[发明专利]具有非线性增益并可转换增益极性的电压转换装置

说明书

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(Thin Film 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110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(Column)，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输入一脉冲使薄膜晶体管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R1、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。