DE3852610T2

DE3852610T2 - Treiberschaltung.

Info

Publication number: DE3852610T2
Application number: DE3852610T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inoue; Hideo Kanno; Atsushi Mizutome
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2008-10-26
Also published as: EP0314084A2; US5317332A; ATE116466T1; GR3015613T3; ES2065327T3; US5066945A; EP0314084A3; EP0314084B1; DE3852610D1; AU605931B2; CA1331813C; AU2441488A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treiberschaltung, insbesondere eine Spannungserzeugungs-Treiberschaltung für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige.
Eine herkömmliche Spannungserzeugungs-Treiberschaltung zur Multiplexansteuerung einer TN (verdrillt-nematischen) Flüssigkristall-Flachanzeige verfügt über ein System, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, mit einer Vielzahl von Widerständen R&sub1; und R&sub2; (R&sub1; ≠ R&sub2;), die in Serie zwischen die Spannungsversorgung VDD und VSS in einer Ansteuereinheit geschaltet sind, um so durch Spannungsteilung Spannungen V&sub1;&sub2;, V&sub1;&sub3;, V&sub1;&sub4;, V&sub1;&sub5;, und V&sub1;&sub6; aus einer Spannung V&sub1;&sub1; (gleich VDD-VSS) gemäß der Vielzahl der Widerstände R&sub1; und R&sub2; zu erzeugen. Dann wird ein Abtast-Elektrodentreiber mit Spannungen V&sub1;&sub1;, V&sub1;&sub2;, V&sub1;&sub5; und V&sub1;&sub6; versorgt, und ein Daten- Elektrodentreiber wird mit den Spannungen V&sub1;&sub1;, V&sub1;&sub2;, V&sub1;&sub3; und V&sub1;&sub4; versorgt. Der Abtast-Elektrodentreiber liefert einen Abtast- Nicht-Auswahlimpuls mit einer Spannung V&sub1;&sub5; an die Abtastelektroden einer ungradzahligen Halbbildoperation, und einen Abtastauswahlimpuls mit einer Spannung V&sub1;&sub2; einer entgegengesetzten Polarität zu der der Spannungen V&sub1;&sub1; und V&sub1;&sub5; hinsichtlich des Spannungspegels VSS als Standard, und einen Abtast-Nicht-Auswahlimpuls mit einer Spannung V&sub1;&sub6; an die Abtastelektroden in einer gradzahligen Halbbildoperation. Andererseits liefert der Datenelektroden-Treiber eine Datenauswahl-Impulsspannung V&sub1;&sub2; und eine Daten-Nicht- Auswahlimpulsspannung V&sub1;&sub3; an die Datenelektroden synchron mit dem Abtastauswahlimpuls V&sub1;&sub1; des ungradzahligen Halbbildes, und eine Datenauswahl-Impulsspannung V&sub1;&sub1; der entgegengesetzten Polarität gegenüber den Spannungen V&sub1;&sub2; und V&sub1;&sub3; hinsichtlich des Spannungspegels VSS, und eine Daten-Nicht-Auswahlimpulsspannung V&sub1;&sub4; an die Datenelektroden synchron mit der Abtastauswahl- Impulsspannung V&sub1;&sub2; des gradzahligen Halbbilds.
Das in Fig. 9 dargestellt System enthält des weiteren einen Trimmer Rv zur Änderung der Anlegespannung, die zur Einstellung eines Kontrasts der Flachanzeige verwendet werden kann. Genauer gesagt, können durch Einstellung des Anlegespannungstrimmers Rv die Spannungspegel V&sub1;&sub2; bis V&sub1;&sub6; mit dem Spannungspegel V&sub1;&sub1; auf ein Maximum verändert werden, so daß die an der Flüssigkristall- Flachanzeige anliegende Spannungen geändert werden kann.
Der Abtastelektroden-Treiber und Datenelektroden-Treiber werden mit Betriebsspannungen (VDD-VSS) versorgt, und die an ein Flüssigkristallpixel angelegte Spannung zur Zeit einer Auswahl wird V&sub1;&sub1;-V&sub1;&sub2;, so daß die maximale Spannung, die an ein Flüssigkristallpixel angelegt wird, von der Haltespannung der Treibereinheit abhängt.
Andererseits sind verschiedene Ansteuerverfahren vorgeschlagen worden, um eine ferroelektrische Flüssigkristall- Flachanzeige anzusteuern. In den in den U.S.-Patenten mit den Nummern 4,548,476 und 4,655,561 beispielsweise beschriebenen Verfahren liefern der Abtastelektroden-Treiber und der Datenelektroden-Treiber Ansteuerkurvenformen, die die Spannungen V&sub1;&sub1;, V&sub1;&sub2;, V&sub1;&sub3; und V&sub1;&sub4; umfassen, die den festen Verhältnissen von V&sub1;&sub1; : V&sub1;&sub2; : V&sub1;&sub3; : V&sub1;&sub4; = 2 : 2 : 1 : 1 hinsichtlich der Abtast- Nicht-Auswahlsignalspannung Vc genügen, wobei V&sub1;&sub1; und V&sub1;&sub2; und V&sub1;&sub3; bzw. V&sub1;&sub4; abwechselnd entgegengesetzte Polaritäten hinsichtlich der Spannung Vc aufweisen. Die Amplitude der Abtast- Auswahlsignalspannung ist (V&sub1;&sub1;-V&sub1;&sub2;), und die Amplitude der Datenauswahl-oder der Nicht-Auswahlsignalspannung ist (V&sub1;&sub3;- V&sub1;&sub4;), d. h., (V&sub1;&sub1;-V&sub1;&sub2;)/2. Wenn nun angenommen wird, daß die Spannung V&sub1;&sub1; als höchste Spannung feststeht, und die Teilspannungen V&sub1;&sub3;, Vc, V&sub1;&sub4; und V&sub1;&sub2; als die oben erwähnte Ansteuerung einer Flüssigkristall-Flachanzeige des TN-Typs erzeugt werden, und die Teilspannungen zur Ansteuerung einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Flachanzeige verwendet werden, dann beträgt die höchste an ein Pixel anlegbare Spannung (V&sub1;&sub1;- V&sub1;&sub4;). Genauer gesagt, werden die betreffenden Spannungen so ausfallen, daß V&sub1;&sub1; = 22 V, V&sub1;&sub3; = 16,5 V, Vc = 11 V, V&sub1;&sub4; = 5,5 V und V&sub1;&sub2; = 0 V, wenn VDD-VSS = 22 V beträgt, und die maximale an einem Pixel anliegende Spannung wird dann (V&sub1;&sub1;-V&sub1;&sub4;) = 16,5 V betragen.
Wenn die Ansteuerung einer Flüssigkristall-Flachanzeige des TN-Typs auf diese Weise zusammengesetzt wird, liefert eine Ansteuereinheit mit derselben Haltespannung wegen der unterschiedlichen Ansteuerverfahren eine geringere maximale an das Pixel einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Flachanzeige anlegbaren Spannung.
Die UK-Patentanmeldung, die unter der Nummer GB-A-2 188 471 veröffentlicht wurde, offenbart eine LCD-Matrixanzeige-Treiberschaltung mit einem Daten-(oder Signal-) Elektrodentreiber und einem Abtast-(oder Zähler-) Elektrodentreiber zur Ansteuerung der Matrix. Das zum Datenelektroden-Treiber gespeiste Eingangssignal wird hinsichtlich der Abtastperioden des Systems zwischen zwei "Differenzsignalen" umgeschaltet, um einen einheitlichen Anzeigekontrast über den gesamten Bildschirm zu erzielen.
Als wünschenswerte Eigenschaften für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige sind eine höhere Umschaltgeschwindigkeit und ein größerer Dynamik-Temperatur gefordert, die hauptsächlich von den angelegten Spannungen abhängen. Fig. 11 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Ansteuerspannung und der Anlegezeit, und Fig. 12 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Treiberspannung. Genauer gesagt, stellt in Fig. 11 die Abszisse die Spannung V (an ein in Fig. 10 dargestelltes Pixel angelegte Spannung) dar, und die Ordinate repräsentiert die Impulsdauer ΔT (Impulsdauer, dargestellt in Fig. 10, die zur Umkehr der Ausrichtung eines Pixels erforderlich ist), und es wird die Abhängigkeit der Impulsdauer δT auf der Last in der Treiberspannung V veranschaulicht. Wie in der Figur dargestellt, kann die Impulsdauer verkürzt werden, wenn die Treiberspannung höher wird. Als nächstes stellt in Fig. 12 die Abszisse die Temperatur dar (Temp.), wobei die Ordinate die Treiberspannung (log V) in einem logarithmischen Maßstab darstellt, und die Abhängigkeit der Schwellwertspannung Vth bei der Temperaturänderung ist bei einer festen Impulsdauer ΔT dargestellt. Wie in der Figur gezeigt, erfordert eine niedrige Temperatur eine höhere Treiberspannung. Es versteht sich aus den Fig. 11 und 12, daß eine erhöhte Spannung, die an ein Pixel anlegbar ist, eine höhere Umschaltgeschwindigkeit zuläßt und einen größeren Dynamik- oder Arbeitstemperaturbereich ergibt.
Andererseits resultiert aus einer Steuereinheit (IC) mit einer erhöhten Haltespannung zur Erzeugung einer geforderten Treiberspannung eine niedrige Arbeitsgeschwindigkeit der Logikschaltung in dem Datenelektroden-Treiber. Das liegt daran, weil die Auslegung zur Erzeugung einer erhöhten Haltespannung im allgemeinen eine größere Musterweite erfordert, und auch aus der Größe eines aktiven Elements in der Treibereinheit (IC) resultiert ein Anwachsen der Kapazität, die eine verlängerte Ausbreitungs-Verzögerungszeit nach sich zieht. Solch eine langsame Arbeitsgeschwindigkeit führt zu einem Abfall der Menge von übertragbaren Bilddaten in einer festgesetzten Periode (Horizontalabtastperiode), so daß es letztlich schwierig wird, eine groß dimensionierte und hochfeine Flüssigkristallanzeige mit einer großen Anzahl von Pixeln zu erreichen.
Wie es des weiteren aus den Fig. 11 und 12 hervorgeht, muß in Bezug auf die Treiberspannungssteuerung eine geeignete Temperaturkompensation in Hinsicht auf einen Spannungsschwellwert usw. geschaffen werden. Bei der Temperaturkompensation in Hinsicht auf eine Treiberspannungssteuerung ist insbesondere anzumerken, daß wechselseitig abhängige Treiberbedingungen, wie die Impulsdauer ΔT und die Treiberspannung, weitestgehend von der Temperatur abhängen, und eine derartige Ansteuerbedingung, die bei einer vorgeschriebenen Temperatur zulässig ist und auf diese beschränkt ist, einen engen Bereich aufweist. Es ist äußerst schwierig, auf manuellem Wege die Impulsdauer zu steuern, die Treiberspannung usw. in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung einzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der oben beschriebenen Schwierigkeiten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannungserzeugungs- Treiberschaltung zu schaffen, die es erlaubt, eine hohe wirksame maximale Treiberspannung bei einer nicht wesentlich angewachsenen Haltespannung eines Datenelektroden-Treibers zu erzeugen, sowie eine solchermaßen arbeitende Treiberschaltung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Treiberschaltung zu schaffen, die geeignet ist, eine geeignete Temperaturkompensation zu bewirken.
Nach einem grundsätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Treiberschaltung vorgesehen, mit:
a) einer Treibereinheit mit einem Abtastelektroden-Treiber und einem Datenelektroden-Treiber zur Ansteuerung einer Elektrodenmatrix, die aus Abtastelektroden und Datenelektroden gebildet ist, und mit
b) einer Treiberspannungs-Erzeugungseinheit, die ein erstes Mittel zur Erzeugung einer festen Spannung enthält, ein zweites Mittel zur Erzeugung einer Quellspannung zum Bereitstellen von Treiberspannungen zum Ansteuern der Elektrodenmatrix, und ein drittes Mittel, das eine erste Abtast-Treiberspannung erzeugt, die der von der Quellspannung subtrahierten festen Spannung gleich ist, und das eine zweite Abtast-Treiberspannung erzeugt, die der von der festen Spannung subtrahierten Quellspannung gleich ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Treiberschaltung vorgesehen, die des weiteren über ein geeignetes Temperaturkompensationsmittel verfügt.
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Anzeigeschaltung, die eine Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung der Arbeitsspannungen und Treiberpotentiale in der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Temperatur, Treiberspannung und Frequenz darstellt;
Fig. 4A und 4B sind jeweils Schaltbilder von Treiberschaltungen nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4C ist eine äquivalente Schaltung eines Differenzverstärkers in Fig. 4A;
Fig. 4D ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Treiberschaltung der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Anzeigeschaltung, die eine andere Treiberschaltung nach der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm einer anderen Stromversorgungsschaltung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 7 ist ein Arbeitsablaufplan der Operationssequenz zur Einstellung von Spannungen, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 8 ist ein Schaltbild einer anderen Stromversorgung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Anzeigeschaltung, die eine herkömmliche Treiberschaltung verwendet;
Fig. 10 ist ein Kurvenformdiagramm, das Ansteuerkurvenformen für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige darstellt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 11 ist eine Kennlinientafel, die die Beziehung zwischen der Treiberspannung und der Anlegezeit für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige zeigt und
Fig. 12 ist eine Kennlinientafel, die die Beziehung zwischen der Temperatur und der Treiberspannung für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Treiberschaltung nach der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Flachanzeige 11 enthält eine Matrix-Elektrodenstruktur mit Abtastelektroden und Datenelektroden, die sich untereinander kreuzen. Jede Kreuzung der Abtastelektroden und der Datenelektroden bildet gemeinsam mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall, das zwischen den Abtast- und Datenelektroden sich befindet, ein Pixel. Die Ausrichtung - eines ferroelektrischen Flüssigkristalls in einem jeden Pixel wird moduliert oder gesteuert von der Polarität der Treiberspannung, die an das Pixel angelegt wird. Die Abtastelektroden in der Flachanzeige 11 sind mit einem Abtastelektroden-Treiber 12 und die Datenelektroden sind mit einem Datenelektroden-Treiber 13 verbunden.
Spannungen (oder Potentiale) VDD1, VSS1, VDD2, GND, VSS2 und VSS3, die zum Betrieb des Abtastelektroden-Treibers 12 und der Datenelektroden-Treiber 13 erforderlich sind, und die Spannungen (oder Potentiale) V&sub1;, V&sub3;, Vc, V&sub4; und V&sub2;, die für den Betrieb der Flachanzeige 11 erforderlich sind, werden aus einer Stromversorgungsschaltung 14 an eine Treibereinheit geliefert, die den Abtastelektroden-Treiber 12 und den Datenelektroden- Treiber 13 enthält. Des weiteren wird die Stromversorgungsschaltung 14 mit einer externen Betriebsspannung +V und -V versorgt.
In dem Abtastelektroden-Treiber 12 wird die Logikschaltung mit einer Spannung (VDD1-VSS1) betrieben, und die Ausgangssteuerschaltung wird mit einer Spannung von (VDD1-VSS3) betrieben. In dem Datenelektroden-Treiber 13 wird die Logikschaltung mit einer Spannung von (VDD2-GND) betrieben, und die Schaltung der Ausgangsstufe wird mit einer Spannung von (VDD2-VSS2) betrieben. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Abtastelektroden-Treiber 12 ein Hochspannungs-IC mit einer maximalen Betriebsspannung von 36 V und eine Logikschaltung, die eine Arbeitsfrequenz in der Größenordnung von 30 kHz enthält. Weiterhin enthält der Datenelektroden-Treiber 13 einen Hochspannungs-IC mit einer maximalen Betriebsspannung von 18 V und eine Logikschaltung mit einer Arbeitsfrequenz von etwa 5 MHz. In Übereinstimmung damit werden die Betriebspotentialbereiche und Treiberspannungsbereiche eingestellt, wie es Fig. 2 zeigt. Das Steuersignal verwendet einen Eingangsspannungsbereich von (+ 5V- GND), und die Arbeitsspannungsbereiche werden der Reihe nach wie folgt eingestellt: Abtastelektroden-Treiberlogikschaltung (VDD1- VSS1) = (14 V-9 V), Abtastelektroden-Treiber n- Ausgangsstufenschaltung (VDD1-VSS3) = [14 V-(-22 V)], Datenelektroden-Treiberlogikschaltung (VDD2-GND) = (5 V-0 V), Datenelektroden-Ausgangsstufenschaltung (VDD2-VSS2) = [5 V-(- 13 V)). Aus der oben erwähnten Treiberspannungsvorgabe wird die Mittelspannung Vc unter den Treiberspannungen zu Vc = -4 V und die variablen Bereiche der betreffenden Spannungen sind folgende: V&sub1; = -4 V bis +14 V, V&sub3; = -4 V bis +5 V, V&sub4; = -4 V bis -13 V, V&sub2; = -4 V bis -22 V.
Ein Temperatursensor 15 enthält ein temperaturempfindliches Widerstandselement, das auf der Flachanzeige 11 angeordnet ist, und dessen gemessene Daten werden in eine Steuereschaltung durch einen A/D (Analog/Digital)-Umsetzer 16 geleitet. Die gemessenen Temperaturdaten werden mit einer Datentabelle verglichen, die vorher vorbereitet wurde, und eine Impulsdauer mit einer optimalen Treiberbedingung auf der Grundlage der verglichenen Daten wird als Steuersignal ausgegeben, während ein Datum, das eine Treiberspannung V&sub0; erzeugt, an den D/A-Umsetzer 19 geliefert wird. Die Datentafel ist unter Berücksichtigung der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Kennlinien erstellt worden. Ein Beispiel einer solchen neu formulierten Datentafel
ist die in der Fig. 3 dargestellte Tabelle, deren Abszisse die Temperatur Temp. darstellt und deren Ordinaten die Treiberspannung V&sub0; und die Frequenz f (f = 1/ΔT) darstellen. Wie in Fig. 3 zu sehen, fällt die Treiberspannung V0 mit der Temperatur Temp. ab, wenn eine Frequenz in einem Temperaturbereich (A) feststeht, wobei die Spannung unter Vmin abfällt. Demgemäß wird eine Temperatur (D) und eine größere Frequenz festgesetzt, und dafür wird eine entsprechende Treiberspannung V&sub0; bestimmt. Des weiteren wird eine ähnliche Operation und das erneute Einstellen in Temperaturbereichen (B) und (C) und bei einer Temperatur (E) bewirkt. Die Gestalt der Kurven, die man so gewinnt, ändern sich abhängig der Kennlinien eines speziellen ferroelektrischen Flüssigkristalls, das verwendet wird, und die Tafeln von und werden gemäß diesem bestimmt.
Als nächstes wird der Vorgang einer Änderung eines Einstellwertes der Treiberspannung V&sub0; gemäß einer Temperaturänderung anhand der Fig. 4A und 4C erläutert, die eine äquivalente Schaltung des in Fig. 4A enthaltenen Differenzverstärkers darstellen.
Das Datum einer digitalen Treiberspannung V&sub0; aus der Steuerschaltung 17 wird in den D/A-Umsetzer 19 geleitet, wo es in ein analoges Datum umgesetzt wird, das dann als eine Spannung Vv auf die Treiberspannungs-Steuerleitung v in einer Treiberspannungs-Erzeugerschaltung 40 in der Stromversorgungsschaltung 14 über einen Pufferverstärker 41 ausgegeben wird. Die Treiberspannungs-Steuerleitung ist mit Differentialverstärkern mit den Spannungen Vv und einer festen Spannung Vc (= -4 V) verbunden, um eine Spannung V&sub1; (= (Vv-Vc) + Vc) aus dem Differentialverstärker D&sub1;, und eine Spannung V&sub2; (= (Vc-Vv) + Vc) aus dem Differentialverstärker D&sub2; auszugeben. In diesem Fall werden die Ausgangsspannung V&sub1; aus dem Differentialverstärker D&sub1; und die Ausgangsspannung V&sub2; aus dem Differentialverstärker D&sub2; eingestellt, um eine positive Polarität und eine negative Polarität bezüglich eines Standard- Spannungspegels zu haben, der zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsspannung zur Ansteuerung der Abtastelektroden-Treiber 12 und des Datenelektroden-Treibers 13 liegt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Spannung Vv auf der Treiberspannungs-Steuerleitung v so eingestellt, daß sie einer Beziehung von -V (Vc) < +14 V (VDD1) genügt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Spannung Vv in dem Bereich von -4V bis +14V abhängig von Temperaturdaten variiert. Weiterhin sind zwischen die Ausgänge der Verstärker V&sub1; und V&sub2; vier Spannungsteilwiderstände R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; in Serie geschaltet, und Teilspannungen jeweils für einen Widerstand werden als Ausgangsspannungen V&sub3;, Vc und V&sub4; ausgegeben, um von höheren auf niedrige Spannungen zu kommen. Dann werden diese Spannungen zu einem Pufferoperationsverstärkern B&sub3;, Bc und B&sub4; geleitet. In diesem Ausführungsbeispiel werden die vier Widerstände R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; so gewählt, daß sie den gleichen Widerstand haben, um so Verhältnisse von Spannungen hinsichtlich der Potentiale Vc von V&sub1; : V&sub3; : V&sub4; : V&sub2; = 2 : 1 : 1 : 2 einzustellen, um die Treiberspannungen auszugeben, die in Fig. 10 dargestellt sind. Die von den Differentialverstärkern D&sub1;, D&sub2; und den Puffer- Operationsverstärkern B&sub3;, Bc und B&sub4; erzeugten Spannungen werden zu Stromverstärkern I&sub1;, I&sub2;, I&sub3;, Ic und I&sub4; geleitet, von denen die Ausgangssignale V&sub1;, Vc und V&sub2; an den Abtastelektroden-Treiber geliefert werden, und V&sub3;, Vc und V&sub4; werden an den Datenelektroden-Treiber geliefert.
In Fig. 4C, die eine äquivalente Schaltung der Differenzverstärker D&sub1; und D&sub2; in Fig. 4 in einer allgemeineren Form darstellt, erzeugt eine feste Spannung Vc eine Bezugsspannung für eine Spannung Vv, die der Eingangsspannung zur Treiberspannungs-Erzeugerschaltung 40 entspricht, und eine Offset-Spannung (Voffset) erzeugt eine Bezugsspannung für eine Spannung Eo, die eine Ausgangsspannung der Treiberspannungs- Erzeugerschaltung 40 entspricht. Als Ergebnis werden folgende Gleichungen hergeleitet.
Wenn R&sub1;&sub1; = R&sub1;&sub2;, werden die Potentiale P an den Punkten A und B angegeben durch:
PA = (Vv + Voffset)/2
PB = (Vc + Eo (V&sub1;))/2. Da die Differentialverstärker D&sub1; und D&sub1; imaginäre Kurzschlüsse bilden, ist PA = PB, d. h.,
Vv + Voffset = Vc + Eo (V&sub1;).
Dies führt zu: Vv-Vc = Eo (V&sub1;)-Voffset. Andererseits werden die Potentiale an den Punkten C und D angegeben mit:
PC = (+ V + Voffset)/2,
PD = (+ V + Eo ,(V&sub2;))/2.
Wieder ist PC = PD, so daß
+ Voffset = + Eo (V&sub2;), was zu
-Vv + Vc = Eo (V&sub2;)-Voffset führt.
Wenn für R&sub1;&sub1; und R&sub1;&sub2; willkürliche Werte gewählt werden, ergeben sich demgemäß folgende Gleichungen:
Eo (V&sub1;)-Voffset =- (R&sub1;&sub2;/R&sub1;&sub1;) (Vc-Vv)
Eo (V&sub2;)-Voffset = (R&sub1;&sub2;/R&sub1;&sub1;) (Vc-Vv).
In einem beispielhaften Satz von Spannungen, die in der Treiberspannungs-Erzeugerschaltung erzeugt werden, wird die Spannung Vv auf der Treiberspannungs-Steuerleitung als Vv = +6 V, Vc = -4 V, Voffset = Vc, R&sub1;&sub1; = R&sub1;&sub2; angegeben, und dann ergeben sich folgende zugehörige Treiberspannungen:
Eo (V&sub1;) =- (Vc-Vv) + Vc (= Voffset) = +6 V
Eo (V&sub2;) = (Vc-Vv) + Vc (= Voffset) = -14 V
V&sub3; = ( V&sub1; + V&sub2; ) · 3/4 + V&sub2; = + 1 V
V&sub4; = ( V&sub1; + V&sub2; ) · 1/2 + V&sub2; =- 9 V
In der vorliegenden Erfindung kann die Offset-Spannung auf einen willkürlichen Wert gesetzt werden, vorzugsweise in einen Bereich zwischen der Maximalausgangsspannung und der Minimalausgangsspannung der Schaltung 40, insbesondere in die Mitte dieses Bereiches.
Im obigen Ausführungsbeispiel werden Stromverstärker I&sub1;, I&sub3;, Ic, I&sub4; und I&sub2; vorgesehen, um so vorgeschriebene Leistungen stabil liefern zu können. Im Fall einer Flüssigkristallvorrichtung des TN-Typs wird im allgemeinen einfach ein Kondensator parallel zu jedem Spannungsteilwiderstand geschaltet, da die kapazitive Belastung gering ist. Im Falle eines ferroelektrischen Flüssigkristalls, der eine große Kapazität darstellt, ist der Spannungsabfall, den die Ladungsumschaltung verursacht, nicht zu vernachlässigen. Zur Lösung dieses Problems werden Stromverstärker eingesetzt, um größere Leistungslieferungskapazitäten bereitzustellen und um so eine gute Regulierung zu schaffen. Des weiteren wird ein Schaltungsaufbau verwendet, der Rückkopplungsleitungen zur Verbindung der Ausgangssignale der Stromverstärker I&sub1;-I&sub4; und Ic mit den Speiseleitungen der Differentialverstärker D&sub1;, D&sub2;, Puffer-Operationsverstärker B&sub3;, B&sub4; bzw. Bc enthält, obwohl in Fig. 4 nicht dargestellt, um so ein Abdriften der Ausgangsspannung V&sub1; bis V&sub4; und Vc zu beseitigen.
Fig. 4B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Ausgangsspannung V&sub3; mittels eines Spannungsteilwiderstandes R&sub1; gewonnen wird und die Ausgangsspannung V&sub4; mittels eines Spannungsteilwiderstandes R&sub2;.
Fig. 4D zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei zwei Spannungsquellen Vv1 und Vv2 in Kombination mit Differentialverstärkern D&sub1; bis D&sub5; und Stromverstärkern I&sub1; bis I&sub5; verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Widerstände eingestellt, um der Bedingung R&sub1;&sub2;/R&sub1;&sub1; = 7 und R&sub2;&sub2;/R&sub2;&sub1; = 3,5 zu genügen.
Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Treiberspannungs-Erzeugerschaltung, die unterschiedlich von der in der Stromversorgungsschaltung 14, Fig. 1, ist, verwendet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Stromversorgungs- Schaltung oder- Einheit 14 mit einer Spannungshalteschaltung 51 vorgesehen, einem Operationsverstärker 52 und einem Stromverstärker 53. Die Spannungshalteschaltung 51 enthält gegenseitig voneinander unabhängig vier Schaltungen für die Spannungen V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; bzw. V&sub4;. Gemäß der Schaltung 51 werden seriell von einem D/A-Umsetzer 19 vorgeschriebene Spannungen V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; ausgegeben und von geeigneten Schaltungen abgetastet und gehalten, um vier Spannungen einzustellen.
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das eine zu diesem Ausführungsbeispiel gehörende Stromversorgungsschaltung 14 darstellt. Genauer gesagt, ist die Stromversorgungsschaltung 14, die in Fig. 6 gezeigt ist, eine solche, die mit Mitteln zur Änderung eines eingestellten Wertes die Treiberspannung gemäß der Temperaturänderung ändert, und die vier Stufen mit Verstärkern 50a bis 50b, Spannungshalteschaltungen 51a bis 51d, Operationsverstärker 52a bis 52d und Stromverstärker 53a bis 53b enthält. Wie schon beschrieben, werden Einstellspannungsdaten Di in Form digitaler Signale von der oben erwähnten Steuerschaltung 17 an einen D/A-Umsetzer 19 gesandt, wo die Digitaldaten in analoge Daten umgesetzt werden, die dann an die Spannungshalteschaltungen 51a bis 51d über Verstärker 50a für V&sub1; /V&sub2; und den Verstärker 50b für V&sub3;/V&sub4; gegeben werden.
Fig. 7 ist ein Arbeitsablaufplan der eine beispielhafte Sequenz einer Steueroperation zur Abtastung und zum Halten von Einstellspannungen in der Spannungshalteschaltung 51a bis 51d zeigt. In der Steuersequenz, die zuerst einmal in Fig. 7 dargestellt ist, wird eine Einstellspannung für V&sub1; in den D/A- Umsetzer 19 gegeben, und ein Abtastsignal SH&sub1; für V&sub1; wird an die Spannungshalteschaltung 51a für V&sub1; gegeben, wo eine Einstellspannung v&sub1; für V&sub1;, geliefert vom Verstärker 50a, abgetastet und gehalten wird. Dann wird eine gleiche Operation unter Verwendung der Abtastsignale SH&sub2;, SH&sub3; und SH&sub4; wiederholt, um die Einstellspannungen v&sub2;, v&sub3; und v&sub4; in den Spannungshalteschaltungen 51v, 51c bzw. 51d zu halten.
Dann werden die Spannungen v&sub1;, v&sub2;, v&sub3; und v&sub4; in den Spannungshalteschaltungen 51a, 51b, 51c bzw. 51d an die Operationsverstärker 52a, 52b, 52c bzw. 52d geliefert. Die Operationsverstärker 52a bis 52d sind Differenzverstärker wie die D&sub1; und D&sub2; der Fig. 4a, wodurch die Differentiale zwischen den Spannungen v&sub1; bis v&sub4; und feste Spannungen (Vc = -4 V) bezogen werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden jeweilige Einstellwerte in den Bereichen von -4 V ≤ v&sub1;, v&sub2; ≤ 14 V und -4 V ≤ v&sub3;, v&sub4; ≤ 5 V. Entsprechend werden als Resultat von Differentialoperationen mittels der Operationsverstärker 52a bis 52d Spannungen V&sub1; bis V&sub4; erzeugt die den folgenden Bedingungen genügen:
-4V ≤ V&sub1; (= [1-vc]+ Vc) ≤ 14V
-22V ≤ V&sub2; (= [vc-v&sub2;] + Vc) ≤ -4V
-4V ≤ V&sub3; (= [v&sub3;-vc] + vc) ≤ 5V
-13V ≤ V&sub4; (= [vc-v&sub4;] + vc) ≤ -4V.
Des weiteren werden die in den Operationsverstärkern 52a bis 52d und einem Spannungsfolger-Operationsverstärker 52e für Vc erzeugten Spannungen in dieser Reihenfolge an die Verstärker 53a bis 53e geliefert, von dem die Ausgangssignale V&sub1;, Vc und V&sub2; an die Abtastelektroden-Treiber 12 und die Ausgangssignale V&sub3;, Vc und V&sub4; an die Datenelektroden-Treiber 13 geliefert werden. Wie zuvor beschrieben, werden die Stromverstärker 53a bis 53e verwendet, um in stabiler Weise die erforderlichen Leistungen liefern zu können.- In dem obigen Ausführungsbeispiel werden analoge Spannungen in den Spannungshalteschaltungen zurückgehalten. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Betriebsart beschränkt, sondern es ist möglich, digitale Einstellspannungen Di zu halten, die für die Erzeugung von Treiberspannungen vorgesehen sind. Fig. 8 ist ein Schaltbild einer Spannungshalteschaltung für ein solches Ausführungsbeispiel. In Fig. 8 enthält die Spannungshalteschaltung vier Sätze von Datenregistern und einen D/A-Umsetzer. Wenn Abtastsignale SH&sub1; bis SH&sub4; von der Steuerschaltung 17 geliefert werden, werden Einstellspannungsdaten Di in Datenregistern 61a bis 61d für Spannungen V&sub1; bis V&sub4; gespeichert. Die Daten in den Datenregistern 61a bis 61d werden an D/A-Umsetzer 62a bis 62d geliefert, die in dieser Reihenfolge dann als die oben genannten Haltespannungen v&sub1; bis v&sub4; in analoger Form ausgegeben werden.
Wie zuvor beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung Differentiale zwischen den Spannungen v&sub1; bis v&sub4;, die von den Setzspannungsdaten erzeugt werden, benutzt, um Spannungen V&sub1; und v&sub4; und eine feste Spannung Vc, positive Spannungen V&sub1;, V&sub3; und negative Spannungen V&sub4;, V&sub2; hinsichtlich der festen Spannung Vc als Bezug zu erzeugen. Gemäß diesem Spannungserzeugungssystem können maximale Treiberspannungen mit den betreffenden Haltespannungsgrenzen in verschiedener Höhe von herkömmlichen Spannungsteilern mittels Widerständen ausgegeben werden, selbst wenn ein Abtastelektroden-Treiber und ein Datenelektroden- Treiber mit verschiedenen Betriebs-oder Haltespannungen verwendet wird. Des weiteren können die vier Arten von Treiberspannungen unabhängig voneinander geändert werden, so daß Wahlfreiheit in einem großen Bereich bei der Treiberspannungssteuerung zur Temperaturkompensation geschaffen wird. Des weiteren ist es nicht erforderlich, Datenelektroden- Treiber zu verwenden, die eine ekzessiv hohe Haltespannung haben, was zu einer niedrigeren Arbeitsgeschwindigkeit führen würde.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser vorliegenden Erfindung kann als Flachanzeige 11 eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzeige verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, Ansteuerkurvenformen zu verwenden, die beispielsweise in den U.S.-Patentschriften 4,655,561 und 4, 709,995 zusätzlich zu den in Fig. 10 gezeigten verwendet werden.

Claims

1. Treiberschaltung, mit:

einer Treibereinheit (12, 13) mit einem Abtastelektroden- Treiber (12) und einem Datenelektroden-Treiber (13) zur Ansteuerung einer Elektrodenmatrix (11), die aus Abtastelektroden und Datenelektroden gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung des weiteren ausgestattet ist mit:

einer Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (40), die ein erstes Mittel (Bc, Ic) zur Erzeugung einer festen Spannung (Vc) enthält, die an die Abtast-und Datenelektroden- Treiber (12 und 13) angelegt wird,

ein zweites Mittel (41) zur Erzeugung einer Quellspannung (Vc) zum Bereitstellen von Treiberspannungen (V&sub1; bis V&sub4;), die an die Abtast-und Datenelektroden-Treiber (12 und 13) angelegt werden, und die

ein dritte Mittel (D1, D2) enthält, das eine erste Abtast- Treiberspannung (V&sub1;) erzeugt, die der von der Quellspannung (Vv) subtrahierten festen Spannung (Vc) gleich ist, und das eine zweite Abtast-Treiberspannung (V&sub2;) erzeugt, die der von der festen Spannung (Vc) subtrahierten Quellspannung (Vv) gleich ist, wobei die erste und die zweite Abtast-Treiberspannung (V&sub1;, V&sub2;) an den Abtastelektroden-Treiber (12) angelegt wird.

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine Nicht-Null-Spannung ist.

3. Treiberschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Mittel (R, B, D, I) ein Mittel (R&sub1; bis R&sub4;, B&sub3;, B&sub4;, I3, I4) enthält, das geteilte Daten- Treiberspannungen (V&sub3;, V&sub4;) mit Spannungswerten erzeugt, die zwischen der ersten und der zweiten Abtast-Treiberspannung (V&sub1; und V&sub2;) liegen und die an die Datenelektroden-Treiber (13) angelegt werden.

4. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Mittel (R, B, D, I) eine Vielzahl von Widerständen (R&sub1; bis R&sub4;) enthält, die als Serienschaltung zwischen den Ausgangsstufen zur Erzeugung der ersten Abtast-Treiberspannung (V&sub1;) und der Ausgangsstufe zur Erzeugung der zweiten Abtast-Treiberspannung (V&sub2;) vorgesehen sind.

5. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine auf einen Zwischenwert zwischen einer maximalen Ausgangsspannung (VDD1) und einer minimalen Ausgangsspannung (VSS3) der Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (40) ist.

6. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche außer Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine zwischen einer maximalen Ausgangsspannung (VDD1) und einer minimalen Ausgangsspannung (VSS3) der Treiberspannungs- Erzeugungseinheit (40) liegende Mittenspannung ist.

7. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren Steuermittel (17) zur Steuerung der Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (40) vorgesehen sind, so daß die erste und die zweite Abtast-Treiberspannung (V&sub1; und V&sub2;) vorgeschriebene Spannung sind, deren Amplituden abhängig von der Außentemperatur geändert werden.

8. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Steuermittel (17) zur Steuerung des zweiten Mittels (41) vorgesehen sind, so daß die Quellspannung (Vv) eine vorgeschriebene Spannung ist, deren Amplitude abhängig von der Außentemperatur geändert wird.

9. Treiberschaltung, mit:

einer Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (14), die ein erstes Mittel (51a bis 51d; 61a bis 61d; 62a bis 62d) zum Halten einer Vielzahl von verschiedenen Einstellspannungen (v&sub1; bis v&sub4;) enthält,

ein zweites Mittel (Vc, 52e, 53e) zur Erzeugung einer festen Spannung (Vc), die an die Abtast- und Datenelektroden-Treiber (12 und 13) angelegt wird, und die

ein drittes Mittel (52a bis 52d, 53a bis 53d) zur Erzeugung einer Vielzahl von Treiberspannungen (V&sub1; bis V&sub4;) enthält, die an die Abtast- und Datenelektroden-Treiber (12 und 13) angelegt werden, wobei jede der Vielzahl von Treiberspannungen (V&sub1; bis V&sub4;), die aus einer der Vielzahl der verschiedenen Einstellspannungen (v&sub1; bis v&sub4;) entweder durch Subtraktion der festen Spannung (Vc) von der einen Einstellspannung (v&sub1;, v&sub3;) oder durch Subtraktion der einen Einstellspannung (v&sub2;, v&sub4;) von der festen Spannung (Vc) erzeugt werden.

10. Treiberschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine Nicht-Null-Spannung ist.

11. Treiberschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß des weiteren ein Steuermittel (17) vorgesehen ist, dessen erstes Mittel eine Vielzahl von Spannungshaltemitteln (61a bis 61d, 62a bis 62d) enthält, und daß das Steuermittel (17) die Vielzahl von Spannungshaltemitteln (61a bis 61d, 62a bis 62d) steuert, so daß diese von einem der Vielzahl von verschiedenen Einstellspannungen (v&sub1; bis v&sub4;) der Reihe nach gehalten werden, die seriell aus dem Steuermittel (17) geliefert werden.

12. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel Datenregister (61a bis 61d) und Digital/Analog-Umsetzer (62a bis 62d) enthält.

13. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Mittel (52a bis 52d, 53a bis 53d) eine Maximalspannung (VDD1) und eine Minimalspannung (VSS3) erzeugt, die untereinander entgegengesetzte Polaritäten hinsichtlich der festen Spannung (Vc) haben.

14. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine auf einen zwischen einer maximalen Ausgangsspannung (VDD1) und einer minimalen Ausgangsspannung (VSS3) der Treiberspannungs- Erzeugungseinheit (14) liegenden Mittelwert eingestellte Spannung ist.

15. Treiberschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spannung (Vc) eine Mittenspannung zwischen der maximalen Ausgangsspannung (VDD1) und der minimalen Ausgangsspannung (VSS3) der Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (14) ist.

16. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (17) die Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (14) steuert, so daß die Vielzahl der durch die Subtraktion gewonnenen Treiberspannungen (V&sub1; bis V&sub4;) vorgeschriebene Spannungen aufweisen, deren Amplituden abhängig von der Außentemperatur geändert werden.

17. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (17) die Treiberspannungs-Erzeugungseinheit (14) steuert, so daß die Vielzahl der von dem ersten Mittel (51a bis 51d; 61a bis 61d; 62a bis 62d) gehaltenen unterschiedlichen Einstellspannungen (v&sub1; bis v&sub4;) vorgeschriebene Spannungen sind, deren Amplituden abhängig von der Außentemperatur geändert werden.