DE3124431C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabeanordnung
mit einem Flüssigkristall.
Eine Wiedergabeanordnung dieser Art ist aus Elektronik
(1978), 4, 117-120 und aus der älteren deutschen Patentanmeldung
gemäß der DE-OS 29 39 198 bekannt.
Derartige Wiedergabeanordnungen werden zum Wiedergeben
alphanumerischer Zeichen oder anderer Figuren an einem
Wiedergabeschirm verwendet. Dieser Wiedergabeschirm kann
ein matrixförmiger Schirm sein mit einer Anzahl reihen-
und spaltenmäßig angeordneter einander entsprechender Wiedergabeelemente,
sowie beispielsweise ein Gefüge einer Anzahl
Zeicheneinheiten, die je aus einer Anzahl Wiedergabesegmente
bestehen.
Im ersten Fall entsprechen die Reihen des Matrixschirms
einer gleichen Anzahl Reihenwahlschalter der Steuerschaltung,
und die Spalten entsprechen den Erregungsschaltern.
Im zweiten Fall können die Gruppen von Wiedergabeelementen
beispielsweise durch die Wiedergabesegmente jeweils einer
Zeicheneinheit oder durch die aneinander entsprechenden Wiedergabesegmente
aller Zeicheneinheiten gebildet werden.
Eine Wiedergabeanordnung der obengenannten Art ist weiter
aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 25 08 619 bekannt.
Darin ist eine Wiedergabeanordnung mit einer Steuerschaltung
für eine Zeitmultiplexansteuerung der Wiedergabeelemente
beschrieben worden, die mit Spannungen
V x-V y entsprechend Fig. 2c gesteuert werden, die im
wesentlichen den Spannungen V x-V y nach Fig. 2 der
Offenlegungsschrift entsprechen, wobei unter "21" die
Spannung angegeben ist für ein Wiedergabeelement in einer
selektierten Gruppe eines Wiedergabeelementes, das in
einen "EIN"-Zustand gebracht werden muß während der Zeit,
daß die Gruppe selektiert ist. Unter "22" ist während
derselben Zeit V x-V y gegeben für ein Wiedergabeelement
aus derselben Gruppe, das in einen "AUS"-Zustand gebracht
werden muß und unter "23" und "24" die Spannungen V x-V y
an entsprechenden Wiedergabeelementen nicht selektierter
Gruppen.
Bei dieser Wiedergabeanordnung sind zum Erhalten von V x-V y
mindestens drei voneinander abweichende Spannungspegel
erforderlich und für jede Reihe und Spalte eine Anzahl
Schalter sowie eine logische Auskodierungsschaltung, wie
diese beispielsweise in Fig. 5 der genannten Offenlegungsschrift
dargestellt ist. Dadurch ist es nicht möglich,
preisgünstige genannte integrierte Schaltungen zu
verwenden, wie diese für Wiedergabeanordnungen mit einfacheren
Formen für V x-V y bekannt sind.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Wiedergabeanordnung
zu schaffen, deren Steuerschaltung weniger Schaltungselemente
erfordert, die zum großen Teil in handelsüblichen
integrierten Schaltungen zur Verfügung stehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Damit wird erreicht, daß der periodische Teil der Reihenspannungen,
der allen Reihen gleich ist, zentral erzeugt
wird und zu der Selektionsspannung für eine selektierte
Reihe addiert wird. Dies vermeidet die verwickelte Torschaltung,
die bei der Steuerschaltung entsprechend dem
Stand der Technik reihenweise notwendig ist, während
außerdem alle Selektionsschalter in einer gemeinsamen integrierten
Schaltung untergebracht werden können, wie bei
der Figurbeschreibung detalliert erläutert wird.
Dies gilt zumal, da die Schaltungsanordnung entsprechend
dem Stand der Technik je Reihe eine Anzahl genau bekannter
Widerstände enthalten muß, so daß diese Schaltungsanordnung
nicht völlig in eine integrierte Schaltung aufgenommen
werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kleinen Teils
eines Wiedergabeschirms,
Fig. 2 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen
Erregungsspannungen,
Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen
Wiedergabeanordnung,
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Beispiels
einer integrierten Schaltung zum Gebrauch in einer
Steuerschaltung einer erfindungsgemäßen
Wiedergabeanordnung,
Fig. 5 ein Schaltbild der Speisequellen,
Fig. 6 eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen der für die
Hilfsspeisequellen erforderlichen Ansteuerung,
Fig. 7 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen
Erregungsspannungen für eine erfindungsgemäße
Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall mit
Speicherwirkung,
Fig. 8 ein verkürztes Zeitdiagramm der erforderlichen
Erregungsspannungen für eine gleiche Steuerschaltung
wie die nach den Fig. 3, 4 und/oder 5 mit
einer geänderten Kombination von Taktimpulssignalen,
Fig. 9 ein vereinfachtes Zeitdiagramm der Taktimpulsspannungen
für eine Hilfsspeisespannung, die
einige Male je vollständigen Bildzyklus schaltet.
Fig 1 zeigt einen kleinen Teil eines matrixförmigen Wiedergabeschirms
mit Wiedergabeelementen 1, 2, 3, 4, die an
den Kreuzungen von Selektionsleitern 5, 6 mit Erregungsleitern
7, 8 entsprechend Reihen bzw. Spalten des Wiedergabeschirms
und der matrixförmigen Steuerschaltung angeordnet
sind. Es ist jedoch auch möglich, daß beispielsweise die
Wiedergabeelemente 1, 3 Segmente einer aus Wiedergabesegmenten
aufgebauten Zeicheneinheit und 2, 4 entsprechende
Segmente einer anderen Zeicheneinheit sind. Die Wahl,
daß Reihen Selektionsleitern entsprechen und
Spalten Erregungsleitern entsprechen, ist eine beliebige
Wahl und für die Erfindung unwesentlich.
Den Reihen werden Spannungen V x zugeführt, den
Spalten werden Spannungen V y zugeführt, so daß die
Differenzspannung an einem Wiedergabeelement durch V x-V y
gegeben wird.
In einem spezifischen Zustand ist der Selektionsleiter
5 selektiert und 6 nicht, während die Spannung V y an
dem Erregungsleiter 7 dem "EIN"-Zustand und die an 8 dem
"AUS"-Zustand entspricht.
Fig. 2 zeigt die jeweiligen Spannungen während
nur einer Selektionsperiode für die Wiedergabeelemente 1, 2,
3, 4 bezeichnet mit 21, 22, 23 bzw. 24.
Für das selektierte Wiedergabeelement 1, das
"EIN" sein muß, wird V x-V y = V₁₁ erhalten, und zwar
dadurch, daß während der ersten Hälfte der Selektionszeit
V x = V A + V B und V y = 0 und während der zweiten Hälfte der
Selektionszeit V x = 0 und V y = V C + V D ist. Für einen
Flüssigkristall muß im Hinblick auf die Lebensdauer die
mittlere Gleichspannung gleich Null sein, woraus folgt:
V A + V B = V C + V D.
Da zur Steuerung eines Flüssigkristalls nur der
Effektivwert eine Rolle spielt und nicht das Vorzeichen der
angelegten Spannung, wird
|V₁₁ | = V A + V B = V C + V D
Auf dieselbe Art und Weise folgt für das selektierte
Wiedergabeelement 2, das "AUS" sein muß:
|V₁₀ | = V A + V B-V D = V C
und für die nicht selektierten
Elemente 3 und 4 gilt:
|V₀₁ | = V B = V A-V C-V D
und
|V₀₀ | = V A-V C = V D-V B,
darin bedeutet immer |V | den Absolutwert einer Spannung.
Für ein vollständiges Bild, das mit n Selektionsleitern
aufgebaut ist, werden n Selektionszeiten gebraucht.
In den übrigen Selektionszeiten bekommen die Elemente 1, 2
die Spannungen V₀₁ oder V₀₀ zugeführt, und zwar abhängig
von der Frage, ob Wiedergabeelemente anderer Reihen in derselben
Spalte "EIN" oder "AUS" sein müssen.
Im einfachsten Fall wählt man |V₀₀ | = |V₀₁ | = V B,
so daß der mittlere Effektivwert der Spannung an dem
Wiedergabeelement von der Anzahl übriger Elemente aus derselben
Spalte, die "EIN" bzw. "AUS" sein müssen, unabhängig
wird.
Aus |V₀₀ | = V D-V B = V B folgt nun, V D = 2V B,
und aus |V₀₀ | = V A-V C = V B folgt, V A = V B + V C
und folglich |V₁₁ | = V A + V B = 2V B + V C.
Der mittlere Effektivwert der Spannungen an einem
"EIN"-Wiedergabeelement wird nun gegeben durch:
und der eines "AUS"-Wiedergabeelementes durch:
Der erreichbare Kontrast wird gekennzeichnet durch:
oder mit p = V C/VB:
Der für eine bestimmte Anzahl n maximal erreichbare Kontrast wird
dadurch bestimmt, daß C nach p differenziert wird und der
Differentialquotient als gleich Null vorausgesetzt wird.
Daraus folgt für C max, daß
Dies ergibt sich beispielsweise bei n = 64:
p = 7 und C max = 1,29
mit welchem Wert bei modernen Flüssigkristallen, wobei die
Kontrast-Spannungskurve um die Schwellenspannung herum einen
ausreichend steilen Verlauf hat, noch ein durchaus ausreichender
visueller Kontrast erreicht wird. Die jeweiligen
Spannungen werden derart gewählt, daß der mittlere Wert
von V EIN und V AUS etwa der Spannung entspricht, die dem
steilsten Teil der Kontrast-Spannungskurve des Flüssigkristalls
zugehört.
Welcher Typ Wiedergabeschirm mit Flüssigkristall
verwendet wird, beispielsweise einer vom verdrillt
nematischen Typ oder beispielsweise ein Flüssigkristall mit
"dynamic scattering" ist für das Wesentliche der Erfindung
nicht von Bedeutung.
Aus Fig. 2a ist ersichtlich, daß die Spannung
V B allen Selektionsleitern zugeführt wird, und zwar während
der ersten Hälfte jeder Selektionszeit und aus Fig. 2b geht
hervor, daß die Spannung V C allen Erregungsleitern zugeführt
werden muß, und zwar während der zweiten Hälfte jeder
Selektionszeit. Für V B sowie V C kann folglich eine periodische
impulsförmige Gleichspannung verwendet werden.
Fig. 3 zeigt, wie die Spannungsversorgung für
einen Wiedergabeschirm mit Hilfe einer einfachen Steuerschaltung
erhalten werden kann. In den jeweiligen Figuren
sind immer für entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen
verwendet worden.
Die Reihenleiter 5, 6 sind mit Selektionsschaltern
25 bzw. 26 verbunden, in diesem Beispiel mit den
Kollektorelektroden von Schalttransistoren, deren Emitterelektroden
zusammen mit einem Rückführungsleiter 30 verbunden
sind. Die Kollektorelektroden der Selektionsschalter
25, 26 sind weiterhin über Kollektorwiderstände 35 bzw. 36
mit einem Speiseleiter 31 verbunden. Die Leiter 30, 31 sind
mit entsprechenden Polen einer Speisequelle 32 für die
Speisespannung V A verbunden.
Der Rückführungsleiter 30 ist weiterhin mit einem
Ende einer Reihenschaltung aus einer Spannungsquelle 33 und
einem Widerstand 34 zum Liefern der Speisespannung V B verbunden,
von welcher Reihenschaltung das andere Ende mit
einem Massenleiter 39 verbunden ist. Zu der Reihenschaltung
33, 34 liegt parallel ein Schalter 40, in diesem Beispiel
ein Schalttransistor mit einem Eingang 41.
Wenn der Schalter 40 geöffnet ist, in diesem
Beispiel mit dem Eingang 41 "AUS" (C′₂ = "0"), befindet
sich der Rückführungsleiter 30 auf einem Spannungspegel V B
gegenüber dem Massenleiter 39 und der Speiseleiter 31 auf
einem Spannungspegel (V A + V B) gegenüber dem Massenleiter 39.
Wenn zugleich der Selektionsschalter 25 offen
ist, sein Eingang 45 also "AUS", befindet sich sich der Selektionsleiter
ebenfalls auf dem Spannungspegel (V A + V B), da
der Strom durch die an den Selektionsleiter 5 angeschlossenen
Flüssigkristallwiedergabeelemente vernachlässigt werden kann.
Mit Hilfe einer nicht dargestellten Torschaltung
wird der Eingang 41 periodisch "EIN" gemacht, C′₂ = "1",
und zwar jeweils während der zweiten Hälfte jeder Selektionszeit.
Die Eingänge 45 und entsprechende Eingänge werden
"EIN" gemacht, und zwar während der zweiten Hälfte dieser
Selektionszeit, während der, der entsprechende Selektionsleiter
selektiert ist und während der ersten Hälfte aller
übrigen Selektionszeiten, in denen der entsprechende
Selektionsleiter nicht selektiert ist.
An den Selektionsleitern werden auf diese Weise
die Spannungen V x erhalten, wie dies in Fig. 2a dargestellt
ist, und zwar entsprechend der Tabelle für V x:
Die Erregungsschaltung für die Spalten ist auf
völlig entsprechende Weise aufgebaut mit Erregungsschaltern
27, 28 Kollektorwiderständen 37, 38, einer Speisequelle 42
für eine Speisespannung V D, einer Reihenschaltung 43, 44 für
eine Speisespannung V C und einem Schalter 50 mit dem Eingang
51 und arbeitet völlig entsprechend zum Erzeugen von
Spannungen V y an den Erregungsleitern.
Dabei ist der Eingang 51 des Schalters 50 "EIN"
während der ersten Hälfte der Selektionszeit und "AUS"
während der zweiten Hälfte.
Wenn, wie in dem gewählten Beispiel, das Wiedergabeelement
1 "EIN" werden muß, wird während der Selektionszeit,
in der der Selektionsleiter 5 selektiert ist, der
Erregungsschalter 27 während der ersten Hälfte dieser
Selektionszeit geschlossen und während der zweiten Hälfte
geöffnet. Dies bedeutet, daß der Eingang 57 des Schalters
27 "EIN" bzw. "AUS" ist.
Das Wiedergabeelement 2 wird "AUS", indem während
derselben Selektionszeit der Eingang 58 des Schalters 28
"AUS" bzw. "EIN" gemacht wird. Dies ergibt die nach Fig. 2b
gewünschten Spannungen V y und damit die gemäß Fig. 2c
gewünschten Differenzspannungen (V x-V y).
In der der beschriebenen Selektionszeit nachfolgenden
Selektionszeit werden die Steuerungen der Eingänge
57, 58 und entsprechende Eingänge auf im Grunde gleiche
Weise gewählt, und zwar abhängig von der Frage, ob die Wiedergabeelemente
3, 4 usw. "EIN" bzw. "AUS" sein sollen.
Eine mögliche Ausführungsform der erforderlichen
logischen Schaltungen zur einwandfreien Steuerung der
Schalter wird an Hand der Fig. 4 gegeben, in der mit einem
vereinfachten Blockschaltbild das Prinzip einer integrierten
Schaltung gegeben ist, die für die Reihenselektion sowie
für die Spaltenerregung verwendet werden kann. Die integrierte
Schaltung besteht aus einem Schieberegister 60 von
beispielsweise 32 Bits mit einem Dateneingang 62 (DI), einem
Eingang 64 für ein Schiebesignal und einem Datenausgang 66
(DO). Die Bitelemente des Schieberegisters 60 sind über eine
Mehrfachverbindung 68 mit entsprechenden Speicherelementen
eines Registers 70 mit einem Eingang 72 für ein Ladesignal
(LD) verbunden. Die Ausgänge der Speicherelemente des Registers
70 sind mit einer weiteren Mehrfachverbindung 74 mit
entsprechenden Schaltern in einer Schaltergruppe 80 verbunden,
welche Schalter beispielsweise den Reihenselektionsschaltern
25, 26 usw. aus Fig. 3 entsprechen bzw. den
Erregungsschaltern 27, 28 usw.
Die Schalter aus der Gruppe 80 sind weiterhin
mit Taktimpulseingängen 82, 84 für zwei Taktimpulssignale C₁
bzw. das dazu inverse Signal C′₁ verbunden, die von einer
Taktimpulsschaltung 90 mit einem Eingang 92 für ein zentrales
Taktimpulssignal CLK erzeugt werden.
Bei Anwendung für die Reihenselektion ist die
Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wie folgt.
Der Schiebeeingang 64 ist mit einem Hilfstaktimpulssignal
C′₂ (vergl. Fig. 6) verbunden, das ebenso wie C′₁ zu dem zentralen
Taktimpulssignal CLK in Gegenphase ist. Kurz vor
Anfang der Wiedergabe eines vollständigen Bildes wird kurz
DI = "1" und auf C′₂ = "1" in das erste Bitelement S₀ des
Schieberegisters 60 eingeschrieben.
Am Anfang der ersten Selektionszeit wird der
Inhalt des Schieberegisters in die entsprechenden Speicherelemente
G j des Registers 70 übernommen. Der Inhalt des
Schieberegisters ist dann S₀ = "1", S i = "0", mit i = 1, 2,
. . . 31, der Inhalt des Registers 70 wird also G₀ = "1",
G i = "0".
Für die Schaltereingänge, wie 45 in Fig. 3,
SW i, mit i = 0, 1, 2, . . . 31, gilt, daß (in Boole-scher
Notierung):
SW i = C₁ · G i + C′₁ · G i
d. h., daß der Schaltereingang "EIN" ist, wenn SW i = "1" ist,
was geschieht, wenn entweder C₁ = "1" UND G i = "1" ist,
oder C′₁ = "1" UND G i = "1" ist.
Während der ersten Selektionszeit t₀ ist
G₀ = "1", so daß der Schaltereingang SW₀ = "1" während
der zweiten Häfte der Selektionszeit t₀ ist, in der C′ = "1"
ist und SW₀ = "0" ("AUS") während der ersten Hälfte von t₀.
Dies bedeutet nach Fig. 2a, daß der erste Selektionsleiter
selektiert ist.
Für die übrigen SW i gilt: G i = "0".
SW i = "1" während der ersten Hälfte von t₀ und
"AUS" während der zweiten Hälfte von t₀. Keiner der Reihenleiter
i ist also selektiert worden.
Das Aufladen des Registers 70 kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß dem Ladeeingang 72 das Taktimpulssignal
CLK zugeführt wird.
Nach t₀ wird C′₂ wieder "1" und die "1" von
S₀ schiebt nun weiter zu S₁. Am Anfang der folgenden Selektionszeit
t₁ ist, da nun DI = "0" und S₀ = "0", S₁ = "1" und
alle übrigen S i = "0". Am Anfang von t₁ wird diese Stellung
in das Register G j übernommen. Dies führt dazu, daß während
t₁ nun die folgende Reihe selektiert ist und keiner der
übrigen.
Dieses Spiel wird fortgesetzt, bis die letzte
Reihe des vollständigen Bildes selektiert ist. Während
dieser letzten Selektionszeit wird wieder während kurzer
Zeit DI = "1", wonach abermals eine Selektionszeit t₀ folgt.
Für eine Wiedergabeanordnung mit mehr als 32
Gruppen bzw. einer Matrixwiedergabeanordnung mit mehr als
32 Reihen, können zwei oder mehr integrierte Schaltungen
dieser Art auf an sich bekannte Weise in Reihe geschaltet
werden, indem der Datenausgang 66 einer Schaltungsanordnung
mit dem Dateneingang 62 einer folgenden Schaltungsanordnung
verbunden wird und weiterhin die Taktimpulseingänge und
Ladeeingänge 64, 72, 92 mit den entsprechenden Eingängen
der folgenden Schaltungsanordnung bzw. der folgenden
Schaltungsanordnungen verbunden werden.
Als integrierte Schaltung kann beispielsweise
eine Schaltungsanordnung vom Typ HLCD 0438 von Hughes verwendet
werden.
Auf fast entsprechende Weise kann eine gleiche
Schaltung für die Spaltenerregung verwendet werden.
Dabei wird während einer Selektionszeit das
Schieberegister 60 mit einer Kombination von Nullen und
Einsen aufgeladen, welche Kombination der während der
nächsten Selektionszeit gewünschten Stellung aller Spaltenstellen
der dann selektierten Reihe entspricht.
Für k Spalten muß dabei eine Taktimpulsfrequenz
für das Schiebesignal an dem Eingang 64 verwendet werden,
die wenigstes dem k-fachen der Frequenz von CLK entspricht.
Diese Information, die während der Selektionszeit
t i-1 eingeschrieben wird, wird wieder am Anfang von t i
in das Register 70 übernommen, das die Stellung weiter
während t i beibehält.
Ist für eine bestimmte Spalte q das Speicherelement
G q eine "1", so wird der Schaltereingang SW q auf
dieselbe Art und Weise wie obenstehend "EIN" während C′₁,
also während der zweiten Hälfte der betrachteten Selektionszeit
t i und "AUS" während der ersten Hälfte. Dies entspricht
dem Zeitdiagramm in Fig. 2b für die Spalten 22 und 24 desselben
für ein Wiedergabeelement, das "AUS" sein muß.
Dasselbe gilt für G q = "0" für den Fall, daß das entsprechende
Wiedergabeelement q der Reihe i "EIN" sein muß
Es ist auch möglich, daß Schieberegister invers
zu laden, also mit einer "0" für ein "AUS"-Element und mit
einer "1" für "EIN" und dabei die Polarität von C₁ und C′₁
umzutauschen, beispielsweise dadurch, daß das Signal C′₂
dem Eingang 92 der Taktimpulsschaltung 90 zugeführt wird.
Dies ergibt für die Stellungen der Erregungsschaltung
dasselbe Resultat.
Wenn mehr als 32 Spalten bzw. Einheiten je Gruppe
notwendig sind, können wieder zwei oder mehr integrierte
Schaltungen für die Spaltenerregung verwendet werden. Dabei
ist die Wahl frei, die zwei oder mehr Schieberegister 60
gleichzeitig mit einem Schiebesignal zu füllen, dessen
Frequenz mindestens 32mal höher ist als die von CLK, oder
in Reihe mit einer k-mal höheren Frequenz, wenn die zwei
oder mehr Schieberegister wieder über den Ausgang bzw. die
Ausgänge 66 und den Eingang bzw. die Eingänge 62 zu einem
längeren Schieberegister in Reihe geschaltet sind.
Es dürfte einleuchten, daß während der letzten
Selektionszeit t i eines vollständigen Bildes in diesem
Schieberegister die Information geladen wird, die notwendig
ist während der ersten Selektionszeit für ein folgendes
vollständiges Bild, t₀.
Fig. 5 zeigt, wie auf einfache und preisgünstige
Weise die vier Spannungsquellen auf nur einer zentralen
Speisequelle gebildet werden können.
Ein Transistor 100 bildet mit dem Emitterwiderstand
102 eine Stromquellenschaltung für die Reihenschaltung
auf den Widerständen 104, 106 zu dem Massenleiter
39. Der Widerstand 106 kann mit dem bei Fig. 3 beschriebenen
Transistor 40 kurzgeschlossen werden. Die konstante Basisspannung
für den Transistor 100 wird durch eine Zener-Diode
108 mit dem Belastungswiderstand 110 versorgt. Bei der gewählten
Stromstärke der Stromquelle 100, 102 von beispielsweise
etwa 1,5 mA werden die Widerstände 104, 106 derart
gewählt und nötigenfalls eingestellt, daß an dem Widerstand
104 die gewünschte Speisespannung V A vorhanden ist und bei
offenem Schalter 40 an dem Widerstand 106 die Spannung V B.
Wird der Schalter 40 geschlossen, der Eingang 41 "EIN", so
wird die Spannung an dem Widerstand 106 nahezu gleich Null.
Dies kann an sich für die Speisung der Reihenselektion
nach Fig. 3 bereits ausreichend sein. Da ein
Flüssigkristall beim Schalten etwas mehr Strom verbraucht und
weil beim Schalten auch parasitäre Kondensatoren umgeladen
werden müssen, wird es sich insbesondere bei einer Vielzahl
von Gruppen als wünschenswert ergeben, den Innenwiderstand
der Speisequellen im Hinblick auf die zu erzielende Schaltgeschwindigkeit
der Wiedergabeelemente zu verringern. Dazu
ist die Schaltungsanordnung auf an sich bekannte Weise mit
den Emitterfolgerschaltungen 112, 114 und 118, 120 versehen.
Zum Ausgleichen der Basis-Emitter-Schrittspannungen der
Transistoren 112, 118 und insbesondere zum Ausgleichen des
Temperaturverlaufes derselben sind in Reihe mit dem Widerstand
104 die Ausgleichdioden 119 aufgenommen, so daß
zwischen den Emitterausgängen 30, 31 der Transistoren 112,
bzw. 118 wieder die Spannung V A gefunden wird. Die Zener-Diode
116 versorgt eine ausreichende Kollektorspannung für
den Transistor 112, auch wenn der Schalter 40 geschlossen ist.
Das Ganze wird aus nur einer nicht dargestellten zentralen
Speisespannung mit den Anschlüssen 122, 124 gespeist.
Für die Spaltenerregung ist eine entsprechende
Schaltungsanordnung verwendet worden, wobei dieselben Bezugszeichen
verwendet worden sind unter Hinzufügung eines a:
100 a, 102 a, usw.
Die Summe der Widerstandswerte der Widerstände
104 a und 106 a wird derart gewählt, daß die nun gebildete V C
und V D der nachfolgenden Gleichung entsprechen:
V C + V D = V A + V B,
und die Widerstandswerte 104 a und 106 a
werden derart gewählt, daß V C und V D das richtige gegenseitige
Verhältnis haben, berechnet, wie bereits obenstehend
angegeben wurde, abhängig von dem erforderlichen Multiplexgrad.
Wenn infolge Temperaturschwankungen in den Transistoren
100, 100 a oder in der Zener-Diode 108 Schwankungen
auftreten, werden die Ströme der Stromquellen 100, 102 und
100 a, 102 a in demselben Sinne und in demselben Ausmaß
schwanken, so daß die vier Speisespannungen genau dieselben
gegenseitigen Verhältnisse beibehalten.
Namentlich ist es von Bedeutung, daß die Bedingung
V C + V D = V A + V B über einen großen Temperaturbereich
nach wie vor erfüllt ist, da damit zugleich gewährleistet
ist, daß die mittlere Gleichspannung an dem Flüssigkristall
Null ist. Dies ist von Bedeutung für eine gute
Lebensdauer von Flüssigkristallen.
Selbstverständlich ist der Widerstand 106 a durch
einen Schalter 50 mit dem Schalteingang 51 entsprechend
Fig. 3 überbrückt.
Fig. 6 zeigt, wie die Taktimpulssignale C′₂
und C₂ mit Hilfe zweier Inverterschaltungen 130 bzw. 132
aus dem zentralen Taktimpulssignal CLK abgeleitet werden
können.
Statt einer einzelnen Inverterschaltung 132 kann
auch der Schalter 40 benutzt werden, wenn der Eingang 51 des
Schalters 50 mit dem Rückkführungsleiter 30 aus den Fig. 3
und 5 verbunden wird.
Zum Schluß zeigt Fig. 7 für einen Flüssigkristall
mit Speicherwirkung die Situation, in der nur für
die Reihenerregung eine Hilfsspeisequelle für eine
periodische impulsförmige Gleichspannung benutzt wird.
Der Aufbau der Teile Fig. 7a, b und c entspricht
dem aus den Fig. 2a, b und c, nur ist nun V C = 0.
Auf entsprechende Weise wird V x gleich V A oder
V B oder V A + V B, und V B wird zu denselben Zeitpunkt wie
in Fig. 2 für V y zugeführt.
Wieder ist V A + V B = V C + V D und mit V C = 0
folglich:
V A + V B = V D
Es liegt dabei auf der Hand, V A = V B zu wählen.
Für ein Wiedergabeelement in einer selektierten
Reihe, das "EIN" werden muß, wird nun
V x-V y = V A + V B = V D = 2V A,
siehe Spalte 21
aus Fig. 7.
Für ein Element in einer selektierten Reihe,
das "AUS" bleiben muß, wird V x-V y = 0 (Spalte 22).
Für Elemente aus einer nicht selektierten Reihe ist immer:
V x-V y = V A.
Der Spannungspegel wird derart gewählt, daß
entsprechend den Spezifikationen des verwendeten Flüssigkristalltyps
eine Spannung 2V A durchaus ausreicht für das
einmalige Einschreiben eines Wiedergabeelementes und eine
Haltespannung V A nicht.
Für die Spannung V D kann die integrierte Schaltung
und nach Fig. 4 ungeändert verwendet werden; aus Fig. 3
entfallen die Teile 43, 44, 50; aus Fig. 5 entfallen 106 a,
50, 112 a und 114 a, der Widerstand 104 a ist nun unmittelbar
mit dem Massenleiter 39 verbunden. Von den zwei Ausgleichsdioden
119 a entfällt eine dadurch, daß die Schrittspannung
des Transistors 112 a wegfällt.
Da das Signal C₂ nicht erforderlich ist, kann
die Inverterschaltung 132 aus Fig. 6 für diesen Anwendungsbereich
ebenfalls entfallen.
Abgesehen von der Wahl der Speisespannung
V A = V B = ½V D; V C = 0, entspricht die Wirkungsweise
der Steuerschaltung beim Einschreiben einer Wiedergabeanordnung
mit einem Flüssigkristall mit Speicherwirkung
der Wirkungsweise der Steuerschaltung zum Zeitmultiplex-
Erregen einer Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall
von einem Typ ohne Speicherwirkung aber von der sogenannten
RMS-Klasse, d. h. daß die Stellung eines Wiedergabeelementes
durch die mittlere Effektivspannung an diesem Element bestimmt
wird.
Die Methode zum Löschen eines Flüssigkristalls
mit Speicherwirkung ist nicht angegeben. Das Löschen kann
auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden und ist für
den Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung.
Fig. 8 zeigt in einem Zeitdiagramm, wie mit
geänderten Zeitsignalen eine andere Steuerung der Wiedergabeelemente
durchgeführt werden kann unter Verwendung derselben
Schaltungsanordnungen nach den Fig. 4 und 5.
Dabei ist davon ausgegangen, daß die Anforderungen,
daß die mittlere Gleichspannung an einem Flüssigkristallelement
Null sein muß, nicht in jeder Selektionszeit
erfüllt zu werden braucht, sondern daß es ausreicht,
wenn dieser Wert Null wird bei Mittelung über eine größere
Anzahl von Selektionszeiten, wie dies an sich bekannt ist.
Fig. 8a zeigt in drei aufeinanderfolgenden
Zeilen die Selektionsspannungen V x für drei aufeinanderfolgenden
Reihen oder Gruppen einer Wiedergabeanordnung,
links während eines ersten Bildzyklus BC 2n , rechts während
eines darauffolgenden Bildzyklus BC 2n + 1. Unter einem Bildzyklus
wird die Zeit verstanden, die für ein einziges vollständiges
Bild notwendig ist. Für eine Wiedergabeanordnung
mit r Reihen oder Gruppen ist diese Zeit gleich r aufeinanderfolgender
Selektionszeiten. Während des ersten Intervalls
wird:
V x = V A + V B für eine selektierte Reihe und
V x = V B für alle nicht selektierten Reihen.
V x = V B für alle nicht selektierten Reihen.
Während des zweiten Intervalls wird:
V x = 0 für
eine selektierte Reihe und
V x = V A für alle nicht selektierten Reihen.
V x = V A für alle nicht selektierten Reihen.
Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht
werden, daß V B "EIN" geschaltet wird während aller gerader
vollständiger Bilder (BC 2n ) und "AUS" während aller BC 2n + 1
und daß für V A eine "1" bzw. eine "0" durch das Reihenselektionsschieberegister
geschoben wird.
Auch ist es möglich, auf die bereits beschriebene
Art und Weise immer eine "1" durch das Schieberegister
schieben zu lassen aber periodisch und synchron zu V B die
Taktimpulssignale C₁ und C′₁ umzupolen. Dies kann auf an
sich bekannte Weise dadurch erfolgen, daß beispielsweise
dem Eingang 92 in Fig. 4 statt des Signals CLK ein Hilfstaktimpuls
HC zugeführt wird, wobei in Boole-scher Notierung
gilt:
HC = CLK ⊕ V B oder
HC = CLK ⊕ C₂
HC = CLK ⊕ C₂
wobei das Zeichen ⊕ die "EXKLUSIV-ODER-Funktion" angibt.
Fig. 8b zeigt den Zeitverlauf der Erregungsspannungen
für drei Spalten. Die erste Zeile zeigt beispielsweise
ein Signal für eine Spalte, deren Wiedergabeelement
in der zunächst selektierten Reihe von Fig. 8a "EIN" sein
muß, in der darauffolgenden Reihe "AUS" usw., die zweite
Zeile ein Spaltensignal für eine Spalte, deren zunächst
selektiertes Element "AUS" sein muß usw.
Während eines Bildzyklus BC 2n wird:
V y EIN = 0 und V y AUS = V D
und während eines Bildzyklus BC 2n + 1
V y EIN = V C + V D und V y AUS = V C.
Ebenso wie vorher gilt:
V A + V B = V C + V D und
V D = 2V B.
Die Verwirklichung der Spannungen V y entspricht
der der Spannungen V x, wobei ebenso wie vorher V B und V C
immer gegenphasig sind.
Weiterhin zeigen Fig. 8c und Fig. 8d die
Erregungsspannungen beispielsweise des ersten Elementes
der ersten Reihe, das "EIN" sein muß, bzw. des ersten
Elementes der zweiten Reihe, das "AUS" sein muß.
Im ersten Fall wird V x-V y = V A + V B während
der Zeit, in der die erste Reihe selektiert ist in BC 2n und
V x-V y = 0-V C-V D = -(V A + V B) während dieser ersten
Selektionszeit in BC 2b + 1.
Während der übrigen (r-1) Selektionszeiten ist
V x-V y = V B-V D = -V B oder V x -V y = +V B in einer beliebigen
Reihenfolge, aber immer bei den Selektionszeiten
während BC 2n + 1 gleich und gegenüber V x-V y in der entsprechenden
Selektionszeit in BC 2n entegegengesetzt.
Die Bedingung, daß die mittlere Gleichspannung
Null sein muß, ist daher genau erfüllt.
Die mittleren Werte für V EIN und V AUS sind dieselben
wie diejenigen, die bei Fig. 2 beschrieben wurden.
Es ist nicht notwendig, daß eine halbe Periode
von C₂ einer völligen Zeit BC entspricht.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel, wobei C₂ während
BC 2n periodisch wechselt, beispielsweise bei 64 Reihen alle
21 Selektionszeiten und während BC 2n + 1 genauso aber in
Gegenphase.
Es ist ausreichend, wenn eine halbe Periode von
C₂ und damit von V B und V C gleich einer ganzen Anzahl
Selektionszeiten ist, insofern für entsprechende Selektionszeiten
unterschiedlicher vollständiger Bildzyklen C₂ in 50%
der Fälle "EIN" ist und in 50% "AUS".
Zusammengefaßt unterscheiden sich die zwei gegebenen
Anwendungsbeispiele dadurch, daß die Zeitsignale
derart gegeben werden, daß entweder eine Selektionszeit n
Perioden von C₂ zählt mit n = 1, 2, 3 usw., bzw., daß eine
halbe Periode von C₂ gleich n Selektionszeiten ist.
Die in den Figuren beschriebenen Schaltungsanordnungen
sind nur als Beispiele möglicher Ausführungsformen
einer Wiedergabenanordnung mit Steuerschaltung gegeben.
Im Rahmen der Erfindung sind viele Abwandlungen möglich, wie
beispielsweise die Wahl der angewandten Transistortechnologie.
In Fig. 6 können die als npn- und pnp-Transistoren
dargestellten Transistoren auch völlig oder teilweise
durch andere Typen von Schaltungselementen ersetzt
werden, beispielsweise durch MOS-Transistoren.
Auch ist es für den Erfindungsgedanken nicht von
Bedeutung, eine CMOS-integrierte Schaltungsanordnung wie die
HLCD 0438 zu verwenden, während auch die als Beispiel gegebene
innere Organisation dieser integrierten Schaltung
verschiedenartig geändert werden kann.
Weiterhin dürfte es einleuchten, daß es beispielsweise
für Wiedergabeanordnungen auch möglich ist, eine
Reihenselektionszeit gleich zwei oder mehr ganzen Perioden
einer impulsförmigen Gleichspannung zu wählen. Die mittlere
effektive Steuerspannung V x-V y wird dadurch nicht beeinflußt.
Schließlich ist es möglich, die Zener-Diode 108
durch eine einstellbare Bezugsspannungsquelle für die Basiselektroden
der Transistoren 100, 100 a zu ersetzen.
Ändert man die Bezugsspannung, so werden sich die von
den Stromquellen 100, 102 bzw. 100 a, 102 a gelieferten Ströme
gleichsinnig und in gleichem Maße ändern. Damit ändern sich
auch die Spannungen V A, V B, V C und V D in demselben Sinne
aber mit gleichbleibenden gegenseitigen Verhältnissen.
Damit können V EIN und V AUS auf die günstigen Werte gegenüber
der Schwellenspannung des Flüssigkristalls eingestellt
werden.
Da diese Schwellenspannung im allgemeinen ziemlich
stark temperaturabhängig ist, kann man auch durch
Änderung der Bezugsspannung den erforderlichen Temperaturausgleich
erreichen.
Wenn von einem oder mehreren Temperaturfühlern,
beispielsweise von einem Meßsegment in dem Flüssigkristall,
Gebrauch gemacht wird, kann dieser Temperaturausgleich auch
dadurch erreicht werden, daß auf an sich bekannte Weise
die Bezugsspannung automatisch geregelt wird.
Claims (2)
1. Wiedergabeanordnung mit einem Flüssigkristall, die einen
Wiedergabeschirm mit einer Anzahl von Wiedergabeelementen
mit je einer ersten und einer zweiten Elektrode
aufweist, welche Wiedergabeelemente in mindestens zwei
Gruppen aufgeteilt sind, wobei die ersten Elektroden einer
Gruppe von Wiedergabeelementen durch einen Selektionsleiter
je Gruppe miteinander verbunden sind und die zweiten
Elektroden entsprechender Wiedergabeelemente der jeweiligen
Gruppen durch jeweils einen Erregungsleiter miteinander
verbunden sind, welche Wiedergabeanordnung weiterhin
eine Steuerschaltung mit einer Anzahl von Reihenselektionsschaltern
zum Selektieren der Gruppen von Wiedergabeelementen
in zyklischer Reihenfolge während jeweils einer
Reihenselektionszeit und mit einer Anzahl von Erregungsschaltern
zum Erregen der Wiedergabeelemente einer selektierten Gruppe,
eine erste Spannungsquelle für die Reihenselektionsschalter
und eine zweite Spannungsquelle für die
Erregungsschalter zur Erzeugung je eines Analogsignalpaares
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Spannungsquelle (32, 33, 34, 40 bzw. 42, 43, 44, 50) für die Reihenselektionsschalter sowie für die Erregungsschalter durch die zwischen einem gemeinsamen Masseleiter (39) der Anordnung und den Reihenselektionsschaltern (25, 26) sowie den Erregungsschaltern (27, 28) angeordnete Serienschaltung einer konstanten Gleichspannungsquelle (32 bzw. 42) und einer Hilfsspeisequelle (33, 34; 43, 44), die durch einen parallel zu dieser angeordneten Schalter (40, 50) periodisch kurzgeschlossen wird, gebildet ist,
- b) das eine Signal jedes Analogsignalpaares an dem Verbindungspunkt zwischen Gleich- und Hilfsspannungsquelle und das andere an einem dem Verbindungspunkt gegenüberliegenden Pol der Gleichspannungsquelle abgegriffen werden und beide Signale über die periodisch geschalteten Reihenselektions- sowie Erregungsschalter abwechselnd den ersten sowie den zweiten Elektroden zugeführt werden,
- c) für selektierte Wiedergabeelemente die parallel zur Hilfsspeisequelle angeordneten Schalter (40, 50) und die Reihenselektionsschalter (25, 26) bzw. die Erregungsschalter (27, 28) gleichphasig und für nicht selektierte Wiedergabeelemente gegenphasig geschaltet werden.
2. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reihenselektionszeit der Dauer einer oder mehrerer
ganzer Perioden der impulsförmigen Gleichspannung entspricht.
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