伽馬開關放大器的製作方法
2023-11-01 18:54:52 2
專利名稱：伽馬開關放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電子設備的顯示器。更一般地，本發明涉及用於為用於液晶顯示器中的顯示面板提供伽馬設定電壓的放大器。
背景技術：
顯示器被用於筆記本電腦、電視、以及其他電子設備。像大多數電子設備一樣，顯示器必須校準以精確地顯示視頻和圖像。例如，顯示器的伽馬響應為了最優的顯示和運行而被校準。沒有合適的校準，顯示器上的圖像可能與照相機捕獲的原始圖像不同。「伽馬轉移」功能體現了照相機所捕獲的光與相應的像素電壓之間的關係。圖IA是一個這樣的關係的曲線圖20，對於Y 而言V = Lin1/y。這樣的伽馬轉移函數典型地代表了由真空管照相機所捕獲的光。當從這些電壓再生圖像時，顯示裝置必須考慮該非線性關係。電視陰極射線管(CRT)具有幾乎是真空管照相機的伽馬轉移函數的倒數的伽馬轉移函數。當CRT顯示由真空管照相機所捕獲的視頻圖像時，CRT顯示器的伽馬轉移函數實質上消除了真空管照相機伽馬轉移函數的響應。圖IB是對於CRT顯示器的一個這樣關係的曲線圖30，其中對於Y 2而言Ltm = Vy。CRT的「伽馬校正」因而是固有的，如果需要也僅需要很少的額外處理以精確地顯示視頻圖像。換言之，由具有響應曲線圖20的照相機所捕獲的並由具有響應曲線圖30的CRT所顯示的視頻圖像將具有基本上線性的輸出。然而，其他類型的顯示器，諸如液晶顯示器(IXD)，具有不同於CRT的轉移特性，因而需要不同的伽馬校正以精確地顯示視頻圖像。圖2是一個這樣關係的曲線圖40。因為顯示器由於製造商、型號甚至由於個別面板而不同，所以每一個顯示器需要其自身的伽馬校正從而使得顯示器實現線性響應、或任何其他期望的響應。伽馬校正作為提供給驅動顯示器的源驅動晶片的伽馬校正信號而得以提供。伽馬校正信號使用適當的伽馬應用電路而得以提供。在傳統顯示面板的組裝期間，伽馬校正信號能夠通過電子地調節與伽馬應用電路相關聯的參數而被校準。在某些處理中，技術人員觀察顯示器上的測試圖像並通過經驗的嘗試錯誤法而手動地調節伽馬應用電路，直到圖像被正確地顯示。在其他處理中，伽馬校正信號校準能夠通過監控顯示器面板並將檢測到的顯示器特性輸入軟體算法以確定合適的伽馬校正信號而得以實施。所確定的合適的伽馬校正信號然後由伽馬應用電路所設定。合適的伽馬校正信號然後被存儲於非易失性存儲器或為了顯示器的壽命而由顯示器控制器板上的電阻器串所設置。傳統的伽馬應用電路使用AB類放大器來產生提供給源驅動器晶片的伽馬校正信號。圖3示出了示例性的傳統伽馬應用電路10。數模轉換器(DAC) 2接收代表存儲於存儲器的合適的伽馬校正信號的數字碼作為輸入。DAC 2輸出轉換的模擬信號到放大器4的第一輸入。放大器4是AB類運算放大器。放大器4的第二輸入是反饋信號。放大器4由模擬電源電壓AVDD供電。放大器4的輸出是被提供給一個或多個源驅動器晶片6中的每一個的伽馬校正信號。對於AC地，源驅動器輸入阻抗能被建模為等效電阻和建模為電容。伽馬校正信號大體上是恆定的。伽馬應用電路10包括從AB類放大器4的輸出到AB類放大器4的第二輸入的本地反饋。 伽馬校正信號使源驅動器晶片的伽馬轉移函數失真以校正顯示器的非線性行為。使源驅動器晶片的伽馬轉移函數失真調節顯示器的響應。在某些應用中，顯示器的響應被調節以實現線性轉移函數。典型的AB類放大器的輸出級包括兩個互補電晶體，配置用於放出電流和吸收電流。AB類放大器中的電晶體工作在線性模式下。典型的AB類放大器的輸出級的功率效率最多為50%。
發明內容
依照本發明的原理，具有顯示器的電子設備被配置為向每一個驅動顯示器的源驅動器晶片提供伽馬校正信號。伽馬校正信號由耦接到每一個源驅動器晶片的伽馬應用電路提供。伽馬應用電路包括配置用於輸出伽馬校正信號的開關放大器和耦接於開關放大器的輸出與每一個源驅動器晶片的輸入之間的可選濾波器。開關放大器作用為相比於傳統的伽馬應用電路具有改進的功率效率的開關電源。在一方面，揭示了用於驅動具有一個或多個源驅動器晶片的顯示器的電子設備。該電子設備包括耦接到一個或多個源驅動器晶片的伽馬應用電路以為一個或多個源驅動器晶片中的每一個提供伽馬校正信號，其中伽馬應用電路包括開關放大器，其被配置為輸出用於形成伽馬校正信號的開關波形。在某些實施例中，顯示器是液晶顯示器。在某些實施例中，開關放大器耦接到模擬電壓電源。在某些實施例中，從開關放大器輸出的電壓範圍在大約200mV與模擬電壓電源的200mV內之間。在另一些實施例中，從開關放大器輸出的電壓範圍在大約IOOmV與模擬電壓電源的IOOmV內之間。在另一些實施例中，從開關放大器輸出的電壓範圍在大約IOmV與模擬電壓電源的IOmV內之間。在某些實施例中，開關放大器是D類放大器。在某些實施例中，開關放大器的功率效率等於或大於80%。在某些實施例中，電子設備還包括耦接於開關放大器與一個或多個源驅動器晶片之間的濾波器。在該實施例中，伽馬應用電路還可以包括電感器，其中濾波器包括電感器和一個或多個源驅動器晶片的電容。在該實施例中，電子設備還能包括電容器，其中濾波器也包括該電容器。在某些實施例中，電子設備還能包括耦接到開關放大器的控制電路，其中該控制電路被配置為控制開關放大器以調整開關波形的佔空比。在另一方面，揭示了用於驅動具有一個或多個源驅動器晶片的顯示器的電子設備。該電子設備包括耦接到一個或多個源驅動器晶片的伽馬應用電路以為一個或多個源驅動器晶片中的每一個提供伽馬校正信號，其中伽馬應用電路包括被配置為輸出開關波形的D類開關放大器和耦接到該D類放大器的輸出並被配置為接收開關波形並輸出伽馬校正信號的電感器。在另一方面，揭示了一種驅動具有一個或多個源驅動器晶片的顯示器的方法。該方法包括使用開關放大器提供開關波形；從開關波形形成伽馬校正信號；以及將伽馬校正信號提供給一個或多個源驅動器晶片。
圖IA和圖IB分別是真空管照相機和陰極射線管顯示器的轉移函數；圖2是液晶顯示器的轉移函數； 圖3示出了示例性的傳統伽馬應用電路；圖4示出了包括根據本發明的一個實施例的伽馬應用電路的伽馬校正系統的概念圖；圖5示出了源驅動器晶片之一的示例性的輸入級的概念電路圖；圖6示出了包括控制電路的圖4的概念方框圖；圖7示出了包括根據本發明的另一實施例的伽馬應用電路的可替代伽馬校正系統的概念圖。
具體實施例方式本申請的實施例涉及伽馬應用電路。本領域技術人員應能理解，在此所描述的關於伽馬應用電路的以下詳細說明僅是說明性的，而並非意在以任何方式進行限定。本領域技術人員在本公開的基礎上將能夠容易地得到伽馬應用電路的其他實施例。現在將詳細地參考如附圖中所示的伽馬應用電路的實現方式。相同的附圖標記將被用於貫穿所有附圖以及以下的詳細說明，以指示相同和相似的部分。為了清楚，並非在此所描述的實施的所有的常規特徵均被示出和描述。當然應理解，在任一這樣的實際實現方式中，許多特定的實現方式決策將可能被制定以實現開發者的特定目標，諸如順應應用和商業相關的限制，並且這些特定目標能夠因為實現方式的不同和開發者的不同而變化。然而，應能理解，這樣的開發嘗試可能是複雜並且費時的，但對於具有本公開的益處的本領域普通技術人員而言將仍然是工程的常規任務。按照本申請的實施例，具有一個或多個源驅動器晶片和顯示器的電子設備還配備了伽馬應用電路，其具有開關放大器以向源驅動器晶片提供伽馬校正信號。在某些實施例中，開關放大器是D類放大器。開關放大器的輸出級包括一對被接通或斷開的互補電晶體，從而使得開關放大器有效地作用為開關電源。該開關放大器的功率效率至少為80%，這相比於使用AB類放大器的傳統伽馬應用電路而言是一個顯著的改進。如果必要，電感器和每一個源驅動器晶片的電容過濾開關放大器的輸出信號。該電感器可以是獨立的外部電感器或者集成的電感器。圖4示出了包括根據本發明的一個實施例的伽馬應用電路100的伽馬校正系統的概念圖。伽馬應用電路100包括DAC 102、開關運算放大器104、以及電感器110。伽馬應用電路100耦接到一個或多個源驅動器晶片106。DAC 102接收代表存儲於存儲器中的合適的伽馬校正信號的數字碼作為輸入。DAC 102輸出轉換後的模擬信號到開關放大器104的第一輸入。開關放大器104的第二輸入是反饋信號，其被表示為伽馬反饋。開關放大器104由模擬電源電壓AVDD供電。在某些實施例中，模擬電源電壓AVDD具有在大約8V至大約30V範圍之內的最大電壓。開關放大器104作用為開關電源並因而輸出開關波形，諸如如圖4所示。從開關放大器104輸出的開關波形被過濾，從而形成被提供給一個或多個源驅動器晶片106中的每一個的伽馬校正信號。濾波器包括電感器110和一個或多個源驅動器晶片106的電容。在某些實施例中，伽馬校正信號大體上恆定。每一個源驅動器晶片106內具有固有寄生電容。濾波器被設計為考慮該寄生電容。如果寄生電容不足以達到濾波器的設計考慮，則額外的電容可以被加到伽馬應用電路，諸如將電容器耦接到電感器110。使用開關放大器要求電感器110和任何額外電容的合適選擇以提供必要的電路穩定性和在改變輸出負載的情況下輸出到源驅動器晶片的伽馬 校正信號的快速瞬態響應。源驅動器輸入阻抗能被建模為等效電阻和建模為對AC地的電容。在某些應用中，來自開關放大器的瞬態輸出電流約為100毫安，其中當顯示器的水平線刷新時出現瞬態輸出電流。儘管圖4中示出了單個伽馬應用電路100被耦接到一個或多個源驅動器晶片106中的每一個，也可以預期其中使用多個伽馬應用電路的可替代的配置。在多個伽馬應用電路的情況下，每一個源驅動器晶片接收從多個伽馬應用電路的每一個輸出的伽馬校正信號。例如，在具有六個源驅動器晶片和十六個伽馬應用電路的系統中，十六個伽馬應用電路中的每一個的輸出被耦接到六個源驅動器晶片中的每一個，從而使得每一個源驅動器晶片接收十六個伽馬校正信號。額外的伽馬校正信號使得能夠更精細地調整顯示器響應。耦接到伽馬應用電路的負載是DC負載，其要求從伽馬應用電路輸出的DC電流。圖5示出了源驅動器晶片106之一的示例性輸入級的概念電路圖。該輸入級包括數模轉換器(DAC)，後接緩衝放大器，這對於源驅動器晶片的每一個通道N重複。在圖5的示例性電路中，DAC使用電阻器R串和多路器而得以實現。電阻器串被耦接到模擬電源電壓AVDD。在一個示例性應用中，8比特DAC包括具有256個電阻器R的電阻器串。多個抽頭點提供了到電阻器串的外部控制接入。抽頭點被耦接到電阻器串中的每一個電阻器R。每一個電阻器R的輸出被耦接到多路器，其輸出電阻器電壓輸出之一到緩衝放大器。在某些實施例中，離散的伽馬應用電路被耦接到抽頭點的選擇子集中的每一個。在另一些實施例中，離散的伽馬應用電路被耦接到每一個抽頭點。當沒有控制電壓被施加於抽頭點時，電阻器串的轉移函數是簡單的直線，這是因為每一個電阻器R具有相同的值。替代地，電阻器串能夠包括具有不完全相同的值的電阻器。在此情況下，當未施加控制電壓時，轉移函數可以是非線性的。如果期望不同的轉移函數曲線，諸如圖2的轉移函數曲線，則伽馬應用電路提供合適的控制電壓到相應的抽頭點以為源驅動器晶片產生所期望的轉移函數曲線。施加到抽頭點的電壓是由伽馬應用電路提供的伽馬校正信號。在具有六個源驅動器晶片和十六個伽馬應用電路的示例性系統中，使得十六個抽頭點可用於外部控制，十六個抽頭點中的每一個被耦接到十六個伽馬應用電路之一 O開關放大器104調整方波輸出的佔空比以產生所期望的電壓電平。在某些實施例中，控制電路112被耦接到開關放大器104，如圖6所示。控制電路112被耦接到開關電路104以調整開關波形的佔空比。
在某些實施例中，從開關放大器104輸出的電壓範圍在約200mV與AVDD電源電壓的200mV內之間。更優選地，從開關放大器104輸出的電壓範圍在約IOOmV與AVDD電源電壓的IOOmV內之間。進一步更優選地，從開關放大器104輸出的電壓範圍在約IOmV與AVDD電源電壓的IOmV內之間。伽馬應用電路100』的可替代配置被示於圖7。伽馬應用電路100』包括直接從開關放大器104的輸出到開關放大器104的第二輸入的本地反饋。在伽馬應用電路中使用開關放大器相比於使用AB類放大器的傳統伽馬應用電路的一個優點是功率效率的顯著改進。尤其是當應用於要求相對高的模擬電源電平(諸如8V至30V)的顯示器時，功率效率的改進還導致伽馬應用電路發熱的顯著降低。本申請已經以特定實施例的形式被描述，整合了 細節以便於理解伽馬應用電路的構造和運行的原理。不同附圖中示出和描述的許多元件能被互換以實現必要的結果，並且本說明書應被理解為也包含了這樣的互換。同樣地，此處對特定實施例的參引及其細節並非意在限制所附權利要求書的保護範圍。本領域技術人員應能理解，在不背離本申請的精神和範圍的情況下，可以對所選用於說明的實施例做出許多修改。
權利要求
1.ー種用於驅動具有ー個或多個源驅動器晶片的顯示器的電子設備，該電子設備包括 伽馬應用電路，其被耦接到所述ー個或多個源驅動器晶片以給所述ー個或多個源驅動器晶片中的每ー個提供伽馬校正信號，其中所述伽馬應用電路包括開關放大器，其被配置為輸出用於形成所述伽馬校正信號的開關波形。
2.根據權利要求I所述的電子設備，其中所述顯示器包括液晶顯示器。
3.根據權利要求I所述的電子設備，其中所述開關放大器被耦接到模擬電壓電源。
4.根據權利要求3所述的電子設備，其中從所述開關放大器輸出的電壓範圍在約200mV與所述模擬電壓電源的200mV內之間。
5.根據權利要求3所述的電子設備，其中從所述開關放大器輸出的電壓範圍在約IOOmV與所述模擬電壓電源的IOOmV內之間。
6.根據權利要求3所述的電子設備，其中從所述開關放大器輸出的電壓範圍在約IOmV與所述模擬電壓電源的IOmV內之間。
7.根據權利要求I所述的電子設備，其中所述開關放大器包括D類放大器。
8.根據權利要求I所述的電子設備，其中所述開關放大器的功率效率等於或大於80%。
9.根據權利要求I所述的電子設備，還包括耦接於所述開關放大器與所述ー個或多個源驅動器晶片之間的濾波器。
10.根據權利要求9所述的電子設備，其中所述伽馬應用電路還包括電感器，其中所述濾波器包括所述電感器和所述ー個或多個源驅動器晶片的電容。
11.根據權利要求10所述的電子設備，其中所述伽馬應用電路還包括電容器，其中所述濾波器還包括該電容器。
12.根據權利要求I所述的電子設備，還包括耦接到所述開關放大器的控制電路，其中所述控制電路被配置為控制所述開關放大器以調整所述開關波形的佔空比。
13.ー種用於驅動具有一個或多個源驅動器晶片的顯示器的電子設備，該電子設備包括 伽馬應用電路，其被耦接到所述ー個或多個源驅動器晶片以給所述ー個或多個源驅動器晶片中的每ー個提供伽馬校正信號，其中所述伽馬應用電路包括被配置為輸出開關波形的D類開關放大器和耦接到所述D類放大器的輸出並被配置為接收所述開關波形並輸出所述伽馬校正信號的電感器。
14.根據權利要求13所述的電子設備，其中所述顯示器包括液晶顯示器。
15.根據權利要求13所述的電子設備，其中所述D類開關放大器被耦接到模擬電壓電源。
16.根據權利要求15所述的電子設備，其中從所述D類開關放大器輸出的電壓範圍在約200mV與所述模擬電壓電源的200mV內之間。
17.根據權利要求15所述的電子設備，其中從所述D類開關放大器輸出的電壓範圍在約IOOmV與所述模擬電壓電源的IOOmV內之間。
18.根據權利要求15所述的電子設備，其中從所述D類開關放大器輸出的電壓範圍在約IOmV與所述模擬電壓電源的IOmV內之間。
19.根據權利要求13所述的電子設備，其中所述D類開關放大器的功率效率等於或大於 80%。
20.根據權利要求13所述的電子設備，還包括耦接於所述D類開關放大器與所述ー個 或多個源驅動器晶片之間的濾波器。
21.根據權利要求20所述的電子設備，其中所述伽馬應用電路還包括電感器，其中所述濾波器包括所述電感器和所述ー個或多個源驅動器晶片的電容。
22.根據權利要求21所述的電子設備，其中所述伽馬應用電路還包括電容器，其中所述濾波器還包括該電容器。
23.根據權利要求13所述的電子設備，還包括耦接到所述D類開關放大器的控制電路，其中所述控制電路被配置為控制所述D類開關放大器以調整所述開關波形的佔空比。
24.一種驅動具有一個或多個源驅動器晶片的顯示器的方法，該方法包括 a.使用開關放大器以提供開關波形； b.從所述開關波形形成伽馬校正信號；以及 c.將所述伽馬校正信號提供給所述ー個或多個源驅動器晶片。
全文摘要
本發明公開了一種伽馬開關放大器。具有顯示器的電子設備被配置為給驅動該顯示器的每一個源驅動器晶片提供伽馬校正信號。伽馬校正信號由耦接到每一個源驅動器晶片的伽馬應用電路提供。伽馬應用電路包括被配置為輸出開關波形的開關放大器、以及輸入開關波形並輸出伽馬校正信號到每一個源驅動器晶片的輸入的濾波器。該開關放大器作用為相比於傳統伽馬應用電路具有改進的功率效率的開關電源。
文檔編號G09G3/20GK102682725SQ20121004820
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月24日 優先權日2011年2月25日
發明者R·B·庫 申請人:馬克西姆綜合產品公司