(19)
(11) EP 0 221 582 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
13.05.1987  Patentblatt  1987/20

(21) Anmeldenummer: 86201631.8

(22) Anmeldetag:  23.09.1986
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4G09G 3/18
(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE FR GB SE

(30) Priorität: 28.09.1985 DE 3534703

(71) Anmelder:
  • Philips Patentverwaltung GmbH
    22335 Hamburg (DE)

    DE 
  • Philips Electronics N.V.
    5621 BA Eindhoven (NL)

    FR GB SE 

(72) Erfinder:
  • Walters, Eckhard, Dipl.-Ing.
    D-8505 Röthenbach/Pegnitz (DE)

(74) Vertreter: Peuckert, Hermann, Dipl.-Ing. et al
Philips Patentverwaltung GmbH, Röntgenstrasse 24
22335 Hamburg
22335 Hamburg (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Steuerschaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit


    (57) Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten werden im zunehmenden Maße in elektrischen Geräten der Nachrichtentechnik ange­ordnet. Handelt es sich beim Gerät der Nachrichtentechnik beispielsweise um einen Bedienhörer für ein mobiles Funk­fernsprechgerät, welcher von einer am Armaturenbrett angeordneten Hörerauflage gehalten wird, so ändert sich der Beobachtungswinkel je nachdem ob der Bedienhörer auf­gelegt ist oder in der Hand gehalten wird.
    Um zu vermeiden, daß bei einer Veränderung der Lage des Bedienhörers die Erkennbarkeit der dargestellten Infor­mation beträchtigt wird, wird mittels einer Steuerschal­tung bei einer solchen Veränderung automatisch der Kontrast verändert. Der Schaltungsaufwand für die Steuer­schaltung ist besonders gering, wenn mittels einer umschaltbaren Spannungsteilerschaltung für zwei vorgeb­bare Lagen des Geräts zwei verschiedene Spannungswerte erzeugt werden, wobei die Umschaltung zwischen den beiden Spannungswerten in Abhängigkeit von der Stellung des Gabelumschaltekontakts erfolgt. Der Kontrast (d.h. die Amplitude der Spannung) wird derart erhöht, daß nun für den neuen Beobachtungswinkel die Ablesbarkeit der angezeigten Information sichergestellt ist.


    Beschreibung


    [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 Von und Voff 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, VOP typ mit 3,85 V, Von mit 1,66 V und Voff 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 VOP auf beispielsweise 5 V ergibt sich für die angegebene Flüssigkristall-Anzeige­einheit Von zu 2,15 V und Voff 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.


    Ansprüche

    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.
     




    Zeichnung