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DE3124431A1 - "wiedergabeanordnung mit einem fluessigkristall" - Google Patents

"wiedergabeanordnung mit einem fluessigkristall"

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DE3124431A1
DE3124431A1 DE19813124431 DE3124431A DE3124431A1 DE 3124431 A1 DE3124431 A1 DE 3124431A1 DE 19813124431 DE19813124431 DE 19813124431 DE 3124431 A DE3124431 A DE 3124431A DE 3124431 A1 DE3124431 A1 DE 3124431A1
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DE
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voltage
selection
switch
display
supply source
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DE19813124431
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English (en)
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Jean Hubertus Josef 5621 Eindhoven Lorteije
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Publication of DE3124431A1 publication Critical patent/DE3124431A1/de
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Publication of DE3124431C2 publication Critical patent/DE3124431C2/de
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Description

.. .. .. .. .. . 312U31
PHN.977O —»ο... "y " ·» 20.2.81
"Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall".
Die Erfindung bezieht sich auf eineWiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall, die einen Wiedergabeschirm mit einer Anzahl Wiedergabeelemente mit je einer ersten und einer zweiten Elektrode aufweist, welche Wiedergabeelemente in mindestens zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die ersten Elektroden einer Gruppe von Wiedergabeelementen durch einen Selektionsleiter je Gruppe miteinander verbunden sind und die zweiten Elektroden entsprechender Wiedergabeelemente der jeweiligen Gruppen durch jeweils einen Erregungsleiter miteinander verbunden sind, welche Wiedergabeanordnung weiterhin eine Steuerschaltung mit einer Anzahl Reihenselektionsschalter zum in zyklischer Reihenfolge selektieren der Gruppen von Wiedergabeelemente während jeweils einer Reihenselektionszeit und mit einer Anzahl Erregungsschalter zum Erregen der Wiedergabeelemente einer selektierten Gruppe, eine erste Spannungsquelle für die Reihenselektionsschalter und eine zweite Spannungsquelle für die Erregungsschalter aufweist.
Derartige Wiedergäbeanordnungen werden zum Wiedergeben alphanumerischer Zeichen oder anderer Figuren an einem Wiedergabeschirm verwendet» Dieser Wiedergabeschirm kann ein matrixförmiger Schirm sein mit einer Anzahl reihen- und spaltenmässig angeordneter einander entsprechender Wiedergabeelemente, sowie beispielsweise ein Gefüge einer Anzahl Zeicheneinheiten, die je aus einer Anzahl Wiedergabesegmente bestehen.
1 Im ersten Fall entsprechen die Reihen des Matrixschirms einer gleichen Anzahl Reihenwahlschalter der Steuerschaltung und die Spalten entsprechen den Erregungsschaltern» Im zweiten Fall können die Gruppen von Wiedergabeelementen beispielsweise durch die Wiedergabesegmente jeweils einer Zeicheneinheit oder durch die einander entsprechenden Wiedergabesegmente aller Zeicheneinheiten gebildet werden»
O I Z. 4*+ O I
PHN.9770 mßf·· '"' '·· 20.2.81
k.
Eine Wiedergabeanordnung der obengenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2508619 bekannt. Darin ist eine Vidergabeanordnung mit einer Steuerschaltung für eine Zeitmultiplexansteuerung der Wiedergabeelemente beschrieben worden, die mit Spannungen V - V ent-
χ y
sprechend Figur 2c gesteuert werden, wobei unter "21" die Spannung angegeben ist für ein Wiedergabeelement in einer selektierten Gruppe eines ¥iedergabeelementes, das in einen "EIN"-Zustand gebracht werden muss während der Zeit, dass die Gruppe selektiert ist. Unter "22" ist während derselben
Zeit V - V gegeben für ein ¥iedergabeelement aus derselben χ y
Gruppe, das in einen "AUS"-Zustand gebracht werden muss und unter "23" und "24" die Spannungen V - V an entsprechenden
3c y
Wiedergabeelementen nicht selektierter Gruppen. Die dargestellten Spannungen V - V nach Figur 2c
χ y
entsprechen im wesentlichen den Spannungen Vx -> V nach Figur 2 der genannten Patentschrift.
Bei der obenstehend beschriebenen "Wiedergabeanordnung sind zum Erhalten von Vx - Vy mindestens drei voneinander abweichende Spannungspegel erforderlich und für jede Reihe und Spalte eine Anzahl Schalter sowie eine logische Auskodierungsschaltung, wie diese beispielsweise in Figur 5 der genannten Offenlegungsschrift dargestellt ist. Dadurch ist es nicht möglich, preisgünstige genormte inte-
grierte Schaltungen zu verwenden, wie diese für Wiedergäbeanordnungen mit einfacheren Formen für V - V bekannt sind.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Wiedergabeanordnung zu schaffen mit einer stark vereinfachten Steuerschaltung zum Liefern der Spannungen V - V nach Figur 2c, dadurch, dass weniger Schaltungselemente erforderlich sind, sowie dadurch, dass die restlichen Schaltungselemente zum grossen Teil in bestehenden integrierten Schaltungen kombiniert sind, wesentlich preisgünstiger ist als die Wiedergabeanordnung entsprechend dem genannten Stand der Technik, ohne dass irgendwie die Qualität beeinträchtigt wird.
Eine Wiedergabeanordnung der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass
PHN.9770 V" ' "" 20.2.81
• ·
ein Pol der ersten Spannungsquelle mittels einer Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung mit einer Massenverbindung der Steuerschaltung gekoppelt ist, wobei eine Periodendauer der impulsförmigen Gleichspannung und eine Reihenselektionszeit sich verhalten wie einfache ganze Zahlen.
Damit wird erreicht, dass der periodische Teil der Reihenspannungen, der allen Reiheti.gleich ist, zentral erzeugt wird und zu der Selektionsspannung für eine selektierte Reihe addiert wird. Dies vermeidet die verwickelte Torschaltung, die bei der Steuerschaltung entsprechend dem Stand der Technik reihenweise notwendig ist, während nun ausserdem alle Selektionsschalter in einer gemeinsamen inte= grierten Schaltung untergebracht werden können, wie bei der Figurbeschreibung detailliert erläutert wird.
Dies gilt zumal, da die Schaltungsanordnung entsprechend dem Stand der Technik je Reihe eine Anzahl genau bekannter Wiederstände enthalten muss, so dass diese Schaltungsanordnung nicht völlig in eine integrierte Schaltung aufgenommen werden kann.
Günstige Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Wiedergabeanordnung weisen das Kennzeichen auf, dass entweder eine Reihenselektionszeit die Dauer einer oder mehreren ganzen Perioden der impulsförmigen Gleichspannung entspricht oder, dass die Dauer einer halben Periode der impulsförmigen Gleichspannung einer oder mehreren ganzen Reihenselektionszeiten entspricht.
Ein gleicher Vorteil kann abermals dadurch erhalten werden, dass für die Spalten eine gleiche Massnahme angewandt wird. Eine günstige Ausführungsform einer erfindungsgemassen Wiedergabeanordnung weist dazu das Kennzeichen auf, dass ein Pol der zweiten Spannungsquelle mittels einer weiteren Hilfsspeisequelle für eine periodische impuls= förmige Gleichspannung mit der Massenverbindung gekoppelt
^5 ists wobei die Periode der weiteren Hilfsspeisequelle der Periode der Hilfsspeisequelle gleich und zu derselben gegenphasig ist.
t ψ · *
PHN, 9770 ν·*· '··· '**'jL·^' "··* »ΐ· 20·2·81
Die Hilfsspeisequelle sowie die weitere Hilfs-
* speisequelle können auf einfache Weise mit Hilfe einer Stromquelle erhalten werden, die mit einem Schalter periodisch kurzgeschlossen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 5
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines kleinen Teils eines Wiedergabeschirms,
Figur 2 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen Erregungsspannungen,
Figur 3 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemassen Wiedergabeanordnung.
Figur k ein vereinfachtes Blockschaltbild eines 1(.Beispiels einer integrierten Schaltung zum Gebrauch in einer Steuerschaltung einer erfindungsgemassen Wiedergabeanordnung,
Figur 5 ein Schaltbild der Speisequellen,
Figur 6 eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen der für die Hilfsspeisequellen erforderlichen Ansteuerung. 2Q Figur 7 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen Erregungsspannungen für eine erfindungsgemässe Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall mit Speicherwirkung,
Figur 8 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen Erregungsspannungen für eine gleiche Steuerschaltung „pWiedie nach den Figuren 3i 4 und/oder 5 mit einer geänderten Kombination von TaktimpulsSignalen,
Figur 9 ein vereinfachtes Zeitdiagramm der Taktimpulsspannung für eine Hilfsspeisespannung, die einige Male je vollständigen Bildzyklus schaltet.
„Ρ Figur 1 zeigt einen kleinen Teil eines matrix-
förmigen Wiedergabeschirms mit Wiedergabeelementen 1, 2, 3» 4, die an den Kreuzungen von Selektionsleitern 5>6 mit Erregungsleitern 7 s 8 entsprechend Reihen bzw. Spalten des Wiedergabeschirms und der matrixförmigen Steuerschaltung ^angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise die Wiedergabeelemente 1, 3 Segmente einer aus Wiederfyabosoßnieiifcen aufgebauten Zeicheneinheit und 2, 4 entsprechende Segmente einer anderen Zeicheneinheit sind. Die Wahl, dass Reihen Selektionsleitern entsprechen und
PHN.9770 °°r "y „ " ·" 20.2.81
Spalten Erregungsleitern entsprechen, ist eine beliebige Wahl und für die Erfindung unwesentlich.
Den Reihen werden Spannungen V zugeführt, den Spalten werden Spannungen V zugeführt, so dass die Differenzspannung an einem Wiedergabeelement durch V - V gegeben wird.
In einem spezifischen Zustand ist der Selektionsleiter 5 selektiert und 6 nicht, während die Spannung V an dem Erregungsleiter 7 dem "EIN"-Zustand und die an 8 dem "AUS"-Zustand entspricht.
Figur 2 zeigt die jeweiligen Spannungen während nur einer Selektionsperiode für die Wiedergabeelemente 1, 2, 3, 4 und 21, 22, 23 bzw. 2k.
Für das selektierte Wiedergabeelement 1, das "EIN" sein muss, wird V - V = V-1 erhalten und zwar dadurch, dass während der ersten Hälfte der Selektionszeit
V = V. + Vn und V=O und während der zweiten Hälfte der x A α y
Selektionszeit V =0 und V = V- + Vn ist. Für einen Flüssigkristall muss im Hinblick auf die Lebensdauer die mittlere Gleichspannung gleich Null sein, woraus folgt:
VA *YB * VC + V
Da zur Steuerung eines Flüssigkristals nur der
Effektivwert eine Rolle spielt und nicht das Vorzeichen der angelegten Spannung, wird
KiI = VA + VB = VC * VD
Auf dieselbe Art und Weise folgt für das selektierte Wiedergabeelement 2, das "AUS" sein muss!
IV1nI1= V. + Vn - Vn = Vn und für die nicht selek-
I I U| Ά ΰ JJ O
tierten Elemente 3 und 4 gilts
V01
voo
= V =5 V -V -V
VB VA VC D
" VA - VC = VD -
darin bedeutet immer j V j den Absolutwert einer Spannung»
Für ein vollständiges Bild, das mit η Selektionsleitern aufgebaut ist, werden η Selektionszeiten gebraucht» In den übrigen Selektionszeiten bekommen die Elemente 1, 2
PHN.9770 "" 'γ 'Α 20.2.81
die Spannungen Vq, oder VQ0 zugeführt und zwar abhängig von der Frage, ob Wiedergabeelemente anderer Reihen in derselben Spalte "EIN" oder "AUS" sein müssen. Im einfachten Fall wählt man j VqJ = VQ1j = Vg, so dass der mittlere Effektivwert der Spannung an dem Wiedergabeelement von der Anzahl übriger Elemente aus derselben Spalte, die "EIN" bzw. "AUS" sein müssen, unabhängig wird.
= VD - VB = VB ίο1** nun' VD = 2 VB
KoI D B B
und aus { YQQ\ = VA - V0 = VB folgt, VA = Vß
und folglich \Vn| = VA + VB = 2VB + V0.
Der mittlere Effektivwert der Spannungen an einem "EIN"-Wiedergabeelement wird nun gegeben durch:
-2 1 ( -2 f \ -2 /
V - — JV + fn-1^ V (
EIN ~ η \_ 11 K ' ' 01 ) und der eines "AUS"-Wiedergabeelementes durch:
AUS η
Der erreichbare Kontrast wird gekennzeichnet durch: „ f EIN *?1 +Jn "^ * ill (2VB +^C)2 +(-1)-V]
_ P _P , „ _P P , P
V-AUS V10 + (n ~ 1^ · V01 VC + (n - 1) . VB oder mit ρ = Vn/V :
ο ο
nc η (2-fp) +n-1 _ ρ + ky + n+3 p+n-1 p+n-1
Der für eine bestimmte η maximal erreichbare Kontrast wird dadurch bestimmt, dass C nach ρ differenziert wird und der Differentialquotient als gleich Null vorausgesetzt wird. Daraus folgt für C , dass
ρ = \f η - 1 .
Dies ergibt beispielsweise bei η = 64:
ρ = 7 und C = 1,29
^ max '
mit welchem Wert bei modernen Flüssigkristallen, wobei die Kontrast-Spannungskurve um die Schwellenspannung herum einen ausreichend steilen Verlauf hat, noch ein durchaus ausreichender visueller Kontrast, erreicht wird. Die jeweiligen
PHN.9770 JT λ ' °*" 20.2.81
Spannungen werden derart gewählt, dass der mittlere Wert von V_, und V.™ etwa der Spannung ent spricht s die dem steilsten Teil der Kontrast-Spannungskurve des Flüssigkristalls zugehört.
Welcher Typ Wiedergabeschirm mit Flüssigkristall verwendet wird, beispielsweise einer vom gezwirnten nematisclien Typ oder beispielsweise ein Flüssigkristall mit "dynamic scattering" ist für das Wesentliche der Erfindung nicht von Bedeutung.
Aus Figur 2a ist ersichtlich, dass die Spannung VR allen Selektionsleitern zugeführt xiird und zwar während der ersten Hälfte jeder Selektionszeit und aus Figur 2b geht hervor, dass die Spannung V-, allen Erregungsleitern zugeführt werden muss und zwar während der zweiten Hälfte jeder Selektionszeit ο Für Vx, sowie V„ kann folglich eine periodische impulsförmige Gleichspannung verwendet werden,
Figur 3 zeigt, wie die Spannungsversorgung für einen Wiedergabeschirm mit Hilfe einer einfachen Steuerschaltung erhalten werden kann. In den jeweiligen Figuren
sind immer für entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet worden.
Die Reihenleiter 5> 6 sind mit Selektionsschaltern 25 bzw. 26 verbunden, in diesem Beispiel mit den Kollektorelektroden von Schalttransistorenj deren Emitterelektroden zusammen mit einem Rtickführungsleiter 30 verbunden sind. Die Kollektorelektroden der Selektionsschalter 25, 26 sind weiterhin über Kollektorwiderstände 35 bzw„ 36 mit einem Speiseleiter 31 verbunden. Die Leiter 30, 31 sind mit entsprechenden Polen einer Speisequelle 32 für die
Speisespannung V. verbunden.
Der Riickführungsleiter 30 ist weiterhin mit einem Ende einer Reihenschaltung aus einer Spannungsquelle 33 und einem Widerstand ^K zum Liefern der Speisespannung V^ verbunden, von welcher Reihenschaltung das andere Ende mit einem Massenleiter 39 verbunden ist. Zu der Reihenschaltung 33» 3^ liegt parallel ein Schalter 4θ, in diesem Beispiel ein Schalttransistor mit einem Eingang 41.
PHN.9770
» · of"»
10-
20.2.81
Wenn der Schalter 40 geöffnet ist, in diesem Beispiel mit dem Eingang 41 "AUS" (C'2 = "0"), befindet sich der Rückführungsleiter 30 auf einem Spannungspegel V1, gegenüber dem Massenleiter 39 und der Speiseleiter 31 auf einem Spannungspegel (V. + Vg) gegenüber dem Massenleiter 39·
Wenn zugleich der Selektionsschalter 25 offen ist, sein Eingang 45 also "AUS", befindet sich der Selektionsleiter ebenfalls auf dem Spannungspegel (V. + V,,), da der Strom durch die an den Selektions leiter 5 angeschlossenen Flüssigkristallwidergabeelemente vernachlässigt werden kann. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Torschaltung wird der Eingang 41 periodisch "EIN" gemacht, C' = "1", und zwar jeweils während der zweiten Hälfte jeder Selektionszeit. Die Eingänge 45 und entsprechende Eingänge werden "EIN" gemacht und zwar während der zweiten Hälfte dieser Selektionszeit, während der, der entsprechende Selektionsleiter selektiert ist und während der ersten Hälfte aller übrigen Selektionszeiten, in denen der entsprechende Selektionsleiter nicht selektiert ist.
An den Selektionsleitern werden auf diese Weise die Spannungen V erhalten, wie dies in Figur 2a dargestellt ist und zwar entsprechend der Tabelle für V %
Eingang 41
Eingang 45 "EIN" "EIN" "AUS"
"AU§" Vx = o Vx = VB
Vx = VA V = V. H
χ Α
■■ VB
Die Erregungsüphaltung für die Spalten ist auf völlig entsprechende ¥eise aufgebaut mit Erregungsschaltern 27, 28, Kollektorwiderständen 37, 38, einer Speisequelle 42 für eine Speisespannung V^, einer Reihenschaltung 43, 44 für eine Speisespannung Vq und einem Schalter 50 mit dem Eingang 51 und arbeitet völlig entsprechend zum Erzeugen von Spannungen V an den Erregungsleitern.
Dabei ist der Eingang 51 des Schalters 50 "EIN" während der ersten Hälfte der Selektionszeit und "AUS"
a ft»» Oeoa ° * * »»β« ββ β
»··· ttl« β« at,
« β« at, „- _?„
PHN.9770 γ Ρ0° 20.2.81
Ρ0°
während der zweiten Hälfte.
Wenn, wie in dem gewählten Beispiel, das Wiedergabeelement 1 "EIN" werden muss, wird während der Selektionszeit, in der der Selektionsleiter 5 selektiert ist, der
g Erregungsschalter 27 während der ersten Hälfte dieser Selektionszeit geschlossen und während der zweiten Hälfte geöffnet. Dies bedeutet, dass der Eingang 57 des Schalters 27 "EIN" bzw. "AUS" ist=
Das Wiedergabeelement 2 wird "AUS", indem während derselben Selektionszeit ein Eingang 58 des Schalters 28 "AUS" bzw. "EIN" gemacht wird. Dies ergibt die nach Figur 2b gewünschten Spannungen V und damit die gemäss Figur 2c gewünschten Differenzspannungen (V - V ),
In der der beschriebenen Selektionszeit nachfolgenden Selektionszeit werden die Steuerungen der Eingänge 57 j 58 und entsprechende Eingänge auf im Grunde gleiche ¥eise gewählt und zwar abhängig von der Frage, ob die Wiedergabeelemente 3, 4 usw. "EIN" bzw. "AUS" sein sollen.
Eine mögliche Ausführungsform der erforderlichen logischen Schaltungen zur einwandfreien Steuerung der Schalter wird an Hand der Figur 4 gegeben, in der mit einem vereinfachten Blockschaltbild das Prinzip einer integrierten Schaltung gegeben ist, die für die Reihenselektion sowie für die Spaltenerregung verwendet werden kann. Die integrierte Schaltung besteht aus einem Schieberegister 60 von beispielswei se 32 Bits mit einem Dateneingang 62 (Dl) , einem Eingang 64 für ein Schiebesignal und einem Datenausgang 66 (DO)ο Die Bitelemente des Schieberegisters 60 sind über eine Mehrfachverbindung 68 mit entsprechenden Speicherelementen eines Registers 70 mit einem Eingang 72 für ein Ladesignal (LD) verbunden. Die Ausgänge der Speicherelemente des Registers 70 sind mit einer weiteren Mehrfachverbindung 74 mit entsprechenden Schaltern in einer Schaltergruppe 80 verbunden, welche Schalter beispielsweise den Reihenselektions= schaltern 25, 26 usw„ aus Figur 3 entsprechen bzw0 den Erregungsschaltern 27, 28 usw,
Die Schalter atts der Gruppe 80 sind weiterhin mit Taktimpulseingängen 82, 84 für zwei Taktimpulssignale C
PHN.9770 *** "ΊΟ'* " '"· 20.2.81
.bzw. das dazu inverse Signal C' verbunden, die von einer Taktimpulsschaltung 90 mit einem Eingang 92 für ein zentrales Taktimpulssignal CLK erzeugt werden.
Bei Anwendung für die Reihenselektion ist die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wie folgt.
Der Schiebeeingang 6k ist mit einem Hilfstaktimpulssignal C'„ verbunden, das ebenso wie C1, zu dem zentralen Taktimpulssignal CLK in Gegenphase ist. Kurz vor Anfang der Wiedergabe eines vollständigen Bildes wird kurz 10DI = "1" und auf Cf 2 = "1" in das erste Bitelement SQ des Schieberegisters 60 eingeschrieben.
Am Anfang der ersten Selektionszeit wird der
Inhalt des Schieberegisters in die entsprechenden Speicherelemente G . des Registers 70 übernommen. Der Inhalt des Schieberegisters ist dann S = "1", S. = "0", mit i = 1, 2, ....31, der Inhalt des Registers 70 wird also Gq = "1", G± = "0".
Für die Schaltereingänge, wie k$ in Figur 3> SW., mit i = 0, 1, 2,....31, gilt, dass (in Boole-scher Notierung):
SW. = C1 . C». + C1 . G. 1 1 xli
d.h., dass der Schaltereingang "EIN" ist, wenn SW. = "1" ist, was geschieht, wenn entweder C1 = "1" UND G^ = "1" ist, oder C'1 = "1" UND G. = "1" ist.
Χ
Während der ersten Selektionszeit tQ ist
G = 11111 , so dass der Schaltereingang SW = "1" während der zweiten Hälfte der Selektionszeit tQ ist, in der C = "1" ist und SW ="0" ("AUS") während der ersten Hälfte von tQ.
Dies bedeutet nach Figur 2a, dass der erste Selektionsleiter
selektiert ist.
Für die übrigen SW. gilt: G. = "0" und folglich
G1. = "1". SW. = "1" während der ersten Hälfte von t und 11 ο
"AUS" während der zweiten Hälfte von to. Keiner der Reihenleiter i ist also selektiert worden.
Das Aufladen des Registers 70 kann beispielsweise dadurch erf olfien,dass dem Ladeeingang 7·- das Taktimpulssignal· CLK zugeführt wird.
PHN.9770 ΛΫ '" "* 20.2.81
Halbwegs tQ wird C! 2 wieder "1" und die "1" von S schiebt nun weiter zu S-. Am Anfang der folgenden Selektionszeit t1 ist, da nun DI ="0" und S = "0", S. = "1" und alle übrigen S. = "0". Am Anfang von t.. wird diese Stellung in das Register G. übernommen. Dies führt dazu, dass während t.. nun die folgende Reihe selektiert ist und keine der übrigen.
Dieses Spiel wird fortgesetzt, bis die letzte Reihe des vollständigen Bildes selektiert ist. Während ^ dieser letzten Selektionszeit wird wieder während kurzer Zeit DI = "I", xvonach abermals eine Selektionszeit to folgt.
Für eine Wiedergabeanordnung mit mehr als 32 Gruppen bzw. einer Matrixwiedergabeanordnung mit mehr als 32 Reihen, können zwei oder mehr integrierte Schaltungen ^ dieser Art auf an sich bekannte Weise in Reihe geschaltet werden, indem der Datenausgang 66 einer Schaltungsanordnung mit dem Dateneingang 62 einer folgenden Schaltungsanordnung verbunden wird und weiterhin die Taktimpulseingänge und Ladeeingänge 6h, 72, 92 mit den entsprechenden Eingängen der folgenden Schaltungsanordnung bzw. der folgenden Schaltungsanordnungen verbunden werden.
Als integrierte Schaltung kann beispielsweise eine Schaltungsanordnung vom Typ HLCD OA-38 von Hughes verwendet werden,.
Auf fast entsprechende Weise kann eine gleiche Schaltung für die Spaltenerregung verwendet werden.
Dabei wird während einer Selektionszeit das Schieberegister 60 mit einer Kombination von Nullen und Einsen aufgeladen, welche Kombination der während der nächsten Selektionszeit gewünschten Stellung aller Spaltenstellen der dann selektierten Reihe entspricht.
Für k Spalten muss dabei eine Taktimpulsfrequenz für das Schiebesignal an dem Eingang 64 verwendet werden, die wenigstens dem k-fachen der Frequenz von CLK entspricht»
Diese Information, die während der Selektionszeit t, Λ eingeschrieben wird, wird wieder am Anfang von t. in das Register 70 übernommen, das die Stellung weiter
während t. beibehält.
1
PHN.9770 " "y£" '"" **" 20.2.81
• W *
Ist für eine bestimmte Spalte q das Speicherelement G eine "T1, so wird der Schaltereingang S¥ auf dieselbe Art und ¥eise wie obenstehend "EIN" während C'ι» also während der zweiten Hälfte der betrachteten Selektions-
^ zeit t. und "AUS" während der ersten Hälfte. Dies entspricht dem Zeitdiagramm in Figur 2b für die Spalten 22 und 2k desselben für ein Wiedergabeelement, das "AUS" sein muss. Dasselbe gilt für G = "O1.' für den Fall, dass das entsprechende ¥iedergabeelement q der Reihe i "EIN" sein muss.
™ Es ist auch möglich, das Schieberegister invers
zu laden, also mit einer "0" für ein "AUS"-Element und mit einer "1" für "EIN" und dabei die Polarität von C1 und C1 umzutauschen, beispielsweise dadurch, dass das Signal C'2 dem Eingang 92 der Taktimpulsschaltung 90 zugeführt wird. Dies ergibt für die Stellungen der Erregungsschaltung dasselbe Resultat.
Wenn mehr als 32 Spalten bzw. Einheiten je Gruppe notwendig sind, können wieder zwei oder mehr integrierte Schaltungen für die Spaltenerregung verwendet werden. Dabei ist die Wahl frei um die zwei oder mehr Schieberegister gleichzeitig mit einem Schiebesignal zu füllen, dessen Frequenz mindestens 32-mal höher ist als die von CLK, oder in Reihe mit einer k—mal höheren Frequenz, wenn die zwei oder mehr Schieberegister wieder über den Ausgang bzw. die Ausgänge 66 und den Eingang bzw. die Eingänge 62 zu einem längeren Schieberegister in Reihe geschaltet sind.
Es dürfte einleuchten, dass während der letzten Selektionszeit ti eines vollständigen Bildes in diesem Schieberegister die Information geladen wird, die notwendig
ist während der ersten Selektionszeit für ein folgendes vollständiges Bild, t .
Figur 5 zeigt, wie auf einfache und preisgünstige Weise die vior Spannungsquellen aus nur einer zentralen Speisequelle gebildet werden können.
Ein Transistor 100 bildet mit dem Emitterwiderstand 102 eine Stromquellenschaltung für die Reihenschaltung aus den Widerständen 104, 106 zu dem Massenleiter
PHN.9770 '"' *Ί/" ** "* 20.2.81
39· Der Widerstand 1θ6 kann mit dem bei Figur 3 beschriebenen Transistor kO kurzgeschlossen werden, Die konstante Basisspannung für den Transistor 100 wird durch eine Zener-Diode 108 mit dem Belastungswiderstand 110 versorgt. Bei der gewählten Stromstärke der Stromquelle 10O5 T02 von beispielsweise etwa 1,5 mA werden die Widerstände 104, 106 derart
gewählt und nötigenfalls eingestellt, dass an dem Widerstand 104 die gewünschte Speisespannung V. vorhanden ist und bei offenem Schalter kO an dem Widerstand 106 die Spannung V_.
1°Wird der Schalter 4θ geschlossen, der Eingang 41 "EIN", so wird die Spannung an dem Widerstand 106 nahezu gleich Null,
Dies kann an sich für die Speisung der Reihenselektion nach Figur 3 bereits ausreichend sein. Da ein
Flüssigkristall beim Schalten etwas mehr Strom verbraucht und
^weil beim Schalten auch parasitäre Kondensatoren umgeladen werden müssen, wird es sich insbesondere bei einer Vielzahl von Gruppen als wünschenswert ergeben, den Innenwiderstand der Speisequellen im Hinblick auf die zu erzielenden Schaltgeschwindigkeit der Wiedergabeelemente zu verringern. Dazu
20±st die Schaltungsanordnung auf an sich bekannte Weise mit den Emitterfolgerschaltungen 112, 114 und 118, 120 versehene Zum Ausgleichen der Basis-Emitter-Schrittspannungen der
Transistoren 112«, 118 und insbesondere zum Ausgleichen des Temperaturverlaufes derselben sind in Reihe mit dem Wider-
25stand 104 die Ausgleichdioden 119 aufgenommen, so dass
zwischen den Emitterausgängen 3O5, 31 der Transistoren 112, bzwo 118 wieder die Spannung V. gefunden wird,, Die Zener-Diode 116 versorgt eine ausreichende Kollektorspannung für den Transistor' 112, auch wenn der Schalter kO geschlossen ist»
3^Das Ganze wird aus nur einer nicht dargestellten zentralen Speisespannung mit den Anschlüssen 122, 124 gespeist„
Für die Spaltenerregung ist eine entsprechende
Schaltungsanordnung verwendet worden, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet worden sind unter Hinzufügung eines as
35IOOa, 102a, usw.
Die Summe der ¥iderstandswerte der Widerstände
104a und 106a wird derart gewählt, dass die nun gebildete Vc
«I ·
• m ·
PHN.9770 iX ^f. " 20.2.81
und V der nachfolgenden Gleichung entsprechen:
V„ + V-. = V. +V-r, und die Yiderstandswerte 104a und Io6a
O -L) A Jd
werden derart gewählt, dass V„ und V- das richtige gegenseitige Verhältnis haben, berechnet, wie bereits obenstehend angegeben wurde, abhängig von dem erforderlichen Multiplexgrad.
Wenn infolge TemperaturSchwankungen in den Transistoren 100, 100a oder in der Zener-diode 108 Schwankungen auftreten, werden die Ströme der Stromquellen 100, 102 und tO 100a, 102a in demselben Sinne und in demselben Ausmass schwanken, so dass die vier Speisespannungen genau dieselben gegenseitigen Verhältnisse beibehalten.
Namentlich ist es von Bedeutung, dass die Bedingung V + Vn = V. + Vn über einen grossen Temperaturbereich nach wie vor erfüllt ist, da damit zugleich gewährleistet ist,dass die mittlere Gleichspannung an dem Flüssigkristall Null ist. Dies ist von Bedeutung für eine gute Lebensdauer von Flüssigkristallen.
Selbstverständlich ist der Widerstand 106a durch einen Schalter 50 mit dem Schalteingang 5I entsprechend Figur 3 überbrückt.
Figur 6 zeigt, wie die Taktimpulssignale C' und Cp mit Hilfe zweier Inverterschaltungen I30. bzw. 132 aus dem zentralen Taktimpulssignal CLK abgeleitet werden können.
Statt einer einzelnen Inverterschaltung 132 kann auch der Schalter k0 benutzt werden, wenn der Eingang 5I des Schalters 50 mit dem Rückführungsleiter 30 aus den Figuren 3 und 5 verbunden wird.
Zum Schluss zeigt Figur 7 für einen Flüssigkristall mit Speicherwirkung die Situation, in der nur für die Reihenerregung eine Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung benutzt wird.
Der Aufbau der Teile Figur 7a-, b und c entspricht dem aus den Figuren 2a, b und c, nur ist nun V„ = 0.
Auf entsprechende Weise wird V gleich V. oder VB oder V^ + V5 , und V_ wird zu denselben Zeitpunkt wie in Figur 2 für V zugeführt.
PHN.9770 IS' ^, 20.2.81
Wieder ist V. + V0 = V-, -*■ V-. und mit V^ = 0 folglich:
v 1 ν = ν
VA ·+ VB D
Es liegt dabei auf der Hand, V. = Vn zu wählen.
■fa. Xj Für ein Wiedergabeelement in einer selektierten Reihe, das "EIN" werden muss, wird nun
Vx - V = VA + Vg = VD = 2VA, siehe Spalte 21 aus Figur 7·
Für ein Element in einer selektierten Reihe, das "AUS" bleiben muss, wird V -V=O (Spalte 22).
Für Elemente aus einer nicht selektierten Reihe ist immers
V — V = V
·*· y ·"■
Der Spannungspegel wird derart gewählt, dass
entsprechend den Spezifikationen des verwendeten Flüssigem kristalltyps eine Spannung 2V. durchaus ausreicht für das einmalige Einschreiben eines Wiedergabeelementes und eine Haltespannung V. nicht.
Für die Spannung Vp kann die integrierte Schalt = ung nach Figur 4 ungeändert verwendet werden| aus Figur 3 entfallen die Teile 43, 44, 50; aus Figur 5 entfallen 106a, 50, 112a und 114a, der Widerstand 104a ist nun unmittelbar mit dem Massenleiter 39 verbunden. Von den zwei Ausgleichsdioden 119a entfält eine dadurch^ dass die Schrittspannung des Transistors 112a wegfällt»
Da das Signal C2 nicht erforderlich ist, kann die Inverterschaltung 132 aus Figur 6 für diesen Anwendungsbereich ebenfalls entfallen.
Abgesehen von der Wahl der Speisespannung V. s= Vg = 1/2 Vn; Vp = 0, entspricht die Wirkungsweise der Steuerschaltung beim Einschreiben einer Widergabeanordnung mit einem Flüssigkaristall mit Speicherwirkung der Wirkungsweise der Steuerschaltung zum in Zeitmultiplex Erregen einer Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall von einem Typ ohne Speicherwirkung aber von der sogenannten RMS-Klasse, d.h. dass die Stellung eines Wiedergabeelementes durch die mittlere Effektivspannung an diesem Element bestimmt wird.
f« ν a ,
PHN.9770 " "" "ΐέΓ if' "" 20.2.81
Die Methode zum Löschen eines Flüssigkristalls mit Speicherwirkung ist nicht angegeben« Das Löschen kann auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden und ist für den Erfindungsgedankeη nicht von Bedeutung.
Figur 8 zeigt in einem Zeitdiagramm, wie mit geänderten Zeitsignalen eine andere Steuerung der Wiedergabe elemente durchgeführt werden kann unter Verwendung derselben Schaltungsanordnungen nach den Figuren 4 und 5·
Dabei ist davon ausgegangen, dass die Anforderungen, dass die mittlere Gleichspannung an einem Flüssigkristalleleme'nt Null sein muss, nicht in jeder Selektionszeit erfüllt zu werden braucht, sondern dass es ausreicht, wenn dieser Wert Null wird bei Mittelung über eine grössere Anzahl von Selektionszeiten, wie dies an sich bekannt ist.
Figur 8a zeigt in drei aufeinanderfolgenden
Zeilen die Selektionsspannungen V für drei aufeinanderfolgenden Reihen oder Gruppen einer Wiedergabeanordnung, links während eines ersten Bildzyklus BC2 , rechts während eines darauffolgenden Bildzyklus BC„ 1. Unter einem Bild-
zyklus wird die Zeit verstanden, die für ein einziges vollständiges Bild notwendig ist. Für eine Wiedergabeanordnung mit r Reihen oder Gruppen ist diese Zeit gleich r aufeinanderfolgender Selektionszeiteii. Während des ersten Intervalls wird:
V„ = V. + Vn für eine selektierte Reihe, und
X Ά. JÜ
V = V_ für alle nicht selektierten Reihen. Während des zweiten Intervalls wird: V =0 für
eine selektierte Reihe, und
V = V. für alle nicht selektierten Reihen. XA
Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht
werden, dass V^ "EIN" geschaltet wird während aller gerader
JD
vollständiger Bilder (BC, ) und "AUS" während aller und dass für VA eine "1" bzw. eine "0" durch das Red Selektionsschieberegister geschoben wird.
Auch ist es möglich, auf die bereits beschriebenen Art und Weise immer eine "1" durch das Schieberegister schieben zu lassen aber periodisch und synchron zu V0 die
«ft Aa
6 ΛΑ <!
ft Ο
PHN, 9770 "jXVf- ** °°" 20.2.81
Taktimpuls signale C1 und C' umzupolen. Dies kann auf an sich bekannte Weise dadurch erfolgen, dass beispielsweise dem Eingang ^2. in Figur 4 statt des Signals CLK ein Hilfstak timpuls HC zugeführt wird, wobei in Boole-scher Notierung gilts
HC = CLK φ Vg
oder HC = CLK φ C2
wobei das Zeichen φ die "EXKLUSIV-=ODER~Funkt ion'! angibt. Figur 8b zeigt den Zeitverlauf der Erregungsspannungen für drei Spalten« Die erste Zeile zeigt beispielsweise ein Signal für eine Spalte, deren Wiedergabeelement in der zunächst selektierten Reihe von Figur 8a "EIN" sein muss, in der darauffolgenden Reihe "AUS" usw., die zweite Zeile ein Spaltensignal für eine Spalte, deren zunächst selektiertes Element "AUS" sein muss
Während eines Bildzyklus BCp wirds
Vy EIN = ° Und Vy AUS = VD und während eines Bildzyklus BC,
2n+1
V __.T = Vn + Vn unc
y EIN C D
Vy EIN ■ VC + VD und Vy AUS = V
Ebenso sie vorher gilts V. ■¥ V_ = V„ Ψ V^
und
Die Verwirklichung der Spannungen V entspricht der der Spannungen V , wobei ebenso wie vorher V- und V_
immer gegenphasig sind.
25
Weiterhin zeigen Figur 8c und Figur 8d die
Erregungsspannungen beispielsweise des ersten Elementes der ersten Reihe, das "EIN" sein muss, bzw. des ersten Elementes der zweiten Reihe, das "AUS" sein muss» Im ersten Fall wird V - V = V. + V während χ y A B
der Zeit, in der die erste Reihe selektiert ist in BC2n und
V - V = 0' - V- - V„ = -(V. + V13) während dieser ersten χ y C D v A B7
Selektionszeit in BC0, Λ .
4D+1
Während der übrigen (r-1) Selektionszeiten ist
V - V = Vn, - Vn =- Vn oder V-V= +Vn in einer be-χ y B D B χ y B
liebigen Reihenfolge, aber immer bei den Selektionszeiten während BC 1 gleich und gegenüber V - V in der entsprechenden Selektionszeit in BC„ entgegengesetzt.
PHN.9770 J,8tf0· 20.2.81
Die Bedingung, dass die mittlere Gleichspannung Null sein muss, ist daher genau erfüllt.
Die mittleren ¥erte für V__..T und VATTO sind dieselben wie diejenigen, die bei Figur 2 beschrieben wurden.
Es ist nicht notwendig, dass eine halbe Periode von Cp einer völligen Zeit BC entspricht.
Figur 9 zeigt ein Beispiel, wobei C„ während
BCp periodisch wechselt, beispielsweise bei 6k Reihen alle 21 Selektionszeiten und während BC„ .. genauso aber in Gegenphase
Es ist ausreichend, wenn eine halbe Periode von
C„ und damit von V und V-, gleich einer ganzen Anzahl Selektionszeiten.ist, insofern für entsprechende Selektions— zeiten unterschiedlicher vollständiger Bildzyklen C„ in 5Ofo der Fälle "EIN" ist und in 5O°/o "AUS" .
Zusammengefasst unterscheiden sich die zwei gegebenen Anwendungsbeispiele dadurch, dass die Zeit signale derart gegeben werden, dass entweder eine Selektionszeit η Perioden von C_ zählt mit η = 1, 2, 3 usw, bzw. dass eine halbe Periode von C„ gleich η Selektionszeiten ist.
Die in den Figuren beschriebenen Schaltungsanordnungen sind nur als Beispiel möglicher Ausführungsformen einer Wiedergabenanordnung mit Steuerschaltung gegeben, in der der Erfindungsgedanke in Form einer geschalteten Hilfsspeisequelle verwendet worden ist und nötigenfalls einer geschalteten weiteren Hilfsspeisequelle. Im Rahmen der Erfindung sind viele Abwandlungen möglich, wie beispielsweise die ¥ahl der angewandten Transistor-=, technologie. In Figur 6 können die als npn- und pnp-Tran-
sistoren dargestellten Transistoren auch völlig oder teilweise durch andere Typen von Schaltungselementen ersetzt werden, beispJLelswelde durch MOS-Transistoren.
Auch ist es für den Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung, eine CMOS-integrierte Schaltungsanordnung wie die HLCD 0^38 zu verwenden, während auch die als Beispiel gegebene innere Organisation dieser integrierten Schaltung verschiedenartig geändert werden kann.
■ *. a, rf «
PHN. 9770 pr^JI. 20.2.81
Weiterhin dürfte es einleuchten, dass es beispielsweise für Wiedergabeanordnungen auch möglich ist, eine Reihenselektionszeit gleich zwei oder mehr ganzen Perioden einer impulsförmigen Gleichspannung zu wählen. Die mittlere effektive Steuerspannung V - V wird dadurch nicht beein-
x y
flusst.
Schliesslich ist es möglich, die Zener-Diode durch eine einstellbare Bezugsspannungsquelle für die Basiselektroden der Transistoren 100, 100a zu ersetzen.
Ändert man die Bezugsspannung, so werden die von
den Stromquellen 100, 102 bzw. 10Oa5 102a gelieferten Ströme gleichsinnig und in gleichem Masse ändern. Damit ändern auch die Spannungen V. , VR, V~ und V^ in demselben Sinne aber mit gleichbleibenden gegenseitigen Verhältnissen.
Damit können V„T,T und V.TTO auf die günstigen Werte gegenüber -E/-LJM AUb
der Schwellenspannung des Flüssigkristalls eingestellt werden.
Da diese Schwellenspannung im allgemeinen ziemlich stark temperaturabhängig ist, kann man auch durch ··
Änderung der Bezugsspannung den erforderlichen Temperaturausgleich erreichen.
Wenn von einem oder mehreren Temperaturfühlern, beispielsweise von einem Messsegment in dem Flüssigkristall,
gebrauch gemacht wird, kann dieser Temperaturausgleich auch 25
dadurch erreicht werden, dass auf an sich bekannte Weise die Bezugsspannung automatisch geregelt wird.
Leerseite

Claims (1)

  1. ■'
    β2β81
    "PATENTANSPRTJCHET:
    T.) Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall,
    e einen Wiedergabeschirm mit einer Anzahl Wiedergabeelemente mit je einer ersten und einer zweiten Elektrode aufweist, welche Wiedergabeeleniente in mindestens zwei * Gruppen aufgeteilt sind, wobei die ersten Elektroden einer Gruppe γόη Wiedergabeelementen durch einen Selektionsleiter je Gruppe mit einander verbunden sind und die zweiten Elektroden entsprechender Wiedergabeelemente der jeweiligen Gruppen durch jeweils einen Erregungsleiter miteinander verbunden sind, welche Wiedergabeanordnung weiterhin eine Steuerschaltung mit einer Anzahl Reihenselektionsschalter zum inzyklischer Reihenfolge Selektieren der Gruppen von Wiedergabeelementen während jeweils einer Reihenselektionszeit und mit einer Anzahl Erregungsschalter zum Erregen der Wiedergabeelemente einer selektierten Gruppe, eine erste Spannungsquelle für die Reihenselektionsschalter und eine zweite Spannungsquelle für die Erregungsschalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pol der ersten Spannungsquelle niittels einer Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung mit einer Massenverbindung der Steuerschaltung gekoppelt ist, wobei eine Periodendauer der impulsförmigen Gleichspannung and eine Reihenselektionszeit sich verhalten wie einfache ganze Zahlen.
    Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass eine Reihenselektionszeit die Dauer
    oder mehreren ganzen Perioden der impulsf örmigen Gleichspannung entspricht.
    3« Wiedergabeanordnung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer halben Periode der
    impulsf örmigen Gleichspannung einer oder mehreren ganzen Reihenselektionszeiten entspricht.
    k. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Pol der zweiten Spannungsquelle
    «a
    · J
    PHN.9770 2,K ^ 20.2.81
    mittels einer weiteren Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung mit der Massenverbindung gekoppelt ist, wobei die Periode der weiteren Hilfsspeisequelle der Periode der Hilfsspeisequelle gleich und zu derselben gegenphasig ist.
    5. Wiedergabeanordnung nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspeisequelle mit einer Reihenschaltung aus einer Stromquelle und einem Schalter gebildet ist, welcher Schalter durch ein Taktimpulssignal gesteuert, periodisch geschlossen wird.
    6. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Hilfsspeisequelle mit einer Reihenschaltung aus einer Stromquelle und einem Schalter gebildet ist, welcher Schalter durch ein Hilfssignal gesteuert, periodisch geschlossen wird.
    7. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltereingang für das periodische Hilfssignal mit einem Ausgang der Hilfsspeisequelle verbunden ist.
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