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Verfahren zum Ansteuern einer elektrooptischen Anzeige-
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vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Ansteuerve fahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Adressiertechnik wird in "Electronics" vom 25.5.1978,
Seiten 113 bis 121 beschrieben.
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Mit zunehmendem Multiplexgrad sinkt bekanntlich die Anzahl der erforderlichen
Elektrodenanschlüsse, so daß man vor allem bei höherinformativen Displays ein möglichst
hohes Tastverhältnis zu realisieren versuSt. Hier stößt man in der Praxis allerdings
oft recht bald an Grenzen.
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Dies ist vor allem bei Flüssigkristallanzeigen der Fall, und zwar
deshalb, weil Flüssigkristalle aufgrund ihrer Trägheit normalerweise nur zeitlich
gemittelte Spannungswerte ("Effektivspannungen") wahrnehmen und außerdem nur über
eine Spannungs-Kontrast-Kennlinie mit einer mäßig steilen, temperatur- und blickwinkelabhängigen
Flanke verfügen. Unter ungünstigen Bedingungen muß man sich daher mit zwei Multiplexschritten
begnügen. Diese Schrittzahl kann aber auch aus anderen Gründen geboten sein, etwa
dann, wenn sich die Elektrodenmatrix nicht anders.
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organisieren läßt (DE-PS 28 49 381).
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Bei Flüssigkristallanzeigen wird im Rahmen eines Zwei-Schrltl-Multiplexverfahrens
der ontrast optimal, wenn die beiden alternierend adressierten Leiter (Zeilen) Tastimpulse
der Höhe tVz erhalten oder an OV liegen und die Informationsleitungen ("Spalten")
Datenimpulse mit dem Wert +7s = 'VzX (vgl. hierzu auch den Abschnitt "how matrix-addressed
multiplexing works" in dem eingangs zitierten "Electronics"-Art.) empfangen. Dieses
Impuls-
schema enthält relativ viele Spannungspegel, so daß die
Schaltung noch relativ kompliziert ist. Mit weniger Pegeln kommt die sogenannte
ttV/3"-Hethode aus, bei der an Zeilen und Spalten Impulse der Höhe 0, 3V, t und
3 3 V gelegt werden (vgl. hierzu etwa "Electronics" vom 5.7.1979, insbescndere Seiten
141 bis 144 oben). Auf diesem Wege läßt sich die Schaltung allerdings nicht wesentlich
vereinfachen, zumal nicht nur die beiden Zeilen, sondern auch die Spalten, die gewöhnlich
in viel größerer Zahl vorliegen, jeweils mit einem Mehrzustandsschalter versehen
werden müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Multiplexsechnik
der eingangs genannten Art anzugeben, die einen relativ geringen Schaltungsaufwand
verlangt, ohne dabei die optischen Eigenschaften des Displays nennenswert zu verschlechtern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ansteuermethode mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die vorgeschlagene Schaltungsvariante zeichnet sich vor allem dadurch
aus, daß sie sich mit handelsüblichen Elementen aufbauen läßt: die Spalten kommen
mit einfachen "Ein/Ausn-Schaltern aus, die sich ohne weiteres auch zu größeren Einheiten
zusammenfassen lassen; so findet man für praktisch jeden Anwendungsfall einen passenden
Baustein auf dem Markt. Die Zeilen benötigen zwar Drel-Stufen-Schalter, aber auch
hier kann man auf kommerzell erhält-liche Bausteine zurückgreifen - derzeit werden
Standardmodule mit bis zu vier Drei-Stufen-Schaltern angeboten. Dabei kommen optische
Kontraste zustande, die durchaus mit den Werten vergleichbar sind, die sich mit
dem optimierten bzw. dem V/3-Verfahren erzielen lassen.
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So weichen die für die Kontrastverhältnisse repräsentativen S-Werte
- S ist der Quotient aus den effektiven Ein- und Aus-Spannungen - nur unwesentlich
voneinander ab (S liegt im vorliegenden Fall bei 2,23 und hat in den
beiden
anderen Fällen Werte von 2,41 bzw. 2,24). Optisch machen sich diese Unterschiede
- zumindest bei den heute gängigen Flüssigkristallgemischen - nicht mehr bemerkbar.
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In elektrischer Hinsicht zeigen sich jedoch Auswirkungen: Die Batteriespannung
brauchtnur das 2,82-Fache statt des 3,15- bzw. 3-Fachen der Flüssigkristall-Schwellspannung
zu betragen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erwindung sind
Gegenstand susätzlicher Ansprüche.
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Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren
sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzip der Ansteuerung in einem sehr schematisch gehaltenen Schaltbild,
Fig. 2 das zugehörige Impulsdiagramm und Fig. 3 die zugehörige Ansteuerschaltung
in einem Blockdiagramm.
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Für ein Verständnis der Erfindung unwichtige Teile oder Einzelheiten,
etwa der genaue Aufbau des Displays oder einzelne- Bauelemente der Schaltung, sind
entweder fortgelassen worden oder unbezeichnet geblieben.
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Im dargestellten Beispiel wird eine Flüssigkristallanzeige 1 angesteuert,
die eine sechsstellige, mit bestimmten Vorzeichen versehene Zahl zur Darstellung
bringen kann.
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Jede Ziffernstelle enthält sieben Vorderelektroden und zwei Rückeletroden,
während die Vorzeichenstelle vier Vorderelektroden neben zwei Rückelektroden benötigt.
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Sämtliche Vorderelektroden sind getrennt ansteuerbar, während die
ersten Rückelektroden jeder Stelle einrseits und die zweiten Rückelektroden andererseits
miteinander verbunden sind, so daß insgesamt zwei Rückelektrodenan-
schlüsse
und achtundzwanzig Vorderelektrodenanschlüs se kontaktiert werden müssen. In den
Figuren sind die Vorderelektroden als Spalten Y1 bis Y28 und die Rückelektroden
als Zeilen Xr und X2 symbolisiert. Vor den Zeilen befindet sich eine erste Schaltereinheit
3 mit zwei Drei-Stufen-Schaltern 4, und vor die Spalten sind ein Schieberegister
5 sowie eine zweite Schaltereinheit 6 mit achtundzwanzig Ein/Aus-Schaltern, im vorliegenden
Fall in Form von Exklusiv-Oder-Gattern, geschaltet.
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Die Information wird dem Display zeilensequentiell eingeschrieben,
das heißt, die Zeilen werden alternierend selektiert, und die Spalten erhalten gleichzeitig
die zugehörige Zeileninformation. Damit die Anzeige fliorfrei bleibt, beträgt die
Zeit T zum Aufbau des gesamten Bildes zweiunddreißig Millisekunden; dementsprechend
ist die Zeilenauswahlzeit t (t=T/2) sechzehn Millisekunden lang.
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Der Figur 2 ist zu entnehmen, welche Spannungen die einzelnen Elektroden
erhalten. An der getasteten Zeile liegt zunächst, und zwar während der Zeit t/2,
die Spannung 2Ux und anschließend genau so lange der Wert O V; ist die Zeile nicht
ausgewählt, so empfängt sie einen Spannungswert Ux (vgl. hierzu die Zeilen 2 und
3 der Fig.2). Die Datenimpulse mit der Information "Null" sind in Phasenlage und
Form identisch mit den Tastimpulsen, während die Datenimpulse "Eins" dazu invertiert
sind (vgl. hierzu Zeile 1 der Fig. 2). Erhält die Spalte Y1 beispielsweise die eingezeichnete
Datenimpulsfolge, so liegt an dem Kreuzungspunkt zwischen dieser Spalte und der
Zeile X1 die in Zeile 4 der Fig. 2 eingetragene Spannungsabfolge. Berechnet man
hieraus in üblicher Weise 75 -die Effektiv-Werte, so ergibt sich Uein =Ux 4 Uaus
= x''7. S==2,23. Um die geschilderten Spannungen zu erzeugen, geht man folgendermaf3en
vor. Die Drei-Stufen-Schalter 4 enthalten jeweils zwei Eingänge, über die sie eine
"Null"-Impuls-Folge bzw. den Spannungswert Ux empfangen können; beide Schalter haben
zueinander inver-
tierte Schalt stellungen und werden im Gleichtakt
synchron umgeschaltet. Die "Null't-Impuls-Folge wird außerdem auch noch an die Exklusiv-Oder-Gatter
7 gelegt, die an ihren jeweils zweiten Eingängen die Datensignale aus dem Schieberegister
5 übernehmen. Die Gatter geben dann und nur dann eine Spannung der Höhe 2U,ab, wenn
gerade einer ihrer beiden Eingänge auf diesem Wert liegt, und liefern ansonsten
eine Spannung von 0 Volt. Das Schieberegister 5 empfängt die Daten seriell und gibt
sie - im Takt der Zeilenfortschaltung - zeilenweise parallel aus; die entsprechenden
Daten- und Taktleitungen sind in der Figur mit 8 bzw. 9 bezeichnet.
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Fig. 3 zeigt eine konkrete, mikroprozessorgesteuerte Schaltung. Der
( nicht dargestell) Mikroprozessor liefert an seinen Ausgängen 10, 11 alternierend
die Zeilenfortschaltungsimpulse und an seinen Ausgängen 12, 13 die Datenübernahmeimpulse
bzw. die l'Null"-Impuls-Folge. Die Spannungen Ux für die Schaltereinheit 3 und 2Ux
für das Schieberegister 5 werden in der dargestellten Weise einer Batterie mit der
Spannung Ub=6V entnommen. Für die Zeilenansteuerung kommt beispielsweise der in
CMOS-Technik ausgeführte Multiplex-Baustein CD 4016 B von RCA in Frage, und die
Spalten lassen sich mit dem MOS-Treiberbaustein 0408 von Hughes ansteuern. Ein geeigneter
Mikroprozessor wird von Intel unter der Bezeichnung SAB 8748 angeboten; dieser in
TTL-Technik ausgeführte Prozessor liefert allerdings noch nicht die richtigen Spannungsniveaus,
so daß man noch geeignete Pegelwandler zwischenschalten müßte, vor den RCA-Baustein
beispielsweise den Baustein "CD 40 109 B11 von Siemens und vor den Hughes-Baustein
den Siemens-Wandler "CD 4010 B". .
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Die erfindung beschränkt sich nicht nur auf das detailliert geschilderte
Ausführunsbeispiel. So kommen außer Flsissa rìstallanzeigen auch andere - aktive
win passive-Displays in Frage, die sich grundsätzlich multiplexen
lassen.
Davon abgesehen kann es sich unter Umstnden auch empfehlen, von dem dargestellten
Impulsschema abzuweichen, beispielsweise durch Kommutierung einzelner Abschnitte
der Tastzyklen. So kommt man zu dem gleichen S-Wert, wenn man in den beiden T-Perioden
der Fig. 2 jeweils die zweiten und dritten der insgesamt vier Abschnitte vertauscht.
Solche Modifikationen sind aber in der Regel weniger günstig, weil man zeilenseitig
kompliziertere Schalter braucht oder/und der Mikroprozessor mehr FuAktionen erfüllen
muß.
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5 Patentansprüche 3 Figuren
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