DE69632764T2

DE69632764T2 - Stromversorgungsschaltung, stromversorgung für flüssigkristallanzeigevorrichtung und flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69632764T2
Application number: DE69632764T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Suwa-shi YATABE
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: EP0756190B1; EP0756190A4; WO1996021879A1; EP0756190A1; KR970701366A; US6188395B1; TW349220B; DE69632764D1; JP3477714B2; CN1145668A; KR100290075B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsschaltung, eine Energieversorgung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere eine neue Struktur für eine Mehrspannungs-Energieversorgungsschaltung, die eine Mehrzahl von geeigneten elektrischen Potentialen als Energieversorgung zum Treiben des Flüssigkristallschirms in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung liefern kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise sind Energieversorgungsschaltungen, die eine Mehrzahl von elektrischen Potentialen liefern, als Treiberschaltung bei Flüssigkristallanzeigeschirmen verwendet worden, und ein Beispiel dieser Energieversorgungsschaltungen ist offenbart in JP-A-2-150 819. 10 zeigt die Grundstruktur dieser herkömmlichen Energieversorgungsschaltung. In dem Flüssigkristallanzeigeschirm 1 sind mehrere parallele Segmentelektroden SE1, SE2, ... (im Folgenden abgekürzt als SEn), die sich in Streifenform erstrecken, und eine Mehrzahl von parallelen gemeinsamen Elektroden CE1, CE2, ... (im Folgenden abgekürzt als CEn) vorgesehen, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu den Segmentelektroden erstrecken, und die einander mit einer (nicht gezeigten) dazwischenliegenden Flüssigkristallschicht gegenüberliegen. Die Flächen der Flüssigkristallschicht, wo sich diese Segmentelektroden SEn und die gemeinsamen Elektroden CEn kreuzen, umfassen Pixel, deren optischer Zustand sich ändern kann und der gesteuert werden kann, um hell oder dunkel zu sein, und durch die Mehrzahl von Pixeln kann ein gewünschter Anzeigezustand auf dem Flüssigkristallanzeigeschirm als ganzem reproduziert werden.
Um ein gewünschtes Bild auf dem Flüssigkristallanzeigeschirm 1 anzuzeigen, werden spezifische elektrische Potentiale für eine spezifische Zeitspanne durch eine Flüssigkristalltreiberschaltung angelegt, um die dem Bild entsprechenden Pixelzustände an den Segmentelektroden SEn und den gemeinsamen Elektroden CEn zu erzeugen, und durch eine sogenannte Zeitmultiplexansteuerung wird der Zustand des Pixels gesteuert, wobei die Pixel eine Struktur äquivalent einem Kondensator mit zwischen den Elektroden angeordneter Flüssigkristallschicht haben.
Die in 10 gezeigte Schaltung ist eine Energieversorgungsschaltung mit mehreren Ausgängen, die verwendet wird, um die elektrischen Potentiale V0, V1, V2, V3, V4 und V5 an die Treiberschaltung des Flüssigkristallanzeigeschirms 1 zu liefern. In dieser Schaltung wird zunächst unter Verwendung des hohen elektrischen Potentials VDD, welches das von der Energiequelle gelieferte elektrische Energiequellenpotential ist, und des niedrigen elektrischen Potentials VEE als Basis die Spannung durch Spannungsteilerwiderstände R1, R2, R3, R4 und R5 geteilt, um intermediäre elektrische Potentiale V1, V2, V3 und V4 zu erzeugen. Diese intermediären elektrischen Potentiale V1, V2, V3 und V4 werden in die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse von Operationsverstärkern OP1, OP2, OP3 und OP4 eingegeben, die in der integrierten Schaltung 2 gebildet sind. Diese Operationsverstärker OP1, OP2, OP3 und OP4 sind als Spannungsfolger aufgebaut, wobei die Ausgangsanschlüsse und die invertierenden Eingangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, und sie können die intermediären elektrischen Potentiale V1, V2, V3 und V4 mit niedriger Ausgangsimpedanz liefern.
Die Ausgänge der Operationsverstärker OP1, OP2, OP3 und OP4 sind mit Widerständen R8, R9, R10 bzw. R11 verbunden, und die Widerstände R8 bis R11 begrenzen den Ausgangsstrom der Operationsverstärker OP1 bis OP4. Zusätzlich werden nach diesen Widerständen die oberen drei elektrischen Potentiale aus den sechs elektrischen Potentialen einschließlich der elektrischen Energiequellenpotentiale VDD und VEE und die unteren drei elektrischen Potentiale durch Kondensatoren C1, C2, C3 und C4 zwischen den jeweiligen elektrischen Potentialen verbunden.
Aus der so gebildeten Energieversorgungsschaltung werden sechs elektrische Ausgangspotentiale V0 bis V5 ausgegeben, wobei die Energiequellenpotentiale VDD und VEE als V0 bzw. V5 fungieren. Diese elektrischen Ausgangspotentiale V0 bis V5 werden an die jeweiligen Segmentelektroden SEn und gemeinsamen Elektroden CEn durch die Flüssigkristalltreiberschaltung ausgelegt, die gemäß dem dem Bild entsprechenden Feldsignal agiert.
Die Spannungspegel, die nötig sind, wenn der Flüssigkristallanzeigeschirm mit hohem Tastverhältnis im Zeitmultiplex durch das Spannungsmittelungsverfahren getrieben wird, sind Im Allgemeinen wie in 11 gezeigt, und sind die elektrischen Ausgangspotentiale V0 bis V5 mit den Beziehungen V0 – V1 = V1 – V2 = V2 – V3 = V3 – V4 = V4 – V5 (1)(hier ist V0 > V1 > V2 > V3 > V4 > V5).
Die Signale, die an die Segmentelektroden SEn und die gemeinsamen Elektroden CEn angelegt werden, sind z. B. wie in 11 gezeigt. In 11 schaltet das elektrische Signalpotential, das an die Segmentelektroden SEn angelegt wird und durch die gestrichelten Linien dargestellt wird, ein Zeitintervall des in 11 gezeigten Rahmens 0 (im Folgenden als Fr0 bezeichnet) entweder auf V3 oder V5 und schaltet außerdem im Intervall des in 11 gezeigten Rahmens 1 (im Folgenden als Fr1 bezeichnet) auf entweder V0 oder V2. Z. B. entspricht das elektrische Signalpotential V0 dem Ein-Zustand des entsprechenden Pixels, und das elektrische Signalpotential V2 entspricht dem Aus-Zustand. Der Schaltzustand zwischen den elektrischen Potentialpegeln der Segmentelektroden SEn ändert sich je nach angezeigtem Muster.
Andererseits ist das an die gemeinsamen Elektroden CEn angelegte elektrische Signalpotential normalerweise der nichtselektive Zustand V4 im Intervall Fr0 und nimmt nur in einem spezifischen intervall den selektiven Zustand V0 an. Außerdem ist in dem Intervall Fr1 das elektrische Potential normalerweise der nichtselektive Zustand V1 und wird nur in einem spezifischen Intervall der selektive Zustand V5. Das Intervall, in welchem die gemeinsamen Elektroden CEn den selektiven Zustand annehmen, ist für jede gemeinsame Elektrode anders, und Im Allgemeinen nehmen die mehreren gemeinsamen Elektroden CEn den selektiven Zustand nicht gleichzeitig an.
Die in 11 gezeigten Intervalle Fr0 und Fr1 wiederholen sich alternierend, und hierdurch wird die Flüssigkristallschicht in den Pixelflächen mit einem Wechselstrom getrieben, wodurch eine Beeinträchtigung der Flüssigkristallschicht vermieden wird.
Wenn der Potentialpegel dieser Arten von Segmentelektroden SEn und gemeinsamen Elektroden CEn geschaltet wird, wird die Kapazität (bestehend aus der Segmentelektrode, der gemeinsamen Elektrode und der dazwischenliegenden Flüssigkristallschicht) der Pixel, die zu mehreren in dem Flüssigkristallanzeigeschirm vorhanden sind, geladen und entladen, und infolgedessen wird ein elektrischer Strom zwischen jedem der elektrischen Potentialpegel der elektrischen Ausgangspotentiale V0 bis V5 der Energieversorgungsschaltung durch den Flüssigkristallanzeigeschirm erzeugt. Dabei findet das Schalten des elektrischen Potentialpegels der Segmentelektroden SEn zwischen V0 und V2 oder zwischen V3 und V5 statt, und zusätzlich ist die Mehrzahl der gemeinsamen Elektroden CEn in einem nichtselektiven Zustand, bei dem es sich um den elektrischen Potentialpegel V1 oder V4 handelt. Dementsprechend fließt der elektrische Strom, der das Schalten der elektrischen Potentialpegel der Segmentelektroden SEn begleitet, hauptsächlich zwischen V0, V1 und V2 sowie zwischen V3, V4 und V5. Die gemeinsamen Elektroden sind, wie oben beschrieben, zum größten Teil in einem nichtselektiven Zustand, dem elektrischen Potentialpegel V1 oder V4, doch wird daraus in dem selektiven Zustand der elektrische Potentialpegel V0 oder V5. Entsprechend fließt der elektrische Strom, der das Schalten der elektrischen Potentialpegel der gemeinsamen Elektroden begleitet, hauptsächlich zwischen V0, V3, V4 und V5 und zwischen V0, V1, V2 und V5.
Der Strom, der in der Energieversorgungsschaltung erzeugt wird, wenn der Flüssigkristallanzeigeschirm 1 unter Verwendung dieser Art von elektrischer Stromversorgung, d. h. mit der oben beschriebenen Energieversorgungsschaltung, betrieben wird, wird als ein Teil des elektrischen Stromes bereitgestellt, der von dem elektrischen Energiequellenpotertial VDD nach VEE fließt. Mit anderen Worten fließt beispielsweise der elektrische Strom, der vom elektrischen Potentialpegel V3 nach V4 im Flüssigkristallanzeigeschirm beim Schalten der elektrischen Potentialpegel der Segmentelektroden SEn fließt, ursprünglich aus dem elektrischen Energiequellenpotential VDD, wie in 10 gezeigt, und fließt über den Operationsverstärker OP3 in den Flüssigkristallanzeigeschirm auf dem elektrischen Potentialpegel V3, kehrt von dem Flüssigkristallanzeigeschirm 1 zu dem elektrischen Potentialpegel V4 zurück und fließt schließlich über den Operationsverstärker OP4 zu dem elektrischen Energiequellenpotential VEE. Wenn also die in 10 gezeigte Energieversorgungsschaltung einen elektrischen Strom liefert, der aus dem elektrischen Ausgangspotential V3 zum Flüssigkristallanzeigeschirm 1 fließt und nach V4 zurückkehrt, erzeugt der Energieverbrauch, der durch den vom elektrischen Energiequellenpotential VDD zum elektrischen Ausgangspotential V3 fließenden Strom verursacht wird, und der Energieverbrauch, der durch den vom elektrischen Ausgangspotential V4 zum elektrischen Energiequellenpotential VEE fließenden Strom verursacht wird, lediglich Wärme in den Operationsverstärkern OP3 und OP4, und es wird in Bezug auf den Flüssigkristallanzeigeschirm 1 keine wirksame Arbeit geleistet, so dass Energie vergeudet wird.
Der elektrische Strom, der beim Schalten der elektrischen Potentialpegel der Segmentelektroden SEn erzeugt wird, fließt primär zwischen V0, V1 und V2 sowie zwischen V3, V4 und V5, während der elektrische Strom, der beim Schalten der elektrischen Potentialpegel der gemeinsamen Elektroden CEn erzeugt wird, primär zwischen V0, V3, V4 und V5 sowie zwischen V0, V1, V2 und V5 fließt, so dass ersterer eine kleinere Spannung zwischen jedem elektrischen Potentialpegel als letzterer aufweist. Wenn man die Versorgung mit elektrischem Strom beim Schatten der elektrischen Potentialpegel der Segmentelektroden SEn und beim Versorgen mit Strom beim Schalten der elektrischen Potentialpegel der gemeinsamen Elektroden CEn mit der Energieversorgungsschaltung aus 10 vergleicht, ist der Leistungsanteil, der in dem Flüssigkristallanzeigeschirm 1 verbraucht wird, bei ersteren kleiner als bei letzteren in Bezug auf die oben beschriebene Energievergeudung, und folglich wird mehr Energie vergeudet.
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach schnelleren Flüssigkristallanzeigeschirmen mit größerer Kapazität angestiegen, und die Verschiebung zu hohen Tastverhältnissen beim Zeitmultiplextreiben von Flüssigkristallanzeigeschirmen für diesen Zweck ist dramatisch gewesen. Um das Tastverhältnis beim Treiben in dieser Weise zu erhöhen, ist eine höhere Spannung als die Energiequellenspannung notwendig, und die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem hohen elektrischen Potential VDD und dem niedrigen elektrischen Potential VEE nimmt zu, und infolgedessen treten bei der in 10 gezeigten herkömmlichen Energieversorgungsschaltung die folgenden Probleme auf:

(1) Weil die oben beschriebenen elektrischen Energiequellenpotentiale VDD und VEE als Energiequelle der Operationsverstärker verwendet werden, nimmt wegen des Zunehmens der Differenz zwischen diesen elektrischen Potentialen der Energieverbrauch, der durch den stetig fließenden Operationsverstärker-Ruhestrom verursacht wird, ständig zu.
(2) Wegen des Anstiegs der Energiequellenspannung müssen als Operationsverstärker in der Energieversorgungsschaltung kostspielige Operationsverstärker mit hoher Durchbruchsspannung verwendet werden.
(3) Wegen des Anstiegs der Energiequellenspannung nimmt die vergeudete Energiemenge, die in der oben beschriebenen Energieversorgungsschaltung verbraucht wird, insbesondere die Energievergeudung, die auftritt, wenn der elektrische Strom beim Schalten der elektrischen Potentialpegel der Segmentelektroden SEn zugeführt wird, zu.

JP-A-03-230117 Offenbart eine Energieversorgungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zwei Spannungsteiler, jeweils aufgebaut aus einer Reihenschaltung einer Zenerdiode und eines Widerstands, sind zwischen die zwei Potentiale geschaltet, um zwei Zwischenpotentiale zu erzeugen. Jedes Zwischenpotential wird über einen jeweiligen Emitterfolger als ein Treiberpotential an jeweils eine von zwei Ausgangsschaltungseinheiten angelegt. Eine ähnliche Energieversorgungsschaltung ist in JP-A-04-294325 offenbart. Während die zuerst Erwähnte zwei Spannungsteiler verwendet, um zwei Zwischenpotentiale zu erhalten, hat Letztere einen Spannungsteiler, aufgebaut aus einer Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand, zwei in Durchlassrichtung gepolten Dioden und einem zweiten Widerstand.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Energieversorgungsschaltung aufzubauen, die einen niedrigen Energieverbrauch hat und außerdem eine preiswerte Energieversorgungsschaltung ist, und die insbesondere geeignet ist als Energieversorgung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige, und durch Verwendung einer solchen Energieversorgungsschaltung den Energieverbrauch in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Ganzes zu verringern und die Produktionskosten zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird erreicht mit einer Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die elektrische Potentialdifferenz zwischen den zwei elektrischen Treiberpotentialen, die der Ausgabeschaltung zugeführt werden, stärker zu verringern als die elektrische Potentialdifferenz zwischen einem ersten elektrischen Potential und einem zweiten elektrischen Potential, und folglich ist es möglich, den Spannungswiderstand der Schaltungsvorrichtung der Ausgabeschaltung zu verringern und auch den Energieverbrauch über die Ausgabeschaltung zu verringern. Die Verringerung des Spannungswiderstandes in der Schaltungsvorrichtung bewirkt eine Verringerung der Produktionskosten der Energieversorgungsschaltung. Zusätzlich ist eine Begrenzerschaltung, die das obere elektrische Grenzpotential und das untere elektrische Grenzpotential der intermediären elektrischen Potentiale setzt, erfindungsgemäß vorgesehen, um die elektrischen Potentialschwankungen der intermediären elektrischen Potentiale auf einen spezifischen Bereich zu beschränken. Weil es auf diese Weise möglich ist, das Ausmaß der Schwankung in den intermediären elektrischen Potentialen zu verringern, ist es möglich, Schwankungen in der Treiberspannung der Ausgabeschaltung zu kontrollieren, und folglich ist es möglich, stabile Ausgabeeigenschaften zu erhalten.
Vorzugsweise werden das erste elektrische Potential und die intermediären elektrischen Potentiale als elektrische Treiberpotentiale einem Teil der Ausgabeschaltungseinheiten aus der Mehrzahl von Ausgabeschaltungseinheiten zugeführt, und werden die intermediären elektrischen Potentiale und das zweite elektrische Potential als elektrische Treiberpotentiale den restlichen Ausgabeschaltungseinheiten unter den Ausgabeschaltungseinheiten zugeführt. In diesem Fall werden das erste elektrische Potential und das zweite elektrische Potential eines der elektrischen Treiberpotentiale verwendet, und infolgedessen kann die Zahl der intermediären elektrischen Potentiale auf einem Minimum gehalten werden.
Außerdem ist vorzugsweise ein Mittel zum Aufrechterhalten des elektrischen Potentials an der Intermediärpotentialbildungseinheit vorgesehen, um Schwankungen in den intermediären elektrischen Potentialen zu unterdrücken. Es gibt Fälle, wo das Mittel zum Aufrechterhalten des elektrischen Potentials eine Kapazität hat, die zwischen die intermediären elektrischen Potentiale und die anderen elektrischen Potentiale geschaltet ist. Durch Bereitstellen eines Mittels zum Aufrechterhalten des elektrischen Potentials können Schwankungen in den intermediären elektrischen Potentialen unter Kontrolle gehalten werden, und es ist auch möglich, die Amplitude der Schwankungen in der Treiberspannung der Ausgabeschaltung zu verringern.
Ferner ist vorzugsweise die elektrische Intermediärpotentialbildungseinheit ein Spannungsteiler, der die intermediären elektrischen Potentiale auf der Grundlage des ersten elektrischen Potentials und des zweiten elektrischen Potentials ausbildet. Diese Art von Spannungsteilerschaltung kann sehr einfach aufgebaut sein, und eine zuverlässige Spannungsteilungsfunktion kann erreicht werden.
In dieser Spannungsteilerschaltung gibt es Fälle, wo Spannungsteilerwiderstände vorgesehen sind, oder wo eine Zenerdiode vorgesehen ist, oder wo eine oder mehrere in Durchlassrichtung gepolte Dioden, als wenigstens ein Teil der Spannungsteilermittel in der Spannungsteilerschaltung vorgesehen sind.
Vorzugsweise ist die Begrenzerschaltung mit einer ersten Aktivitätsvorrichtung, die das obere elektrische Grenzpotential der intermediären elektrischen Potentiale setzt, und einer zweiten Aktivitätsvorrichtung ausgestattet, die das untere elektrische Grenzpotential der intermediären elektrischen Potentiale setzt. In diesem Fall ist es möglich, den Energieverbrauch zu verringern und dabei stabile Ausgabeschaltungswirkungen aufrechtzuerhalten, weil die intermediären elektrischen Potentiale entsprechend Bedingungen durch die Aktivitätsvorrichtung gesteuert werden.
Ferner gibt es Fälle, wo die Ausgabeschaltungseinheit eine Schaltungseinheit ist, die primär aus einem Spannungsfolger aufgebaut ist, der Operationsverstärker umfasst, in welche elektrische Potentiale eingegeben werden, die durch Teilen von Spannungen auf der Grundlage des ersten elektrischen Potentials und des zweiten elektrischen Potentials erhalten werden. In diesem Fall ist es möglich, die Treiberschaltung der Operationsverstärker zu verringern, auch wenn die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential groß ist, und folglich ist es möglich, preiswerte Operationsverstärker mit niedriger Spannungsfestigkeit zu verwenden, und auch die Menge an Energie, die in den Operationsverstärkern verbraucht wird, kann verringert werden.
Es ist sehr wünschenswert, dass jede der oben beschriebenen Energieversorgungsschaltungen als eine Energieversorgung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird. Durch Verwenden der Energieversorgungsschaltung mit der oben beschriebenen Struktur, die stabil eine Mehrzahl von elektrischen Ausgangspotentialen ausgeben kann, als Energieversorgung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige ist es möglich, den Energieverbrauch und die Produktionskosten zu verringern.
Außerdem ist es sehr bevorzugt, eine Flüssigkristailanzeigevorrichtung mit dieser Energieversorgung auszurüsten und auch in diesem Fall den unnötigen Energieverbrauch in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Ganzes zu verringern und Produktionskosten zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau einer zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige gemäß Beispielen 1 und 2 verwendeten Energieversorgungsschaltung zeigt;
2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem intermediären elektrischen Potential Va und dem Rahmenintervall zeigt, wenn Beispiele 1 und 2 zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet werden;
3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau einer zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendeten Energieversorgungsschaltung gemäß einem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den intermediären elektrischen Potentialen Va und Va' und dem Rahmenintervall zeigt, wenn Beispiel 3 zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird;
5 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau einer zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendeten Energieversorgungsschaltung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem intermediären elektrischen Potential Va und dem Rahmenintervall zeigt, wenn Ausgestaltung 1 zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird;
7 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau einer Stromversorgungsschaltung zeigt, die zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird, gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung 2 der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Instanzname elektrischen Potential Va und dem Rahmenintervall zeigt, wenn Ausgestaltung 2 zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird;
9 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, das den Zustand zeigt, in dem die Energieversorgungsschaltung jeder der oben beschriebenen Ausgestaltungen mit einem Flüssigkristallanzeigeschirm verbunden ist;
10 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das den Aufbau eines Typs von herkömmlicher Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere einen Teil ihrer Energieversorgungsschaltung zeigt; und
11 ist ein Graph, der das elektrische Treiberpotential einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Bevor Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben werden, werden Beispiele von Energieversorgungsschaltungen beschrieben, die Elemente enthalten, die auch in den danach beschriebenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Die Energieversorgungsschaltungen sind besonders nützlich in einer Energieversorgung zum Treiben eines Flüssigkristalls und einer Ausgestaltung einer Flüssigkristallanzeigenvorrichtung, die sie verwendet, und werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung detaillierter zu erläutern. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Energieversorgungsschaltung beschränkt, die als Energieversorgung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird, sondern sie kann allgemein als Aufbau für diverse Energieversorgungsschaltungen eingesetzt werden, die eine Mehrzahl von elektrischen Ausgangspotentialen haben, doch werden im Folgenden Anwendungen auf eine Energieversorgung zum Treiben eines Flüssigkristalls und in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben.
Beispiel 1
1 zeigt den Schaltungsaufbau einer Energieversorgungsschaltung nach Beispiel 1 zur Verwendung zum Treiben einer Flüssigkristallanzeige. In 1 werden die elektrischen Energiequellenpotentiale VDD und VEE (mit VDD > VEE) von einer (nicht dargestellten) externen Energiequelle zugeführt, und Widerstände R1, R2, R3, R4 und R5 sind in Reihe zwischen diese zwei elektrischen Energiequellenpotentiale VDD und VEE geschaltet, um die Spannung zu teilen, so dass intermediäre elektrische Potentiale V1, V2, V3 und V4 erzeugt werden. Die Ausgangsimpedanz wird verringert durch Zuführen dieser intermediären elektrischen Potentiale über Spannungsfolger, die aus Operationsverstärkern OP1, OP2, OP3 und OP4 gebildet sind.
Die Ausgaben der Operationsverstärker OP1, OP2, OP3 und OP4 werden über Widerstände R8, R9, R10 und R11 ausgegeben, die verwendet werden, um den Ausgangsstrom der Operationsverstärker zu begrenzen, und die ausgegebenen elektrischen Potentiale V1, V2, V3 und V4 werden zusammen mit den elektrischen Energiequellenpotentialen VDD = V0 und VEE = VS der Treiberschaltung eines Flüssigkristallanzeigeschirms (nicht dargestellt) zugeführt. Hier sind jeweils Glättkondensatoren C1, C2, C3 und C4 zwischen die elektrischen Ausgangspotentiale V0 und V1, V1 und V2, V3 und V4 sowie V4 und V5 geschaltet.
Zwischen den elektrischen Energiequellenpotentialen VDD und VEE ist eine Spannungsteilerschaltung S parallel zu der aus den oben beschriebenen Teilerwiderständen R1, R2, R3, R4 und R5 aufgebauten Spannungsteilerschaltung geschaltet. In dieser Spannungsteilerschaltung S sind ein Teil, in welchem ein Widerstand mit hohem Widerstandwert R12 und ein Kondensator C5 parallel geschaltet sind, und ein Teil, wo ein Widerstand R13 mit hohem Widerstandswert und ein Konden sator C6 parallel geschaltet sind, in Reihe geschaltet, und das intermediäre elektrische Potential Va wird von den intermediären Punkten A und A' abgegriffen, die diese Verbindungspunkte sind.
Da in dem vorliegenden Beispiel R12 = R13 ist, ist dieses intermediäre elektrische Potential Va auf den Wert Va = (VDD + VEE)/2 = Vo (2)unter normalen Bedingungen gesetzt.
Einem Schaltungsteil 2a, das die oben beschriebenen Operationsverstärker OP1 und OP2 aufweist, werden als elektrische Betriebspotentiale, die die Operationsverstärker zum Arbeiten bringen, das elektrische Energiequellenpotential VDD und das intermediäre elektrische Potential Va zugeführt, und außerdem werden dem Schaltungsteil 2b, das die oben beschriebenen Operationsverstärker OP3 und OP4 umfasst, das intermediäre elektrische Potential Va und das elektrische Energiequellenpotential VEE als elektrische Betriebspotentiale zugeführt.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel existieren die elektrischen Ruheströme der Operationsverstärker OP1 bis OP4 als stetige elektrische Ströme, die durch die Energieversorgungsschaltung während nicht treibender Zeiten fließen, wenn der Flüssigkristallanzeigeschirm nicht aktiv ist. In diesem Fall sind diese elektrischen Ruheströme im Wesentlichen ausgeglichen, da Operationsverstärker mit den gleichen Betriebseigenschaften als Operationsverstärker OP1 bis OP4 verwendet werden, so dass theoretisch das intermediäre elektrische Potential Va der intermediären Punkte A und A' an dem durch die obige Gleichung (2) gegebenen Wert stabil sein sollte. Es gibt jedoch Schwankungen in den Eigenschaften auch bei Operationsverstärkern mit gleicher Nennleistung wie oben beschrieben, so dass ein gewisses Ungleichgewicht der Ruheströme existiert. Außerdem gibt es auch ein Ungleichgewicht bei den ineffektiven elektrischen Strömen, die außerhalb der Flüssigkristallschicht fließen, z. B. in der Flüssigkristalltreiberschaltung. Dementsprechend ist es, um das intermediäre elektrische Potential Va stabil zu machen, während der Flüssigkristallanzeigeschirm nicht betrieben ist, notwendig, das intermediäre elektrische Potential Va festzuklemmen, indem die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13 hoch gesetzt werden.
Wenn andererseits der Flüssigkristallanzeigeschirm betrieben wird, fließt ein transienter Strom wegen des Schaltens der an die Segmentelektroden SEn und die gemeinsamen Elektroden CEn angelegten elektrischen Flüssigkristalltreiberpotentiale. Dieser transiente Strom ist ein Teil des Stroms, der von dem hohen elektrischen Potential VDD zu dem niedrigen elektrischen Potential VEE fließt, ähnlich dem Fall des oben beschriebenen herkömmlichen Beispiels. In dem vorliegenden Beispiel sind der Fall, wo ein Ladestrom zu den Pixeln des Flüssigkristallanzeigeschirms wegen der elektrischen Ausgangspotentiale V1 und V2 fließt, und der Fall, wo ein Entladestrom aus dem Flüssigkristallanzeigeschirm wegen der elektrischen Ausgangspotentiale V3 und V4 fließt, die gleichen wie in dem herkömmlichen Beispiel.
Die Unterschiede zwischen dem vorliegenden Beispiel und dem herkömmlichen Beispiel liegen in der Tatsache, dass ein Strom I5 über die Operationsverstärker OP1 und OP2 zu dem intermediären Punkt A fließt, wenn Entladeströme I1 oder I2 aus den Pixeln des Flüssigkristallanzeigeschirms erzeugt werden, die von den Operationsverstärkern OP1 und OP2 über die Widerstände R8 und R9 aufgenommen werden, und dass ein Strom I6 von dem intermediären Punkt A' zu den Operationsverstärkern OP3 und OP4 fließt, wenn Ladeströme I3 oder I4 erzeugt werden, die von den Operationsverstärkern OP3 und OP4 zu den Pixeln des Flüssigkristallanzeigeschirms über die Widerstände R10 und R11 fließen.
Die Erzeugung dieses Stroms I5 bewirkt einen zeitweiligen Anstieg des intermediären elektrischen Potentials Va, und die Erzeugung des Stroms I6 erzeugt einen zeitweiligen Abfall des intermediären elektrischen Potentials Va. In jedem Fall ändert sich also das intermediäre elektrische Potential Va, und dadurch schwankt die Betriebsspannung, die die Operationsverstärker OP1, OP2, OP3 und OP4 zum Arbeiten bringt.
2 zeigt den Zustand von Fluktuationen des oben beschriebenen intermediären elektrischen Potentials Va. In dem Intervall von Fr0, mit den Segmentelektroden SEn in einem Aus-Zustand und den gemeinsamen Elektroden CEn in einem nichtselektiven Zustand, wird das elektrische Ausgangspotential V3 den Segmentelektroden SEn des Flüssigkristallanzeigeschirms zugeführt, und das elektrische Ausgangspotential V4 wird den gemeinsamen Elektroden CEn zugeführt. Wenn andererseits in dem Intervall von Fr1 die Segmentelektroden SEn in ähnlicher Weise in einem Aus-Zustand und die gemeinsamen Elektroden CEn in einem nichtselektiven Zustand sind, wird das elektrische Ausgangspotential V2 den Segmentelektroden SEn zugeführt, und das elektrische Ausgangspotential V1 wird den gemeinsamen Elektroden CEn zugeführt.
Folglich fällt in dem Intervall von Fr0 das intermediäre elektrische Potential Va der intermediären Punkte A und, A' aufgrund von Ladeströmen I3 und I4 zu den Flüssigkristallpixeln ab, die an den elektrischen Ausgangspotentialen V3 und V4 fließen, und in dem Intervall von Fr1 steigt das intermediäre elektrische Potential Va aufgrund der Entladeströme I1 und I2 von den Flüssigkristallpixeln, die an den elektrischen Ausgangspotentialen V1 und V2 fließen. Da in Fr0 und Fr1 ein Wechselstromtreiben durch eine Treiberspannung mit entgegengesetzten Polaritäten stattfindet, um eine Beeinträchtigung des Flüssigkristalls zu vermeiden, ist der Zeitintegralwert (die durch den Strom verursachte bewegte Ladungsmenge) in dem Intervall von Fr0, der den Entladestrom I1 bis I2 bildet, und der Zeitintegralwert in dem Intervall von Fr1 des Ladestroms I3 + I4 gemäß den Beziehungen in den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) im Wesentlichen gleich. Folglich fluktuiert das intermediäre elektrische Potential Va, wie in 2 gezeigt, wiederholt mit einer dem Rahmenintervall entsprechenden Periode mit im Wesentlichen gleichen, um den Wert Vo = (VDD + VEE)/2 zentrierten Anstiegs- und Abnahmebeträgen.
Im Allgemeinen erzeugen Operationsverstärker keine Ausgangsfluktuationen, auch wenn die Energiequellenspannung in bestimmtem Umfang schwankt, sofern diese Schwankung in einem vorgegebenen Bereich liegt. Dieser vorgegebene Bereich hängt von den Eigenschaften des Operationsverstärkers ab. Indem die elektrischen Potentialschwankungen des intermediären elektrischen Potentials Va in diesem vorgeschriebenen Bereich gehalten werden, ist ein sicherer Betrieb als Energieversorgungsschaltung möglich.
Mit dem vorliegenden Beispiel ist es möglich, einen Betrieb ähnlich dem der herkömmlichen Energieversorgungsschaltung wie oben beschrieben zu bewirken, und es ist möglich, die Betriebsspannung der Operationsverstärker halb so groß wie beim herkömmlichen Beispiel zu machen, und dadurch wird die Wirkung erreicht, dass Niederspannungswiderstände und preiswerte Vorrichtungen als Operationsverstärker verwendet werden können.
Die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va hängt von jeder der Schaltungskonstanten in 1 ab und variiert insbesondere stark mit dem Widerstandwert der Widerstände R12 und R13 und der Kapazität der Kondensatoren C5 bis C6. Außerdem hat neben diesen Schaltungskonstanten der Zustand der Flüssigkristallanzeige, die getrieben wird, einen großen Einfluss. D. h. die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va hängt ab von der Struktur des Flüssigkristallanzeigeschirmmoduls selbst, den Treiberbedingungen des Flüssigkristalls und dem Bildmuster, das auf dem Flüssigkristallanzeigeschirm angezeigt wird.
Folglich wird die Einstellung der Auf- und Ab-Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va erreicht durch Treiben des Flüssigkristallanzeigeschirms mit dem schlimmsten Anzeigemuster (z. B. einem Muster, das ein Schachbrett auf dem ganzen Schirm anzeigt, einem Muster, das horizontale Streifen anzeigt oder dgl.), das als dasjenige angenommen werden kann, das die oben beschriebene Schwankungsamplitude maximal macht, zu dem Zeitpunkt, wenn die Modulstruktur des Flüssigkristallanzeigeschirms und die Treiberbedingungen festgelegt worden sind, und Einstellen des Widerstandswerts der Widerstände R12 und R13 und der Kapazität der Kondensatoren C5 und C6 in 1, so dass die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials zu dieser Zeit nicht von dem zulässigen Betriebsspannungsbereich der Operationsverstärker abweicht.
Wie in 9 gezeigt, ist eine Energieversorgungsschaltung 20 mit der oben beschriebenen Struktur mit einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbunden, in der eine Segmentelektrodentreiberschaltung 11 und eine Gemeinsame-Elektroden-Steuerschaltung 12 verbunden sind, die zum Treiben eines Flüssigkristallanzeigeschirms verwendet werden, in dem Segmentelektroden SEn und gemeinsame Elektroden CEn gebildet sind. Der Flüssigkristallanzeigeschirm 10 ist ein Flüssigkristallmodul mit 0,3 mm Abstand und 640 × 480 Pixel und ein Zeitmultiplextreiben wird bewerkstelligt mit der oben beschriebenen Segmentelektrodentreibersteuerschaltung 11 und Gemeinsame-Elektroden-Treibersteuerschaltung 12 unter den Bedingungen 1/240 Tastverhältnis, V–13 V Vorspannung und VDD – VEE = 28 V. Die Schaltungskonstanten sind R1 = R2 = R4 = R5 = 10 kΩ, R3 = 90 kΩ, R8 = R9 = R10 = R11 = 4,7 Ω, C1 = C2 = C3 = C4 = 4,7 μF, R12 = R13 = 33 kΩ und C5 = C6 = 2,2 μF.
Mit den Ergebnissen der unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführten Experimente war der elektrische Stromverbrauch des Flüssigkristallsystems 6,39 mA mit der herkömmlichen Energieversorgungsschaltung aus 10, wohingegen beim vorliegenden Beispiel der elektrische Stromverbrauch 4,26 mA betrug, so dass dieser Wert auf ca. 65% desjenigen des herkömmlichen Modells verringert wurde. Da außerdem der Energieverlust der Operationsverstärker selbst verringert wurde, wurde es möglich, eine Lastverringerung mit preiswerten Operationsverstärkern mit relativ niedrigem maximalem Verlust sicherzustellen. D. h., bei der herkömmlichen Struktur war der Energieverbrauch unter den schlechtesten Bedingungen 400 mW, doch mit dem vorliegenden Beispiel konnte er bis auf 270 mW reduziert werden.
In dem oben beschriebenen Beispiel wurde eine Spannungsteilerschaltung S bereitgestellt, die zusätzlich zu Widerständen R12 und R13 mit Kondensatoren C5 und C6 ausgestattet war, um Stabilität im Bezug auf die Energiequellenspannungen VDD und VEE zu erreichen, die von der externen Energiequelle geliefert wurden, um das intermediäre elektrische Potential Va zu bilden, doch kann eine Schaltungsstruktur verwendet werden, die in dieser Spannungsteilerschaltung S keine Kondensatoren enthält, und es ist auch möglich, eine Schaltungsstruktur zu verwenden, in der nur einer der Kondensatoren C5 und C6 vorhanden ist.
Beispiel 2
Als nächstes wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung gebildet ist durch Verbinden einer Energieversorgungsschaltung mit dem gleichen Aufbau wie in dem oben beschriebenen ersten Beispiel mit einem anderen Flüssigkristallanzeigeschirm. In diesem Beispiel wird ein Flüssigkristallanzeigeschirm 10 mit 0,24 mm Abstand und 640 × 480 Pixeln als der in 9 gezeigte Flüssigkristallanzeigeschirm 10 verwendet, und das Zeitmultiplextreiben wird bewerkstelligt unter den Bedingungen 1/480 Tastverhältnis, V–22 V Vorspannung und VDD – VEE = 35 V. Die Schaltungskonstanten der Energieversorgungsschaltung waren hier R3 = 180 kΩ, aber abgesehen hiervon waren alle auf die gleichen Werte wie in dem oben beschriebenen ersten Beispiel gesetzt.
Mit diesem Beispiel wurden günstige Ergebnisse insofern erhalten, dass die Betriebssicherheit genauso wie beim oben beschriebenen Beispiel 1 gewährleistet war, und es war möglich, den Energieverbrauch zu verringern. Als Operationsverstärker OP1 bis OP4 mussten Operationsverstärker mit 40 V Spannungsfestigkeit beim Treiben der herkömmlichen Energieversorgungsschaltung unter den gleichen Bedingungen wie im vorliegenden Beispiel eingesetzt werden, doch im vorliegenden Beispiel konnten allgemein preiswertere Operationsverstärker mit 30 V Spannungsfestigkeit verwendet werden.
Beispiel 3
Beispiel 3 zeigt den Aufbau eines dritten Beispiels der Energieversorgungsschaltung. In diesem Beispiel ist alles genauso wie bei dem ersten und zweiten Beispiel, mit der Ausnahme des internen Aufbaus der Spannungsteilerschaltung S'. Bei der Spannungsteilerschaltung S' in diesem Beispiel ist eine Zenerdiode ZD1 zwischen dem intermediären Punkt A und dem intermediären Punkt A' geschaltet. Aufgrund des Vorhandenseins dieser Zenerdiode ZD1 wird eine der Zenerspannung Vz entsprechende elektrische Potentialdifferenz zwischen dem intermediären elektrischen Potential Va des intermediären Punkts A und dem intermediären elektrischen Potential Va' des intermediären Punkts A' erzeugt, und infolge dessen ist die Summe der Betriebsspannung VDD – Va, die den Operationsverstärkern OP1 und OP2 zugeführt wird, und der Betriebsspannung Va' – VEE, die den Operationsverstärkern OP3 und OP4 zugeführt wird, gegenüber der Energiequellenspannung VDD – VEE um eine spezifische elektrische Potentialdifferenz Vz verringert.
So schwanken, wie in 4 gezeigt, die intermediären Potentiale Va und Va' synchron zur Rahmenperiode auf und ab, ähnlich wie das intermediäre elektrische Potential des ersten Beispiels. Die Amplitude dieser Schwankungen ist entsprechend der Nennleistung der Operationsverstärker ähnlich wie im oben beschriebenen ersten Beispiel gesetzt. Die elektrische Potentialdifferenz zwischen den intermediären elektrischen Potentialen Va und Va' ist immer im Wesentlichen konstant.
In diesem Beispiel ist es möglich, die Betriebsspannung, die an die Operationsverstärker OP1 bis OP4 angelegt wird, noch weiter als bei den oben beschriebenen ersten zwei Beispielen zu verringern, und es ist auch möglich, die Grenzen der Operationsverstärker im Hinblick auf zulässigen Verlust und maximale Nennleistung weiter zu verringern. Bei diesem Beispiel ist der Energieverlust der Energieversorgungsschaltung als Ganzes im Wesentlichen der gleiche wie beim ersten Beispiel.
In der Spannungsteilerschaltung S' ist es z. B. möglich, die Reihenschaltung SRD, in der eine Mehrzahl von Dioden SD1, SD2, ..., SDn – 1, SDn verbunden sind, wie im unteren Abschnitt von 3 gezeigt, als eine zwischen die intermediären Punkte A und A' eingefügte Einfügeschaltung zu verwenden. Die Anzahl von verbundenen Dioden kann entsprechend der benötigten elektrischen Potentialdifferenz geeignet festgesetzt werden. In diesem Fall ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen den intermediären Punkten A und A' ein immer im Wesentlichen konstanter Wert, die Summe der Durchgangsspannungen aller Dioden.
Außerdem ist es möglich, als die oben erwähnte Einfügeschaltung eine Schaltung zu verwenden, die eine resultierende elektrische Potentialdifferenz zwischen den intermediären elektrischen Potentialen Va und Va' verursacht, wie etwa ein einfacher Widerstand oder Kondensator oder dgl., und diese elektrische Potentialdifferenz muss nicht konstant sein, wenn die Betriebsspannung der Operationsverstärker in einem zulässigen Bereich gehalten wird.
Ausgestaltung 1
Als nächstes wird die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben. In dieser Ausgestaltung ist zusätzlich zu den Schaltungen der oben beschriebenen ersten und zweiten Beispiele eine Begrenzerschaltung L vorgesehen. Bei dieser Begrenzerschaltung L ist der Kollektoranschluss und der Emitteranschluss eines Transistors Q1 vom npn-Typ zwischen das elektrische Energiequellenpotential VDD und dem intermediären Punkt A' geschaltet, und Kollektoranschluss und Emitteranschluss eines Transistors Q2 vom pnp-Typ ist zwischen den intermediären Punkt A und das elektrische Energiequellenpotential VEE geschaltet. Es ist nicht notwendig, zwischen den intermediären Punkten A und A' zu unterscheiden, wenn beide wie in der vorliegenden Ausgestaltung das gleiche elektrische Potential Va haben, doch kann eine Verbindungsstruktur ähn lich der oben beschriebenen verwendet werden, um Fälle wie den des oben beschrieben dritten Beispiels zu handhaben, wo eine elektrische Potentialdifferenz zwischen den intermediären Punkten A und A' gebildet ist.
Der Basisanschluss des Transistor Q1 ist an das elektrische Energiequellenpotential VEE über einen Widerstand R16 angeschlossen, und der Basisanschluss des Transistors Q2 ist an das elektrische Energiequellenpotential VDD über einen Widerstand R14 angeschlossen. Zusätzlich ist ein Widerstand R15 zwischen dem Basisanschluss des Transistors Q1 und dem Basisanschluss des Transistors Q2 angeschlossen.
Weil eine Begrenzungsschaltung L mit dieser Art von Schaltungsaufbau bereitgestellt ist, wird, wenn das intermediäre elektrische Potential Va der intermediären Punkte A und A' versucht, unter das untere elektrische Grenzpotential Vd zu fallen, das durch die Eigenschaften der Transistoren Q1 und Q2 und die Widerstandswerte der Widerstände R14, R15 und R16 festgelegt ist, der Transistor Q1 eingeschaltet, und Strom fließt vom elektrischen Energiequellenpotential VDD zum intermediären Punkt A', und folglich wird das intermediäre elektrische Potential Va stets nicht niedriger als das untere elektrische Grenzpotential Vd gehalten. Wenn andererseits das intermediäre elektrische Potential Va versucht, über das obere elektrische Grenzpotential Vu zu steigen, das ähnlich festgelegt ist, wird der Transistor Q2 eingeschaltet und Strom fließt von dem intermediären Punkt A zu dem elektrischen Energiequellenpotential VEE, und folglich wird das intermediäre elektrische Potential Va stets nicht höher als das obere elektrische Grenzpotential Vu gehalten.
6 zeigt das intermediäre elektrische Potential Va, das wie oben beschrieben zwischen dem oberen elektrischen Grenzpotential Vu und dem unteren elektrischen Grenzpotential Vd gehalten wird. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es mit Hilfe der Begrenzerschaltung L möglich, die Schwankungen des intermediären elektrischen Potentials Va auf zwischen einem spezifischen oberen elektrischen Grenzpotential Vu und einem unteren elektrischen Grenzpotential Vd zu beschränken, und folglich ist es möglich, stabile Ausgangsspannungen durch Festsetzen des Betriebsspannungsbereichs, der durch das obere elektrische Grenzpotential Vu und das untere elektrische Grenzpotential Vd festgelegt ist, in dem zulässigen Betriebsspannungsbereich der Operationsverstärker OP1 bis OP4 zu erreichen.
In diesem Fall werden Schwankungen des intermediären elektrischen Potentials Va zwangsweise durch die Begrenzerschaltung L auf einen vorgeschriebenen Bereich beschränkt, und infolge dessen wird der Nutzen erreicht, dass die Schaltungskonstanten der Energieversorgungsschaltung ohne Rücksicht auf die Schwankungseigenschaften des intermediären elektrischen Potentials Va festgelegt werden können.
Mit anderen Worten besteht bei den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausgestaltungen, wenn beispielsweise die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13 erhöht werden, die Besorgnis, dass die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va groß wird und den zulässigen Betriebsspannungsbereich der Operationsverstärker überschreitet, wohingegen, wenn umgekehrt die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13 kleiner gemacht werden, um die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va zu verringern, der stetige Strom, der zwischen den elektrischen Energiequellenpotentialen VDD und VEE fließt, zunimmt und der Energieverbrauch der Schaltung als ganzes zunimmt, wodurch ein Dilemma erzeugt wird. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es jedoch nicht notwendig, sich um die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va im Zustand ohne die Begrenzerschaltung L zu kümmern, und folglich ist es möglich die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13 hoch zu setzen, wodurch es möglich wird, den durch diese Widerstände fließenden stetigen Strom zu verringern und so den Energieverbrauch in der Schaltung weiter zu verringern.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es nämlich möglich, die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13, die bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausgestaltungen 33 kΩ betrugen, auf 200 kΩ zu setzen. Wenn bewirkt wird, dass das normale Anzeigemuster auf dem Flüssigkristallanzeigeschirm angezeigt wird, ist die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va klein, wie durch die gestrichelte Linie in 6 angegeben, und wird im zulässigen Operationsspannungsbereich Vuu bis Vdd der Operationsverstärker OP1 bis OP4 gehalten. Wenn jedoch aus dem Bild, das auf dem Flüssigkristallanzeigeschirm angezeigt wird, das schlimmste Muster wird, das mehr Energie verbraucht, wird die Schwankungsamplitude des intermediären elektrischen Potentials Va größer und nähert sich den Grenzen des zulässigen Betriebsbereichs der Operationsverstärker oder überschreitet diesen Bereich, weil die Widerstandswerte der Widerstände R12 und R13 groß sind. Weil das intermediäre elektrische Potential Va durch die Begrenzerschaltung L beschränkt ist, so dass das obere elektrische Grenzpotential Vu < Vuu und das untere elektrische Grenzpotential Vd > Vdd ist, ist es für die Operationsverstärker OP1 bis OP4 möglich, stabilen Betrieb ohne Beeinträchtigung fortzusetzen.
Die Begrenzerschaltung L ist der Art, dass die Wirkpunkte der Transistoren Q1 und Q2 durch die Widerstände R14, R15 und R16 angepasst werden können, und wenn VBQ1 das elektrische Basispotential des auf diese Weise eingestellten Transistors Q1 ist und VBQ2 das elektrische Basispotential des Transistors Q2 ist, so ist die Bedingung für einen Einschaltzustand des Transistors Q1 Va ≤ VBQ1 – VBE1 = Vd, (3)und die Bedingung für einen Ein-Zustand des Transistors Q2 ist Va ≥ VBQ2 + VBE2 = Vu (4)
VBE1 ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q1, und VBE2 ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q2, und in einem Transistor mit einem normalen Silizium-pn-Übergang betragen diese Spannungen in der Größenordnung von 0,7 V.
Außerdem ist die Begrenzerschaltung nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt, weil es möglich ist, diverse allgemein bekannte Begrenzerschaltungen zu verwenden. Z. B. ist _es auch möglich, eine Schaltungskonfiguration, in der die zwei durch die gestrichelten Linien innerhalb der Begrenzerschaltung L von 5 gezeichneten Widerstände anstelle der Widerstände R14 und R15 angeschlossen sind, zu veranlassen, ähnlich zu arbeiten. Oder es ist möglich, die Schaltung durch Anschließen von Zener-Dioden anstelle von Transistoren Q1 und Q2 zu konfigurieren und die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem elektrischen Energiequellenpotential VDD und dem intermediären elektrischen Potential Va und die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem intermediären elektrischen Potential Va und dem elektrischen Energiequellenpotential VEE auf nicht mehr als die betreffenden Zener-Spannungen zu begrenzen.
Ausgestaltung 2
Als nächstes wird eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben. In dieser Ausgestaltung unterscheidet sich nur die Konfiguration der Begrenzerschaltung L' von der oben beschriebenen ersten Ausgestaltung. In dieser Begrenzerschaltung L' ist ein Feldeffekttransistor (FET) F1 zwischen das elektrische Energiequellenpotential VDD und das intermediäre elektrische Potential Va geschaltet, und ein Feldeffekttransistor F2 ist zwischen das intermediäre elektrische Potential Va und das elektrische Energiequellenpotential VEE geschaltet. Außerdem ist das elektrische Gatepotential Vm dieser Feldeffekttransistoren F1 und F2 durch eine Spannungsteilerschaltung festgelegt, die aus Widerständen mit hohem Widerstandwert R17 und R18 gebildet ist.
Bei dieser Ausgestaltung sind die Auf- und Ab-Schwankungen des intermediären elektrischen Potentials Va, ähnlich der oben beschriebenen ersten Ausgestaltung, begrenzt, wie in 8 gezeigt. D. h., wenn das intermediäre elektrische Potential Va fällt und Va ≤ Vm – Vth1 = Vd (5)gilt, wird der Feldeffekttransistor U1 eingeschaltet, Strom fließt vom elektrischen Energiequellenpotential VDD zum intermediären elektrischen Potential Va, und der elektrische Potentialabfall des intermediären elektrischen Potentials Va ist beschränkt.
Wenn außerdem das intermediäre elektrische Potential Va steigt und Va ≥ Vm + Vth2 = Vu (6)gilt, wird der Feldeffekttransitor U2 eingeschaltet, Strom fließt vom intermediären elektrischen Potential Va zum elektrischen Energiequellenpotential VEE, und der elektrische Potentialanstieg in dem intermediären elektrischen Potential Va ist beschränkt.

Claims

Energieversorgungsschaltung mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltungseinheiten, die eine Mehrzahl von elektrischen Ausgangspotentialen (V0–V2, V3–V5) auf der Grundlage eines ersten elektrischen Potentials (V0) und eines zweiten elektrischen Potentials (VEE) liefern, das von diesem ersten elektrischen Potential abweicht, und einer Intermediärelektropotentialerzeugungseinheit (S), die ein oder mehrere intermediäre elektrische Potentiale (Va) zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential erzeugt; wobei eines der elektrischen Potentiale unter dem elektrischen Potential, dem zweiten elektrischen Potential und den intermediären elektrischen Potentialen sowie ein sich von diesem elektrischen Potential unterscheidendes intermediäres elektrisches Potential als elektrische Treiberpotentiale an die Ausgangsschaltungseinheiten geliefert werden, gekennzeichnet durch eine Begrenzerschaltung (L), die das obere elektrische Grenzpotential und das untere elektrische Grenzpotential der ein oder mehreren intermediären elektrischen Potentiale festlegt.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, bei der das erste elektrische Potential (VDD) und eines (Va) der ein oder mehreren intermediären elektrischen Potentiale als elektrische Treiberpotentiale einem Teil (2a) der Ausgangsschaltungseinheiten aus der Mehrzahl von Ausgangsschaltungseinheiten zugeführt werden, und eines (Va) der ein oder mehreren intermediären elektrischen Potentiale und das zweite elektrische Potential (VEE) als elektrische Treiberpotentiale den restlichen Ausgangsschaltungseinheiten (2b) unter den Ausgangsschaltungseinheiten zugeführt werden.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, bei der ein elektrisches Potentialhaltemittel (C5, C6) in der Intermediärelektropotentialerzeugungseinheit (S) vorgesehen ist, um Schwankungen in den ein oder mehreren elektrischen Potentialen zu unterdrücken.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 3, bei der das elektrische Potentialhaltemittel einen Kondensator (C5; C6) umfasst, der zwischen eines der intermediären elektrischen Potentiale (Va) und eines der anderen elektrischen Potentiale (VDD, VEE) geschaltet ist.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, bei der die Intermediärelektropotentialerzeugungseinheit (S) ein Spannungsteiler (R12, R13) ist, der die ein oder mehreren intermediären elektrischen Potentiale auf der Grundlage des ersten elektrischen Potentials (VDD) und des zweiten elektrischen Potentials (VEE) erzeugt.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 5, bei der Spannungsteilerwiderstände (R12, R13) als wenigstens ein Teil der Spannungsteilermittel in dem Spannungsteiler vorgesehen sind.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 5, bei der eine Zenerdiode (ZD1) als wenigstens ein Teil der Spannungsteilermittel in dem Spannungsteiler vorgesehen ist.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 5, bei der ein oder mehrere in Durchlassrichtung gepolte Dioden als wenigstens ein Teil der Spannungsteilermittel in der Spannungsteilerschaltung vorgesehen sind.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, bei der die Begrenzerschaltung (L) mit einem ersten Transistor (Q1), der das obere elektrische Grenzpotential der intermediären elektrischen Potentiale festlegt, und einem zweiten Transistor, der das untere elektrische Grenzpotential der intermediären elektrischen Potentiale festlegt, ausgestattet ist.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 9, bei der der erste und der zweite Transistor jeweils als Emitterfolger geschaltete bipolare Transistoren (Q1, Q2) sind.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 9, bei der der erste und zweite Transistor jeweils als Sourcefolger geschaltete FETs (F1, F2) sind.
Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 11, bei der jede Ausgangsschaltungseinheit (2a, 2b) eine Schaltungseinheit ist, die primär aus einem Spannungsfolger aufgebaut ist, der Operationsverstärker umfasst, in welche elektrische Potentiale eingegeben werden, die durch Teilen von Spannungen auf der Grundlage des ersten elektrischen Potentials (VDD) und des zweiten elektrischen Potentials (VEE) erzeugt werden.
Flüssigkristallanzeigetreiber-Energieversorgung, ausgestattet mit der Energieversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, ausgestattet mit der Flüssigkristallanzeigetreiber-Energieversorgung nach Anspruch 13.