DE3026848C2

DE3026848C2 -

Info

Publication number: DE3026848C2
Application number: DE3026848A
Authority: DE
Inventors: Juergen 7730 Villingen-Schwenningen De Adams
Original assignee: Mannesmann Kienzle GmbH
Current assignee: Digital Kienzle Computersysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1989-01-05
Also published as: SE8104364L; FR2487099A1; FR2487099B1; GB2080593B; ATA283281A; AT382256B; SE443060B; DE3026848A1; GB2080593A

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung zur Kon trolle der Anschlüsse von LCD-Anzeigen und der zugehörigen Segmenttreiberstufen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei 7-Segment-Anzeige-Einrichtungen ist es in vielen Fällen nicht kontrollierbar, ob eine Datenanzeige richtig oder falsch ist. Sicherlich gibt es eine Auswahl von Segmenten, bei deren Ausfall eine verstümmelte Ziffer zur Anzeige ge langt, so daß in solchen Fällen visuell eine fehlerhafte Funktion erkennbar wird. Abgesehen von den erkennbaren Fehl anzeigen können jedoch durch zusätzliche oder fehlende Ak tivierung eines Segments Ziffernbilder entstehen, die von der ursprünglich initiierten Wertstellung, beispielsweise von Meßdaten, beträchtlich abweichen und so über das Display eine fehlerhafte Anzeige liefern, die jedoch als Falschanzei ge nicht erkennbar ist.

Ein fehlerhaftes Verhalten in bezug auf die Steuerung eines oder mehrerer Segmente ergibt nicht nur ein falsches Ziffern bild, es ist vielmehr eine derart fehlerhafte Anzeige absolut nicht zulässig, wenn es sich um einen Anwendungsfall wie bei spielsweise die Anzeige eines Preises beim Verkauf einer Wa re handelt. In einem derartigen Zusammenhang sind gesetzlich verankerte Forderungen gestellt, nach denen eine Fehlfunktion in der Anzeige nicht unentdeckt bleiben darf.

Eine Anordnung zur Auslösung eines Warnsignales bei fehler hafter Wirkungsweise von 7-Segment-Anzeigeeinheiten ist bei spielsweise durch das U. S. Patent 39 43 500 bekanntgeworden. Die in der genannten Schrift gezeigte Einrichtung bezieht sich auf eine 7-Segment-Anzeige für die Mengen- und Preisda ten an einer Treibstoffabgabestelle. Der Aufwand für die Er zeugung eines Warnsignales ist bei der gezeigten Lösung ganz erheblich. Es lassen sich mit der bekannten Anordnung auch vor allem nur bei den aktiven Displays, das sind im wesentli chen Anzeigeelemente mit Eigenlichterzeugung, wie z. B. Leuchtdioden-Displays, durch Messung von Strömung in der Seg mentansteuerleitung auswertbare Signale ableiten. Aus diesem Grunde ist auch von vornherein die bekannte Methode der Feh lersignalerzeugung nicht für die Kontrolle von Flüssigkri stallanzeigen (LCD) anwendbar. Bei den als passive Displays bezeichneten LCD-Elementen erfolgt die Zeichenbildung durch Modulation von Fremdlicht in einer nematischen, kristallinen Substanz infolge der Anlegung eines äußeren elektrischen Fel des. Als vorteilhaft bezeichnet wird allgemein die sehr ge ringe Stromaufnahme der Flüssigkristallanzeigen. Dies hat aber zur Folge, daß eine Segmentkontrolle über die Messung der Segmentströme nach der bekannten Methode zu keinem brauchbaren Ergebnis führt.

Es sind Überwachungsschaltungen für Flüssigkristallanzeigen bekannt aus der DE-OS 29 51 584 und der EP-OS 6 996, wobei an die Segment-Elektroden außer der Steuerleitung noch eine Prüfleitung angeschlossen ist. Bei beiden Einrichtungen wird unmittelbar ein Signal auf der Steuerleitung von der Prüfleitung übernommen und durch einen Komparator verglichen, wobei bei Nichtübereinstimmung ein Fehlersignal erzeugt oder die Anzeige dunkelgesteuert wird. Die Überprüfung erfolgt hierbei in der Ansteuerungsphase der Segmente.

In einer anderen Überwachungsschaltung gemäß der Wo-OS 80/00 038 wird das eigenkapazitive Verhalten von Segmenten bei Flüssigkristallanzeigen geprüft. Hierzu ist in jeder Zuleitung zu den Segmenten ein Hilfswiderstand eingesetzt. Zwischen letzterem und dem entsprechend ange steuerten Segment wird also direkt der Ansteuerleitung bei angelegtem Ansteuerungssignal ein Kontrollsignal entnommen und überprüft. Eine zeitlich von der Ansteuerung abgesetzte Kontrolle über gesonderte Schaltelemente findet dabei nicht statt.

Analysiert man die möglichen Fehlerursachen an Flüssigkri stallanzeigen, dann stellt man fest, daß Fehler am Bauteil, Glasbruch, Alterung, undichte Mediumzellen und dergl. sich dahingehend äußern, daß durch derartige schadhaften Erschei nungen immer alle Segmente eines Anzeigeelementes betroffen sind, d. h. ein solcher Fehler tritt optisch sichtbar in Er scheinung.

Bei den augenscheinlich nicht erkennbaren Anzeigefehlern da gegen liegt die Fehlerursache fast ausschließlich im Bereich der Ansteuerung und Signalübertragung. Die Ursachen, die da bei zu einer verfälschten Anzeige führen können, liegen z. B. in einem innerlich defekten Ansteuerungsbaustein, in schad haften Leiterbahnen, insbesondere Ausfall einzelner Ansteuer leitungen, in fehlerhafter Kontaktierung zum Anzeigebaustein oder dergl. Insbesondere die zuletzt genannten Fehlerquellen führen zu den optisch nicht wahrnehmbaren Fehlanzeigen. Es ist daher insbesondere im Rahmen einer behördlichen Zulassung von eichfähigen Geräten, wie z. B. Taxametern, Geld- und Li terzählern, Fernübertragungsanlagen usw. als praktische An wendungsfälle, eine unabdingbare Forderung, die augenschein lich nicht wahrnehmbaren Fehlanzeigen zu überwachen bzw. zu melden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Überwachungs schaltung zur Kontrolle von LCD-Anschlüssen und den zugehöri gen Segmenttreiberstufen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches angezeigten Art zu schaffen, durch die eine im Mul tiplex-Verfahren betreibbare Anzeige bzw. deren einzelne Seg mente, Anschlüsse, Zuleitungen und Treiberelemente automatisch oder anwählbar mit möglichst geringem Aufwand kontrollierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Maßnahmen.

In einer bevorzugten Ausbildungsform führen Ladestromschleife und Entladestromschleife für den Prüfkondensator über eine für alle Segmenttreiber gleiche Betriebsspannungsversorgung und in einer für alle zur Prüfung ansteuerbaren Segmentan schlüsse gleichen Entladestromschleife ist ein Widerstand vor gesehen, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meßbar ist.

Auf vorteilhafte Weise kann mit der vorgeschlagenen Anordnung die Treiberschaltung als reguläre LCD-Ansteuerung und zusätz lich auch als Entkopplungsschaltung im Prüffall angewendet werden. Das zur Ableitung eines Prüfsignals bei der Kontrolle eingesetzte Prüfhilfsmittel, hier gemäß dem Vorschlag der Er findung ein Prüfkondensator, kann ohne nachteilige Auswirkung im Ansteuerzyklus belassen werden, da durch eine zeitliche Abgrenzung des Prüfvorganges der Ansteuerungszyklus nicht ge stört wird. Der Prüfvorgang wird unabhängig von der normalen Ansteuerung der Segmente gesondert initiiert, beispielsweise durch eine zeitabhängige Steuerung alle 10 Sek. oder manuell über eine Tastenbetätigung oder aber über geeignete Vorgänge in der Ansteuerlogik. Ein Prüfzyklus läuft in einer Folge von fünf Schritten ab und ist vorteilhafterweise über einen Mikro prozessor steuerbar. Zur Verwirklichung der Prüfschaltung sind Standard-Bauelemente, z. B. handelsübliche CMOS-Schieberegister oder Latches, verwendbar. Die Schaltungsanordnung gestattet eine auswählbare Prüfung einzelner Segmente bzw. deren An schlüsse, Zuleitungen und Treiberelemente. Aufgrund einer gleichzeitigen Verwendung der Ansteuerungsbausteine für die Prüfschaltung reduziert sich der Aufwand erheblich. Des weite ren gestaltet sich die Leiterbahnentflechtung sehr einfach in folge einer entsprechenden Anordnung der Prüfkondensatoren, die alle gemeinsam an einem Potential angelegt sind.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisiert eine Überwachungsschaltung für ein zelne im Schnitt dargestellte Segmentanschlüsse aus einer LCD-Anzeigeeinheit,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Überwachungs schaltung in der Phase der Ladung der Prüfkondensatoren,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung der Überwachungs schaltung in der Phase der Entladung eines Prüfkondensa tors im Sinne der Funktionsprüfung eines in die betref fende Stromschleife einbezogenen Segmentes.

In der Regel stehen irgendwelche Meßwerte oder Rechenergebnis se in einer für die elektronische Verarbeitung geeigneten Form an und werden schließlich in einem Anzeige-Display in Form von Dezimalzahlen lesbar dargestellt. In bekannter Weise handelt es sich meist um binärdezimal kodierte Werte, die dann über einen Decoder-Treiber über sieben Steuerleitungen, beispiels weise einer 7-Segment-Anzeigeeinheit, zugeführt werden. Durch das Aufleuchten einzelner Segmente in entsprechender Konfigu ration lassen sich die Ziffern von "0" bis "9" innerhalb einer Dezimalen darstellen. In Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer An steuerung der Segmente einer Flüssigkristallanzeige (LCD) 1 vereinfacht dargestellt. In einem Teilschnitt sind von der Flüssigkristallanzeige 1 auf einer Glasplatte 2 Leiterbahnen 3 zur Kontaktierung jeweils eines Segments des Anzeigebausteins angezeigt. Die Leiterbahnen 3 werden über beispielsweise einen Schichtgummitverbinder 4 oder einen ähnlich gearteten Interkon nektor mit wenigstens zwei getrennten Leiterbahnen 5, 6 einer Leiterplatte 15, die gleichzeitig Trägerelement sein kann, leitend verbunden. Die Leiterbahn 3, die man gewöhnlich auch als Segmentelektrode bezeichnet, ist demnach über eine so be zeichnete erste Leiterbahn 5 direkt über eine Steuerleitung 7 mit einer Treiberschaltung eines Ansteuerungsbausteins 8 ver bindbar. Es sind bekanntlich sieben Steuerleitungen 7 erfor derlich, um über die Aktivierung der sieben Segmente eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes mittels der Kombination der ausgewählten Segmente die Ziffernbilder von "0" bis "9" darzu stellen. Gleichzeitig wird über eine zweite Leiterbahn 6 die Leiterbahn 3 jedes Segmentes zusätzlich kontaktiert und so eine für jede Segmentansteuerung eigene Stromschleife i ge bildet. In jeder Stromschleife i schließlich ist ein Prüfkon densator 9 vorgesehen, der jeweils bei der Ansteuerung des in die Stromschleife i einbezogenen Segmentes über den Ansteu erungsbaustein 8 im Multiplex-Verfahren geladen und entladen wird. Die Prüfkondensatoren 9 liegen alle gemeinsam an einem Potential V' _SS. Wie weiter aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, führen eine aufgrund ihrer Funktionsweise so bezeichnete La destromschleife i _L und eine Entladestromschleife i _E über eine für alle Segmenttreiber gleiche Betriebsspannungsversorgung V _SS, V' _SS. In einem für alle zur Prüfung ansteuerbaren Seg mentanschlüsse 11 gleichen Teil der Entladestromschleife i _E ist ein Widerstand 10 vorgesehen, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meßbar ist. Als Seg mentanschluß 11 zu verstehen ist hier zusammenhängend die leitende Verbindung bestehend aus der ersten Leiterbahn 5, über den Schichtgummiverbinder 4, die Segment-Leiterbahn bzw. Elektrode 3, über den Schichtgummiverbinder 4 zur zweiten Lei terbahn 6. Der Segmentanschluß 11 ist in den Fig. 2 und 3 in Form einer Ersatzschaltung vereinfacht dargestellt.

In Fig. 2 sind schematisiert die Zusammenhänge der Überwa chungsschaltung in der Phase der Ladung der Prüfkondensatoren 9 angezeigt. Wie daraus hervorgeht, werden als Ansteuerungs baustein 8 CMOS-Elemente verwendet, die gemäß dem Vorschlag neben der Ansteuerung gleichzeitig als Prüfschaltungselemente benutzt werden, wodurch sich der Aufwand für eine Überwachungs schaltung beträchtlich reduziert. Die Vorgänge einer Prüfung der Funktion der Segmentanschlüsse 11 lassen sich in eine Fol ge von fünf Schritten gliedern, deren Ablaufsteuerung durch einen nicht näher erläuterten µ-Prozessor 16 realisierbar ist. Die Ladung aller Prüfkondensatoren 9 erfolgt in einem ersten Schritt, wie in Fig. 2 angezeigt ist, durch Schalten aller Treiber-CMOS-Transistoren 12 nach V _DD. In der Folge wird als zweiter Schritt ein zur Prüfung ausgewählter Segmentanschluß 11/1 (siehe Fig. 3) nach V _SS geschaltet. Der in der betreffen den Stromschleife i _E liegende Prüfkondensator 9/1 entlädt sich über den nach V _SS geschalteten CMOS-Transistor 13 über eine gemeinsame Leitung 14 nach V _SS und schließlich über den Wider stand 10 nach V' _SS. Infolge der Entladung des Prüfkondensa tors 9 fließt bei intakter Entladestromschleife i _E ein nach einer e-Funktion abklingender Strom in der betreffenden Ent ladestromschleife i _E. Der Entladestrom verursacht gemäß dem dritten Schritt des Prüfungsablaufes einen innerhalb der Ab klingzeit entsprechend verlaufenden Spannungsabfall am Wider stand 10. Dieser Spannungsabfall gilt als Kontrollkriterium und ist in dieser Eigenschaft auf zulässige Amplitude inner halb der Abklingzeit überprüfbar. Auf einfache Weise ist eine Kontrolle durchführbar, beispielsweise über einen Transistor in Emitterschaltung. In dieser Phase der Prüfung wird einmal die Kontaktierung im Hinblick auf korrekte Funktionsweise, zum anderen aber auch gleichzeitig der Prüfkondensator auf fehlerfreie Wirkung hin kontrolliert.

In einem nächsten Schritt 4 nach Ablauf der Abklingzeit des Kondensator-Entladestromes erfolgt erneut eine Kontrolle des Spannungsabfalls am Widerstand 10. Liegt nämlich z. B. ein Segmentkurzschluß zwischen den Segmenten 11 und 11/1 (siehe Fig. 3) vor, so führt ein derartiger Zustand zu einem irre gulären statischen Spannungsabfall am Widerstand 10, durch wel chen wiederum ein Signal zur Fehlererkennung angezeigt ist. Aufgrund einer Kurzschlußverbindung zwischen den Segmenten 11 und 11/1 nämlich liegt die Entladestromschleife i _E gleichzei tig an statisch positiver Spannung über die Verbindung zu dem durchgeschalteten Treiber-CMOS-Transistor 12 des benachbarten kurzgeschlossenen Segmentes 11 an. Es fließt dann über die ge mäß Fig. 3 für den Kurzschlußfall angedeutete Stromschleife i _K ein Strom, der am Widerstand 10 den statischen Spannungsabfall für diese definierte Fehlererkennung verursacht.

Der fünfte Schritt schließlich in der Prüfablaufsteuerung be steht darin, daß der geprüfte Segmentanschluß 11/1 gemäß dem Bei spiel nach Fig. 3 wieder nach V _DD geschaltet wird. Dies dient dem Zweck, daß bei fortgesetzter Prüfung der anderen Segment anschlüsse 11 keine Parallelschaltung von Prüfkondensatoren 9 auftritt. Durch die Verwendung von CMOS-Elementen zur Ansteu erung und Prüfung verfügt man mit den Feldeffekt-Transistoren 12, 13 über nahezu ideale Schalterelemente für die verhältnis mäßig geringen Ströme. In der Ausbildungsform als Standard- CMOS-Bausteine ist auch die Möglichkeit einer Einzelanwahl eines Transistorpaares 12, 13 gegeben.

Claims

1. Überwachungsschaltung zur Kontrolle von LCD-Anzeigen und der zugehörigen Segmenttreiberstufen einer Ansteuer logik mit beispielsweise über Leitgummiverbinder (Interkonnektoren) über wenigstens zwei getrennte Leiter bahnen gesplittet kontaktierten Segmentelektroden, wobei jede Segmentelektrode über eine Verbindung über eine erste Leiterbahn direkt mit einer Treiberschaltung zur regulären Ansteuerung verbunden ist und gleichzeitig über eine zweite Leiterbahn eine für jede Segmentansteuerung eigene Strom schleife gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder Stromschleife (i) ein Prüfkondensator (9) vor gesehen ist, der bei der Ansteuerung des in die Stromschlei fe (i) einbezogenen Segmentes (11) über den Ansteuerbaustein (8) im Multiplexverfahren geladen und entladen wird,
daß eine Ladestromschleife (i _L) und eine Entladestromschlei fe (i _E) für den Prüfkondensator (9) über eine für alle Seg menttreiber gleiche Betriebsspannungsversorgung (V _SS, V' _SS) führen und
daß in einem für alle zur Prüfung ansteuerbaren Segment anschlüsse (11) gleichen Zweig der Entladestromschleifen (i _E) ein Widerstand (10) vorgesehen ist, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meß bar ist.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschleife (1) mit dem Prüfkondensator (9) zur regulären LCD-Segmentansteuerung Bestandteil der Ansteuer logik (8, 16) ist und über diese umsteuerbar und für den Prüffall in eine Entkopplungsschaltung verwandelbar ist.

3. Überwachungsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfvorgang über die Entkopplungsschaltung zeitlich getrennt von der normalen Segmentansteuerung initiiert ist.

4. Überwachungsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung eines schrittweisen Ablaufs eines Prüfvorganges ein Mikroprozessor (16) vorgesehen ist.

5. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ladeschaltung aller Prüfkodensatoren (9) über eine Schaltung aller Treiber-CMOS-Transistoren (12) an die statisch positive Betriebsspannung (V _DD).

6. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Schaltung eines zur Prüfung ausgewählten Segmentanschlusses (11/1) über einen Treiber-CMOS-Transistor (13) und über den Widerstand (10) an die sta tisch negative Betriebsspannung (V′ _SS), wobei sich ein in der Entladestromschleife (i _E) liegender Prüfkondensator (9/1) entlädt.

7. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kontrolle des innerhalb der Abklingzeit verlaufenden Spannungsabfalls am Widerstand (10).

8. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Prüfphase darin besteht, daß außer halb der Abklingzeit des Entladestromes des Prüfkondensa tors (9/1) eine weitere Kontrolle eines Spannungsabfalls am Widerstand (10) vorgesehen ist, durch die bei einem meßbaren statischen Spannungsabfall am Widerstand (10) ein weiteres Signal zur Fehlererkennung angezeigt ist.

9. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Rückschaltung eines geprüften Segmentanschlusses (11/1) an die statisch positive Betriebsspannung (V _DD) vor einer nachfolgenden Prüfung eines weiteren Segment anschlusses (11).