具有非线性增益并可转换增益极性的电压转换装置的制作方法

专利名称：具有非线性增益并可转换增益极性的电压转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压转换装置，特别是涉及一种具有非线性增益并可转 换增益极性的电压转换装置。
背景技术：
液晶显示器具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，已被广泛
地应用在计算机系统、移动电话、个人数字助理(PDA)等信息产品上。液 晶显示器的工作原理是利用液晶分子在不同排列状态下，对光线具有不同的 偏振或折射效果，因此可经由不同排列状态的液晶分子来控制光线的穿透 量，进一步产生不同强度的输出光线，及不同灰度强度的红、蓝、绿光。
请参考图1，图1为现有薄膜晶体管(ThinFilm Transistor, TFT )液 晶显示器10的示意图。液晶显示器10包含一液晶显示面板(LCD Panel) 100、 一控制电路102、 一数据线讯号输出电路104、 一扫描线讯号输出电路 106以及一电压产生器108。液晶显示面板100是由两基板(Substrate)构 成，而于两基板间填充有液晶材料(LCD layer )。 一基板上设置有多条数据 线(Data Line) 110、多条垂直于数据线110的扫描线(Scan Line,或称 栅极线，Gate Line) 112以及多个薄膜晶体管114，而于另一基板上设置有 一共享电极(Common Electrode)用来经由电压产生器108提供一电压
(Vcom)。为便于说明，图1中仅显示四个薄膜晶体管114,实际上，液晶显 示面板100中每一数据线IIO与扫描线112的交接处(Intersection)均连 接有一薄膜晶体管114,亦即薄膜晶体管114是以矩阵的方式分布于液晶显 示面板100上，每一数据线110对应于薄膜晶体管液晶显示器10的一行
(Colu咖)，而扫描线112对应于薄膜晶体管液晶显示器10的一列(Row), 且每一薄膜晶体管114系对应于一像素(Pixel )。此外，液晶显示面板100 的两基板所构成的电路特性可视为一等效电容116。
现有薄膜晶体管液晶显示器10的驱动原理详述如下，当控制电路102 接收到水平同步讯号(Horizontal Synchronization) 118及垂直同步讯号
(Vertical Synchronization) 120时，控制电路102产生相对应的控制讯 号分别输入至数据线讯号输出电路104及扫描线讯号输出电路106，然后数 据线讯号输出电路104及扫描线讯号输出电路106依据该控制讯号而对不同 的数据线110及扫描线112产生输入讯号，因而控制薄膜晶体管114的导通 及等效电容116两端的电位差，并进一步地改变液晶分子的排列以及相对应 的光线穿透量，以将显示数据122显示于面板上。举例来说，扫描线讯号输 出电路106对扫描线112输入一脉沖使薄膜晶体管114导通，因此数据线讯 号输出电路104所输入数据线110的讯号可经由薄膜晶体管114而输入等效 电容116，因此达到控制相对应像素的灰度(Gray Level )状态。另外，通 过控制数据线讯号输出电路104输入至数据线110的讯号大小，可产生不同 的灰度大小。
在现有技术中，为了达到高速操作下能够降低EMI及节省功率消耗，显 示数据122所输出的所输出的电压电平摆幅通常很小(如0. 1V至1V)。因此， 数据线讯号输出电路104所输入的讯号会经过一电压转换电路，以将数据线 讯号的电压电平摆幅转换至预设范围，从而控制对应像素的色度 (Chrominance),亮度(Luminance )。举例来说，请参考图2，图2为一现 有电压转换电路20的示意图。电压转换电路20包含有一运算放大器200及 电阻202、204，运算放大器200的输入端206耦接于显示数据122的输出端， 输出端208耦接于数据线讯号输出电路104的输入端。如本领域的技术人员 所知的若运算放大器200为一理想运算放大器(增益无限大)，且电阻202、 204的电阻值为Rl、 R2,可知电压转换电路20的增益为(1+R2/R1)。换言之， 电压转换电路20的输入及输出电压为一线性关系。
因此，显示数据122所输出的数据讯号会通过电压转换电路20线性放 大后，传送至数据线讯号输出电路104。在此情形下，通过现有电压转换电 路20，数据线讯号输出电路104所输出的数据线讯号仅会线性地放大到薄膜 晶体管114的工作范围，使得薄膜晶体管液晶显示器10所呈现的不同灰度 与亮度的关系近似于一直线，因而影响画面的渐层效果，造成影像不自然。
除此之外，对于液晶显示器而言，还需考虑输出电压的极性需反转的问 题，请参考以下说明。对于液晶显示器而言，若一直使用正电压或负电压不 断地驱动液晶分子会降低液晶分子对光线的偏振或折射效果，使得画面显示 的品质恶化。因此，为了保护液晶分子不受驱动电压的破坏，须使用正负电
压交互的方式来驱动液晶分子。此外，液晶显示面板除了包含等效电容外，
电路本身还会产生寄生电容(Parasitic Capacitor),所以当同样的影像于 液晶显示面板上显示过久时，寄生电容会因为储存电荷而产生残影现象 (Residual Image Effect ),还会影响后续画面的显示，所以亦必须利用正 负电压交互的方式来驱动液晶分子以改善寄生电容对影像输出的影响，如列 反向驱动(Line Inversion),单点反向驱动(Dot Inversion)等。也就是
残影或液晶分子毁损。
因此，现有电压转换电路20会将显示数据122所输出的讯号线性放大， 造成薄膜晶体管液晶显示器10所呈现的不同灰度与亮度的关系近似于一直 线，因而影响画面的渐层效果，造成影像不自然。此外，电压转换电路20 无法提供正负电压交互的驱动方式，使得数据线讯号输出电路104所输出的 数据线讯号的极性无法适时地反转，容易造成薄膜晶体管液晶显示器10残 影或液晶分子毁损。

发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种具非线性增益且可转换增益极 性的电压转换装置。
本发明^C露一种具非线性增益且可转换增益极性的电压转换装置，用以 转换一模拟电压源所输出的模拟电压，该电压转换装置包含有一开关模块、 一增益决定模块、 一第一电压选择模块、 一第二电压选择模块、 一第一开关 单元、 一第二开关单元及一电压输出模块。该开关模块耦接于该模拟电压源 及一系统地端，用来根据一极性选择讯号，输出该模拟电压源所输出的模拟 电压或该系统地端所对应的电压。该增益决定模块包含有一模拟至数字转换
器，耦接于该模拟电压源，用来将该模拟电压源所输出的模拟电压转换为数 字讯号；以及一增益选择器，耦接于该模拟至数字转换器及该开关模块，用 来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号及该开关模块所输出的电压，
判断一输出增益。该第一电压选择模块耦接于该模拟至数字转换器，用来根 据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号，由多个直流电压选择输出 一第一
直流电压。该第二电压选择模块耦接于该模拟电压源及该模拟至数字转换
器，用来根据该模拟电压源所输出的模拟电压及该模拟至数字转换器所输出
的数字讯号，由多个直流电压选择输出一第二直流电压。该第一开关单元耦 接于该第一电压选择模块，用来根据该极性选择讯号，输出该第一电压选择 模块所输出的第一直流电压。该第二开关单元耦接于该第二电压选择模块， 用来根据该极性选择讯号的反向讯号，输出该第二电压选择模块所输出的第 二直流电压。该电压输出模块包含有一第一输入端及一输出端耦接于该增益 选择器，及一第二输入端耦接于该第一开关单元及该第二开关单元之间，用 来才艮据该增益选择器所判断的输出增益，由该输出端输出该第二输入端所接 收的直流电压的放大结果。
本发明还披露一种具非线性增益且可转换增益极性的电压转换装置，用 以转换一模拟电压源所输出的模拟电压，该电压转换装置包含有一切换模 块、 一增益决定模块及一电压输出模块。切换模块耦接于该模拟电压源及一 直流电压源，包含有一第一输出端及一第二输出端，用来根据一极性选择讯 号，决定由该第一输出端输出该模拟电压源所输出的模拟电压及由该第二输 出端输出该直流电压源的直流电压，或由该第一输出端输出该直流电压源的 直流电压及由该第二输出端输出该模拟电压源所输出的模拟电压。增益决定 模块包含有一模拟至数字转换器，耦接于该模拟电压源，用来将该模拟电压
源所输出的模拟电压转换为数字讯号；以及一增益选择器，耦接于该模拟至 数字转换器及该切换模块的第一输出端，用来根据该模拟至数字转换器所输 出的数字讯号及该切换模块的第一输出端所输出的电压，判断一输出增益。 电压输出模块包含有一第一输入端及一输出端耦接于该增益选择器，及一第 二输入端耦接于该切换模块的第二输出端，用来根据该增益选择器所判断的 输出增益，由该输出端输出该第二输入端所接收的直流电压的放大结果。


图l为现有薄膜晶体管液晶显示器的示意图。
图2为现有电压转换电路的示意图。
图3为本发明一实施例电压转换装置的示意图。
图4为一模拟至数字转换器的示意图。
图5为一增益选择器的示意图。
图6为一增益选择器的示意图
图7为一第一电压选择模块的示意图。
图8为一第一电压选择模块的示意图。
图9为一第二电压选择模块的示意图。
图10为一第二电压选择;^莫块的示意图。
图11为一^f莫拟电压源所输出的模拟电压的示意图。
图12为图3中电压输出模块的输出电压对应于图ll模拟电压的示意图。
图13为图3中电压输出模块的输出电压对应于图ll模拟电压的示意图。
图14为一模拟电压源所输出的模拟电压的示意图。
图15为一预期输出电压对应于模拟电压的示意图。
图16为一模拟至数字转换器的示意图。
图17为一增益选择器的示意图。
图18为图17的增益选择器的真值表。
图19为一增益选择器的示意图。
图20为图19的增益选择器的真值表。
图21为一第一电压选择模块的示意图。
图22为图21的第一电压选择模块的真值表。
图23为一第一电压选择模块的示意图。
图24为图23的第一电压选择模块的真值表。
图25为一第二电压选择模块的示意图。
图26为图25的第二电压选择模块的真值表。
图27为一第二电压选择模块的示意图。
图28为图27的第二电压选择模块的真值表。
图29为本发明一实施例电压转换装置的示意图。
附图符号说明
10薄膜晶体管液晶显示器
100液晶显示面板
102控制电路
104数据线讯号输出电路
106扫描线讯号输出电路
108电压产生器
110数据线112扫描线
114薄膜晶体管
116等效电容
118水平同步讯号
120垂直同步讯号
122显示数据
20电压转换电路
200运算放大器
206输入端
208输出端
30、 2800电压转换装置
32、 282增益决定模块
340、 11340第一电压选择模块
342、 11342第二电压选择模块
36、 286电压输出模块
2802切换模块
320、 11320、 2820模拟至数字转换器
322、 11322、 2822增益选择器
360第一输入端
362第二输入端
364、 2804、 2806输出端
CMP1~ CMPn比较器
Vr (1) ~ Vr (n)参考电压
楊、1600数字译码电路
D0、 Dl、 D(n)数字讯号
702、 2102讯号端
706、 806开关模块
908、 1008、 2508、 2708直流电压选择模块
500、 900、 1700、 2500第一讯号端
502、 902、 1702、 2502第二讯号端
50、 1704第三讯号端P0L、 P0LB
506、 1706、 704、 2104、 2504
610、 1910、 2300、 2700
tl、 t2…tn
第一电阻单元 译码模块 电压转折点 极性选择讯号
Rl、 R2、 R(l) ~R(4)、 202、 204、 R50—1 — R50—n、 R70—1~R70—n、 R90—1 ~ R90—n电阻
Vi、 Vo、 V讓、Vdc (1) ~ Vdc (n) 、 VI、 V2、 Vtl、 Vt2…Vtn、 VI、 Vx、 Vy、 V2、 Vol、 Vox、 Voy、 Vo2 电压
SW50-1 ~ SW50-n、 SW70-1 ~ SW70—n、 SW90」~ SW90一n、 SW92 — 1 ~ SW92一n、 380、 382、 384、 386 开关单元
508、 608、 1708、 1908、 906、 1006、 2506、 2706 电阻值决定模块
1710、 1712、 1714、 1716、 1718、 1720、 1900、 1902、 1904、 1906、 2110、 2112、 2114、 2116、 2118、 2120、 2310、 2312、 2314、 2316、 2510、 2512、 2514、 2516、 2518、 2520、 2521、 2522、 2524、 2526、 2528、 2530、 2714、 2716、 2718、 2720、 2724、 2726、 2728、 2730 开关
具体实施例方式
请参考图3，图3为本发明一实施例电压转换装置30的示意图。电压转 换装置30用以转换一模拟电压源所输出的模拟电压Vi，该模拟电压源可以 是一平面显示器中的显示数据。电压转换装置30包含有一增益决定模块32、 一第一电压选择模块340、 一第二电压选择模块342、 一电压输出模块36及 开关单元380、 382、 384、 386。增益决定模块32用来根据模拟电压Vi的大 小，动态地选择不同的增益，其包含有一模拟至数字转换器320及一增益选 择器322。模拟至数字转换器320用以将模拟电压Vi转换为数字讯号，而增 益选择器322则根据模拟至数字转换器320所输出的数字讯号，判断一输出 增益。第一电压选择模块340可根据模拟至数字转换器320所输出的数字讯 号，由多个直流电压选择一直流电压输出至开关单元384。第二电压选择模 块342可根据模拟电压Vi及模拟至数字转换器320所输出的数字讯号，由 多个直流电压选择一直流电压输出至开关单元386。电压输出模块36较佳地 为一由运算放大器组成的负回授电路，其包含有一第一输入端360、 一第二 输入端362及一输出端364,用以根据增益选择器322所判断的输出增益，
放大开关单元384或开关单元386所输出的直流电压。换言之，增益决定模 块32用来决定电压输出模块36的输出电压Vo与电压输出模块36第二输入 端362所接收的电压间的增益，而多个直流电压则用来决定输出电压Vo的 平移量。
为清楚说明，以下先描述电压转换装置30中各模块的详细架构，再说 明其运作方式。
首先，请参考图4,图4为模拟至数字转换器320的示意图。模拟至数 字转换器320包含有比较器CMPl-CMPn及一数字译码电路400。比较器 CMPl CMPn用来比较模拟电压Vi与参考电压Vr(l) ~ Vr (n)，并将比较结果 输出至数字译码电路400。数字译码电路400可根据比较器CMP1 ~ CMPn所输 出的比较结果，输出一数字讯号D(n)。
请参考图5，图5为增益选择器322的示意图。增益选择器322包含有 一第一讯号端500、 一第二讯号端502、 一第三讯号端504、 一第一电阻单元 506及一电阻值决定模块508。第一讯号端500耦接于电压输出模块36的输 出端364,第二讯号端502耦接于电压输出模块36的第一输入端360，第三 讯号端504耦接于开关单元380、 382。第一电阻单元506介于第一讯号端 500与第二讯号端502之间，其可为固定值电阻、可变电阻等。电阻值决定 模块508可根据模拟至数字转换器320所输出的数字讯号D(n)，通过电阻 R50—1 ~R50—n及开关单元SW50—1 ~ SW50—n，决定第二讯号端502与第三讯 号端504间的电阻大小。电阻R50—1-R50—n皆耦接于第三讯号端504，开关 单元SW5(L1 ~ SW5(Ln可根据模拟至数字转换器320所输出的数字讯号D (n), 导通电阻R50—l~R50-n中一电阻与第二讯号端502间的连结。
在图5中，开关单元SW50—1 ~SW50—n、 SW50a — 1 ~ SW50a—n中每一开关 单元皆包含有等于数字讯号D(n)所包含的位数的开关。换言之，在某些应用 中，数字讯号D(n)所包含的位数较多时，开关单元SW50-l SW50-n中每一 开关单元所包含的开关数相对也较多，使得电路复杂度增加。因此，本发明 另提供一电阻值决定模块608用以取代电阻值决定模块508，请参考图6。 电阻值决定模块608的运作方式与图5的电阻值决定模块508相似，其中模 拟至数字转换器320所输出的数字讯号D(n)会先经过一译码模块610后，才 输入至对应的开关。在此情形下，电阻值决定模块608所需的开关数较电阻 值决定模块508所需的开关数少，因而节省电路成本。
请参考图7，图7为第一电压选择模块340的示意图。第一电压选择模 块340包含有一讯号端702及一开关模块706。讯号端702耦接于开关单元 384，开关模块706用以根据模拟至数字转换器320所输出的数字讯号D (n), 通过开关单元SW70一1 ~ SW70一n,导通直流电压Vdc (1) -Vdc(n)的一直流电 压与讯号端702间的连结。当然，亦可如图8所示，以一开关模块806取代 开关模块706以节省电路成本，其概念与图6所示的电阻值决定模块608相 似，在此不赘述。
请参考图9，图9为第二电压选择模块342的示意图。第二电压选择模 块342包含有一第一讯号端900、 一第二讯号端902、 一第一电阻单元904、 一电阻值决定模块906及一直流电压选择模块908。第一讯号端900耦接于 开关单元386,第二讯号端902耦接于模拟电压源。第一电阻单元904可为 固定值电阻、可变电阻等。电阻值决定模块906可根据模拟至数字转换器320 所输出的数字讯号D(n),通过电阻R90_l~R90_n及开关单元SW90—1 ~ SW90—n，决定第二讯号端902与第一讯号端900间的电阻大小。电阻R90—1 ~ R90—n皆耦接于第二讯号端902，开关单元SW90-1 ~ SW90_n可根据模拟至数 字转换器320所输出的数字讯号D(n),导通电阻R90—1 ~R90—n中一电阻与 第一讯号端900间的连结。此外，直流电压选择模块908用以根据模拟至数 字转换器320所输出的数字讯号D(n)，通过开关单元SW92_1-SW92—n,导 通直流电压Vdc(l) Vdc(n)的一直流电压与第一电阻904间的连结。当然， 亦可如图10所示，以一电阻值决定模块1006、 一直流电压选择模块1008 及一译码;漢块1000取代电阻值决定模块906及直流电压选择模块908以节 省电路成本，其概念与图6所示的电阻值决定模块608相似，在此不赘述。
因此，在电压转换装置30中，电压输出模块36以负回授方式，根据增 益选择模块322所决定的增益，放大电压输出模块36的第二输入端362所 接收的电压。通过本发明电压转换装置30，本领域技术人员可根据所需的电 压转折(详述于后)，决定适当的参考电压Vr(l) Vr(n)、 Vdc (1) ~ Vdc (n) 的大小及电阻R50—1 R50—n、 R70一卜R70—n、 R90—1 ~ R90—n的电阻值，进 而通过模拟至数字转换器320所输出的数字讯号D(n)控制开关单元 SW50—1 ~ SW50—n、 SW50a—1 ~ SW50a—n、 SW70—1 ~ SW70—n、 SW90—1 ~ SW90—n 及SW92_1~SW92—n的开启或关闭，以决定所需的电压增益。举例来说，请 参考图11、图12及图13，图11为模拟电压源所输出的模拟电压Vi的示意
图；图12为极性选择讯号P0L的反向讯号P0LB被致能时，电压输出模块36 的输出电压Vo对应于模拟电压Vi的示意图；图13为极性选择讯号POL被 致能时，电压输出模块36的输出电压Vo对应于模拟电压Vi的示意图。由 图11至图13可知，才莫拟电压Vi的电压范围在VI至V2间，若所需的输出 电压转折点tl、 t2…tn所对应的电压为Vtl、 Vt2…Vtn,则可通过控制相关 组件的值，达到如图12及图13所示的输出电压Vo对输入电压Vi的增益变 化图。也就是说，电压转换装置30具有正极性及反极性的非线性增益。
一般而言，现有电压转换电路的增益会被要求越接近线性越好。然而， 某些特殊应用会要求非线性增益。举例来说，对于液晶显示器的数据线讯号 而言，由于人眼对不同亮度有不同的辨识效果，因此理想的灰度曲线应贴近 于人眼对亮度的辨识能力。通过本发明，电压转换装置30可根据不同的输 入电压，提供不同的增益，使得液晶显示器的数据线讯号输出电路可输出适 合人眼观赏的灰度曲线。如此一来，液晶显示器所呈现的灰度曲线近似于人 眼对亮度的辨识能力，则使用者所感受的影像较自然。除此之外，本发明可 通过控制极性选择讯号POL (及其反向讯号POLB ),使得电压转换装置30可 输出正负极性交互的输出电压。因此，电压转换装置30可用以转换一液晶 显示器的显示数据，使得液晶显示器所呈现的灰度曲线可近似于人眼对亮度 的辨识能力，且液晶分子是以正负极性电压交互的方式来驱动，提升影像品 质，并可避免残影现象及液晶分子毁损。
通过调整电压转换装置30中各组件的数量与值，可得所需的增益曲线。 举例来说，请参考图14及图15。图14为模拟电压源所输出的模拟电压Vi 的示意图，图15为所需(预期)的输出电压Vo对应于模拟电压Vi的示意 图。由图14及图15可知，模拟电压Vi的电压范围在VI至V2间，其转折 点x、 y所对应的电压为Vx、 Vy,若其对应的Vo输出电压为Vox、 Voy,则 可通过调整相关组件的数量与值，达到如图15所示输出电压Vo对输入电压 Vi的增益变化图。
首先，请参考图16，图16为一模拟至数字转换器11320的示意图。模 拟至数字转换器11320用以取代图3中模拟至数字转换器320,以达到图15 所示的增益变化，其包含有四个比较器CMP1 ~ CMP4及一数字译码电路1600。 数字译码电路1600可根据比较器CMP1 ~CMP4所输出的比较结果，输出数字 讯号DO、 Dl。
请参考图17，图17为增益选择器11322的示意图。增益选择器11322 用以取代图3中增益选择器322，以达到图15所示的增益变化，其包含有一 第一讯号端1700、 一第二讯号端1702、 一第三讯号端1704、 一第一电阻单 元1706及一电阻值决定冲莫块1708，其运作方式如图5的增益选择器322相 似，在此不赘述。其中，为达到图15的增益变化，电阻值决定模块1708包 含四个电阻R(l) R(4)及开关1710、 1712、 1714、 1716、 1718、 1720。开 关1710受数字讯号D1驱动；开关1712受数字讯号D1的反向讯号驱动；开 关1714、 1718受数字讯号D0驱动；开关1716、 1720受数字讯号DO的反向 讯号驱动。也就是说，电阻值决定模块1708的操作方式，如图18的真值表 所示。此外，亦可根据图6的电阻值决定模块608，形成一电阻值决定模块 1908取代电阻值决定模块1708，请参考图19。电阻值决定模块1908包含有 四个电阻R(l) ~R(4)、开关1900、 1902、 1904、 1906及一译码才莫块1910。 译码模块1910可将数字讯号DO、 Dl译码为数为讯号D(l)、 D(2)、 D(3)及 D(4)，分别用来控制开关1900、 1902、 1904、 1906的开启与关闭。在此情 形下，电阻值决定模块1908的操作方式，如图20的真值表所示。
请参考图21,图21为第一电压选择模块11340的示意图。第一电压选 择模块11340用以取代图3中第一电压选择模块340，以达到图15所示的增 益变化，其包含有一讯号端2102及开关2110、 2112、 2114、 2116、 2118、 2120，其运作方式如图7的第一电压选择模块340相似，在此不赘述。开关 2110受数字讯号D1驱动；开关2112受数字讯号D1的反向讯号驱动；开关 2114、 2118受数字讯号DO驱动；开关2116、 2120受凄t字讯号DO的反向讯 号驱动。也就是说，第一电压选择模块11340的操作方式，如图22的真值 表所示。此外，亦可根据图8的概念，以一译码模块2300及开关2310、 2312、 2314、 2316取代开关2110、 2112、 2114、 2116、 2118、 2120，如图23所示， 其真值表如图24所示。
请参考图25，图25为第二电压选择^t块11342的示意图。第二电压选 择模块11342用以取代图3中第二电压选择模块342,以达到图15所示的增 益变化，其包含有第一讯号端2500、 一第二讯号端2502、 一第一电阻单元 2504、 一电阻值决定才莫块2506及一直流电压选择才莫块2508，其运作方式与 图9的第二电压选择才莫块342相似，在此不赘述。其中，为达到图15的增 益变化，电阻值决定模块2506包含有四个电阻R(l) R(4)及开关2510、2512、 2514、 2516、 2518、 2520。开关2510受数字讯号Dl驱动；开关2512 受数字讯号Dl的反向讯号驱动；开关2514、 2518受数字讯号DO驱动；开 关2516、 2520受数字讯号DO的反向讯号驱动。直流电压选择模块2508包 含有开关2521、 2522、 2524、 2526、 2528、 2530。开关2521受凄t字讯号Dl
驱动；开关2522受数字讯号Dl的反向讯号驱动；开关2524、 2528受数字 讯号DO驱动；开关2526、 2530受数字讯号DO的反向讯号驱动。因此，在 此情形下，第二电压选择模块11342的操作方式，系如图26的真值表所示。 此外，亦可根据图10的概念，以一译码模块2700、 一电阻值决定模块2706 及一直流电压选择模块2708，取代一电阻值决定模块2506及一直流电压选 择模块2508,如图27。译码模块2700可将数字讯号DO、 Dl译码为数为讯 号D(l) 、D(2) 、D(3)及D(4)以控制电阻值决定模块2706中的开关2714、2716、 2718、 2720及直流电压选择模块2708中的开关2724、 2726、 2728、 2730, 其真值表如图28所示。
因此，通过电压转换装置30转换一液晶显示器的显示lt据讯号，液晶 显示器的不仅可输出贴近于人眼对亮度辨识能力的灰度曲线，提升画面的渐 层效果，使影像更接近自然。除此之外，通过控制极性选择讯号POL (及其 反向讯号POLB),电压转换装置30可据以改变输出讯号的极性，以避免液晶 显示器一直使用正极性电压或负极性电压不断地驱动液晶分子而导致画面 显示的品质恶化，进而避免残影现象或液晶分子毁损。
请参考图29，图29为本发明一实施例电压转换装置2800的示意图。电 压转换装置2800用以转换一模拟电压源所输出的模拟电压Vi，该模拟电压 源可以是一平面显示器中的显示数据。电压转换装置2800包含有一增益决 定模块282、 一电压输出模块286及一切换模块2802。增益决定模块282包 含有一模拟至数字转换器2820及一增益选择器2822,其架构与增益决定模 块32完全相同(可参考前述说明)，只有连接方式不同。在电压转换装置30 中，增益决定模块32耦接于开关单元380、 382的一端，在电压转换装置2800 中耦接于切换模块2802。切换模块2802包含有输出端2804、 2806,用来根 据一极性选择讯号POL,决定由输出端2804输出Vi及由输出端2806输出一 直流电压源的直流电压Vdc，或由输出端2804输出直流电压Vdc及由输出端 2806输出模拟电压Vi。因此，增益决定模块282用来决定电压输出模块286 的输出增益，而切换模块2802则用来决定输出电压的极性。
因此，通过电压转换装置2800,极性选择讯号POL致能时，切换模块 2802将模拟电压Vi导通至输出端2804,并将直流电压Vdc导通至输出端 2806。相反地，当极性选择讯号POL的反向讯号P0LB致能时，切换模块2802 将才莫拟电压Vi导通至输出端2806,并将直流电压Vdc导通至输出端2804。 如此一来，电压转换装置2800的输出电压Vo对模拟电压Vi的曲线即如图 15所示。其中，直流电压Vdc的大小根据所需的灰度曲线而定，亦可根据不 同的模拟电压Vi，通过第一电压选择模块340、 11340或第二电压选择模块 342、 11342，提供对应的直流电压Vdc。举例来说，通过第一电压选择模块 11340及第二电压选择模块11342提供直流电压Vdc时，在图15中，若所需 的增益曲线的特性为VI = 0. IV、 Vx = 0. 2V、 Vy = 0. 9V、 V2 = IV、 Vol = 0. IV、 Vox = IV、 Voy = 4V、 Vo2 = 4. 9V，则于极性选择讯号POL致能时， 图17电阻值决定模块11322的第一讯号端1700耦接于电压输出模块36的 输出端364，第二讯号端1702接电压输出模块36的第一输入端360,第三 讯号端1704耦接于开关单元380、 382的一端。设定R(1)=(第一电阻单元 1706的电阻值/9)(Q)、 R(2)=((第一电阻单元1706的电阻值 *0. 7)/3)(Q)、 R(3)=(第一电阻单元1706的电阻值/9) 以及于图21
第一电压选择模块11340中,设定Vdcl- (5. 8/10) V、 Vdc2 - (3.4/3. 7) V、 Vdc3 = (9. 1/10) V。相反地，于极性选择讯号POL的反向讯号POLB致能时， 于图17电阻值决定模块11322中，设定R(ll)=(第一电阻单元1706的电 阻值/17) (Q)、 R(12)=((第一电阻单元1706的电阻值*7)/53) (Q) 、 R(13) =(第一电阻单元1706的电阻值/17) (Q);以及于图25第二电压选择模块 11342中，设定Vdc5 = (—0.8/9) V、 Vdc6 = (0. 1/3)V、 Vdc7 = (一4. 1/9)V、 R(l) = R(2) = R(3)=第一电阻单元2504的电阻值(Q)。
综上所述，本发明可通过控制电压转换装置中的组件值，调整输出增益， 使得本发明在不同的输入电压下，有不同的增益。进一步地，本发明还可通 过极性选择讯号，输出正负极性交互的输出电压。因此，当本发明的电压转 换装置系用以转换一液晶显示器的显示数据时，液晶显示器所呈现的灰度曲 线可近似于人眼对亮度的辨识能力，且液晶分子是以正负极性电压交互的方 式来驱动，使得使用者所感受的影像自然，并可避免残影现象及液晶分子毁 损。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种具有非线性增益且可转换增益极性的电压转换装置，用以转换一模拟电压源所输出的模拟电压，该电压转换装置包含有一开关模块，耦接于该模拟电压源及一系统地端，用来根据一极性选择讯号，输出该模拟电压源所输出的模拟电压或该系统地端所对应的电压；一增益决定模块，包含有一模拟至数字转换器，耦接于该模拟电压源，用来将该模拟电压源所输出的模拟电压转换为数字讯号；以及一增益选择器，耦接于该模拟至数字转换器及该开关模块，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号及该开关模块所输出的电压，判断一输出增益；一第一电压选择模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号，由多个直流电压选择输出一第一直流电压；一第二电压选择模块，耦接于该模拟电压源及该模拟至数字转换器，用来根据该模拟电压源所输出的模拟电压及该模拟至数字转换器所输出的数字讯号，由多个直流电压选择输出一第二直流电压；一第一开关单元，耦接于该第一电压选择模块，用来根据该极性选择讯号，输出该第一电压选择模块所输出的第一直流电压；一第二开关单元，耦接于该第二电压选择模块，用来根据该极性选择讯号的反向讯号，输出该第二电压选择模块所输出的第二直流电压；以及一电压输出模块，包含有一第一输入端及一输出端耦接于该增益选择器，及一第二输入端耦接于该第一开关单元及该第一开关单元之间，用来根据该增益选择器所判断的输出增益，由该输出端输出该第二输入端所接收的直流电压的放大结果。
2. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该开关模块包含有 一第三开关单元，耦接于该模拟电压源及该增益选择器之间，用来根据该极性选择讯号，输出该模拟电压源所输出的模拟电压至该增益选择器；以 及一第四开关单元，耦接于该系统地端及该增益选择器之间，用来根据该 极性选择讯号的反向讯号，输出该系统地端所对应的电压至该增益选择器。
3. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该模拟至数字转换器包含有 多个比较器，每一比较器包含有一第一输入端耦接于该模拟电压源，一第二输入端耦接于一参考电压源，及一输出端，用来由该输出端输出该第一 输入端及该第二输入端的电压的比较结果；以及一数字译码电路，耦接于该多个比较器，用来根据该多个比较器所输出 的比较结果，输出该数字讯号。
4. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该增益选择器包含有 一第一讯号端，耦接于该电压输出模块的输出端； 一第二讯号端，耦接于该电压输出模块的第一输入端； 一第三讯号端，耦接于该开关模块；一第一电阻单元，耦接于该第一讯号端与该第二讯号端之间；以及 一电阻值决定模块，耦接于该模拟至数字转换器，且介于该第二讯号端 与该第三讯号端之间，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号以及 该极性选择讯号，决定该第二讯号端与该第三讯号端间的电阻大小。
5. 如权利要求4所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 多个电阻，耦接于该第三讯号端；以及多个第一开关单元，每一第一开关单元耦接于该模拟至数字转换器，且 介于该多个第二开关单元的二第二开关单元与该第二讯号之间，用来根据该 模拟至数字转换器所输出的数字讯号，导通该第二开关单元与该第二讯号端 间的连结。多个第二开关单元，每一第二开关单元耦接于该极性选择讯号，且介于该多个电阻的一电阻与该多个第一开关单元的一第一开关单元之间，用来才艮 据该极性选择讯号，导通该每一第二开关单元与其相对应的该第一开关单元 间的连结。
6. 如权利要求4所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 一译码模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来对该模拟至数字转换器所输出的数字讯号进行译码；多个电阻，耦接于该第二讯号端；以及多个第一开关单元，每一第一开关单元耦接于该译码模块，且介于该多 个第二开关单元的二第二开关单元与该第三讯号端之间，用来根据该译码模 块所输出的译码结果，导通该第二开关单元与该第三讯号端间的连结。 多个第二开关单元，每一第二开关单元耦接于该极性选择讯号，且介于 该多个第一开关单元的一第一开关单元与该多个电阻的一电阻之间，用来根 据该极性选择讯号导通该每一第二开关单元与其相对应的该第一开关单元 间的连结。
7. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该第一电压选择模块包含有 多个开关单元，每一开关单元耦接于该模拟至数字转换器，且介于多个直流 电压源的一直流电压源与该第一开关单元之间，用来根据该;漠拟至数字转换 器所输出的数字讯号，导通该直流电压源与该第一开关单元间的连结。
8. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该第 一电压选择模块包含有 一译码模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来对该模拟至数字转换器所输出的数字讯号进行译码；以及多个开关单元，每一开关单元耦接于该译码模块，且介于多个直流电压 源的一直流电压源与该第一开关单元之间，用来根据该译码模块所输出的译 码结果，导通该直流电压源与该第一开关单元间的连结。
9. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该第二电压选择模块包含有 一第一电阻单元，包含有一第一端耦接于该第二开关单元，及一第二端； 一电阻值决定模块，耦接于该模拟至数字转换器，且介于该第一电阻单元的第一端与该模拟电压源之间，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数 字讯号，决定该模拟电压源至该第一电阻单元的第一端的电阻大小；以及一直流电压选择模块，耦接于该模拟至数字转换器，且介于多个直流电 压源与该第一电阻单元的第二端之间，用来根据该模拟至数字转换器所输出 的数字讯号，导通该多个直流电压源的一直流电压源与该第一电阻单元的第 二端间的连结。
10. 如权利要求9所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 多个电阻，分别耦接于该模拟电压源；以及多个开关单元，每一开关单元耦接于该模拟至数字转换器，且介于该多 个电阻的一电阻与该第 一电阻单元的第 一端之间，用来根据该模拟至数字转 换器所输出的数字讯号，导通该电阻与该第一电阻单元的第一端间的连结。
11. 如权利要求9所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 一译码模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来对该模拟至数字转换器所输出的数字讯号进行译码； 多个电阻，分别耦接于该模拟电压源；以及多个开关单元，每一开关单元耦接于该译码模块，且介于该多个电阻的 一电阻与该第一电阻单元的第一输端之间，用来根据该译码模块所输出的译 码结果，导通该电阻与该第 一 电阻单元的第 一端间的连结。
12. 如权利要求9所述的电压转换装置，其中该直流电压选择模块包含 有多个开关单元，每一开关单元耦接于该模拟至数字转换器，且介于该多个 直流电压源的一直流电压源与该第一电阻单元的第二端之间，用来根据该模 拟至数字转换器所输出的数字讯号，导通该直流电压源与该第一电阻单元的 第二端间的连结。
13. 如权利要求9所述的电压转换装置，其中该直流电压选择模块包含有一译码模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来对该模拟至数字转换器 所输出的数字讯号进行译码；以及多个开关单元，每一开关单元耦接于该译码;溪块，且介于该多个直流电 压源的 一直流电压源与该第 一 电阻单元的第二端之间，用来根据该译码模块 所输出的译码结果，导通该直流电压源与该第一电阻单元的第二端间的连 结。
14. 如权利要求1所述的电压转换装置，其中该电压输出模块是一运算 放大器。
15. 如权利要求1所述的电压转换装置，其用于转换一平面显示器的显 示数据。
16. —种具非线性增益且可转换增益极性的电压转换装置，用以转换一 模拟电压源所输出的模拟电压，该电压转换装置包含有一切换模块，耦接于该模拟电压源及多个直流电压源，包含有一第一输 出端及一第二输出端，用来根据一极性选择讯号，决定由该第一输出端输出 该模拟电压源所输出的模拟电压及由该第二输出端输出该多个直流电压源 的一直流电压，或由该第一输出端输出该多个直流电压源的一直流电压及由 该第二输出端输出该模拟电压源所输出的模拟电压；一增益决定模块，包含有一模拟至数字转换器，耦接于该模拟电压源，用来将该模拟电压源所输 出的模拟电压转换为数字讯号；以及一增益选择器，耦接于该模拟至数字转换器及该切换模块的第一输出 端，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号及该切换模块的第一输出端所输出的电压，判断一输出增益；以及一电压输出模块，包含有一第一输入端及一输出端耦接于该增益选择 器，及一第二输入端耦接于该切换模块的第二输出端，用来根据该增益选择 器所判断的输出增益，由该输出端输出该第二输入端所接收的直流电压的放 大结果。
17. 如权利要求16所述的电压转换装置，其中该模拟至数字转换器包含有多个比较器，每一比较器包含有一第一输入端耦接于该模拟电压源，一 第二输入端耦接于一参考电压源，及一输出端，用来由该输出端输出该第一输入端及该第二输入端的电压的比较结杲；以及一数字译码电路，耦接于该多个比较器，用来根据该多个比较器所输出 的比较结果，输出该数字讯号。
18. 如权利要求16所述的电压转换装置，其中该增益选择器包含有 一第一讯号端，耦接于该电压输出模块的输出端； 一第二讯号端，耦接于该电压输出模块的第一输入端； 一第三讯号端，耦接于该切换模块的第一输出端； 一第一电阻单元，耦接于该第一讯号端与该第二讯号端之间；以及 一电阻值决定模块，耦接于该模拟至数字转换器，且介于该第二讯号端与该第三讯号端之间，用来根据该模拟至数字转换器所输出的数字讯号以及 该极性选择讯号，决定该第二讯号端与该第三讯号端间的电阻大小。
19. 如权利要求18所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 多个电阻，耦接于该第三讯号端；以及多个第一开关单元，每一第一开关单元耦接于该模拟至数字转换器，且 介于该多个第二开关单元的二第二开关单元与该第二讯号之间，用来根据该 模拟至数字转换器所输出的数字讯号，导通该第二开关单元与该第二讯号端 间的连结；多个第二开关单元，每一第二开关单元耦接于该极性选择讯号，且介于该多个第一开关单元的一第一开关单元与该多个电阻的一电阻之间，用来根 据该+及性选择讯号导通该每一第二开关单元与其相对应的该第 一开关单元间的连结。
20. 如权利要求18所述的电压转换装置，其中该电阻值决定模块包含有 一译码模块，耦接于该模拟至数字转换器，用来对该模拟至数字转换器所输出的数字讯号进4恃码；多个电阻，耦接于该第二讯号端；多个第一开关单元，每一第一开关单元耦接于该译码模块，且介于该多 个第二开关单元的二第二开关单元与该第三讯号端之间，用来根据该译码模 块所输出的译码结果，导通该第二开关单元与该第三讯号端间的连结；以及多个第二开关单元，每一第二开关单元耦接于该极性选择讯号，且介于该多个第一开关单元的一第一开关单元与该多个电阻的一电阻之间，用来根 据该极性选择讯号导通该每一第二开关单元与其相对应的该第一开关单元 间的连结。
21. 如权利要求16所述的电压转换装置，其中该电压输出模块是一运算 ;故大器。
22. 如权利要求16所述的电压转换装置，其用于转换一平面显示器的显 示数据。
全文摘要
具有非线性增益且可转换增益极性的电压转换装置，包含一开关模块、一增益决定模块、一第一电压选择模块、一第二电压选择模块、一第一开关单元、一第二开关单元及一电压输出模块。该开关模块用来输出电压。该增益决定模块用来判断输出增益。该第一电压选择模块用来输出第一直流电压。该第二电压选择模块用来输出第二直流电压。该第一开关单元用来根据极性选择讯号，输出第一直流电压。该第二开关单元用来根据该极性选择讯号的反向讯号，输出第二直流电压。该电压输出模块用来根据该增益决定模块所判断的输出增益，输出一直流电压的放大结果。
文档编号H02M3/135GK101179228SQ20061014359
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者颜志仁 申请人:联詠科技股份有限公司