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TWI453725B - 驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器 - Google Patents

驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器 Download PDF

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TWI453725B
TWI453725B TW101115195A TW101115195A TWI453725B TW I453725 B TWI453725 B TW I453725B TW 101115195 A TW101115195 A TW 101115195A TW 101115195 A TW101115195 A TW 101115195A TW I453725 B TWI453725 B TW I453725B
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latch
driving device
voltage
output
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Inventor
Chih Chuan Huang
Original Assignee
Raydium Semiconductor Corp
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Publication date
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Priority to CN2012102474183A priority patent/CN103377627A/zh
Priority to US13/872,702 priority patent/US9305499B2/en
Publication of TW201344666A publication Critical patent/TW201344666A/zh
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Description

驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器
本發明係與液晶顯示器有關，特別是關於一種應用於液晶顯示器中之驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器。
近年來，由於影像顯示相關之科技不斷地發展，市面上出現的各式各樣新型態的顯示裝置逐漸取代傳統的陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示器。其中，液晶顯示器(Liquid Crystal Displayer,LCD)由於具有省電及不佔空間等優點，廣受一般消費者的喜愛，因此已成為顯示器市場上的主流。
一般而言，液晶顯示器中之驅動電路包含有時序控制器(Timing Controller,TCON)、源極驅動器(source driver)及閘極驅動器(gate driver)。其中，時序控制器為一控制IC，用以產生並輸出控制時序，藉以控制液晶顯示面板之源極驅動器及閘極驅動器的時序。
請參照圖1，圖1係繪示傳統的源極驅動器之示意圖。如圖1所示，源極驅動器1包含第一鎖存器10a及10b、第二鎖存器12a及12b、電位移轉器14a及14b、N型數位類比轉換器16a、P型數位類比轉換器16b、交換切換器18、輸出緩衝器19a及19b、輸出接觸墊20a及20b。當時序控制器(未圖示)將數位輸入資料傳送至源極驅動器1後，數位輸入資料將會依序分別儲存於對應第一通道及第二通道的第一鎖存器10a及10b。當接收到STB訊號時，數位輸入資料將會分別被儲存至第二鎖存器12a及12b。接著，該些低電壓的數位輸入資料將會分別被電位移轉器14a及14b轉換為高電壓的數位輸入資料，並由N型數位類比轉換器16a及P型數位類比轉換器16b將該些數位輸入資料轉換為類比輸入資料後，由交換切換器18選擇性地分別將類比電壓傳送至輸出緩衝器19a或19b，再分別透過輸出接觸墊20a及20b將類比電壓輸出至顯示面板(圖未示)，以驅動顯示面板上之畫素。
需注意的是，由於電壓轉換速率(slew rate)之定義是在1微秒時間裏電壓升高/下降的幅度，就方波而言，輸出電壓由波谷上升到波峰或由波峰下降至波谷所需之轉換時間長短係決定於輸出電流以及輸出電壓於波峰與波谷之間的轉換電壓大小。每當時序控制器輸入至源極驅動器1的數位輸入資料發生改變時，源極驅動器1輸出至顯示面板的類比電壓亦會相對應地改變，不同的輸出電壓差使得輸出轉換時間亦會有所不同。這將會導致不一致的電壓轉換速率，連帶影響到面板畫素的充放電時間並限制了其反應時間，嚴重影響顯示面板之顯示品質。故上述現象亟需改善。
因此，本發明提出一種應用於液晶顯示器中之驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器，以解決上述問題。
根據本發明之一具體實施例為一種驅動裝置。於此實施例中，該驅動裝置係應用於一液晶顯示器。該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器、一輸出緩衝器及一電壓轉換速率增進模組。第一鎖存器用以儲存一第二資料訊號。第二鎖存器耦接第一鎖存器，用以儲存一第一資料訊號，其中第一資料訊號係在第二資料訊號之前。電壓轉換速率(slew rate)增進模組，分別耦接第一鎖存器、第二鎖存器及輸出緩衝器，用以比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果，並根據比較結果相對應地輸出一控制訊號至輸出緩衝器，以控制輸出緩衝器之一驅動電流之大小。
於一實施例中，電壓轉換速率增進模組包含一比較單元及一電位移轉單元。比較單元具有兩輸入端及一輸出端。兩輸入端分別耦接第一鎖存器及第二鎖存器並接收第一資料訊號與第二資料訊號。比較單元比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生比較結果並由輸出端輸出。電位移轉單元耦接比較單元之輸出端及輸出緩衝器，用以將低電壓的比較結果相對應地轉換為高電壓的控制訊號並輸出至輸出緩衝器。
於一實施例中，比較單元係為互斥或閘(Exclusive-OR gate,XOR gate)。
於一實施例中，電位移轉器耦接第二鎖存器，用以分別將第一資料訊號及該第二資料訊號由低電壓轉換為高電壓。數位類比轉換器耦接電位移轉器，用以分別將第一資料訊號及該第二資料訊號由數位電壓轉換為類比電壓。
於一實施例中，數位類比轉換器係為N型數位類比轉換器或P型數位類比轉換器，用以輸出負類比電壓或正類比電壓。
於一實施例中，驅動裝置進一步包含交換切換器，耦接於數位類比轉換器與輸出緩衝器之間，用以選擇性地將數位類比轉換器所輸出的負類比電壓或正類比電壓傳送至輸出緩衝器。
根據本發明之另一具體實施例為一種驅動裝置運作方法。於此實施例中，該驅動裝置運作方法係用以運作應用於一液晶顯示器之一驅動裝置。該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器。該方法至少包含下列步驟：(a)儲存一第二資料訊號於第一鎖存器；(b)儲存一第一資料訊號於第二鎖存器，其中第一資料訊號係在第二資料訊號之前；(c)比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果；(d)根據比較結果相對應地輸出一控制訊號至輸出緩衝器，以控制輸出緩衝器之一驅動電流之大小。
根據本發明之另一具體實施例為一種自我判斷電壓轉換速率增強放大器(self-judgement slew rate enhancing amplifier)。自我判斷電壓轉換速率增強放大器係應用於一液晶顯示器之一驅動裝置中。驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器。自我判斷電壓轉換速率增強放大器包含兩輸入端、一比較單元及一輸出端。兩輸入端分別耦接第一鎖存器及第二鎖存器並分別自第一鎖存器及第二鎖存器接收一第一資料訊號與一第二資料訊號。比較單元耦接兩輸入端，用以比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果。輸出端耦接比較單元，用以輸出比較結果。
相較於先前技術，根據本發明的驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器係透過比較分別儲存於第一鎖存器及第二鎖存器的目前資料與先前資料後產生比較結果並根據比較結果相對應地控制輸出緩衝器之驅動電流的大小。透過適當的設計之下，在所有不同情況下的電壓轉換均可被調整成相同的速度，致使源極驅動器的電壓轉換速率(slew rate)能夠維持一致，進而確保顯示面板之顯示品質。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之一具體實施例為一種驅動裝置。於此實施例中，該驅動裝置可以是應用於液晶顯示器之源極驅動器，但不以此為限。請參照圖2，圖2係繪示此實施例之驅動裝置的功能方塊圖。
如圖2所示，驅動裝置3包含第一鎖存器30a及30b、第二鎖存器32a及32b、電位移轉器34a及34b、N型數位類比轉換器36a、P型數位類比轉換器36b、交換切換器38、輸出緩衝器39a及39b、輸出接觸墊40a及40b、電壓轉換速率增進模組E1及E2。電壓轉換速率增進模組E1包含比較單元C1及電位移轉單元LS1；電壓轉換速率增進模組E2包含比較單元C2及電位移轉單元LS2。實際上，比較單元C1及C2可以是互斥或閘(Exclusive-OR gate,XOR gate)，但不以此為限。
其中，第一鎖存器30a、第二鎖存器32a、電位移轉器34a及N型數位類比轉換器36a係屬於第一通道(channel)；第一鎖存器30b、第二鎖存器32b、電位移轉器34b及P型數位類比轉換器36b係屬於第二通道。其中，第一通道與第二通道係為彼此相鄰之通道。
第一鎖存器30a耦接第二鎖存器32a；第二鎖存器32a耦接電位移轉器34a；電位移轉器34a耦接N型數位類比轉換器36a；N型數位類比轉換器36a耦接交換切換器38；交換切換器38耦接輸出緩衝器39a及39b；輸出緩衝器39a耦接輸出接觸墊40a。電壓轉換速率增進模組E1的比較單元C1具有兩輸入端T1、T2及一輸出端T3，其中兩輸入端T1、T2分別耦接第一鎖存器30a及第二鎖存器32a，而輸出端T3耦接電位移轉單元LS1。電位移轉單元LS1耦接輸出緩衝器39a。
第一鎖存器30b耦接第二鎖存器32b；第二鎖存器32b耦接電位移轉器34b；電位移轉器34b耦接P型數位類比轉換器36b；P型數位類比轉換器36b耦接交換切換器38；交換切換器38耦接輸出緩衝器39a及39b；輸出緩衝器39b耦接輸出接觸墊40b。電壓轉換速率增進模組E2的比較單元C2具有兩輸入端T4、T5及一輸出端T6，其中兩輸入端T4、T5分別耦接第一鎖存器30b及第二鎖存器32b，而輸出端T6耦接電位移轉單元LS2。電位移轉單元LS2耦接輸出緩衝器39b。
於此實施例中，當時序控制器(未圖示)將數位輸入資料傳送至源極驅動器3後，數位輸入資料將會依序被分別儲存於對應第一通道及第二通道的第一鎖存器30a及30b。當接收到STB訊號時，該些數位輸入資料將會分別被儲存至第二鎖存器32a及32b。接著，該些低電壓的數位輸入資料將會分別被電位移轉器34a及34b轉換為高電壓的數位輸入資料，並分別由N型數位類比轉換器36a及P型數位類比轉換器36b將該些數位輸入資料(電壓)轉換為類比輸入資料(電壓)後，由交換切換器38選擇性地分別將類比電壓傳送至輸出緩衝器39a或39b，再分別透過輸出接觸墊40a及40b將類比電壓輸出至顯示面板(圖未示)，以驅動顯示面板上之畫素。
假設儲存於對應於第一通道之第一鎖存器30a及第二鎖存器32a的資料訊號分別為第一資料訊號及第二資料訊號，並且第一資料訊號係在第二資料訊號之前，也就是說，若第二資料訊號係為目前資料，則第一資料訊號為先前資料訊號。
需注意的是，電壓轉換速率增進模組E1的比較單元C1之兩輸入端T1、T2將會分別自第一鎖存器30a及第二鎖存器32a接收第一資料訊號與第二資料訊號後，由比較單元C1比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果CR1，並由輸出端T3將比較結果CR1輸出至電位移轉單元LS1。實際上，比較單元C1可將第一資料訊號與第二資料訊號相減而得到比較結果CR1，但不以此為限。
舉例而言，若儲存於第一鎖存器30a的第一資料訊號(先前資料訊號)為0000_0000且儲存於第二鎖存器32a的第二資料訊號(目前資料訊號)為1111_0000，比較單元C1將第二資料訊號(目前資料訊號)減去第一資料訊號(先前資料訊號)後得到1111_0000之比較結果CR1。
當電位移轉單元LS1自比較單元C1接收到比較結果CR1後，電位移轉單元LS1即會將低電壓的比較結果CR1相對應地轉換為高電壓的控制訊號CS1，並將控制訊號CS1輸出至輸出緩衝器39a，藉以控制輸出緩衝器39a之驅動電流之大小。舉例而言，若比較結果CR1為0，代表第二資料訊號(目前資料訊號)與第一資料訊號(先前資料訊號)一致，故不需增減輸出緩衝器39a之驅動電流之大小，即可使得電壓轉換速率維持一致。
同理，假設儲存於對應於第二通道之第一鎖存器30b及第二鎖存器32b的資料訊號分別為第三資料訊號及第四資料訊號，並且第三資料訊號係在第四資料訊號之前，也就是說，若第四資料訊號係為目前資料，則第三資料訊號為先前資料訊號。電壓轉換速率增進模組E2的比較單元C2之兩輸入端T4、T5將會分別自第一鎖存器30b及第二鎖存器32b接收第三資料訊號與第四資料訊號後，由比較單元C2比較第三資料訊號與第四資料訊號後產生一比較結果CR2，並由輸出端T6將比較結果CR2輸出至電位移轉單元LS2。實際上，比較單元C2可將第三資料訊號與第四資料訊號相減而得到比較結果CR2，但不以此為限。當電位移轉單元LS2自比較單元C2接收到比較結果CR2後，電位移轉單元LS2即會將低電壓的比較結果CR2相對應地轉換為高電壓的控制訊號CS2，並將控制訊號CS2輸出至輸出緩衝器39b，藉以控制輸出緩衝器39b之驅動電流之大小。
請參照圖3，圖3係繪示電壓轉換速率增進電路之一實施例。如圖3所示，電壓轉換速率增進電路包含有P型電晶體開關MP1~MP10、N型電晶體開關MN1~MN10、輸入端INN、INP及輸出端OUT。當比較後的電壓訊號被輸入電壓轉換速率增進電路後，電壓轉換速率增進電路將會根據比較後的電壓訊號相對應地控制調整驅動電流之大小，以增進電壓轉換速率。當輸出電壓於波峰與波谷之間的轉換電壓較大時，藉由使用此一電壓轉換速率增進電路即可減少輸出電壓由波谷上升到波峰或由波峰下降至波谷所需之轉換時間，使得電壓轉換速率能夠於不同狀況下均維持一致而不會有波動。
根據本發明之另一具體實施例為一種自我判斷電壓轉換速率增強放大器(self-judgement slew rate enhancing amplifier)。於此實施例中，自我判斷電壓轉換速率增強放大器係應用於一液晶顯示器之一驅動裝置中。驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器。自我判斷電壓轉換速率增強放大器包含兩輸入端、一比較單元及一輸出端。兩輸入端分別耦接第一鎖存器及第二鎖存器並分別自第一鎖存器及第二鎖存器接收一第一資料訊號與一第二資料訊號。比較單元耦接兩輸入端，用以比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果。輸出端耦接比較單元，用以輸出比較結果。由於此實施例之自我判斷電壓轉換速率增強放大器已於前面的實施例中詳細說明，故於此不另行贅述。
根據本發明之另一具體實施例為一種驅動裝置運作方法。於此實施例中，該驅動裝置運作方法係用以運作應用於一液晶顯示器之一驅動裝置。該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器。請參照圖4，圖4係繪示此實施例之驅動裝置運作方法的流程圖。
如圖4所示，於步驟S10中，該方法儲存一第二資料訊號於第一鎖存器。於步驟S12中，該方法儲存一第一資料訊號於第二鎖存器，其中第一資料訊號係在第二資料訊號之前。於步驟S14中，該方法將第一資料訊號由低電壓轉換為高電壓。於步驟S16中，該方法將第一資料訊號由數位電壓轉換為類比電壓(可能是負類比電壓或正類比電壓)。於步驟S18中，該方法選擇性地將負類比電壓或正類比電壓傳送至輸出緩衝器。實際上，步驟S14亦會將第二資料訊號由低電壓轉換為高電壓。步驟S16亦會將第二資料訊號由數位電壓轉換為類比電壓(可能是負類比電壓或正類比電壓)。
於步驟S20中，該方法比較第一資料訊號與第二資料訊號後產生一比較結果。於步驟S22中，該方法根據比較結果相對應地輸出一控制訊號至輸出緩衝器，以控制輸出緩衝器之一驅動電流之大小。實際上，步驟S22係將低電壓的比較結果相對應地轉換為高電壓的控制訊號並輸出至輸出緩衝器。
相較於先前技術，根據本發明的驅動裝置、驅動裝置運作方法及自我判斷電壓轉換速率增強放大器係透過比較分別儲存於第一鎖存器及第二鎖存器的目前資料與先前資料後產生比較結果並根據比較結果相對應地控制輸出緩衝器之驅動電流的大小。透過適當的設計之下，在所有不同情況下的電壓轉換均可被調整成相同的速度，致使源極驅動器的電壓轉換速率能夠維持一致，進而確保顯示面板之顯示品質。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S22．．．流程步驟
1．．．源極驅動器
10a、10b、30a、30b．．．第一鎖存器
3．．．驅動裝置
12a、12b、32a、32b．．．第二鎖存器
14a、14b、34a、34b．．．電位移轉器
16a、36a．．．N型數位類比轉換器
16b、36b．．．P型數位類比轉換器
18、38．．．交換切換器
19a、19b、39a、39b．．．輸出緩衝器
20a、20b、40a、40b．．．輸出接觸墊
E1、E2．．．電壓轉換速率增進模組
C1、C2．．．比較單元
LS1、LS2．．．電位移轉單元
T1、T2、T4、T5．．．輸入端
T3、T6．．．輸出端
CR1、CR2．．．比較結果
CS1、CS2．．．控制訊號
MP1~MP10．．．P型電晶體開關
MN1~MN10．．．N型電晶體開關
INN、INP．．．輸入端
OUT．．．輸出端
圖1係繪示傳統的源極驅動器之示意圖。
圖2係繪示根據本發明之一具體實施例之驅動裝置的功能方塊圖。
圖3係繪示電壓轉換速率增進電路之一實施例。
圖4係繪示根據本發明之另一具體實施例之驅動裝置運作方法的流程圖。
3．．．驅動裝置
30a、30b．．．第一鎖存器
32a、32b．．．第二鎖存器
34a、34b．．．電位移轉器
36a．．．N型數位類比轉換器
36b．．．P型數位類比轉換器
38．．．交換切換器
39a、39b．．．輸出緩衝器
40a、40b．．．輸出接觸墊
E1、E2．．．電壓轉換速率增進模組
C1、C2．．．比較單元
LS1、LS2．．．電位移轉單元
T1、T2、T4、T5．．．輸入端
T3、T6．．．輸出端
CR1、CR2．．．比較結果
CS1、CS2．．．控制訊號

Claims (13)

  1. 一種驅動裝置，係應用於一液晶顯示器，該驅動裝置至少包含：一第一鎖存器，用以儲存一第二資料訊號；一第二鎖存器，耦接該第一鎖存器，用以儲存一第一資料訊號，其中該第一資料訊號係在該第二資料訊號之前；一輸出緩衝器；以及一電壓轉換速率(slew rate)增進模組，分別耦接該第一鎖存器、該第二鎖存器及該輸出緩衝器，用以比較該第一資料訊號與該第二資料訊號後產生一比較結果，並根據該比較結果相對應地輸出一控制訊號至該輸出緩衝器，以控制該輸出緩衝器之一驅動電流之大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中該電壓轉換速率增進模組包含：一比較單元，具有兩輸入端及一輸出端，該兩輸入端分別耦接該第一鎖存器及該第二鎖存器並接收該第一資料訊號與該第二資料訊號，該比較單元比較該第一資料訊號與該第二資料訊號後產生該比較結果並由該輸出端輸出；以及一電位移轉單元，耦接該比較單元之該輸出端及該輸出緩衝器，用以將低電壓的該比較結果相對應地轉換為高電壓的該控制訊號並輸出至該輸出緩衝器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動裝置，其中該比較單元係為互斥或閘(Exclusive-OR gate,XOR gate)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，進一步包含：一電位移轉器，耦接該第二鎖存器，用以分別將該第一資料訊號及該第二資料訊號由低電壓轉換為高電壓；以及一數位類比轉換器，耦接該電位移轉器，用以分別將該第一資料訊號及該第二資料訊號由數位電壓轉換為類比電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中該數位類比轉換器係為一N型數位類比轉換器或一P型數位類比轉換器，用以輸出一負類比電壓或一正類比電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動裝置，進一步包含：一交換切換器，耦接於該數位類比轉換器與該輸出緩衝器之間，用以選擇性地將該數位類比轉換器所輸出的該負類比電壓或該正類比電壓傳送至該輸出緩衝器。
  7. 一種驅動裝置運作方法，係用以運作應用於一液晶顯示器之一驅動裝置，該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器，該方法至少包含下列步驟：(a)儲存一第二資料訊號於該第一鎖存器；(b)儲存一第一資料訊號於該第二鎖存器，其中該第一資料訊號係在該第二資料訊號之前；(c)比較該第一資料訊號與該第二資料訊號後產生一比較結果；以及(d)根據該比較結果相對應地輸出一控制訊號至該輸出緩衝器，以控制該輸出緩衝器之一驅動電流之大小。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之驅動裝置運作方法，其中步驟(d)係將低電壓的該比較結果相對應地轉換為高電壓的該控制訊號並輸出至該輸出緩衝器。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之驅動裝置運作方法，進一步包含下列步驟：(e)分別將該第一資料訊號及該第二資料訊號由低電壓轉換為高電壓；以及(f)分別將該第一資料訊號及該第二資料訊號由數位電壓轉換為類比電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之驅動裝置運作方法，其中步驟(f)係輸出一負類比電壓或一正類比電壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之驅動裝置運作方法，進一步包含下列步驟：(g)選擇性地將步驟(f)所輸出的該負類比電壓或該正類比電壓傳送至該輸出緩衝器。
  12. 一種自我判斷電壓轉換速率增強放大器(self-judgement slew rate enhancing amplifier)，係應用於一液晶顯示器之一驅動裝置中，該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器，該自我判斷電壓轉換速率增強放大器包含：兩輸入端，分別耦接該第一鎖存器及該第二鎖存器並分別自該第一鎖存器及該第二鎖存器接收一第一資料訊號與一第二資料訊號；一比較單元，耦接該兩輸入端，用以比較該第一資料訊號與該第二資料訊號後產生一比較結果；以及一輸出端，耦接該比較單元，用以輸出該比較結果；其中該比較單元係為互斥或閘(Exclusive-OR gate,XOR gate)。
  13. 一種自我判斷電壓轉換速率增強放大器，係應用於一液晶顯示器之一驅動裝置中，該驅動裝置至少包含一第一鎖存器、一第二鎖存器及一輸出緩衝器，該自我判斷電壓轉換速率增強放大器包含：兩輸入端，分別耦接該第一鎖存器及該第二鎖存器並分別自該第一鎖存器及該第二鎖存器接收一第一資料訊號與一第二資料訊號；一比較單元，耦接該兩輸入端，用以比較該第一資料訊號與該第二資料訊號後產生一比較結果；以及一輸出端，耦接該比較單元，用以輸出該比較結果；其中該驅動裝置進一步包含一電位移轉單元，該電位移轉單元耦接該輸出端及該輸出緩衝器，用以將低電壓的該比較結果相對應地轉換為高電壓的該控制訊號並輸出至該輸出緩衝器。
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