TWI543524B - 伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移之方法 - Google Patents

伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移之方法 Download PDF

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TWI543524B
TWI543524B TW103108433A TW103108433A TWI543524B TW I543524 B TWI543524 B TW I543524B TW 103108433 A TW103108433 A TW 103108433A TW 103108433 A TW103108433 A TW 103108433A TW I543524 B TWI543524 B TW I543524B
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Description

伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移之方法
本發明是有關於一種伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移之方法，特別是關於一種可消除伽瑪參考電壓之偏移的伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移方法。
請參照第1圖，其係繪示液晶顯示器之源極驅動器10的功能方塊示意圖。源極驅動器10包含具有運算放大器OP1-OPn之運算放大器電路12、包含電阻R1-Ri之電阻串、數位至類比轉換器14、輸出緩衝器以及開關電路。源極驅動器10從參考電壓供應器(未繪示)獲得複數個參考電壓VR1-VRn，並接收由通道ch1-chn傳送之像素值，以將這些像素值轉換為類比驅動電壓，然後再根據掃描的時間點和資料極性反轉的時間點，以並行(parallel)的方式將類比驅動電壓由這些通道傳送至相對應的一組資料線。
每一運算放大器OP1-OPn係用以作為每一參考電壓VR1-VRn之輸入緩衝器。在運算放大器接收並輸出參考電壓後，這些參考電壓被電阻R1-Ri切割，進而分別產生具 有正資料極性和負資料極性之兩組伽瑪電壓。這些伽瑪電壓接著被輸入至數位至類比轉換器14。針對每一個通道，數位至類比轉換器14可根據通道中的像素值和資料極性來輸出兩組伽瑪電壓中的一個相應伽瑪電壓。由數位至類比轉換器14所輸出之電壓接著會透過輸出緩衝器16來作為驅動電壓而被輸出。開關電路18係用來根據資料極性之轉換時間點來切換輸出通道間的連接，以實現不同的驅動模式，例如圖框反轉(frame inversion)、列反轉(row inversion)、行反轉(column inversion)、點反轉(dot inversion)等等。
然而，因為運算放大器具有固有輸出電壓偏移，且不同的運算放大器具有不同的固有輸出電壓偏移，因此這些運算放大器最後產生的輸出電壓也會具有不同的電壓偏移量。如此，將因為這些不同電壓偏移量而產生明顯的亮度差或色差，並進而形成所謂的“條紋(band mura)”。
本發明之一方面是在提供一種伽瑪運算放大器電路、源極驅動器與消除電壓偏移之方法。
根據本發明之一實施例，此伽瑪運算放大器電路包含第一開關電路、第一運算放大器、第二運算放大器以及第二開關電路。第一開關電路係用以接收第一參考電壓和第二參考電壓。第一開關電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。第一輸入端係用以接收第一參考電壓。第二輸入端係用以接收第二參考電壓。第 一輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之一者。第二輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之另一者。第一運算放大器係電性連接至第一開關電路之第一輸出端，以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之該者。第二運算放大器係電性連接至第一開關電路之第二輸出端，以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之該另一者。第二開關電路係電性連接至第一運算放大器和第二運算放大器。第二開關電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。第一輸入端係電性連接至第一運算放大器，以接收第一參考電壓和第二參考電壓中之該者。第二輸入端係電性連接至第二運算放大器，以接收第一參考電壓和該第二參考電壓中之該另一者。第一輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之該者。
根據本發明之另一實施例，此源極驅動器包含第一伽瑪運算放大器電路、第一電阻串以及數位至類比轉換器。第一伽瑪運算放大器電路包含第一開關電路、第一運算放大器、第二運算放大器以及第二開關電路。第一開關電路係用以接收第一參考電壓和第二參考電壓。第一開關電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。第一輸入端係用以接收第一參考電壓。第二輸入端係用以接收第二參考電壓。第一輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之一者。第二輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之另一者。第一運算放大器係電性連接至第一開關電路之第一輸出端，以輸出第 一參考電壓和第二參考電壓中之該者。第二運算放大器係電性連接至第一開關電路之第二輸出端，以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之該另一者。第二開關電路係電性連接至第一運算放大器和第二運算放大器。第二開關電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端。第一輸入端係電性連接至第一運算放大器，以接收第一參考電壓和第二參考電壓中之該者。第二輸入端係電性連接至第二運算放大器，以接收第一參考電壓和該第二參考電壓中之該另一者。第一輸出端係用以輸出第一參考電壓和第二參考電壓中之該者。第一電阻串係電性連接至第二開關電路之第一輸出端和第二輸出端，其中第一電阻串係用以將第一參考電壓與第二參考電壓間之電壓差切割為複數個子電壓。數位至類比轉換器係電性連接至第一電阻串，以接收上述之子電壓、第一參考電壓以及第二參考電壓。
根據本發明之再一實施例，在此消除電壓偏移之方法中，首先提供第一開關電路、第二開關電路、第一運算放大器以及第二運算放大器。然後，進行正極性控制階段和負極性控制階段。在正極性控制階段中，首先控制第一開關電路，以透過第一開關電路之第一輸出端來輸出第一參考電壓至第一運算放大器，以及透過第一開關電路之第二輸出端來輸出第二參考電壓至第二運算放大器。然後，利用第一運算放大器來輸出第一參考電壓至第二開關電路之第一輸入端。接著，利用第二運算放大器來輸出第二參 考電壓至第二開關電路之第二輸入端。接著，控制第二開關電路，以透過第二開關電路之第一輸出端來輸出第一參考電壓，以及透過第二開關電路之第二輸出端來輸出第二參考電壓。在負極性控制階段中，首先控制第一開關電路，以透過第一開關電路之第二輸出端來輸出第一參考電壓至第二運算放大器，以及透過第一開關電路之第一輸出端來輸出第二參考電壓至第一運算放大器。然後，利用第一運算放大器來輸出第二參考電壓至第二開關電路之第一輸入端。接著，利用該第二運算放大器來輸出該第一參考電壓至該第二開關電路之該第二輸入端。然後，控制第二開關電路，以透過第二開關電路之第一輸出端來輸出第一參考電壓，以及透過第二開關電路之第二輸出端來輸出第二參考電壓。
在本發明之實施例中，在資料極性反轉前之所有正極性訊號以及在資料極性反轉後之所有負極性訊號皆通過相同的運算放大器。類似地，在資料極性反轉前之所有負極性訊號以及在資料極性反轉後之所有正極性訊號皆通過相同的運算放大器。如此，資料極性反轉前之所有正極性訊號以及在資料極性反轉後之所有負極性訊號皆會具有相同的電壓偏差量，而資料極性反轉前之所有負極性訊號以及在資料極性反轉後之所有正極性訊號皆亦會具有相同的電壓偏差量，藉此即可消除“條紋(band mura)”現象。
10‧‧‧源極驅動器
12‧‧‧運算放大器電路
14‧‧‧數位至類比轉換器
16‧‧‧輸出緩衝器
18‧‧‧開關電路
210‧‧‧伽瑪運算放大器電路
212‧‧‧第一開關電路
212a、212b‧‧‧輸入端
212c、212d‧‧‧輸出端
214‧‧‧第一運算放大器
216‧‧‧第二運算放大器
218‧‧‧第二開關電路
218a、218b‧‧‧輸入端
218c、218d‧‧‧輸出端
300‧‧‧源極驅動器
310a-310i‧‧‧伽瑪運算放大器電路
322、324‧‧‧電阻串
324a、324b‧‧‧連接點
326‧‧‧數位至類比轉換器
ch1-chn‧‧‧通道
OP1-OPn‧‧‧運算放大器
R1-Ri‧‧‧電阻
VR1-VRn‧‧‧參考電壓
VGMA1-VGMA10‧‧‧伽瑪電壓
Vr1、Vr14‧‧‧參考電壓
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖係繪示液晶顯示器之源極驅動器的功能方塊示意圖。
第2圖係繪示根據本發明實施例之伽瑪運算放大器電路之電路架構示意圖。
第2A圖和第2B圖係繪示當伽瑪運算放大器電路根據伽瑪資料極性反轉時間來操作的電路示意圖。
第3圖係繪示根據本發明實施例之源極驅動器的電路架構示意圖。
第3A圖和第3B圖係繪示根據本發明實施例之源極驅動器操作的電路示意圖。
請參照第2圖，其係繪示根據本發明實施例之伽瑪運算放大器電路210之電路架構示意圖。伽瑪運算放大器電路210包含第一開關電路212、第一運算放大器214、第二運算放大器216以及第二開關電路218。伽瑪運算放大器電路210係用以作為參考電壓Vr1和Vr14之輸入緩衝器。在本實施例中，參考電壓Vr1係用以作為正極性訊號，而參考電壓Vr14係用以作為與正極性訊號匹配之負極性訊號。在其他的實施例中，參考電壓Vr14係用以作為正極性訊號，而參考電壓Vr1係用以作為與正極性訊號匹配之負極性訊號。再者，在本實施例中，第一開關電路212和第二開關電路218為多工器(multiplexer)，但本發明之實施例 並不受限於此。
第一開關電路212包含輸入端212a、輸入端212b、輸出端212c以及輸出端212d。輸入端212a和212b係用以接收參考電壓Vr1和Vr14，而輸出端212c和212d係用以輸出參考電壓Vr1和Vr14至第一運算放大器214和第二運算放大器216。
第一運算放大器214和第二運算放大器216係接收參考電壓Vr1和Vr14，然後將參考電壓Vr1和Vr14輸出至第二開關電路218，以對參考電壓Vr1和Vr14進行緩衝。在本實施例中，第一運算放大器214和第二運算放大器216為軌對軌(rail-to-rail)運算放大器。
第二開關電路218包含輸入端218a、輸入端218b、輸出端218c以及輸出端218d。輸入端218a和218b係用以接收參考電壓Vr1和Vr14，而輸出端218c和218d係用以輸出參考電壓Vr1和Vr14。
請參照第2A圖和第2B圖，其係繪示當伽瑪運算放大器電路210根據伽瑪資料極性反轉時間來操作的電路示意圖。如第2A圖所示，第一開關電路212係透過輸出端212c來輸出參考電壓Vr1，以及透過輸出端212d來輸出參考電壓Vr14。參考電壓Vr1和參考電壓Vr14係透過第一運算放大器214和第二運算放大器216來被分別傳送至第二開關電路218之輸入端點218a和218b，其中輸入端218a係接收參考電壓Vr1，而輸入端218b係接收參考電壓Vr14。接著，第二開關電路係透過輸出端218c來輸出參考電壓 Vr1，以及透過輸出端218d來輸出參考電壓Vr14。
如第2B圖所示，當資料極性反轉時，第一開關電路212係透過輸出端212c來輸出參考電壓Vr14，以及透過輸出端212d來輸出參考電壓Vr1。參考電壓Vr14和參考電壓Vr1係透過第一運算放大器214和第二運算放大器216來被分別傳送至第二開關電路218之輸入端點218a和218b，其中輸入端218a係接收參考電壓Vr14，而輸入端218b係接收參考電壓Vr1。接著，第二開關電路係透過輸出端218c來輸出參考電壓Vr1，以及透過輸出端218d來輸出參考電壓Vr14。
在本實施例中，第一開關電路212和第二開關電路218被控制切換來使得參考電壓Vr1和Vr14通過相同的運算放大器，如此參考電壓Vr1和Vr14可具有相同的電壓偏移量。因為參考電壓Vr1和Vr14具有相同的電壓偏移量，故“條紋”現象可因此消除。
例如，對於第一運算放大器214而言，參考電壓Vr1先通過第一運算放大器214。然後，當資料極性反轉時，參考電壓Vr14通過第一運算放大器214。如此，資料極性反轉之前的參考電壓Vr1以及資料極性反轉之後的參考電壓Vr14皆通過第一運算放大器214。又例如，對於第二運算放大器216而言，參考電壓Vr14先通過第二運算放大器216。然後，當資料極性反轉時，參考電壓Vr1通過第二運算放大器216。如此，資料極性反轉之前的參考電壓Vr14以及資料極性反轉之後的參考電壓Vr1皆通過第二運算放 大器216。
請參照第3圖，其係繪示根據本發明實施例之源極驅動器300的電路架構示意圖。源極驅動器300包含複數個伽瑪運算放大器電路310a-310i、電阻串322和324、數位至類比轉換器326以及其他電路例如輸出緩衝器和開關電路(未繪示)等等。每一伽瑪運算放大器電路310a-310i之架構係實質相同於伽瑪運算放大器電路210之架構。電阻串322係電性連接於伽瑪運算放大器電路310a以及伽瑪運算放大器電路310b-310i。
電阻串322係用以將參考電壓Vr1與Vr14之間的電壓差分割為複數個子電壓。這些子電壓與參考電壓Vr1和Vr14係用來作為伽瑪電壓，並由伽瑪運算放大器電路310b-310i所接收。伽瑪運算放大器電路310b-310i係用以作為這些伽瑪電壓的緩衝器。例如，伽瑪運算放大器電路310b係接收伽瑪電壓VGMA1和VGMA2，以對伽瑪電壓VGMA1和VGMA2進行緩衝。又例如，伽瑪運算放大器電路310i係接收伽瑪電壓VGMA9和VGMA10，以對伽瑪電壓VGMA9和VGMA10進行緩衝。
電阻串324係電性連接於伽瑪運算放大器電路310b-310i與數位至類比轉換器326之間，以提供伽瑪電壓給數位至類比轉換器326。再者，電阻串324可更進一步地將伽瑪電壓分割，以提供更多伽瑪電壓給數位至類比轉換器326。在本實施例中，伽瑪運算放大器電路310b-310i之輸出端218c係以預設的排列順序(從電阻串324之第一個 連接點324a開始)來電性連接至電阻串324的電阻，而伽瑪運算放大器電路310b-310i之輸出端218d係以另一預設的排列順序(從電阻串324之最後一個連接點324b開始)來電性連接至電阻串324的電阻。
例如，伽瑪運算放大器電路310b之輸出端218c係電性連接至電阻串324的第一個連接點324a，然後伽瑪運算放大器電路310c-310i之輸出端218c係以每隔三個電阻之方式來電性連接至電阻串324的連接點。又例如，伽瑪運算放大器電路310b之輸出端218d係電性連接至電阻串324的最後一個連接點324b，然後伽瑪運算放大器電路310c-310i之輸出端218d係以每隔三個電阻之方式來電性連接至電阻串324的連接點。值得一提的是，連接和排列的順序並不受限於本實施例。
請參照第3A圖和第3B圖，其係繪示源極驅動器300之操作的電路示意圖。源極驅動器300之操作包含正極性控制階段和負極性控制階段。正極性控制階段和負極性控制階段係根據驅動模式例如圖框反轉(frame inversion)、列反轉(row inversion)、行反轉(column inversion)、點反轉(dot inversion)、兩點線反轉(two dot lines inverstion)等來進行切換。
如第3A圖所示，在正極性控制階段中，伽瑪運算放大器電路310a-310i之第一開關電路212係將輸入端212a電性連接至輸出端212c，以及將輸入端212b電性連接至輸出端212d。如此，正極性訊號(例如，參考電壓Vr1和伽瑪 電壓VGMA1)係出現在輸出端212c，而負極性訊號(例如，參考電壓Vr14和伽瑪電壓VGMA2)係出現在輸出端212d。然後，伽瑪運算放大器電路310a-310i之第二開關電路218係將輸入端218a電性連接至輸出端218c，以及將輸入端218b電性連接至輸出端218d。如此，正極性訊號(例如，參考電壓Vr1和伽瑪電壓VGMA1)係出現在輸出端218c，而負極性訊號(例如，參考電壓Vr14和伽瑪電壓VGMA2)係出現在輸出端218d。
如第3B圖所示，在負極性控制階段中，伽瑪運算放大器電路310a-310i之第一開關電路212係將輸入端212a電性連接至輸出端212d，以及將輸入端212b電性連接至輸出端212c。如此，正極性訊號(例如，參考電壓Vr1和伽瑪電壓VGMA1)係出現在輸出端212d，而負極性訊號(例如，參考電壓Vr14和伽瑪電壓VGMA2)係出現在輸出端212c。然後，伽瑪運算放大器電路310a-310i之第二開關電路218係將輸入端218a電性連接至輸出端218d，以及將輸入端218b電性連接至輸出端218c。如此，正極性訊號(例如，參考電壓Vr1和伽瑪電壓VGMA1)係出現在輸出端218d，而負極性訊號(例如，參考電壓Vr14和伽瑪電壓VGMA2)係出現在輸出端218c。
在上述實施例中，在資料極性反轉前之所有正極性訊號以及在資料極性反轉後之所有負極性訊號皆通過相同的運算放大器。類似地，在資料極性反轉前之所有負極性訊號以及在資料極性反轉後之所有正極性訊號皆通過相同 的運算放大器。如此，資料極性反轉前之所有正極性訊號以及在資料極性反轉後之所有負極性訊號皆會具有相同的電壓偏差量，而資料極性反轉前之所有負極性訊號以及在資料極性反轉後之所有正極性訊號皆亦會具有相同的電壓偏差量，藉此即可消除“條紋”現象。另外，對於使用本發明實施例之伽瑪運算放大器電路的顯示器而言，即使顯示器為了省電而操作在較低的圖框率(frame rate)下，也仍然可以消除“條紋”現象。例如，當顯示器操作在低圖框率模式下，伽瑪運算放大器電路之開關電路的開關頻率可能會隨之降低。然而，伽瑪運算放大器電路仍可在較低的開關頻率情況下，消除“條紋”現象。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
212‧‧‧第一開關電路
212a、212b‧‧‧輸入端
212c、212d‧‧‧輸出端
214‧‧‧第一運算放大器
216‧‧‧第二運算放大器
218‧‧‧第二開關電路
218a、218b‧‧‧輸入端
218c、218d‧‧‧輸出端
300‧‧‧源極驅動器
310a-310i‧‧‧伽瑪運算放大器電路
322、324‧‧‧電阻串
324a、324b‧‧‧連接點
326‧‧‧數位至類比轉換器
VGMA1-VGMA10‧‧‧伽瑪電壓
Vr1、Vr14‧‧‧參考電壓

Claims (6)

  1. 一種源極驅動器，包含：一第一伽瑪運算放大器電路，包含：一第一開關電路，用以接收一第一參考電壓和一第二參考電壓，其中該第一開關電路包含：一第一輸入端，用以接收該第一參考電壓；一第二輸入端，用以接收該第二參考電壓；一第一輸出端，用以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之一者；以及一第二輸出端，用以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之另一者；一第一運算放大器，電性連接至該第一開關電路之該第一輸出端，以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之該者；一第二運算放大器，電性連接至該第一開關電路之該第二輸出端，以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之該另一者；以及一第二開關電路，電性連接至該第一運算放大器和該第二運算放大器，其中該第二開關電路包含：一第一輸入端，電性連接至該第一運算放大器，以接收該第一參考電壓和該第二參考電壓中之該者；一第二輸入端，電性連接至該第二運算放大器，以接收該第一參考電壓和該第二參考電壓中之 該另一者；一第一輸出端，用以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之該者；以及一第二輸出端，用以輸出該第一參考電壓和該第二參考電壓中之該另一者；一第一電阻串，電性連接至該第二開關電路之該第一輸出端和該第二輸出端，其中該第一電阻串係用以將該第一參考電壓與該第二參考電壓間之電壓差切割為複數個子電壓；以及一數位至類比轉換器，電性連接至該第一電阻串，以接收該些子電壓、該第一參考電壓以及該第二參考電壓。
  2. 如請求項第1項所述之源極驅動器，更包含：複數個第二伽瑪運算放大器電路，電性連接於該第一電阻串與該數位至類比轉換器之間，以接收該些子電壓、該第一參考電壓以及該第二參考電壓；以及一第二電阻串，電性連接於該些第二伽瑪運算放大器電路與該數位至類比轉換器之間。
  3. 如請求項第2項所述之源極驅動器，其中每一該些第二伽瑪運算放大器電路之架構係實質相同於該第一伽瑪運算放大器電路之架構。
  4. 一種消除電壓偏移之方法，包含：提供一第一開關電路、一第二開關電路、一第一運算放 大器以及一第二運算放大器；進行一正極性控制階段，包含：控制該第一開關電路，以透過該第一開關電路之一第一輸出端來輸出一第一參考電壓至該第一運算放大器，以及透過該第一開關電路之一第二輸出端來輸出一第二參考電壓至該第二運算放大器；利用該第一運算放大器來輸出該第一參考電壓至該第二開關電路之一第一輸入端；利用該第二運算放大器來輸出該第二參考電壓至該第二開關電路之一第二輸入端；控制該第二開關電路，以透過該第二開關電路之一第一輸出端來輸出該第一參考電壓，以及透過該第二開關電路之一第二輸出端來輸出該第二參考電壓；以及進行一負極性控制階段，包含：控制該第一開關電路，以透過該第一開關電路之該第二輸出端來輸出該第一參考電壓至該第二運算放大器，以及透過該第一開關電路之該第一輸出端來輸出該第二參考電壓至該第一運算放大器；利用該第一運算放大器來輸出該第二參考電壓至該第二開關電路之該第一輸入端；利用該第二運算放大器來輸出該第一參考電壓至該第二開關電路之該第二輸入端；控制該第二開關電路，以透過該第二開關電路之該第一輸出端來輸出該第一參考電壓，以及透過該第二開關電路之一第二輸出端來輸出該第二參考電壓； 利用一第一電阻串來將該第一參考電壓與該第二參考電壓間之電壓差切割為複數個子電壓；以及利用一數位至類比轉換器來轉換該些子電壓、該第一參考電壓以及該第二參考電壓。
  5. 如請求項第4項所述之消除電壓偏移之方法，其中該第二伽瑪運算放大器電路之架構係實質相同於該第一伽瑪運算放大器電路之架構。
  6. 如請求項第4項所述之消除電壓偏移之方法，其中該第一參考電壓為一正極性訊號，而該第二參考電壓為一負極性訊號，該負極性訊號係與該正極性訊號匹配。
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