DE2347093A1 - Steueranordnung fuer eine fluessigkristall-wiedergabeanordnung - Google Patents

Description

Priorität: Japan; 19. Sept. 1972; Hr. 95606/72

Japan; 3. April 1973; Fr. 38474/73

Steueranordnung für eine Flüssigkristall-Wiedergabe-

anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung zum Anlegen einer Wechselspannung an die Flüssigkristallverbindung einer Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung, wobei zeitlich gestaffelte Wiedergabevorgänge ermöglicht werden mit Vorteilen hinsichtlich Ansprechvermögen, Lebensdauer und Lichtstreueffekten der Flüssigkristalleinheiten.·

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Die kürzlich interessant gewordenen Flüssigkristall-Wiedergabeanordnungen bestehen im allgemeinen aus zwei Elektroden, von denen mindestens eine transparent ist, und einer zwischen den Elektroden angeordneten Flüssigkristallverbindung. Me Zuführung von Gleichspannung, impulsförmiger Spannung oder Viechseispannung zu den "beiden Elektroden hat eine Streuung von Licht zur Folge, und demzufolge können Helligkeitsuntersehiede zwischen den streuenden Bereichen und den nicht streuenden Bereichen dazu dienen, ein bestimmtes wiederzugebendes Muster zu bilden. Verfahren zur Wiedergabe ύοπ Information, wie z. B. von Zahlen, Buchstaben oder Zeichen unter Verwendung von Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten bestehen entweder darin, die Wiedergabeeinheiten gleichstrommäßig, d. h. im statischen Betrieb zu steuern, oder darin, die Wiedergabeeinheiten in zeitlich gestaffelter Weise, d. h. im dynamischen Betrieb zu steuern. Die Erfindung bedient sich der letztgenannten Methode.

Bei der im dynamischen Betrieb arbeitenden Steueranordnung werden die den einzelnen Elektroden der Wiedergabeeinheiten zuzuführenden Signale in zwei Gruppen unterteilt, nämlich einerseits in nacheinander erzeugte Zahl-, Buchstaben-, Zeichen- oder ähnliche Signale und andererseits in synchron mit den erstgenannten Signalen erzeugte der Zeitstaffelung dienende Taktsignale. Die Wiedergabe erfolgt nach Ma:3gabe des logischen Produktes beider Signalarten. Durch ein solches System kann eine Reduzierung der Anzahl von Treiberschaltungen und der Anzahl von Leitungen für die Signalübertragung erreicht werden, und wegen dieser Vorteile wird gegenwärtig ein solches System in weitem Umfang verwendet.

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Bei der Anwendung einer dynamisch arbeitenden Steueranordnung für eine FlüssLgkristall-Wiedergabeanordnung zeigen die Flüssigkristalleinheiten bestimmte Eigenschaften oder Unzulänglichkeiten im Vergleich mit sonst üblichen Wiedergabeanordnungen, die z. B. mit die Zeichen anzeigenden Entladungsröhren oder mit Phosphoreszenzröhren arbeiten. Diese Eigenschaften oder Unzulänglichkeiten bestehen im folgenden:

1) Die Ansprechgeschwindigkeit ist verglichen mit anderen Wiedergabevorrichtungen extrem niedrig.

2) Die Zuführung einer Spannung wechselnder Polarität ist von der Lebensdauer her gesehen günstiger als die Zuführung einer Spannung nicht wechselnder Polarität, wie einer Gleichspannung oder einer impulsförmigen Gleichspannung.

3) Die Elektroden sprechen nicht auf eine besondere Stromrichtung an, und der Grad der Lichtstreuung kann daher nur durch die Absolutwerte der zugeführten Spannungen bestimmt warden.

4) Was die Beziehung zwischen der zugeführten Spannung und dem Grad der Lichtstreuung anbelangt, so haben einige Flüssigkristalle bestimmte Schwellenwerte, während andere solche bestimmte Schwellenwerte nicht aufweisen, sondern plötzlich hinsichtlich des Lichtstreugrades variieren, wenn ein bestimmter Spannungswert überschritten wird. Die Schwellenspannung kann sich bei änderndem Impulsverhältnis ändern, wobei unter Impulsverhältnis das Verhältnis der Streu-Zeitspanne zur Nichtstreu-Zeitspanne zu verstehen ist.

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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine wirksame Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung zu schaffen, welche die oben erörterten Punkte insgesamt berücksichtigt.

Bei der Erfindung ist das Phänomen gefunden worden, daß hinsichtlich der Lichtstreueffekte in der Flüssigkristall-. Verbindung diejenige Zeitspanne, in der sich der Durchlässigkeitsgrad der Flüssigkristallverbindung nach Zuführung einer die Schwellenspannung übersteigenden Spannung zunehmend ändert, beeinflußt wird durch den Zustand vor der Spannungszuführung. Das heißt, daß die Übergangszeitspanne in dem Fall, in dem vor der Anwendung der die Schwellenspannung übersteigenden Spannung ein unterhalb der Schwellenspannung liegender Vorspannungswert an die Flüssigkristallverbindung gelegt wird, kürzer ist als in dem Fall, in dem vorher keine Spannung an die Flüssigkristallverbindung gelegt wird. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, eine diesen Vorspannungseffekt erzielende Spannung der Flüssigkristallverbindung zuzuführen, während diese noch nicht ausgewählt ist. Ferner wurde gefunden, daß zur Erzielung einer längeren Lebensdauer eine solche Vorspannung mit wechselnder Polarität anzulegen ist anstatt mit einer gleichbleibenden Polarität.

Ferner wird bei der Erfindung durch Phasensteuerung der in der Polarität wechselnden zugeführten Signale die Wechselspannung nicht nur während der Nichtauswahl-Zeitspanne, sondern auch während der Auswahl-Zeitspanne zugeführt, so daß die Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten eine lange Lebensdauer aufweisen, gleichgültig, welches Impulsverhältnis gewählt wird. Die praktische Ausführung des Wechselspannungsgenerators kann durch Verwendung der Phasensteuerungstechnik vereinfacht werden.

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Im einzelnen wird "bei der Erfindung die Wechselspannung, deren effektiver Wert zweimal so hoch ist wie der Wert der Schwellenspannung und die eine Zeitdauer von vier "bis vierzig MikrοSekunden aufweist, der gemeinsamen Elektrode während des betreffenden Multiplex-Zeitintervalls zugeführt, und während der Nichtauswahl-Zeitspanne befindet sich die zugeführte Spannung auf dem Mittelwert der Wechselspannungswellenform. Andererseits wir.d der polaritätsmäßig wechselnde Impuls, dessen Effektivwert im wesentlichen gleich der Schwellenspannung ist und dessen länge im wesentlichen gleich und synchron mit dem vorher erwähnten der gemeinsamen Elektrode zugeführten Wechselstro.mimpuls ist, den einzelnen Segmentelektroden in solcher Weise zugeführt, daß ihre Phasen relativ zu den entsprechenden den gemeinsamen Elektroden zugeführten Impulsen nach Maßgabe des Informationsinhaltes gesteuert werden. Diese Signale, welche innerhalb eines Informationsbits mindestens einen Zyklus aufweisen, stellen mit ihrer Phase die Informationssignale dar. Wenn die Phasen der Segmentelektrodensignale von denen der Signale für die gemeinsame Elektrode um 180° differieren, werden zwischen die gemeinsame Elektrode und die Segmentelektroden Signale hoher Amplitude gelegt, die zur Erzeugung von Lichtstreueffekten führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend .anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer üblichen Zeitmultiplex-Steueranordnung;

Figur 2 eine graphische Darstellung einer Flüssigkristallcharakteristik;

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Figur 3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steueranordnung;

Figur 4 ein Zeitdiagramm, in welchem die zeitliche Beziehung der verschiedenen in der Anordnung von Figur 3 auftretenden Impulse veranschaulicht wird; und

Figur 5 eine schematische Darstellung der "bei der Anordnung von Figur 3 auftretenden Betriebszustände.

Zum Vergleich mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Figur 1 eine an sich bekannte im dynamischen Betrieb arbeitende Anordnung dargestellt, bei der Signale S1 bis S4, welche alphanumerische Zeichen oder sonstiges darstellen, in Serie einzelnen Segmentelektroden der Wiedergabeeinheiten D1 bis Dn zugeführt, während Multiplex-Taktsignale T1 bis Tn, welche synchron mit den erstgenannten Signalen S1 ... S4 sind, den gemeinsamen Elektroden zugeführt werden. Die jeweilige Wiedergabe erfolgt in Abhängigkeit vom logischen Produkt beider Signalarten. Die wesentlichen Unterschiede der Erfindung gegenüber dieser bekannten Anordnung werden später erörtert.

Figur 2 stellt den in der Flüssigkristallverbindung auftretenden lichtstreugrad in Abhängigkeit von der angelegten Spannung dar. Die durchgezogene Kurve zeigt eine gut definierte Schwellenspannung Vth, während" die gestrichelte Kurve eine weniger gut definierte Schwellenspannung Vth zeigt. Bei Erreichen der Schwellenspannung Vth beginnt die Flüssigkristallverbindung aufgrund von Turbulenz lichtstreuend zu wirken.

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Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Verwendung für eine vierstellige Wiedergäbe. Jede der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten 1C1...LC4 enthält eine gemeinsame Elektrode A1...A4 und eine Vielzähl von Segmentelektroden K1...Kn, deren Kombinationen numerische Zeichen 0 bis 9 bilden. Ein Schieberegister

X mit einer Aufnahmekapazität von 4 Ziffern speichert die wiederzugebende kodierte Information und läßt den Speicherinhalt während der Wiedergabezyklen umlaufen. Die Information wird aus der kleinsten signifikanten Ziffernstelle X1 abgeleitet und in einen Pufferspeicher

XI für eine Ziffernzeitspanne eingeführt und dann über den Dekoder DC in Signale umgesetzt, die der Segmentanordnung der Wiedergabeeinheiten entsprechen.

Ein Taktgenerator TC erzeugt unterdessen nacheinander vier Taktsignale T1...T4, und die erste oder kleinste signifikante Ziffer wird über den Pufferspeicher X1 synchron mit dem Taktsignal' T1 aus dem Register X entnommen, die zweite Ziffer beim Taktsignal T2, die dritte Ziffer beim Taktsignal T3 und die vierte Ziffer beim Taktsignal T4.

Die denTaktSignalen zugeordneten Signale werden den gemeinsamen Elektroden A1...A4 zugeführt, während den InformationsSignalen zugeordnete Signale den einzelnen Segmentelektroden zugeführt werden. Die Wiedergabe der numerischen Informationssignale anhand einer entsprechenden .Segmentkombination erfolgt, wenn die Taktsignale zugeführt werden.

Die vorstehend beschriebene Anordnung stimmt im wesentlichen überein mit dem wohlbekannten dynamischen Wiedergabesteuersystem. Bei der Anwendung von Flüssigkristallzellen für

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Wiedergabezwecke sollten die oben erörterten Gesichtspunkte beachtet werden. Im Gegensatz zu dem in Figur 1 dargestellten bekannten Steuersystem werden bei der Erfindung sowohl die Taktsignale T1... T4 als auch die Dekoderausgangssignale DC1...DC4 zunächst den Signalumsetze'rstuf en AT1 . . .AT4 bzw. KD1 .. .KDn zugeführt, um vor der Zuführung zu den Wiedergabe*- einheiten in Signale umgesetzt zu werden, die zur Flüssigkristallsteuerüng geeignet sind, und dann werden diese umgesetzten Signale AT10...AT40 und KD10...KDn0 den einzelnen Elektroden der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten zugeführt. Diese Signalumsetzungen erfolgen unter Erzeugung von Umsetzsignalen S1 , S2 mittels des Umsetzsignalgenerators SG.

Figur 4 zeigt die Taktsignale T1...T4, die Dekoderausgangssignale DC1...DCn, die tlmset ζ signale S1 , S2 und die Ausgangssignale AT1O...AT4O, KD1O...KDnO der Signalumsetzstufen zusammen mit den Spannungswerten, die an die Elektroden der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten angelegt werden.

Die Betriebsweise der Anordnung von Figur 3 wird nun im Zusammenhang mit Figur 4 erörtert. Die Taktsignale T1...T4, die den gemeinsamen Elektroden zugeführt werden, stellen Einsen zur Ziffernauswahl dar, und jedes Taktsignal hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Länge einer Ziffernzeitspanne, und zwar für alle vier Ziffernzeitspannen. Das Impulsverhältnis beträgt 1:3. Die Signalumsetzerstufen AT1...AT4 dienen dazu, die Taktsignale derart umzusetzen, daß ihre Phasenbeziehung relativ zu den Segmentsignalen in noch zu beschreibender Weise geändert wird. Bei einem tatsächlich ausgeführten Beispiel einer Signalumsetzerstufe AT1 beträgt das schließlich aus der Umsetzerstufe erhaltene Ausgangssignal AT10 innerhalb der Auswahlperioden der Taktsignale entweder +12 Volt oder -12 Volt je nach dem

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Wert des Umsetzsignals, und innerhalb der UichtausWahlperioden O Volt.

Die der Amplitudenumsetzerstufe zugeführten Signale haben die Spannungsvrerte +6 Volt und -6 Volt, wobei diese Spannungswerte nahe bei der Schwellenspannung des Flüssigkristalle liegen. Steuerschaltungen, wie z. B. der Taktgenerator TG und dem Register X zugeordnete Schaltungen arbeiten auf die Zuführung einer solchen Versorgungsspannung hin. Die Werte +12V und -12V sind so gewählt, daß sie um das Zweifache höher liegen als die Schwellenspannung..

Transistoren Tr1 bis Tr4 vom MOS Typ erhalten die Versorgungsspannungen +6V und -6V, wobei die Transistoren Tr1 und Tr2 vom T-Typ und die beiden anderen Transistoren Tr3 und Tr4 vom Bf-Typ sind. Die Quellelektrode des Transistors Tr1 befindet sich auf -6V, und die Senkenelektrode desselben ist mit der Quellelektrode des zweiten Transistors Tr2 verbunden. Die Klemme 01 liefert dessen Ausgangssignal. Die Torelektrode des Transistors Tr1 erhält das invertierte Signal TT von einem Inverter 11. Die Torelektrode des Transistors Tr2 ist mit der Torelektrode des dritten Transistors Tr3 und mit dem Ausgang einer Torschaltung G-1 gekoppelt, und die Senkenelektrode ist mit der Senkenelektrode des Transistors Tr3 verbunden. Die Quellelektrode des Transistors Tr3 ist mit der Senkenelektrode des vierten Transistors Tr4 verbunden, dessen Quellelektrode mit -6V verbunden ist und dessen Torelektrode das Taktsignal T1 erhält. Da die Eingangssignale des UND-Tores G-1 das Taktsignal T1 und das Umsetzungssignal S1 sind, erzeugt das UND-Tor G-1 ein Ausgangssignal, welches dem Umsetzsignal'S1 während der Auswahlperiode des Taktsignals T1 entspricht.

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Betrachtet man die Zustände der Ausgangsklemme 01 in Abhängigkeit von den Eingangssignalen T1 und S1, so ergibt sich folgendes. Die Torelektrode des Transistors Tr4 befindet sich auf -67, und die Torelektrode des Transistors Tr1 befindet sich auf +67 mittels des Inverters 11, und die beiden Transistoren Tr4und Tr1 sind während der Nichtauswahlperiode des Taktsignals im Auszustand. Die anderen beiden Transistoren Tr2 und Tr3 sind zu den Transistoren Tr1 und •Tr4 in Serie geschaltet und befinden sich demzufolge nicht in ihren Auszuständen ohne Berücksichtigung der Zustände der Torelektroden. Die Ausgangsklemme 01 wird daher über den Lastwiderstand R1 auf Nullpotential gehalten.

Wenn jedoch das Taktsignal seine Auswahlperiode durch_T läuft, erscheinen +67 bzw. -67 an den Elektroden des Transistors Tr4 bzw. Tr1, woraufhin die Transistoren Tr1 und Tr4 in ihre Einzustände gebracht werden. Betrachtet man die Eingangssignale zum Tor G1 während der Periode ti gemäß Figur 4, so befindet sich das Taktsignal · T1 bei +67 und das Umsetzsignal S1 bei -67, und somit ist das Tor G-1 im Auszustand, und das Ausgangssignal desselben ist auf -67. Bei Auftreten von -67 am Torausgang wird die Torelektrode von Tr3 auf demselben Potential wie das Transistorsubstrat gehalten, so daß der Transistor im Auszustand ist, während der Transistor Tr2 auf einer Torelektrodenspannung gehalten wird, die höher ist als das Substratpotential, nämlich -127, was oberhalb der Schwellenspannung zum 7ersetzen des Transistors Tr2 in den Einzustand lje gt. Der Transistor Tr1 ist ebenfalls im Einzustand, wie vorher erwähnt wurde, mit dem Ergebnis, daß die Ausgangsklemme 01 sich auf +67 befindet.

Während der Zeitperiode t2 sind beide Eingangssignale des Tores G-1 auf dem Wert +67, so daß der. Torausgang ebenfalls

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auf 4-67 liegt. Obwohl zu diesem Zeitpunkt die Torelektrode des Transistors Tr2 auf demselben Potential wie dessen Substrat gehalten wird, wird eine Spannung von -127 der Torelektrode des Transistors Tr3 bezüglich dessen Substrat zugeführt, wobei diese Spannung den Transistor Tr3 einschaltet. Die Ausgangsklemme 0.. befindet sich dann auf -6?.

Auf diese Weise werden aus zwei möglichen Werten bestehende Signale in aus drei möglichen Werten bestehende Signale umgesetzt. Wie schon vorher erwähnt, sollen jedoch Signale mit Werten +12Y und -12Y den gemeinsamen Elektroden zugeführt werden, und eine solche Amplitudenumsetzung wird erreicht durch Verwendung heteropolarer Transistoren Tr5 bis Tr8.

Der PNP Transistor Tr7 und der NPN Transistor Tr8 sind in komplementärer Weise miteinander gekoppelt, wobei die Kollektorelektroden dieser beiden Transistoren miteinander verbunden sind und ihre Emitterelektroden an +12V bzw. -127 angeschlossen sind. Die Basis des Transistors Tr7 ist mit dem Kollektor des NPN Transistors Tr5 verbunden, während die Basis des Transistors Tr8 mit dem Kollektor des Transistors Tr6 verbunden ist.

Die Basiselektroden der Transistoren Tr5 und Tr6 sind mit 07 verbunden, wobei dieser Wert den Mittelwert zwischen den Eingangssignalwerten darstellt. Die Emitterelektroden dieser beiden Transistoren sind gemeinsam mit der Ausgangsklemme 01 verbunden.

Diese Art von Umsetzstufe ist geeignet zur Ausführung in integrierter Bauweise, wobei in einfacher Weise ein Steuerstrom am Ausgang eingestellt werden kann; dies ist besonders wesentlich, wenn die Amplitude der Ausgangssignale in Abhängigkeit von Änderungen der Flüssigkristallart geändert

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werden soll oder wenn das dem Flüssigkristall zugeführte Spannungsimpulsverhältnis geändert werden soll. Die Hilfstransistoren Tr5. und Tr6, die die Basisströme der Steuertransistoren Tr7 und Tr8 steuern sind vom Emitterfolgetyp und weisen einen gemeinsamen Widerstand R2 als Emitterwiderstand auf und sind mit ihren Basiselektroden mit dem festen Potential 0 V verbunden. Wenn daher die den Schaltungseingängen zugeführten Versorgungsspannungen von +6V* und " -6V konstant sind, werden die Emitterströme der Transistoren Tr5 und Tr6 konstant sein. Demzufolge ist der Basisstrom durch die Transistoren Tr7 und Tr8 in befriedigender Weise konstant, und der an die Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten abgegebene Strom kann mittels des Widerstandes R2 ganz frei gewählt werden. Wenn also die Amplitudenumsetzerschaltung in die integrierte Schaltung oder in die Modulschaltung einbezogen wird, ergeben sich bei dem beschriebenen Beispiel Verbesserungen hinsichtlich der Komponentendichte in der integrierten Schaltung und hinsichtlich der G-eringhaltung von Temperaturerhöhungen.

In der folgenden Beschreibung wird eingehender auf die Beziehung zwischen den EingangsSignalen und den Ausgangssignalen der Amplitudenumsetzerstufe eingegangen. Wenn das Potential an der Ausgangsklemme 01 +6V beträgt, ist die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr6 in Durchlaßrichtung gepolt, so daß ein Stromfluß über den Kollektor des Transistors stattfinden kann und der Transistor Tr8 in den Einzustand getrieben wird und das Kollektorpotential desselben dem Emitterpotential, nämlich -12V, nahekommt. Der andere Transistor Tr7 bleibt jedoch in seinem Auszustand, weil der mit seiner Basis verbundene Transistor Tr5 in Sperrichtung vorgespannt ist.

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Wenn umgekehrt das Potential an der Ausgangsklemme 01 -6"V beträgt, wird auf den Transistor Tr5 eine Durchlaßspannung gegeben, welche den Transistor Tr7 in seinen Einzustand bringt und das Kollektorpotential desselben ungefähr gleich dem Emitterpotential, nämlich +12V macht. Wenn dann die Spannung an der Ausgangsklemme 01 0 V beträgt, wird an keinen der beiden Transistoren Tr5 und Tr6 eine Durchlaßspannung gelegt, so daß diese dann in ihren Auszuständen bleiben. Es folgt, daß die Transistoren Tr7 und Tr8 gleichzeitig in ihren Auszuständen Terweilen und das Potential 0 V über den Lastwiderstand R3 an den Verbindungs^punkt AT10 der Kollektorelektroden der Transistoren Tr7 und Tr8 gelegt wird.

Auf diese Weise werden unter Verwendung von Amplitudenumsetzerstufen der oben beschriebenen Art modifizierte Signale AT1O bis AT40, die in Figur 4 dargestellt sind, den gemeinsamen Elektroden der einzelnen Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten zugeführt. Die wechselstrommäßige Amplitude am Ausgang des Eingangsteils der Umsetzerstufe stimmt zwar etwa mit der Schwellenspannung (6V) überein; das während der Ziffernauswahlperiode abgegebene Ausgangssignal hat aber einen effektiven Wert, der doppelt so hoch ist wie die Schwellenspannung.

Was die den Segmentelektroden zugeführten Signale anbelangt, werden die Ausgangssignale DC1 bis DCn des Dekoders DG den Eingängen der Umsetzerstufen KD1 bis KDn zwecks phasengesteuerter Umsetzung zugeführt.

Die Segmentsignal-Umsetzerstufe besteht aus zwei UND-Toren G-2," G3, die bei +6V und -6V arbeiten, und einem ODER-Tor G4. Das UND-Tor G2 hat die Aufgabe, während der Segmentauswahl zu arbeiten, und empfängt die Segmentsignale zusammen

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mit dem Umsetzsignal S2, dessen Phase von dem Umsetzsignal S1 um 180 differiert, wobei das Umsetzersignal S1 in der vorher'erörterten V/eise für die Umsetzung der Signale verwendet wird, die den gemeinsamen Elektroden zugeführt werden sollen. Das UND-Tor G3 ist dagegen während der ITichtauswahlperiode aktiv und spricht auf zwei Jm zugeführte Eingangssignale an, nämlich auf das invertierte Segmentsignal und auf das Umsetzsignal S1 .

Bei Zuführung dieser Ausgangssignale der UKD-Tore G2 und G-3 zu dem ODERi-Tor G4 erzeugt dieses Signale S2 von 67 zur Zeit ti und von -6V zur Zeit t2 während der Auswahlperiode und Signale S1 von -6V zur Zeit ti und von +6V zur Zeit t2.

Die Ausgangssignale KD10 bis KD aus den Segmentsignal-Umsetzerstufen KD1 bis KDn sind beispielsweise für die Dekoderausgangssignale DG1 bis DCn in Figur 4 dargestellt. Einfachheitshalber werden die den Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten zugeführten Spannungen anhand bestimmter Segmentelektroden beschrieben, z. B. anhand des Segmentes Kn der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheit LC1 und des Segmentes K2 der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheit LC2.

Zunächst sei das Segment Kn der Wiedergabeeinheit LC1 betrachtet. Deren gemeinsame Elektrode A1 wird zur Zeit (J_-) und (2) ausgewählt und zur Zeit (T) um -12Y und zur Zeit (2) auf +12V gehalten. Gleichzeitig wird das Segment Kn ausgewählt und zur Zeit (T) bei +6V und zur Zeit ζζ) bei -6V gehalten. Daher ist zur Zeit Qj die gemeinsame Elektrode A1 negativ bezüglich der Segmentelektrode Kn, und die zwischen ihnen liegende Spannung beträgt 18V, und umgekehrt ist zur Zeit (2) die erstgenannte Elektrode positiv bezüglich

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der letztgenannten Elektrode positiv "bezüglich der letztgenannten mit einer Spannung von 18Y zwischen den beiden. Wenn die gemeinsame Elektrode und die Segmentelektrode zusammen ausgewählt werden, beträgt die Phasendifferenz zwischen AT10 und KD 180°, und die zwischen ihnen bestehende Spannung ist dreifach höher als die Schwellenspannung, wobei die Polarität sich für jede 90 Phase ändert. Im Ergebnis erscheint die Spannung von 18V zwischen den beiden Elektroden während der Auswahlperioden; jedoch wird die Polarität dieser Spannung von der Zeit ζΤ) zur Zeit (^ umgekehrt. Dies bedeutet die Zuführung von Wechselspannung. Im Ansprechen auf diese Wechselspannung einer gegenüber der Schwellenspannung dreifachen Amplitude zeigt der Flüssigkristall die Lichtstreueffekte.

Während der Zeiten \5J und (V) wird die gemeinsame Elektrode A1 nicht ausgewählt und wird 'auf 0 V gehalten. Ferner wird die Segmentelektrode Kn nicht ausgewählt und wird zur Zeit (3) bei -6V und zur Zeit @ bei -i-6V gehalten. Daher ist die Spannung der gemeinsamen Elektrode bezüglich der Segment-r elektrode +6Y zur Zeit (^) und -6V zur Zeit @ . Unter diesen Umständen wird eine Wechselspannung von 6V zwischen A1 und Kn gelegt, und der dazwischen befindliche Flüssigkristall zeigt keine Lichtstreueffekte.

Wie vorher schon beschrieben wurde, wird als Schwellenspannung des Flüssigkristalls diejenige Spannung verstanden, die eine scharfe Änderung der liehtstreueffekte bewirkt. Bei der digitalen Darstellung in Abhängigkeit vom Streugrad ist experimentell bestätigt worden, daß die sich bei Zuführung von mehr als der doppelten Schwellenspannung ergebende Darstellung gut unterseheidbar ist von der Darstellung, die sich bei Zuführung von weniger als der Schwellenspannung ergibt.

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Während der Zeiten ΠΠ und (6) "befindet sich die gemeinsame Elektrode A1 weiterhin in dem Nichtauswahlzustand und wird auf 0 V gehalten, während die Segmentelektrode Kn ausgewählt ist und bei +6V zur Zeit 0) und -6V zur Zeit (?) gehalten wird, mit dem Ergebnis, daß eine Wechselspannung der Amplitude 6V dem Flüssigkristall zugeführt wird. Daher erfolgen keine Lichtstreueffekte bei der Wiedergabeeinheit. Es sei darauf hingewiesen, daß die Flüssigkristallverbindung durch die Zuführung einer unterhalb der Schwellenspannung liegenden Wechselspannung vorgespannt wird, auchvenn dieselbe nicht gezündet werden soll.

Die Zustände zu den Zeiten (j} und(^) sind dieselben wie zu den Zeiten (5) und (4) .

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß eine merkliche Lichtstreuung zwischen den Elektroden A1 und Kn nur zu den Zeiten (ΐ) und (2) auftritt, wenn sowohl die gemeinsame Elektrode als auch die Segmentelektrode ausgewählt sind. Da es sich bei dem beschriebenen System um ein dynamisch betriebenes handelt, werden diese Bedingungen ständig wiederholt, so daß die Turbulenzspannung wiederholt angelegt wird, um die Lichtstreueffekte an dem Segment Kn jedesmal zu den Zeiten Q) und (?) hervorzurufen, nämlich bei jedem Auftreten des Taktsignals T1.

Im folgenden wird auf das Segment K2 der Plüssigkristall-Wiedergabeeinheit LC2 eingegangen. Während der Zeiten (T) und (g) befinden sich die gemeinsame Elektrode A2 und die Segmentelektrode K2 in dem Nichtauswahlzustand bzw. in dem Auswahlzustand. K2 wird daher bei +6V zur Zeit ^) und bei -6V zur Zeit (?) gehalten. Im Ergebnis ist die Spannung der erstgenannten Elektrode bezüglüi der letztgenannten Elektrode -6V zur Zeit Q und +6? zur Zeit (2) . Licht-

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streueffekte können zu dieser Zeit nicht auftreten.

Während der Zeiten (5) und @ , bei denen die gemeinsame Elektrode A2 ausgewählt und die Segmentelektrode K2 nicht ausgewählt ist, wird A2 auf -12V im Halbzyklus @ und auf +12V im zeiten Halbzyklus (^ gehalten, während K2 zu diesen Zeiten auf -6Y bzw. +67 gehalten wird. Die Spannung der gemeinsamen Elektrode A2 beträgt daher -6Y bezüglich der Segmentelektrode K2 zur Zeit (3) und +6V zur Zeit (?) . Die Flüssigkristallverbindung bleibt daher weiterhin im nicht turbulenten Zustand. Während der Zeiten ^p bis (&) bleibt die gemeinsame Elektrode A2 im nicht ausgewählten Zustand, und die Flüssigkristallverbindung wird durch die Wechselspannung der Amplitude 6V vorgespannt und zeigt daher natürlich keine Lichtstreueffekte.

Die Signalwerte für die gemeinsamen Elektroden und für die Segmentelektroden und die Turbulenzzustände bei den beiden beschriebenen Beispielen sind aus Figur 5 ersichtlich. Gemäß dieser Figur wird gleichgültig, ob ein Auswahlzustand oder ein Nichtauswahlzustand vorliegt, stets eine Wechselspannung größerer oder kleinerer Amplitude zwischen die gemeinsame Elektrode und die Segmentelektrode gelegt.>Dies gewährleistet günstige Ergebnisse hinsichtlich der Lebensdauer der Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten.

Wenn z. B. bei einem von dem erfindungsgemäßen System abweichenden Steuersystem für die Wiedergabeeinheiten die Amplitude der der gemeinsamen Elektrode zuzuführenden Signale gleichgemacht wird der der Segmentelektrode zuzuführenden Signale, z. B. ^6V wie bei den bekannten Systemen, wird zwar verglichen mit der Erfindung die Stromzuführungsanordnung vereinfacht; jedoch erscheint zwischen den Elektroden keine Potentialdifferenz, selbst wenn die gemeinsame Elektrode und die Segmentelektrode gleichzeitig ausgewählt werden.

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Ferner wird die Zeit, die zur überführung des Zustandes der Plussigkristalleinrichtung in den Turlmlenzzustand durch Anwendung einer'für Turbulenzeffekte ausreichenden Spannung erforderlich ist, verkürzt, da die Vorspannung der Flüssigkristallverbindung ständig zugeführt wird, also auch in deren nicht-turbulenten Zustand.

Es wurden ferner die folgenden zusätzlichen Ergebnisse gefunden. Die Erfindung beruht auf dem Konzept, die Flüssigkristallverbindung mit einer Wechselspannung vorzuspannen, welche noch nicht zu Lichtstreueffekten führt, und auf diese Weise die Lichtstreueffekte zu steuern. Der Flüssigkristall hat im allgemeinen beim Übergang vom nichtturbulenten Zustand in den turbulenten Zustand ein recht langsames Ansprechvermögen und geht in den turbulenten Zustand allmählich nach integrierendem Empfang aufeinanderfolgender Impulse über. Je mehr daher das Impulsverhältnis ansteigt, desto höher wird der Wert der Schwellenspannung im Falle der Multiplexsteuerung bei einem Impulsverhältnis von z. B. 1:3 gleich der Schwellenspannung im Falle eines Impulsverhältnisses von 1:1 gewählt werden, weil die Vorspannung normalerweise auch dann an den Flüssigkristall angelegt wird, wenn die gemeinsame Elektrode nicht ausgewählt ist. In diesen Fällen wird die Schwellenspannung bei Zuführung des Auswahlsignals für die Turbulenz mit einem Impulsverhältnis von 1:3 höher als diejenige, die sich bei einem Impulsverhältnis von 1:1 ergibt, nämlich Vth +Z^ V.

Dies bedeutet, daß, obwohl die Amplitude des AuswahlSignaIs für die gemeinsame Elektrode bei dem obigen Beispiel zu 2Vth gewählt wurde, die Zuführung der Spannung 2Vth +^V im wesentlichen nur die Potentialdifferenz 2Vth +Z^V - Vth = Vth+^V erzeugt, wobei die gemeinsame Elektrode sich in dem ausgewählten Zustand und die Segmentelektrode sich im nichtausge-

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wählten Zustand befindet, so daß die Flüssigkristalleinheit in ihrem gewünschten nichtturbulenten Zustand bleibt. Wenn danach sowohl die gemeinsame Elektrode als auch die Segmentelektrode ausgewählt werden, erscheint die Potentialdifferenz 3Vth +Z^V zwischen ihnen und bewirkt ein schnelles Anwachsen der Turbulenzerscheinung in den Flüssigkristallmolekülen und somit eine Lichtstreuung.

Versuche mit einer Flüssigkristalleinheit, die eine Schwellenspannung von 6V bezogen auf ein Impulsverhältnis von 1:1 aufwies, haben bestätigt, daß beim Arbeiten mit einem Impulsverhältnis von 1:3 und einer Zyklusdauer von 40 msec, die Schwellenspannung auf etwa 87 ansteigt.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Beispiel, bei dem die Amplitude des Segmentpotentials +6V beträgt, kann die Amplitude bei der Auswahl der gemeinsamen Elektrode "von +12V auf +14V ansteigen. Wenn die gemeinsame Elektrode ausgewählt ist und die Segmentelektrode nicht ausgewählt ist, erscheint dann die Potentialdifferenz von +8V zwischen ihnen, ohne dabei die Flüssigkristalle inheit in ihren turbulenten Zustand zu bringen. Wenn die -beiden Elektroden ausgewählt sind, wird die Potentialdifferenz von +20V zwischen sie gelegt, wodurch die Lichtstreueffekte hervorgerufen werden.

In dem oben beschriebenen Beispiel wird zwar die Spannung wechselspannungsmäßig_ nicht nur während der Auswahlperiode, sondern auch während der Nichtauswahlperiode angelegt; die Wechselspannung kann jedoch auch nur während der Nichtauswahlperiode angelegt werden, um die Yorspannwirkung herbeizuführen.

Patentansprüche: 409814/0442

Claims (11)

1. Patentansprüche

   Steueranordnung zur Steuerung einer Flüssigkristall-

   einheit, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel zur Zuführung einer der Vorspannung dienenden Wechselspannung zu der gerade nicht ausgewählten Flüssigkristalleinheit.
2. 2. Steueranordnung zur Steuerung einer Flüssigkristalleinheit mit einer bestimmten für das Auftreten von Turbulenz maßgeblichen Schwellenspannung, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel, welche der Flüssigkristalleinheit dann eine die Schwellenspannung übertreffende Wechselspannung zuführen, wenn die Flüssigkristalleinheit eingeschaltet werden soll, und eine unterhalb der Schwellenspannung liegende Wechselspannung der Flüssigkristalleinheit zuführen, wenn diese nicht eingeschaltet werden soll.
3. 3. Steueranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalleinheit aus zwei Elektroden und einer zwischen die beiden Elektroden eingefüllten Flüssigkristallverbindung besteht.
4. 4. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die der Flüssigkristalleinheit zugeführte Spannung amplitudenmäßig zweimal so hoch ist wie die Schwellenspannung.
5. 5. Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung gekennzeichnet durch mehrere Flüssigkristalleinheiten (LC1...LC4), von denen jede eine gemeinsame Elektrode (A1...A4), eine Vielzahl von Segmentelektroden

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   (K1...Kn), deren verschiedene Kombinationen verschiedene Wiedergabemuster bilden, sowie eine Flüssigkristallverbindung aufweist, die einen bestimmten für das Auftreten von Turbulenz maßgeblichen Schwellenwert besitzt, durch Leitungen, welche die einander entsprechenden Segmentelektroden (K1...Kn) in den einzelnen Wiedergabeeinheiten zusammenschalten, durch erste Auswahlmittel (X, DC) zum wiederholten Zuführen von Segmentauswahlsignalen zu den einzelnen Gruppen der miteinander verbundenen Segmentelektroden, durch zweite Auswahlmittel (TC) zum Zuführen von Taktsignalen zu den gemeinsamen Elektroden (A1...A4) zur Ermöglichung einer zeitlich gestaffelten Auswahl der verschiedenen Wiedergabeeinheiten (LC1...LC4), und durch Amplitudenbestimmungsmittel zur Bestimmung der Beziehung zwischen den zugeführten Segmentauswahlsignalen und den Taktsignalen derart, daß eine die Schwellenspannung übertreffende Spannung wechselspannungsmäßig zwischen die gemeinsame Elektrode uriLdie Segmentelektrode gelegt wird, wenn diese aktiviert werden soll, und eine unterhalb der Schwellenpannung liegende Spannung wechselspannungsmäßig zwischen die beiden Elektroden gelegt wird, wenn diese nicht aktiviert werden sollen.
6. 6. Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung zur Wiedergabe von in einem Register gespeicherter Information mittels einer Vielzahl von Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten, von denen jede eine gemeinsame Elektrode, eine Vielzahl von Segmentelektroden zur Darstellung der wiederzugebenden Information und eine zwischen die gemeinsame Elektrode und die Segmentelektij.oden eingefüllte Flüssigkristallverbindung aufweist, gekennzeichnet durch einen Taktsignalgenerator (TC) zur Erzeugung einer Folge von nacheinander in der Phase -verschobenen Taktsignalen, eine Taktsignal-

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   umsetzstufe (AT1...AT4) zur Modifizierung der einzelnen Taktsignale zu Signalen mit wechselspannungsmäßiger Wellenform innerhalb jeder Taktsignalperiode, durch Taktauswahlmittel zur Zuführung der in Wechselspannung umgesetzten Taktsignale zu den gemeinsamen Elektroden der einzelnen Wiedergabeeinheiten zwecks Ermöglichung einer zeitlich gestaffelten Auswahl der Wiedergabeeinheiten, durch einen Dekodierer (DO) zum Dekodieren der in dem Register (X) gespeicherten Information und zur Umsetzung der dekodierten ■Information in Segmentauswahlsignale für die Segmente aufweisenden Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten, durch eine Segmentauswahlsignal-Umsetzerstufe (KD1...KDn) zum Umsetzen der einzelnen Segmentauswahlsignale in Signale von wechselspannungsmäßiger Wellenform innerhalb jeder Taktsignalperiode und durch Segmentauswahlmittel zum Zuführen der wechselspannungsmäßigen Segmentauswahlsignale zu den einzelnen Segmentelektroden.
7. 7. Flüssigkristall-Wiedergabeeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignal-Umsetzerstufe (z. B. AT1 ) aus komplementären MOS Transistoren besteht.
8. 8. Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignal-Umsetzerstufe (z. B. AT1 ) eine Amplitudenumsetzschaltung (Tr5...Tr8) aufweist.
9. 9. Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenumsetzschaltung aus bipolaren Transistoren besteht.
10. 10. Verfahren zur Steuerung einer Flüssigkristalleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der

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    Flüssigkristalleinheit nicht nur während der Auswahlperiode, sondern auch während der Nichtauswahlperiode Spannung zugeführt wird.
11. 11. Im Multiplexbetrieb arbeitendes Verfahren zur Wiedergabe von Information mittels einer Vielzahl von Flüssigkristall-Wiedergabeeinheiten, welche einen vorgegebenen für das Auftreten von Turbulenz maßgeblichen Schwellenspannungswert besitzen, dadurch gekennzeichnet, daS der für den Turbulenzzustand maßgebliche Schwellenspannungswert der Flüssigkristalleinheit so angesetzt wird, daß das Multiplex-Tastverhältnis unberücksichtigt bleiben kann.

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