DE3101987A1 - Anzeigeeinrichtung mit einem anzeigeteil - Google Patents

Anzeigeeinrichtung mit einem anzeigeteil

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DE3101987A1
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DE19813101987
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Seigo Togashi
Akira Tsuzuki
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Description

U !PATENTANWÄLTE
A. GRUNECKER
H. KINKELDEY
Dn-INQ
W. STOCKMAIR
OH ■ INO · ΑΛ ICALTECH)
K. SCHUMANN
IM. BER NAT. OPL-PHYS
P. H. JAKOB
1 »PL ING
G. BEZOLD
□PI PSl NW ■ DlPL-CHEM
8 MÜNCHEN 22
MAXlMlLlANeTRASSK 48
Citizen Watch Co., Ltd. 1-1, 2-chome, Nishishinjufcu, Shinjuku-ku,
Tokio / Japan
P 15894
22· Januar 1981
Anzeigeeinrichtung mit einem Anzeigeteil
130048/0611
Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Anzeigeeinrichtung in Matrixform, bei der ein Schalterelement auf dem Anzeigefeld für jedes der Anzeigeelemente vorgesehen ist.
Gegenwärtig werden verschiedene Arten von Festkörper-Anzeigeeinrichtungen bei vielen elektronischen Geräten in großem Umfang benutzt. Solche Anzeigeeinrichtungen benutzen gewöhnlich Flüssigkristalle mit elektro-optischen Wirkungen oder andere elektrooptische Wirkungen einschließlich der Elektro-Farbgebung oder der Elektrolumineszenz und sie sind infolge ihrer Vorteile, wie Kompaktheit, niedrigem Leistungsverbrauch und geringem Gewicht, besonders bei elektronischen Uhren, Taschenrechnern und ähnlicher Geräten geeignet. Zukünftig wird der Anwendungsbereich solcher Anzeigeeinrichtungen weiter ausgedehnt, wie z.B. auf tragbare Miniaturfernsehempfänger, Computer-Peripheriegeräte und dergleichen. Bei Geräten, wie Fernsehempfängern, ist eine hohe Anzeigeelementdichte erforderlich. In diesem Fall wird gewöhnlich eine Anzeigeanordnung in Matrixform gewählt, um die Anzahl der Zwischenverbindungsleitungen zwischen dem Anzeigefeld und der j Schaltung so gering wie möglich zu machen, die die Anzeigeelemen-f te speist, d.h. die periphere Schaltung. Bei einer solchen Anzeigeeinrichtung werden die Anzeigeelemente mit Hilfe von mehreren Zeilen- und Spaltenelektroden ausgewählt und gespeist. Es wurde jedoch festgestellt, daß der Pegel der durch Nebensprechen bedingten Interferenz bei einer einfachen Matrixanzeige z.B. mit Flüssigkristallen zu hoch ist, um die Verwendung einer Matrixanzeige großer Abmessungen zu ermöglichen. Dadurch wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein individuelles Schalterelement für jedes der Anzeigeelemente vorgesehen ist. Dieses Verfahren, das eine scheinbare Beseitigung des Nebensprechens ermöglicht, wird hier als Verfahren mit eingebautem Schalterelement bezeichnet und wurde zuerst von B.J.Leichner et al vorgeschlagen (Proc. IEEE, Band 59, Nov. 1971, Seiten 1566 bis 1599).
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Theoretisch sollte eine solche Anzeigeeinrichtung einen Wirkungsj· grad haben, der dem vergleichbar ist, der mit einer Kathodenstrahlröhrenanzeige erreicht wird, während sie gleichzeitig die Vorteile eines niedrigen Leistungsverbrauchs und der Möglichkeit des Betriebs mit niedrigen Pegeln der Speisespannung hat. Es wurde jedoch festgestellt, daß in der Praxis dieser Wirkungsgrad mit den bisherigen Anzeigeeinrichtungen mit eingebautem Schalterelement infolge verschiedener Nachteile nicht erreicht werden konnte. Einer dieser Nachteile ist der, daß die Anzeigeelemente einen endlichen Widerstand haben, wodurch und auch infolge des Leckwiderstandes der mit den Anzeigeelementen verbünde nen Schalterelemente die Inhalte der Anzeigeelemente allmählich verschlechtert werden, d.h., die Ladung die in dem Anzeigeelement aufgebaut wird, wenn Anzeigedaten eingeschrieben werden, entlädt sich allmählich. Daher müssen die Anzeigedaten periodisch und wiederholt kontinuierlich erneut eingeschrieben werden. Wenn die Anzeigedaten von einer äußeren Quelle nicht kontinuierlich erhältlich sind, bedeutet dieses, daß eine Art Speichereinrichtung erforderlich ist, um die Anzeigedaten zu speichern, d.h., ein Speicher, dessen Kapazität mindestens so groß wie die Anzahl der Anzeigeelemente ist. Im Falle einer Anzeige hoher Dichte bedeutet dieses Erfordernis einen schwerwiegenden Nachteil. Ein weiterer Nachteil, der sich aus dem Erfordernis des wiederholten Einschreibens der Anzeigedaten in die Anzeigeelemente ergibt, ist der, daß, da die Verschlechterung der Anzeigeinhalte mit einer hohen Geschwindigkeit auftritt, die Daten ziemlich schnell erneut eingeschrieben werden müssen. Da die Anzeigedaten gewöhnlich von einer äußeren Quelle oder von einem internen Speicher in serieller Form übertragen werden, um eingeschrieben zu werden muß eine Einrichtung zur Serien-Parallel-Umformung vorgesehen werden, um diese Daten der Anzeigematrix zuzuführen, so daß auch diese Schaltung zur Serien-Parallel-Umformung Bauelemente enthalten muß, die mit einer hohen Schaltgeschwindigkeit arbeiten. Das bedeutet, daß eine erhebliche Leistungsmenge in einer solchen Schaltung verbraucht wird, und daß der für die Bauelemente
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erforderliche Raumbedarf erheblich ist. Da es schwierig ist, Dünnfilm-Halbleitereinrichtungen zu bilden, die mit hohen Schaltgeschwindigkeiten arbeiten, kann eine solche Schaltung für die Serien-ParalIeI-Umformung nicht auf dem Anzeigefeld selbst in der gleichen Weise vorgesehen werden, wie die Schalterelemente der Anzeigeelemente.
Ein weiterer Nachteil dieser herkömmlichen Anzeigeeinrichtungen ist der, daß die anzuzeigenden Daten nur eingeschrieben werden können, die Inhalte der Anzeige jedoch nicht ausgelesen werden können.
Die verschiedenen Nachteile der bisherigen Anzeigeeinrichtungen in Matrixform mit eingebauten Schalterelementen werden durch eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung beseitigt. Die Wiederherstellung der Inhalte der Anzeigeelemente wird periodisch und selbsttätig aufgrund der Inhalte selbst und nicht aufgrund von extern gespeicherten Daten ausgeführt. Daher muß keine Speicherschaltung oder eine Schaltung für die Serien-ParalIeI Umformung, die mit hohen Schaltgeschwindigkeiten arbeitet, vorgesehen werden. Der Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung kann daher verglichen mit den herkömmlichen Einrichtungen vereinfacht werden, und die Größe sowie der Leistungs| verbrauch können vermindert werden. Außerdem können Daten aus den Anzeigeelementen der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung sowohl ausgelesen als auch eingeschrieben werden. Die Anzeigeelemente können daher als Datenspeicherelemente benutzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, Daten in die Anzeigeeinrichtung mit Hilfe eines Lichtstiftes oder einer anderen geeigneten Lichtquelle an dem Anzeigefeld in gleicher Weise wie bei einer Kathodenstrahl röhren-Anzeigeeinrichtung eingeschrieben werden , die die Möglichkeit der Dateneingabe mit einem Lichtstift hat.
Erfindungsgemäß wird eine Anzeigeeinrichtung mit einem Anzeigeteil geschaffen, der mehrere Zeilen- und mehrere Spaltenelektro
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den in Form einer Matrix aufweist, sowie mit einem Schalterelement, das von einer der Zeilenelektroden gesteuert ist, die an jeder Schnittstelle der Zeilen- und Spaltenelektroden ange- j ordnet ist, einem Anzeigeelement mit einer Anzeigeelektrode, i die über eines der Schalterelemente mit einer der Spaltenelektroj den an jeder Schnittstelle der Zeilen- und Spaltenelektroden verbunden ist, einer Zeilentreiberschaltung zum Zuführen von Zeilentreibersignalen an die Zeilenelektroden und einer Reihentreiberschaltung zum Zuführen von Anzeigedatensignalen an die Spaltenelektroden. Diese Anzeigeeinrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch eine Erfassungsschaltung zum Erfassen der Inhalte jedes der Anzeigeelemente und zum Erzeugen eines diese angebenden Ausgangssignals und durch eine auf die Ausgangs signale der Erfassungsschaitung ansprechende Erneuerungsschaltung zum erneuten Speichern der Inhalte der Anzeigeelemente auf einen Wert, der nach Maßgabe der Erfassung von der Erfassungseinrichtung bestimmt wird.
Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung hält also eine Anzeigeeinrichtung der Festkörper-Matrix-Bauart, wie eine Flüssigkristall -Anzeigeeinrichtung, Anzeigedaten über eine unbegrenzte Zeitdauer fest, nachdem diese Daten in die Anzeige eingeschrieben wurden, ohne daß die Anzeigedaten periodisch erneut eingeschrieben werden müssen, um die Verschlechterung infolge von Leckströmen zu kompensieren. Außerdem können die Anzeigedaten, falls erforderlich, erneut ausgelesen werden, so daß die Anzeigeeinrichtung auch als ein Speicher benutzt werden kann. Eine solche Anzeigeeinrichtung kann auch zur Dateneingabe benutzt werden, indem Daten durch Zuführung von Licht an die Anzeigefläche z.B. durch Verwendung eines Lichtstiftes, eingeschrieben werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt: !
Figur 1 einen teilweisen Stromlaufplan des Anzeigeteils einer : Anzeigeeinrichtung der Bauart mit eingebautem Schalter- I
element, j
Figur 2 ein Gesamtblockschaltbild einer Anzeigeeinrichtung der j Bauart mit eingebautem Schalterelement herkömmlicher Art,
Figur 3 ein Gesamtblockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung,
Figur 4 einen Stromlaufplan von Teilen der Einrichtung der Figur 3, der den Aufbau einer Erfassungs/Erneuerungsschaltung zeigt,und
Figur 5 einen Stromlaufplan einer Decoderschaltung, die als eine Zeilen- oder Spalten-Decoderschaltung bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 benutzt werden kann.
Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Bevor ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung erläutert wird, sollen kurz die prinzipiellen Merkmale einer Anzeigeeinrichtung der Bauart mit eingebautem Schalterelement beschrieben werden. In Figur 1 ist ein Teil eines Strom-l· laufplans des Anzeigeteils, d.h. der Matrixanordnung der Anzeigeelemente und der Schalterelemente, einer solchen Anzeigeeinrichtung gezeigt. Hier weist der Anzeigeteil mehrere Zeilenelektroden 12 (Y1 Ym) und mehrere Spaltenelektroden 10
(X1 Xn) auf, die in Matrixform angeordnet sind. Neben jedem
Schnittpunkt dieser Zeilen- und Spaltenelektroden ist ein Schal+ terelement, das in Figur 1 mit S bezeichnet ist, und ein Anzei-
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geelement LC vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Schalterelemente als z.B. Dünnfilm-Feldeffekttransistoren aufweisende Elemente angesehen werden, wobei die Gate-Elektrode D eines jeden Schalterelementes in einer Zeile dieser Elektroden mit einer der Zeilenelektroden 12, wie Y1, verbunden ist. Jedes Anzeigeelement LC weist einen Bereich eines Flüssigkristalls auf, unter der Annahme, daß die Anzeige mit Flüssigkristallen aufgebaut ist, das zwischen einer Anzeigeelektrode T, die auf einem der Substrate des Anzeigefeldes gebildet ist, und einer Bezugselektrode Z enthalten ist, die gewöhnlich eben ist und auf dem gegenüberliegenden Substrat des Anzeigefeldes gebildet ist. Die Bezugselektrode Z wird auf einem Bezugspotential, wie 0 Volt gehalten. Die Anzeigeinformation wird in Form einer Potentialdifferenz zwischen der Anzeigeelektrode und der Bezugselektrode eines Anzeigeelementes gespeichert und wird während einer bestimmten Zeitdauer infolge der Kapapzität des Anzeigeelementes und der Isolation festgehalten, die durch jedes Schalterelement in seinem gesperrten Zustand gegeben ist. Falls erforderlich, kann eine zusätzliche Kapazität jedem Anzeigeelement hinzugefügt werden, wie sie mit C* bezeichnet ist. Um die Anzeigedaten einzuschreiben, werden die Zeilenelektroden nacheinander mit einem Zeilentreibersignal abgetastet, so daß jede Zeile der Schalterelemente nacheinander in den leitenden Zustand während eines bestimmten Zeitintervall versetzt wird. Während dieses Zeitintervall werden die Anzeigedaten, die in eine bestimmte Zeile der Anzeigeelemente eingeschrieben werden sollen, an die Spalten elektroden 10 gegeben, wenn die Schalterelemente dieser Zeile sich im leitenden Zustand befinden.
In Figur 2 ist ein Gesamtblockschaltbild einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung gezeigt, die von der in Figur 1 gezeigten Bauart mit eingebautem Schalterelement ist. Hier bezeichnet 14 den in Figur 1 gezeigten Anzeigeteil, 1 bezeichnet eine Zeilentreiberschal tung und 22 eine Steuerschaltung. Eine Zeilenelektro
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den-Treiberschaltung 18 dient zur Erzeugung von Abtastsignalen, um nacheinander die Zeilen der Anzeigeelemente in der zuvor beschriebenen Weise in Abhängigkeit von Steuersignalen 32 abzutasten, die von der Steuerschaltung 22 zugeführt werden. Die Reihenelektroden-Treiberschaltung 18 kann z.B. Schieberegister umfassen. Eine Spaltenelektroden-Treiberschaltung 20 dient zur Verteilung der Anzeigedatensignale, die mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet sind und von der Steuerschaltung 22 unter Befehl der Steuersignale 28, die ebenfalls von der Steuerschaltung 22 zugeführt werden, zugeführt sind.
Gewöhnlich werden Anzeigedatensignale 30 in serieller Form zugeführt, so daß die Spaltenelektroden-Treiberschaltung 20 eine Serien-Parallel-Umformung vornehmen muß. Diese Schaltung weist gewöhnlich Schieberegister, Verriegelungsschaltungen und dergleichen auf. Die Steuerschaltung 22 verarbeitet verschiedene Arten von Daten, wie von einer externen Quelle eingegebene Anzeigedaten, die mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet sind, in einer Speicherschaltung 24 gespeicherte Anzeigedaten wie auch Taktsignale und dergleichen, die innerhalb der Steuerschaltung
erzeugt werden. j
Es ist ein besonderes Merkmal einer Anzeigeeinrichtung der Bau- | art mit eingebautem Schalterelement, das die von den Schalter- j elementen S bewirkte Isolation so wirkt, daß die Interferenz durch Nebensprechen fast vollständig beseitigt wird. Bei herkömmlichen AusfUhrungsbeispielen dieser Anzeigeeinrichtungen traten jedoch verschiedene ernste Probleme auf. Eines der größten dieser Probleme ist das, daß, da jedes Anzeigeelement einen nur endlichen Widerstand hat, Leckströme durch diese Elemente fließen und auch bis zu einem bestimmten Ausmaß durch die Schal j terelemente S, wodurch die Anzeigedateninhalte, d.h. die Poten-, tialdifferenz, auf die jede Anzeigeelektrode des Schalterele- j ments aufgeladen ist, sich kontinuierlich verschlechtern. Daher müssen die Anzeigeinhalte wiederholt erneuert werden. Bisher
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wurde dieses durch Speichern der Anzeigedaten in einem Speicher 24 und durch wiederholtes Einschreiben dieser Anzeigedaten in die Anzeigeelemente aufgrund einer regelmäßigen Zeitbasis vorgenommen. Dieses Einschreiben von Daten muß unabhängig ddvon ausgeführt werden, ob irgendeine Änderung in den Anzeigeinhalten vorgenommen werden soll, so daß eine Speicherschaltung !24 erforderlich ist, wenn nicht die Anzeigedaten kontinuierlich von irgendeiner äußeren Quelle erhältlich sind. Die erforderliche Speicherkapazität kann dabei erheblich sein. Wenn z.B. der Anzeigeteil 500 χ 500 Elemente hat, so muß der Speicher 24 eine Kapazität von 250 Kilobits haben. Außerdem müssen, wie zuvor erwähnt wurde, die gespeicherten Daten von der seriellen in die parallele Form mit hoher Geschwindigkeit geändert werden, so daß die Elemente, die diese Serien-Parallel-Umformung ausführen, mit hohen Schaltgeschwindigkeiten arbeiten müssen. Die; von diesen Schaltungen verbrauchte Leistung ist daher erheblich, und es muß auch eine große Schaltungsfläche zu diesem Zweck vorgesehen werden. Daher ist eine solche herkömmliche Einrichtung zur Verwendung in einem kompakten oder tragbaren Gerät nicht geeignet.
Mit einer solchen herkömmlichen Anzeigeeinrichtung können Anzeigedaten nur in die Anzeigeelemente eingeschrieben werden. Bei der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung können, wie später erläutert wird, Daten in einen Anzeigeteil sowohl eingeschrieben als auch aus diesem ausgelesen werden.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung als Blockschaltbild gezeigt. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet wieder den Anzeigeteil, der gewöhnlich den in Figur 1 gezeigten Aufbau hat, d.h. einen Aufbau mit eingebautem Schalterelement hat. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Zeilentreiber/Decoder-Schaltung, das Bezugszeichen 34 bezeichnet einen Erfassungs/Erneuerungs-Schaltungsblock , der mehrere Erfassungs/Erneuerungsschaltungen aufweist, die jeweils mit einer Zugeordneten der Spaltenelektroden 10 verbunden sind,
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wie auch eine Decoderschaltung, wodurch jede der Spaltenelektro den individuell ausgewählt werden kann. Wie später erläutert j wird, dient jede Erfassungs/Erneuerungsschaltung zum Erneuern, d.h. zum erneuten Einspeichern der Inhalte eines jeden Anzeigeelementes auf einen Wert, der zuvor in das Element als Anzeiget daten eingeschrieben wurde, wobei dieses Erneuern oder Wiedergewinnen aufgrund der Erfassung der augenblicklichen Inhalte eines jeden Anzeigeelementes ausgeführt wird. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Verteilerschaltung, die zum Zuführen von Anzeigedatensignalen 38 von einer Steuerschaltung 22 zu den Spaltenelektroden 10 des Anzeigeteils dient, wenn Daten in den Anzeigeteil 14 eingeschrieben werden sollen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Anzeigedaten über die Erfassungs/ Erneuerungsschaltungen 34'eingeschrieben. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, die Anzeigedaten über einen Pfad einzuschreiben, der die Erfassungs/Erneuerungsschaltungen umgeht.
Die Verteilerschaltung 36 dient auch zur übertragung der In- ;
halte des Anzeigeteils 14, die mit Hilfe von Erfassungsver- j
stärkern in den Erfassungs/Erneuerungsschaltungen 34 erfaßt j
werden, an eine Steuerschaltung 22. Dieses wird bei einer j
später beschriebenen Auslesebetriebsweise durchgeführt. Diese : zum Auslesen und Einschreiben übertragenen Daten sind mit
42 bezeichnet. Die Arbeitsweise der Erfassungs/Erneuerungs- ! schaltungen wird mit Hilfe von Steuersignalen 44 von der
Steuerschaltung 22 gesteuert. i
In Figur 4 ist ein Stromlaufplan einer der Erfassungs/Erneue- ! rungsschaltungen im Schaltungsblock 34 der Figur 3 gezeigt,
die mit 35 bezeichnet ist. 37 bezeichnet einen Teil des Ver- \ teilerschaltungsblocks 36 der Figur 3, der mit der Erfassungs/ Erneuerungsschaltung 35 verbunden ist. Die Spaltenelektrode, j mit der die Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35 verbunden ist, ι ist mit X. bezeichnet, während die Wahl der Spalte Xi mit HiI-: fe von SpaltenauswahlSignalen durchgeführt wird, die an eine i
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Leitung X1-* von einer Spaltendecoderschaltung zugeführt werden, die später beschrieben wird. Eine typische Zeilenelektrode Y. schneidet sich mit der Spaltenelektrode X-, und ein Schalterelement S ist an dem Schnittpunkt von X. und Y. vorgesehen. Das Schalterelement S ist mit einem Anzeigeelement LC verbunden, das eine Gesamtkapazität von C. + C* hat, wobei C* eine hinzugefügte Kapazität ist, die vorgesehen sein kann, wenn dieses erforderlich ist. Die Zeilenelektrode Y. ist auch mit einer Decoderschaltung innerhalb der Treiber/Decoderschaltung 33 der Figur 3 verbunden, und kann daher individuell ausgewählt werden, wenn dieses erforderlich ist. Cs bezeichnet die Streukapazität, die der Spaltenelektrode X. zugeordnet ist und geladen sowie entladen werden muß, wenn Einschreiboperationen ausgeführt werden.
Die Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35 basiert auf einer aus zwei Invertern 52 und 54 bestehenden Verriegelungsschaltung. Elektronische Schalter, die allgemein als übertragungsglieder bezeichnet sind, sind mit den Bezugszeichen 56 und 58 versehen. Diese sind vorgesehen, um den Wirkungsgrad des Erfassungsvorganges zu verbessern. Das übertragungsglied 58 arbeitet unter Steuerung von Zeitgabesignalen, die über eine Leitung 78 von der Steuerschaltung 22 zugeführt sind, und dient zum Abtrennen der Inverter 52 und 54 von der Speisespannung auf der Leitung 76 während der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Erfassungs/ Erneuerungsvorgängen. Während dieser Intervalle spricht das übertragungsglied 56 auf ein Zeitgabesignal an, das über eine Leitung 80 von der Steuerschaltung 22 zugeführt wird, um einen Kurzschlußzustand zwischen den Anschlüssen 59 und 61 der Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35 herzustellen. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet ein übertragungsglied, das auf ein Ausgangssignal von dem Inverter 74 anspricht, um den Ausgang des Inverters 54 von dem Anschluß 61 zu trennen. Bei der Erfassungs/Erneuerungsbetriebsweise wird das Übertragungsglied 60 im leitenden Zustand gehalten, während ein weiteres übertragungsglied 62, das
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zwischen den Anschluß 61 und eine Eingabe/Ausgabe-Signalleitung 42 geschaltet ist, im gesperrten Zustand gehalten wird.
Bei der Erfassungs/Erneuerungs-Betriebsweise werden Zeilen von Schalterelementen S nacheinander in den leitenden Zustand mit Hilfe von Zeilentreibersignalen versetzt, die an die Zeilenelektroden 12 von der Zeilentreiber/Decoderschaltung 33 gegeben werden. Wenn ein solches Zeilentreibersignal an die Zeile Y.,
die in Figur 4 gezeigt ist, gegeben wird, werden die Inhalte des Anzeigeelementes LC an die Spaltenelektrode Xi gegeben. Zeit gabesignale werden dann an Leitungen 78 und 80 gegeben, so da3 die Speisung auf der Leitung 76 an die Inverter 52 und 54 der ! Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35 gegeben wird, und der Kurz- : schlußzustand, der von dem 'Übertragungsgi ied 56 hergestellt ist, wird aufgelöst. Die durch die Inverter 52 und 54 gebildete bi- I stabile Schaltung nimmt dann einen von zwei stabilen Schaltzu- ; ständen ein, wobei der jeweilige Schaltzustand von dem aus dem J Element LC ausgelesenen Anzeigeinhalt abhängt, d.h., davon ab- ; hängt, ob das Anzeigeelement sich im erregten Zustand mit einer | Potentialdifferenz zwischen der Anzeigeelektrode T und der Bezugselektrode Z oder im nicht erregten Zustand mit gleichem Potential auf der Anzeigeelektrode T und der Bezugselektrode Z befindet. Selbst wenn die Potentialdifferenz über dem Anzeigeelement bis zu einem bestimmten Maß seit dem vorhergehenden Erfassungs/Erneuerungs- oder Einschreibvorgang abgefallen ist, wird sie auf den vollen Pegel durch die Verriegelungswirkung der durch die Inverter 52 und 54 gebildeten bistabilen Schaltung erneuert. Bei der Erfassungs/Erneuerungs-Betriebsweise stellt ein periodisches Abtasten der Zeilenelektroden synchron mit der Arbeitsweise der übertragungsglieder 56 und 58 sicher, daß die in den Anzeigeelementen festgehaltenen Anzeigedateninhalte unverändert beibehalten werden, ohne daß diese Daten erneut in die Spaltenelektroden von einem Speicher oder einer äußeren Datenquelle eingeschrieben werden müssen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Erfassungs- und Erneuerungsvorgänge tatsächlich fast gleichzeitig mit Hilfe einer einzigen bistabilen Schaltung durchgeführt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, einen getrennten Erfassungsverstärker und Erneuerungsverstärker oder eine bistabile Schaltung zu benutzen, um die gleiche Funktion auszuführen, wobei das Ausgangssignal der letzteren Schaltung durch die Ausgangssignale von dem Erfassungs verstärker gesteuert wird.
Beim Auslesebetrieb wird die Spaltenelektrode X^ mit Hilfe eines Spaltenwahlsignals ausgewählt, das an die Leitung X1* gegeben wird, während die Zeile Y-. mit Hilfe eines Signals ausgewählt werden kann, das von der Decoderschaltung innerhalb der Zeilentreiber/Decoderschaltung 33" zugeführt wird, d.h., bei dieser Betriebsweise können individuelle Anzeigeelemente durch Adressie ren der Zeilen- und Spaltendecoderschaltungen ausgewählt werden. Das Spaltenwahlsignal dient zum Setzen des Übertragungsgliedes 62 in den leitenden Zustand. Zeitgabesignale werden dann an die übertragungsglieder 56 und 58 gegeben, damit die bistabile Schaltung der Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35 einen stabilen Schaltzustand einnimmt, der durch die Inhalte des ausgewählten Anzeigeelementes in der gleichen Weise bestimmt ist, wie dieses zuvor für die Erfassungs/Erneuerungs-Betriebsweise erläutert wurde. Dieser stabile Zustand wird über das übertragungsglied 62 an die Eingabe/Ausgabeleitung 42 und damit an die Steuerschal tung 22 übertragen.
In der vorstehenden Beschreibung wird das Verfahren zum Auslesen der Inhalte eines bestimmten Anzeigeelementes angegeben. Es ist jedoch natürlich ebenfalls möglich, die Anzeigeinhalte auch auf einer Zeilen-Zeit-Basis auszulesen, indem Abtastsignale nacheinander an die Zeilenelektroden gegeben werden und die in Figur 4 gezeigte Ausgabeschaltung modifiziert wird.
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Bei der Einschreib-Betriebsweise wird das übertragungsglied 62 erneut mit Hilfe eines an die Leitung X.* gegebenen Spaltenwahlsignals in den leitenden Zustand gesetzt. Jedoch wirkt bei dieser Betriebsweise ein an die Leitung 68 von der Steuerschaltung 22 gegebenes Betriebsweisen-Wahl signal so, daß das Potential auf einer Leitung 64 daran gehindert wird, an einen Steuereingang des Übertragungsgliedes 60 über das übertragungsglied 66 gelangen zu können. Dadurch nimmt das übertragungsglied 60 den gesperrten Zustand ein, so daß der Inverter 52 jetzt unabhängig j von dem Inverter 54 zum Einschreiben von Daten benutzt werden j kann. Die in das Anzeigeelement LC einzuschreibenden Daten werden in invertierter Form an die Eingabe/Ausgabesignalleitung 42 ge- ! geben und gelangen über den Inverter 52 an die ausgewählte SpaI-! te X.. Synchron mit dieser Dateneingabe wird ein Zeilenwahlsig- j nal an die Zeilenelektrode Y. gegeben, wodurch die Anzeigedaten in das Element LC eingeschrieben werden können.
I Eine weitere Art der Dateneingabe kann bewirkt werden, wenn die j Daten in die Anzeigeelemente durch Anwendung von Licht von einerj Quelle, wie einem Lichtstift, an den Anzeigeteil 14 eingeschrie-i ben werden. In diesem Fall ist jedes Schalterelement S des An- ;
zeigeteils 14 derart aufgebaut, daß es eine erheblich größere | Leitfähigkeit ausgehend von dem gesperrten Zustand zeigt, wenn j es mit Licht bestrahlt wird. Bei einer solchen Licht-Einschreibbetriebsweise sind alle Spaltenelektroden 10 mit einem geeigneten Potential verbunden, während das den Zeilenelektroden 12 j zugeführte Potential derart ist, daß die Schalterelemente S im | gesperrten Zustand gehalten werden. Die Zuführung von Licht an ! ausgewählte Anzeigeelemente bewirkt dann, daß die Schalterele- I mente dieser Anzeigeelemente in einen leitenden Zustand gesetzt ! werden, so daß eine Ladung in diesen Anzeigeelementen gespeichert wird, d.h. Daten in diese eingeschrieben werden. Nachdem diese Daten eingeschrieben wurden, kann die Erfassungs/Erneuerungs- ' betriebsweise aufgenommen werden, bei der die Anzeigedaten in ! einem konstanten Zustand gehalten werden. '
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Wenn eine Verschlechterung der Anzeigeinhalte während einer solchen Licht-Einschreibbetriebsweise ein Problem ist, kann periodisch die Erfassungs/Erneuerungsbetriebsweise für kurze Zeitdauern eingeführt werden. Dieses beeinträchtigt nicht die Licht-Einschreibbetriebsweise, wenn diese Zeitdauern der Erfassungs/Erneuerungsbetriebsweise ausreichend kurz sind.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Treiberaufbau des beschriebenen Ausführungsbeispiels, durch den individuelle Anzeigeelemente in der Anzeigematrix zum Einschreiben oder Auslesen von Daten ausgewählt werden können, verschiedene Vorteile bringt, einschließlich einer Vereinfachung des Gesamtaufbaus der Treiberschaltungen. Bei einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung in Matrixform muß, wenn neue'Daten in einen Teil der Anzeige eingeschrieben werden sollen, gewöhnlich die gesamte Anzeigematrix durch Zeilen- und Spaltentreibersignale abgetastet werden, d.h. Einschreibvorgänge für alle Anzeigeelemente müssen ausgeführt werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein solches Einschreiben von unnötigen Daten wie auch das Erfordernis der Schaltung zum Ausführen dieser Vorgänge verhindert werden, indem einfache Decoderschaltungen in den Zeilen- und Spaltentreiberschaltungen benutzt werden. Figur 5 ist ein Teil eines Stromlaufplans einer einfachen Decoderschaltung, die bei Dünnfilm-Transistorelementen angewendet werden kann sowie bei den in Figur 3 gezeigten Zeilen- und Spaltentreiberschaltungsblöcken 33 und 34 benutzt werden kann. Die Arbeitsweise dieser Schaltung ergibt sich von selbst. An eine Gruppe von Anschlüssen 82 gegebene Adressensignale dienen zum Auswählen einer bestimmten einer Gruppe von Zeilen- oder Spaltenelektroden 94, indem die Arbeitsweise einer Anordnung von Schalterelementen 92 gesteuert wird. Auf diese Weise kann ein Potential V. an eine der Leitungen 94 gegeben werden, während die anderen Leitungen auf einem Potential von VQ gehalten werden.
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Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, die Erfindung bei einer Anzeigeeinrichtung anzuwenden, bei der mehr herkömmliche Trei- ! berschaltungsanordnungen benutzt werden, wie Schieberegister,
um Serien-Parallel- und Parallel-Serien-Umformungen auszuführen, wodurch Daten in die Anzeigeelemente in einer Zeile pro Zeit : eingeschrieben oder aus diesen ausgelesen werden können. j
Da die periphere Schaltung einer erfindungsgemäßen Anzeigeein- j richtung Schaltungselemente benutzen kann, die nicht mit hohen j Schaltgeschwindigkeiten arbeiten müssen, können Schaltungen,
wie die in den Schaltungsblöcken 33, 34 und 36 der Figur 3 unmittelbar auf den gleichen Anzeigefeldern wie die Anzeigeele- | mente und die Schalterelemente S der Anzeigeelemente aufge- j bracht werden. Zusätzlich zum Erreichen einer kompakteren An- \ Zeigeeinrichtung hat dieses den Vorteil der Verminderung von
unerwünschten Streukapazitäten, wie die in Figur 4 mit Cg be- j zeichnete Kapazität. Dieses dient der Verbesserung der Empfind-ι lichkeit bei der Erfassung der Inhalte der Anzeigeelemente mit j Hilfe der Erfassungs/Erneuerungsschaltung 35. Da die periphereni Schaltungselemente nicht mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten ι müssen, können Dünnfilm-Schaltungselemente, wie Feldeffekttransistoren benutzt werden, die aus CdS, CdSe, PbS, Te, amor- ; phem Silicium und dergleichen gebildet sind, für die Bauelemente der peripheren Schaltung auf dem Anzeigefeld. j
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
die Potentialdifferenz über jedem Anzeigeelement in der Polarität durch die Erfassungs/Erneuerungsvorgänge unverändert gelassen. Bei einigen Arten von Flüssigkristal 1-Anzeigefeidern
ist es jedoch erwünscht, die Anzeigeelemente mit einer Treiberspannung von sich periodisch ändernder Polarität zu speisen,
um die Stabilität der Anzeigeelemente zu verbessern. Ein solches Erfordernis kann leicht durch die erfindungsgemäße Anzeigeein- ., richtung erfüllt werden. So kann z.B. die Erfassungs/Erneuerungs schaltung 35 der Figur 4 so modifiziert werden, daß getrennte !
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Schaltungen benutzt werden, um jeweils die Erfassungs- und Erneuerungsfunktionen auszuführen, und daß die Erneuerungsschaltungen Treiberpotentiale abwechselnder Polarität an die Spaltenelektroden in aufeinanderfolgenden Erfassungs/Erneuerungs-Rahmen Zeitpunkten zuführen. ,
Aus der vorstehenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung die Möglichkeit des Auslesens von Daten zusätzlich zu der Einschreib-Betriebsweise der herkömmlichen Anzeigeeinrichtungen hat. Außerdem werden durch die Erfassungs/Erneuerungs-Betriebsweise einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung die Anzeigedaten, die eingeschrieben wurden, danach unbegrenzt lange beibehalten, solange nämlich Speisung an die Schaltungen gegeben wird, ohne daß erneut die Anzeigedaten eingeschrieben werden müßten, um die Verschlechterung infolge von Leckströmen in den Anzeigeelementen und den Schalterelementen des Anzeigeteils zu kompensieren. Die periphere Zeilen- und Spalten-Treiberschaltungs anordnung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung kann daher einfacher als die der herkömmlichen sein, und da eine solche Schaltungsanordnung mit relativ niedrigen Geschwindigkeiten arbeiten kann, können die Schaltungselemente von einer Bauart sein, die in einfacher Weise unmittelbar auf dem Anzeigefeld, das die Anzeigeelemente enthält, gebildet werden können. Eine solche Anzeigeeinrichtung ist daher zur Verwendung in kompakten elektronischen Einrichtungen, einschließlichen elektronischer Uhren, Rechnern und dergleichen, sehr viel geeigneter, als herkömmliche Anzeigeeinrichtungen der Matrixbauart.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung auch zum Einschreiben von Daten durch Zuführung von licht an cöe An Zeigeelemente , d.h. mit Hilfe eines Lichtstiftes und dergleichen, geeignet ist. Solche Daten können nach ihrem Einschreiben während einer unbegrenzten Zeitdauer gespeichert werden und können an externe Schaltungen jederzeit ausgelesen wer-
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den. Außerdem kann durch das Vorsehen der Zeilen- und Spaltendecoderschal tungen der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel angegebenen Art jedes einzelne der Anzeigeelemente individuell zum Auslesen oder Einschreiben von Anzeigedaten ausgewählt werden, so daß die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung auch in Form einer Speichereinrichtung mit freiem Zugriff wie auch zur Anzeige benutzt werden kann. Ein solcher breiter Anwendungsbereich war bei einer Anzeigeeinrichtung mit Matrix bisher nicht erhältlich, die in Verbindung mit Materialien, wie Flüssigkristallen, zur Bildung der Anzeigeelemente benutzt werden kann, und die damit die verschiedenen Vorteile einer niedrigen Betriebsspannung, eines niedrigen Leistungsverbrauchs und der Kompaktheit, wie sie durch eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gegeben sind, anbietet.
Aus der vorangegangenen Beschreibung wird klar, daß die Ziele der vorliegenden Erfindung in wirksamer Weise erreicht werden. Da verschiedene Änderungen und Modifikationen des zuvor erläuterten Aufbaus vorgenommen werden können, ohne daß dabei der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde, sollen alle in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen oder in der Zeichnung gezeigten Merkmale lediglich der Erläuterung, jedoch nicht der Beschränkung der Erfindung dienen. Die Patentansprüche sollen alle allgemeinen und besonderen Merkmale der hier beschriebenen Erfindung umfassen.
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Leerseite

Claims (7)

  1. Patentansp rüche
    Anzeigeeinrichtung mit einem Anzeigeteil, der mehrere Zeilen-: und mehrere Spaltenelektroden in Form einer Matrix aufweist, einem Schalterelement, das von einer der Zeilenelektroden gesteuert ist, die an jeder Schnittstelle der Zeilen- und Spaltenelektroden angeordnet ist, einem Anzeigeelement mit einer Anzeigeelektrode, die über eines der Schalterelemente mit einer der Spaltenelektroden an jeder Schnittstelle der Zeilen- und Spaltenelektroden verbunden ist, einer Zeilentreiberschaltung zum Zuführen von Zeilentreibersignalen an die Zeilenelektroden und einer ^altentreiberschaltung zum Zuführen von Anzeigedatensignalen an die Spaltenelektroden, gekennzeichnet durch eine Erfassungsschaltung (34, 35) zum Erfassen der Inhalte jedes der Anzeigeelemente (LC) und zum Erzeugen eines diese angebenden Ausgangssignals und durch eine auf die Ausgangssignale der Erfassungsschaltung ansprechende Erneuerungsschaltung (34, 35) zum erneuten Speichern der Inhalte der Anzeigeelemente auf einen Wert, der nach Maßgabe der Erfassung von der Erfassungseinrichtung bestimmt wird.
  2. 2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Erfassungsschaltung (34, 35) verbundene Ausleseschaltung (37) zum Auslesen der Inhalte der Anzeigeelemente (LC) wie sie durch die Ausgangssignale der Erfas- $ungsscha,ltung angegeben sind.
  3. 3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Erfassungsschaltung (34) mehrere Erfassungsschaltungen (34) aufweist, die jeweils mit einer Zugeordneten der Spaltenelektroden verbunden sind, und daß die Erneuerungsschaltung (34) mehrere Erneuerungsschaltungen (35) aufweist, die jeweils mit einer Zugeordneten der Spal-
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    tenelektroden (10) verbunden sind.
  4. 4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungs- und Erneuerungsschaltungen (35), die mit jeder der Spaltenelektroden (10) verbunden sind, gemeinsam durch eine Verriegelungsschaltung (52, 54) gebildet sind die in einen von zwei stabilen SJiaQuständen nach Maßgabe der Inhalte eines Ausgewählten der Anzeigeelemente (LC) schaltbar ist.
  5. 5. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schaltung (58) zum Unterbrechen der Speisung der Verriegelungsschaltung (52, 54) vor der Auswahl eines der Schalterelemente (S) durch ein Zeilentreibersignal , das an ein Schalterelement der einen Gruppe von Schalterelementen gegeben wird, und zum Zuführen der Speisung zu der Verriegelungsschaltung, nachdem das eine der Schalterelemente durch das Zeilentreibersignal ausgewählt wurde, wodurch die Verriegelungsschaltung einen stabilen Schaltzustand einnimmt, der nach Maßgabe der Inhalte des ausgewählten Anzeigeelement bestimmt ist.
  6. 6. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltung (56) zum Herstellen eines Kurzschlußzustandes zwischen Ausgangs- und Eingangsanschlüssen der Verriegelungs schaltung (52, 54) vor der Auswahl des einen der Anzeigeelemente (LC) und zum Unterbrechen dieses Kurzschlußzustandei nachdem das Anzeigeelement ausgewählt wurde.
  7. 7. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Figur 5) zum Erzeugen von Adressensignalen die ein bestimmtes der Anzeigeelemente (LC) angeben, wobei die Spaltentreiberschaltung eine Spaltendecoderschaltung um-· faßt, die auf diese Adressensignale zur Auswahl einer be-
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    stimmten Spalte der Matrix anspricht, die Zeilentreiberschaltung (33) eine Zeilendecoderschaltung aufweist, die auf die Adressensignale anspricht, um eine bestimmte Zeile der Anzeigematrix auszuwählen, und das bestimmte eine der Anzeigeelemente an der Schnittstelle der ausgewählten Zeile und Spalte angeordnet ist.
    Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (52, 54) eine erste invertierende Verstärkerschaltung (52), deren Eingang mit der einen der Spaltenelektroden (10) verbunden ist, und eine zweite invertierende Verstärkerschaltung (54) aufweist, deren Eingang mit einem Ausgang der ersten invertierenden Verstärkerschaltung verbunden ist'und einen Ausgang hat, der mit dem Eingang der ersten invertierenden Verstärkerschaltung verbunden ist.
    Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsschaltung (60), die zum Trennen des Ausgangs der ersten invertierenden Verstärkerschaltung (54) von dem Eingang der zweiten invertierenden Verstärkerschaltung (52) betätigbar ist, wobei die Verriegelungsschaltung (52, 54) i bei der Einschreibbetriebsweise zum Einschreiben von Anzeige-} daten in die Anzeigeelemente (LC) durch den zweiten inver- j tierenden Verstärker (52) und in der Auslesebetriebsweise zum Auslesen von in den Anzeigeelementen gespeicherten An- j zeigedaten durch die erste invertierende Verstärkerschaltung j (54) wirksam ist.
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