TWI451397B - Lcd顯示裝置的可編程伽瑪校正緩衝電路及相關的方法和驅動電路 - Google Patents

Description

LCD顯示裝置的可編程伽瑪校正緩衝電路及相關的方法和驅動電路

本發明有關LCD顯示裝置，尤指一種用於LCD顯示裝置的可編程伽瑪校正緩衝電路及相關的方法和驅動電路。

在LCD顯示裝置中，多半都會設置伽瑪校正信號產生器來產生伽瑪校正信號，以進行影像的伽瑪校正(Gamma calibration)。源極驅動電路會依據伽瑪校正信號來產生LCD顯示裝置所需的驅動信號，使LCD顯示裝置呈現所需的亮度。

在運作時，LCD顯示裝置實際呈現的影像的亮度，還會受到LCD顯示裝置中的時序電路所產生的共用電壓(common reference voltage)信號的影響。具體而言，影像的亮度會和伽瑪校正信號與共用電壓信號間的差值有關。

然而，當LCD顯示裝置的負載產生變化時，例如，當LCD顯示裝置上的畫面由暗轉亮或者是由亮轉暗時，容易導致共用電壓信號產生漣波，進而造成LCD顯示裝置實際呈現的影像的亮度偏離理想的設定。如此一來，將會導致畫面失真的狀況發生。

有鑑於此，如何減輕或消除因LCD顯示裝置的負載變化而導致LCD顯示裝置的畫面失真的狀況，實為業界有待解決的問題。

本說明書提供一種用於一LCD顯示裝置的可編程伽瑪校正緩衝電路的實施例，其包含：一控制信號產生電路，用於產生多個控制信號；一或多個降壓電路，用於產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的多個降壓信號，其中該多個降壓信號會分別耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；以及多個放大電路，用於分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號。

本說明書另提供一種LCD顯示裝置的伽瑪校正信號產生方法的實施例，其包含：產生多個控制信號；產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的多個降壓信號；將該多個降壓信號分別耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；以及分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號。

本說明書另提供一種用於一LCD顯示裝置的驅動電路，其包含：一控制信號產生電路，用於產生多個控制信號；一或多個降壓電路，用於產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的一或多個降壓信號，其中該一或多個降壓信號會耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；多個放大電路，用於分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號；以及一驅動信號產生電路，耦接於該多個放大電路，用於依據該多個伽瑪校正信號產生多個驅動信號。

上述實施例的優點之一，是可確保LCD顯示裝置中的驅動電路產生的驅動信號與液晶陣列使用中的共用電壓信號間的差值，能維持固定或大致固定，藉此可大幅提高LCD顯示裝置所呈現的影像亮度的精確度。

上述實施例的另一優點，是可有減少電路的整體面積。

本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。

100、500‧‧‧LCD顯示裝置

110、510‧‧‧可編程伽瑪校正緩衝電路

111‧‧‧控制信號產生電路

113‧‧‧降壓電路

115、410、420‧‧‧放大電路

117、140‧‧‧電容

119‧‧‧時序電路

120‧‧‧驅動電路

130‧‧‧液晶陣列

162‧‧‧分壓電阻串

164‧‧‧數位至類比轉換器

210‧‧‧電阻

220‧‧‧可變電阻裝置

圖1為本發明的LCD顯示裝置的一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖2為圖1中的任一降壓電路的一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖3為圖1中的可編程伽瑪校正緩衝電路所產生的伽瑪校正信號的一實施例簡化後的示意圖。

圖4為圖1中的任一降壓電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖5為本發明的LCD顯示裝置的另一實施例簡化後的功能方塊圖。

以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。

圖1為本發明一實施例的LCD顯示裝置100簡化後的功能方塊圖。LCD顯示裝置100包含可編程伽瑪校正緩衝電路(programmable Gamma circuit)110、驅動電路120、液晶陣列(LC array)130、以及電容140。在運作時，可編程伽瑪校正緩衝電路110會產生多個伽瑪校正信號(圖中繪示Ga~Gn為例)以及共用電壓信號Vcom。驅動電路120耦接於可編程伽瑪校正緩衝電路110，用於依據伽瑪 校正信號Ga~Gn產生多個驅動信號(圖中繪示Sa~Sn為例)。液晶陣列130是由多個像素單元所組成，並耦接於驅動電路120，用於依據驅動信號Sa~Sn顯示對應的影像。液晶陣列130還會輸出共用電壓反饋信號Vcom-FB。在本實施例中，電容140耦接於液晶陣列130的輸出端和可編程伽瑪校正緩衝電路110之間，用於將液晶陣列130輸出的共用電壓反饋信號Vcom-FB，耦合到可編程伽瑪校正緩衝電路110。電容140的設置可降低共用電壓反饋信號Vcom-FB中的雜訊。

實作上，LCD顯示裝置100中的不同功能方塊可整合在單一電路晶片中，也可分別用不同的電路來實現。例如，LCD顯示裝置100中的可編程伽瑪校正緩衝電路110和驅動電路120，可整合在單一電路晶片中，也可用兩個分離的電路晶片實現。

為了便利說明起見，LCD顯示裝置100中的其他元件和連接關係並未繪示於圖1中。

在圖1的實施例中，可編程伽瑪校正緩衝電路110包含控制信號產生電路111、多個降壓電路(voltage-reducing circuit，圖中繪示113a~113n為例)、多個放大電路(圖中繪示115a~115n為例)、多個電容(圖中繪示117a~117n為例)、以及時序電路119。控制信號產生電路111用於產生多個控制信號(圖中繪示CSa~CSn為例)。降壓電路113a~113n用於產生與共用電壓反饋信號Vcom-FB相對應的多個降壓信號FBa~FBn，且降壓信號FBa~FBn的電壓擺幅(voltage swing)皆分別小於共用電壓信號Vcom的電壓擺幅以及小於共用電壓反饋信號Vcom-FB的電壓擺幅。如圖1所示，降壓信號FBa~FBn會分別耦合於控制信號CSa~CSn，以產生多個耦合 信號Ca~Cn。放大電路115a~115n用於分別放大耦合信號Ca~Cn，以產生多個伽瑪校正信號Ga~Gn。電容117a~117n分別耦接於降壓電路113a~113n與放大電路115a~115n之間，用於降低前述多個降壓信號FBa~FBn中的雜訊。時序電路119耦接於液晶陣列130的輸入端，用於產生液晶陣列130運作時所需的共用電壓信號Vcom。

在本實施例中，驅動電路120包含耦接於放大電路115a~115n的驅動信號產生電路(未繪示於圖1)，用於依據伽瑪校正信號Ga~Gn產生多個驅動信號Sa~Sn。實作上，驅動信號Sa~Sn可以是液晶陣列130運作所需的源極驅動訊號。

如圖1所示，在本實施例的控制信號產生電路111包含分壓電阻串162以及多個數位至類比轉換器(DAC，圖中繪示164a~164n為例)。分壓電阻串162中包含多個分壓電阻，用於依據參考電壓Vref來產生多個分壓信號。數位至類比轉換器164a~164n則會依據對應的數位控制碼(圖中未繪示)和分壓信號來產生前述的控制信號CSa~CSn。在本實施例中，參考電壓Vref的電壓擺幅小於共用電壓信號Vcom的電壓擺幅並且小於共用電壓反饋信號Vcom-FB的電壓擺幅，藉此降低對分壓電阻串162中的分壓電阻的抗電壓能力的要求。

為方便說明起見，可編程伽瑪校正緩衝電路110中的其他元件和連接關係並未繪示於圖1中。

請注意，在本案說明書和圖式中使用的元件編號和信號編號中的小寫英文索引a~n，只是為了方便指稱個別的元件和信號，並非 有意將前述元件和信號的數量侷限在特定數目。在本案說明書和圖式中，若使用某一元件編號或信號編號時沒有指明該元件編號或信號編號的索引，則代表該元件編號或信號編號是指稱所屬元件群組或信號群組中不特定的任一元件或信號。例如，元件編號113a指稱的對象是降壓電路113a，而元件編號113指稱的對象則是降壓電路113a~113n中的任一降壓電路。又例如，信號編號FBa指稱的對象是降壓信號FBa，而信號編號FB指稱的對象則是降壓信號FBa~FBn中的任一降壓信號。

在實作上，可編程伽瑪校正緩衝電路110中的多個降壓電路113a~113n可以用多個分壓電路來實現。例如，圖2為圖1中的任一降壓電路113的一實施例簡化後的功能方塊圖。如圖2所示，降壓電路113是由電阻210和可變電阻裝置220所構成的分壓電路。在本實施例中，可變電阻裝置220包含多個並聯的電阻和多個並聯的開關，且該等並聯的開關分別耦接於該等並聯的電阻。實作上，可變電阻裝置220中的各個開關可用電晶體來實現。在運作時，位於可編程伽瑪校正緩衝電路110之內或之外的控制電路(未繪示)，可藉由控制可變電阻裝置220中的開關導通數量，來調整可變電阻裝置220的等效電阻值，以改變降壓電路113輸出的降壓信號FB的大小。

實作上，視電路運作的需要而定，可以將不同的降壓電路113中的可變電阻裝置220設置成具有相同的等效電阻值，使不同的降壓電路113具有相等的降壓效果。或者，也可以將不同的降壓電路113中的可變電阻裝置220設置成具有不同的等效電阻值，使不同的降壓電路113具有不相等的降壓效果。

圖3為可編程伽瑪校正緩衝電路110所產生的伽瑪校正信號的一實施例簡化後的示意圖。如前所述，LCD顯示裝置100的負載變化會對液晶陣列130使用中的共用電壓信號Vcom造成干擾，導致共用電壓信號Vcom中產生漣波，使得液晶陣列130所輸出的共用電壓反饋信號Vcom-FB中也產生相應的漣波。

如圖3所示，當LCD顯示裝置100上的畫面由亮轉暗時，液晶陣列130所輸出的共用電壓反饋信號Vcom-FB中產生如波形310所繪示的漣波，而當LCD顯示裝置100上的畫面由暗轉亮時，共用電壓反饋信號Vcom-FB中則會產生如波形320或330所繪示的漣波。

當共用電壓反饋信號Vcom-FB中有漣波發生時，降壓電路113所產生的降壓信號FB中也會形成對應的漣波，但由於經過降壓電路113的降壓處理，所以降壓信號FB中的漣波振幅會小於共用電壓反饋信號Vcom-FB中的漣波振幅。

如前所述，可編程伽瑪校正緩衝電路110中的多個降壓電路113a~113n產生的降壓信號FBa~FBn，會分別耦合於控制信號CSa~CSn，以產生多個耦合信號Ca~Cn。因此，耦合信號Ca~Cn中也會帶有與共用電壓反饋信號Vcom-FB中的漣波相對應的信號成分。

由於放大電路115a~115n會分別放大耦合信號Ca~Cn，以產生多個伽瑪校正信號Ga~Gn，所以伽瑪校正信號Ga~Gn中也會帶有與共用電壓反饋信號Vcom-FB中的漣波相同或相近的信號成分。因此，如圖3所示，在後級的驅動電路120依據伽瑪校正信號Ga~Gn所產生的驅動信號Sa~Sn中，也會帶有與共用電壓反饋信號 Vcom-FB中的漣波相同或相近的信號成分。

因此，藉由前述可編程伽瑪校正緩衝電路110的運作，將可確保驅動信號Sa~Sn與液晶陣列130使用中的共用電壓信號Vcom間的差值，能維持固定或大致固定。如此一來，便能大幅提高LCD顯示裝置100所呈現的影像亮度的準確度。

在某些實施例中，LCD顯示裝置100殼體內部的容置空間相當有限，不允許設置過多的電路元件。由於前述的降壓電路113a~113n會對共用電壓反饋信號Vcom-FB進行降壓，以使降壓信號FBa~FBn的擺幅小於共用電壓反饋信號Vcom-FB，故可降低所需的電容117a~117n的面積，進而有效減少可編程伽瑪校正緩衝電路110的整體電路面積。

此外，但由前述說明可知，在液晶陣列130的輸出端與可編程伽瑪校正緩衝電路110之間，只需要耦接單一電容140，故所需佔用的空間很少。因此，在使用相同尺寸的液晶陣列130的情況下，採用前述可編程伽瑪校正緩衝電路110的架構將可有效縮小LCD顯示裝置100的外觀尺寸，故前述的可編程伽瑪校正緩衝電路110非常適合應用在高解析度的LCD顯示裝置中。

實作上，可編程伽瑪校正緩衝電路110中的降壓電路113也可以改用具有相同或類似功能的其他電路來實現，而不侷限於前述圖2的實施例。例如，圖4為圖1中的任一降壓電路113的另一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖4的實施例中，降壓電路113包含採用OP放大器的放大電路410和420，且放大電路410和420的增益都小於1。與圖2的實施例功能類似，圖4中的降壓電路113也會對共用 電壓反饋信號Vcom-FB進行降壓，以使產生的降壓信號FB的擺幅小於共用電壓反饋信號Vcom-FB。

此外，在採用圖4架構實現降壓電路113的某些實施例中，降壓電路113a~113n可以共用部分元件，以減少可編程伽瑪校正緩衝電路110內部的元件數量。例如，降壓電路113a~113n可以共用同一組放大電路410，但使用各自的放大電路420。

圖5為本發明另一實施例的LCD顯示裝置500簡化後的功能方塊圖。LCD顯示裝置500與圖1中的LCD顯示裝置100很類似，兩者的差別在於LCD顯示裝置500的可編程伽瑪校正緩衝電路510中，只設置了單一組降壓電路113a。如圖5所示，降壓電路113a會對共用電壓反饋信號Vcom-FB進行降壓，以產生多個相同大小的降壓信號FBa，並分別輸出至電容117a~117n。有關圖1的LCD顯示裝置100中的其他功能方塊的實施和運作方式以及相關優點，也適用於圖5的LCD顯示裝置500中，為簡潔起見，在此不重複敘述。

相較於圖1中的可編程伽瑪校正緩衝電路110，圖5中的可編程伽瑪校正緩衝電路510的架構可進一步精簡所需的元件數量，有助於縮小可編程伽瑪校正緩衝電路510所需的電路面積。

與前述的實施例相同，LCD顯示裝置500中的可編程伽瑪校正緩衝電路510和驅動電路120，可整合在單一電路晶片中，也可用兩個分離的電路晶片實現。

實作上，在前述的各實施例中，可以將位於不同伽瑪校正信號通道中的放大電路115a~115n設置成具有大於1的相同增益。或者，也可以依據伽瑪校正曲線的特性，將放大電路115a~115n設置 成具有不同的增益，使得不同伽瑪校正信號通道具有不同的信號放大倍率，以提升伽瑪校正的準確度。例如，可將放大電路115a和115n設置成具有相同的第一增益，並將放大電路115g設置成具有不同的第二增益。

另外，在某些實施例中，也可以將前述的電容140省略，以進一步減少LCD顯示裝置100或500所需的電路面積。

由前述說明可知，前述的可編程伽瑪校正緩衝電路110或510可確保驅動電路120產生的驅動信號Sa~Sn與液晶陣列130使用中的共用電壓信號Vcom間的差值，能維持固定或大致固定，藉此可大幅提高LCD顯示裝置100或500所呈現的影像亮度的精確度。

此外，藉由前述降壓電路113的設置，可有效降低所需的電容117a~117n的面積，進而有效減少可編程伽瑪校正緩衝電路110或510的整體電路面積。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。

100‧‧‧LCD顯示裝置

110‧‧‧可編程伽瑪校正緩衝電路

111‧‧‧控制信號產生電路

113‧‧‧降壓電路

115‧‧‧放大電路

117、140‧‧‧電容

119‧‧‧時序電路

120‧‧‧驅動電路

130‧‧‧液晶陣列

162‧‧‧分壓電阻串

164‧‧‧數位至類比轉換器

Claims (21)

1. 一種用於一LCD顯示裝置的可編程伽瑪校正緩衝電路，其包含：一控制信號產生電路，用於產生多個控制信號；一或多個降壓電路，用於產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的多個降壓信號，其中該多個降壓信號會分別耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；以及多個放大電路，用於分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號。
2. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其另包含：多個電容，分別耦接於該多個放大電路與該一或多個降壓電路之間。
3. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該控制信號產生電路包含多個數位至類比轉換器，用來產生該多個控制信號。
4. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該多個降壓電路是多個分壓電路。
5. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該多個降壓電路中的各降壓電路皆包含一可變電阻裝置。
6. 如請求項5的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該可變電阻裝置包含：多個並聯的電阻；以及多個並聯的開關，分別耦接於該多個並聯的電阻。
7. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該多個放大電路具有相同的增益。
8. 如請求項1的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該多個放大電路中的至少一個放大電路的增益與該多個放大電路中的其他放大電路不同。
9. 如請求項1~8中任一項的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該可編程伽瑪校正緩衝電路中的降壓電路的個數只有一個。
10. 如請求項1~8中任一項的可編程伽瑪校正緩衝電路，其中該可編程伽瑪校正緩衝電路中包含多個降壓電路。
11. 一種LCD顯示裝置的伽瑪校正信號產生方法，其包含：產生多個控制信號；產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的多個降壓信號；將該多個降壓信號分別耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；以及分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號。
12. 一種用於一LCD顯示裝置的驅動電路，其包含：一控制信號產生電路，用於產生多個控制信號；一或多個降壓電路，用於產生與該LCD顯示裝置中的一液晶陣列所輸出的一共用電壓反饋信號相對應的一或多個降壓信號，其中該一或多個降壓信號會耦合於該多個控制信號，以產生多個耦合信號；多個放大電路，用於分別放大該多個耦合信號，以產生多個伽瑪校正信號；以及一驅動信號產生電路，耦接於該多個放大電路，用於依據該多個 伽瑪校正信號產生多個驅動信號。
13. 如請求項12的驅動電路，其另包含：多個電容，分別耦接於該多個放大電路與該一或多個降壓電路之間。
14. 如請求項12的驅動電路，其中該控制信號產生電路包含多個數位至類比轉換器，用來產生該多個控制信號。
15. 如請求項12的驅動電路，其中該多個降壓電路是多個分壓電路。
16. 如請求項12的驅動電路，其中該多個降壓電路中的各降壓電路皆包含一可變電阻裝置。
17. 如請求項16的驅動電路，其中該可變電阻裝置包含：多個並聯的電阻；以及多個並聯的開關，分別耦接於該多個並聯的電阻。
18. 如請求項12的驅動電路，其中該多個放大電路具有相同的增益。
19. 如請求項12的驅動電路，其中該多個放大電路中的至少一個放大電路的增益與該多個放大電路中的其他放大電路不同。
20. 如請求項12~19中任一項的驅動電路，其中該驅動電路中的降壓電路的個數只有一個。
21. 如請求項12~19中任一項的驅動電路，其中該驅動電路中包含多個降壓電路。