DE2206102C2

DE2206102C2 - Armbanduhr o.dgl.

Info

Publication number: DE2206102C2
Application number: DE2206102A
Authority: DE
Inventors: Kinji Nagano Fujita
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1971-02-18
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1983-03-24
Also published as: FR2125580A1; US3828547A; DE2206102A1; FR2125580B1; GB1339402A

Description

Die Erfindung betrifft eine Armbanduhr oder dergleichen laut Oberbegriff des Anspruchs 1. i>

Bekannte Uhren dieser Art (DE-OS 19 20 698) zeichnen sich dadurch aus, daß sie keine beweglichen Teile enthalten und eine hohe Ganggenauigkeit aufweisen. Allerdings ist für die Anzeige mit Hilfe von Flüssigkristallen eine bestimmte Spannung erforderlich zur Erzielung einer deutlichen Anzeige, die kleinen Batterien oder Speicherzellen nicht unmittelbar zu entnehmen ist. Neben dieser Schwierigkeit müssen die Schaltkreise zur Steuerung der Anzeige mit elektrischer Energie versorgt werden. Die aufgrund des zur Verfügung stehenden Platzes relativ kleinen Batterien sind somit stark beansprucht.

Mit vorliegender Erfindung soll eine Uhr der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt werden, deren Energiebedarf bei guter Erkennbarkeit der Anzeigesegmente möglichst niedrig gehalten ist.

Bei einer Uhr laut Oberbegriff des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Komplementär-symmetrische Oxyd-Halbleiter in integrierter Schaltkreistechnik für Uhren sind an sich bekannt (DE-OS 19 28 878) und benötigen verhältnismäßig wenig Energie. Durch den gemäß der Erfindung unmittelbaren Antrieb der Anzeigeeinrichtung von der integrierten Schaltungsanordnung aus wird also der Vorteil des geringen Energiebedarfs konsequent ausgenutzt; es sind keine Schalteinrichtungen höheren Energiebedarfs vorhanden, die die Signale der integrierten Schaltungsanordnung in irgendeiner Weise umgeformt oder verstärkt an die Anzeigeeinrichtung weitergeben. _6ς

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Uhr,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfühfungsbeispiels der Uhr gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild und ein Funktionsdiagramm eines Inverters aus C/MOS;

Fig. 4 ein Schaltbild und Funktionsdiagramm eines Binär-Zählers aus C/MOS;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Transformatoreinrichtung für die Umformung einer Gleichspannung in eine höhere Gleichspannung;

Fi g. 6 ein Schaltungsbeispiel für den Antrieb der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, das mit der Erfindung verbessert werden soll;

Fig. 7 eine Ausführungsform der Schalteinrichtungen für den Antrieb der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichiung gemäß der Erfindung.

Das Ausführüngsbeispiel gemäß Fig. 1 arbeitet mit einer Zelle 5, wie sie auch i.i bekannten Uhren Verwendung findet. Es handelt sich dabei um eine Quecksilberoxyd-, Silberoxyd- oder Nickel-Kadmium-Zelle. Für gewöhnlich werden ein oder zwei dieser Zellen in Armbanduhren verwendet, es können in besonderen Uhren jedoch auch mehr als zwei solcher Zellen vorgesehen sein.

Die Zelle B liefert eine verhältnismäßig niedrige Spannung von 1,2 bis 3,5 Volt über eine Leitung LV an die blockförmig dargestellten Schaltungseinrichtungen 1, 2 und 5. Der Schaltungsblock 1 enthält einen Quarzkristall-Schwinger und eine Frequenzteilerschaltung und bildet ein Ein-Sekunden-oder ein Ein-Minuten-Signal. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bildet der Schaltungsblock 1 ein Ein-Minuten-Signal, da die Anzeigeeinrichtung 4 keine Symbole für eine Sekunden-Anzeige aufweist. Die Zeitsignale werden in Richtung der dick ausgezogenen Pfeile durch die Schaltungsanordnung weitergeleitet. Der Schaltungsblock 2 enthält einen Frequenzteiler und einen Dekodierer und formt Signale für die Stundenanzeige. Der Schaltungsblock 3 ist ein Trennverstärker, mit dessen Hilfe die d3kodierten Signale verstärkt und für den Antrieb der Anzeigeeinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Die relativ hohe Spannung von 10 bis 30 V, die für den Antrieb der Anzeigeeinrichtung erforderlich ist, wird dem Trennverstärker über die Leitung HV zugeführt. Diese hohe Spannung kann einer Gleichspannungs-Aufwärtstransformator-Einrichtung 5 entnommen werden, wodurch sich eine besondere Zelle entsprechend hoher Spannung erübrigt, was dem Platzangebot der Uhr entgegenkommt.

Das andere Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 2 zeigt an sich die gleichen Blockschaltungen wie Fig. 1, anders ist lediglich die Art der Energieversorgung. Hier wird nämlich die relativ niedrige Ausgangsspannung der Zelle lediglich dem Gleichspannungs-Aufwärtstransformator S zugeführt. Die relativ hohe Ausgangsspannung des Transformators 5 speist dann alle weiteren Schaltungsblöcke der Ausführung.

Fig. 3 (a) zeigt einen Inverter, der ein grundlegendes Schaltelement der mit komplementär-symmetrischen Metalloxyd-Halbleitern arbeitenden Schaltungsanordnung in integrierter Technik bildet. 7Λ ist ein P-Kanal-MOS-Transistor vom Anreicherungstyp und T₂ ist ein N-Kanal-MOS-Transistor ebenfalls vom Anreicherungstyp. V₀₁, ist die Spannung der Energiequelle. Der C/MOS-Inverter benötigt in stabiler Lage lediglich einen Leckstrom. Deshalb sind komplementär-symmetrische

Metalloxyd-Halbleiter in integrierter Sehaltkreisiechnik (C/MOS-IC), aus denen der Inverter besteht, besonders geeignet. Schaltkreise minimalen Energiebedarfs zu bilden. Sie sind daher besonders vorteilhaft für Armbanduhren einzusetzen, in denen das Platzangebot außerordentlich beschränkt ist.

Fig. 3(b) zeigt ein Zeitdiagramm der Eingangsspannung 6 und der Ausgangsspannung 7. 'Jzx Inverter benötigt nur einen außerordentlich geringen Leckstrom und ist mit einem Umladeverlust von V₂ CV_w,²/behaftet. Da die Kapazität C sehr klein ist, kann insbesondere in den Fällen niedriger Frequenz ./ der Energiebedarf klein gehalten werden.

In Fig. 4 (a) ist ein Haupt-Neben-Typ eines Binär-Zählers aus komplementär-symmetrischen Metalloxyd-Halbleitern dargestellt. Fig. 4(b) zeigt die Zeitdiagramme der Spannungen. Es ist für den Fall einer Armbanduhr besonders vorteilhaft. Frequenzteiler zu benutzen, die aus einem solchen Zähler bestehen, weil dieser Zähler in gewöhnlichem Zustand lediglich einige n\V an Leistung benötigt.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiei eines Gleichspannungs-Aufwärtstransformators 5 dargestellt, wie er in Fig. 5 als Blockschallung angedeutet wurde. Zwei Inverter /, und I₁, ein Widerstand R, und ein Kondensa- 2< tor G bilden einen astabilen Multivibrator. Das Ausgangssignal dieses astabilen Multivibrators wird in einem Inverter /) verstärkt und einem Transformator T zugeführt. Die Inverter I₁, I₂ und /₃ werden durch die Spannung der Zelle betrieben. Die höhere Spannung für den w Antrieb der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung wird durch Gleichrichten des pulsförmigen Ausgangssig.ials des Aufwärtstransformators T erhalten. Die impulsförmige Transformator-Ausgangsspannung wird durch die Diode D gleichgerichtet und durch die Kapazität Ci gefil- « tert. Natürlich kann auch das Ausgangssignal des Oszillators oder einer der Teilerstufen an Stelle des Ausgangssignals des vorgeschilderten astabilen Multivibrators in ähnlicher Weise Verwendung finden.

Fig. 6 zeigt eine mögliche Schaltung für den Antrieb der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung. In Reihe zu dem Ä-C-Glied als Äquivalenzschaltung für ein Flüssigkristall-Anzeigeelement liegt ein MOS-Transistor des Anreicherungstyps. Diese Reihenschaltung liegt auf der einen Seite an Masse und auf der anderen Seite an der höheren *<, Spannung HV. Es ist allerdings ziemlich schwierig, das Element exakt ein- und auszuschalten, da das Element eine außerordentlich hohe Impedanz, beispielsweise R ä 500 M Ll für die hier im Zusammenhang mit einer Armbanduhr in Frage kommende Art aufweist und der MOS-Transistor mit einem kleinen Leckstrom behaftet ist.

Demgegenüber wird mit der Erfindung, wie in Fig. 7 dargestellt, der vorerwähnte Nachteil durch eine geschickte Ausnutzung der Charakteristik der komplementär-symmetrischen Metalloxyd-Halbleiter vermieden. Die Ausgangsimpedanz eines C/MOS-Inverters :st in jedem Schaltzustand sehr niedrig, da ein MOS-Transistor eingeschaltet ist, während sich der andere im Ausschaltzustand befindet. Wie bereits zuvor erwähnt, ist der Energiebedarf des C/MOS-Inverters sehr niedrig. Daher ist vier jedem Treiber-MOS-Transistor eigene Leckstrom für den Schaltzustand des Anzeigeelementes nicht so bedeutsam. Obwohl der Energiebedarf der Schaltungsanordnung (C/MOS-IC) beschränkt ist, reicht er für das einwandfreie Schalten doch aus. Das bedeutet, daß das Flüssigkeits-Anzeigeelement, das eine hohe impedanz aufweist, mit Hilfe der C/MOS-Inverter sicher ein- und ausgeschaltet werden kann, wodurch der Kontrast der Anzeige deutlich auftritt.

Das Schaltbild gemäß Fig. 7(b) zeigt den erfindungsgemäßen Antrieb eines aus sieben Segmenten zusammengesetzten Ziffernsymbols. Die für den Antrieb des Anzeigeelementes erforderliche höhere Spannung wird sieben Treiber-Invertern zugeführt; die entsprechend der Segmentgestaltung getrennten Elektroden der Anzeigeeinrichtung sind jeweils direkt mit dem Ausgang des Inverter verbunden, die allen Segmenten gemeinsame Gegenelektrode der Anzeigeeinrichtung bzw. des Anzeigesymbols ist an Masse geschaltet.

Wie die vorstehende Beschreibung erkennen läßt, zeigt die Erfindung einen Weg auf, aus den Zellen elektronisch eine relativ hohe Spannung für den Antrieb der Flüssigkristall-Anzeige zu erhalten und die mit einer sehr hohen Impedanz behafteten Flüssigkristall-Anzeigeelemente sicher ein- und auszuschalten. Gemäß der Erfindung kann eine praktische und sehr betriebssichere Quarzkristall-Armbanduhr zur Verfugung gestellt werden, für deren Antrieb herkömmliche Knopfzellen Verwendung finden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Armbanduhr oder dergleichen mit einem Schwingkristall als Zeitnormal, mit einer Schaltungs- s anordnung in integrierter Schaltkreistechnik, mit einer von dieser angetriebenen Flüssig-Kristall-Anzeigeeinrichtung mit mehreren Segmenten und mit zumindest einer Zelle als Gleichspannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (1-3) unter Verwendung ausschließlich von komplementär-symmetrischen Metalloxyd-Halbleitern (C/MOS) aufgebaut ist, daß die Segmente der Symbole der Anzeigeeinrichtung unmittelbar an aus kompiementär-symmetrischen Oxyd-Halbleiter-Tran- is sistoren (C/MOS) gebildete Inverter angeschlossen sind und daß eine oder zwei Zellen (B) mit einer Gleichspannung von 1,2 bis 3,5 V sowie eine Aufwärts-Transformator-Einrichtung (5; /,-Z₃, T, R. d, C₂, D) zur Umformung der Gleichspannung in eine μ höhere, für den Betrieb der Flüssigkristail-Anzeigeeinrichtung (4) geeignete Spannung vorgesehen sind.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Spannung der integrierten Schaltungsanordnung (1-3) insgesamt zugeführt ist.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Spannung nur einem Teil (3) der integrierten Schaltungsanordnung (1-3) zugeführt ist.