DE2431591A1 - Verbesserte multiplexanzeige mit fluessigen kristallen - Google Patents

Verbesserte multiplexanzeige mit fluessigen kristallen

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Description

HB/SM-25.044 ^ Patentanwälte
25. Juni 1974 Dipi.-lng. Leinweber
Dipi.-tag. ZimiTrormcnn
DipS.-lng. v. tfengsisky
8 Münchan !I1 Rosental 7 Tel. 2603839
URANUS ELECTRONICS INC.
55 Pleasant Street
NEW ROCHELLE
County of Westchester State of New York
U. S. A.
"Verbesserte Multiplexanzeige mit flüssigen Kristallen"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit einer Anzeige in festem Aggregatzustand zur Zeitanzeige mit einer Vielzahl von Flüssig-Kristallmitteln oder flüssigen Kristallen.
Die Anwendung von elektrischen Feldern auf dünne Flüssig-Kristallschichten kann, wie bereits vielfach gerichtet worden ist, zu positions- und aus richtungsmä ssen Änderungen in der molekularen Ordnung führen. Diese Erscheinung ist am vielversprechendsten auf dem Gebiet der Darstellung von Informationen. Derartige Darstellungen oder Anzeigen sind besonders vorteilhaft gegenüber anderen Sichtanzeigetechniken in hellem umgebenden Licht und besitzen nur sehr geringe Leistungs- und Spannungsan-
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Sprüche, um die anzuzeigende Information darzustellen und zu ändern. Man kann bereits Tischrechner und Uhren erwerben, die Flüssig-Kristallablesevorrichtungen verwenden. Eines der ersten Beispiele für die Anwendung der Flüssig-Kristalltechnik zu diesem Zweck ist in der US-Patentschrift 3. 505. 804 besprochen worden. In dieser Patentschrift ist jedoch festgestellt worden, dass Flüssig-Kristallanzeigen eine begrenzte Lebensdauer haben und dass es zweckmässig ist, die Anzeige und die Steuerschaltung so zu integrieren, dass ein periodisches Auswechseln der flüssigen Kristalle möglich ist.
In den letzten Monaten ist herausgefunden worden, dass die Nutzlebensdauer von Flüssig-Kristallen durch die Wanderungsgeschwindigkeit von Verunreinigungen in der Anzeige bestimmt wird. Viele Versuche sind ergebnislos unternommen worden, um reine Flüssig-Kristallanzeigen herzustellen. Stets blieben jedoch Verunreinigungen in dem dünnen Einschluss äUs flüssigem Kristall, die mit der Zeit zu den Anzeigebereichen wanderten und dort ggfs. die Anzeige verschleierten oder vernebelten. Es ist herausgefunden worden, dass Gleichstromsteuermittel zur Verkürzung der Lebensdauer der Anzeige dadurch beitragen, dass sie eine in eine Richtung weisende Kraft für die Wanderung der Verunreinigungen ausüben.
Zusätzlich ist vor dieser Erfindung bekannt gewesen, dass jede Flüssig-Kristallanzeige eigene Steuermittel für jedes der sieben Segmente einer numerischen Dar stellung haben muss. Dies hat zu aufwendigen und teueren Herstellungen von Schaltungen zur Steuerung der verschiedenen Anzeigen, die in kommerziellen Uhren und Rechnervorrichtungen benötigt werden, geführt.
Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannten Probleme und bedeutet einen wichtigen Fortschritt zur besseren Kommerzialisierung von Anzeigen mit flüssigen Kristallen.
Das wesentliche Ziel der Erfindung besteht darin, dass
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positive und negative Impulse zur Steuerung der Flüssig-Kristallanzeige, die eine Gleichstromenergiequelle besitzt, verwendet werden, um die Wanderung von Verunreinigungen zu verhindern, so dass die Nutzlebensdauer der Anzeige merklich verlängert wird.
Aus diiesem Grunde schlägt die Erfindung eine elektrische Zeitmess vor richtung vor, die eine in festem Aggregatzustand befindliche Anzeige zur Zeitdarstellung besitzt, die eine Vielzahl von flüssigen Kristallmitteln aufweist, die zu Segmenten gehörende Mittel umfasst, die ein elektrisches Feld im Inneren der Anzeige zur Änderung der molekularen positionsmässigen und ausrichtungsmässigen Ordnung der Flüssig-Kristalle erzeugen, wodurch Stunden und Minuten sichtbar gemacht werden können, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zur Erzeugung eines Wechselstromfeldes für die genannten flüssigen Kristallmittel eine elektrisch betriebene Schaltung besitzt, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Impulserzeugern, die nacheinander Signale, die Stunden- und Minuteninformationen für die jeweiligen Segmentmittel der genannten flüssigen Kristallmittel darstellen, erzeugen und jeweils durch eine Verbindungsleitung mit den genannten flüssigen Kristallmitteln verbunden sind, besitzt und von Dekodier- und Kodier schaltingsmitteln vervollständigt wird, die exklusive Oder-Gatter steuern, deren andere Eingänge mit einer gemeinsamen Verbindungsleitung der genannten Impulserzeuger verbunden sind und die durch Verbindungsleitungen mit den genannten Segmentmitteln in Verbindung stehen, und dass sie eine Frequenzquelle zur Versorgung der genannten elektrisch betriebenen Schaltung mit konstanten Frequenzsignalen umfasst.
Ein anderes besonderes Ziel der Erfindung besteht darin,
Multiplexmittel zu verwenden, durch die die Steuerschaltung bis zu viermal mit entsprechenden Einsparungen verringert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert. Dabei gilt für die Abbildungen :
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- Die Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsforai der vorliegenden Erfindung;
- die Figur 2 zeigt eine pulsierende Wellenform mit aufeinanderfolgenden Impulsen, die von den digitalen selektiven Impuls er zeugern der Figur 1 erzeugt werden;
- die Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines der digitalen selektiven Impulserzeuger der Fi gur 1.
In der Figur 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich als besonders erfolgreich für Flüssig-Kristalluhren erwiesen hat. Ein Oszillator 10 ist mit einer binären Teilerkette 12 verbunden, die binäre Ausgangssignale an die Verbindungen 14, 16, 18 und/oder 20 gibt und ein logisches Steuersignal über die Leitung 22 an einen Dekoder-Entkoder 24 liefert. Die Mittel zur Erzeugung derartiger Signale sind dem Fachmann wohlbekannt. Die Dekoder-Entkodermittel 24, die ebenfalls dem Fachmann bekannt sind, wirken auf logische Steuermittel ein und geben an Verbindungsleitungen 26, 28, 30, 32, 34, 36 und/oder 38 Leitungszustands signale in binärer 1- oder O-Form. Die Codesignale in den Leitungen 14, 16, 18 und/oder 20 werden von den jeweiligen digitalen selektiven Impulserzeugern 40, 42, 44 und/ oder 46 verarbeitet, die Leitungszustande signale in binärer 1- oder 0-Form an die Verbindungsleitungen 48, 50, 52 und/oder 54 geben, die durch Leitungen 56, 58 und 60 miteinander durch eine Verbindungsleitung 64 mit dem. Leiter 62 verbunden sind. Leiter 62 ist durch Leiter 72, 64, 66, 68, 70, 74 und 76 mit exklusiven Oder-Gattern 78, 80, 82, 84, 86, 88 und 90 verbunden, an die ebenfalls Leiter 26, 28, 30, 32, 34, 36 und 38 angeschlossen sind. Die Schaltung der Figur 1 wird schliesslich durch Verbindung der invertierten Ausgangsklemmen der exklusiven Oder-Gatter mit der Flüssig-Kristallanzeige 91 mit Hilfe von Leitern 92, 94, 96, 98, 100, 102 und 104 und durch Verbindung der Leiter 106, 108, 110 und 112 der Impulserzeuger 40, 42, 44 und 46 mit der Flüssig-Kristallanzeige 91 vervollständigt.
In der Figur 3 ist einer der digitalen selektiven Impulserzeuger 40, 42, 44 und 46, die alle in der gleichen Weise aufgebaut sind, in
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schematischer Form dargestellt. Der dargestellte Impulserzeuger trägt die Kennziffer 40. Leiter 14 ist mit der Klemme 114, Leiter 48 mit der Klemme 116 und Leiter 106 mit der Klemme 118 verbunden. Klemme 120 ist an eine Spannungsquelle über eine Schaltung angeschlossen, die die Versorgungsspannung an der Klemme 120 auf einen Wert verringert, der unterhalb der Steuer Spannung der Anzeige liegt und vorzugsweise halb so gross ist wie die verfügbare Spannung. Der Impulserzeuger besitzt ein Flipflop 122 und einen .Umkehrverstärker 124, die durch ein Paar von Ubertragungsgattern 126 und 128 miteinander verbunden sind.
In der Figur 2 sind vier aufeinanderfolgende "Wellenformen 130, 132, 134 und 136 gezeigt, die positive Impulse 140, 142, 144 und 146 und negative Impulse 148, 150, 152 und 154 enthalten. Wie aus der Flanke des Impulses 140 ersehen werden kann, wird der Impuls 142 so erzeugt, dass jede Wellenform in einem Aufeinanderfolgeverhältnis zu den anderen steht. Diese Wellenformen werden von den digitalen selektiven Impuls er zeugern 40, 42, 44 und 46 erzeugt und von Klemmen, wie der Klemme 118, an die Leiter 62 zur Steuerung der exklusiven Oder-Gatter 78, 80, 82, 84, 86, 88 und 90 gegeben. Das Flipflop 122 liefert, wie bereits erwähnt, sein Aus gangs signal direkt über Klemmen, wie der Klemme 116, an die Anzeige 91. Die Anzeige ist daher in der Darstellung mit sieben Segmenten von dem Fachmann bekannter Art versehen, und vier soldier mit sieben Segmenten versehenen Anzeigen sind in dem Block 91 vorgesehen. Einander entsprechende Segmente der vier Anzeigen besitzen ein gemeinsames exklusives Oder-Gatter.
Eine derartige Anzeige, wie sie in jedem der vier Anzeigesysteme gemäss der Erfindung vorhanden ist, ist in der US-Patent schrift 3. 505. 804 als System zur Erzeugung von Stunden- und Minuteninformationen beschrieben worden. Im wesentlichen bestimmt jedes Segment mit dem Gehäuse der Anzeige eine Zone, die dann, wenn sie von einem elektrischen Feld, das sich von dem Segment zu diesem. Gehäuse erstreckt, erregt wird, dem Betrachter als eine Linie je nach den Veränderungen erscheint, die dieses Feld in den Lichtübertragungs- und Lichtreflektierungseigenschaften des dazwischen liegenden flüssigen Kristalles erzeugt. Durch Auswahl verschiedener Segmente
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als elektrische Erzeuger eines solchen Feldes kann eine Zahl oder ein Buchstabe dem Betrachter sichtbar gemacht werden. Ferner und mit besonderem Bezug auf die vorliegende Erfindung ist die Verbindung der Impulserzeuger 40, 42, 44 und 46 mit den exklusiven Oder-Gattern und der Anzeige 91 so ausgeführt, dass die Segmente von positiven und danach von negativen Impulsen
beaufschlagt werden und das Gehäuse in entgegengesetztem Sinne negativ und dann positiv belastet wird, so dass die Anzeige von einem Wechselstrom erregt wird. Der besondere Vorteil dieser Massnahmen besteht in der Lokalisierung der Verunreinigungen im Inneren des flüssigen Kristalles, die, wie gezeigt worden ist, unter der Wirkung einer Gleichstromerregung der Anzeigesegmente und des Gehäuses in Richtung des dazwischen liegenden elektrischen Feldes wandern und die Anzeigezone der Segmente verschleiern oder vernebeln und eventuell auslöschen.
Das exklusive Oder-Gatter, das dem Fachmann bekannt ist,
ist eine Vorrichtung, die an ihrem Ausgang den Zustand 1 bei der erfindungsgemässen Struktur erzeugt, wenn der Eingang, der mit den Impulserzeugern und der Eingang, der mit dem Dekoder-Entkoder verbunden ist, nicht gleich beaufschlagt sind. In ähnlicher Weise ist der Aufbau der Ubertragungs gatter 126 und 128 ebenso wie das Flipflop 122 dem. Fachmann bekannt. Es ist jedoch hervorzuheben, dass die Steuerung des Gatters 128 durch eine Spannung, die vorzugsweise um die Hälfte kleiner ist als die Spannung, die von der Energiequelle für den übrigen Teil der Schaltung, wie den nicht dargestellten Uhrenbatterien, geliefert wird, wie festgestellt werden konnte, die Steuerung der Anzeige verhinde rt, bis die Ubertragungs gatterpulse, wie in 140, 142, 144 oder 146 gezeigt, positiv oder, wie in 148, 150, 152 oder 154 gekennzeichnet, negativ sind. Dadurch wird gewährleistet, dass nur die gewünschten Signale von der Teilerkette in den Leitern 14, 16, 18 oder 20 in Entsprechung mit den Signalen in den Leitern 26, 28, 30, 32, 34, 36und/oder 38 vom Dekoder-Entkoder 24 durchgelassen werden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässe Vorrichtung
geht bereits aus der vorangehenden Beschreibung deutlich hervor.. Es bleibt nur noch hinzuzufügen, dass der Oszillator von einer Gleiehspannungsquelle wie einer Batterie betrieben wird, um Frequenzsignale zu erzeugen, mit
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denen der Teiler gespeist wird und die in Impulse umgeformt werden, die in Zusammenhang mit dem Zeitablauf in Stunden und Minuten stehen, und die an den Dekoder-Entkoder gegeben werden und zu dem entsprechenden Anzeigesegment der Stunden- und Minutenzone derselben in Bezug gebracht werden. Die Impulse von der Teilerkette werden an Impulserzeuger 40 und 42 für die Stundeninformation und an Impulserzeuger 44 und 46 für die Minuteninformatbn gegeben. Die Impulserzeuger liefern dann Wechselstromerregungen für die zugehörige Anzeige, wie im Vorangehenden beschrieben wurde.
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Claims (9)

  1. P A T_E_N T A N_S P_RÜCHE
    l.J- Elektronische Zeitmeeavorrichtung mit einer Zeitanzeige oder
    -darstellung in festem Aggregatzustand, die eine Vielzahl von flüssigen Kristallen aufweist, die Segmente umfassen, die ein elektrisches Feld im Inneren der Anzeige zur Änderung der molekularen positionsmässigen und ausrichtungsmSssigen Ordnung der flüssigen Kristalle erzeugen, wodurch Stunden und Minuten sichtbar gemacht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung eines Wechselstromfeldes für die genannten flüssigen Kristalle eine elektrisch betriebene Schaltung besitzt, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Impulserzeuger« (40, 42, 44, 46) umfasst, die nacheinander Signale, die Stunden- und Minuteninformationen für die jeweiligen Segmente der genannten flüssigen Kristalle darstellen, erzeugen und jeweils durch eine Verbindungsleitung (106, 108, 110, 112) mit den genannten flüssigen Kristallen verbunden sind, und von Dekodier- und Kodierschaltungsmitteln (24) vervollständigt wird, die exklusive Oder-Gatter (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) steuern, deren andere Eingänge mit einer gemeinsamen Verbindungsleitung (62) der genannten Impulserzeuger verbunden sind und die durch Verbindungsleitungen (92, 94, 96, 98, 100, 102, 104) mit den genannten Segmentmitteln (91) in Verbindung stehen, und dass sie eine Frequenzquelle (10) zur Versorgung der genannten elektrisch betriebenen Schaltung mit konstanten Frequenzsignalen umfasst.
  2. 2. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t>
    dass die genannten Impulserzeuger (40, 42, 44, 46) Flipflops (122), die mit der genannten Schaltung verbunden sind, und Ubeirtragungsgatter (126,128) besitzt, die mit der genannten Schaltung und den genannten Flipflops (122) verbunden sind und mit einer Energiequelle für die genannte Schaltung verbunden sind, so dass sie in der Lage sind,
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    Spannungsimpulse an die genannten exklusiven Oder-Gatter (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) zugeben.
  3. 3. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verbindung der Energiequelle mit den Ubertragungsgattern (126, 128) derart ist, dass eine Spannung bestimmter Grosse, jedoch kleiner als die von der genannten Energiequelle lieferbare Spannung erzeugbar ist.
  4. 4. - Vorrichtung nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet,
    dass die genannte elektrisch betriebene Schaltung eine Verbindung zu einem Oszillator (10) zur Erzeugung von Signalen konstanter Frequenz, einen binären Teiler (12) zur Umwandlung der Frequenzsignale in weniger Stunden- und Minutensignale besitzt, wobei der genannte Entkodierer und Kodierer (24) ebenfalls mit dem genannten Teiler (12) verbunden ist, um Leitungszustands signale in 1- oder O-Form für einen Eingang der genannten exklusiven Oder-Gatter zu erhalten.
  5. 5. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass vier Impulserzeuger mit zwei Stundenimpulserzeugern (40, 42) und zwei Minutenumpuls er zeugern (44, 46), die von den Signalen vom Teiler (12) gesteuert werden, und mit der genannten gemeinsamen Verbindungsleitung von jedem Ausgang der Impulserzeuger zu allen exklusiven Oder-Gattern und mit getrennten Verbindungsleitungen zu jeder Zone der Stunden- und Minutenanzeigsegmente vorgesehen sind.
  6. 6. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass sieben exklusive Oder-Gatter vorgesehen sind, von denen eines für jedes Segment einer Sieben-Segmentvorrichtung zur numerischen Anzeige bestimmt ist.
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    -JO-
  7. 7. - Vorrichtung nach Anspruch 1 mit genügend geringem Lei stungsverbrauch zur Benutzung als Armbanduhr dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeige mit flüssigen Kristallen mit Stunden- und Minutenanzeigebereichen mit sieben Segmenten in jedem Bereich (91) besitzt, wobei jeder Bereich mit einer bestimmten Zone genannter selektiver digitaler Impulserzeuger durch den Ausgangsleiter, der nicht mit dem genannten gemeinsamen Leiter (62) zusammengeschaltet ist, verbunden ist, und dass genannte exklusive Oder-Gatter mit entsprechenden Segmenten der Sieben-Segmentenanzeige, mit dem Codesignalgenerator (12) und über die gemeinsame Leitung (62) mit den genannten digitalen selektiven Impulserzeugern verbunden sind.
  8. 8. - Vorrichtung na ch Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
    dass die genannten digitalen selektiven Impulserzeuger ein Flipflop und ein Paar von Ubertragungsgattern mit Mitteln zur Erzeugung hoher und niedriger Impuls signale für die genannten exklusiven Oder-Gatter besitzen.
  9. 9. - Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Flipflop jedes digitalen selektiven Impulserzeugers mit jedem Bereich der genannten Anzeige verbunden ist.
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    Leerseite
DE2431591A 1973-07-05 1974-07-01 Verbesserte multiplexanzeige mit fluessigen kristallen Pending DE2431591A1 (de)

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