TWI542211B - 用來產生顯示裝置中水平同步訊號的電路及相關的方法 - Google Patents

Description

用來產生顯示裝置中水平同步訊號的電路及相關的方法

本發明係有關於顯示裝置，尤指一種用來產生顯示裝置中水平同步訊號的電路及相關的方法。

在一般的顯示裝置中，當所接收到的影像是由色差端子(Component Video Connector，亦即Y/Pb/Pr介面)傳輸進來的時候，會需要自亮度訊號(Y)另外產生水平同步訊號(horizontal synchronous signal)，以供後續使用。

請參考第1圖，第1圖所示為亮度訊號Y與所要產生的水平同步訊號Hsync的示意圖。如第1圖所示，亮度訊號Y主要包含了水平同步脈衝、前緣(front porch)區間、後緣(back porch)區間及螢幕上第n條線上的顯示資料(active video data)，一般來說，顯示器中會使用一比較器來判斷亮度訊號Y是否低於一參考電壓，以判斷是否正接收到水平同步脈衝，並據以產生水平同步訊號Hsync。

然而，請參考第2圖，第2圖所示為亮度訊號Y中的水平同步脈衝的波形示意圖。由於亮度訊號Y在傳輸的過程中會不穩定，因此圖示的水平同步脈衝的最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin可能會有所變動，因此，比較器用來產生水平同步訊號Hsync所使用的參考電壓Vref必須要隨著水平 同步脈衝的最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin的變動而跟著改變。先前技術中會將亮度訊號Y透過一類比數位轉換電路轉換為數位信號之後，再取得水平同步脈衝的最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin，之後再決定出比較器所使用的參考電壓Vref，然而，這種方式會大幅消耗晶片面積與功耗。

因此，本發明的目的之一在於提供一種用來產生顯示裝置中水平同步訊號的電路及相關的方法，其具有較低的晶片面積與功耗，特別是不需要使用到類比數位轉換電路來產生水平同步訊號，以解決習知技術中的問題。

依據本發明一實施例，一種用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的電路包含有一第一比較器、一控制電路、一第一數位類比轉換器、一第二數位類比轉換器以及一第二比較器，其中該第一比較器用以比較來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號與一第一參考訊號，以產生一比較後訊號；該控制電路耦接於該第一比較器，且用以根據該比較後訊號來產生一第一數位控制訊號；該第一數位類比轉換器耦接於該控制電路以及該第一比較器，且用以根據該一第一數位控制訊號來產生該第一參考訊號至該第一比較器；該第二數位類比轉換器耦接於該控制電路，且用以根據該控制電路所產生的一第二數位控制訊號來產生一第二參考訊號；以及該第二比較器耦接於該第二數位類比轉換器，且用以比較該亮度訊號與該第二參考訊號，以產生該水平同步訊號；其中該控制電路根據該比較後訊號以持續更新所產生的該第一數位控制訊號，以使得該第一參考訊號逼近該亮度訊號，該控制電路並根據該第一參考訊號逼近該亮度訊號時的該第一數位控制訊號來產生該第二數位控制訊號。

依據本發明另一實施例，一種用來產生一顯示裝置中一水平同步 訊號的方法包含有：比較來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號與一第一參考訊號，以產生一比較後訊號；根據該比較後訊號來產生一第一數位控制訊號；根據該一第一數位控制訊號來產生該第一參考訊號至該第一比較器；根據該比較後訊號以持續更新該第一數位控制訊號，以使得該第一參考訊號逼近該亮度訊號，並根據該第一參考訊號逼近該亮度訊號時的該第一數位控制訊號來產生一第二數位控制訊號；根據該第二數位控制訊號來產生一第二參考訊號，其中該第二數位控制訊號係根據該第一數位控制訊號來決定；以及比較該亮度訊號與該第二參考訊號，以產生該水平同步訊號。

300‧‧‧電路

302、304、306‧‧‧緩衝器

310、320‧‧‧電流式數位類比轉換器

330、350‧‧‧比較器

340‧‧‧控制電路

362、364‧‧‧延遲電路

C1、C2‧‧‧電容

I1、I2、I3‧‧‧電流源

M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧電晶體

R、R1、R2‧‧‧電阻

SW1、SW2‧‧‧開關

第1圖所示為亮度訊號與所要產生的水平同步訊號的示意圖。

第2圖所示為亮度訊號中的水平同步脈衝的波形示意圖。

第3圖為依據本發明一實施例之用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的電路的示意圖。

第4圖為開關訊號與亮度訊號在時間上的關係圖。

第5圖為依據本發明一實施例之一種用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的方法的流程圖。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代 表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請參考第3圖，第3圖為依據本發明一實施例之用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號Hsync的電路300的示意圖。如第3圖所示，電路300包含三個緩衝器302、304、306、兩個數位類比轉換器(在本實施例中，係以電流式數位類比轉換器310、320實現)、兩個比較器330、350、一控制電路340、兩個延遲電路362、364、三個電流源I1、I2、I3、兩個開關SW1、SW2、兩個電阻R、兩個濾波器(分別由電阻R1與電容C1、以及電阻R2與電容C2所組成)，其中緩衝器302包含兩個電晶體M1、M2、緩衝器304包含兩個電晶體M3、M4、以及緩衝器306包含兩個電晶體M5、M6，其中電晶體M2、M4、M6的閘極連接至一偏壓Vb。於本實施例中，電路300係設置於該顯示裝置中，且用來接收來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號Y(類比訊號)，以產生水平同步訊號Hsync。

第3圖緩衝器302、304、306中的電路僅是作為範例說明，於本發明之其他實施例中，緩衝器302、304、306可以使用其他的電路架構來實現。此外，電流式數位類比轉換器310、320可以為複製的電路結構，其可以具有相同的電路佈局，因此，在相同的數位輸入的情形下，電流式數位類比轉換器310、320可以有相同的類比輸出。

在本實施例中，參考第2圖，由於水平同步脈衝的最大電壓值Vmax大約是0.4V，且最小電壓值Vmin大約是0.1V，因此，電流式數位類比轉換器310、320在設計上可以採用6位元的輸入，且產生之電流所造成的電壓準位(第3圖所示的V1)約在0~640mV之間，但此僅為範例說明，而並非是本發明的限制。

在電路300的操作上，首先，請參考第2圖所示的水平同步脈衝的波形示意圖，電路300會先決定出水平同步脈衝的最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin所對應到的數位值，之後再將最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin最平均之後，以產生一第二參考電壓值Vref2(亦即，Vref2=(Vmax+Vmin)/2)

至比較器350以產生水平同步訊號Hsync，其中第3圖所示的第二參考電壓值Vref2及對應到第2圖所示的Vref。

詳細說明電路300的操作，首先，在1圖所示的第一個水平同步脈衝的期間(此期間可由顯示裝置的內部電路得知)，開關SW1、SW2會開啟(開關SW1、SW2的操作於後續詳述)，控制電路340會產生一第一數位控制訊號D_C1至電流式數位類比轉換器310，以使得圖示的電壓V1的值為0.1V，電壓V1通過緩衝器304後成為第一參考電壓Vref1，並經由開關SW2、電阻R2與電容C2傳送到比較器330；同時，亮度訊號Y通過緩衝器302後，再經由開關SW1、電阻R1與電容C1傳送到比較器330。接著，比較器330比較緩衝後的亮度訊號Y與第一參考電壓Vref1，以得到一比較後訊號。在本實施例中，當該比較後訊號指示緩衝後的亮度訊號Y大於第一參考電壓Vref1時(亦即亮度訊號Y大於電壓V1)，控制電路340會更新第一數位控制訊號D_C1以增加電壓V1(亦即增加第一參考電壓Vref1)；反之，當該比較後訊號指示亮度訊號Y小於第一參考電壓Vref1時，控制電路340會更新第一數位控制訊號D_C1以降低電壓V1(亦即降低第一參考電壓Vref1)。如上所述，控制電路340會根據該比較後訊號反覆地更新第一數位控制訊號D_C1，以使得第一參考電壓Vref1逼近緩衝後的亮度訊號Y(亦即，電壓V1逼近亮度訊號Y)，而當比較器330的輸出反覆地在0、1之間切換時，則停止比較器330的操作，並記錄此時的第一數位控制訊號D_C1，此時所記錄的第一數位控制訊號D_C1 即為對應到第2圖所示之水平同步脈衝之最小電壓值Vmin的數位值。其中第一參考電壓Vref1或電壓V1逼近(緩衝後的)亮度訊號Y亦即第一參考電壓Vref1或電壓V1其實值上相等於(緩衝後的)亮度訊號Y。

接著，在第1圖所示的第一個水平同步脈衝之後的後緣期間(此期間可由顯示裝置的內部電路得知)，開關SW1、SW2會開啟(開關SW1、SW2的操作於後續詳述)，控制電路340會產生第一數位控制訊號D_C1至電流式數位類比轉換器310，以使得圖示的電壓V1的值為0.4V，電壓V1通過緩衝器304後成為第一參考電壓Vref1，並經由開關SW2、電阻R2與電容C2傳送到比較器330；同時，亮度訊號Y通過緩衝器302後，再經由開關SW1、電阻R1與電容C1傳送到比較器330。接著，比較器330比較緩衝後的亮度訊號Y與第一參考電壓Vref1，以得到一比較後訊號。在本實施例中，當該比較後訊號指示緩衝後的亮度訊號Y大於第一參考電壓Vref1時(亦即亮度訊號Y大於電壓V1)，控制電路340會更新第一數位控制訊號D_C1以增加電壓V1(亦即增加第一參考電壓Vref1)；反之，當該比較後訊號指示亮度訊號Y小於第一參考電壓Vref1時，控制電路340會更新第一數位控制訊號D_C1以降低電壓V1(亦即降低第一參考電壓Vref1)。如上所述，控制電路340會根據該比較後訊號反覆的更新第一數位控制訊號D_C1，以使得第一參考電壓Vref1逼近緩衝後的亮度訊號Y(亦即，電壓V1逼近亮度訊號Y)，而當比較器330的輸出反覆地在0、1之間切換時，則停止比較器330的操作，並記錄此時的第一數位控制訊號D_C1，此時所記錄的第一數位控制訊號D_C1即為對應到第2圖所示之水平同步脈衝之最大電壓值Vmax的數位值。其中第一參考電壓Vref1或電壓V1逼近(緩衝後的)亮度訊號Y亦即第一參考電壓Vref1或電壓V1其實值上相等於(緩衝後的)亮度訊號Y。

在得知水平同步脈衝之最小電壓值Vmin與最大電壓值Vmax所對應到的兩個第一數位控制訊號D_C1之後，控制電路340會據以產生一第二數位控制訊號D_C2至電流式數位類比轉換器320，其中第二數位控制訊號D_C2為兩個第一數位控制訊號D_C1的平均值，亦即，電流式數位類比轉換器320在接收到第二數位控制訊號D_C2之後所產生之電流會使得圖示的電壓V2等於最小電壓值Vmin與最大電壓值Vmax的平均(亦即，V2=(Vmax+Vmin)/2))。

接著，在第1圖所示的第二個水平同步脈衝的期間，電壓V2通過緩衝器306後成為第二參考電壓Vref2，且比較器350會比較緩衝後的亮度訊號Y以及第二參考電壓Vref2以產生水平同步訊號Hsync。

須注意的是，上述產生對應到水平同步脈衝之最小電壓值Vmin與最大電壓值Vmax的兩個第一數位控制訊號D_C1以及第二數位控制訊號D_C2是持續的在進行，亦即，第n條線的水平同步脈衝期間與後緣期間，控制電路340所產生第二數位控制訊號D_C2是供比較器350在第(n+1)條線的水平同步脈衝期間產生對應的水平同步訊號Hsync；第(n+1)條線的水平同步脈衝期間與後緣期間，控制電路340所產生第二數位控制訊號D_C2是供比較器350在第(n+2)條線的水平同步脈衝期間產生對應的水平同步訊號Hsync...以此類推。

另外，在本實施例中，比較器330係為一非同步比較器(asynchronous comparator)，亦即比較器330產生比較後資料的動作不需要根據固定的時脈訊號來進行。此外，延遲電路360的延遲量設計是考慮到第一參考電壓Vref1在更新時的延遲時間(亦即，控制電路340、電流式數位類比轉換器310、緩衝器304、電阻R2與電容C2所造成的延遲)，以控制比較器330在第一參考電壓Vref1更新之後再開始進行操作。

另外，請同時參考第4圖以及第3圖所示的延遲電路364及開關SW1、SW2，第4圖為開關訊號V_SW1、V_SW2與亮度訊號Y在時間上的關係圖。參考第3、4圖，開關訊號V_SW1係由延遲電路364將水平同步訊號Hsync延遲一特定時間量所產生，其目的是讓開關SW1、SW2在亮度訊號Y的水平同步脈衝的底部才開啟，以供比較器330、控制電路340、電流式數位類比轉換器310開始取得對應到最小電壓值Vmin的第一數位控制訊號D_C1。另外，開關訊號V_SW2係由控制電路340所產生，其會在亮度訊號Y的後緣期間開啟，以供比較器330、控制電路340、電流式數位類比轉換器310開始取得對應到最大電壓值Vmax的第一數位控制訊號D_C1。

請參考第5圖，第5圖為依據本發明一實施例之一種用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的方法的流程圖。同時參考上述第1~3圖及相關揭露內容，第5圖的流程如下所述：步驟500：比較來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號與一第一參考訊號，以產生一比較後訊號；步驟502：根據該比較後訊號來產生一第一數位控制訊號；步驟504：根據該一第一數位控制訊號來產生該第一參考訊號至該第一比較器；步驟506：根據該比較後訊號以持續更新該第一數位控制訊號，以使得該第一參考訊號逼近該亮度訊號，並根據該第一參考訊號逼近該亮度訊號時的該第一數位控制訊號來產生一第二數位控制訊號；步驟508：根據該第二數位控制訊號來產生一第二參考訊號，其中該第二數位控制訊號係根據該第一數位控制訊號來決定；以及步驟510：比較該亮度訊號與該第二參考訊號，以產生該水平同步訊號。

簡要歸納本發明，在本發明之用來產生顯示裝置中水平同步訊號的電路及相關的方法中，只需要透過數位類比轉換器來找出亮度訊號上之水平同步脈衝的最大電壓值Vmax與最小電壓值Vmin，並據以產生第二參考電壓Vref2以供比較器350產生水平同步訊號Hsync。由於本發明的電路中不需要使用到類比數位轉換電路，因此具有較低的晶片面積與功耗與較快的速度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

300‧‧‧電路

302、304、306‧‧‧緩衝器

310、320‧‧‧電流式數位類比轉換器

330、350‧‧‧比較器

340‧‧‧控制電路

362、364‧‧‧延遲電路

C1、C2‧‧‧電容

I1、I2、I3‧‧‧電流源

M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧電晶體

R、R1、R2‧‧‧電阻

SW1、SW2‧‧‧開關

Claims (13)

1. 一種用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的電路，包含有：一第一比較器，用以比較來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號與一第一參考訊號，以產生一比較後訊號；一控制電路，耦接於該第一比較器，用以根據該比較後訊號來產生一第一數位控制訊號；一第一數位類比轉換器，耦接於該控制電路以及該第一比較器，用以根據該一第一數位控制訊號來產生該第一參考訊號至該第一比較器；一第二數位類比轉換器，耦接於該控制電路，用以根據該控制電路所產生的一第二數位控制訊號來產生一第二參考訊號；以及一第二比較器，耦接於該第二數位類比轉換器，用以比較該亮度訊號與該第二參考訊號，以產生該水平同步訊號；其中該控制電路根據該比較後訊號以持續更新所產生的該第一數位控制訊號，以使得該第一參考訊號實值上相等於該亮度訊號，並根據該第一參考訊號實值上相等於該亮度訊號時的該第一數位控制訊號來產生該第二數位控制訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中在該亮度訊號上的不同時間點，該控制電路根據該比較訊號以分別決定出兩個第一數位控制訊號，其中這兩個第一數位控制訊號分別對應到該亮度訊號上的一水平同步脈衝的一最大電壓值與一最小電壓值；該控制電路並根據這兩個第一數位控制訊號以決定出該第二數位控制訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電路，其中在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的一底部時段，該控制電路根據該比較後訊號以決定出對應到該水 平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及在該亮度訊號上的一後緣(back porch)時段，該控制電路根據該比較後訊號以決定出對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電路，其中在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的該底部時段，該控制電路根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較訊號指示該第一參考電壓實值上相等於該亮度訊號為止，此時該控制電路所產生的該第一數位控制訊號係作為對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及在該亮度訊號上的該後緣時段，該控制電路根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較訊號指示該第一參考電壓實值上相等於該亮度訊號為止，此時該控制電路所產生的該第一數位控制訊號係作為對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電路，其中在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的該底部時段，該控制電路根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到當該第一比較器的輸出在邏輯值“0”、“1”之間切換為止，此時該第一比較器停止操作，並記錄此時的該控制電路所產生的該第一數位控制訊號，以作為對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及在該亮度訊號上的該後緣時段，該控制電路根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到當該第一比較器的輸出在邏輯值“0”、“1”之間切換為止，此時該第一比較器停止操作，並記錄此時的該控制電路所產生的該第一數位控制訊號，以作為對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電路，另包含有：一第一開關，耦接於該第一比較器，用以根據一開關訊號以選擇性地讓該第一比較器接收到該亮度訊號；一第二開關，耦接於該第一比較器與該第一數位類比轉換器，用以根據該開關訊號以選擇性地讓該第一比較器接收到該第一參考訊號；以及一延遲電路，耦接於該第二比較器、第一開關與該第二開關，用以延遲該第二比較器所輸出的該水平同步訊號以產生該開關訊號至該第一開關與該第二開關。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該第一比較器係為一非同步比較器(asynchronous comparator)。
8. 一種用來產生一顯示裝置中一水平同步訊號的方法，包含有：比較來自該顯示裝置之一色差端子的一亮度訊號與一第一參考訊號，以產生一比較後訊號；根據該比較後訊號來產生一第一數位控制訊號；根據該一第一數位控制訊號來產生該第一參考訊號至該第一比較器；根據該比較後訊號以持續更新該第一數位控制訊號，以使得該第一參考訊號逼近該亮度訊號，並根據該第一參考訊號逼近該亮度訊號時的該第一數位控制訊號來產生一第二數位控制訊號；根據一第二數位控制訊號來產生一第二參考訊號；以及比較該亮度訊號與該第二參考訊號，以產生該水平同步訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，另包含有：其中在該亮度訊號上的不同時間點，根據該比較訊號以分別決定出兩個 第一數位控制訊號，其中這兩個第一數位控制訊號分別對應到該亮度訊號上的一水平同步脈衝的一最大電壓值與一最小電壓值；以及根據這兩個第一數位控制訊號以決定出該第二數位控制訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中決定出兩個第一數位控制訊號的步驟包含有：在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的一底部時段，根據該比較訊號以決定出對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及在該亮度訊號上的一後緣(back porch)時段，根據該比較訊號以決定出對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中決定出對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號的步驟包含有：在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的該底部時段，根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較訊號指示該第一參考電壓逼近該亮度訊號為止，此時來產生該第一參考訊號的該第一數位控制訊號係作為對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及決定出對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號的步驟包含有：在該亮度訊號上的該後緣時段，根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較訊號指示該第一參考電壓逼近該亮度訊號為止，此時來產生該第一參考訊號的該第一數位控制訊號係作為對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中決定出對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號的步驟包含有：在該亮度訊號上的該水平同步脈衝的該底部時段，根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較後訊號在邏輯值“0”、“1”之間切換為止，並記錄此時的該控制電路所產生的該第一數位控制訊號，以作為對應到該水平同步脈衝之該最小電壓值的第一數位控制訊號；以及決定出對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號的步驟包含有：在該亮度訊號上的該後緣時段，根據該比較後訊號反覆地更新所產生的該第一數位控制訊號，直到該比較後訊號在邏輯值“0”、“1”之間切換為止，並記錄此時的該控制電路所產生的該第一數位控制訊號，以作為對應到該水平同步脈衝之該最大電壓值的第一數位控制訊號。
13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中比較來自該顯示裝置之該色差端子的該亮度訊號與該第一參考訊號的步驟係由一比較器來進行，且該方法另包含有：提供一第一開關以根據一開關訊號以選擇性地讓該比較器接收到該亮度訊號；提供一第二開關以根據該開關訊號以選擇性地讓該比較器接收到該第一參考訊號；以及延遲該水平同步訊號以產生該開關訊號至該第一開關與該第二開關。