DE102005005900A1

DE102005005900A1 - Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102005005900A1
Application number: DE200510005900
Authority: DE
Inventors: Ralf Carle; Marco Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-08-10
Also published as: WO2006084839A1; EP1846911A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung mit zumindest einer Bildpunktzelle (BPZ), deren Farbe durch Anlegen einer Spannung (U) an die Bildpunktzelle (BPZ) durch reversible Oxidation oder/und Reduktion verändert wird mit folgenden Schritten: DOLLAR A a. Messen einer internen Spannung der Bildpunktzelle (BPZ); DOLLAR A b. Ermitteln einer extern anzulegenden Spannung (U) in Abhängigkeit von der gemessenen internen Spannung; DOLLAR A c. Anlegen der externen Spannung (U) an der Bildpunktzelle. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner eine Anzeigevorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung sowie eine Anzeigevorrichtung.
Nahezu alle elektronischen Geräte sind mit Anzeigen bzw. Displays ausgestattet. Insbesondere bei Kommunikationsgeräten wie beispielsweise Computern sind auch bei mobilen Ausgestaltungen immer größere und auch Farbdisplays vorgesehen. Dies zeigt sich beispielsweise in der Ausgestaltung von Mobilfunkgeräten oder PDAs, bei denen sich die Anzeigevorrichtungen in den letzten Jahren deutlich verbessert haben.

Es sind verschiedene Technologien zur Realisierung von Displays bekannt. Eine Gruppe von Technologien beruht auf der makroskopischen Bewegung von Teilchen, wie beispielsweise so genannte elektrophorethische Displays. Ausgestaltungen dieser Technologien sind beispielsweise rotierende Kügelchen, die unterschiedlich eingefärbt sind und unter Einfluss eines elektrischen Feldes stehen, die sogenannte elektrische Tinte oder wandernde Tonerpartikel.

Neben Technologien, die auf der makroskopischen Bewegung von Teilchen beruhen, gibt es auch solche, die auf der mikroskopischen Bewegung beruhen. Ein Beispiel hierfür ist die Ausnutzung des sogenannten elektrochromen Effektes. Dieser tritt in vielen organischen Materialien auf und besteht in einer Veränderung der Absorptions- bzw. Reflexionseigenschaften des Materials als Folge einer reversiblen Oxidation oder Reduktion. Durch diese Veränderung wird bei einem Betrachter eine Verfärbung des elektrochromen Materials hervorgerufen. Der Verfärbungsgrad hängt vom Ladungszustand des betreffenden Elements im Material ab. Das Element selbst lässt sich durch seine Elektronenaufnahme während der Reduktion charakterisieren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Betrieb elektrochromer Anzeigeeinrichtungen weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Dazu wir ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung mit zumindest einer elektrochromen Bildpunktzelle folgende Schritte durchgeführt. Es wird die in der Bildpunktzelle anliegende, interne Spannung gemessen. Unter intern wird hierbei verstanden, dass die Spannung nicht zum Zeitpunkt der Messung extern zugeführt wird.

In Abhängigkeit von dieser internen Spannung wird eine externe Spannung ermittelt, welche angelegt werden muss, um einen bestimmten Farbgrad der Bildpunktzelle zu erzielen. Diese externe Spannung wird dann an die Bildpunktzelle angelegt.

Das Ermitteln der extern anzulegenden Spannung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass aus der intern anzulegenden Spannung ein Verfärbungsgrad abgleitet wird und die externe Spannung dann in Abhängigkeit vom Verfärbungsgrad ermittelt wird.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine akkurate Farbeinstellung einer Bildpunktzelle erfolgen kann, und somit der Bildinhalt der Anzeigevorrichtung besser dargestellt werden kann, ohne dass beispielsweise Umwelteinflüsse wie etwa die Umgebungstemperatur die Darstellung beeinflussen. Eine inter ne Spannung kann nämlich beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen, vorher extern angelegten Spannungen etc. schwanken Damit würde dann etwa der Farbgrad von eine Umgebungstemperatur oder dem vorher dargestellten Bild abhängen.

Das Messen der internen Spannung der Bildpunktzelle kann insbesondere durch ein Anlegen einer Referenzspannung an eine Zeile oder eine Spalte von Bildpunktzellen erfolgen. Anschließend daran erfolgt ein spaltenweises bzw. zeilenweises Ermitteln der an eine Spalte bzw. Zeile abfallenden Spannung. Hieraus wird abgeleitet, ob die an einer Bildpunktzelle anliegende Spannung unter einem Schwellwert liegt. Im Folgenden wird die Referenzspannung erhöht und die vorher genannten Schritte wiederholt, bis die an der Bildpunktzelle anliegende Spannung über dem Schwellwert liegt.

Ein derartiges Ermitteln der Spannung ist einfach zu realisieren und erfordert infolge dessen wenig Bauelement und ist in sehr kurzer Zeit möglich. Ein geringer Bedarf an Bauelementen ermöglicht insbesondere eine billige Herstellung von entsprechenden Anzeigevorrichtungen.

Anstelle die Spannung zu erhöhen und zu warten, bis die an einer Bildpunktzelle anliegende Spannung einen Schwellwert überschreitet, kann auch die Spannung von einem Maximalwert aus erniedrigt werden und überprüft werden, wann eine an einer Bildpunktzelle anliegende Spannung einen Stellwert unterschreitet.

Eine entsprechende Anzeigevorrichtung weist einen elektrochrome Bildpunktzelle auf, die elektrochromes Material enthält, so dass sich die Farbe der Bildpunktzelle durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist. Mit einer Steuereinrichtung wird die Höhe der an einer Bildpunktzelle durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist. Mit einer Steuereinrichtung wird die Höhe der an einer Bildpunktzelle anzulegenden externen Spannung gesteuert, um ein bestimmtes Farbergebnis zu erzielen. Mittels einer Messeinrichtung wird ermittelt, welche interne Spannungen die Bildpunktzelle aufweist und über eine Bestimmungseinrichtung wird in Abhängigkeit von der ermittelten internen Spannung eine extern anzulegende Spannung bestimmt. Insbesondere kann dann über die geeignete Mittel die bestimmte externe Spannung angelegt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand von Figuren erläutert, von denen zeigen:

1: Eine beispielhafte Ausgestaltung einer Bildpunktzelle;

2: Eine Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung mit mehreren Bildpunktzellen, die an eine gemeinsame Spannungsversorgung angeschlossen sind;

3: Eine beispielhafte Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung, bei der eine Spannungsversorgung für jede Spalte von Bildpunktzellen vorgesehen ist;

4: Eine beispielhafte Ausgestaltung eines Displays, bei dem für jede Zeile und jede Spalte eine eigene Steuereinrichtung vorgesehen ist.

In 1 ist eine beispielhafte Ausgestaltung einer Bildpunktzelle (BPZ) dargestellt. Dieser setzt sich im Wesentlichen aus drei Schichten zusammen, nämlich ein PET-Substrat, also eine Plastikfolie, welches mit einem organischen Leiter beschichtet ist und als Ionenspeicher IS dient. Als zweite Schicht folgt ein als Folie ausgebildeter Elektrolyt EL, in dem sich die Ionen I bewegen können. Als dritte Schicht ist wiederum eine PET-Folie bzw. Plastikfolie vorgesehen, welche mit dem gleichen organischen Leiter beschichtet ist. Die Beschichtung mit dem organischen Leiter übernimmt also die Funktionen, zum einen als Zuleitung, um den Strom zu der zu verbergenden Fläche zu leiten und zum anderen als elektrochromen Material.
Zum Herbeiführen einer Verfärbung werden positive und negative Ionen benötigt, welche sich in den Elektrolyt EL als Medium frei bewegen können. Legt man nun eine Spannung U zwischen der oberen Schicht bzw. dem elektrochromen Material ECM und der unteren Schicht bzw. dem Ionenspeicher IS an, dann wandern die positiv geladenen Ionen zur negativ geladenen Elektrode und umgekehrt. An der negativen Elektrode können durch die Präsenz der positiven Ionen nun Elektronen auf das elektrochrome Material fließen, dieses wird dadurch reduziert. Als Folge erhöht sich die Absorption im roten Bereich des Lichtspektrums stark, so dass das elektrochrome Material ECM nun dunkelblau erscheint. Legt man die umgekehrte Spannung an oder schließt die beiden Elektroden kurz, dann läuft die Reaktion umgekehrt ab, so dass sich das Material wieder entfärbt. Ansprechzeit liegt derzeit im Sekundenbereich. Durch eine geeignete Materialauswahl kann diese in den Bereich unter 100 Millisekunden verkürzt werden.
In 2 ist eine beispielhafte Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung D dargestellt, welche mehrere Bildpunkzellen BPZ aufweist. Diese sind in Form einer Matrix angeordnet. Eine an einem einzelnen Bildpunkt vorliegende Spannung wird über einen Spannungsmesser V erfasst, wobei durch entsprechendes Legen eines Zeilenauswahlschalters SZ und einen Spaltenauswahlschalters SS die gewünschte Bilpunkzelle ausgewählt wird. Die Schalter können beispielsweise über Transistoren oder ähnliche Bauelemente realisiert werden. In 2 wird also bei der schwarz ausgefüllten Bildpunktzelle die Spannung gemessen.
Jede Bildpunktzelle BPZ ist also einzeln über eine Multiplexschaltung an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen, um so auch die interne Spannung für jede Zelle ermitteln zu können.
Diese an der Bildpunktzelle vorliegende Spannung lässt Rückschlüsse auf den Verfärbungsgrad zu. Somit ist es möglich, jederzeit durch Messen der Bildpunktzelle BPZ vorliegenden Spannung bzw. der Pixelspannung den Verfärbungsgrad einer Bildpunktzelle zu bestimmen. Dies erlaubt eine einfache und wirksame Steuerung bezüglich des Farbgrades einer Bildpunktzelle, und somit eine Verbesserung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung.
In 3 ist eine andere beispielhafte Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung D dargestellt, welche wiederum mehrere Bildpunktzellen BPZ aufweist. Wie auch in 2 und in 4 sind der besseren Übersicht halber nur vier Bildpunktzellen BPZ dargestellt.
In 3 ist für jede Spalte der Anzeigevorrichtung D in die Treiberlogik ein Wandler integriert. Dies hat den Vorteil, dass alle Pixel bzw. Bildpunktzellen der jeweils durch die Treiberlogik TL aktivierten Zeile des Displays gleichzeitig gemessen werden können und damit der Bildaufbau bzw. das Löschen des Bildinhalts deutlich schneller vonstatten geht.
Eine Wandlerlogik WL sowie eine Treiberlogik TL ist mit dem Spannungsmesser V sowie den Bildpunktzellen BPZ für jede Spalte verbunden. Für jede Zeile ist eine separate Treiberlogik TL vorgesehen.
In 4 wird für eine Anzeigevorrichtung D, welche mehrere Bildpunktzellen BPZ aufweist eine Zeilenlogik ZS und eine Spaltenlogik LS zur Verfügung gestellt. Hierbei ist ein Komparator C für jede Spalte vorgesehen, wobei die Komparatoren mit einer Referenzspannung U_ref angesteuert werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, reihenweise zu bestimmen, ob sich die Spannung einer Bildpunktzelle BPZ bzw. eines Pixels in einer Zeile über oder unter einer Referenzspannung befindet. Mit einer zeilen- und schrittweisen Erhöhung der Referenzspannung lässt sich somit die Spannungsverteilung über ein ganzes Matrixdisplay bzw. eine Anzeigevorrichtung D mit in Matrixform angeordneten Bildpunktzellen ermitteln. In einer Prozessoreinheit CPU erfolgt eine Weiterverarbeitung der zu ermitteln Spannungsverteilungen, um den Verfärbungsgrad einer jeden Bildpunktzelle zu bestimmen.
In der Spaltenlogik LS erfolgt eine Verarbeitung der Spaltendaten SD über eine Spaltensteuerung SSTE. Für jede Zeile ist ein Multiplexer M sowie ein Treiber vorgesehen, über die ein Bezugspotential U0 an eine Zeile von Bildpunktzellen BPZ an gelegt wird. In einer Reihenlogik ZS erfolgt eine Zeilensteuerung ZSTE über eine Verarbeitung der Zeilendaten ZD.
Somit kann ein optimiertes Ansteuerschema realisiert werden, wobei der jeweils aktuelle Ladezustand mit einem Sollzustand verglichen wird. Der Sollzustand wird aus der gewünschten Farbe eine Bildpunktzelle BPZ abgeleitet. Somit ist ein einfacher und effektiver Regelmechanismus zum Einstellen eines gewünschten Bildinhaltes möglich.
Die Vorteile einer derartigen Realisierung sind insbesondere, dass jederzeit eine Bestimmung der Ladezustände und damit der Verfärbungsgrade möglich ist. Weiterhin lassen sich Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, welche die Verfärbung von elektrochromen Materialien beeinflussen, kompensieren. Eine schnellere Bilddarstellung ist möglich, dar eine Pixelverfärbung bzw. die Verfärbung einer Bildpunktzelle optimal auf deren Vorgeschichte abgestimmt werden kann. Dies ist insofern eine Verbesserung im Gegensatz zu bisherigen Realisationen, da der Verfärbungs- bzw. Ladungszusammenhang nicht linear ist und über dies eine Hysterese aufweist. Somit wurde bisher beim Umschalten zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit die Ladekapazität nicht vollständig ausgenutzt, da der ausnutzbare Arbeitsbereich nur ein Ausschnitt aus der Ladekurve ist. Es war somit schwierig, elektrochrome Anzeigevorrichtungen, bei den die Bildpunktzellen BPZ in Matrixform angeordnet sind bzw. Matrixdisplays in einen Ursprungszustand oder einen gleichmäßigen, definierten Zustand zu versetzen. Weiterhin war es nicht möglich, das Display bzw. die Anzeigevorrichtung D durch permanente Ansteuerung in einen gesättigten Zustand zu bringen, da sich nach Erreichen der maximalen Verfärbung des elektrochromen Materials die einzelnen Komponenten durch elektrophorensische Effekte entmischen und somit eine Zerstörung des elektrochromen Displays zur Folge haben konnten. Diese Probleme wurde durch gezielte Ansteuerung in Abhängigkeit von in einer Bildpunktzelle vorliegenden Spannung verbunden.
Insbesondere kann der Zusammenhang zwischen angelegter externer Spannung und Verfärbung oder/und interner Spannung und Verfärbung abgespeichert vorliegen und die CPU darauf zugreifen.
Weiterhin kann die notwendige Elektronik bzw. die gesamte Anzeigevorrichtung D hoch integriert hergestellt werden, da die Bestimmung der Spannung in einem Displaytreiber erfolgen kann. Eine hohe Integration ist wichtig im Hinblick auf beispielsweise die Größe der Anzeigevorrichtung D bzw. des elektrischen Gerätes, in das die Anzeigevorrichtung D integriert ist. Weiterhin kann eine schnelle Bilddarstellung insbesondere dadurch erfolgen, dass eine zeilenweise Spannungsmessung schneller ist als eine Messung für Spannung für jedes Pixel bzw. jede Bildpunktzelle BPZ mit einer Multiplexansteuerung.
Bei den genannten Ausführungsbeispielen können selbstverständlich Zeilen und Spalten vertauscht werden.
Derartiges Display kann Anwendung in einer Vielzahl von Kommunikationsgeräten finden, insbesondere tragbare Computer, PDAs oder Mobilfunkgeräte. Weiterhin lassen sich diese Art von Anzeigevorrichtungen insbesondere auch auf rollbar gestalten. Eine beispielhafte Ausgestaltung hierzu ist in 5 dargestellt, wobei das ausrollbare Display D im eingerollten Zustand in einem Behälter B gehalten wird mittels eines Griffes G aus dem Behälter B herausziehbar ist. Das Display D kann hier zum Zwecke des Aufrollens mit einer Feder vorgespannt sein.

B: Behälter
BPZ: Bildpunktzelle
D: Anzeigevorrichtung
ECM: elektrochromes Material
EL: Elektrolyt
G: Griff
IS: Ionenspeicher
LS: Faltenlogik
M: Multiplexer
SD: Spaltendaten
SS: Spaltenschalter
SSTE: Spaltensteuerung
SZ: Zeilenschalter
TL: Treiberlogik
U: externe Spannung
U0: Bezugspotential
U_ref: Referenzspannung
V: Spannungsmesser
WL: Wandlerlogik
ZD: Zeilendaten
ZS: Zeilenlogik
ZSTE: Zeilensteuerung

Claims

Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung mit zumindest einer Bildpunktzelle (BPZ), deren Farbe durch Anlegen einer Spannung (U) an die Bildpunktzelle (BPZ) durch reversible Oxidation oder/und Reduktion verändert wird mit folgenden Schritten: a. Messen einer internen Spannung der Bildpunktzelle (BPZ); b. Ermitteln einer extern anzulegenden Spannung (U) in Abhängigkeit von der gemessenen internen Spannung; c. Anlegen der externen Spannung (U) an der Bildpunktzelle.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus der internen Spannung ein Verfärbungsgrad der Bildpunktzelle (BPZ) abgeleitet wird, um die externe Spannung (U) in Abhängigkeit vom Verfärbungsgrad zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere Bildpunktzellen (BPZ) matrixförmig angeordnet sind und das Messen der internen Spannung gemäß Schritt a) folgendermaßen erfolgt: a1) Anlegen einer Referenzspannung (U_ref) an eine Spalte von Bildpunktzellen (BPZ); a2) Zeilenweises Ermitteln der an einer Zeile abfallenden Spannung a3) Ableiten ob die an einer Bildpunktzelle (BPZ) anliegende Spannung unter einem Schwellwert liegt a4) Erhöhen des Referenzwertes (U_ref) und Wiederholen der Schritte a1) bis a4) bis die an der Bildpunktzelle (BPZ) anliegende Spannung über dem Schwellwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Bildpunktzellen (BPZ) matrixförmig angeordnet sind und das Messen der internen Spannung gemäß Schritt a) folgendermaßen erfolgt a1) Anlegen einer Referenzspannung (U_ref) an eine Zeile von Bildpunktzellen; a2) Spaltenweises Ermitteln der an einer Spalte abfallenden Spannung; a3) Ableiten ob die an einer Bildpunktzelle (BPZ) anliegende Spannung unter einem Schwellwert liegt; a4) Erhöhen des Referenzspannung ((U_ref) und Wiederholen der Schritte a1) bis a4) bis die an der Bildpunktzelle (BPZ) anliegende Spannung über dem Schwellwert liegt.
Anzeigevorrichtung mit a. zumindest einer elektrochromen Bildpunktzelle (BPZ), welche elektrochromes Material (EMC) enthält, zur Darstellung von Bildinformation; b. einer Steuereinrichtung (TL, WL) zum Steuern der Höhe einer an der Bildpunktzelle (BPZ) anzulegenden externen Spannung (U); c. einer Messeinrichtung (C, LS, ZS) zum Bestimmen einer internen Spannung der Bildpunktzelle (BPZ); d. einer Bestimmungseinrichtung (CPU) zum Festlegen der anzulegenden externen Spannung in Abhängigkeit von der gemessenen internen Spannung.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5 bei der mehrere Bildpunktzellen vorgesehen sind und bei der für jede Bildpunktzelle (BPZ) eine Messvorrichtung zum Messen der internen Spannung der Bildpunktzelle (BPZ) vorgesehen ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Messeinrichtung einen AD-Wandler und einen Multiplexer aufweist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der mehr als eine Bildpunktzelle vorgesehen ist und die Bildpunktzellen in Zeilen angeordnet sind und für jede Zeile eine Messeinrichtung vorgesehen ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Messeinrichtung einen Komparator (C) aufweist und weiterhin an durch die zeilenförmige Anordnung von Bildpunkten (BPZ) gebildeten Spalten von Bildpunkten eine festgelegte Referenzspannung (U_o) angelegt wird.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der weiterhin Mittel zum Anlegen einer externen Spannung vorgesehen sind.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, welche zumindest teilweise flexibel, insbesondere rollbar, ausgestaltet ist.
Kommunikationsgerät mit einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11.