CH654945A5

CH654945A5 - Wiedergabeanordnung mit einem fluessigkristall.

Info

Publication number: CH654945A5
Application number: CH4445/81A
Authority: CH
Inventors: Jean Hubertus Josef Lorteije
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-07-08
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1986-03-14
Also published as: US4342994A; DE3124431C2; GB2079509A; GB2079509B; FR2486694B1; JPH0579967B2; NL8003930A; FR2486694A1; JPS5748785A; DE3124431A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabeanordnung 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 Rei-s henfolge 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 Spannungs-lo quelle für die Erregungsschalter aufweist.

Derartige Wiedergabeanordnungen werden zum Wiedergeben alphanumerischer Zeichen oder anderer Figuren an einem Wiedergabeschirm verwendet. Dieser Wiedergabeschirm kann ein matrixförmiger Schirm sein mit einer Anzahl 15 reihen- und spaltenmässig angeordneter einander entsprechender Wiedergabeelemente, sowie beispielsweise ein Gefüge einer Anzahl Zeicheneinheiten, die je aus einer Anzahl Wiedergabesegmente bestehen.

Im ersten Fall entsprechen die Reihen des Matrixschirms 20 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 25 Wiedergabesegmente aller Zeicheneinheiten gebildet werden.

Eine Wiedergabeanordnung der obengenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2 508 619 bekannt. Darin ist eine Wiedergabeanordnung mit einer Steuerschaltung für eine Zeitmultiplexansteuerung der Wiedergabeele-30 mente beschrieben worden, die mit Spannungen Vx-Vy entsprechend Figur 2c gesteuert werden, wobei unter «21 » die Spannung angegeben ist für ein Wiedergabeelement in einer selektierten Gruppe eines Wiedergabeelementes, das in einen «EIN»-Zustand gebracht werden muss während der Zeit, 35 dass die Gruppe selektiert ist. Unter «22» ist während derselben Zeit Vx-Vy gegeben für ein Wiedergabeelement aus derselben Gruppe, das in einen «AUS»-Zustand gebracht werden muss und unter «23» und «24» die Spannungen Vx-Vy an entsprechenden Wiedergabeelementen nicht selek-40 tierter Gruppen.

Die dargestellten Spannungen Vx-Vy nach Figur 2c entsprechen im wesentlichen den Spannungen Vx-Vy nach Figur 2 der genannten Patentschrift.

Bei der obenstehend beschriebenen Wiedergabeanordnung 45 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 so es nicht möglich, preisgünstige genormte integrierte Schaltungen zu verwenden, wie diese für Wiedergabeanordnungen mit einfacheren Formen für Vx-Vy bekannt sind.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Wiedergabeanordnung zu schaffen mit einer stark vereinfachten Steuer-55 Schaltung zum Liefern der Spannungen Vx-Vy nach Figur 2c, die dadurch, dass weniger Schaltungselemente erforderlich sind, sowie dadurch, dass die restlichen Schaltungselemente zum grossen Teil in bestehenden integrierten Schaltungen kombiniert werden können, wesentlich preisgünstiger ist als 60 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 ein 65 Pol der ersten Spannungsquelle mittels einer Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung mit einer Massenverbindung der Steuerschaltung gekoppelt ist, wobei das Verhältnis einer Periodendauer der impulsför-

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migen Gleichspannung und einer Reihenselektionszeit bzw. das umgekehrte Verhältnis einfachen ganzen Zahlen entspricht.

Damit wird erreicht, dass der periodische Teil der Reihenspannungen, der allen Reihen 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 integrierten Schaltung unterbracht 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 Widerstände enthalten muss, so dass diese Schaltungsanordnung nicht völlig in eine integrierte Schaltung aufgenommen werden kann.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Wiedergabeanordnung besteht darin, dass für das umgekehrte Verhältnis eine Reihenselektionszeit der Dauer einer oder mehreren ganzen Perioden der impulsförmigen Gleichspannung entspricht. Eine andere Ausführungsform besteht darin, dass für das genannte Verhältnis 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 erfindungsgemässen Wiedergabeanordnung besteht dazu darin, dass ein Pol der zweiten Spannungsquelle 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.

Die Hilfsspeisequelle sowie die weitere Hilfsspeisequelle können auf einfache Weise mit Hilfe einer Stromquelle erhalten werden, die mit einem Schalter periodisch kurzgeschlossen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 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 erfindungsgemässen Wiedergabeanordnung,

Figur 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Beispiels einer integrierten Schaltung zum Gebrauch in einer Steuerschaltung einer erfindungsgemässen Wiedergabeanordnung, Figur 5 ein Schaltbild der Speisequellen,

Figur 6 eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen der für die Hilfsspeisequellen erforderlichen Ansteuerung,

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 wie die nach den Figuren 3,4 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.

Figur 1 zeigt einen kleinen Teil eines matrixförmigen Wiedergabeschirms mit Wiedergabeelementen 1,2,3,4, die an den Kreuzungen von Selektionsleitern 5,6 mit Erregungsleitern 7,8 entsprechend Reihen bzw. Spalten des Wiedergabeschirms und der matrixförmigen Steuerschaltung angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass beispiels-s weise die Wiedergabeelemente 1,3 Segmente einer aus Wiedergabesegmenten aufgebauten Zeicheneinheit und 2,4 entsprechende Segmente einer anderen Zeicheneinheit sind. Die Wahl, dass Reihen Selektionsleitern entsprechen und Spalten Erregungsleitern entsprechen, ist eine beliebige Wahl io und für die Erfindung unwesentlich.

Den Reihen werden Spannungen Vx zugeführt, den Spalten werden Spannungen Vy zugeführt, so dass die Differenzspannung an einem Wiedergabeelement durch Vx-Vy gegeben wird.

ls In einem spezifischen Zustand ist der Selektionsleiter 5 selektiert und 6 nicht, während die Spannung Vy an dem Erregungsleiter 7 dem «EIN»-Zustand und die an 8 dem «AUS»-Zustand entspricht.

Figur 2 zeigt unter den Ziffern 21,22,23,24 die jeweiligen 20 Spannungen während nur einer Selektionsperiode für die Wiedergabeelemente 1,2,3,4. Vorausgesetzt wird hierbei, dass ein selektiertes Wiedergabeelement eine Spannung Vn für «EIN» bzw. eine Spannung Vio für «AUS» bekommt, wobei nicht selektierte Wiedergabeelemente eine Spannung 25 Voi bzw. Voo bekommen.

Für das selektierte Wiedergabeelement 1, das «EIN» sein muss, wird Vx-Vy = Vi i erhalten und zwar dadurch, dass während der ersten Hälfte der Selektionszeit Vx = Va + Vb und Vy = 0 und während der zweiten Hälfte der Selektionszeit Vx = 0 30 und Vy = Vc + Vd ist. Für einen Flüssigkristall muss im Hinblick auf die Lebensdauer die mittlere Gleichspannung gleich Null sein, woraus folgt:

35

Va + Vb = Vc + Vd.

Da zur Steuerung eines Flüssigkristalls nur der Effektivwert eine Rolle spielt und nicht das Vorzeichen der angelegten Spannung, wird

40 | Vi 11 == Va + Vb = Vc + Vd.

Auf dieselbe Art und Weise folgt für das selektierte Wiedergabeelement 2, das «AUS» sein muss:

451 Vio | = Va + Vb - Vd = Vc und für die nicht selektierten Elemente 3 und 4 gilt:

| Voi | = V b = Va — Ve — Vd so und

| Voo | = Va — Vc = Vd — Vb,

darin bedeutet immer | V | den Absolutwert einer Spannung. 55 Für ein vollständiges Bild, das mit n Selektionsleitern aufgebaut ist, werden n Selektionszeiten gebraucht. In den übrigen Selektionszeiten bekommen die Elemente 1,2 die Spannungen Voi oder Voo zugeführt und zwar abhängig von der Frage, ob Wiedergabeelemente anderer Reihen in der-60 selben Spalte «EIN» oder «AUS» sein müssen.

Im einfachen Fall wählt man | Voo | = | Voi | = Vb, 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. 65 Aus|Vooj = Vd — Vb = Vb folgt nun Vd = 2 Vb und aus j Voo | = Va — Ve = Vb folgt Va = Vb + Vc und folglich | Vi 11 = Va + Vb = 2Vb + Vc.

Der mittlere Effektivwert der Spannungen an einem

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«EIN»-Wiedergabeelement wird nun gegeben durch:

V2ein = {Vii + (n-l)-V2oi |

und der eines «AUS»-Wiedergabeelementes durch:

^8=^1^0+^-1).^ y

Der erreichbare Kontrast wird gekennzeichnet durch:

V2ein _ Vf, + (n-l)-Vjj, _ (2Vb + Vc)2 + (n-1)'Vb2 V2aus Vfo + Cn-l)-^! Vc2 + (n-l)-VB2

oder mit p = Vc/Vb:

_ (2 + p)2 + n-1 _ p2 + 4p 4- n + 3 p2 + n-l p2 + n-l

Der für eine bestimmte n maximal erreichbare Kontrast wird dadurch bestimmt, dass C nach p differenziert wird und der Differentialquotient als gleich Null vorausgesetzt wird. Daraus folgt für C max, dass p = Vn-1.

Dies ergibt beispielsweise bei n = 64:

p — 7 und Cmax= 1,29

mit welchem Wert bei modernen Flüssigkristallen, wobei die Kontrast-Spannungskurve um die Schwellenspannung herum einen ausreichend steilen Verlaufhat, noch ein durchaus ausreichender visueller Kontrast erreicht wird. Die jeweiligen Spannungen werden derart gewählt, dass der mittlere Wert von Vein und Vaus etwa der Spannung entspricht, die dem steilsten Teil der Kontrast-Spannungskurve des Flüssigkristalls zugehört.

Welcher Typ Wiedergabeschirm mit Flüssigkristall verwendet wird, beispielsweise einer vom gezwirnten nemati-schen 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 Vb allen Selektionsleitern zugeführt wird und zwar während der ersten Hälfte jeder Selektionszeit und aus Figur 2b geht hervor, dass die Spannung Vc allen Erregungsleitern zugeführt werden muss und zwar während der zweiten Hälfte jeder Selektionszeit. Für Vb sowie Vc 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 Schalttransistoren, deren Emitterelektroden zusammen mit einem Rückführungsleiter 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 Va verbunden.

Der Rückführungsleiter 30 ist weiterhin mit einem Ende einer Reihenschaltung aus einer Spannungsquelle 33 und einem Widerstand 34 zum Liefern der Speisespannung Vb verbunden, von welcher Reihenschaltung das andere Ende mit einem Massenleiter 39 verbunden ist. Zu der Reihenschaltung 33,34 liegt parallel ein Schalter 40, in diesem Bei-s spiel ein Schalttransistor mit einem Eingang 41.

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 Vb gegenüber dem Massenleiter 39, und der Speiseleiter 31 auf einem Spanto nungspegel (Va + Vb) gegenüber dem Massenleiter 39.

Wenn zugleich der Selektionsschalter 25 offen ist, sein Eingang 45 also «AUS», befindet sich der Selektionsleiter ebenfalls auf dem Spannungspegel (Va + Vb), da der Strom durch die an den Selektionsleiter 5 angeschlossenen Flüssigkristall-15 wiedergabeelemente vernachlässigt werden kann.

Mit Hilfe einer nicht dargestellten Torschaltung wird der Eingang41 periodisch «EIN» gemacht, C'2 = «l»,undzwar jeweils während der zweiten Hälfte jeder Selektionszeit. Die Eingänge 45 und entsprechende Eingänge werden «EIN» 20 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.

25 An den Selektionsleitern werden auf diese Weise die Spannungen Vx erhalten, wie dies in Figur 2a dargestellt ist und zwar entsprechend der Tabelle für Vx:

30

Eingang 41

Eingang 45

«EIN»

«AUS»

«EIN»

Vx = 0

Vx = Vb

«AUS»

Vx = Va

Vx = Va + Vb

35

Die Erregungsschaltung für die Spalten ist auf völlig entsprechende Weise aufgebaut mit Erregungsschaltern 27,28, 40 Kollektorwiderständen 37,38, einer Speisequelle 42 für eine Speisespannung Vd, einer Reihenschaltung 43,44 für eine Speisespannung Vc und einem Schalter 50 mit dem Eingang 51 und arbeitet völlig entsprechend zum Erzeugen von Spannungen Vy an den Erregungsleitern.

45 Dabei ist der Eingang 51 des Schalters 50 «EIN» während der ersten Hälfte der Selektionszeit und «AUS» während der zweiten Hälfte.

Wenn, wie in dem gewählten Beispiel, das Wiedergabeelement 1 «EIN» werden muss, wird während der Selektionsso zeit, in der der Selektionsleiter 5 selektiert ist, der 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.

55 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 Vy und damit die gemäss Figur 2c gewünschten Differenzspannungen (Vx-Vy). 60 In der der beschriebenen Selektionszeit nachfolgenden Selektionszeit werden die Steuerungen der Eingänge 57,58 und entsprechende Eingänge auf im Grunde gleiche Weise gewählt und zwar abhängig von der Frage, ob die Wiedergabeelemente 3,4 usw. «EIN» bzw. «AUS» sein sollen. 65 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 Schal

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tung gegeben ist, die für die Reihenselektion sowie für die Spaltenerregung verwendet werden kann. Die integrierte Schaltung besteht aus einem Schieberegister 60 von beispielsweise 32 Bits mit einem Dateneingang 62 (DI), einem Eingang 64 für ein Schiebesignal und einem Datenausgang 66 (DO). 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 Reihenselektionsschaltern 25,26 usw. aus Figur 3 entsprechen bzw. den Erregungsschaltern 27,28 usw.

Die Schalter aus der Gruppe 80 sind weiterhin mit Taktimpulseingängen 82,84 für zwei Taktimpulssignale Ci bzw. das dazu inverse Signal C' i 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 64 ist mit einem Hilfstakt-Impuls-signal C'2 verbunden, das ebenso wie C' i zu dem zentralen Taktimpulssignal CLK in Gegenphase ist. Kurz vor Anfang der Wiedergabe eines vollständigen Bildes wird kurz DI = « 1 » und auf C ' 2 = « 1 » in das erste Bitelement So des Schieberegisters 60 eingeschrieben.

Am Anfang der ersten Selektionszeit wird der Inhalt des Schieberegisters in die entsprechenden Speicherelemente Gj des Registers 70 übernommen. Der Inhalt des Schieberegisters ist dann So = « 1 », Si = «0», mit i = 1,2,.... 31, der Inhalt des Registers 70 wird also G0 = « 1 », Gì = «O».

Für die Schaltereingänge, wie 45 in Figur 3, SWj, mit j = 0, 1,2,.... 31, gilt, dass (in Boolescher Notierung):

SWj = Ci • G'j + C' 1 • Gj d.h., dass der Schaltereingang «EIN» ist, wenn SWj = «1» ist, was geschieht, wenn entweder Ci = « 1 » UND G' j = « 1 » ist, oder C' 1 = « 1 » UND Gj = « 1 » ist.

Während der ersten Selektionszeit to ist Go = « 1 », so dass der Schaltereingang SWo = « 1 » während der zweiten Hälfte der Selektionszeit to ist, in der C' = « 1 » ist und SWo = «0» («AUS») während der ersten Hälfte von to. Dies bedeutet nach Figur 2a, dass der erste Selektionsleiter selektiert ist.

Für die übrigen S Wi gilt: Gì = «0» und folglich G' i = « 1 ». S Wi = « 1 » während der ersten Hälfte von to und «AUS» während der zweiten Hälfte von to. Keiner der Reihenleiter i ist also selektiert worden.

Das Aufladen des Registers 70 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dem Ladeeingang 72 das Taktimpulssignal CLK zugeführt wird.

Halbwegs to wird C'2 wieder « 1 » und die « 1 » von So schiebt nun weiter zu Si. Am Anfang der folgenden Selektionszeit ti ist, da nun DI = «0» und So = «0», S1 = « 1 » und alle übrigen Si = «0». Am Anfang von ti wird diese Stellung in das Register Gj übernommen. Dies führt dazu, dass während ti 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 = « 1 », wonach abermals eine Selektionszeit to folgt.

Für eine Wiedergabeanordnung mit mehr als 32 Gruppen bzw. einer Matrix-Wiedergabeanordnung 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 64,72,92 mit den entsprechenden Eingängen der folgenden Schaltungsanordnung bzw. der folgenden Schaltungsanordnungen verbunden s werden.

Als integrierte Schaltung kann beispielsweise eine Schaltungsanordnung vom Typ HLCD 0438 von Hughes verwendet werden.

Auf fast entsprechende Weise kann eine gleiche Schaltung 10 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 15 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 ti-i ein-20 geschrieben wird, wird wieder am Anfang von ti in das Register 70 übernommen, das die Stellung weiter während ti beibehält.

Ist für eine bestimmte Spalte q das Speicherelement Gq eine « 1 », so wird der Schaltereingang SWq auf dieselbe Art und 25 Weise wie obenstehend «EIN» während C' i, also während der zweiten Hälfte der betrachteten Selektionszeit ti und «AUS» während der ersten Hälfte. Dies entspricht dem Zeitdiagramm in Figur 2b für die Spalten 22 und 24 desselben für ein Wiedergabeelement, das «AUS» sein muss. Dasselbe gilt 30 für Gq = «0» für den Fall, dass das entsprechende Wiedergabeelement 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 Ci und C' 1 umzutau-35 sehen, 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 not-40 wendig sind, können wieder zwei oder mehr integrierte Schaltungen für die Spaltenerregung verwendet werden. Dabei ist die Wahl frei um die zwei oder mehr Schieberegister 60 gleichzeitig mit einem Schiebesignal zu füllen, dessen Frequenz mindestens 32mal höher ist als die von CLK, oder in 45 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 Selektions-50 zeit ti eines vollständigen Bildes in diesem Schieberegister die Information geladen wird, die notwendig ist während der ersten Selektionszeit für ein folgendes vollständiges Bild to.

Figur 5 zeigt, wie auf einfache und preisgünstige Weise die vier Spannungsquellen aus nur einer zentralen Speisequelle 55 gebildet werden können.

Ein Transistor 100 bildet mit dem Emitterwiderstand 102 eine Stromquellenschaltung für die Reihenschaltung aus den Widerständen 104,106 zu dem Massenleiter 39. Der Widerstand 106 kann mit dem bei Figur 3 beschriebenen Transistor 60 40 kurzgeschlossen werden. Die konstante Basisspannung für den Transistor 100 wird durch eine Zenerdiode 108 mit dem Belastungswiderstand 110 versorgt. Bei der gewählten Stromstärke der Stromquelle 100,102 von beispielsweise etwa 1,5 mA werden die Widerstände 104,106 derart gewählt und 65 nötigenfalls eingestellt, dass an dem Widerstand 104 die gewünschte Speisespannung Va vorhanden ist und bei offenem Schalter 40 an dem Widerstand 106 die Spannung Vb. Wird der Schalter 40 geschlossen, der Eingang 41 «EIN»,

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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 erzielende Schaltgeschwindigkeit der Wiedergabeelemente zu verringern. Dazu ist die Schaltungsanordnung auf an sich bekannte Weise mit den Emitterfolgerschaltungen 112,114 undl 18,120 versehen. Zum Ausgleichen der Basis-Emitter-Schrittspannungen der Transistoren 112,118 und insbesondere zum Ausgleichen des Temperaturverlaufes derselben sind in Reihe mit dem Widerstand 104 die Ausgleichdioden 119 aufgenommen, so dass zwischen den Emitterausgängen 30,31 der Transistoren 112, bzw. 118 wieder die Spannung Va gefunden wird. Die Zenerdiode 116 versorgt eine ausreichende Kollektorspannung für den Transistor 112, auch wenn der Schalter 40 geschlossen ist. 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 a: 100a, 102a, usw.

Die Summe der Widerstands werte der'Widerstände 104a und 106a wird derart gewählt, dass die nun gebildete Vc und Vd der nachfolgenden Gleichung entsprechen: Vc + Vd = Va + Vb und die Widerstandswerte 104a und 106a werden derart gewählt, dass Vc und Vd 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 Zenerdiode 108 Schwankungen auftreten, werden die Ströme der Stromquellen 100,102 und 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 Vc + Vd = Va + Vb 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 51 entsprechend Figur 3 überbrückt.

Figur 6 zeigt, wie die Taktimpulssignale C' i und C2 mit Hilfe zweier Inverterschaltungen 130 bzw. 132 aus dem zentralen Taktimpulssignal CLK abgeleitet werden können.

Statt einer einzelnen Inverterschaltung 132 kann auch der Schalter 40 benutzt werden, wenn der Eingang 51 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 Vc = 0.

Auf entsprechende Weise wird Vx gleich Va oder Vb oder Va + Vb, und Vb wird zu demselben Zeitpunkt wie in Figur 2 für Vy zugeführt.

Wieder ist Va + Vb = Vc + Vd und mit Vc = 0 folglich:

Es liegt dabei auf der Hand, Va = Vb zu wählen.

Für ein Wiedergabeelement in einer selektierten Reihe, das «EIN» werden muss, wird nun s Vx-Vy = Va + Vb = Vd = 2Va,

siehe Spalte 21 aus Figur 7.

Für ein Element in einer selektierten Reihe, das «AUS» bleiben muss, wird Vx-Vy = 0 (Spalte 22). Für Elemente aus 10 einer nicht selektierten Reihe ist immer:

Vx-Vy = Va.

Der Spannungspegel wird derart gewählt, dass entspre-15 chend den Spezifikationen des verwendeten Flüssigkristalltyps eine Spannung 2Va durchaus ausreicht für das einmalige Einschreiben eines Wiedergabeelementes, und eine Haltespannung Va nicht.

Für die Spannung Vd kann die integrierte Schaltung nach 20 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 entfällt eine dadurch, dass die Schrittspannung des Transi-25 stors 112a wegfällt.

Da das Signal C2 nicht erforderlich ist, kann die Inverterschaltung 132 aus Figur 6 für diesen Anwendungsbereich ebenfalls entfallen.

30 Abgesehen von der Wahl der Speisespannung Va = Vb = 1/2 Vd; Vc = 0, entspricht die Wirkungsweise der Steuerschaltung beim Einschreiben einer Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristal] mit Speicherwirkung der Wirkungsweise der Steuerschaltung zum in Zeitmultiplex Erregen einer 35 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.

4o 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 Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung.

Figur 8 zeigt in einem Zeitdiagramm, wie mit geänderten 45 Zeitsignalen eine andere Steuerung der Wiedergabeelemente 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 Flüssigkristallele-50 ment 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.

ss Figur 8a zeigt in drei aufeinanderfolgenden Zeilen die Selektionsspannungen Vx für drei aufeinanderfolgende Reihen oder Gruppen einer Wiedergabeanordnung, links während eines ersten Bildzyklus' BC2n, rechts während eines darauffolgenden Bildzyklus' BC2n+i. Unter einem Bildzyklus 60 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 Selektionszeiten. Während des ersten Intervalls wird:

«s Vx = Va + Vb für eine selektierte Reihe, und Vx = Vb für alle nicht selektierten Reihen.

Va + Vb = Vd

Während des zweiten Intervalls wird:

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Vx = 0 für eine selektierte Reihe, und Vx = Va für alle nicht selektierten Reihen.

Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass Vb «EIN» geschaltet wird während aller gerader vollständiger Bilder (BC2n) und «AUS» während aller BC2n+1 und dass für Va eine « 1 » bzw. eine «0» durch das Reihenselektionsschieberegister geschoben wird.

Auch ist es möglich, auf die bereits beschriebene Art und Weise immer eine «1» durch das Schieberegister schieben zu lassen, aber periodisch und synchron zu Vb die Taktimpulssignale Ci und C' i umzupolen. Dies kann auf an sich bekannte Weise dadurch erfolgen, dass beispielsweise dem Eingang 92 in Figur 4 statt des Signals CLK ein Hilfstaktim-puls HC zugeführt wird, wobei in Boolescher Notierung gilt:

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 usw.

Während eines Bildzyklus BC211 wird:

V yein = 0 und V yaus = Vd und während eines Bildzyklus BCan+i

V yein = Vc + Vd und V yaus = Vc.

Ebenso wie vorher gilt:

Va + Vb = Vc + Vd und Vd = 2Vb.

Die Verwirklichung der Spannungen Vy entspricht der der Spannungen Vx, wobei ebenso wie vorher Vb und Vc immer gegenphasig sind.

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 Vx-Vy = Va + Vb während der Zeit, in der die erste Reihe selektiert ist in BC2n und Vx7Vy = O-Vc-Vd = -(Va + Vb) während dieser ersten Selektionszeit in BC2b+1.

Während der übrigen (r-1) Selektionszeiten ist Vx-Vy = Vb-Vd = -Vb oder Vx-Vy = + Vb in einer beliebigen Reihenfolge, aber immer bei den Selektionszeiten während BC2n+i gleich und gegenüber Vx-Vy in der entsprechenden Selektionszeit in BCîn entgegengesetzt.

Die Bedingung, dass die mittlere Gleichspannung Null sein muss, ist daher genau erfüllt.

Die mittleren Werte für Vein und Vaus sind dieselben wie diejenigen, die bei Figur 2 beschrieben wurden.

Es ist nicht notwendig, dass eine halbe Periode von C2 einer völligen Zeit BC entspricht.

Figur 9 zeigt ein Beispiel, wobei C2 während BC2n periodisch wechselt, beispielsweise bei 64 Reihen alle 21 Selek-5 tionszeit und während BC2n+1 genauso aber in Gegenphase.

Es ist ausreichend, wenn eine halbe Periode von C2 und damit von Vb und Vc gleich einer ganzen Anzahl Selektionszeiten ist, insofern für entsprechende Selektionszeiten unterschiedlicher vollständiger Bildzyklen C2 in 50% der Fälle 10 «EIN» ist und in 50% «AUS».

Zusammengefasst unterscheiden sich die zwei gegebenen Anwendungsbeispiele dadurch, dass die Zeitsignale derart gegeben werden, dass entweder eine Selektionszeit n Perioden von C2 zählt mit n = 1,2,3 usw., bzw. dass eine ls halbe Periode von C2 gleich n 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 Hilfsspei-20 sequelle verwendet worden ist und nötigenfalls einer geschalteten weiteren Hilfsspeisequelle. Im Rahmen der Erfindung sind viele Abwandlungen möglich, wie beispielsweise die Wahl der angewandten Transistortechnologie. In Figur 6 können die als npn- und pnp-Transistoren dargestellten 25 Transistoren auch völlig oder teilweise durch andere Typen von Schaltungselementen ersetzt werden, beispielsweise durch MOS-Transistoren.

Auch ist es für den Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung, eine CMOS-integrierte Schaltungsanordnung wie die 30 HLCD 0438 zu verwenden, während auch die als Beispiel gegebene innere Organisation dieser integrierten Schaltung verschiedenartig geändert werden kann.

Weiterhin dürfte es einleuchten, dass es beispielsweise für Wiedergabeanordnungen auch möglich ist, eine Reihenselek-35 tionszeit gleich zwei oder mehr ganzen Perioden einer impulsförmigen Gleichspannung zu wählen. Die mittlere effektive Steuerspannung Vx-Vy wird dadurch nicht beeinflusse

Schliesslich ist es möglich, die Zenerdiode 108 durch eine 40 einstellbare Bezugsspannunsquelle für die Basiselektroden der Transistoren 100,100a zu ersetzen.

Ändert man die Bezugsspannung, so werden die von den Stromquellen 100,102 bzw. 100a, 102a gelieferten Ströme gleichsinnig und in gleichem Masse ändern. Damit ändern 45 auch die Spannungen Va, Vb, Vc und Vd in demselben Sinne aber mit gleichbleibenden gegenseitigen Verhältnissen.

Damit können Vein und Vaus auf die günstigen Werte gegenüber der Schwellenspannung des Flüssigkristalls eingestellt werden.

50 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, bei-55 spielsweise von einem Messsegment in dem Flüssigkristall, Gebrauch gemacht wird, kann dieser Temperaturausgleich auch dadurch erreicht werden, dass auf an sich bekannte Weise die Bezugsspannung automatisch geregelt wird.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

654945 PATENTANSPRÜCHE

1. Wiedergabeanordnung 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 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 mittels einer Hilfsspeisequelle für eine periodische impulsförmige Gleichspannung mit einer Massenverbindung der Steuerschaltung gekoppelt ist, wobei das Verhältnis einer Periodendauer der impulsförmigen Gleichspannung und einer Reihenselektionszeit bzw. das umgekehrte Verhältnis einfachen ganzen Zahlen entspricht.

2. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das umgekehrte Verhältnis eine Reihenselektionszeit der Dauer einer oder mehreren ganzen Perioden der impulsförmigen Gleichspannung entspricht.

3. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das genannte Verhältnis die Dauer einer halben Periode der impulsförmigen Gleichspannung einer oder mehreren ganzen Reihenselektionszeiten entspricht.

4. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pol der zweiten Spannungsquelle 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 1, 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.