TWI523000B

TWI523000B - 顯示裝置之伽瑪參考電壓與伽瑪電壓產生電路

Info

Publication number: TWI523000B
Application number: TW103108692A
Authority: TW
Inventors: 曾偉凱
Original assignee: 奇景光電股份有限公司
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2016-02-21
Also published as: TW201535346A

Description

顯示裝置之伽瑪參考電壓與伽瑪電壓產生電路

本發明係有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種顯示裝置之伽瑪電壓產生電路。

隨著可攜帶式電子產品的普及，顯示螢幕也越來越重要。在各種顯示技術中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)具有低耗電與高顯示品質的優點，特別適於作為可攜帶式電子產品的顯示螢幕。一般在顯示影像前會對影像亮度進行伽瑪修正(Gamma Correction)，例如藉由液晶顯示器內建的伽瑪修正電路對影像訊號進行伽瑪修正，使影像亮度能與人類大腦視覺一致。

伽瑪修正電路一般包含由數個電阻串(Resistor string)聯而成的電阻串，藉由這些串聯的電阻將參考電壓分壓(Gamma reference voltage)，並將各個電阻上的電壓輸出成為伽瑪電壓(Gamma voltage)。一般而言，施加於液晶上的電壓的極性會以一預定間隔作反轉，以有效地驅動液晶分子來改變排列方式，進而改變穿透度與亮度。

在傳統的液晶顯示器資料驅動電路(Source Driver)內，通常都會涵蓋完整的電壓範圍，也就電壓會由最小電壓值變化至最大電壓值(0到VREF)，這麼大的電壓變化幅度導致數位類比轉換器(DAC)的面積大增，產生伽瑪電壓所需要的電阻串面積也大幅增加；此外，傳統的液晶顯示器資料驅動電路內通常需要兩組暫存器來儲存伽瑪電壓相關資訊，這些暫存器相當佔據面積，不但增加了製造成本，也使得液晶顯示器難以進一步輕薄短小化。

因此，本發明之一方面在提供一種顯示裝置之伽瑪電壓產生電路，能夠減少產生伽瑪電壓所需要的電阻數目，進而減小顯示裝置驅動電路的面積。

依照本發明之一實施例，顯示裝置之伽瑪電壓產生電路含有一正極性電阻串以及一負極性電阻串。正極性電阻串接收一伽瑪參考電壓(Gamma Reference Voltage)以提供至少一正極性通道(Positive Channel)所需之複數個正極性伽瑪電壓，此正極性電阻串含複數個第一類電阻以及至少一第二類電阻，第一類電阻電性串接在一起，第二類電阻之一第一端電性串接第一類電阻其中之一，其中，第二類電阻之第一端上的電壓，小於伽瑪參考電壓的一半。負極性電阻串接收伽瑪參考電壓以提供至少一負極性通道(Negative Channel)所需之複數個負極性伽瑪電壓，此負極性電阻串含有至少一第三類電阻以及複數個第四類電阻，第三類電阻之一第一端接收伽瑪參考電壓；第四類電阻電性串接在一起，第一個第四類電阻之一第一端串接第三類電阻之一第二端，且第三類電阻之第二端上的電壓，大於伽瑪參考電壓的一半。

本發明之另一方面在提供一種顯示裝置之伽瑪參考電壓產生電路，能夠減小產生伽瑪參考電壓所需要的暫存器面積，同時進一步省略一外部引腳(PIN)，進而減小顯示裝置驅動電路的整體面積。

依照本發明之另一實施例，顯示裝置之伽瑪參考電壓(Gamma Reference Voltage)產生電路含有一非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory)、一暫存器，以及一控制器。非揮發性記憶體含一第一記憶庫(Bank)以及一第二記憶庫，以分別儲存一第一組伽瑪參考電壓值以及一第二組伽瑪參考電壓值；暫存器電性連接非揮發性記憶體；控制器電性連接非揮發性記憶體與暫存器，此控制器依據一匯流排界面所傳遞之記憶庫切換訊息，決定將第一記憶庫或是第二記憶庫所儲存之數位伽瑪電壓值，複製到暫存器。

以上實施例的伽瑪電壓產生電路與伽瑪參考電壓產生電路，依照通道的極性將電阻串劃分為正、負極性，不需要對全幅的參考電壓進行分壓，需要進行分壓的範圍僅為原始參考電壓的一半多，電阻數目可以被大量減少，因此可以減少電路面積。

另一方面，利用匯流排界面取代外部引腳來傳遞記憶庫的切換訊息，且只需要一組暫存器來儲存伽瑪電壓值，進一步地減少了整體電路面積。

200‧‧‧伽瑪電壓產生電路

201‧‧‧參考電壓產生電路

203‧‧‧放大器

204‧‧‧分壓電阻串

207‧‧‧數位類比轉換器

209‧‧‧放大器

211‧‧‧負極性電阻串

211a‧‧‧第三類電阻

211b‧‧‧第四類電阻

213‧‧‧正極性電阻串

213a‧‧‧第一類電阻

213b‧‧‧第二類電阻

215‧‧‧數位類比轉換器

217‧‧‧正極性通道

217a‧‧‧運算放大器

219‧‧‧負極性通道

219a‧‧‧運算放大器

301‧‧‧匯流排界面

303‧‧‧非揮發性記憶體

305‧‧‧第一記憶庫

307‧‧‧第二記憶庫

309‧‧‧暫存器

311‧‧‧記憶庫複製區

313‧‧‧控制器

315‧‧‧數位類比轉換器

317‧‧‧運算放大器

319‧‧‧伽瑪參考電壓產生電路

第1圖係繪示本發明一實施例正、負極性通道之電壓劃分示意圖。

第2圖係繪示本發明一實施例顯示裝置之伽瑪電壓產生電路示意圖。

第3圖係繪示本發明一實施例顯示裝置之伽瑪參考電壓產生電路示意圖。

在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件等。但是這些元件、組件不應該被這些術語所限制。因此，在下文中的一第一元件、組件等也可被稱為第二元件、組件等，而不脫離本發明的本意。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。

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。

以下實施例的伽瑪電壓產生電路，依照通道的極性將對電阻串進行劃分，對應至正極性通道的電阻串內，原本用來產生負極性伽碼電壓的電阻數目可以被大量減少，對應至負極性通道的電阻串內，原本用來產生正極性伽碼電壓的電阻數目可以被大量減少，因此可以減少電路面積。

另一方面，則利用匯流排界面取代外部引腳來傳遞記憶庫的切換訊息，且只需要一組暫存器來儲存伽瑪電壓值，進一步地減少了電路面積以及晶片封裝體積。

第1圖係繪示本發明一實施例正、負極性通道之電壓劃分示意圖。在傳統的伽瑪電壓產生電路中，對於每一個10位元(Bit)的通道(Channel)，伽瑪電壓(Gamma Voltage)都需要涵蓋完整的參考電壓範圍，也就是電阻串(Gamma String)需要提供從伽瑪參考電壓VREF變化至接地電壓GND的分壓，這樣一來會需要許多的電阻來進行分壓，導致電阻串以及數位類比轉換器(Digital to Analog converter；DAC)的面積大增。

事實上，在正極性通道當中不會使用到接地電壓GND，進一步來說是不會使用到0V至1/2VREF的電壓，這些範圍內的伽瑪電壓可以被省略。倘若考量到系統上的部分應用，正極性通道只需要涵蓋自伽瑪參考電壓VREF至A點(小於伽瑪參考電壓VREF的一半)的電壓範圍即可，A點至接電電壓GND則不需考慮，因此電阻數目由2¹⁰減少至2⁹，10位元的數位類比轉換器(DAC)也可以簡化為9位元，大量減少電阻串與數位類比轉換器的電路面積。

類似的，在負極性通道當中，不會使用到伽瑪參考電壓VREF，甚至是不會使用到VREF至1/2VREF的伽瑪電壓，這些範圍中的伽瑪電壓可以被省略。倘若考量到系統上的部分應用，負極性通道只需要涵蓋B點(大於伽瑪參考電壓VREF的一半)至接地電壓GND的範圍即可，因此只需要用到2⁹個電阻，10位元的數位類比轉換器也可以簡化為9位元，大量節省電阻串與數位類比轉換器的電路面積。

第2圖係繪示本發明一實施例顯示裝置之伽瑪電壓產生電路示意圖。顯示裝置之伽瑪電壓產生電路200主要含有正極性電阻串213以及負極性電阻串211，正極性電阻串213以及負極性電阻串211對伽瑪參考電壓VREF進行分壓來產生多個伽瑪電壓。正極性電阻串213分壓伽瑪參考電壓VREF，以提供正極性通道217所需之數個正極性伽瑪電壓V_r1P...V_rn-1P、V_rnP；負極性電阻串211也會分壓伽瑪參考電壓VREF來提供負極性通道219所需之數個負極性伽瑪電壓V_r1N、V_r2N...V_rnN，這些正、負極性伽瑪電壓被傳送至多個數位類比轉換器215，然後再分別輸送至正極性通道217與負極性通道219，其中，一個數位類比轉換器215對應至一個運算放大器217a或是一個運算放大器219a，正極性通道217與負極性通道219各自含有多個運算放大器(Operational amplifier；OP)217a或是運算放大器219a。

正極性電阻串213含有數個第一類電阻213a，這些第一類電阻213a電性串接在一起，第一類電阻213a端點上的正極性伽瑪電壓V_r1P...V_rn-1P、V_rnP被傳送至數位類比轉換器215。第二類電阻213b的第一端U電性串接第一類電阻213a的其中之一，其中，第二類電阻213b之第一端U上的電壓，小於伽瑪參考電壓VREF的一半，也就是小於1/2VREF。第一類電阻213a與第二類電阻213b電壓降的比值可視需要調整，只要第一類電阻213a電壓降的總和大於第二類電阻213b的電壓降即可，例如，第一類電阻213a與第二類電阻213b電壓降之比值可為3：2，第一類電阻213a之數目與數位類比轉換器215之位元數呈現二的冪次方關係，當數位類比轉換器215為9位元，第一類電阻213a之數目則為2⁹=512。

負極性電阻串211含有第三類電阻211a與數個第四類電阻211b。第三類電阻211a的第一端V接收伽瑪參考電壓VREF，第四類電阻211b電性串接在一起，第一個第四類電阻211b之第一端W串接第三類電阻211a之第二端W，且第三類電阻211a之第二端W上的電壓，大於伽瑪參考電壓VREF的一半，也就是大於1/2VREF。第三類電阻211a與第四類電阻211b的電壓降比值可視需要調整，只要第三類電阻211a的電壓降小於第四類電阻211b的電壓降總和即可，例如，第三類電阻211a與所有第四類電阻211b之電壓降比值可為2：3。第四類電阻211b之數目與數位類比轉換器215之位元數呈現二的冪次方關係，其中當數位類比轉換器215為9位元，第四類電阻211b之數目則為2⁹=512。

在正極性電阻串213與負極性電阻串211當中，第二類電阻213b之第二端與最後一個第四類電阻211b之第二端均接地GND，在此一實施例當中，各個第一類電阻213a與各個第四類電阻211b具有相同的電阻值，第二類電阻213b與第三類電阻211a具有相同的電阻值，第二類電阻213b之電阻值大於各個第一類電阻213a之電阻值，第三類電阻211a之電阻值大於各個第四類電阻211b之電阻值，但是亦不排除其他型式的電阻值搭配方式。

在此一實施例當中，係依照通道的正、負極性對電阻串進行劃分，因此單一極性中的電阻數目可以被大量減少，由原本的2¹⁰=1024個減少至2⁹=512個，相對應的數位類比轉換器215也由原本的10位元電路簡化為9位元電路，因此可以大量減少電路面積。

伽瑪電壓產生電路200進一步含有能隙參考電壓產生電路(Bandgap reference generator)201、放大器203、分壓電阻串204、數位類比轉換器207以及放大器209，這些電路元件用來產生電壓信號並放大、分壓電壓信號，來產生合適的伽瑪參考電壓VREF。

第3圖係繪示本發明一實施例顯示裝置之伽瑪參考電壓產生電路示意圖。顯示裝置之伽瑪參考電壓產生電路319主要含非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory)303、暫存器309，以及控制器313。非揮發性記憶體303含第一記憶庫(Bank)305以及第二記憶庫307，以分別儲存第一組伽瑪參考電壓值(Gamma Reference Voltage)以及第二組伽瑪參考電壓值，這些伽瑪參考電壓值為數位型態的資料。暫存器309電性連接非揮發性記憶體303，此暫存器309內含一記憶庫複製區311。控制器313電性連接非揮發性記憶體303與暫存器309，此控制器313依據匯流排界面(Bus Interface)301所傳遞的記憶庫切換訊息，決定將第一記憶庫305或是第二記憶庫307所儲存之數位伽瑪電壓值，複製到暫存器309的記憶庫複製區311，其中，匯流排界面301可為通用序列匯流排(USB)界面或是內部整合電路(I2C)界面。

藉由匯流排界面301所傳遞的記憶庫切換訊息，控制器313可於系統模式切換期間，例如伽瑪曲線(Gamma Curve)的切換期間、二維狀態與三維狀態的切換期間，決定將哪一記憶庫所儲存之數位伽瑪電壓值，複製到暫存器309的記憶庫複製區311，以利後續利用，因此不再需要兩組暫存器來儲存數位伽瑪電壓值，僅需一組暫存器，原本的外部切換訊號引腳(Pin)亦可省略，利用原本就存在的匯流排界面即可切換記憶庫，大大減少電路面積。

伽瑪參考電壓產生電路319進一步含有多個數位類比轉換器315與多個運算放大器317(第3圖中僅繪示一個數位類比轉換器315與一個運算放大器317作為範例)，一個數位類比轉換器315對應至一個運算放大器317。數位類比轉換器315可以直接電性連接暫存器309，而省略原本存在的多工器電路，進一步簡化電路的複雜度，此數位類比轉換器315將數位型態的伽瑪參考電壓值轉換為類比型態的伽瑪參考電壓，然後再由運算放大器317，放大與傳遞類比型態的伽瑪參考電壓。

以上實施例的伽瑪電壓與伽瑪參考電壓產生電路，依照通道的極性將電阻串劃分為兩組，可以依照通道極性來捨去甚少被使用到的電阻，電阻數目可以被大量減少，因此可以減小電路面積。另一方面，則利用匯流排界面取代原本的外部引腳來傳遞記憶庫的切換訊息，減小封裝體積，且只需要一組暫存器來除存伽瑪電壓值，進一步地減少了電路面積。

本說明書內所討論的任何例證只用來作解說的用途，並不會以任何方式限制的本發明或其例證之範圍和意義。同樣地，本發明並不受限於本說明書中所提出的各種實施例。