[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung
mit Spalten und Zeilen, bei der den Zeilen und Spalten der Anzeigevorrichtung Spannungen
in Abhängigkeit darzustellender Daten zuführbar sind. Weiter bezieht sich die Erfindung
auf eine Anzeigvorrichtung mit einer derartigen Anordnung.
[0002] Der Displaytechnik oder Anzeigetechnik kommt in den nächsten Jahren eine immer wichtigere
Rolle in der Informations- und Kommunikationstechnik zu. Als Schnittstelle zwischen
Mensch und digitaler Welt besitzt die Anzeigevorrichtung eine zentrale Bedeutung für
die Akzeptanz moderner Informationssysteme. Insbesondere transportable Geräte wie
z. B. Notebooks, Telefone, Digitalkameras und Personal Digital Assistent sind ohne
den Einsatz von Displays nicht realisierbar. Es gibt prinzipiell zwei Arten von Displays.
Das sind auf der einen Seite die Passiv-Matrix Displays und auf der anderen die Aktiv-Matrix
Displays. Passiv-Displays ist eine sehr verbreitete Display-Technologie, die bspw.
in Laptops und Mobiltelefonen benutzt wird. Mittels der Passiv Matrix-Display Technologie
lassen sich große Displays realisieren, wobei diese meist auf dem (S)TN(Super Twisted
Nematic) Effekt basieren.
[0003] In Passive Matrix-Displays wird ein Bildpunkt in seiner Graustufe durch die Wellenform
der an die Spalten und Zeilen angelegten Spannungen beeinflußt. An die Spalten der
Anzeigevorrichtungen wird in Abhängigkeit der verwendeten Treibermethode eine unterschiedliche
Anzahl von festen Spannungswerte angelegt. Dabei wandeln die Anordnungen zur Ansteuerung
der Anzeigevorrichtungen oder Treiberschaltungen die Bildsignale, die auf einem Display
dargestellt werden sollen, in die entsprechenden Spannungen um. Die Bildinformationen
sind in Speichern als digitale Signale gespeichert. Diese digitalen Signale müssen
in analoge Signale umgewandelt werden, so dass mittels einer analogen Spannung eine
entsprechende Lichtstärke zur Anzeige gebracht werden kann. Die für diese Wandlung
erforderlichen Digital-Analog-Konverter müssen digitale Signale in Spannungen umwandeln,
die über einen Bereich von weniger als 20 mV bis zu mehr als 10 V gehen. Um Flüssigkristallanzeigen
anzusteuern, ist es notwendig, Spannungen bereitzustellen, die die Versorgungsspannung
des Treiberschaltkreises um ein Vielfaches übersteigen. Dazu werden Spannungsvervielfacherschaltungen
eingesetzt, die üblicherweise als Ladungspumpen ausgeführt werden, die mit der zur
Verfügung stehenden Systemversorgungsspannung betrieben werden und die Systemversorgungsspannung
durch die Serienschaltung von Pumpstufen auf die erforderliche Ausgangsspannung hochpumpen.
Eine Pumpstufe besteht dabei aus einer Schalteinrichtung und einem Ladungsspeicherelement.
Je nach Spannungsunterschied sind die Spannungsvervielfacher dabei mehrstufig aufgebaut,
so dass abhängig von der Anzahl der Stufen eine höhere Spannung als die Versorgungsspannung
erzeugt wird.
[0004] Um die zur Ansteuerung der Spalten bzw. Zeilen von Anzeigevorrichtungen notwendige
Anzahl von Spannungen zu erzeugen, wird in bisher bekannten Schaltungen zur Ansteuerung
der Anzeigevorrichtung die Versorgungsspannung zuerst einer Spannungsvervielfachungseinheit
zugeführt. Zur Ansteuerung von Passiv-Matrix-Displays ist es notwendig, eine Anzahl
von Spannungen mit einem bestimmten Verhältnis zueinander zu erzeugen. Nachdem die
Spannungsvervielfachungseinheit die zugeführte Versorgungsspannung entsprechend dem
eingestellten Vervielfachungsfaktor vervielfacht hat, wird diese vervielfachte Spannung
einer Spannungsteilereinheit zugeführt, die dann gegebenenfalls mehrere Teilspannungen
erzeugt. Die Teilspannungen sind vom Spannungsniveau noch auf dem digitalen Level,
so dass sie regelmäßig einer Verstärkung zugeführt werden. Der Verstärker verstärkt
dann diese Teilspannungen, so dass die vom Spannungsvervielfacher erzeugte Spaltenspannung
den Spalten und die verstärkte Teilspannung der Zeilen einer Anzeigevorrichtung zugeführt
werden können.
[0005] Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist das anfängliche Hochpumpen der Versorgungsspannung,
um zur Erzeugung von Teilspannungen daraus die Spannung danach wieder herunterzuteilen
und sie anschließend wieder zu verstärken.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Spannungserzeugung für eine Anordnung
zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung anzugeben, bei der Energieverluste und Ungenauigkeiten
vermieden werden.
[0007] Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Anspruch 1 gelöst.
[0008] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass zur Ansteuerung einer Anzeigvorrichtung
häufig feste Spannungsverhältnisse benötigt werden. Bei einer herkömmlichen Schaltung
ist es einerseits schwierig, ein genaues Spannungsverhältnis einzustellen, da viele
beteiligte Komponenten, wie beispielsweise der Verstärker und auch die Spannungsteilereinheit
Ungenauigkeit aufweisen, die dazu führen, dass das Spannungsverhältnis ungenau ist
und von der Versorgungsspannung und den Umwelteinflüssen abhängt. Andererseits ist
diese Reihenfolge nicht sehr effizient.
[0009] Deshalb wird eine Anordnung vorgeschlagen, bei der zuerst eine Teilungsspannungserzeugung
aus der Versorgungsspannung vorgenommen wird und danach eine Verstärkung des Teilspannungswertes.
Die verstärkte Teilspannung wird dann einer Spannungsvervielfachereinheit zugeführt.
Dadurch wird es ermöglicht, eine fest definierbare Vervielfachung der Teilspannung
zu erhalten, die von der Spannungsteilereinheit und dem Verstärker unabhängig ist,
da die Vervielfachung basierend auf der bereits erzeugten Teilspannung vorgenommen
wird und sich somit Änderungen nur auf die absoluten Spannungswerte auswirken, jedoch
nicht auf das Verhältnis der Spannungen zueinander.
[0010] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden drei unterschiedliche Spannungswerte
benötigt, die der Anzeigevorrichtung insbesondere an den Spalten und Zeilen zugeführt
werden. Dabei ist die mittlere Spannung genau halb so groß, wie die höchste Spannung.
Die Versorgungsspannung wird zuerst der Spannungsteilereinheit zugeführt und danach
verstärkt. Der verstärkte Teilspannungswert wird einem Spannungsvervielfacher zugeführt,
der eine Spannungsverdopplung vornimmt. Durch diese Architektur wird erreicht, dass
immer genau das Doppelte der Teilspannung erzeugt wird.
[0011] Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, dass die hohe verdoppelte
Spannung nur im Spannungsvervielfacher und am Ausgang zur Anzeigevorrichtung auftritt.
Dadurch können die restlichen, vor dem Spannungsvervielfacher liegenden Schaltungskomponenten
kleiner dimensioniert werden. In der bekannten Schaltung nach dem Stand der Technik
mußten sowohl die Spannungsteilereinheit als auch der Verstärker für die hohe Spannung
ausgelegt sein.
[0012] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verstärkt der Spannungsvervielfacher
mit einem anderen Faktor, die ihm zugeführte Spannung, bspw. um den Faktor 3.
[0013] Dadurch ergibt sich ein weiterer Vorteil, da der Benutzer einer derartigen Anordnung
zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung nun sowohl die höchste Spaltenspannung Vcol
von außen zuführen kann und Vcol/2 effektiv erzeugt werden kann. Ebenso ist es möglich,
die Spannung Vcol/2 von außen zuzuführen und den Spannungsvervielfacher als Spannungshalbierer
einzusetzen.
[0014] Dieser Vorteil wird bspw. bei Anzeigeanordnungen benötigt, die zwei Anordnungen zur
Ansteuerung der Spalten verwenden. Dabei ist ein Treiberschaltkreis als Master konfiguriert,
der die höchste Spannung Vcol/2 bereitstellt und der zweite Treiberschaltkreis wird
als Slave benutzt, bei dem die Spannung Vcol/2 als Eingang benutzt wird, um daraus
durch Verdopplung die maximale Spaltenspannung Vcol zu erzeugen. In diesem Fall ist
sichergestellt, dass dieselbe Spannung Vcol/2 von beiden Treiberschaltkreisen benutzt
wird.
[0015] Die Spannungen Vdd und Vss werden der Anordnung zur Ansteuerung zugeführt, beim Ansteuern
einer Anzeigevorrichtung werden alle Spalten entweder mit der Vdd oder Vss in Abhängigkeit
der zugeführten Bilddaten verbunden. Die Spannung Vcol/2 wird der Anordnung zur Ansteuerung
der Zeilen zugeführt, aus der dann die Zeilenspalten Vrow+ und Vrow- erzeugt werden,
die symmetrisch zu Vcol/2 sind.
[0016] Ein Spannungshalbierer arbeitet nach dem umgekehrten Spannungsverdopplerprinzip.
[0017] Als Spannungsvervielfacher können sowohl geregelte als auch ungeregelte Spannungsvervielfacher
eingesetzt werden, wobei ein ungeregelter Spannungsvervielfacher nur eine feste Vervielfachung
vornimmt, dadurch wesentlich einfacher aufgebaut ist und somit kostengünstiger ist,
jedoch für die hier benötigte Funktion ausreichend ist. Auch ungeregelte Spannungsvervielfacher
sind mit unterschiedlichen Faktoren realisierbar.
[0018] Die Aufgabe wird auch durch eine Anzeigevorrichtung gelöst, die eine oben beschriebene
Anordnung zur Ansteuerung verwendet.
[0019] Insbesondere in tragbaren Geräten ist die Verwendung von möglichst effektiv arbeitenden
Komponenten erforderlich, da die Einsatzdauer des Gerätes von Energieverbrauch maßgeblich
beeinflußt wird und somit jede Energieeinsparung einer Verlängerung der Einsatzdauer
bzw. eine Reduzierung der Batteriekapazität mit sich bringt, wodurch eine Gewichtsreduzierung
bewirkt wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung arbeitet effektiver in Bezug auf
den Energieverbrauch. Außerdem können kleiner dimensionierte Bauteile verwendet werden.
[0020] Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- Blockschaltbild zur Ansteuerung einer Anzeigeanordnung
- Fig. 2:
- Treiberschaltung nach den Stand der Technik
- Fig. 3:
- erfindungsgemäße Treiberschaltung
[0021] In Figur 1 ist ein Blockschaltbild zur Ansteuerung eines Displays 2 dargestellt.
Die darzustellenden Informationen sind in der Einheit 5 gespeichert oder werden von
dieser erzeugt. In Einheit 5 werden auch die notwendigen Wellenformen erzeugt, die
der Anzeigevorrichtung an den Spalten und Zeilen zugeführt werden. Dem Display 2 ist
wenigsten ein Spaltentreiber 1 und ein Zeilentreiber 2 zugeordnet.
[0022] Für eine Anordnung zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung oder einen Treiberschaltkreis
für Passiv-Matrix-Displays, der nach dem bekannten Alt & Pleshko-Verfahren arbeitet,
werden zwei Spannungen für die Spalten Vss, Vcol und drei Spannungen für die Zeilen
Vcol/2, Vrow+, Vrow- benötigt. Die Werte für diese Spannungen sind typischerweise
Vss=0V, Vcol=4V, Vcol/2=2V, Vrow+ = 20V, Vrow- = -16V.
[0023] Figur 2 zeigt eine Anordnung zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung nach dem Stand
der Technik. Sie zeigt insbesondere die Erzeugung der Spannungsverhältnisse (Vss,
Vcol, Vcol/2) in einer bisher verwendeten Form. Der Anordnung werden die Spannungen
Vdd und Vss zugeführt. Ein Spannungsvervielfacher 10 vervielfacht die zugeführte Spannung
Vdd, die wiederum einer Teilspannungserzeugungseinheit 12 zugeführt wird. Eine dem
entsprechenden Verhältnis angepaßte Teilspannung wird aus der erzeugten Spaltenspannung
Vcol erzeugt und dem Verstärker 13 zugeführt. Der Verstärker 13 gibt an seinem Ausgang
die verstärkte Spannung Vcol/2 zur Zuführung zu den Zeilentreiberschaltkreis der Anzeigevorrichtung
ab. Es ist deutlich, dass alle Komponenten 10,12 und 13 für die vervielfachte Spannung
Vcol ausgelegt sein müssen. Außerdem wird eine hochgepumpte Spannung Vcol in der Teilspannungserzeugungseinheit
12 wieder herunter geteilt, um danach verstärkt zu werden.
[0024] In Figur 3 ist eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Versorgungsspannung
Vdd wird der Teilspannungserzeugungseinheit 12 und dem Verstärker 13 zugeführt. Aus
der Versorgungsspannung Vdd erzeugt die Teilspannungserzeugungseinheit 12 eine Teilspannung,
die dem Verstärker 13 zugeführt wird, der daraus die Spannung Vcol/2 erzeugt. Die
Spannung Vcol/2 wird jetzt dem Spannungsvervielfacher 11 zugeführt, der daraus die
Spaltenspannung Vcol erzeugt.
[0025] Der Spannungsvervielfacher kann auch um den Faktor 3 oder größer vervielfachen. Das
Verhältnis der zu erzeugenden Spannungen hängt dabei von der verwendeten Treibermethode
ab.
[0026] Die Anordnung zur Erzeugung der Spannungen kann auch in anderen Treiberschaltungen
eingesetzt werden, bspw. in MRA- Treiberschaltkreisen. Sie ist prinzipiell überall
dort einsetzbar, wo symmetrischen Spannungsverhältnisse benötigt werden.
1. Anordnung zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung mit Spalten und Zeilen, bei der
den Zeilen und Spalten der Anzeigevorrichtung (2) Spannungen (Vcol, Vcol/2, Vss, Vrow+,
Vrow-) in Abhängigkeit darzustellender Daten zuführbar sind und die Anordnung wenigstens
eine Spannungsteilereinheit (12) und eine Spannungsvervielfachereinheit (11) aufweist
und bei der vorgesehen ist, der Spannungsteilereinheit eine Versorgungsspannung (Vdd)
zuzuführen und eine aus der Spannungsteilereinheit abgeleitete Teilspannung einer
Spannungsvervielfachereinheit zuzuführen und die Teilspannung und die durch die Spannungsvervielfachereinheit
erzeugte Spannung der Anzeigevorrichtung zuzuführen.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstärkereinheit (13) vorgesehen ist, die zur Verstärkung der von der Spannungsteilereinheit
erzeugten Teilspannung vorgesehen ist, wobei mittels der Spannungsvervielfachereinheit
eine definierbare Vervielfachung der verstärkten Teilspannung erzeugbar ist.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von drei festen Spannungswerten, die zur Zuführung zur Anzeigevorrichtung
vorgesehen sind, zuerst eine Erzeugung einer Teilspannung aus einer Versorgungsspannung
und danach eine Vervielfachung dieser Teilspannung mittels einer Spannungsvervielfachereinheit
vorgesehen ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsvervielfachereinheit eine Verdopplung der zugeführten Teilspannung vornimmt.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass als Spannungsvervielfacher ein ungeregelter Spannungsvervielfacher einsetzbar ist.
6. Anzeigevorrichtung mit einer Anordnung nach einem der Ansprüchen 1 bis 5.