DE2707671A1 - LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE FOR THE TYPE GUEST-HOST EFFECT AND USE OF THIS LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE - Google Patents
LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE FOR THE TYPE GUEST-HOST EFFECT AND USE OF THIS LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICEInfo
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Abstract
Description
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Fk/Ca 28.1.77Fk / Ca 28.1.77
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung vom Typ Gast-Wirt-Effekt sowie Verwendung dieser Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung. Guest-host type liquid crystal display device and use of this liquid crystal display device .
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, bestehend aus einer Flüssigkristallanzeige mit einer zwischen zwei Zellenplatten und je wenigstens einer Vorder- und Rückelektrode befindlichen Gast-Wirt-Flüssigkristallschicht und einem in der Flüssigkristallzelle integrierten Reflektor sowie aus einer Ansteuerschaltung, welche die Flüssigkristallanzeige mit wechselnden Ansteuersignalen zur Informationsdarstellung versorgt.The present invention relates to a liquid crystal display device, consisting of a liquid crystal display with one between two cell plates and At least one guest-host liquid crystal layer each located in the front and one rear electrode and one in the liquid crystal cell integrated reflector as well as from a control circuit, which the liquid crystal display with supplying changing control signals for information display.
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In modernen elektronischen Uhren werden heute vorwiegend digitale, verdrillte, nematische Drehzellen zur Zeitanzeige eingesetzt. Die in diesen Drehzellen verwendete, handels-In modern electronic clocks, digital, twisted, nematic rotary cells are predominantly used to display the time used. The commercial
eineone
übliche Flüssigkristallmischung erfordert ^nst euer spannung von ca. 3 Volt. Dabei stellt sich beispielsweise bei einer elektronischen Armbanduhr bei einer rechteckigen Ansteuerspannung von 32 Hz ein mittlerer Ansteuerstrom von 0,3 uA ein. Dies ergibt eine mittlere Leistung von 0,9 uW, welche von der Batterie abgegeben werden muss.usual liquid crystal mixture requires your voltage of about 3 volts. In the case of an electronic wristwatch, for example, this is the case with a rectangular control voltage of 32 Hz an average drive current of 0.3 uA a. This results in an average power of 0.9 uW, which has to be delivered by the battery.
Grundsätzlich könnte diese Leistung etwas reduziert werden, da die kapazitive Stromaufnahme einer nematischen Drehzelle bei niedrigen Frequenzen direkt proportional zur Ansteuerfrequenz ist.In principle, this power could be reduced somewhat, as the capacitive current consumption of a nematic rotary cell is directly proportional to the control frequency at low frequencies.
In praxi lässt sich die Ansteuerfrequenz jedoch nicht unter einen Wert von 32 Hz reduzieren, da hier bereits ein Flackern der Anzeige für das Auge des Betrachters sichtbar wird. Dieses Flackern ist die Folge des bei der Umpolung der Ansteuerspannung resultierenden Kontrastverlustes, welcher der Betrachter empfindet und durch einen Abfall der Feldstärke im Bereich der halben Schichtdicke der Flüssig-, kristallschicht entsteht.In practice, however, the control frequency cannot be reduced below a value of 32 Hz, since there is already a flickering here the display becomes visible to the eye of the beholder. This flickering is the result of the polarity reversal of the control voltage resulting loss of contrast which the viewer perceives and a decrease in the Field strength in the range of half the layer thickness of the liquid, crystal layer arises.
Am Beispiel einer elektronischen Armbanduhr lässt sich die Leistungsaufnahme von Anzeigevorrichtungen relativieren. Eine moderne elektronische Armbanduhr mit Quarz-Using the example of an electronic wristwatch, the power consumption of display devices can be put into perspective. A modern electronic wristwatch with quartz
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oszillator und integrierter MOS-Schaltung nimmt eine Leistung von ca 4,5 uW auf. Die vorgängige berechnete mittlere Stromaufnahme der nematischen Drehzelle liegt daher in der Grössenordnung von ca. 20 /S der Gesamt-Stromaufnahme der Armbanduhr. Erfahrungsgemäss kann eine derartige Uhr mindestens während eines Jahres ohne Batteriewechsel betrieben werden. Die zu erwartenden weiteren Fortschritte in der Technik der integrierten Schaltkreise wird eine Reduktion der Stromaufnahme von elektronischen Armbanduhren erlauben, so dass auch mit kleineren Batterien dieselbeoscillator and mos integrated circuit takes a power of about 4.5 uW. The previous calculated mean The current consumption of the nematic rotary cell is therefore in the order of magnitude of approx. 20 / S of the total current consumption of the Wrist watch. Experience has shown that such a clock can be operated for at least one year without changing the battery will. The expected further advances in integrated circuit technology will be a reduction allow the power consumption of electronic wristwatches, so that the same with smaller batteries
eine
oder aucft/etwas längere Betriebsdauer ohne Batteriewechselone
or also / slightly longer operating time without changing the battery
möglich sein wird.will be possible.
Nachteilig am heutigen Stand der Technik ist der hohe Preis der nematischen Drehzelle, als Folge zahlreicher zur Herstellung notwendiger Verfahrensschritte.The disadvantage of the current state of the art is the high price of the nematic rotary cell, which means that it is more numerous for the production of necessary process steps.
Flüssigkristallanzeigen, welche den Gast-Wirt- Effekt (vgl. Physik in unserer Zeit, 1975, Nr. 3, Seite 71) verwenden, sind erheblich billiger herzustellen.und weisen im Falle cholesterischer Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen zudem den Vorteil eines gegenüber Drehzellen weiteren Betrachtungswinkels auf.Liquid crystal displays, which show the guest-host effect (see Physik in our Time, 1975, No. 3, page 71) use, are considerably cheaper to manufacture. and in the case of cholesteric guest-host liquid crystal displays also has the advantage of a wider viewing angle than rotary cells.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung zu schaffen, welcheThe present invention therefore has for its object to provide a liquid crystal display device which
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erlaubt, ohne Inkaufnahme irgendwelcher Nachteile eine Flüssigkristallanzeige mit einer Gast-Wirt-Flüssigkristallschicht zu verwenden.allows, without accepting any disadvantages, a liquid crystal display with a guest-host liquid crystal layer to use.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Gegenstand der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäss folgendes Merkmal vorgesehen ist: dass die Ansteuersignale Wechselspannungen oder pulsierende Gleichspannungen mit Frequenzen f von 32 Hz -^- Frequenz f=r. 0,125 Hz sind.This object is achieved in that the following feature is provided according to the invention in an object of the type specified at the beginning: that the control signals alternate voltages or pulsating direct voltages with frequencies f of 32 Hz - ^ - frequency f = r. 0.125 Hz.
Mit der im Patentanspruch genannten quantitativen Angabe der Frequenz der Ansteuersignale wird ein technisches Vorurteil überwunden:With the quantitative specification of the frequency of the control signals mentioned in the patent claim, a technical prejudice is created overcome:
Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen werden heute mit Wech-Liquid crystal display devices are being used today with
enen
selspannungen höherer Frequenz» angesteuert, da bei Gleichspannungsbetrieb irreversible elektro-chemische Vorgänge einsetzen können (vgl. Physik in unserer Zeit, 6. Jahrg., 1975, Nr. 3).higher frequency voltages »controlled, as it is operated with DC voltage be able to use irreversible electro-chemical processes (see Physics in our time, 6th year, 1975, No. 3).
Dementsprechend sind die bekannten integrierten Schaltkreise für elektronische Uhren für einen 32 Hz-Wechselspannungsbetrieb der Flüssigkristallanzeigen ausgerüstet, z.B. CAL-TEX MOS integrated circuits, CT 6002 (Contiflex AG, CH-87OO Küsnacht-Zürich).Accordingly, the known integrated circuits for electronic clocks are for a 32 Hz AC voltage operation the liquid crystal displays, e.g. CAL-TEX MOS integrated circuits, CT 6002 (Contiflex AG, CH-87OO Küsnacht-Zurich).
Nachfolgend werden anhand von Zeichnung Ausführungs-In the following, on the basis of the drawing, execution
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beispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigt:Examples of the invention explained. It shows:
Fig. 1 Die Leistungsaufnahme einer erfindungsgemäss angesteuerten Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige (G-H)Fig. 1 The power consumption of a controlled according to the invention Guest-Host Liquid Crystal Display (G-H)
das
sowie^vergleichsweise dargestellte Betriebsver-the
as well as ^ comparatively depicted operating
halten einer konventionellen nematischen Drehzellehold a conventional nematic rotating cell
(TN),(TN),
Fig. 2 das Blockdiagramm einer elektronischen Armbanduhr mit Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige,Fig. 2 is a block diagram of an electronic wristwatch with guest-host liquid crystal display;
Fig. 3 die Darstellung der Sekundenzeit mit den dafür besonders geeigneten Ansteuersignalen,3 shows the representation of the seconds with the control signals particularly suitable for this,
Fig. 1J Ansteuersignale zum Betrieb eines im Sekundenrhythmus blinkenden Punktes in einer Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige .Fig. 1 J control signals for operating a point flashing every second in a guest-host liquid crystal display.
Aus dem Diagramm Fig. 1 ist der grundsätzliche Vorteil der erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung ersichtlich. Die mit G-H bezeichnete Kurve zeigt die Leistungsaufnahme in Funktion der Frequenz f. Hierbei handelt es sich um eine cholesterische Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige der für Armbanduhren genormten'Abmessungen, welche mit einer Spannung von 5»5 Volt betrieben ist.The basic advantage of the liquid crystal display device according to the invention can be seen from the diagram in FIG. The curve labeled G-H shows the power consumption as a function of the frequency f it is a cholesteric guest-host liquid crystal display of the dimensions standardized for wristwatches, which is operated with a voltage of 5 »5 volts.
Demgegenüber zeigt die mit TN bezeichnete Kurve das Verhalten einer nematischen Drehzelle, welche mit einer Spannung von 3 Volt betrieben ist. Hierbei z«igt es sich, "dassIn contrast, the curve labeled TN shows the behavior of a nematic rotary cell, which with a voltage is operated by 3 volts. Here it is shown that "that
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bei Betrieb unter 22 Hz bereits der sogenannte Flacker-Effekt mit F-E bezeichnet, auftritt. Aus diesem Grunde sowie aus Gründen der Lebensdauer werden die bekannten Flüssigkristallanzeigen mit Ansteuersignalen von 32 Hz betrieben.the so-called flicker effect when operated below 22 Hz labeled F-E occurs. For this reason and for reasons of service life, the known Liquid crystal displays with drive signals of 32 Hz operated.
Diese Gegenüberstellung zeigt bereits, dass die bei der nematischen Drehzelle übliche Leistungsaufnahme von 0,9 μW bei 32 Hz bei der Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige erst im Betrieb oberhalb 4 Hz erreicht wird. Dementsprechend ergibt sich der Vorteil, dass auch bei niedrigeren Frequenzen als k Hz zum einwandfreien Betrieb der Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige niedrigere Leistungen genügen;. Wird, ferner berücksichtigt, dass die Herstellungskosten der ohne Polarisatoren arbeitenden Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige bedeutend geringer sind, lässt sich die Tragweite der Erfindung entsprechend leicht abschätzen.This comparison already shows that the usual power consumption of 0.9 μW at 32 Hz for the nematic rotary cell is only reached when the guest-host liquid crystal display is operated above 4 Hz. Accordingly, there is the advantage that, even at frequencies lower than k Hz, lower powers are sufficient for proper operation of the guest-host liquid crystal display. If, furthermore, it is taken into account that the production costs of the guest-host liquid crystal display operating without polarizers are significantly lower, the scope of the invention can be easily estimated accordingly.
Vom praktischen Ausführungsbeispiel Fig. 2, einer elektronischen Armbanduhr, lässt sich zeigen, dass durch die Ver-From the practical embodiment Fig. 2, an electronic wristwatch, it can be shown that the
\einer Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige/ \ a guest-host liquid crystal display /
wendung"V kein Mehraufwand an Ansteuerelektronik erforderlich ist. Wie bei den bisherigen elektronischen Uhren üblich, besteht der Aufbau dieser Armbanduhr ebenfalls aus den Grundbestandteilen: Uhr-Schaltkreis 20, Anzeige-Treiber-Logik 30, Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige 1IO sowieapplication "V no additional expenditure on control electronics is required. As usual with the previous electronic clocks, the structure of this wristwatch also consists of the basic components: clock circuit 20, display driver logic 30, guest-host liquid crystal display 1 IO and
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aus einer die Gesamtanordnung speisenden Batterie 10 mit zusätzlichem Spannungs-Konverter V-C.from a battery 10 feeding the overall arrangement with an additional voltage converter V-C.
Der Uhr-Schaltkreis 20 umfasst einen Quarz-Oszillator 1, welcher mit einer Frequenz von 32*768 Hz schwingt, eine Frequenzteiler-Kette 2, eine Einstell-Logik S-L, einen Sekunden-Impulsgeber 7> einen Minuten-Impulsgeber 8, einen Stunden-Impulsgeber 9 sowie einen 7~Segment-Decoder 7-Sg. Die Anzeige-Treiber-Logik 30 besteht aus einem ersten invertierenden Treiber 3, einem zweiten (nicht invertierenden) Treiber 4, und einem ersten und einem zweiten Exklusiv-ODER-Treiber 5 bzw. 6.The clock circuit 20 comprises a quartz oscillator 1, which oscillates at a frequency of 32 * 768 Hz, a Frequency divider chain 2, a setting logic S-L, a second pulse generator 7> a minute pulse generator 8, an hour pulse generator 9 and a 7 segment decoder 7-Sg. The display driver logic 30 consists of a first inverting driver 3, a second (non-inverting) Driver 4, and first and second exclusive-OR drivers 5 and 6, respectively.
Die Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige 40 weist eine gemeinsame Rückelektrode R, sowie Frontelektroden F bis Fe auf.The guest-host liquid crystal display 40 has a common rear electrode R and front electrodes F to F e .
Die Wirkungsweise einer Anordnung nach Fig. 2 erfolgt in an sich bekannter Weise, derart, dass die im Quarz-Oszillator 1 erzeugte Schwingung von 32*768 Hz in der nachgeschalteten Frequenzteiler-Kette 2 der in Kippstufen üblichen Art auf eine Frequenz von 2 Hz bzw. 1 Hz geteilt wird. Das 2 Hz-Signal ist über üen invertierenden Treiber 3 geführt und erscheint an dessen Ausgang als Ansteuersignal A-,, welches auf die Frontelektrode F,, welche die FormThe mode of operation of an arrangement according to FIG. 2 takes place in a manner known per se, such that the quartz oscillator 1 generated oscillation of 32 * 768 Hz in the downstream frequency divider chain 2 of the usual in flip-flops Art is divided into a frequency of 2 Hz or 1 Hz. The 2 Hz signal is routed via the inverting driver 3 and appears at its output as a control signal A- ,, which on the front electrode F ,, which the shape
ist eines Punktes aufweist, zugeführt]. Das 1 Hz-Signal deris one point has supplied]. The 1 Hz signal of the
Frequenzteiler-Kette 2 wird über den Treiber 4 geführtFrequency divider chain 2 is routed via driver 4
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und erscheint an dessen Ausgang als Ansteuersignal A„, welches der Rückelektrode R zugeführt ist. Die weiteren Frontelektroden F0, F , welche Segmenten 2 bzw. e entsprechen, sind durch die Ausgänge der Exklusiv-ODER-Treiber 5 und 6 versorgt. Den jeweils ersten Eingängen dieser Exklusiv-ODER-Treiber 5, 6 ist ebenfalls das 1 Hz-Signal zugeführt, während jeweils an den zweiten Eingängen dieser Exklusiv-ODER-Treiber 5» 6 ein von 7-Segment-Decoder 7~Sg abgegebenes Selektionssignal S-S, bzw. S-S1, zugeführt ist.and appears at its output as a control signal A ″, which is fed to the back electrode R. The other front electrodes F 0 , F, which correspond to segments 2 and e, are supplied by the outputs of the exclusive OR drivers 5 and 6. The 1 Hz signal is also fed to the first inputs of these exclusive-OR drivers 5, 6, while a selection signal SS , or SS 1 , is supplied.
Angesteuert ist dieser 7-Segment-Decoder 7-Sg durch die Sekunden-Impulsgeber 7, Minuten-Impulsgeber 8, Stunden-Impulsgeber 9> welche die eigentlichen Zeitsignale liefern. Eine der Grundeinstellung der Zeit dienende Einstell-Logik S-L ist zusätzlich zur Frequenzteiler-Kette 2 diesen Impulsgebern 7-9 vorgeschaltet und erlaubt deren Weiterschaltung im 1 Hz - Rhythmus.This 7-segment decoder 7-Sg is controlled by the seconds pulse generator 7, minute pulse generator 8, and hour pulse generator 9> which deliver the actual time signals. A setting logic serving the basic setting of the time In addition to the frequency divider chain 2, S-L is connected upstream of these pulse generators 7-9 and allows them to be switched on in 1 Hz rhythm.
Die gesamte Anordnung nach Fig. 2 ist durch eine Batterie 10, welche eine Klemmenspannung von 1,5 Volt aufweist, versorgt. Der elektronische Spannungs-Konverter V-C transformiert diese 1,5 Volt Spannung auf den zur Aktivierung der Flüssigkristallschicht notwendigen Wert von 5»5 Volt.The entire arrangement according to FIG. 2 is supplied by a battery 10, which has a terminal voltage of 1.5 volts. The electronic voltage converter V-C transforms this 1.5 volt voltage to activate the liquid crystal layer necessary value of 5 »5 volts.
Je nach Art der Flüssigkristallsubstanz bzw. nach dem gewünschten Grad der Aktivierung der FlüssigkristallschichtDepending on the type of liquid crystal substance or the desired degree of activation of the liquid crystal layer
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sind Spannungen von 2 bis 15 Volt anwendbar, so dass beispielsweise durch Hintereinander-Schaltung von zwei 1,5 Volt Batterien der Spannungs-Konverter V-C eliminiert werden kann.voltages from 2 to 15 volts are applicable, so that for example By connecting two 1.5 volt batteries in series, the voltage converter V-C can be eliminated can.
Die Anordnungen nach Fig. 2 hat sich im Dauerbetrieb bewährt, es konnte keine Zersetzung der cholesterischen Flüssigkristallsubstanz festgestellt werden; die Anzeige funktionierte während der gesamten Testperiode absolut flackerfrei.The arrangement according to FIG. 2 has proven itself in continuous operation; there was no decomposition of the cholesteric Liquid crystal substance is detected; the display worked absolutely during the entire test period flicker free.
in Fig. 3 sind mit a-g die Einzelsegmente einer die Sekundenzeit darstellenden numerischer Anzeige bezeichnet; die selektierbaren Anwahlzustände .0.-.I. bis .9 sind in der ersten Zeile nebeneinander dargestellt.in Fig. 3, the individual segments a-g are the seconds denotes a visual numerical display; the selectable selection states .0 .-. I. up to .9 are in the displayed next to each other in the first line.
Am Beispiel der Einzelsegmente e, dessen dahinter liegende Fk-Schicht nur bei der Darstellung von .0., .2., .6. und .8. aktiviert ist, lässt sich anschaulich der zwischen + 1 und - 1 normierte, zeitliche Verlauf der Ansteuersignale betrachten. Dabei ist: A_ das an der Rückelektrode R angelegte 1 Hz-Ansteuersignal; das an der Frontelektrode F (Segment e) angelegte Ansteuersignal ist mit A^ bezeichnet, während die zwischen der Frontelektrode F und der Rückelektrode R vorhandene Spannung V _„ ist.Using the example of the individual segments e, the Fk layer behind it only when displaying .0., .2., .6. and .8th. is activated, the time course of the control signals normalized between + 1 and - 1 can be clearly seen regard. Where: A_ is the 1 Hz control signal applied to the rear electrode R; that on the front electrode F (segment e) applied control signal is denoted by A ^, while the voltage present between the front electrode F and the rear electrode R is V _ ".
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Der zeitliche Verlauf des vom 7-Segment-Decoder 7-Sg abgegebenen Selektions - Signals S-S^, welches die eigentliche Zeitinformation beinhaltet, ist in Fig. 3 als oberster, nicht normierter Kurvenverlauf ersichtlich.The time course of the 7-segment decoder 7-Sg output selection - signal S-S ^, which is the actual Contains time information, can be seen in FIG. 3 as the uppermost, non-normalized curve profile.
In Fig. 4 sind die Ansteuerverhältnisse an der Frontelektrode F , welche ein im Sekunden-Rhythmus blinkender Punkt ist, dargestellt. Hierbei ist A, das 2 Hz-Ansteuersignal an der Frontelektrode F,; A» wiederum das an der Rückelektrode R angelegte 1 Hz-Ansteuersignal, während die zwischen der Frontelektrode F, und der Rückelektrode R sich einstellende Spannung mit Vt3 d bezeichnet ist, wobei T imIn FIG. 4, the control conditions at the front electrode F, which is a point flashing every second, are shown. Here, A, is the 2 Hz control signal at the front electrode F,; A »again the 1 Hz control signal applied to the rear electrode R, while the voltage established between the front electrode F and the rear electrode R is denoted by Vt 3 d , where T im
rl"R r l " R
vorliegenden Fall 1 Sekunde beträgt.present case is 1 second.
Die Figuren 3 und 4 zeigen deutlich, dass sich bei der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung niemals reine Gleichspannungen einstellen, welche den choiesterischen Flüssigkristall zerstören könnten; das Tastverhältnis der pulsierenden Gleichspannung beträgt in beiden Fällen 50 %. FIGS. 3 and 4 clearly show that in the display device according to the invention, pure DC voltages never arise which could destroy the choiesteric liquid crystal; the pulse duty factor of the pulsating DC voltage is 50 % in both cases.
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OC | Search report available | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |