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Verfahren zum Multiplexbetrieb einer Flüssig-
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kristallanzeige Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Multiplexbetrieb einer Flüssigkri stall ( FK) -Anzeige mit Zeilen- und Spaltenleitern,
durch Anlegen von miteinander synchronisierten Zeilen- und Spaltenspannungen, die
aus Impulsen unterschiedlicher Höhe bestehen, durch die an den FK-Zellen den "Aus"-Zustand
und den "Ein"-Zustand charakterisierende Spannungs-Effektivwerte eingestellt werden.
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Ein solches Verfahren ist z. B. aus der Zeitschrift "IEEE Journal
of Solid-State Circuits", Vol. SC-10, No. 1, February 1975, Seiten 60 bis 64 bekanntgeworden.
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Dabei werden auf die Ansteuerleitungen der FK-Anzeige Impulse mit
z. B. vier verschiedenen Spannungspegeln gegeben. Diese Spannungspegel und die Impulsformen
richten sich nach dem Multiplexgrad, mit dem die FK-Anzeige betrieben wird. Dabei
sind die Spannungspegel an der Anzeige genau einzuhalten.
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Sollen FK-Anzeigen über eine Batterie betrieben werden, so ist die
Versorgungsspannung durch die Batteriespannung vorgegeben. Da sich die Versorgungsspannung
der FK-Zellen nach der Art des Flüssigkristalls richten muß, ist eine Anpassung
der Versorgungsspannung an die Batteriespannung erforderlich. Man könnte daran denken,
diese Anpassung durch einen Spannungsteiler vorzunehmen. Dies bringt jedoch hohe
Verluste mit sich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten
Art so weiterzubilden, daß eine digitale und weitgehend verlustlose Anpassung der
Versorgungsspannung an die Batteriespannung möglich ist.
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Dies wird dadurch erreicht, daß sich an Jede Bildperiode eine Pause
anschließt, deren Länge so bemessen ist, daß der Effektivwert der den "Ein't-ZuAtand
charakterisierenden Spannung gleich der Versorgungsspannung der FK-Zellen ist.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausftllirungsbeispiels in Verbindung
mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zum Durchführen
des Verfahrens, Fig. 2 und 3 die Taktimpulse, Informationsimpulse und Versorgungsspannungen
an einigen charakteristischen Punkten der Schaltung nach Fig. 1.
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Die Anordnung nach Fig. 1 weist eine FK-Anzeige 1 mit n x m Punkten
auf. Sie hat n Spaltenleiter Y1 Die m Zeilenleiter sind mit x1 ... xm bezeichnet.
Die n Spaltenleiter sind mit n Ausgängen eines LCD-Treibers 2 verbunden. Die m Zeilenleiter
sind mit m Ausgängen eines LCD-Treibers 3 verbunden. Der Wandler 2 hat verschiedene
Eingänge, an denen der Taktimpuls CLK (Y) die Informationen SRJ (Y) und der Ubernahmetakt
STP anliegt.
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An zwei weiteren Eingängen liegen Leitungen A und B. Der Treiber 3
hat fünf Eingänge, an deren ersten die Informationen SRJ (X) und an deren zweiten
der Taktimpuls CLX (X) anliegt. Am dritten und vierten Eingang liegt eine Leitung
A bzw. C. Am fünften liegt der Sbernahmetakt STP.
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Die Spannungen auf den Leitungen A, C, A und B stammen aus einem Spannungsteilernetzwerk
15. Dies besteht aus -zwei hintereinandergeschalteten Festwiderständen R 1 und einem
mit diesen Widerständen in Reihe geschalteten Pptentiometer Rp. Diese Widerstandskette
ist einerseits über ein NAND-Gatter 13 mit einem Eingang S1 und andererseits über
ein NAND-Gatter 14 mit einem Eingang S2 verbunden. Beide NAND-Gatter liegen an einer
Versorgungsspannung VDD.
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Die verschiedenen Eingänge der Treiber 2 und 3 und des Widerstandsnetzwerkes
15 liegen an Ausgangsklemmen 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 eines Mikroprozessors, der die
zum Betrieb der FK-Anzeige notwendigen Impulse liefert. Dabei können den Eingängen
5 bis 9 noch NAND-Gatter mit offenem Kollektorausgang 12 zwischengeschaltet sein,
die als TTL/MOS-Spannungspegelwandler dienen.
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Die am Eingang 5 einlaufenden Taktimpulse CLK (Y) haben die in Fig.
2 dargestellte Form. Die Informationen SRJ (Y) wird im Takt der Impulse CLX (Y)
als Impulsfolge mit zwei Pegeln eingespeist, wobei der niedrige Pegel bedeutet,
daß die Spannung auf Leitung A ausgewählt wird und der hohe Pegel, daß die Spannung
auf Leitung B ausgewählt wird. Diese Impulse laufen für die Spaltenleiter in --
yn in Serie in den Treiber 2 ein. Nach Einlauf sämtlicher Informationen werden durch
den Ubernahmeimpuls STP an die Ausgänge Y1 ... Yn die Spannungen A oder B gelegt.
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Dann kann die erste Zeile x1 angesteuert werden. Die Information für
die Zeile x1 ist mit SRJ (x1) bezeichnet. Sie besteht ebenfalls aus einer Impulsfolge
mit
zwei Pegeln, von denen der niedrige Pegel signalisiert, daß
die Spannung auf Leitung A ausgewählt und der höhere Pegel, daß die Spannung auf
Leitung C ausgewählt wird.
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Die Informationen werden mit dem Takt CLX (X) eingegeben.
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Die Spannungen auf A, C, A und B werden, wie oben erwährt, durch das
Spannungsteilernetzwerk 15 erzeugt. Da FK-Zellen mit Wechselspannung betrieben werden
müssen, wird die Spannung am Spannungsteilernetzwerk 15 laufend umgepolt. Dies geschieht
durch Signale auf den Leitungen und S2, die die in Fig. 3 gezeigte Form haben. Erscheint
auf der Leitung S1 das Signal "1", so liegt Ä auf Nullpotential.'Gleichzeitig liegt
am Eingang S2 das Signal "O" an und A liegt auf höchstem Potential. Entsprechend
werden die Potentiale an B und C umgeschaltet, um die ftlr die Ansteuerung notwendigen,
zwischen Null und voller Spannung liegenden Zwischenpegel zu erzeugen.
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Mit der in Fig. 3 dargestellten Information in der Zeile x1 und dem
Spannungsverlauf an den Eingängen S1 und ergibt sich in der Zeile x1 ein Impulsverlauf,
der durch vier Pegel gekennzeichnet ist. Die Bildperiode t3 ist dabei in acht Zeiteinheiten
ti ... t8 aufgeteilt. Zur Zeit t1 hat der Impuls die Höhe U1, die der Batteriespannung
UB entsprechen soll. Zur Zeit t2 ist die Spannung Null, zur Zeit t3 beträgt sie
U2, zur Zeit t4 beträgt sie U3 usw. Dabei werden die Spannungspegel U1 und Null
durch die Auswahl der Leitung A und durch die Impulse auf den Eingängen S1 und S2
bestimmt. Die Höhe der Spannungen zwischen den Zeitabschnitten t3 und t8 wird durch
die Spannung an C und ebenfalls durch die Signale an den Eingängen S1 und S2 bestimmt.
Nach Ablauf des Zeitabschnittes t8 ist die erste Bildperiode mit der
Dauer
t3 beendet. Daran schließt sich eine Pause mit der Länge tv an. Die Länge dieser
Pause wird so bemessen, daß der Effektivwert der den "Ein"-Zustand charakterisierenden
Spannung gleich der Betriebsspannung der FK-Zellen ist.
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-Nach Ansteuerung der Zeile x1 wird die Zeile x2 angesteuert. Hierbei
seien die ersten beiden Zeiteinheiten t1 und t2 durch die Spannung an C charakterisiert,
die Zeiteinheiten t3 und t4 durch die Spannung an A und die Zeiteinheiten t5 ...
t8 wiederum durch die Spannung an C. Nach Ablauf der Zeiteinheit t8 ist die erste
Bildperiode für die Zeile x2 beendet und es schließt sich eine Pause mit der Länge
+ an. Für die letzte Zeile gilt Entsprechendes, ihre Bildperiode werde in diesem
Ausführungsbeispiel durch die beiden an C liegenden Spannungen charakterisiert.
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Die am ersten Zeilenleiter y1 liegende Spannung wird durch die Information
SRJ (Y) (Fig. 2) und durch die Spannungen an den Eingängen S1 und S2 bestimmt. Damit
ergibt sich die in Fig. 3, Zeile y1 dargestellte Spannungsform mit den Pegeln A
und B. Anschließend an die erste Bildperiode wird auch hier die Pause mit der Länge
tV eingefügt. An der ersten FK-Zelle mit den Koordinaten x1/y1 ergibt sich die in
Fig. 3 dargestellte Spannung. Diese charakterisiert den "Ein"-Zustand. Der Zeitabschnitt
t1 ist durch die Spannung +Ug und der Zeitabschnitt t2 durch die Spannung -UB gekennzeichnet.
Alle anderen Zeitabschnitte haben eine Spannung, die einem Bruchteil von U3 entspricht.
Wie groß der Bruchteil ist, hängt vom Multiplexgrad ab. Abhängig vom Multiplexgrad
wird am Spannungsteiler Rp in Fig. 1 ein Wert einge-
stellt, der
sich ergibt zu Rp = R1 (n-1) Dabei ist n der Multiplexfaktor. Für ein als Ausführungsbeispiel
gewähltes Vier-Schritt-Multiplex ergibt sich damit Rp = R1, d. h. alle Widerstände
sind einander gleich. Das Verhältnis der Spannungen an A, C bzw. B und A ist also
U3,U/3, Null. Zusammen mit der Länge der Pause ergibt sich damit der Effektivwert
der Betriebs-
| spannung zu |
| 2 |
| Ueff = \1(u3)2 , 1/4 tB + (1/3 u3) 3/4 t3 |
| t3 + tv |
| Ug . tB = 3 UB t3 |
| t3 + tv tB+tV |
Allgemein ergibt sich die Versorgungsspannung Uv, die gleich dem Effektivwert der
den "Ein"-Zustand charakterisierenden Wechselspannung ist, zu
Dabei ist K eine Konstante, die abhängig ist vom Multiplexfaktor "n".
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Vorteilhafterweise wird in der Pause tv die Spannung vollstandig abgeschaltet.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannungen auf den Leitungen S1 und S2 beide
den Zustand "1" einnehmen. Die Bildperiode tB zuzüglich der Pause tV sollte jedoch
nicht länger als 30 ms sein, um Flickereffekte zu vermeiden.
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Auf die Pause folgt dann die zweite Bildperiode, die im Ausführungsbeispiel
bezüglich der Informationen auf den Zeilenleitern gleich aussieht, auf dem ersten
Spaltenleiter y1 jedoch so eingestellt werde, daß sich an der Zelle x1/y1 der "Aus"-Zustand
einstellt. Dieser ist durch die Spannungswerte +UB/3 und -U3/3 charakterisiert.
An die zweite und alle folgenden Bildperioden schließt sich dann wieder eine Pause
der Länge tV an.
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3 Figuren 3 Patentansprüche
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