DE102011007493B4 - Liquid crystal display and method for its control - Google Patents
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Abstract
Flüssigkristallanzeige, mit einer Schaltungsanordnung (2 bis 6) zur Erzeugung von Ansteuersignalen zur Ansteuerung einer Flüssigkristallzelle (9),
wobei die Schaltungsanordnung (2 bis 6) zur Erzeugung von zusätzlichen Signalen (65) mit im Vergleich mit der Amplitude der Ansteuersignale geringerer Amplitude ausgelegt ist, die zeitlich vor oder nach den Ansteuersignalen angeordnet sind und zur Vermeidung eines Anzeigeflackerns dienen, und
die Schaltungsanordnung (2 bis 6) weiterhin dazu ausgelegt ist, die Breite der Ansteuersignale oder den zeitlichen Abstand zwischen den Ansteuersignalen zu ermitteln und mit einem Schwellwert zu vergleichen und bei Überschreiten des Schwellwerts die Einfügung der zusätzlichen Signale (65) in die Abfolge von Ansteuersignalen zu bewirken, wohingegen bei Nichterreichen des Schwellwerts die Einfügung der zusätzlichen Signale (65) unterbleibt.Liquid crystal display, comprising a circuit arrangement (2 to 6) for generating drive signals for driving a liquid crystal cell (9),
the circuit arrangement (2 to 6) being designed to generate additional signals (65) of lesser amplitude as compared with the amplitude of the drive signals arranged before or after the drive signals and serving to prevent display flicker, and
the circuit arrangement (2 to 6) is furthermore designed to determine the width of the drive signals or the time interval between the drive signals and to compare them with a threshold value and, when the threshold value is exceeded, to insert the additional signals (65) into the sequence of drive signals whereas, if the threshold is not reached, the insertion of the additional signals (65) is avoided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeige.The invention relates to a liquid crystal display and a method for driving a liquid crystal display.
Flüssigkristallanzeigen sind seit langem bekannt und können mit Flüssigkristallen unterschiedlicher Arten wie nematischen, cholesterischen oder smektischen Flüssigkristallmaterialien ausgestattet sein. Die einzelnen Pixel (Bildelemente) einer auch als LCD-Anzeige (Liquid Crystal Display) bezeichneten Flüssigkristallanzeige können hierbei über Adressierungspulse angesteuert werden. Diese Adressierungspulse sind bei der Ansteuerung insbesondere von cholesterischen LCDs (Flüssigkristallanzeigen) stark temperaturabhängig, wobei die Pulse umso länger sein sollten, je niedriger die Temperatur ist. Allerdings herrscht innerhalb einer Anzeige typischerweise eine ungleichförmige Temperaturverteilung. Bei Anzeigen mit mehreren LCD-Modulen können diese Module also auf unterschiedlichen Temperaturen liegen. Damit eine Aktualisierung des Bildinhalts bei Anzeigern mit mehreren LCD-Modulen dennoch optisch gleichzeitig durchgeführt werden kann, ist eine Synchronisierung der Adressierungspulse vorteilhaft.Liquid crystal displays have long been known and can be equipped with liquid crystals of various kinds such as nematic, cholesteric or smectic liquid crystal materials. The individual pixels (picture elements) of a liquid crystal display, also referred to as an LCD display (liquid crystal display), can be controlled by addressing pulses. These addressing pulses are strongly temperature-dependent in the control of particular cholesteric LCDs (liquid crystal displays), the pulses should be the longer, the lower the temperature. However, within a display, there is typically a nonuniform temperature distribution. For displays with several LCD modules, these modules can therefore be at different temperatures. So that an update of the image content in displays with several LCD modules can still be performed optically simultaneously, a synchronization of the addressing pulses is advantageous.
Hierbei wurde allerdings als Problem erkannt, dass bei zu langen Wartezeiten während des Bildupdates, das heißt der Einschreibung eines neuen Bildinhalts in die Flüssigkristallanzeige, ein optisch unschönes Flackern der Flüssigkristallanzeige auftreten kann.However, it has been recognized as a problem that too long waiting times during the image update, that is the inscription of a new image content in the liquid crystal display, an optically unattractive flicker of the liquid crystal display may occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flüssigkristallanzeige zu schaffen, die eine zuverlässige Bilddarstellung erlaubt.The invention is based on the object to provide a liquid crystal display, which allows a reliable image display.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features mentioned in
Weiterhin wird mit der Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 10 zum Betreiben (Ansteuern) einer Flüssigkristallanzeige geschaffen, das eine optisch stabile, flackerfreie Anzeige erlaubt.Furthermore, the invention provides a method according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
Durch die Bereitstellung von zusätzlichen Signalen bei Überschreiten eines Schwellwerts, also eines zusätzlichen Pulses, der auch als Impulsfolge bezeichnet werden kann, lässt sich eine stabile, flickerfreie Darstellung des auf der Flüssigkristallanzeige angezeigten Bildinhalts unabhängig von den jeweiligen Temperaturbedingungen und damit auch bei sehr niedrigen Temperaturen erreichen. Der hierbei zusätzlich benötigte Schaltungsaufwand und Steuerungsbedarf ist gering, so dass die Flüssigkristallanzeige kompakt und funktionszuverlässig aufbaubar und betreibbar ist.By providing additional signals when a threshold value, that is to say an additional pulse, which can also be referred to as pulse sequence, can be achieved, a stable, flicker-free display of the image content displayed on the liquid crystal display can be achieved independently of the respective temperature conditions and thus also at very low temperatures , The additionally required circuit complexity and control requirement is low, so that the liquid crystal display is compact and functionally reliable buildable and operable.
Hierdurch kann ein andernfalls während zu langer Wartezeiten während des Bildauffrischens (Bildupdates) auftretendes, optisch unschönes Flackern der Flüssigkristallanzeige verhindert werden. Anstelle einer, oder in eine, Wartezeit wird vorteilhaft der zusätzliche Puls eingefügt, der als Anti Flicker Puls, AFP, bezeichnet werden kann und bei dem einige oder optional alle Bildelemente (Pixel) des Panels (Flüssigkristallanzeige) mit einer sehr niedrigen Spannung adressiert werden. Hierdurch lässt sich ein unerwünschtes Flackern mit geringem Leistungsbedarf verhindern.In this way, an otherwise unpleasant flickering of the liquid crystal display occurring during long waiting times during image refreshing (image update) can be prevented. Instead of, or in, a waiting time, the additional pulse is advantageously inserted, which can be referred to as an anti-flicker pulse, AFP, and in which some or optionally all picture elements (pixels) of the panel (liquid crystal display) are addressed with a very low voltage. This can prevent unwanted flickering with low power consumption.
Die Flüssigkristallanzeige weist hierbei gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Adressierungssignalen zur Ansteuerung einer Flüssigkristallzelle auf, die zur Erzeugung der zusätzlichen Signalen, vorzugsweise in Form von Impulssignalen, ausgelegt ist, die zeitlich vor oder nach den Adressierungssignalen angeordnet sind und zur Vermeidung eines übersprechbedingten Anzeigeflackerns dienen.The liquid crystal display has in this case according to one or more embodiments, a circuit arrangement for generating addressing signals for driving a liquid crystal cell, which is designed to generate the additional signals, preferably in the form of pulse signals, which are arranged before or after the timing of the timing signals and to avoid a serve crosstalk indicator flicker.
Es kann ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Flüssigkristallzelle vorgesehen sein, wobei die Schaltungsanordnung die zeitliche Lage und/oder den zeitlichen Abstand der Adressierungssignale sowie gegebenenfalls die Breite der Adressierungssignale temperaturabhängig festlegt. Damit kann stabile Anzeigequalität erreicht werden.It can be provided a temperature sensor for detecting the temperature of the liquid crystal cell, wherein the circuit arrangement determines the temporal position and / or the time interval of the addressing signals and optionally the width of the addressing signals dependent on temperature. Thus, stable display quality can be achieved.
Die ansteigenden oder abfallenden Flanken der Adressierungssignale können zur Erzielung einer Synchronisation mit anderen Flüssigkristallzellen an eine bestimmte Position, optional an das Ende einer Periode der Adressierungssignale, gelegt sein.The rising or falling edges of the addressing signals may be placed in a particular position, optionally at the end of a period of the addressing signals, for synchronization with other liquid crystal cells.
Die zusätzlichen Signale können zugleich auch Übersprechsignale von Pixeln nicht ausgewählter Zeilen hervorrufen, die zusätzlich zu den durch die Adressierungssignale hervorgerufenen Übersprechsignalen in den Pixeln nicht ausgewählter Zeilen auftreten. Dies trägt gleichfalls zur Verbesserung der Anzeigequalität bei.At the same time, the additional signals can also cause crosstalk signals from pixels of unselected lines, in addition to the crosstalk signals in the pixels of unselected lines caused by the addressing signals occur. This also contributes to the improvement of the display quality.
Wenn die zusätzlichen Signale als bipolare Signale ausgelegt sind, die gleiche Breite und gleiche Amplitude, jedoch umgekehrte Polarität aufweisen, können Potentialaufladungen oder -verschiebungen vermieden werden.If the additional signals are designed as bipolar signals having the same width and the same amplitude but reversed polarity, potential charges or shifts can be avoided.
Optional kann die Flüssigkristallanzeige mit mehreren Flüssigkristallanzeige-Modulen versehen sein, wobei eine Aktualisierung eines Bildinhalts der Flüssigkristallanzeige optisch gleichzeitig durchgeführt werden kann, indem die Adressierungssignale synchronisiert werden.Optionally, the liquid crystal display may be provided with a plurality of liquid crystal display modules, wherein updating of an image content of the liquid crystal display can be performed optically simultaneously by synchronizing the addressing signals.
Die Schaltungsanordnung kann dazu ausgelegt sein, die erfasste Temperatur und/oder die Dauer einer Pause zwischen Adressierungssignalen von Pixeln einer ausgewählten Zeile mit einem oder mehreren Schwellwerten zu vergleichen und bei Überschreiten des Schwellwerts die Einfügung der zusätzlichen Signale zu bewirken, wohingegen bei Nichterreichen des Schwellwerts die Einfügung der zusätzlichen Signale unterbleibt. Damit kann Bildflackern unterdrückt werden und der insgesamt zusätzlich benötigte Signal- und Energieaufwand gering gehalten werden.The circuit arrangement may be designed to compare the detected temperature and / or the duration of a pause between addressing signals of pixels of a selected line with one or more threshold values and to effect the insertion of the additional signals when the threshold value is exceeded, whereas if the threshold value is not reached Insertion of the additional signals is omitted. This image flicker can be suppressed and the total additional required signal and energy costs are kept low.
Zeilen- und Spaltentreiber können zur Erzeugung von Pixelspannungen im Multiplexverfahren vorgesehen sein, wobei die Schaltungsanordnung zur aufeinanderfolgenden Auswahl und Adressierung von Zeilen und/oder Spalten der Flüssigkristallanzeige-Zelle für jedes Bildupdate und zum Beschreiben mit neuen Bilddaten ausgelegt ist.Row and column drivers may be multiplexed to produce pixel voltages, the circuitry being arranged for sequentially selecting and addressing rows and / or columns of the liquid crystal display cell for each image update and writing to new image data.
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 10 wird die Temperatur der Flüssigkristallanzeige erfasst. Adressierungssignale werden hinsichtlich ihrer zeitlichen Lage, Breite und/oder ihres zeitlichen Abstands temperaturabhängig festgelegt, und zusätzliche Signale werden bei Überschreiten eines Schwellwerts in die Abfolge von Adressierungssignalen eingefügt. Hierbei werden die Breite und/oder der zeitliche Abstand zwischen Adressierungssignalen ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen werden und abhängig von dem zeitlichen Abstand zwischen Adressierungssignalen die zusätzlichen Signale eingefügt.In the method of operating a liquid crystal display according to
In den Signalverlauf zur Adressierung einer Zeile oder Spalte aus Pixeln der Flüssigkristallanzeige sind also Adressierungssignale und zusätzliche, zwischen die Adressierungssignale eingefügte Signale mit im Vergleich mit der Amplitude der Adressierungssignale geringerer Amplitude vorhanden.In the signal waveform for addressing a row or column of pixels of the liquid crystal display are thus addressing signals and additional, inserted between the addressing signals present in comparison with the amplitude of the addressing signals of lower amplitude.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens bereitgestellt, das entsprechende Instruktionen zur Ausführung der Verfahrensschritte enthält.According to a further aspect of the invention, a computer program for carrying out the described method is provided, which contains corresponding instructions for carrying out the method steps.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to embodiments with reference to the drawings. Show it:
In
Der Aufbau der Flüssigkristallanzeige
Der in
Die Steuerelektronik
Die Bilddarstellung muss bei jeder Änderung des Anzeigeinhalts aktualisiert werden, wobei die Zeilen und/oder Spalten einer LCD-Matrixzelle, z. B. der Zelle
In
Der Generator
Die Steuerelektronik
Bei cholesterischem Flüssigkristallmaterial (cholesterische LCDs bzw. Ch-LCDs) sind die Ansteuerpulse vorteilhafterweise temperaturabhängig festgelegt, wobei die Pulse umso länger festgelegt werden, je niedriger die Temperatur ist. Die Steuereinheit
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Synchronisation der Ansteuerpulse vorgesehen, insbesondere aber nicht ausschließlich auch für einen Fall, bei dem die Flüssigkristallanzeige mit mehreren LCD-Modulen
In
Wie aus
Damit eine Synchronisierung der Ansteuerpulse erzielt werden kann, wird die zeitliche Dauer der Übergangsschulter
Dies wird unter Bezugnahme auf
In den
Alle bereits beschriebenen oder noch zu beschreibenden Zeilen werden mit Ausnahme der gerade zu beschreibenden Zeile nicht ausgewählt und sehen oder empfangen dabei, beispielsweise auf Grund eines passiven Multiplexbetriebs oder sonstigen Übersprechens, Übersprechpulse geringerer Spannung (VÜS). Dies ist in
Die Übersprechpulse
Problematisch kann dabei allerdings die Tatsache werden, dass zu lange Wartezeiten während des Bildupdates, das heißt des Einschreibens eines neuen Bilds oder des Widerauffrischens eines bereits vorhanden Bilds, zu einem optisch unschönen Flackern der LCD-Anzeige führen können. Es wurde erkannt, dass das Flackern durch die bereits beschriebenen, nicht ausgewählten Zeilen hervorgerufen wird.However, the fact that too long waiting times during the image update, ie the writing of a new image or the refreshing of an already existing image, can lead to an optically unsightly flickering of the LCD display, can be problematic. It has been recognized that the flicker is caused by the unselected lines already described.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann dieses Flackern dadurch verhindert werden, dass statt einer Wartezeit, oder in eine Wartezeit, ein zusätzlicher Impuls eingefügt wird, der als Anti-Flicker-Puls (AFP) bezeichnet werden kann. Dabei werden alle Pixel der Flüssigkristallanzeige mit einer sehr niedrigen Spannung von z. B. 5 bis 50 Prozent, oder 20 bis 40 Prozent, oder etwa 30 Prozent der Ansteuerspannung VADD adressiert.According to the embodiment, this flicker can be prevented by inserting an additional pulse, which may be called an anti-flicker pulse (AFP), instead of a waiting time or waiting time. In this case, all pixels of the liquid crystal display with a very low voltage of z. B. 5 to 50 percent, or 20 to 40 percent, or about 30 percent of the drive voltage V ADD addressed.
In
Die Amplitude VAFP der zusätzlichen Pulse
Dieser zusätzliche Puls
In
Die Zahl und Amplitude der zusätzlichen Pulse, z. B.
Es folgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung anhand weiterer Ausführungsbeispiele:
Die Bilddarstellung einer cholesterischen Flüssigkristallanzeige muss bei jeder Änderung des Anzeigeinhalts aktualisiert werden. Der Aktualisierungsvorgang wird als Bildupdate bezeichnet. Bei einem LC-Display mit Passiv-Matrix-Ansteuerung werden die nötigen Pixelspannungen durch Zeilentreiber
The image representation of a cholesteric liquid crystal display must be updated each time the display content changes. The update process is called an image update. In a passive-matrix drive LC display, the necessary pixel voltages are provided by
Da dauerhafte Gleichspannung den Flüssigkristall schädigt, wird nach jedem Puls ein Gegenpuls gleichen Betrags aber entgegengesetzter Polarität eingefügt. Dadurch fällt im Mittel kein Gleichspannungsanteil an. Puls und Gegenpuls werden nachfolgend als Doppelpuls bezeichnet. Die Doppelpulsdauer inklusive evtl. Pausen vor, zwischen und nach den Einzelpulsen ist die Zeitdauer Δt, die zum Erneuern des Bildinhaltes einer Zeile benötigt wird. (Bei cholesterischen LCDs ist die Länge des Zeitintervalls Δt stark temperaturabhängig, Δt = Δt(T).)Since permanent DC voltage damages the liquid crystal, a counterpulse of equal magnitude but opposite polarity is inserted after each pulse. As a result, no DC component is generated on average. Pulse and counterpulse are referred to below as a double pulse. The double pulse duration including possibly pauses before, between and after the individual pulses is the time duration Δt, which is needed to renew the image content of a line. (For cholesteric LCDs, the length of the time interval Δt is strongly temperature-dependent, Δt = Δt (T).)
Um ein Pixel eines cholesterischen LCDs in einen hellen Zustand zu schalten, muss an ihm für eine definierte Zeit die Spannung VON anliegen. Zum Umschalten des Pixels in einen dunklen Zustand muss am Pixel während dieses Zeitintervalls die Spannung VOFF anliegen.In order to switch a pixel of a cholesteric LCD into a bright state, the voltage V ON must be applied to it for a defined time. To switch the pixel to a dark state, the voltage V OFF must be applied to the pixel during this time interval.
Um dies zu erreichen wird die selektierte Zeile mit der Spannung –VZ,SEL angesteuert, wohingegen die nicht-selektierten Zeilen auf VZ,NONSEL = 0 V gelegt werden.In order to achieve this, the selected row is driven by the voltage -V Z, SEL , whereas the non-selected rows are set to V Z, NONSEL = 0 V.
Soll ein Pixel innerhalb der selektierten Zeile hell geschaltet werden, so wird an die entsprechende Spalte die Spannung VS angelegt. Für den Dunkelzustand wird –VS angelegt. Die resultierende Pixelspannung wird definiert als VSPALTE – VZEILE.If a pixel within the selected line should be switched to bright, the voltage V S is applied to the corresponding column. For the dark state, -V S is applied. The resulting pixel voltage is defined as V COLUMN - V LINE .
VON berechnet sich somit aus VZ,SEL und VS wie folgt
Für VOFF ergibt sich
Wie aus
Bleibt die Spannungsamplitude der Übersprechpulse unter einer gewissen Schwellspannung VÜ,MAX, dann haben sie praktisch keinen Einfluss auf die Pixelhelligkeit der bereits neu beschriebenen Zeilen.If the voltage amplitude of the crosstalk pulses remains below a certain threshold voltage V Ü, MAX , then they have practically no influence on the pixel brightness of the lines which have already been newly described.
Ein cholesterischer LCD-Anzeiger besteht typischerweise aus mehreren LCD-Modulen die abhängig von ihrer Einbauposition und äußeren Einflüssen (z. B. teilweise Abschattung) unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Je höher die Temperatur der LCD-Module ist, desto kürzere Doppelpulse sind nötig und desto schneller ist der Bildaufbau. Um dennoch ein synchrones Bildupdate aller Module im Anzeiger zu gewährleisten, wird üblicherweise bei den Modulen mit höherer Temperatur vor jedem Doppelpuls eine Wartezeit eingefügt. Dadurch werden die wärmeren Module verlangsamt, das Bildupdate dauert bei den wärmeren Modulen genau so lange wie beim kältesten Modul im Anzeiger.
An den Pixeln der nicht-selektierten Zeilen liegen abwechselnd 0 V (während der Wartezeit
Die Anti Flicker Pulse
Der Anti Flicker Puls
In dieser Beschreibung wird der Einsatz von Anti Flicker Pulsen
Die Ansteuerpulse und Anti Flicker Pulse
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung der Flüssigkristallanzeige gemäß den dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispielen. Bei diesen Verfahren werden ein oder mehrere Impulse kleinerer Amplitude in Pausenintervalle eingefügt, insbesondere dann, wenn deren zeitliche Dauer einen bestimmten Schwellwert überschreiten sollte.In the context of the invention is also a corresponding method for driving the liquid crystal display according to the illustrated and illustrated embodiments. In these methods, one or more smaller amplitude pulses are inserted into pause intervals, especially if their duration should exceed a certain threshold.
Alle dargestellten oder beschriebenen Merkmale lassen sich in beliebiger Weise miteinander kombinieren, wodurch jeweils eigenständige weitere Ausführungsbeispiele gebildet sind.All illustrated or described features can be combined in any way with each other, whereby each independent further embodiments are formed.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung bestehen auch in einem Computerprogramm zur Generierung eines Signalverlaufs mit zusätzlichen Pulsen gemäß dem beschriebenen Verfahren, insbesondere bei Ladung des Computerprogramms in einen Prozessor oder einen Mikrocontroller einer Steuereinheit.One or more embodiments of the invention also exist in a computer program for generating a signal waveform with additional pulses according to the described method, in particular when the computer program is loaded into a processor or a microcontroller of a control unit.
Ebenso stellen die in den Zeichnungen dargestellten Signalverläufe an sich jeweils eigenständige Ausführungsbeispiele dar.Likewise, the waveforms shown in the drawings each represent independent embodiments.
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: WINTER, BRANDL, FUERNISS, HUEBNER, ROESS, KAIS, DE Effective date: 20131104 |
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