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DE60112677T2 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit mitteln zur temperaturkompensation der betriebsspannung - Google Patents

Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit mitteln zur temperaturkompensation der betriebsspannung Download PDF

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DE60112677T2
DE60112677T2 DE60112677T DE60112677T DE60112677T2 DE 60112677 T2 DE60112677 T2 DE 60112677T2 DE 60112677 T DE60112677 T DE 60112677T DE 60112677 T DE60112677 T DE 60112677T DE 60112677 T2 DE60112677 T2 DE 60112677T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen dieser Art sind allgemein bekannt und werden beispielsweise in Wiedergabeschirmen für alphanumerische Anzeigeeinrichtungen in beispielsweise Computerapparatur und Messgeräten verwendet, aber auch in Autoradios und Telefongeräten.
  • Eine Einrichtung der oben erwähnten Art, die Probleme bei der Verwendung der Einrichtung bei unterschiedlicher Umgebungstemperatur löst, weil Kennwerte wie Schwellenspannung und Sättigungsspannung für das flüssigkristalline Material temperaturabhängig sind, ist aus US 4.298.866 bekannt. Um die Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen in einem weiten Temperaturbereich verwendet zu können, werden die Ansteuerungsspannungen in Abhängigkeit von der Temperatur angepasst.
  • In US 4.298.866 erfolgt Anpassung von Spannungen mit Hilfe einer Brückenschaltung, die zwei Messelemente mit unterschiedlichen Anfangskapazitätswerten umfasst. Abhängig von dem Temperaturverhalten der Einrichtung erzeugt diese Brückenschaltung eine Steuerspannung, um zu bewirken, dass der mittlere Wert des zum Ansteuern über eine Rückkopplungsschleife verwendeten Spannungsbereichs erhöht oder herabgesetzt wird. Dies geht zu Lasten einer zusätzlichen Messschaltung und einer Brückenschaltung. Die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind aus diesem Dokument bekannt.
  • Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, zusätzliche Elektronik möglichst zu reduzieren.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigeeinrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet.
  • Die genannten Mittel bieten die Möglichkeit, die Betriebsspannung automatisch einzustellen, sodass der genannte zusätzliche Schritt überflüssig ist.
  • Darüber hinaus ist die eingestellte Betriebsspannung dadurch optimal, sodass möglichst wenig unnötige Leistung gebraucht wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Messelement ein Pixel.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Querschnitt eines Teils der Anzeigeeinrichtung, zusammen mit einer schematischen Darstellung des Ansteuerungsabschnitts,
  • 2 grob die Abhängigkeit des durch ein Pixel (des Messelements) fließenden Stroms (bzw. der Kapazität eines (Messelement-)Pixels) als Funktion der Effektivspannung (Vrms) an dem Pixel,
  • 3 die Ableitung der Funktion, so wie in 2 gezeigt,
  • 4 ein mögliches Signal zum Aktivieren eines Messelements, während
  • 5 bis 7 mögliche abgeleitete Signale zum Zweck der Detektion zeigen und 8 schematisch einen Teil der Spannungssteuerung.
  • Die Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu. Entsprechende Elemente sind im Allgemeinen mit den gleichen Bezugszahlchen bezeichnet.
  • 1 ist ein schematischer Querschnitt eines Teils einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die eine Flüssigkristallzelle 1 umfasst, mit einem verdrillten nematischen Flüssigkristallmaterial 2 zwischen zwei Trägerplatten oder Substraten 3 und 4 aus beispielsweise Glas oder Quarz, in diesem Ausführungsbeispiel mit Selektionselektroden 5 und Datenelektroden 6. Das Flüssigkristallmaterial (beispielsweise MLC3700 der Firma Merck) hat in diesem Fall eine positive optische Anisotropie, eine positive dielektrische Anisotropie und eine niedrige Schwellenspannung. Nötigenfalls umfasst die Einrichtung Polarisatoren (nicht abgebildet), deren Polarisationsrichtungen beispielsweise zueinander senkrecht stehen. Die Einrichtung umfasst weiterhin Orientierungsschichten 7, 8, die das Flüssigkristallmaterial auf den Innenwänden der Substrate in solcher Weise orientieren, dass der Verdrillwinkel beispielsweise 270° beträgt. Die Anzeigeeinrichtung ist vom passiven Typ, aber sie kann auch mit aktiven Schaltelementen versehen sein, die Bildelektroden mit Ansteuerungselektroden verbinden.
  • Im Ansteuerungsabschnitt 10 wird einlaufende Information 11 nötigenfalls verarbeitet und in einem Datenregister 12 gespeichert sowie den Datenelektroden 6 über Datensignalleitungen 16 angeboten. Pixel, die hier in Zeilen und Spalten angeordnet sind, werden selektiert, indem hintereinander Zeilenelektroden 5 selektiert werden, die über Zeilensignalleitungen 15 mit einer Multiplexschaltung 14 verbunden sind. Gegenseitige Synchronisation zwischen der Multiplexschaltung 14 und dem Datenregister 12 wird durch die Leitung 15 sichergestellt. Nachdem alle Zeilenelektroden selektiert worden sind, wird diese Selektion wiederholt. Die Anzeigeeinrichtung ist auch mit einer Stromversorgungsquelle 17 versehen, die schematisch dargestellt wird, welche unter anderem die Betriebsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung liefert.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Anzeigeeinrichtung auch ein Messelement 9, das schematisch gezeigt wird und das über Signalleitungen 19 mit einem durch gestrichelte Linien angedeuteten Regelabschnitt 13 des Ansteuerungsabschnitts 10 verbunden ist. Als Messelement kann auch ein Pixel verwendet werden, für das periodisch die zu beschreibende Größe gemessen wird. Der Verlauf des durch ein solches Messelement (Pixel) fließenden Stroms I als Funktion der Effektivspannung (Vrms) am Messelement (Pixel) wird in 2 gezeigt. Die durchgezogene Kurve zeigt die tatsächlich gemessene Kurve, während die gestrichelte Linie eine idealisierte Kurve darstellt. Die Einheiten auf der Y-Achse sind maßstabsgetreu gezeichnet. Eine gleichartige Kurve gilt für die Kapazität C des Messelements.
  • Hinsichtlich der Form können diese Kurven mit der Transmissions-Spannungscharakteristik der Pixel verglichen werden. Insbesondere die zu dem steilsten Teil des Übergangs gehörende Spannung und damit das Maximum der differenzierten Kurve, wie in 3 gezeigt, entspricht dem Spannungswert V50, welches der Wert ist, bei dem die Transmission 50% der maximalen Transmission beträgt; dieser Wert ist direkt mit anderen Kennwerten gekoppelt, wie z.B. der Schwellenspannung oder der Sättigungsspannung in der Transmissions-Spannungscharakteristik der Anzeigeeinrichtung. Dieser Wert ist insbesondere mit der Betriebsspannung Vop und daraus abgeleiteten Ansteuerungsspannungen gekoppelt.
  • In dem Regelabschnitt 13 wird in einem Spannungsgenerator zu einem geeigneten Zeitpunkt eine Rechteckspannung (a, 4) erzeugt, deren Effektivwert ansteigt, beispielsweise durch Mischen einer Rechteckwelle (b in 4) und einer Rampenspannung (c in 4), welche Spannung einem Messelement 23 über Signalleitungen 19' während einer oder mehrerer Bildperioden tF zugeführt wird. 5 zeigt den zugehörigen durch das Messelement fließenden Strom, der in der Messeinheit 21 über die Signalleitungen 19 gemessen wird. Die Differentialschaltung 22 bestimmt den abgeleiteten Strom, wie in 6 gezeigt. Der Wert des abgeleiteten Stroms wird der Recheneinheit 24 zugeführt. Eine Sägezahnspannung, die mit der genannten Rampenspannung zusammenhängt (c in 4), wird vom Messelement 23 ebenfalls der Recheneinheit 24 zugeführt. Die Recheneinheit 24 ist so ausgebildet, dass das Auftreten des Maximalwertes in dem abgeleiteten Strom, wie in 6 gezeigt, mit einer damit zusammenfallenden Spannung der Sägezahnspannung und somit der angebotenen Vrms zusammenhängt. Auf diese Weise wird eine Anzeige (analog oder digital) für V50 erhalten, die über die Leitung 25 zur Stromversorgungseinheit 17 zurückgeführt wird, in der die Betriebsspannung auf Basis der erhaltenen Anzeige eingestellt wird. In dem (schematischen) Beispiel von 5 bis 7 ist der Wert von V50 während der Bildperiode tF2 größer als während der Bildperiode tF1 und die Betriebsspannung wird erhöht (in diesem Beispiel).
  • Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche sind mehrere Varianten möglich. Beispielsweise können intermittierende Messungen erfolgen, wobei V50 nicht während jeder Bildperiode bestimmt wird, sondern beispielsweise ein Mal pro n Bildperioden (n > 100). Insbesondere im letztgenannten Fall kann ein Pixel zum Messen verwendet werden, sodass es nicht notwendig ist, ein zusätzliches Messelement vorzusehen. Um den Regelabschnitt 13 zu realisieren, sind auch mehrere Varianten möglich.
  • Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Bezugszeichen in den Ansprüchen begrenzen den Schutzumfang nicht. Die Verwendung des Verbs „umfassen" und seiner Konjugationen schließt das Vorhandensein von anderen Elementen als den in den Ansprüchen genannten nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels „ein" oder „eine" vor einem Element schließt das Vorhandensein einer Vielzahl solcher Elemente nicht aus.

Claims (2)

  1. Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (1) mit einem ersten, mit Elektroden (6) versehenen Substrat (3) und einem zweiten, mit Elektroden (5) versehenen Substrat (3) und einem verdrillten Flüssigkristallmaterial (2) zwischen den zwei Substraten, in der, senkrecht zu den Substraten gesehen, überlappende Teile der Elektroden Pixel und ein Messelement (9) definieren, wobei die Anzeigeeinrichtung mit Mitteln (17) zum Einstellen einer Betriebsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung in Abhängigkeit vom Schaltverhalten des Messelements versehen ist, wobei die Mittel zum Einstellen der Betriebsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung Mittel zum Verändern der an das Messelement angelegten Spannung und zum gleichzeitigen Messen des durch das Messelement fließenden Stroms umfassen, wobei die genannten Veränderungsmittel zum Berechnen der Strom/Spannungskennlinie des Messelements ausgebildet sind. dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zum Einstellen der Betriebsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung dazu ausgebildet sind, die Betriebsspannung als Funktion eines Spannungswertes (V50) einzustellen, der aus der Strom/Spannungskennlinie durch Bestimmen des Wertes der Spannung, bei der die Transmission der Pixel 50% der maximalen Transmission beträgt, abgeleitet wird.
  2. Flüssigkristallanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement ein Pixel umfasst.
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