DE3026848A1

DE3026848A1 - Ueberwachungsschaltung zur kontrolle der anschluesse von lcd-anzeigen

Info

Publication number: DE3026848A1
Application number: DE19803026848
Authority: DE
Inventors: Jürgen 7730 Villingen-Schwenningen Adams
Original assignee: Kienzle Apparate GmbH
Current assignee: Digital Kienzle Computersysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE3026848C2; ATA283281A; AT382256B; FR2487099B1; GB2080593B; GB2080593A; SE8104364L; FR2487099A1; SE443060B

Description

Überwachungsschaltung zur Kontrolle der Anschlüsse von LCD-Anzeigen

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung zur Kontrolle der Anschlüsse von LCD-Anzeigen und der zugehörigen Segmenttreiberstufen einer Ansteuerlogik mit beispielsweise über Leitgummiverbinder (Interkonnektoren) über wenigstens zwei getrennten Leiterbahnen gesplittet kontaktierten Segmentelektroden.

Bei 7-Segment-Anzeige-Einrichtungen ist es in vielen Fällen nicht kontrollierbar/ ob eine Datenanzeige richtig oder falsch ist. Sicherlich gibt es eine Auswahl von Segmenten, bei deren Ausfall eine verstümmelte Ziffer zur Anzeige gelangt, so daß in solchen Fällen visuell eine fehlerhafte Funktion erkennbar wird. Abgesehen von den erkennbaren Fehlanzeigen können jedoch durch zusätzliche oder fehlende Aktivierung eines Segments Ziffernbilder entstehen, die von der ursprünglich initiierten Wertstellung, beispielsweise von Meßdaten, beträchtlich abweichen und so über das Display eine fehlerhafte Anzeige liefern, die jedoch als Falschanzeige nicht erkennbar ist.

Ein fehlerhaftes Verhalten in bezug auf die Steuerung eines oder mehrerer Segmente ergibt nicht nur ein falsches Ziffernbild, es ist vielmehr eine derart fehlerhafte Anzeige absolut nicht zulässig, wenn es sich um einen Anwendungsfall wie beispielsweise die Anzeige eines Preises beim Verkauf einer Ware handelt. In einem derartigen Zusammenhang sind gesetzlich

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verankerte Forderungen gestellt, nach denen eine Fehlfunktion in der Anzeige nicht unentdeckt bleiben darf.

Eine Anordnung zur Auslösung eines Warnsignales bei fehlerhafter Wirkungsweise von 7-Segment-Anzeigeeinheiten ist beispielsweise durch das U. S. Patent 3 943 5oo bekannt geworden. Die in der genannten Schrift gezeigte Einrichtung bezieht sich auf eine 7-Segment-Anzeige für die Mengen- und Preisdaten an einer Treibstoffabgabestelle. Der Aufwand für die Erzeugung eines Warnsignales ist bei der gezeigten Lösung ganz erheblich. Es lassen sich mit der bekannten Anordnung auch vor allem nur bei den aktiven Displays, das sind im wesentlichen Anzeigeelemente mit Eigenlichterzeugung, wie z. B. Leuchtdioden-Displays, durch Messung von Strömen in der Segmentansteuerleitung auswertbare Signale ableiten. Aus diesem Grunde ist auch von vornerhein die bekannte Methode der Fehlersignalerzeugung nicht für die Kontrolle von Flüssigkristallanzeigen (LCD) anwendbar. Bei den als passive Displays bezeichneten LCD-Elementen erfolgt die Zeichenbildung durch Modulation von Fremdlicht in einer nematischen,kristallinen Substanz infolge der Anlegung eines äußeren elektrischen Feldes . Als vorteilhaft bezeichnet wird allgemein die sehr geringe Stromaufnahme der Flüssigkristallanzeigen. Dies hat aber zur Folge, daß eine Segmentkontrolle über die Messung der Segmentströme nach der bekannten Methode zu keinem brauchbaren Ergebnis führt.

Analysiert man die möglichen Fehlerursachen an Flüssigkristallanzeigen, dann stellt man fest, daß Fehler am Bauteil, Glasbruch, Alterung, undichte Mediumzellen und dergl. sich dahingehend äußern, daß durch derartige schadhaften Erscheinungen immer alle Segmente eines Anzeigeelementes betroffen sind, d.h. ein solcher Fehler tritt optisch sichtbar in Erscheinung.

Bei den augenscheinlich nicht erkennbaren Anzeigefehlern dagegen liegt die Fehlerursache fast ausschließlich im Bereich

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der Ansteuerung und Signalübertragung. Die Ursachen, die dabei zu einer verfälschten Anzeige führen können, liegen z.B. in einem innerlich defekten Ansteuerungsbaustein, in schadhaften Leiterbahnen, insbesondere Ausfall einzelner Ansteuerleitungen, in fehlerhafter Kontaktierung zum Anzeigebaustein oder dergl. Insbesondere die zuletzt genannten Fehlerquellen führen zu den optisch nicht wahrnehmbaren Fehlanzeigen. Es ist daher insbesondere im Rahmen einer behördlichen Zulassung von eichfähigen Geräten, wie z. B. Taxametern, Geld- und Literzählern, Fernubertragungsanlagen usw. als praktische Anwendungsfälle, eine unabdingbare Forderung, die augenscheinlich nicht wahrnehmbaren Fehlanzeigen zu überwachen bzw. zu melden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Überwachungsschaltung zur Kontrolle von LCD-Anschlüssen und den zugehörigen Segmenttreiberstufen zu schaffen, durch die eine im MuI-tiplex-Verfahren betreibbare Anzeige bzw. deren einzelne Segmente, Anschlüsse, Zuleitungen und Treiberelemente automatisch oder anwählbar mit möglichst geringem Aufwand kontrollierbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Segmentelektrode über eine Verbindung über eine erste Leiterbahn direkt mit einer Treiberschaltung zur regulären Ansteuerung verbunden ist und gleichzeitig über eine zweite Leiterbahn eine für jede Segmentansteuerung eigene Stromschleife gebildet wird, daß in jeder Stromschleife ein Prüfkondensator vorgesehen ist, der bei der Ansteuerung des in die Stromschleife einbezogenen Segmentes über den Ansteuerbaustein im Multiplexverfahren geladen und entladen wird.

In einer bevorzugten Ausbildungsform führen Ladestromschleife und Entladestromschleife für den Prüfkondensator über eine für alle Segmenttreiber gleiche Betriebsspannungsversorgung und in einer für alle zur Prüfung ansteuerbaren Segmentanschlüsse gleichen Entladestromschleife ist ein Widerstand vor-

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gesehen, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meßbar ist.

Auf vorteilhafte Weise kann mit der vorgeschlagenen Anordnung die Treiberschaltung als reguläre LCD-Ansteuerung und zusätzlich auch als Entkopplungsschaltung im Prüffall angewendet werden. Das zur Ableitung eines Prüfsignals bei der Kontrolle eingesetzte Prüfhilfsmittel, hier gemäß dem Vorschlag der Erfindung ein Prüfkondensator, kann ohne nachteilige Auswirkung im Ansteuerzyklus belassen werden, da durch eine zeitliche Abgrenzung des PrüfVorganges der Ansteuerungszyklus nicht gestört wird. Der PrüfVorgang wird unabhängig von der normalen Ansteuerung der Segmente gesondert initiiert, beispielsweise durch eine zeitabhängige Steuerung alle 10 Sek. oder manuell über eine Tastenbetätigung oder aber über geeignete Vorgänge in der Ansteuerlogik. Ein Prüfzyklus läuft in einer Folge von fünf Schritten ab und ist vorteilhafterweise über einen Mikroprozessor steuerbar. Zur Verwirklichung der Prüfschaltung sind Standard-Bauelemente, z.B. handelsübliche CMOS-Schieberegister oder Latches,verwendbar. Die Schaltungsanordnung gestattet eine auswählbare Prüfung einzelner Segmente bzw. deren Anschlüsse, Zuleitungen und Treiberelemente. Aufgrund einer gleichzeitigen Verwendung der Ansteuerungsbausteine für die Prüfschaltung reduziert sich der Aufwand erheblich. Des weiteren gestaltet sich die Leiterbahnentflechtung sehr einfach infolge einer entsprechenden Anordnung der Prüfkondensatoren, die alle gemeinsam an einem Potential angelegt sind.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

FIG. 1 schematisiert eine überwachungsschaltung für einzelne im Schnitt dargestellte Segmentanschlüsse aus einer LCD-Anzeigeeinheit,

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FIG. 2 eine vereinfachte Darstellung der überwachungsschaltung in der Phase der Ladung der Prüfkondensatoren,

FIG. 3 eine vereinfachte Darstellung der überwachungs-' schaltung in der Phase der Entladung eines Prüfkondensators im Sinne der Funktionsprüfung eines in die betreffende Stromschleife einbezogenen Segmentes.

In der Regel stehen irgendwelche Meßwerte oder Rechenergebnisse in einer für die elektronische Verarbeitung geeigneten Form an und werden schließlich in einem Anzeige-Display in Form von Dezimalzahlen lesbar dargestellt. In bekannter Weise handelt es sich meist um binärdezimal kodierte Werte, die dann über einen Decoder-Treiber über sieben Steuerleitungen, beispielsweise einer 7-Segment-Anzeigeeinheit, zugeführt werden. Durch das Aufleuchten einzelner Segmente in entsprechender Konfiguration lassen sich die Ziffern von "O" bis "9" innerhalb einer Dezimalen darstellen. In FIG. 1 ist ein Ausschnitt einer Ansteuerung der Segmente einer Flüssigkristallanzeige (LCD) 1 vereinfacht dargestellt. In einem Teilschnitt sind von der Flüssigkristallanzeige 1 auf einer Glasplatte 2 Leiterbahnen zur Kontaktierung jeweils eines Segments des Anzeigebausteins angezeigt. Die Leiterbahnen 3 werden über beispielsweise einen Schichtgummiverbinder 4 oder einen ähnlich gearteten Interkonnektor mit wenigstens zwei getrennten Leiterbahnen 5, 6 einer Leiterplatte 15, die gleichzeitig Trägerelement sein kann, leitend verbunden. Die Leiterbahn 3, die man gewöhnlich auch als Segmentelektrode bezeichnet, ist demnach über eine so bezeichnete erste Leiterbahn 5 direkt über eine Steuerleitung 7 mit einer Treiberschaltung eines Ansteuerungsbausteins 8 verbindbar. Es sind bekanntlich sieben Steuerleitungen 7 erforderlich, um über die Aktivierung der sieben Segmente eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes mittels der Kombination der ausgewählten Segmente die Ziffernbilder von "0" bis "9" darzustellen. Gleichzeitig wird über eine zweite Leiterbahn 6 die Leiterbahn 3 jedes Segmentes zusätzlich kontaktiert und so

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eine für jede Segmentansteuerung eigene Stromschleife i gebildet. In jeder Stromschleife i schließlich ist ein Prüfkondensator 9 vorgesehen, der jeweils bei der Ansteuerung des in die Stromschleife i einbezogenen Segmentes über den Ansteu-. erungsbaustein 8 im MuItipiex-Verfahren geladen und entladen wird. Die Prüfkondensatoren 9 liegen alle gemeinsam an einem Potential V₅₅. Wie weiter aus den FIG. 2 und 3 hervorgeht, führen eine aufgrund ihrer Funktionsweise so bezeichnete Ladestromschleife i_T und eine Entladestromschleife i„ über eine

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für alle Segmenttreiber gleiche Betriebsspannungsversorgung Vg₅, V'_Sg. In einem für alle zur Prüfung ansteuerbaren Segmentanschlüsse 11 gleichen Teil der' Entladestromschleife i„ ist ein Widerstand 10 vorgesehen, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meßbar ist. Als Segmentanschluß 11 zu verstehen ist hier zusammenhängend die leitende Verbindung bestehend aus der ersten Leiterbahn 5, über den Schichtgummiverbinder 4, die Segment-Leiterbahn bzw. Elektrode 3, über den Schichtgummiverbinder 4 zur zweiten Leiterbahn 6. Der Segmentanschluß 11 ist in den FIG. 2 und 3 in Form einer Ersatzschaltung vereinfacht dargestellt.

In FIG. 2 sind schematisiert die Zusammenhänge der überwachungsschaltung in der Phase der Ladung der Prüfkondensatoren 9 angezeigt. Wie daraus hervorgeht, werden als Ansteuerungsbaustein 8 CMOS-Elernente verwendet, die gemäß dem Vorschlag neben der Ansteuerung gleichzeitig als Prüfschaltungselemente benutzt werden, wodurch sich der Aufwand für eine Überwachungsschaltung beträchtlich reduziert. Die Vorgänge einer Prüfung der Funktion der Segmentanschlüsse 11 lassen sich in eine FoI-ge von fünf Schritten gliedern, deren Ablaufsteuerung durch einen nicht näher erläutertenyU^-Prozessor 16 realisierbar ist. Die Ladung aller Prüfkondensatoren 9 erfolgt in einem ersten Schritt, wie in FIG. 2 angezeigt ist, durch Schalten aller Treiber-CMOS-Transistoren 12 nach V_DD- In der Folge wird als zweiter Schritt ein zur Prüfung ausgewählter Segmentanschluß 11/1 (siehe FIG. 3) nach V_gg geschaltet. Der in der betreffen-

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den Stromschleife i^ lieaende Prüfkondensator 9/1 entlädt sich

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über einen nach V₅₃ geschalteten CMOS-Transistor 13 über eine gemeinsame Leitung 14 nach V₅₅ und schließlich über den Widerstand 10 nach V₅₅. Infolge der Entladung des Prüfkondensa-. tors 9 fließt bei intakter Entladestromschleife i_£ ein nach einer e-Funktion abklingender Strom in der betreffenden Entladestromschleife i_. Der Entladestrom verursacht gemäß dem dritten Schritt des Prüfungsablaufes einen innerhalb der Abklingzeit entsprechend verlaufenden Spannungsabfall am Widerstand 10. Dieser Spannungsabfall gilt als Kontrollkriterium und ist in dieser Eigenschaft auf zulässige Amplitude innerhalb der Abklingzeit überprüfbar. Auf einfache Weise ist eine Kontrolle durchführbar, beispielsweise über einen Transistor in Emitterschaltung. In dieser Phase der Prüfung wird einmal die Kontaktierung im Hinblick auf korrekte Funktionsweise, zum anderen aber auch gleichzeitig der Prüfkondensator auf fehlerfreie Wirkung hin kontrolliert.

In einem nächsten Schritt 4 nach Ablauf der Abklingzeit des Kondensator-Entladestromes erfolgt erneut eine Kontrolle des Spannungsabfalls am Widerstand 10. Liegt nämlich z. B. ein Segmentkurzschluß zwischen den Segmenten 11 und 11/1 (siehe FIG. 3) vor, so führt ein derartiger Zustand zu einem irregulären statischen Spannungsabfall am Widerstand 10, durch welchen wiederum ein Signal zur Fehlererkennung angezeigt ist. Aufgrund einer Kurzschlußverbindung zwischen den Segmenten 11 und 11/1 nämlich liegt die Entladestromschleife i_£ gleichzeitig an statisch positiver Spannung über die Verbindung zu dem durchgeschalteten Treiber-CMOS-Transistor 12 des benachbarten kurzgeschlossenen Segmentes 11 an. Es fließt dann über die gemäß FIG. 3 für den Kurzschlußfall angedeutete Stromschleife i„ ein Strom, der am Widerstand 10 den statischen Spannungsabfall für diese definierte Fehlererkennung verursacht.

Der fünfte Schritt schließlich in der Prüfablaufsteuerung besteht darin,daß der geprüfte Segmentanschluß 11/1 gemäß dem Bei-

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spiel nach FIG. 3 wieder nach V_DD geschaltet wird. Dies dient dem Zweck, daß bei fortgesetzer Prüfung der anderen Segmentanschlüsse 11 keine Parallelschaltung von Prüfkondensatoren 9 auftritt. Durch die Verwendung von CMOS-Elementen zur Ansteuerung und Prüfung verfügt man mit den Feldeffekt-Transistoren 12, 13 über nahezu ideale Schalterelemente für die verhältnismäßig geringen Ströme. In der Ausbildungsform als Standard-CMOS-Bausteine ist auch die Möglichkeit einer Einzelanwahl
eines Transistorpaares 12, 13 gegeben.

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Claims

11 .7.19 8ο ο73 sehe zw Akte 17o7

Kienzle Apparate GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen

Überwachungsschaltung zur Kontrolle der Anschlüsse von

LCD-Anzeigen

Patentansprüche:

( 1.!überwachungsschaltung zur Kontrolle der Anschlüsse von LCD- ^-— Anzeigen und der zugehörigen Secfmenttreiberstufen einer Ansteuerlogik mit beispielsweise über Leitguiraniverbinder (Interkonnektoren) über wenigstens zwei getrennte Leiterbahnen gesplittet kontaktierten Segmentelektroden, - dadurch gekennzeichnet,
daß jede Segmentelektrode (3) über eine Verbindung über eine erste Leiterbahn (5) direkt mit einer Treiberschaltung zur regulären Ansteuerung verbunden ist und gleichzeitig über eine zweite Leiterbahn (6) eine für jede Segmentansteuerung eigene Stromschleife (i) gebildet wird, daß in jeder Stromschleife (i) ein Prüfkondensator (9) vorgesehen ist, der bei der Ansteuerung des in die Stromschleife (i) einbezogenen Segmentes (11) über den Ansteuerbaustein (8) im Multiplexverfahren geladen und entladen wird.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,

daß eine Ladestromschleife (i_T) und eine Entladestromschleife (i_£) für den Prüfkondensator (9) über eine für alle Segmenttreiber gleiche Betriebsspannungsversorung (V_gs, V'_gs) führen und daß in einer für alle zur Prüfung ansteuerbaren Segmentanschlüsse (11) gleichen Entladestromschleife (i_£) ein Widerstand (1o) vorgesehen ist, an welchem ein durch einen Entladestrom auslösbarer Spannungsabfall meßbar ist.

3. Überwachungsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stromschleife (i) mit dem Prüfkondensator (9) zur

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regulären LCD-Segmentansteuerung Bestandteil der Ansteuerlogik (8, 16) ist und über diese umsteuerbar und für den Prüffall in eine Entkopplungsschaltung verwandelbar ist.

5.

4. Überwachungsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Prüfvorgang über die Entkopplungsschaltung zeitlich getrennt von der normalen Segmentansteuerung initiiert ist.

5. Überwachungsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß für die Steuerung eines schrittweisen Ablaufs eines Prüfvorganges ein Mikroprozessor (16) vorgesehen ist.

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