-
Ans teuerung einer Flüssigkristall-
-
anzeigeeinrichtung.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur statischen Ansteuerung einer
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer Anzahl von separaten, in mehrere gleich
große Gruppen unterteilten Anzeige-Elementen an mehreren, jeweils allen Elementen
einer Gruppe gemeinsamen Gruppenelektroden und an mehreren, jeweils mit einer Einzelelektrode
eines Elementes aus jeder Gruppe verbundenen Elementanschlüssen, bei welchem zum
Erzeugen einer bestimmten Anzeige ausgewählten Gruppenelektroden und ausgewählten
Elementanschlüssen verschiedene Spannungen zugeführt werden, die jeweils paarweise
mit ihrer Differenz am einzelnen Element wirksam werden und zu denen eine Nullspannung,
eine positive Grundspannung mit einem knapp unter der Schwellspannung der Anzeige-Elemente
liegenden Effektivwert, und eine gleich große negative Grundspannung gehören.
-
Bei allen Anzeigeeinrichtungen mit einer größeren Anzahl von Anzeige-Elementen,
z.B. bei einer mehrstelligen 7-Segment-Anzeige, bereitet es erhebliche Schwierigkeiten,
jedes Anzeige-Element
einzeln an eine Ansteuerschaltung anzuschließen.
-
Dies liegt insbesondere daran, daß die Anzahl der Anschlüsse einer
hochintegrierten Ansteuerschaltung begrenzt ist. So sind bei einer achtstelligen
7-Segment-Anzeige bei unmittelbarer Ansteuerung jedes einzelnen Anzeige-Elementes
57 Anschlüsse der Ansteuerschaltung allein für den Anschluß der Anzeigeeinrichtung
notwendig.
-
Natürlich ließe sich die Anzahl der Anschlüsse theoretisch durch eine
Multiplex-Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung verringern. Jedoch ist bekanntlich
bei vielen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen, so insbesondere bei solchen, die
für einen kontinuierlichen Betrieb mit hoher Lebensdauer ausgelegt sind, die dynamische
Multiplex-Ansteuerung aufgrund der physikalischen Struktur der Flüssigkristall-Anzeige-Elemente
praktisch nicht möglich. Hier wird eine befriedigende Anzeige nur mit einer statischen,
d.h. für die Dauer einer bestimmten Anzeige kontinuierlichen Ansteuerung der jeweils
zu erregenden Anzeige-Elemente bewirkt.
-
Für quasi-analoge Band-Anzeigeeinrichtungen aus einer größeren Anzahl
in einer Reihe neben einander angeordneter Flüssigkristall-Anzeige-Elemente ist
bereits das eingangs genannte Verfahren einer statischen Ansteuerung vorgeschlagen
worden, das eine Verringerung der Anzahl der notwendigen Anschlüsse durch die Zusammenfassung
von Elektroden zu Gruppenelekttoder.und den Anschluß mehrerer Einzelelektroden an
gemeinsame Elementanschlüsse in Verbindung mit einer geeigneten Festlegung von den
Gruppenelektroden und den Elementanschlüssen zuzuführenden Ansteuer-Spannungen erbringt.
Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch ausdrücklich auf die relativ übersicht lichen
Ansteuer-Verhältnisse bei einer Band-Anzeigeeinrichtung zugeschnitten, wo jeweils
nur ein einzelnes Anzeige-
Element oder das einzelne Element plus
alle Elemente auf einer Seite desselben erregt werden. Entsprechend werden bei dem
vorgeschlagenen Verfahren mit den beiden Grundspannungen ausschließlich die Elementanschlüsse
in wechselnder Kombination beaufschlagt. Diejenigen Gruppenelektroden, deren zugeordnete
Anzeige-Elemente sämtlich gelöscht sein sollen, erhalten die Nullspannung, diejenigen
Gruppenelektroden, deren zugeordnete Anzeigeelemente sämtlich erregt sein sollen,erhalten
eine Überspannung, die sowohl mit der positiven als auch mit der negativen Grundspannung
eine über der Einschaltspannung der Anzeige-Elemente liegende Differenzspannung
bildet, während schließlich die eine Gruppenelektrode, auf der die Grenze zwischen
erregten und nichterregten Elementen liegt,mit einer Zwischenspannung angesteuert
wird, die mit der einen Grundspannung eine zum Einschalten ausreichende und mit
der anderen Grundspannung eine zum Einschalten nicht ausreichende Differenzspannung
ergibt.
-
Für Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen mit komplexeren Ansteuerverhältnissen,
namentlich für mehrstellige 7-Segment-Anzeigeeinrichtungen, deren Flüssigkristall-Anzeige-Elemente
eine Multiplex-Ansteuerung nicht gestattten, ist eine anschlußsparende statische
Ansteuerung bisher nicht bekannt geworden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein für solche Fälle geeignetes Verfahren der statischen Ansteuerung anzugeben.
-
Ausgehend von dem eigangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die beiden Grundspannungen zum Ansteuern von zwei Gruppenelektroden
verwendet werden.
-
Basierend auf diesem erfindungsgemäßen Grundgedanken ist es überraschend
möglich, auch Anzeige-Einrichtungen mit komplexen Ansteuer-Verhältnissen, insbesondere
mehrstellige, in jeder Stelle aus mehreren Elementen zusammengesetzte Anzeige-Einrichtungen,
aber auch quasianaloge Anzeige-Einrichtungen komplizierteren Aufbaus, zum Beispiel
eine quasi-analoge Ühren-Anzeige-Einrichtung, statisch über weniger Anschlüsse anzusteuern,
als sie bei einer direkten Ansteuerung jedes einzelnen Anzeige-Elementes der Anzeige-Einrichtung
notwendig wären. Zwar wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ansteuern eine
bestimmte Anzahl verschiedener Spannungen benötigt.
-
Deren Erzeugung und Verteilung auf die Anschlüsse für die Anzeige-Einrichtung
ist in einer insbesondere hochintegrierten Ansteuerschaltung jedoch ohne besondere
Schwierigkeiten und praktisch ohne Mehraufwand möglich, während andererseits die
Verringerung der notwendigen Anschlüsse sehr willkommen ist und die Anwendungsmöglichkeiten
von Flüssigkristall-Anzeige-Einrichtungen, die nicht im Multiplex-Verfahren angesteuert
werden können, wesentlich erweitert und/oder verbessert.
-
Eine wichtige und bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß von den insgesamt zwei Gruppen-Elektroden einer Anzeige-Einrichtung
die eine kontinuierlich mit der positiven Grundspannung und die andere kontinuierlich
mit der negativen Grundspannung angesteuert wird. Diese Ausgestaltung ist in erster
Linie für eine zweistellige, in jeder Stelle eine gleiche Anzahl von Anzeige-Elementen
umfassende Anzeige-Einrichtung, zum Beispiel für eine 7-Segment-Anzeige-Einrichtung
bestimmt, wobei jeder Stelle eine Gruppenelektrode zugeordnet und jeder Elementanschluß
beiden Stellen gemeinsam ist. Sind
mehr als zwei STellen anzusteuern,
werden diese paarweise zusammengefaßt und pro Paar als eine Anzeige-Einrichtung
behandelt. Ist m die Anzahl der Stellen und n die Anzahl der Anzeige-Elemente an
jeder Stelle, muß ein Ansteuerbaustein bei geradem m die Anzahl m n/2 + 2 und bei
ungeradem m die Anzahl (m + 1). n/2 + 2 von Anschlüssen zur Ansteuerung aller Stellen
besitzen, während sich bei Anwendung der üblichen Ansteuerung die deutlich höhere
Anzahl m n + 1 von notwendigen Anschlüssen ergibt.
-
Ist umgekehrt ein Ansteuer-Baustein mit einer bestimmten Anzahl von
Anschlüssen vorgegeben, können mit diesem unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens mehr Stellen gleichzeitig als bei der üblichen statischen Ansteuerung
angesteuert werden.
-
Wenn bei der erläuterten Ausgestaltung des neuen Verfahrens die Elementanschlüsse
jeweils entweder mit der Nullspannung,'mit einer positiven Zwischenspannung, deren
Differenz gegenüber den beiden Grundspannungen unter bzw.
-
über der Einschaltspannung der Anezeige-Elemente liegt, mit einer
gleichgroßen negativen Zwischenspannung oder mit einer Überspannung angesteuert
werden, deren Differenz gegenüber den beiden Grundspannungen jeweils über der Einschaltspannung
liegt, sind an jedem Elementanschluß in einfachster WEise alle vier möglichen Kombinationen
von Einschalt- bzw. Erregungszuständen der beiden über den Elementanschluß erreichbaren
Anzeige-Elemente einstellbar und damit eine vollkommen unabhängige Ansteuerung beider
Stellen der Anzeige-Einrichtung verwirklicht, so wie es zum Beispiel für alphanumerische
Anzeige-Einrichtungen natürlich notwendig ist. Bei Anlegen der Nullspannung an einen
Elementanschluß sind beide zugehörige Anzeige-Elemente unerregt, da die Grundspannung
kleiner als die Schwellspannung ist, ab der eine Rontraständerung
des
Anzeige-Elementes beginnt. Bei Anlegen der Überspannung sind beide Elemente erregt.
Schließlich ist bei Anlegen einer der beiden Zwischenspannungen das eine Element
erregt und das andere unerregt, wobei sich dieser Zustand bei Übergang auf die andere
Zwischenspannung vertauscht. Die geeigneten Werte für die Zwischenspannungen und
die Überspannung richten sich im einzelnen nach der elektro-optischen Übertragungskennlinie
der verwendeten Anzeige-Elemente. Bezeichnet man die positive Grundspannung mit
U und geht davon aus, daß eine Spannung von 3 U die Einschaltspannung überschreitet,
was praktisch alle gegenwärtigen Flüssigkristall-Elemente garantieren, beträgt eine
geeignete Zwischenspannung 2 U bzw. -2 U und eine geeignete Überspannung 4 U. Liegt
die Einschaltspannung unter 2 U,'kommt man mit Zwischenspannungen von + U bzw. -
U, also den Grundspannungen gleichenden Zwischenspannungen, und einer Einschaltspannung
von 3 U aus.
-
Eine andere wichtige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß von den mehreren Gruppenelektroden einer Anzeige-Einrichtung
zwei jeweils mit einer der beiden Grundspannungen und die anderen Gruppenelektroden
mit der Nullspannung angesteuert werden. Diese Ausgestaltung ist in erster Linie
zur drastischen Reduzierung der notwendigen Anzahl von Anschlüssen für Anzeige-Einrichtungen
mit einer relativ großen Anzahl von Anzeige-Elementen bestimmt, von denen in beliebiger
Kombination jeweils zwei Elemente erregt werden sollen. Hierbei werden die beiden
Grundspannungen an diejenigen beiden Gruppenelektroden angelegt, in deren Gruppen
sich die beiden zu erregenden Elemente befinden. Unter der Voraussetzung, daß die
Einschaltspannung der Anzeige-Elemente kleiner als die
doppelte
Schwellspannung ist, kann die Auswahl der beiden zu erregenden Elemente innerhalb
der so festgelegten Gruppen am besten dadurch erfolgen, daß von den mehreren Element-Anschlüssen
der Anzeige-Einrichtung ein Element-Anschluß mit der einen Grundspannung, gegebenenfalls
ein weiterer Elementanschluß mit der jeweils anderen Grundspannung und alle übrigen
Element anschlüsse mit der Nullspannung angesteuert werden. Die Erregung zweier
bestimmter Elemente beruht hier darauf, daß die Grundspannung an einem Elementanschluß
mit der anderen Grundspannung entgegengesetzter Polarität an einer Gruppenelektrode
eine Differenzspannung ergibt, die größer als die Einschaltspannung ist, während
sich an der zweiten Gruppenelektrode gegenüber der dort anliegenden gleichen Grundspannung
überhaupt keine Differenzspannung ergibt und für den zweiten, gegebenenfalls angesteuerten
Element-Anschluß genau das Umgekehrte gilt. Weil sich gegenüber allen anderen, mit
der Nullspannung beaufschlagten Gruppenelektroden keine zum Einschalten ausreichende
Differenzspannung ergibt, wird über jeden Elementanschluß genau das eine Anzeige-Element
erregt, das im "Schnittpunkt" der beiden Grundspannungen entgegengesetzter Polarität
liegt. Die Ansteuerung nur eines einzigen Elementanschlusses ist dann gegeben, wenn
beide zu erregende Elemente mit ihrer Einzelelektrode an den gleichen Elementanschluß
angeschlossen sind. Es erhalten dann der Elementanschluß die eine Grundspannung
und die beiden betroffenen Gruppenelektroden gemeinsam die andere Grundspannung.
-
Eine Anzeige-Einrichtung, bei der immer genau zwei Elemente erregt
werden, ist zum Beispiel eine quasi-analoge Uhren-Anzeige-Einrichtung, bei der ein
Element die Stunde und ein Element die Minute angibt. Hat eine solche Uhren-
Anzeige-Einrichtung
beispielsweise 60, auf einem Kreis angeordnete Elemente für die Stunde und 60, auf
einem konzentrischen Kreis angeordnete Elemente für die Minute, wären bei konventioneller
Ansteuerung 121 Anschlüsse notwendig. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und einer Aufteilung der insgesamt 120 Elemente in zum Beispiel 12 Gruppen von jeweils
10 Elementen sind dem gegenüber lediglich 10 + 12, also 22 Anschlüsse notwendig.
Außerdem ist es ein wichtiger Vorteil, daß die beiden Kreise mit Anzeige-Elementen
ganz dicht nebeneinander liegen können, weil zwischen den Kreisen keine in Umfangsrichtung
verlaufende elektrische Verbindungen, sondern nur Radialverbindungen zwischen den
Einzelelektroden von jeweils 2 in den beiden Kreisen benachbarten Elementen notwendig
sind.
-
Im Prinzip können sämtliche genannten Ansteuer-Spannungen Gleichspannungen
sein. Da aber bekanntlich jede Gleichstromkomponente im Ansteuer-Signal die Lebensdauer
von Flüssigkristall-Elementen stark verringert, wird man auch beim erfindungsgemäßen
Verfahren regelmäßig eine Ansteuerung mit sinusförmigen oder insbesondere rechteckförmigen
Wechselspannungen bevorzugen. Hierbei werden die im vorangehenden erwähnten "negativen"
Spannungen durch eine Phasenverschiebung um 1800 der entsprechenden "positiven"
Spannung realisiert. Bei einer Wechselspannungs-Ansteuerung ist es außerdem möglich,
durch eine Verschiebung der Phasenlage der Überspannung um 900 gleiche Differenzspannungen
zwischen der Überspannung und den beiden in Phasenopposition befindlichen Grundspannungen
zu erreichen, wobei durch eine geeignete Bemessung der Überspannung dafür gesorgt
werden muß, daß der Effektivwert der resultierenden Differenzspannung die Einschaltspannung,
also diejenige Spannung, bei der ein ausreichender
Kontrast der
Anzeige-Elemente erreicht ist, überschreitet.
-
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten
anhand zweier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine zweistellige 7-Segment-Anzeige-Einrichtung, die
für die Ansteuerung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der ersten Ausgestaltung
ausgelegt ist, Figur 2 eine quasi-analoge Uhren-Anzeige-Einrichtung, die für die
Ansteuerung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der zweiten Ausgestaltung ausgelegt
ist.
-
Gemäß Figur 1 ist eine zweistellige Ziffern-Anzeige-Einrichtung mit
insgesamt 14 balkenförmigen Flüssigkristall-Anzeige-Elementen vorgesehen, die pro
Stelle in der üblichen 8-förmigen Konfiguration aus je 7 Elementen angeordnet und
damit in zwei Gruppen von je 7 Elementen aufgeteilt sind. Die Elemente jeder Stelle
bzw. Gruppe haben eine gemeinsame Gruppenelektrode A bzw. B. Außerdem hat jedes
Element eine eigene Einzelelektrode E als Gegenelektrode zur Gruppenelektrode. Die
Einzelelektroden der Elemente einer Stelle sind jeweils mit der Einzelelektrode
des hinsichtlich seiner Lage jeweils gleichartigen Elementes der anderen Stelle
verbunden und zu einem gemeinsamen Elementanschluß e geführt, so daß für beide Stellen
insgesamt 71entsprechend der Anzahl von Elementen in jeder Gruppe, Elementanschlüsse
e 1...e 7 vorhanden sind. Die beiden Gruppenelektroden A und B habenjeweils einen
Gruppenanschluß
a bzw. b. Alle Elemente haben die gleiche Übertragungskennlinie mit einer bestimmten
Schwellspannung, bei der die optische Kontraständerung beginnt, und einer bestimmten
Einschaltspannung, jenseits von welcher keine weitere Kontraständerung stattfindet,
wobei die Einschaltspannung höchstens das Dreifache einer knapp unterhalb der Schwellspannung
liegenden Spannung U beträgt, bei welcher das Element noch sicher gelöscht ist.
-
Zur Ansteuerung wird der Gruppenelektrode A eine positive Grundspannung
mit dem Wert U und der Gruppenelektrode B eine gleichgroße negative Grundspannung
-U zugeführt. Die Bezeichnungen positiv und negativ beziehen sich unmittelbar auf
Gleichspannungen. Wird aus Gründen der Lebensdauer mit gleichspannungsfreier Wechselspannung
angesteuert, handelt es sich bei der "negativen" Grundspannung um eine Spannung,
die gegenüber der "positiven" Grundspannung um 1800 phasenverschoben ist und die
gleiche Amplitude wie diese hat. Die beiden Grundspannungen werden den beiden Gruppenelektroden
jeweils kontinuierlich zugeführt.
-
Die Erzeugung einer bestimmten Anzeige wird ausschließlich über die
Elementanschlüsse gesteuert, indem jedem Element-Anschluß je nach gewünschter Anzeige
eine von 4 verschiedenen Spannungen zugeführt wird. Es handelt sich dabei um eine
Nullspannung mit dem Wert 0, um eine positive Zwischenspannung mit dem Wert 2U,
um eine gleichgroße negative Zwischenspannung -2U und um eine positive Überspannung
4U. Diese Spannungen werden jeweils an beiden Elementen, deren Einzelelektroden
an einen Elementanschluß angeschlossen sind, mit ihrer Differenz gegenüber der an
der Gruppenelektrode A bzw. B liegenden Grundspannung U bzw. -U wirksam. Hieraus
ergeben sich für jeden Element-
Anschluß 4 verschiedene Kombinationen
von Erregungszuständen der beiden über einen Elementanschluß jeweils erreichbaren
Elemente gemäß folgender Tabelle:
1 Spannung am Spannung an |
Elementanschluß e Gruppenelektrode |
4U -2U 2U 0 |
Differenz- 3U 3U U U A = U |
E-A |
spannung E-A an an aus aus |
und Erre- E-B 5U U 3U U B = -U |
gungszustand an aus an aus |
an aus an aus |
Man erkennt aus der Tabelle, daß es durch Wahl der Ansteuer-Spannung für einen Elementanschluß
möglich ist, entweder beide zugehörigen Elemente eingeschaltet zu halten, beide
Elemente gelöscht zu halten, das zur Gruppenelektrode A gehörende Element eingeschaltet
und das andere gelöscht zu halten oder umgekehrt das zur Gruppenelektrode B gehörende
Element eingeschaltet und das andere gelöscht zu halten. Dies sind alle möglichen
Kombinationen, so daß es möglich ist, über die 7 Elementanschlüsse und die beiden
Gruppenelektroden beide Stellen der Anzeige-Einrichtung im Ergebnis unabhängig voneinander
für eine bestimmte Anzeige anzusteuern.
-
Figur 2 zeigt eine quasi-analoge Uhren-Anzeige-Einrichtung aus insgesamt
120 separaten, untereinander gleichartigen Flüssigkristall-Anzeige-Elementen, die
in zwei konzentrischen Kreisen zu je 60 Elementen angeordnet sind.
-
In jedem Kreis sind die Elemente in 6 Gruppen zu je 10 Elementen unterteilt,
wobei den Elementen einer Gruppe jeweils eine gemeinsame Gruppenelektrode G zugeordnet
ist, welche die Gegenelektrode zu einer Einzelelektrode E jeden Elementes darstellt.
-
Die Anzeige-Einrichtung hat entsprechend der Anzahl von Elementen
in jeder Gruppe 10 Elementanschlüsse e1 ...e10.
-
Jeder Elementanschluß ist mit der Einzelelektrode eines Elementes
aus jeder Gruppe verbunden, so daß an jeden Elementanschluß insgesamt 12 Elemente
angeschlossen sind. . Die in der Figur nur angedeuteten Verbindungen V zwischen
den Einzelelektroden verlaufen meanderförmig am äußeren und inneren Rand des Doppel-Kreises.
Zwischen den beiden Kreisen wird kein Platz für Verbindungen benötigt, da hier nur
kurze, radiale Verbindungsstücke zwischen den Einzelelektroden jeweils zweier benachbarter
Elemente im inneren und äußeren Kreis notwendig sind. Die Gruppenelektroden G weisen
jeweils einen Anschluß gl ... g12 auf, die wie die Elementanschlüsse im Inneren
des Doppelkreises liegen.
-
Die Uhren-Anzeige-Einrichtung wird so betätigt, daß jeweils 1 Element
des äußeren Kreises zur Anzeige der Minuten und 1 Element des inneren Kreises zur
Anzeige der Stunden eingeschaltet ist, während alle übrigen Elemente ausgeschaltet
sind. Unter der Voraussetzung, daß die Einschaltspannung der Elemente nicht größer
als 2U ist, erfolgt die entsprechende Ansteuerung in der Weise, daß die beiden Gruppenelektroden,
denen die jeweils einzuschaltenden Elemente zugeordnet sind, mit den beiden unter
Bezugnahme auf Figur 1 erläuterten Grundspannungen beaufschlagt werden. Für den
Fall, daß die beiden einzuschaltenden Elemente nicht dem gleichen Elementanschluß
zugeordnet sind, erhält hierbei die eine Gruppenelektrode, zum Beispiel die dem
inneren Kreis zugehörige Gruppenelektrode, die positive Grundspannung U und die
andere, dem äußeren Kreis zugehörende Gruppenelektrode
die negative
Grundspannung -U. Alle übrigen Gruppenelektroden erhalten die Nullspannung. An den
Elementanschluß, der mit der Einzelelektrode des im inneren Kreis einzuschaltenden
Elementes verbunden ist, wird die negative Grundspannung angelegt, während an den
Elementanschluß, der mit der Einzelelektrode des imm äußeren Kreis einzuschaltenden
Elementes verbunden ist, die positive Grundspannung angelegt wird. Dadurch ergibt
sich an den beiden einzuschaltenden Elementen eine Differenzspannung 2U, die zum
Einschalten ausreicht, während an allen übrigen Elementen eine Differenzspannung
von je nach Element U oder 0 entsteht, bei der die Elemente gelöscht bleiben. Für
den Fall, daß beide einzuschaltenden Elemente mit ihrer Einzelelektrode an den gleichen
Elementanschluß angeschlossen sind, werden die entsprechenden Gegenelektroden beide
mit der gleichen einen Grundspannung, zum Beispiel der negativen Grundspannung -U,
und der Elementanschluß mit der komplementären Grundspannung, zum Beispiel der positiven
Grundspannung U beaufschlagt.
-
Leerseite