DE2154877B2 - Anzeigeeinrichtung mit einem Flüssigkristall-Anzeigeelement - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Schaltungsanordnung ein Paar MOS-Transistoren komplementärer Schaltcharakteri-40 stik mit in Reihe geschalteten Quelle-Senke-Schalt-

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung, strecken aufweist, an deren Verbindung untereinan-

insbesondere für eine Armbanduhr, mit einem Flüs- der das Anzeigeelement angeschlossen ist und für de-

sigkristall-Anzeigeelement und einer elektrischen ren Aussteuerung ein mit der ersten Spannung als

Schaltungsanordnung zur Steuerung des Anzeigeele- Betriebsspannung arbeitender C-MOS-Inverter vor-

mentes, die einen mit einer ersten Spannung aussteu- 45 gesehen ist.

erbaren Feldeffekt-Transistor umfaßt, in dessen Durch den Anschluß des Anzeigeelementes an die Quelle-Senke-Schaltkreis eine Spannungsquelle mit Verbindung zwischen den beiden MOS-Transistoren einer gegenüber der ersten Spannung höheren zwei- liegt das Anzeigeelement zu dem einen Transistor ten Spannung und das Anzeigeelement in Reihe ge- parallel und zu dem anderen in Reihe. Im Einschaltschaltet sind. 50 zustand befindet sich der in Reihe zu dem Anzeige-Soweit Flüssigkeitskristall-Anzeigeelemente bis- element geschaltete Transistor im durchgeschalteten lang mit Hilfe von bipolaren Transistoren geschaltet Zustand, während der zum Anzeigeelement parallele werden, macht sich die beispielsweise im Vergleich Transistor gesperrt ist. Da die Impedanz des durchzu lichtemittierenden Dioden sehr hohe Impedanz geschalteten Transistors relativ klein ist, baut sich dieser Flüssigkristall-Anzeigeelemente äußerst störend 55 praktisch die gesamte Spannung an den Anschlußbemerkbar. So liegt ein solcher Impedanzwert bei- klemmen des Anzeigeelementes auf. Im Ausschaltzuspielsweise in der Größenordnung von 500 bis 1000 stand ist der in Reihe zu dem Anzeigeelement lie-MOhm, er erreicht damit Größenordnungen, die der gende Transistor gesperrt, während der parallel zum Steuerimpedanz eines bipolaren Transistors gleich- Anzeigeelement geschaltete Transistor leitend ist. kommen bzw. diesen übersteigen. Im Abschaltzu- 60 Das Anzeigeelement wird demnach durch den relativ stand baut sich somit eine so hohe Spannung an dem geringen Impedanzwert des parallelliegenden durch-Anzeigeelement auf, daß dieses mehr oder weniger geschalteten Tranistors praktisch kurzgeschlossen, so schwach nachleuchtet, wenn der bipolare Schalttran- daß sich an seinen Klemmen keine nennenswerte sistor ausgeschaltet wird. Parallelgeschaltete Wider- Spannung aufbauen kann.

stände, mit denen diese Erscheinung abgebaut wer- 65 Die MOS-Transistoren, zu deren Betrieb keinerlei

den könnte, belasten den Energiehaushalt der Uhr in passive Schaltelemente erforderlich sind, lassen sich

unannehmbarer Weise. Weiterhin behindert ein sol- ohne Schwierigkeiten in integrierter Schaltkreistech-

cher Widerstand die Ausführung der Schaltungsan- nik ausführen. Auf diese Weise erhält man eine spar-

same und sehr gedrungene Bauweise, die den Einsatz sistor durch ein Eingangssignal positiver Polarität des Anzeigeelementes auch bei sehr kleinen Uhren eingeschaltet, so wird das Flüssigkristall-Anzeigeelegestattet, obwohl die Zahl der erfindungsgemäß vor- ment 4 erregt und der P-MOS-Transistor 6 wird abgesehenen Schaltfunktionen größer isi. geschaltet, so daß der Energieverbrauch der Anzeige-

Flüssigkristall-Anzeigeelemento benötigen eine s einrichtung gering gehalten werden kann. Der Aussteuerspannung, die wesentlich größer ist als die P-MOS-Transistor 6 wird eingeschaltet, sobald das Spannung, mit der insbesondere MOS-transistori- Steuerpotential etwa 0 Volt beträgt. Im Einschaltzusierte Schaltkreise, wie sie für die Aufbereitung stand bildet sich dadurch für das Anzeigeelement 4 der Anzeigesignale in dieser oder jener Form erfor- ein Kurzschlußkreis, wobei der N-MOS-Transistor S derlich sind, auskommen. Im Sinne der angestrebten io abgeschaltet ist. Bei diesem Schaltzustand ist das AnRaum- und Energieersparnis werden daher nur die zeigeelement 4 daher nicht erregt. Es ist relativ einunmittelbar der Aussteuerung des Anzeigeelementes fach, einen integrierten Schaltkreis mit komplemendienenden Transistoren für die hohe Betriebsspan- tären MOS-Transistoren für den Antrieb des Flüssignung des Anzeigeelementes ausgelegt, während die kristall-Anzeigeelementes herzustellen. Dadurch wird übrigen Schaltkreise und die Transistoren, die die 15 es möglich, Armbanduhren bzw. Anzeigeelemente Anzeigesignale an die Aussteuertransistoren weiter- mit sehr niedrigem Energieverbrauch zur Verfugung geben, mit der niedrigen Betriebsspannung arbeiten. zu stellen.

Auf diese Weise ist es möglich, die Anzeigeeinrich- Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 eignet sich rung im Zusammenhang mit batteriebetriebenen Ge- als Antriebsschaltkreis für die mit Flüssigkristall-Anräten einzusetzen, und zwar insbesondere auch sol- 20 Zeigeelementen arbeitende Anzeigeeinrichtung einer chen, bei denen aus Platzgründen nur eine Batterie Armbanduhr. Zur Steuerung des Anzeigeelementes 7 vorhanden ist, aus deren Spannung auch die höhere sind hier ein P-MOS-Transistor 8, ein N-MOS-Tran-Betriebsspannung des Anzeigeelementes durch Her- sistor 9, ein P-MOS-Transistor 10 und ein N-MOS-auftransformieren od. dgl. gewonnen wird; diese Transistor 11 vorgesehen, die Inverter bilden, wobei Spannungsumformung muß dann lediglich die Lei- as sich die Transistoren jeweils komplementär symmestung erbringen, die für den Betrieb des Anzeigeele- trisch verhalten bzw. als komplementärsymmetrimentes und der dieses unmittelbar aussteuernden scher Metalloxidhalbleiter-Transistor (COS-MOS) Transistoren erforderlich ist, während sämtliche an- ausgebildet sind. Die Steuer- und die Senkeelektroderen Schaltfunktionen von der niedrigen Batterie- den aller dieser Metalloxidhalbleiter-Transistoren spannung unmittelbar gespeist werden. 30 sind hintereinander zu gemeinsamen Steuer- und

In bevorzugter Ausführung weist die Schauungs- Senkeelektroden zusammengefaßt. Die Metalloxidanordnung zwei mit der zweiten Spannung als Be- halbleiter-Transistoren 8 und 10 sind mit ihren Queltriebsspannung arbeitende Inverter aus Komplemen- leelektroden an eine Energieversorgung relativ hoher tär-Metalloxidhalbleitern auf, die jeweils mit einem Spannung zum Antrieb des Anzeigeelementes angeweiteren MOS-Transistor zusammenarbeiten, wel- 35 schlossen. Jede der Steuerelektroden von Steuertrancher jeweils mit einem der Invertertransistoren ver- sistoren des N-MOS-Typs 12 und 13 sind mit den bunden ist; das einseitig an einem Pol der zweiten Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen einer Inverter-Spannung angeschaltete Anzeigeelement ist dabei an- schaltung 14 verbunden. Dieser Inverter ist an eine dersseitig außer an die Quelle-Senke-Verbindung Energiequelle relativ geringer Spannung angeschloszwischen den Transistoren des einen Inverters an die 40 sen. Die Spannung der Energieversorgung für eine Gatter der Transistoren des anderen Inverters ange- Armbanduhr sollte so niedrig wie möglich sein, da schlossen. der Raumbedarf der Armbanduhr klein gehalten

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung werden soll. Die relativ hohe Spannung zum Antrieb

wiedergegebenen Beispiele näher erläutert. Es zeigen des Betätigungselementes kann aus der relativ nied-

Fi g. 1 und 2 herkömmliche Treiberschaltkreise für 45 rigen Spannung gewonnen werden, z.B. durch Hoch-

FlüssigkristaU-Anzeigeelemente, spannen, so daß der Energieverbrauch der Armband-

F i g. 3 ein Prinzipschaltbild eines Antriebsstrom- uhr möglichst wirtschaftlich gestaltet werden kann,

kreises für ein Flüssigkristall-Anzeigeelement gemäß Die Antriebsschaltungsanordnung gemäß der vorlie-

der Erfindung, genden Erfindung ist ganz besonders deshalb vorteil-

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungs- so haft, weil die Differenz zwischen der Versorgungsanordnung gemäß der Erfindung. spannung für das Flüssigkristall-Anzeigeelement und

Fig. 1 zeigt die herkömmliche Ansteuerung eines diejenige für die Teilerschaltung rußerordentlich

Flüssigkristall-Anzeigeelementes 1 mit Hilfe eines groß gemacht werden kann.

Schalttransistors2. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.4 arbeitet

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem par- 55 wie folgt. Tritt eine positive Spannung am Eingang

allel zu dem Flüssigkristall-Anzeigeelement ein des Inverters auf, so werden die N-MOS-Transisto-

Widerstand3 als Last angeordnet ist. Ein solcher ren 11 und 13 eingeschaltet, während die NMOS-

Widerstand hat — wie bereits bemerkt — den Nach- Transistoren 9 und 12 ausgeschaltet werden. Der

teil, daß er den Energiebedarf der Einrichtung er- P-MOS-Transistor 8 wird eingeschaltet, worauf das

höht, was für eine Armbanduhr äußerst nachteilig ist. 60 Flüssigkristall-Anzeigeelement 7 erregt wird. Wird

Das grundsätzliche Ausführungsbeispiel nach der dagegen das elektrische Potential am Eingang zu O,

Erfindung gemäß F i g. 3 zeigt ein Flüssigkristall-An- so werden die N-MOS-Transistoren 9 und 12 einge-

zeigeelement 4, das dem Ausgang eines P-Kanal-Me- schaltet, so daß das Flüssigkristall-Anzeigeelement 7

talloxidhalbleiters (P-MOS) 6 parallel geschaltet ist. kurzgeschlossen wird und nicht mehr erregt wird.

In Reihe dazu ist ein N-Kanal-Metalloxidhalbleiter 65 Weiterhin wird der P-MOS-Transistor 8 abgeschal-

(N-MOS) 5 geschaltet. Die beiden Metalloxidhalblei- tet, so daß der Energieverbrauch außerordentlich

ter-Transistoren 5 und 6 sind zueinander komple- niedrig gehalten werden kann,

mentär symmetrisch (COS). Wird der N-MOS-Tran- Die Schaltungsanordnung mit ihren aktiven

MOS-Bauelementen gemäß der Erfindung kann in integrierter bzw. miniaturisierter Bauweise erstellt werden, so daß sie sich vortrefflich für eine Armbanduhr mit niedriger Batteriespannung eignet. Wie bereits besprochen, können mit dieser Schaltungsanordnung Flüssigkristall-Anzeigeelemente hoher Impedanz ohne weiteres energiesparend geschaltet werden.

Darüber hinaus kann die Schaltungsanordnung für eine kristallgesteuerte Armbanduhr, deren Anzeigeeinrichtung mit Flüssigkristallen arbeitet, sehr einfach gestaltet werden.

Die Erfindung wurde an Hand von Schaltungsanordnungen beschrieben, die mit positiven Spannungs-Signalen arbeiten. Natürlich können die erfindungsgemäßen Merkmale ebenfalls bei solchen Schaltungsanordnungen vorgesehen werden, die mit negativen Spannungsimpulsen arbeiten. Dazu bedarf es nur einer geringfügigen Änderung bzw. Anpassung des

to Anschlusses des Flüssigkristall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Ordnung in integrierter Schaltkreistechnik. Verzichtet Patentansprüche: man auf einen solchen passiven Widerstand und schaltet dem Anzeigeelement einen bipolaren Transi-

1. Anzeigeeinrichtung, insbesondere für eine stör parallel, so ist immer noch der Nachteil zu verArmbanduhr, mit einem Flüssigkristall-Anzeige- 5 zeichnen, daß für beide bipolaren Transistoren Easiselement und einer elektrischen Schaltungsanord- widerstände benötigt würden. Es tritt demnach wienung zur Steuerung des Anzeigeelementes, die der ein Hindernis auf, die vor allem bei kleinen Uheinen mit einer ersten Spannung aussteuerbaren ren anzustrebende, raumsparende integrierte Schalt-Feldeffekt-Transistor umfaßt, in dessen Quelle- kreistechnik zum Einsatz zu bringen.
Senke-Schaltkreis eine Spannungsquelle mit einer io Eine Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten gegenüber der ersten Spannung höheren zweiten Art ist im Rahmen der USA.-Patentschrift Spannung und das Anzeigeelement in Reihe ge- 3 519 330 bekanntgeworden; dort gelangt ein Feldschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, effekt-Transistor zur Anwendung, der den Schaltzudaß die Schaltungsanordnung ein Paar MOS- stand eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes mitbe-Transistoren (8, 9) komplementärer Schaltcha- 15 einflußt. Es handelt sich hierbei allerdings um eine rakteristik mit in Reihe geschalteten Quelle- impulsweise Steuerung des Anzeigeelementes, wobei Senke-Schaltstrecken aufweist, an deren Verbin- der mit dem Anzeigeelement in Reihe geschaltete dung untereinander das Anzeigeelement (7) ange- Feldeffekt-Transistor eine impulsförmige Löschspanschlossen ist und für deren Aussteuerung ein mit nung schaltet. Feldeffekt-Transistoren haben bereits der ersten Spannung als Betriebsspannung arbei- so den Vorteil, daß zu ihrem Betrieb Ohmsche Widertender C-MOS-Inverter (14) vorgesehen ist. stände nicht erforderlich sind, auch ist ihr Ein-2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, da- schalt-Ausschalt-Impedanzverhalten besser als bei durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanord- bipolaren Transistoren. Dennoch bewegt sich der nung zwei mit der zweiten Spannung als Betriebs- Widerstand der Quelle-Senke-Schaltstrecke im gespannung arbeitende C-MOS-Inverter (8, 9 und 25 sperrten Zustand noch in einer Größenordnung, die 10, 11) und weitere MOS-Transistoren (12, 13) im Vergleich zu der hohen Impedanz des Anzeigeeleumfaßt, welch letztere jeweils mit einem der In- mentes zu gering ist, um ein völliges Verlöschen der verter-Transistoren verbunden sind, wobei das Anzeige sicherzustellen, wenn im gesperrten Zueinseitig an einem Pol der zweiten Spannung an- stand an der Reihenschaltung aus Transistor und geschaltete Anzeigeelement (7) andersseitig außer 30 Anzeigeelement eine Spannung anliegt,
an die Quelle-Senke-Verbicdung zwischen den Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transistoren des einen Inverters an die Gatter Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art zu der Transistoren des anderen Inverters ange- schaffen, die bei raumsparendem und wirtschaftlischlossen ist. chem Aufbau und geringem Energiebedarf eine un-

35 beeinträchtigte optische Unterscheidbarkeit zwischen

dem Ein- und dem AusschaHzustand sicherstellt.