DE2732772C2

DE2732772C2 - Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2732772C2
Application number: DE2732772A
Authority: DE
Inventors: Allan R. Dr.-Ing. Nussbaumen Aargau Kmetz
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1982-02-25
Also published as: GB1597779A; JPS5417633A; DE2732772A1; US4253096A; CH618535A5; HK5782A

Description

a) der Zeiger ist durch ein aktiviertes Element (Y) und angrenzende nicht aktivierte Elemente gebildet, wobei mindestens die beiden unmittelbar angrenzenden Elemente (X), höchstens aber alle restlichen Elemente der entsprechenden Gruppe von RuckelekoOden nicht aktiviert sind,

b) die Spannungsimpulse (L j_u .·, Uo^, £/si ^

Usm) sind unipolar, die Impulsbreite (r) ist höchstens ein Viertel der Impulsperiode (T)und die Phasenverschiebung mindestens gleich der Impulsbreite (τ).

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß h?s auf das eine zum Zeiger gehörige aktivierte Anzeigeelement (Y bei Gruppe G, der Rückelektroden) alle Anzeigeelemente (GS₁; J=? k) der entsprechenden Gruppe (G,) von Rückelektroden gleichzeitig nicht aktiviert sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist durch den Artikel von W. G. Freer »Current Liquid Crystal Display Technology« in Microelectronics and Reliability, Vol. 15, S. 315-321, Pergamon Press 1976, bekannt Dort werden drei identische Rechtecksignale kontinuierlich an die Rücklind Segmentelektroden einer Flüssigkristall-Anzeige-Vorrichtung gelegt, wobei die Adressierung eines lediglich ein einziges Anzeigeelement aufweisenden Zeigers durch Phasenverschiebungen zwischen den drei Rechteckwellen ermöglicht ist. Insbesondere bei hochtuflösenden Anzeigevorrichtungen ist die Ablesbarkeit derart angesteuerter Anzeigevorrichtungen nicht ausreichend, da der Zeiger nur bei genauer Betrachtung trkennbar und auf größere Entfernungen gegebenenfalls niGht mehr¹ wahrnehmbar ist.

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65 Aus dem genannten Artikel von W. G. Freer ist es darüber hinaus auch bekannt, kontinuierliche unipolare Impulsfolgen zur Ansteuerung einer Anzeigevorrichtung zu verwenden, bei der alle Anzeigeelemente eine gemeinsame Rückelektrode aufweisen.

Aus der DE-OS 24 03 172, insbesondere Ausfühiungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 11, ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, bei dem vier unipolare Pulsfolgen an die Rück- und Segmentelektrode von säulenförmig angeordneten Anzeigeelementen gelegt werden. Zur Erzielung einer Balkenanzeige sind drei der vier Pulsfolgen identisch, aber gegeneinander phasenverschoben, während die vierte Pulsfolge hinsichtlich Periode und Pulsbreite von den übrigen drei abweicht Mit diesem Verfahren wird eine Balkenanzeige realisiert Bei Balkenanzeigen lassen sich wegen des starken Kontrastes zwischen Balken und verbleibendem Teil der Anzeigeskala Verschiebungen der Balkenlänge und damit relative Änderungen der Information äußerst schnell feststellen. Hingegen bedarf es einer zusätzlichen Ablesung auf einer Eichskala, selbst um nur näherungsweise den absoluten Wert der Information zu ermitteln. Dies ist dadurch bedingt, da im allgemeinen leidglich zwischen dem Balken und den verbleibenden Anzeigeelementen, nicht aber zwischen d.;m Balken und den verbleibenden Anzeigeelementen einerseits und den¹ umgebenden Hintergrund andererseits hoher Kontrast besteht Das bekannte Verfahren ist außerdem verhältnismäßig aufwendig, da es zur Realisierung einer Anzeige zwei Pulsfolgen benötigt, welche sich nicht nur hinsichtlich ihrer Phase, sondern auch hinsichtlich Periode und Pulsfolge voneinander unterscheiden.

Aus der DE-OS 21 40 622 ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung von Bildmarkierungen bekannt, bei dem Zeichen zu Zwecken einer besseren Lesbarkeit durch abwechselnd helle und dunkle Flächen dargestellt werden.

Aus der DE-OS 24 14 608 ist darüber hinaus ein Adressierverfahren bekannt, bei dem an die N Zeilenelektroden schachbrettartig angeordneter Anzeigeelemente N Tastspannungen sowie an die M Signalelektroden dieser Elemente M Signalspannungen angelegt werden, wobei diese Spannungen nur während des Zeitabschnittes

wobei 7~die Periode dieser Spannungen bedeutet und j alle natürlichen Zahlen N durchläuft, einen von Null verschiedenen Wert aufweisen. Bei diesem Verfahren wird jeweils ein Anzeigeelement in jeder einzelnen der M Spalten der schachbrettartig angeordneten Anzeigeelemente auf hellem Hintergrund angesteuert Da alle angesteuerten Anzeigeelemente gleichzeitig sichtbar gemacht werden, ist dieses Verfahren besonders zur Darstellung von Kurven auf ebenen Flächen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln eine Ablesbarkeit der relativen Änderungen der zeigerförmig dargestellten Information erreicht wird, welche mit der Ablesbarkeit von balkenförmig dargestellter Information vergleichbar ist, Und welches gleichzeitig zumindest rtäherungS' weise eine Ablesung der absoluten Werte der dargestellten Information ohne Verwendung einer Eichskala ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale angegeben.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem darin zu sehen, daß es mit einer geringen Anzahl an gleichförmigen, gegeneinander lediglich phasenverschobenen und daher leicht erzeugbaren Pulsfolgen zur Adressierung der anzeigenden Information auskommt, und daß es gleichzeitig die anzuzeigende Information derart darstellt daß selbst absolute Werte der Information mit Ablesegeschwindigkeiten aufgenommen werden können, welche mit Ablesegeschwindigkeiten bei relativen Änderungen einer dargestellten Information bei Balkenanzeigen vergleichbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

In der Zeichnung sind nachfolgend Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 zum Stand der Technik zählende Anordnun- jo gen der Elektroden der Anzeigeelemente einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung aller Anzeigeelemente einer angewählten Gruppe bis auf das die Detailinformation tragende Elemente,

F i g. 3 Darstellungen des gemäß dem Verfahren nach Fig.4 angesteuerten Zeigers während verschiedener Phasen seiner Bewegung von links nach rechts aufgrund der Zunahme des angezeigten Wertes,

F i g. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines aus ^c Anzeigeelementen bestehenden Zeigers, der sich bei mäanderförmiger Anordnung der Elektroden der Anzeigeelemente von den Elementen einer Gruppe zu den Elementen einer benachbarten Gruppe bewegt, und

Fig.5 ein Blockdiagramm der Ansteuerschaltung einer elektro-optischen Anzeigevorrichtung mit einer 64elementigen mäanderförmigen Anordnung der Elektroden der Anzeigeelemente, wobei es die Ansteuer-Schaltung ermöglicht die Analogeingangsinformation gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den F i g. 3 und 4 darzustellen.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der tabelle s^;nd die Programir e zur Einstellung der Festwertspeicher der Ansteuerschaltung gemäß F i g. 5 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den F i g. 3 und 4 angegeben.

In Fig. 1 sind di? elektrooptischen Anzeigen, bestehend aus in einer Reihe angeordneten Anzeigeelementen, dargestellt. D'e Anzeigeelemente werden hierbei durch die einander gegenüberliegenden Elektroden der Gruppen G_h G₁ 1, G₁₊1 der Rückelektroden und der Gruppen Sa, Sk ι der Frontelektroden gebildet. Zwischen den Rück- und Frontelektroden befindet sich eine nicht dargestellte Flüssigkristallschicht Der Figur ist zu entnehmen, wie die verschiedenen Anzeigeelemente GA, GpSk 1 usw. elektrisch leitend miteinander verbunden werden können, um die Anzahl der Ansteuerleitungen zu reduzieren. Die Gruppen G„ G₁-_u G/+1 der Rückelektroden bilden jeweils eine Gruppe benachbarter Elemente, z. B. GiSt, G;St-i oder G;_iSt, Gi-iSt-i und sind aus dem Zusammenschluß der Rückelektroden dieser Elemente entstanden und wer- den als GruppenSlektroden bezeichnet. Durch dia Verbindung der Frontelektroden je eines Anzeigeelementes jeder Gruppe von Anzeigeelementen entstehen die Gruppen St, St -1 di:r Frontelektroden (im folgenden kurz als Segmentelektroden S*,... bezeichnet). Da die elektro-optische Anzeige beliebige Anzahlen N von Gruppen- und M von Segmentelektroden umfassen kann, sind in F i g. 1 stellvertretend für alle Gruppen Gi, ..„ G_n und Segmentelektroden Si, .., Sm nur die Elektroden G,_i, G_h G₁₊₁, S*_i und S* dargestellt. Die Verbindung der Segmentelektroden gemäß F i g. 1 (a) bedingt viele Kreuzungspunkte der Zuleitungen. Diese Oberkreuzungen können durch die Verwendung der mäanderförmigen Verbindungen gemäß F i g. 1 (b) vermieden werden.

In F i g. 2 ist eine Anzeige mit aus den Gruppen- und Segmentelektroden G,-i, G_ft G₁₊1, St-1, Sk, Sk-1 gebildeten Anzeigeelementen dargestellt Entsprechend F i g. 1 sind nur einige der insgesamt N Gruppen- und M Segmentelektroden gezeichnet An den Gruppen- bzw. Segmentelektroden G₁; i=\,...,N bzw. Sk Jc= 1,..., M sind über eine Ansteuerschaltung gleichartige gegeneinander phasenverschobene, unipolare rechteckförmige Spannungsimpulse (Impulse) mit ..^r Impulsamplitude LJ, der Periode T und Breite τ angelegt, wobei die Impulsbreite r etwa ein Viertel, höchstens aber ein Drittel der Impulsperiode T und die Phasenverschiebung der drei verschiedenen Impulse Uc₁-< {—Uc₁^i). UcX- Us_k^ ) und Us_k mindestens gleich der Impulsbreite r ist. An den Elementen GpSt ₊ I und G₁St \ der Gruppe G₁ liegen identische Signale Ur,,= £Λ*~; = Usk + \- An jedem dieser Elemente überlagern sich die Ansteuerimpulse der Gruppen- und der Segmentelektroden vollständig, so daß die Potentialdifferenz in der Flüssigkristallschicht dieser Elemente verschwindet und ein Betrachter nur eine dunkle Fläche bemerkt. Ein einziges Element Gä dieser Gruppe sowie alle anderen Elemente aller anderen Gruppen G₁, wobei 7=1,.., N und _/= ; werden mit gegenüber Uc, und Us_k phasenverschobenen Impulsen angesteuert. Daher liegt an der Flüssigkristallschicht dieser Elemente eine Wechselspannung, durch die eine elektro-chemisehe Zersetzung verhindert und gleichzeitig eine Aktivierung des Flüssigkristalls bewirkt wird. Für die AKtivierung ist eine oberhalb der Schwellspannung LO des Flüssigkristalls liegende Potentialdifferenz £/«_m.<, erforderlich. Die Impulse werden so gewählt, daß URms=\j2TlT> Uo ist. Mit derartig bemessenen Impulsen ergeben sich ausreichend aktivierte und daher vom Betrachter als heller Hintergrund wahrgenommene Anzeigeelemente.

Die erfindungsgemäß angesteuerte Anzeigevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Betrachter auf einen Blick auch auf große Entfernungen erkennen kann, welche Gruppe angesteuert ist da ja ille Elemente einer Gruppe bis auf ein einziges angesteuert sinu. Dadurch wird die Grobablesbarkeit der erfindungsgemäß angesteuerten Anzeigevorrichtung vergleichbar der At>lesbarkeit einer balkenformig ange steuerten Anzeigevorrichtung. Da ein einziges Element einer angesteuerten Gruppe darüber hinaus aber so ausgewählt wird daß es die Detailinformation trägt und als helle Fläche auf dem dunklen Hintergrund der angesteuerten Gruppe bei genauerer Betrachtung zu erkennen ist, weist die erfindungsgemäß angesteuerte Anzeigevorrichtung sowohl die Vorteile der guten Ablesbarkeit einer säulenförmig angesteuerten als auch die Genauigkeit urd Einfachheit der Ansteuerung einer zeigerförmig, einelementig angesteuerten Anzeigevorrichtung auf.

Durch geeignete Formgebung der an den Enden jeder

Gruppe befindlichen Anzeigeelemente, z. B. G2S1,
beispielsweise durch Ausbildung als ins Innere der Gruppe weisende Zeiger oder durch Vergrößerung gegenüber den im Gruppeninneren liegenden Anzeigeelementen, kann die Ablesbarkeit erhöht werden, was sich insbesondere dann als besonderer Vorteil erweist, wenn ein Anzeigeelement am Ende einer Gruppe die Detailinformation trägt, so daß der Betrachter sofort erkennen kann, daß ein Ende des Zeigers fehlt. In F i g. 2 (b) ist ein derart gestaltetes Anzeigeelement dargestellt.

Durch die erfindungsgemäße Auswahl der gleichartigen, lediglich phasenverschobenen, rechteckförmigen unipolaren Spannungsimpulse wird außerdem eine Energiequelle mit einem einzigen Spannungsniveau benötigt, was insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von einfachen logischen Gattern anstelle von doppelseitigen Schaltern von Vorteil ist.

Wie den Fig.3 und 4 zu entnehmen ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch zur Ansteuerung einer einen 5segmentigen Zeiger enthaltenden mit mäanderförmig verbundenen Elektroden versehenen Anzeigevorrichtung eingesetzt werden, ohne daß große Einbußen an Ablesbarkeit auftreten.

Durch die Verwendung unipolarer Steuerimpulse, weiche in einfacher Weise durch logische Gatter gesteuert werden können, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Steuerung kompliziert ausgebildeter Zeiger, etwa solcher wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, verwenden. In F i g. 5 ist beispielhaft eine Anzeigevorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei der die Gruppen

Gt, ..., Gs bzw. Segmentelektroden S\ Ss der

Anzeige D direkt mit den Ausgängen zweier Festwertspeicher (Read-Only-Memories) ROMl und ROMU verbunden sind. Diese hoch integrierten Speicher weisen an ihren Ausgängen 1. 2, .., 8 je nach der in ihnen permanent gespeicherten Informationen und je nach dem eingehenden Steuersignal einen Zustand hoher oder verschwindender Spannung auf. Durch die in einem Taktgeber T und Frequenzteiler F erzeugten Takt- und Zählsignale werden die Steuersignale zyklisch mit einer Geschwindigkeit, welche schnell genug ist. damit die Ausgangsimpulse eine flimmerfreie Anzeige bewirken, geändert. Der Effektivwert der Steuersignale, welche an die aktivierten Anzeigeelemente gelegt werden, ist £//j/2, wenn U der Spannungspegel am Ausgang des Speichers im positiven Zustand ist. Daher ist ein logischer 5-V-Spannungspegel. welcher eine effektive Spannung L/r_ot.·» von 3,5 V an den Elektroden des zu aktivierenden Anzeigeelementes bewirkt, für Anzeige mit verdrillten nematischen Flüssigkristallen

Tabelle

ausreichend.

Durch die anzuzeigende Information wird bestimmt, welche Ausgänge der Festwertspeicher in einem bestimmlen Intervall Pulse erhalten. Das Analogsignal E wird über einen Analog-Digitalwandier A/D in einem Datenspeicher R erfaßt* Die Bits niedriger Ordnung 1,2 und 4 erhalten die die Segmentelektroden betreffender Informationen und umfassen einen Teil der in dem Festwertspeicher ROMW eingehenden Information.

Die Bits hoher Ordnung 8, 16 und 32 enthalten die die Gruppenelektrode betreffende Information und umfassen einen Teil der in den Festwertspeicher I eingehende Information. Außerdem werden die Bits niedrigster Ordnung, die die Gruppenelektroden betreffenden Informationen vermitteln, dazu benötigt, die die Segmentelektroden betreffende Information bei mäanderartig verbundenen Segmenten zu entschlüsseln, da hieraus entnommen werden kann, ob die Segmentanordnung umgekehrt ist oder nicht. Darüber hinaus enthalten die Signale des die Gruppeneiekiroden betreffenden Festwertspeichers Angaben darüber, ob der mehrsegmentartige Zeiger sich in die nächst höhere Gruppe bewegen soll. Ein vollständiges Programm für die Festwertspeicher ist in der Tabelle angegeben. Mit derartig programmierten Festwertspeichern lassen sich die Anzeigemuster der F i g. 3 bei einer Anzeige mit 64 Elementen, die geometrisch in einer Reihe zu jeweils 8 Gruppen mit jeweils 8 Elementen liegen, wobei die Segmetiielektroden mäanderförmig verbunden sind, wiedergeben.

In einer Anzeigevorrichtung, in der die N Gruppenelektroden wie beim Multiplexverfahren in einer vorgegebenen festen Reihenfolge Steuerimpulse erhalten, kann der die Information der Gruppenelektroden enthaltene Festwertspeicher ROMl sehr vereinfacht bzw. durch einen Ringzähler mit N+1 Stufe ersetzt werden. Ein angewähltes Segment wird in diesem Fall im gleichen Zeitintervall wie die Gruppe, in der es erscheinen sollte, gepulst, während alle nicht angewähl-

■10 ten Segmente v/ährend des Intervalls N+1 in dem kein entsprechendes Gruppensignal existiert, angesteuert werden. Die dort erzeugte Effektivspannung Uitms ist \i2l(N±\) ■ U, mit U als Impulshöhe. Um eine Effektivspannung von 3 V zu erzeugen, kann Nbis zu 49

■45 werden, ohne das U den für integrierte Schaltkreise üblichen Wert von 15 V überschreitet

In Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es selbstverständlich auch möglich, an die Gruppen- und Segmentelektroden der die Information tragenden Elemente phasenverschobene und an die Hintergrundselemente phasengleiche Impulse anzulegen.

Eingabe- Ausgänge für die Segmentelektroden
adresse ,J₃₄₅₆

Ausgange für die Gruppenelektroden
12 3 4 5 6

0 xxxxx

ixx χ

2 x

3 xxxxxxx

4 X XXXX

5 χ χ χ χ

XXXXXX

7
Fortsetzung

Eingabe- Ausgänge für die Segmentelektroden Ausgänge für die Gruppenelektroclen

^üdresse I2345678I2345678

8 X XXX

9 X X X X X 10 x

Π x xxxxx

12 x x xx

13 X X x x x

14 x

15 xx xxxx

16 X X X X

17 XXXX X

18 X

19 xxx XXX

20 x x x X

21 xxxx x

22 x

23 xxxx xx

24 X X X X X

25 XXX X

26 X

27 xxxxx χ

28 xxxxx

29 xx X

30 xx

31 xxxxxx

32 xxxxx

33 xxx

34 xx

35 xxxxxx

36 x x x x ^x

37 xxxx

38 x

39 X XXXXX

40 x X X X

41 xxxx x

42 x

43 xx xxxx

44 x X x X

45 xxxx X

46 x .

47 xxx xxx

48 x x xx

49 χ X X x x

50 x

51 xxxx xx

52 χ xxx

53 x x x x x

54 X

55 xxxxx χ

56 x xxxx

Fortsclzunc

Eingabe- Ausgange für die Segnientelektroden ailrcsse

Ausgange für die üruppcnclektroden
8 1 2 .1 4 5 6

57 58 59 60 • I 42 •3

X X

X = höherer SpaririUngszüSürtd.

Bp.7P.ichniinusliste

Cu "·> A. ■-■; 0\S\,.i. Vo t

20 XXXXXX

«= Gruppenelektroden (Gruppen Uc\, ..., Ug_n

von Rückelektroden)

= Segmentelektroden (Gruppen Us₁, i.., Ussi

von Frontelektroden)

25 E

= Anzeigeelemente ROMl, ROM Il

= Schwellspannung eines Flüssigkri- T

stalls F

= Impulsperiode A/D

= Impulsbreite 30 R

= impülsampiitude D

== effektive Potentialdifferenz an einem ÄiiZcigccicfiicni

=■ Signale (Spannungsimpulse) an den Gruppenelektroden

= Signale (Spannungsirnpulse) an den Segmentelektroden = Analogsignal
= Festwertspeicher
= Taktgeber
= Frequenzteiler
= Analog-Digitalwandler = Datenspeicher
= Anzeige

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer Anzeige aus aneinander angrenzenden, in einer Reihe angeordneten Anzeigeelementen, wobei jedes Anzeigeelement zwei einander gegenüberliegende, durch einen Flüssigkristall voneinander getrennte Elektroden, eine Rückelektrode und eine Frontelektrode, aufweist und die Rückelektroden gruppenweise von unmittelbar aufeinanderfolgenden Elementen und die Frontelektroden periodisch elektrisch leitend derart miteinander verbunden sind, daß jeder Gruppe von Rückelektroden von jeder Gruppe der i-s periodisch verbundenen Frontelektroden jeweils nur eine Frontelektrode gegenüberliegt, wobei ein Zeiger zur Darstellung einer Information auf kontrastierendem Hintergrund durch den Kontrast zwischen rieht aktivierten, an Front- und Rückelektroden phasengleich und aktivierten, an Front- und Rückelektroden phasenverschoben durch rechteckförmige Spannungsimpulse gleicher Amplitude, Impulsperiode und Impulsbreite angesteuerten Elementen gebildet ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale: