DE3516298A1 - Verfahren zur ansteuerung einer fluessigkristallanzeige mit funktionsfehler-erkennbarkeit - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung einer fluessigkristallanzeige mit funktionsfehler-erkennbarkeit

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DE3516298A1 DE19853516298 DE3516298A DE3516298A1 DE 3516298 A1 DE3516298 A1 DE 3516298A1 DE 19853516298 DE19853516298 DE 19853516298 DE 3516298 A DE3516298 A DE 3516298A DE 3516298 A1 DE3516298 A1 DE 3516298A1
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Description

?§s ch r e
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur statischen Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeige, die mehrere Segmente und eine gemeinsame Rückelektrode aufweist, unter Verwendung eines Mikroprozessors, der die anzuzeigenden Daten seriell ausgibt, und unter Verwendung eines Seriell/ Paral1el-Wandlers, der die anzuzeigenden Daten für jedes Segment der Flüssigkristallanzeige statisch zur Verfügung stellt.
Verfahren dieser Art sind allgemein bekannt. Der Begriff "statische Ansteuerung" wird dabei als Gegensatz zum Multiplexbetrieb benutzt. Die statische Ansteuerung bringt. gegenüber der Mu1tiplex-Ansteuerung den Vorteil eines besseren Kontrastes und eines größeren Kinblickwinkels; nachteilig ist jeoeh, daß der Ausfall einzelner Bauelemente oder Verbindungen innerhalb der Ans teuere\ ektronik zu einem Ausfall einzelner Segmente führen kann, so daß z.B. bei 7-Segment-Ziffernanzeigen falsche Zahlen entstehen können. Bekannte Verfahren, um dies zu verhindern, wie sie z.B. in der europäischen Patentanmeldung 0 011 '234 beschrieben sind, basieren immer auf einem Multiplexbetrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das auch bei statischer Ansteuerung der Fiüssigkristall-Segmente eine Funkt ions fehler-Erkennbarkeit ermögli ent♦
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die anzuzeigenden Daten alle 0,05 Sekunden bis 0,5 Sekunden neu vom Mikroprozessor ausgegeben werden und daß die Daten für die einzelnen Segmente und für die Rückelektrode bei jeder zweiten Datenausgabe invertiert werden.
Die Erfindung nutzt also die Tatsache aus, daß Flüssigkristallanzeigen z.B. sowohl bei positivem Potential am Segment und Null-Potential an der Rüekelektrode als auch bei Null-Potential am Segment und positivem Potential an der Rückeiektrode ihre optische Durchlässigkeit gegenüber dem spannungslosen Zustand verändern. Wird nun zyklisch zwischen diesen beiden Ansteuerungen umgeschaltet, so merkt der Betrachter davon nichts, vorausgesetzt, daß alle Bauelemente und Verbindungen in Ordnung sind. Ist jedoch beispielsweise ein Speicher-Flip-Flop im Anzeigespeieher defekt, so wird dies Segment nur bei jedem zweiten Anzeigezyklus aktiviert, es wird also blinken. Dies Blinken ist leicht erkennbar und fällt jedem Betrachter sofort auf, besonders wenn es im Frequenzbereich von einigen Hertz liegt. Vorzugsweise wird daher die Dauer eines Anzeigezyklusses mit 0,1 Sekunde gewählt, so daß sich im Fehlerfall eine Blinkfrequenz von 5 Hz ergibt. Diese Blinkfrequenz darf bei Meßgeräten, die sowieso zyklisch neue Meßwerte anzeigen, wie z.B. Zähler, Digitalvoltmeter oder Waagen, nicht mit der Meßwertfolgefrequenz übereinstimmen, da sonst z.B. bei einer 7-Segment-Anzeige der Ausfall des linken unteren Segmentes nicht vom Schwanken des Meßwertes zwischen 8 und 9 unterschieden werden kann.
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üblicherweise wird bei einer Flüssigkristallanzeige die Ansteuerung der einzelnen Segmente und der Rücke]ektrode mit einer Taktfrequenz von 30 bis 100 Hz, meist ca. 40 Hz, invertiert. In diesem Fall wird vorteilhafterweise zusammen mit der Invertierung der Anzeigedaten bei jeder zweiten Datenausgabe auch der Takt der Wechselspannungsansteuerung invertiert, um beim Wechsel der Ansteuerung eine längere Periode an den Segmenten zu vermeiden. 10
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. I das Prinzip der Erfindung in einem FIuSd iagramrn,
Fig. 2 das zum FIuSdiagrarom in Fig. L gehörige BLockschal tbiId,
Fig. 3 eine 7-Segment-Zi ffer,
20
Fig. 4 ein FIuBdiagrairan für eine Wechselspannungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeige,
Fig. 5 das zum Fi iiBdiagramm in Fig. 4 gehörige Blockschaltbild und
Fig. 6 ein Irnpulsdi agramm- für das Blockschaltbild in Fig. 5.
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Das Flußdiagramm in Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung als Befehlsabfolge für den Mikroprozessor: Die Anzeigedaten werden vom Mikroprozessor aus dem Anzeigespeieher übernommen und seriell an den Seriell/Paral1 el-Wandler ausgegeben. Der Seriel1/ParalIeI-Wandler stellt diese Daten dann parallel für die einzelnen Segmente zur Verfügung. Gleichzeitig legt der Mikroprozessor die Rückelektrode auf Null-Potential und behält diesen Zustand 0,1 Sekunde lang bei. In dieser Zeit werden alle Segmente optisch aktiviert, die eine logische " 1 n als Anzeigedaten besitzen und damit auf dem Potential der Versorgungsspannung VDD Hegen. Nach Ablauf der 0,1 Sekunden übernimmt der Mikroprozessor die Anzeigedaten erneut aus dem Anzeigespeicher, invertiert diese Daten und gibt sie seriell an den Seriell/Parallel-Wandler aus. Gleichzeitig legt der Mikroprozessor die Rüekelektrode auf das Potential von Vqq und behält diesen Zustand ebenfalls 0,1 Sekunde lang bei. Dadurch werden in dieser Zeit alle Segmente optisch aktiviert, die eine logische "0" als Anzeigedaten besitzen. Wegen der Invertierung der Anzeigedaten sind dies genau dieselben Segmente, die während der ersten 0,1 Sekunden optisch aktiviert wurden.
Eine mögliehe Schaltung zur (leal isierung dieses Ablaufes ist in Fig. 2 als Blockschaltbild gezeigt. Der Mikroprozessor I gibt die Anzeigedaten am Ausgang 11 seriell aus. Bei der ersten Ausgabe steht das Flip-Flop 5 beispielsweise so, daß der Ausgang Q aktiviert ist und damit das Tor 2 geöffnet ist. Dadureh gelangen die Anzeigedaten vom Ausgang 11 des Mikroprozessors direkt in den Dateneingang 13 des Schieberegisters 6. Der zu den
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ν"
seriellen Daten gehörende Datentakt gelangt vom Ausgang 10 des Mikroprozessors direkt auf den Schiebeeingang 14 des Schieberegisters und steuert so die serielle Datenübertragung in das Schieberegister. Nach Abschluß der Daten-Übertragung gibt der Mikroprozessor einen kurzen impuls am Ausgang 12 ab und. veranlaßt damit den Speicher 7, die parallel anliegenden Daten des Schieberegisters 6 zu übernehmen und an die Segmente (Anschlüsse 16) der Flüssigkristallanzeige 8 weiterzuleiten. -Schieberegister 6 und Speicher 7 bilden zusammen den Seriell/Parallel-Wandier. Durch den impuls am Ausgang 12 des Mikroprozessors wird weiter das Flip-Flop 5 umgeworfen, der Ausgang Q gfiht auf Null-Potential und damit wird auch die Rückelektrode (Anschluß 15) der Flüssigkristallanzeige 8 auf Null Volt gelegt; gleichzeitig wird das Tor 2 geschlossen und das Tor 3 geöffnet, so daß bei der folgenden Übertragung von Anzeigedaten vom Ausgang 11 des Mikroprozessors zum Dateneingang 13 des Schieberegisters 6 der Inverter 4 eingeschaltet wird. Die Übertragung der Anzeigedaten kann in dieser Schaltung zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb der Wartezeit von 0,1 Sekunde erfolgen. Am Ende der Wartezeit von 0,1 Sekunden erscheint wieder ein kurzer Impuls am Ausgang 12 des Mikroprozessors 1, der den Speieher 7 veranlaßt, die neuen, invertierten Anzeigedaten vom Schieberegister 6 zu übernehmen und an die Segmente der Flüssigkristallanzeige weiteraulei ten; gleichzeitig fällt das Flip-Flop 5 um, der Ausgang Q geht auf VDD, so daß an der Äückelektrode der Flüssigkristallanzeige 8 das Potential von V^j-j anliegt. Dadurch werden sowohl die Potentiale der Segmente als auch das Potential der Rückelektrode invertiert, so daß wieder an denselben Segmenten
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eine Potentialdifferenz anliegt, diese Segmente also optisch aktiviert werden.
Tn Fig. 3 ist als Beispiel für die Flüssigkristallanzeige eine 7-Segment-Ziffer gezeigt. Die Segmente 17a...17 f sind als leitende Elektroden auf einer vorderen Glasplatte 8' aufgedampft und mit Anschlüssen 16a...16f am Rand leitend verbunden; die Rückelektrode befindet sich auf der hinteren Glasplatte 8fl und ist bei 15 kontaktiert. Zwischen den beiden Glasplatten befindet sich die nematische Flüssigkeit, deren optische Durchlässigkeit sich beim Anlegen einer Potentialdifferenz ändert. Flüssigkristallanzeigen dieser Art sind allgemein bekannt, so daß hier auf eine detaillierte Besehreibung verzichtet werden kann.
Durch das im vorstehenden beschriebene Verfahren zur Ansteuerung der Flüssigkristallanzeige werden Fehler im Schieberegister 6, im Speicher 7 und weitgehend auch Fehler bei den Zuleitungen zu den einzelnen Segmenten 17a...17g vom Betrachter durch Blinken des entsprechenden Segmentes erkannt. Liegt beispielsweise ein Segment dauernd auf einem festen Potential, beispielsweise weil ein Speicher-Flip-Flop im Speieher 7 ausgefallen ist, so führt dies wegen des wechselnden Potentials der Rüekelektrode zu einem Blinken dieses Segmentes. Liegt die Rüekelektrode auf festem Potential, so blinkt die ganze anzuzeigende Zahl. Auch Kurzschlüsse auf den Zuleitungen, die zu einem konstanten Potential des zugehörigen Segmentes führen, äußern sieh genauso durch Blinken. Nur Leitungsunterbrechungen werden nicht erkannt, da sie unabhängig vom Potential der Gegen-
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elektrode zu einem Ausfall dieses Segmentes führen. IJm diese Fehler zu erkennen, ist aber bereits der bekannte "8er-Check", der alle Segmente aktiviert, eingeführt. Alle Fehler, die noch innerhalb der seriellen Datenverarbeitung auftreten - also vor dem Schieberegister 6 -, führen wegen der seriellen Verarbeitung im allgemeinen zu einem totalen Ausfall der Daten. Parallele Strukturen innerhalb des Mikroprozessors - wie z.B. Speicher - werden im allgemeinen durch Prüfbits oder andere bekannte Verfahren gesichert, so daß durch das beschriebene Verfahren ein lückenloser Schutz vor nicht erkennbaren Fehl funkt ionen erreicht wird.
Das Blinken der Anzeige wird vom Beobachter am deutlichsten wahrgenommen, wenn die Blinkfrequenz bei etwa 5 Hz liegt.
Vorzugsweise liegt also die Dauer eines Anzeigezyklusses bei 0,1 Sekunden, d.h. daß jeweils 0,1 Sekunde lang das invertierte und das nieht invertierte Potential anliegt. Aber auch Frequenzen bis zu 10 Hz herauf und bis zu 1 Hz herunter werden erkannt, d.h. die invertierten und die nicht invertierten Potentiale können zwischen 0,05 und 0,5 Sekunden anliegen.
In Fig. 2 sind der Deutlichkeit halber das Flip-Flop 5, der Inverter 4 und die Tore 2 und 3 als diskrete Bauelemente außerhalb des Mikroprozessors I gezeichnet. Selbstverständlich können deren Funktionen auch softwaremäßig innerhalb des Mikroprozessors realisiert werden, so daß der Mikroprozessor auch den Bereich 1' mit umfassen kann, wie es in Fig. 2 gepunktelt angedeutet ist.
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Eine Ausgestaltung der Ansteuerung der Flüssigkristallanzeige mit Wechselspannungsansteuerung ist in Fig. 4 in Form eines Flußdiagramms der Anweisungen an den Mikroprozessor und in Fig. 5 als Blocksehaltbild einer möglichen Realisierung dargestellt. Die anzuzeigenden Daten werden vom Mikroprozessor 21 wieder aus dem Anzeigespei eher übernommen, seriell ausgegeben und in das Schieberegister 26 übertragen. Während des ersten Anzeigezyklusses stehe das Flip-Flop 25 so, daß der Ausgang Q aktiviert ist, so daß das Tor 22 geöffnet ist und die Anzeigedaten ohne Invertierung in das Schieberegister 26 gelangen. In der Ausgestaltung nach Fig. 4 und 5 ist dabei vorausgesetzt, daß auch das Potential für die Rückelektrode als ein Datenbit - beispielsweise als letztes seriell mit in das Schieberegister 26 überschrieben wird. Nach dem Ende der Datenübertragung erscheint ein kurzer Impuls am Ausgang 35 des Mikroprozessors 21, der den Speicher 27 zur Übernahme der Daten vom Schieberegister veranlaßt. Gleichzeitig wird das Flip-Flop 25 umgeworfen, das Tor 22 wird gesperrt und statt dessen das Tor 23 geöffnet, so daß bei der nächsten übertragung der Anzeigedaten der Inverter 24 eingeschaltet wird. Das Flip-Flop 25 öffnet weiterhin das Tor 30, so daß eine Impulsfolge mit einer Folgefrequenz von etwa 40 Hz vom Ausgang 33 des Mikroprozessors 21 über das Tor 30 zum Eingang 34 eines Umschalters 28 gelangt. Diese Impulsfolge schaltet zyklisch die Wechsel schalter 29 um, so daß sowohl die Potentiale der Segmente als aueh das Potential der Rückelektrode zyklisch umgeschaltet werden. Liegen z.B.
die Ausgänge Q1,"Q^ und Qn auf VDD und damit die
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Ausgänge Qj_, Qg und Qn auf .Null., so liegt in der gezeichneten Stellung der Wechselschalter 29 am Anschluß 16a des Segmentes 17a (siehe dazu auch Fig. 3) die Spannung VDD an, am Anschluß 16b des Segmentes 17b Null-Potential und an der Rückelektrode 15 die Spannung VDD· Dadurch wird das Segment 17b optisch aktiviert, das Segment 17a jedoch nicht. Schaltet der Weehselsehalter 29 um, so liegt am Anschluß 16a des Segmentes 17a Null-Potential, am Anschluß 16b des Segmentes 17b die Spannung VDD unii an ^er Rückelektrode 15 Null-Potential. Wieder ist also das Segment 17b optisch aktiviert, da sein Anschluß 16b eine Potentialdifferenz zur Rückelektrode 15 aufweist, und daß Segment 17a bleibt optisch inaktiv. Das zyklische Umlegen der Wechselschalter 29 ändert also die optische Aktivierung der einzelnen Segmente nicht und dient nur dazu, in der nematisehen Flüssigkeit der Flüssigkristallanzeige Polarisationserscheinungen zu Verhindern.
Der eben beschriebene Zustand mit dem vorgegebenen Dateninhalt des Speichers 27 und dem zyklischen Umsehalten der Weehselsehalter 29 wird gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 4 0,1 Sekunde lang beibehalten. Irgendwann innerhalb dieser 0,1 Sekunde gibt der Mikroprozessor 21 wieder seriell die Anzeigedaten aus, die dieses Mal aber über den Inverter 24 und das Tor 23 laufen, also invertiert im Schieberegister 26 ankommen. Mit dem Erscheinen des Impulses auf dem Ausgang 35 des Mikroprozessors 21 werden die invertierten Daten in den Speieher 27 übernommen. In dem oben angeführten Beispiel würden in diesem zweiten Anzeigezyklus also die Ausgänge Q^, "q"2 und
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auf Null liegen und die Ausgänge"Q^, Q2 und"Qn auf Damit wird wieder das Segment 17b optisch aktiviert, da es jeweils gegenüber der Rückelektrode 15 ein anderes Potential aufweist, während das Segment 17a optiseh inaktiv bleibt, da es jeweils das gleiche Potential wie die Rückelektrode aufweist. Weiter ist nun in Fig. 5 durch die andere Stellung des Flip-Flops 25 im zweiten Anzeigezyklus das Tor 30 geschlossen und statt dessen das Tor 31 geöffnet, so daß die impulsfolge vom Ausgang 33 des Mikroprozessors über den Inverter 32 zum Eingang 34 des Umschalters 28 gelangt. Da alle Impulse im Mikroprozessor 21 aus demselben hochfrequente Takt hergeleitet werden, sind auch die Impulse auf den Ausgängen 33 und 35 miteinander synchronisiert. Beginnen also z.B. im ersten Anzeigezyklus die Wechselschalter 29 in der in Fig. 5 gezeichneten Stellung und enden in der entgegengesetzten Stellung, so beginnen sie im zweiten Anzeigezyklus mit der in Fig. 5 nicht gezeichneten Stellung und enden mit der in Fig. 5 gezeichneten Stellung.
Durch diese doppelte Invertierung - einmal werden die Anzeigedaten im Speicher 27 invertiert, zum anderen wird die Ansteuerung der Wechsel schalter 29 invertiert - ergibt sich an den Anschlüssen 16a...16f der Segmente 17a...17f und am RückanschluB 15 eine Wechselspannung ohne Phasensprung, wie dies in Fig. 6 noehmal im einzelnen gezeigt ist. Die Impulsfolge am Ausgang 33 besteht aus regelmäßigen Impulsen, deren Impulsdauer gleich der Dauer der Pausen ist. Der Impuls am Ausgang 35 definiert das Ende des jeweiligen Anzeigezyklusses und den Beginn des nächsten
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Anzeigezyklusses. Wegen der Invertierung der Anzeigedaten ändert sieh das Potential am beispielhaft herausgegriffenen Ausgang Q2 des Speiehers 27. Gleichzeitig wird auch die Impulsfolge vom Ausgang 33 invertiert, so daß am Eingang 34 des Umschalters 28 die inverse Impulsfolge erscheint. Beide Invertierungen ergeben am Ausgang des Umschalters 28 wieder eine regelmäßige Wechselspannung, wie am Beispiel des Segmentes 17b mit seinem Anschluß 16b und am Beispiel der Rückelektrode 15 gezeigt ist.
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In dieser, anhand der Figuren 4 bis 6 erläuterten Ausgestaltung werden wieder Fehler im Schieberegister 26, im Speicher 27 und im Umsehalter 28 durch Blinken der betroffenen Segmente oder Ziffern dem Benutzer angezeigt.
Fehler auf den Zuleitungen zur Flüssigkristallanzeige, die einen geringeren Kontrast (bei konstantem Potential der Zuleitung) ergeben oder (bei unterbrochener Zuleitung) zum dauerhaften Ausfall des Segmentes führen, werden wieder durch den "Ser-Cheek" erkannt.
Wie auch in der ersten Ausgestaltung kann auch in dieser Ausgestaltung nach Fig. 5 der Schaltungsbereich 21' softwaremäßig durch den Mikroprozessor 21 realisiert sein.
Die beispielhaft für eine 7-Segment-Ziffer erläuterte Erfindung ist selbstverständlich auch für beliebig viele 7-Segment-Ziffern oder für alphanumerische Anzeigen beispielsweise mit Matrix-Darstellung - geeignet. Die Länge des Schieberegisters und die Anzahl der Speicherelemente und gegebenenfalls die Anzahl der Wechsel schalter muß nur entsprechend gewählt werden.
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Claims (3)

  1. 351S290
    Sartorius GmbH Akte SW 8506
    Weender Landstraße 94-108 Kö/kl
    D-34-0 0 Göttingen
    Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeige mit Funkt ions fehler-Erkennbarkeit
    Ansprüche:
    i. Verfahren zur statischen Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeige, die mehrere Segmente und eine gemeinsame Rüekelektrode aufweist, unter Verwendung eines Mikroprozessors, der die anzuzeigenden Daten seriell ausgibt, und unter Verwendung eines Seriell/ Parallel-Wandlers, der die anzuzeigenden Daten für jedes Segment der Flüssigkristallanzeige statisch zur Verfugung stel1t, da d^uj^jeh gekennzeichnet, daß die anzuzeigenden Daten alle 0,05 Sekunden bis 0,5 Sekunden neu vom Mikroprozessor (1,21) ausgegeben werden und daß die Daten für die einzelnen Segmente (17a...17g) und für die Rüekelektrode (15) bei jeder zweiten Datenausgabe invertiert werden.
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  2. 2. Verfahren zur statischen Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, bei dem die Ansteuerung der einzelnen Segmente und der itückelektrode mit einer Taktfrequenz von 30 bis 100 Hz invertiert wird (Weehsel-Spannungsansteuerung), dadurchgekennzjej^chn el:, daß zusammen mit der Invertierung der Anzeigedaten bei jeder zweiten Datenausgabe auch der Takt der Wechselspannungsansteuerung invertiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, daduj*_ch_gekennzeichnet;, daß die anzuzeigenden Daten alle 0,1 Sekunde neu vom Mikroprozessor ausgegeben werden.
DE19853516298 1985-05-07 1985-05-07 Verfahren zur ansteuerung einer fluessigkristallanzeige mit funktionsfehler-erkennbarkeit Granted DE3516298A1 (de)

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