DE102004020700A1

DE102004020700A1 - Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung und Anzeigevorrichtung mit dieser

Info

Publication number: DE102004020700A1
Application number: DE102004020700A
Authority: DE
Inventors: Youichi Tobita; Yuzo Odoi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2024-04-29
Also published as: KR100714856B1; CN100438342C; JP4060236B2; US20040239695A1; TWI232638B; DE102004020700B4; US7688298B2; US20070216626A1; US7236152B2; KR20040104383A; CN1574644A; JP2004356875A; DE102004064071B4; TW200427233A

Abstract

Eine Pulszahlsteuerschaltung (20) gibt in eine Ladepumpschaltung (30) Pulse (CP) einer Anzahl gemäß Digitaldaten ein, die aus gewichteten Datenbits (D0-D3) gebildet sind. Die Ladepumpschaltung (30) beinhaltet einen zwischen einen ersten Knoten (N1), in den die Pulse (CP) eingegeben werden, und einen zweiten Knoten (N2) geschalteten Pumpkondensator (32), ein zwischen den zweiten Knoten (N2) und einen Ausgangsknoten (No) geschaltetes Schalterelement (34) und eine Biasschaltung (40). Gemäß einer Spannungsänderung an dem Ausgangsknoten (No) ändert die Biasschaltung (40) eine Spannung an dem zweiten Knoten (N2) mit derselben Polarität.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung, die digitale Daten in eine analoge Spannung umwandelt, sowie eine Anzeigevorrichtung, die eine Graustufe mit der analogen Spannung anzeigt, die durch die Digital/-Analog-Umwandlungsvorrichtung erzeugt wird.

Eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung, die digitale Daten in analoge Signale umwandelt, wird üblicherweise verwendet. Eine solche Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung wird zum Beispiel zum Erzeugen einer analogen Spannung verwendet, um eine Graustufe (diese Spannung wird im Weiteren mit „Graustufenspannung" bezeichnet) auf einer Anzeigevorrichtung anzuzeigen, die für jedes Pixel eine solche spannungsgetriebene lichtemittierende Vorrichtung wie eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder eine stromgetriebene lichtemittierende Vorrichtung vom selbst-lichtemittierenden Typ aufweist.

Die oben beschriebene Anzeigevorrichtung kann eine Graustufe durch Setzen der Graustufenspannung auf einen Pegel zwischen der maximalen Helligkeit (weiß) und der minimalen Helligkeit (schwarz) für jedes Pixel anzeigen. Mit anderen Worten wird die Graustufenspannung gemäß n-Bit-Digitaldaten auf einen von 2ⁿ Pegeln (n ist eine natürliche Zahl) gesetzt und an jedes Pixel übertragen.

Eine der allgemein bekannten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen wird durch eine Mehrzahl von Leiter-verbundenen Widerstandselementen gebildet (siehe z.B. „Exhaustive Guide to Analog IC with Illustrations" von Yoshio Shirato, Tokyo Denki University Press, November 1986, pp. 258-260). Eine solche Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung vom Leiter-Typ weist jedoch ein Problem auf, dass der Verbrauchsstrom aufgrund eines dauernd fließenden DC-Stromes ansteigt.

Dann ist eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung zum Beispiel in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-111499 offenbart (im Weiteren als „herkömmliche Technik" bezeichnet), die eine Lade-Pump-Schaltung aufweist, die verwendet wird, um ein Kondensatorelement zu Laden/Entladen und dabei eine Ausgangsspannung in einer stufenartigen Art zu ändern.

Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der herkömmlichen Technik, die die Lade-Pump-Schaltung verwendet, kann ihre Leistungsaufnahme reduzieren, da darin kein dauernder DC-Strom erzeugt wird.

Betrachtet man jedoch die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der herkömmlichen Technik, die die Lade-Pump-Schaltung verwendet, so variiert eine Änderung in der Ausgangsspannung Vout zwischen einem Pulseingang und einem unmittelbar folgenden Pulseingang abhängig von dem Pegel der Ausgangsspannung Vout. Insbesondere nähert sich, wenn die Ausgangsspannung Vout höher ist, die Änderung in der Ausgangsspannung pro Pulseingang allmählich einer Sättigung.

Deshalb wäre es erforderlich, um die Ausgangsspannung Vout derart zu setzen, dass sich die Ausgangsspannung in regelmäßigen Intervallen ändert, die Anzahl der in die Lade-Pump-Schaltung einzugebenden Takte, gemäß dem Pegel der Ausgangsspannung Vout zu steuern, was möglicherweise in einer komplizierten Schaltungskonfiguration resultiert. Es wird erwartet, dass dieses Problem wahrnehmbar wird, wenn die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung zum Erzeugen einer Graustufenspannung für eine Anzeigevorrichtung verwendet wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Digital/-Analog-Umwandlungsvorrichtung mit niedriger Leistungsaufnahme bereitzustellen, die durch einen Lade-Pump-Schaltungsvorgang erzielt wird, der so konfiguriert ist, dass ermöglicht wird, dass sich eine Ausgangsanalogspannung in gleichmäßigen Intervallen gemäß der Anzahl der Eingabepulse ändert, und eine Anzeigevorrichtung mit einer solchen Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung, die gemäß Digitaldaten einer Mehrzahl von gewichteten Bit eine Analogspannung ausgibt, und beinhaltet: eine Pulszahlsteuerschaltung, die einen ersten Knoten mit Pulsen einer Anzahl gemäß den Digitaldaten versorgt, wobei die Pulse eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten; und eine Ladepumpschaltung, die jedes Mal, wenn einer der Pulse an den ersten Knoten angelegt wird, eine Spannung an einem mit einem Ausgangskondensator verbundenen Ausgangskno ten in einer stufenweisen Art ändert. Die Ladepumpschaltung beinhaltet einen zwischen einen zweiten Knoten und den ersten Knoten geschalteten Pumpkondensator, ein Schalterelement, das derart zwischen den zweiten Knoten und den Ausgangsknoten geschaltet ist, dass es zu der Zeit angeschaltet ist, zu der die erste Übergangskante jedes der Pulse an den ersten Knoten übertragen wird, und zu der Zeit ausgeschaltet ist, zu der deren zweite Übergangskante an den ersten Knoten übertragen wird, und eine Biasschaltung, die gemäß der Spannungsänderung an dem Ausgangsknoten eine Spannung an dem zweiten Knoten mit derselben Polarität wie der der Spannungsänderung an dem Ausgangsknoten ändert.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 12.

Eine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung, die eine Graustufe basierend auf Anzeigedaten anzeigt, die aus gewichteten n Bits gebildet sind, wobei n eine Ganzzahl größer gleich 2 ist, und beinhaltet eine Mehrzahl von Pixelschaltungen, die je eine Helligkeit gemäß einer angelegten Spannung anzeigen; eine Auswahlleitung zum Auswählen der Pixelschaltungen; eine mit den Pixelschaltungen verbundene Datenleitung; und eine Graustufenspannungserzeugungsschaltung zum Anlegen einer Graustufenspannung, die eine Analogspannung gemäß den Anzeigedaten ist, an die Datenleitung. Die Graustufenspannungserzeugungsschaltung beinhaltet eine Pulszahlsteuerschaltung, die Pulse einer Anzahl gemäß den Anzeigedaten an einen ersten Knoten anlegt, wobei die Pulse eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten, und eine Ladepumpschaltung, die jedes Mal, wenn einer der Pulse an den ersten Knoten angelegt wird, eine Spannung an einem mit der Datenleitung verbundenen Ausgangsknoten in einer stufenweisen Art ändert.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung mit einer anderen Konfiguration eine Anzeigevorrichtung, die eine Graustufe basierend auf Anzeigedaten anzeigt, die aus gewichteten n Bits gebildet sind, wobei n eine Ganzzahl größer gleich 2 ist, und beinhaltet eine Mehrzahl von Pixelschaltungen mit je einem Anzeigeelement, das eine Helligkeit gemäß einer an die Pixelschaltung angelegten Spannung anzeigt; eine mit den Pixelschaltungen verbundene Datenleitung; und eine Graustufenspannungserzeugungsschaltung zum Anlegen einer Graustufenspannung, die eine Analogspannung gemäß den Anzeigedaten ist, an die Datenleitung. Die Graustufenspannungserzeugungsschaltung beinhaltet eine Pulssteuereinheit, die sukzessive Pulse empfängt, die eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten, und die diese Pulse oder invertierte Pulse, die invertierte Versionen der Pulse gemäß einem spezifizierten Bit von den n Bit sind, ausgibt; eine Pulszahlsteuerschaltung, die die Pulse oder invertierten Pulse empfängt, die von der Pulssteuereinheit ausgegeben werden, und an einen ersten Knoten die Pulse oder die invertierten Pulse einer Anzahl gemäß den Anzeigedaten überträgt; eine erste Ladepumpschaltung, die in einer stufenweisen Art in Antwort auf jeden der an den ersten Knoten übertragenen Pulse eine Spannung an einem mit der Datenleitung verbundenen ersten Ausgangsknoten erhöht; und eine zweite Ladepumpschaltung, die in einer stufenweisen Art in Antwort auf jeden der zu dem ersten Knoten übertragenen invertierten Pulse eine Spannung an einem mit der Datenleitung verbundenen zweiten Ausgangsknoten herabsetzt.

Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, dass die Lade-Pump-Schaltung einer relativ einfachen Konfiguration der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung benutzt werden kann, um eine Analogspannung, die sich in einer stufenartigen Art in gleichmäßigen Intervallen gemäß Digitaldaten einer Mehrzahl von gewichteten Bits ändert, mit niedriger Leistungsaufnahme zu erzeugen.

Weiterhin kann die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung die Lade-Pump-Schaltung verwenden, um eine analoge Spannung, die sich in einer stufenartigen Art gemäß Anzeigedaten einer Mehrzahl von gewichteten Bits ändert, für die Graustufenanzeige mit niedriger Leistungsaufnahme zu erzeugen.

Desweiteren kann die Anzeigevorrichtung die Auflade-Pump-Schaltung und die Herunterlade-Pump-Schaltung verwenden, die selektiv betrieben werden, um eine Analogspannung für die Graustufenanzeige zu erzeugen. Dann kann die Graustufenspannung verglichen mit einer solchen Konfiguration, bei der nur entweder Auflade-Pump-Schaltung oder Herunterlade-Pump-Schaltung verwendet werden, schneller erzeugt werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
1 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer in 1 gezeigten Schaltersteuerschaltung zeigt;
3 ist ein Betriebssignalverlaufsdiagramm, das einen Betrieb einer in 1 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung zeigt;
4 eine Illustration eines Betriebs der in 1 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung;
5 ein Schaltungsdiagramm, das einen internen Zustand einer Lade-Pump-Schaltung von 4 zur der Zeit t6 und um diese herum zeigt;
6 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
7 und 8 Schaltungsdiagramme, die jeweilige Konfigurationen von Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Modifikation von dieser zeigen;
9 und 10 Schaltungsdiagramme, die jeweilige Konfigurationen von Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Modifikation von dieser zeigen;
11–15 Schaltungsdiagramme, die jeweilige Konfigurationen von Digital/Analog-Umwandlungs vorrichtungen gemäß erster bis fünfter beispielhafter Konfiguration einer vierten Ausführungsform zeigen;
16 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
17 ein Blockdiagramm, das eine gesamte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt;
18 ein Schaltungsdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Pixelschaltung zeigt, die ein EL-Element beinhaltet;
19 eine Querschnittsansicht, die eine parasitäre Kapazität einer Datenleitung illustriert, die ein Ausgangskondensator einer Lade-Pump-Schaltung in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist;
20 eine Darstellung, die konzeptuell zeigt, wie ein Pumpkondensator der sechsten Ausführungsform ausgebildet ist;
21 und 22 Darstellungen, die eine erste bzw. eine zweite beispielhafte Konfiguration von Pumpkondensatoren gemäß der sechsten Ausführungsform zeigen;
23 ein Blockdiagramm, das eine erste beispielhafte Konfiguration einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt;
24 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer in 23 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung zeigt;
25 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform zeigt; und
26 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer in 25 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung zeigt.
Im weiteren werden mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird bemerkt, daß in der folgenden Beschreibung gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Erste Ausführungsform
Bezug nehmend auf 1 beinhaltet eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 einer ersten Ausführungsform eine Pulszahlsteuerschaltung 20, eine Ladepumpschaltung 30 und Vorladeschalter 51-53, die als Vorladeschaltung dienen. Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 erzeugt gemäß Eingangsdigitaldaten eine Analogspannung VNo an einem Ausgangsknoten No, mit dem ein Ausgangskondensator 5 verbunden ist.
In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, daß die Eingangsdigitaldaten 4 Bit aufweisen, die Eingangsdigitaldaten werden nämlich von den gewichteten Datenbits D0-D3 gebildet, unter denen das Datenbit D0 das am wenigsten signifikante Bit (LSB) und das Datenbit D3 das signifikantste Bit (MSB) ist, und eine Beschreibung dieser Ausführungsform wird dementsprechend gegeben.
Wie aus der folgenden Beschreibung klar zu sehen ist, ist die Anzahl der Bit der Eingangsdigitaldaten nicht auf die oben beschriebene begrenzt und die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann so konfiguriert sein, daß sie an Digitaldaten einer beliebigen Anzahl von Bits angepaßt ist.
Die Pulszahlsteuerschaltung 20 beinhaltet Schalterelemente 22-25, die eine Schalterschaltung und eine Schaltersteuerschaltung 27 bilden. Die Schalterelemente 22-25 sind parallel zwischen einen Knoten 21, dem Pulse CP sukzessive zugeführt werden, und einen Knoten N1 geschaltet.
Die Schaltersteuerschaltung 27 erzeugt gemäß den Datenbits D0-D3 Steuersignale D0C-D3C, die jeweils entsprechende EIN-Perioden der Schalterelemente 22-25 steuern.
Der Schalter 22 wird angeschaltet, wenn das Steuersignal D0C einen logischen Hochpegel aufweist (im folgenden einfach als "H-Pegel" bezeichnet), und ausgeschaltet, wenn das Steuersignal D0C einen logischen Niedrigpegel aufweist (im Weiteren einfach als "L-Pegel" bezeichnet). Ebenso werden die Schalterelemente 23-25 in Antwort auf die jeweiligen Steuersignale D1C-D3C an/aus-geschaltet. Im EIN-Zustand übertragen die Schalter 22-25 je Pulse CP vom Knoten 21 zum Knoten N1.
Die Ladepumpschaltung 30 beinhaltet einen Pumpkondensator 32, der zwischen die Knoten N1 und N2 geschaltet ist, ein Schalterelement 34, das zwischen den Knoten N2 und den Ausgangsknoten No geschaltet ist, und eine Bias-Schaltung 40, die zwischen einem Leistungsversorgungsknoten NR, an den eine vorbestimmte Spannung VR angelegt wird, und dem Knoten N2 bereitgestellt ist.
Das Schalterelement 34 wird zum Beispiel von einem p-Typ Transistor, einem n-Typ Transistor oder einer Kombination der p- und n-Typ Transistoren gebildet, die parallel geschaltet sind, so dass sie in Reaktion auf ein Steuersignal ϕ1 an/aus-geschaltet werden. Die Bias-Schaltung 40 weist einen zwischen den Leistungsversorgungsknoten NR und den Knoten N2 geschalteten n-Typ Transistor 41 auf. Das Gate des n-Typ Transistors 41 ist mit dem Ausgangsknoten No verbunden.
Die Vorladeschalter 51, 52 und 53 sind zwischen die Knoten N1, N2 bzw. den Ausgangsknoten No und einen Leitungsversorgungsknoten NL geschaltet, an den eine vorbestimmte niedrige Spannung VDL angelegt ist. Die Vorladeschalter 51-53 werden jeweils in Antwort auf ein Vorladesignal ϕp ein/aus-geschaltet. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die niedrige Spannung VDL dem Minimalpegel in einem Bereich, über den die Ausgangsspannung VNo gesteuert wird, die gemäß Eingangsdigitaldaten erzeugt wird, entspricht. Die vorbestimmte Spannung VR ist eine Spannung, die wenigstens größer ist als die niedrige Spannung VDL.
Der Ausgangsknoten No weist einen Ausgangskondensator 5 auf, der zwischen ihn und eine vorbestimmte Spannung Vss (typischerweise Massespannung) geschaltet ist. Es wird im weiteren angenommen, daß der Pumpkondensator 32 eine Kapazität von Cp und der Ausgangskondensator 5 eine Kapazität von Co aufweist.
Nun wird ein Betrieb der Pulszahlsteuerschaltung 20 beschrieben.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer in 1 gezeigten Schaltersteuerschaltung 27 zeigt.
Bezug nehmend auf 2 weist die Schaltersteuerschaltung 27 Logikgatter 28a-28d auf, die jeweilige Steuersignale D0C-D3C erzeugen. Das Logikgatter 28a erzeugt das Steuersignal D0C als Ergebnis einer logischen UND-Operation an einem Steuersignal C0 und dem Datenbit D0 und das Logikgatter 28b erzeugt das Steuersignal D1C als Ergebnis einer logischen UND-Operation an einem Steuersignal C1 und dem Datenbit D1. Ebenso erzeugt das Logikgatter 28c das Steuersignal D2C als Ergebnis einer logischen UND-Operation an einem Steuersignal C2 und dem Datenbit D2 und das Logikgatter 28d erzeugt das Steuersignal D3C als Ergebnis einer logischen UND-Operation an einem Steuersignal C3 und dem Datenbit D3.
3 ist ein Betriebssignalverlaufsdiagramm, das den Betrieb der Pulszahlsteuerschaltung 20 illustriert.
Bezug nehmend auf 3 werden dem in 1 gezeigten Knoten 21 sukzessiv Pulse CP bereitgestellt, die eine Übergangskante vom L-Pegel zum H-Pegel (ansteigende Kante) und eine Übergangskante vom H-Pegel zum L-Pegel (abfallende Kante) beinhalten. Als ein Beispiel beinhaltet eine Periode T (2ⁿ – 1) = Pulse CP (15 Pulse in 3) gemäß der Anzahl von Bits "n" eines Digitalsignals.
In jeder Periode T wird das dem Datenbit D0 der am wenigstens signifikanten Stelle entsprechende Steuersignal C0 während der Zeitperiode ta-tb, die einen Puls CP enthält, auf den H-Pegel gesetzt und wird während der verbleibenden Zeitperiode auf den L-Pegel gesetzt. Ebenso wird das Steuersignal C1 während der Zeitperiode tb-tc auf den H-Pegel gesetzt, so daß die H-Pegelperiode zwei Pulse CP enthält, und wird während der verbleibenden Zeitperiode auf den L-Pegel gesetzt. Das Steuersignal C2 wird während der Zeitperiode tc-td auf den H-Pegel gesetzt, so daß die H-Pegelperiode vier Pulse CP enthält. Weiter wird das dem Datenbit D3 der signifikantesten Stelle ent sprechende Steuersignal C3 während der Zeitperiode td-te auf den H-Pegel gesetzt, so daß die H-Pegelperiode acht Pulse CP enthält.
Dementsprechend wird in einer Periode T, zu der Zeit, zu der jeder Puls CP an den Knoten 21 übertragen wird, eines der Steuersignale C0-C3 auf den H-Pegel gesetzt, während die verbleibenden Signale auf den L-Pegel gesetzt werden. Weiter wird das Verhältnis zwischen den jeweiligen H-Pegelperioden der Steuersignale C0-C3 durch (2 hoch das jeweilige Bitgewicht)-Nehmen (2^{jew.Bitgewicht}) bestimmt, das Verhältnis wird nämlich auf 1:2:4:8 gesetzt.
Folglich überträgt die in 1 gezeigte Pulszahlsteuerschaltung 20 in jeder der Zeitperioden ta-tb, tb-tc, tc-td und td-te den Puls CP nicht an den Knoten N1, wenn ein Entsprechendes der Datenbits D0-D3 "0" ist, während sie, wenn ein Entsprechendes der Datenbits D0-D3 "1" ist, die entsprechende Anzahl von Pulsen CP gemäß der H-Pegelperiode der Steuersignale C0-C3 überträgt.
Folglich wird für eine Periode T die Anzahl der Pulse CP, die durch die Pulszahlsteuerschaltung 20 vom Knoten 21 zum Knoten N1 übertragen wird, auf "D0 + 2·D1 + 4·D2 + 8·D3 (D0, D1, D2, D3 = "0" oder "1")" gesetzt.
Ein Betrieb der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 wird nun in Verbindung mit 4 beschrieben.
Bezug nehmend auf 4 wird bevor die Ausgangsspannung VNo ausgegeben wird, das Vorladesignal ϕp für eine vorbestimmte Zeitperiode (t0-t1) auf den H-Pegel gesetzt, so daß die Knoten N1 und N2 und der Ausgangsknoten No jeweils auf die niedrige Spannung VDL vorgeladen werden. Dementsprechend werden eine Spannung VN1 am Knoten N1, eine Spannung VN2 am Knoten N2 und die Ausgangsspannung VNo am Ausgangsknoten No derart gesetzt, daß sie eine Relation VN1 = VN2 = VNo = VDL aufweisen. Im Weiteren wird angenommen, daß die Spannung an jedem Knoten oder ähnlichem als eine Spannung bezüglich der niedrigen Spannung VDL (d.h. VDL = 0 (V)) repräsentiert wird.
In Antwort auf die Übertragung des ersten Pulses CP steigt die Spannung VN1 am Knoten N1 in der Zeitperiode t3-t5 von der niedrigen Spannung VDL um V1 an. Das Steuersignal ϕ1 ist in der Zeitperiode t2-t4 auf den H-Pegel gesetzt, um zu ermöglichen, daß das Schalterelement 34 zu der Zeit, zu der die ansteigende Kante des Pulses CP an den Knoten N1 übertragen wird (Zeit t3), angeschaltet ist und zu der Zeit, zu der dessen abfallende Kante dorthin übertragen wird (Zeit t5), ausgeschaltet ist. Das Schalterelement 34 ist in der H-Pegelperiode des Steuersignals ϕ1 anschaltet und in dessen L-Pegelperiode ausgeschaltet.
Zur Zeit t3 wird der Betrag V1, um den die Spannung VN1 ansteigt, durch kapazitive Kopplung durch den Pumpkondensator 32 an den Knoten N2 und den durch das Schalterelement 34 verbundenen Ausgangsknoten No übertragen. Dementsprechend steigen die Spannungen VN2 und VNo jeweils um V2 an. Hierbei wird der Betrag des Spannungsanstiegs V2 durch die Gleichung (1) repräsentiert: V2 = V1·Cp/(Cp + Co) (1).
Zu der Zeit t4 wird das Steuersignal ϕ1 auf den L-Pegel gesetzt, so daß das Schalterelement 34 ausgeschaltet wird. Weiter fällt zu der Zeit t5 die Spannung VN1 in Antwort auf die Übertragung der abfallenden Kante des Pulses CP an den Knoten N1 um V1 ab. Entsprechend nimmt die Spannung VN2 aufgrund der kapazitiven Kopplung um V1 ab. Da sich das Schalterelement 34 jedoch im AUS-Zustand befindet, wird die Ausgangsspannung VNo bei V2 gehalten.
In Antwort auf den Abfall der Spannung VN2 wird der n-Typ Transistor 41, der die Bias-Schaltung 40 bildet, angeschaltet. Hierbei arbeitet der n-Typ Transistor 41 durch Setzen der vorbestimmten Spannung VR in einer solchen Art, daß der n-Typ Transistor 41 in einem Sättigungsbereich arbeitet, in einem Quellenfolgermodus. Da die Gatespannung (d.h. die Ausgangsspannung VNo) des n-Typ Transistors 41 V2 ist, kehrt die Spannung VN2 am Knoten N2 folglich zu "V2-VTN" zurück. VTN ist die Schwellenspannung des n-Typ Transistors 41. Gemäß einer Änderung der Spannung VNo am Ausgangsknoten No ändert die Bias-Schaltung 40 die Spannung VN2 am Knoten N2 folglich mit derselben Polarität (Ansteigen oder Abfallen), mit der sich die Ausgangsspannung ändert.
In der Zeitperiode t7-t9 wird der folgende Puls CP an den Knoten N1 übertragen. Das Steuersignal ϕ1 ist in der Zeitperiode t6-t8, die eine ansteigende Kante (Zeit t7) und keine abfallende Kante (Zeit t9) beinhaltet, wieder auf den H-Pegel gesetzt.
Vor der Zeit t6 ist die Spannung am Knoten N2, d.h. VN2, gleich V2-VTN und die Ausgangsspannung VNo ist gleich V2, so daß vom Ausgangsknoten No, der ein relativ höheres Potential aufweist, zu dem Knoten N2 in Antwort auf das Anschalten des Schalterelements 34 zur Zeit t6 ein AC-Strom fließt. Die Spannung VN2 steigt dann um VA an, während die Ausgangsspannung VNo um VB abfällt, so daß die Spannungen einander gleich werden, d.h. VN2 = VNo. Der Betrag der Änderungen der Spannungen VA und VB bestimmt sich gemäß der Kapazitäten Cp und Co.
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen internen Zustand der in 4 gezeigten Ladepumpschaltung zur Zeit t6 und um diese herum zeigt, der im Speziellen jeweilige Zustände des Knotens N2 und des Ausgangsknotens No zeigt.
Bezug nehmend auf 5 wird das Schalterelement 34 zu der Zeit t6 in Antwort auf das Steuersignal ϕ1 eingeschaltet, so daß der Knoten N2 und der Ausgangsknoten No dieselbe Spannung VX erreichen. Vor und nach dem Anschalten des Schalterelements 34 wird keine Ladung an/von anderen Schaltungselemente(n) angelegt/empfangen. Deshalb wird das Ladungserhaltungsgesetz etabliert und die Spannung VX wird durch die Gleichung (2) repräsentiert: CP·(V2 – VTN) + Co·V2 = (Cp + Co)·VX (2)
Nach Gleichung (2) wird die Spannung VX durch Gleichung (3) repräsentiert: VX = (Cp·V2 + Co·V2 – Cp·VTN)/(Cp + Co) = V2 – Cp·VTN/(Cp + Co) (3).
Der Betrag des in 4 gezeigten Spannungsabfalls VB des Ausgangsknotens No wird dann durch Gleichung (4) repräsentiert: VB = Cp·VTN/(Cp + Co) (4).
In der Zeitperiode t7-t9 wird ein ähnlicher Ladepumpvorgang in Antwort auf die Übertragung des folgenden Pulses CP durchgeführt, so daß die Ausgangsspannung VNo, wenn der zweite Ladepumpvorgang beendet ist, gleich 2·V2 – VB ist. Weiter wird in der Zeitperiode t11-t13 der dritte Puls CP an den Knoten N1 übertragen und ein ähnlicher Ladepumpvorgang dementsprechend durchgeführt. Wenn der dritte Ladepumpvorgang beendet ist, ist die Ausgangsspannung VNo gleich 3·V2 – 2·VB.
Auf diese Art wird die Ausgangsspannung VNo in Antwort auf die Anzahl m (m ist eine natürliche Zahl) von Pulsen CP gesetzt, die durch die Pulszahlsteuerschaltung 20 an den Knoten N1 übertragen werden, wie in Gleichung (5) gezeigt: VNo = m·V2 – (m – 1)·VB (5).
Der Betrag der Spannungsänderung ΔV am Ausgangsknoten No pro Puls CP wird folglich durch ΔV = V2 – VB repräsentiert und ist ein konstanter Wert unabhängig von dem Pegel der Ausgangsspannung VNo.
Wie oben diskutiert, kann die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform eine Ausgangsspannung VNo bereitstellen, die proportional zu der Anzahl der Pulse ist, die zu der Ladepumpschaltung 30 übertragen werden, und die gemäß den Digitaldaten bestimmt ist. Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung niedriger Leistungsaufnahme und einfacher Schaltungskonfiguration kann folglich eine Analogspannung bereitstellen, die sich in gleichmäßigen Intervallen in einer schrittweisen Art ändert.
Modifikation der ersten Ausführungsform
Bezug nehmend auf 6 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 11 gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform von der in 1 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform darin, daß die erstere eine Pulszahlsteuerschaltung 20# anstelle der Pulszahlsteuerschaltung 20 beinhaltet. Abgesehen davon ist die Schaltungskonfiguration gleich der der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform und die detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt.
Die Pulszahlsteuerschaltung 20# unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung 20 darin, daß die erstere eine Schaltersteuerschaltung 27# anstelle der Schaltersteuerschaltung 27 beinhaltet und zusätzlich mit den jeweiligen Schalterelementen 22-25 in Reihe geschaltete Schalterelemente 22#-25# zwischen dem Knoten 21 und dem Knoten N1 beinhaltet.
Die Schaltersteuerschaltung 27# überträgt in 3 gezeigte Steuersignale C0-C3 an die jeweiligen Schalterelemente 22-25 und die Schalterelemente 22-25 werden in Antwort auf die jeweiligen Steuersignale C0-C3 an/aus-geschaltet.
Die Schalterelemente 22#-25# werden in Antwort auf die jeweiligen Pegel der Datenbits D0-D3 an/aus-geschaltet. Im Speziellen werden die Schalterelemente #22-#25 je angeschaltet, wenn ein Entsprechendes der Datenbits D0-D3 "1" ist, und ausgeschaltet, wenn das entsprechende Datenbit "0" ist.
Wie die Pulszahlsteuerschaltung 20 kann die in 6 gezeigte Pulszahlsteuerschaltung 20# so konfiguriert werden, daß Pulse CP einer Anzahl gemäß den Datenbits D0-D3 von dem Knoten 21 zu dem Knoten N1 übertragen werden und die Pulse in die Ladepumpschaltung 30 eingegeben werden.
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung niedriger Leistungsaufnahme und einfacher Konfiguration kann folglich eine Analogspannung bereitstellen, die sich in gleichmäßigen Intervallen in einer schrittweisen Art ähnlich der der ersten Ausführungsform ändert.
Zweite Ausführungsform
Die Ausgangsspannung VNo der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen der ersten Ausführungsform und der Modifikation davon beinhaltet, wie in Gleichung (4) gezeigt, Kapazitäten Cp und Co und eine Schwellenspannung VTN. Üblicherweise weisen die Kapazitäten Cp und Co eine geringe Temperaturabhängigkeit auf und werden üblicherweise in Cp/(Cp + Co) von Gleichung (4) gestrichen. Andererseits weist die Schwellenspannung VTN eine re lativ hohe Temperaturabhängigkeit auf, so daß die Ausgangsspannung VNo entsprechend einem Ansteigen der Betriebstemperatur der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung variieren könnte. In einer zweiten Ausführungsform wird eine Konfiguration zum Lösen des oben diskutierten Problems beschrieben.
Bezug nehmend auf 7 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 der zweiten Ausführungsform von der in 1 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10, darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 130 anstelle der Ladepumpschaltung 30 beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 130 unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 30 darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 140 anstelle der Bias-Schaltung 40 beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 140 beinhaltet zusätzlich zu dem n-Typ Transistor 41 ein strombegrenzendes Element 42 und einen p-Typ Transistor 43. Das strombegrenzende Element 42 und der p-Typ Transistor 43 sind in Reihe zwischen Leistungsversorgungsknoten geschaltet, die jeweilige voneinander unterschiedliche Spannungen erhalten. Obwohl 7 ein strombegrenzendes Element 42 und einen p-Typ Transistor 43 zeigt, die zwischen den Leistungsversorgungsknoten NR und den Masseknoten geschaltet sind, können sie auch unter der Bedingung, daß ein wie unten diskutierter vorbestimmter Vorgang verwirklicht werden kann, zwischen Leistungsversorgungsknoten geschaltet sein, die andere Spannungen erhalten.
Das Gate des p-Typ Transistors 43 ist mit dem Ausgangsknoten No verbunden und ein Knoten N3, der einem Verbindungsknoten des strombegrenzenden Elements 42 und des p-Typ Transistors 43 entspricht, ist mit dem Gate des n-Typ Transistors 41 verbunden.
Außer der oben beschriebenen Unterschiede weist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 eine Konfiguration auf, die ähnlich der in 1 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 ist und die detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt.
Das strombegrenzende Element 42 wird typischerweise durch ein Widerstandselement gebildet. Durch Setzen des Widerstandswertes des Widerstandselements auf einen Wert, der ausreichend größer ist als ein AN-Zustandswiderstandswert des p-Typ Transistors 43, kann eine Spannung VN3 am Knoten N3, wie in Gleichung (6) unten gezeigt, gesetzt werden, ohne wesentlich die Leistungsaufnahme zu erhöhen. V3 = VNo + |VTP| (6).
Hierber bezeichnet |VTP| den Absolutwert der Schwellenspannung des p-Typ Transistors 43. Dann wird an das Gate des n-Typ Transistors 41 eine Spannung eingegeben, die um |VTP| größer ist als die Ausgangsspannung VNo. Dementsprechend wird das Element (V2 – VTN) in Gleichung (2) durch (V2 – VTN + |VTP|) ersetzt. Für die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird die Spannung VB in Gleichung (4) folglich durch Gleichung (7) repräsentiert: VB = Cp·(VTN – |VTP|)/(Cp + Co) (7).
Der Effekt, der dadurch erreicht wird, daß der n-Typ Transistor 41 und der p-Typ Transistor 43 durch ähnliche Herstellungsverfahren hergestellt werden, um nah zueinander angeordnet zu sein, d.h. der sogenannte Paarungseffekt, ermöglicht es, daß die jeweiligen Temperaturkoeffizienten der Absolutwerte der Schwellenspannungen des n-Typ Transistors 41 und des p-Typ Transistors 43 im wesentlichen einander gleich sind. Die Tempe raturabhängigkeiten in dem Element (VTN – |VTP|) von Gleichung (7) sind dann aufgehoben.
Dementsprechend kann die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform zusätzlich zu dem Effekt der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform den Effekt des Reduzierens der Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung bereitstellen.
Modifikation der zweiten Ausführungsform
Bezug nehmend auf 8 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13 gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform von der in 7 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 131 anstelle der Ladepumpschaltung 130 beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 131 unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 130 darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 141 anstelle der Bias-Schaltung 140 beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 141 unterscheidet sich von der Bias-Schaltung 140 darin, daß das strombegrenzende Element 42 von einer Konstantstromquelle 44 gebildet ist. Die Konstantstromquelle 44 versorgt den Knoten N3 mit einem konstanten kleinen Strom und dieser kleine Strom fließt über den p-Typ Transistor 43 zu dem Masseknoten. Ebenso wie in 7 wird dann die Spannung am Knoten N3 gesetzt.
Im besonderen kann die Verwendung der Konstantstromquelle 44 als strombegrenzendes Element 42 ein konstantes Verhältnis zwischen der Spannung VN3 am Knoten N3 und der Ausgangsspannung VNo unabhängig von einer Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten N3 und dem Leistungsversorgungsknoten NR erhalten. Mit anderen Worten könnte in der in 7 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12, die die Biasschaltung 140 beinhal tet, der Betrag des Spannungsabfalls des strombegrenzenden Elementes 42 abhängig von der Ausgangsspannung VNo derart variieren, daß die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung VNo der der in 8 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13 unterlegen ist.
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der Modifikation der zweiten Ausführungsform stellt zusätzlich zu dem Effekt der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform einen Effekt bereit, daß der Betrag der schrittweisen Änderung in der Ausgangsspannung VNo, nämlich ΔV, durch weiteres Reduzieren der Temperaturabhängigkeit akkurat gesetzt werden kann.
Dritte Ausführungsform
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform und der Modifikation davon betrachtend beinhaltet die Spannung VB, die die Ausgangsspannung VNo beeinflußt, das Element (VTN – |VTP|), wie aus Gleichung (7) gesehen werden kann.
Die jeweiligen Schwellenspannungen VTN und |VTP| des Transistors könnten abhängig von Verfahrensvariationen bei der Herstellung variieren. Falls der Einfluß der Variation verursacht, daß der durch (VTN – |VTP|) bestimmte Wert variiert, könnte der Pegel der Ausgangsspannung VNo aufgrund der Variation der Transistoreigenschaften (Schwellenspannungen) variieren. Mit einer Konfiguration einer dritten Ausführungsform wird, wie unten beschrieben, das oben beschriebene Problem gelöst und dabei die Ausgangsspannung VNo akkurater gesetzt.
Bezug nehmend auf 9 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 der dritten Ausführungsform von der in 7 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 darin, daß die erstere eine Ladepumpschal tung 132 anstelle der Ladepumpschaltung 130 beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 132 unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 130 darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 142 anstelle der Bias-Schaltung 140 beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 142 unterscheidet sich von der Bias-Schaltung 140 darin, daß die erstere weiter einen zwischen den n-Typ Transistor 41 und den Knoten N2 geschalteten p-Typ Transistor 45 und einen zwischen den Knoten N3 und den p-Typ Transistor 43 geschalteten n-Typ Transistor 46 beinhaltet. Der p-Typ Transistor 45 ist diodenverbunden und sein Gate ist mit dem Knoten N2 verbunden. Gleichermaßen ist der n-Typ Transistor 46 diodenverbunden und sein Gate ist mit dem Knoten N3 verbunden.
Außer der oben beschriebenen Unterschiede ist die Konfiguration der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 gleich der der in 7 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt.
Für die Bias-Schaltung 142 wird die Spannung V3 am Knoten N3 durch die Gleichung (8) repräsentiert: V3 = VNo + VTN + |VTP| (8).
Mit anderen Worten wird eine Spannung, die um VTN + |VTP| größer ist als die Ausgangsspannung VNo an das Gate des n-Typ Transistors 41 angelegt. Durch Verbinden des diodenverbundenen p-Typ Transistors 45 ist das Element (V2 – VTN) in Gleichung (2) jetzt (V2 – VTN – |VTP|). Dementsprechend wird das Element (V2 – VTN) in Gleichung (2) mit V2 ersetzt, so daß VB = 0 für Gleichung (4) erzielt werden kann.
Die Ausgangsspannung VNo der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 gemäß der dritten Ausführungsform wird folglich durch Gleichung (9) repräsentiert, die nur von V2 in Gleichung (1) abhängt: VNo = m·V2 (9).
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der dritten Ausführungsform stellt dementsprechend zusätzlich zu dem Effekt der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform einen Effekt bereit, daß die Ausgangsspannung VNo durch Eliminieren des Einflusses der herstellungsbedingten Variation der Schwellenspannungen der Transistoren akkurater erzeugt werden kann. Da ΔV leicht sichergestellt wird, kann weiterhin der Bereich der Ausgangsspannung erweitert werden.
Modifikation der dritten Ausführungsform
Bezug nehmend auf 10 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15 einer Modifikation der dritten Ausführungsform von der in 9 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 133 anstelle der Ladepumpschaltung 132 beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 133 unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 132 darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 143 anstelle einer Biasschaltung 142 beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 143 unterscheidet sich von der in 9 gezeigten Bias-Schaltung 142 darin, daß die erstere ein strombegrenzendes Element 42 aufweist, das von einer Konstantstromquelle 44 gebildet ist. Die Konstantstromquelle 44 ist oben in Verbindung mit 8 beschrieben und folglich wird die detaillierte Beschreibung von dieser hier nicht wiederholt.
Da die Konstantstromquelle 44 als strombegrenzendes Element 42 verwendet wird, kann die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der Modifikation der dritten Ausführungsform zusätzlich zu dem Effekt der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der dritten Ausführungsform einen Effekt bereitstellen, daß die Ausgangsspannung VNo durch weiteres Reduzieren der Temperaturabhängigkeit akkurat gesetzt werden kann.
Obwohl die Digital-Analog-Umwandlungsvorrichtungen 11-15 der zweiten und dritten Ausführungsformen und jeweiliger Modifikationen jeweils in 1 gezeigte Pulszahlsteuerschaltungen 20 beinhalten und dementsprechend beschrieben sind, können die Digital/Analog-Umwandlungssvorrichtungen in 6 gezeigte Pulszahlsteuerschaltungen 20# anstelle der Pulszahlsteuerschaltung 20 verwenden.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform werden die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen der ersten bis dritten Ausführungsformen und jeweilige Modifikationen betrachtend, jeweilige Beschreibungen einer Konfiguration einer Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der entgegengesetzten Polarität gegeben, nämlich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung, die eine in einer schrittweisen Art in Antwort auf die Eingabe jedes Pulses CP abnehmende Ausgangsspannung VNo bereitstellt.
Bezug nehmend auf 11 weist eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# einer ersten exemplarischen Konfiguration der vierten Ausführungsform eine der in 1 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 entsprechende Konfiguration auf und weist bezüglich der Ausgangsspannung VNo die entgegengesetzte Polarität auf.
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# beinhaltet eine Pulszahlsteuerschaltung 20 (oder 20#), eine Ladepumpschaltung 30# und Vorladeschalter 51-53. Die Ladepumpschaltung 30# bein haltet einen Pumpkondensator 32, ein Schalterelement 34 und eine Bias-Schaltung 40#.
Die Bias-Schaltung 40# beinhaltet einen zwischen einen Leistungsversorgungsknoten NR# und einen Knoten N2 geschalteten p-Typ Transistor 41#. Das Gate des p-Typ Transistors 41# ist mit einem Ausgangsknoten No verbunden. Die Vorladeschalter 51-53 sind zwischen einen Leistungsversorgungsknoten NH, an den eine hohe Spannung VDH angelegt ist, und Knoten N1 bzw. N2 bzw. den Ausgangsknoten No geschaltet und werden in Antwort auf ein Vorladesignal ϕp an/aus-geschaltet.
Die Konfiguration und der Betrieb der Pulszahlsteuerschaltung 20 oder #20 ist gleich der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform und ihrer Modifikation beschriebenen und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt.
Die hohe Spannung VDH entspricht dem höchsten Pegel in einem Bereich, über den die Ausgangsspannung VNo gesteuert wird, und der gemäß den Eingangsdigitaldaten erzeugt wird. An den Leistungsversorgungsknoten NR# wird eine vorbestimmte VR# angelegt, die wenigstens niedriger ist als die hohe Spannung VDH.
Die Ladepumpschaltung 30# arbeitet in einer Art der entgegengesetzten Polarität zu der durch den in 4 gezeigten Betriebssignalverlauf repräsentierten. Jedes Mal, wenn ein Puls CP an den Knoten N1 übertragen wird, verringert die Ladepumpschaltung 30# die Ausgangsspannung VNo in einer schrittweisen Art um ΔV in Antwort auf die abfallende Kante des Pulses CP.
Dementsprechend weist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# der vierten Ausführungsform denselben Effekt auf wie die in 1 gezeigte Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10 und kann weiter eine Analogspannung erzeugen, die sich in gleichmä ßigen Intervallen in einer schrittweisen Art gemäß den Digitaldaten ändert.
Bezug nehmend auf 12 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# einer zweiten exemplarischen Konfiguration der vierten Ausführungsform von der in 11 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 130# anstelle einer Ladepumpschaltung 30# beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 130# unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 30# darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 140# anstelle der Bias-Schaltung 40# beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 140# beinhaltet zusätzlich zu dem p-Typ Transistor 41# ein strombegrenzendes Element 42 und einen n-Typ Transistor 43#. Das strombegrenzende Element 42 und der n-Typ Transistor 43# sind in Reihe zwischen Leistungsversorgungsknoten geschaltet, die jeweilige voneinander unterschiedliche Spannungen erhalten. Obwohl das strombegrenzende Element 42 und der n-Typ Transistor 43# in 12 zwischen den Leistungsversorgungsknoten NR# und den Leistungsversorgungsknoten NH geschaltet sind, können sie auch zu Leistungsversorgungsknoten verbunden sein, an die andere Spannungen anliegen.
Außer der oben beschriebenen Unterschiede ist die Konfiguration der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# gleich der der in 11 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt.
Mit anderen Worten ist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# entsprechend der in 7 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 konfiguriert und weist bezüglich der Ausgangsspannung VNo die entgegengesetzte Polarität auf. Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# der vierten Ausführungsform weist folglich denselben Effekt auf, wie die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12 der zweiten Ausführungsform und kann eine Analogspannung erzeugen, die sich gemäß digitalen Daten in gleichmäßigen Intervallen in einer schrittweisen Art ändert.
Bezug nehmend auf 13 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13# einer dritten exemplarischen Konfiguration der vierten Ausführungsform von der in 12 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 131# anstelle der Ladepumpschaltung 130# beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 131# unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 130# darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 141# anstelle der Bias-Schaltung 140# beinhaltet. Die Bias-Schaltung 141# unterscheidet sich von der in 12 gezeigten Bias-Schaltung 140# darin, daß das strombegrenzende Element 42 von einer Konstantstromquelle 44 gebildet ist.
Mit anderen Worten ist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13# entsprechend der in 8 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13 konfiguriert und weist die entgegengesetzte Polarität bezüglich der Ausgangsspannung VNo auf. Die Unterschiede zwischen den Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen #12 und #13 sind nämlich gleich denen zwischen den Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen 12 und 13. Deshalb kann die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13#, wie die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 13 der Modifikation der zweiten Ausführungsform, zusätzlich zu dem Effekt der in 12 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# einen Effekt bereitstellen, daß die Ausgangsspannung VNo durch weiteres Reduzieren der Temperaturabhängigkeit akkurat gesetzt werden kann.
Bezug nehmend auf 14 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# einer vierten exemplarischen Konfiguration der vierten Ausführungsform von der in 12 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 132# anstelle der Ladepumpschaltung 130# beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 132# unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 130# darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 142# anstelle der Bias-Schaltung 140# beinhaltet.
Die Bias-Schaltung 142# unterscheidet sich von der in 12 gezeigten Bias-Schaltung 140# darin, daß die erstere eine zwischen den p-Typ Transistor 41# und den Knoten N2 geschalteten n-Typ Transistor 45# und einen zwischen den Knoten N3 und den n-Typ Transistor 43# geschalteten p-Typ Transistor 46# beinhaltet. Der n-Typ Transistor 45# ist diodenverbunden und sein Gate ist mit dem Knoten N2 verbunden, Ebenso ist der p-Typ Transistor 46# diodenverbunden und sein Gate ist mit dem Knoten N3 verbunden.
Außer der oben beschriebenen Unterschiede weist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# dieselbe Konfiguration wie die in 12 gezeigte Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 12# auf und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier nicht wiederholt. Mit anderen Worten ist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# entsprechend der in 9 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 konfiguriert und weist bezüglich der Ausgangsspannung VNo die entgegengesetzte Polarität auf.
Wie die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14 der dritten Ausführungsform stellt die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# zusätzlich zu dem Effekt der in 11 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 10# einen Effekt bereit, daß die Ausgangsspannung VNo durch Eliminieren des Einflusses der herstellungsbedingten Variation der Schwellenspannungen der Transistoren akkurater erzeugt werden kann. Da ΔV leicht sichergestellt werden kann, kann der Bereich der Ausgangsspannung weiterhin erweitert werden.
Bezug nehmend auf 15 unterscheidet sich eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15# einer fünften exemplarischen Konfiguration der vierten Ausführungsform von der in 14 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# darin, daß die erstere eine Ladepumpschaltung 133# anstelle der Ladepumpschaltung 132# beinhaltet. Die Ladepumpschaltung 133# unterscheidet sich von der Ladepumpschaltung 132# darin, daß die erstere eine Bias-Schaltung 143# anstelle der Bias-Schaltung 142# beinhaltet. Die Bias-Schaltung 143# unterscheidet sich von der in 12 gezeigten Bias-Schaltung 142# darin, daß das strombegrenzende Element 42 von einer Konstantstromquelle 44 gebildet ist.
Mit anderen Worten ist die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15# entsprechend der in 10 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15 konfiguriert und weist bezüglich der Ausgangsspannung VNo die entgegengesetzte Polarität auf. Die Unterschiede zwischen den Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen 14# und 15# sind nämlich gleich denen zwischen den Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen 14 und 15. Deshalb stellt die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15# wie die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 15 der Modifikation der dritten Ausführungsform zusätzlich zu dem Effekt der in 14 gezeigten Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 14# einen Effekt bereit, daß die Ausgangsspannung VNo durch weiteres Reduzieren der Temperaturabhängigkeit akkurater gesetzt werden kann.
Fünfte Ausführungsform
sDie Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtungen der ersten bis dritten Ausführungsformen und jeweilige Modifikationen sowie die vierte Ausführungsform betrachtend, wird der Pegel der Ausgangsspannung VNo durch den Kondensatorwert Cp des Pumpkondensators und den Kondensatorwert Co des Ausgangskondensators beeinflußt. Um die Ausgangsspannung VNo präzise zu setzen, sind diese Kondensatorwerte Cp und Co dann vorzugsweise einstellbar.
Bezug zunehmend auf 16 beinhaltet eine Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung 16 einer fünften Ausführungsform eine Pulszahlsteuerschaltung 20 (oder 20#) sowie einen Pumpkondensator 32 und einen Schaltungsblock 35, die eine Ladepumpschaltung bilden, und erzeugt an einem Ausgangsknoten No, mit dem ein Ausgangskondensator 5 verbunden ist, eine Ausgangsspannung VNo, die eine Analogspannung ist, die gemäß Eingangsdigitaldaten erzeugt ist. Der Schaltungsblock 35 repräsentiert generell einen Schaltungsabschnitt entsprechend einer der oben beschriebenen Ladepumpschaltungen 30 und 131-133 (oder 30# und 131#-133#) ohne Pumpkondensator 32.
In der Konfiguration der fünften Ausführungsform sind der Pumpkondensator 32 und der Ausgangskondensator 5 je derart konfiguriert, daß sie in Antwort auf eine externe Eingabe fein justierbar sind. Der Pumpkondensator 32 beinhaltet eine Mehrzahl von zwischen den Knoten N1 und N2 parallel geschalteten Einstelleinheiten 36. Die Einstelleinheiten 36 beinhalten jeweils einen Einheitskondensator SCa und ein Verbindungselement LKa, die in Reihe zwischen die Knoten N1 und N2 geschaltet sind.
Gleichermaßen beinhaltet der Ausgangskondensator 5 eine Mehrzahl von Einstelleinheiten 37, die parallel zwischen eine vorbestimmte Spannung Vss und den Ausgangsknoten No geschaltet sind. Die Einstelleinheiten 37 beinhalten jeweils einen Einheitskondensator SCb und ein Verbindungselement LKb, die in Reihe zwischen die vorbestimmte Spannung Vss und den Ausgangsknoten No geschaltet sind.
In Antwort auf eine Programmeingabe von der Außenseite der Einstelleinheiten 36 können die Verbindungselemente LKa je unabhängig auswählen, ob ein elektrischer Pfad, der den korrelierten Einheitskondensator SCa beinhaltet, zwischen den Knoten N1 und N2 aufgebaut wird oder nicht. Ebenso können in Antwort auf eine Programmeingabe von der Außenseite der Einstelleinheiten 37 die Verbindungselemente LKb je unabhängig auswählen, ob ein elektrischer Pfad, der den korrelierten Einheitskondensator SCb beinhaltet, zwischen dem Ausgangsknoten No und der vorbestimmten Spannung Vss aufgebaut wird.
Als Verbindungselemente LKa und LKb kann je eine Lasersicherung verwendet werden, die in Antwort auf als Programmeingabe gegebene Laserstrahlung auslöst, oder es kann zum Beispiel eine elektrische Sicherung verwendet werden, die in Antwort auf eine als Programmeingabe angelegte hohe Spannung auslöst. Alternativ kann das Verbindungselement von einem Antisicherungselement gebildet sein, das sich in Antwort auf eine als Programmeingabe angelegte hohe Spannung zum Durchbrechen einer Isolierschicht von einem nichtleitfähigen Zustand zu einem leitfähigen Zustand ändert.
Die Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung der fünften Ausführungsform ist folglich derart konfiguriert, daß die Kapazität Cp des Pumpkondensators 32 und die Kapazität Co des Ausgangskondensators 5, die den Pegel der Ausgangsspannung VNo beeinflussen, in einer schrittweisen Art eingestellt werden. Dementsprechend kann durch ein feines Einstellen des Pegels der Ausgangsspannung VNo eine akkuratere Analogspannung erzeugt werden.
Sechste Ausführungsform
Gemäß einer sechsten Ausführungsform wird eine Beschreibung für eine Konfiguration zum Bereitstellen einer Graustufenspannung für eine Anzeigevorrichtung mittels der Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung gegeben, die den in Verbindung mit der ersten bis fünften Ausführungsform und jeweiligen Modifikationen beschriebenen Ladepumpvorgang verwendet.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine gesamte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 17 beinhaltet die Anzeigevorrichtung 200 der sechsten Ausführungsform eine Anzeigefeldeinheit 220, einen Gatetreiber 230 und einen Sourcetreiber 240. Obwohl die in 17 gezeigte Anzeigevorrichtung derart konfiguriert ist, daß Gatetreiber 230 und Sourcetreiber 240 in der Anzeigefeldeinheit 220 integriert sind, können die Treiber auch als externe Schaltungen der Anzeigefeldeinheit 220 bereitgestellt sein.
Die Anzeigefeldeinheit 220 beinhaltet eine Mehrzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Pixelschaltungen 225. Gateleitungen GL sind entsprechend den Zeilen der Pixelschaltungen (im weiteren als "Pixelzeile(n)" bezeichnet) angeordnet und Datenleitungen DL sind entsprechend den Spalten der Pixelschaltungen (im weiteren als "Pixelspalte(n)" bezeichnet) angeordnet. 17 zeigt repräsentativ Pixelschaltungen einer ersten Zeile und einer ersten und zweiten Spalte und eine entsprechende Gateleitung GL1 und Datenleitungen DL1 und DL2.
Die Pixelschaltungen 225 beinhalten je ein Schaltungselement 226, das zwischen seiner entsprechenden Datenleitung DL und einem Pixelknoten Np bereitgestellt ist, einen Haltekondensator 227 und ein Flüssigkristallanzeigeelement 228, die parallel zwischen den Pixelknoten Np und einen Gemeinelektrodenknoten NC geschaltet sind. Entsprechend einer Spannungsdifferenz zwischen dem Pixelknoten Np und dem Gemeinelektrodenknoten NC ändert sich die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in dem Flüssigkristallanzeigenelement 228. In Antwort auf diese Änderung ändert sich die Anzeigehelligkeit des Flüssigkristallanzeigelements 228. Entsprechend einer über die Datenleitung DL und das Schalterelement 226 an den Pixelknoten Np geschriebenen Anzeigespannung kann die Helligkeit jeder Pixelschaltung gesteuert werden. Das Schalterelement 226 ist zum Beispiel aus einem n-Typ Transistor gebildet.
Der Gatetreiber 230 aktiviert die Gateleitungen GL nacheinander auf einem vorbestimmten Zyklus basierend. Das Gate des Schalterelements 226 ist mit dessen entsprechender Gateleitung GL verbunden. In einer Periode, während der die entsprechende Gateleitung GL aktiviert ist (H-Pegel), ist der Pixelknoten Np folglich mit seiner entsprechenden Datenleitung DL verbunden. Das Schalterelement 226 wird generell von einem auf einem isolierenden Substrat (z.B. Glassubstrat, Harzsubstrat), auf dem auch das Flüssigkristallelement 228 gebildet ist, gebildeten TFT gebildet. Die an den Pixelknoten Np übertragene Anzeigespannung wird durch den Haltekondensator 227 übertragen.
Alternativ kann die Pixelschaltung 225 in 17 durch eine in 18 gezeigte Pixelschaltung 225# ersetzt werden, die ein lichtemittierendes Element vom stromgetriebenen Typ beinhaltet.
Bezug nehmend auf 18 beinhaltet eine Pixelschaltung 225# ein Schalterelement 226, einen Haltekondensator 227# und ein EL (Elektrolumineszenz)-Element 228#, das ein typisches Beispiel des lichtemittierenden Elements des strombetriebenen Typs ist, und einen Stromtreibertransistor 229. Wie bei der Pixelschaltung 225 ist ein Schalterelement 226 zwischen seiner entsprechenden Datenleitung DL und dem Pixelknoten Np vorgesehen und dessen Gate ist mit seiner entsprechenden Gateleitung GL ver bunden. Der Haltekondensator 227# ist zwischen den Pixelknoten Np und die Spannung Vdd geschaltet. Das EL-Element 228# und der Stromtreibertransistor 229 sind in Reihe zwischen die Spannung Vdd und die Spannung Vss geschaltet. Der Stromtreibertransistor 229 ist zum Beispiel aus einem p-Typ TFT gebildet. Generell sind das Schalterelement 226 und der Stromtreibertransistor 229 auf demselben isolierenden Substrat ausgebildet, auf dem das EL-Element 228# auch ausgebildet ist.
In einer Periode, während der seine entsprechende Gateleitung GL aktiviert ist (H-Pegel), verbindet das Schalterelement 226 den Pixelknoten Np mit der Datenleitung DL. Dementsprechend wird eine Anzeigespannung an der Datenleitung DL an den Pixelknoten Np übertragen. Die Spannung am Pixelknoten Np wird durch den Haltekondensator 227# gehalten.
Das Gate des Stromtreibertransistors 229 ist mit dem Pixelknoten Np verbunden und versorgt das EL-Element 228# gemäß der Spannung am Pixelknoten Np, nämlich der von der Datenleitung übertragenen Anzeigespannung (Graustufenspannung), mit einem Strom Iel. Die Anzeigehelligkeit des EL-Elements 228# ändert sich gemäß dem angelegten Durchlaßstrom Iel. Folglich kann auch mit der Pixelschaltung 225# die an die Pixelschaltung anzulegende Anzeigespannung in einer stufenweisen Art gesetzt werden, so daß die Helligkeit des EL-Elements eine Graustufe repräsentiert.
Aus der folgenden Beschreibung ist klar zu verstehen, daß die sechste Ausführungsform auf die Peripherieschaltung gerichtet ist, die eine an jede Pixelschaltung anzulegende Anzeigespannung (Graustufenspannung) erzeugt. Deshalb ist die vorliegende Erfindung auf jede Anzeigevorrichtung, die Pixelschaltungen aufweist, die jeweils eine Helligkeit gemäß der Graustufenspannung anzeigen, ohne Beschränkungen der Konfiguration der Pixelschaltkreise anwendbar.
Wieder auf 17 bezug nehmend gibt der Sourcetreiber 240 an die Datenleitung DL eine Anzeigespannung aus, die durch die Anzeigedaten SIG von n Bits in einer stufenweisen Art gesetzt ist. Die sechste Ausführungsform wird auch durch beispielhaftes Annehmen, daß n gleich 4 ist (n = 4) beschrieben, die Displaydaten SIG sind nämlich aus den Datenbits D0-D3 gebildet. Bei der sechsten Ausführungsform wird auch angenommen, daß das Datenbit D0 das am wenigstens signifikante Bit (LSB) und das Datenbit D3 das signifikanteste Bit (MSB) ist. Die Anzeigevorrichtung 200 der sechsten Ausführungsform kann dann 2⁴ = 16 Graustufen durch jede Pixelschaltung gemäß den Anzeigedaten SIG von 4 Bit darstellen.
Der Sourcetreiber 240 beinhaltet ein Schieberegister 250, Datenverriegelungsschaltungen 252 und 254 und eine Anzeigespannungserzeugungsschaltung 270.
Die Anzeigedaten SIG werden seriell gemäß der Anzeigehelligkeit jeder Pixelschaltung 225 erzeugt. Mit anderen Worten repräsentieren die Datenbits D0-D3 zu einer bestimmten Zeit die Anzeigehelligkeit einer Pixelschaltung 225 in der Anzeigefeldeinheit 220. Das Schieberegister 250 weist die Datenverriegelungsschaltung 252 zu einer Zeit in Synchronisierung mit einem vorbestimmten Zyklus an, die Datenbits D0-D3 anzunehmen, worauf basierend die Anzeigedaten SIG geändert werden. Die Datenverriegelungsschaltung 225 nimmt einer Pixelzeile entsprechende Anzeigedaten SIG, die seriell erzeugt werden, sukzessive auf und hält sie.
Zu einer Zeit, zu der einer Pixelzeile entsprechende Anzeigedaten SIG durch die Datenverriegelungsschaltung 225 aufgenommen werden, wird die Gruppe der Anzeigedaten, die durch die Datenverriegelungsschaltung verriegelt sind, in Antwort auf die Ak tivierung eines Verriegelungssignals LT an die Datenverriegelungsschaltung 254 übertragen.
Die Anzeigespannungserzeugungsschaltung 270 beinhaltet Graustufenspannungserzeugungsschaltungen 280, die entsprechend für jeweilige Datenleitungen DL bereitgestellt sind. Die Graustufenspannungserzeugungsschaltungen 280 geben je an den Ausgangsknoten No als Anzeigespannung eine Graustufenspannung aus, die durch Digital-Analog-Umwandlung der entsprechenden in der Datenverriegelungsschaltung 254 gehaltenen Datenbits D0-D3 erhalten werden. Der Ausgangsknoten No jeder Graustufenspannungserzeugungsschaltung ist mit einer entsprechenden Datenleitung DL verbunden. Zum Beispiel sind die in 17 gezeigten entsprechend für die jeweiligen Datenleitungen DL1 und DL2 bereitgestellten Ausgangsknoten No1 und No2 der Graustufenspannungserzeugungsschaltungen 280 mit den Datenleitungen DL1 bzw. DL2 verbunden.
Die Graustufenspannungserzeugungsschaltungen 280 beinhalten je eine Pulszahlsteuerschaltung 290 und eine Ladepumpschaltung 295. Als Pulszahlsteuerschaltung 290 kann zum Beispiel jede der in 1 bzw. 6 gezeigten Pulszahlsteuerschaltungen 20 bzw. 20# verwendet werden. Die Pulszahlsteuerschaltung empfängt sukzessiv bereitgestellte Pulse CP und gibt dann Pulse CP# einer Anzahl gemäß den entsprechenden Datenbits D0-D3 in die Ladepumpschaltung 295 ein. Mit anderen Worten wird die Anzahl der Pulse CP#, die in die Ladepumpschaltung 295 eingegeben werden, gemäß einem Wert gesetzt, der durch Durchführen der Digital-Analog-Umwandlung an den Datenbits D0-D3 erhalten wird.
In Antwort auf jede Eingabe von Pulsen CP# von der Pulszahlsteuerschaltung 290 ändert die Ladepumpschaltung 295 die Spannung am Ausgangsknoten No in einer schrittweisen Art. Als Ladepumpschaltung 295 kann jede der in Verbindung mit der ersten bis fünften Ausführungsform und jeweiligen Modifikationen be schriebenen Ladepumpschaltungen 30 und 131-133, sowie der Ladepumpschaltungen 30# und 131#-133# verwendet werden.
Mit dieser Konfiguration kann eine Anzeigespannung zum Anzeigen einer Graustufe durch Verwenden der Ladepumpschaltung mit niedriger Leistungsaufnahme erzeugt werden. Im speziellen kann jede der Ladepumpschaltungen der ersten bis fünften Ausführungsform und jeweiliger Modifikationen als Ladepumpschaltung 295 verwendet werden, um die Graustufenspannung präzise zu erzeugen. Alternativ kann abhängig von der Präzision, mit der eine erforderliche Graustufenspannung gesetzt wird, oder der Schaltungsfläche jegliche Ladepumpschaltung mit gewöhnlicher Konfiguration ohne die in Verbindung mit der ersten bis fünften Ausführungsform und jeweiligen Modifikationen beschriebene Anordnung der Bias-Schaltungen verwendet werden.
Speziell für eine Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristallanzeigeelementen als jeweilige Pixelschaltungen (im weiteren als "Flüssigkristallanzeigevorrichtung" bezeichnet) ist es notwendig, das Problem der Temperaturabhängigkeit einer parasitären Kapazität der dem Ausgangskondensator der Ladepumpschaltung entsprechenden Datenleitung DL zu betrachten.
19 ist eine Querschnittsansicht, die eine parasitäre Kapazität einer Datenleitung illustriert, die ein Ausgangskondensator einer Ladepumpschaltung in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist.
Bezug nehmend auf 19 ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einem Glassubstrat 300 ausgebildet, das ein typisches Beispiel für ein isolierendes Substrat ist. Auf dem Glassubstrat 300 sind in dieser Reihenfolge eine Isolierschicht 340, eine Metallverbindungsschicht 320, eine Isolierschicht 350 und eine Flüssigkristallschicht 360 abgeschieden und eine Gemeinelektrode 330 ist an der oberen Oberfläche der Flüssigkris tallschicht 360 bereitgestellt. Die in 17 gezeigte Datenleitung DL ist in der Metallverbindungsschicht 320 vorgesehen. Die Datenleitung DL ist typischerweise aus einer Aluminiumverbindung ausgebildet. Die Gemeinelektrode 330 entspricht dem Gemeinelektrodenknoten NC, der in 17 gezeigt ist.
Da die in 17 gezeigte Gateleitung GL als Gateelektrode des auf dem Glassubstrat 300 ausgebildeten TFT (nicht gezeigt) verwendet wird, ist die Gateleitung GL in einer Metallverbindungsschicht 310 ausgebildet, die in der Mitte der Isolierschicht 340 bereitgestellt ist. Die Gateleitung GL ist typischerweise aus einer Aluminiumverbindung ausgebildet.
Hierbei entspricht der Kondensator Ca einer parasitären Kapazität zwischen der Datenleitung DL und der Gateleitung GL und die Kondensatoren Cb und Cc entsprechen jeweils parasitären Kapazitäten in der Isolierschicht 350 bzw. der Flüssigkristallschicht 360 zwischen der Datenleitung DL und der Gemeinelektrode 330. Dann wird die parasitäre Kapazität der Datenleitung DL, nämlich der Ausgangskondensator Co der Ladepumpschaltung, durch die Summe aus den Kapazitäten der in Reihe geschalteten Kondensatoren Cb und Cc und des Kondensators Ca repräsentiert.
Die Kondensatoren Ca und Cb in den Isolierschichten weisen fast keine Temperaturabhängigkeit auf, während der Kondensator Cc in der Flüssigkristallschicht temperaturabhängig variiert. Deshalb weist der Ausgangskondensator (Co) der Ladepumpschaltung eine Temperaturabhängigkeit auf.
Dementsprechend variiert, wie aus den obigen Gleichungen (1) und (4) gesehen wird, die Ausgangsspannung VNo der Ladepumpschaltung, nämlich die an die Pixelschaltung angelegte Graustufenspannung, abhängig von der Temperatur.
Dann wird für die Anzeigevorrichtung der sechsten Ausführungsform ein Pumpkondensator in der Ladepumpschaltung, zum Beispiel der Pumpkondensator 32 in den Ladepumpschaltungen, wie in Verbindung mit der ersten bis fünften Ausführungsform und den jeweiligen Modifikationen beschrieben, in derselben Art ausgebildet, in der der periphere Bereich der Datenleitung DL, wie unten detailliert beschrieben ist, konfiguriert ist, um die Variation der Graustufenspannung zu reduzieren.
20 zeigt konzeptuell, wie der Pumpkondensator der sechsten Ausführungsform ausgebildet ist.
Bezug nehmend auf 20 ist in der Konfiguration der sechsten Ausführungsform der Pumpkondensator 32 in der Ladepumpschaltung durch Parallelschalten eines Kondensators Ca# zwischen den Knoten N1 und N2 und den in Reihe zu den Knoten N1 und N2 geschalteten Kondensatoren Cb# und Cc# implementiert. Weiterhin sind diese Kondensatoren Ca#-Cc# ebenso wie die in 19 gezeigten jeweiligen Kondensatoren Ca-Cc konfiguriert.
21 zeigt eine erste exemplarische Konfiguration des Pumpkondensators der sechsten Ausführungsform.
Bezug nehmend auf 21 sind in dem Bereich, in dem der Pumpkondensator 32 ausgebildet ist, die Isolierschichten 340 und 350 und die Flüssigkristallschicht 360 als der Bereich ausgebildet, in dem die Datenleitung DL bereitgestellt ist (Flüssigkristallfeldeinheit 220 in 17). Der Pumpkondensator 32 ist dann zwischen den Elektroden 380 und 382 ausgebildet, die den Knoten N1 bzw. N2 entsprechen, die in der Metallverbindungsschicht 320 ausgebildet sind, in der die Datenleitung DL ebenfalls vorgesehen ist. Bevorzugterweise sind die Elektroden 380 und 382 jeweils aus demselben Material wie die Datenleitung DL gemacht.
Der Pumpkondensator 32 beinhaltet die Kondensatoren Ca#-Cc#, die ebenso wie die Kondensatoren Ca-Cc konfiguriert sind, die den Ausgangskondensator bilden. Um den Kondensator Ca# zu bilden, ist in der Metallverbindungsschicht 310, in der auch die Gateleitung GL ausgebildet ist, eine Dummy-Elektrode 315 derart ausgebildet, daß die Dummy-Elektrode 315 der Elektrode 380 mit der Isolierschicht 340 dazwischen gegenüberliegt. Weiterhin ist die Dummy-Elektrode 315 elektrisch durch einen Kontakt 383, der in einem in der Isolierschicht 340 bereitgestellten Durchgangsloch ausgebildet ist, mit der Elektrode 382 verbunden.
In der Schicht, in der die Gemeinelektrode 330 bereitgestellt ist, ist eine Dummyelektrode 332 der Elektrode 380 gegenüber mit der Isolierschicht 350 und der Flüssigkristallschicht 360 dazwischen ausgebildet. Dann sind zwischen der Dummy-Elektrode 332 und der Elektrode 380 die in Reihe geschalteten Kondensatoren Cb# und Cc# vorhanden, die den parasitären Kapazitäten der Isolierschicht 350 bzw. der Flüssigkristallschicht 360 entsprechen.
Weiterhin ist die Elektrode 382 mit der Dummy-Elektrode 332 durch eine Kontaktelektrode 384 und ein leitfähiges Harz 386 verbunden, die einen Kontaktabschnitt bilden, der in dem in der Isolierschicht 350 und der Flüssigkristallschicht 360 bereitgestellten Durchgangsloch gebildet ist. Die Kontaktelektrode 384 ist aus einer Aluminium- oder ITO-(Indium-Zinn-Oxid)Schicht ausgebildet. Die Dummy-Elektrode 332 und die Kontaktelektrode 384 sind durch Druck mit dem leitfähigen Harz 386 verbunden. Weiterhin ist die Dummy-Elektrode 332 elektrisch durch eine Isolierschicht 370 zumindest von der Gemeinelektrode 330 getrennt.
Mit dieser Konfiguration ist der Pumpkondensator 32 zwischen den Elektroden 380 und 382 durch Kombination der Kondensatoren Ca#-Cc# wie der parasitären Kondensator der Datenleitung DL (d.h. Ausgangskondensator der Ladepumpschaltung) ausgebildet. Die jeweiligen Flächen der Dummy-Elektroden 315 und 332 und der Elektroden 380 und 382 sind derart gestaltet, daß die synthetische Kapazität der Kondensatorkomponenten Ca#-Cc#, nämlich "Ca# + Cb#·Cc#/(Cb# + Cc#)" gleich der Kapazität Cp ist.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration ist der Pumpkondensator derart bereitgestellt, daß er es ermöglicht, daß die Kapazität Cp des Pumpkondensators und die Kapazität Co des Ausgangskondensators dieselben Temperaturabhängigkeiten aufweisen. Selbst wenn die Kapazitäten Cp und Co in den Gleichungen (1) und (4) zum Beispiel Temperaturabhängigkeiten aufweisen, fallen dann die Temperaturabhängigkeiten durch das Verhältnis Co/Cp hier raus, und die Pegel der Spannungen V2 und VB, nämlich die Pegel der Ausgangsspannung VNo, weisen kein hohes Maß an Temperaturabhängigkeit auf. Auf diese Art kann die Temperaturabhängigkeit eliminiert werden, um durch Verwenden der Ladepumpschaltung eine Graustufenspannung präzise zu erzeugen.
22 zeigt eine zweite exemplarische Konfiguration eines Pumpkondensators einer sechsten Ausführungsform.
Bezug nehmend auf 22 ist in der zweiten exemplarischen Konfiguration verglichen mit 21 eine Dummy-Elektrode 332 in der Schicht ausgebildet, in der die Gemeinelektrode 330 ausgebildet ist, so daß die Dummyelektrode 332 den beiden Elektroden 380 und 382 mit der Isolierschicht 350 und der Flüssigkristallschicht 360 dazwischenliegend gegenüberliegt. Weiterhin ist kein elektrischer Kontakt zwischen der Dummy-Elektrode 332 und der Elektrode 382 vorhanden. Mit anderen Worten sind die in 21 gezeigten Kontaktelektroden 384 und das leitfähige Harz 386 nicht vorhanden. Zusätzlich ist eine Isolierschicht 372 zum elektrischen Trennen der Dummy-Elektrode 332 von z.B. anderen Knoten und Verbindungen wie erforderlich vorgesehen, da die Dummy-Elektrode 332 in einem elektrisch schwebenden Zustand sein sollte.
Folglich sind zwischen den Elektroden 380 und 382 und der Dummy-Elektrode 332 ein Kondensator 2Cb#, der eine parasitäre Kapazität der Isolierschicht 350 ist, und ein Kondensator 2Cc#, der eine parasitäre Kapazität der Flüssigkristallanzeige 360 ist, in Reihe geschaltet und diese in Reihe geschalteten Kondensatoren sind parallel geschaltet. Diese Kondensatoren 2Cb# und 2Cc# sind in ihrer Kapazität doppelt so groß wie die in 21 gezeigten Kondensatoren Cb# und Cc#.
Zwischen der Elektrode 380 und der Dummy-Elektrode 315 ist ein Kondensator Ca# derart ausgebildet, daß er dieselbe Konfiguration wie der von 21 aufweist.
Dementsprechend ist der Kondensatorwert zwischen den Elektroden 380 und 382, nämlich zwischen den Knoten N1 und N2, Ca# + Cb#·Cc#/(Cb# + Cc#), was derselbe ist, wie der der in 21 gezeigten exemplarischen Konfiguration. Der Pumpkondensator der Ladepumpschaltung und der Ausgangskondensator können ebenso wie in 21 gezeigt konfiguriert sein, um die Temperaturabhängigkeit zu eliminieren und eine Graustufenspannung präzise zu erzeugen. Weiterhin ist die in 22 gezeigte exemplarische Konfiguration betrachtend die Befestigung mit dem leitfähigen Harz durch Druck, die eine niedrige dimensionale Genauigkeit aufweist, unnötig, so daß die Produktion vereinfacht und Verbesserung der Ausbeute erwartet werden kann.
Siebte Ausführungsform
Gemäß einer siebten Ausführungsform wird eine eine Konfiguratiion einer Anzeigevorrichtung, die schnell eine Graustufenspannung auf der Datenleitung DL erzeugen kann, betrachtende Beschreibung gegeben.
Bezug nehmend auf 23 beinhaltet eine Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400 der siebten Ausführungsform eine Pulssteuereinheit 405, eine Pulszahlsteuerschaltung 292, Schaltereinheiten 410 und 420, eine Ladepumpschaltung vom ansteigenden Typ (im weiteren Aufladepumpschaltung) 295U und eine Ladepumpschaltung vom absteigenden Typ (im weiteren Herunterladepumpschaltung) 295D.
Die Pulssteuereinheit 405 beinhaltet einen Invertierer 406, der den Puls CP invertiert, um einen invertierten Puls/CP auszugeben, und Schalter 407 und 408, die in Antwort auf das Datenbit D3 der signifikantesten Stelle komplementär an/aus-geschaltet werden.
Die Pulszahlsteuerschaltung 292 empfängt einen durch die Pulssteuereinheit 405 an einen Knoten N4 übertragenen Puls CP oder invertierten Puls/CP, um Pulse CP oder invertierte Pulse/CP von einer Anzahl gemäß der Datenbits D0-D3 an einen Knoten N5 auszugeben.
Die Schaltereinheit 410 beinhaltet einen zwischen dem Knoten N5 und der Aufladepumpschaltung 295U bereitgestellten Schalter 412 und einen zwischen dem Knoten N5 und der Herunterladepumpschaltung 295D vorgesehenen Schalter 414. Die Schaltereinheit 420 beinhaltet einen zwischen einem Ausgangsnoten der Aufladepumpschaltung 295U und der Datenleitung DL vorgesehenen Schalter 422 und einen zwischen einem Ausgangsknoten der Herunterladepumpschaltung 295D und der Datenleitung DL vorgesehenen Schalter 424.
Während dem Erzeugen einer Graustufenspannung werden die Schalter 412 und 422 angeschaltet, wenn das Datenbit D3 "1" ist und ausgeschaltet, wenn das Datenbit D3 "0" ist. Gemäß dem Datenbit D3 werden die Schalter 414 und 424 komplementär zu den Schaltern 412 und 422 an/aus-geschaltet.
Jedes Mal, wenn ein Puls CP eingegeben wird, erhöht die Aufladepumpschaltung 295U eine Spannung an dem Ausgangsknoten in einer stufenweisen Art um ΔV. Mit anderen Worten kann als Aufladepumpschaltung 295U irgendeiner der in Verbindung mit der ersten bis dritten Ausführungsform und entsprechenden Modifikationen beschriebenen Aufladepumpschaltungen 30 und 131-133 verwendet werden.
Jedes Mal, wenn ein invertierter Puls/CP eingegeben wird, setzt die Herunterladepumpschaltung 295D eine Spannung an dem Ausgangsknoten in einer stufenweisen Art um ΔV herab. Mit anderen Worten kann als Herunterladepumpschaltung 295D irgendeine der in Verbindung mit der vierten Ausführungsform beschriebenen Ladepumpschaltungen 30# und 131#-133# verwendet werden.
Alternativ kann abhängig von der Präzision, mit der eine erforderliche Graustufenspannung gesetzt wird, und der Schaltungsfläche eine Ladepumpschaltung einer gewöhnlichen Konfiguration, die keine Bias-Schaltung aufweist, wie in Verbindung mit der ersten bis fünften Ausführungsform und den jeweiligen Modifikationen beschrieben, je als Ladepumpschaltungen 295U und 295D verwendet werden.
Mit der Datenleitung DL ist eine einer ausgewählten Gateleitung GL entsprechende Pixelschaltung 225 (oder 225#) verbunden wie in Verbindung mit 17 beschrieben.
Weiterhin sind für die Datenleitung DL eine Zwischenspannungserzeugungsschaltung 440 und ein Vorladeschalter 445 bereitgestellt, der die Zwischenspannungserzeugungsschaltung 440 und die Datenleitung DL in Antwort auf ein Vorladesignal PE verbindet.
Die Zwischenspannungserzeugungsschaltung 440 erzeugt eine Zwischenspannung Vm zwischen der hohen Spannung VDH und der niedrigen Spannung VDL, die dem maximalen bzw. minimalen Pegel der Graustufenspannung entsprechen. Angenommen, daß eine hohe Spannung VDH eine Graustufenspannung ist, die (D3, D2, D1, D0) = (1,1,1,1) entspricht, und die niedrige Spannung VDL eine Graustufenspannung ist, die (D3, D2, D1, D0) = (0,0,0,0) entspricht, wird die Vorladespannung Vm spezieller auf eine Graustufenspannung gesetzt, die dem Zwischenpegel (D3, D2, D1, D0) = (1,0,0,0) entspricht.
In Antwort auf das Vorladesignal PE wird der Vorladeschalter 445 angeschaltet, bevor eine Graustufenspannung erzeugt wird, um die Datenleitung DL auf die Zwischenspannung Vm vorzuladen. Der Vorladeschalter 445 wird ausgeschaltet, wenn die Graustufenspannung erzeugt wird, nämlich zu dem Zeitpunkt, wenn die Ladepumpschaltung 295U oder 295D durch die Schaltereinheit 420 mit der Datenleitung DL verbunden wird.
24 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer in 23 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung 292 zeigt.
Bezug nehmend auf 24 unterscheidet sich die Pulszahlsteuerschaltung 292 von der in 6 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung 20# darin, daß die erstere eine Schaltersteuerschaltung 297 anstelle der Schaltersteuerschaltung 27# beinhaltet. Die Schalterelemente 22-25 und 22#-25# sind zum Steuern der Verbindung zwischen den Knoten N4 und N5 vorgesehen. Die Schalterelemente 22#-25# werden in Antwort auf die jeweiligen Steuersignale D0#-D3# von der Schaltersteuerschaltung 297 an/aus-geschaltet. Die Schalterelemente 22-24 werden in Antwort auf jeweilige Steuersignale C0-C2 an/aus-geschaltet und das Schalterelement 25 wird in Antwort auf das Steuersignal CO an/aus-geschaltet.
Die Schaltersteuerschaltung 297 beinhaltet einen Multiplexer 293, der Steuersignale D0#-D2# ausgibt, und einen Invertierer 294, der das Steuersignal D3# ausgibt. Der Multiplexer 293 empfängt Datenbits D0-D2 und Datenbits/D0-/D2, die durch den Invertierer invertiert wurden, und gibt die Datenbits D0-D2 als Steuersignale D0#-D2# aus, wenn das Datenbit D3 "1" ist, und gibt die invertierten Datenbits/D0-/D2 als Steuersignale D0#-D2# aus, wenn das Datenbit D3 "0" ist. Der Invertierer 294 gibt das invertierte Datenbit/D3 als Steuersignal D3# aus.
Wieder auf 23 Bezug nehmend werden, wenn das Datenbit D3 "1" ist, Pulse CP von der Pulssteuereinheit 405 an den Knoten N4 ausgegeben. Die Pulszahlsteuerschaltung 292 erzeugt Steuersignale D0#-D3# mit der in 24 gezeigten Konfiguration, so daß Pulse CP einer Anzahl entsprechend einer Differenz zwischen einer zu erzeugenden Graustufenspannung und der Zwischenspannung Vm an den Knoten N5 übertragen werden.
Die an den Knoten N5 übertragenen Pulse CP werden über den Schalter 412 in die Ladepumpschaltung 295U eingegeben. Der Ausgangsknoten N6 der Ladepumpschaltung 295U ist durch den Schalter 422 mit der Datenleitung DL verbunden. Es wird kein invertierter Puls/CP in die Ladepumpschaltung 295D eingegeben und deren Ausgangsknoten N7 ist von der Datenleitung DL getrennt. Als ein Resultat steigt die Spannung auf der Datenleitung DL, nämlich die Graustufenspannung, von der Zwischenspannung Vm gemäß den Datenbits D0-D3 auf eine Spannung gemäß der Anzahl von Pulsen CP, die in die Ladepumpschaltung 295U eingegeben werden, an.
Wenn das Datenbit D3 "0" ist, werden andererseits invertierte Pulse/CP von der Pulssteuereinheit 405 an den Knoten N4 ausgegeben. Die Pulszahlsteuerschaltung 292 erzeugt Steuersignale D0#-D3#, so daß invertierte Pulse/CP einer Anzahl entsprechend einer Differenz zwischen einer zu erzeugenden Graustufenspannung und der Zwischenspannung Vm an den Knoten N5 übertragen werden.
Die an den Knoten N5 übertragenen invertierten Pulse/CP werden in die Ladepumpschaltung 295D über den Schalter 414 eingegeben. Der Ausgangsknoten N7 der Ladepumpschaltung 295D ist über den Schalter 424 mit der Datenleitung DL verbunden. Es wird kein Puls CP in die Ladepumpschaltung 295U eingegeben und deren Ausgangsknoten N6 ist von der Datenleitung DL getrennt. Als ein Resultat sinkt die Spannung auf der Datenleitung DL (Graustufenspannung) von der Zwischenspannung Vm auf eine Spannung entsprechend den Datenbits D0-D3 gemäß der Anzahl von invertierten Pulsen/CP, die in die Ladepumpschaltung 295D eingegeben wurden.
Auf diese Art wird mit der Konfiguration der siebten Ausführungsform die Datenleitung DL auf die Zwischenspannung Vm vorgeladen und danach werden die Aufladepumpschaltung die Herunterladepumpschaltung selektiv betrieben, um eine Graustufenspannung zu erzeugen. Folglich kann verglichen mit der Konfiguration, in der entweder die Aufladepumpschaltung oder die Herunterladepumpschaltung verwendet werden, die Graustufenspannung schneller erzeugt werden.
Modifikation der Siebten Ausführungsform
25 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine exemplarische Konfiguration einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 25 unterscheidet sich die Konfiguration der Modifikation der siebten Ausführungsform von der der in 23 gezeigten siebten Ausführungsform darin, daß die erste eine Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400# anstelle einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400 beinhaltet und eine Vorladeschaltung 450 anstelle der Zwischenspannungserzeugungsschaltung 440 und des Vorladeschalters 445 beinhaltet.
Die Vorladeschaltung 450 beinhaltet einen Schalter 452, der zwischen der hohen Spannung VDH und der Datenleitung DL vorgesehen ist, und einen Schalter 454, der zwischen der Datenleitung DL und der niedrigen Spannung VDL vorgesehen ist. In Antwort auf die Signale PE3 bzw. /PE3 werden die Schalter 452 und 454 komplementär gemäß dem Datenbit D3 in der Periode an/aus-geschaltet, während der in 23 gezeigte Vorladeschalter 445 angeschaltet wird.
Die Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400# unterscheidet sich von der in 23 gezeigten Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400 darin, daß die erste eine Pulszahlsteuerschaltung 296 anstelle der Pulszahlsteuerschaltung 292 beinhaltet. Weiterhin werden die Schalter 407, 412, 422 und die Schalter 408, 414, 424 in der entgegengesetzten Art zu der der Graustufenspannungserzeugungsschaltung 400 an/ausgeschaltet. Speziell werden, wenn das Datenbit D3 "1" ist, die Schalter 407, 412 und 422 je ausgeschaltet, während die Schalter 408, 414 und 424 je angeschaltet werden. Wenn das Datenbit D3 "0" ist, werden die Schalter 407, 412 und 422 je angeschaltet, während die Schalter 408, 414 und 424 je ausgeschaltet werden.
26 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration der in 25 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung 296 zeigt.
Bezug nehmend auf 26 unterscheidet sich die Pulszahlsteuerschaltung 296 von der in 24 gezeigten Pulszahlsteuerschaltung 292 darin, daß die erstere die Anordnung der Schalterelemente 25 und 25# für das Datenbit D3 nicht erfordert und eine Schaltersteuerschaltung 297# anstelle der Schaltersteuerschaltung 297 beinhaltet.
Die Schaltersteuerschaltung 297# beinhaltet einen Multiplexer 293, der Steuersignale D0#-D2# erzeugt. In der zu der in 24 gezeigten entgegengesetzten Art gibt der Multiplexer 293 invertierte Datenbits/D0-/D2 als Steuersignale D0#-D2# aus, wenn das Datenbit D3 "1" ist, und gibt Datenbits D0-D2 als Steuersignale D0#-D2# aus, wenn das Datenbit D3 "0" ist.
Die Schalter 22#-24# werden in Antwort auf die jeweiligen Steuersignale D0#-D2# von der Schaltersteuerschaltung 297# an/ausgeschaltet und die Schalter 22-24 werden in Antwort auf jeweilige Steuersignale C0-C2 an/ausgeschaltet.
Wieder auf 25 Bezug nehmend lädt die Vorladeschaltung 450, wenn das Datenbit D3 "1" ist, die Datenleitung DL auf die hohe Spannung VDH vor, bevor eine Graustufenspannung erzeugt wird. In diesem Zustand gibt die Pulssteuereinheit 405 invertierte Pulse/CP an den Knoten N4 aus. Die Pulszahlsteuerschaltung 296 erzeugt Steuersignale D0#-D2# mit der in 26 gezeigten Konfiguration, um an den Ausgangsknoten N5 invertierte Pulse/CP einer Anzahl entsprechend einer Differenz zwischen einer zu erzeugenden Graustufenspannung und der hohen Spannung VDH zu übertragen.
Die an den Knoten N5 übertragenen invertierten Pulse/CP werden über den Schalter 414 in die Ladepumpschaltung 295D eingegeben. Der Ausgangsknoten N7 der Ladepumpschaltung 295D ist durch den Schalter 424 mit der Datenleitung DL verbunden. In die Ladepumpschaltung 295U wird kein Puls CP eingegeben und deren Ausgangsknoten N6 ist von der Datenleitung DL getrennt. Die Spannung auf der Datenleitung DL (Graustufenspannung) nimmt dann von der hohen Spannung VDH auf eine Spannung gemäß den Datenbits D0-D3 entsprechend der Anzahl der in die Ladepumpschaltung 295D eingegebenen invertierten Pulse/CP ab.
Wenn das Datenbit D3 "0" ist, lädt die Vorladeschaltung 450 die Datenleitung DL auf die niedrige Spannung VDL vor, bevor die Graustufenspannung erzeugt wird. In diesem Zustand gibt die Pulssteuereinheit 405 Pulse CP an den Knoten N4 aus. Die Pulszahlsteuerschaltung 296 erzeugt Steuersignale D0#-D2#, so daß Pulse CP einer Anzahl entsprechend einer Differenz zwischen einer zu erzeugenden Graustufenspannung und einer niedrigen Spannung VDL an den Knoten N5 übertragen werden.
Die an den Knoten N5 übertragenen Pulse CP werden über den Schalter 412 in die Ladepumpschaltung 295U eingegeben. Der Ausgangsknoten N6 der Ladepumpschaltung 295U ist über den Schalter 422 mit der Datenleitung DL verbunden. In die Ladepumpschaltung 295D wird kein invertierter Puls/CP eingegeben und deren Ausgangsknoten N7 ist von der Datenleitung DL getrennt. Dementsprechend wird die Spannung auf der Datenleitung DL (Graustufenspannung) von der niedrigen Spannung VDL auf eine Spannung entsprechend den Datenbits D0-D3 gemäß der Anzahl von in die Ladepumpschaltung 295U eingegebenen Pulsen CP erhöht.
Wie oben ausgeführt kann mit der Konfiguration der Modifikation der siebten Ausführungsform eine Kombination der Aufladepumpschaltung und der Herunterladepumpschaltung verwendet werden, um eine Graustufenspannung zu erzeugen und eine Vorladespannung auf einer Datenleitung gemäß einem spezifizierten Bit der Anzeigedaten zu ändern. Verglichen mit der Konfiguration der siebten Ausführungsform kann die Graustufenspannung folglich schneller erzeugt werden.

Claims

Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 10#, 12#, 13#, 14#, 15#), die gemäß Digitaldaten einer Mehrzahl von gewichteten Bit (D0-D3) eine Analogspannung (VNo) ausgibt, mit: einer Pulszahlsteuerschaltung (20, 20#), die einen ersten Knoten (N1) mit Pulsen (CP) einer Anzahl gemäß den Digitaldaten versorgt, wobei die Pulse eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten; und einer Ladepumpschaltung (30, 130, 131, 132, 133, 30#, 130#, 131#, 132#, 133#), die jedes Mal, wenn einer der Pulse an den ersten Knoten angelegt wird, eine Spannung (VNo) an einem Ausgangsknoten (No), der mit einem Ausgangskondensator (5) verbunden ist, in einer stufenweisen Art ändert, wobei die Ladepumpschaltung beinhaltet: einen zwischen einen zweiten Knoten (N2) und den ersten Knoten geschalteten Pumpkondensator (32), ein zwischen den zweiten Knoten und den Ausgangsknoten geschaltetes Schalterelement (34), dass zu einer Zeit angeschaltet ist, zu der die erste Übergangskante jedes der Pulse an den ersten Knoten übertragen wird, und zu einer Zeit ausgeschaltet ist, zu der deren zweite Übergangskante an den ersten Knoten übertragen wird, und eine Biasschaltung (40, 140, 141, 142, 143, 40#, 140#, 141#, 142#, 143#), die gemäß der Änderung der Spannung an dem Ausgangsknoten eine Spannung an dem zweiten Knoten mit derselben Polarität wie der der Änderung der Spannung an dem Ausgangsknoten ändert.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 10#, 12#, 13#, 14#, 15#) nach Anspruch 1, bei der die Pulszahlsteuerschaltung (20/20#) beinhaltet: eine Schalterschaltung (22-25/22-25, 22#-25#), die zwischen einem Pulsknoten, an den die Pulse sukzessive angelegt werden, und dem ersten Knoten vorgesehen ist und, wenn die Schalterschaltung angeschaltet ist, die Pulse von dem Pulsknoten zu dem ersten Knoten überträgt, und eine Schaltersteuerschaltung (27/27#), die die Schalterschaltung gemäß den Digitaldaten für eine Zeitperiode anschaltet.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10, 11, 12, 13, 14, 15, 10#, 12#, 13#, 14#, 15#) nach Anspruch 1 oder 2, mit weiter einer Vorladeschaltung (51-53) zum jeweiligen Setzen des ersten Knotens, des zweiten Knotens und des Ausgangsknotens auf eine vorbestimmte Vorladespannung (VDH, VDL) bevor die Analogspannung ausgegeben wird.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10-15) nach Anspruch 3, bei der die Vorladespannung einem minimalen Pegel (VDL) in einem Bereich, über den die Analogspannung (VNo) gesteuert wird, entspricht, und die Ladepumpschaltung (30, 130-133) die Spannung an dem Ausgangsknoten jedes Mal, wenn der Puls (CP) an den ersten Knoten übertragen wird, in einer stufenweisen Art erhöht.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10#, 12#-15#) nach Anspruch 3, bei der die Vorladespannung einem maximalen Pegel (VDH) in einem Bereich, über den die Analogspannung (VNo) gesteuert wird, entspricht, und die Ladepumpschaltung (30#, 130#-133#) die Spannung an dem Ausgangsknoten jedes Mal, wenn der Puls (CP) an den ersten Knoten übertragen wird, in einer stufenweisen Art herabsetzt.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (10, 11, 10#) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Biasschaltung (40, 40#) einen Transistor (41, 41#) beinhaltet, der elektrisch zwischen einen Leistungsversorgungsknoten (NR, NR#), an dem eine vorbestimmte Spannung anliegt, und den zweiten Knoten (N2) geschaltet ist, und das Gate dieses Transistors mit dem Ausgangsknoten verbunden ist.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (12, 13, 12#, 13#) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Biasschaltung (140, 141, 140#, 141#) beinhaltet: einen ersten Transistor (41, 41#) eines ersten Leitungstyps, der elektrisch zwischen einen ersten Leistungsversorgungsknoten (NR, NR#), an dem eine erste vorbestimmte Spannung anliegt, und den zweiten Knoten (N2) geschaltet ist, ein strombegrenzendes Element (42, 44), das zwischen einen zweiten Leistungsversorgungsknoten, an dem eine zweite vorbestimmte Spannung anliegt, und einen dritten Knoten (N3) geschaltet ist, und einen zweiten Transistor (43, 43#) eines dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps, der zwischen einen dritten Leistungsversorgungsknoten, an den eine dritte vorbestimmte Spannung anliegt, und den dritten Knoten geschaltet ist, und wobei das Gate des ersten Transistors mit dem dritten Knoten verbunden ist und das Gate des zweiten Transistors mit dem Ausgangsknoten verbunden ist.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (13, 13#) nach Anspruch 7, bei der das strombegrenzende Element von einer Konstantstromquelle (44) gebildet ist, die ungeachtet einer Spannungsdifferenz zwischen dem dritten Leistungsversorgungsknoten und dem dritten Knoten einen Konstantstrom liefert.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (14, 15, 14#, 15#) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Biasschaltung (142, 143, 142#, 143#) beinhaltet: einen ersten Transistor (41, 41#) eines ersten Leitungstyps und einen zweiten Transistor (45, 45#) eines zweiten dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps, die in Reihe zwischen einen ersten Leistungsversorgungsknoten (NR, NR#), an den eine erste vorbestimmte Spannung anliegt, und den zweiten Knoten geschaltet sind, ein strombegrenzendes Element (42, 44), das zwischen einen zweiten Leistungsversorgungsknoten, an den eine zweite vorbestimmte Spannung anliegt, und einen dritten Knoten (N3) geschaltet ist, und einen dritten Transistor (46, 46#) des ersten Leitungstyps und einen vierten Transistor (43, 43#) des zweiten Leitungstyps, die in Reihe zwischen einen dritten Leistungsversorgungsknoten, an den eine dritte vorbestimmte Spannung anliegt, und den dritten Knoten geschaltet sind, und wobei das Gate des ersten Transistors mit dem dritten Knoten verbunden ist, das Gate des vierten Transistors mit dem Ausgangsknoten verbunden ist, und der zweite und der dritte Transistor jeweils diodenverbunden sind.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (15, 15#) nach Anspruch 9, bei der das strombegrenzende Element von einer Konstantstromquelle (44) gebildet ist, die ungeachtet einer Spannungsdifferenz zwischen dem dritten Leistungsversorgungsknoten und dem dritten Knoten einen Konstantstrom liefert.
Digital/Analog-Umwandlungsvorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Pumpkondensator (32) eine Mehrzahl von zwischen den ersten Knoten (N1) und den zweiten Knoten (N2) parallelgeschalteten ersten Einstelleinheiten (36) beinhaltet, der Ausgangskondensator (5) eine Mehrzahl von bezüglich des Ausgangsknotens (No) parallelgeschalteten zweiten Einstelleinheiten (37) beinhaltet, die Mehrzahl der ersten Einstelleinheiten und die Mehrzahl der zweiten Einstelleinheiten je in Reihe geschaltet einen Einheitskondensator (SCa, SCb) und ein Verbindungselement (LKa, LKb) beinhalten, und das Verbindungselement derart konfiguriert ist, dass es in der Lage ist, gemäß einer Eingabe von der Außenseite der ersten und zweiten Einstelleinheiten auszuwählen, ob ein elektrischer Pfad ausgebildet wird, der den mit dem Verbindungselement korrelierten Einheitskondensator beinhaltet, oder nicht.
Anzeigevorrichtung (200), die eine Graustufe basierend auf Anzeigedaten (SIG) anzeigt, die aus gewichteten n Bits (D0-D3) gebildet sind, wobei n eine Ganzzahl größer gleich 2 ist, mit: einer Mehrzahl von Pixelschaltungen (225, 225#) die je eine Helligkeit gemäß einer angelegten Spannung anzeigen; einer Auswahlleitung (GL1), zum Auswählen dieser Mehrzahl von Pixelschaltungen; einer Datenleitung (DL1, DL2), die mit dieser Mehrzahl von Pixelschaltungen verbunden ist; und einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung (280) zum Anlegen einer Graustufenspannung, die eine Analogspannung gemäß den Anzeigedaten ist, an die Datenleitung, wobei die Graustufenspannungserzeugungsschaltung beinhaltet: eine Pulszahlsteuerschaltung (290), die Pulse (CP) einer Anzahl gemäß den Anzeigedaten an einen ersten Knoten anlegt, und wobei die Pulse eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten, und eine Ladepumpschaltung (295), die jedes Mal, wenn einer der Pulse an den ersten Knoten angelegt wird, eine Spannung an einem Ausgangsknoten, der mit der Datenleitung verbunden ist, in einer stufenweisen Art ändert.
Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 12, bei der die Ladepumpschaltung (295) beinhaltet: einen zwischen einen zweiten Knoten und den ersten Knoten geschalteten Pumpkondensator (32); ein zwischen den zweiten Knoten und den Ausgangsknoten geschaltetes Schalterelement (34), dass zu der Zeit angeschaltet ist, zu der die erste Übergangskante jedes der Pulse an den ersten Knoten übertragen wird, und zu der Zeit ausgeschaltet ist, zu der deren zweite Übergangskante an den ersten Knoten übertragen wird, und eine Biasschaltung (40, 140-143, 40#; 140#-143#), die gemäß der Änderung der Spannung an dem Ausgangsknoten eine Spannung an dem zweiten Knoten mit derselben Polarität wie der der Änderung der Spannung an dem Ausgangsknoten ändert.
Anzeigevorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei der die Ladepumpschaltung (295) einen Pumpkondensator (32) zum Übertragen einer Spannungsänderung an dem ersten Knoten, die nachdem der Puls angelegt wird verursacht wird, über kapazitive Kopplung beinhaltet und der Pumkondensator derart ausgebildet ist, dass er eine ähnliche Konfiguration wie eine parasitäre Kapazität der Datenleitung (DL1, DL2) aufweist.
Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 14, bei der die Pixelschaltungen (225) jeweils ein Flüssigkristallelement (228) beinhalten, das zwischen eine Gemeinelektrode (NC) und einen Pixelknoten (Np) geschaltet ist, der entsprechend einem Zustand der Auswahlleitung (GL1) mit der Datenleitung verbunden ist, eine erste Isolierschicht (350) und eine Flüssigkristallschicht (360), die das Flüssigkristallelement darin ausgebildet aufweist, zwischen einer ersten Metallverbindungsschicht (320), die die Datenleitung darin bereitgestellt aufweist, und einer Schicht (330) abgeschieden sind, die die Gemeinelektrode darin ausgebildet aufweist, eine zweite Isolierschicht (340) zwischen einer zweiten Metallverbindungsschicht (310), die die Auswahlleitung darin bereitgestellt aufweist, und der ersten Metallverbindungsschicht vorhanden ist, der Pumpkondensator (32) beinhaltet: eine erste Elektrode (380) und eine zweite Elektrode (382), die in der ersten Metallverbindungsschicht bereitgestellt sind, eine erste Dummyelektrode (332), die in der Schicht, in der die Gemeinelektrode ausgebildet ist, derart ausgebildet ist, dass die erste Dummyelektrode der ersten Elektrode mit der Flüssigkristallschicht und der ersten Isolierschicht dazwischenliegend gegenüberliegt, eine zweite Dummyelektrode (315), die in der zweiten Metallverbindungsschicht derart ausgebildet ist, dass die zweite Dummyelektrode der ersten Elektrode mit der zweiten Isolierschicht dazwischenliegend gegenüberliegt, einen ersten Kontaktabschnitt (386), der in einem in der Flüssigkristallschicht und der ersten Isolierschicht vorgesehe nen Durchgangsloch zum elektrischen Verbinden der ersten Dummyelektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und einen zweiten Kontaktabschnitt (383), der in einem in der zweiten Isolierschicht bereitgestellten Durchgangsloch zum elektrischen Verbinden der zweiten Dummyelektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet ist, und die Kapazität des Pumpkondensators durch einen synthetischen Kapazitätswert zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode repräsentiert wird.
Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 14 bei der die Pixelschaltungen (225) jeweils ein Flüssigkristallelement beinhalten, das zwischen eine Gemeinelektrode (NC) und einen Pixelknoten (Np) geschaltet ist, der entsprechend einem Zustand der Auswahlleitung (GL1) mit der Datenleitung (DL1, DL2) verbunden ist, eine erste Isolierschicht (350) und eine Flüssigkristallschicht (360), die ein darin ausgebildetes Flüssigkristallelement aufweist, zwischen einer ersten Metallverbindungsschicht (320), die die Datenleitung darin bereitgestellt aufweist, und einer Schicht (330) abgeschieden sind, die die Gemeinelektrode darin ausgebildet aufweist, eine zweite Isolierschicht (340) zwischen einer zweiten Metallverbindungsschicht, die die Auswahlleitung darin bereitgestellt aufweist, und der ersten Metallverbindungsschicht (310) vorhanden ist, und der Pumpkondensator (32) beinhaltet: eine erste Elektrode (380) und eine zweite Elektrode (382), die in der ersten Metallverbindungsschicht bereitgestellt sind, eine erste Dummyelektrode (332), die in der Schicht, in der die Gemeinelektrode ausgebildet ist, derart ausgebildet ist, dass die erste Dummyelektrode sowohl der ersten Elektrode als auch der zweiten Elektrode mit der Flüssigkristahlschicht und der ersten Isolierschicht dazwischenliegend gegenüberliegt, eine zweite Dummyelektrode (315), die in der zweiten Metallverbindungsschicht derart ausgebildet ist, dass die zweite Dummyelektrode der ersten Elektrode mit der zweiten Isolierschicht dazwischenliegend gegenüberliegt, eine Isolierschicht (372), die es erlaubt, dass die zweite Dummyelektrode in einem elektrisch schwebenden Zustand bleibt, und einem Kontaktabschnitt (383), der in einem in der zweiten Isolierschicht vorgesehenen Durchgangsloch zum elektrischen Verbinden der zweiten Dummyelektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet ist, die Kapazität des Pumpkondensators durch eine synthetische Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode repräsentiert wird.
Anzeigevorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Pixelschaltungen (225#) jeweils beinhalten: ein lichtemittierendes Element (228#) vom stromgetriebenen Typ, das eine Helligkeit gemäß einem angelegten Strom anzeigt, und eine Stromtreibereinheit (229), die gemäß der von der Datenleitung (DL1, DL2) angelegten Graustufenspannung dem lichtemittierenden Element vom stromgetriebenen Typ einen Strom zuführt.
Anzeigevorrichtung (200), die eine Graustufe basierend auf Anzeigedaten (SIG) anzeigt, die aus gewichteten n Bits (D0-D3) gebildet sind, wobei n eine Ganzzahl größer gleich 2 ist, mit: einer Mehrzahl von Pixelschaltungen (225) mit je einem Anzeigeelement, das eine Helligkeit gemäß einer an die Pixelschaltung angelegten Spannung anzeigt; einer Datenleitung (DL), die mit dieser Mehrzahl von Pixelschaltungen verbunden ist; und einer Graustufenspannungserzeugungsschaltung (400, 400#) zum Anlegen einer Graustufenspannung, die eine Analogspannung gemäß den Anzeigedaten ist, an die Datenleitung, wobei die Graustufenspannungserzeugungsschaltung beinhaltet: eine Pulssteuereinheit (405), die sukzessive Pulse (CP) empfängt, die eine erste Übergangskante, die von einem Anfangspegel auf einen vorbestimmten Pegel wechselt, und eine zweite Übergangskante, die von dem vorbestimmten Pegel auf den Anfangspegel zurückkehrt, beinhalten, und die diese Pulse oder invertierte Pulse (/CP), die invertierte Versionen der Pulse gemäß einem spezifizierten Bit (D3) von den n Bit sind, ausgibt, eine Pulszahlsteuerschaltung (292, 296), die die Pulse oder invertierten Pulse empfängt, die von der Pulssteuereinheit ausgegeben werden, und an einen ersten Knoten (N5) die Pulse oder die invertierten Pulse einer Anzahl gemäß den Anzeigedaten überträgt, eine erste Ladepumpschaltung (295U), die in einer stufenweisen Art in Antwort auf jeden der zu dem ersten Knoten übertragenen Pulse eine Spannung an einem mit der Datenleitung verbundenen ersten Ausgangsknoten (N6) erhöht, und eine zweite Ladepumpschaltung (295D), die in einer stufenweisen Art in Antwort auf jeden der zu dem ersten Knoten übertragenen invertierten Pulse eine Spannung an einem mit der Datenleitung verbundenen zweiten Ausgangsknoten (N7) herabsetzt.
Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 18, mit weiter einer Vorladeschaltung (440), die die Datenleitung (DL) auf eine Zwischenspannung (Vm) zwischen einem maximalen Pegel (VDH) und einem minimalen Pegel (VDL) der Graustufenspannung vorlädt, bevor die Graustufenspannung erzeugt wird.
Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 18, mit Weiter einer Vorladeschaltung (450), die die Datenleitung (DL) auf entweder einen maximalen Pegel (VDH) oder einen minimalen Pegel (VDL) der Graustufenspannung gemäß dem spezifizierten Bit (D3) vorlädt, bevor die Graustufenspannung erzeugt wird.