TWI483240B - 能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路及其方法 - Google Patents

Description

能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路及其方法

本發明係有關於一種伽瑪校正電路，特別是有關於一種提高伽瑪校正電路中之運算放大器之反相端及非反相端之交換率以消除平面顯示器所產生之帶狀色斑及閃爍現象的伽瑪校正電路。

伽瑪（Gamma）校正電路是一種現今常見的電路，其經常使用於液晶顯示器面板之源極驅動器（Source Driver）中，伽瑪校正電路可用於控制對比與平衡面板色彩的準確度。而由於平板電腦、高解析度電視等新產品在市場上逐漸成為主流的產品，如此的趨勢也意味著今後對於螢幕高解析度的需求會逐漸增加，也因為如此，傳統伽瑪校正電路已漸漸被可編程伽瑪校正緩衝（Programmable Gamma Buffers，P-Gamma）電路取代，可編程伽瑪校正緩衝電路能由軟體自動偵測調節電壓、進而大幅提升色彩及解析度表現，因此新式的可編程伽瑪校正緩衝電路能夠大幅的提升液晶顯示器等產品的效能。雖然如此，上述習知技藝之伽瑪校正電路卻也存在著不少令人垢病的缺點。

舉例而言，設置於源極驅動器中之可編程伽瑪校正緩衝電路中包含複數個參考點，也稱為綁點，各個參考點可輸出參考電壓，再藉由內部的電阻電路來產生不同位準的電壓，以產生不同的色階。其中，各個參考點需要設置運算放大器以防止各個源極驅動器間產生壓差，進而導致帶狀色斑（BandMura）的產生，而這種方式確實能夠有效地降低壓差而改善帶狀色斑的現象。然而，由於運算放大器本身會產生偏移（Offset），因此，當各個參考點設置有多級的運算放大器時，還是會導致壓差的產生，因而造成嚴重的帶狀色斑現象。

另外，習知技藝之可編程伽瑪校正緩衝電路所利用的偏移消除法是使用每四個亮暗不同的幀為一組來消除運算放大器所產生的偏移，這種方式很容易使顯示器產生閃爍（Flicker）的問題，進而顯示器的品質。

因此，如何提出一種伽瑪校正電路，能夠有效消除運算放大器之偏移，以改善習知技藝之伽瑪校正電路會產生嚴重的帶狀色斑及閃爍的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路及其方法，以解決習知技藝之伽瑪校正電路容易產生閃爍及帶狀色班的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種伽瑪校正電路，其包含複數個運算放大器，此伽瑪校正電路可利用複數個參考點以提供複數個參考電壓，並可藉由伽瑪校正電路內部之電阻電路產生不同位準的電壓，藉此以產生不同的色階。其中，各個運算放大器之反相端及非反相端之一交換率可被提高到使各個該運算放大器之輸出波形之趨於穩定且振幅降低。

根據本發明之其中一目的，再提出一種消除運算放大器之偏移的方法，可用於一伽瑪校正電路，此伽瑪校正電路包含複數個運算放大器，此伽瑪校正電路可利用複數個參考點以提供複數個參考電壓，並可藉由此伽瑪校正電路內部之電阻電路產生不同位準的電壓，藉此以產生不同的色階，消除運算放大器之偏移的方法可包含下列步驟：提高各個該運算放大器之反相端及非反相端之一交換率使各個該運算放大器之輸出波形之趨於穩定且振幅降低。

較佳地，各個該運算放大器之反相端及非反相端之一偏移消除週期可以利用下列關係式表示：

T = -2τ · ln [1- 2·Amp /(Voffset+Amp)]。

其中，T表示偏移消除週期，其係為交換率的倒數，τ為運算放大器輸出端連接之寄生電阻電容電路之時間常數，Voffset表示各個運算放大器之偏移電壓，Amp表示各個運算放大器之輸出波形之振幅。

較佳地，當偏移消除週期等於0.41個時間常數時，運算放大器的偏移電壓可約等於原來的十分之一。

較佳地，伽瑪校正電路可為可編程伽瑪校正緩衝電路。

較佳地，各個運算放大器之反相端及非反相端之交換率可被提高到使各個運算放大器之偏移電壓被壓縮到3mV以下。

承上所述，依本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路及其方法，其可具有一或多個下述優點：

(1) 本發明提高伽瑪校正電路中之運算放大器之反相端及非反相端之交換率以消除運算放大器所產生的偏移，因此可以改善平面顯示器所產生之帶狀色斑的現象。

(2) 本發明提高伽瑪校正電路中之運算放大器之反相端及非反相端之交換率，可以使晶片與晶片間之壓差不超過3mV，因此平面顯示器不會有閃爍的現象。

(3) 本發明係利用調整運算放大器之反相端及非反相端之交換率的方式來達到上述目的，因此電路的體積不會增加，因此不會提高成本。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路及其方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之電路圖。為了能夠清楚地說明本發明之技術特徵，本實施例係利用可編程伽瑪校正緩衝（Programmable Gamma Buffers，P-Gamma）電路為例，但本發明可應用於各種伽瑪（Gamma）校正電路，並不以本實施例所列舉的電路為限。

如圖所示，本發明之可編程伽瑪校正緩衝電路1包含複數個運算放大器11。參考點V1-V14可用來產生複數個參考電壓，再經由圖中之電阻電路產生不同位準的電壓，以表現不同的色階，上述之機制應為本發明所屬之技術領域之通常知識者所熟知，故不在此贅述。而就一般的可編程伽瑪校正緩衝電路而言，電路在參考點V1、V7、V8及V14會發生電流損耗的情況，因此在顯示器設置多個源極驅動器的情況之下會產生嚴重的壓差，此即為帶狀色斑（Band Mura）的成因，為了防止上述的情況，參考點V1、V7、V8及V14需要設置額外的運算放大器11。然而，運算放大器11本身即會產生一定的偏移量，故在多級放大器的情況下仍然會產生帶狀色斑的現象。

以參考點V1為例，顯示器顯示的品質會受到二個伽瑪電路運算放大器11及一個通道運算放大器（未繪於圖中）的影響。而由於運算放大器11本身會產生偏移（Offset），因此，多級的運算放大器11會使偏移的狀況更為嚴重，使顯示器之帶狀色斑現象更為明顯，嚴重影響了顯示器的效能。

而與習知技藝不同的是，本實施例使用更為有效的偏移消除技術，在本實施例之可編程伽瑪校正緩衝電路1中，各個運算放大器11之反相端及非反相端之交換率被提高使各個運算放大器11之輸出波形之趨於穩定且振幅降低。由於各個運算放大器11之輸出波形已趨於穩定且振幅降低，各個運算放大器11所產生的偏移可以有效地被壓縮，因此可以解決因偏移所造成的帶狀色斑的現象，使顯示器的效能提升。

請參閱第2圖，其係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第一示意圖，第2圖（A）中所示的為本實施例之運算放大器之等效電路圖。其中，就第1圖左上角之運算放大器來看，運算放大器之偏移電壓為Voffset，運算放大器之輸出端連接二級RC負載，其中電阻R1及電容C1為連接線寄生電阻電容，電阻R2及電容C2為第一電阻串12之寄生電阻電容，運算放大器之輸出端連接二級RC負載之時間常數為τ，交換率為1/T，T為偏移消除週期。當偏移消除週期Ｔ較大時，運算放大器之輸出波形如第2圖（B）所示，而本實施例則是將當偏移消除週期Ｔ降低到使運算放大器之輸出波形達到趨於穩定且振幅降低的偏移量Amp，如第2圖（C）所示。

請參閱第3圖，其係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第二示意圖，圖中表示了偏移消除週期T與運算放大器之輸出波形的相對關係，其中運算放大器之輸出波形已達到趨於穩定且振幅降低的偏移量Amp。而根據本實施例中之第2圖（A），運算放大器之反相端及非反相端之偏移消除週期T可以利用下列關係式來表示：

T = -2τ · ln [1- 2·Amp /(Voffset+Amp)]……………（1）

舉例而言，當運算放大器之偏移電壓Voffset為30mV，而欲達到之偏移量Amp為3mV時，經過關係式（1）的計算可以進一步得到下列關係式：

T~0.401*τ……………………………………………（2）

根據關係式（2）可以得知，若欲將運算放大器之偏移電壓Voffset降低為原來十分之一，則偏移消除週期T則約為0.4倍的時間常數τ。因此，吾人可根據關係式（1）或（2）及欲達到的偏移量來決定偏移消除週期Ｔ的大小以設計適合的電路。

請參閱第4圖，其係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第三示意圖。本實施例以正灰階64為例，如圖所示，習知技藝之伽瑪校正電路無法有效地壓縮運算放大器的偏移，因此晶片與晶片間的壓差會造成嚴重的帶狀色斑現象 。相反的，本發明之伽瑪校正電路是利用特殊的偏移消除技術，用提高運算放大器之反相端與非反相端之交換率來壓縮運算放大器本身產生的偏移，由圖中可以看出晶片與晶片的壓差已經被降低至一個較小的量值，因此，這種方式可以有效地消除平面顯示器所產生之帶狀色斑現象，進而改善顯示器顯示的品質。

請參閱第5圖，其係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第四示意圖。本實施例以正灰階64及負灰階64為例，如圖所示，習知技藝之伽瑪校正電路是利用每四個亮暗不同的幀為一組來造成人眼的錯覺，以表現所欲表現的色階，然而，這個方法很容易導致顯示器產生閃爍（Flicker）的現象。相反的，本發明之伽瑪校正電路是利用提高運算放大器之反相端與非反相端之交換率來壓縮運算放大器本身產生的偏移至一個較小的量值來表現所欲表現的色階，由圖中可以明顯的看出這種方式恰好可以有效地消除顯示器所產生的閃爍現象，改善顯示器顯示的品質。

值得一提的是，如同前述，習知技藝之伽瑪校正電路在多級放大器的情況下會造成晶片與晶片間出現嚴重的壓差，而導致平面顯示器產生帶狀色斑的現象，同時也會達成平面顯示器閃爍的問題。相反的，本發明是使用更有效的偏移消除技術，利用提高運算放大器之反相端與非反相端之交換率使運算放大器的輸出波形趨於穩定且振幅降低，並壓縮運算放大器本身產生的偏移至一個較小的量值，因此不會導致平面顯示器產生帶狀色斑及閃爍的現象。除此之外，本發明係利用調整運算放大器之反相端與非反相端之交換率來達到目的，並未增加任何電路元件，因此不會增加電路所需要的面積，也不會大幅地提高電路所需要的成本。

儘管前述在說明本發明之伽瑪校正電路的過程中，亦已同時說明本發明之消除運算放大器之偏移的方法的概念，但為求清楚起見，以下仍然列出本發明之消除運算放大器之偏移方法之流程。

本發明之消除運算放大器之偏移的方法可應用於伽瑪校正電路，此伽瑪校正電路可包含複數個運算放大器，此伽瑪校正電路可利用複數個參考點以提供複數個參考電壓，同時並可藉由其內部之電阻電路產生不同位準的電壓，藉此以產生不同的色階。本發明之消除運算放大器之偏移的方法可包含下列步驟：

提高各個運算放大器之反相端及非反相端之交換率使各個運算放大器之輸出波形趨於穩定且振幅降低。

本發明之消除運算放大器之偏移的方法的詳細說明以及實施方式已經於前面敘述本發明之伽瑪校正電路時描述過，在此為了簡略說明便不再重覆敘述。

綜上所述，本發明利用提高伽瑪校正電路中之運算放大器之反相端及非反相端之交換率以消除運算放大器所產生的偏移，因此可以有效改善平面顯示器所產生的帶狀色斑，除此之外，此方法可使晶片與晶片間之壓差不超過3mV，因此可以有效地消除顯示器閃爍的現象。再者，本發明可利用調整運算放大器之反相端及非反相端之交換率的方式來改善伽瑪校正電路的效能，並未增加額外的電路元件，因此也不會增加電路的體積，故可以在不提高成本的情況之下到達所欲達到的目的。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．可編程伽瑪校正緩衝電路

11．．．運算放大器

12．．．第一電阻串

T．．．偏移消除週期

Voffset．．．偏移電壓

Amp．．．目標偏移量

R1、R2．．．寄生電阻

C1、C2．．．寄生電容

VCOM．．．共電極電壓

第1圖 係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之電路圖。第2圖 係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第一示意圖。第3圖 係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第二示意圖。第4圖 係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第三示意圖。第5圖係為本發明之能消除平面顯示器之帶狀色斑之伽瑪校正電路之第一實施例之第四示意圖。

T．．．偏移消除週期

Voffset．．．偏移電壓

Amp．．．目標偏移量

Claims (8)

1. 一種伽瑪校正電路，其包含複數個運算放大器，該伽瑪校正電路係利用複數個參考點以提供複數個參考電壓，並藉由該伽瑪校正電路內部之電阻電路產生不同位準的電壓，藉此以產生不同的色階；其中，各個該運算放大器之反相端及非反相端之一交換率被提高到使各個該運算放大器之輸出波形趨於穩定且振幅降低；其中各個該運算放大器之反相端及非反相端之一偏移消除週期係以下列關係式表示：T=-2τ．ln[1-2．Amp/(Voffset+Amp)]；其中，T表示該偏移消除週期，其係為該交換率的倒數，τ為該運算放大器之輸出端連接之寄生電阻電容電路之一時間常數，Voffset表示各個該運算放大器之一偏移電壓，Amp表示各個該運算放大器之輸出波形之振幅。
2. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪校正電路，其中當該偏移消除週期等於0.41個該時間常數時，該運算放大器的該偏移電壓約等於原來的十分之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪校正電路，其中該伽瑪校正電路為一可編程伽瑪校正緩衝(Programmable Gamma Buffers，P-Gamma)電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之伽瑪校正電路，其中各個該運算放大器之反相端及非反相端之一交換率被提高到使各個該運算放大器之該偏移電壓被壓縮到3mV以下。
5. 一種消除運算放大器之偏移的方法，係適用於一伽瑪校正電路，該伽瑪校正電路包含複數個運算放大器，該伽瑪校正電路係利用複數個參考點以提供複數個參考電壓，並藉由該伽瑪校正電路內部之電阻電路產生不同位 準的電壓，藉此以產生不同的色階，該消除運算放大器之偏移的方法係包含下列步驟：提高各個該運算放大器之反相端及非反相端之一交換率使各個該運算放大器之輸出波形趨於穩定且振幅降低；其中各個該運算放大器之反相端及非反相端之一偏移消除週期係以下列關係式表示：T=-2τ．ln[1-2．Amp/(Voffset+Amp)]；其中，T表示該偏移消除週期，其係為該交換率的倒數，τ為該運算放大器之輸出端連接之寄生電阻電容電路之一時間常數，Voffset表示各個該運算放大器之一偏移電壓，Amp表示各個該運算放大器之輸出波形之振幅。
6. 如申請專利範圍第5項所述之消除運算放大器之偏移的方法，其中當該偏移消除週期等於0.41個該時間常數時，該運算放大器的該偏移電壓約等於原來的十分之一。
7. 如申請專利範圍第5項所述之消除運算放大器之偏移的方法，其中該伽瑪校正電路為一可編程伽瑪校正緩衝電路。
8. 如申請專利範圍第5項所述之消除運算放大器之偏移的方法，其中各個該運算放大器之反相端及非反相端之一交換率被提高到使各個該運算放大器之該偏移電壓被壓縮到3mV以下。