(57)【要約】本発明は、欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量Ｃｓｅｇの差異に基づく個々の表示セグメントを備えるＬＣＤディスプレイ機能の検査方法および測定システムである。前記方法は、記憶された電荷の測定によって静電容量測定方法による表示セグメントのキャパシタンスの直接決定に基づくものである。好ましい測定方法として、電荷移動が基準コンデンサＣｒｅｆを通って進行し、セグメントキャパシタンスＣｓｅｇが、好ましくはΔΣ変換による電荷平衡によって決定される。
2006526164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量の差異を利用した個々の表示セグメント（２、３）を含むＬＣＤディスプレイ機能の検査方法であって、
表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定と、比較値との測定された前記測定量の比較とに代わり、表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）が表示セグメント（２、３）に記憶された電荷の測定を利用して静電容量測定方法によって直接決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが容量性の過結合の電荷を利用して決定され、測定電流が容量性に被測定表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）を介して評価回路の中に結合され、前記評価回路が過結合の電荷を測定することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
測定電流が交流電流であり、交流電圧サイクルに応じて過結合の電荷が測定され、そこから既知の周波数で表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが得られることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
表示セグメントのキャパシタンスの測定が静電容量測定方法によって行われ、前記方法においてシーケンス制御（６）を利用して制御された電荷輸送が表示セグメント（２、３）の被測定キャパシタンスと、基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）とによって行われ、表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが被検査表示セグメント（２、３）と基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）との間の電荷平衡を利用して決定されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）がＬＣＤディスプレイの中に集積されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
表示セグメント（２、３）のキャパシタンスがΔΣ変換を使用する静電容量測定方法を利用して決定されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、特に請求項４記載の方法。
【請求項７】
表示セグメント（２、３）が個別的に機能試験のために駆動される自動測定点切換スイッチが使用されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。
【請求項８】
測定点切換スイッチを利用して被検査表示セグメント（２）の第１の電極に測定電圧が印加され、前記第１の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれ、被検査表示セグメント（２）の第２の電極で過結合の電荷が測定され、前記測定点が交流電圧に応じて仮想のアースにおかれ、かつ第２の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
第１の電極が被験表示セグメント（２）の前部電極であり、第２の電極が後部電極であることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
表示セグメント（２、３）がＬＣＤディスプレイの連続駆動と、マトリックス構造のマルチプレックス方法による機能試験とのために駆動されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
【請求項１１】
表示セグメントの駆動のための駆動レベルとクロック位相とが、特にマルチプレックス方法において、作動していない表示セグメント（３）の電圧レベルが応動閾値の下方に、かつ作動する表示セグメント（２）の電圧レベルが表示セグメント（２、３）の応動閾値の上方にあり、静電容量測定方法が前記電圧レベルで実施され、静電容量測定方法のスイッチング位相がＬＣＤ駆動のクロック位相と同期化されるように選択されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、特に請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
電圧レベルの規則的な極性反転を利用して平均して直流電圧なしに表示セグメント（２、３）の駆動が行われることを特徴とする、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
表示セグメント（２、３）の電圧の静電容量測定なしと同じ実効値が得られるように静電容量測定方法が実施されることを特徴とする、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが表示セグメント（２、３）の駆動のクロック位相中に測定され、静電容量測定方法の複数の切換過程が前記クロック位相で実施されることを特徴とする、請求項１０、１１、１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
ＬＣＤディスプレイが連続駆動および／または静電容量測定に対して結合容量の影響を低減するために低インピーダンスで駆動されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４、特に請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが静電容量測定方法を利用してディジタル測定結果として決定され、表示セグメント（２、３）の機能性の検査が前記ディジタル測定結果を利用して行われることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の方法。
【請求項１７】
表示セグメント（２、３）の機能性の検査がＬＣＤディスプレイの連続駆動中に行われることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
作動している表示セグメント（２）のみがその機能性について試験されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載の方法。
【請求項１９】
シーケンス制御（６）が静電容量測定のために、もしくは測定点切換スイッチが表示セグメント（２、３）の駆動のためにＬＣＤディスプレイの駆動回路によって変調もしくは同期化されることを特徴とする、請求項４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、特に請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
１つまたは複数の以下のコンポーネントが唯一の集積素子、たとえば特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）または混合信号フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（mixed signal FPGA）の中に収容される：すなわち、静電容量測定用のシーケンス制御（６）と、表示セグメント（２、３）の駆動用の測定点切換スイッチと、測定回路と、ＬＣＤ駆動／復号回路と、評価回路とを含むことを特徴とする、請求項４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、または１９記載の方法。
【請求項２１】
常法により駆動と復号とに使用されるＬＣＤ駆動回路が本発明によるＬＣＤ試験装置を装備することを特徴とする、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、装置、特に医療用測定または診断装置の中に組み込まれたＬＣＤディスプレイで実施されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５，６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１記載の方法。
【請求項２３】
欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量の差異を利用した個々の表示セグメント（２、３）を含むＬＣＤディスプレイの機能を検査するための電子測定システムであって、静電容量測定装置を利用して表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定と、比較値との測定された前記測定量の比較とに代わり、表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）が表示セグメント（２、３）に記憶された電荷の測定を利用して静電容量測定方法によって直接決定可能である電子測定システム。
【請求項２４】
測定システムが容量性の過結合の電荷を利用して表示セグメント（２、３）のキャパシタンスを決定するための電子回路を含み、測定電流が容量性に被測定表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）を介して評価回路の中に結合され、該評価回路が過結合の電荷を測定することを特徴とする、請求項２３記載の測定システム。
【請求項２５】
測定電流が交流電流であり、交流電圧サイクルに応じて過結合の電荷が測定され、そこから既知の周波数で表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが得られることを特徴とする、請求項２４記載の測定システム。
【請求項２６】
測定システムが静電容量測定方法によって表示セグメントのキャパシタンスを測定するための電子回路を含み、前記方法においてシーケンス制御（６）を利用して制御された電荷輸送が表示セグメント（２、３）の被測定キャパシタンスと、基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）とによって行われ、表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが被検査表示セグメントと基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）との間の電荷平衡を利用して決定されることを特徴とする、請求項２３または２４記載の測定システム。
【請求項２７】
基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）がＬＣＤディスプレイの中に集積されることを特徴とする、請求項２６記載の測定システム。
【請求項２８】
測定システムがΔΣ変換を利用して表示セグメント（２、３）のキャパシタンスを決定するための電子回路を含むことを特徴とする、請求項２３、２４、２５、２６または２７記載の測定システム。
【請求項２９】
測定システムが自動測定点切換スイッチを含み、この切換スイッチにより表示セグメント（２、３）が個別的に機能試験のために駆動可能であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７または２８記載の測定システム。
【請求項３０】
被検査表示セグメント（２）の第１の電極に測定電圧が印加され、前記第１の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれ、被検査表示セグメント（２）の第２の電極で過結合の電荷が測定され、前記測定点が交流電圧に応じて仮想のアースにおかれ、かつ第２の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれるように、測定点切換スイッチが形成されることを特徴とする、請求項２９記載の測定システム。
【請求項３１】
第１の電極が被験表示セグメント（２）の前部電極であり、第２の電極が後部電極であることを特徴とする、請求項３０記載の測定システム。
【請求項３２】
表示セグメント（２、３）がＬＣＤディスプレイの連続駆動と、マトリックス構造のマルチプレックス方法による機能試験とのために駆動されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または３１記載の測定システム。
【請求項３３】
表示セグメントの駆動のための駆動レベルとクロック位相とが、特にマルチプレックス方法において、作動していない表示セグメント（３）の電圧レベルが応動閾値の下方に、かつ作動する表示セグメント（２）の電圧レベルが表示セグメント（２、３）の応動閾値の上方にあり、静電容量測定方法が前記電圧レベルで実施され、静電容量測定方法のスイッチング位相がＬＣＤ駆動のクロック位相と同期化されるように選択されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、特に請求項３２記載の測定システム。
【請求項３４】
電圧レベルの規則的な極性反転を利用して平均して直流電圧なしに表示セグメント（２、３）の駆動が行われることを特徴とする、請求項３２または３３記載の方法。
【請求項３５】
表示セグメント（２、３）の電圧の静電容量測定なしと同じ実効値が得られるように静電容量測定方法が実施されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３または３４記載の測定システム。
【請求項３６】
静電容量測定方法が表示セグメント（２、３）の駆動のクロック位相中に実施され、静電容量測定方法の複数の切換過程が前記クロック位相で実施されることを特徴とする、請求項３２、３３、３４または３５記載の測定システム。
【請求項３７】
ＬＣＤディスプレイが連続駆動および／または静電容量測定に対して結合容量の影響を低減するために低インピーダンスで駆動されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、特に請求項３２記載の測定システム。
【請求項３８】
表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが静電容量測定方法を利用してディジタル測定結果として決定され、表示セグメント（２、３）の機能性の検査が前記ディジタル測定結果を利用して行われることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６または３７記載の測定システム。
【請求項３９】
表示セグメント（２、３）の機能性の検査がＬＣＤディスプレイの連続駆動中に行われることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７または３８記載の測定システム。
【請求項４０】
作動している表示セグメント（２）のみがその機能性について試験されることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８または３９記載の測定システム。
【請求項４１】
シーケンス制御（６）が静電容量測定のために、もしくは測定点切換スイッチが表示セグメント（２）の駆動のためにＬＣＤディスプレイの駆動回路によって変調もしくは同期化されることを特徴とする、請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、特に請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
１つまたは複数の以下のコンポーネントが唯一の集積素子、たとえばＡＳＩＣまたは混合信号ＦＰＧＡの中に収容される：すなわち、静電容量測定用のシーケンス制御（６）と、表示セグメント（２、３）の駆動用の測定点切換スイッチと、測定回路と、ＬＣＤ駆動／復号回路と、評価回路とを含むことを特徴とする、請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０または４１記載の測定システム。
【請求項４３】
測定システムが本発明によるＬＣＤ試験装置を装備した常法により駆動と復号とに使用されるＬＣＤ駆動回路を含むことを特徴とする、請求項４２記載の測定システム。
【請求項４４】
測定システムが組み込まれたＬＣＤディスプレイを有する装置、特に医療用測定または診断装置に中に集積されていることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２または４３記載の測定システム。
【請求項４５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３または４４記載の測定システムを含む医療用測定または診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの、特に医療用測定または診断装置における電気容量の差異を利用した個々の表示セグメントを含むＬＣＤディスプレイの機能検査方法および対応する電子測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
誤りのないディスプレイの作動は多数の適用において大きな重要性がある。医療用技術装置、たとえば血糖測定装置において測定値表示の欠陥は読取り誤りを引き起こすことがあり、たとえば結果として生じる薬剤の誤配量により利用者の生命を脅かす誤り情報や生命を脅かす状況を惹起し得る。
【０００３】
このような不具合の第１の例は、たとえばディスプレイの回線障害や故障に基づくｍｍｏｌ／ｌ−表示における小数点の故障である。第２の例は２つのセグメントの故障であり、これらのセグメントによって、たとえば４１５ｍｇのグルコース測定値の表示で先に立つ４が先に立つ１になり、その結果１１５ｍｇに誤表示される。
【０００４】
特にバッテリー駆動式装置の場合、液晶ディスプレイ（liquid crystal displays, LCDs）は消費電力が少なく、電子的駆動装置を容易に実現できる低い動作電圧で駆動することができ、該ディスプレイは高いコントラストと、高い解像度とを有し、表示セグメントの形状は簡単なリソグラフィー方法によってほぼ任意に形成することができるので、前記液晶ディスプレイは他のディスプレイに比べて広範囲に普及しており、大面積のセグメントやディスプレイも実現可能であり、該ディスプレイは低い構造深さを有し、簡単に取り付けることができる。この種のＬＣＤディスプレイは複数の個別に作動可能のセグメントを含み、１つのセグメントが１つの記号またはシンボルあるいは１つの記号またはシンボルの一部を表す。
【０００５】
表示される文字数字記号やシンボルは、ＬＣＤの場合、透明の前部電極としてカバーガラス上に取り付けられ、支持ガラス上に取り付けられた後部電極とスペーサを介して限定された液晶層と共に誘電体としてそれぞれ電荷用の容量性メモリを形成する。
【０００６】
しかしながらＬＣＤの場合はセグメントまたは全記号が故障し得ることが知られており、結果的に上記のリスクが生じる。この理由から常法によりＬＣＤディスプレイを備えた装置のスイッチ投入時に典型的に２〜４秒の短い持続時間でディスプレイを完全に表示して、全セグメントが作動されている。装置の利用者はこの時間内に、全セグメントもしくは記号およびシンボルが表示されるかを視覚的にコントロールすることができる。
【０００７】
しかしながら第１の欠点は、実際の使用時に利用者がこのような視覚的検査をしばしば実施しないことにある。さらに第２の欠点は、前記方法においてディスプレイがスイッチ投入過程の時点でのみ監視することができ、１つまたは複数のセグメントの故障が連続駆動時に利用者に気づかれない状態にとどまることである。
【０００８】
これらの欠点を除去するために、ＬＣＤセグメントの電気容量を機能適性検査の補助量として利用する方法が提案された。この場合の検査は、誤動作時のキャパシタンスの偏差に基づく。つまり欠陥のないものと欠陥のある表示セグメントのキャパシタンスが区別される。このキャパシタンスから正確な機能または不具合の有無が推定される。表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定、たとえば表示セグメントでの電圧の時間的経過の測定あるいは動作電流の高さの測定に基づく様々な測定方法が提案された。
【０００９】
国際公開第９５／１４２３８号パンフレットの文書の場合は、ＬＣＤセグメントの機能性の検査は測定される特性キャパシタンスに基づく。あらゆる偏差は誤動作の存在を推定する。ＬＣＤは交流電圧で駆動され、動作電流が測定される。この機能試験の特殊性は、電流に対して一定の周波数領域の範囲内で付与された領域限度が維持されるかを電流が種々の動作周波数で測定かつ試験されることにある。そこから様々な種々の不具合状態と不具合原因に関する帰納的推論を引き出すことができる。
【００１０】
しかしながら、この公知の方法における欠点は、検査を誤表示する有害な寄生結合容量が考慮されず、前記方法が各ＬＣＤ表示セグメントに対して独立したセグメントおよび復帰電極を有するＬＣＤディスプレイ用としてのみ記載されていることである。
【００１１】
ヨーロッパ特許第００１５９１４号Ｂ１明細書の文書から、ＬＣＤがクロック電圧（clocked voltage）または交流電圧で駆動され、電圧の時間的経過からセグメントの正確な機能が推定されることによって、ＬＣＤ表示セグメントが監視される方法が知られている。この測定方法は、短絡や欠陥のあるセグメントでキャパシタンスが変化し、そこから電圧の上昇または降下速度による偏差が生じることに基づく。前記方法はもちろん共通の後部電極を有するＬＣＤディスプレイ用としてのみ詳細に規定されており、セグメントおよび後部電極間の断線および短絡の検出にのみ適している。
【００１２】
ヨーロッパ特許第０４３６７７７号Ａ２明細書の文書から、アレイの最終組立前にＬＣＤアレイのＬＣＤをテストする方法および装置が公知である。この場合、電荷がＬＣＤキャパシタに印加され、一定の持続時間の経過後に残留電荷が測定される。印加された電荷と残留電荷の比較から機能性が推定される。この公知の従来技術における欠点は、仕上取付けしたＬＣＤアレイの機能も該アレイの機能も連続駆動中に検査できないことである。
【００１３】
米国特許第５，５３９，３２６号明細書の文書は最終組立前のＬＣＤディスプレイの端子のテスト方法を記載する。そのためにＬＣＤは複数のステップで一つはＬＣＤセル容量自体の電荷有りで、一つは電荷なしで充電され、時間積分した電流の形態で決定される電荷の差異から、ＬＣＤへのリード線が正常であるかが検出される。ＬＣＤ自体の検査は行われず、連続駆動中の検査は不可能である。
【００１４】
米国特許第５，４２８，３００号明細書の文書に、幾つかの充電および放電過程が進行し、薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の機能と、それらの接続が放電電流の波形を利用して決定されるＴＦＴ−ＬＣＤをテストするための方法および装置が記載されている。
【００１５】
公知の方法は全てこれらの方法が絶対的測定に基づくことが共通しており、試験は１つのキャパシタンスの絶対値の一定の限度を維持して行われる。この理由から、公知の方法は、これらの方法が温度ドリフトおよび他のドリフト過程ならびにコンポーネントばらつきに対して高い感度を有する欠点がある。これは特にＬＣＤディスプレイのセグメントが非常に少ないキャパシタンスのみを有するために不利である。
【００１６】
さらに公知の方法、特に充電時間定数の決定に基づく方法は、しばしば直流電圧なしで作動せず、測定周波数の変化を必要とし、容量決定に対してキャパシタンスが低い場合はますます非線形性になる。
【発明の開示】
【００１７】
前記従来技術を考慮して本発明の基礎をなす課題は、信頼性のある、利用者から独立した、完全自動の機能検査が可能であるＬＣＤディスプレイの機能検査方法と対応する電子測定システムとを構築することであり、この方法は少ない費用で、たとえばＡＳＩＣにおけるＣＭＯＳ技術を利用して実現可能にするべきである。
【００１８】
この課題は本発明により添付の独立請求項の特徴を有する方法もしくは装置によって解決される。本発明の有利な実施態様および継続形成は、従属請求項と、以下の付属図面による説明とから生じる。
【００１９】
つまり欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量における差異を利用して個々の表示セグメントを含むＬＣＤディスプレイの機能を検査する本発明による方法は、表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定と、比較値との測定された前記測定量の比較とに代わり、表示セグメントのキャパシタンスが表示セグメントに記憶された電荷の測定を利用して静電容量測定方法によって直接決定される特殊性を有する。
【００２０】
本発明の枠組の中で、驚くべきことに、ＬＣＤ表示セグメントに記憶された電荷を測定することができ、その結果、高い解像度と精度とで表示セグメントのキャパシタンスを直接決定できることが判明した。
【００２１】
ＬＣＤ表示セグメントのキャパシタンスの本発明による直接的決定は多様に形成される方法で行うことができる。第１の好ましい特徴に従って、表示セグメントのキャパシタンスは容量性の過結合の電荷を利用して決定されることが提案され、測定電流は容量性に被測定表示セグメントのキャパシタンスを介して評価回路の中に結合され、該評価回路が過結合の電荷を測定する。この場合、付加的な好ましい特徴に従って、測定電流が交流電流であり、交流電圧サイクルに応じて過結合の電荷が測定され、そこから既知の周波数で表示セグメントのキャパシタンスが得られることを考慮できる。
【００２２】
別の有利な特徴に従って、表示セグメントのキャパシタンスの測定は静電容量測定方法によって行われ、この方法においてシーケンス制御を利用して制御された電荷輸送が表示セグメントの被測定キャパシタンスと、基準コンデンサとを通して行われ、表示セグメントのキャパシタンスは被検査表示セグメントと基準コンデンサとの間の電荷平衡を利用して決定されることが提案される。
【００２３】
このような容量比の決定に基づく相対的測定は、温度および長時間ドリフトに対する非鋭敏性、たとえば基準電圧源の長所もしくは前記ドリフトの補償の長所を有する。この場合、測定誤りを最小化するための有利な実施形態において、基準コンデンサが、たとえばＬＣＤセグメントまたはコンデンサコンポーネントの形態でＬＣＤディスプレイの中に集積されることが提案されている。これはさらに改善された温度ドリフトの補償の長所を有する。
【００２４】
本発明による方法の有利な実施形態は、表示セグメントのキャパシタンスがΔΣ変換を使用する静電容量測定方法を利用して決定されることにある。このような方法は特に小さいキャパシタンスの測定に適している。ＬＣＤ表示セグメントの場合、この容量は約１ｐＦ〜３００ｐＦになり、その結果、被測定電荷がｐＣの範囲に、かつ測定電流がｐＡの範囲にあり、そのため測定技術的に検出が困難である。
【００２５】
ΔΣ変換を使用する静電容量測定方法は高度なアナログエレクトロニクスを使用せずに高い測定精度と、寄生ばらつき容量に対する非鋭敏性とで、たとえば第１オーダーのΔΣ変換の形で、すなわち積分器を使用して構成することができる。
【００２６】
ＣＭＯＳ技術と関連するΔΣアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換ならびにそれらの実装問題の基本原理は公知である。このような変換器の基本原理は、被測定コンデンサ、本事例ではＬＣＤセグメントの定周波数で電荷パケットが積分器に充電されることにある。被測定コンデンサはこの場合毎回既知の電圧から別の既知の電圧に再充電するので、再充電時に被測定コンデンサに発生する電圧差が一定かつ既知であるため、積分器に充電毎によって供給された電荷がキャパシタンスに比例する。
【００２７】
積分器の出力電圧は評価回路の積分コンデンサに蓄積された電荷に比例し、供給された電荷パケットのクロック時間に従って連続的に監視される。積分器出力に与えられた電圧値の超過時に積分器が既知の基準電荷パケットによって逆方向に充電される。それによって電荷が積分器に、すなわちその積分コンデンサに長期的な平衡で一定に保持される閉制御回路が得られる。そのためしばしば名称ΔΣ方法と同義の「電荷平衡」（charge balancing）が記載されている。
【００２８】
このような変換の結果は１ビットデータ流であり、その平均密度（mean density）は被測定キャパシタンスに比例する。このデータ流は好適な方法で、多ビットイベントを得るために評価される。そのために典型的なディジタルフィルタ、いわゆるデシメーションフィルタ（decimation filters）が使用される。ΔΣ変換の理論は、一般的に与えられたオーダーの「電荷平衡」変換器のデータ流を評価するために少なくとも１オーダー高いデシメーションフィルタが必要である。それによって第１オーダーのΔΣ変換の有利な実施形態で第２またはそれより高いオーダーのデシメーションフィルタが使用される。
【００２９】
ΔΣ変換の一定の電荷平衡を制御するコントロール回路は、少ないフリップフロップから構成し、ＡＳＩＣに集積することができる。第２オーダーのデシメーションフィルタの構造も非常に規則的であり、簡単にＡＳＩＣに集積することができる。別の実施形態ではフィルタの実現もマイクロコントローラ、たとえばシーケンス制御のマイクロコントローラでも可能である。
【００３０】
もう１つの好ましい特徴に従って、表示セグメントが個別的に機能試験のために駆動される自動測定回路セレクタを使用することが提案される。個々のセグメントを選択する測定点切換スイッチの特別の長所は、該測定回路セレクタが常法により測定結果を誤表示する寄生容量および結合容量の影響を大幅に低減し、あるいはほぼオフにできることにある。
【００３１】
この場合、好ましい実施態様で測定点切換スイッチを利用して被検査表示セグメントの第１の電極に測定電圧が印加され、前記第１の電極に対応する別の表示セグメントの電極が交流電圧によりアースと接続し、被検査表示セグメントの第２の電極で過結合の電荷が測定され、前記測定点が交流電圧に応じて仮想のアースにおかれ、かつ第２の電極に対応する別の表示セグメントの電極が交流電圧によりアースと接続することを考慮できる。
【００３２】
ここで第１の電極が被験表示セグメントの前部電極であり、第２の電極が後部電極である場合に特に有利である。
【００３３】
本発明による方法は、表示セグメントがＬＣＤディスプレイの連続動作と機能テストのために、マルチプレックス方法を用いてマトリックス構造により駆動されるときに使用することができるので好ましい。
【００３４】
もう１つの好ましい特徴に従って、表示セグメントの駆動用の駆動レベルとクロック位相とが、特にマルチプレックス方法において、作動していない表示セグメントの電圧レベルが応動閾値の下方に、かつ作動する表示セグメントの電圧レベルが表示セグメントの応動閾値の上方にあり、静電容量測定方法が前記電圧レベルで実施され、静電容量測定方法のスイッチング位相がＬＣＤ駆動のクロック位相と同期化されるように選択されることが提案される。
【００３５】
ＬＣＤ表示セグメントの駆動のために電圧レベルの規則的な極性反転を利用して平均して直流電圧なしの表示セグメントの駆動が行われる場合に有利である。すなわち直流電圧駆動または直流電圧成分で漏れ電流によって液晶が破壊され得る電解効果が発生する危険がある。さらに、静電容量測定なしと同じ表示セグメントの電圧の実効値が得られるように、静電容量測定方法が実施される場合に有利である。
【００３６】
さらに、表示セグメントのキャパシタンスが表示セグメントの駆動のクロック位相中に測定され、静電容量測定方法の複数の切換過程がこのクロック位相で実施されることを考慮している。
【００３７】
もう１つの好ましい特徴に従って、ＬＣＤディスプレイが連続駆動および／または静電容量測定に対して結合容量の影響を低減するために低インピーダンスで駆動されることが提案される。
【００３８】
本発明による方法の特別の長所は、表示セグメントのキャパシタンスが静電容量測定方法を利用してディジタル測定結果として決定され、表示セグメントの機能性の検査が前記ディジタル測定結果を利用して行うことができることにある。
【００３９】
本発明による方法のもう１つの好ましい特徴は、表示セグメントの機能性の検査をＬＣＤディスプレイの連続駆動中に実施することを可能にすることにある。本発明による方法の好ましい一実施形態において、作動していない表示セグメントが誤動作で誤り表示を生じないので、作動している表示セグメントのみがその機能性について試験されることが考慮されている。それによってＬＣＤ表示セグメントの機能試験を加速させ、もしくはより高い周波数で繰り返すことが可能である。
【００４０】
付加的な好ましい特徴に従って、シーケンス制御が静電容量測定のために、もしくは測定点切換スイッチが表示セグメントの駆動のためにＬＣＤディスプレイの駆動回路によって変調もしくは同期化されることが提案されている。
【００４１】
もう１つの好ましい特徴は、ＬＣＤ試験装置の１つまたは複数のコンポーネントが、静電容量測定用のシーケンス制御と、表示セグメントの駆動用の測定点切換スイッチと、測定回路（アナログスイッチ、積分増幅器およびコンパレータならびに必要な場合は積分コンデンサ）と、ＬＣＤ駆動／復号回路と、評価回路（マイクロコントローラ）とを含み、たとえばＡＳＩＣまたは混合信号ＦＰＧＡのような単一の集積素子の中に収容できることにある。ここで特別の一実施形態において常法により駆動と復号とに使用されるＬＣＤ駆動回路に本発明によるＬＣＤ試験装置を装備することを考慮できる。ここで有利な一実施形態においてＡＳＩＣがＬＣＤ駆動回路の中に集積されることが考慮されている。
【００４２】
本発明による方法は、任意のＬＣＤディスプレイを含む装置、特に医療用測定または診断装置に適している。
【００４３】
本発明とその特別の態様は多数の長所を有する。これはディジタル測定結果を提供し、その結果、高い精度と共に信頼性のある検査とが達成される。それによって機能試験に適用される正規の機能もしくは誤動作の有無に関する判定基準は非常に多様に選択でき、ソフトウエアで評価することができる。相対的測定の場合は温度および長時間ドリフトに対する非鋭敏性が達成される。さらに直列抵抗は、たとえばコンタクト化においてスイッチング時間が充分に長い場合は測定結果への影響がない。本発明による方法は任意のＬＣＤに適しており、つまり共通の後部電極または独立のセグメントおよび後部電極を有するＬＣＤだけでなく、マトリックス構造によるセグメント電極を有するＬＣＤにも適している。
【００４４】
本発明による方法は簡単な方法で、すなわちソフトウエアを介して自動的かつ回路変更または回路適合なしに較正することができる。較正パラメータは、たとえばＡＳＩＣの内部で自動的に決定し、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュＲＯＭに記憶することができる。それに対して従来技術によれば外部の回路構成および試験周波数をＬＣＤディスプレイの型式に調整させなければならない。
【００４５】
自動較正は基準ＬＣＤセグメントまたは基準コンデンサ素子もしくは較正コンデンサの基準ＬＣＤを利用して可能である。較正コンデンサは全ての測定もしくは測定回路の較正に利用される。基準コンデンサを介して電荷平衡補償がΔΣ変換で実行される。装置内の試験装置の最終的な態様において較正コンデンサは不要になる。
【００４６】
ＬＣＤ表示セグメントの誤動作は本発明により自動的に検出することができ、利用者は実見によってディスプレイを検査する必要がない。それによってＬＣＤディスプレイの利用者から独立した完全自動の検査が可能になり、利用者のために高い安全性が達成される。
【００４７】
本発明に係る方法は非常に迅速に実施できる。典型的なＬＣＤディスプレイは結果の信頼性を向上させる多重走査を含み、約０．５〜１秒で完全に検査できる。これは一定の測定周波数で作動させることができ、セグメント試験は直流電圧なしで行うことができる。もう１つの長所は本発明による回路が、特に該回路がＡＳＩＣにＬＣＤディスプレイの駆動用として集積される場合に、コスト的に非常に有利に実現できることにある。
【００４８】
本発明は、ＬＣＤディスプレイの品質および機能性を従来技術によれば技術的に費用のかかる方法が使用される製造の枠組の中で試験されるだけでなく、機能試験を費用のかからない方法で寿命中に端末で実施することを可能にする。
【００４９】
ＬＣＤディスプレイの検査は、装置の利用者に対し視覚的に知覚できずに進行させることができる。ＬＣＤディスプレイは各々任意の時点で、たとえば測定のスタート時または測定結果の表示時に、かつ装置のスイッチ投入時だけでなく常時監視することができる。
【００５０】
表示セグメントの誤動作の検出時に多数の装置応答、たとえば警報信号の発生または装置機能の阻止を可能にする。
【００５１】
本発明は、以下、図示した実施例を利用してより詳しく説明する。その中に記載された特殊性は個別的または相互の組合せで本発明の有利な実施態様を構築するために使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１はＬＣＤディスプレイを試験するための国際公開第９５／１４２３８号の文書に基づく電子測定システムの機能略図を示す。この回路はＬＣＤ駆動の有用なドライバＩＣと協働し、２つのスイッチＳ１およびＳ２と、１つのインバータ１と、１つの電圧源Ｕとを含む。特殊のテストモードの間に電流の流れがキャパシタンスＣｓｅｇによって具体的に示している被験ＬＣＤセグメントを通して分路抵抗ＲＳを介して導通される。この分路抵抗ＲＳでの電圧降下が増幅器Ｖを利用して増幅され、走査−保持−素子（sample-and-hold-element, S&H）に中間記憶される。コンパレータΔは基準電圧Ｕｒｅｆと走査−保持−素子の出力電圧を比較し、スイッチＳ１、Ｓ２を周期的に電鍵操作するマイクロプロセッサμＰに比較結果を提供する。マイクロプロセッサμＰは、コンパレータ信号の顕著な信号変化（ジッター）を生じるまで電鍵操作周波数を変化させる。これが発生する周波数から次に試験された表示セグメントのキャパシタンスＣｓｅｇが推定される。
【００５３】
この回路は冒頭に説明した欠点を有する。さらにＬＣＤドライバＩＣの構造が知られておらず、個々のＬＣＤセグメントへのインピーダンスに関する情報がない。
【００５４】
図２は、セグメントキャパシタンスＣｓｅｇを試験するためのヨーロッパ特許第００１５９１４号Ｂ１明細書の文書記載のＬＣＤ試験回路を示す。ここでＬＣＤセグメントのリード線に保護抵抗Ｒｖが接続され、この方法によりオシレータＯｓを利用して電圧が印加されるＲＣ低域フィルタが形成される。正確に機能するＬＣＤディスプレイの場合、この低域フィルタの立上り時間は各ディスプレイ型に適用される基準値よりも大きくしなければならない。立上り時間の評価はゲート回路Ｔｓと、コンパレータΔと、基準電源Ｕｒｅｆとを利用して行われる。この場合、コンパレータΔの出力信号は、電圧がセグメントキャパシタンスで値Ｕｒｅｆを超えたかを表示する。ゲート回路Ｔｓはそのために必要な時間を測定する。
【００５５】
この公知の回路の欠点は、ゲート回路Ｔｓも保護抵抗Ｒｖも被験ディスプレイ型のセグメントキャパシタンスＣｓｅｇに調整しなければならないことにある。
【００５６】
図３は、多重の過走査と、１ビットの解像度とで動作する最新のΔΣ変換器の原理略図を示す。該変換器は２つのブロックから、すなわち１つのアナログ変調器と、１つのディジタルフィルタとから構成される。変調器は、この場合、原理的に低域フィルタが積分器Σとして前置されたアナログコンパレータΔである。同時に入力電圧Ｕｉｎは、１ビット−ディジタル−アナログ変換器ＤＡＷによって逆変換された出力信号を差動増幅器ＤＶによって除去し、その結果、コンパレータΔが毎回再びリセットされる。それによって１ビットデータ流が発生する。アナログ信号の振幅が上昇すると、コンパレータΔの出力に「１」が優勢である。これが下がると「０」が優勢になる。振幅が一定になると、「０」と「１」とが釣り合う。
【００５７】
こうして、アナログ信号は直接積分によってまたは簡単な低域フィルタによって回復することができる。より良い信号対ノイズ比を達成するために、たとえば積分器Σに前置されたノイズ源によってノイズスペクトルが発生されるノイズ整形（Noise-shaping）を適用することができる。それに続きダウンサンプリングが平均値を形成するスティープエッジのディジタルフィルタＦＩＲによって行われる。
【００５８】
図４は、ΔΣ変換またはΔΣ変成とも呼称されるΔΣ静電容量測定方法に基づくＬＣＤ表示セグメントのキャパシタンスＣｓｅｇを決定するための有利な本発明による測定配列の原理図を示す。これは原理的にチャージポンプ（charge pump）である。決定されるセグメントキャパシタンスＣｓｅｇと、キャパシタンスが既知の基準コンデンサＣｒｅｆとは、図４のスイッチ／コンデンサ構造と一体化されている。この測定配列はスイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄならびに積分コンデンサＣ５と後置されたコンパレータΔとを有する後置された積分器Σを含む。積分コンデンサＣ５は、予想される最大セグメントキャパシタンスＣｓｄｇと既知の再充電電圧±Ｕｒｅｆにおいて積分器Σが限界に行きつかないような大きさに選択されるべきである。
【００５９】
スイッチＳａ〜Ｓｄは、ここに図示しないシーケンス制御によって制御される。各スイッチング過程においてキャパシタンスに相当する電荷量が輸送され、後置された積分器Σによって積分される。スイッチＳａ〜Ｓｄは、ここで電荷輸送が基準コンデンサＣｒｅｆよって積分器電圧の低下を、電荷輸送が被同定セグメントキャパシタンスＣｓｅｇによって上昇を生ぜしめるようにシーケンス制御によって制御される。
【００６０】
積分器Σの電荷平衡は後置されたコンパレータΔによって監視され、選択的に両方のキャパシタンスによって電荷が輸送されるかまたは両方の一方によってのみ輸送されることによって、シーケンス制御により一定に保持できる。補償される電荷平衡に対して生じる基準コンデンサＣｒｅｆとセグメントキャパシタンスＣｓｅｇのためのスイッチング過程（もしくは加算スイッチング時間）の数の比からディジタル結果として直接それらの比が得られる。ディジタル式に実現されたデシメーションフィルタによって、与えられた測定精度に必要なスイッチング過程の数が最小限になる。
【００６１】
ＬＣＤディスプレイの実質的な実施形態は多くがマトリックス構造によるマルチプレックス方法で駆動される。図５は９セグメント電極と、４後部電極つまり４つのライン信号ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３およびＣＯＭ４ならびに新規のコラム信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ９によって駆動される４×９マトリックス構造による３６セグメントを有するＬＣＤの補助電気回路図を具体的に示している。セグメントキャパシタンスならびに寄生結合容量が示されている。
【００６２】
しかしながら図面には全ての可能な結合容量を再現できない。ＬＣＤの補助電気回路図に以下の仮定で挙げた単純化したモデルを基礎においている：
１．前部および後部電極は考察した周波数領域で低インピーダンスである。そのため該電極のインピーダンスはＬＣＤセグメントの結合効果に対して無視される。
２．液晶の導電性は無視し得るほど小さい。
３．隣接するセグメントもしくは後部電極の間の結合容量のみが考慮される。この仮定は近似を良好にする。
【００６３】
前部および後部電極の間の個々のセグメントのキャパシタンスはＣ１１．．．．．．Ｃ４９である。セグメント電極の間の結合容量はＣＳ１２．．．．．．ＣＳ８９であり、後部電極の間の結合容量はＣＣ１２．．．．．．ＣＣ３４である。個々のセグメントの試験のために測定方法を利用して、セグメントキャパシタンスＣ１１．．．．．．Ｃ４９を個別的にかつ相互の影響なしにまたはキャパシタンスＣＳ１２．．．．．．ＣＳ８９またはＣＣ１２．．．．．．ＣＣ３４による影響なしに測定することを可能にするべきである。
【００６４】
測定点切換スイッチの使用によって個々のセグメントを機能試験のために選択し、その際に前記セグメント間の寄生結合容量の影響をほぼ完全に除外することが可能である。それによってこの試験方法は実質的に全てのＬＣＤディスプレイの型に適している。すなわちそのセグメント電極がマトリックス構造で配置されている型にも適している。測定点切換スイッチの機能は、以下、２×２マトリックスによるＬＣＤディスプレイを利用して説明する。
【００６５】
図６は４つの表示セグメントを有するＬＣＤディスプレイの例でこのような２×２マトリックス構造を具示しており、該表示セグメントのキャパシタンスはＣ１１、Ｃ１２、Ｃ２１およびＣ２２で表している。これらのセグメントは２つのライン信号ＣＯＭ１、ＣＯＭ２と、２つのコラム信号ＳＥＧ１、ＳＥＧ２とによって駆動される。このマトリックスは、さらに寄生結合容量ＣｃおよびＣｓを含む。つまり全ての（本質的な）結合容量が具示される。
【００６６】
図７に、図６に相当する２×２ＬＣＤマトリックスの２極表示を示している。例としてセグメントＣ１１のキャパシタンスが測定されるものとする。すなわちΔΣ変換器は回線ＳＥＧ１とＣＯＭ１との間に接続される。ここで電流Ｉｖは積分器すなわち仮想のアースに流れる電流を表す。図７の２極表示を利用して被測定キャパシタンスＣ１１が電流Ｉｖへの寄与分を提供するだけでなく、その他の回路の中に示したキャパシタンスによって形成されたブリッジ回路も提供することが識別される。それによって測定結果が誤表示されることになろう。
【００６７】
この問題は、図８に示したようにマトリックスのその他の線が本例で線ＳＥＧ２およびＣＯＭ２をアースに印加する測定点切換スイッチが使用されることによって解決される。それによって寄生電流がアースへ流れ、電流Ｉｖもしくは測定結果に何も寄与しない。対応する方式はより大型のマトリックスでも、たとえば図５に示したマトリックスでも可能である。
【００６８】
図５に示したＬＣＤは多数の相互に結合したキャパシタンスのマトリックスから構成される。たとえばセグメントＣ３５のキャパシタンスを電極ＣＯＭ３およびＳＥＧ５で測定したい場合は、キャパシタンスＣ３５だけでなく、接続によって別のＬＣＤキャパシタンスも測定される。この測定はそれによって誤表示される。しかしながら測定点切換スイッチを利用して、被測定コンデンサ以外のコンデンサを通って流れる電流が静電容量測定に寄与しないことが測定点切換スイッチによって保証されることにより、一定のキャパシタンスたとえばＣ３５をマトリックスから分離して測定することが可能である。
【００６９】
一定の前部および後部電極の交点で、特に電荷の容量性の過結合を利用して、セグメントの分離測定は、特に測定点切換スイッチを利用して以下の条件が満たされることによって達成できる：
１．被測定セグメントに導く前部電極に交流電圧が付与される。
２．その他の前部電極は交流電流に応じてアースに置かれる。
３．被測定セグメントから導く後部電極では過結合の電荷が測定され、この測定点は交流電流に応じて仮想のアースに置かれる。
４．その他の全ての後部電極は交流電流に応じてアースに置かれる。
【００７０】
前部および後部電極はここで互いに交換することもできる。しかしながら電気的に好ましいのは電荷が引き取られる側に可能な限り少ない回路コンポーネントを配置することである。
【００７１】
たとえば図５でセグメントキャパシタンスＣ３５が測定される場合、交流電流がＳＥＧ５に印加される。端子ＳＥＧ１〜ＳＥＧ４およびＳＥＧ６〜ＳＥＧ９はアースに置かれる。それによって隣接するセグメント電極ＣＳ１２．．．．．．ＣＳ８９の間の全ての寄生容量の影響ならびに直接隣接しないセグメント電極の間の寄生容量の影響がなくなる。これらのキャパシタンスは、印加された交流電流が多少強く負荷されることを生ぜしめる。しかし故障電流がアースに流れる。電極ＣＯＭ３の場合は仮想のアースへの電流の流れが測定され、そこからキャパシタンスＣ３５が決定される。電極ＣＯＭ１、ＣＯＭ２およびＣＯＭ４はアースに置かれ、その結果、交差電流が後部電極ＣＣ１２．．．．．．ＣＣ３４の間の結合容量へ流れることができない。そのためＣＣ１２．．．．．．ＣＣ３４の測定に影響のない状態にとどまる。
【００７２】
またその他の全てのセグメントキャパシタンスＣ１１．．．．．．Ｃ４９は、Ｃ３５を除き、測定に影響を及ぼさない。つまり測定点切換スイッチを有する前記回路構成によって全てのセグメントキャパシタンスは、Ｃ１５、Ｃ２５、Ｃ３５およびＣ４５を除き、両側にアースもしくは仮想のアースに置かれ、その結果、それらを通して電流が流れない。Ｃ１５、Ｃ２５およびＣ４５を通して流れる電流はアースに流れ、それによって同様に静電容量測定に加わらない。それによって特に測定点切換スイッチを有するＬＣＤの前記回路構成がマトリックス内の個々のＬＣＤセグメントの測定を可能にする。
【００７３】
このような測定点切換スイッチは、好ましくは混合ＣＭＯＳショットキーダイオードスイッチ技術でディジタル式に駆動されるアナログマルチプレクサから構成される。被測定ＬＣＤと短い距離が維持される場合、この距離は無視し得る少ない固有寄生容量を有する。図６の場合は測定点切換スイッチが、たとえば刺激を励起するために９位置を有し、電荷測定のために５位置を有し、それらのうち４位置が端子ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４に、１位置がその別の端子で常に刺激から供給される較正または基準コンデンサの端子用にある。
【００７４】
マルチプレックス方法で駆動されたＬＣＤにおける結合容量の影響には、この駆動が低い出力インピーダンスによって行われることによっても逆に作用させることができる。
【００７５】
ＬＣＤディスプレイを機能試験中にオフにする必要がないようにするため、測定点切換スイッチの機能を、好ましくはＬＣＤ表示セグメントの機能試験が連続ディスプレイ駆動中に行われるように、ＡＳＩＣによって実現されているＬＣＤ駆動回路の中に集積することが可能である。これは基本的にΔΣ変換と測定点切換スイッチのスイッチ操作の順序ならびに再充電電圧値の選択で、スイッチング過程をＬＣＤ駆動クロックと同期することを可能にする一定の自由度があるという事実に基づく。それによってＬＣＤ表示セグメントの機能試験を連続ディスプレイ駆動中に実施することが可能であり、ディスプレイが破壊、損傷または中断されない。これは以下より詳しく説明する。
【００７６】
セグメントおよび後部電極がマトリックス形態で配置されたＬＣＤディスプレイは、全セグメントの同時の選択が不可能であるため、時間マルチプレックスモードで駆動される。マトリックス構造は、この場合、作動しないセグメントが完全に電圧なしで駆動できないようにする。これは図９および１０に具体的に示されている。
【００７７】
図９は、例によりそれぞれ四角形の表示セグメントの正方形の配列として形成された４つのＬＣＤ表示セグメント２、３、４および５を示す。セグメント２は作動している（黒）。つまり黒色の正方形を表示し、セグメント３、４および５は作動していない（白）。表示セグメント２、３、４、５は電気的にマトリックス形態で図６に準じて駆動される。
【００７８】
図６および７を利用して、ＣＯＭ２またはＳＥＧ２での電圧レベルの変化においても常にキャパシタンスＣ１２、Ｃ２１またはＣ２２の一つを通して電流の流れが生じることが識別される。実質的にこの問題は駆動電圧レベルとクロック位相の対応する制御によって解決され、その結果、作動しないセグメントでの電圧レベルが応動閾値の下方に、かつ作動している電圧レベルは液晶の応答点の上方にある。通常のＬＣＤドライバＩＣを利用するこのような慣用のマルチプレックス駆動は図９のＬＣＤディスプレイの場合で図１０に示している。
【００７９】
図１０に示すように、ＣＯＭ電極には、それぞれ電圧値０、０．５ＵｒまたはＵｒを占めることができる３元信号がある。ＳＥＧ電極には、それぞれ両方の電圧値ＸＵｒまたは（1-X）Ｕｒを占めることができる２元信号がある。ここで係数Ｘは、０＜Ｘ＜０．５により、ＬＣＤセグメントの動作に必要な電圧レベルが結果として生じる最大電圧上昇でのみ、すなわち両方のレベルの組合せＵｒ、（1-X）Ｕｒもしくは０、ＸＵｒで設定されるように選択される。規則的な極性反転によって、図１０に縦の点線で示したように、平均して直流電圧なしの駆動が達成される。この要求を満たすＬＣＤ駆動回路を略図で図１１に示している。
【００８０】
ＬＣＤ表示セグメントの機能試験に使用されたΔΣ変換器は、該ΔΣ変換器がマルチプレックス駆動に必要な電圧レベルで作動し、そのスイッチング位相がＬＣＤ駆動のクロック位相と同期化されるように構成できる。この場合にも平均して直流電圧なしのＬＣＤセグメントの駆動を実現することができる。
【００８１】
ＬＣＤディスプレイの駆動周波数は常法により３０〜１００Ｈｚの間にある。本発明による静電容量測定方法、たとえばΔΣ変換器の測定周波数は、好ましくは２ｋＨｚ以上、有利には５ｋＨｚ以上、および特に有利には１０ｋＨｚ以上である。それによればΔΣ変換器のための切換過程は充分な数でＬＣＤ駆動のＬＣＤ駆動クロック位相に納めることができ、その結果、静電容量測定と、それによって機能試験とが連続表示中に実施することができる。この場合、機能試験は、機能試験なしと同じＬＣＤセグメント電圧の実効値が設定されるように実施されるべきであり、それによって連続的な機能試験による表示は機能試験なしの表示から区別されない。
【００８２】
図１２に、集積したΔΣ変換器を有する対応するＬＣＤ駆動回路を示している。ＣＯＭ端子の電圧は、ここで常時ΔΣ変換器の測定クロックで走査される。電圧Ｕ０はそこで、セグメント電圧の実効値がＵｒに対応して設定されるように選択される。電圧Ｕｒは図９および１０の例に対応してそこに記載された係数Ｘと同様にＬＣＤ応動閾値に依存している。測定クロックによるＬＣＤ駆動電圧の付加的な変調によってＬＣＤ動作の基準となる駆動レベルの実効値になる。そのため電圧Ｕ０を常に電圧Ｕｒよりも大きく選択される測定クロックのパルス／無電流比に左右される。図１２に示した回路の場合、回路技術的な費用を回避するために静電容量測定はＵＣＯＭ＝Ｕ０でのみ実施される。
【００８３】
完全なスイッチサイクルは図１２記載の回路において３つの連続する主位相、すなわち１つの充電位相と、１つの比較位相と、１つの積分位相とから構成される。さらに全てのＭＯＳスイッチが開かれている静止位相が加わる。あらゆる完全なスイッチサイクルに対して中間結果として個々のビットが得られる。ＬＣＤ表示セグメントでの完全な静電容量測定は、多数のこのようなスイッチサイクルを必要とする。キャパシタンスは個々のビット順序（中間結果）からスイッチサイクルに応じて計算される。種々の駆動位相に当てはまる図１２のスイッチＳ１〜Ｓ１１の状態は下表に掲載する。
【００８４】
【表１】
2006526164.tif 000003
【００８５】
表中の意味は次のとおりである：
０＝スイッチ開
１＝スイッチ閉
位相１＝セグメント作動、極性＋、充電位相
位相２＝セグメント作動、極性＋、基準積分なしの積分
位相３＝セグメント作動、極性＋、基準積分ありの積分
位相４＝セグメント作動、極性−、測定なし
位相５＝セグメント非作動、極性＋、測定なし
位相６＝セグメント非作動、極性−、測定なし
【００８６】
スイッチ位相の順序は変えることもできる。しかしながらコンデンサＣｓｅｇおよびＣｒｅｆを再充電するために、全ての位相が充分に長く、かつ積分器Σが充分に過渡現象のための時間を得ることに注意するべきである。個々のスイッチング位相の持続時間は再充電回路内の各直列抵抗も考慮するべきである。この直列抵抗は測定結果への直接的な影響をもたないにもかかわらず、該直列抵抗は、スイッチング位相が充分な充電補償に対して短すぎる場合、結果が誤表示され得る。ＭＯＳスイッチは好適な方法で、交差電流をまだ閉じないあるいはすでに閉じたスイッチを介して除外するために駆動されるべきである。そのために、たとえば「作る前にこわす」（“break-before-make”）コンセプトが提供され、あるいはシフトされた駆動信号の付加的な位相を使用することができる。
【００８７】
積分位相の初期に、状態「全スイッチ開」を前提として、積分器Σが最初にＣｓｅｇおよびＣｒｅｆの駆動されない端子と接続され、それから初めて再充電を行うべきである。すなわちＣｓｅｇおよびＣｒｅｆの右に示したスイッチＳは、左に示したスイッチの手前で閉じられるべきである。これが守られない場合、ＭＯＳ構造における寄生ダイオードを介して部分放電の危険性があり、これが測定誤りを引き起こし、大きいパルス電流で場合によりラッチアップが生じ、これが結果的にＡＳＩＣの機能故障または破壊を生じ得る。
【００８８】
測定精度は、入力保護ダイオードをもたないＭＯＳスイッチと演算増幅器とが使用される場合に改善することができる。積分器の過渡現象が緩やかすぎる場合は、さもないと積分位相の第１の瞬間に電荷の一部がこのダイオードによって導通することができ、これが結果的に測定誤りを生じる。
【００８９】
基準コンデンサＣｒｅｆは、さもないと「電荷平衡」（“charge-balancing”）が正確に進行しないので、一般的に予想される最大セグメントキャパシタンスＣｓｅｇより大きくするべきである。しかしまたスイッチサイクルの変化によって、より小型の基準コンデンサＣｒｅｆを使用することもできる。
【００９０】
ディジタルΔΣ変換器結果は、ＬＣＤ表示セグメントの機能試験のために考慮される。つまり多数の機能テスト判定基準が実現可能であり、たとえばセグメントキャパシタンス相互の比またはキャパシタンス値の絶対限度の順守が実現可能である。
【００９１】
図１３は図４および１２に原理的に対応するが、細部は多少異なる静電容量測定回路を静止状態で、すなわち駆動信号に対してスイッチＳが論理的０のブロック図を示す。測定点切換スイッチは図示していない。この回路状況で一定のＬＣＤ表示セグメント２が測定点切換スイッチによってそのセグメントキャパシタンスＣｓｅｇの測定のために駆動されることが前提にされる。このセグメントキャパシタンスＣｓｅｇは信号回線ＣＣＯＭおよびＣＳＥＧの間に示している。
【００９２】
図１２は一方で具体的にＬＣＤディスプレイ駆動に必要な電圧レベルを提供し、他方で静電容量測定が作動するＬＣＤセグメントのために前記ΔΣ方法に準じて可能にするＬＣＤ駆動回路を示し、ディスプレイと容量セグメントとが同時に実施できるように、電圧レベルとクロック信号とが制御される。図１３はその中に使用される静電容量測定回路に関係する。
【００９３】
静電容量測定は図１３に基づき基準コンデンサＣｒｅｆを有するΔΣ変換によって行われる。キャパシタンスＣｓｅｇおよびＣｒｅｆはそれぞれ各々４つのＭＯＳスイッチＳからなるフルブリッジによって構成されており、スイッチは論理信号ＬＯＡＤＲ、ＬＯＡＤＸ、ＩＮＴＲおよびＩＮＴＸによってシーケンス制御６によって制御される。それによってキャパシタンスＣｓｅｇおよびＣｒｅｆを独立に制御して充電し、もしくはインバータ積分器Δを介して制御して、ＭＯＳ演算増幅器と積分コンデンサＣ５とを含み再充電することが可能である。
【００９４】
積分器Σの出力電圧はコンパレータΔを利用して電圧ＸＵｒと比較され、コンパレータΔは論理信号ＣＯＭＰを提供する。これは、積分器Σから供給された積分電圧がＸＵｒより大きい場合に論理的に１である。たとえばＡＳＩＣの中にも集積され、またはマイクロコントローラを利用してソフトウエアにより実現された後置されたシーケンス制御６が論理信号ＬＯＡＤＲ、ＬＯＡＤＸ、ＩＮＴＲおよびＩＮＴＸを介してスイッチＳを制御する。同様に生じる１ビットデータ流７とデシメーションフィルタ８とを示している。
【００９５】
図１４は、コンデンサＣｓｅｇおよびＣｒｅｆが充電される充電位相における図１３の静電容量測定回路と、コンパレータΔの出力ＣＯＭＰが走査する後続の短い比較位相の中で、積分器電圧が大きいか小さくなったかが試験される。ＣＯＭＰが論理的に０に等しい場合、それに応じて基準積分なしの積分位相が続き、ＣＯＭＰが論理的に１に等しい場合、それに応じて基準積分ありの積分位相が続く。
【００９６】
基準積分なしの積分位相は図１５に示しており、基準積分ありの積分位相は図１６に示している。電荷平衡から求めているセグメントキャパシタンスＣｓｅｇを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】従来技術による第１のＬＣＤ試験配列の機能略図である。
【図２】従来技術による第２のＬＣＤ試験配列の機能略図である。
【図３】ΔΣ変換器の原理略図である。
【図４】本発明による有利なΔΣ変換を有するＬＣＤ静電容量測定配列の原理略図である。
【図５】４×９−マトリックスによるＬＣＤ表示セグメントのマトリックス配列のキャパシタンスである。
【図６】２×２−マトリックスによるＬＣＤ表示セグメントのマトリックス配列のキャパシタンスである。
【図７】２極表示による図６の２×２−ＬＣＤマトリックスである。
【図８】機能試験における寄生容量の影響を除去する図７のマトリックスである。
【図９】図６のＬＣＤマトリックスの表示セグメントである。
【図１０】図９のＬＣＤ駆動パルスである。
【図１１】図６に対するマルチプレックス駆動用のＬＣＤ駆動回路である。
【図１２】表示セグメントを試験する本発明によるΔΣ変換を有する図１１のＬＣＤ駆動回路である。
【図１３】静止状態における変更した静電容量測定回路である。
【図１４】充電位相および比較位相における図１３の静電容量測定回路である。
【図１５】基準積分なしの比較位相における図１３の静電容量測定回路である。
【図１６】基準積分ありの積分位相における図１３の静電容量測定回路である。
【符号の説明】
【００９８】
１  インバータ
２  表示セグメント
３  表示セグメント
４  表示セグメント
５  表示セグメント
６  シーケンス制御
７  １−ビットデータ流
８  デシメーションフィルタ
Ｃｃ  結合容量
Ｃｍｎ  表示セグメント
Ｃ１１．．．Ｃ４９  セグメントキャパシタンス
ＣＯＭ  ライン信号
ＣＯＭＰ  論理信号
Ｃｒｅｆ  基準コンデンサ
Ｃ５  積分コンデンサ
Ｃｓ  結合容量
Ｃｓｅｇ  セグメントキャパシタンス
ＤＡＷ  ディジタル−アナログ変換器
ＤＶ  差動増幅器
ＦＩＲ  ディジタルフィルタ
Ｉｖ  積分器電流
ＬＯＡＤＲ  論理信号
ＬＯＡＤＸ  論理信号
ＩＮＴＲ  論理信号
ＩＮＴＸ  論理信号
Ｏｓ  オシレータ
μＰ  マイクロプロセッサ
ＲＳ  分路抵抗
Ｒｖ  保護抵抗
Ｓ＆Ｈ  走査−／保持−素子
ＳＥＧ  コラム信号
Ｓ  スイッチ
Ｔｓ  ゲート回路
Ｕ  電源
ＵＯ  組合せＬＣＤマルチプレックスと測定モード用の電圧レベル
Ｕｒ  ＬＣＤマルチプレックスモード用の電圧レベル
Ｕｉｎ  入力電圧
Ｕｒｅｆ  基準電圧
Ｖ  増幅器
Δ  コンパレータ
Σ  積分器（低域フィルタ）
Ｘ  係数
【図１】
2006526164.tif 000004
【図２】
2006526164.tif 000005
【図３】
2006526164.tif 000006
【図４】
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【図５】
2006526164.tif 000008
【図６】
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【図７】
2006526164.tif 000010
【図８】
2006526164.tif 000011
【図９】
2006526164.tif 000012
【図１０】
2006526164.tif 000013
【図１１】
2006526164.tif 000014
【図１２】
2006526164.tif 000015
【図１３】
2006526164.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月24日(2006.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量の差異を利用した個々の表示セグメント（２、３）を含むＬＣＤディスプレイ機能の検査方法であって、
前記ＬＣＤディスプレイの表示セグメント（２、３）が、セグメント電極および後部電極と直接連結されており、
表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定と、比較値との測定された前記測定量の比較とに代わり、表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）が表示セグメント（２、３）に記憶された電荷の測定を利用して静電容量測定方法によって直接決定され、
前記表示セグメントのキャパシタンスが、静電容量測定方法によって測定され、前記方法においてシーケンス制御（６）によって制御された電荷移動が、表示セグメント（２、３）の被測定キャパシタンスと、基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）との両方を通って進行し、表示セグメント（２、３）の機能を検査するために、表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが被検査表示セグメント（２、３）と基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）との間の電荷平衡比によって決定されることを特徴とする方法。 
【請求項２】
基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）がＬＣＤディスプレイの中に集積されることを特徴とする、請求項１記載の方法。 
【請求項３】
表示セグメント（２、３）が個別的に機能試験のために駆動される自動測定点切換スイッチが使用されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
測定点切換スイッチを利用して被検査表示セグメント（２）の第１の電極に測定電圧が印加され、前記第１の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれ、被検査表示セグメント（２）の第２の電極で過結合の電荷が測定され、前記測定点が交流電圧に応じて仮想のアースにおかれ、かつ第２の電極に対応する別の表示セグメント（３）の電極が交流電圧に応じてアースに置かれることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
第１の電極が被験表示セグメント（２）の前部電極であり、第２の電極が後部電極であることを特徴とする、請求項４記載の方法。 
【請求項６】
表示セグメントの駆動のための駆動レベルとクロック位相とが、特にマルチプレックス方法において、作動していない表示セグメント（３）の電圧レベルが応動閾値の下方に、かつ作動する表示セグメント（２）の電圧レベルが表示セグメント（２、３）の応動閾値の上方にあり、静電容量測定方法が前記電圧レベルで実施され、静電容量測定方法のスイッチング位相がＬＣＤ駆動のクロック位相と同期化されるように選択されることを特徴とする、請求項１、２、３、４または５記載の方法。 
【請求項７】
表示セグメント（２、３）の機能性の検査がＬＣＤディスプレイの連続駆動中に行われることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。 
【請求項８】
欠陥のあるおよび欠陥のない表示セグメントの電気容量の差異を利用した個々の表示セグメント（２、３）を含むＬＣＤディスプレイの機能を検査するための電子測定システムであって、前記ＬＣＤディスプレイの表示セグメント（２、３）が、セグメント電極および後部電極と直接連結されており、静電容量測定装置を利用して表示セグメントのキャパシタンスに依存する電気的測定量の測定と、比較値との測定された前記測定量の比較とに代わり、表示セグメントのキャパシタンス（Ｃｓｅｇ）が表示セグメント（２、３）に記憶された電荷の測定を利用して静電容量測定方法によって直接決定可能にする静電容量測定装置と、静電容量測定方法によって表示セグメントのキャパシタンスを測定するための電子回路を含み、前記方法においてシーケンス制御（６）を利用して制御された電荷輸送が表示セグメント（２、３）の被測定キャパシタンスと、基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）とによって行われ、表示セグメント（２、３）の機能を検査するために、表示セグメント（２、３）のキャパシタンスが被検査表示セグメント（２、３）と基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）との間の電荷平衡比を利用して決定されることを特徴とする電子測定システム。 
【国際調査報告】
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2006526164.tif 000021
2006526164.tif 000022
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