DE4119806C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Leistungsverbrauches in einem wechselspannungserregten Elektrolumineszenz-Display - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Leistungsverbrauches in einem wechselspannungserregten Elektrolumineszenz-DisplayInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des
Patentanspruches 1 zur Verminderung des
Leistungsverbrauches eines wechselspannungserregten
(AC) Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Display.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine
Vorrichtung, die in der Lage ist, den
Leistungsverbrauch dieses Displaytyps zu vermindern.
Der zu treibende Displayaufbau ist gekennzeichnet
durch
- - eine hohe Kapazität des Displays typischerweise im Bereich von 100 pF/mm2, und
- - eine Matrixstruktur aus Zeilen- und Spaltenlinien.
Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm eines typischen
Elektrolumineszenz (EL-Displays). Die dargestellte
Displayeinheit umfaßt einen EL-Bildschirm, Spalten-
und Zeilentreiberschaltkreise, Spalten- und
Zeilenimpulsgeneratoren, eine Spannungsversorgung,
eine Datenbehandlungs- und Zeittaktlogik sowie
notwendige Filterkomponenten. Der
Leistungsversorgungsabschnitt wandelt eine niedrige
Eingangsspannung in eine mittlere Ausgangsspannung
um, die für das EL-Display erforderlich ist. Solche
Spannungen sind in dem Diagramm durch Vm, Vwrp und
Vwrn angegeben. Geeignete Spannungspegel können
beispielsweise 40 . . . 50 V für Vm 170 . . . 195 V für
Vwrp und -120 . . . -155 V für Vwrn sein. Der
Leistungsversorgungsabschnitt kann zusätzlich andere
notwendige Spannungen erzeugen.
Die Spannungen werden im allgemeinen an die Zeilen- und Spaltenleitungen über
zugeordnete Impulsgeneratoren angelegt. Insbesondere an die Spaltenseite des
Displays können jedoch Treiberspannungen direkt über die Treiberschaltkreise
angelegt werden.
Ein Nachteil der bekannten Technologie liegt darin, daß der hohe
Spannungsverbrauch des Displays beträchtlich die Betriebszeit bei tragbaren
Geräten wie beispielsweise Laptop-Computern beschneiden kann, die im
Batteriebetrieb laufen.
Ein Verfahren zum Betreiben eines wechselspannungserregten Dünnfilm-
Elektrolumineszenz-Displays der gattungsgemäßen Art ist bekannt geworden aus
der DE-38 20 587 A1. Ein weitergehender Vorschlag zur Energieeinsparung sind
dieser Druckschrift aber nicht zu entnehmen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme zu
überwinden, die mit dem hohen Leistungsverbrauch verbunden sind und ein neues
Verfahren und eine neue Vorrichtung anzugeben, die den Leistungsverbrauch
eines AC-erregten Elektrolumineszenz-Displays vermindert.
Die Erfindung basiert auf der Begrenzung des maximalen Leistungsverbrauchs des
Displays durch Verminderung des Displaykontrastes, während die
augenscheinliche Display-Helligkeit auf einem konstanten Pegel gehalten wird.
Ferner basiert der Schaltkreis gemäß der Erfindung auf einer Begrenzung der
Ausgangsleistung des Abschnittes der Spannungsversorgung, der die
Versorgungsspannung Vm erzeugt, auf einen Wert der ausreichend ist, um die
Spaltenleistung nur bei typischen Lasten zu erbringen. In Spezialfällen,
beispielsweise wenn ungefähr die Hälfte der Spalten in den Ein-Zustand gesteuert
werden, setzt die Lastbegrenzung der Versorgungs-Ausgangsleistung ein und es wird
die
Spannung Vm verringert. Der
Spannungsversorgungsabschnitt, der für die Erzeugung
der Zeilentreiberspannungen Vwrn und Vwrp
verantwortlich ist, wird so dimensioniert, daß er zu
allen Zeitpunkten die volle Leistung liefert, die
für die Zeilen-Treiberschaltkreise erforderlich ist.
Ferner wird die positive Zeilen-Treiberspannung Vwrp
auf einem konstanten Pegel gehalten, während die
negative Zeilen-Treiberspannung Vwrn durch eine
Rückführung der Modulationsspannung Vm gesteuert
wird, so daß der Zustand Vwrn = -(Vwrp - Vm) aufrecht
erhalten wird, was in einer konstanten Leuchtkraft
resultiert.
Der Schaltkreis gemäß Fig. 5 basiert insbesondere
auf einem Entwurf, bei dem die Windungen II und III
des Transformators M1, die für die Erzeugung der
Spannungen Vwrn und Vwrp benutzt werden, bifilare
Windungen sind und bei dem die Windung II des
Transformators M1 in Reihe zu der Spannung Vm
geschaltet ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist insbesondere
gekennzeichnet durch das, was im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 niedergelegt ist.
Ferner ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch
das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 5 niedergelegt ist.
Die Erfindung liefert einen herausragenden Nutzen.
Zunächst ist der maximale Leistungsverbrauch des
Displays vermindert, wodurch sowohl die
Betriebstemperatur der Treiberschaltkreise
insbesondere herabgesetzt wird und das Erfordernis
der Kühlung vermindert wird. Diese Tatsachen tragen
zu einer erhöhten Zuverlässigkeit des Displays bei.
Andererseits kann der Betriebstemperaturbereich des
Displays ausgeweitet werden. Die Komponentenkosten
sind ebenfalls geringer. Höhere Komponenten-
Packungsdichten werden erzielt. Das Display kann aus
einer Spannungsversorgung mit geringerer
Ausgangsspannung und geringerer Größe angesteuert
werden. Demzufolge wird eine längere Betriebszeit im
Batteriebetrieb erzielt.
Die Erfindung soll als nächstes in näheren
Einzelheiten unter Zuhilfenahme der beigefügten
Zeichnungen und der darin dargestellten
beispielhaften Ausführungsformen erläurtert werden.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer
Hardware-Ausführung, die für die Verwirklichung der
Erfindung geeignet ist.
Fig. 2 zeigt einen äquivalenten elektrischen
Schaltkreis für ein herkömmliches
Elektrolumineszenz-Display.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das aus dem äquivalenten
elektrischen Schaltkreis gemäß Fig. 2 errechnet
wurde für den relativen
Modulations-Leistungsverbrauch des Displays als
Funktion der Spalten, die in den Ein-Zustand
gesteuert sind.
Fig. 4 zeigt die Impulsfolgen, die bei der
Verwirklichung der Erfindung angelegt werden.
Fig. 5 zeigt einen Schaltkreis gemäß der Erfindung
in teilweiser Blockdiagramm-Darstellung.
Fig. 6 zeigt in Einzelheiten den Schaltkreis gemäß
Fig. 5.
Fig. 7 zeigt einen alternativen Schaltkreis gemäß
der Erfindung.
Fig. 8 zeigt in Einzelheiten den Schaltkreis gemäß
Fig. 7.
Fig. 9 zeigt schematisch einen weiteren Schaltkreis
gemäß der Erfindung.
Die folgende Beschreibung handelt von der Erzeugung
der Treiberspannungen für ein Display des
Ein/Aus-Typs. Das Display wird Zeile für Zeile
geschrieben, indem an die adressierte Zeile ein
Zeilen-Auswahlimpuls angelegt wird, der aus der
positiven oder negativen Versorgungsspannung (Vwrp
oder Vwrn) entsprechend gebildet wird. Nicht
adressierte Zeilen werden schwebend gelassen. Die
Spaltenleitungen werden durch
Modulations-Spannungsimpulse angesteuert, welche aus
der Helligkeits-Modulationsspannung Vm gebildet
werden, wobei die Amplitude des Modulationsimpulses
für jede Spaltenleitung gesteuert wird um einen
gewünschten Helligkeitspegel zu erzielen. Wenn der
Zeilen-Auswahlimpuls eine negative Polarität
aufweist, erhält eine Spaltenleitung zur Ansteuerung
eines Pixels in den Ein-Zustand die
Modulationsspannung (Vm), während eine Spaltenleitung,
die ein Pixel in den Aus-Zustand steuert, an
Massepotential angeschlossen ist. Für die nächste
Zeile, die durch einen Zeilen-Auswahlimpuls mit
positiver Polarität angesteuert wird, werden die
Spaltenleitungen zur Ansteuerung eines Pixels in den
Ein-Zustand entsprechend an Massepotential
angeschlossen und die Spaltenleitungen zur Steuerung
eines Pixels in des Aus-Zustand werden auf die
Modulationsspannung Vm angehoben.
Somit wird für einen Zeilen-Auswahlimpuls mit
positiver Polarität das Pixel im Ein-Zustand durch
die Spannung Vwrp angeregt und das Pixel im
Aus-Zustand durch die Spannung Vwrp - Vm. Für einen
Zeilen-Auswahlimpuls mit negativer Polarität
betragen diese Anregungsspannungen Vm - Vwrn und
Vwrn entsprechend. Sobald alle Zeilen, d. h. ein
volles Feld geschrieben worden ist, wird die
Schreibfolge von der ersten Reihe beginnend erneut
gestartet. Dieses folgende neue Feld wird durch
Impulse angesteuert, die eine entgegengesetzte
Polarität in Bezug auf jene aufweisen, die während
des vorangegangenen Feldes benutzt wurden. Solch ein
symmetrisches Treiberschema ist näher in der
Referenz 1 beschrieben.
Wenn Helligkeitspegel mit unterschiedlichen
Intensitätspegeln (Graupegeln) erwünscht sind, wird
entweder die Amplitude oder die Dauer der
Modulationsspannung Vm verändert, um die gewünschten
Graupegel zu erzielen. Das erste dieser Verfahren
wird als Pulsamplitudenmodulation bezeichnet,
während das letztere Verfahren als
Impulsbreitenmodulation bezeichnet wird.
Fig. 2 zeigt den äquivalenten elektrischen
Schaltkreis eines EL-Displays, wie es in der Referenz
2 beschrieben ist. In diesem Diagramm bezeichnet N
die Gesamtanzahl der Zeilen, M, die Gesamtanzahl der
Spalten und m die Anzahl der Spalten im Ein-Zustand.
Die Maximale-Gesamtleistung eines EL-Displays kann
durch folgende Formel angenähert werden:
Ptot = Pmod + Pwr + Plog
wobei Pmod die Treiberleistung der Spalten darstellt
Pwr die Treiberleistung der Zeilen darstellt
Plog den Leistungsverbrauch der Steuerlogik
darstellt.
Der Hauptanteil der Leistung wird bei der Modulation
verbraucht, da die kapazitive Last auf der
Spaltenseite weit größer als die durch die Zeilen
vorgegebene Last ist. Typische
Leistungs-Verbrauchspegel sind beispielsweise
ungefähr 1 W für Plog, 3 W für Pwr und 15 W für Pmod.
Im Interesse der Verminderung des
Leistungsverbrauches ist es daher wesentlich, Mittel
zu finden, um die Modulationsleistung zu begrenzen.
Der Maximalwert der Modulationsleistung kann durch
folgende Formel angenähert werden.
Pmod = k . Cpanel/4 . (Vm)2 . f
wobei
Vm die Modulationsspannung darstellt Cpanel die Gesamtkapazität des EL-Bildschirmes ist
f die Netzfrequenz darstellt
k eine Konstante ist (= l wenn kein Leistungsverminderungsschema verwendet wird)
Vm die Modulationsspannung darstellt Cpanel die Gesamtkapazität des EL-Bildschirmes ist
f die Netzfrequenz darstellt
k eine Konstante ist (= l wenn kein Leistungsverminderungsschema verwendet wird)
Fig. 3 zeigt die relative Modulationsleistung, die
aus dem äquivalenten elektrischen Schaltkreis gemäß
Fig. 2 in Funktion der Spalten im Ein-Zustand
errechnet wurde. Das Diagramm umfaßt weder den
Leistungsverbrauch (sehr gering) bezüglich der
Erzeugung der Helligkeitsenergie, noch die internen
Verluste bezüglich der Wirksamkeit der
Spannungsversorgung. Der Leistungsverbrauch erreicht
ein Maximum bei einer Situation, in der die Hälfte der
Spalten sich im Ein-Zustand und die andere Hälfte
sich im Aus-Zustand befindet. Bei typischen
dargestellten Daten verbleibt der tatsächliche
Leistungsverbrauch auf einem sehr viel geringeren
Pegel (von ungefähr 30 . . . 50%).
Fig. 4 zeigt in einem Diagramm Steuerfolgen a,
b, c und d zur Verwirklichung der Erfindung, wobei
die Folgen auf der zuvor beschriebenen
Funktionsweise des Elektrolumineszenzdisplays
basieren. Die oberste Folge a in dem Diagramm stellt
die Zeilen-Schreibimpulse einer Zeile über vier
aufeinander folgende Schreibzyklen dar. In der Folge
wird die Zeile alternativ durch positive
Zeilen-Treiberimpulse Vwrp und negative
Zeilen-Treiberimpulse Vwrn adressiert. Die
Impulsamplituden sind durch Gleichspannungen Vwrp
und Vwrn festgelegt, welche Bezeichnungen im
Zusammenhang mit dieser Beschreibung sich
ebenfalls auf die Impulse beziehen. Die nächste Folge
b in dem Diagramm stellt die
Spalten-Modulationsspannung Vm dar, die an das
Pixel angelegt wird, welches gemäß der obersten
Folge gesteuert wird. Das hier erläuterte Pixel wird
auf den Ein-Zustand für die ersten zwei Impulse
gesetzt und auf den Aus-Zustand für die letzten
beiden Impulse. Die nächste Folge c stellt die
Anregungsspannung über dem Pixel dar. Der Effekt der
Modulationsspannung Vm wird durch einen
schraffierten Bereich 30 dargestellt. Beim zweiten
Impuls trägt der Modulationsimpuls additiv zu der
Amplitudengröße bei, während beim dritten Impuls ein
subtraktiver Effekt vorliegt. Die nächste unterste
Folge d in dem Diagramm stellt erneut die
Anregungsspannung über dem Pixel in einer speziellen
Situation dar, bei der die Modulationsspannung Vm'
um ungefähr 50% gemäß der Erfindung beschnitten
ist. Der Beitrag der Modulationsspannung Vm' zur
Anregungsspannung des Pixels ist durch den
schraffierten Bereich 35 dargestellt. Wie aus der
letzten Folge erkennbar, hält die
Schaltkreiskonfiguration gemäß der Erfindung eine
konstante Helligkeit des Displays aufrecht und
erlaubt lediglich eine Verminderung des Kontrastes,
da die Hintergrundhelligkeit ansteigt, wenn die
Amplitude der negativen Zeilen-Treiberspannung Vwrn'
angehoben wird.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Verwirklichung des
Schaltkreises gemäß der Erfindung. Hierbei bilden
die Elemente PWM1, M1, S1, D1, D2, C1 und C2 einen
Spannungswandler A vom Rücklauftyp, wie er für die
Erzeugung der Zeilen-Schreibspannungen (Vwrn und
Vwrp) verwendet wird. Die Rückführung zu dem Element
PWM1 wird durch die Spannung Vwrp gebildet, die bei
der beschriebenen Ausgestaltung auf einem konstanten
Pegel gehalten wird. Wenn erforderlich, ist es
jedoch möglich, diese Spannung auf einen geeigneten
Pegel für unterschiedliche Arten von Displays
einzustellen. Der Wandler ist ein herkömmlicher
spannungsgesteuerter Wandler vom Rücklauftyp, der
mit einem diskontinuierlichen Strom der Induktivität
arbeitet. Das Elememt PWM1 ist ein
Impulsbreitenmodulator, der den Schalter S1 mit
einer konstanten Wiederholungsfrequenz betätigt. Das
Element M1 ist ein Transformator mit
Rücklaufwindungen. In dem Diagramm bezeichnen Punkte die
Wicklungsenden mit gleicher Phase. Die Elemente D1
und C1 der Sekundärseite bilden eine Filterung der
Spannung Vwrn, während die Elemente D2 und C2 der
Filterung der Spannung Vwrp dienen. Die Windungen II
und III des Transformators M1 sind bifilare
Windungen mit gleicher Anzahl von Wicklungen. Die
Ausgangsströme der Spannungsleitungen Vwrp und Vwrn
haben eine gleiche Größenordnung (10 . . . 30 mA).
Aufgrund dieser Tatsache sind die Ausgangsspannungen
der Wicklungen II und III angenähert gleich. Der
Wandler A ist für eine Ausgangsleistung
dimensioniert, die ausreichend ist, um die
Treiberleistung zu liefern, die für die
Zeilen-Impulsformer zu jedem Zeitpunkt erforderlich
ist.
Die Elemente PWM2, M2, S2, D3 und C3 bilden einen
Wandler B, der benutzt wird, um die
Modulationsspannung (Vm) zu erzeugen. Die
Rückführung des Wandlers wird durch die
Modulationsspannung Vm gebildet. Der Wandler ist so
dimensioniert, daß eine ausreichende
Ausgangsleistung für die Erzeugung der vollen
Modulationsspannung in typischen Anwendungsfällen
liefert.
In bestimmten Situationen (beispielsweise wenn
ungefähr die Hälfte der Spalten in den Ein-Zustand
gesteuert wird), die eine Leistungslast über dem
Normalpegel vorgeben, ist die
Ausgangs-Leistungsfähigkeit des Wandlers B
unzureichend, wobei die Modulationsspannung
so weit verringert wird, daß die durch das Display
verbrauchte Modulationsleistung kompatibel mit der
Ausgangsleistung des Wandlers B und der
Leistungsbegrenzung wird. Bei einer
Maximallast-Situation kann somit die
Modulationsspannung Vm um beispielsweise 50%
abfallen. Die Ausgangs-Leistungsbegrenzung, bei der
die Modulationsspannung abzufallen beginnt, kann
beispielsweise bei ungefähr 65 . . . 85%, vorzugsweise
bei ungefähr 75% des maximalen
Gesamt-Leistungspegels des Displays liegen, der bei
einer Situation festgelegt wird, bei der die
Modulationsspannung Vm nicht beschnitten wird. Der
Anteil der tatsächlichen Modulationsleistung Pmod
dieser Gesamtleistung liegt typischerweise in der
Größenordnung von ungefähr 70 . . . 90% ohne
Leistungsbegrenzung. Die Ausgangs-Leistungsfähigkeit
des Wandlers B kann geeignet dimensioniert werden
durch Verwendung von Komponenten ausreichender
Präzision oder auch alternativ durch entsprechende
Einstellung. Im vorliegenden beispielhaften
Schaltkreis sind Einstellmittel verwirklicht durch
eine Veränderung des Tastverhältnisses des
Treiberimpulses für den Schalter S2. Um den Einfluß
der, Eingangsspannung auf die Ausgangsleistung zu
eliminieren, muß das Impuls-Tastverhältnis
entsprechend den Änderungen in der Eingangsspannung
(Vorwärts-Ansteuerung) verändert werden. Im
Strom-Steuermodus der Schaltersteuerung wird die
Einstellung verwirklicht, indem der
Strom-Schwellwert verändert wird, bei dem der
Schalter S2 in den Aus-Zustand gesteuert wird. Das
untere Ende der Wicklung II des Transformators M1
ist an die Modulationsspannung angeschlossen. Wenn
Vm bei einer anwachsenden Leistungslast vermindert
wird, wird trotzdem Vwrp auf einem konstanten Pegel
gehalten, wodurch die Spannung über der Windung II
anwächst und somit auch die Spannung über der
bifilaren Windung III zum Anwachsen gezwungen wird.
Somit ändert sich Vwrn in der gleichen Weise wie Vm.
Diese Anordnung behält eine konstante
Anregungsspannung über den Pixeln im Ein-Zustand
bei, wodurch eine konstante Helligkeit aufrecht
erhalten wird. Die Anregungsspannung über den Pixeln
im Aus-Zustand wächst an, wodurch die
Hintergrund-Helligkeit anwächst.
Um eine konstante Anregungsspannung über einen Pixel
im Ein-Zustand aufrecht zu erhalten, muß sich die
Spannung Vwrn gleichzeitig mit den Änderungen von Vm
ändern, was eine kleinere Zeitkonstante der
Spannungsänderung von Vwrn erfordert. Wenn Vm sich
rasch mit einer Laständerung ändert, beispielsweise,
wenn sich die Hälfte der Pixel von wenigen
aufeinander folgenden Zeilen sich im Ein-Zustand
befinden, so ruft dies horizontale Schatteneffekte
hervor, da die Hintergrundhelligkeit in diesem
Bereich höher als in anderen Teilen des Displays in
Folge der Kontraststeuerung ist. Aufgrund dieser
Tatsache muß die Spannung Vm so gebildet werden, daß
sie mit einer hinreichend geringen Änderungsrate
ansteigt.
Fig. 6 zeigt ein detailliertes Schaltkreisdiagramm
der Schaltkreisausführung von Fig. 5. Im
Unterschied zu der zuvor erfolgten Beschreibung
benutzt jedoch diese Verwirklichung eine
stromgesteuerte Rückführung des integrierten
Schaltkreises IC10. In der Ausgestaltung dieses
Diagrammes entspricht der Schaltkreis IC10 PWM1, T10
entspricht S1, C10 entspricht C2 und C17 entspricht
C1 bezüglich der Komponenten in Fig. 5. Die
Transformatoren M10 und M11 dieses Schaltkreises
entsprechen den Transformatoren M1 und M2 in Fig.
5. D10 entspricht D2 und D11 entspricht D1 in Fig.
5. C11 entspricht PWM2, T11 entspricht S2, D13
entspricht D3 und C26 entspricht C3 in Fig. 5. Ein
Trennpotentiometer R11 wird verwendet um Vwrp auf
einen geeigneten Pegel für unterschiedliche Typen
von Displays anzustellen. Diese Einstellung steuert
gleichzeitig auch Vwrn. R14 und C13 bestimmen die
Schaltfrequenz von IC10. Dieser Schaltkreis
verwendet M10 für die Erzeugung der
Versorgungsspannung, die für die Zeilen-
Treiberschaltkreise erforderlich ist. Die Spannung
Vm wird durch das Spannungsteilerverhältnis der
Widerstände R27 und R28 eingestellt. Für die in dem
Schalkreis verwendeten komponenten liegt Vm bei
ungefähr 48 V. Bei dem die Komponenten IC11
umgebenden Schaltkreis wird die Schalfrequenz durch
R29 und C21 eingestellt. Die Komponenten R22 und
R23 sowie C23 bestimmen das Impuls-Tastverhältnis
und dementsprechend die maximale Ausgangsleistung,
die durch das Trennpotentiometer R22 genau
eingestellt werden kann. In diesem Schaltkreis
liefert M11 ebenfalls die Spannung Vm/2, die in
Energie-Wiederanlaufschaltkreisen verwendet werden
kann.
Die Wirkungsweise des Schaltkreises TDA4918G ist,
der Referenz 3 entnehmbar. Der Schaltkreis UC2845
ist in der Referenz 4 beschreiben.
Fig. 7 zeigt ein Schaltungsdiagramm, in dem eine
Nachregelung verwendet wird, um die bifilare Windung
zu ersetzen. Hierbei wird die Spannung Vwrn durch
die Rückführung aus den Spannungen Vm und Vwrp
gesteuert. Eine Rückführung der Spannung Vwrp ist
nicht erforderlich, wenn Vwrn getrennt eingestellt
wird.
Fig. 8 zeigt ein Schaltkreisbeispiel in
Einzelheiten zur Vorgabe der Werte für die
Komponenten. In diesem Ausführungsbeispiel sind die
Steuerschaltkreise der Primärseiten weggelassen, da
dieser Teil des Schaltkreises demjenigen in Fig. 6
entspricht.
Der durch R51 und R52 gebildete Widerstandsteiler
wird verwendet, um eine Spannung Vm/2 zu bilden, die
das arithmetische Mittel von Vwrn und Vwrp bildet.
Diese Spannung wird durch T50 und T51 gepuffert.
Eine Spannungsteilung an der Basis von T51 wird
durch die Widerstände R56 und R57 gebildet. Unter
der Annahme, daß die Spannung Vwrn zu niedrig ist,
wächst die Spannung an der Basis von T51 an, wodurch
der Basisstrom von T51 abnimmt, so daß der
Kollektorstrom von T51 abnimmt, wodurch die Spannung
über dem Widerstand R54 abfällt und die Spannung
Vwrn in einen negativeren Wert gesteuert wird. Darus
folgt, daß der Widerstand R57 die Basisspannung von
T51 herunterzieht, wodurch der Strom durch T51 erhöht
wird. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung
hervorgeht, dient der durch R56, R57 und T51
gebildete Schaltkreis der Regulierung der Spannung
Vwrn. Wenn R56 und R57 einander gleich sind, wird
der Wert für die Spannung Vwrn auf den Wert
- (Vwrp - Vm) gezwungen. Infolgedessen sind Vwrn und
Vwrp um eine gleiche Spannungsgröße gegenüber dem
Potential der Basis von T51 verschoben. Wenn Vm nun
abnimmt und Vwrp konstant gehalten wird, hat R56 das
Bestreben, die Basisspannung von T51 hochzuziehen
wodurch der Kollektrostrom von T51 abnimmt und Vwrn
demzufolge zu einem negativeren Wert gesteuert wird,
bis ein Abgleich erzielt ist.
Fig. 9 zeigt schematisch eine Verwirklichung, bei
der lediglich ein einziger Transformator verwendet
wird. Bei dieser Ausgestaltung erfordern beide
Spannungen Vwrp und Vwrn eine Nachreglulierung. Wie
im vorhergehenden Schaltkreis muß die Rückführung
lediglich von der Spannung Vm genommen werden; eine
komplementäre Rückführung von der Spannung Vwrp
bietet jedoch den Nutzen, daß die Spannung Vwrn
keine Einstellung erfordert. Die Verwendung dieses
Schaltkreises wird durch die Tatsache
beeinträchtigt, daß hohe Spannungsabfälle auftreten
und demzufolge hohe Leistungsverluste an den in
Reihe geschalteten Reglern auftreten.
Die Schaltkreisverwirklichung gemäß der Erfindung
bietet ebenfalls die Möglichkeit der
Polaritätsumkehr der Zeilen-Steuerspannungen.
Hierbei muß ebenfalls die Modulationsspannung
umgekehrt werden und eine negative Polarität
aufweisen; andernfalls würde eine
Gleichstromkomponente entstehen. Ein wesentliches
Erfordernis für die Verwendung des Displays im
Zusammenhang mit der Erfindung besteht darin, daß
die Display-Modulationsspannung die gleiche
Polarität wie die Zeilen-Treiberspannung mit der
größeren Amplitude aufweisen muß.
1 FI Patent 62447
2 Linear and Interface Circuit Applications, Band
2 Linear and Interface Circuit Applications, Band
2
, von Display Drivers and Data
Transmission Line Circuits, Texas
Instruments, 1986, Seiten 9 . . . 75.
3 ICs for Industrial Electronics, Datenbuch 1989/90, Siemens, Seiten 243 . . . 260.
4 Linear Integrated Circuits, Datenbuch, 1987, Unitrode, Seiten 3-107 . . . 3-112.
3 ICs for Industrial Electronics, Datenbuch 1989/90, Siemens, Seiten 243 . . . 260.
4 Linear Integrated Circuits, Datenbuch, 1987, Unitrode, Seiten 3-107 . . . 3-112.
Claims (7)
1. Verfahren zum Treiben eines wechselspannungserregten Dünnfilm-Elektrolumineszenz-
Displays mit einer Displaymatrix aus Zeilen und Spalten, wobei jede Zeile der Displaymatrix
abwechselnd durch Impulse angesteuert wird, die aus positiven (Vwrp) und negativen (Vwrn)
Zeilentreiberspannungen erzeugt werden, wobei die Amplituden der aufeinanderfolgenden
Impulse unterschiedlich sind, und jede Spalte der Displaymatrix individuell synchron zur
Zeilenadressierfolge durch Modulationsspannungsimpulse angesteuert wird, die eine Amplitu
de (Vm) und eine Polarität entsprechend den Zeilentreiberimpulsen mit der größeren Amplitu
de aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Abfall der maximalen Amplitude
(Vm) der Modulationsspannung aufgrund einer Lastbegrenzung des Displays die Amplitude
des Zeilentreiberimpulses mit dem geringeren Betrag in einer Rückführung durch die Modula
tionsspannung (Vm) so gesteuert wird, dass ein Abfall der Amplitude der Modulationsspan
nung (Vm) durch ein Anwachsen der Amplitude der Zeilentreiberspannung kompensiert wird,
wobei der Zuwachs im wesentlichen dem Abfall der Modulationsspannung (Vm) entspricht,
und die Zeilentreiberspannung mit der höheren Amplitude im wesentlichen konstant gehalten
wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsspannung
(Vm) verringert wird, wenn die Displaylast eine vorgegebene Grenzlast von ungefähr 75% der
maximalen durch das Display vorgegebenen Gesamtlast erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung der vorge
gebene Grenzlast des Displays die Modulationsspannung (Vm) um ungefähr 50% verringert
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zeilentreiberspannung mit der betragsmäßig
geringeren Amplitude die negative Zeilentreiberspannung (Vwrn) ist, dadurch gekennzeich
net, dass zum Halten der Displayhelligkeit auf einem konstanten Pegel die negative Zeilen
treiberspannung (Vwrn) auf eine Größe geregelt wird, die ungefähr der Differenz zwischen
der positiven Zeilentreiberspannung (Vwrp) und der Modulationsspannung (Vm) entspricht.
5. Vorrichtung zum Treiben eines wechselspannungserregten Dünnfilm-Elektrolumineszenz-
Displays mit einer Displaymatrix aus Zeilen und Spalten, mit Elementen (A) für die Erzeu
gung einer positiven (Vwrp) und einer negativen (Vwrn) Zeilentreiberspannung, und Elemen
ten (B) für die Erzeugung einer Modulationsspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elemente (B) zur Erzeugung der Modulationsspannung so dimensioniert sind, dass bei einem
Abfall der Amplitude (Vm) der Modulationsspannung aufgrund einer Lastbegrenzung des
Displays die Modulationsspannung (Vm) auf das die Zeilentreiberspannungen erzeugende
Element (A) so zurückgeführt wird, dass ein Abfall in der Modulationsspannung (Vm) durch
ein Anwachsen der Amplitude der Zeilentreiberspannung mit der betragsmäßig kleineren
kompensiert wird, wobei der Zuwachs im wesentlichen dem Abfall der Amplitude der
Modulationsspannung (Vm) entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Element {A) zur Erzeugung der Zeilentreiber
spannung einen Pulsbreitenmodulator (PWM1) umfaßt, der die Primärwindung (I) eines
Rücklauftransformators (M1) mit Hilfe eines Schaltelementes (S1) ansteuert, der
Transformator (M1) bifilare Sekundärwindungen (II, III) mit gleichen Wicklungszahlen
aufweist, und die Sekundärwicklungen (II, III) mit Elementen (C1, C2, D1, D2) zur Erzeugung
und Glättung der Zeilentreiber-Versorgungsspannungen durch Gleichrichtung verbunden sind,
und wobei das Element (B) zur Erzeugung der Modulationsspannung (Vm) einen
Pulsbreitenmodulator (PWM2) umfaßt, der die Primärwicklung (I) eines Transformators (M2)
mit Hilfe eines Schalters (S2) ansteuert, der Transformator (M2) eine Sekundärwicklung (II)
und die Sekundärwicklung mit Elementen (D3, C3) zur Erzeugung und Glättung der
Modulationsspannung durch Gleichrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Impuls-Tastverhältnis des Transformators (M2) durch das Schaltelement (S2) so gesteuert
wird, dass Lastbegrenzung des Displays die Modulationsspannung (Vm) verringert wird, und
dass das untere Ende der Sekundärwicklung (II) des Transformators (M1) mit der
Modulationsspannung (Vm) am oberen Ende der Sekundärwicklung (II) des Transformators
(M2) verbunden ist, um eine Rückführungsregelung für die negative Zeilentreiberspannung
(Vwrn) zu erzeugen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Ampli
tudenänderung der Modulationsspannung (Vm) länger als die Zeitkonstante der Amplituden
änderung in der Zeilentreiberspannung mit der kleineren Amplitude ist.
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