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Los E.E.U.U. patente 6075509 - integrado multiplex accionamiento para una visualización pasiva de cristal líquido (LCD) con anchuras de pulso modulado

Edit: Blaze Display Technology Co., Ltd.      Date: Sep 21, 2015

【R & D Departamento de Blaze Display】

Descripción

CAMPO TÉCNICO

Esta invención se refiere en general a pantalla electrónica de información y más particularmente a cristal líquido (LCD) muestra.

FONDO

Muchos productos de consumo electrónicos hoy en día utilizan algún tipo de pantalla electrónica. Esta pantalla puede ofrecer casi cualquier tipo de información numérica o gráfica para el usuario relacionados con el estado o modo de operación de los dispositivos electrónicos. Dependiendo del tipo de pantalla que se utiliza, hay muchos tipos de tecnologías disponibles para la conducción de la pantalla para mostrar la información requerida. Como se ve en el sistema de estado de la técnica 100 de la FIG. 1, un microprocesador 101 se utiliza con un controlador de pantalla 103 y resistente red 105 para conducir es decir, suministro de información a la pantalla de LCD 107.


Un tal exhibición del LCD es una pantalla de nemático trenzado (TN). La pantalla de TN es muy frecuente ya que es capaz de mostrar una moderada cantidad de información al usuario mientras mantiene su bajo costo con esfuerzo mínimo de implementación. Con el fin de optimizar la funcionalidad de la pantalla, una serie de soluciones de pantalla de cristal líquido bajo costo se han desarrollado para el uso con la pantalla de TN con modulación de ancho de pulso (PWM). Estas técnicas utilizan un esquema de conducción que permite una visualización de TN caracteres múltiples a ser incorporados en un dispositivo electrónico utilizando un número limitado de líneas de control de un microprocesador asociado. Este tipo de sistema elimina la necesidad de todos los componentes externos y así puede reducir el costo de fabricación de la pantalla.


Por ejemplo, a pantalla en cristal líquido estándar multiplex coche (LCD MUX) funciona seleccionando abordar/una sola fila de la pantalla a la vez. Después de esta selección, la deseada encendido Estados se aplican a esa fila seleccionada a través de las columnas de LCD que son comunes a todas las filas. Filas se seleccionan de manera continua por turnos. Sólo cuando una fila está dirigida/seleccionado, los Estados en las columnas afectan a una fila, de lo contrario en las filas no seleccionadas, los Estados de la columna se consideran de bajo ruido. Por lo tanto, la tabla 1 muestra cada fila suministrado con los siguientes tipos de forma de onda:


TABLA 1 ___ fila seleccionada 1 columna x ___ no seleccionado bajo nivel ruido ruido grave seleccionado significativa en/de información significativo encendido información seleccionada bajo nivel bajo nivel ruido no seleccionado bajo nivel ruido bajo ruido ___


Como es evidente a los entendidos en la materia, División de tiempo se utiliza para seleccionar una fila en un momento. El método de selección de la fila es mediante el suministro de que la fila seleccionada con la amplitud de la tensión varias veces el nivel de las filas no seleccionadas. El método de selección de la fila es por lo tanto voltaje por división.


Multiplexación por división de tensión es una técnica que requiere más de dos niveles de voltaje conducido. Esta técnica no es posible con circuitería digital circuito digital por definición es limitada a dos niveles de voltaje. Así, en equipos electrónicos hoy en día, que incluyen una pantalla multiplexada, algún tipo de circuitería analógica es necesaria para la pantalla multiplexada para los circuitos de control de equipment´s de interfaz. En general, los circuitos digitales son más pequeñas y menos costosas que los circuitos analógicos para funciones similares, por lo tanto un multiplexado todo digital LCD coche esquema sería de tamaño más pequeño y menos costoso de implementar que un analógico multiplexado esquema de coche LCD.

Por consiguiente, existe la necesidad de un esquema de unidad digital para una pantalla LCD multiplexado que puede ser utilizado con dispositivos electrónicos y circuitos de fácil implementación y bajo costo.


BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS


Figura 1 es un diagrama de bloques de estado de la técnica que muestra el esquema de unidad estándar para pantallas de cristal líquido.


FIG. 2 es bloque diagrama que muestra el cristal líquido multiplexado Mostrar según el método preferido de la invención.


Fig.3 es un diagrama que ilustra la estructura de fila y columna de una típica pantalla de LCD.


Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra el método de utilizar una forma de onda de transmisión multiplex para una pantalla de cristal líquido según la encarnación preferida de la invención.


DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA ENCARNACIÓN PREFERIDA


Refiriéndose ahora a la figura 2, un diagrama de bloque 200 muestra la arquitectura de la encarnación preferida de la invención. Un microprocesador 201 se utiliza para conducir una pantalla multiplexada de cristal líquido (LCD) 203. Como es evidente de la explotación de la invención, el controlador de pantalla y el resistor de polarización de la red en el estado de la técnica han sido eliminados.


Para una pantalla LCD display para ser diseñado en un producto de manera típica requiere proporcionar un circuito integrado controlador de LCD para control del LCD. Varios costos están asociados con el uso de un controlador de LCD que incluye el costo del LCD controlador circuito integrado (IC), el costo de una red de divisor de resistor para proporcionar unidad de múltiples niveles de tensión, una fuente de alimentación amplificador para generar voltajes de la impulsión necesaria para medio múltiplexes tarifas y poder suministrar control para aplicar la compensación de temperatura para el LCD. Controlador LCD IC junto con su circuitería de soporte también agregar costo en que la zona de circuito impreso (PWB) del producto aumenta para dar cabida a la circuitería extra. Este aumento de superficie también puede aumentar el tamaño total y el peso del producto. Ahorros de costos importantes se logran utilizando la invención descrita porque se eliminan la necesidad de que el LCD controlador IC controlador impulsado de alimentación, red divisora eléctrica resistencia y circuitos de ajuste de alimentación de potencia para compensación de temperatura.


En la encarnación preferida, el microordenador producto o microprocesador 201 se utiliza para manejar el LCD 203 en el dispositivo electrónico. Si, sin embargo, se dispone de pernos de puerto de salida insuficiente del microordenador, todavía sería deseable (y una reducción de costes en comparación con los típicos esquemas de driver de LCD) para aplicar un pulso multiplex de pantalla de cristal líquido ancho modulación (PWM LCD MUX) conducir en un controlador de LCD separado IC. En comparación con el LCD controlador IC las piezas típicas, el controlador PWM requiere una tensión de alimentación de energía potenciada, divisores de resistencia, ni la fuente de alimentación requiere ajuste por compensación de temperatura. Además, la unidad PWM LCD proporciona una calidad de contraste pantalla comparable al refrescar la pantalla a la mitad la velocidad de las técnicas estándar. Esta reducción de velocidad se traduce en menor disipación de energía y duración de la batería mejorada.


El problema de la unidad de PWM LCD MUX método en comparación con los esquemas de unidad MUX LCD estándar es que el tipo multiplex PWM aumenta las tensiones de la selección y no selección por el material de cristal líquido se mueven más cerca juntos. Esto tiene el efecto de colocar más estrictos criterios de rendimiento en el cristal líquido que requiere la transición entre encendido y apagado los Estados cada vez más escarpada para tasas de multiplexores. Este fenómeno de las tensiones de la selección no-selección de acercar entre sí limitará el uso de PWM a substancialmente bajos o medio múltiplexes tasas de menos de aproximadamente 30 filas multiplexores con materiales de cristal líquido Estado del arte actual.


En la figura 3, un diagrama de cableado 300 de un LCD multiplexado ilustra la configuración de un LCD típico utilizado en la encarnación preferida de la invención. Cada punto o círculo 301 a 309 representa un segmento del LCD. Un segmento LCD expresiones está formado como una estructura en capas con el conductor de la fila 311, 313 y 315 en la parte superior, un conductor de columna 317, 319 y 321 en la parte inferior y material de cristal líquido (no se muestra) entre estos conductores. Suponiendo que la memoria tiene un bit por el segmento de la pantalla, por ejemplo, intersección de fila y y columna x Sxy designado donde y = 1 a N para las filas y x = 1 m para columnas. Si la broca Sxy = 1, entonces el segmento correspondiente de la pantalla LCD estará en estado ON, if else la broca Sxy = 0, entonces el segmento correspondiente de la pantalla LCD estará en estado OFF


En la figura 4 un diagrama de flujo 400 ilustra el método preferido para generar una onda de transmisión multiplex para una pantalla de cristal líquido. Una variable contador se mantiene para rastrear el número de iteraciones con el algoritmo e identificar qué fila está manipulando la iteración actual. El paso de empezar 401 se introduce cuando se activa el equipo con pantalla LCD. En 403 el paso, el contador se inicializa a cero y luego se introduce el bucle del algoritmo interno. En paso 405 la fila líneas 311, 313, 315, con valores de tabla 2 a continuación. En el paso 407, las líneas de columna 317, 319, 321 son conducidos con valores de tabla 3below.


Por ejemplo, los entendidos en la materia reconoce que debido a la fila y la columna están siendo conducido con dos formas de onda, que son de amplitud equivalente, un potencial de tensión a aplicar a un segmento particular o un potencial de voltaje cero se aplicará a ese segmento en particular durante la actualización de pantalla de cada período de tiempo. La suma de la pantalla de actualización forma de períodos de tiempo una forma de onda de refresco de pantalla. Esta técnica PWM es simplista ya que un potencial cero de la tensión se aplica a un segmento LCD para mayor de 50% del ciclo de trabajo de actualización de forma de onda para encender el segmento y menos del 50% de la obligación de forma de onda de actualización ciclo para apagar el segmento. Para preservar la integridad del material de cristal líquido, el algoritmo produce el mismo número de potencial de tensión positivo distinto de cero periodos de tiempo y posibles períodos de tensión negativa cero o pulsos en una pantalla completa actualización ciclo de forma de onda o periodo.


La multiplexación se lleva a cabo mediante la manipulación de la forma de onda de las líneas de columna tales que en relación con un patrón de repetición fijo en las líneas de fila que cada segmento individual se controla para el correcto encendido o apagado del estado. Las líneas de fila son estimuladas con una repetición fija o un patrón periódico que aplica formas de onda binarias cuya relación es matemáticamente orthogonal a uno otro. Esto se logra mediante el suministro de o ' marchando una lógica 0' por el primer trimestre de la onda de la fila y "marchando una lógica 1' a través del tercer trimestre de la onda de la fila. El segundo trimestre y cuarto trimestre de la onda de fila son necesarios para asegurar seleccionar sólo uno y se produce una tensión no-select.


La manipulación de datos de la columna sigue una regla simple con respecto a las ondas de fila repite el apartado anterior. En el primer trimestre de la actualización de la pantalla LCD del ciclo, la posición de la marcha lógica 0 marcas lógicamente esa fila como activo. Los datos de segmento LCD encendido/apagado para la fila activa se colocan en las líneas de la columna durante el ciclo de primer trimestre. Durante los períodos del segundo trimestre, se repite la forma de onda de datos de columna que era salida durante el ciclo de primer trimestre. En el tercer trimestre del ciclo de actualización de pantalla LCD, la posición de la marcha 1 lógica marca esa fila como activo. El inverso de los datos de segmento LCD encendido/apagado para la fila activa se coloca en las líneas de la columna durante el tercer trimestre del ciclo. Durante los períodos de tiempo del cuarto trimestre, se repite la forma de onda de datos de columna que era salida durante el tercer trimestre del ciclo. Así, las dos formas de onda para las columnas se forman para producir la deseada sobre o estado copiando o un equivalente binario directamente a una columna de salida de puerto de la LCD o la copia y el invertir en o estado a una columna de puerto de salida.


Seleccione un control de todas las posibles combinaciones de segmento cuando aplicando el algoritmo PWM se muestra que sólo uno de ON/OFF y un voltaje de selección no se produce en cada segmento del LCD y que el voltaje producido es seleccionar cuando los datos de segmento se establece ON y no seleccionar cuando los datos de segmento debe estar apagado. Tarifas de LCD MUX para 3, 4 y 5 filas multiplexores exhaustivamente comprobados y verificados. Matemáticamente, el esquema de unidad de PWM LCD MUX puede ampliarse a cualquier tasa deseada de MUX. En la práctica, una pantalla con veinte y nueve filas multiplexadas se ha construido y funciona bien con la técnica de accionamiento PWM MUX LCD.


Como será evidente para aquellos expertos en el arte, la diferencia de voltaje por cada segmento LCD 301 a 309 formado por el segmento$ $$ s correspondientes valores de fila y columna determina la forma de onda de segmento. Para la duración de paso 409, cada forma de onda permanece sin cambios. En un práctico sistema que se implementaría este método, otros computacional y las tareas de control se ejecutará durante el período de espera de paso 409. Por otra parte, en el paso 411 el contador se incrementa y revisado para el bucle interior terminal cuenta igual a cuatro veces el número de filas en la pantalla LCD. Si el contador es un valor menor, se toma el paso 415 y el algoritmo continúa. Si el contador es un valor mayor entonces todas las filas de la pantalla han sido procesadas por lo que es dar paso 417 que reinicializa o reajusta el contador a cero y el algoritmo comienza de nuevo.


El método estándar de MUX de LCD aplica toda la tensión de la selección en un solo período del ciclo de actualización de pantalla. En contraste, el método de unidad de PWM LCD MUX de la invención no funciona de esta manera. En su lugar PWM LCD MUX se extiende la tensión de la selección durante todo el ciclo de refresco de pantalla. La vista software algorítmico el esquema de la unidad es sustancialmente similar a la unidad estándar de MUX 1) Seleccione una fila, 2) de salida en las columnas los Estados de encendido y apagado de la fila seleccionada, 3) anule la selección de la fila actual, 4) ir a la siguiente fila y repita los pasos. Sin embargo en la invención presente, no hay diferencias entre la selección de fila y amplitud de la tensión de no seleccionar. En la operación, cada fila se dirige mientras que una porción de una raíz cuadrada voltaje (RMS) se puede añadir a cada segmento del LCD. La suma total de todas las partes de tensión RMS causar el segmento LCD PWM estar en un estado ON u OFF. En la tabla 2, datos de forma de onda para cada fila de la pantalla de cristal líquido se utilizan para el diagrama de flujo diagrama ilustrado en la figura 4.


TABLE 2 __________________________________________________________________________ ROW data versus COUNTER value __________________________________________________________________________ COUNTER 0 1 2 . . . (N - 1) N . . . (2N - 1) 2N (2N 1) (2N 2)... (3N - 1) 3N... (4N - 1) FILA 1 0 1 1... 1 0 0... 1 0 0... 0 1... 1 FILA 2 1 0 1... 1 0 0... 0 1 0... 0 1... 1 FILA 3 1 1 0... 1 0 0... 0 0 1... 0 1... 1 . . . FILA N 1 1 1... 0 0 0... 0 0 0... 1 de 1... 1 __________________________________________________________________________


Datos de la columna de la tabla 3 ___ versus valor de contador, "*" indica el valor de invertir. CONDE - ER COLUMNA 1 COLUMNA 2 COLUMNA 3 M ___ 0 S11 S21 S31... SM1 S12 1 S22 S82... SM2 2 S13 S23 s33... SM3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . (N - 1) S1(N-1) S2(N-1) S3(N-1)... SM (N - 1) N S11 S31 DE S21... SM1 (N 1) S12 S22 S32... SM2 (N 2) S13 S23 S33... SM3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2N - 1) S1(N-1) S2(N-1) S3(N-1)... SM (N - 1) 2N S11 * S21 * S31 *... SM1 * (2N 1) S12 * S22 * S32 *... SM2 * (2N 2) S13 * S23 * S33 *... SM3* . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3N - 1) S1(N-1) * S2(N-1) * S3(N-1) *... SM(N-1) * 3N S11 * S21 * S31 *... SM1 * (3N 1) S12 * S22 * S32 *... SM2 * (3N 2) S13 * S23 * S33 *... SM3* . . . . . . . . . . . . . . . . . . (4N - 1) S1(N-1) * S2(N-1) * S3(N-1) *... SM(N - 1)* ______________________________________


Para resumir, el método de la invención presente produce formas de onda de dos niveles en las líneas de fila común y líneas de columna segmentos de un LCD multiplexada que impulsan la pantalla con los datos binarios de mostrar ubicaciones de memoria. Periódicamente se incrementa un contador. El valor del contador se utiliza entonces a 1) consulta en una tabla los datos de dos niveles a la salida de la fila/commons y 2) consulta memoria lugares asociados con los columna activados/segmentos, 3) para invertir o no invertir los datos de la columna/segmentos antes de enviar los datos de dos niveles a las líneas de columna segmentos de la pantalla LCD. Los incrementos de contador de cero a cuatro veces el número de fila/commons antes de que se restablece a cero y las formas de onda se repiten.


El algoritmo produce una ON/select (VON) y una tensión OFF/no-select (VOFF) según las siguientes fórmulas. Seleccionados y no seleccionar los voltajes son en media cuadrática (RMS AC) unidades de corriente alterna:


ON selección voltaje: ##EQU1 ## voltaje OFF/no-select: ##EQU2 ##


donde el voltaje de amplitud de pulso es determinado por el valor absoluto de la diferencia de voltaje entre bi-levels en las formas de onda dos niveles ya sea la fila/comunes o formas de onda de columna/segmentos.


Así, las fórmulas de selección y no selección de voltajes arriba derivan de un análisis gráfico de los impulsos por un segmento LCD estimulado por el algoritmo PWM. El segmento será ON cuando es pulsado más de 50% del tiempo y el segmento estará apagado cuando se es pulsado menos de 50% del tiempo durante un ciclo de refresco de pantalla LCD. Porque el ciclo de refresco de pantalla LCD es cuatro 4 veces el MUX ritmo deseado, el ciclo de actualización tendrá un número par de intervalos de tiempo. También, porque la segunda mitad del ciclo de actualización es idéntica pero invertida de la primera mitad del ciclo, un segmento ON ver pulsos más de la mitad del tiempo de la mitad del ciclo tiempo y un segmento OFF ver pulsos de menos de la mitad del tiempo del ciclo medio. Esto limita el cálculo de ON para ser el primer número superior al 50% que se logra con número entero múltiplos de la tasa MUX que es lo mismo que el número de fila común de líneas o líneas. Del mismo modo, esto limita el cálculo OFF para ser el primer número debajo del 50% que se logra con número entero múltiplos de la tasa MUTX que es lo mismo que el número de fila común de líneas o líneas.


Mientras que el preferido embodiments de la invención han sido ilustrado y descritos, quedará claro que la invención no es tan limitada. Numerosas modificaciones, cambios, variaciones, sustituciones y equivalencias se producen a aquellos expertos en el arte sin apartarse del espíritu y alcance de la invención presente como definido por las reclamaciones anexadas.


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