Жидклкристаллическое устройство со схемой защиты Советский патент 1977 года по МПК G02F1/133 H02H3/24 

(54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО СО СХЕМОЙ

ЗАЩИТЫ

1

Изобретение относится 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 отрал еиия. 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 сегменты - сигнал той же самой частоты, который находится либо в фазе, либо в противофазе с , подаваемым на сигнальную пластину.

Недостатком известных устройств является то, что в случае выхода из строя генератора низкочастотного униполярного напряжения, управляющего интегральной схе.мой, батарея, служащая источником питания для уиравляющих элементов жидких кристаллов, еще обеспечивает существенный уровень постоянного напряжения. Нри этом постоянное напряжение на некоторых сег.ментах и .сигнальной пластине иидикатора может возрасти и

эти статические напряжения могут привести к. разрушению лчидких 1кристаллов и сокращению тем самым срока их службы.

Целью изобретения является повышение срока .службы и надежности работы жидкокристаллического индикаторного устройства. Указанная цель достигается тем, что в жидкокристаллическое устройство вводится чувствительный элемент, реагирующий на наличие зниполярного переменного напряжения, и элемент, связанный с чувствительным элементом, который снимает постоянное напряжение питания с управляющей схемы, когда

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. Элемент 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-с одним из выводов второго конденсатора, другой вывод которого должен быть соединен с точкой опорного потенциала. В другом варианте исполнения источником постоянного напряжения 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 течение короткого промежутка времени, тем самым устраняется источник питающего напряжения.

На чертеже представлена .схема предлагаемого устройства.

Схема включает генератор 1, который питаться от источника 2 напряжением Uss - 5 |Вольт и который подает униполярное переменное напряжение на интегральную схему 3. Это напряжение может быть, например, частотой 30 ГЦ и амплитудой - 5 в, т. с. оно может меняться от О до -5 в. Р1нтегральная схема 3 может быть стандартным элементом, содержащим устройство сдвига уровня воснриимчивости (чувствительности) колебаиий, 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 дещифратором сегментов с семью выходными щинами, а дещифратор подсоединен к управляющим транзисторам устройства отображения. Выходы 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. Эти колебания могут иметь амплитуду до 5в. 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. Носледний в соответствии с сигналами дещифратора 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 сегмента.м подается биполярное переменное напряжение амплитудой 30 в, а к остальпым 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 исиользованы и

другие типы кристаллов, которые в возбужденном состоянии темнеют, а в невозбуждениом сост.оянии светятся.

Если питающее напряжение ss значительно снизится, то генератор 1 перестает работать. Однако при этом постоянное напряжение и ЕЕ. может еще иметь значительный уровень - порядка Ю.в. Нри отключении генератора напряжение на сигнальной пластине падает до 0. При этом управляющие транзисторы не будут восприни.мать колебания генератора. Однако состояние, которое они принимают - проводящее или непроводящее- будет зависеть от уровней постоянных управляющих напряжений, поступающих с

двоично-десятичного дещифрато.ра. Некоторые 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 UEE- 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, близкий к /УЕЕ, ввиду проводимости цепи через управляющий транзистор. Эта составляющая постоянного напряжения, если ее ке исключить, может вывести из строя жидкий кристалл. Для устранения этого недостатка в схему вводится транзистор 5, коллектор которого 5 подключен к источнику питания 7 (УЕЕ), а его эмиттер 8 - к выходу схемы для питающего постоянного напряжения. База 9 транзистора подсоединяется через конденсатор 10 к выходу генератора 1. База 9 также 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 - 5 в, транзистор 5 открывается и ток течет от земли через конденсатор 12 к источнику напряжения f/EE- Через очень короткий период времени конденсатор 12 заряжается до- 15 в, подавая эти- 15 в к выводу интегральной схемы. В сущности, резистор И и «опденсатор 12 действуют ка-к низкочастотный фильтр и создают постоянное напряжение, близкое по уровню к напряжению LJ ЕЕ . Когда напряжение Uss значительно падает, так что генератор отключается, на его выходе оказывается постоянное напряжение. Это постоянное напряжение не может пройти через конденсатор 10. Через резистор И па базу транзистора подается некоторое напряженне 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 налряжение 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 описапная выше, в большинстве случаев имеют отдельные батареи питания напряжением Uss и ЕЕЭлектрическая емкость этих батарей выбирается такой, чтобы они имели одинаковый срок службы, но редко бывает так, чтобы обе батареи одновременно выщли из строя. Если батарея питания LEE откажет первой, то не будет никаких серьезных последствий. Однако, если откажет батарея питания Uss, то колебания, поступающие на устройство отобрал ения, прекратятся и повреждение жидкого кристалла, как описано выще, лочти неизбежно. Практически генератор отключается, когда напряжепие падает - 2 в.

Формула изобретения

униполярное переменное напряжение, управляющую схему, подключенную к источнику постоянного напряжения п преобразующую униполярное переменное напряжение генератора в биполярное переменное напряжение,

подаваемое на электроды индикатора, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения срока службы и надежности работы, оно содержит чхвствительный элемент, реагирующий на наличие униполярного переменного

напряжения, и элемент, связанный с чувствительным элементом, который снимает постоянное напряжение питания с управляющей схемы, когда переменное униполярное напряжение исчезает.

элемент переменного тока и связанный с ним переключатель, управляемый переменным током, причем элемент переменного тока служит для подключения униполярного переменного напрял ения к переключателю, открывающемуся прп псчезковепип переменного напрял епня.

транзистор, управляющпй электрод которого соедпнен с этим конденсатором, один из питающих электродов подсоединен к источнику постоянного напряженпя, а второй питающий электрод соединен .с одпим из выводов второго кондепсатора, другой вывод которого соединен с точкой опорного потенциала.

который зарял аться унпполярным переменным напряжением, а переключатель, входящий в состав чувствительного элемента и реагпрующпй на наличие или отсутствие хпиполярного переменного напрял ения, нахоД1ГТСЯ в одной цепп -с этим (Конденсатором.