DE2154877C3 - Anzeigeeinrichtung für eine Armbanduhr mit einem Flüssigkristall-Anzeigeelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für eine Armbanduhr, mit einem Flüssigkristall-Anzeigeelement in Ausgestaltung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches,

Flüssigkristall-Anzeigeelemente weisen — beispielsweise im Vergleich zu lichtemittierenden Dioden — eine sehr hohe Impedanz auf, was sich äußerst störend bemerkbar macht, wenn das in Reihe geschaltete Ein- und Ausschaltelement im ausgeschalteten Zustand noch einen relativ niedrigen Widerstand aufweist, so daß an dem ausgeschalteten Anzeigeelement noch eine so hohe Spannung verbleibt, daß ein mehr oder weniger schwaches Nachleuchten auftritt. Selbst bei Verwendung eines Feldeffekt-Transistors als Ein- und Ausschaltelement bewegt sich der Widerstand der Quelle-Senke-Schaltstrecke im gesperrten Zustand noch in einer Größenordnung, die im Vergleich zu der hohen Impedanz des Anzeigeelementes von beispielsweise 500 bis 1000 MOhm zu gering ist, um ein völliges Verlöschen der Anzeige sicherzustellen.

Bei einer bekannten Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 35 19 330) wird ein besonders schnelles Verlöschen der Anzeige nach Abschalten der Aussteuerung dadurch erreicht, daß dem Anzeigeelement über einen in Reihe geschalteten Feldeffekt-Transistor zunächst kurzzeitig ein überhöhter Löschimpuls aufgegeben wird, nach dessen Ende synchron mit dem öffnen des in Reihe geschalteten Transistors ein weiterer, dem Anzeigeelement parallelgeschalteter Feldeffekt-Transistor eingeschaltet wird, um das Anzeigeelement über den entsprechend geringen Parallelwiderstand zu entladen. Danach müssen für eine erneute Aussteuerung des Anzeigeelementes durch weitere Schaltmittel die beiden vorerwähnten Feldeffekt-Transistoren geöffnet gehalten werden. Die Aussteuerung der Transistoren soll dabei abrupt auf sehr niedrige Impedanzwerte erfolgen.

Darüber hinaus ist es allgemein bekannt, Inverterschaltungen in C-MOS-Technik auszuführen, dies auch im Zusammenhang mit Frequenzteilern batteriebetriebener Uhren, ausgeführt in integrierter Schaltkreistech-■ nik (»The Electronic Engineer«, Mai 1970, Seiten 51 bis 57, DT-OS 19 52 203). Weiterhin ist bekannt (DT-OS 19 52 023), einen parallel zu einem Flüssigkristall-Anzeigeelement geschalteten Feldeffekt-Transistor derart verschieden hoch auszusteuern, daß zu Beginn der

in Anzeige das Anzeigeelement einen überhöhten Einschaltimpuls erhält, um danach in der zweiten Transistor-Aussteuerstufe mit geringerer Energie gespeist zu werden.
Auch ist bekannt (DT-OS 20 19 471), einen C-MOS-

i^r> Frequenzteiler bei einer Uhr mit Leuchtdiodenanzeige zu verwenden. Eine ausreichende Helligkeit der Anzeige erreicht man mit einem Strom von 1 bis 5 mA bei einer Spannung von etwa 1,5 bis 2,5 Volt. Die Spannung für die Anzeigeaussteuerung liegt im Bereich

>o der Betriebsspannung der FrequenzteiJer-Transisiorschaltung, der Strombedarf ist relativ hoch. Schließlich ist es grundsätzlich bekannt (»Electronics«, 6. Juli 1970, S. 64 bis 70), daß ein Flüssigkristall-Anzeigeelement wesentlich weniger Betriebsleistung erfordert als andere Anzeigeeinrichtungen, allerdings bei beträchtlich höheren Betriebsspannungen als diejenigen für Leuchtdioden. Die Aussteuerung von Ziffernanzeigesegmenteη soll dabei hinsichtlich des Zeitnormals, des Zählers und des Dekodierers mittels integrierten

ω Schaltkreisen erfolgen, während für die Treiberstufe diskrete Transistoren eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst unbeeinträchtigte optische Unterscheidbarkeit zwischen dem Ein- und Ausschaltzustand vor dem

J-) Hintergrund des äußerst begrenzten Raum- und Energieangebotes einer vornehmlich nur eine Batterie kleiner Abmessung und niedriger Spannung aufweisenden Armbanduhr sicherzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Da die Speisespannung für ein Flüssigkristallanzeigeelement wesentlich größer ist als die Spannung, mit der integrierte MOS-Schaltkreise arbeiten, die für die

4"> Aufbereitung der Anzeigesignale in dieser oder jener Form erforderlich sind, werden daher im Sinne der angestrebten Raum- und Energieersparris nur die der Aussteuerung des Anzeigeelementes dienenden Transistoren für die Speisespannung ausgelegt, während die

^r>o übrigen Schaltkreise und die Transistoren, die die Anzeigesignale an die Aussteuertransistoren weitergeben, mit der wesentlich niedrigeren Betriebs- bzw. Steuerspannung arbeiten. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzeigeeinrichtung bei batteriebetriebe-

Vi nen Armbanduhren einzusetzen, und zwar insbesondere auch solchen, bei denen aus Platzgründen nur eine Batterie vorhanden ist, aus deren Spannung auch die höhere Speisespannung des Anzeigeelementes durch Herauftransformieren oder dergleichen gewonnen wird.

Wi Erfindungsgemäß sind zwei inverter zur Aussteuerung des Anzeigeelementes vorgesehen, einer, der die unmittelbar in Reihe und parallel zum Anzeigeelement geschalteten Transistoren umfaßt, und einer für die Aussteuerung der Steuerelektroden des ersten Inverters

.i^ri unter Speisespannung. Beiden Invertern sind jeweils ein Transistor zur Aufgabe der mit der niedrigen Steuerspannung von einem weiteren Inverter gelieferten Aussteuersignale zugeordnet. Durch Aussteuerung der

Steuerelektroden des ersten Inverters mit der Speisespannung wird ein möglichst niedriger Impedanzwert der Transistoren des ersten Inverters erreicht. Die Differenz zwischen der Steuerspannung und der Speisespannung kann besonders groß gewählt werden. Dadurch wird insgesamt eine optimale Ein- und Ausschaltung des Anzeigeelementes gewährleistet. Die Verwendung ausschließlich von MOS-Transistoren bzw. C-MOS-Transistoren ohne jegliche passive Bauelemente, die somit der integrierten Schaltkreistechnik vorzüglich zugänglich sind, erfüllt optimal die Forderung nach geringem Raumbedarf.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Zur Aussteuerung des Anzeigeelementes 7 sind hier ein P-MOS-Transistor 8, ein N-MOS-Transistor 9, ein P-MOS-Transistor 10 und ein N-MOS-Transistor U vorgesehen, die Inverter bilden, wobei sich die Transistoren jeweils komplementärsymmetrisch verhalten bzw. als kompiementärsymmetrischer MOS-Transistor (COS-MOS) ausgebildet sind. Die Steuer- und die Senke-Elektroden aller dieser MOS-Transistoren sind hintereinander zu gemeinsamen Steuer- und Senke-Elektroden zusammengefaßt. Die MOS-Transistoren 8 und 10 sind mit ihren Quelle-Elektroden an eine Energieversorgung relativ hoher Spannung zum Antrieb des Anzeigeelementes angeschlossen. Jede der Steuerelektroden von Steuertransistoren des N-MOS-Typs 12 und 13 sind mit den Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüssen einer Inverterschaltung 14 verbunden. Dieser Inverter ist an eine Energiequelle relativ geringer Spannung angeschlossen.

Die Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Tritt eine positive Spannung am Eingang des Inverters auf, so werden die N-MOS-Transistoren 11 und 13 eingeschaltet, während die N-MOS-Transistoren 9 und 12 ausgeschaltet werden. Der P-MOS-Transistor 8 wird eingeschaltet, worauf das Flüssigkristall-Anzeigeelement 7 erregt wird. Wird dagegen das elektrische Potential am Eingang zu 0, so werden die N-MOS-Transistoren 9 und 12 eingeschaltet, so daß das Flüssigkristall-Anzeigeelement 7 kurzgeschlossen und nicht mehr erregt wird. Weiterhin wird der P-MOS-Transistor 8 abgeschaltet, so daß der Energieverbrauch außerordentlich niedrig gehalten werden kann.

im Einschaltzustand befindet sich der in Reihe zu dem Anzeigeelement geschaltete Transistor 8 im durchgeschalteten Zustand, während der zum Anzeigeelement parallele Transistor 9 gesperrt ist. Da die Impedanz des durchgeschalteten Transistors klein ist, baut sich praktisch die gesamte Spannung an den Anschlußklemmen des Anzeigeelementes auf. Im Ausschaltzustand ist der in Reihe zu dem Anzeigeelement liegende Transistor 8 gesperrt, während der parallel zum Anzeigeelement 7 geschaltete Transistor 9 leitend ist. Das Anzeigeelement wird demnach durch den geringen Impedanzwert des parallelliegenden durchgeschalteten Transistors praktisch kurzgeschlossen, so daß sich an seinen Klemmen keine nennenswerte Spannung aufbauen kann.

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 Betriebsspannung eignet. Die Schaltung des Flüssigkristall-Anzeigeelementes hoher Impedanz erfolgt energiesparend und in sehr einfacher Ausgestaltung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anzeigeeinrichtung für eine Armbanduhr mit einem Flüssigkristall-Anzeigeelement und einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Steuerung des Anzeigeelementes, die einen mit einer ersten Spannung aussteuerbaren MOS-Transistor umfaßt, in dessen Quelle-Senke-Schaltkreis eine gegenüber der ersten Spannung höhere zweite Spannung und das Anzeigeelement in Reihe geschaltet sind, und die einen weiteren MOS-Transistor aufweist, dessen Quelle-Senke-Strecke dem Anzeigeelement parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden MOS-Transistoren einen ersten C-MOS-lnverter (8, 9) bilden, dem ein zweiter C-MOS-Inverter (10, 11) hinsichtlich der zweiten Spannung parallel geschaltet ist, dessen Eingang an den Ausgang des ersten C-MOS-Inverters und dessen Ausgang an den Eingang des ersten C-MOS-Inverters angeschlossen ist, und daß jeweils einer der Transistoren (9, 11) des ersten und des zweiten C-MOS-Inverters mit jeweils einem weiteren MOS-Transistor (12, 13) verbunden ist, der an den Ausgang bzw. Eingang eines weiteren C-MOS-Inverters (14) angeschlossen ist, der an der ersten Spannung liegt.