DE2844769B2

DE2844769B2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit XY-Matrixaufbau

Info

Publication number: DE2844769B2
Application number: DE2844769A
Authority: DE
Inventors: Keisaku Nara Nonomura; Keiichiro Shimizu; Hisashi Yamatokoriyama Nara Ueda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPS5458399A; US4359729A; CH622665GA3; JPS6238709B2; DE2844769A1; CH622665B5; DE2844769C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel mit einer bestimmten Anzahl von X- Elektroden und rechtwinklig dazu verlaufenden V-Elektroden, die als ΛΥ-Matrixanordnung mit einer Ansteuerschaltungsanordnung derart verbunden sind, daß über eine Zeilenansteuerschaltung die A-EIektroden sequentiell mit in Amplitude und relativer Einschaltdauer der Anzahl der anzusteuernden A'-Elektroden angepaßten Impulsen beaufschlagbar sind.

Es gibt zwei grundsätzliche Arten der Elektrodenanordnung bei Anzeigetafeln mit einem Flüssigkristall oder dergleichen, nämlich den sogenannten »Segmenttyp« und den »AV-Matrixtyp«. Die erste Art ist vorteilhaft, wenn es darum geht, die Anzahl der zur Darstellung von Ziffern oder dergleichen in bestimmter Form oder Größe erforderlichen Anzeigepunkte

möglichst klein zu halten. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn unterschiedliche Formen und Größen der Anzeige der einzelnen darzustellenden Symbole oder Zeichen gewünscht werden. Mit Anzeigetafeln vom Matrixtyp andererseits lassen sich bei relativ großem Freiheitsgrad unterschiedliche Formen und Größen der einzelnen Muster darstellen. Werden Flüssigkristallanzeigen von erwähnten Matrixtyp in herkömmlicher Weise zeilensequentiell angesteuert, so zeigt sich mit

ίο steigender Anzahl von Zeilenelektroden (oder Spaltenelektroden bei spaltensequentieller Ansteuerung) ein Übersprechproblem, wenn, um einen raschen Wechsel zu ermöglichen, die relative Einschaltdauer verkürzt wird, das heißt, die Zeitperiode, während der eine Spannung einzelnen Zeilen oder Spalten angeboten wird. Auen läßt sich nur schwer ein befriedigendes Kontrastverhältnis erreichen, da der Schwellenspannungspegel des Flüssigkristallmaterials nicht genau festliegt und die Ansprechwerte mehr oder weniger verschwommen sind. Es gibt bereits eine Reihe von Vorschlägen, diese Probleme zu lösen:

I. Die Entwicklung eines Flüssigkristallmaterials mit raschgm Ansprechverhalten.

II. Die Entwicklung eines Flüssigkristallmaterials mit definierten Schwellenwerteigenschaften.

III. Der Entwurf von Erregerschaltkreisen, bei denen das Verfahren, der bekannten sogenannten '/3-Vorspannung zu einem 1/n-Vorspannungs-Ansteuerverfahren weitergeführt ist, um die Grenzen des ausnutzbaren Bereichs möglichst weit nach außen zu schieben, und zwar in erster Linie durch eine geeignete Auswahl der Ansteuerspannungen für die Spalten - und Zeilensignale in Abhängigkeit von der Anzahl der Zeilen. Dieser Bereich läßt sich durch die Betriebsspanne oder den Faktor λ = Ve_1n/ V_aus angeben.

Eine nach dem l/n-Vorspannungs-Ansteuerverfahren betriebene Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel der eingangs erwähnten Gattung ist aus der DE-OS 24 49 543 bekanntgeworden. Diese Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel verfügt über eine Zeilenansteuerschaltung zum sequentiellen Beaufschlagen der Α-Elektroden mit Impulsen, wobei die Amplitude der Impulse der Anzahl der gesamten in der Matrix vorhandenen A-Elektroden angepaßt ist. Die relative Einschaltdauer der Impulse ist entsprechend der Anzahl der in der Matrix insgesamt vorhandenen Α-Elektroden genau festgelegt. Eine Veränderung der Einschaltdauer der Impulse ist wegen des aufbaumäßig gegebenen Matrixumfanges nicht vorgesehen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich Symbole und alphanumerische Zeichen unterschiedlicher Form und Größe jeweils mit optimalem Kontrast darstellen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ansteuerschaltungsanordnung außerdem eine Zeilenauswahlschaltung aufweist, durch die in Abhängigkeit von dem Anzeigemuster-Format der aus einem Speicher mit Hilfe einer Speicher-Wählschaltung abrufbaren und darzustellenden Daten nur die entsprechend benötigten Α-Elektroden sequentiell über die Zeilenansteuerschaltung angesteuert sind, und daß eine Einschaltfaktor-Steuerschaltung derart vorgesehen ist, daß in Abhängigkeit von der Anzahl der für das Anzeigemuster-Format benötigten Α-Elektroden die

relative Einschaltdauer der den X-Elektroden zugeführten Impulse anpaßbar ist

Dadurch, daß die Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel an den Umfang der anzuzeigenden Daten anpaßbar ist, wird jeweils der höchst mögliche Kontrast unabhängig -, von dem aufbaumäßig vorgegebenen Matrixumfang erzielt

Für das Gebiet der digitalen Armbanduhranzeigen besteht ein Bedürfnis nach einer gegenüber Anzeigen vom sogenannten Segmenttyp erweiterten Anzeige- ι» möglichkeil für eine Vielzahl von Funktionen, nämlich zur Anzeige des Kalendermonats, von Rechenergebnissen, gespeicherten Telefonnummern und dergleichen. Der Trend geht darin, nicht nur Ziffern sondern auch alphabetische Zeichen anzuzeigen. Die Matrix-Flüssig- ι > kristall-Anzeigetafel gemäß der Erfindung gestattet das Anzeigen solcher Daten, indem nur jene Zeilen- oder Spaltenelektroden mit einer geeigneten Spannung beaufschlag werden, die einem bestimmten Anzeigemuster zugeordnet sind. Die Zeitperiode, während der eine Spannung pro Zeile oder pro Spalte zugeführt wird, das heißt die relative Einschaltdauer, läßt sich erfindungsgemäß entsprechend dem jeweils anzuzeigenden Muster umschalten. Im Ergebnis erhält man somit einen Einschaltfaktor bzw. eine relative Einschaltdauer, die im r> Hinblick auf den höchst möglichen Kontrast während des Anzeigebetriebs auf ein Maximum eingestellt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel ist die Amplitude w der den X-Elektroden zugeführten Impulse in Abhängigkeit von der Anzahl der für das Anzeigemuster benötigten Λ-Elektroden änderbar.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter bezug auf die Zeichnung in einer 3) beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild einer Treiberanordnung für eine Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel gemäß der Erfindung,

Fig.2 in schematischer Darstellung ein Anwendungsbeispiel für eine Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel gemäß der Erfindung, wobei im Tei! (a) die Anzeige eines Monatskalenders und im Teil (b) die Anzeige der Zeit und des Wochentags veranschaulicht sind, 4 >

F i g. 3 das logische Verknüpfungsschaltbild für einen erfindungsgemäßen Schaltkreis zur Umschaltung bzw. Einstellung der relativen Einschaltdauer und

F i g. 4 die zeitbezogene Darstellung einer Spannung, die einerseits einer Zeilenelektrode und andererseits ^r>o einer Spaltenelektrode zuzuführen ist.

Die Treiberschaltung nach Fig. 1, die sich für eine Anzeigetafel mit Matrixanordnung der Elektroden eignet, umfaßt einen Hauptspeicher 1, der über einen Signalzeichenumsetzer 2 als Anzeigemuster darzustellende Daten enthält Ein Anzeigemuster wird Zeile für Zeile in einem Pufferspeicher innerhalb einer Spaltenansteuerschaltung 3 gespeichert. Die Ansteuerschaltung 3 für die Spaltenelektroden liefert die in dem Pufferspeicher enthaltenen Signale gleichzeitig an Spaltenelektroden Yi, Y₂, Y₃,.... Y_n.

Die die Spaltenelektroden überkreuzenden Zeilenelektroden X\, X₂, X3, X_n, andererseits werden

sequentiell von einer Zeilenansteuerschaltung 4 aus aktiviert. Die im Pufferspeicher der Spaltenansteuerschaltung 3 enthaltene Information läßt sich also zeilenweise anzeigen. Die Information wird in eine Matrixanzeige 6 eingegeben und die Spaltenansteuerschaltung 3 sowie die Zeilenansteuerschaltung 4 werden mit Synchronisiersignalen gespeist um eine Steuerung des Anzeigebetriebs festzulegen. Diese Art der Anzeige wird normalerweise als zeilensequentielles Ansteuerverfahren bezeichnet

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist sind gemäß der Erfindung eine Speicher-Wähischaltung 7 innerhalb einer Steuerung 5, eine Zeilenauswählschaltung 8, die die Anzahl der zu benutzenden Zeilen festlegt und eine die relative Einschaltdauer, also den Einschaltfaktor spezifizierende Schaltung 9 (Einschaltfaktor-Steuerschaltung) vorgesehen, die die Zeitperiode festlegt, während der eine bestimmte Spannung zu den jeweils zu benutzenden Zeilen zugeführt wird.

Fig.2 zeigt das Beispiel einer Anwendung der Erfindung, wobei im oberen Tei! (a) die Anzeige eines Monatskalenders und im unteren Teil (b) die Anzeige einer Tageszeit und eines Wochentags dargestellt sind. In anderen Worten: Die dargestellte Matrixanzeige läßt sich in mindestens zwei unterschiedlichen Anzeigearten betreiben.

Soll beispielsweise der Monatskalender nach F i g. 2 (a) dargestellt werden, so ruft die Speicherwählschaltung 7 Kalendersignale aus dem Hauptspeicher 1 auf. Die Zeilenauswählschaltung 8 spezifiziert die Zeilenelektroden ΛΊ bis Xn, wobei in diesem Fall zur Anzeige eines Monats einschließlich eines Jahres sechs Zeichen in einer Zeile darzustellen sind, also insgesamt 7 χ 6=42 Zeilen benötigt werden. Der den Einschaltfaktor festlegende Schaltkreis 9 wählt einen Einschaltfaktor von V42 als Zeitperiode, während der eine Spannung an eine jeweilige der Zeilen zuzuführen ist Sodann wird die Steuerung 5 aktiviert um den Kalendermonat anzuzeigen entsprechend F i g. 2 (a).

Sollen andererseits die Zeit und der Wochentag angezeigt werden, so werden bei der Aktivierung der Speicherwählschaltung 7 Zeit- und Wochentagsignale im Hauptspeicher 1 aufgerufen. Da für die Zeit- und Tagesanzeige nur weniger Ziffernzeichen (einschließlich Symbolen) benötigt werden, ist es möglich zwei Zeilen und Spaltenelektroden als Einheit anzusteuern (d. h. jedes Bildelement besteht aus vier Anzeigepunkten), um außerdem die Größe eines auf der Tafel anzuzeigenden Anzeigemusters zu verdoppeln.

Ein Zeichen umfaßt also jeweils fünf Spalten- und sieben Zeilenelektroden. Die die Zeilen festlegende Schaltung 8 wählt beispielsweise die Zeilenelektrode ΛΊ00 aus für die Wochentaganzeige sowie die Zeilenelektroden Λ101 bis A"ior für die Zeitanzeige. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob eine bestimmte Zeilenelektrode oder bestimmte Zeilenelektroden für beide Anzeigearten gemeinsam benutzt werden, also auch bei der Monatskalenderanzeige. Die den Einschaltfaktor festlegende Schaltung 9 bestimmt- eine relative Einschaltdauer von Ve, also die Zeitperiode, während der eine Spannung pro Zeilenelektrode zugeführt wird (ein Doppelpaar für die Tagesanzeige und sieben für die Zeitanzeige). Die Steuerschaltung 5 sorgt für die Steuerung der Anzeige der Zeit und des Wochentags entsprechend dem Beispiel der F i g. 2 (b).

Bei einem Einschaltfaktor von '/β bei der Anzeige der Zeit und des Wochentags wird ein deutlich höherer Kontrast bei größerer Darstellung der Zeichen erreicht. Obgleich sich für die Kalenderanzeige mit einem Einschaltfaktor von Ά2 ein etwas geringerer Kontrast ergibt, ist die Ablesbarkeit insbesondere vom richtigen Blickwinkel aus noch sehr gut, soweit ein TN-FEM-Flüssigkristall verwendet wird, also ein verdrehter nemati-

scher Flüssigkristall, der sich im Feldeffektbetrieb ansteuern läßt (TN-FEM = Twisted Nematic Field Effekt Mode). In diesem Zusammenhang ist es jedoch erwähnenswert, daß eine Kalenderanzeige wesentlich seltener benötigt wird als die Tages- und Wochentaganzeige, so daß das etwas verringerte Kontrastverhältnis bei der Kalenderanzeige vernachlässigbar ist.

Der oben erwähnte Schaltkreis 9 zur Umschaltung des Einschaltfaktors läßt sich in bekannter logischer Schaltkreistechnik verwirklichen: Ein typisches Beispiel für den Schaltkreis 9 zeigt die F i g. 3, die eine Spalteneingangsklemme ©zur Anzeige eines bestimmten Informationssignals, eine davon unterschiedliche Spaltensignaleingangsklemme (?) zur Anzeige eines unterschiedlichen Informationssignals sowie eine Klemme (a) aufweist, um festzustellen, ob der Inhalt von (B) oder von © der Spaltenwählschaltung 3 zuzuführen und ein entsprechender Einschaltfaktor zu wählen sind. Für die Auswahl des Einschaltfaktors werden 30 sequentielle phasenverschobene Taktsignale Γι bis 7"₃o benötigt.

Dazu alternativ kann auch der Pegel einer Ansteuerschaltung entsprechend der Anzahl von benutzten Zeilen geändert werden, also der Signalverlauf der Ansteuerung, um jederzeit das höchste Kontrastverhältnis sicherzustellen.

Die Fig.4 läßt in knapper Darstellung das bekannte (DE-OS 24 49 543) Mn-Vorspannungsverfahren erkennen, wobei der obere Teil (a) die einer Zeilenelektrode und der untere Teil (b) die einer Spaltenelektrode zuzuführende Spannung zeigt. Mit N ist die Anzahl der Zeilen bezeichnet und a entspricht der Anzahl, die um eins gegenüber dem Quadrat der Anzahl der Zeilen

■-, vermindert ist. Wird eine Spannung sowohl den Zeilenals auch den Spaltenelektroden zugeführt, so beträgt die über dem Flüssigkristall auftretende Spannung + Vo oder — Vo, um die Anzeige EIN zu schalten. Wird die Spannung (b) dagegen lediglich der Spaltenelektrode

κι zugeführt, so erreicht die über dem Flüssigkristall auftretende Spannung den Wert

oder

so daß keine Anzeige erfolgt.

Ersichtlicherweise ist es mit der Erfindung auch möglich, einen bestimmten Tag oder einzelne bestimmte Tage durch umgekehrte, also negative Anzeige in der Kalenderanzeige (F: g. 2, Bezugshinweis 19) hervorzuheben oder umgekehrt. Andererseits können bestimmte Tage, beispielsweise Sonntage, auch in einer unterschiedlichen Farbe durch Verwendung eines Farbpolarisators dargestellt werden (vgl. Bezugshinweis 10 in Fig. 2).

llici/u 3 Hhiii /c

Claims

Patentansprüche:

1. Matrix-Flüssigkristall Anzeigetafel mit einer bestimmten Anzahl von X-Elektroden und rechtwinklig dazu verlaufenden y-Elektroden, die als ATy-Matrixanordnung mit einer Ansteuerschaltungsanordnung derart verbunden sind, daß über eine Zeilenansteuerschaltung die X-Elektroden sequentiell mit in Amplitude und relativer Einschaltdauer der Anzahl der anzufeuernden Λ¹ Elektroden angepaßten Impulsen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltungsanordnung (1 bis 9) außerdem eine Zeilenauswählschaltung (8) aufweist, durch die in Abhängigkeit von dem Anzeigemuster-Format der aus einem Speicher (1) mit Hilfe einer Speicher-Wählschaimng (7) abrufbaren und darzustellenden Daten nur die entsprechend benötigten X-Elektroden (Xi bis Λ« bzw. Xi₀₀ bis AW) sequentiell über die Zeilenansteuerschaltung (4) angesteuert sind, und daß eine Einschaltfaktor-Steuerschaltung (9) derart vorgesehen ist, daß in Abhängigkeit von der Anzahl der für das Anzeigemuster-Format benötigten Α-Elektroden (X_x bis Xa₂ bzw. ΛΊ00 bis An?) die relative Einschaltdauer der den ^-Elektroden zugeführten Impulse anpaßbar ist.

2. Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltfaktor-Steuerschaltung (9) bei einer kleiner werdenden Zahl der erforderlichen Α-Elektroden (Xi bis A42 bzw. ΛΊ00 bis X\m) eine längere Einschaltdauer der den Α-Elektroden zugeführten Impulse und bei größer werdender Zahl der urforderlichen X-Elektroden (X_x bis A« bzw. ΑΊ00 bis ΑΊ07) eine kürzere Einschaltdauer der den A'-Elektroden zugeführten Impulse bewirkt.

3. Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der den A'-Elektroden (Xi bis Λ« bzw. ΑΊ00 bis Xitn) zugeführten Impulse in Abhängigkeit von der Anzahl der erforderlichen X- Elektroden änderbar sind.

4. Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Α-Elektroden als Einheit fAn» bis AW) durch die Zeilenauswählschaltung (8) ansteuerbar sind.