DE10057696A1 - LC-Display und Verfahren zum Steuern der Hinterleuchtung eines LC-Displays - Google Patents

LC-Display und Verfahren zum Steuern der Hinterleuchtung eines LC-Displays

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Abstract

Ein LC-Display weist eine Lichtquelle (5) zur Hinterleuchtung auf, die Licht nur eines Teils des Spektrums aussendet und die an einer Rückseite (9) einer Flüssigkristallschicht (10) angeordnet ist. Wenigstens ein Sensor (6) ist ebenfalls an der Rückseite (9) angeordnet. Mit dem Sensor (6) wird die Lichtstärke desjenigen Lichtspektrums gemessen, das nicht von der Lichtquelle (5) ausgesendet wird. Die Leistung der Lichtquelle (5) wird in Abhängigkeit von der mit dem Sensor (6) gemessenen Lichtstärke gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein LC-Display mit einer Lichtquelle zur Hinterleuchtung des Displays und ein Verfahren zur Steue­ rung der Hinterleuchtung.
Bei LC-Displays, die eine Hinterleuchtung aufweisen, kann ei­ ne Steuerung der Hinterleuchtung in Abhängigkeit von der Um­ gebungshelligkeit erfolgen. Dies ist insbesondere bei batte­ riebetriebenen oder mit Akku ausgerüsteten portablen Geräten vorteilhaft, da der Energieverbrauch einer Hinterleuchtung sehr hoch ist. Um eine zweckmäßige Steuerung der Hinterleuch­ tung zu ermöglichen, muss ein Lichtsensor, in der Regel eine Fotodiode, möglichst genau die Lichtstärke des auf das Dis­ play fallenden Umgebungslichts messen. Gerade bei kleinen Ge­ räten ist eine günstige Anordnung des Sensors problematisch. Insbesondere muss eine unbeabsichtigte Abschattung, bei­ spielsweise durch die Hände eines Benutzers, vermieden wer­ den.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein LC-Display und ein Verfah­ ren zur Hinterleuchtung eines LC-Displays bereitzustellen, bei denen eine besonders genaue Steuerung der Hinterleuchtung des LC-Displays erfolgen kann.
Dieses Ziel wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentan­ sprüche erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird die Stärke des Umgebungslichts erfasst. In Abhängigkeit von der Stärke des Umgebungslichts wird die Lichtquelle der Hinterleuchtung gesteuert.
Die Stärke des Umgebungslichts kann bestimmt werden, indem selektiv nur das Spektrum des Umgebungslichts gemessen wird.
Alternativ ist es möglich, von der Ansteuerung der Lichtquel­ le auf deren Lichtstärke zu schließen, um den Anteil des Um­ gebungslichts am gesamten gemessenen Licht zu bestimmen. Mit dem berechneten Wert der Lichtstärke der Lichtquelle kann der vom Sensor gemessenen Wert der Lichtstärke korrigiert werden, der von dem Umgebungslicht und der Lichtquelle herrührt. Für die erforderlichen Berechnungen eignen sich übliche Steuer­ einrichtungen beziehungsweise Mikrocontroller.
Durch die Anordnung des Sensors oder der Sensoren an einem Ort, der sich von einem Betrachter des Displays aus hinter den Flüssigkristallschichten befindet, kann exakt der Licht­ einfall aus der Umgebung auf die Flüssigkristallschicht ge­ messen werden. Eine versehentliche Abdeckung des Sensors kann nicht erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Messung der Lichtstärke darauf geachtet, dass das Licht, das von der Hinterleuchtung stammt, nicht berücksichtigt wird. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz eines Fil­ ters vor dem Sensor erreicht werden. Es kann aber auch ein Sensor eingesetzt werden, der selektiv nur einen Teil des Lichtspektrums misst, und zwar denjenigen, der von der Hin­ terleuchtung nicht abgestrahlt wird.
Die Erfindung eignet sich besonders für transmissive LC- Displays, also für Displays, die nur mit Hinterleuchtung zu betreiben sind, und für LC-Displays, die Umgebungslicht re­ flektieren und zusätzlich mit einer Hinterleuchtung ausgerüs­ tet sind (transflektive Displays). Solche transflektive Dis­ plays, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift Elektronik 22/2000 auf Seite 32 vorgestellt sind, benötigen bei Tages­ licht regelmäßig keine Hinterleuchtung. Dabei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob es sich um DSTN-, TN-, STN-, FSTN-, HAN, DAP, OMI oder sonstige LC-Displays handelt.
Weiter Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein transflektives LC-Display mit einem Lichtleiter und einem Reflektor,
Fig. 2 eine Ansicht des Lichtleiters von Fig. I, in der mögliche Sensorpositionen dargestellt sind,
Fig. 3 ein Schnitt durch ein transflektives LC-Display mit einem Lichtkasten als Reflektor und
Fig. 4 eine Ansicht des Lichtkastens von Fig. 3, in der mögliche Sensorpositionen dargestellt sind.
Fig. 1 veranschaulicht ein einfaches transflektives LC- Display, das Tageslicht oder Umgebungslicht reflektiert und zusätzlich mit einer Hinterleuchtung versehen ist. Es weist einen vorderen und einen hinteren Polfilter 1 auf, zwischen denen zwei parallele Glassubstrate 2 angeordnet sind. Eine Flüssigkristallschicht 10 ist zwischen zwei Glassubstraten 2 eingebettet. Die Glassubstrate 2 sind über einen Kleberahmen 3 miteinander verbunden. Der Kleberahmen verhindert das Aus­ treten des Flüssigkristalls.
Am hinteren Polfilter 1 des Displays ist ein Lichtleiter 4 angeordnet. Der Lichtleiter 4 befindet sich also auf einer Rückseite oder auf der Seite 9 des Displays, die dem Betrach­ ter abgewandt ist. In den Lichtleiter 4 wird von einer Licht­ quelle 5 Licht zur Hinterleuchtung des Displays eingekoppelt und genauso wie einfallendes Umgebungslicht in Richtung des Betrachters reflektiert. Zu diesem Zweck ist der Lichtleiter 4 an seiner dem Glassubstrat abgewandten Seite mit einem Re­ flektor 11 versehen. Die Lichtquelle 5 ist parallel zu den Glassubstraten 2 angeordnet und sendet Licht nur auf einem Teil des Spektrums des Umgebungslichts aus. Vorteilhafterwei­ se handelt es sich um eine Lichtquelle, die monochromes Licht bereitstellt.
Ein Sensor 6 ist an einer Seite des Lichtleiters 4 angeord­ net, die senkrecht zu den Glassubstraten 2 ausgerichtet ist. Der dargestellte Sensor ist in einer Achse ausgerichtet, die im wesentlichen mit der Strahlungsachse der Lichtquelle 5 übereinstimmt. Der Sensor ist eine Fotodiode, ein Fototransis­ tor oder ein anderes Lichtmessmittel (CCD).
Zwischen dem Sensor 6 und dem Lichtleiter 4 ist ein Filter 7 angeordnet, der das Farbspektrum herausfiltert, das die Lichtquelle 5 abstrahlt. Es werden daher vom Sensor nur sol­ che Spektralkomponenten gemessen, die von dem einstrahlenden Umgebungslicht, insbesondere dem Sonnenlicht, stammen. Dieses ist schematisch durch einen auf den Lichtleiter treffenden Lichtstrahl dargestellt.
Wenn auf den Filter 7 verzichtet werden soll, kann alternativ von der Ansteuerung der Lichtquelle 5 auf deren Lichtstärke zurückgerechnet werden, um den Anteil des Umgebungslichts am gesamten gemessenen Licht zu bestimmen. Diese Aufgabe kann von der Steuereinrichtung 8 übernommen werden. Die Steuerein­ richtung 8 ist ein Mikrocontroller, der auf die Lichtstärke der Lichtquelle 5 aufgrund deren Leistungsaufnahme oder auf­ grund eines Steuersignals schließt. Die für die Lichtquelle 5 errechnete Lichtstärke wird dann von der gemessenen Gesamt­ lichtstärke subtrahiert.
Der Sensor 6 ist in der Ebene der Lichtquelle angeordnet und daher für einen Betrachter des Displays nicht sichtbar. Eine eigene Gehäuseöffnung für den Sensor und das Verlegen von elektrischen Leitungen zum Sensor entfallen.
Der Sensor 6 ist von einem nicht dargestellten Gehäuse und dem LC-Display nach außen hin vollständig abgedeckt.
Eine Steuereinrichtung 8, bei der es sich um einen Mikrokon­ troller handelt, steuert aufgrund der im Bereich des Licht­ leiters 4 gemessenen Lichtstärke des Umgebungslichts die Leistung der Lichtquelle 5. Bei starkem auf das LC-Display auftreffenden Sonnenlicht ist das reflektierte Umgebungslicht für das Ablesen des Displays ausreichend. Bei abnehmender Stärke des Umgebungslichts erfolgt ein entsprechender Aus­ gleich durch die Lichtquelle 5.
Durch das Dimmen der Lichtquelle 5 entsprechend der Licht­ stärke des auf das LC-Display einfallenden Umgebungslichts wird bei Tageslicht der Energieverbrauch deutlich reduziert. Die Ablesbarkeit bleibt bei allen möglichen Lichtverhältnis­ sen gut.
In Fig. 2 sind günstige Positionen für einen Sensor 6 oder mehrere Sensoren 6 gezeigt. Der Sensor 6 ist jeweils an einer Oberfläche des Lichtleiters 4 angeordnet. Dabei kann der Sen­ sor seitlich an dem Lichtleiter 4 und parallel zur Strah­ lungsachse der Lichtquelle 5 befestigt sein. Eine Positionie­ rung des oder der Sensoren 6 im direkten Strahlengang des Um­ gebungslicht ist ebenfalls dargestellt. Die Lichtquelle 5 be­ steht aus einer Vielzahl von Leuchtdioden (LED).
Fig. 3 veranschaulicht einen zentral auf einem Reflektor 11 angeordneten Sensor 6, der mit einem Farb- oder Spektralfil­ ter 7 ausgestattet ist. Der Reflektor 11 ist ein Lichtkasten, der dazu dient, das von der Lichtquelle 5 stammende Licht möglichst gleichmäßig auf die Fläche des Displays zu vertei­ len. Die Lichtquelle 5, bei der es sich um eine Vielzahl von LED handelt, und der Sensor sind senkrecht zu den Glassub­ straten 2 orientiert.
Die Anordnung der aus einer Vielzahl von Leuchtdioden beste­ henden Lichtquelle 5 und des Sensors 6 am Reflektor 11 ist in Fig. 4 besonders deutlicher dargestellt.

Claims (12)

1. LC-Display, das aufweist:
wenigstens eine Flüssigkristallschicht (10),
eine Lichtquelle (5) zur Hinterleuchtung des LC-Displays, die an einer Seite (9) der wenigstens einen Flüssigkris­ tallschicht (2) angeordnet ist, die einem Betrachter abge­ wandt ist,
wenigstens einen Sensor (6) zur Messung der Lichtstärke, der an der Seite der wenigstens einen Flüssigkristall­ schicht (10) angeordnet ist, die dem Betrachter abgewandt ist,
eine Steuereinrichtung (8), die die Leistung der Lichtquel­ le (5) in Abhängigkeit von der Lichtstärke des Umgebungs­ lichts steuert.
2. LC-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (5) nur einen Teil des Spektrums aussendet, und dass der Sensor (6) dasjenige Lichtspektrum misst, das nicht von der Lichtquelle (5) ausgesendet wird.
3. LC-Display nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeich­ net durch ein Filter (7) für den wenigstens einen Sensor (6), der das Lichtspektrum herausfiltert, das von der Lichtquelle (5) ausgesendet wird.
4. LC-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) die vom Sensor (6) gemessene Licht­ stärke mit einem Wert korrigiert, der aus der Ansteuerung der Lichtquelle ermittelt wird.
5. LC-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das LC-Display ein transflektives Display ist.
6. LC-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das LC-Display ein transmissives Display ist.
7. LC-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor(6) an einer Oberfläche eines Lichtleiters (4) angeordnet ist.
8. LC-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (6) an einer Oberfläche eines Reflektors (11) angeordnet ist.
9. LC-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (6) parallel zur Lichtquelle (5) angeordnet ist.
10. Verfahren zum Steuern der Hinterleuchtung eines LC- Displays mit wenigstens einer Flüssigkristallschicht (2), mit den Schritten:
  • 1. es wird die Lichtstärke des Umgebungslichts auf der Seite (9) des LC-Displays ermittelt, auf der eine Lichtquelle (5) zur Hinterleuchtung des Displays angeordnet ist,
    • - in Abhängigkeit von der Lichtstärke des Umgebungslichts wird die Leistung der Lichtquelle (5) gesteuert.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Sensor (6) selektiv nur einen Teil des Lichtspektrums misst, der nicht von der Lichtquelle (5) abge­ strahlte Licht wird, um die Stärke des Umgebungslichts zu er­ mitteln.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Umgebungslichts berechnet wird, indem die Lichtstärke der Lichtquelle (5) von einer gemessenen Gesamt­ lichtstärke subtrahiert wird.
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