TWI407428B

TWI407428B - 用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置

Info

Publication number: TWI407428B
Application number: TW098116683A
Authority: TW
Inventors: Shang I Liu; Wing Kai Tang
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-09-01
Also published as: TW201042630A; US20100295874A1

Description

用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置

本發明係指一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，尤指一種調整一原始伽瑪曲線以產生新的伽瑪曲線之伽瑪電壓產生裝置。

液晶顯示器具有低輻射、體積小及低耗能等優點，廣泛地應用於電腦、行動通訊裝置及消費性電子產品中。背光(Backlight)模組為液晶顯示器中主要的耗電組件，為了降低電源消耗，液晶顯示器使用一動態背光控制(Content Adaptive Backlight Control，CABC)技術，配合不同的影像畫面調整背光亮度，亦即調整背光模組的耗電量，以達到省電效果。另一方面，為了能夠降低背光亮度，液晶顯示器必須對不同的影像內容進行亮度(Luminance)增強之影像處理，以維持人眼於背光調整前後對於影像亮度的感覺。

就目前的技術而言，主要可透過調整資料斜率(Data Slope)或調整伽瑪曲線(Gamma Curve)改變影像亮度。資料斜率調整方法係將一原始的輸入像素資料Di_i乘以第i個灰階所對應之一浮點倍率Ki，以產生一輸出像素資料Di_o，即Di_o=Ki×Di_i。輸入像素資料與輸出像素資料的轉換關係可為片段線性、非線性或其它函數的特殊轉換關係，對於影像亮度的提升有不同的效果。在液晶顯示器的源極驅動電路中，數位類比轉換器(Digital-to-analog Converter，DAC)根據一預設的伽瑪曲線將輸出像素資料轉換為對應的像素電壓，以驅動顯示面板。由於數位類比轉換器僅能接受整數資料，無法接受浮點型式的資料，輸出像素資料將被強制轉換為整數資料，才能透過數位類比轉換器轉換為電壓。因此，輸出像素資料的灰階可能產生跳階的情形，不同的輸出像素資料亦可能被轉換為相同的電壓，導致原本可以表現的灰階數量減少，造成顯示品質失真。

灰階數量與液晶顯示器所支援的顏色深度(Color Depth)有關。舉例來說，對一8位元之顏色深度的液晶顯示器而言，每一像素可有2⁸ =256種灰階變化。每一灰階對應至一特定準位的電壓，用以驅動面板於影像中顯示相對應的亮度，而亮度對灰階的關係曲線即伽瑪曲線。請參考第1圖，第1圖為習知一256灰階之伽瑪曲線的示意圖。在液晶顯示器中，一伽瑪電壓產生裝置用來產生如第1圖中各灰階所對應的電壓。為了節省電路面積，習知伽瑪電壓產生裝置中並非每一灰階皆有一數位類比轉換器來調整對應的電壓值，而是使用少數的數位類比轉換器產生數個參考灰階電壓，其餘的灰階電壓則是在不同的參考灰階電壓之間以電阻串分壓產生。在此請注意，前述調整伽瑪曲線以改變影像亮度的方法，即是改變灰階電壓以增加影像亮度。

請參考第2圖，第2圖為習知一液晶顯示器之一伽瑪電壓產生裝置20的示意圖。伽瑪電壓產生裝置20包含有電阻串RA及RS、選擇器SEL1～SEL6及緩衝放大器(Buffer Amplifier)BF1～BF6，可產生共64個灰階電壓，其中包含6個參考灰階電壓。電阻串RA的兩端分別耦接於一高電壓VH及一低電壓VL，包含有127個串聯的電阻。高電壓VH、低電壓VL以及電阻串RA中所有的電阻耦接點的電壓，合計共128個不同準位的電壓。電阻串RA所形成的電壓點的數量與參考灰階電壓之解析度有關。選擇器SEL1～SEL6即數位類比轉換器，每一選擇器耦接於液晶顯示器之一時序控制器中相對應的暫存器(未繪於第2圖中)以及上述128個不同準位的電壓，用來根據暫存器所輸出的數位值，選擇其中一電壓輸出，做為一參考灰階電壓。每一緩衝放大器耦接於相對應之一選擇器，用來隔離電阻串RA與後端的電阻串RS，避免兩電阻串上的電壓相互影響。

如第2圖所示，6個參考灰階電壓由低至高分別以AV0、AV8、AV20、AV43、AV55、AV63表示，AV0表示第0灰階的電壓，對應至最低亮度；AV63表示第63灰階的電壓，對應至最高亮度。電阻串RB所包含的串聯電阻數量與灰階數量有關。在此，電阻串RB包含有63個串聯的電阻，電阻串RB的兩端分別耦接於參考灰階電壓AV0及AV63，其它參考灰階電壓分別耦接於電阻串RS中相對應的位置，介於各個參考灰階電壓之間的灰階電壓由63個串聯的電阻分壓產生。請參考第3A圖，第3A圖為第2圖之伽瑪電壓產生裝置20所產生之一伽瑪曲線C₀ 的示意圖。由第3A圖可知，利用6個參考灰階電壓點可內揷求得64個灰階電壓，形成一伽瑪曲線。最後，伽瑪電壓產生裝置20將電阻串RS所產生的64個灰階電壓輸出至源極驅動電路中的數位類比轉換器，使輸出像素資料可據以顯示出合適的灰階。因此，當液晶顯示器使用動態背光控制技術時，須同時調整參考灰階電壓值，進而影響全部的灰階電壓以改變影像本身的亮度，避免受背光亮度減弱而影響了人眼的視覺感受。

請參考第3B圖，第3B圖為第3A圖之伽瑪曲線C₀ 及一目標伽瑪曲線C_T 的示意圖，目標伽瑪曲線C_T 為液晶顯示器欲用以配合動態背光控制技術之伽瑪曲線。虛線標示之目標伽瑪曲線C_T 中的參考灰階電壓皆大於實線標示之伽瑪曲線C₀ 中的參考灰階電壓。由第3A圖及第3B圖可知，用以儲存對應於目標伽瑪曲線C_T 之參考灰階電壓之數位值所需的暫存器空間，與儲存對應於原始伽瑪曲線C₀ 之參考灰階電壓之數位值所需的暫存器空間大小相近。對伽瑪電壓產生裝置20而言，需要6×7×2=84位元的暫存器空間才能記憶一條伽瑪曲線之參考灰階電壓所對應的數位值，其中6為參考灰階電壓的數量，7為選擇器可選擇之128個不同電壓所需的位元數，2表示兩組極性相異的伽瑪曲線。若液晶顯示器欲通過伽瑪電壓產生裝置20產生8條伽瑪曲線以配合動態背光控制技術，需要84×8=672位元的暫存器空間，再加上原始伽瑪曲線，總共需756位元的暫存器空間，對液晶顯示器來說，須耗費不少成本。

簡言之，若欲配合動態背光控制技術調整影像亮度，調整資料斜率的方法容易造成顯示品質失真，而調整伽瑪曲線的方法雖不致使影像失真，但需要大量的暫存器空間，才能儲存足夠數量的伽瑪曲線的參考灰階電壓。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置。

本發明係揭露一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，用來產生複數條伽瑪曲線，該伽瑪電壓產生裝置包含有一第一電阻串、複數個初級選擇器、一第二電阻串及複數個次級選擇器。該第一電阻串耦接於一高電壓及一低電壓之間，用來產生複數個初級電壓；該複數個初級選擇器耦接於該第一電阻串，其中每一初級選擇器用來根據一對應之原始數位值，由該第一電阻串所產生的該複數個初級電壓中選擇一初級電壓輸出；該第二電阻串耦接於該複數個初級選擇器所輸出之複數個初級電壓，用來分壓產生複數個次級電壓；該複數個次級選擇器耦接於該第二電阻串，其中每一次級選擇器用來根據一對應之目標數位值，由該複數個次級電壓之一預設數量的次級電壓中選擇一次級電壓，以輸出成為該複數條伽瑪曲線之一伽瑪曲線中的一參考灰階電壓。

本發明另揭露一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，用來產生複數條伽瑪曲線，該伽瑪電壓產生裝置包含有一第一電阻串、複數個選擇器、一第一暫存單元、一第二暫存單元及一加法單元。該第一電阻串耦接於一高電壓及一低電壓之間，用來產生複數個電壓；該複數個選擇器耦接於該第一電阻串，其中每一選擇器用來根據一對應之目標數位值，由該第一電阻串所產生的該複數個電壓中選擇一電壓，以輸出成為該複數條伽瑪曲線之一伽瑪曲線中的一參考灰階電壓；一第一暫存單元，用來儲存複數個原始數位值；一第二暫存單元，用來儲存複數個數位值；該加法單元耦接於該第一暫存單元及該第二暫存單元，用來進行該複數個原始數位值中每一原始數位值與該複數個數位值中一對應之數位值之加法運算，以產生對應於該複數個選擇器之複數個目標數位值。

本發明另揭露一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，用來產生至少一條伽瑪曲線，該伽瑪電壓產生裝置包含有一第一分壓電路、一第一選擇器、一第二選擇器及一第二分壓電路。該第一分壓電路耦接於一第一高電壓及一第一低電壓之間，用來產生複數個電壓。該第一選擇器耦接於該第一分壓電路，用來根據一第一目標數位值，由該複數個電壓之一第一子集合中選擇一電壓，以輸出成為該伽瑪曲線中的一第一參考灰階電壓。該第二選擇器耦接於該第一分壓電路，用來根據一第二目標數位值，由該複數個電壓之一第二子集合中選擇一電壓，以輸出成為該伽瑪曲線中的一第二參考灰階電壓。該第二分壓電路耦接於該第一選擇器所輸出之該第一參考灰階電壓及該第二選擇器所輸出之該第二參考灰階電壓，用來根據該第一參考灰階電壓以及該第二參考灰階電壓，對一第二高電壓與一第二低電壓進行分壓，以產生該伽瑪曲線之複數個灰階電壓；其中該第一子集合與該第二子集合不相同。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例用於一液晶顯示器之一伽瑪電壓產生裝置40之示意圖。伽瑪電壓產生裝置40可產生64個灰階電壓，其中包含6個參考灰階電壓；除了一條原始伽瑪曲線C₀ 之外，伽瑪電壓產生裝置40可另產生8條目標伽瑪曲線C₁ ～C₈ 以配合動態背光控制技術，使液晶顯示器能夠根據不同等級的背光耗電量，選擇合適的目標伽瑪曲線來調整顯示影像的亮度。

伽瑪電壓產生裝置40包含有一第一暫存單元400、一第二暫存單元402、電阻串RA、RB、RS、選擇器SEL1～SEL12及緩衝放大器BF1～BF12。相較於第2圖之伽瑪電壓產生裝置20，伽瑪電壓產生裝置40於選擇器SEL1～SEL6與緩衝放大器BF1～BF6之間增加了電阻串RB、選擇器SEL7～SEL12及緩衝放大器BF7～BF12。於第4圖中，輸出至液晶顯示器之源極驅動電路之灰階電壓中的6個參考灰階電壓，分別是對應於第0、8、20、43、55、63灰階的電壓，以BV0、BV8、BV20、BV43、BV55、BV63表示。請注意，上述選擇器及緩衝放大器的數量以及各參考灰階電壓所對應的灰階位置僅為本發明之一實施例，可視需要調整。伽瑪電壓產生裝置40以電阻串RA、選擇器SEL1～SEL6及緩衝放大器BF7～BF12作為初級的參考灰階電壓產生電路；並以電阻串RB、選擇器SEL7～SEL12及緩衝放大器BF1～BF6作為次級的參考灰階電壓產生電路；最後以電阻串RS分壓出所有的灰階電壓，以輸出至後級的源極驅動器使用。換言之，上述6個參考灰階電壓係通過選擇器SEL1~SEL6進行第一級選擇，再通過選擇器SEL7～SEL12進行第二級選擇，共兩階段的電壓選擇而據以產生。於伽瑪電壓產生裝置40及以下其它實施例中，電阻串RA、RB及RS係做為分壓電路之用途。

第一暫存單元400設於液晶顯示器之一時序控制器中，用來儲存數位值S1～S6以及輸出數位值S1～S6中每一數位值至選擇器SEL1～SEL6中一對應的選擇器，如數位值S3輸出至選擇器SEL3。數位值S1～S6對應於一原始伽瑪曲線C₀ 中的6個參考灰階電壓。電阻串RA的兩端分別耦接於一高電壓VH及一低電壓VL，包含有127個串聯的電阻。高電壓VH、低電壓VL及電阻串RA中所有的電阻耦接點的電壓，共形成128個不同準位的電壓，為初級的候選電壓。

選擇器SEL1～SEL6中每一選擇器耦接於第一暫存單元400及上述128個候選電壓，用來根據數位值S1～S6中一對應的數位值，選擇一候選電壓輸出。選擇器SEL1～SEL6共輸出6個電壓AV0、AV8、AV20、AV43、AV55、AV63，依序為原始伽瑪曲線C₀ 之第0、8、20、43、55、63灰階的電壓。緩衝放大器BF7～BF12中每一緩衝放大器耦接於選擇器SEL1～SEL6中一對應的選擇器，用來緩衝選擇器SEL1～SEL6所輸出的電壓，以輸出至電阻串RB。緩衝放大器BF7～BF12係作為隔離之用途，於本發明其它實施例中，若電阻串RA及RB中電阻歐姆級的設計能夠使兩電阻串上的電壓不相互影響，則不需要緩衝放大器BF7～BF12。由上可知，數位值S1～S6中每一數位值必須控制對應的選擇器由128候選電壓中選擇一電壓，因此數位值S1～S6須以7位元表示。進一步說，第一暫存單元400至少須有6×7×2=84位元的空間以記憶原始伽瑪曲線C₀ 之6個參考灰階電壓所對應的數位值。關於初級參考灰階電壓產生電路中的變化，例如選擇器SEL1～SEL6設計為耦接至電阻串RA所產生的一部分電壓而非全部的電壓，此部分之變化不侷限本發明所欲保護的範疇。

第二暫存單元402亦設於時序控制器中，用來儲存數位值S7～S12以及輸出數位值S7～S12中每一數位值至選擇器SEL7～SEL7中一對應的選擇器。數位值S7～S12對應於目標伽瑪曲線C₁ ～C₈ 其中一條目標伽瑪曲線C_T 中的6個參考灰階電壓。實際上，第二暫存單元402亦儲存了其它7條目標伽瑪曲線所對應的數位值，於圖式中省略以方便說明。電阻串RB包含有127個串聯的電阻，兩端分別耦接於緩衝放大器BF7～BF12所輸出的電壓中最低的電壓AV0及最高的電壓AV63，其它電壓如AV8、AV20、AV43、AV55亦分別耦接於電阻串RB中相對應的電阻耦接點。電阻串RB對電壓AV0至AV63之間進行分壓，產生AV0.5、AV1...AV62、AV62.5等電壓。電阻串RB的串聯電阻數量越多，表示可以選擇的浮點灰階電壓越多，灰階的解析度也越高。

選擇器SEL7～SEL12中每一選擇器耦接於第二暫存單元402及電壓AV0、AV0.5...AV62.5、AV63中一預定數量的電壓AVn～AVm(而非全部的電壓)，用來根據第二暫存單元402所輸出的數位值S7～S12中一對應的數位值，選擇電壓AVn～AVm其中一電壓輸出。對選擇器SEL7～SEL12來說，每一選擇器所對應之數位值的位元數必須足夠表示選擇器所耦接之電壓AVn～AVm的數量，例如選擇器SEL9耦接至8個電壓，則數位值S9必須至少為3位元。選擇器SEL7～SEL12共輸出6個電壓BV0、BV8、BV20、BV43、BV55、BV63，依序為目標伽瑪曲線C_T 之第0、8、20、43、55、63灰階的電壓。緩衝放大器BF1～BF6中每一緩衝放大器耦接於選擇器SEL7～SEL12中對應的一選擇器，用來轉換選擇器SEL7～SEL12所輸出的電壓，以輸出至電阻串RS。緩衝放大器BF1～BF6的用途與緩衝放大器BF7～BF12相同，用來隔離前級與後級電路；由於電阻串RS的歐姆級是固定不可彈性調整的，所以緩衝放大器BF1～BF6通常不能省略。

最後的電阻串RS用來產生輸出至源極驅動電路之64個灰階電壓。電阻串RS包含有串聯的63個電阻，兩端分別耦接於緩衝放大器BF1～BF6所輸出的電壓中最低的電壓BV0及最高的電壓BV63，緩衝放大器BF1～BF6所輸出的其它參考電壓BV8、BV20、BV43、BV55亦分別耦接於電阻串RS中對應的電阻耦接點。64個灰階電壓係根據參考電壓BV0、BV8、BV20、BV43、BV55、BV63進行內插運算產生，並且以電阻串RS分壓實現。

本發明之兩階段選擇參考灰階電壓的概念說明如下。請先參考表一：

表一為習知資料斜率調整法之輸入像素資料對輸出像素資料的對照表。表一中輸入像素資料列舉了第0、8、20、43、55、63灰階值。輸出像素資料係輸入像素資料乘以一特定的浮點倍率而得，以增強影像的灰階亮度。表一顯示了8階不同的背光亮度L1~L8時，液晶顯示器實際顯示的灰階值。以第20灰階為例，背光亮度L1~L8之輸出像素資料依序為20.32、21.60、22.26、22.76、23.27、23.59、23.93、24.27灰階，差異最大者對應於背光亮度L8，相差4.27灰階。由表一可知，不同的背光亮度下的輸出像素資料大致落在一範圍內，且鄰近原始的輸入像素資料。進一步可推知，當一電壓Vn被選擇作為原始伽瑪曲線C₀ 之第n灰階電壓之後，各個目標伽瑪曲線的第n灰階電壓可能存在於一電壓範圍內，與電壓Vn相近。

以伽瑪電壓產生裝置40為例，選擇器SEL1~SEL6中每一選擇器須根據7位元的數位值以選擇原始伽瑪曲線C₀ 的參考灰階電壓AVi。當原始伽瑪曲線C₀ 之參考灰階電壓決定之後，選擇器SEL7~SEL12中每一選擇器只需在電阻串RB所產生的多個浮點灰階電壓中，由鄰近電壓AVi的電壓範圍AVn~AVm中選擇出目標伽瑪曲線C_T 的參考灰階電壓，而不需要由AV0.5、AV1...AV62、AV62.5所有電壓中進行選擇；因此，選擇器SEL7~SEL12所根據的數位值的位元數可以減少為3位元或4位元。換言之，當選擇器SEL7~SEL12可選擇的電壓範圍變小，第二暫存單元402中儲存數位值S7~S12的位元空間也相對的減少，因此液晶顯示器的成本得以降低。

請再參考第4圖，第4圖中詳細繪出選擇器SEL9所選擇的電壓以說明。選擇器SEL9耦接的電壓為AV18至AV25.5共16個電壓舉例來說，第二暫存單元402所儲存的數位值S7~S12對應於最低背光亮度之目標伽瑪曲線C₈ ，選擇器SEL9根據數位值S9，選擇AV24.5作為目標伽瑪曲線C₈ 的第20灰階電壓BV20。請注意，於本發明實施例中，選擇器SEL7~SEL12中各個選擇器所耦接的電壓數量多寡表示對應之參考灰階電壓可彈性調整的範圍，各個選擇器所耦接的電壓數量不須相同。另外，由於第4圖中選擇器所耦接的電壓中通常包含有原始伽瑪曲線C₀ 的參考灰階電壓，例如選擇器SEL9耦接的電壓AV18至AV25.5中，包含了原始伽瑪曲線C₀ 的第20灰階電壓AV20，因此，伽瑪電壓產生裝置40除了可輸出8條目標伽瑪曲線，亦可選擇輸出原始伽瑪曲線。

第4圖中假設目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 的最大及最小灰階電壓與原始伽瑪曲線C₀ 中相同，因此選擇器SEL7的所有輸入端皆耦接於電壓AV0，選擇器SEL12的所有輸入端皆耦接於電壓AV63；在同樣的情形下，也可直接省略選擇器SEL7及SEL12，直接將電壓AV0及AV63分別耦接至緩衝放大器BF7及BF12。於本發明其它實施例中，選擇器SEL7及SEL1亦可耦接於某一預設範圍的電壓，以進行參考灰階電壓的選擇。

由上可知，第4圖中的數位值S9須為4位元，假設選擇器SEL7~SEL12中每一選擇器耦接的電壓數量皆為16個，第二暫存單元402需6×4×2=48位元空間以儲存一條目標伽瑪曲線之各個參考灰階電壓所對應的數位值，並且總共需48×8=384位元空間以儲存8條目標伽瑪曲線之各個參考灰階電壓所對應的數位值。連同第一暫存單元400所需的84位元，只需468位元即可儲存需要使用的所有伽瑪曲線。相較於第2圖中習知伽瑪電壓產生裝置20需使用672位元儲存同樣數量的伽瑪曲線，本發明實施例可大幅節省暫存器的空間。另一方面，對於尚在設計階段的液晶顯示器而言，設定選擇器SEL7~SEL12可選擇的電壓範圍，有利於設計者調整出適用的目標伽瑪曲線。

第4圖之伽瑪電壓產生裝置40為本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可據以作不同的變化及修飾。請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一伽瑪電壓產生裝置60之示意圖。第5圖包含有一第一暫存單元600、一第二暫存單元602、電阻串RA、RB、RS、選擇器SEL1~SEL12及緩衝放大器BF1~BF12。除了第二暫存單元602及選擇器SEL7~SEL12耦接於電阻串RB的方式不同之外，其餘單元的耦接關係及運作方式皆類似於第4圖之伽瑪電壓產生裝置40中相對應的單元，在此不贅述。

伽瑪電壓產生裝置60假設選擇器SEL7~SEL12僅能選擇已知的8條目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 中的參考灰階電壓。第二暫存單元602用來儲存一3位元之數位值SC以及輸出數位值SC至選擇器SEL7~SEL12中每一選擇器。數位值SC即對應至目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 。選擇器SEL7~SEL12耦接於電阻串RB所產生的電壓中相當於目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 之參考灰階電壓的電壓值。由於各個目標伽瑪曲線中同一灰階的電壓可能相同，因此每一選擇器不一定耦接於8個不同的電壓。以第5圖為例，選擇器SEL9之8個輸入端耦接於電壓AV20.5、AV21.5、AV22.5、AV23、AV23.5、AV23.5、AV 24、AV 24.5，依序為目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 的第20灰階電壓。選擇器SEL9根據數位值SC，選擇其中一條目標伽瑪曲線的第20灰階電壓輸出，即電壓BV20。相較於伽瑪電壓產生裝置40，伽瑪電壓產生裝置60之第二暫存單元602所需的位元空間更少。換言之，由於電路設計者可以事先得知各選擇器所需選擇電壓的大致範圍(譬如一子集合)，因此選擇器只須從這些可能的電壓之中進行選擇即可，而不用從所有的電壓中進行選擇；舉例來說，於本實施例中，選擇器SEL9只須從八個電壓進行選擇，而不從所有的電壓進行選擇，如此便可節省暫存器之儲存空間。

此外，根據伽瑪電壓產生裝置60，除了產生目標伽瑪曲線C₁ ~C₈ 之外，若要能夠輸出原始伽瑪曲線C₀ ，本發明可將伽瑪電壓產生裝置60中的數位值SC設計為4位元，同時將選擇器SEL7~SEL12各增加一輸入端，分別耦接於電阻串RB所產生的電壓AV0、AV8、AV20、AV43、AV55、AV63(即原始伽瑪曲線C₀ 的參考灰階電壓)即可。或者，本發明於選擇器SEL7~SEL12的輸出端分別增加一2對1選擇器，並且將電壓AV0、AV8、AV20、AV43、AV55、AV63耦接至新增之選擇器，如此一來，即可選擇欲輸出原始伽瑪曲線或是任一目標伽瑪曲線。

請注意，相較於習知技術，本發明實施例之伽瑪電壓產生裝置40及伽瑪電壓產生裝置60的主要特徵在於增加了電阻串RB、選擇器SEL7~SEL12及緩衝放大器BF7~BF12，以進行第二階段的參考灰階電壓選擇，其中電阻串RB的串聯電阻數量足夠使選擇器SEL7~SEL12產出較第一階段之灰階解析度更精細的灰階電壓。進一步來說，若一伽瑪電壓產生裝置僅有單一階段的灰階電壓產生電路，並且其中做為分壓電路的串聯電阻的數量已設計為類似伽瑪電壓產生裝置40中的電阻串RB，足夠產生期望之灰階解析度，那麼此伽瑪電壓產生裝置可透過各個選擇器，由不同的電壓集合中直接選出參考灰階電壓，而不須經過第二階段的參考灰階電壓選擇。

上述伽瑪電壓產生裝置40及伽瑪電壓產生裝置60係以選擇類比電壓的方式，減少產生目標伽瑪曲線所需的記憶體空間。請參考第6圖，第6圖為伽瑪曲線C₀ 及目標伽瑪曲線C_T 的示意圖，類似於第3B圖。由第6圖可知，若目標伽瑪曲線C_T 中各參考灰階電壓與原始伽瑪曲線C₀ 中各參考灰階電壓之間的差值以數位值表示，表示電壓差值所需的位元數會比參考灰階電壓所需的位元數減少許多。舉例來說，若原始伽瑪曲線C₀ 中各參考灰階電壓以7位元的數位值表示，兩條伽瑪曲線的電壓差值以3位元表示即足夠。

因此，本發明提出另一伽瑪電壓產生裝置，藉由改變暫存單元所儲存之數位值的內容，達到減少產生目標伽瑪曲線所需之暫存器空間的效果。請參考第7圖，第7圖為本發明實施例一伽瑪電壓產生裝置80之示意圖。伽瑪電壓產生裝置80產生64個灰階電壓，其中包含6個參考灰階電壓，並且可產生多條目標伽瑪曲線以配合動態背光控制技術。伽瑪電壓產生裝置80包含有一第一暫存單元800、一第二暫存單元802、一加法單元804、電阻串RA及RS、選擇器SEL1~SEL6及緩衝放大器BF1~BF6。

第一暫存單元800用來儲存數位值S1~S6以及輸出數位值S1~S6至加法單元804，數位值S1~S6對應於原始伽瑪曲線C₀ 中的6個參考灰階電壓。第二暫存單元702用來儲存數位值D1~D6以及輸出數位值D1~D6至加法單元804，數位值D1~D6對應於原始伽瑪曲線C₀ 與一目標伽瑪曲線C_T 之各參考灰階電壓的差值。為方便表示，第7圖中僅表示出用於一條目標伽瑪曲線的數位值D1~D6；實際上，第二暫存單元802可儲存多條目標伽瑪曲線之電壓差值所對應的數位值。加法單元804耦接於第一暫存單元800、第二暫存單元802及選擇器SEL1~SEL6，用來將數位值S1~S6中每一數位值與數位值D1~D6中一對應之數位值進行加法運算，以產生數位值T1~T6，分別輸出至選擇器SEL1~SEL6中對應的選擇器。數位值T1~T6即目標伽瑪曲線C_T 中各個參考灰階電壓所對應的數位值。

電阻串RA的兩端分別耦接於一高電壓VH及一低電壓VL，包含有127個串聯的電阻。電阻串RA共形成128個不同準位的電壓，為初級的候選電壓。選擇器SEL1~SEL6中每一選擇器耦接於加法單元804及128個候選電壓，用來根據加法單元804所產生的數位值T1~T6中一對應的數位值，選擇一候選電壓輸出。選擇器SEL1~SEL6共輸出6個電壓BV0、BV8、BV20、BV43、BV55、AV63，依序為目標伽瑪曲線C_T 之第0、8、20、43、55、63灰階的電壓。緩衝放大器BF1~BF6中每一緩衝放大器耦接於選擇器SEL1~SEL6中一對應的選擇器，用來轉換選擇器SEL1~SEL6所輸出的電壓，以輸出至電阻串RS。最後的電阻串RS用來產生輸出至源極驅動電路之64個灰階電壓。第7圖中的電阻串RA、RS、選擇器SEL1~SEL6及緩衝放大器BF1~BF6的詳細運作可由前述之伽瑪電壓產生裝置40中相對應的單元或習知伽瑪電壓產生裝置20而得知，在此不贅述。由於第二暫存單元802儲存的數位值對應於電壓差值，而非對應於參考灰階電壓，因此伽瑪電壓產生裝置80可大幅節省為了產生目標伽瑪曲線所需的記憶體空間。

綜上所述，本發明提出兩種伽瑪電壓產生裝置，其一係於習知伽瑪電壓產生裝置上增加一級之參考灰階電壓產生電路，透過第二階段的參考灰階電壓選擇，大幅縮小電壓選擇範圍，進而據以減少為了產生目標伽瑪曲線所需的記憶體空間，同時可提高調整目標伽瑪曲線之彈性；其二係將目標伽瑪曲線改以電壓差值的方式來記憶，同樣能減少為了產生目標伽瑪曲線所需的記憶體空間。因此，本發明可大幅降低液晶顯示器的成本。

20、40、60、80‧‧‧伽瑪電壓產生裝置

400、600、800‧‧‧第一暫存單元

402、602、802‧‧‧第二暫存單元

804‧‧‧加法單元

RA、RB、RS‧‧‧電阻串

SEL1~SEL12‧‧‧選擇器

BF1~BF12‧‧‧緩衝放大器

S1~S12、SC、D1~D6、T1~T6‧‧‧數位值

VH、VL、AV0~AV63、BV0~BV63‧‧‧電壓

C₀ ~C₈ 、C_T ‧‧‧伽瑪曲線

第1圖為習知一256灰階之伽瑪曲線的示意圖。

第2圖為習知一液晶顯示器之一伽瑪電壓產生裝置的示意圖。

第3A圖為第2圖之伽瑪電壓產生裝置所產生之一伽瑪曲線的示意圖。

第3B圖為第3A圖之伽瑪曲線及另一伽瑪曲線的示意圖。

第4圖、第5圖及第7圖為本發明實施例伽瑪電壓產生裝置的示意圖。

第6圖為第3B圖之伽瑪曲線的另一示意圖。

40．．．伽瑪電壓產生裝置

400．．．第一暫存單元

402．．．第二暫存單元

RA、RB、RS．．．電阻串

SEL1～SEL12．．．選擇器

BF1～BF12．．．緩衝放大器

S1～S12．．．數位值

VH、VL、AV0～AV63、BV0～BV63．．．電壓

Claims

一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，該伽瑪電壓產生裝置包含有：一第一分壓電路，耦接於一高電壓及一低電壓之間，用來產生複數個初級電壓；複數個初級選擇器，耦接於該第一分壓電路，該複數個初級選擇器中每一初級選擇器用來根據一對應之原始數位值，由該第一分壓電路所產生的該複數個初級電壓中選擇一初級電壓輸出，作為一原始伽瑪曲線的複數個原始伽瑪電壓其中之一；一第二分壓電路，耦接於該原始伽瑪曲線的複數個原始伽瑪電壓，用來分壓產生複數個次級電壓；以及複數個次級選擇器，耦接於該第二分壓電路，該複數個次級選擇器中每一次級選擇器用來根據一對應之目標數位值，由該複數個次級電壓之一預設數量的次級電壓中，選擇一次級電壓，以輸出成為一目標伽瑪曲線中的一目標參考灰階電壓，其中每一次級電壓係鄰近於該複數個原始伽瑪電壓的其中之一。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：一第三分壓電路，耦接於該複數個次級選擇器所輸出之複數個目標參考灰階電壓中一最高電壓及一最低電壓之間，用來根據該複數個參考灰階電壓，分壓產生該伽瑪曲線之複數個灰階電壓。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：一暫存單元，耦接於該複數個初級選擇器，用來產生複數個原始數位值以及輸出該複數個原始數位值中每一原始數位值至該複數個初級選擇器中一對應之初級選擇器。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：一暫存單元，耦接於該複數個次級選擇器，用來產生複數個目標數位值以及輸出該複數個目標數位值中每一目標數位值至該複數個次級選擇器中一對應之次級選擇器。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：一暫存單元，耦接於該複數個次級選擇器，用來產生一第一目標數位值以及輸出該第一目標數位值至該複數個次級選擇器，該第一目標數位值對應於該目標伽瑪曲線。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：複數個次級緩衝放大器，每一次級緩衝放大器耦接於該複數個次級選擇器中一對應之次級選擇器，用來緩衝該對應之次級選擇器所輸出之一目標參考灰階電壓。
如請求項6所述之伽瑪電壓產生裝置，其中該複數個次級緩衝放大器之一次級緩衝放大器耦接於該第二分壓電路所產生的該複數個次級電壓其中一次級電壓。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，其中該第二分壓電路的兩端分別耦接於該複數個原始伽瑪電壓中一最高電壓及一最低電壓。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：複數個初級緩衝放大器，該複數個初級緩衝放大器中每一初級緩衝放大器耦接於該複數個初級選擇器中一對應之初級選擇器及該第二分壓電路中一對應的電壓之間，用來轉換該對應之初級選擇器所輸出的電壓。
如請求項1所述之伽瑪電壓產生裝置，其中該目標數位值之位元數與該預設數量相對應。
一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，用來產生至少一條目標伽瑪曲線，該伽瑪電壓產生裝置包含有：一第一分壓電路，耦接於一高電壓及一低電壓之間，用來產生複數個電壓；複數個選擇器，耦接於該第一分壓電路，該複數個選擇器中每一選擇器用來根據一對應之目標數位值，由該第一分壓電路所產生的該複數個電壓中鄰近於一原始伽瑪曲線的複數個原始伽瑪電壓的其中之一選擇一電壓，以輸出成為該目標伽瑪曲線中的一目標參考灰階電壓；一第一暫存單元，用來儲存複數個原始數位值，對應於該原始伽瑪曲線；一第二暫存單元，用來儲存複數個數位值；以及一加法單元，耦接於該第一暫存單元及該第二暫存單元，用來進行該複數個原始數位值中每一原始數位值與該複數個數位值中一對應之數位值之加法運算，以產生對應於該複數個選擇器之複數個目標數位值。
如請求項11所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：複數個緩衝放大器，每一緩衝放大器耦接於該複數個選擇器中一對應之選擇器，用來緩衝該對應之選擇器所輸出之一目標參考灰階電壓。
如請求項11所述之伽瑪電壓產生裝置，另包含有：一第二分壓電路，耦接於該複數個選擇器所輸出之該複數個參考灰階電壓中一最高電壓及一最低電壓之間，用來根據該複數個目標參考灰階電壓，分壓產生該目標伽瑪曲線之複數個灰階電壓。
一種用於一平面顯示器之伽瑪電壓產生裝置，用來產生至少一條目標伽瑪曲線，該伽瑪電壓產生裝置包含有：一第一分壓電路，耦接於一第一高電壓及一第一低電壓之間，用來產生複數個電壓；一第一選擇器，耦接於該第一分壓電路，用來根據一第一目標數位值，由該複數個電壓之一第一子集合中選擇一電壓，以輸出成為該伽瑪曲線中的一第一參考灰階電壓；一第二選擇器，耦接於該第一分壓電路，用來根據一第二目標數位值，由該複數個電壓之一第二子集合中選擇一電壓，以輸出成為該伽瑪曲線中的一第二參考灰階電壓；以及一第二分壓電路，耦接於該第一選擇器所輸出之該第一參考灰階電壓及該第二選擇器所輸出之該第二參考灰階電壓，用來根據該第一參考灰階電壓以及該第二參考灰階電壓，對一第二高電壓與一第二低電壓進行分壓，以產生該伽瑪曲線之複數個灰階電壓；其中該第一子集合係鄰近於一原始伽瑪曲線的複數個伽瑪電壓中一第一伽瑪電壓，該第二子集合係鄰近於該原始伽瑪曲線的該複數個伽瑪電壓中一第二伽瑪電壓。
如請求項14所述之伽瑪電壓產生裝置，其中該第一目標數位值之位元數與該第一子集合中之電壓個數相互對應。
如請求項14所述之伽瑪電壓產生裝置，其中該第二目標數位值之位元數與該第二子集合中之電壓個數相互對應。