DE69710990T2 - Steuerungssignal für einen Spannungsgenerator einer Regelungsschaltung einer Flüssigkristallanzeigeeinheit - Google Patents

Steuerungssignal für einen Spannungsgenerator einer Regelungsschaltung einer Flüssigkristallanzeigeeinheit

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit mit einem Spannungsgenerator, um als Reaktion auf ein Steuerungssignal eine Versorgungsspannung an die besagte Anzeigeeinheit zu liefern. Sie betrifft zugleich eine Ausrüstung mit einer Flüssigkristallanzeigeeinheit und eine solche Regelungsschaltung einer Flüssigkristallanzeigeeinheit.
  • Die Erfindung findet insbesondere im Bereich der Telefonie Anwendung, für Telefonausrüstungen, die mit einer Flüssigkristallanzeigeeinheit versehen sind, wie z. B. Bildschirmtelefone, Mobiltelefone etc.
  • Die Beschreibung des japanischen Patents Nr. 08095002, veröffentlicht am 12.04.1996, beschreibt eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit über die Variation der Versorgungsspanung des besagten Bildschirms. In diesem Dokument variiert die Versorgungsspannung des Bildschirms je nach dem Anwender und nach dem Wetter, um den Temperaturanstieg beim Anlassen eines Fahrzeugs im Winter auszugleichen.
  • Das Dokument beschreibt nicht das Verfahren für die Produktion der Versorgungsspannung des Bildschirms. Besonderes Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit vorzuschlagen, die es ermöglicht, eine sehr präzise Variation der Versorgungsspannung des besagten Bildschirms zu erhalten.
  • Dieses Ziel wird mit einer Regelungsschaltung gemäß Anspruch 1 dieser Anmeldung erreicht.
  • Mit der Komplexifizierung des Steuersignals des Spannungsgenerators ermöglicht es die Erfindung, eine sehr präzise Variation der von diesem Generator erzeugten Spannung zu erhalten, und dies unter Verwendung einer sehr einfachen elektronischen Schaltung. Die Erfindung ist folglich besonders kostengünstig zu bauen, was im Bereich von Ausrüstungen für ein breites Publikum wie Telefonausrüstungen entscheidend ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß das amerikanische Patent Nr. 5.272.614, am 2. Juli 1992 von der Antragstellerin angemeldet, einen Spannungsgenerator beschreibt, der einen mikroprozessorgesteuerten Gleich-Gleich-Spannungswandler aufweist. Das von diesem Mikroprozessor gelieferte Steuersignal ist ein derartig breitenmoduliertes Impulssignal, daß die Ausgangsspannung des Wandlers mit dem zyklischen Verhältnis des Steuersignals variiert. Allerdings variiert die Ausgangsspannung eines solchen Generators nicht ausreichend fein, um den Kontrast einer Flüssigkristallanzeigeeinheit zu regeln.
  • Dazu beschreibt das japanische Patent Nr. 04058760, am 25.02.1992 veröffentlicht, einen mit einer Ladung verbundenen und von einem Steuersignal gesteuerten Spannungsgenerator, der mindestens einen aktiven Teil und einen passiven Teil enthält, wobei der aktive Teil eine variable Impulsreihe aufweist. Die Impulsreihe im aktiven Teil des Steuersignals wird je nach den Ladungsschwankungen geändert, um eine konstante Spannung an den Ladungsklemmen zu erhalten, ungeachtet der Ladungsschwankungen.
  • Der Kontrast der Flüssigkristallanzeigeelemente variiert mit der Temperatur: Bei sehr niedriger Temperatur neigt das Kristall dazu, opak zu werden, während es bei sehr hoher Temperatur dazu neigt, transparent zu werden. Daher muß die Versorgungsspannung des Bildschirms den Temperaturschwankungen gemäß angepaßt werden, um einen mehr oder weniger konstanten Kontrast zu erhalten.
  • Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit einerseits je nach dem Anwender und andererseits nach dem Wetter vorzuschlagen. Dieses Ziel wird mit einer dem Anspruch 2 dieser Anmeldung entsprechenden Regelungsschaltung erreicht.
  • Die Versorgungsspannung des Bildschirms wird so anhand eines Bezugswertes angepaßt, um vom Anwender vorgenommene Einstellungsänderungen und Temperaturschwankungen zu berücksichtigen.
  • Die folgende Beschreibung wird die Erfindung sowie weitere Details besser verdeutlichen, die hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen als nicht begrenzendes Beispiel gegeben werden und von denen:
  • - Fig. 1 ein Prinzipschema eines Spannungsgenerators nach der Erfindung darstellt,
  • - Fig. 2 ein Durchführungsbeispiel eines Spannungsgenerators nach der Erfindung darstellt,
  • - Fig. 3 ein Steuersignal nach dem alten Stand der Technik darstellt,
  • - Fig. 4 ein Steuersignal nach der Erfindung darstellt, insbesondere dazu bestimmt, den Spannungsgenerator der Fig. 2 zu steuern,
  • - Fig. 5 eine graphische Darstellung der am Ausgang des Spannungsgenerators mit den Steuersignalen nach der Erfindung und nach dem alten Stand der Technik erhaltenen Spannung ist,
  • - Fig. 6 eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit nach der Erfindung darstellt,
  • - Fig. 7 ein synoptisches Programmierungsschema einer programmierbaren, in der Regelungsschaltung der Fig. 6 verwendeten Schaltung ist,
  • - Fig. 8 ein Beispiel einer elektronischen Ausrüstung nach der Erfindung darstellt.
  • Auf Fig. 1 wurde als Beispiel ein Prinzipschema eines Spannungsgenerators 1 nach der Erfindung dargestellt. Er enthält einen Unterbrecher 2, eine Spule 3, eine Diode 4, einen Kondensator 5 und einen Widerstand 6. Der Kondensator 5 und der Widerstand 6 sind parallel zwischen der Masse und dem Ausgang 7 des Generators geschaltet. Der Unterbrecher 2 ist zwischen einem Knoten 8, der eine Bezugsspannung bildet, und einem Knoten 9 geschaltet. Dieser Knoten 9 ist einerseits an den Ausgang 7 des Generators angeschlossen, über die umgekehrt geschaltete Diode 4, und andererseits an eine der Klemmen der Spule 3. Die andere Klemme der Spule 3 ist mit der Masse verbunden. Der Unterbrecher wird von einem Steuersignal PBM gesteuert.
  • Somit ermöglicht, wenn der Unterbrecher 2 offen ist, die an den Klemmen der Spule 3 entnommene Spannung das Laden des Kondensators 5. Und wenn der Unterbrecher 2 geschlossen ist, entlädt sich der Kondensator 5 in den Widerstand 6. Die am Ausgang des Generators erhaltene Spannung variiert demnach mit dem Steuersignal PBM.
  • Auf Fig. 2 wurde ein Durchführungsbeispiel eines solchen Generators dargestellt. In diesem Beispiel wird der Unterbrecher 2 aus einem ersten Transistor PNP 11 gebildet, dessen Emitter mit dem Knoten 8 verbunden ist, und dessen Kollektor mit dem Knoten 9 verbunden ist. Dieser Transistor 11 wird durch einen zweiten Transistor PNP 10 geschützt, dessen Emitter mit dem Knoten 8 verbunden ist, und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 11 verbunden ist. Die Basen der Transistoren 10 und 11 sind außerdem respektive über einen Widerstand 12 und einen Widerstand 13 mit der Masse verbunden. Das Steuersignal PBM wird über einen Kondensator 14 und einen Widerstand 15 der Basis des ersten Transistors 10 zugeführt.
  • Die Widerstände 6, 12, 13 und 15 haben beispielsweise einen respektiven Wert von R&sub6; = 6,2 kΩ, R&sub1;&sub2; = 100 kΩ, R&sub1;&sub3; = 4,7 kΩ und R&sub1;&sub5; = 10 kΩ. Die Kondensatoren 5 und 14 haben respektive eine Kapazität C&sub5; 47 uF und C&sub1;&sub4; = 470 uF. Die Spule 3 hat eine Induktanz L&sub3; = 100 uH. Die Diode 4 ist eine Diode BAT 54, und die Transistoren 10 und 11 sind respektive Transistoren BC 858 und BC 807. Die am Knoten 8 verfügbare Bezugsspannung beträgt 5 V, und die Ausgangsspannung Vout des Spannungsgenerators variiert zwischen 0 und -22 V entsprechend dem zugeführten Steuersignal PBM.
  • Auf Fig. 3 wurde ein Steuersignal PWM nach dem alten Stand der Technik dargestellt. Dieses Signal ist ein breitenmoduliertes Impulssignal. Folglich ist es die Variation des zyklischen Verhältnisses dieses Signals, die den Erhalt der gesuchten Ausgangsspannung Vout ermöglicht: Dieses Steuersignal enthält folglich einen mehr oder weniger langen aktiven Teil (zu N Elementardauern 1/F1), gefolgt von einem zusätzlichen, inaktiven Teil.
  • Auf Fig. 4 wurde ein Steuersignal PBM nach der Erfindung dargestellt. Dieses Signal enthält einen aktiven Teil, der eine variable Reihe N von Frequenzimpulsen F 1 und einen zusätzlichen, inaktiven Teil enthält. Die Reihe der in dem aktiven Teil des Steuersignals nach der Erfindung enthaltenen Impulse bestimmt die Ausgangsspannung Vout des Spannungsgenerators. Somit ist die Modulationsfrequenz dieses Steuersignals PBM ebenfalls bei F2 = 1/[Nmax. (1/F1)], wobei Nmax die Höchstzahl in dem Signal enthaltener Impulse ist.
  • In der folgenden Beschreibung wird das verwendete Signal PBM aus N Impulsen eines zyklischen Verhältnisses 50% in einer Frequenz F1 = 200 kHz gebildet, wobei N von 0 bis 255 variiert, womit die Modulationsfrequenz des Steuersignals gleich F2 = 785 Hz ist.
  • Tabelle I zeigt die am Ausgang des Generators entsprechend der Reihe N für jedes der Steuersignale PBM und PWM erhaltene Spannung Vout. Diese Ergebnisse sind auf Fig. 5 in graphischer Form dargestellt.
  • Man stellt fest, daß die Spannung Vout mit dem Steuersignal PWM nach dem alten Stand der Technik nicht regelmäßig entsprechend N variiert und sehr schnell sättigt. Dieses Steuersignal PWM ermöglicht es insbesondere nicht, eine feine Variation um den Bezugswert der Versorgungsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinheit zu erhalten (dieser Wert variiert je nach dem verwendeten Bildschirm zwischen -16 V und -21 V). Das Steuersignal PBM nach der Erfindung ermöglicht dagegen den Erhalt einer sehr feinen Variation der Versorgungsspannung eines Bildschirms über den gesamten Bereich von -16 V bis -21 V. TABELLE I
  • Auf Fig. 6 wurde eine Regelungsschaltung einer Flüssigkristallanzeigeeinheit 21 dargestellt. Diese Regelungsschaltung enthält einen Wärmefühler 200, einerseits an den Bildschirm 21 und andererseits an einen ersten Eingang 201 eine Prozessors 202 angeschlossen. Der Wärmefühler 200 liefert dem Prozessor 202 eine analoge, für die Temperatur der Bildschirmfläche repräsentative Spannung. Der Prozessor 202 enthält Analog-Digital- Umwandlungsverfahren, die es insbesondere ermöglichen, anhand dieser analogen Spannung eine erste digitale Größe Tº, repräsentativ für die Temperatur des Bildschirms 21, zu liefern.
  • Der Prozessor 202 ist mit einem zweiten Eingang 203 versehen, an dem er eine zweite digitale Größe δN1 erhält, die die Variation des vom Anwender der Ausrüstung mit einer digitalen Regelungstaste 23, auf der Tastatur des Geräts verfügbar, gewählten Größe erhält.
  • So wird die Versorgungsspannung des Bildschirms automatisch verändert, um einen konstanten Kontrast zu erhalten, ungeachtet der Temperaturschwankungen, und sie kann auf Wunsch des Anwenders geändert werden, wenn dieser den Kontrast ändern will.
  • Dafür enthält der Prozessor 202 eine Entsprechungstabelle, die eine Impulsreihe δN2 des Steuersignals PBM gibt, die der digitalen Größe Tº entspricht. Der Prozessor 202 enthält auch Kombinationsverfahren der beiden digitalen Größen δN1 und δN2 (z. B. Addierverfahren), um eine globale Größe δN zu bilden.
  • Tabelle II führt ein Beispiel einer solchen Entsprechungstabelle auf. TABELLE II
  • Der Wert von N, am Ausgang des Prozessors 202 abgegeben, wird einer programmierbaren Schaltung 204 zugeführt. Diese Schaltung liefert das Steuersignal PBM, das einem Spannungsgenerator nach der Erfindung 205 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung Vout dieses Spannungsgenerators bildet die Versorgungsspannung der Flüssigkristallanzeigeeinheit 21.
  • Der Wärmefühler 200 wird z. B. aus einer Spannungsteilerbrücke gebildet, zwischen der Masse und einer Bezugsspannung zu 5 V angeschlossen, die einen Widerstand 206 zu 10 kΩ und einen Widerstand 207 mit negativem Temperaturkoeffizienten CTN 10 kΩ aufweist. Die an der Klemme dieses Widerstands 207 entnommene Spannung ist es, die dem ersten Eingang des Prozessors 202 zugeführt wird.
  • Der Prozessor 202 ist z. B. ein Prozessor HITACHI H8 mit einem Analog- Digital-Wandler. Und die programmierbare Schaltung 204 ist z. B. eine Schaltung FPGA (aus dem Englischen Field Programmable Gate Array), vermarktet unter der Bezeichnung ACT1240XL von der Firma ACTEL.
  • Auf Fig. 7 wurde ein synoptisches Durchführungsschema der Schaltung ACT1240XL dargestellt. Sie umfaßt:
  • - ein Register 300, um mit dem Wert von N geladen zu werden, über 8 Bits,
  • - einen Block mit 8 Gattern "ODER EXKLUSIV" 301, deren ein erster Eingang mit dem Ausgang des Registers 300 verbunden ist,
  • - einen Zähler 8 Bits 302, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Gatters 301 verbunden ist,
  • - eine logische Steuerzelle 303, die am Eingang ein feines Zählersignal CPT erhält, vom Zähler 302 geliefert, und die eine Abgrenzung E des Steuersignals PBM an einen ersten Ausgang liefert, ein Zusatzsignal COMP an einen zweiten Ausgang und ein Ladesignal LOAD des Zählers an einen dritten Ausgang. Das Zusatzsignal COMP wird von einem zweiten Eingang des Gatters 301 geliefert: So ist der in den Zähler 302 geladene Wert gleich N oder nach seinem Zusatz bei 255, je nach dem Zustand des Signals COMP. Das Ladesignal LOAD des Zählers wird an einen zweiten Eingang des Zählers 302 geliefert. Es ermöglicht, wenn dieser aktiv ist, das Laden des vom Gatter 301 im Zähler 302 gelieferten Werts,
  • - ein logisches Gatter "UND" 303, das an einem ersten Eingang das Signal E erhält, geliefert von der Zelle 303, und an einem zweiten Eingang ein Uhrsignal CLK, dessen Frequenz gleich der Impulsfrequenz des Steuersignals ist. Das Steuersignal wird an den Ausgang dieses logischen Gatters 304 geliefert.
  • Diese Schaltung arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn lädt man in das Register 300 den Wert N, der der Impulsreihe entspricht, die man versucht, für das Steuersignal PBM zu erhalten. Der Zähler 302 wird zuerst mit diesem Wert N (das Signal COMP ist in einem inaktiven Zustand) geladen. Der Zähler 302 zählt N Impulse, über die die Steuerzelle 303 ein Abgrenzungssignal E in aktivem Zustand abgibt. Der Ausgang des Gatters 304 ist folglich aktiv und kopiert das Uhrsignal CLK. Wenn der Zähler 302 den Wert N erreicht, wird das Zählungsendsignal CPT aktiv, genau wie das Zusatzsignal COMP, von der Zelle 303 geliefert. Das Abgrenzungssignal E wird inaktiv. Der Wert 255-N wird folglich in den Zähler 302 geladen. Der Zähler 302 zählt folglich 255-N Impulse, während das Abgrenzungssignal inaktiv ist. Der Ausgang des Gatters 304 ist folglich inaktiv, ebenso wie das Steuersignal PBM. Man erhält so ein Signal mit N Impulsen, dessen Modulationsfrequenz gleich F2 = F1/255 ist.
  • Auf Fig. 8 wurde das Beispiel einer elektronischen Ausrüstung 400 nach der Erfindung dargestellt. Diese Ausrüstung ist ein Bildschirmtelefon, das insbesondere eine Flüssigkristallanzeigeeinheit 21 vom Typ STN, eine Tastatur 23 und eine Schaltung für die Regelung des Kontrastes 20 aufweist. Die Tastatur 23 enthält insbesondere eine Taste zur digitalen Regelung des Bildschirmkontrastes.
  • Die digitalen Werte, die in der Beschreibung gegeben werden, wurden mit einer von der Firma SHARP hergestellten Flüssigkristallanzeigeeinheit erhalten. Allerdings ist das Prinzip der Erfindung auf andere Bildschirmtypen übertragbar, unter dem Vorbehalt eventueller Änderungen, wie insbesondere der verwendeten Bauteile und der Merkmale des Steuersignals (Wahl des Höchstwertes der Impulsreihe N, der Modulationsfrequenz des Steuersignals, der Impulsfrequenz ...).

Claims (4)

1. Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit (21) mit einem Spannungsgenerator (1), um als Reaktion auf ein Steuerungssignal (PBM) eine Versorgungsspannung (Vout) an die besagte Anzeigeeinheit zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verfahren zur Erzeugung eines Steuersignals (PBM) enthält, mit mindestens einem aktiven Teil und einem passiven Teil, wobei der besagte aktive Teil eine variable Impulsreihe (N) aufweist, die den Wert der Versorgungsspannung bestimmt.
2. Schaltung für die Regelung des Kontrastes einer Flüssigkristallanzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:
- Verfahren zur Temperaturmessung (200),
- Verfahren (202), um eine erste Korrektur (δN2) zu liefern, die ausgehend von der besagten Temperaturmessung (201) an der Versorgungsspannung vorzunehmen ist,
- Verfahren zur Regelung des Kontrastes durch den Anwender (23), um eine zweite Korrektur (203, δN 1) zu liefern, die ausgehend von der besagten Regelung an der Versorgungsspannung vorzunehmen ist,
- Verfahren (202, 204) zur Erzeugung eines Steuersignals (PBM) ausgehend von den ersten und zweiten Korrekturen.
3. Regelungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahren (202) zum Liefern einer ersten Korrektur eine Entsprechungstabelle enthalten, um eine erste Korrektur (δN2) zu geben, ausgehend von einer für die besagte Temperaturmessung repräsentativen digitalen Größe (Tº).
4. Elektronische Ausrüstung (400) mit einer Flüssigkristallanzeigeeinheit (21) und einer Schaltung für die Regelung des Kontrastes des besagten Bildschirmes nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
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