Жидклкристаллическое устройство со схемой защиты

 

О П И С А Н И Е (и) 56393I

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рестгублик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 07.03.75 (21) 2111764/25 (23) Приоритет — (32) 27.03.74 (31) 455372 (33) США

Опубликовано 30.06.77. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 04.08.77 (51) М Кл G 02F 1/13

Н 02Н 3/24 г

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 535.511(088.8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Джордж Дрэйпер Ханчетт (США)

Иностранная фирма

«РКА Корпорейшн» (США) (71) Заявитель (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО СО CXEMOA

ЗАЩИТЫ

Изобретение о1носится к классу индикаторных устройств отображения информации на жидких кристаллах типа цифровых индикаторов, которые управляются при помощи интегральных,схем и используются в электронных часах.

Известны жидкокристаллические устройства отображения информации, использующие эффект динамического рассеяния, в которых изменяется либо прозрачность, либо интенсивность отражения. Один из электродов может быть сплошной, а второй, формирующий изображение, — фигурный. Например, цифровой индикатор состоит из 7сегментов. Коммутируя напряжения, получают молочно-белое изображение соответствующей цифры.

Известно также устройство, включающее в себя жидкокристаллический индикатор с электродами, генератор, вырабатывающий униполярное переменное напряжение, управляющую схему, подключенную к источнику постоянного напряжения и преобразующую униполярное переменное напряжение генератора в биполярное переменное напряжение, подаваемое на электроды индикатора. Сигнальная пластина индикатора может принимать, например, относительно низкочастотное униполярное напряжение одной фазы, а сег.. снты — сигнал той же самой частоты, который находится либо в фазе, либо в противофазе с сигналом, подаваемым на сигнальную пластину.

5 Недостатком известных устройств является то, что в случае выхода из строя генератора низкочастотного униполярного напряжения, управляющего интегральной схемой, батарея, служащая источником питания для управля10 ющих элементов жидких кристаллов, еще обеспечивает существенный уровень постоянного напряжения. При этом постоянное напряжение на некоторых сегментах и,сигнальной пластине индикатора может возрасти и

15 эти статические напряжения могут привести к разрушению жидких кристаллов и сокращению тем самым срокB их службы.

Целью изобретения является повышение

20 срока службы и надежности работы жидкокристаллического индикаторного устройства.

Указанн я цель достигается тем, что в жидкокоисталлическое устройство вводится чувствительный элемент, реагирующий на нали25 чие униполярного переменного напряжения, и элемент,,связанный с чувствительным элементом, который снимает постоянное напряжение питания с управляюшей схемы, когда

563931 переменное униполярное напряжение исчезает.

Указанный чувствительный элемент может содержать переключатель, либо элемент переменного тока и связанный с ним переключатель, управляемый переменным током, причем элемент переменного тока должен служить для подключения униполярного переменного напряжения к переключателю, открывающемуся при исчезновении переменного напряжения. Злемент переменного тока может представлять собой конденсатор, а переключатель — транзистор, управляющий электрод которого должен быть соединен с этим конденсатором, один из питающих электродов— с источником постоянного напряжения, а второй питающий электрод — c одним из выводов второго конденсатора, другой вывод которого должен быть соединен с точкой опорного потенциала. В другом варианте исполнения источником постоянного напряжeIIия для управляющей схемы может служить конденсатор, который может заряжаться униполярным переменным напряжением, а переключатель, входящий в состав чувствительного элемента и реагирующий на наличие или отсутствие униполярного переменного напряжения, должен находиться в одной цепи с этим конденсатором.

Таким образом, описываемая схема представляет собой накопительный конденсатор, подсоединяемый через проводящую цепь транзистора к источнику питающего напряжения. Управляющий электрод транзистора принимает колебания с выхода генератора. Когда колебания имеют место, то накопительный конденсатор заряжается за каждый период колебаний и действует как источник питающего напряжения. Когда колебания прекращаются, то транзистор закрывается и заряд с накопительного конденсатора стекает с него в течепие короткого промежутка времени, тем самым устраняется источник питающего напряжения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Схема включает генератор 1, который может питаться от источника 2 напряжением

Uss — 5 вольт и который подает униполярное переменное напряжение на интегральную схему 3. Зто напряжение может оыть, например, частотой 30 гц и амплитудои — 5 в, т. с. оно может меняться от О до — 5 в. Интегральная схема 3 может быть стандартным элс Ip.:Iòoì, содержащим устройство сдвига уровня восприимчивости (чувствительности) колебаний, производимых генератором 1, и двоично-десятичного кодового входного сигнала. На входы схемы поступают четыре двоично-десятичных кодовых напряжения и колебания с генератора 1. Устройство сдвига уровня внутри схемы

3 соединено с двоично-десятичным дешифратором сегментов с семью выходными шинами, а дешифратор подсоединен к управляющим транзисторам устройства отображения. Выхо10

З,э

6о ды интегральной схемы 3 подсоединены к семи сегментам цифрового индикатора 4.

Один из выводов подсоединен к сигнальной пластине цифрового индикатора 4. На этот вывод при .работе схемы подаются усиленные колебания с устройства сдвига уровня внутри схемы 3. Зти колебания могут иметь амплитуду до 15 в.

Устройство сдвига уровня также передает двоично-десятичный код к дешифратору семи сегментов в ответ на четыре управляющих напряжения, подаваемых на входы схемы, а дешифратор подает сигналы на вход блока управления устройства отображения внутри схемы 3. Последний в соответствии с сигналами дешифратора и усиленными колебаниями устройства сдвига уровня, подает к соответствующим сегментам напряжение амплитудой 15 в (колеблющееся от О до 15 в) частотой 30 гц, которое находится или в фазе или в противофазе с напряжением сигнальной пластины. Когда требуется, чтобы на индикаторе была какая-либо цифра, то блок управления устройства отображения подает напряжение частотой 30 гц в фазе с напряжением на сигнальной пластине к сегментам, которые не должны быть видны, а напряжение частотой 30 гц, сдвинутое на 180 по фазе по отношению к напряжению сигнальной пластины, к соответствующим сегментам, которые должны быть видны. В результате этого к визуализируемым сегментам подается биполярное переменное напряжение амплитудой 30 в, а к остальным сегментам — нулевое напряжение. Напряжение возбуждения в 30 в заставляет жидкий кристалл, если он относится к типу кристаллов с динамическим рассеянием, возбуждаться и рассеивать свет. Для данных целей могут быть также использованы и другие типы кристаллов, которые в возбужденном состоянии темнеют, а в невозбужденном состоянии светятся.

Если питающее напряжение Uss значительно снизится, то генератор 1 перестает работать. Однако при этом постоянное напряжение (вв может еще иметь значительный уровень — порядка 10,в. При отключении генератора напряжение на сигнальной пластиIre падает до О. При этом управляющие транзисторы не будут воспринимать колебания генератора. Однако состояние, которое они принимают — проводящее или непроводящее — будет зависеть от уровней постоянных управляющих напряжений, поступающих с двои IHQ-десятичного дешифратора. Некоторыс из этих транзисторов будут в проводящем состоянии (открыты), но раньше, чем они подадут униполярное напряжение к соответствующим сегментам, будет подано постоянное напряжение, близкое к значению напряжения

Uzz. Таким образом, когда генератор отключается, то напряжение на сигнальной пластине падает до О, заземляется, в то время как некоторые из сегментов также заземляются, а другие будут иметь потенциал, близ563931 кий к Uzz, ввиду проводимости цепи через управляющий транзистор. Эта составляющая постоянного напряжения, если ее не исключить, может вывести из строя жидкий кристалл. Для устранения этого недостатка в схему вводится транзистор 5, коллектор которого 5 подключен к источнику питания 7 (Uzz), а его эмиттер 8 — к выходу схемы для питающего постоянного напряжения. База 9 транзистора подсоединяется через конденсатор 10 к выходу генератора 1. База 9 так ке подсоединяется через резистор 11 к эмиттеру 8 транзистора. Конденсатор 12 подсоединен между эмиттером 8 и вторым выводом схемы для питающего напряжения. Этот вывод имеет потенциал земли. При работе схемы, когда генератор включен, колебания подводятся через конденсатор 10 к базе 9.

Каждый период, когда напряжение генератора доходит до — 5в, транзистор 5 открывается и ток течет от земли через конденсатор 12 к источнику напряжения Uzz. Через очень короткий период времени конденсатор 12 заряжается до — 15 в, подавая эти — 15 в к выводу интегральной схемы. В сущности, резистор 11 и конденсатор 12 действуют как низкочастотный фильтр и создают постоянное напряжение, близкое по уровню к напряжению

UEE . Когда напряжение .,1Вз значительно падает, так что генератор отключается, на его выходе оказывается постоянное напряжение.

Это постоянное напряжение не может пройти через конденсатор 10. Через резистор 11 на базу транзистора подается некоторое напряжение смещения, так что транзистор 5 закрывается. Заряд с конденсатора 12 стекает через один из транзисторов в интегральной схеме 3 за короткий период времени (порядка 10 сек) и напряжение на выводе интегральной схемы для питающего напряжения падает до нуля.

Таким образом устраняются любые составляющие постоянного тока через жидкий кристалл.

На практике такие схемы, как описанная выше, в большинстве случаев имеют отдельные батареи питания напряжением Узв u Uzz.

Электрическая емкость этих батарей выоираСТСЯ Таисй, !ТсбЫ Olikl ИМЕЛИ ОДИН аКОВЫИ Срои службы, но редко бывает так, чтобы обе оатареи одновременно вышли из строя. Если батарея питания UEE откажет первой, то не будет никаких серьезных последствий. Однако, если откажет батарея питания Uss, то колебания, поступающие на устройство отображения, прекратятся и повреждение жидкого крп5

15 0

55 сталла, как описано выше, почти неизбежно.

Практ..-iecl(и генератор отключается, когда напря eHHå падает ниже — 2 в.

Формула изобретения

1. Япдкокрпсталлическое устройство со схемой защпты, содержащее жпдкокристаллиЧЕСI(ИЙ ПНДПКаТОР С, Пс КРайНЕЙ 3!ЕРЕ, ДВУМЯ электродами, генератор, вырабатывающий унпполярное перемeiiHoe напряжение, управляющую схему, подключенную к источнику пдстОяннОГО н2пряжения и пресср2зующу10 унпполярное переменное напряжение генератора в бпполярное переменное напряжение, подаваемос на электроды индикатора, о тл ич 2 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы и надежности работы, оно содержит i1вствптельный элемент, реагирующий на наличие унпполярного переменного напряжения, и элемент, связанный с чувствительным элементом, который снимает постоянное напряжение питания с управляю цей схемы, когда переменное униполярное

1! 2 и р я ж с н и е;! с ч с 3 2 с т.

2. Устройство по п. 1, о тл ич ающееся тем, что чуlicTHIITeльный элемент содержит псрек;початель.

3. Устройство по п. 1, î rë,и ч а ю щ е е с я тем, что чувствительный элемент содержит элемент переменного тока и связанный с ним пс;еклю 12Tc;;i, управляемый переменным током, причем элемент переменного тока служи-. Для подключснпя унпполярного переменнсГО напряи(е1lпя к переключателю> ОткрыВ2ющемуся прп исчез QBekIIIH переменного напряжения.

4. Устройство по п. 3, î T;I пч а ющееся тем, что элемент переменного тока, представляет собой конденсатор, а переключатель— тр2нзпстср, 4 пр2ьляlощпй электрод котороГО соединен с этим конденсатором, один из питающих электродов подсоединен к источнику постоянного напряжения, а второй питающий ;IcÄTpo соединен с одним пз выводов второго конденсатора, другой вывод которого соединен с Toчксй опорного HQTeH11H2;12.

5. Устройство по и. 1. о тл и ч а ющееся тем, ч:o licTQ 1н! ком постояl-:НОГО н2пряжения для упр;-1вляющей схемы служит конденсатор, который может заряжаться унпполярным перех!с1!Ным напряжением, 2llLpczлlсчатель, входящ1гй в состав чувствительного элемента и реагирующий íà íалп гие пли отсутствие уHiiполярного псремеппого напряжения, Hdxoдптся в одной цспи с этим конденсатором.

Редактор H. Коляда

Составитель H. Решеткина

Техред M. Семенов

Корректор Л. Брахнина

Заказ 1660!10 Изд. № 594 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4 5

Типография, пр. Сапунова, 2