数字模拟转换器与源极驱动电路的制作方法

本发明涉及一种数字模拟转换器与源极驱动电路，尤其涉及一种透过重新配置参考电压顺序，降低所需开关数目的数字模拟转换器与源极驱动电路。

背景技术：

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等优点，而被广泛地应用在电视、移动电话、笔记本电脑等电子信息产品上。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。

请参考图1，图1为现有技术一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示器10的示意图。液晶显示器10包含有一液晶显示面板(LCD Panel)100、一源极驱动器102以及一栅极驱动器104。液晶显示面板100是由两基板(Substrate)构成，而在两基板间填充有液晶材料(LCD layer)。一基板上设置有复数条资料线(Data Line)108、复数条垂直于资料线108的扫描线(Scan Line，或称闸线，Gate Line)110以及复数个薄膜晶体管112，而在另一基板上设置有一共享电极(Common Electrode)用来经由电压产生器106提供一共享信号Vcom。薄膜晶体管112是以矩阵的方式分布在液晶显示面板100上，每一资料线108对应于液晶显示面板100上的一行(Column)，而扫描线110对应于液晶显示面板100上的一列(Row)，且每一薄膜晶体管112是对应于一像素(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114。

源极驱动器102与门极驱动器104会依据欲显示的影像资料分别对不同的资料线108及扫描线110产生输入信号，以控制薄膜晶体管112的导通及等效电容114两端的跨压，进一步地改变液晶分子的排列以及相对应的光线穿透量，使得影像资料得以正确地显示在液晶显示面板100上。为了显示不同的灰阶值，源极驱动器102需可提供上百种不同的电压位准至液晶显示面板100。举例来说，如欲显示256层灰阶，源极驱动器102须根据一8位的数字信号，从256个参考电压中选择一个参考电压，作为源极驱动信号。然而，如欲实现256阶的选择功能，需要大量的晶体管开关，会占据大面积的电路布局空间，并产生非理想的寄生电阻，并拖累显示驱动系统的运作速度。

因此，降低源极驱动器所需的晶体管开关已成为业界的努力目标之一。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的即在于提供一种数字模拟转换器与源极驱动电路，可降低所需的电路布局面积与寄生电阻。

本发明公开一种数字模拟转换器，用来转换一数字信号为一第一模拟信号及一第二模拟信号，该数字信号包含有N个位信号，N为一正整数，该数字模拟转换器包含有复数个第一输入端，每一第一输入端用来接收该N个位信号中的一位信号；复数个第二输入端，用来接收以一最佳顺序排列的复数个参考电压，其中该复数个参考电压按照大小逐一排列形成的顺序为一原始顺序，其中该最佳顺序是对该原始顺序执行N-1次一顺序调换的结果；复数个第一开关，以树状方式彼此电性耦接并电性耦接在该复数个第一输入端与该复数个第二输入端，包含有N阶，每一阶用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该复数个参考电压中的一参考电压，以产生一第一选择结果；至少N个第二开关，以串连方式电性耦接，每一第二开关用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该第二开关的一前一第二开关的一第二选择结果或该复数个第一开关中的一第一开关的该第一选择结果，以产生该第二选择结果；其中该第N阶的该第一开关产生的该第一选择结果为该第一模拟信号，该至少N个第二开关的最后一个第二开关产生的该第二选择结果为该第二模拟信号；其中该第N个第二开关是用来接收该第N-1阶的第2个第一开关的该第一选择结果。

本发明还公开一种数字模拟转换器，用来转换一数字信号为一第一模拟信号及一第二模拟信号，该数字信号包含有N个位信号，N为一正整数，该数字模拟转换器包含有复数个第一输入端，每一第一输入端用来接收该N个位信号中的一位信号；复数个第二输入端，用来接收以一次佳顺序排列的复数个参考电压，其中该复数个参考电压按照大小逐一排列形成的顺序为一原始顺序，其中该次佳顺序是对该原始顺序执行N-2次一顺序调换的结果；复数个第一开关，以树状方式彼此电性耦接并电性耦接在该复数个第一输入端与该复数个第二输入端，包含有N阶，每一阶用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该复数个参考电压中的一参考电压，以产生一第一选择结果；至少(N+1)个第二开关，以串连方式电性耦接，每一第二开关用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该第二开关的一前一第二开关的一第二选择结果或该复数个第一开关中的一第一开关的该第一选择结果，以产生该第二选择结果；其中该第N阶的该第一开关产生的该第一选择结果为该第一模拟信号，该至少N个第二开关的最后一个第二开关产生的该第二选择结果为该第二模拟信号；其中该第N个第二开关是用来接收该第N-1阶的第2个第一开关的该第一选择结果。

本发明还公开一种源极驱动电路，包含有一迦码电路，用来在一高电源电压与一低电源电压之间提供复数个参考电压；一数字模拟转换器，电性耦接在该迦码电路，用来根据一N位的数字信号，从该复数个参考电压中选择二参考电压，作为一第一模拟信号与一第二模拟信号；以及一内插电路，电性耦接在该数字模拟转换器，用来根据一次数字信号，提供该第一模拟信号与该第二模拟信号的一内插电压，作为一源极驱动信号；其中该数字模拟转换器包含有复数个第一输入端，每一第一输入端用来接收该N个位信号中的一位信号；复数个第二输入端，用来接收以一最佳顺序排列的该复数个参考电压，其中该复数个参考电压按照大小逐一排列形成的顺序为一原始顺序，其中该最佳顺序是对该原始顺序执行N-1次一顺序调换的结果；复数个第一开关，以树状方式彼此电性耦接并电性耦接在该复数个第一输入端与该复数个第二输入端，包含有N阶，每一阶根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该复数个参考电压中的一参考电压，以产生一第一选择结果；至少N个第二开关，以串连方式电性耦接，每一第二开关用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该第二开关的一前一第二开关的一第二选择结果或该复数个第一开关中的一第一开关的该第一选择结果，以产生该第二选择结果；其中该第N阶的该第一开关产生的该第一选择结果为该第一模拟信号，该至少N个第二开关的最后一个第二开关产生的该第二选择结果为该第二模拟信号；其中该第N个第二开关是用来接收该第N-1阶的第2个第一开关的该第一选择结果。

本发明还公开一种源极驱动电路，包含有一迦码电路，用来在一高电源电压与一低电源电压之间提供复数个参考电压；一数字模拟转换器，电性耦接在该迦码电路，用来根据一N位的数字信号，从该复数个参考电压中选择二参考电压，作为一第一模拟信号与一第二模拟信号；以及一内插电路，电性耦接在该数字模拟转换器，用来根据一次数字信号，提供该第一模拟信号与该第二模拟信号的一内插电压，作为一源极驱动信号；其中该数字模拟转换器包含有复数个第一输入端，每一第一输入端用来接收该N个位信号中的一位信号；复数个第二输入端，用来接收以一次佳顺序排列的该复数个参考电压，其中该复数个参考电压按照大小逐一排列形成的顺序为一原始顺序，其中该次佳顺序是对该原始顺序执行N-2次一顺序调换的结果；复数个第一开关，以树状方式彼此电性耦接并电性耦接在该复数个第一输入端与该复数个第二输入端，包含有N阶，每一阶根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该复数个参考电压中的一参考电压，以产生一第一选择结果；至少(N+1)个第二开关，以串连方式电性耦接，每一第二开关用来根据该N个位信号中的一位信号，选择传输该第二开关的一前一第二开关的一第二选择结果或该复数个第一开关中的一第一开关的该第一选择结果，以产生该第二选择结果；其中该第N阶的该第一开关产生的该第一选择结果为该第一模拟信号，该至少N个第二开关的最后一个第二开关产生的该第二选择结果为该第二模拟信号；其中该第N个第二开关是用来接收该第N-1阶的第2个第一开关的该第一选择结果。

附图说明

图1为现有技术一薄膜晶体管液晶显示器的示意图。

图2A为一源极驱动电路的示意图。

图2B为图2A的源极驱动电路中参考电压的示意图。

图2C为图2A的源极驱动电路的一变化实施例的示意图。

图2D为图2C的源极驱动电路中参考电压的示意图。

图3A、图3B为一数字模拟转换器的示意图。

图4A、图4B为本发明实施例一数字模拟转换器的示意图。

图5为本发明实施例一顺序调换的示意图。

图6A为一数字模拟转换器的示意图。

图6B为本发明实施例一数字模拟转换器的示意图。

图6C为本发明实施例一数字模拟转换器的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 液晶显示器

100 液晶显示面板

102 源极驱动器

104 栅极驱动器

106 电压产生器

108 资料线

110 扫描线

112 薄膜晶体管

114 等效电容

Vcom 共享信号

20 源极驱动电路

200 迦码电路

210、310、410、610、620、630 数字模拟转换器

220 内插电路

VDD 高电源电压

VSS、VCL 低电源电压

DIG1 数字信号

DIG2 次数字信号

N 位数

SR 源极驱动信号

D0、D1、D2、D3、D4、D5 位信号

412、622 第一输入端

414、624 第二输入端

416 第一开关

418、418_1、418_2、418_3、418_4、 第二开关

418_5、418_6、628、628_1、628_2、

628_3、638

Vr0～Vr65、VrM 参考电压

VH 第一模拟信号

VL 第二模拟信号

SEQ0、SEQ1、SEQ2、SEQ3 序列

seq11、seq12、seq21、seq22、seq23、 子序列

seq24

SW 开关

具体实施方式

请参考图2A，图2A为一源极驱动电路20的示意图。源极驱动电路20包含有一迦码(gamma)电路200、一数字模拟转换器210及一内插电路220。迦码电路200用来在一高电源电压VDD与一低电源电压VSS之间提供M+1种参考电压Vr0、Vr1…VrM，例如5V＝VDD≧Vr0>Vr1>…>VrM≧VSS＝0V，作为可供选择的驱动电压位准。基于色彩学上的需求，参考电压Vr0、Vr1…VrM之间非呈线性关系，而是曲线关系，如图2B所示。根据一变化实施例，参考电压Vr0、Vr1…VrM也可为负电压，即0V＝VSS≧VrM>…>Vr1>Vr0≧VCL＝-5V，其中VCL为另一低电源电压，如图2C所示。在此情况下，参考电压Vr0、Vr1…VrM之间的曲线关系，如图2D所示。迦码电路200可以分压电阻串的方式实现。数字模拟转换器210用来根据一N位的数字信号DIG1，从参考电压Vr0、Vr1…VrM中选择二参考电压，作为一第一模拟信号VH与一第二模拟信号VL。内插电路220用来根据二位的一次数字信号DIG2，提供第一模拟信号VH与第二模拟信号VL的一内插电压，作为一源极驱动信号SR。

需注意的是，第一模拟信号VH与第二模拟信号VL的电位为相邻的二个参考电压。以源极驱动电路20可提供2⁸种电压值作为源极驱动信号SR为例，请参考图3A、图3B，图3A、图3B为数字模拟转换器210的一6位实施例，另标示为数字模拟转换器310。在图3A、图3B中，参考电压有65阶(M＝64)，数字信号DIG1包含六个位信号D0、D1、D2、D3、D4、D5。数字模拟转换器310根据位信号D0、D1、D2、D3、D4、D5，从参考电压Vr0、Vr1…Vr64中选择相邻的二个参考电压作为第一模拟信号VH与第二模拟信号VL，再由内插电路220根据二位的次数字信号DIG2，由第一模拟信号VH与第二模拟信号VL之间内插产生四种电压中选择一种作为源极驱动信号SR。如此一来，源极驱动电路20总共可以产生出2⁶.2²＝2⁸阶变化的源极驱动信号SR。需注意的是，图3A、图3B的数字模拟转换器310需要126个开关。若开关采用两个晶体管来实施，则至少需要252个晶体管。因此，本发明还提供一种数字模拟转换器，其可以较少的晶体管数目实现数字模拟转换器210的功能。请参考图4A、图4B，图4A、图4B为本发明实施例一N位(本例中N＝6)的数字模拟转换器410的示意图。数字模拟转换器410用来转换一数字信号DIG1为一第一模拟信号VH及一第二模拟信号VL。数字信号DIG1包含有N个位信号D0、D1、…、DN-1，N为一正整数。数字模拟转换器410包含有多个第一输入端412、多个第二输入端414、多个第一开关416与至少N个第二开关418。第一输入端412，分别用来接收位信号DN-1、DN-2、…、D1、D0(接收顺序与数字模拟转换器310的接收顺序颠倒)。第二输入端414分别用来接收以一最佳顺序(见图4A、图4B)排列的多个参考电压Vr0～Vr2^N。为方便后续说明，定义参考电压Vr0～Vr2^N按照电压位准高至低逐一排列(Vr0>Vr1>…>Vr2^N)形成的顺序为一原始顺序(Vr0→Vr1→…→Vr2^N)，而最佳顺序(Vr0→Vr32→Vr16→…→Vr2^N)是对原始顺序执行N-1次一顺序调换后的结果。第一开关416是以树状方式彼此电性耦接，共包含有N阶，每一阶根据N个位信号中的一位信号，选择传输参考电压Vr0～Vr2^N中的一个参考电压，以产生一第一选择结果。第二开关418_1～418_6分别用来根据位信号DN-1、DN-2、…、D1、D0中的一位信号，选择传输前一阶第二开关418_1～418_5产生的一第二选择结果或对应第一开关产生的第一选择结果，作为第二选择结果。对于N≧2的第N个第二开关418_N是用来接收第N-1阶的第2个第一开关产生的第一选择结果。最后，通过N阶段的开关操作，第N阶的第一开关416产生的第一选择结果为第一输出信号VH，而最后一个第二开关418_6产生的第二选择结果为第二输出信号VL。需注意的是，N阶的第一开关416是以一颠倒顺序对应于N个位信号D0、D1、…、DN-1，即第1阶的第一开关416受位信号DN-1控制、第2阶的第一开关416受位信号DN-2控制…(以此类推)…第N阶的第一开关416受位信号D0控制。相似地，第二开关418也以颠倒顺序对应于N个位信号D0、D1、…、DN-1，即第1个第二开关418受受位信号DN-1控制、第2个第二开关418受位信号DN-2控制…(以此类推)…第N个第二开关418受位信号D0控制。相较于数字模拟转换器310需要252个晶体管，图4A、图4B的数字模拟转换器410仅需138个晶体管，却能产生功能相同的第一模拟信号VH及第二模拟信号VL，因此具有缩减电路布局面积、减少寄生电容的优点。换句话说，数字模拟转换器410通过重新安排参考电压Vr0～Vr2^N的输入顺序，使第二开关418可分享第一开关416的部分第一选择结果，进而减少第二开关418的数目。

为了详细说明重新安排参考电压Vr0～Vr2^N输入顺序的方法，请参考图5，图5为重新安排参考电压Vr0～Vr15顺序的流程示意图。为求叙述简洁，图5改以N＝4位的数字模拟转换器为例，总共对参考电压Vr0～Vr15执行N-1＝3次顺序调换。在第1次顺序调换，一原序列SEQ0＝{Vr0～Vr15}的单数成分{Vr0,Vr2,Vr4…Vr14}被撷取出来作为一新的第1序列的前半部，原序列SEQ0的双数成分{Vr1,Vr3,Vr5…Vr15}被撷取出来作为第1序列的后半部，即第1序列SEQ1＝{Vr0,Vr2,Vr4,Vr6,Vr8,Vr10,Vr12,Vr14,Vr1,Vr3,Vr5,Vr7,Vr9,Vr11,Vr13,Vr15}。在第2次顺序调换：

(1)第1序列被分为2个子序列seq11＝{Vr0,Vr2,Vr4,Vr6,Vr8,Vr10,Vr12,Vr14}、seq12＝{Vr1,Vr3,Vr5,Vr7,Vr9,Vr11,Vr13,Vr15}；

(2)撷取子序列seq11、seq12中第1个子序列seq11的单数成分成为一第2序列SEQ2的第1/2²部分{Vr0,Vr4,Vr8,Vr12}；

(3)撷取子序列seq11、seq12中第1个子序列seq11的双数成分成为第2序列SEQ2的第2/2²部分{Vr2,Vr6,Vr10,Vr14}；

(4)撷取子序列seq11、seq12中第2个子序列seq12的单数成分成为第2序列SEQ2的第3/2²部分{Vr1,Vr5,Vr9,Vr13}；

(5)撷取子序列seq11、seq12中第2个子序列seq12的双数成分成为第2序列SEQ2的第4/2²部分{Vr3,Vr7,Vr11,Vr15}。

因此，最终形成的第2序列SEQ2为{Vr0,Vr4,Vr8,Vr12,Vr2,Vr6,Vr10,Vr14,Vr1,Vr5,Vr9,Vr13,Vr3,Vr7,Vr11,Vr15}。相似地，在第3次顺序调换：(1)第2序列被分为2²个子序列seq21＝{Vr0,Vr4,Vr8,Vr12}、seq22＝{Vr2,Vr6,Vr10,Vr14}、seq23＝{Vr1,Vr5,Vr9,Vr13}、seq24＝{Vr3,Vr7,Vr11,Vr15}；

(2)分别撷子序列seq21、seq22、seq23、seq24的单数成分成为一第3序列SEQ3的第1/2³、3/2³、5/2³、7/2³部分；

(3)分别撷取对子序列seq21、seq22、seq23、seq24的双数成分成为第3序列SEQ3的第2/2³、4/2³、6/2³、8/2³部分。

因此，最终形成的第3序列SEQ3为{Vr0,Vr8,Vr4,Vr12,Vr2,Vr10,Vr6,Vr14,Vr1,Vr9,Vr5,Vr13,Vr3,Vr11,Vr7,Vr15}。

上述的第1～3次顺序调换可归纳为一通则，以推导更高阶的顺序调换步骤，例如第N-1次顺序调换，包含有：

(1)将第N-2序列分为2^N-2个子序列seq(N-2)1～seq(N-2)2^N-2；

(2)撷取K个(K＝1～2^N-2)子序列seq(N-2)1～seq(N-2)2^N-2的单数成分形成一第N-1序列的第(2K-1)/2^N-1部分；以及

(3)撷取K个(K＝1～2^N-2)子序列seq(N-2)1～seq(N-2)2^N-2的双数成分形成一第N-1序列的第2K/2^N-1部分。

举例来说，图4A、图4B的参考电压顺序即是执行N-1＝5次顺序调换后的结果，其中每一次顺序调换K＝N-1＝1～5的步骤，都可依照上述公式取得。

需注意的是，数字模拟转换器410需依照颠倒顺序接收数字信号DIG1的顺序，才能产生和数字模拟转换器310一样的第一模拟信号VH与第二模拟信号VL。在此特别定义颠倒顺序是指前后颠倒的数字信号DIG1的一位顺序。以图4A、图4B的实施例为例，原始的位顺序为{D0,D1,D2,D3,D4,D5}，颠倒顺序为{D5,D4,D3,D2,D1,D0}。

另外，以图4A、图4B的实施例为例，由于第1个第二开关418前一阶没有其他第二开关，形成特例，在此特别说明第1个第二开关418是根据第N＝6个位信号D5，选择以原始顺序排列的第2^(N-1)+1＝33个参考电压Vr32或以原始顺序排列的第2^N+1＝65个参考电压Vr64。

较佳地，第一开关416与第二开关418可采用晶体管开关，但不限于此。

在此须特别说明，图4A、图4B所示的最佳顺序为执行N-1＝5次顺序调换的结果。从另一方面来说，若只执行N-2次顺序调换，则能形成参考电压Vr0、Vr1…VrM的一次佳顺序。以N＝3位为例，参考电压Vr0～Vr8若按照原始顺序接收，一3位的数字模拟转换器610需要28个晶体管，如图6A所示。若对参考电压Vr0～Vr7执行N-2＝1次顺序调换，以次佳顺序接收参考电压Vr0～Vr7，一3位的数字模拟转换器610需要22个晶体管，如图6B所示。若对参考电压Vr0～Vr7执行N-1＝2次顺序调换，以最佳顺序接收参考电压Vr0～Vr7，一3位的数字模拟转换器620需要20个晶体管，如图6C所示。因此，以次佳顺序接收参考电压也可达到减少晶体管数目的优点。

在比较第6B、6C图可知，最佳顺序与次佳顺序电路的差异在于位信号D0～D2的接收顺序、参考电压Vr0～Vr8的接收顺序以及第二开关628、638的连接方式。具体来说，第一输入端622是以一半颠倒顺序(D1→D2→D0)接收位信号D0～D2，第二输入端624是以次佳顺序(Vr0→Vr2→Vr4→Vr6→Vr1→Vr3→Vr5→Vr7)接收参考电压Vr0～Vr7，第1、2阶的第二开关628_1～628_3的连接方式形成特例，将一一详述于后文，其余技术内容与最佳顺序电路相同，可参考对数字模拟转换器410的说明，在此不赘述。

如前所述，次佳顺序是对原始顺序执行N-2次顺序调换的结果，其中每次顺序调换的步骤与产生最佳顺序的步骤相同，例如第N-2次顺序调换包含有：(1)将第N-3序列分为2^N-3个子序列seq(N-3)1～seq(N-3)2^N-3；

(2)撷取K个(K＝1～2^N-3)子序列seq(N-3)1～seq(N-3)2^N-3的单数成分形成一第N-2序列的第(2K-1)/2^N-2部分；以及

(3)撷取K个(K＝1～2^N-3)子序列seq(N-3)1～seq(N-3)2^N-3的双数成分形成一第N-2序列的第2K/2^N-2部分。

另外，半颠倒顺序是指前后颠倒的数字信号DIG1的位顺序(D0→D1→D2)后，再将位顺序的一次高位D1、最高位D2分别作为一新位顺序的一最低位、一次低位后，形成的新位顺序。以图6B为例，新位顺序为D1→D2→D0。

最后，第1个第二开关628_1根据第N＝3个位信号D2，选择以原始顺序排列的第2^(N-1)-1＝3个参考电压Vr2或以原始顺序排列的第2^(N-1)+1＝5个参考电压Vr4。第2个第二开关628_2根据第N＝3个位信号D2，选择以原始顺序排列的第2^N-1＝7个参考电压Vr6或以原始顺序排列的第2^N+1＝9个参考电压Vr8。第3个第二开关628_3根据第N-1＝2个位信号D1，选择并传输第1个第二开关628_1或第2个第二开关628_2产生的第二选择结果。

因此，从另一个角度来说，无论是最佳顺序的数字模拟转换器410、630或次佳顺序的数字模拟转换器620，都是利用第一模拟信号VH与第二模拟信号VL的电位为相邻的二个参考电压的特性，将第一模拟信号VH产生过程的信号分享至第二模拟信号VL的产生过程，来达到降低晶体管数目的目标。

综上所述，本发明利用输出模拟信号之间的关联性共享开关，以降低数字模拟转换器所需的晶体管数目，进而达到减少电路布局面积与寄生电阻的目标。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。