DE2122683B2

DE2122683B2 - Quarzarmbanduhr

Info

Publication number: DE2122683B2
Application number: DE2122683A
Authority: DE
Inventors: Pierre Biel Bern Girard (Schweiz)
Original assignee: Montres Rolex SA
Current assignee: Rolex SA
Priority date: 1970-05-11
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1978-09-21
Also published as: US3715881A; US3712047A; DE2122683A1; CH697470A4; CH532811A; DE2122682A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Quarzarmbanduhr, die eine Gleichstromquelle, eine Zeitbasis und einen Frequenzteiler mit mehreren Stufen aufweisende Schaltungen, die von der Gleichstromquelle gespeist werden und ein oszillierendes Signal liefern, enthält und bei der die sichtbaren Elemente der Anzeigeeinrichtung, die die Stundenangabe liefern, mindestens eine Flüssigkristall-Zelle aufweisers, die ihre Lichtübertragungseigenschaften unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes ändert.

Aus der DE-OS 19 20 698 ist eine Quarzarmbanduhr dieser Art bekannt, bei der sich aus der beschränkten Lebensdauer der Flüssigkristall-Zelle ergebende Nachteil dadurch gemildert werden soll, daß das die Flüssigkristall-Zelle tragende Bauteil und die Batterie zu einem auswechselbaren Teil vereinigt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, bei einer Quarzarmbanduhr der eingangs angegebenen Art unter den besonderen Bedingungen der geringen Baugröße einer Armbanduhr und damit auch des für die zugehörige Batterie zur Verfügung stehenden Raumes den Einsatz einer Anzeigeeinrichtung mit Flüssigkristall-Zellen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannung der Stromquelle nicht höher ausgelegt ist, als es für ilen Betrieb der an sie angeschlossenen Schaltungen unbedingt notwendig ist, daß ein Spannungsanhener vorgesehen ist, der aus der Spannung der Stromquelle eine für den Betrieb der Anzeigeeinrichtung geeignete .Spannung erzeugt, und daß der Spannungsanheber mit einer der Stufen des Frequenzteilers verbunden ist und das Ausgangssignal der Zeitbasis die Anlegung einer pulsierenden bzw. alternierenden Spannung an die Zelle bzw. Zellen steuert.

Bei der erfindungsgemäßen Quarzarmbanduhr ist die Batteriespannung auf die tieistmögliche Spannung herabgesetzt, wobei trotzdem die höhere Spannung für die Flüssigkristall-Zellen bereitgestellt wird und die Flüssigkristall-Zellen in energiesparender Weise nicht dauern mit der vollen Betriebsspannung beaufschlagt werden. Der Anschluß des Spannungsanhebers an eine Frequenzteilerstufe ermöglicht die Verwendung eines besonders einfachen und wiederum energiesparenden Spannungsanhebers. Die erfindungsgemäße Quarzarmbanduhr führt daher gegenüber der bekannten zu einer wesentlichen Energieeinsparung.

Aus der FR-PS 15 75 317 ist eine Quarzuhr bekannt, bei der mit der niedrigen, unmittelbar die Zeitgeberschaltungen versorgenden Batteriespannung mit Hilfe eines Spannungsanhebers eine elektromotorisch angetriebene mechanische Anzeigeeinrichtung höheren Spannungsbedarfs betrieben wird. Bei dieser bekannten Quarzuhr wird der Spannungsanitieber von der Batterie versorgt, letztlich aber von dem Frequenzteiler ausgesteuert.

In der Literaturstelle »Electronic Design«, 7, April 1, 1970, S. 28 findet sich ein Hinweis, daß die Leistungsversorgung von Flüssigkristall-Zellen mit Unterbrechungen erfolgen kann.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine an eine Frequenzteilerstufe mit niederer Frequenz als der des Spannungsanhebers angeschlossene Trennvorrichtung das Ausgangssignal des Spannungsanhebers der Anzeigevorrichtung in der Form einer pulsierenden bzw. alternierenden Spannung zuleitet.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung zweier in den schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin ist

F i g. 1 ein Schaltschema von Schaltkreisen mit Transformator, eingebaut in die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Uhr und

F i g. 2 ein Schaltschema eines Spannungsumwandlers in einer anderen Ausführungsform der gleichen Uhr.

In F i g. I ist die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung schematisch durch ihr elektronisches Äquivalent, d. h. einen Lastwiderstand (RL) dargestellt. Die verschiedenen möglichen Ausführungsformen dieser Anzeigevorrichtung werden hier nicht im Detail beschrieben. Sie weisen im allgemeinen Zellen auf, welche aus einer an sich bekannten Dünnschicht aus Flüssigkristall bestehen, welche zwischen zwei festen Platten angeordnet ist, beispielsweise Glasplatten. An der Auftrefffläche zwischen einer dieser Platten und der Kristallflüssigkeit erstreckt sich eine dünne Metallklinge, die eine erste Elektrode bildet, während an der Auftreff-Fläche zwischen der anderen transparenten Platte und der Flüssigkeit sich Metallplatten verschiedener Formen und Anordnungen erstrecken, welche voneinander unabhängig mit einer Dekodiereinrichtung 10 in der Weise verbunden sind, daß die Ausbildung einer .Stundenanzeige in Analog- oder Digitalform ermöglicht wird. Mehrere Ausführungsformen solcher Anzeigevorrichtungen sind in dem schweizerischen Patent 5 )2 811 sowie in der deutschen Patentanmeldung vom gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung der gleichen

Anmelderin mit dem Titel: »Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für Uhren« beschrieben.

Die elektronische Einrichtung zur Steuerung der Anzeige wird von einer Gleichspannungsquelle mit Niederspannung versorgt, beispielsweise von einer Batterie oder einer in Serie geschalte' ?n Batteriegruppe 1. Sie umfaßt eine Zeitgrundlage 2, deren vibrierendes Element von der Batterie versorgt wird und ein oszillierendes Elektroniksignal mit relativ hoher Frequenz abgibt Die Zeitgrundlage kann beispielsweise Quarzkrisiallform haben, wie z. B. der Oszillator 2 in Fig. 1. Sie kann mit einer Frequenztrennstufe 3 verbunden sein, welche die Frequenz des abgegebenen Signals auf die notwendigen Werte zurückführt, um die Anlegung der Spannung an die /?L-Zellen zu steuern. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist eine der Stufen des Frequenzteilers über einen Verstärker 4 mit einem Spannungs-Anhebungstransformator 5 verbunden, dessen Sekundärwicklung eine Spitzenspannung sehr viel höheren Wertes liefert als die Eingangsspannung. Die Frequenz dieses Transformators wird so hoch wie möglich sein, was dazu führt, einen Transformator zu schaffen, der eine sehr geringe Zahl von Windungen hat und dementsprechend folgender Formel gerecht wird:

/Vp =

Ep χ l()^s 4,4 χ j χ Ii χ S

Np Ep f B

Primärwicklungszahi,

Primärspannung,

Frequenz,

Induktion,

Kernquerschnitt.

Dieser Transformator kann, falls »f« sehr hoch ist (beispielsweise 100 kHz) einen sehr kleinen Kernquerschnitt haben, denn die Leistung ist sehr gering, sowie eine sehr kleine Zahl von Windungen an der Primär- und Sekundärwicklung. Ein solcher Transformator könnte auf einem Ferrit-Kern geschaffen werden.

Das Ausgangssignal des Transformators wird in einem Gleichrichterschaltkreis 6 gleichgerichtet, der sich an den Transformator anschließt, wonach die so erhaltene kontinuierliche oder sehr leicht variable Spannung durch den Transistor 7 aufgespalten wird, dessen Basis mit dem Eingang der letzten Stufe des Teilers 3 verbunden ist, wodurch Impulse entstehen, die im beschriebenen Beispiel eine Frequenz von 16 Hz aufweisen. Zwischen dem Frequenzteile:· und der Transistorbasis 7 sieht man einen Adapter 8 vor. Die an die Zellen angelegte Spannung wird auf die Frequenz pulsiert, welche dem Eingang der letzten Stufe des Teilers entspricht, und der Wert ist ausreichend, um einen leicht sichtbaren Kontrast auf der Flüssigkeit des Inhalts der RL-Zz\\zn zu erzielen. Da der Strom in der Flüssigkeit der Zellen nur während der halben Betriebszeit zirkuliert, spart man an Energie in der Batterie 1, was deren Lebensdauer entsprechend steigert.

Der Regelschaltkreis 9 der Uhr steuert den Entschlüsselungsschaltkreis für die Informationen 10,

ι der sich direkt an die Flüssigkristalle RL anschließt.

Die Verwendung einer hohen Frequenz ermöglicht auch die Schaffung einer anderen Spannungsanhebung. Statt des Versuchs der Miniaturisierung eines Transformators ist es möglich, eine andere Vorrichtung zur

κι Spannungsanhebung zu verwenden, beispielsweise Stuferischaltkreise, weiche aus Dioden und Kapazitäten bestehen, wobei jede Stufe eine Verdoppelung der Spannung bewirkt.

Die F i g. 2 stellt einen solchen Schaltkreis dar, der als einfacher Spannungsdoppier verwendet wird. Man wird hier nicht auf die Beschreibungsdetails eines solchen Spannungsverdopplers eingehen, denn er ist an sich bekannt. Es ist also möglich, eine Primärspannung Vi an den Eingängen a) und b) anzuheben und an den

_'(i Ausgängen c) und d) eine Spannung von ungefähr dem doppelten Wert der Eingangsspannung zu erhalten. Eine zweite Vorrichtung, die in Stufenform angeschlossen wird, wird diese Spannung ein zweites Mal verdoppeln, was heißt, daß Vl die Hälfte von V2 sein

υ wird und V2 die Hälfte der Spannung V3 zwischen den Punkten e^und d). V3 wird also viermal größer sein als Vl.

Man kann also, falls die Frequenz sehr hoch ist und die Energieerfordernis sehr gering, in einem einzigen

jo Schaltkreis die Dioden D und die Kondensatoren C eines solchen Spannungsanhebers integrieren. Man kann dann, wie in Fig. 1, die so erhaltene Spannung gleichrichten, und sie entweder direkt an die Flüssigkristalle anlegen oder sie pulsieren lassen oder aber sie

r> auch in eine Wechselspannung mittels eines elektronischen Schalters umwandeln. Auch hier wäre es möglich, einen solchen elektronischen Wandler zu integrieren, denn der Verbrauch beträgt nur einige Mikrowatt.
Der Vorteil eines solchen Systems der Spannungsanhebung ist also die Möglichkeit der Schaffung von Geräten sehr kleiner Abmessungen durch Integration und die Möglichkeit der Verwendung in einer Armbanduhr. Wenn nämlich ein Transformator auch elastischer ist als Spannungsanheber, als ein Spannungs-

4") verdoppler, kann er doch nicht auf ein Volumen unter einigen Kubik-Millimetern reduziert werden, während ein integrierter Schaltkreis in einem geringeren Volumen Platz finden kann.

So werden von einer einzigen gleichen Spannungs-

■)() quelle die elektronischen Schaltkreise der Zeitgrundlage und des Frequenzteilers mit einer relativ geringen Spannung versorgt, während die Flüssigkristallzellen mit einer sehr viel höheren Spannung erregt werden, was es ermöglicht, Flüssigkristall-Schichten ausreichen-

>"> der Stärke zu verwenden, um eine gute Sichtbarmachung der Stundenanzeige zu ermöglichen.

I Iicr/ti I IiIaIt /.ei

Claims

Patentansprüche:

1. Quarzarmbanduhr, die eine Gleichstromquelle, eine Zeitbasis und einen Frequenzteiler mit mehre- -> ren Stufen aufweisende Schaltungen, die von der Gleichstromquelle gespeist werden und ein oszillierendes Signal liefern, enthält und bei der die sichtbaren Elemente der Anzeigeeinrichtung, die die Stundenangabe liefern, mindestens eine Flüssigkri- κι stall-Zelle aufweisen, die ihre Lichtübertragungseigenschaften unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes ändert, dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannung der Stromquelle (1) nicht höher ausgelegt ist, als es für den Betrieb der an sie angeschlossenen Schaltungen unbedingt notwendig ist,

daß ein Spannungsanheber (5) vorgesehen ist, der aus der Spannung der Stromquelle (1) eine _)(| für den Betrieb der Anzeigeeinrichtung (RL) ' geeignete Spannung erzeugt, und
daß der Spannungsanheber (5) mit einer der Stufen des Frequenzteilers verbunden ist und das Ausgangssignal der Zeitbasis (2) die _t. Anlegung einer pulsierenden bzw. alternierenden Spannung an die Zelle bzw. Zellen steuert.

2. Quarzarmbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an eine Frequenzteilerstufe mit niederer Frequenz als der des Spannungsan- κι hebers (5) angeschlossene Trennvorrichtung (7) das Ausgangssignal des Spannungsanhebers der Anzeigevorrichtung (RL) in der Form einer pulsierenden bzw. alternierenden Spannung zuleitet.