DE69214872T2

DE69214872T2 - Flüssigkristallanzeigensteuerungssystem

Info

Publication number: DE69214872T2
Application number: DE69214872T
Authority: DE
Inventors: Yoshito Date; Yoshio Imamura; Junji Nakatsuka; Tetsuro Ohmori; Shoichi Takeshita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2012-04-25
Also published as: US5453757A; KR920020387A; US5648791A; JP2743683B2; EP0510696B1; DE69214872D1; EP0510696A1; JPH0594159A; KR960010729B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkristallanzeigen-(LCD)- Steuersystem, das in Fernsehgeräten, Personalcomputern, Workstations, oder dergleichen, verwendet wird.
In Kommunikationsanwendungen, in Informationsanwendungen und in Audio- und visuellen Anwendungen hat sich die Signalverarbeitungsform unlängst von der analogen Signalverarbeitung zu einer digitalen Datensignalverarbeitung hin geändert. Diese Anwendungen liegen auch im Trend zu einem Verkleinern, einem leichteren Gewicht und einem geringeren Energieverbrauch. Als Anzeigevorrichtungen, die in solchen Anwendungen verwendet werden, sind die herkömmlichen Kathodenstrahlröhren (CRTs) nach und nach durch dünne und leichtgewichtige Flüssigkristallplatten ersetzt worden. Zum Beispiel werden in Personalcomputern, Workstations, Fernsehgeräten, visuellen Telefonen, und dergleichen, die Datensignale digital verarbeitet und Flüssigkristallplatten werden als Anzeigevorrichtungen verwendet und kleine und leichtgewichtige Anwendungen werden realisiert. Um von Flüssigkristallplatten zu sprechen, müssen, damit dieses Flüssigkristall die CRT ersetzen kann, um die Vorherrschaft der Anzeigevorrichtungen abzulösen, sowohl eine Verbesserung der Bildqualität als auch eine Anzeige mit einer hohen Auflösung erreicht werden. Bei der Bildqualität wird insbesondere eine Mehrfach-Farbanzeige gefordert.
Zum Beispiel wird, wenn eine Acht-Bit-Anzeige für jedes von R, G, B (16.700.000 Farben) realisiert wird, was näher zu der natürlichen Farbe liegt als eine Vier-Bit-Anzeige für jedes R, G, B (4.096 Farben), ein Farbton so nahe zu der natürlichen Farbe wie das derzeitige CRT-Anzeige-Fernsehgerät erhalten werden und die Anwendungen einer Flüssigkristallplatte wird drastisch erweitert werden. Wie für die Anzeige mit hoher Auflösung wird, wenn eine Flüssigkristallplatte mit einer hohen Auflösung in der Anzahl der Punkte entsprechend dem Hochdefinitionsfernsehen (High Definition Television - HDTV) realisiert wird, die Flüssigkristallplatte eine bedeutende Rolle auf dem Gebiet der Abbildung in der Zukunft spielen.
Es besteht deshalb hier ein erhöhtes Erfordernis für ein neues LCD-Steuersystem, das bei einer Tendenz zu Mehrfach-Farben und einer Tendenz zu einer hohen Auflösung hin anwendbar ist, unter Berücksichtigung der Eignungsfähigkeit in Bezug auf den Trend zum Digitalen, zum Herabsetzen der Größe und zum niedrigen Energieverbrauch hin bei Anwendungen und in Bezug auf die Zukunft von Flüssigkristallplatten.
Seither wurden in dem LCD-Steuersystem zum Steuern dieses Typs einer Dünnfilmtransistor-(TFT)-Flüssigkristallplatte ein DA-Umsetzer zum Umsetzen von Anzeigedaten in ein analoges Signal und ein Abtasthalteschaltkreis zum Halten und Zuführen des analogen Signals verwendet.
Fig. 20 zeigt ein strukturelles Diagramm eines herkömmlichen LCD-Steuersystems. Des sen Betriebsweise wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 20 beschrieben.
Eine Anzeigesteuereinheit 2 führt ein Gattertreibersteuersignal 4 zu einem Gattertreiber 3 zum Steuern einer Gatterelektrode einer TFT-Flüssigkristallplatte 1 zu. Der gesteuerte Gattertreiber 3 macht eine Linie aus wahlweisen Linien der TFT-Flüssigkristallplatte 1 gültig. Die Anzeigesteuereinheit 2 liest, durch ein Anzeigeadress-Signal 6, Anzeigedaten von einem Video Random Access Memory (RAM) 5 zum Speichern der digitalen Anzeigedaten aus.
Die Anzeigedaten, die in dem Video-RAM 5 gespeichert sind, sind die Adressdaten eines RAM 7, und sie werden in Grauwertdaten (Farbskalierungs- bzw. Farbwertdater in dem Fall einer Flüssigkristallplatte) umgesetzt, damit sie zu der TFT-Flüssigkristallplatte 1 durch den RAM 7 zugeführt werden. Dies ist dazu vorgesehen, die Speicherkapazität in dem Video-RAM 5 durch Speichern der Grauwertdaten in einer großen Datenmenge in dem RAM 7, der als eine Durchsichtstabelle arbeitet, einzuschränken. Darüberhinaus ist es, um den Anzeigegrauwertpegel (oder die Anzeigefarbe) zu ändern, ausreichend, die Grauwertdaten des RAM 7 nur zu ändern, und vorteilhafterweise kann er schnell geändert werden.
Die umgesetzten Grauwertdaten werden dann in ein analoges Signal durch einen DA- Umsetzer 8 umgesetzt. Eine Umsetzung in ein analoges Signal ist notwendig, da ein analoges Signal zum Aufladen und Entladen des Anzeigesignals zu dem Flüssigkristallkondensator, der an jedem Pixel der TFT-Flüssigkristallplatte 1 befestigt ist, verwendet wird. Das Anzeigesignal, das in ein analoges Signal umgesetzt ist, wird in einen Verstärker 10 mittels eines invertierenden/nicht-invertierenden Schaltkreises 9 zugeführt, der aus einem solchen analogen Schaltkreis, wie eine Spannungsnachlaufeinrichtung und dergleichen, aufgebaut ist. Der invertierende/nicht-invertierende Schaltkreis 9 ist dazu vorgesehen, die Polarität der Spannung, die zu dem Flüssigkristall periodisch (allgemein in einer Rahmenperiode) zugeführt wird, zu invertieren, was eine wesentliche Funktion zum Steuern des Flüssigkristalls ist. Der Verstärker 10 dient dazu, das analoge Signal, das von dem DA-Umsetzer 8 zugeführt wird, zu einem Spannungsniveau (etwa 10V) zu verstärken, das zu der TFT-Flüssigkristallplatte 1 zugeführt werden soll. Ein Verstärkungs und Offset-Steuerschaltkreis 11 dient dazu, die Verstärkung und das Offset des Verstärkers 10 einzustellen, um so die optimale Anzeigequalität für die Flüssigkristallanzeige zu erhalten.
Die TFT-Flüssigkristallplatten 1 müssen, im Gegensatz zu der CRT, in der horizontalen Periodeneinheit gesteuert werden, da die Ansprechgeschwindigkeit der TFT langsam ist. Demgemäß werden durch Halten der Anzeigesignale für den Bereich einer Linie sie simultan produziert, was als das liniensequentielle Steuern bezeichnet wird.
Ein Flüssigkristallanzeigesignal 12, das von dem Verstärker 10 kommt, wird in einen Abtasthalteschaltkreis 15 zugeführt und wird abgetastet und gehalten. Der Abtasthalteschaltkreis 15 ist in der Anzahl der horizontalen Pixel gleich zu der TFT-Flüssigkristallplatte 1 und deshalb wird das Flüssigkristallanzeigesignal 12 von dem Verstärker 10 sequentiell durch den Abtasthalteschaltkreis 5 abgetastet, das durch ein Schieberegister 13 bestimmt ist, das unter einer niedrigen Spannung (etwa 5V) arbeitet.
Das Schieberegister 13 besitzt die Bits in derselben Zahl wie die Zahl der horizontalen Pixel der TFT-Flüssigkristallanzeige 1 und überträgt sequentiell einen Impuls 18, der von der Anzeigesteuereinheit 2 in der horizontalen Richtung durch einen Übertragungstakt 17 erzeugt ist. Der Übertragungsimpuls von dem Schieberegister 13 wird durch ein Niveauschieberegister 14 (auf etwa 10V) verstärkt und einer der Abtasthalteschaltkreise 15 wird ausgewählt und das Flüssigkristallanzeigesignal 12 wird abgetastet. Wenn alle Anzeigesignale einer Linie abgetastet sind, führt die Anzeigesteuereinheit 2 ein Ausgangszeitabstimmungssignal 16 zu dem Abtasthalteschaltkreis 15 zu und der Abtasthalteschaltkreis 15 führt ein analoges Signal zu, das an die TFT-Flüssigkristallanzeige 1 angelegt werden soll. Wenn das Signal an die TFT-Flüssigkristallplatte 1 angelegt wird, wird eine Linie aus beliebigen Linien, die durch den Gattertreiber 3 bezeichnet sind, angezeigt.
In einem solchen, herkömmlichen Aufbau des LCD-Steuersystems ist allerdings erforderlich, daß der Verstärker 10 den Verstärkungs und Offset-Steuerschaltkreis 11 besitzt, und um eine geeignete Anzeigequalität zu erhalten, werden Vielfachsteuerpunkte in dem Verstärkungs- und Offset-Steuerschaltkreis 11 benötigt. Demgemäß wird der Prozeß, der in der Einstellprozedur erforderlich ist, ein Engpaß für die Massenproduktion. In dem Fall einer Anzeige mit einem großen Schirm ist darüberhinaus die Daten übertragungsgeschwindigkeit hoch und Hochgeschwindigkeitsanzeigesignale führen durch den DA-Umsetzer 8, den invertierenden/nicht-invertierenden Schaltkreis 9 und den Verstärker 10 hindurch, bei denen es sich sämtlich um analoge Schaltkreise handelt. Als eine Folge werden die Signale verzerrt und die Anzeigequalität verschlechtert sich und eine hohe Auflösung, die für eine Vielfarbanzeige erforderlich ist, wird nicht erhalten. Deshalb kann, gerade wenn der DA-Umsetzer 8 die Auflösung von acht Bits besitzt, die Auflösung nach einem Hindurchführen durch die analogen Schaltkreise auf etwa vier Bits bis etwa sechs Bits erniedrigt werden.
Allerdings besitzen in den analogen Schaltkreisen, einer hohen Geschwindigkeit und einer großen Amplitude, unabhängig des Signalpegels, die internen Schaltkreise eine Bias-Energieversorgung mit einem großen Stromverbrauch oder eine Referenzstromquelle und deshalb fließt immer ein großer Strom. Daneben muß die Versorgungsspannung des analogen Schaltkreises ausreichend groß verglichen mit dem Signalpegel des analogen Signals, das verarbeitet werden soll, sein, um einen ausreichenden Arbeitsbereich (dynamischer Bereich) des Operationsverstärkers zu haben. Als Folge sind die analogen Schaltkreise im Energieverbrauch groß und, obwohl die Flüssigkristallanzeigevorrichtung klein und leicht ist, wird die Energieversorgungseinheit in der Größe größer und die Tragbarkeit wird beeinträchtigt und die Arbeitszeit wird kurz, wenn mit Batterien gearbeitet wird. In Bezug auf eine Reduktion der Größe und des Gewichts erfordert, verglichen mit dem digitalen Schaltkreis, der in dem Grad der Integration fortgeschritten ist, der analoge Schaltkreis einen weiten Flächenbereich zur Befestigung, um die diversifizierten Teile zum Aufbau des Schaltkreises, einschließlich der Widerstände, Kondensatoren und variablen Widerstände, aufzunehmen. Demzufolge bringt das herkömmliche LCD-Steuersystem viele Probleme mit sich.
Die Erfindung ist demzufolge dazu vorgesehen, diese Probleme des Stands der Technik durch Schaffen eines LCD-Steuersystems zu lösen, das in der Zahl der einstellenden Punkte reduziert ist, in der Massenherstellbarkeit verbessert ist und dazu geeignet ist, eine Anzeige mit einer hohen Qualität, klein im Energieverbrauch und klein in dem Befestigungsflächenbereich ist, zu erhalten.
Für eine Darstellung des Stands der Technik wird auf die GB-A-2164190 verwiesen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, liefert die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 definiert ist, ein LCD-Steuersystem, das eine Flüssigkristallplatte, eine Mehrzahl Datenspeicher- bzw. Datenverriegelungseinrichtungen zum Speichern von digitalen Grauwertdaten und eine Mehrzahl DA-Wandler bzw. -Umsetzer zum Umsetzen bzw. Umwandeln der Ausgänge der Datenspeicher- bzw. Datenverriegelungseinrichtungen in analoge Signale, die an die Flüssigkristallplatte angelegt werden, aufweist.
In dem LCD-Steuersystem der Erfindung sind die Anzeigedaten digitale Signale und die digitalen Signale werden zu dem DA-Umsetzer unmittelbar vor der Flüssigkristallplatte verarbeitet. Danach werden die digitalen Signale in analoge Signale in einer horizontalen Anzeigeperiode, die in der Betriebsgeschwindigkeit relativ langsam ist, umgesetzt bzw. gewandelt und deshalb besitzen die analogen Schaltkreise viele Einstellpunkte die weggelassen werden können. Demgemäß wird die Anzahl der Einstellpunkte reduziert und die Einstellverfahren bei der Massenherstellung werden vereinfacht. Daneben wird insbesondere in dem Fall einer Anzeige mit einem großen Schirm, obwohl die Datenübertragungsgeschwindigkeit hoch ist, da die Anzeigedaten digitale Signale sind, eine Anzeige mit einer hohen Qualität durch Übertragen von Signalen ohne Verzerrung der Anzeigedaten erhalten. Zusätzlich ist, da die Struktur aus digitalen Schaltkreisen bis zu dem DA-Umsetzer unmittelbar vor der Flüssigkristallplatte aufgebaut ist, der Energieverbrauch klein, die Ökonomie und die Tragbarkeit sind exzellent und der Befestigurigsflächenbereich wird reduziert, so daß ein kompaktes LCD-Steuersystem realisiert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines LCD-Steuersystems einer Ausführungsform der Erfindung darstellt,
Fig. 2 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer ersten Ausführungsform zum Aufbauen des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 3 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer zweiten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 4 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer dritten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 5 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer vierten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 6 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer fünften Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 7 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer sechsten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 8 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer siebten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 9 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer achten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 10 zeigt ein äquivalentes Schaltkreisdiagramm im Aufladungsbetrieb des Ausgangsschaltkreises in Fig. 9,
Fig. 11A, 11B zeigen äquivalente Schaltkreisdiagramme im Ausgabebetrieb eines analogen Signals in dem Ausgangsschaltkreis in Fig. 9,
Fig. 12 zeigt ein Betriebszeitabstimmungsdiagramm des Ausgangsschaltkreises in Fig. 9,
Fig. 13 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis in einer neunten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 14 zeigt ein äquivalentes Schaltkreisdiagramm im Aufladungsbetrieb des Ausgangsschaltkreises in Fig. 13,
Fig. 15 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis darstellt, der einen DA-Umsetzer vom Widerstands-Typ in einer zehnten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 16 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis darstellt der einen DA-Umsetzer eines Widerstands-Typs in einer elften Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 17 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis darstellt, der einen DA-Umsetzer eines Stromquellen-Typs in einer zwölften Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt,
Fig. 18 zeigt ein strukturelles Diagramm, das einen Ausgangsschaltkreis darstellt, der einen DA-Umsetzer eines Überabtastverfahrens in einer dreizehnten Ausführungsform zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung verwendet,
Fig. 19 zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise des Ausgangsschaltkreises in Fig. 18,
Fig. 20 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines herkömmlichen LCD-Steuersystems darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme nun auf Fig. 1 wird die Betriebsweise des LCD-Steuersystems in einer Ausführungsform der Erfindung im Detail nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Flüssigkristallanzeige-Steuersystem in einer Ausführungsform der Erfindung dar. Eine Anzeigesteuereinheit 30 führt ein Gattertreibersteuersignal 4 zu einem Gattertreiber 3 zu und der Gattertreiber 3 gestaltet eine wahlweise Linie in einer TFT- Flüssigkristallplatte 1 gültig. Die Anzeigesteuereinheit 30 schließt, durch ein Anzeigeadress-Signal 6, Anzeigedaten von einem Video-RAM 5 aus. Die Anzeigedaten, die in dem Video-RAM 5 gespeichert sind, sind die Adressdaten eines RAM 7, und sie werden in Grauwertdaten in dem RAM 7 umgesetzt. Die Grauwertdaten werden in digitale Flüssigkristallanzeigedaten 33 umgesetzt, nachdem sie durch einen invertierenden/nicht-invertierenden Schaltkreis 31 hindurchgeführt sind.
Die TFT-Flüssigkristallplatte 1 hält die Anzeigedaten für den Bereich einer Linie und führt gleichzeitig zu, was als liniensequentielles Steuern bezeichnet wird. Die Flüssigkristallanzeigedaten 33, die von dem invertierenden/nicht-invertierenden Schaltkreis 31 erzeugt sind, werden in eine Datenverriegelung 34 geführt und werden verriegelt und gehalten. Da die Datenverriegelungen 34 so viele sind wie die Anzahl der horizontalen Pixel der TFT-Flüssigkristallplatte 1, werden die Flüssigkristallanzeigedaten von dem invertierenden/nicht-invertierenden Schaltkreis 31 sequentiell in den Datenverriegelungen 34, spezifiziert durch ein Schieberegister 32, verriegelt.
Das Schieberegister 32 besitzt so viele Bits, wie die Anzahl der horizontalen Pixel des TFT-Flüssigkristalls, und überträgt den Impuls 39, der durch die Anzeigesteuereinheit 30 erzeugt ist, sequentiell in der horizontalen Richtung durch einen Übertragungstakt 38. Der Impuls 39, der der Ausgang des Schieberegisters 32 ist, spezifiziert eine Datenverriegelung 34, und sequentiell verriegelt die Datenverriegelung 34 die Flüssigkristallanzeigedaten 33. Die verriegelten Daten werden durch eine Pegelverschiebeein richtung 35 verstärkt und in einen DA-Umsetzer 36 zugeführt. Wenn alle Anzeigedaten für einen Bereich einer Einzellinie vollständig verriegelt sind, führt die Anzeigesteuereinheit 30 ein Ausgangszeitabstimmungssignal 37 zu dem DA-Umsetzer 36 zu und der DA- Umsetzer 36 produziert ein analoges Signal, das zu der TFT-Flüssigkristallplatte 1 zugeführt werden soll. Wenn die Daten in die TFT-Flüsigkristallplatte 1 zugeführt sind, wird eine Linie aus willkürlichen Linien, spezifiziert durch den Gattertreiber 3, angezeigt.
Gemäß dem LCD-Steuersystem in Fig. list der DA-Umsetzer 36 unmittelbar vor der TFT-Flüssigkristallplatte 1 angeordnet und die Grauwertdaten, die durch den RAM 7 umgesetzt sind, werden direkt in die digitale Form ohne Unterliegen einer analogen Verarbeitung verarbeitet, und deshalb werden ein analoger Hochgeschwindigkeitsschaltkreis und ein Steuerschaltkreis weggelassen und ein Anzeigeschirm einer hohen Qualität wird erhalten.
Daneben sind Datenverriegelungen 34 so viele wie die Anzahl der horizontalen Pixel der TFT-Flüssigkristallplatte 1 vorgesehen und einstelifreie DA-Umsetzer 36 sind so viele wie die Anzahl der horizontalen Pixel zum Umsetzen des Ausgangs der Datenverriegelungen 34 in analoge Signale, die zu der TFT-Flüssigkristallplatte 1 zugeführt werden vorgesehen, so daß die analogen Schaltkreise nicht benötigt werden und die Einstellpunkte, die im Verstärker und dergleichen erforderlich sind, eingespart werden, so daß die Massenherstellbarkeit erhöht werden kann.
Weiterhin verschlechtern sich, da die digitalen Anzeigedaten in ein analoges Signal durch den DA-Umsetzer 36 unmittelbar vor Zuführen des Signals zu Pixeln der TFT- Flüssigkristallplatte 1 umgesetzt werden, insbesondere in dem Fall einer Anzeige mit einem großen Schirm, trotz der hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten, die Daten nicht, und sie werden in einer hohen Anzeigequalität angezeigt. Gleichzeitig kann durch Übertragen der Anzeigedaten ohne Verwendung analoger Schaltkreise, die viel elektrische Leistung verbrauchen, der Leistungsverbrauch eingespart werden. Zusätzlich können anstelle analoger Schaltkreise, die eine große Anzahl von Teilen besitzen, die Anzeigedaten durch den digitalen Schaltkreis übertragen werden, der in dem Grad einer Integration vorangetrieben werden kann, und deshalb wird der Befestigungsoberflächenbereich reduziert, so daß ein kompaktes, ausgezeichnetes LCD-Steuersystem realisiert wird.
Als nächstes wird eine erste Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 besitzten n Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., Cn-1 dieselbe Kapazität C und eine Elektrode jedes der Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., C n-1 wird geerdet. Die andere Elektrode jedes der Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., Cn-1 wird mit einem Anschluß eines der Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 verbunden. Die Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 werden durch Auswahlsignale L&sub0;, L&sub1;, ..., Ln-1 jeweils ein- oder ausgeschaltet, während die anderen Anschlüsse gemeinsam verbunden sind.
Der Ausgangsschaltkreis besitzt einen Operationsverstärker 41 mit drei Anschlüssen und ein Eingangssignal 42 wird in einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 zugeführt. Die gemeinsam verbundenen Anschlüsse der Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 sind mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 verbunden. Der nicht-invertierende Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 ist auch mit einer Energieversorgung VDD über einen Aufladungsschalter 43 verbunden und über einen Entladungsschalter 44 geerdet. Der Aufladungsschalter 43 wird durch ein Aufladungszeitabstimmungssignal 45 eingeschaltet oder ausgeschaltet und der Entladungsschalter 44 wird durch ein Entladungszeitabstimmungssignal 46 eingeschaltet oder ausgeschaltet. Der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 wird zurück zu einem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 als ein Rückkopplungssignal 47 geführt. Die Ausgangsspannung von diesem Ausgangsschaltkreis wird von einem Ausgangsanschluß Vout, produziert.
Die Betriebsweise des so aufgebauten Ausgangsschaltkreises des LCD-Steuersystems wird nachfolgend erläutert. Zuerst wird der Entladungsschalter 44 durch das Entladungszeitabstimmungssignal 46 eingeschaltet und der Aufladungsschalter 43 wird durch das Aufladungszeitabstimmungssignal 45 abgeschaltet. Als nächstes werden durch die Auswahlsignale L&sub0;, L&sub1;, ..., Ln-1 alle Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 in einen EIN-Zustand versetzt. Als Folge wird die elektrische Ladung, die in allen Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., Cn-1 gespeichert sind, entladen.
Als nächstes wird durch das Entladungszeitabstimmungssignal 46 der Entladungsschalter 44 in den AUS-Zustand versetzt und eine spezifizierte Zahl Schalter von den Schaltern S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 werden in einen EIN-Zustand durch die Auswahlsignale L&sub0;, L&sub1;, ..., Ln-1 versetzt. Demzufolge werden, wenn der Aufladungsschalter 43 in einen EIN-Zustand durch das Aufladungszeitabstimmungssignal 45 versetzt wird, eine spezifizierte Zahl Kondensatoren der Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., Cn-1 durch die spezifizierten Schalter von den Schaltern S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 in einen EIN-Zustand aufgeladen.
Durch das Aufladungszeitabstimmungssignal 45 wird der Aufladungsschalter 43 in einer AUS-Zustand versetzt und alle Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 werden in einen EIN-Zustand durch die Auswahlsignale L&sub0;, L&sub1;, ..., Ln-1 versetzt. Als Folge wird die gesamte elektrische Ladung, die in einer spezifizierten Zahl Kondensatoren gespeichert ist, gleichmäßig verteilt und in allen Kondensatoren Co, C&sub1;,..., Cn-1 gemittelt, und die Spannung aufgrund dei gemittelten, elektrischen Ladung wird erzeugt. Demzufolge wird die erzeugte Spannung in den nicht-invertierten Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 als Eingangssignal 42 zugeführt. Da der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 zu dem invertierenden Eingangsanschluß A als ein Rückkopplungssignal 47 zugeführt wird, ist der Operationsverstärker 41 ein Verstärker mit einer Verstärkung von 0 dB und die Spannung, die in den nicht-invertierenden Eingangsanschluß B eintritt, wird direkt zu dem Ausgangsanschluß Vout zu geführt.
Unter Annahme zum Beispiel, daß spezifische Schalter von den Schaltern S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 in einen EIN-Zustand versetzt werden und daß A Teile eines Kondensators von n-Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;,..., Cn-1 aufgeladen werden, kann die gespeicherte, elektrische Ladung Q mit der Formel (1) ausgedrückt werden.
Q = A X C X VDD ... (1)
Nachdem A Teile des Kondensators aufgeladen sind, und zwar durch Einstellen des Aufladungsschalters 43 in den AUS-Zustand und weiteres Einstellen aller (d.h. N) Schalter S&sub0;, S&sub1;, ..., Sn-1 in einen EIN-Zustand, wird, da die elektrische Ladung Q konstant ist, gerade nachdem die gespeicherte, elektrische Ladung gemittelt ist, unter Annahme daß die erhaltene Spannung V&sub0; ist, die nachfolgende Beziehung eingeführt:
Q =N X C X V&sub0; ... (2)
Deshalb erhält man aus den Formeln (1) und (2)
V&sub0; = (AIN) X VDD ... (3)
Demzufolge kann entsprechend der Ausführungsform in Fig. 2, da die elektrischen Ladungen, die in spezifischen Kondensatoren von der Energieversorgung VDD gespeichert sind, in allen Kondensatoren C&sub0;, C&sub1;, ..., Cn-1 verteilt und gemittelt werden, durch geeignete Auswahl der Zahl der Kondensatoren, die aufgeladen werden sollen, eine erforderliche Spannung ohne Einstellung von Vielfachreferenzspannungen erzeugt werden. Deshalb kann die Zahl der Verdrahtungen beträchtlich in dem LCD-Steuersystem der Erfindung eingeschränkt werden.
Wie hier beschrieben ist, wird, da das LCD-Steuersystem, das den Ausgangsschaltkreis, der in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt, eine Vielzahl von Kondensatoren besitzt, die eine identische Kapazität haben, und Schalter mit den einzelnen Kondensatoren befestigt sind, die elektrische Ladung in einer spezifizierten Zahl Kondensatoren durch Einstellen spezifischer Schalter in einen EIN-Zustand gespeichert werden. Als nächstes wird durch Anhalten der Zuführung elektrischer Ladung zu den Kondensatoren und Verteilung und Mittelung der gespeicherten, elektrischen Ladung in allen Kondensatoren die Spannung, die durch alle diese Kondensatoren gemittelt ist, erhalten. Durch Zuführen dieser Spannung in den Verstärker wird eine Ausgangsspannung proportional zu der gemittelten Spannung erhalten. Auf diese Art und Weise kann in dem LCD-Steuersystem der Ausführungsform durch Variieren der Zahl der Schalter, die in einen EIN-Zustand gesetzt werden sollen, eine erforderliche Spannung erzeugt werden, und es ist nicht notwendig, viele Referenzspannungen einzustellen, wie nach dem Stand der Technik. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform in Fig. 2 die Zahl der Verdrahtungen und die Zahl der Schaltkreise in dem LCD-Steuersystem eingespart werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbauen des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, erläutert.
Der Ausgangsschaltkreis in Fig. 3 besitzt acht Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CPk, CP&sub7;, die parallel verbunden sind, und die Kapazitäten der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CPk, ..., CP&sub7; sind jeweils Referenzkapazitäten C, 2 X C, ..., 2k X C, ..., 128 X C.
Die Elektroden der negativen Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CPK, ..., CP&sub7; sind mit dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 verbunden und die Elektroden der positiven Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; sind mit einer Energieversorgung -Vref zum Zuführen einer Referenzeingangsspannung über Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub7; jeweils verbunden. Weiterhin ist einer der Anschlüsse jedes der Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; mit den Elektroden der positiven Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; verbunden. Diese Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; werden in einen EIN-Zustand versetzt, wenn die Eingangsspannung abgetastet wird.
An den anderen Anschlüssen der Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; ist einer der Anschlüsse jedes der digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; verbunden. Die digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; entsprechen den Bits des digitalen Signals, das in den Ausgangsschaltkreis zugeführt ist, und werden in einen EIN-Zustand, wenn das entsprechende Bit 1 ist, und in einen AUS-Zustand, wenn es 0 ist, versetzt.
Weiterhin sind die anderen Anschlüsse der digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, SW&sub7; mit einer Energieversorgung +Vref zum Zuführen einer Referenzeingangsspannung verbunden.
Schalter sind aus den Aufladungsschaltern SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7;, den Entladungsschaltern SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub7; und digitalen Eingangsschaltern SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; zusammengesetzt.
Ein Aufladungsschalter SWA&sub0; ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 41 verbunden. Ein Aufladungsschalter SWA&sub9; ist zwischen der positiven Elektrode eines negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; und der Referenzeingangsspannung (Energieversorgung) -Vref verbunden und ist in den EIN-Zustand versetzt, wenn die Eingangsspannung des Operationsverstärkers 41 abgetastet wird. Ein Entladungsschalter SWB&sub8; ist zwischen der positiven Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; und dem Ausgang Vout verbunden und entlädt die gespeicherte, elektrische Ladung.
Der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 wird zurück zu dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 über den Aufladungsschalter SWA&sub8; geführt und wird zurück zu dem invertierenden Eingangsanschluß A über den Entladungsschalter SWB&sub8; und den negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; geführt. Der nicht-invertierende Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 ist mit der Referenzeingangsspannung (Energieversorgung) -Vref verbunden und ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß A über den Aufladungsschalter SWA&sub9; und den negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; verbunden. Der negative Rückkopplungskondensator CP&sub8; besitzt eine Kapazität von 2&sup8; X C (256C) der Referenzkapazität. Die Ausgangsspannung, die durch diesen Ausgangsschaltkreis erzeugt ist, wird von dem Ausgangsanschluß Vout produziert.
Die Betriebsweise des so aufgebauten Ausgangsschaltkreises des LC D-Steuersystems wird nachfolgend erläutert. Zuerst werden die Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; in einen EIN-Zustand versetzt. Als Folge wird der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 negativ zurück in den invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 über den Entladungsschalter SWB&sub8; geführt. Durch eine solche negative Rückkopplung wird die Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B eine Offset-Spannung Voff, wie dies in der Formel (4) dargestellt ist.
Voff = (Potential eines nicht-invertierenden Eingangsanschlusses 8 des Operationsverstärkers 41) - (Potential eines invertierenden Eingangsanschlusses A des Operationsverstärkers 41) ... (4)
Daneben wird die Potentialdifferenz zwischen den positiven und negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; gleich auch zu der Offset-Spannung Voff. Zu diesem Zeitpunkt ist die elektrische Ladung QDCn, die in jedem der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; gespeichert ist,
QDcn=2n X C X Voff [n = 0 bis 7] ... (5)
Demzufolge wird das digitale Acht-Bit-Eingangssignal zu den digitalen Eingangsschaltern SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; und entsprechend zu den individuellen Bits des digitalen Eingangssignals zugeführt, die digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; werden in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand versetzt. Das signifikanteste Bit (MSB) des digitalen Eingangssignals entspricht dem digitalen Eingangsschalter SW&sub7; und das am wenigsten signifikanteste Bit (LSB) des digitalen Eingangssignals entspricht dem digitalen Eingangsschalter SW&sub0;.
Dann werden, nach Einstellen aller Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; in einen AUS-Zustand, alle Aufladungsschalter SW&sub0;, SWA&sub1;, ..., SW&sub9; in einen EIN-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt der digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; ist die elektrische Ladung QCCn, die in den Kondensatoren gespeichert ist, die mit den Schaltern verbunden sind, die in den EIN-Zustand versetzt sind,
QCCn = 2n X C X ((+Vref) - (-Vref)+Voff) [n = 0 bis 7] ... (6)
Daneben wird, da der Aufladungsschalter SW&sub9; in einen EIN-Zustand versetzt ist, die Offset-Spannung Voff an den negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; angelegt, wie dies in der Formel (7) dargestellt ist.
VCP8 =Voff ... (7)
Deshalb ist die elektrische Ladung QCP8, die in dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; gespeichert ist, so, wie dies in der Formel (8) dargestellt ist.
QCP8=256 X C X Voff ... (8)
Sequentiell werden, nach Einstellen aller Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub9; in einen AUS-Zustand, die Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; alle in einen EIN- Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird wieder, da der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 negativ zu dem invertierenden Eingangsanschluß A über den Entladungsschalter SWB&sub8; zurückgeführt wird, die Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B gleich der Offset-Spannung Voff.
Daneben wird die Potentialdifferenz zwischen den positiven und den negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; auch gleich zu der Offset-Spannung Voff. Zu diesem Zeitpunkt werden die elektrischen Ladungen, die sich von den negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; bewegen, alle in der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; gesammelt. Die elektrische Ladungsmenge ΔQCP8, die sich zu der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; bewegt, wird wie folgt ausgedrückt, unter Annahme, daß der numerische Wert der Bit-Information 0 oder 1 des digitalen Eingangssignals bitn ist.
ΔQCP8 = (1 X bit0+2 X bit1+4 X bit2+8 X bit3+16 X bit4-+32 X bit5+64 X bit6+128 X bit7) X C X ((+Vref)-(-Vref)) ... (9)
Zum Beispiel wird, wenn ein digitales Eingangssignal von "10110010" in einer binären Schreibweise zugeführt wird, bit0, bit2, bit3 und bit6 0 (AUS-Zustand), während bit1 bit4, bit5 und bit7 1 sind (EIN-Zustand), und die elektrische Ladungsmenge ΔQCP8, die sich zu der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; bewegt, wird aus der Formel (10) bestimmt.
ΔQCP8 = (2+16+32+128) X C X ((+Vref)-(-Vref)) = 178 X C X ((+Vref)-(-Vref)) ... (10)
Zu diesem Zeitpunkt werden die elektrischen Ladungen entgegengesetzt in der Polarität zu den bewegten, elektrischen Ladungen und gleich in der Menge an der positiven Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; gesammelt. Das Potential der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; befindet sich unter demselben Potential wie der invertierende Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41, und aus Formel (4) erhält man
(Potential an der negativen Elektrode des Kondensators CP&sub8;) = (-Vref)-Voff ... (11)
Demzufolge wird, wenn die elektrischen Ladungen nicht durch die Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; bewegt werden, der Ausgang Vout des Ausgangsschaltkreises erhalten, wie dies aus den Formeln (7) und (11) folgt,
Vout = (-Vref)-Voff+Voff = -Vref ... (12)
und wenn die elektrischen Ladungen so, wie in Formel (9) angegeben, bewegt werden, ist der Ausgang Vout
Vout = (1/256) X (1 bit0+2 bit1+4 bit1+8 bit3+16 bit4+32 bit5-+64 bit6+128 bit7) X ((+Vref)-(-Vref))+(-Vref) ... (13)
Wenn das binäre, digitale Signal "10110010", das in dem Beispiel vorstehend dargestellt ist, eingegeben wird, ist der Ausgang
Vout = (178/256) X ((+Vref)-(-Voff))+(-Vref) ... (14)
Demzufolge besitzen in der Ausführungsform der Fig. 3, entsprechend jedes Bits des digitalen Acht-Bit-Signals, die Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; Referenzkapazitäten 2&sup0;- bis 2&sup7;-mal jeweils, und Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Aufladung zu den Kondensatoren in Abhängigkeit von der Bit-Information des digitalen Eingangssignals sind vorgesehen, so daß die elektrische Ladung entsprechend zu dem numerischen Wert ausgedrückt durch das digitale Eingangssignal, in den Kondensatoren aufgeladen wird, und die Ausgangsspannung proportional zu der gespeicherten, elektrischen Ladung wird durch den Verstärker erhalten, wodurch eine erforderliche Ausgangsspannung erhalten wird. Dies bedeutet, daß eine notwendige Spannung ohne Einstellen vieler Referenzspannungen erzeugt werden kann. Deshalb kann gemäß dem LCD-Steuersystem, bei dem der Ausgangsschaltkreis, der in Fig. 3 dargestellt ist, eingesetzt ist, die Zahl der Verdrahtungen wesentlich reduziert werden.
Wie hier beschrieben ist, besitzt das LCD-Steuersystem, das den Ausgangsschaltkreis in der Ausführungsform der Fig. 3 besitzt, n Kondensatoren, die parallel verbunden sind, die unterschiedliche Kapazitäten besitzen, die von 2 in der Potenz von 0 bis 2 bis zu der Potenz von (n-1) von (2&sup0;- bis 2n-1-mal so groß wie die Referenzkapazität) (n: eine positive, integrale Zahl) reichen, und jeder Kondensator ist mit n Schaltern zum Ein- oder Ausschalten der Aufladung oder Entladung elektrischer Ladung versehen, und deshalb wird durch Ein- oder Ausschalten der n Schalter in Abhängigkeit von der Bit-Information eines digitalen Signals die elektrische Ladung entsprechend zu dem digitalen Eingangssignal in den Kondensatoren gespeichert. Wenn die Spannung, die durch die gespeicherte, elektrische Ladung erzeugt wird, in den Verstärker zugeführt wird, wird die Ausgangsspannung entsprechend dem digitalen Eingangsignal erhalten. Demzufolge kann in dem LCD-Steuersystem, das den Ausgangsschaltkreis in der Ausführungsform in Fig. 3 besitzt, eine notwendige Spannung erzeugt werden, ohne daß viele Referenzspannungen eingestellt werden müssen. Deshalb kann eine Zahl der Verdrahtungen und eine Zahl der Schaltkreise in dem LCD-Steuersystem eingespart werden. Unter Bezugnahme nun auf Fig. 4 wird eine dritte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer aufweist, zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung nachfolgend beschrieben.
In dem Ausgangsschaltkreis in Fig. 4 werden zwei Referenzeingangsspannungen von einer Energieversorgung +Vref16 und einer Energieversorgung +Vref9 zugeführt, und die Potentialdifferenz zwischen der Energieversorgung -Vref und der Energieversorgung -Vref16 beträgt 1/16 der Potentialdifferenz zwischen der Energieversorgung -Vref und der Energieversorgung +Vref. Der Ausgangsschaltkreis der Ausführungsform weist acht Kondensatoren CP&sub0; CP&sub1;, ..., CP&sub7;, die parallel verbunden sind, und einen negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; auf. Die Kondensatoren CP&sub0; CP&sub1;, ..., CP&sub7; bestehen aus einem Satz von vier Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; und einem Satz aus anderen vier Kondensatoren CP&sub4; bis CP 7. Die Kapazität der Kondensatoren CP&sub0; und CP&sub4; ist die Referenzkapazität C, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub1; und CP&sub5; ist 2 X C, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub2; und CP&sub6; ist 4 X C, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub3; und CP&sub7; ist 8 X C und die Kapazität des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; ist 16 X C. In der Ausführungsform sind darüberhinaus die Elektroden der positiven Seite mit den Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; mit der Referenzeingangsspannung (Energieversorgung) +Vref&sub1;&sub6; über Aufladungsschalter SWA&sub0; bis SWA&sub3; und digitale Eingangsschalter SW&sub0; bis SW&sub3; verbunden, und die Elektroden der positiven Seite der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; sind mit der Referenzeingangsspannung (Energieversorgung) +Vref über Aufladungsschalter SWA&sub4; bis SWA&sub7; und digitale Eingangsschalter SW&sub4; bis SW&sub7; verbunden. Der Aufbau der anderen Teile ist derselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis in der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, und die entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen identifiziert.
Die Betriebsweise eines so aufgebauten Ausgangsschaltkreises des LCD-Steuersystems wird nachfolgend erläutert. Zu Beginn werden die Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;,..., SWB&sub8; in einen EIN-Zustand versetzt. Demzufolge wird der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 negativ zurück zu dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 über den Entladungsschalter SWB&sub8; und den negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; geführt. Durch eine solche negative Rückführung wird die Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem nicht invertierenden Eingangsanschluß B die Offset-Spannung Voff, wie dies in der Formel (15) dargestellt ist.
Voff = (Potential des nicht-invertierenden Eingangsanschlusses B des Operationsverstärkers 41) - (Potential des invertierenden Eingangsanschlusses A des Operationsverstärkers 41) ... (15)
Die Potentialdifferenz zwischen den positiven und den negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; ist auch gleich zu der Offset-Spannung. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die elektrische Ladungsmenge QDCn, die in den Kondensatoren CP&sub0; CP&sub1;, CP&sub7; aufgeladen ist,
QDcn=2n X C X Voff [n = 0 bis 3]
QDcn=2n-4 X C X Voff [n = 4 bis 7] ... (16)
Demzufolge wird ein digitales Acht-Bit-Eingangssignal in die digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; zu geführt, und entsprechend zu jedem Bit des digitalen Signals werden die digitalen Eingangsschalter SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub7; in einen EIN-Zustand oder einen AUS-Zustand versetzt. Das signifikanteste Bit (MSB) des digitalen Eingangssignals entspricht dem digitalen Eingangsschalter SW&sub7; und das am wenigsten signifikanteste Bit (LSB) des digitalen Eingangssignals entspricht dem digitalen Eingangsschalter SW&sub0;.
Nach Einstellen aller Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; in den AUS-Zustand werden alle der Aufladungsschalter SW&sub0;, SWA&sub1;,..., SW&sub8; in einen EIN-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist die elektrische Ladung Qccn, die in den Kondensatoren aufgeladen ist, die mit den Schaltern verbunden sind, die in einen EIN-Zustand von den digitalen Eingangsschaltern SW&sub0;, SW&sub1;, ..., SW&sub1; eingestellt sind, wie folgt
Q = 2n X C X (((+Vref)-(-Vref))/16+Voff [n = 0 bis 3]
Q = 2n-4 X C X ((+Vref)-(-Vref)+Voff) [n = 4 bis 7] ... (17)
Daneben wird, da der Aufladungsschalter SWA&sub9; in einen EIN-Zustand versetzt ist, eine Offset-Spannung Voff zu dem Kondensator CP&sub8; zu geführt, wie dies in der Formel (18) dargestellt ist.
VCP&sub8; =Voff ... (18)
Deshalb ist die elektrische Ladung QCP8, die in dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; gespeichert ist, so, wie dies in der Formel (19) dargestellt ist.
QCP8=16 X C X Voff ... (19)
Als nächstes werden, nach Einstellen aller Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub9; in den AUS-Zustand, alle der Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; in einen EIN- Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird wieder, da der Ausgang Y des Operationsverstärkers 41 negativ zurück zu dem invertierenden Eingangsanschluß A über den Entladungsschalter SWB&sub8; und den negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; zurückgeführt wird, die Potentialdifferenz zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B gleich zu der Offset-Spannung Voff. Zu derselben Zeit wird die Potentialdifferenz zwischen den positiven und negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; gleich zu der Offset-Spannung Voff. Zu diesem Zeitpunkt werden die elektrischen Ladungen, die sich von den negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; bewegen, an der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; gesammelt. Die elektrische Ladungsmenge ΔQCP8, die sich zu der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; bewegt, ist wie folgt, die den numerischen Wert der Bit-Information 0 oder 1 des digitalen Eingangssignals als bitn ausdrückt.
ΔQCP8 = (1/16 X (1 bit0+2 bit1+4 bit2+8 bit3) X C X ((+ Vref)-(-Vref))+(1 bit4+2 bit5+4 bit6+8 bit7) X C X ((+ Vref-(-Vref)) = (((1 bit0+2 bit1+4 bit2+8 bit3) 116)+(1 bit4+2 bit5-+4 bit6+8 bit7)) X C X (+Vref)-(-Vref)) ... (20)
Zum Beispiel sind, wenn ein digitales Eingangssignal von "10110010" in binärer Schreibweise zugeführt wird, bit0, bit1, bit3 und bit6 0 (AUS-Zustand) und bit 1, bit4, bit5 und bit7 sind 1 (EIN-Zustand) und die elektrische Ladungsmenge ΔQCP8, die sich zu der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; zu diesem Zeitpunkt bewegt, wird aus der Formel (21) erhalten.
ΔQCP8 = (2/16+1+2+8) X C X ((+Vref)-(-Vref)) = (178/16) X C X ((+Vref)-(-Vref)) ... (21)
Zu diesem Zeitpunkt werden die elektrischen Ladungen derselben Menge der Ladungen, die bewegt werden sollen und entgegengesetzt in der Polarität sind, an der positiven Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; gesammelt. Das Potential der negativen Elektrode des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; ist dasselbe wie das Potential an dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 und es ist aus der Formel (15) wie folgt bekannt.
(Potential an der negativen Elektrode des Kondensators CP&sub8;) = (-Vref)-Voff ... (22)
Demzufolge wird, wenn die elektrischen Ladungen nicht durch die Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; bewegt werden, der Ausgang Vout des Ausgangsschaltkreises aus den Formeln (18) und (22) wie folgt berechnet,
Vout = (-Vref)-Voff +Voff = -Vref ... (23)
und wenn die elektrischen Ladungen bewegt werden, wie dies in der Formel (20) dargestellt ist, folgt, daß
Vout = (1/16) X ((1 bit0+2 bit1+4 bit2+8 bit3)/ 16
+1 bit4+ bit5+4 bit6+8 bit7) X ((+Vref)-(-Vref))+(-Vref) ... (24)
Wenn das binäre, digitale Signal "10110010" in dem Beispiel vorstehend eingegeben wird, ist der Ausgang
Vout = (178/256) X ((+Vref)-(-Vref)+(-Vref) ... (25)
Demzufolge bestehen gemäß der Ausführungsform in Fig. 4 Kondensatoren aus zwei Sätzen von Kondensatoren, die vier Kondensatoren aufweisen, deren Kapazität von 2&sup0; bis 2³ der spezifizierten Referenzkapazität reicht, und die zwei Sätze werden mit Spannungen von 2&sup0; und 2&supmin;&sup4; (1/16) der Referenzspannung +Vref versorgt, und deshalb wird durch Ein- oder Ausschalten der acht Schalter, die in den Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; vorgesehen sind, entsprechend der Bit-Information des digitalen Acht-Bit-Signals die elektrische Ladung entsprechend dem numerischen Wert, der durch das digitale Eingangssignal ausgedrückt wird, in den Kondensatoren gespeichert. Die Spannung proportional zu der gespeicherten, elektrischen Ladung wird durch den Operationsverstärker 41 erzeugt und eine Ausgangsspannung entsprechend dem digitalen Eingangssignal wird erhalten. Daneben kann durch die Ausbildung der Ausführungsform der gesamte Kapazitätswert der Kondensatoren zum Aufbau des Ausgangsschaltkreises auf etwa 1/11 derjenigen des Ausgangsschaltkreises in der zweiten Ausführungsform reduziert werden.
Wie hier erläutert ist, weist das LCD-Steuersystem, das den Ausgangsschaltkreis in Fig. 4 besitzt, n Kondensatoren auf, die aus m Sätzen bestehen, die eine unterschiedliche Kapazität besitzen, die von 2 mit der Potenz von 0 bis 2 bis zu der Potenz von (n-1) bis (2&sup0;- bis 2n-1-mal so groß wie) der spezifizierte Referenzkapazitätswert reicht (n: eine positive, integrale Zahl), und die Energieversorgungsgruppe zum Zuführen von Spannungen reicht von 2 mit der Potenz von (-n) X 0 bis 2 mit der Potenz von (-n) X (m-1) bis [2(-n)x0- bis 2(-n)(m-1)-mal so groß wie] der spezfizierten Referenzspannung zu m Sätzen (n, m: positive, integrale Zahlen), und deshalb wird durch Ein- oder Ausschalten der n X m Schalter, die in den Kondensatoren angeordnet sind, auf der Basis der Bit-Information des digitalen Signals die elektrische Ladung entsprechend dem digitalen Eingangssignal in den Kondensatoren gespeichert. Die Spannung proportional zu der gespeicherten, elektrischen Ladung wird durch den Verstärker erzeugt und eine Ausgangsspannung entsprechend dem digitalen Eingangssignal wird erhalten, ohne daß man viele Referenzspannungen einstellen muß. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform die Zahl der Verdrahtungen und die Zahl der Schaltkreise in dem LCD-Steuersystem reduziert werden.
Eine vierte Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Der Ausgangsschaltkreis in Fig. 5 besitzt acht Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7;, die parallel verbunden sind, einen negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; und einen teilenden Kondensator CP&sub9;. Die Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; bestehen aus einem Satz, der aus vier Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; aufgebaut ist, und dem anderen Satz, der aus vier Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; aufgebaut ist. Diese Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; entsprechen jedem Bit des digitalen Acht-Bit-Signals, und in der Ausführungsform in Fig. 5 entsprechen die Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; den niedrigeren vier Bits und die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; den oberen vier Bits.
Der teilende Kondensator CP&sub9; ist in Serie mit einem Satz Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; verbunden und teilt die Spannung, die durch die Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; erzeugt ist entsprechend den unteren vier Bits. Der teilende Kondensator CP&sub9; ist parallel zu dem anderen Satz der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; verbunden.
Die Kapazität der Kondensatoren CP&sub0; und CP&sub4; ist die Referenzkapazität C, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub1; und CP&sub5; ist 2 XC, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub2; und CP&sub6; ist 4 X C, die Kapazität der Kondensatoren CP&sub3; und CP&sub7; ist 8 XC, die Kapazität des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; ist 16 X C und die Kapazität des teilenden Kondensators CP&sub9; ist die Referenzkapazität C.
Die Elektroden der negativen Seite der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3;, die den unteren vier Bits entsprechen, sind mit den Elektroden der positiven Seite des teilenden Kondensators CP&sub9; verbunden, und die Elektrode der negataiven Seite des teilenden Kondensators CP&sub9; und die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; die den oberen vier Bits entsprechen, sind mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 41 verbunden.
Die Elektroden der positiven Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; sind mit der Energieversorgung -Vref zur Zuführung einer Referenzeingangsspannung über Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;,..., SWB&sub7; verbunden, die in Abhängigkeit von den Bit-Daten des digitalen Signals ein- oder ausgeschaltet sind, und sind in ähnlicher Weise mit der Energieversorgung +Vref zum Zuführen einer Referenzeingangsspannung über Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; verbunden, die in Abhängigkeit von den Bit-Daten des digitalen Signals ein- oder ausgeschaltet werden.
Ein Abtastschaltkreis ist aus den Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, .., CP&sub7;, Aufladungsschaltern SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; und Entladungsschaltern SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub7; verbunden, während ein DA-Umsetzer aus dem Operationsverstärker 41 und dem negativen Rückkopplungskondensator 8 aufgebaut ist.
Die Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;,..., SWA&sub1; sind in einen EIN-Zustand versetzt, wenn die Eingangsspannung abgetastet wird. Die Schalter sind aus den Aufladungsschaltern SWA&sub0;, SWA&sub1;,..., SWA&sub7; und den Entladungsschaltern SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub7; aufgebaut.
Der andere Aufbau ist derselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis, der in Fig. 4 dargstellt ist, und die entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen identifiziert. Zum Zweck der Vereinfachung der Erläuterung wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist, angenommen, daß das Potential an den Elektroden der negativen Seite der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; V&sub1; ist und das Potential an den Elektroden der negativen Seite des teilenden Kondensators CP&sub9; und der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; V&sub2; ist.
Die Betriebsweise eines so aufgebauten Ausgangsschaltkreises des LCD-Steuersystems wird nachfolgend beschrieben.
Der Operationsverstärker 41 funktioniert so, daß der invertierende und der nicht-invertierende Eingangsanschluß A, B immer auf einem identischen Potential sein können und deshalb sind in dem stationären Zustand der invertierende und der nicht-invertierende Eingangsanschluß A, B auf der Referenzeingangsspannung Vref Deshalb wird die Referenzeingangsspannung -Vref auch an die negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub4; bisc P&sub7; entsprechend den oberen vier Bits angelegt.
Andererseits wird die Referenzeingangsspannung -Vref, die an dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 erscheint, durch die parallele Kapazität der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits und dem teilenden Kondensator CP&sub9; geteilt, und das Potential V&sub1; wird an die negativen Elektroden der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits angelegt.
In diesem Zustand sind, in Abhängigkeit von dem spezifizierten, digitalen Eingangssignal, zum Beispiel die Aufladungsschalter SW&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; in einen EIN-Zustand versetzt, und zur gleichen Zeit sind die Aufladungsschalter SWA&sub8;, SWA&sub9; in einen EIN-Zustand versetzt, und alle Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; sind in einen AUS-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Potential von Vref zu beiden Enden des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; zugeführt.
Andererseits wird die Referenzeingangsspannung +Vref zu den positiven Elektroden der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend zu den oberen vier Bits über die Aufladungsschalter SWA&sub4;, ..., SWA&sub7; zugeführt. Als Folge werden die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; aufgeladen. Dies ist der Zustand einer Abtastung in Abhängigkeit von dem digitalen Eingangssignal.
Als nächstes werden, wenn die Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub9; in einen AUS-Zustand versetzt werden und die Entladungsschalter SWB&sub4;,..., SWB&sub8; in einen EIN-Zustand versetzt werden, die elektrische Ladung, die in den Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; gespeichert sind, zu dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; bewegt. Die Spannung, die als Folge dieser Bewegung der elektrischen Ladungen erzeugt ist, wird als der Ausgang Vout über den Entladungsschalter SWB&sub8; zu geführt. Als Folge ändert sich die Spannung des Ausgangs Vout, die bis dahin die Referenzeingangsspannung Vref war, zu der Spannung entsprechend der elektrischen Ladungen, die in dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; gespeichert sind. Diese Spannung hängt von dem digitalen Eingangssignal ab und dadurch ist im wesentlichen eine Digital-Analog-Wandlung bzw. -Umsetzung bewirkt worden.
Vorstehend ist ein Fall einer gleichzeitigen Aufladung der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend den oberen vier Bits dargestellt, allerdings ist dies dasselbe, wenn ein anderes, digitales Signal zugeführt wird. Zum Beispiel wird, wenn ein digitales Signal, um irgendeinen der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits aufzuladen, zugeführt wird, anstelle der Referenzeingangsspannung Vref, eine Aufladung auf der Basis des geteilten Potentials V&sub1; bewirkt und die grundsätzlichen Abtastungs- und Verstärkungswirkungen sind ziemlich dieselben.
Demzufolge wird in dem Ausgangsschaltkreis, der einen Digital-Analog-Umsetzer in Fig. 5 aufweist, die Auflösung von 1/16 durch die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend den oberen vier Bits realisiert und die Auflösung von 1/256 wird durch die Kondensatoren CP&sub0; bisc CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits realisiert.
Die Digital-Analog-Wandlungswirkung des Digital-Analog-Wandlers bzw. - Umsetzers in Fig. 5 wird praktisch anhand der nachfolgenden, numerischen Ausdrücke erläutert.
Zunächst wird die elektrische Ladung an den Elektroden der negativen Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, CP&sub2;, CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits und des teilenden Kondensators CP&sub9; numerisch ausgedrückt, und zwar unter der Annahme, daß eine Ladung K (Coulomb) vorhanden ist, so daß sie nicht neutralisiert ist. Hier folgt, unter der Annahme, daß das Potential der Elektrode der positiven Seite des Kondensators CPn VCPn ist, daß
K = C X (VCP0-V&sub1;)+2 X C X (VCP1-V&sub1;)+4 X C X (VCP2-V&sub1;) +8 X C X (VCP3-V&sub1;)+C X (V&sub2;-V&sub2;) K/C = VCP0+2 X VCP1+4 X VCP2+8 X V CP3-16 X V&sub1;+V&sub2; ... (26)
Nach zunächst Einstellen der Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; in einen AUS- Zustand werden die Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;,..., SWA&sub9; in einen EIN-Zustand versetzt. Als Folge wird VCPO bis VCP7 +Vref. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Aufladungsschalter SWA&sub8; in einem EIN-Zustand und der Ausgang Y (Ausgang Vout) des Operationsverstärkers 41 wird negativ zurück zu dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 über den Aufladungsschalter SWA&sub8; geführt, und deshalb wird das Potential V&sub2; wie folgt, in Bezug auf die Offset-Spannung Voff, die zwischen dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B und dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 erzeugt ist.
V&sub2; = (-Vref)-Voff ... (27)
Andererseits wird das geteilte Potential V&sub1; an der Elektrode der negativen Seite der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; wie folgt aus den Formeln (26) und (27):
K/C = (+Vref)+2 X (+Vref)+4 X (+Vref)+8 X (+ Vref)-16 X V&sub1;+(Vref)-Voff V&sub1; (15 X (+Vref)+(Vref)-Voff-K/C)/16 ... (28)
Zu diesem Zeitpunkt wird, da der Aufladungsschalter SWA&sub9; in den EIN-Zustand versetzt ist, die Elektrode der positiven Seite des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; mit dem Referenzeingangspotential (Energieversorgung)-Vref verbunden und eine Offset- Spannung Voff wird zu dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; zugeführt, wie dies in der Formel (29) dargestellt ist. Deshalb ist die Spannung VCP8 an beiden Enden des negativen Rückkopplungskondensators CP8
VCP8 = Voff ... (29)
Dann wird, nach Einstellen der Aufladungsschalter SWA&sub8; und SWA&sub9; in einen AUS-Zustand, der Entladungsschalter SWB&sub8; in einen EIN-Zustand versetzt und ein EIN- oder AUS-Zustand wird für die Aufladungsschalter SWA&sub8;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; und die Entladungsschalter SWB&sub8;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub7; entsprechend den Bits auf der Basis der Bit-Informationen des digitalen Acht-Bit-Eingangssignals eingestellt. Das signifikanteste Bit (MSB) des digitalen Ausgangs entspricht dem Aufladungsschalter SWA&sub7; und dem Entladungsschalter SWB&sub7; und das am wenigsten signifikanteste Bit (LSB) entspricht dem Aufladungsschalter SWA&sub0; und dem Aufladungsschalter SWB&sub8;.
Zum Beispiel wird, wenn das Bit n list, der Aufladungsschalter SWAn in einen AUS- Zustand versetzt und der Entladungsschalter SWBn wird in einen EIN-Zustand versetzt. Wenn Bit n 0 ist, wird der Aufladungsschalter SWAn in einen EIN-Zustand versetzt und der Entladungsschalter SWBn wird in einen AUS-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Potential V&sub1; wie folgt erhalten, unter der Annahme, daß jedes Bit des digitalen Acht-Bit-Eingangssignals bit0 (LSB) bis bit7 (MSB) ist, und seine invertierten Daten Nbit0 (LSB) bis Nbit7 (MSB) sind:
K/C = ((+Vref) X Nbit0+(-Vref) X bit0)+2 X ((+Vref) X Nbit1 +(-Vref) X bit1)+4 X ((+Vref) X Nbit2+(-Vref) X bit2) +8 X ((+Vref) X Nbit3+(-Vref)Xbit3)-16 X V&sub1; +(-Vref)-Voff
K/C = (+Vref) X (Nbit0+2 X Nbit1+4 X Nbit 2+8 X Nbit3) +(Vref) X (bit0+2 X bit1+4 X bit+8 X bit3)-16 X V1+(Vref)-Voff
V1 = ((+Vref) X (Nbit0+2 X Nbit1+4 X Nbit+8 X Nbit3) +(-Vref) X (bit0+2 X bit1+4 X bit2+8 X bit3) +(-Vref)+Voff - K/C)/16 ... (30)
Da der Operationsverstärker 41 negativ zurückgeführt wird, wird eine Potentialdifferenz entsprechend einer Offset-Spannung, die in der Formel (31) dargestellt ist, zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B erzeugt.
Voff = (Potential des nicht-invertierenden Eingangsanschlusses B des Operationsverstärkers 41) - (Potential des invertierenden Eingangsanschlusses A des Operationsverstärkers 41) ... (31)
Deshalb ist das Potential V&sub2; dasselbe wie in Formel (27):
V&sub2; = (-Vref)-Voff ... (32)
Demgemäß wird, wenn die Spannung, die zu den Spannungen VCP0 bis VCP7 angelegt sind, die an die Elektrode der positiven Seite der Kondensatoren CP&sub0;, CP&sub1;, ..., CP&sub7; angelegt sind, von +Vref zu Vref geändert, die elektrische Ladung an den Elektroden der negativen Seite des teilenden Kondensators CP&sub9; und der Kondensatoren CP&sub4;, CP&sub5;, CP&sub6;, CP&sub7;, entsprechend zu den oberen vier Bits, zu der Elektrode der negativen Seite des negativen Rückkopplungskondensators CP&sub8; bewegt. Die elektrische Ladungsmenge ΔQCPn, die sich von diesen Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; bewegt, ist
ΔQCPn = 2n-4 X C X ((+Vref)-(-Vref) X bitn [n = 4 bis 7] ... (33)
Die Formel (33) dient dazu, die oberen vier Bits auszudrücken.
Die elektrische Ladungsmenge ΔQCP9, die sich von dem teilenden Kondensator CP&sub9; aus bewegt, ist
ΔQCP9 = -(C1/6) X ((-Vref) X (1 bit0+2 bit1+4 bit 2+8 bit3) +(Vref) X (1 Nbit0+2 Nbit1+4 Nbit2+8 Nbit3-15)) ... (34)
Die Formel (34) dient dazu, die unteren vier Bits auszudrücken.
Unter der Annahme, daß alle Bits des digitalen Eingangssignals 0 sind, ist die elektrische Ladungsmenge ΔQCPB8, die sich zu dem negativen Rückkopplungskondensator CP&sub8; bewegt, wie folgt aus den Formeln (33) und (34) bekannt:
ΔQCP8 = 0 ... (35)
Deshalb ist aus den Formeln (29) und (32) der Ausgang Vout von dem Operationsverstärker 41
Vout = -Vref ... (36)
Zum Beispiel sind, wenn ein digitales Eingangssignal von "10110010" in einer binären Schreibweise zugeführt wird, bit0, Nbit1, bit2, bit3, Nbit4, Nbit5, bit6 und Nbit7 0, und Nbit0, bit1, Nbit2, Nbit3, bit4, bit5, Nbit6 und bit7 sind 1 und der Ausgang Vout von dem Operationsverstärker 41 ist aufgrund der Formeln (33) und (34) wie folgt:
Vout = -((-Vref) X (0+2 X 1+4 X 0+8 X 0) +(+Vref) X (1+2 X 0+4 X 1+8 X 1-15))/256 +(((+Vref)-(-Vref)) X 1 +2 X ((+Vref)-(-Vref)) X 1 +4 X ((+Vref)-(Vref)) X +8 X ((+Vref)-(-Vref) X 1)116+(-Vref) = ((+Vref)-(-Vref) X 178/256+(-Vref) ... (37)
Auf diese Weise wird die Spannung entsprechend dem digitalen Eingangssignal in dem Ausgang Vout erhalten und eine Digital-Analog-Wandlung wird bewirkt.
Demzufolge wird gemäß der Ausführungsform in Fig. 5, die einen teilenden Kondensator CP&sub9; aufweist, der in Serie mit einem Satz Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits des digitalen Signals verbunden ist und parallel zu einem Satz Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend den oberen vier Bits verbunden ist, die elektrische Ladung, die in dem Satz Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; entsprechend den unteren vier Bits gespeichert ist, in dem teilenden Kondensator CP&sub9; verteilt, und die Spannung proportional zu der gespeicherten, elektrischen Ladung in dem teilenden Kondensator CP&sub9; und dem Satz Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend den oberen vier Bits wird durch den Operationsverstärker 41 erzeugt. Darüberhinaus wird die Zahl der Schalter und die Kapazität in der Ausführungsform entsprechend wie an dem Ausgang in der dritten Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, reduziert, während die Referenzenergieversorgung nicht die Energieversorgung von +Vref16 erfordert, wie sie in der vierten Ausführungsform verwendet wird, und es ist möglich, mit zwei Referenzspannungen zu arbeiten.
Wie hier beschrieben ist, weist das LCD-Steuersystem, das den Ausgangsschaltkreis der Ausführungsform in Fig. 5 besitzt, (m-1) teilende Kondensatoren auf, die in Serie mit den Kondensatoren in jedem Satz, ausschließlich des Satzes entsprechend den signifikantesten n Bits des digitalen Signals, verbunden sind, und in Serie zu den Kondensatoren des Satzes entsprechend zu den nächsten, signifikanten n Bits verbunden sind, und deshalb wird die elektrische Ladung, die in den Kondensatoren in dem Satz gespeichert ist, ausschließlich des Satzes entsprechend den signifikantesten n Bits, in der elektrischen Ladung des teilenden Kondensators verteilt. Die Spannung proportional zu den gespeicherten, elektrischen Ladungen in den teilenden Kondensatoren und den Kondensatoren des Satzes entsprechend den signifikantesten n Bits wird durch den Operationsverstärker erzeugt, und eine Ausgangsspannung entsprechend dem digitalen Eingangssignal kann erhalten werden, ohne daß viele Referenzspannungen, wie nach dem Stand der Technik, eingestellt werden müssen. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform die Zahl der Verdrahtungen und die Zahl der Schaltkreise in dem LCD-Steuersystem reduziert werden.
Eine fünfte Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
Um die Kondensatoren der DA-Umsetzer bzw. -Wandler des kapazitiven Typs, die in den Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellt sind, zu inspizieren, wird die Inspektionsgenauigkeit von 2 zu der n-ten Potenz erhoben (n: eine positive, integrale Zahl), in Abhängigkeit von der Erhöhung der Zahl der Bits, benötigt. Demgemäß ist, wenn die Zahl der Bits besonders groß in einem digitalen Signal ist, ein lnspektionsgerät mit einer extrem hohen lnspektionspräzision erforderlich.
Der Ausgangsschaltkreis in Fig. 6 ist dazu vorgesehen, ein solches Problem zu lösen, und dient dazu, ein LCD-Steuersystem zu liefern, das zum Inspizieren von Kondensatoren entsprechend allen Bits eines digitalen Eingangssignals unter Verwendung eines Inspektionsgeräts einer relativ niedrigen Inspektionspräzision geeignet ist.
In Fig. 6 ist ein Testschalter SWT zwischen beiden Enden eines teilenden Kondensators CP&sub9; verbunden. Der weitere Aufbau ist derselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis in der vierten Ausführungsform, die in Fig. 5 dargestellt ist, und die entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
In dem so aufgebauten LCD-Steuersystem wird dessen Betriebsweise nachfolgend beschrieben.
Zu dem Zeitpunkt einer Digital-Analog-Wandlung wird der Testschalter SWT in einen AUS-Zustand versetzt und die Betriebsweise des Digital-Analog-Wandlers ist dieselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis in der vierten Ausführungsform, die in Fig. 5 dargestellt ist, und deren Erläuterung wird weggelassen.
Die Inspektion des LCD-Steuersystems wird erläutert.
Die Inspektion wird, mit dem Tester (nicht dargestellt) mit dem Ausgang Vout verbunden, durch Messen des Ausgangs Vout durch Ein- oder Ausschalten der Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;, ..., SWA&sub7; und den Entladungsschaltern SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; ausgeführt.
Das LCD-Steuersystem in Fig. 6 ist dazu vorgesehen, das digitale Acht-Bit-Signal in ein analoges Signal zu wandeln und es ist deshalb notwendig, die Ausgangsspannung, unter einer Präzision von 1/256 der Referenzeingangsspannung, in Abhängigkeit von dem EIN- oder AUS-Zustand der Aufladungsschalter SWA&sub0;, SWA&sub1;,..., SWA&sub7; und der Entladungsschalter SWB&sub0;, SWB&sub1;, ..., SWB&sub8; zu messen. Das bedeutet, daß es, wie für die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; entsprechend zu den oberen vier Bits, ausreichend ist, die Änderungen der Ausgangsspannung bei einer Präzision von 1/16 der Referenzeingangsspannung zu messen. Zum Beispiel wird, wenn die Referenzeingangsspannung 5 (V) ist, die Präzision von 5/16 (V), das bedeutet etwa 300 mV, benötigt. Wie für die Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3;, entsprechend zu den unteren vier Bits, wird eine Präzision für ihre weiteren 1/16 benötigt.
Einige der analogen Tester besitzen eine Präzision von etwa 10 mV, und mit solchen analogen Testern können die DA-Umsetzer, die in den Fig. 2 bis 5 dargestellt sind, ausreichend inspiziert werden. Allgemein besitzen allerdings analoge Tester nur einige Anschlüsse und sie sind nicht für eine Inspektion von DA-Umsetzern geeignet, die mehr als 100 Anschlüsse besitzen. Dennoch sind analoge Tester sehr teuer.
Andererseits besitzen digitale Tester allgemein etwa 200 Anschlüsse und sind demzufolge für eine Inspektion von DA-Umsetzern geeignet. Allerdings beträgt die Präzision digitaler Tester etwa 50 mV, im besten Fall.
Deshalb können die Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; der oberen vier Bits, die eine Präzision von nur etwa 300 mV erfordern, ausreichend durch digitale Tester mit einer Präzision von etwa 50 mV gemessen werden, allerdings können die Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; der unteren vier Bits, die eine Präzision von ihrem 1/16 erfordern, nicht durch die digitalen Tester, die eine Präzision von nur 50 mV besitzen, gemessen werden.
In der Ausführungsform wird dementsprechend, wenn die Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; der unteren vier Bits getestet werden, der Testschalter SWT in einen EIN-Zustand versetzt und die beiden Enden des teilenden Kondensators CP&sub9; werden kurzgeschlossen.
Auf diese Art und Weise ist das verbindungsmäßige Verhältnis der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; der unteren vier Bits mit dem Operationsverstärker 41 dasselbe wie die verbindungsmäßige Beziehung der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; der oberen vier Bits zu dem Operationsverstärker 41. Deshalb beträgt die Änderung des Ausgangs Vout aufgrund der Kondensatoren CP&sub0; bis CP&sub3; der unteren vier Bits etwa 300 mV, dasselbe wie die Änderung des Ausgangs Vout aufgrund der Kondensatoren CP&sub4; bis CP&sub7; der oberen vier Bits. Als eine Folge ist es ausreichend, mit einem digitalen Tester zu messen, der eine Präzision von etwa 50 mV besitzt.
Demzufolge ist in der Ausführungsform, die in Fig. 6 dargestellt ist, ein Abtastschaltkreis aus mehreren ersten Kondensatoren, entsprechend zu jedem unteren Bit des digitalen Eingangssignals, mehreren zweiten Kondensatoren, entsprechend zu jedem oberen Bit eines digitalen Eingangssignals, mehreren Schaltern, die in Abhängigkeit von dem digitalen Eingangssignal ein- und ausgeschaltet werden und eine Aufladung und Entladung der Kondensatoren der ersten und zweiten Kondensatoren steuern, und einem teilenden Kondensator, der zwischen einem gemeinsamen Knoten der ersten Kondensatoren und einem gemeinsamen Knoten der zweiten Kondensatoren verbunden ist, aufgebaut, und die Spannung entsprechend der elektrischen Ladungsmenge, die an dem gemeinsamen Knoten der zweiten kondensatoren erscheint, wird durch den Verstärker verstärkt und als analoges Signal zugeführt, und ein Schalter ist parallel zu dem teilenden Kondensator verbunden.
In diesem Aufbau kann, wie auch für die ersten Kondensatoren entsprechend den unteren Bits, die verbindungsmäßige Beziehung entsprechend wie bei den zweiten Kondensatoren entsprechend den oberen Bits durch Einschalten des Schalters, der parallel zu dem teilenden Kondensator verbunden ist, und Kurzschließen der beiden Enden des teilenden Kondensators eingestellt werden. Dementsprechend ist es möglich unter derselben Präzision wie bei den zweiten Kondensatoren entsprechend zu den oberen Bits zu inspizieren. Deshalb können die Kondensatoren entsprechend zu allen Bits unter Verwendung eines lnspektionsgeräts einer relativ niedrigen Inspektionspräzision inspiziert werden.
Nachfolgend sind eine sechste und eine siebte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, dargestellt.
In dem Aufbau des DA-Umsetzers des kapazitiven Typs vorstehend ist der Betriebspunkt des Operationsverstärkers entweder bei dem Potential (+Vref) oder dem Potential (-Vref) und ist zu der Peripherie des dynamischen Bereichs des Operationsverstärkers vorgespannt Er ist demzufolge auf Fluktuationen der Versorgungsspannung hin anfällig und die Versorgungsspannungscharakteristika sind schlecht.
Die sechste und die siebte Ausführungsform der Erfindung sind dazu vorgesehen, das LCD-Steuersystem, das zum Lösen solcher Probleme in der Lage ist, zu präsentieren.
In der sechsten Ausführungsform werden die gegenseitig unterschiedlichen ersten und zweiten Potentiale selektiv zu einem Ende des Kondensators gemäß den digitalen Eingangsdaten zugeführt und das andere Ende des Kondensators wird mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden. Gleichzeitig wird ein Potential nahezu in der Mitte des ersten und des zweiten Potentials zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zugeführt und dasselbe Potential wie das erste oder das zweite Potential wird zu dem anderen Ende des Rückkopplungskondensators selektiv zugeführt, von dem ein Ende mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist.
In dem LCD-Steuersystem der siebten Ausführungsform werden die gegenseitig unterschiedlichen ersten und zweiten Potentiale und ein drittes Potential nahezu in der Mitte des ersten und des zweiten Potentials selektiv zu einem Ende des Kondensators gemäß den digitalen Eingangsdaten zugeführt und das andere Ende des Kondensators ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden, und ein gleiches Potential wie das dritte Potential wird zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zugeführt und ein Rückkopplungskondensator ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden.
In diesem Aufbau kann der Betriebspunkt des Operationsverstärkers auf einer Mitteispannung des ersten und des zweiten Potentials eingestellt werden und der Operationsverstärker kann nahezu in der Mitte seines dynamischen Bereichs betrieben werden. Als Folge kann das LCD-Steuersystem widerstandsfähig auf Fluktuationen der Versorgungsspannung hin und exzellent in den Versorgungsspannungscharakteristikaerhalten werden.
Unter Bezugnahme nun auf die Fig. 7 und 8 werden die sechste und die siebte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD- Steuersystems der Erfindung aufweist, im Detail nachfolgend beschrieben.
Fig. 7 zeigt ein strukturelles Diagramm, das den Ausgangsschaltkreis in der sechsten Ausführungsform des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt. In Fig. 7 wird, wenn sich jeder analoge Schalter SWA oder SWB in einem EIN-Zustand befindet, jedes Potential Vina oder Vinb zu einem Ende des Kondensators CA zugeführt. Es wird hier angenommen, daß das Potential Vina niedriger als das Potential Vinb ist.
Das andere Ende des Kondensators CA ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 41 über einen Knoten, an dem ein Potential VB auftritt, verbunden. Der nicht-invertierende Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 ist mit einem Potential VC verbunden.
Ein Ende des Rückkopplungskondensators CB ist mit einem analogen SWE des invertierenden Eingangsanschlusses A des Operationsverstärkers 41 verbunden. Ein analoger Schalter SWF ist zwischen einem invertierenden Eingangsanschluß A und einem Ausgangsanschluß Vout des Operationsverstärkers 41 verbunden. Ein analoger Schalter SWE ist zwischen dem anderen Ende des Rückkopplungskondensators CB und dem Ausgangsanschluß Vout verbunden. Wenn ein analoger Schalter SWD in einen EIN-Zustand versetzt wird, wird das Potential VD zu dem Rückkopplungskondensator CB zugeführt.
In Bezug auf den DA-Umsetzer des kapazitiven Typs, der in dem so aufgebauten LCD- Steuersystem der Fig. 7 eingesetzt wird, wird dessen Betriebsweise nachfolgend beschrieben. Es ist vorausgesetzt, daß, wie in der Formel (38) dargestellt ist, das Potential VD dahingehend angenommen wird, daß es dasselbe wie das Potential Vinb ist, und das Potential VC liegt in der Mitte zwischen dem Potential Vina und dem Potential Vinb.
Potential VD = Potential Vinb
Potential VC = [Potential Vinb+Potential Vina}/2 ... (38)
Die Betriebsweise des DA-Umsetzers des kapazitiven Typs besteht aus dem Aufladungszyklus der elektrischen Ladungen in den Kondensator CA und dem Aufladungszyklus der Bewegung der elektrischen Ladungen von dem Kondensator CA zu dem Rückkopplungskondensator CB und der darauffolgenden Ausgabe der analogen Spannung von dem Ausgangsanschluß Vout.
Zuerst sind in dem Aufladungszyklus der analoge Schalter SWA, der analoge Schalter SWF und der analoge Schalter SWD in einem EIN-Zustand, während der analoge Schalter SWB und der analoge Schalter SWE in einem AUS-Zustand sind. Demgemäß ist das Potential VA gleich zu dem Potential Vina. Durch die Wirkung des Operationsverstärkers 41 werden das Potential VB und das Potential des Ausgangsanschlusses Vout gleich zu dem Potential VC. Zu diesem Zeitpunkt sind die Potentiale an jedem Ende des Kondensators CA das Potential VA und das Potential VB jeweils und die nachfolgende Beziehung wird eingerichtet.
(Potentialdifferenz des Kondensators CA) = (Potential Vina - Potential VB) ... (39)
In ähnlicher Weise wie für den Rückkopplungskondensator CB ist, da die Potentiale an jedem Ende das Potential VD jeweils sind, deren Beziehung so, wie dies in Formel (40) dargestellt ist.
(Potentialdifferenz des Kondensators CB) = Potential VD - Potential VB) = (Potential Vinb - Potential VB) ... (40)
Als nächstes werden in dem Aufladungszyklus der Aufladungsschalter SWF und der analoge Schalter SWD in einen AUS-Zustand versetzt, während der analoge Schalter SWE in einen EIN-Zustand versetzt wird. Wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, wird der analoge Schalter SWB in den EIN-Zustand versetzt und der analoge Schalter SWA wird in den AUS-Zustand versetzt. Demgemäß ist das Potential VA gleich zu dem Potential Vinb und die Potentialdifferenz an beiden Enden des Kondensators CA ist so, wie es in der Formel (41) dargestellt ist.
(Potentialdifferenz des Kondensators CA) = (Potentail Vinb - Potential VB) ... (41)
Demgemäß werden die elektrischen Ladungen, die an der Elektrode der negativen Seite des Kondensators CA aufgeladen worden sind, zu dem Rückkopplungskondensator CB bewegt und die elektrischen Ladungen werden zu der Seite des Ausgangsanschlusses Vout (Elektrode der positiven Seite) des Rückkopplungskondensators CB in einer Art und Weise bewegt, um seine elektrische Ladungsbewegung aufzuheben. Die sich bewegende elektrische Ladungsmenge ΔQCB wird in Formel (42) ausgedrückt.
ΔQCB = [Potential Vinb - Potential Vina] X (Kapazität des Kondensators CA) ... (42)
Das Potential VB wird nicht geändert, da eine negative Rückkopplung an den Operationsverstärker 41 angelegt wird. Deshalb wird das Potential des Ausgangsanschlusses Vout, das als Folge einer Bewegung der elektrischen Ladungen produziert wird, so, wie dies in der Formel (43) dargestellt ist.
Potential des Ausgangsanschlusses Vout = Potential Vinb - Potential VB + Potential VB - [Potential Vinb - Potential Vina] X (Kapazität des Kondensators CA) 1 (Kapazität des Kondensators CB) = Potential Vinb - [Potential Vinb Potential Vina] X (Kapazität des Kondensators CA)/(Kapazität des Kondensators CB) ... (43)
Andererseits wird, wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, der analoge Schalter SWB in einen AUS-Zustand versetzt, und der analoge Schalter SWA wird in einen EIN-Zustand versetzt. Demgemäß werden die elektrischen Daten nicht in den Kondensator CA bewegt und das Potential des Ausgangsanschlusses Vout befindet sich in der Beziehung von
Potential des Ausgangsanschlusses Vout = Potential Vinb ... (44)
Die Potentialdifferenzen V&sub1;&submin;&sub8; des Ausgangsanschlusses Vout, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind und wenn sie 0 sind, ist
V&sub1;&submin;&sub0; = (Potential Vina - Potential Vinb) X (Kapazität des Kondensators CA)/(Kapazität des Kondensators CB) ... (45)
In der Ausführungsform in Fig. 7 wird das Potential VD anfänglich gleich dem Potential Vinb eingestellt, allerdings kann es in anderer Weise gleich zu dem Potential Vina eingestellt werden.
Demzufolge wird in der Ausführungsform der Fig. 7 der analoge Schalter SWE zwischen dem Ausgangsanschluß Vout des Operationsverstärkers 41 und dem anderen Ende des Rückkopplungskondensators CB verbunden und der analoge Schalter SWD wird zwischen dem Ausgangsanschluß Vout des Operationsverstärkers 41 und einem Ende des Rückkopplungskondensators CB verbunden, um so dasselbe Potential wie das Potential Vina oder das Potential Vinb zu beaufschlagen, und das Potential VC, das das Mittelpotential zwischen dem Potential Vina und dem Potential Vinb besitzt, wird zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 41 zugeführt. Deshalb kann der Betriebspunkt des Operationsverstärkers 41 an dem Mittelpotential des Potentials Vina und des Potentials Vinb eingestellt werden, das bedeutet nahe der Mitte des dynamischen Bereichs des Operationsverstärkers 41. Es ist demzufolge möglich, zu realisieren, daß das LCD-Steuersystem auf Fluktuationen der Versorgungsspannung hin widerstandsfähig ist und exzellent in den Versorgungsspannungscharakteristika ist.
In Fig. 7 sind darüberhinaus der analoge Schalter SWA und der analoge Schalter SWB und der Kondensator CA durch einen Satz jeweils angeordnet und die digitalen Eingangsdaten eines Bits werden in ein analoges Signal umgesetzt, allerdings ist es auch möglich, vielfache Sätze eines analogen Schalters SWA, eines Schalters SWB und eines Kondensators CA individuell anzuordnen, um digitale Daten mehrfacher Bits in ein analoges Signal zu konvertieren.
Fig. 8 zeigt ein strukturelles Diagramm, das den Ausgangsschaltkreis in der siebten Ausführungsform des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt. Wenn der analoge Schalter SWC in einen EIN-Zustand versetzt wird, wird das Potential Vinc zu dem Kondensator CA zugeführt. Der Rückkopplungskondensator CB ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß A und dem Ausgangsanschluß Vout des Operationsverstärkers 41 verbunden. Der andere Aufbau ist derselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis in der sechsten Ausführungsform, die in Fig. 7 dargestellt ist.
In einem so aufgebauten DA-Umsetzer vom kapazitiven Typ, der in dem LCD-Steuersystem der Ausführungsform eingesetzt ist, ist die Betriebsweise so, wie sie nachfolgend beschrieben ist. Es wird angenommen, daß, wie in der Formel (46) dargestellt ist, das Potential VC und das Potential Vinc ein Mittelpotential des Potentials Vina und des Potentials Vinb sind.
Potential VC = Potential Vinc = [Potential Vinb + Potential Vina]/2 ... (46)
Die Betriebsweise des DA-Umsetzers des kapazitiven Typs besteht aus dem Aufladungszyklus elektrischer Ladungen in dem Kondensator CA und dem Entladungszyklus einer Bewegung der elektrischen Ladungen von dem Kondensator CA zu dem Rückkopplungskondensator CB und der darauffolgenden Ausgabe von dem Ausgangsanschluß Vout.
In dem Aufladungszyklus werden der analoge Schalter SWC und der analoge Schalter SWF in einen EIN-Zustand versetzt, während der analoge Schalter SWA und der analoge Schalter SWB in einen AUS-Zustand versetzt werden. Demgemäß ist das Potential VA gleich zu dem Potental Vinc. Durch die Wirkung des Operationsverstärkers 41 sind das Potential VB und das Potential an dem Ausgangsanschluß Vout gleich zu dem Potential VC. Als Folge ist die Potentialdifferenz an beiden Enden des Kondensators CA so, wie dies in Formel (47) dargestellt ist.
(Potentialdifferenz des Kondensators CA) = Potential Vinc - Potential VB ... (47)
Als nächstes werden in dem Entladungszyklus der analoge Schalter SWC und der analoge Schalter SWF in einen AUS-Zustand versetzt.
In diesem Zustand verbleibt, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, der analoge Schalter SWA auf AUS, während der analoge Schalter SWB eingeschaltet wird. Im Gegensatz dazu verbleibt, wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, der analoge Schalter SWB auf AUS und der analoge Schalter SWA wird eingeschaltet. Demgemäß ist das Potential VA gleich zu dem Potential Vinb, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, und gleich zu dem Potential Vina, wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind.
Deshalb ist die Potentialdifferenz an beiden Enden des Kondensators CA, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, wie folgt
(Potentialdifferenz des Kondensators CA) = Potential Vinb - Potential VB ... (48)
Wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, ist die Beziehung
(Potentialdifferenz des Kondensators CA) = Potential Vina - Potential VB ... (49)
Demgemäß werden die elektrischen Ladungen, die an der Elektrode der negativen Seite des Kondensators CA aufgeladen worden sind, zu der Elektrode der negativen Seite des Rückkopplungskondensators CB bewegt und die elektrischen Ladungen werden zu der Seite des Ausgangsanschlusses Vout des Rückkopplungskondensators CB in einer solchen Art und Weise bewegt, um diese Bewegung der elektrischen Ladungen aufzuheben. Die elektrische Ladungsmenge ΔQCB, die bewgt wird, ist, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, wie folgt
ΔQCB = [Potential Vinb - Potential Vinc] X (Kapazität des Kondensators CA) ... (50)
Wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, ist die Beziehung
ΔQCB = [Potential Vina - Potential Vinc] X (Kapazität des Kondensators CA) ... (51)
Das Potential VB ist gleich zu dem Potential VC und wird nicht geändert, da eine negative Rückkopplung zu dem Operationsverstärker 41 beaufschlagt wird. Deshalb wird das Potential des Ausgangsanschlusses Vout, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind, wie folgt aus der Formel (50) bestimmt.
(Potential des Ausgangsanschlusses Vout) = Potential VB - [Potential Vinb - Potential Vinc] X (Kapazität des Kondensators CA)/(Kapazität des Kondensators CB) ... (52)
Wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, ist die Beziehung
(Potential des Ausgangsanschlusses Vout) = Potential VB - [Potential Vina - Potential Vinc] X (Kapazität des Kondensators CA) 1 (Kapazität des Kondensators CB) ... (53)
Die Spannungsdifferenz V&sub1;&submin;&sub0; des Ausgangsanschlusses Vout ist, wenn die digitalen Eingangsdaten 1 sind und wenn sie 0 sind
V&sub1;&submin;&sub0; = [Potential Vina - Potential Vinb] X (kapazität des Kondensators CA) 1 (Kapazität des Kondensators CB) ... (54)
Demzufolge wird, gemäß der Ausführungsform in Fig. 8, durch Installieren des analogen Schalters SWC zum Beaufschlagen des Potentials Vinc nahe in der Mitte zwischen dem Potential Vina und dem Potential Vinb und Beaufschlagung des Potentials VC gleich zu der Spannung nahe in der Mitte zwischen dem Potential Vina und dem Potential Vinb zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B des Operationsverstärkers 41 zuerst das Mittelpotential Vinc in dem Aufladungszyklus abgetastet und dann kann die analoge Ausgangsspannung variiert werden, beginnend von dem Mittelpotential aus. Demgemäß kann das LCD-Steuersystem widerstandsfähig in Bezug auf Fluktuationen der Versorgungsspannung werden und exzellent in den Versorgungsspannungscharakteristika realisiert werden. Daneben wird, da die analoge Ausgangsspannung von dem Potential nahe der zentralen Position aus auch geändert wird, eine hohe Spannung an den anabgen Schalter SWF angelegt und in dieser Hinsicht wird das LCD-Steuersystem mit einer stabilen Betriebsweise auch realisiert.
In der Ausführungsform der Fig. 8 können auch der analoge Schalter SWA, der analoge Schalter SWB und der analoge Schalter SWC und der Kondensator CA in Mehrfachsätzen jeweils angeordnet werden und die digitalen Eingangsdaten der Mehrfach-Bits können in ein analoges Signal konvertiert werden. Hierbei werden die mehrfachen Kondensatoren CA individuell gewichtet.
Demzufolge werden in der Ausführungsform, die in Fig. 7 dargestellt ist, die gegenseitig unterschiedlichen ersten und zweiten Potentiale selektiv zu einem Ende des Kondensators gemäß den digitalen Eingangsdaten zugeführt, das andere Ende des Kondensators wird mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden und ein Potential nahezu in der Mitte des ersten und des zweiten Potentials wird zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers angelegt und weiterhin wird ein Potential gleich zu dem ersten oder zweiten Potential an das andere Ende des Rückkopplungskondensators, von dem ein Ende mit dem invertierenden Ende des Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist, angelegt.
Daneben werden in der Ausführungsform, die in der Fig. 8 dargestellt ist, die gegenseitig unterschiedlichen ersten und zweiten Potentiale und ein drittes Potential, das ein Potential nahe der Mitte des ersten und des zweiten Potentials besitzt, selektiv an ein Ende des Kondensators gemäß den digitalen Eingangsdaten beaufschlagt und das andere Ende des Kondensators ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden und ein gleiches Potential wie das dritte Potential wird zu dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zugeführt und ein Rückkopplungskondensator wird zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden.
Durch einen solchen Aufbau kann der Betriebspunkt des Operationsverstärkers an einem Mittelpotential des ersten und des zweiten Potentials eingestellt werden und der Operationsverstärker kann nahezu in der Mitte seines dynamischen Bereichs betrieben werden. Demzufolge kann das LCD-Steuersystem widerstandsfähig in Bezug auf Fluktuationen in der Versorgungsspannung und exzellent in den Versorgungsspannungscharakteristika realisiert werden.
Eine achte Ausführungsform des LCD-Steuersystems der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
In dem LCD-Steuersystem, das den Aufladungszyklüs und den Entladungszyklus periodisch wiederholt, ist die Dauer des Aufladungszyklus länger, da die Last durch eine große Kapazität aufgeladen und in dem Aufladungszyklus entladen wird. Als Folge ist die Aufladungszykluszeit relativ kürzer und der Energieverbrauch erhöht sich durch Aufladen und Entladen des Lastkondensators.
Die achte Ausführungsform der Erfindung ist dazu vorgesehen, die vorstehenden Probleme zu lösen, und liefert ein LCD-Steuersystem, das für eine Verkürzung der Aufladungszykluszeit und ein Einsparen des Energieverbrauchs geeignet ist.
Anders ausgedrückt ist in der Ausführungsform ein Schalter zum Verbinden und Trennen der Last zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer und einen Lastkondensator der Flüssigkristaliplatte aufweist, verbunden, und dieser Schalter ist in den AUS-Zustand in dem Aufladungszyklus versetzt.
In diesem Aufbau wird in dem Aufladungszyklus der Lastkondensator des Operationsverstärkers abgeschaltet und die Last des Operationsverstärkers kann reduziert werden, so daß der Operationsverstärker unter einer hohen Geschwindigkeit arbeiten kann, während der Energieverbrauch eingespart wird. Anfänglich wird in dem Aufladungszyklus der Schalter für eine Lastverbindung und -trennung in einen EIN-Zustand versetzt und die Last wird mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden, so daß die Flüssigkristallkondensatoren der Flüssigkristallplatte wie gewöhnlich aufgeladen und entladen werden können, und eine erwünschte Anzeige kann erscheinen.
Die achte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der einen DA-Umsetzer zum Aufbau des LCD-Steuersystems der Erfindung aufweist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis Fig. 12 beschrieben.
Fig. 9 zeigt strukturelles Diagramm, das den Ausgangsschaltkreis in der achten Ausführungsform des LCD-Steuersystems der Erfindung darstellt. In Fig. 9 ist ein Kondensator 52 zwischen dem Ausgangsanschluß und dem invertierenden Eingangsanschluß A eines Operationsverstärkers 51 verbunden und funktioniert als negativer Rückkopplungsschaltkreis, und ein Lastkondensator 53 weist einen Flüssigkristallkondensator und einen Verdrahtungskondensator der TFT-Flüssigkristallplatte auf (entsprechend der TFT-Flüssigkristallplatte 1 in Fig. 1). Mehrfache Kondensatoren 54 bis 56 besitzen deren eines Ende jeweils mit dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 verbunden. Ein Schalter 57 ist zwischen dem Ausgangsanschluß und dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 verbunden. Schalter 58 bis 60 sind zwischen den anderen Enden der Kondensatoren 54 bis 56 und dem Energieversorgungsanschluß verbunden, und Schalter 61 bis 63 sind zwischen den anderen Enden der Kondensatoren 54 bis 56 und der Masse verbunden.
In dem Diagramm sind die Schalter 57 bis 63 in einer Form von mechanischen Schaltern dargestellt, allerdings sind sie tatsächlich analoge Schalter, die einen Ein- oder einen Aus-Zustand in Abhängigkeit von digitalen Eingangsdaten erhalten.
In der Ausführungsform ist ein Schalter 64 zum Verbinden oder Trennen der Last zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 und dem Lastkondensator 53 verbunden. Dieser Schalter 64 ist auch ein analoger Schalter, der durch die digitalen Eingangsdaten ein- oder ausgeschaltet wird.
In dem so aufgebauten LCD-Steuersystem in Fig. 9 ist dessen Betriebsweise so, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
In diesem LCD-Steuersystem besteht auch die Basisbetriebsweise aus einem Aufladungszyklus und einem Entladungszyklus.
Zuerst wird der Aufladungszyklus erläutert. In dem Aufladungszyklus wird der Schalter 57 in einen EIN-Zustand versetzt und der Ausgangsanschluß und der invertierende Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 sind kurz geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Operationsverstärker 51 als Spannungsfolgeeinrichtungsschaltkreis.
In dem Aufladungszyklus wird weiterhin der Schalter 64 zum Verbinden und Trennen der Last in einen AUS-Zustand versetzt und der Lastkondensator 53 wird von dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 getrennt.
In diesem Zustand sind die Schalter 58 bis 60 in einen EIN-Zustand versetzt und die Schalter 61 bis 63 sind in einen AUS-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der äquivalente Schaltkreis so, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Da der invertierende Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 dahingehend angenommen ist, daß er geerdet ist, wird die Versorgungsspannung zu den Kondensatoren 54 bis 56 beaufschlagt.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Lastkondensator 53 nicht mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 verbunden und der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 ist direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluß A verbunden, der dahingehend angenommen wird, daß er geerdet ist. Demgemäß wird ein stabiler Zustand in einer kurzen Zeit eingerichtet. In dem stabilen Zustand befindet sich die Ausgangsspannung V&sub0; deso perationsverstärkers 51 auf dem Masseniveau.
Der Entladungszyklus wird nachfolgend beschrieben. Nur drei Kondensatoren 54 bis 56 sind in Fig. 9 dargestellt, allerdings sind dort so viele wie die Anzahl der Bits der digitalen Eingangsdaten, die eingegeben werden, vorhanden&sub3; und deshalb sind die Schalter 58 bis 63 auch so viele wie die Zahl der Bits tatsächlich ist. In dem Entladungszyklus werden die Schalter 58 bis 63 in einen AUS-Zustand oder einen EIN-Zustand in Abhängigkeit von den digitalen Eingangsdaten für die Flüssigkristallanzeige versetzt und die elektrischen Ladungen, die in den Kondensatoren 54 bis 56 gespeichert sind, werden in Abhängigkeit von den digitalen Daten entladen.
In dem Entladungszyklus wird weiterhin der Schalter 54 zum Verbinden und zum Trennen der Last, die mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 verbunden ist, in einen EIN-Zustand versetzt, und der Lastkondensator 53 wird mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 verbunden.
Wenn die digitalen Eingangsdaten 0 sind, wie dies in Fig. 11A dargestellt ist, verbleiben die Kondensatoren 54 bis 56 mit den Energieversorgungsanschlüssen verbunden. Hierbei verbleibt, da dort keine Änderung in der Eingangsspannung an dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 vorhanden ist, die Ausgangssparinung V&sub0; des Ausgangsanschlusses auf dem Erdungsniveau.
Andererseits werden, wenn die digitalen Daten alle 1 sind, wie dies in Fig. 11B dargestellt ist, die Kondensatoren 54 bis 56 mit Masse verbunden. Hierbei wird die Eingangsspannung des invertierenden Eingangsanschlusses A des Operationsverstärkers 51 in der negativen Richtung gegen die Masse geändert und demzufolge wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 51 in der positiven Richtung geändert, um dadurch die Ausgangsspannung V&sub0; des Ausgangsanschlusses anzuheben. Diese Ausgangsspannung V&sub0; wird zu dem Lastkondensator (der Flüssigkristallkondensator der Flüssigkristallplatte) 53 über den Schalter 64 zum Verbinden und Unterbrechen der Last angelegt, so daß die Anzeige, entsprechend den Eingangsdaten, erscheint.
Fig. 12 zeigt ein Zeitabstimmungsablaufdiagramm, das den Aufladungsvorgang und den Entladungsvorgang darstellt, wenn die Eingangsdaten in der Ausführungsform in Fig. 9 1 sind. In Fig. 12 bezeichnet t&sub1; die Zeit, bis der Aufladungszyklus, der in Fig. 10 dargestellt ist, abgeschlossen ist, und t&sub2; ist die Zeit, bis der Entladungszyklus abgeschlossen ist.
In dem LCD-Steuersystem in Fig. 9 kann, da der Lastkondensator 53 von dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 51 zu dem Zeitpunkt der Aufladung getrennt ist, die Aufladungszykluszeit t&sub1; verkürzt werden.
Demzufolge kann in der Ausführungsform in Fig. 9 das LCD-Steuersystem, das den Aufladungszyklus und den Entladungszyklus periodisch wiederholt, die Betnebsgeschwindigkeit durch Separieren der Last von dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers in dem Aufladungszyklus beschleunigt werden. Daneben kann, da der Lastkondensator in dem Aufladungszyklus nicht aufgeladen oder entladen wird, der Energieverbrauch reduziert werden.
Eine neunte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises zum Aufbau des LC-Steuersystems der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und 14 beschrieben.
In Fig. 13 ist eine Referenzenergieversorgungsquelle 65 mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß B eines Operationsverstärkers 51 verbunden. Eine Referenzenergieversorgungsquelle 66 befindet sich auf demselben Potential wie die Referenzenergiequelle 65. Ein Schalter 67 ist zwischen einem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 51 und der Referenzenergieversorgungsquelle 66 verbunden, und es ist ein elektronischer Schalter&sub1; der durch ein digitales Signal einoder ausgeschaltet wird. Mit Ausnahme für den Schalter 64 zur Verbindung und Unterbrechung der Last ist der andere Aufbau derselbe wie in dem Ausgangsschaltkreis in der Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt ist.
In dem so aufgebauten LCD-Steuersystem in Fig. 13 ist dessen Betriebsweise so, wie dies nachfolgend erläutert ist.
In diesem LCD-Steuersystem besteht der Basisbetrieb auch aus einem Aufladungszyklus und einem Entladungszyklus.
Zuerst wird der Aufladungszyklus erläutert. In dem Aufladungszyklus wird der Schalter 57 in einen EIN-Zustand versetzt und der Ausgangsanschluß und der invertierende Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 sind kurz geschlossen. Hierbei arbeitet der Operationsverstärker 51 als Spannungsnachlaufeinrichtungsschaltkreis. Weiterhin wird in dem Aufladungszyklus der Schalter 67 für die Referenzenergieversorgung in einen EIN-Zustand versetzt.
In diesem Zustand werden die Schalter 58 bis 60 in einen EIN-Zustapd versetzt und die Schalter 61 bis 63 werden in einen AUS-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird der äquivalente Schaltkreis so, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist. Da der invertierende Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 dahin angenommen wird, daß er geerdet ist, wird die Versorgungsspannung zu den Kondensatoren 54 bis 56 zugeführt.
Zu dem invertierenden Eingangsanschluß A des Operationsverstärkers 51 ist die Referenzenergiequelle 66 unter demselben Potential wie die Referenzenergieversorgung 65 verbunden. Zu dem Lastkondensator für den Rückkopplungsschaltkreis ist die Referenzenergiequelle eines großen Ausgangsstroms und einer stabilen Spannung verbunden, so daß ein stabiler Zustand in einer kurzen Zeit eingerichtet wird. In dem stabilen Zustand befindet sich die Ausgangsspannung V&sub0; des Operationsverstärkers 51 auf dem Masse-Niveau.
Der Entladungszyklus wird erläutert. Nur drei Kondensatoren 54 bis 56 sind in Fig. 13 dargestellt, allerdings sind tatsächlich so viele wie die Anzahl der Bits in den digitalen Eingangsdaten vorhanden, die eingegeben werden, und die Schalter 58 bis 63 sind auch so viele wie die Anzahl der Bits. In dem Entladungszyklus werden, nach Öffnung des Schalters 67 für die Referenzenergieversorgung, die Schalter 58 bis 63 in einen EIN- oder AUS-Zustand in Abhängigkeit der digitalen Eingangsdaten für die Flüssigkristallanzeige versetzt und die elektrischen Ladungen, die in den Kondensatoren 54 bis 56 gespeichert sind, werden in Abhängigkeit von den digitalen Eingangsdaten entladen. In dem Entladungszyklus werden die Schalter 58 bis 63 in einen EIN- oder einen AUS- Zustand versetzt, die elektrischen Ladungen, die in den Kondensatoren 54 bis 56 gespeichert sind, werden in den Kondensator 52 bewegt, und eine analoge Spannung, in Abhängigkeit von den digitalen Eingangsdaten, wird erzeugt.
In der Ausführungsform in Fig. 13 kann auch, entsprechend wie in der Ausführungsform in Fig. 9, die Aufladungszykluszeit t&sub1; in Fig. 12 verkürzt werden.
Demzufolge kann in der Ausführungsform in Fig. 13 durch Verbinden der Referenzenergieversorgung mit dem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zu der Zeit des Aufladungszyklus die Aufladungsgeschwindigkeit zu dem Lastkondensator des Rückkopplungsschaltkreises beschleunigt werden.
Die Ausgangsschaltkreise des LCD-Steuersystems in den vorstehenden Ausführungsformen sind alle aus DA-Umsetzern des kapazitiven Typs aufgebaut, allerdings ist es auch möglich, sie unter Verwendung von Widerständen, einer Stromquelle oder einer Überabtastung aufzubauen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird eine zehnte Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der aus einem DA-Umsetzer unter Verwendung von Widerständen aufgebaut ist, nachfolgend erläutert.
Die Schalter 73 bis 77 werden in Abhängigkeit von dem Gewicht der digitalen Grauwertdaten ein- oder ausgeschaltet. Die Widerstände 78 bis 82 teilen die Referenzspannung 72 und erzeugen Grauwertspannungen. Aus der Vielzahl Grauwertspannungen, die durch Teilen erzeugt sind, wird eine Grauwertspannung entsprechend den digitalen Grauwertdaten durch einen der Schalter 73 bis 77 ausgewählt. Die ausgewählte Grauwertspannung wird über einen Operationsverstärker 51 der als ein Spannungsnachlaufeinrichtungsschaltkreis funktioniert, zugeführt.
Der DA-Umsetzer vom Widerstandstyp in Fig. 15 teilt die Referenzspannung durch mehrere Widerstände und erzeugt Grauwertspannungen und wählt unter diesen Grauwertspannungen die Grauwertspannung in Abhängigkeit von den digitalen Grauwertdaten durch die Schalter aus.
In der Ausführungsform in Fig. 15 sind alle Widerstandswerte der Widerstände gleich, allerdings kann die Zahl der Widerstände unter Verwendung eines Widerstands, der einen Widerstandswert proportional zu dem Faktoriellen von Bits besitzt, erniedrigt werden.
Eine elfte Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der aus einem DA-Umsetzer aufgebaut ist, der Widerstände verwendet, ist nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 16 dargestellt.
Die Schalter 94 bis 97 werden in Abhängigkeit von den digitalen Grauwertdaten einoder ausgeschaltet. Unter Annahme, daß alle Widerstandswerte der Eingangswiderstände 98 bis 101 gleich sind, sind die Eingangsströme, die in den Eingangswiderständen fließen, alle gleich. Die Schalter 94 bis 97 sind so viele wie die Zahl der Grauwerte. Wenn die Schalter 94 bis 97 in der Zahl entsprechend den digitalen Grauwertdaten in einen EIN-Zustand versetzt werden, fließt ein Eingangsstrom entsprechend des Grauwerts in den Rückkopplungswiderstand 92. Eine Ausgangsspannung entsprechend dem Eingangsstrom wird durch den Operationsverstärker 91 erzeugt und der Rückkopplungswiderstand 92 funktioniert als Stromlspannungs-Wanderschaltkreis.
In der Ausführungsform der Fig. 16 sind die Widerstandswerte aller Eingangswiderstände gleich, allerdings kann die Zahl der Widerstände unter Verwendung des Widerstands, der einen Widerstandswert proportional zu dem Faktoriellen der Bits besitzt, erniedrigt werden.
Eine zwölfte Ausführungsform des Ausgangsschaltkreises, der aus einem DA-Umsetzer, der eine Konstantstromquelle verwendet, aufgebaut ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben.
Die Schalter 114 bis 117 werden in Abhängigkeit von den digitalen Grauwertdaten einoder ausgeschaltet. Die Konstantstromquellen 118 bis 121 sind so viele wie die Zahl der Grauwerte vorgesehen. Einige der Konstantstromquellen 118 bis 121 sind durch einige der Schalter 114 bis 117 ausgewählt. Die ausgewählten Konstantstromquellen werden durch den Operationsverstärker 111 zugeführt und der Rückkopplungswiderstand 112 funktioniert als Strom/Spannungswandlerschaltkreis.
In der Ausführungsform in Fig. 17 sind alle Stromwerte konstanter Stromquellen gleich, allerdings kann die Zahl der Konstantstromquellen unter Verwendung einer Konstantstromquelle erniedrigt werden, die den Stromwert proportional zu dem Faktoriellen der Bits besitzt.
Eine dreizehnte Ausführungsform eines Ausgangsschaltkreises, der aus einem DA-Umsetzer aufgebaut ist, der ein Überabtastungsverfahren verwendet, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben.
In der Ausführungsform in Fig. 18 werden die digitalen Grauwertdaten nicht parallel übertragen, sondern werden seriell übertragen. Beispiele serieller Daten sind in Fig. 19 dargestellt. Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer Übertragung der Impulsfolgen bzw. Strings t&sub4; gleich zu dem Grauwert der digitalen Grauwertdaten in einem spezifierten Zyklus t&sub3;. Durch die Übertragung serieller Daten in Fig. 19 wird der Schalter 127 in Fig. 18 ein und ausgeschaltet, eine konstante, elektrische Ladung wird von der Referenzspannung 126 zu dem integrierenden Schaltkreis 125 bewegt. Als Folge wird eine Spannung in einer Amplitude proportional zu den digitalen Grauwertdaten in dem integrierenden Schaltkreis 125 erzeugt.
Gemäß dem LCD-Steuersystem der Erfindung können durch Anordnen des DA-Umsetzers unmittelbar vor der Flüssigkristallplatte und durch Verarbeiten der Grauwertdaten direkt in digitaler Form, ohne daß sie in analoger Form verarbeitet werden müssen, der analoge Hochgeschwindigkeitsschaltkreis und der regulierende Schaltkreis weggelassen werden, und ein Anzeigebild einer hohen Qualität wird erhalten.
Durch Einsetzen der Datenverriegelungseinrichtung zum Speichern der Grauwertdaten und des einstellungsfreien DA-Umsetzers zum Umsetzen des Ausgangs der Digitaldatenverriegelungseinrichtung in ein analoges Signal&sub1; das zu der Flüssigkristallplatte zugeführt werden soll, werden der analoge Hochgeschwindigkeitsschaltkreis und der regulierende Schaltkreis nicht benötigt und die einstellenden Schaltkreise, die in dem Verstärker und dergleichen notwendig sind, können reduziert werden, so daß die Massenherstellbarkeit verbessert werden kann.
Gemäß dem Ausgangsschaltkreis, der in dem LCD-Steuersystem der Erfindung verwendet wird, können durch Ein- oder Ausschalten der Schalter, in Abhängigkeit von den Bit- Informationen des digitalen Signals, ein Aufladen sowie Entladen der Kondensatorer durch eine Referenzspannung realisiert werden, und eine notwendige Ausgangsspannung wird erzeugt, und es ist demzufolge nicht notwendig, viele Referenzspannungen zu verwenden. Deshalb kann die Zahl der Verdrahtungen und die Anzahl der Schaltkreise reduziert werden.

Claims

1. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem, das umfaßt:

a. eine Flüssigkristallplatte (1),

b. eine Mehrzahl von Datenspeichereinrichtungen (34), die digitale Grauwertdaten speichern, und

c. eine Mehrzahl von DA-Umsetzern (36), die die Ausgänge der Datenspeichereinrichtungen in Analogsignale umsetzen, die an die Flüssigkristallplatte angelegt werden.

2. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1, das weiter eine invertierende Steuereinrichtung umfaßt, die digitale Grauwertdaten in einer spezifischen Periode invertiert.

3. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Digitalsignalen,

b. eine Kondensatorgruppe, die aus Kondensatoren (Co, C1,...,Cn-1) mit gleicher Kapazität gebildet wird,

c. eine Schaltergruppe (Lo, ..., Ln-1), die anhängig von der Bitinformation der Digitalsignale ein- oder ausgeschaltet wird, um die Kondensatoren der Kondensatorgruppe zu steuern, und

d. einen Verstärker (41), der eine Ausgangsspannung proportional zu der Spannung erzeugt, die durch Mittelwertbildung der in einer spezifizierten Anzahl von Kondensatoren durch alle Kondensatoren der Kondensatorgruppe gespeicherten elektrischen Ladungen durch Einschalten eines spezifischen Schalters der Schaltergruppe erhalten wird.

4. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von n-Bit-Digitalsignalen, wo

n eine positive Ganzzahl ist,

b. eine Kondensatorgruppe, die aus n parallel geschalteten Kondensatoren gebildet wird,

c. eine Schaltergruppe aus Schaltern zum Steuern der Ladung und Entladung der Kondensatoren, die mit den Kondensatoren der Kondensatorgruppe verbunden ist und abhängig von der Bitinformation der Digitalsignale ein- oder ausgeschaltet wird, und

d. einen Verstärker, der eine Ausgangsspannung proportional zu der Spannung erzeugt, die durch die elektrischen Ladungen des nach Maßgabe der Bitinformation der Digitalsignale aus den Kondensatoren in der Kondensatorgruppe geladenen Kondensators erzeugt wird.

5. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Digitalsignalen von n X m Bits, wo n und m positive Ganzzahlen sind,

b. eine Kondensatorgruppe, die aus m Sätzen von n parallel geschalteten Kondensatoren gebildet wird,

c. eine Schaltergruppe aus Schaltern zum Steuern der Ladung und Entladung der Kondensatoren, die mit den Kondensatoren der Kondensatorgruppe verbunden ist und abhängig von der Bitinformation der Digitalsignale ein- oder ausgeschaltet wird,

d. eine Stromquellengruppe aus Stromquellen, die in jedem Satz zum Bilden der Kondensatorgruppe bereitgestellt wird, um Spannungen von 2 hoch (-n) X 0 bis 2 hoch (-n) X (m-1) der spezifizierten Bezugsspannung der Kondensatoren zum Bilden jedes Satzes zu liefern, und

e. einen Verstärker, der eine Ausgangsspannung proportional zu der Spannung erzeugt, die durch die elektrischen Ladungen des durch jede Stromquelle der Stromquellengruppe nach Maßgabe der Bitinformation des Digitalsignals aus den Kondensatoren in der Kondensatorgruppe geladenen Kondensators erzeugt wird.

6. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Digitalsignalen von n X m Bits,

d. (m-1) Teilungskondensatoren, die mit den Kondensatoren von (m-1) Sätzen außer dem Satz, der den höchstwertigen n Bits des Digitalsignals entspricht, in Reihe geschaltet sind und mit den Kondensatoren des Satzes in Reihe geschaltet sind, der den nächsthöchsten n Bits entspricht, und

7. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Digitalsignalen von n X m Bits,

d. (m-1) Teilungskondensatoren, die mit den Kondensatoren von (m-1) Sätzen außer dem Satz, der den höchstwertigen n Bits des Digitalsignals entspricht, in Reihe geschaltet sind und mit den Kondensatoren des Satzes parallel geschaltet sind, der den nächsthöchstwertigen n Bits entspricht,

e. einen Verstärker, der eine Ausgangsspannung proportional zu der Spannung erzeugt, die durch die elektrischen Ladungen des durch jede Stromquelle der Stromquellengruppe nach Maßgabe der Bitinformation des Digitalsignals aus den Kondensatoren in der Kondensatorgruppe geladenen Kondensators erzeugt wird, und

f. (m-1) Schalter, die mit den (m-1) Teilungskondensatoren parallel geschaltet sind.

8. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Kondensator,

b. einen ersten und zweiten Schalter, die nach Maßgabe eines Digitalsignals gegenseitig verschiedene erste und zweite Potentiale selektiv an ein Ende des Kondensators anlegen,

c. einen Verstärker, dessen invertierender Eingang mit dem anderen Ende des Kondensators verbunden ist, und bei dem ein Potential nahe der Mitte des ersten und zweiten Potentials an seinen positiven Eingang angelegt wird,

d. einen dritten Schalter, der zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist,

e. einen Rückkopplungskondensator, dessen eines Ende mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden ist,

f. einen vierten Schalter, der zwischen das andere Ende des Rückkopplungskondensators und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist, und

g. einen fünften Schalter, der zwischen das andere Ende des Rückkopplungskondensators und einen Potentialpunkt geschaltet ist, der das gleiche Potential wie das erste oder zweite Potential aufweist.

9. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Kondensator,

b. einen ersten, zweiten und dritten Schalter, die abhängig von einem Digitalsignal gegenseitig verschiedene erste und zweite Potentiale und ein drittes Potential mit einem Potential nahe der Mitte des ersten und zweiten Potentials selektiv an ein Ende des Kondensators anlegen,

c. einen Verstärker, dessen invertierender Eingang mit dem anderen Ende des Kondensators verbunden ist, und bei dem ein gleiches Potential wie das dritte Potential an seinen positiven Eingang angelegt wird,

d. einen vierten Schalter, der zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist, und

e. einen Rückkopplungskondensator, der zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist.

10. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Verstärker,

b. einen Kondensator, der als ein Gegenkopplungskreis des Verstärkers arbeitet,

c. eine Mehrzahl von Kondensatorgruppen, die mit dem Eingang des Verstärkers parallel geschaltet sind,

d. eine Mehrzahl von Schaltergruppen, die mit den Kondensatoren der Kondensatorgruppen verbunden sind und nach Maßgabe der Digitalsignale für eine Flüssigkristallanzeige ein- oder ausgeschaltet werden, um die Ladung und Entladung der Kondensatoren zu steuern, wodurch die elektrischen Ladungen jedes Kondensators verändert werden, und

e. einen Schalter, der zwischen die Flüssigkristallanzeige und den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist, worin:

f. der Ladungsvorgang der Mehrzahl von Kondensatorgruppen und der Ausgabevorgang von Analogsignalen bestimmt sind, periodisch wiederholt zu werden, und der Schalter in dem Ladungsvorgang in den Aus-Zustand gebracht wird, um die Flüssigkristallanzeige vom Ausgang des Verstärkers zu trennen.

11. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Verstärker,

c. eine Mehrzahl von Kondensatorgruppen, die mit einem Eingang des Verstärkers parallel geschaltet sind,

d. eine Mehrzahl von Schaltergruppen, die mit den Kondensatoren der Kondensatorgruppen verbunden sind und abhängig von dem Digitalsignal für eine Flüssigkristallanzeige ein- oder ausgeschaltet werden, um die Ladung und Entladung der Kondensatoren zu steuern, wodurch die elektrischen Ladungen jedes Kondensators verändert werden,

e. eine Bezugsstromquelle, die an den anderen Eingang des Verstärkers angelegt wird, und

f. einen Schalter zum Anlegen einer Spannung, die gleich der Bezugsstromquelle ist, an einen Eingang des Verstärkers, worin

g. der Ladungsvorgang der Mehrzahl von Kondensatorgruppen und der Ausgabevorgang von Analogsignalen bestimmt sind, periodisch wiederholt zu werden, und der Schalter zum Anlegen einer Spannung gleich der Bezugsstromquelle an einen Eingang des Verstärkers in der spezifischen Periode des Ladungsvorgangs in den Ein-Zustand und in dem Ausgabevorgang in den Aus-Zustand gebracht wird.

12. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Verstärker,

b. eine Mehrzahl von Widerständen, die mit einer Bezugsspannung in Reihe geschaltet sind,

c. eine Mehrzahl von Schaltern, die zwischen die Verbindungsknoten jedes Widerstandes und einen Eingang des Verstärkers geschaltet sind und abhängig von dem Digitalsignal für eine Flüssigkristallanzeige ein- oder ausgeschaltet werden.

13. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Verstärker,

b. eine Mehrzahl von Schaltern, die mit einer Bezugsspannung parallel geschaltet sind und abhängig von dem Digitalsignal für eine Flüssigkristallanzeige ein- oder ausgeschaltet werden, und

c. eine Mehrzahl von Widerständen, die zwischen die Mehrzahl von Schaltern und einen Eingang des Verstärkers geschaltet sind.

14. Flüssigkristallanzeigen-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der DA-Umsetzer umfaßt:

a. einen Verstärker,

b. eine Mehrzahl von Konstantstromquellen und

c. eine Mehrzahl von Schaltern, die zwischen die Mehrzahl von Konstantstromquellen und einen Eingang des Verstärkers geschaltet sind und abhängig von dem Digitalsignal für eine Flüssigkristallanzeige ein- oder ausgeschaltet werden.