被選擇的共用電壓Vcom到數位可變電阻110。該相對應之共用電壓Vcom係儲存在OTP記憶體106的查表中，而數位可變電阻110係為一由複數個互相串聯的電阻所組成電阻串，該電阻串能夠輸出不同的參考電壓值。最後，該相對應之共用電壓Vcom由數位可變電阻110所產生，並傳送到共用電壓輸出緩衝器158輸出。
將共用電壓Vcom儲存在一伽瑪電壓設定之積體電路內部的記憶體OTP中，使用者可以適當地校正由溫度所造成的誤差。本發明之第二實施例整合一共用電壓Vcom的控制功能於一伽瑪電壓設定之積體電路中，該伽瑪電壓設定之積體電路內建一不需要額外增加邏輯製程的OTP記憶體，或只需要增加兩到三道額外光罩製程的一MTP記憶體。這樣的整合，可以減少系統板的尺寸，並降低電路板設計上的複雜度。
請參考第6圖。第6圖係為一根據本發明之第三實施例，於伽瑪電壓設定之積體電路100中，產生相對應於一伽瑪曲線之電壓，以及一共用電壓Vcom之結構方塊圖。伽瑪電壓設定之積體電路100包含控制器102，被程式化的伽瑪電壓產生器118，多工器120，伽瑪選擇電路104，記憶體模組152，OTP記憶體106，共用電壓輸出緩衝器158，內部暫存器154，伽瑪電壓輸出單位 108，以及數位可變電阻110。控制器102透過多工器120接收一由外部之溫度感應器156，或者一時序控制器(Tcon)，所傳來之數位控制信號(一地址)，接著傳送該位址到伽瑪選擇電路104，從儲存在OTP記憶體106中之一查表上，選擇相對應於一伽瑪曲線之電壓值。接著該被選擇的電壓值被送到數位可變電阻110上去產生相對應之電壓，並且被送到背光控制單元112去執行一動態對照的功能。數位可變電阻110係為一由複數個互相串聯的電阻所組成之電阻串，該電阻串能夠提供相對應於一伽瑪曲線之電壓值，以便調整液晶的像素至所需的顏色及灰階。接著，數位可變電阻110所產生的電壓被送到伽瑪電壓輸出單位108，輸出到外部之行驅動器114作為參考電壓。記憶體模組152接收一從外部溫度感應器156輸入之數位信號，接著根據該數位輸入信號，透過內部暫存器154，從OTP記憶體106中選擇一相對應之共用電壓Vcom，接著傳送該被選擇的共用電壓Vcom到數位可變電阻110。該相對應之共用電壓Vcom係儲存在OTP記憶體106的查表中。數位可變電阻110係為一由複數個互相串聯的電阻所組成電阻串，該電阻串能夠輸出相對應於一伽瑪曲線之電壓值，以便調整液晶的像素至所需的顏色及灰階，或者能夠提供一共用電壓。記憶體模組152的內部暫存器154可切換數位可變電阻110產生一共用電壓或相對應於一伽瑪曲線之電壓值。最後，數位可變電阻110所產生的相對應於該伽瑪曲線之電壓被送到伽瑪電壓輸出單位108，輸出到外部之行驅動器114作為參考電壓，而由數位可變電阻110所產生該相對應之共用電壓Vcom，被傳送到共用電壓輸 出緩衝器158輸出。
以上所述之實施例中，該OTP記憶體可由一MTP記憶體，或一快閃記憶體所取代，以符合使用者多次可程式化的需求。另外伽瑪電壓設定之積體電路中之數位可變電阻，亦可為一數位可變電流源所取代。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧液晶電容
12‧‧‧儲存電容
16‧‧‧閘極線
18‧‧‧資料線
20‧‧‧電晶體
22‧‧‧電晶體源極
24‧‧‧電晶體閘極
26‧‧‧電晶體汲極
28‧‧‧行資料訊號
30‧‧‧列驅動訊號
100‧‧‧伽瑪電壓設定之積體電路
102‧‧‧控制器
104‧‧‧伽瑪選擇電路
106‧‧‧OTP記憶體
108‧‧‧伽瑪電壓輸出單位
110‧‧‧數位可變電阻
112‧‧‧背光控制單元
114‧‧‧行驅動器
116‧‧‧外部之溫度感應器/外部之亮度感應器
118‧‧‧伽瑪電壓產生器
120‧‧‧多工器
122‧‧‧時序控制器Tcon
152‧‧‧記憶體模組
154‧‧‧內部暫存器
156‧‧‧溫度感應器
158‧‧‧共用電壓輸出緩衝器
201‧‧‧像素
第1圖係為一先前技術的像素之結構示意圖。
第2圖係描繪一在正影像畫面和負影像畫面之間改變之共用電壓。
第3圖係為一根據本發明之第一實施例，於伽瑪電壓設定之積體電路，產生相對應於一伽瑪曲線之電壓之結構方塊圖。
第4圖係為一根據本發明之第二實施例所繪之一溫度感應器之輸出電壓與溫度的關係圖。
第5圖係為一根據本發明之第二實施例所繪之於伽瑪電壓設定之積體電路，產生相對應於一共用電壓Vcom之結構方塊圖。
第6圖係為一根據本發明之第三實施例，於伽瑪電壓設定之積體電路中，產生相對應於一伽瑪曲線之電壓，以及一共用電壓Vcom之結構方塊圖。
100‧‧‧伽瑪電壓設定之積體電路
102‧‧‧控制器
104‧‧‧伽瑪選擇電路
106‧‧‧OTP記憶體
108‧‧‧伽瑪電壓輸出單位
110‧‧‧數位可變電阻
114‧‧‧行驅動器
118‧‧‧伽瑪電壓產生器
120‧‧‧多工器
152‧‧‧記憶體模組
154‧‧‧內部暫存器
156‧‧‧溫度感應器
158‧‧‧共用電壓輸出緩衝器

Claims (24)

  1. 一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含：一積體電路；一內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(lookup table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)，以及用來根據一輸入之數位信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇一電壓值之暫存器；一數位可變電壓產生器，用來根據該暫存器所選擇之該電壓值，產生一共用電壓；以及一共用電壓緩衝器，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該共用電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一單次可程式化非揮發性記憶體(one time programmable nonvolatile memory,OTP)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該單次可程式化非揮發性記憶體的邏輯製程和該伽瑪電壓設定之積體電路的邏輯製程完全相容。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一多次可程式化非揮發性 記憶體(multiple time programmable nonvolatile memory,MTP)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，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伽瑪電壓設定之積體電路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項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該查表係包含共用電壓查表。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電流源。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電阻。
  9. 一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含：一積體電路；一內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(lookup table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)；一多工器，用來接收一控制信號； 一選擇線路，用來根據該控制信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇對應於一伽瑪曲線之電壓值；一數位可變電壓產生器，用來根據該選擇線路所選擇之該電壓值，產生電壓；以及一電壓輸出單元，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一單次可程式化非揮發性記憶體(one time programmable nonvolatile memory,OTP)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該單次可程式化非揮發性記憶體的邏輯製程和該伽瑪電壓設定之積體電路的邏輯製程完全相容。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一多次可程式化非揮發性記憶體(multiple time programmable nonvolatile memory,MTP)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，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伽 瑪電壓設定之積體電路的邏輯製程三道光罩製程(photomask processes)以上。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該查表係包含伽瑪曲線查表。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電流源。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電阻。
  17. 一種伽瑪電壓設定之積體電路，包含：一積體電路；一內建於該積體電路中之記憶體模組，包含一用來儲存查表(lookup table)之可編程之非揮發性記憶體(programmable nonvolatile memory)，以及從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之查表中，選擇一電壓值之暫存器；一多工器，用來接收一控制信號；一選擇線路，用來根據該控制信號，從儲存於該可編程之非揮發性記憶體中之該查表中，選擇對應於一伽瑪曲線之電壓值； 一數位可變電壓產生器，用來根據該選擇線路所選擇之該電壓值，產生電壓，或根據該暫存器所選擇之該電壓值，產生一共用電壓；一共用電壓緩衝器，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該共用電壓；以及一電壓輸出單元，耦接於該數位可變電壓產生器，用來輸出該數位可變電壓產生器所產生之該電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一單次可程式化非揮發性記憶體(one time programmable nonvolatile memory,OTP)。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該單次可程式化非揮發性記憶體的邏輯製程和該伽瑪電壓設定之積體電路的邏輯製程完全相容。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該可編程之非揮發性記憶體係為一多次可程式化非揮發性記憶體(multiple time programmable nonvolatile memory,MTP)。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，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伽 瑪電壓設定之積體電路的邏輯製程三道光罩製程(photomask processes)以上。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該查表係包含共用電壓查表及伽瑪曲線查表。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電流源。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之伽瑪電壓設定之積體電路，其中該數位可變電壓產生器係為一數位可變電阻。
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