专利名称：依据屏幕的输入阻抗校正驱动电压的显示控制电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种显示控制电路，特别是涉及一种可依据屏幕的输入阻抗校正显示驱动电压的显示控制电路。
背景技术：
请参阅图1，图1为已知计算机系统10的功能方块示意图。其包含有一中央处理器(CPU)12，一北桥电路14，一系统存储器16，一显示控制电路18，以及一屏幕20。中央处理器12用来控制计算机系统10的运作，北桥电路14用来协调系统存储器16、显示控制电路18以及中央处理器12之间的讯号传输，系统存储器16用来存储中央处理器12的运算数据，而显示控制电路18则用来输出图像讯号以驱动屏幕20显示画面。显示控制电路18包含有一显示芯片22，一显示存储器24，以及一数字/模拟转换电路26，此外，显示存储器24中还包括一运算数据寄存区块28以及一图像数据寄存区块30。显示芯片22可执行2D及3D图形运算，并存储在数据寄存区块28，且将对应屏幕20上每一像素(pixel)的显示数据(对应像素的灰阶值(gray level))记录在图像数据寄存区块30，然后，数字/模拟转换电路26便将图像数据寄存区块30内显示数据(数字讯号)转换为相对应显示驱动电压(模拟讯号)，并输出至屏幕20来显示。
以阴极射线管(cathode ray tube，CRT)屏幕来说，显示控制电路18的制造，是依据屏幕的标准输入阻抗75欧姆，来设定显示数据(数字讯号)与显示驱动电压(模拟讯号)之间的转换关系，因此当同一显示控制电路18用来驱动不同的屏幕20时，由于不同的屏幕20可能具有的输入阻抗为(75±ΔR)欧姆，因此造成同一显示数据在不同的屏幕20上输出不同亮度的图像画面，因此造成显示质量不佳。
发明内容
因此本发明的主要目的在于提供一种可依据屏幕的输入阻抗校正显示驱动电压的显示控制电路，使屏幕所显示的图像画面具有一致的显示质量。
为了实现上述目的，本发明提供一种显示控制电路，适用在一屏幕上，包含一显示芯片，传送一显示数据；以及一转换电路，将该显示数据转换为一显示驱动电压，该转换电路包含有一电流镜电路，依据一参考电流及该显示数据，产生与该参考电流具有一电流比率的一输出电流，该输出电流传送到该屏幕，产生对应该显示驱动电压；以及一电压校正电路，依据该显示驱动电压及一预定显示驱动电压，修正该电流比率，以调整该输出电流，使该显示驱动电压趋近该预定显示驱动电压。
本发明还提供一种校正一显示驱动电压的方法，其包含有依据一参考电流，使一显示数据转换成与该参考电流具有一电流比率的一输出电流，该输出电流并产生对应该显示驱动电压；以及比较该显示驱动电压及一预定显示驱动电压后，修正该电流比率，以调整该输出电流，使该显示驱动电压趋近该预定显示驱动电压。
图1为已知计算机系统的功能方块示意图；图2为本发明计算机系统的功能方块示意图；图3为图2所示的数字/模拟转换电路的电路示意图；图4为图3所示的电流比率控制电路的电路示意图；和图5为图3所示的状态机的运作示意图。
附图标号说明10、50计算机系统12、52中央处理器14、54北桥电路 16、56系统存储器18、58显示控制电路 20、60屏幕22、62显示芯片 24、64显示存储器26、66数字/模拟转换电路 28、70运算数据寄存区块30、72图像数据寄存区块 68电压校正电路74、90运算放大器75、86电阻76电流比率控制电路 78状态机
82、83a、 晶体管88a、88b、88c 电流比率设定单元83b、83c、84、85、90a、90b、91a、91b、92a、92b、93a、93b、93c具体实施方式
请参阅图2，图2为本发明计算机系统50的功能方块示意图。其与图1相同之处在此不再重复说明，其中与图1最大的不同之处在于数字/模拟转换电路66中设置有一电压校正电路(voltage calibration circuit)68。而电压校正电路68是依据屏幕60的输入阻抗来校正该显示驱动电压，并输出校正后的显示驱动电压至屏幕60，以驱动屏幕60上的像素输出的画面。
请参阅图3，图3为图2所示的数字/模拟转换电路66的电路示意图。数字/模拟转换电路66是使用电流镜(current mirror)架构来产生输出电流Iout。运算放大器(operational amplifier，OP)74用来作为一缓冲器(buffer)，端点A的电压电平为一参考电压Vref，流经电阻75的参考电流Iref为(Vref/R1)，由于参考电压Vref与电阻值R1为定值，所以参考电流Iref可视为一电流源。当电流比率控制电路76未启动，端点A可视为直接连接于端点B。晶体管82与晶体管83a之间形成一电流镜的架构，即晶体管82、83a构成的两电流路径所传导的电流间对应一比例关系；同样地，晶体管82与晶体管83b形成一电流镜架构，以及晶体管82与晶体管83c形成一电流镜架构，实际上可有n个晶体管与晶体管82以电流镜方式产生多个镜电流In-1、In-2……、I0。假设晶体管83a的通道宽度/长度比(W/L ratio)为晶体管82的通道宽度/长度比的2n-1*L倍，镜电流In-1即等于2n-1*L*Iref，晶体管83b的通道宽度/长度比为晶体管82的通道宽度/长度比的2n-2*L倍，镜电流In-2即等于2n-2*L*Iref，晶体管83c的通道宽度/长度比即为晶体管82的通道宽度/长度比的20*L倍，镜电流I0即等于20*L*Iref。
此外，开关单元SWn-1、SWn-2、……、SW0用来控制输出电流Iout的大小，以开关单元SWn-1为例，其包含有两晶体管84、85的栅极(gate)分别连接于互为反相的电压电平，当开关单元SWn-1的晶体管85导通时，镜电流In-1便可传输至数字/模拟转换电路66的输出端(亦即端点C)。显示数据的位长度为n，且由数据位Dn-1、Dn-2、……、D0所构成，其中数据位Dn-1、Dn-2、……、D0用以控制镜电流In-1、In-2、……、I0是否可输出至端点C(输出端)，所以输出电流Iout以下列方程式(1)表示Iout＝In-1+In-2+……+I0＝2n-1*L*Iref*Dn-1+2n-2*L*Iref*Dn-2+……+20*L*Iref*D0方程式(1)若显示数据以8位来表示256种不同的灰阶值0～255，其中“0000000”对应灰阶值0，而“11111111”对应灰阶值255，当对应灰阶值255时，数据位Dn-1、Dn-2、……、D0均对应逻辑值“1”，各开关单元SWn-1、SWn-2、……、SW0均会传输镜电流In-1、In-2、……、I0至端点C，亦即输出电流Iout为所有镜电流In-1、In-2、……、I0的总和，因此Iout＝(27+26+25+24+23+22+21+20)*L*Iref＝255*L*Iref。当灰阶值0时，数据位Dn-1、Dn-2、……、D0均对应逻辑值”0”，各开关单元SWn-1、SWn-2、……、SW0均将镜电流In-1、In-2、……、I0导入接地端Gnd，不会传输镜电流In-1、In-2、……、I0至端点C，所以输出电流Iout的电流值为0，而依据方程式(1)可知Iout＝0*Iref＝0。如图3所示，端点C经由电阻86而连接至接地端Gnd，因此电阻86为屏幕60的等效输入阻抗，端点C的电压电平即为数字/模拟转换电路66转换显示数据所产生的显示驱动电压，所以若电阻86的电阻值为R2，则该显示驱动电压即为输出电流Iout与电阻值R2的乘积。
请参阅图4，图4为图3的电流比率控制电路76的电路示意图。其包含有多个电流比率设定单元88a、88b、88c(在此仅显示三个)。当电流比率控制电路76启动后，电流比率设定单元88a、88b、88c作为分流电路以调节实际流过晶体管82的电流Iref’，由于参考电流Iref可视为一电流源，所以当越多的分流电路启动时，电流Iref’的电流值相对地越小。以电流比率设定单元88a为例，其包含有晶体管90a、91a、92a、93a，其中晶体管90a、91a分别为一PMOS晶体管及一NMOS晶体管，若控制位C0逻辑值“1”，晶体管90a、91a所构成的晶体管开关会开启，使晶体管82、93a的栅极连接，而晶体管92a为非导通状态。参考电压Vref的适当设定可使晶体管82进入饱和状态(saturation)，而晶体管93a的漏极、源极与栅极分别电连接于晶体管82的漏极、源极与栅极，所以晶体管93a亦同样地进入饱和状态，若晶体管93a的通道宽度/长度比为晶体管82的通道宽度/长度比的K倍，则流经晶体管82的参考电流Iref’为[1/(1+K)]*Iref；相反地，若控制位C0逻辑值”0”，晶体管90a、91a所构成的晶体管开关并不会被开启，同时晶体管92a导通，造成晶体管93a的栅极趋近高电压电平Vdd，晶体管93a并不会导通，所以参考电流Iref’即会等于参考电流Iref。
同理，对于电流比率设定单元88b来说，若控制位C1对应逻辑值“1”，且晶体管93b的通道宽度/长度比设定为晶体管82的通道宽度/长度比的2*K倍，流经晶体管82的参考电流Iref’为[1/(1+2*K)]*Iref；相反地，若控制位C1逻辑值“0”，参考电流Iref’会等于参考电流Iref。因此，若电流比率控制电路76包含m个电流比率设定单元，而控制位C0、C1、……、Cm-1用来控制是否调整参考电流Iref’，以及晶体管(例如晶体管93a、93b)的通道宽度/长度比与晶体管82的通道宽度/长度比例关系依序为K*2T(0≤T≤m-1)，亦即晶体管93a(对应控制位C0)的信道宽度/长度比为晶体管82的通道宽度/长度比的K*20倍，晶体管93b(对应控制位C1)的信道宽度/长度比为晶体管82的通道宽度/长度比的K*21倍，以及晶体管93c(对应控制位Cm-1)的信道宽度/长度比为晶体管82的通道宽度/长度比的K*2(m-1)倍，依据已知重迭原理(superposition principle)可知参考电流Iref’表示如下。
Iref'=Iref1+K*C0+21K*C1+......+2(m-1)*K*C(m-1)]]>方程式(2)当考虑电压校正电路68的运作下，将方程式(2)的电流Iref’代入方程式(1)中的参考电流Iref后，可得知本发明数字/模拟转换电路66实际操作时的输出电流Iout表示为Iout=(2n-1*L*Dn-1+2n-2*L*Dn-2+......+20*L*D0)*]]>11+K*C0+21*K*C1+......+2(m-1)*K*C(m-1)*Iref]]>方程式(3)当数字/模拟转换电路66读取相同的数据位Dn-1、Dn-2、……、D0来驱动不同输入阻抗Rin(A)、Rin(B)的屏幕60时，经由控制位C0、C1、……、Cm-1的适当设定可产生不同输出电流Iout(A)与Iout(B)，以使输入阻抗Rin(A)与输出电流Iout(A)的乘积等于输入阻抗Rin(B)与输出电流Iout(B)的乘积，即同一显示数据驱动不同的屏幕60时，数字/模拟转换电路66会输出相同的显示驱动电压。
请参阅图5，图5为图3所示的状态机78的运作图。状态机78输出一设定值SET至电流比率控制电路76，设定值SET位长度为m，即由控制位C0、C1、……、Cm-1所构成。状态机78的运作对应三种状态95、96、97，而各状态95、96、97之间的转变则与运算放大器76所输出的比较结果Comp有关。运算放大器80比较端点C输出的显示驱动电压以及一比较电压Vcomp，若显示驱动电压高于Vcomp，则比较结果Comp为一高电压电平；相反地，若显示驱动电压低于Vcomp，则比较结果Comp为一低电压电平。本实施例中，比较电压Vcomp为输入阻抗为标准值75欧姆的屏幕时所对应的显示驱动电压，同时在进行校正的过程中，数字/模拟转换电路66会持续地依据一测试显示数据来产生一显示驱动电压Vtest输出，其中显示驱动电压Vtest等于输出电流Iout与电阻86的电阻值R2的乘积。若端点C输出的显示驱动电压Vtest大于比较电压Vcomp时，则表示屏幕60的输入阻抗(亦即电阻86的电阻值R2)大于理想值75欧姆，因此电压校正电路68必须降低输出电流Iout以调降显示驱动电压Vtest；相反地，若端点C输出的显示驱动电压Vtest小于比较电压Vcomp时，则表示屏幕60的输入阻抗(亦即电阻86的电阻值R2)小于理想值75欧姆，因此电压校正电路68必须增加输出电流Iout以调升显示驱动电压Vtest。
上述校正操作启动时，致能讯号EN启动状态机78，同时初始各个控制位C0、C1、……、Cm-1的逻辑值。本实施例中，设定值SET的最重要位(控制位Cm-1)会以逻辑值“1”来加以设定，而其余控制位C0、C1、……、Cm-2均以逻辑值“0”来加以设定，设定值SET的初始值介于其最大值(各个控制位C0、C1、……、Cm-1的逻辑值均为”1”)与其最小值(各个控制位C0、C1、……、Cm-1的逻辑值均为”0”)之间，所以设定值SET可由该初始值起朝该最大值递增或朝该最小值递减以便达到调升与调降显示驱动电压Vtest的目的，此外，依据方程式(3)可知此时输出电流Iout的初始值如下Iout=(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+2(m-1)*K*Iref]]>若电阻86的电阻值R2小于理想值75欧姆，输出电流Iout的初始值流经电阻86造成端点C的显示驱动电压Vtest小于比较电压Vcomp，比较结果Comp输出为逻辑值“0”，状态机78进入状态95，设定值SET会递减1，使控制位Cm-1为逻辑值“0”，其余控制位C0、C1、……、Cm-2逻辑值”1”，依据方程式(3)可知输出电流Iout会增加。输出电流Iout的电流值如下所示Iout=(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+K+21*K+......+2(m-2)*K*Iref]]>=(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+(2(m-1)-1)*K*Iref]]>>(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+2(m-1)*K*Iref]]>输出电流Iout增大，造成显示驱动电压Vtest上升，若显示驱动电压Vtest仍小于比较电压Vcomp，则设定值SET会再递减1以提升端点C所输出的输出电流Iout，上述操作会不断地重复进行，直到显示驱动电压Vtest超过比较电压Vcomp，比较结果Comp转为逻辑值“1”，状态机78由状态95转换至另一状态96，并维持(hold)设定值SET，亦即状态机78不再受比较结果Comp的触发来改变设定值SET。
另一方面，若电阻86的电阻值R2大于于理想值75欧姆，输出电流Iout的初始值流经电阻86造成端点C2的显示驱动电压Vtest大于比较电压Vcomp，比较结果Comp对应逻辑值“1”状态机78进入状态97，设定值SET会递增1，使控制位Cm-1逻辑值“1”，控制位C0亦会逻辑值“1”，而其余控制位C1、……、Cm-2仍逻辑值“0”，依据方程式(3)可知输出电流Iout会降低。输出电流Iout的电流值如下所示。
Iout=(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+K+2(m-1)*K*Iref]]>=(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+(1+2(m-1))*K*Iref]]><(2n-1+2n-2+......+20)*L*11+2(m-1)*K*Iref]]>输出电流Iout降低造成显示驱动电压Vtest下降，若显示驱动电压Vtest仍大于比较电压Vcomp，则设定值SET会再递增1以降低端点C所输出的输出电流Iout，上述操作会不断地重复进行，直到显示比较电压Vcomp超过驱动电压Vtest，即比较结果Comp转为逻辑值“0”，状态机78由状态97转换至另一状态96，并维持(hold)设定值SET，亦即状态机78不再受比较结果Comp的触发来改变设定值SET。一般而言，状态机78是由多个触发器(flip-flop)构成，所以当状态机78进入状态96时，可停止触发触发器而达到持续设定值SET的目地。当数字/模拟转换电路66进行数字显示数据与模拟显示驱动电压的转换操作时，设定值SET会控制电流比率控制电路76来调整不同灰阶值的显示驱动电压。本实施例中，电流比率控制电路76中电流比率设定单元88a、88b、88c具有不同通道宽度/长度比，因此对参考电流Iref’具有不同的校正量，但也可使用相同的通道宽度/长度比，改成启动电流比率设定单元数目来调整参考电流Iref’，当设定值SET递增时，增加电流比率设定单元启动的数目以降低参考电流Iref’；当设定值SET递减时，降低电流比率设定单元启动的数目以提升参考电流Iref’，亦属本发明的范畴。
相较于已知技术，本发明显示控制电路的数字/模拟转换电路包含有一电压校正电路，当电压校正启动时，数字/模拟转换电路依据一测试显示数据输出一测试驱动电压以驱动一屏幕，然后电压校正电路依据该测试驱动电压与目标驱动电压来校正，直到该测试驱动电压趋近目标驱动电压为止，本发明电压校正电路经由电压校正的操作来决定显示驱动电压的增益(gain)后，数字/模拟转换电路便依据该增益来校正显示驱动电压。换句话说，对于不同输入阻抗的屏幕而言，本发明显示控制电路均可依据同一显示数据输出相同的显示驱动电压，因此不同屏幕显示的图像画面均相同而具有一致的显示质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，均应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种显示控制电路，适用在一屏幕上，包含一显示芯片，传送一显示数据；以及一转换电路，将该显示数据转换为一显示驱动电压，该转换电路包含有一电流镜电路，依据一参考电流及该显示数据，产生与该参考电流具有一电流比率的一输出电流，该输出电流传送到该屏幕，产生对应该显示驱动电压；以及一电压校正电路，依据该显示驱动电压及一预定显示驱动电压，修正该电流比率，以调整该输出电流，使该显示驱动电压趋近该预定显示驱动电压。
2.如权利要求1所述的显示控制电路，其中该电流镜电路包含一第一电流路径，传输该参考电流；以及多个第二电流路径，连接该第一电流路径，用来传输多个镜电流至该转换电路的输出端，以形成该输出电流。
3.如权利要求2所述的显示控制电路，其中该电压校正电路包含一电流比率控制电路，控制该电流比率；一比较器，比较该显示驱动电压与该预定显示驱动电压，以产生一比较结果；以及一状态机，依据该比较结果产生一设定值至该电流比率控制电路，以修正该电流比率。
4.如权利要求3所述的显示控制电路，若该显示驱动电压大于该预定显示驱动电压，该状态机输出的设定值会降低该电流比率，若该显示驱动电压小于该预定显示驱动电压，该状态机输出的设定值会增加该电流比率。
5.如权利要求3所述的显示控制电路，该电流比率控制电路包含多个电流比率设定单元，且该电流比率控制电路依据该设定值启动对应一预定数目的电流比率设定单元来调整该电流比率。
6.如权利要求5所述的显示控制电路，其中每一电流比率设定单元均对应同一校正量来调整该电流比率。
7.如权利要求5所述的显示控制电路，其中该多个电流比率设定单元对应多个不同的校正量来调整该电流比率。
8.如权利要求5所述的显示控制电路，其中每一电流比率设定单元与该第一电流路径是以电流镜方式连接。
9.如权利要求3所述的显示控制电路，其中若该比较结果对应一第一逻辑电平，则该状态机会进入一第一操作状态修正该设定值，以驱使该电流比率控制电路降低该电流比率，以及若该比较结果对应一第二逻辑电平，则该状态机会进入一第二操作状态修正该设定值，以驱使该电流比率控制电路增加该电流比率。
10.如权利要求9所述的显示控制电路，其中若该状态机处于该第一操作状态，且该比较结果对应该第二逻辑电平，则该状态机会由该第一操作状态进入一第三操作状态以维持该设定值，以及若该状态机处于该第二操作状态，且该比较结果对应该第一逻辑电平，则该状态机会由该第二操作状态进入该第三操作状态以维持该设定值。
11.一种校正一显示驱动电压的方法，其包含有依据一参考电流，使一显示数据转换成与该参考电流具有一电流比率的一输出电流，该输出电流并产生对应该显示驱动电压；以及比较该显示驱动电压及一预定显示驱动电压后，修正该电流比率，以调整该输出电流，使该显示驱动电压趋近该预定显示驱动电压。
12.如权利要求11所述校正一显示驱动电压的方法，其中该显示数据转换成与该参考电流具有一电流比率的一输出电流，是利用一电流镜方式，使该电流镜的一第一电流路径上使用该参考电流，多个第二电流路径上所有电流构成该输出电流。
13.如权利要求12所述校正一显示驱动电压的方法，其中比较该显示驱动电压及一预定显示驱动电压，还包括下列步骤产生一比较结果；以及依据该比较结果产生一设定值以修正该电流比率。
14.如权利要求13所述校正一显示驱动电压的方法，其中当该显示驱动电压大于该预定显示驱动电压时，使用该设定值以降低该电流比率，以及当该显示驱动电压小于该预定显示驱动电压时，使用该设定值以增加该电流比率。
15.如权利要求13所述校正一显示驱动电压的方法，其中该显示驱动电压大于该预定显示驱动电压时，该比较结果为一第一逻辑电平时，进入一第一操作状态，来降低该电流比率，以及当该显示驱动电压小于该预定显示驱动电压时，比较结果为一第二逻辑电平时，进入一第二操作状态，来增加该电流比率。
16.如权利要求15所述的校正一显示驱动电压方法，其中当处于该第一操作状态，而该比较结果为该第二逻辑电平时，则由该第一操作状态进入一第三操作状态以维持该设定值，以及当处于该第二操作状态，而该比较结果为该第一逻辑电平时，由该第二操作状态进入该第三操作状态以维持该设定值。
全文摘要
一种显示控制电路包含有一转换电路用来将一显示数据转换为一显示驱动电压。该转换电路包含一电流镜电路用来依据参考电流，将显示数据转换成与参考电流具有一电流比率的输出电流，而输出电流传送到屏幕，产生对应显示驱动电压，以及一电压校正电路用来依据显示驱动电压及一预定显示驱动电压修正电流比率，以调整输出电流，使显示驱动电压趋近预定显示驱动电压。
文档编号G06F3/14GK1487406SQ03155200
公开日2004年4月7日 申请日期2003年8月29日 优先权日2003年8月29日
发明者林继扬, 陈志平 申请人:威盛电子股份有限公司