DE2740858C2

DE2740858C2 - Verfahren zur Balkenschreiber-Anzeige von Meßwerten

Info

Publication number: DE2740858C2
Application number: DE2740858A
Authority: DE
Inventors: Allan R. Nußbaumen Aargau Kmetz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1977-09-10
Publication date: 1986-05-07
Also published as: CH616231A5; GB1591566A; FR2399005B1; DE2740858A1; US4203104A; NL7807952A; FR2399005A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Balkenschreiber-Anzeige von Meßwerten mit Hilfe von reihenförmig angeordneten, ansteuerbaren Anzeigeelementen, wobei die Anzeigeelemente einerseits zu Gruppen zusammengefaßt sind und andererseits ranggleiche Elemente in den einzelnen Gruppen zusammengeschaltet sind und in kurzzeitigem, für das Auge des Betrachters unerkennbarem Wechsel entweder die EIN-Gruppen, in denen alle Anzeigeelemente zu erregen sind, oder die gemischte Gruppe, in der nur ein Teil der Anzeigeelemente zu erregen ist, angesteuert werden.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 08 062. Es wird darin gezeigt, daß alle EIN-Gruppen gemeinsam getastet werden können, weil sie alle die gleiche Anordnung von erregten Elementen aufweisen. Die gemischte Gruppe wird anschließend getastet, und die AUS-Gruppen werden überhaupt nicht getastet, weil sie ja nicht angewählt werden sollen. Folglich ist das Tastverhältnis im wesentlichen 50% unabhängig von der Auflösung der Bandanzeige.

Aus dem Artikel von A. R. Kmetz »Matrix Adressing of Nonemissive Displays« im Buch »Nonemissive Electrooptic Displays«, Verlag »Plenum«, N. Y. (1976), S. 261 ff. ist es bekannt, daß eine pseudoanaloge Balkenschreiber-Anzeige, die aus einer linearen Anordnung von Flüssigkristall-(FK)-Elementen besteht, elektrisch mit Vorteil in N Gruppen ;!usammengeschaltet werden kann, deren jede M benachbarte Elemente enthält, so daß eine M ■ /V-Matrix gebildet wird. Bei herkömmlicher Multiplex-Ansteuerung einer Matrix werden die N Gruppen der Reihe nach getastet, wobei der anzuzeigende Bildinhalt während eines bestimmten Tastintervalis für die angewählte ΛΖ-Gruppe parallel über die entsprechenden M-Segmente eingegeben wir 1 Da ein Flüssigkristall auf den Effektivwert der angelegten Spannung anspricht, wird das Spannungs-Diskriminationsverhäitnis (Anzeigegüte) G nachteilig beeinflußt

durch das niedrige Tastverhältnis -jj-, welches durch eine große Zahl abgetasteter Zeilen bewirkt wird:

G<

Vn-\

dabei ist das Spannungs-Diskriminationsverhältnis definiert als Quotient des Effektivwertes der EIN-Spannung zum Effektivwert der AUS-Spannung (zur Ableitung der obigen Forme! wird verwiesen auf den besagten Artikel, S. 272, Formel (12)).

Für eine konkrete Anzeige von der Art der Flüssigkristall-Anzeigen leitet sich vom Spannungs-Diskriminationsverhältnis der mögliche Kontrast gemäß dem schematisch in Fig. 7, S.273, des besagten Artikels gezeigten Anforderungskurven her.

Indessen ist ein Balkenschreiber, wie eingangs erwähnt, erheblich einfacher zu adressieren als eine allgemeine Matrix; es gibt dort nur drei Gruppentypen, und das Tastverhältnis ist, wie ebenfalls schon bemerkt, im wesentlichen 50%.
Typische Wellenformen eines solchen Adressierschemas, wie es etwa dem Stand der Technik gemäß der erwähnten DE-OS 24 08 062 entspricht, sind in Fig. 1 gezeigt Aus diesen Irr.pulsdiagramsnen kann man das Spannungs-Diskriminationsverhältnis G zwischen angewählten und nicht angewählten Elementen in der gemischten Gruppe berechnen:

ν² + *²

EIN MIX

In dieser Gleichung entsprechen die beiden absichtlich getrennt geschiiebenen und mit »EIN« bzw. »MIX« bezeichneten Terme im Zähler wie auch im Nenner den Beiträgen des ersten und zweiten Zeitintervalls in Fig. 1. Dabei ist mit ν in Fig. 1 die Amplitude des Anwahlsignals für die Segmentelektroden der Anzeigeelemente bezeichnet, mit Gr die Gruppen, mit Sg die Segmente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Spannungs-Diskriminationsverhältnis G zwischen angewählten und nicht angewählten Elementen und somit den Kontrast bei der Anzeige ohne wesentliche Erhöhung des Aufwandes erheblich zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß durch die Wahl von Spannungsformen erreicht, welche den ersten Term (V) in der obigen Gleichung im Zähler wie im Nenner verschwinden lassen. Die Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, daß während des Tastintervalls, in dem die EIN-Gruppen angesteuert werden, die Amplitude des Anwahlsignals für die Anzeigeelemente in der gemischten Gruppe gleich Null ist.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Fig. 2—5 näher erläutert. Wie aus F i g. 2 unmittelbar folgt, ist bei der

gezeigten Form der Ansteuersignale fur die Anzeigeelement in der gemischten Gruppe das Spannungs-Diskriniinuikmsvcrhälinis

oder

G =

(3 v)²

Diese Gleichung gilt fur jede Dauer τ des Tastintervalls für die E!N-Gruppen.

In F i g. 2 ist ± '/die Amplitude des Tastsignals für die EIN-Gruppen. T bedeutet die Periode, mit »EIN« und »MIX« sind die Tastintcrvalle für die EIN-Gruppen bzw. die Mischgruppe bezeichnet.

Es ist ferner offensichtlich, daß die Segrnentelektroden während des Tastintervalls für die EIN-Gruppen keine Information aufweisen, weil ihr Zustand a priori bekannt ist. Die Kennzeichnung von EIN-Gruppen erfolgt durch Wahl der entsprechenden Gruppenelektroden. Das diesen Gruppenelektroden zugeführte Signal kann so gewählt werden, daß es die Anzeigoelemtnte der EIN-Gruppen einwandfrei aktiviert und keine andere Gruppe beeinflußt. Zum Beispiel kann das Tastintervall r und die Amplitude Vin F i g. 2 so gewählt werden, daß die an irgendeinem Element einer EIN-Gruppe liegende Effektivspannung der an einem angewählten Element in der gemischten Gruppe liegenden Effektivspannung gleich ist:

Dies ergibt Ψ T=()

Die zur Realisierung dieses Adressierschemas erforderliche Elektronik kann erheblich vereinfacht werden, wenn man K=2vsetzt, um die Anzahl der für die Adressierung der Gruppenelektroden benötigten Spannungsniveaus auf drei zu reduzieren ( + 2 v, 0, —2v). Bei Einsetzen dieser I? :dingung in die obige Gleichung ergibt sich

r = -j T. Dieses Ergebnis ist in F i g. 3 dargestellt, wo die Signalformen zugleich gegenüber den Signalformen in F i g. 2 verändert wurden, um die Tatsache zu demonstrieren, daß die Effektivspannung durch Polaritätsumkehr oder durch Änderungen in dir Reihenfolge des Auftretens der Signalform-Abschnitte innerhalb einer Periode nicht verändert wird. Weiterhin läßt die Addition irgendeiner neuen Signalform zu sämtlichen Adressier-Signalformen die Putentialdifferenz am Flüssigkristall unverändert, kann aber die Elektronik vereinfachen. Dies ist in F i g. 4 dargestellt, die durch Addition eines Rechtecksignals mit der Amplitude — v/2 zu allen Signalformen in Fig.3 erhalten wurde; dadurch wird die Gesamtzahl der Spannungsniveaus von fünf (±2v, + v, 0) auf vier reduziert

Da, wie oben bemerkt, für V= 2 ν das Tastintervall r gleich 2/3 T ist, ergibt sich weiterhin, wenn mit V, die Schwellwerispannung des Anzeigeelsments bezeichnet wird:

und mit r = — T:

V,

Zwischen F i g. 1 (Stand der Technik) und 3 bestehen somit folgende Unterschiede:

1) Bei F i g. 1 wird der maximal mögliche Kontrast für V= V, (Schwellwertspannung) erreicht, während

ίο bei F i g. 3 alle Amplituden um den Faktor ;/3 größer sind.

2) Das Tastverhältnis —— des Gruppensignals für

die gemischte Gruppe der F i g. 1 ist 1 :2, während bei F i g. 3 das Verhältnis 1 :3 optimal ist.

3) Die Segmentsignale nach F i g. 1 sind aus 2, diejenigen der F i g. 3 aus 3 Spannungsniveaus aufgebaut.

4) Das maximal mögliche Spannungs-Diskriminationsverhältnis zwischen EIN und AUS ist bei F i g. 1: j/5 :1, während es bei F i g. 3 3:1 ist.

Manchmal ist es wünschenswert, mehrere Balkenschreiber zu einer einzigen Matrix zusammenzuschalten, wobei alle EIN-Gruppen in gleicher Weise und auch alle AUS-Gruppen in gleicher Weise adressiert und die verschiedenen gemischten Gruppen im Multiplex angesteuert werden (s. A. R. Kmetz, »A Twisted Nematic Dual Bargraph System«, SID 77 Digest (1977), S. 58). Dieses Prinzip kann auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil zur Anwendung kommen. Setzt man wieder V= 2 v, so erhält man für π gemischte Gruppen:

	*r/T*	2	.
Π		2 + n	r l/⁸ -,.
	2/3		G- ' — + 1 I η
1	1/2		3
2	2/5		2,24
3	1/3		1,91
4	1/5		1,73
8	1,41

Fig.5 zeigt den Fall /7 = 2 (Doppel-Balkenschreiber). Die beiden Einzel-Balkenschreiber sind mit A und B bezeichnet.

Eezeichnungsliste	Amplitude des Tastsignals
V	Amplitude des Anwahlsignals
V	halbe Amplitude des Anwahlsignals
-v/2	Spannungs-Diskriminationsverhältnis
Cr	Gruppen
Cr	Segmente
Sg	erster Term
V²	Tastverhältnis für EIN-Gruppen
T	Ampi^:*.ude des Tastsignals für EIN-Grup
±V	pen
	Periode
T	Tastintervall für die EIN- bz>v. Mischgrup
EIN	pen
	Tastintervall für die EIN- bzw. Mischgrup
MIX	pen
	Schwellwertspannung des Anzeigeele
V₁	ments
	Doppel-Balkenschreiber
/7 = 2	Einzel-Balkenschreiber
A	Einzel-Balkenschreiber
B

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Balkenschreiber-Anzeige von Meßwerten mit Hilfe von reihenförmig angeordneten ansteuerbaren Anzeigeelementen, wobei die Anzeigeelemente einerseits zu Gruppen zusammengefaßt sind und andererseits ranggleiche Elemente in den einzelnen Gruppen zusammengeschaltet sind und in kurzzeitigem, für das Auge des Betrachters unerkennbarem Wechsel entweder die EIN-Gruppen, in denen alle Anzeigeelemente zu erregen sind, oder die gemischte Gruppe, in der nur ein Teil der Anzeigeelemente zu erregen ist, angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Tastintervalls, in dem die EIN-Gruppen angesteuert werden, die Amplitude des Anwahlsignals für die Anzeigeelemente in der gemischten Gruppe gleich Null ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude (V) des Tastsignals für die EIN-Gruppen doppelt so groß gewählt wird wie die Amplitude (v)dzs Anwahlsignals für die Segmente während des Tastintervalls für die gemischte Gruppe.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu sämtlichen Signalformen eine Rechteckwelle der halben Amplitude (—v/2) des Anwahlsignals für die Segmente addiert wird.

4. Verfahi en nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nehrere Balkenschreiber zu einer einzigen Matrix zusammengeschaltet werden, wobei alle EIN-Grup; in in gleicher Weise und auch alle AUS-Gruppen in gleicher Weise adressiert und die verschiedenen gemischten Gruppen im Multiplex angesteuert werden.