DE3420327A1

DE3420327A1 - Anzeigevorrichtung und dafuer bestimmter spannungsstabilisator

Info

Publication number: DE3420327A1
Application number: DE19843420327
Authority: DE
Inventors: Toshio Jyoyo Kyoto Nishimura; Masakazu Iga Mie Saka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1984-12-13
Also published as: GB2143348A; DE3420327C2; US4726658A; JPS59222889A; JPH0693160B2; GB8413828D0; GB2143348B

Description

TER MEER · MÜLLER STEINlMtIS^EFS I . .. >.'

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Display und einen Effektivwert-Spannungsstabilisator für ein solches, der eins Spannungsquelle, z.B. eine Solarzelle, und eine Stabilisierschaltung aufweist.

Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm eines bekannten Taschenrechners mit Flüssigkristallanzeige. Es sind eine Solarzelle SB, eine hochintegrierte Schaltung LSI als Rechenschaltung, eine Tastatur KEY und eine Flüssigkristallanzeige LCD vorhanden.

Die Ausgangsspannung der Solarzelle SB ändert sich in großem Umfang abhängig vom einfallenden Licht. Es ist daher ein Spannungsstabilisator vorhanden, um die schwankende Ausgangsspannung von der Solarzelle konstant zu halten. Der Spannungstabi1isator weist einen Widerstand R und eine 1 ichtemittierende Diode LED auf. Die Vorwärtsspannung der lichtemittierenden Diode wird zum Stabilisieren der Spannung verwendet.

In Fig. ?. ist die Beziehung zwischen einfallendem Licht und von der Solarzelle SB abgegebener Spannung A eingezeichnet. Eine konstante Spannung B wird der LSI-Schaltung zugeführt. Diese Spannung tritt beim minimalen Lichteinfall LO auf, der zum Betrieb der Anzeige erforderlich ist.

Bei herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen mit Solarzelle ist es also erforderlich, einen Spannungsstabilisator g e sondert von der LSI-Schaltung zu verwenden. Dieser Stabilisator ist aufgrund der zu verwendenden LED teuer. Darüberhinaus wird zusätzlicher Platz für den Spannungsstabilisator benötigt, so daß der Schaltungsaufbau mehr Platz benötigt als erwünscht.

Der Erfindung liegt, die Aufgabe zugrunde, ein Anzeigegerät (Display) anzugeben, das trotz einer Spannungsstabilisierschaltung zum Versorgen der Anzeigeeinrichtung mit konstanter Spannung kompakt aufgebaut ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Spannungsstabilisator für ein solches Gerät anzugeben.

Die Erfindung 1st für den Stabilisator durch die Merkmale von Anspruch 1 und für das Gerät durch die Merkmale von Anspruch 4 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die stark schwankende Spannung von einer Spannungsquelle in Impulse zerlegt wird, deren Intervalle von der anliegenden Spannung abhängen. Die Intervalle werden so gewählt, daß der Effektivwert der der Anzeigeeinrichtung zugeführten Spannung stabilisiert 1st» Dieses Impulsansteuerverfahren ermöglicht es, eine Schaltung zu verwenden, die in die LSI-Schallung Integriert ist und daher keinen zusätzlichen Platz benötigt. Ein Gerät mit einer Anzeigeeinrichtung weist eine solche Stabilisierschaltung auf. Dadurch kann für das Gerät eine Solarzelle verwendet werden, die abhängig vom einfallenden Licht schwankende Spannung aufweist. Der Stabilisator weist eine Stabilisierschaltung mit einer Ermittlungsschaltung a.uf, die ermittelt, welche Spannung gerade von der Spannungsquelle abgegeben wird. Vorzugweise wird mittels eines Bezugsspannungsgenerators, einer Torsteuerschaltung, einem einstellbaren Zähler und einem Flip-Flop der Effektivwert der Spannung konstant gehalten.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher veranschaulicht. Die Figuren 1 und 2 zum Stand der Technik sind bereits vorstehend erläutert. Es zeigen:

• ti W ¥ V V
• V Mt·* I·***

Pig. 1 ein Blockdiagramm eines bekannten Taschenrechners mit Flüssigkristallanzeige;

Fig. 2 die Beziehung zwischen einfallendem Licht und der Ausgangsspannung einer Solarzelle, sowie die einer Schaltung zugeführte Spannung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Effektivwert-Spannungsstabilisators;

Fig. 4 eine Beziehung zwischen der Spannung von einer Solarzelle und Spannungsbereichen;

Fig. 5 eine Beziehung zwischen Signalen an Toren eines

Analogschalters und an Flip-Flops einer ■Verriegelungsschaltung 5;

Fig. 6 ein Zeltdiagramrn eines Setzsignales as, eines Taktsignales s, einec Segmentelektrodentreibersignales Segi, eines Treibersignales Hi für die

gemeinsame Elektrode und eines LCD-Treibersignales, jeweils mit Standard- und geregelten Signalen;

Fig. 7.1 und 7.3 Signalformen der Signale Hi und Segi von LCD-Steuerschaltungen; und

Fig. 7·2 und 7Λ Signalformen von Spannungen an ein FlUssigkristalldisplay.

Der Spannungsstabilisator gemäß Fig. 3 weist eine Spannungsermittlungsschaltung 1, einen Analogschalter 2 (Ubertragertore), einen Vergleicher 3, einen BezuRSspannungsgenerator 4, eine Verriegelungsschaltung 5, einen Prioritatskodierer 6, einen einstellbaren Zähler J, ein RS Flip-Flop 8, eine logi-

sehe Steuerschaltung 9 für gemeinsame Elektroden einer Anzeigeeinrichtung und eine logische Steuerschaltung 10 für Segmentelektroden der Anzeigeeinrichtung auf. Es wird davon ausgegangen, daß die Anzeigeeinrichtung ein LCD ist, jedoch ist dies nicht erforderlich.

Gemäß einer anmeldegemäßen Auöführungsform geben die Steuerschal tungen 9 und 10 Treibersignale für die gemeinsamen bzw. die Segmentelektroden des LCD ab. Die Treibersignale werden abhängig vom Ausgangssignal des RS Flip-Flops 8 gesteuert, welches Ausgangssignal von der Ausgangsspannung einer Spannungsquelle abhängt, deren abgegebene Spannung in weiten Grenzen variiert, wie z. B. bei einer Solarzelle. Das Flip-Flop wird außerdem abhängig vom Signal eines voreinstellbaren Zählers 7 abgegeben.

Die Spannungsermlttlungsschaltung 1 weist in Reihe geschaltete Widerstände auf. Sie ermittelt die Ausgangsspannung Vdd von der Spannungbquelle, also z. B. einer Solarzelle. Die Ausgangsspannung Vdd wird im Timesharing-Verfahren an Tore A-E eines Analogschalters abhängig von Spannungsbereichen gegeben, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Das Ausgangssignal (die Spannung eines jeweiligen Bereichs) der Spannung* ermittlungsschaltung 1 wird im Timesharing-Verfahren über der Analogschalter 2 (Übertra.gtore) an den Komparator 3 gegeben. Die Tore A-E werden nacheinander in alphabetischer Reihenfolge angesteuert. Es sei angenommen, daß während des Ansteuerns der Tore A-E die Ausgangsspannung Vdd von der Spannungsquelle durch den Punkt a innerhalb dem Spannungsbereich C gegeben ist. Dann wird an den Toren A und B der Spannungspegel "0" und an den Toren C-E die Spannung Vdd abgegeben. Wenn die Ausgangsspannung Vdd die Spannung am Punkt b innerhalb des Spannungsbereiches A in Fig. 4 ist, geben alle Tore A-E des Analogschalters 2 die Spannung Vdd ab.

Nummer: Int. Cl.³: Anmeldetag: Offenlegungstag:

30. Mai 1984

13. Dezember 1984

k2 0 32 7

P 34 20 327.3 1/4 SH⁷VRP K.K. Case: 2270-GIiR-H

	.F*	,1 τ	LSI	KEY
I SB I

FIG.1

SPANNUNG

IJCIlT

FIG.2

"""Ρ-35 20 227.3 4/4

FIG.7 (1)

E=Eo

Hi

FIG.7 (2)

Segi Hi

FIG.7 (3)

E=2Eo Vrms=iT E

γ~ί

FIG.7 (Λ)

71

Vrms=-=L-E JT

P-M 20.327.3--. :.:.3/4

•SHAPP'KiK. "-.-■ : Case: 2270-GER-H

ft-

Vdd^;	\	*A--^*	/^	I \	C	^--	D
				B
SPÄNNUNG

FIG. U

LICHT

FIG.5

Φ A B

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SIGNALZUG ZUM LCD

FIG. 6 SIGNALZUG DER GEREGELTEN ΕΕΈΕΚΤΐν-SPÄNNUNG

P ; 34 20- 32-7...S
SH&RP β.K. "- '-'"■ Case: 2270-GER-H

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■/£■ Leerseite -

,. ...» .. . ijriurp λ.λ. - C-.C-.1 υ-UJin-a

spricht, sind die Spannungsbereiche zueinander unterschiedlich. Wenn dagegen die Spannungsbereiche untereinander gleich sind, entsprechen die vom Prioritatskodierer 6 abgegebenen Werte nicht aneinandergesetzten Zeiten.

Die Widerstände für die Spanriungsermlttlungsnehaltung 1 können Vorbelastungßwiderstande einer LCD-Spannungsversοrungsschaltung sein. Wenn die Spannungsermittlungsschaltung 1 in die LSI-Schaltung integriert ist, können die Widerstände Diffusionswiderstände sein, obwohl bei diesen Diffusionswiderständen der Stromverlust hoch ist, wird ein Schalttransistor gebildet, um die Vorbelastungswiderstände zu schalten. Sie werden wahlweise ein/ausgeschaltet, um den Stromverlust zu erniedrigen. Die Verriegelungsschaltung 5 wird nur auf das Ausgangssignal vom Vergleicher 3 hin gesetzt, so daß die Spannungsermittlungsschaltung 1 nicht dauernd arbeiten muß.

ist. Das erste und das zweite Verhältnis werden abhängig vom Ausgangsslgnal vom Prioritätskodlerer 6 bestimmt. Standardtreiber-Slgnalzüge und -werte werden vorab festgelegt. Die Standardspannungen werden mit den eingegebenen Spannungen verglichen, um daß erste bzw. zweite Verhältnis einzustellen und am;zuwählen.

Um auf das Ausgangssignal vom Prioritätskodierer 6 (5 Signale von "001" bis "101") richtig anzusprechen, weist der einstellbare Zähler 7 eine Einrichtung zum Erhöhen oder Erniedrigen der Zeltspanne auf, innerhalb der die Spannung an das LCD gegeben wird, also.zum Erniedrigen oder Erhöhen der Pulsbreite der Spannung.

Wenn statt der ausgewählten Standardspannung die verdoppelte Spannung anliegt, ist die Pulsabgabezelt nur noch ein Viertel der Standardpulsabgabezeit. Die Sperrzeit ist dann also drei Viertel der Standardsperrzeit, um die Effektivspannung aufrechtzuerhalten. Es wird also das Tastverhältnis der Impulse an das LCD abhängig vom Effektivwert der Spannung von der Spannungsquol]c durch den Stabilisator geändert, wodurch der Effektivwert der angelegten Spannung konstant gehaxten wird.

Wenn die Ausgaijg&r.poanut-ii von der Spannungsquelle größer als die Standardspannung ist, verringert sich die Pulsbreite der angelegten Spannung.

Es werden also eine Zählperiode für den einstellbaren Zähler 7 und Spannungsbereiche für das Arbeiten des Spannungsermittlers 1 bestimmt. Wenn zum Beispiel die Zählperiode für den einstellbaren Zähler 7 aneinandergefügten Zeiten ent-

- 12 -

Bei dieser Ausführungsform ist ein Signalzug mit dem Tastverhältnis 1/3 und der Vorspannung 1/2 als LCD-Treibersignal eingezeichnet. Die Fig. 7.1 - JA zeigen das Prinzip zum Regeln der Effektivspannung.

Der Signalzug der Ausgangsspannung Hi der LCD-Ansteuerschaltung 9 ist durchgezogen eingezeichnet, während in Fig. ¹J .1 die Ausgangsspannung Segi der Ansteuerschaltung 10 punktiert dargestellt ist. In Fig. 7.2 ist der Signalzug einer Spannung an das LCD dargestellt. Die Effektivspannung Vrms in Fig. 7.2 ist EOΊ2, wobei EO die Ausgangsspannung der Spannungsquelle ist.

Wenn die Ausgangsspannung EO sich verdoppelt (E = 2E0), ist die Effektivspannung Vrms - 2 V~2 χ EO, wenn die Signalzüge Hi und Segi für die gemeinsamen und die Segmentelektroden beschaffen sind, wie in Flg. 7.1 dargestellt. Die Effektivspannung, wie sie in Fig. 7-2 dargestellt ist, ist dann verdoppelt, und diese verdoppelte Effektivspannung wird dem LCD zugeführt.

Um einen Signalzug mit der Effektivspannung gemäß Fig. 2 zu berechnen, wird für die Effektivspannung Vrms angesetzt: Vrms = Y~2 EO = a E, woraus a berechnet werden kann. Es ergibt sich a = 1/ ~f2~, so daß der impulsgeregelte Wellenzug die Effektivspannung Vrms - (1/ /i) χ Ε aufweist, wie dies in den Fig. 7»3 und 7A dargestellt ist.

Wenn die zugeführte Spannung Vdd η-mal (n - 1) größer ist als die Minimalspannung zum Betreiben des Displays, wird der Effektivwert stabilisiert, wenn ein erstes Verhältnis

zum Sperren der angelegten Spannung (1 - l/n ) und ein zwei-

o tes Verhältnis zum Freigeben der angelegten Spannung (l/n )

Claims

TER MEER-MÜLLER- STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N, tar Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister tÄ£ 4^E· ^MÜIIer Artur-Ladebeok-Strasse 51

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

2270-GER-H
Mü/J/St/ma

30. Mai 1984

SHARP KABUSHIKI KAISHA

22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku,

Osaka 545, Japan

Anzeigevorrichtung und dafür bestimmter Spannungsstabilisator

Priorität: 31. Mai 1983, Japan, Ser.Nr. 58-98591 (P)

PATENTANSPRÜCHE

( 1. jSpannnungsstabilisator für eine Spannungsquelle und ^—' einer dieser zugeordneten Stabilisierschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierschaltung (1-10) in Abhängigkeit vom Effektivwert der Spannungsquelle (SB) ein Interval von Spannungsimpulsen so festlegt, daß der Effektivwert einer an eine Folgeschaltung gelegten Spannung unabhängig vom Effektivwert der Sapnnungsquelle stabilisiert wird.

TER MEER · MÜLLER · STEINKISTE© I'"'. * .".Z.I. . _ _ - _ „

*—Vn^v-i
2. Stabilisator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daßdie Stabilisierschaltung ein Flip-Flop (8) und einen einstellbaren Zähler (7) aufweist.
3. Stabilisator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daßdie Stabilisierschaltung eine Torsteuerschaltung (5) und einen Bezugsspannungsgenerator (4) aufweist.
4. Elektronisches Gerät mit

- einer Batterie (SB) zum Versorgen des Gerätes mit Spannung,

- einer Stabilisierschaltung (1-10), die die ihr von der Spannungsquelle zugeführte Spannung auf einen Effektivwert stabilisiert, und

- einer Anzeigeeinrichtung (LCD), die von der Stabilisierschaltung angesteuert wird, und die Information anzeigt,

dadurch gekennzeichnet, daßdie Stabilisierschaltung so ausgebildet ist, daß sie ein Intervall von Spannungsimpulsen abhängig vom Effektivwert der Spannungsquelle so festlegt, daß der Effektivwert einer an eine Folgeschaltung gelegten Spannung unabhängig vom Effektivwert der Spannungsquelle stabilisiert wird.
5. Gerät nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daßdie Anzeigeeinrichtung eine Flüssigkristallanzeige (LCD) i st.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daßdie Batterie eine Solarzelle (SB) ist.

TER MEER · MÜLLER . , , . _ . _

O 4 Z U J Z
7. Gerät nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daßdie Stabilisierschaltung Teil einer hoch integrierten Schaltung (LSI) ist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 4 -7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierschaltung eine Ernittlungsschaltung (1) zum Ermitteln der von der Spannungsquelle zugeführten Spannung, ein Flip-Flop (8), einen einstellbaren Zähler (7), eine Torsteuerschaltung (5) und einen Bezugsspannungsgenerator (4) aufweist.