[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine insbesondere in ein Gerät der
Nachrichtentechnik eingebaute Flüssigkristall-Anzeigeeinheit gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruch 1.
[0002] Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten wurden bisher bevorzugt in Quarzuhren und Taschenrechnern
eingesetzt. Da Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten einen nahezu leistungslosen Betrieb
gestatten und deshalb nur eine geringe Speiseleistung benötigen, werden diese im zunehmenden
Maße auch in Geräten der Nachrichtentechnik eingesetzt.
[0003] In Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten befinden sich zwischen einer front- und rückseitigen
Polarisationsschicht sogenannte "verdrillte nematische Flüssigkristalle". Die Moleküle
der mesogenen Verbindungen sind langgestreckt und die Längsachsen der Moleküle stehen
in der nematischen Phase, wenn man von Wärmeschwankungen absieht, parallel. Unter
Einfluß eines an den Flüssigkristall angelegten elektrischen Feldes finden sogenannte
Frédericksz-Übergänge statt, so daß bei einer geeigneten Anordnung mit Polarisatoren
die anfangs undurchsichtige Flüssigkeit durchsichtig wird.
[0004] Liegt kein äußeres elektrisches Feld an, dann ist die Richtung der Achsen jeder Molekülschicht
gegenüber der benachbarten Molekülschicht um einen kleinen Winkel verdrillt. Trifft
auf die verdrillt-planare Flüssigkristallschicht Licht, welches an der Eintrittsseite
linear polarisiert in Richtung der mittleren Richtung der Längsachsen der Moleküle
ist, so dreht sich in der Schicht die Polarisationsebene mit der schraubenartigen
Struktur der Molekülschichten mit. Ist die Polarisationsrichtung des rückseitigen
Polarisators die gleiche wie die mittlere Richtung der Längsachsen der Moleküle, so
kann entsprechend polarisiertes Licht in die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit eintreten
und wird entsprechend der Verdrillung der verdrilltplanaren Schichten gedreht. Tritt
beispielsweise das Licht (Beleuchtung durch Tageslicht oder Lampe) rückseitig mit
horizontaler Polarisation ein, so ist dieses beim Austreten aus der Flüssigkristallschicht
vertikal polarisiert. Ist der frontseitige Polarisator ebenfalls vertikal orientiert,
so gelangt das Licht ungehindert durch diesen hindurch und die Bildfläche erscheint
dem Betrachter hell.
[0005] In Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten ist die Flüssigkristallschicht zwischen rück-
und frontseitigen Platten (und zwischen einer zwischen den Glasplatten umlaufenden
Dichtung) eingebettet, welche mit durchsichtigen Elektroden versehen sind. Beim Anlegen
einer Spannung an die beiden Elektroden wird die Flüssigkristallschicht einem elektrischen
Feld ausgesetzt, welches eine Ausrichtung aller Molekülschichten in Feldrichtung bewirkt,
wodurch die Verdrillung in der Flüssigkristallschicht und somit die Drehung der Polarisationsrichtung
des durchtretenden Lichts entfällt. Tritt rückseitig Licht mit horizontaler Polarisation
ein, so trifft dieses ebenfalls horizontal polarisiert am frontseitig vertikal orientierten
Polarisator auf und wird von diesem nicht durchgelassen. Dem Betrachter erscheint
damit die Bildfläche dunkel.
[0006] Zur Darstellung von Zeichen, Grafiken und Bildern wird häufig eine Matrixanzeige,
d.h. eine Anzeige mit horizontal und vertikal jeweils zueinander parallel angeordneten
Bildelementen, verwendet. Zur Darstellung eines Satzes von bestimmten Zeichen, z.B.
Zahlen, wird dagegen häufig die Segment-Anzeige, z.B. 7-Segment-Anzeige, verwendet.
Für die Adressierung bzw. Selektion der Bildelemente und zu deren Helligkeitssteuerung
ist mit der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit eine Steuerschaltung verbunden. Zur Helligkeitssteuerung
der Bildelemente wird häufig eine Pulsamplituden-Modulation verwendet, d.h. die Amplitude
der Ansteuerimpulse bestimmt die Lichtdurchlässigkeit und damit die Helligkeit des
Bildelements. Bei einer Multiplex-Ansteuerung mit hohem Multiplexverhältnis (z.B.
1:8) werden die Zeilen- und Spaltenelektroden mit kurzen Impulsen angesteuert, wobei
die Differenz der Spannungsamplitude zwischen Spannung der ein- und ausgeschalteten
Segmente (oder Bildpunkte) mit zunehmenden Multiplexverhältnis sinkt, so daß sich
ein geringes Kontrastverhältnis der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit ergibt.
[0007] Wie die Isokontrastkennlinienfelder von Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten aufzeigen,
ist die Erkennbarkeit der Information von dem Beobachtungswinkelbereich abhängig.
Eine Isokontrastkennlinie ist eine Linie in einem Polardiagramm, welche die Richtung
im Raum angibt und anwelcher der Kontrast der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit einen
konstanten Wert hat. Je nach Lage der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit (ausgedrückt
durch die Winkel alpha und phi) ändert sich das Kontrastverhältnis.
[0008] Aus der DE-PS 30 29 122 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
bekannt. Die transmissive Anzeigeeinheit weist auf der Rückseite einen lichtführenden
Körper auf, welcher zur wahlweisen Einleitung des Umgebungslichts oder des Lichts
einer Lichtquelle in die Flüssigkristallschicht bewegbar ausgebildet ist. In der Tagstellung
ist die Lichtquelle ausgeschaltet und das Tageslicht wird mittels einer Linse gebündelt
und beleuchtet den lichtführenden Körper. Der lichtführende Körper weist rückseitig
eine reflektierende Beschichtung auf, wodurch das einfallende Tageslicht die Flüssigkristallschicht
von der Rückseite her beleuchtet. In der Nachtstellung liegt der lichtführende Körper
auf der Rückseite der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit an und die Lichtquelle ist eingeschaltet.
Das von der reflektierenden Beschichtung des lichtführenden Körpers reflektierte
Licht dient zur Beleuchtung der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit. Die Helligkeit der
aus der DE-PS 30 29 122 bekannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird durch die
Helligkeit des Umgebungslichtes oder der Lichtleistung der Lichtquelle gesteuert.
Diese Werte werden so gewählt, daß innerhalb eines vorgegebenen Beobachtungswinkelbereichs
die Information gut erkennbar ist.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
derart auszugestalten, daß auch bei einer Veränderung der Lage der in ein Gerät eingebauten
Flüssigkristall-Anzeigeeinheit die Erkennbarkeit der dargestellten Information weiterhin
gewährleistet wird.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuerschaltung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0011] Dadurch, daß die erfindungsgemäße Steuerschaltung bei einer Veränderung der Lage
des Geräts automatisch auch den Kontrast verändert wird sichergestellt, daß auch für
den neuen Beobachtungswinkelbereich die Erkennbarkeit der Information gewährleistet
ist. Unter dem Kontrast ist der Quotient aus Differenz und Summe der Leuchtdichten
von hellen und dunklen Teil (An-, Aussegmente) der Anzeigefläche zu verstehen.
[0012] Werden gemäß Patentanspruch 2 für eine mit den Anzeigeelektroden der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
verbundene Mulitplex-Ansteuerung - entsprechend zwei vorgebbaren Lagen des Geräts
- nur zwei verschiedene Spannungswerte erzeugt,so ist der Schaltungsaufwand für die
Steuerschaltung gering. Solche zwei verschiedene Lagen treten bei dem Einbau der
Flüssigkristall-Anzeigeeinheit in den Bedienhörern eines mobilen Funkfernsprechgeräts
auf. In der nicht vorveröffentlichten P 35 07 016.1 ist eine zweiteilige Hörerauflage
für den Bedienhörer vorgeschlagen, welche an geeigneter Stelle am Armaturenbrett
befestigt ist. Der Bedienhörer weist auf seiner Oberseite in speziellen Feldern Anzeigeeinrichtungen
und eine Wähltastatur auf. Bei abgenommenen Bedienhörer ist die Isokontrastkennlinie
durch die Raumwinkel alpha = 10° und phi = 270° und bei aufgelegten Bedienhörer durch
alpha = 45° und phi = 225° gekennzeichnet. Die Veränderung des Kontrastes durch Vorgabe
zweier verschiedener Spannungswerte ist einfach durchzuführen.
[0013] Vorzugsweise werden die beiden Spannungswerte mittels einer umschaltbaren Spannungsteilerschaltung
erzeugt. Der Schaltungaufwand für die Umschaltung der Spannungsteilerschaltung ist
besonders gering, wenn gemäß Patentanspruch 4 hierzu der Gabelumschaltkontakt oder
gemäß Patentanspruch 5 ein Lagesensor verwendet wird.
[0014] Wird gemäß Patentanspruch 6 die Umschaltung zusätzlich von einem Steuersignal einer
im Gerät der Nachrichtentechnik angeordneten Steuereinrichtung abhängig gemacht,
so kann auch für Montageorte, bei denen eine Veränderung des Kontrastes nicht erwünscht
ist dem Wunsch des Kunden entsprochen werden.
[0015] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0016] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
näher beschrieben und erläutert.
[0017] Statische, ungemultiplexte Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten werden beispielsweise
mit einem Pegel von ± 5 V Wechselspannung (ca. 100 Hz) bei angesteuerten Segmenten
betrieben, wobei der Pegel der "Aus"-Segmente gleich 0 V ist.
[0018] Bei gemultiplexten Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten ist eine Ansteuerung mit einer
Wechselspannung zwischen der jeweiligen Elektrode und der Gegenelektrode nur möglich,
wenn der Pegel "Aus" > 0 V ist und der Pegel "An" < Max. Spannung ist. Die Differenz
zwischen "Aus"- und "An"-Pegeln sinkt mit steigendem Multiplexverhältnis; damit sinkt
auch das Kontrastverhältnis zwischen "Aus"- und "An"-Segmenten.
[0019] Die Ansteuerspannungen der gemultiplexten Flüssigkristall-Anzeigeeinheit müssen
nun so eingestellt werden, daß die "Aus"-Segmente bzw. Punkte unter den gewählten
Beobachtungswinkel kaum sichtbar sind.
[0020] Das Verhältnis der Ansteuerpegel

der Segmente ist durch das Multiplexverhältnis vorgegeben, die Absolutwerte der
Spannungen V
on und V
off sind Raumwinkel-abhängig.
[0021] In Valvo: Flüssigkristallanzeigen Spezifikationen, 6.83, S. 58 ff ist eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
mit einem Multiplexverhältnis 1:8 beschrieben. Für alpha = 10° ist das Kontrastverhältnis
mit 1,447, V
OP typ mit 3,85 V, V
on mit 1,66 V und V
off mit 1,12 V angegeben. Mit einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit LCD ist eine Steuerschaltung
S verbunden, welches jedes Segment der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit LCD elektrisch
ansteuert. Die Steuerschaltung S erzeugt für zwei vorgebbare Lagen des Geräts zwei
verschiedene Spannungswerte für eine mit den Anzeigeelektroden der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
LCD verbundene Multiplex-Ansteuerung MA. Für die Erzeugung der beiden Spannungswerte
weist die Steuerschaltung S eine umschaltbare Spannungsteilerschaltung ST auf.
[0022] Die umschaltbare Spannungsteilerschaltung ST enthält einen mit den beiden Anschlußklemmen
A1, A2 einer Versorgungsspannung verbundenen Spannungsteiler mit den Widerständen
R1, R2, einen mit dem Abgriff A des Spannungsteilers verbundenen Widerstand R21 und
einen mit dessen zweiten Anschluß in Verbindung stehenden Gabelumschaltkontakt g.
[0023] In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Gabelumschaltkontaktes g, d.h. in Abhängigkeit
ob der Bedienhörer abgehoben ist oder nicht, wird für die Multiplexansteuerung MA
der eine oder andere Spannungswert vorgegeben. Ist beispielsweise der Bedienhörer
in die am Armaturenbrett angeordneten Hörerauflage eingebracht, so ist der Spannungswert
für die Multiplex-Ansteuerung MA höher. Bei einer Erhöhung der Spannung V
OP auf beispielsweise 5 V ergibt sich für die angegebene Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
V
on zu 2,15 V und V
off zu 1,45 V. Durch den höheren Spannungswert erhöht sich auch der Kontrast sowohl der
"An"- als auch der "Aus"-Segmente, so daß nun für diesen Beobachtungswinkelbereich
die Information gut erkennbar ist. Bei alpha = 10° dagegen werden die "Aus"-Segmente
bereits sichtbar, d.h. für diesen Beobachtungswinkel ist der Kontrast der "Aus"-Segmente
zu hoch.
[0024] Für den vorgenannten Anwendungsfall wird eine Dunkelfeld anzeige, d.h. eine Anzeige,
bei der die Information mit hellen Zeichen auf einem dunklen Untergrund erfolgt, bevorzugt.
[0025] Ist die Hörerauflage beispielsweise im Bereich zwischen den Vordersitzen des Kraftfahrzeugs
befestigt, so wird die vorstehend geschilderte Steuerschaltung S mit einem UND-Glied
U ergänzt. Der Ausgang des UND-Glied U ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstands
R21 verbunden. Der erste Eingang des UND-Glieds U steht über dem Gabelumschaltkontakt
g mit der Anschlußklemme A1 in Verbindung und dem zweiten Eingang des UND-Glieds U
wird ein Steuersignal STS einer im Gerät der Nachrichtentechnik angeordneten Steuereinrichtung
zugeführt. Mittels dem Steuersignal STS kann nun verhindert werden, daß bei einer
Veränderung der Lage des Bedienhörers eine Umschaltung des Kontrastes vorgenommen
wird.
1. Steuerschaltung für eine insbesondere in ein Gerät der Nachrichtentechnik eingebaute
Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, welche jedes Segment der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
elektrisch ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung der Lage des Geräts die Steuerschaltung (S) automatisch
der Kontrast derartig verändert, daß innerhalb des neuen Beobachtungswinkelsbereichs
die Information weiterhin erkennbar ist.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (S) für zwei vorgebbare Lagen des Geräts zwei verschiedene
Spannungswerte für eine mit den Anzeigeelektroden der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit
(LCD) verbundene Multiplexansteuerung (MA) erzeugt.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungswerte mittels einer umschaltbaren Spannungsteilerschaltung
(ST) erzeugt werden.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Spannungsteilerschaltung (ST) von einem in dem Gerät der
Nachrichtentechnik angeordneten Gabelumschaltkontakt (g) bewirkt wird.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Spannungsteilerschaltung (ST) von einem in dem Gerät der
Nachrichtentechnik angeordneten Lagesensor (z.B. Quecksilberschalter) bewirkt wird.
6. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von der Schaltstellung des Gabelumschaltkontakts (g) und von
einem Steuersignal (STS) einer im Gerät der Nachrichtentechnik angeordneten Steuereinrichtung
abhängig ist.
7. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abgriff (A) eines zwischen den beiden Anschlußklemmen (A1, A2) der Versorgungsspannung
angeordneten Spannungsteilers (R1, R2) ein erster Anschluß eines Widerstands (R21)
verbunden ist, dessen zweiter Anschluß über den Gabelumschaltekontakt (g) mit einer
der beiden Anschlußklemmen (A1, A2) der Versorgungsspannung verbunden ist.
8. Steuerschaltung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschluß des Widerstands (R21) mit dem Ausgang eines UND-Glieds (U)
verbunden ist, daß der erste Eingang des UND-Glieds (U) über den Gabelumschaltekontakt
(g) mit einer Anschlußklemme (A1) der Versorgungsspannung in Verbindung steht und
das dem zweiten Eingang des UND-Glieds (U) das Steuersignal (STS) zugeführt wird.