DE10100672A1 - Beheizbare LCD-Anzeige - Google Patents

Abstract

Es wird eine beheizbare LCD-Anzeige gezeigt, bei der eine Heizung durch einen ausgedehnten Flächenwiderstand (8) unterhalb des aktiven Bereichs (9) der Anzeige realisiert ist. Zum Aufheizen wird diese Schicht (8) an eine elektrische Spannung gelegt, die allerdings steuerbar sein muss, damit die Flüssigkristallanzeige nicht wegen Überhitzung zerstört wird. Dazu wird ein Temperatursensor (12) oberhalb des Flächenwiderstandes (8) angeordnet, aber neben dem aktiven Bereich (9) der Flüssigkristallanzeige. Der aktive Bereich (9) und der Temperatursensor (12) werden damit in gleicher Weise mit Wärmeenergie versorgt, so dass die Temperatur, die mittels des Temperatursensors (12) ermittelt wird, der des aktiven Bereichs (9) der Flüssigkristallschicht entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizbare LCD-Anzeige, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei übereinander angeordneten Substraten, einem aktiven Bereich zur Informationsdarstellung, wobei auf der einen Seite eines der Substrate ein Flächenwiderstand aufgebracht ist, an den an gegenüberliegenden Rändern über Stromschienen eine steuerba­ re elektrische Spannung anlegbar ist, und mit einem Temperatursensor zum Ermitteln der Displaytemperatur im aktiven Bereich.

Eine LCD-Anzeige besteht aus zwei Substraten, üblicherweise Glasschei­ ben, zwischen denen eine elektrisch ansteuerbare Flüssigkristallschicht an­ geordnet ist. Der Aufbau der Schicht lässt eine segmentweise Ansteuerung der Schicht zu, so dass ein solches Display zum Anzeigen von Symbolen, Ziffern und Buchstaben geeignet ist.

Die Flüssigkristallschicht arbeitet aber nur in einem bestimmten Temperatur­ bereich optimal. Wenn z. B. niedrigere Temperaturen vorliegen, erfolgen die optischen Änderungen der Schicht, die letztlich die Anzeige bewirken, nach Anlegen einer Spannung nur äußerst verzögert. In allen Anwendungsberei­ chen, bei denen solche nicht optimalen Temperaturen auftreten und trotz­ dem eine rasch einstellbare, dynamische Anzeige notwendig ist, werden da­ her Displays eingesetzt, die zumindest die aktive Fläche, d. h. den ansteuer­ baren Bereich der Flüssigkristallschicht aufheizen.

Da diese Schicht temperaturempfindlich ist, also bei zu hohen Temperaturen zerstört wird, erfolgt die Aufheizung gesteuert, wozu am Display ein Tempe­ ratursensor eingebaut ist. Bei den bisher verwendeten beheizbaren Displays war die Heizung lediglich unter dem aktiven Bereich des LCD angeordnet und der Temperatursensor derart entfernt davon, dass die Wärmeleitung zur aktiven Fläche besser war als die zum Sensor. Die an dem Sensor gemes­ sene Temperatur entsprach daher nicht der Temperatur der Flüssigkristall­ schicht, so dass für die Regelung der Heizung komplizierte Kompensations­ methoden notwendig waren, die letztlich zur Folge hatten, dass das LCD nicht im optimalen Temperaturbereich betrieben werden konnte.

Des Weiteren sind aus einem Flächenwiderstand bestehende Heizungen bekannt, wobei dieser Widerstand als dünne Schicht auf eine der Glasschei­ ben der LCD-Anzeige aufgebracht wird. Auch hier beschränkte sich die Aus­ dehnung der Fläche auf den aktiven Bereich der Anzeige, so dass aus den oben genannten Gründen die Anzeigetemperatur nicht optimal eingestellt werden konnte.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, eine heizbare LCD-Anzeige zu schaffen, bei der eine einfach arbeitende Heizungssteuerung realisiert wer­ den kann, so dass die Anzeige auch bei einer niedrigen Umgebungstempe­ ratur rasch auf eine optimale Arbeitstemperatur gebracht werden kann.

Dazu schlägt die Erfindung vor, dass der Flächenwiderstand seitlich über den aktiven Bereich hinausgeht und der Temperatursensor neben dem akti­ ven Bereich oberhalb des Flächenwiderstandes und im Kontakt dazu ange­ ordnet ist.

Dies hat zur Folge, dass der Temperatursensor in gleicher Weise wie der aktive Bereich der Flüssigkristallschicht aufgeheizt wird und damit die vom Sensor erfasste Temperatur stets der der Flüssigkristallschicht entspricht. Mittels des Temperatursensors ist die Heizung bei einer erfindungsgemäßen LCD-Anzeige zudem nicht nur steuerbar, also z. B. bei Erreichen einer fest­ gelegten Temperatur abschaltbar, sondern durch die exakte, zeitnahe Tem­ peraturerfassung auch sinnvoll regelbar. Auf diese Weise können z. B. auch Einflüsse der Umgebungstemperatur mit berücksichtigt werden.

Am einfachsten lässt sich der Temperatursensor montieren, wenn sich ober­ halb seiner Anbringstelle ein Freiraum neben einem der Substrate der LCD- Anzeige befindet.

Um diesen Freiraum zu realisieren, wird vorteilhaft das mit dem Flächenwi­ derstand versehene Substrat so in den Stapel der zur LCD-Anzeige gehö­ renden Substrate eingeordnet, dass es seitlich über mindestens ein weiteres Substrat der LCD-Anzeige hervorsteht, so dass der Temperatursensor ober­ halb des überstehenden Teils des Substrats angebracht werden kann.

Im einfachsten Fall kann der Temperatursensor unmittelbar mit dem Flä­ chenwiderstand in Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise lässt sich die Temperatur sehr genau bestimmen.

Auf der anderen Seite ist dies aufgrund der Bauweise der LCD-Anzeige nicht immer möglich, so dass der Temperatursensor entfernt vom Flächenwider­ stand angebracht werden muss. Vorteilhaft ist in diesem Fall aber dafür ge­ sorgt, dass der Temperatursensor über einen durchgehend senkrecht zum Flächenwiderstand verlaufenden Wärmeleitpfad mit dem Flächenwiderstand in Kontakt steht.

Dies ergibt nicht nur eine besonders platzsparende Bauweise, sondern hat in der Regel auch einen Wärmeleitpfad zur Folge, dessen Wärmeleitfähigkeit der des Kontaktes zwischen dem Flächenwiderstand und dem aktiven Be­ reich der Flüssigkristallschicht entspricht.

In der Regel wird dieser Wärmeleitpfad von einem Substrat gebildet. Entwe­ der ist dies das Substrat, auf dem der Flächenwiderstand aufgebracht ist, wobei der Temperatursensor auf der gegenüberliegenden Seitenfläche des Substrats angeordnet ist, oder es handelt sich um ein oder mehrere weitere Substrate, die auf dem Flächenwiderstand aufliegen.

Wie weiter oben schon erläutert, soll der Temperatursensor vorteilhaft in ei­ nem Freiraum angebracht werden. Dieser Freiraum kann vorzugsweise auch dazu genutzt werden, einen Treiber für die Flüssigkristallschicht in der LCD- Anzeige anzuordnen. Vorteilhaft wird dieser Treiber über eine flexible Leiter­ platte mit Strom versorgt. Es wird daher weiterhin vorgeschlagen, vorzugs­ weise auch den Temperatursensor mit eben dieser Leiterbahn an die Steue­ rung anzuschließen.

Temperatursensoren, die einen NTC-Widerstand enthalten, haben sich für diesen Anwendungsbereich als besonders geeignet erwiesen.

Als Flächenwiderstand wird bevorzugt eine elektrisch leitende transparente Schicht auf eines der Substrate der LCD-Anzeige aufgebracht. Ein beson­ ders geeigneter Werkstoff für diese Schicht ist Indium-Zinnoxid.

Im Folgenden soll die Erfindung dargestellt in einer einzigen Figur anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Das Bild zeigt den Randbereich einer DSTN Anzeige (Double Super Twisted Nematic Anzeige). Hierbei handelt es sich im Prinzip um zwei LCDs, die übereinander angeordnet sind, wobei jedes LCD aus zwei als Glasscheiben ausgebildeten Substraten besteht, zwischen denen die hier nicht dargestellte Flüssigkristallschicht angeordnet ist. Das obere LCD wird als aktives LCD 1 bezeichnet und das untere als passives LCD 2, wobei mit dem aktiven LCD 1 die eigentliche Anzeige erfolgt und mit dem passiven LCD 2 eine Farb­ kompensation (Verminderung bzw. Aufhebung von Farbverfälschungen) er­ folgt.

Die DSTN-Anzeige weist somit vier Glasscheiben 3, 4, 5, 6 auf, wobei die beiden oberen Glasscheiben 3, 4 zum aktiven LCD 1 und die beiden unteren Glasscheiben 5, 6 zum passiven LCD 2 gehören. Die beiden LCDs 1, 2 sind mittels eines Klebers 16 miteinander verbunden.

Auf der Unterseite der oberen Glasscheibe 5 des passiven LCD 2 ist durch­ gehend eine ITO-Heizschicht 8 aufgebracht. ITO steht für Indium-Zinnoxid. Eine weitere Heizschicht 15 ist auf der Oberseite der unteren Glasscheibe 6 aufgebracht. Für die Funktion der Heizung ist das Vorsehen nur einer der Heizschichten 8, 15 jedoch hinreichend.

Jede dieser Schichten 8, 15 wird über zwei Stromschienen, die hier nicht näher dargestellt sind, an gegenüberliegenden Rändern mit Spannung ver­ sorgt. Der quer über die Schicht fließende Strom erhitzt die Schicht und heizt die Anzeige auf.

Die aktive Fläche 9 des aktiven LCD 1 wird durch die dargestellte Längs­ kante 7 der oberen Glasscheibe 3 des aktiven LCD 1 begrenzt. Zumindest der ansteuerbare Bereich der Flüssigkristallschicht befindet sich lediglich zwischen der oberen Glasscheibe 3 und der unteren Glasscheibe 4 des akti­ ven LCD 1.

Die ITO-Heizschichten 8, 15 führen aber über diese Längskante 7 hinaus, so dass von diesen ITO-Heizschichten 8 nicht nur der aktive Bereich 9 erwärmt wird, sondern auch die danebenliegenden Bereiche 10.

Im vorliegenden Fall ist ein Temperatursensor 12 nicht unmittelbar auf eine der ITO-Heizschichten 8, 15 aufgebracht, sondern im Abstand dazu unter Zwischenschaltung der unteren Glasscheibe 4 des aktiven LCD 1, welche Glasscheibe 4 zu diesem Zweck ebenfalls seitlich über die Längskante 7 hinausgeführt ist.

Der Wärmefluss durch die untere Glasscheibe 4 erfolgt damit nicht nur in dem aktiven Bereich des LCD 1, sondern auch im Seitenbereich, wo sich der Temperatursensor 12 befindet.

Der Temperatursensor 12 kann als Einzelbauteil ausgebildet sein, aber auch als integrierter Bestandteil des Treibers für die Flüssigkristallschicht. Die Stromversorgung des Treibers sowie die Verbindung des Temperatursen­ sors 12 mit der Steuerung erfolgt über eine flexible Leiterplatte 13, die seit­ lich an die Anzeige herangeführt ist und auf der Oberseite der unteren Glas­ scheibe 1 des aktiven LCD 1 anliegt.

Zu einem sicheren Verbinden des Treibers, des Temperatursensors 12 so­ wie Teile der flexiblen Leiterbahn 13 sind diese Bauteile an dem Display in einer Vergussmasse 14 vergossen.

Wie schon in der Beschreibungseinleitung erwähnt, muss die ITO- Heizschicht 8 nicht unbedingt auf der Glasscheibe eines LCD angeordnet werden, vielmehr kann, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Anzei­ ge nur aus einem LCD besteht, eine gesonderte zur Anzeige gehörige Glas­ scheibe vorgesehen werden, die lediglich dazu dient, die ITO-Heizschicht 8 zu tragen. Der Temperatursensor 12 muss auch keinesfalls auf gleicher Hö­ he der zu beheizenden Flüssigkristallschicht angeordnet sein. Entscheidend ist vielmehr, dass die Leitfähigkeit des Wärmeleitpfades zwischen der ITO- Heizschicht 8 und dem Temperatursensor 12 in etwa die des Wärmeleitpfa­ des zwischen der zu beheizenden Flüssigkristallschicht und der ITO- Heizschicht 8 entspricht.

Claims (10)

1. Beheizbare LCD-Anzeige, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei übereinander angeordneten Substraten, einem aktiven Be­ reich zur Informationsdarstellung, wobei auf der einen Seite eines der Sub­ strate ein Flächenwiderstand aufgebracht ist, an den an gegenüberliegenden Rändern über Stromschienen eine steuerbare elektrische Spannung anleg­ bar ist, und mit einem Temperatursensor zum Ermitteln der Displaytempe­ ratur im aktiven Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenwider­ stand (8) seitlich über den aktiven Bereich (9) hinausgeht und der Tempera­ tursensor (12) neben dem aktiven Bereich (9) oberhalb des Flächenwider­ standes (8) und im Kontakt dazu angeordnet ist.

2. LCD-Anzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich oberhalb der Anbringstelle für den Temperatursensor (12) ein Freiraum ne­ ben einem der Substrate der LCD-Anzeige befindet.

3. LCD-Anzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Flächenwiderstand (8) versehene Substrat (5) seitlich über ein wei­ teres Substrat (3) der LCD-Anzeige hervorsteht und dass der Temperatur­ sensor (12) oberhalb des überstehenden Teils des Substrats (5) angebracht ist.

4. LCD-Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Temperatursensor (12) unmittelbar mit dem Flächenwi­ derstand (8) in Kontakt steht.

5. LCD-Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Temperatursensor (12) über einen durchgehend senk­ recht zum Flächenwiderstand (8) verlaufenden Wärmeleitpfad mit dem Flä­ chenwiderstand (8) in Kontakt steht.

6. LCD-Anzeige nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) unter Zwischenlage des den Flächenwiderstand (8) tragenden Substrats (5) und/oder eines weiteren Substrats (4) der LCD- Anzeige mit dem Flächenwiderstand (8) in Kontakt steht.

7. LCD-Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) neben einem Treiber für die Flüssigkristallschicht der LCD-Anzeige angeordnet ist.

8. LCD-Anzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) an einer flexiblen Leiterplatte (13) für die Stromzufüh­ rung zum Treiber befestigt ist.

9. LCD-Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (12) einen NTC-Widerstand aufweist.

10. LCD-Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenwiderstand aus einer elektrisch leitenden transparenten Schicht (8) gebildet ist.