源极驱动器及显示器的驱动方法 【技术领域】
本发明涉及一种液晶显示器，且特别是有关于一种用于驱动液晶显示器的低功率消耗源极驱动器及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器具有高品质的影像显示能力与低耗能的特性，因此已普遍使用作为显示装置。液晶显示装置包含液晶显示面板和薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)，其中液晶显示面板由多个液晶显示单元(liquid crystal cell)和多个像素元件组成，每一像素元件关于对应的液晶显示单元，并具有液晶电容(liquid crystal capacitor)和储存电容(storage capacitor)，且液晶电容和储存电容与薄膜晶体管电性耦接。像素元件大致上被排列为具有多列及多行的矩阵型。一般而言，由栅极驱动器(gate driver)所产生的扫描信号，沿着列方向的多条扫描线，依序施加于数个像素列，以依序一列一列地开启像素元件。当施加扫描信号在像素列以开启像素元件中对应的薄膜晶体管时，所欲显示影像的源极信号由源极驱动器所产生，并通过沿着行方向交错分布排列的多条扫描线传输，借以将同一像素列的信号同时施加于各像素行，以便将对应列的液晶电容与储存电容充电，进而调整像素列对应液晶显示单元的方向，并借以控制由液晶显示单元中穿越的光线传递。通过对所有像素列重复进行上述程序，影像信号中对应的源极信号便会传送至所有的像素元件中，借以显示影像信号。
由于液晶分子的形状为长薄型，因而导致其仅能在有限的方向上进行排列。于液晶面板的液晶显示单元中，液晶分子的排列方向在穿越液晶显示单元的光线传递上，扮演着决定性的角色。目前已知若在液晶层之间长时间施以高电压，液晶分子的光传递特性将可能发生变化，且此变化将可能永久地且不可回复地损坏液晶面板的显示品质。公知的技术中，通常通过不断的改变施加于液晶显示单元上的电压信号的极性，以预防液晶分子因高电压而损坏。可根据反转方法(inversion scheme)，如帧反转(frame inversion)、列反转(row inversion)、行反转(column inversion)、点反转(dot inversion)等，对源极驱动器进行设定，以产生具有交替极性的电压信号。一般而言，源极驱动器的一个或多个部分会被分类为正极性类型或负极性类型，而无论正极性或负极性的驱动电路，所需的驱动电压是相同的。然而，由于操作电压的范围为单极性驱动电路的操作电压范围的两倍大，源极驱动器的功率消耗也因此增加。另外，于液晶显示器显示较高的影像品质时，采用上述反转方法必须频繁的转换极性，也因此造成较高的功率消耗。这类的液晶显示器，特别是薄膜晶体管液晶显示器，可能因此耗费大量的电力进而产生过多的热，且液晶显示器的显示特性会因为过热而产生相当的恶化。
【发明内容】
有鉴于上述公知技术的问题，本发明的一态样在于提供一种源极驱动器及显示器驱动方法，可用以驱动液晶显示器，以降低源极驱动器的功率消耗，并避免产生过热的情形。
依据本发明一实施方式，提供一种源极驱动器，用以驱动一显示器，显示器具有以矩阵排列的多个像素和多条数据线，每一数据线与相对应的行像素相关。在一实施方式中，源极驱动器包含第一对切换器、第二对切换器和第三对切换器，并通过控制信号进行上述切换器的控制。
源极驱动器亦包含第一电位移位器和第二电位移位器。第一电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端将输入数据的第一电位移位信号输出。第二电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将输入数据的第二电位移位信号输出。
源极驱动器进一步包含具正极性的第一数字转模拟转换器(PDAC)和具负极性的第二数字转模拟转换器(NDAC)。第一数字转模拟转换器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第一电位移位器的输出端电性耦接以接收由第一电位移位器的输出端所输出的第一电位移位信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，第四输入端用以接收伽玛电压(Gamma voltage)，输出端将第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第二电位移位器的输出端电性耦接以接收由第二电位移位器的输出端所输出的第二电位移位信号，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端将第二转换信号输出。在一实施方式中，第一转换信号和第二转换信号分别具有正极性和负极性。
此外，源极驱动器包含第一模拟电路和第二模拟电路。第一模拟电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的一个与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器地输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将第一放大信号输出。第二模拟电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的另一个与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将第二放大信号输出。在一实施方式中，第一模拟电路和第二模拟电路可能彼此相同或彼此不同。
此外，源极驱动器包含第一输出级和第二输出级。第一输出级具正极性，其包含第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第二对切换器中的一个切换器与第一模拟电路的输出端和第二模拟电路的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端将第一数据信号输出。第二输出级具负极性，其包含第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第二对切换器中的另一个切换器与第一模拟电路的输出端和第二模拟电路的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输入端将第二数据信号输出。在一实施方式中，第一数据信号和第二数据信号可分别具正极性和负极性。
数据线中每一奇数数据线经第三对切换器中的一个切换器，与第一输出级的输出端和第二输出级的输出端电性耦接，以接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。而数据线中每一偶数数据线经第三对切换器中的另一个切换器，与第一输出级的输出端和第二输出级的输出端电性耦接，以接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。
第三对切换器经设定而使数据线中每一奇数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的一个数据信号，并使数据线中每一偶数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的另一个数据信号。
在一实施方式中，控制信号具有低电位状态和高电位状态，当控制信号在高电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。当控制信号在低电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号。
在一实施方式中，第一中间电压和第二中间电压小于电源电压且大于接地电压。第一中间电压和第二中间电压可彼此相同或彼此不同。第一中间电压和第二中间电压小于或等于电源电压的一半。
在一实施方式中，第一模拟电路和第一输出级构成第一运算放大器，第二模拟电路和第二输出级构成第二运算放大器。
依据本发明另一实施方式，提供一种显示器驱动方法，用以驱动显示器，该显示器具有以矩阵排列的多个像素和多条数据线，每一数据线与之像素相关。在一实施方式中，该方法包含下列步骤：提供电源电压、接地电压、第一中间电压、第二中间电压和控制信号，其中控制信号具有低电位状态和高电位状态，以及提供源极驱动器。
在一实施方式中，源极驱动器包含第一对切换器、第二对切换器和第三对切换器，并通过控制信号进行上述切换器的控制。源极驱动器也包含第一电位移位器和第二电位移位器。第一电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端将输入数据的第一电位移位信号输出。第二电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将输入数据的第二电位移位信号输出。
此外，源极驱动器包含具正极性的第一数字转模拟转换器和具负极性的第二数字转模拟转换器。第一数字转模拟转换器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第一电位移位器的输出端电性耦接以接收由第一电位移位器的输出端所输出的第一电位移位信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端将第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第二电位移位器的输出端电性耦接以接收由第二电位移位器的输出端所输出的第二电位移位信号，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端将第二转换信号输出。在一实施方式中，第一转换信号和第二转换信号分别具有正极性和负极性。
此外，源极驱动器包含第一模拟电路和第二模拟电路。第一模拟电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将第一放大信号输出。第二模拟电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的另一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将第二放大信号输出。在一实施方式中，第一模拟电路和第二模拟电路可能彼此相同或彼此不同。
此外，源极驱动器包含具正极性的第一输出级和具负极性的第二输出级。第一输出级包含第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第二对切换器中的一个切换器与第一模拟电路的输出端和第二模拟电路的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端将第一数据信号输出。第二输出级包含第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端通过第二对切换器中的另一个切换器与第一模拟电路的输出端和第二模拟电路的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端将第二数据信号输出。在一实施方式中，第一数据信号和第二数据信号可分别具正极性和负极性。
数据线中每一奇数数据线经第三对切换器中的一个切换器，与第一输出级的输出端和第二输出级的输出端电性耦接，以接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。而数据线中每一偶数数据线经第三对切换器中的另一个切换器，与第一输出级的输出端和第二输出级的输出端电性耦接，以接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。
第三对切换器经设定而以使数据线中每一奇数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的一个数据信号，而数据线中每一偶数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的另一个数据信号。
当控制信号在高电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号，而数据线中每一偶数数据线接收由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号。当控制信号在低电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第二输出级的输出端所输出的第二数据信号，而数据线中每一偶数数据线接收由第一输出级的输出端所输出的第一数据信号。
依据本发明又一实施方式，提供一种源极驱动器，用以驱动一显示器，显示器具有以矩阵排列的多个像素和多条数据线，每一数据线与相对应的行像素相关。
在一实施方式中，源极驱动器包含第一对切换器、第二对切换器和第三对切换器，并通过控制信号进行上述切换器的控制。源极驱动器也包含具正极性的第一数字转模拟转换器、具负极性的第二数字转模拟转换器。第一数字转模拟转换器包含输出端，用以将具正极性的第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器包含输出端，用以将具负极性的第二转换信号输出。源极驱动器更包含第一运算放大器和第二运算放大器。
在一实施方式中，第一运算放大器包含第一和第二级和输出级。第一和第二级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第一放大信号输出。输出级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端用以将第一数据信号输出。
第二运算放大器包含第一和第二级和输出级。第一和第二级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的另一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第二放大信号输出。输出级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第二数据信号输出。
第一运算放大器的输出级的第一输入端经第二对切换器中的一个切换器与第一运算放大器的第一和第二级的输出端以及第二运算放大器的第一和第二级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第二放大信号。
第二运算放大器的输出级的第一输入端经第二对切换器中的另一个切换器与第一运算放大器的第一和第二级的输出端和第二运算放大器的第一和第二级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第二放大信号。
此外，数据线中每一奇数数据线经第三对切换器中的一个切换器与第一运算放大器的输出级的输出端和第二运算放大器的输出级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。数据线中每一偶数数据线经第三对切换器中的另一个切换器与第一运算放大器的输出级的输出端和第二运算放大器的输出级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。
第三对切换器经设定而使数据线中每一奇数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的一个数据信号，并使数据线中每一偶数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的另一个数据信号。
再者，源极驱动器可进一步包含第一电位移位器和第二电位移位器。第一电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端用以将输入数据的第一电位移位信号输出。第二电位移位器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将输入数据的第二电位移位信号输出。
此外，第一数字转模拟转换器进一步包含第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端，其中，第一输入端与第一电位移位器的输出端电性耦接，以接收由第一电位移位器的输出端所输出的第一电位移位信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，第四输入端用以接收伽玛电压。第二数字转模拟转换器进一步包含第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第二电位移位器的输出端电性耦接，以接收由第二电位移位器的输出端所输出的第二电位移位信号，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端用以将具负极性的第二转换信号输出。
在一实施方式中，第一转换信号和第二转换信号可分别具正极性和负极性，第一数据信号和第二数据信号可分别具正极性和负极性。
在一实施方式中，控制信号具有低电位状态和高电位状态，当控制信号在高电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。当控制信号在低电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号。
在一实施方式中，第一中间电压和第二中间电压皆小于电源电压，且皆大于接地电压。第一中间电压和第二中间电压可能彼此相同或不同。第一中间电压和第二中间电压皆小于或等于电源电压的一半。
依据本发明再一实施方式，提供一种显示器驱动方法，用以驱动显示器，显示器具有以矩阵排列的多个像素和多条数据线，每一数据线与相对应的行像素相关。在一实施方式中，该方法包含下列步骤：提供电源电压、接地电压、第一中间电压、第二中间电压和控制信号，其中控制信号具有低电位状态和高电位状态，以及提供源极驱动器。
在一实施方式中，源极驱动器包含第一对切换器、第二对切换器和第三对切换器，并通过控制信号进行上述切换器的控制。源极驱动器也包含具正极性的第一数字转模拟转换器、具负极性的第二数字转模拟转换器。第一数字转模拟转换器包含输出端，用以将具正极性的第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器包含输出端，用以将具负极性的第二转换信号输出。
源极驱动器更包含第一运算放大器和第二运算放大。在一实施方式中，第一运算放大器包含第一和第二级和输出级。第一和第二级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第一放大信号输出。输出级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收第一中间电压，输出端用以将第一数据信号输出。
第二运算放大器包含第一和第二级和输出级。第一和第二级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第一输入端经第一对切换器中的另一个切换器与第一数字转模拟转换器的输出端和第二数字转模拟转换器的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第二放大信号输出。输出级具有第一输入端、第二输入端、第三输入端及输出端，其中，第二输入端用以接收第二中间电压，第三输入端用以接收接地电压，输出端用以将第二数据信号输出。
第一运算放大器的输出级的第一输入端经第二对切换器中的一个切换器与第一运算放大器的第一和第二级的输出端和第二运算放大器的第一和第二级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第二放大信号。第二运算放大器的输出级的第一输入端经第二对切换器中的另一个切换器与第一运算放大器的第一和第二级的输出端和第二运算放大器的第一和第二级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器的第一和第二级的输出端所输出的第二放大信号。
此外，数据线中每一奇数数据线经第三对切换器中的一个切换器与第一运算放大器的输出级的输出端和第二运算放大器的输出级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。数据线中每一偶数数据线经第三对切换器中的另一个切换器与第一运算放大器的输出级的输出端和第二运算放大器的输出级的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。第三对切换器经设定而使数据线中每一奇数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的一个数据信号，并使数据线中每一偶数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的另一个数据信号。
当控制信号在高电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号。当控制信号在低电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第二运算放大器的输出级的输出端所输出的第二数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第一运算放大器的输出级的输出端所输出的第一数据信号。
承上所述，依本发明的源极驱动器及显示器驱动方法，其可减少源极驱动器于液晶显示器运作时所产生的热，进而降低液晶显示器的温度，使液晶显示器不易因过热而产生不可回复的损坏。
【附图说明】
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1绘示本发明一实施方式的源极驱动器的方块图；
图2绘示本发明另一实施方式的源极驱动器的方块图，其中POL＝0；
图3绘示本发明另一实施方式的源极驱动器的方块图，其中POL＝1；
图4A绘示源极驱动器的公知全电压驱动设定的示意图；
图4B绘示源极驱动器依据本发明一实施方式的半电压驱动设定的示意图，其中第一中间电压VM1＝(VDD/2-ΔV)且第二中间电压VM2＝(VDD/2+ΔV)；
图4C绘示源极驱动器依据本发明另一实施方式的半电压驱动设定的示意图，其中第一中间电压VM1＝VDD/2且第二中间电压VM2＝VDD/2；
图5A绘示画面更新率60赫兹时液晶显示模块的消耗功率及操作温度的范例结果；
图5B绘示画面更新率120赫兹时液晶显示模块的消耗功率及操作温度的范例结果；
图6A绘示理想中源极驱动器的操作电压的示意图；
图6B绘示公知的源极驱动器的操作电压的偏差值的示意图；
图6C绘示理想中源极驱动器的操作电压的示意图；
图6D绘示根据本发明一实施方式的源极驱动器的操作电压的偏差值的示意图；
图7A绘示公知的源极驱动器产生均方根偏差的实验结果的数据图；
图7B绘示根据本发明一实施方式的源极驱动器产生均方根偏差的实验结果的数据图。
其中，附图标记
100和200：源极驱动器 110：第一电位移位器
115：第二电位移位器 120和220：第一数字转模拟转换器
125和225：第二数字转模拟转换器 130：第一模拟电路
135：第二模拟电路 140：第一输出级
145：第二输出级 230和235：第一和第二级
240和245：输出级 250：第一运算放大器
255：第二运算放大器 260：第一路径
265：第二路径 270：第三路径
275：第四路径
【具体实施方式】
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，以下将参照相关附图加以说明，为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
请参照图1，其绘示了本发明一实施方式的源极驱动器的方块图。源极驱动器100包含第一电位移位器110、第二电位移位器115、具正极性的第一数字转模拟转换器120(PDAC)、具负极性的第二数字转模拟转换器125(NDAC)、第一模拟电路130、第二模拟电路135、具正极性的第一输出级140以及具负极性的第二输出级145，其中第一电位移位器110和第二电位移位器115用以接收数字影像数据，并将数字影像数据的电压电位进行移位，具正极性的第一数字转模拟转换器120(PDAC)和具负极性的第二数字转模拟转换器125(NDAC)用以将电位移位后的数字影像数据转换为数字信号，第一模拟电路130和第二模拟电路135用以比较和放大模拟信号，具正极性的第一输出级140和具负极性的第二输出级145用以将具正极性或负极性的放大信号输出至多条数据线中，以驱动多个像素。
根据本发明的一实施方式，第一数字转模拟转换器120和第二数字转模拟转换器125经第一对切换器(包含切换器S11和切换器S12)与第一模拟电路130和第二模拟电路135电性耦接；第一模拟电路130和第二模拟电路135经第二对切换器(包含切换器S21和切换器S22)与第一输出级140和第二输出级145电性耦接；第一输出级140和第二输出级145经第三对切换器(包含切换器S31和切换器S32)分别与奇数数据线和偶数数据线电性耦接。第一对切换器S11和S12、第二对切换器S21和S22以及第三对切换器S31和S32通过控制信号POL进行控制，其中控制信号POL具有低电位状态(如POL＝0)以及高电位状态(如POL＝1)。
如图1所示，第一电位移位器110具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中第一输入端用以接收影像的数字输入数据，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收第一中间电压VM1，输出端用以输出第一电位移位信号以作为第一数字转模拟转换器120的输入数据。类似地，第二电位移位器115具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第一输入端用以接收输入数据，第二输入端用以接收第二中间电压VM2，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以输出第二电位移位信号以作为第二数字转模拟转换器125的输入数据。
第一中间电压VM1和第二中间电压VM2皆小于电源电压VDD且皆大于接地电压GND，通常将接地电压GND设定为0伏特。第一中间电压VM1和第二中间电压VM2可彼此相同或不同。进一步的说，第一中间电压VM1和第二中间电压VM2皆小于或等于电源电压VDD的一半。电源电压VDD、第一中间电压VM1和第二中间电压VM2可由同一个电源供应器提供，或可由多个不同电源供应器提供。根据本发明的一实施方式，中间电压设定如下：若中间电压由单一电源来源所提供，亦即若第一中间电压VM1和第二中间电压VM2彼此相同(VM1＝VM2)，则可将其设定为电源电压VDD的一半(VDD/2)；若中间电压由两个或多个不同电源来源所提供，亦即当第一中间电压VM1和第二中间电压VM2彼此不同(VM1≠VM2)时，第一中间电压VM1的电压电位可被设定为大于接地电压GND且小于或等于电源电压VDD的一半，第二中间电压VM2则可大于或等于电源电压VDD的一半且小于电源电压VDD。
第一数字转模拟转换器120具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第一电位移位器110的输出端电性耦接，以接收由第一电位移位器110的输出端所输出的第一电位移位信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收第一中间电压VM1，第四输入端用以接收伽玛电压(Gamma voltage)，输出端用以将具正极性的第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器125具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端及输出端，其中，第一输入端与第二电位移位器115的输出端电性耦接，以接收由第二电位移位器115的输出端所输出的第二电位移位信号，第二输入端用以接收第二中间电压VM2，第三输入端用以接收接地电压GND，第四输入端用以接收伽玛电压(Gamma voltage)，输出端用以将具负极性的第二转换信号输出。伽玛电压由伽玛电压产生器或其他类似的装置所提供，用以进行显示器的伽玛校正(Gamma correction)。由第一数字转模拟转换器120提供的第一转换信号和由第二数字转模拟转换器125提供的第二转换信号，两者为对应于显示影像的数字输入数据的模拟信号。如此一来，可通过控制信号POL控制第一对切换器的切换器S11和切换器S12，将第一转换信号和第二转换信号输出至第一模拟电路130或第二模拟电路135。举例来说，若控制信号POL为逻辑0时，第一数字转模拟转换器120的输出端将第一转换信号输出至第一模拟电路130，第二数字转模拟转换器125的输出端将第二转换信号输出至第二模拟电路135。然而，当控制信号POL为逻辑1时，第一数字转模拟转换器120的输出端将第一转换信号输出至第二模拟电路135，而第二数字转模拟转换器125的输出端将第二转换信号输出至第一模拟电路130。
第一模拟电路130具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第一输入端经切换器S11与第一数字转模拟转换器120的输出端和第二数字转模拟转换器125的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器120的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器125的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以将第一放大信号输出。第二模拟电路135具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第一输入端经切换器S12与第一数字转模拟转换器120的输出端和第二数字转模拟转换器125的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器120的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器125的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以将第二放大信号输出。如此一来，可通过控制信号POL控制第二对切换器的切换器S21和切换器S22，将第一放大信号和第二放大信号输出至第一输出级140或第二输出级145。举例来说，若控制信号POL为逻辑0时，第一模拟电路130的输出端将第一放大信号输出至第一输出级140，第二模拟电路135的输出端将第二放大信号输出至第二输出级145。然而，当控制信号POL为逻辑1时，第一模拟电路130的输出端将第一放大信号输出至第二输出级145，而第二模拟电路135的输出端将第二放大信号输出至第一输出级140。
第一模拟电路130和第二模拟电路135可彼此相同或不同。在一较佳实施例中，第一模拟电路130和第二模拟电路135可彼此相同。
具正极性的第一输出级140具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第一输入端经切换器S21与第一模拟电路130的输出端和第二模拟电路135的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路130的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路135的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收第一中间电压VM1，输出端用以输出第一数据信号。具负极性的第二输出级145具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第一输入端经切换器S22与第一模拟电路130的输出端和第二模拟电路135的输出端电性耦接，以接收由第一模拟电路130的输出端所输出的第一放大信号或由第二模拟电路135的输出端所输出的第二放大信号，第二输入端用以接收第二中间电压VM2，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以输出第二数据信号。此外，第一数据信号与第二数据信号分别具有正极性和负极性。
除此之外，第一输出级140的输出端和第二输出级145的输出端，两者经受控制信号POL控制的第三对切换器S31和S32与奇数数据线和偶数数据线电性耦接。若控制信号POL为逻辑0，第一输出级140的输出端将第一数据信号输出至奇数数据线，第二输出级145的输出端将第二数据信号输出至偶数数据线。当控制信号POL为逻辑1时，第一输出级140的输出端将第一数据信号将输出至偶数数据线，第二输出级145的输出端将第二数据信号则输出至奇数数据线。换言之，当控制信号POL在高电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第一输出级140的输出端所输出的具正极性的第一数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第二输出级145的输出级所输出的具负极性的第二数据信号。当控制信号POL在低电位状态时，数据线中每一奇数数据线接收由第二输出级145的输出级所输出的具负极性的第二数据信号，数据线中每一偶数数据线接收由第一输出级140的输出端所输出的具正极性的第一数据信号。
在此实施方式中，第一模拟电路130和第一输出级140构成第一运算放大器，而第二模拟电路135和第一输出级145构成第二运算放大器。
根据上述本发明的一实施方式，第一电位移位器110、第一数字转模拟转换器120和第一输出级140的电源来源均介于电源电压VDD与第一中间电压VM1之间，且第二电位移位器115、第二数字转模拟转换器125和第二输出级145的电源来源均介于第二中间电压VM2与接地电压GND之间。亦即第一电位移位器110、第一数字转模拟转换器120和第一输出级140的操作电压的振幅变化量约为电源电压VDD减去第一中间电压VM1，可表示为VDD-VM1，且第二电位移位器115、第二数字转模拟转换器125和第二输出级145的操作电压的振幅变化量约为第二中间电压VM2减去接地电压GND，可表示为VM1-GND。上述的振幅变化量已远小于公知技术的振幅变化量(可表示为VDD-GND)。下面将会分别针对驱动设定、显示器的电源消耗与显示面板的温度加以讨论。
请参照图2及图3，其绘示了本发明另一实施方式的源极驱动器的方块图。源极驱动器200包含具正极性的第一数字转模拟转换器220、具负极性的第二数字转模拟转换器225、第一运算放大器250及第二运算放大器255。第一数字转模拟转换器220具有输出端用以将具正极性的第一转换信号输出，第二数字转模拟转换器225具有输出端用以将具负极性的第二转换信号输出。
第一运算放大器250包含第一和第二级230和输出级240。第一和第二级230具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中，第一输入端经切换器S11与第一数字转模拟转换器220的输出端和第二数字转模拟转换器225的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器220的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器225的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以将第一放大信号输出。输出级240具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收第一中间电压VM1，输出端用以将具正极性的第一数据信号输出。
第二运算放大器255包含第一和第二级235和输出级245。第一和第二级235具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中，第一输入端经切换器S12与第一数字转模拟转换器220的输出端和第二数字转模拟转换器225的输出端电性耦接，以接收由第一数字转模拟转换器220的输出端所输出的第一转换信号或由第二数字转模拟转换器225的输出端所输出的第二转换信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收接地电压GND，输出端用以将第二放大信号输出。输出级245具有第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端，其中，第二输入端用以接收第二中间电压VM2、第三输入端用以接收接地电压GND及输出端用以将具负极性的第二数据信号输出。
第一运算放大器250的输出级240的第一输入端经切换器S21与第一运算放大器250的第一和第二级230的输出端和第二运算放大器255的第一和第二级235的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器250的第一和第二级230的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器255的第一和第二级235的输出端所输出的第二放大信号。第二运算放大器255的输出级245的第一输入端经切换器S22与第一运算放大器250的第一和第二级230的输出端和第二运算放大器255的第一和第二级235的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器250的第一和第二级230的输出端所输出的第一放大信号或由第二运算放大器255的第一和第二级235的输出端所输出的第二放大信号。
除此之外，数据线中每一奇数数据线经切换器S31与第一运算放大器250的输出级240的输出端和第二运算放大器255的输出级245的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器250的输出级240的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器255的输出级245的输出端所输出的第二数据信号。数据线中每一偶数数据线经切换器S32与第一运算放大器250的输出级240的输出端和第二运算放大器255的输出级245的输出端电性耦接，以接收由第一运算放大器250的输出级240的输出端所输出的第一数据信号或由第二运算放大器255的输出级245的输出端所输出的第二数据信号。换言之，可通过设定第三对切换器S31和S32而使每一奇数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的一个，并使每一偶数数据线接收第一数据信号及第二数据信号中的另一个。
此外，源极驱动器200可具有第一电位移位器，其与电源电压VDD和第一中间电压VM1电性耦接，以接收显示影像的数字输入数据、转换数字影像数据的电压电位，并输出第一电位移位信号至第一数字转模拟转换器220。源极驱动器200亦可具有第二电位移位器用以接收显示影像的数字输入数据、转换数字影像数据的电压电位以及输出第二电位移位信号至第二数字转模拟转换器225。
除此之外，第一数字转模拟转换器220可包含第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端以及输出端，其中，第一输入端与第一电位移位器的输出端电性耦接以接收由第一电位移位器的输出端所输出的第一电位移位信号，第二输入端用以接收电源电压VDD，第三输入端用以接收第一中间电压VM1，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端用以将具正极性的第一转换信号输出。第二数字转模拟转换器225也可包含第一输入端、第二输入端、第三输入端以及第四输入端，其中，第一输入端与第二电位移位器的输出端电性耦接以接收由第二电位移位器的输出端所输出的第二电位移位信号，第二输入端用以接收第二中间电压VM2，第三输入端用以接收接地电压GND，第四输入端用以接收伽玛电压，输出端用以将具负极性的第二转换信号输出。
在实际运作时，通过控制信号POL以控制第一对切换器S11和S12、第二对切换器S21和S22以及第三对切换器S31和S32，且控制信号POL具有低电位状态(POL＝0)和高电位状态(POL＝1)。
当控制信号POL在低电位状态，如图2所示，第一转换信号由第一数字转模拟转换器220输出至第一运算放大器250的第一和第二级230；第一放大信号由第一运算放大器250的第一和第二级230输出至第一运算放大器250的输出级240；第一数据信号由第一运算放大器250的输出级240输出至奇数数据线中。亦即信号由第一数字转模拟转换器220沿着第一路径260传送到奇数数据线。此外，第二转换信号由第二数字转模拟转换器225输出至第二运算放大器255的第一和第二级235；第二放大信号由第二运换放大器255的第一和第二级235输出至第二运算放大器255的输出级245；第二数据信号由第二运算放大器255的输出级245输出至偶数数据线中。亦即信号由第二数字转模拟转换器225沿着第二路径265传送到偶数数据线。
当控制信号POL在高电位状态，如图3所示，第一转换信号由第一数字转模拟转换器220输出至第二放大器255的第一和第二级235；第二放大信号由第二放大器255的第一和第二级235输出至第一运算放大器250的输出级240；第一数据信号由第一运算放大器250的输出级240输出至偶数数据线中。亦即信号由第一数字转模拟转换器220沿着第三路径270传送到偶数数据线。再者，第二转换信号由第二数字转模拟转换器225输出至第一运算放大器250的第一和第二级230；第一放大信号由第一运算放大器250的第一和第二级230输出至第二运算放大器255的输出级245；第二数据信号由第二运算放大器255的输出级245输出至奇数数据线中。亦即信号由第二数字转模拟转换器255沿着第四路径275传送到奇数数据线。
请参照图4A、图4B和图4C，其绘示了源极驱动器的多种设定的示意图。图4A绘示了源极驱动器的公知全电压驱动设定。图4B绘示了源极驱动器依据本发明一实施方式的半电压驱动设定，其中第一中间电压VM1＝(VDD/2-ΔV)且第二中间电压VM2＝(VDD/2+ΔV)。图4C绘示了源极驱动器依据本发明另一实施方式的半电压驱动设定，其中第一中间电压VM1＝VDD/2且第二中间电压VM2＝VDD/2。其中，VDD和GND分别代表电源电压和接地电压，电流I1为经电源供应器传送至第一运算放大器的电流，电流I2为经第二中间电压供应器传送至第二运算放大器的电流。
因此，图4A中所示的源极驱动器的消耗功率约为：
PIC-1＝VDD×(I1+I2)
且其系统的消耗功率可表示为：
PSYS-1＝VDD×(I1+I2)
其中，系统的消耗功率与源极驱动器的消耗功率相同。
图4B中所示的源极驱动器的消耗功率约为：
PIC-2＝(VDD/2-ΔV)×I1+(VDD/2+ΔV)×I2
≈PIC-1/2
图4B中的源极驱动器的消耗功率趋近于图4A中的源极驱动器的消耗功率的一半。图4B中的系统的消耗功率可表示为：
PSYS-2＝VDD×(I1+I2)×(1+α)， (α＞0)
于图4B的设定下，系统的消耗功率PSYS-2将会增加。
对图4C中的源极驱动器而言，其消耗功率约为：
PIC-3＝(VDD/2)×I1+(VDD/2)×I2
≈PIC-1/2
图4C中的源极驱动器的消耗功率趋近于图4A中的源极驱动器的消耗功率的一半。图4C中的系统的消耗功率可表示为：
PSYS-3＝VDD×I1
≈PSYS-2/2
图4C中的系统总消耗功率趋近于图4B中的系统总消耗功率的一半。
此外，依本发明实施方式的源极驱动器通过半电压驱动设定，可使操作温度能显著地降低。图5A绘示了画面更新率60赫兹(Hz)时液晶显示模块的消耗功率及操作温度的范例结果。图5B绘示画面更新率120赫兹(Hz)时液晶显示模块的消耗功率及操作温度的范例结果。图5A和图5B中列出了以多种检查式样(check pattern)在公知的全电压驱动设定(Full-AVDD)和根据本发明一实施方式的半电压驱动设定(Half-AVDD)之下，液晶显示模块的消耗功率及操作温度。其中，多种检查式样包含纯白(white)、纯黑(black)、次像素垂直条纹(sub-V-stripe)、水平条纹(H-stripe)和次像素检查(sub-checker)等，并针对不同画面更新率(frame rate)进行测试，如图5A所示的60赫兹及图5B所示的120赫兹。图5A和图5B中清楚的表示出在不同画面更新率下所有消耗功率测试方式的结果，在本发明一实施方式的半电压驱动设定下，液晶显示面板的消耗功率和操作温度与公知的全电压驱动设定相较之下均有显著的降低。再者，在较高画面更新率下以水平条纹式样进行测试时，消耗功率和操作温度将有最显著的降低。举例来说，根据上述本发明的实施方式，在画面更新率为60赫兹时，消耗功率将可减少31.38％，操作温度将可降低37.39度。而在画面更新率为120赫兹时，消耗功率将可减少33.66％，操作温度可降低70.33度。
除此之外，根据上述本发明实施方式的半电压驱动设定，也可将像素驱动电压的偏差值降到最小，以使显示器在显示影像时不会产生垂直线缺陷(V-linemura)及/或闪烁等问题，且驱动显示器时不需要断路器(chopper)和扫描信号(YDIO)。
举例而言，对公知的源极驱动器来说，施加于频道(数据线)的具有正极性的源极数据信号是由具正极性的第一运算放大器OP1所输出，而施加于频道的具有负极性的源极数据信号是由具负极性的第二运算放大器OP2所输出。若像素的目标驱动电压约为±5伏特(V)，如图6A所示，就理论上来说，均方根(root-mean-square，RMS)亮度值(brightness)为正极性电压和负极性电压的平均值，表示为：
亮度值＝均方根(5V，-5V)
实际上，由于制造过程将导致运算放大器的输出端可能产生相对于输入电压的电压偏差。如图6B中所示，假设具正极性的第一运算放大器OP1的输出端相对于输入目标电压+5伏特(V)有约+12毫伏特(mV)的电压偏差，而具负极性的第二运算放大器OP2的输出端相对于输入目标电压-5伏特(V)有约-5毫伏特(mV)的电压偏差，频道的实际均方根亮度值约为：
亮度值＝均方根(5.012V，-5.005V)＝5V+8mV
然而，根据上述本发明的实施方式，传送至频道的具正极性和负极性的源极数据信号全都由第一运算放大器OP1所输出，如图6(d)所示。因此，此频道的均方根亮度值约为：
亮度值＝均方根(5.012V，-4.995V)＝5V+3.5mV
由此可知，根据上述本发明实施方式，显示器将不会产生亮线和暗线。
图7A绘示由公知的源极驱动器产生均方根偏差的实验结果。图7B绘示由上述本发明实施方式的源极驱动器产生均方根偏差的实验结果。如图7A所示，由公知的源极驱动器所产生的最大偏差值约为+28毫伏特(mV)。然而，如图7B所示，由上述本发明实施方式的源极驱动器所产生最大偏差值仅约±19毫伏特(mV)，与公知技术相比已有明显的降低。
上述本发明实施方式公开了一种源极驱动器，其包含具正极性的第一数字转模拟转换器、具负极性的第二数字转模拟转换器、第一运算放大器以及第二运算放大器。每一个运算放大器中均具有第一和第二级与输出级。第一数字转模拟转换器和第二位转模拟转换器经第一对切换器与第一运算放大器和第二运算放大器电性耦接。第一运算放大器的第一和第二级与输出级经第二对切换器与第二运算放大器的第一和第二级与输出级电性耦接。第一运算放大器和第二运算放大器经第三对切换器与奇数数据线和偶数数据线电性耦接。再者，将第一数字转模拟转换器、第二数字转模拟转换器、第一运算放大器的输出级和第二运算放大器的输出级的操作电压振幅设定为介于供应电压与接地电压之间。因此，液晶屏幕的消耗功率与操作温度均有显著的降低。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。