DE19638635A1

DE19638635A1 - Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE19638635A1
Application number: DE19638635A
Authority: DE
Inventors: Sun-Jung Choi
Original assignee: Samsung Display Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1997-04-03
Also published as: US5917471A; KR970017143A; CN1107237C; CN1164038A; GB2305802B; GB9619992D0; JP3889837B2; TW305983B; FR2739479A1; GB2305802A; FR2739479B1; JPH09127907A; KR0155890B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen einer Vielzahl von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung, mit dem alle Graustufen ohne Sättigungsbereich der Grauwerte angezeigt werden können, und ein hohes Spannungsansprech vermögen, eine Abnahme in der Treiberspannung und eine star ke Verringerung des Maßes an Änderung in der Amplitude der Treiberspannung zwischen Teilbildern erreicht werden können.

Im allgemeinen wird eine Flüssigkristallanzeige, ein Plasmaanzeigefeld oder eine elektrolumineszente Anzeige als Bildanzeigevorrichtung verwandt. Das herkömmliche Verfahren zum Anzeigen der Graustufen an derartigen Bildanzeigevor richtungen ist das folgende:
Eine matrixartig aufgebaute Flüssigkristallanzeigevor richtung, die in weitem Umfang gegenwärtig als Bildanzeige vorrichtung verwandt wird, enthält im wesentlichen Abtast elektroden zum Ansteuern von Abtastleitungen und Datenelek troden zum Steuern der Anzeige von Daten an jeweiligen Bild punkten, wenn die entsprechenden Abtastleitungen angewählt sind. Ein Spannungsmittlungsverfahren, das ein serielles Leitungstreiberverfahren mittels einer Multiplextechnik verwendet und in Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung darge stellt ist, dient als Standardverfahren zum Betreiben einer derartigen einfachen matrixartig ausgebildeten Flüssigkri stallanzeigevorrichtung. Fig. 1 zeigt die Wellenformen der Treibersignale, die an den Abtastelektroden und den Daten elektroden liegen, wenn eine einfache matrixartig ausgebil dete Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit 2×6 Bildpunkten leitungsseriell mit einem Spannungsmittlungsverfahren be trieben wird, sowie die Wellenform der Signale, die nach Maßgabe der Treibersignale für die Abtastelektroden und die Datenelektroden an den Bildpunkten liegen. Beim leitungsse riellen Treiberverfahren werden Impulse einer Spannung Vs (ein Signal zum Treiben der Abtastelektroden) der Reihe nach an die Abtastelektroden (Zeilennummern 1, 2, 3, 4, 5 und 6) gelegt, wie es in Fig. 1(a) dargestellt ist, und werden Impulse der Spannungen +Vd und -Vd (ein Signal zum Treiben der Datenelektroden) an die Datenelektroden (Spaltennummern 1 und 2) gelegt, wie es in Fig. 1(b) dargestellt ist. Wie es in Fig. 1(d) dargestellt ist, wird die Vorrichtung daher nach Maßgabe von Bildpunktsignalen betrieben, die durch die gemittelte Spannung der Spannungen Vs und Vd gebildet wer den, wie es in Fig. 1(c) dargestellt ist. Dieses Verfahren kann ohne Kontrastverlust eines Bildes jedoch nur dann ver wandt werden, wenn die Ansprechgeschwindigkeit des Flüssig kristalls niedrig ist, wobei jedoch üblicherweise die An sprechzeit einer Flüssigkristalleinrichtung bei etwa 400 ms liegt.

Es wird daher ein Mehrleitungsabtastverfahren oder ein Aktivadressierungsverfahren dann angewandt, wenn eine hohe Ansprechgeschwindigkeit benötigt wird, die der Bewegungs geschwindigkeit der Maus eines Computers und der Geschwin digkeit der Anzeige eines sich bewegenden Bildes entspricht.

Fig. 2 der zugehörigen Zeichnung zeigt die Signale, die an den Abtastelektroden und den Datenelektroden liegen, wenn eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Verwendung des Mehrleitungsabtastverfahrens oder des Aktivadressierungsver fahrens betrieben wird. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist das Mehrleitungsabtastverfahren ein Verfahren, bei dem mehrere Abtastelektroden (F1-F5, wobei angenommen wird, daß diese fünf Abtastelektroden aus zehn oder mehr Elektroden ausgewählt sind) gleichzeitig ausgewählt werden und zum Zeitpunkt t angesteuert werden, während das Aktivadressie rungsverfahren ein Verfahren ist, bei dem alle Abtastelek troden (F1-F5, wobei angenommen ist, daß es nur fünf Abtast elektroden gibt und alle angewählt werden) gleichzeitig gewählt werden und zum Zeitpunkt t angesteuert werden. Zu diesem Zeitpunkt liegt ein Signal zum Ansteuern der Daten elektroden, das als G1 (t) = - cF1 (t) + cF2 (t) - cF3 (t) + cF4 (t) + cF5 (t) dargestellt ist (c ist eine beliebige Konstante), an der Datenelektrode G1, wodurch zwei Bildpunk te aktiviert werden. Bei einer Flüssigkristallanzeigevor richtung mit hoher Ansprechgeschwindigkeit können mehrere Abtastelektroden gleichzeitig angesteuert werden, indem das Tastverhältnis der Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhöht wird. Es werden jedoch viele Datenspannungspegel benötigt und es sind weiterhin ein Speicher, der die Bilddaten ent hält, und eine Operations- oder Betriebsschaltung bei dieser Arbeitsweise erforderlich.

Um die Graustufen mit dem Spannungsmittlungsverfahren anzuzeigen, das das leitungsserielle Treiberverfahren oder das Mehrleitungstreiberverfahren (oder das Aktivadressie rungsverfahren) verwendet, gibt es ein Bildfrequenzmodula tionsverfahren, ein Amplitudenmodulationsverfahren, ein Bereichsteilungsverfahren, ein Spannungs- und Bildfrequenz modulationsverfahren, ein Spannungsamplitudenmodulationsver fahren und ein Fehlerdiffusionsverfahren.

1. Bildfrequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Dieses Verfahren wird am häufigsten bei einfachen Ma trix-Flüssigkristallanzeigen verwandt, bei denen mehrere Teilbilder als eine Anzeigeeinheit des zu betreibenden Bild schirms festgelegt sind. Wenn dieses Verfahren verwandt wird, werden die Graustufen nach Maßgabe der Anzahl der Teilbilder angezeigt, die unter einer Vielzahl von Teilbil dern aktiviert werden. Dieses Verfahren dient als Standard zum Anzeigen von Graustufen, da der Ansteueraufwand am ge ringsten ist, was darauf beruht, daß die Signale zum Treiben der Abtastelektroden und zum Treiben der Datenelektroden alle Binärwerte haben, die nur den An- und den Aus-Zustand des Flüssigkristalls steuern können. Dieses Verfahren ist jedoch mit einer großen Schwierigkeit bei der Realisierung der Anzeigegeschwindigkeit verbunden, die zum Anzeigen eines sich bewegenden Bildes benötigt wird. Das heißt, daß die Anzeigefrequenz eines Bildschirmes mit zunehmender Anzahl von angezeigten Graustufen abnimmt. Darüber hinaus wird aufgrund der niedrigen Bildschirmanzeigefrequenz ein Flim mern erzeugt, was die Bildqualität beeinträchtigt.

Fig. 3 der zugehörigen Zeichnung zeigt das Bildfre quenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von acht Graustufen unter Verwendung von sieben Teilbildern. Dabei sind die Im pulsbreiten und die Spannungssignale zum Treiben der Abtast elektroden mit t(s) und Vs jeweils dargestellt. Vns ist eine Bezugsspannung und die Spannungssignale zum Treiben der Datenelektroden sind aus +Vd und -Vd zusammengesetzt. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird ein Verfahren zum Erhöhen der Frequenz der Anzeige des zweiten und des siebten Grau wertes durch Erhöhung der Anzahl der Teilbilder angewandt, da die Frequenzen des Biidschirmes (die Signale, die die Datenelektroden treiben) drastisch beim zweiten und beim siebten Grauwert geringer sind. Tatsächlich sind die Signa le, die die Datenelektroden treiben nur dann wirksam, wenn die Signale, die die Abtastelektroden treiben "an" sind, obwohl die Frequenzen der Signale, die die Datenelektroden treiben, beim zweiten bis siebten Grauwert gleich sind (mit einem Phasenunterschied von 180°), wie es in Fig. 3 darge stellt ist. Die Frequenzen der Signale, die die Datenelek troden zum Anzeigen des zweiten und des siebten Grauwertes treiben, sind daher am niedrigsten.

1. Amplitudenmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Das Amplitudenmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen, das in Fig. 4 der zugehörigen Zeichnung darge stellt ist, hat den Vorteil, daß das Signal, das die Daten elektroden Y treibt, und das Signal, das die Abtastelektro den X treibt und eine Impulsbreite d hat, beide aus nur zwei Spannungspegeln zusammengesetzt sind. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, daß die Treiberfrequenzen zuneh men, wenn die Impulsbreite f des Datenelektrodentreibersig nals nach Maßgabe der gewünschten Anzahl von Graustufen, die zu realisieren sind, unterteilt wird, und daß die Flüssig kristallanzeigevorrichtung auf die schnellen, die Datenelek troden treibenden Signale nicht ansprechen kann, was die Anzahl von Graustufen begrenzt, die angezeigt werden kann.

3. Bereichsteilungsverfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Das Bereichsteilungsverfahren zum Anzeigen von Graustu fen wird nur in speziellen Fällen angewandt, da ein Problem der Verminderung der Auflösung besteht, d. h. die Anzahl der integrierten Treiberschaltungen und der Abtastleitungen des Bildschirmes zunimmt.

4. Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Das Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen, das in Fig. 5 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, ist ein Verfahren der Zuordnung von Teilbildern zu jeweiligen Datenbit und der Steuerung der Amplituden der Treiberspannungen unter Berücksichtigung der Gewichtswerte der jeweiligen Bit. Beim Spannungs- und Bild frequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von 16 Graustufen gemäß Fig. 5 beträgt das Verhältnis der Amplitude der Trei berspannung Vs zu dem der Treiberspannung Vd 2√2 : 2 :√ 2 : 1 in den jeweiligen Bildern, wenn das Datensystem das Verhältnis 8 : 4 : 2 : 1 hat. Der Unterschied in den Treiberspannungen zwi schen jeweilige Teilbildern ist nämlich groß und die Am plituden der Treiberspannungen nehmen zu. Wenn bei diesem Verfahren eine Flüssigkristallanzeige durch das Datensignal des höchstwertigen Bits unter der Bedingung eines Tastver hältnisses 1/240 und Vth gleich 2.0V betrieben wird, dann wird die Amplitude des Treibersignals Vs für die Abtastelek troden gleich 35.4 V. Beim Bildfrequenzmodulationsverfahren wird die Amplitude des Treibersignals Vs für die Abtastelek troden gleich etwa 22,65 V für den gleichen Fall und die gleichen Bedingungen wie oben angegeben. Das zeigt eine Zunahme von Vs auf das etwa 1,56-fache verglichen mit dem Bildfrequenzmodulationsverfahren. Da der Amplitudenunter schied der Treiberspannungspegel und der Teilbilder mit zunehmender Anzahl von Graustufen größer wird, sollte die Anzahl der angezeigten Graustufen begrenzt werden. Dieses Verfahren wird jedoch dennoch als in der Zukunft praktisch verwendbar aufgrund des Vorteils angesehen, daß es möglich ist, die Anzahl der elektrischen Treiberpotentiale für die Datenelektroden so gering wie möglich zu halten und die Anzahl der Teilbilder trotz des großen Unterschiedes in den Amplituden der Treiberspannungen zwischen den jeweiligen Teilbildern stark zu verringern.

5. Spannungsamplitudenmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Das Spannungsamplitudenmodulationsverfahren zum Anzei gen von Graustufen wurde in Betracht gezogen, da es dazu benutzt werden kann, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit hoher Ansprechgeschwindigkeit zu verwirklichen, wenn gleichzeitig ein Verfahren zum gleichzeitigen Wählen einer Vielzahl von Elektroden (Aktivadressenverfahren) entwickelt wird. Das Impulshöhenmodulationsverfahren, das in Fig. 6 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, ist ein repräsentati ves Beispiel dieser Anwendungsart. Die Impulse der Signale, die die Datenelektroden Y treiben und deren Höhen in den jeweiligen Hälften (dt/2) der gewählten Impulsbreiten dt der Signale, die die Abtastelektroden X treiben, verschieden sind, liegen an den Datenelektroden. Bei diesem Verfahren nimmt der Aufwand für die integrierten Treiberschaltungen drastisch zu, da zahllose elektrische Potentiale zum Treiben der Datenelektroden benötigt werden. Es sind wesentliche Verbesserungen erforderlich, z. B. hinsichtlich der Beschrän kungen der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit für den Fall, daß integrierte Schaltungen des analogen Typs verwandt wer den.

6. Fehlerdiffusionsverfahren zum Anzeigen von Graustu fen.

Das Fehlerdiffusionsverfahren zum Anzeigen von Graustu fen ist ein Verfahren, bei dem die Graustufen dadurch ange zeigt werden, daß eine Raummodulation unter Verwendung einer Bildverarbeitungstechnik durchgeführt wird. Dieses Verfahren wurde in Betracht gezogen, da es es erlaubt, eine ausrei chende Menge an Graustufen anzuzeigen, ohne den Aufwand zum Betreiben der Bildanzeigevorrichtung zu erhöhen.

Das Raummodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustu fen, das das Fehlerdiffusionsverfahren verwendet, wird durch ein Fehlerdiffusionssystem ausgeführt, das in Fig. 7 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist. In diesem System wird ein effektiver Wert u_m,n der dadurch erhalten wird, daß der Fehlerwert e′_m,n, der an den vorhergehenden Bildpunkten er zeugt wurde, von den ursprünglichen Bilddaten x_m,n, die als angezeigt angesehen werden, abgezogen wird, zu einem Quanti sierungswert b_m,n approximiert, der als Bildschirmanzeigedaten verwandt wird, und wird der Unterschied zwischen dem effek tiven Wert u_m,n und dem Quantisierungswert b_m,n als neuer Feh lerwert e_m,n festgelegt, der in benachbarte Bildpunkte in einem bestimmtem Verhältnis nach dem Fehlerdiffusionsver fahren zu diffundieren ist. Diese Arbeitsvorgänge werden der Reihe nach gemäß Abtastrichtung ausgeführt, wodurch die gewünschten Grauwerte angezeigt werden. Q (*) bezeichnet einen Quantisierer und h_m,n bezeichnet ein Tiefpaßfilter. Die jeweiligen Werte des Fehlerdiffusionssystems sind durch die folgenden Gleichungen gegeben:

1.) u_m,n=x_m,n
2.) b_m,n=Q (u_m,n) (quantisiert)
3.) e_m,n=b_m,n-U_m,n
4.) e′_m,n=h_m,n (e_m,n) (Tiefpaßfilterung)

Der Floyd und Steinberg Algorithmus wird am häufigsten bei Verfahren zum Diffundieren der Fehlerwerte, die bei die sen Systemen erzeugt werden, zu den Umfangsbildpunkten ver wandt, obwohl auch der Jarvis Algorithmus, der Judice und Ninke Algorithmus und der Stucki Algorithmus im weiten Um fang dazu benutzt werden. Es wurden darüber hinaus weitere Algorithmen entwickelt und je nach den Anwendungszwecken eingesetzt.

Beim Floyd und Steinberg Algorithmus erfolgt gemäß Fig. 8 der zugehörigen Zeichnung die Fehlerdiffusion für den zu diffundierenden Fehler mit 7/16 (eA), 1/16 (eB), 5/16 (eC) und 3/16 (eD) jeweils für die Umfangsbildpunkte A, B, C, und D am Bildpunkt P. Zu diesem Zeitpunkt unterliegen die Bild daten einer Fehlerdiffusionsverarbeitung in der im Algorith mus von Fig. 12 dargestellten Abfolge. Es werden nämlich Bilddaten mit N Bit eingegeben und die niedrigerwertigen n Bit (n ist eine ganze Zahl, d. h. 1, 2, 3, und so weiter) unter den N Bit durchlaufen eine Fehlerdiffusionsverarbei tung, während die Bilddaten mit N-n Bit als Bild angezeigt werden.

Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Problem verbunden, daß ein Sättigungsbereich an dem wichtigsten Grauwert be steht, wie es in Fig. 9 dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt die wesentlichen Grauanzeigezustände nach Maßgabe der Grauwertanzeigemöglichkeiten einer Anzeigevor richtung im Fall der Anzeige von 8 Bit Daten unter Verwen dung des Fehlerdiffusionsverfahrens. Mit a ist ein wesentli cher Grauwertanzeigezustand im Fall einer Flüssigkristall anzeige mit zwei Grauwerten bezeichnet, bei dem die Grauwer te, die 128 überschreiten (die Hälfte der maximalen Grau wertanzeigezahl von 8 Bit Daten, 2⁸= 256) gesättigt werden, wodurch es unmöglich ist, die Grauwerte zu erkennen oder zu unterscheiden. Die Linien b, c und d zeigen Grauanzeigezu stände für den Fall von Flüssigkristallanzeigen mit 4, 8 und 16 Grauwerten jeweils. Mit e sind die 256 Graustufen be zeichnet, was die Grenze der Anzeige bei 8 Bit Daten ist.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung geschaffen wer den, mit dem es möglich ist, die Treiberspannung stark zu verringern, den Unterschied in den Amplituden der Treiber spannungen stark herabzusetzen und die Beeinträchtigung der Bildqualität aufgrund der Raummodulation durch ein teilwei ses Anwenden eines Fehlerdiffusionsverfahrens nur auf einen Grauwert mit einer extrem niedrigen Erzeugungsfrequenz so gering wie möglich zu halten.

Dazu umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung die Schritte der Bestimmung eines Fehlerdiffusionsverarbeitungswertes der eingegebenen Bilddaten mit N Bit in Form n Bit, wobei n kleiner als N ist, der Umwandlung der Bilddaten mit N Bit in einen optimalen Datencode mit M Bit, wobei M größer oder gleich N ist, der aus einem Bilddatencode mit M-n Bit, der so gewählt ist, daß ein erster Standard zum Wählen des Codes erfüllt ist, bei dem der maximale Wert der Daten der oberen M-n Bit, die durch das Optimalcodesystem angezeigt werden, gleich oder größer als der maximale Wert der Bilddaten sein sollte, die nach Maßgabe des Binärcodessystems angezeigt werden, und ein zweiter Standard zum Wählen des Codes er füllt wird, bei dem unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehlerdiffusionsverfahren erzeugt werden, die Anzahl der benachbarten Grauwerte am kleinsten sein sollte, und aus einem zusätzlichen Code mit n Bit für die Raummodulation zusammengesetzt ist, der Fehlerdiffusionsverarbeitung von n Bit des Fehlerdiffusionsverarbeitungswerts unter den Bild daten, die in die optimaler M Bit umgewandelt wurden, und der Anzeige des Bilddatencodes aus M-n Bit als Bild, wobei die n Bit eine Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlaufen.

Der Schritt der Umwandlung der Bilddaten in den optima len Datencode mit M Bit erfolgt vorzugsweise so, daß ein dritter Standard zum Wählen des Codes, bei dem das optimale Codesystem den Unterschied der Gewichtswert der Datenwerte zwischen dem höchstwertigen Bit und dem niedrigstwertigen Bit so gering wie möglich halten sollte, und ein vierter Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem das optimale Codesystem den Unterschied der Gewichtswerte zwi schen den jeweiligen Datenbit so gering wie möglich hält, und zwar dann, wenn mehr als zwei Codesysteme vorhanden sind, die gleichzeitig den ersten und den zweiten Standard zum Wählen des Codes erfüllen.

Beim Anzeigen des Bildes werden die Graustufen des Bilddatencodes aus M-n Bit vorzugsweise unter Verwendung des Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens oder des Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens angezeigt.

Durch die Erfindung wird ein weiteres Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung geschaffen, welches die Schritte der Bestimmung eines Feh lerdiffusionsverarbeitungswertes der eingegebenen Bilddaten mit N Bit in Form von n Bit, wobei n kleiner als N ist, der Umwandlung der Bilddaten mit N Bit in einen optimalen Daten code mit M Bit, wobei M größer oder gleich N ist, der aus einem Bilddatencode mit M-n Bit, der so gewählt ist, daß er den dritten Standard zum Wählen des Codes erfüllt, bei dem das optimale Codesystem den Unterschied der Gewichtswerte der Datenwerte zwischen dem höchstwertigen Bit und dem nied rigstwertigen Bit so gering wie möglich hält, und den vier ten Standard zum Wählen des Codes erfüllt, bei dem das opti male Codesystem den Unterschied der Gewichtswerte zwischen den jeweiligen Datenbit so gering wie möglich hält, und einem zusätzlichen Code mit n Bit für eine Raummodulation besteht, der Fehlerdiffusionsverarbeitung von n Bit des Fehlerdiffusionsverarbeitungswerts unter den Bilddaten, die in die optimalen M Bit umgewandelt wurden, und der Anzeige des Bilddatencodes mit M-n Bit als Bild umfaßt, wobei die n Bit die Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlaufen.

Der Schritt der Umwandlung der Bilddaten mit N Bit in den optimalen Datencode mit M Bit erfolgt so, daß der erste Standard zum Wählen des Codes, bei dem der maximale Wert der durch das Optimalcodessystem angezeigten Daten gleich dem maximalen Wert der nach Mäßgabe des Binärcodessystems ange zeigten Bilddaten ist, und der zweiten Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehlerdiffusionsverfahren erzeugt werden, die Anzahl der benachbarten Grauwerte am kleinsten ist, und zwar dann, wenn mehr als zwei Codessysteme vorhanden sind, die gleichzeitig den dritten und den vierten Standard zum Wählen des Codes erfüllen.

Die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit werden beim Anzeigen des Bildes vorzugsweise unter Anwendung des Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens oder des Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens angezeigt.

Im folgende werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Wellenformendiagramme von Signalen zum Treiben der Abtastelektroden und Datenelektroden mit einem matrix leitungsseriellen Treiberverfahren mittels einer herkömmli chen Spannungsmittlung und von Signalen, die an den Bild punkten zum Ansteuern der Abtastelektroden liegen, und eine Matrixanordnung der Bildpunkte,

Fig. 2 in einem Diagramm ein Verfahren zum Ansteuern von Abtast- und Datenelektroden mit dem herkömmlichen Aktiv adressentreiberverfahren,

Fig. 3 das Wellenformendiagramm der Signale zum Ansteu ern der Abtastelektroden und zum Ansteuern der Datenelek troden nach dem herkömmlichen Bildfrequenzmodulationsver fahren zum Anzeigen von acht Graustufen,

Fig. 4 ein Wellenformendiagramm der Signale zum Ansteu ern der Abtastelektroden und der Datenelektroden nach dem herkömmlichen Amplitudenmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen,

Fig. 5 ein Wellenformendiagramm der Signale zum Ansteu ern der Abtastelektroden und der Datenelektroden nach dem herkömmlichen Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfah ren zum Anzeigen von Graustufen,

Fig. 6 ein Wellenformendiagramm der Signale zum Ansteu ern der Abtastelektroden und der Datenelektroden nach dem herkömmlichen Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens zum Anzeigen von Graustufen,

Fig. 7 das Blockschaltbild eines Fehlerdiffusionssy stems,

Fig. 8 in einem Diagramm ein Beispiel eines Fehlerdif fusionsverfahrens,

Fig. 9 in einer graphischen Darstellung die Anzahl der Graustufen bei einer Hardware und deren Fähigkeit Graustufen in einem Datenverarbeitungssystem anzuzeigen,

Fig. 10 in einem Diagramm ein Verfahren zum Anzeigen von 16 Graustufen unter Verwendung eines Optimalcodessystems mit drei Bit,

Fig. 11 in einem Diagramm ein Verfahren zum Anzeigen von 16 Graustufen unter Verwendung eines Optimalcodessystems mit vier Bit,

Fig. 12 in einem Flußdiagramm einen Bilddatenverarbei tungsalgorithmus nach Maßgabe eines herkömmlichen Fehlerdif fusionsverfahrens,

Fig. 13 in einem Flußdiagramm einen Bilddatenverarbei tungsalgorithmus eines Fehlerdiffusionsverfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 14 in einem Wellenformendiagramm ein Beispiel der Signale zum Ansteuern der Abtastelektroden und der Daten elektroden nach dem Verfahren zum Anzeigen von Graustufen gemäß der Erfindung und

Fig. 15 in einem Blockschaltbild eine Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Anzeigen von Graustufen.

Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bildanzeigevorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anhand der Fig. 10, 11, 13, 14 und 15 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Anzeigen von Graustufen, bei dem der binäre Datencode her kömmlicher Bilddaten in einen Optimalcode unter Berücksich tigung der Umstände des Anzeigesystems, z. B. der Charakteri stik einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, der Anzahl der Teilbilder zum Anzeigen der Graustufen und der Treiberspan nungverhältnisse umgewandelt wird, indem eine Raummodul ationstechnik wie beispielsweise ein Fehlerdiffusionsverfah ren verwandt wird. Nachdem nämlich die Grauwerte, deren Häufigkeit unter den umgewandelten Codewerten gering ist, teilweise fehlerdiffundiert sind, werden diese fehlerdiffun dierten Grauwerte und andere umgewandelte Codewerte nach einem Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahren als Graustufen angezeigt.

Ein Standard zum Wählen von Bilddaten für die Codeum wandlung ist der folgende:

1. Der Maximalwert der durch das Optimalcodesystem angezeigten Daten sollte gleich oder größer als der Maximal wert der Bilddaten sein, die nach Maßgabe des herkömmlichen Binärcodesystem angezeigt werden.
2. Unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehler diffusionsverfahren erzeugt werden, sollte die Anzahl der benachbarten Grauwerte am kleinsten sein.
Wenn zwei oder mehrere Codesysteme vorhanden sind, die den ersten und den zweiten Standard zum Wählen eines Codes erfüllen, dann sollte das Optimalcodesystem nach Maßgabe der folgenden Auswahlstandards bestimmt werden.
3. Das Codesystem sollte den Unterschied in den Gewichtswerten zwischen den Datenwerten des höchstwertigen Bits und des niedrigstwertigen Bits so gering wie möglich halten.
4. Das Codesystem sollte den Unterschied in den Ge wichtswerten zwischen den jeweiligen Datenbit so gering wie möglich halten.

Unter den oben angegebenen vier Standards zum Wählen eines Codes dient der erste Standard dazu, das Problem zu beseitigen, daß ein Sättigungsbereich in den Grauwerten aufgrund der Anwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens er zeugt wird, und dient der zweite Standard dazu, eine genaue Anzeige der Graustufen sicherzustellen und die Beeinträch tigung der Bildqualität so gering wie möglich zu halten, was im einzelnen bei dem folgenden Codessystem mit 16 Graustufen beschrieben wird. Der dritte und der vierte Standard dienen dazu, die Charakteristiken der Treiberspannung zu verbes sern.

Die folgenden Codesysteme mit drei Bit und vier Bit dienen als Beispiele zum Unwandeln eines Codesystems zur Anzeige von 16 Graustufen. Ein herkömmliches Binärcodesystem zum Anzeigen von 16 Graustufen besteht aus vier Bit 8 : 4 : 2 : 1. In dem Fall, in dem nur das niedrigstwertige Bit eine Feh lerdiffusionsverarbeitung im Binärcodesystem durchläuft und die Bilddaten zum Anzeigen der 16 Graustufen in dieser Weise gebildet werden, bleibt nur der Datencode mit drei Bit 8 : 4 : 2. In diesem Fall wird der Bereich über dem Graustufen wert 14 zum Sättigungsbereich.

3 Bit Codesystem

Das Optimalcodesystem zum Anzeigen von 16 Graustufen unter Verwendung eines 3 Bit Codesystems wird über die fol genden Arbeitsabläufe gewählt. Wenn zunächst 3 Bit Daten codes, die den oben genannten ersten Auswahlstandard erfül len und keine Überlappung der Graustufenwerte unter den Datenwerten zum Anzeigen der 16 Graustufen erzeugen, gebil det werden, dann ergeben sich die folgenden 12 Codesysteme:
(MSB, LSB+1, LSB)=(12, 2, 1), (11, 3, 1), (10, 4, 1), (9, 5, 1),
(8, 6, 1), (10, 3, 2), (9, 4, 2), (8, 5, 2),
(7, 6, 2), (8, 4, 3), (7, 5, 3), (6, 5, 4).

Die neuen Graustufenwerte, die dadurch erzeugt werden, daß das Fehlerdiffusionsverfahren auf die jeweiligen Daten codes angewandt wird, sind in der folgenden Tabelle 1 aufge führt. Die in der Tabelle 1 unterstrichenen Werte sind die Werte benachbarter Graustufen. Die Fälle, in denen die Folge von Werten benachbarter Graustufen kleiner als 2 ist, können ohne eine starke Beeinträchtigung der Genauigkeit der Anzei ge der Graustufen (gemäß des zweiten Standards zur Codeaus wahl) verwandt werden. Das Optimalcodesystem wird daher unter den Datencodes (9, 4, 2), (8, 5, 2), (8, 4, 3) und (7, 5, 3) gewählt.

Die Werte der Graustufen nach dem Fehlerdiffusionsver fahren werden unter Verwendung von anderen Werten als denen erhalten, die durch eine Kombination von Bitwerten des Da tencodes gebildet werden. Im Fall des Datencodes (12, 2, 1) sind beispielsweise die durch die Kombination erhaltenen Werte gleich 1, 2, 3(=1+2), 12, 13(=12+1), 14(=12+2), 15(=12+2+1). Dabei sind die Werte 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 erforderlich, um alle Werte der Graustufen mit 16 Bit aufzufüllen. Diese Werte der Graustufen werden durch das Fehlerdiffusionsverfahren aufgefüllt.

Tabelle

Der Datencode (9, 4, 2) unter den vier Datencodes mit Sternmarkierung (die den zweiten Auswahlstandard erfüllen) wird von den wählbaren Codes des Optimalcodessystems ausge schlossen, da er den obigen dritten und vierten Auswahlstan dard nicht erfüllt und nur das Sättigungsbereichsproblem der Grauwerte löst, da er den ersten Auswahlstandard erfüllt. Das heißt, daß das Verhältnis des höchstwertigen Bits zum niedrigstwertigen Bit gleich 4,5 (=9/2) ist, ein Wert, der größer ist als es dann der Fall ist, wenn das niedrigstwer tige Bit die Fehlerdiffusionsverarbeitung bei einem herkömm lichen Binärcodesystem durchläuft, bei dem dieser Wert gleich 4 ist. Beim Datencodesystem (8, 4, 3) ist die Beein trächtigung der Bildqualität stärker als bei den verbleiben den beiden Codesystemen, da er vier Sätze von Graustufenwer ten hat, die aus zwei jeweils benachbarten Grauwerten beste hen, die den zweiten Auswahlstandard nicht erfüllen. Das hat zur Folge, daß das Optimalcodesystem zwischen den Codesy stemen (8, 5, 2) und (7, 5, 3) gewählt wird. Diese beiden Codesysteme haben die gleiche Anzahl von benachbarter Grau werten (d. h. zwei angrenzende Grauwerte) und die gleiche An zahl von Sätzen von Graustufenwerten (d. h. zwei Sätze), die aus zwei benachbarten Grauwerten bestehen. Das Optimalcode system wird somit nach Maßgabe des dritten und des vierten Auswahlstandards ausgewählt.

Das Codesystem (7, 5, 3) wird als Optimalcodesystem gewählt, da in den Codesystemen (8, 5, 2) und (7, 5, 3) die Verhältnisse des höchstwertigen Bits zum niedrigstwertigen Bit gleich 4 (8/2) und 2,3 (7/3) jeweils sind und der Unter schied der Gewichtswerte zwischen den Datenbit gleich 3 und 2 jeweils ist. Fig. 10 zeigt ein Diagramm, in dem 16 Grau stufen bei Verwendung des Codesystems mit 3 Bit (7, 5, 3) dargestellt sind. Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, ist bei dem Codesystem, bei dem ein Raum umgewandelt wird, die An zahl der angezeigten Graustufen gleich acht (0, 3, 5, 7, 8=3+5, 10=3+7, 12=5+7, und 15=3+5+7) und ist die Anzahl der Graustufen, die neu nach Maßgabe der Raummodulation des Fehlerdiffusionsverfahrens erzeugt werden, gleich acht (1, 2, 4, 6, 9, 11, 13 und 14).

Die folgende Tabelle 2 zeigt den Status der angezeigten Graustufen wobei das niedrigstwertige Bit eine Fehlerver arbeitungsdiffusion im herkömmlichen Binärcodesystem (mit einem Gewichtswertcode 8 : 4 : 2) und beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Anzeigen der Graustufen (mit einem Ge wichtswertcode von 7 : 5 : 3) durchläuft.

Tabelle 2

Wie es in Tabelle 2 dargestellt ist, befindet sich der Bereich, in dem der Wert der Graustufen 14 oder mehr be trägt, im Sättigungszustand beim herkömmlichen Verfahren.

Die Regeneration des Helligkeitswertes, der den Werten der Graustufen entspricht, die durch die Anwendung der Feh erdiffusion erzeugt werden, wird stark durch die Werte der der Reihe nach erzeugten benachbarten Graustufen unter den Werten der neuen Graustufen beeinflußt, die durch die Feh lerdiffusionsverarbeitung erzeugt werden.

Wenn beispielsweise das Datencodesystem (7, 5, 3) ver wandt wird, dann ist es möglich, den Helligkeitswert, der der Graustufe 4 entspricht, anzuzeigen, da er als ein Wert erzeugt wird, der eine Raummodulation durch das Fehlerdiffu sionsverfahren durchlaufen hat, wobei die Graustufen 3 und 5 in einem Verhältnis von 50 : 50 bei der Anzeige am Schirm angezeigt werden. Wenn der Wert der Graustufe 1 am Bild schirm angezeigt wird, dann werden die Werte der Graustufen 0 und 3 am Bildschirm in einem Anteil von 66,6% und 33,3% angezeigt, da die Werte der Graustufe 1 und der Graustufe 2 gemeinsam durch die Fehlerdiffusionsverarbeitung erzeugt werden. Die Möglichkeiten, daß Bildpunkte mit einer Hellig keit, bei der der Unterschied der Graustufenwerte gleich 3 ist, am Schirm unterschieden werden, wird daher größer und die richtige Anzeige der Helligkeit des Graustufenwertes 1 wird schwieriger, da die Bildpunkte 1/3 und 2/3 des Bild schirmes einnehmen.

4 Bit Codesystem

Der einzige Code, der 16 Graustufen nur durch den 4 Bit Code selbst anzeigen kann, ist (8, 4, 2, 1). Dieses Codesy stem macht es möglich, die 16 Graustufen korrekt anzuzeigen, die Treiberspannung ist jedoch hoch und das Maß an Änderung der Treiberspannung zum Anzeigen von Teilbildern ist gleich falls groß, da das Verhältnis des höchstwertigen Bits zum niedrigstwertigen Bit gleich 8 ist (8/1) (siehe Tabelle 5).

Bei einem Anwendungsbeispiel eines derartigen Codesy stems mit 4 Bit durchlaufen die Werte mit der kleinsten Anzahl von benachbarten Grauwerten unter den Werten der 16 Graustufen eine Raummodulation unter Anwendung des Fehler diffusionsverfahrens, wobei das Codesystem zur Bestimmung des Optimalcodesystems gewählt wird, bei dem die Treiber spannung stark herabgesetzt ist. Die Anzahl der Codesysteme, die den ersten Auswahlstandard des Optimalcodesystems erfül len und 16 Graustufen anzeigen, ist gleich 18 wie folgt:

(MSB, LSB+2, LSB+1, LSB) = (9,3,2,1), (7,5,2,1), (6,6,2,1),
(8, 3, 3, 1), (7, 4, 3, 1), (6, 5, 3, 1),
(6, 4, 4, 1), (5, 5, 4, 1), (8, 3, 2, 2),
(7, 4, 2, 2), (6, 5, 2, 2), (7, 3, 3, 2),
(6, 4, 3, 2), (5, 5, 3, 2), (5, 4, 4, 2),
(6, 3, 3, 3), (5, 4, 3, 3), (4, 4, 4, 3).

Unter diesen Datencodesystemen ergeben sich neue Werte der Graustufen, die dadurch erzeugt werden, daß das Fehler diffusionsverfahren auf die verbleibenden Codesysteme mit der Ausnahme der Codesysteme angewandt wird, bei denen das Verhältnis des Datenwertes des höchstwertigen Bits zu dem des niedrigstwertigen Bit gleich oder größer als beim her kömmlichen Binärcodesystem ist, was in der folgenden Tabelle 3 dargestellt ist.

Tabelle 3

Die Codesysteme mit der kleinsten Anzahl von neuen Graustufenwerten, die durch Anwendung der Fehlerdiffusion erzeugt werden, sind in der Tabelle 3 die folgenden:
(MSB, LSB+2, LSB+1, LSB)=(7, 5, 2, 1), (6, 5, 3, 1), (6, 4, 3, 2).

Das Optimalcodesystem wird nach dem dritten und vierten Standard zum Wählen eines Optimalcodesystems ausgewählt, da alle diese Codesysteme zwei neue Werte von Graustufen durch Anwendung der Fehlerdiffusionsverarbeitung haben. Das Code system (6, 4, 3, 2), das das kleinste Verhältnis des höchst wertigen Bits zum niedrigstwertigen Bit hat, wird als Opti malcodesystem gewählt. Die 16 Graustufen, die unter Verwen dung des Codesystems (6, 4, 3, 2) angezeigt werden, sind in Fig. 11 dargestellt.

Die Standards zum Auswählen des Optimalcodes können auf 16 oder mehr oder auf 16 oder weniger Graustufen angewandt werden. Das Verfahren zum Anzeigen der Graustufen unter Verwendung des Optimalcodesystems wird durch den in Fig. 13 dargestellten Algorithmus ausgeführt, während bei dem her kömmlichen Fehlerdiffusionsverfahren, das in Fig. 12 darge stellt ist, Daten der oberen N-n Bit an der Bildanzeigevor richtung angezeigt werden, indem modulierte Bilddaten ver wandt werden, die dann erhalten werden, nachdem die unteren n Bit (n ist eine ganze Zahl, d. h. 1, 2, 3, und so weiter) der Bilddaten mit N Bit die Datenverarbeitung durch den Fehlerdiffusionsalgorithmus durchlaufen haben. Dieses Ver fahren wird in den folgenden Schritten erläutert.

Zunächst wird der Code der binären Bilddaten mit N Bit in einen Code mit M Bit umgewandelt, der zum Anzeigen der Graustufen an einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung opti mal ist. Die Bilddaten mit N Bit werden nämlich in das Opti malcodesystem (M-n-), das nach dem Standard zum Wählen des Optimalcodes ausgewählt wird, und in einen zusätzlichen Code (n Bit) für die Raummodulationsverarbeitung geändert.

Zum zweiten durchläuft der zusätzliche Code mit n Bit (n ist eine ganze Zahl, d. h. 1, 2, 3, und so weiter) für die Raummodulationsverarbeitung unter den in M Bit umgewandelten Bilddaten eine Raummodulation. Das herkömmliche Fehlerdiffu sionsverfahren oder das für die Charakteristik der Anzeige passende Verfahren kann als Raummodulationsverfahren benutzt werden.

Schließlich werden die Bilddaten in das Optimalcode system (M-n Bit) moduliert und als Graustufen mittels des Verfahrens zum Anzeigen der Graustufen angezeigt.

Wenn Bilddaten, die aus diesem Optimalcodeumwandlung system bestehen, in sechzehn Grauwerten mit drei Teilbildern wie beim herkömmlichen Spannungs- und Bildfrequenzmodula tionsverfahren angezeigt werden, kann die folgende Codeum wandlung ausgeführt werden.

Ein Beispiel der obigen Optimalcodeumwandlung, nämlich die Umwandlung der Bilddaten in das Optimalcodesystem (7, 5, 3) mit 3 Bit, der vorher in Tabelle 1 erhalten wurde, zum Anzeigen der 16 Graustufen und des zusätzlichen Codes (1, 1) ist in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4

Die logische Verknüpfung der Codeumwandlung von Tabelle 4 ist die folgende:

Umgewandelter Code herkömmlicher Code
7 = (8Λ4)+(8Λ4Λ2)+(4Λ2Λ1)
5 = (8Λ4)+(8Λ4Λ2)+(8Λ4)+(2⊕1)
3 = (8Λ4)+(8Λ2Λ1)+(4Λ2Λ1)+(8Λ4Λ2Λ1)
1 = (8⊕4)Λ2Λ1
1 = (4Λ2Λ1)+{(8Λ1)Λ(4V2)}+((8Λ1)Λ(4⊕2)}+(4Λ2Λ1)

Die Umwandlung in das Optimalcodesystem (6, 4, 3, 2) zum Anzeigen von 16 Graustufen mit 4 Bit, das in der Tabelle 3 aufgeführt ist, und der zusätzliche Code 1 können nach dem obigen Verfahren als ein weiteres Beispiel der Umwandlung auf den Optimalcode gebildet werden.

Die Bilddaten werden über eine Raummodulation modu liert, wobei das herkömmliche Fehlerdiffusionsverarbeitungs verfahren wie beispielsweise der Floyd und der Steinberg Algorithmus benutzt wird, nachdem sie in den Optimalcode umgewandelt wurden.

Als nächstes werden die Graustufen der modulierten Bilddaten angezeigt. Dabei können nahezu alle Verfahren zum Anzeigen von Graustufen, d. h. das Spannungsamplitudenmodula tionsverfahren und das Spannungs- und Bildfrequenzmodula tionsverfahren und so weiter benutzt werden.

Die Treiberspannungen und die Wellenformen der Treiber signale der Abtast- und Datenelektroden einer Flüssigkri stallanzeigevorrichtung beim Anzeigen von 16 Graustufen unter Verwendung des Opitmalcodesystems (7, 5, 3) mit 3 Bit sind als ein Anwendungsbeispiel des Spannungs- und Bildfre quenzmodulationsverfahrens zum Anzeigen von Graustufen in Fig. 14 dargestellt und in der folgenden Tabelle 5 aufge führt.

Tabelle 5

Die Treiberspannung des Optimalcodesystems (7, 5, 3) in Tabelle 5 ergibt sich aus den folgenden Gleichungen.

Ein Vergleich der Charakteristik der Treiberspannung der Abtast- und Datenelektroden beim Anzeigen von 16 Grau stufen unter Verwendung des Optimalcodesystems mit 4 Bit (6, 4, 3, 2) mit der Charakteristik der Treiberspannung der Abtast- und Datenelektroden im Fall der Verwendung des her kömmlichen Binärcodesystems ist in der folgenden Tabelle 6 aufgeführt.

Tabelle 6

Der Vergleich der Wirkungen, die sich bei der Verwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anzeigen von Grau stufen ergeben, mit den Charakteristiken des herkömmlichen Verfahrens zum Anzeigen von Graustufen ist in der folgenden Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7

Die Verfahren 1 und 2 in Tabelle 7 sind herkömmliche Spannungs- und Biidfrequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen von Graustufen. Beim Verfahren 1 werden 16 Graustufen da durch angezeigt, daß die 4 Teilbilder unter Verwendung der Gewichtswerte (8 : 4 : 2 : 1) der Bilddaten konfiguriert werden. Beim Verfahren 2 werden 16 Graustufen dadurch angezeigt, daß 3 Teilbilder unter Verwendung der Gewichtswerte (4 : 2 : 1) der Bilddaten der restlichen 3 Bit konfiguriert werden, nachdem das niedrigstwertige Bit der Gewichtswerte (8 : 4 : 2 : 1) der Bilddaten einer Fehlerdiffusionsverarbeitung bei dem Ver fahren 1, d. h. der herkömmlichen Spannungs- und Bildfre quenzmodulation unterworfen worden ist. Das erfolgt, nach dem das niedrigstwertige Bit der Gewichtswerte (8 : 4 : 2 : 1) der Bilddaten eine Raummodulation erfahren hat. Bei dem Verfah ren 3, d. h. bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden 16 Graustufen dadurch angezeigt, daß 3 Teilbilder konfiguriert werden, nachdem der Bilddatencode mit den her kömmlichen Gewichtswerten (8 : 4 : 2 : 1) in einen Optimalcode mit den Gewichtswerten (7 : 5 : 3) umgewandelt worden ist. Beim Verfahren 4, d. h. beim zweiten Ausführungsbeispiel der Er findung werden 16 Graustufen dadurch angezeigt, daß 4 Teil bilder konfiguriert werden, nachdem der Bilddatencode mit den herkömmlichen Gewichtswerten (8 : 4 : 2 : 1) in den Optimal datencode mit den Gewichtswerten (6 : 4 : 3 : 2) umgewandelt wor den ist. Aus Tabelle 7 ergeben sich die maximalen Spannungen zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden und das Maß an Änderung der Spannungssignale zum Treiben der Abtastelektro den und der Spannungssignale zum Treiber der Datenelektroden unter den jeweiligen Teilbildern beim Spannungs- und Bild frequenzmodulationsverfahren zum Anzeigen der Graustufen. Diese Werte können miteinander verglichen werden.

Aus Tabelle 7 ergibt sich, daß bei dem Verfahren zum Anzeigen von 16 Graustufen mit dem dritten Verfahren gemäß der Erfindung, d. h. mit dem Optimalcodesystem (7, 5, 3) mit 3 Bit die maximale Spannung zum Treiber der Abtastelektroden bei 26,8V und zum Treiber der Datenelektroden bei 1,729V liegt. Diese Werte betragen 81% der maximalen Spannungssi gnale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden beim er sten Verfahren und 90,4% der maximalen Spannungssignale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden beim zweiten Ver fahren. Beim dritten Verfahren liegt das Maß an Änderung der Spannungssignale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden unter den jeweiligen Teilbildern bei 9,255V und 0,597V, d. h. bei 43,3% und 62,4% der Werte beim ersten und zweiten Ver fahren jeweils.

Bei dem vierten Verfahren, d. h. bei dem Verfahren zum Anzeigen von Graustufen unter Verwendung eines Optimalcode systes (6, 4, 3, 2) mit 4 Bit liegen die maximalen Spannungssignale zum Treiben der Abtastelektroden bei 28,65V und die zum Treiben der Datenelektroden bei 1,85V. Diese Werte betragen 86,6% der maximalen Spannungssignale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden beim ersten herkömm lichen Verfahren und 96,6% der entsprechenden Signale beim zweiten herkömmlichen Verfahren. Bei dem vierten Verfahren liegt weiterhin das Maß an Änderung der Spannungssignale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden unter den jeweiligen Teilbildern bei 12,11V und 0,782V, was 56,6% und 81,7% der entsprechenden Werte beim ersten und beim zweiten Verfahren jeweils gleichkommt.

Es ist daher möglich, den Aufwand für die die Elektro den treibenden integrierten Schaltungen zu verringern, das angezeigte Bild zu stabilisieren und Übersprechungsstörungen aufgrund der kleinen Treibersignale dadurch zu verringern, daß stabile Signale zum Treiben der Elektroden mit einem niedrigen Maß an Änderung verwandt werden. Je kleiner die Signale sind um so kleiner sind die Spannungen der Differen tialwellen, die an- Nachbarelektroden abgeleitet werden.

Die Wirksamkeit des Verfahrens zum Anzeigen von Grau stufen gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt mit steigender Anzahl der angezeigten Graustufen zu. Weiterhin können der erste, der zweite, der dritte und der vierte Standard zum Wählen des Optimalcodesystems zur erheblichen Verbesserung der Charakteristik der Flüssigkristallanzeigtreiberspannung dadurch beitragen daß die Standards zum Auswählen des Opti malcodesystems in umgekehrter Reihenfolge gewählt werden (d. h. in der Reihenfolge vierter, dritter, zweiter, und erster Standard).

Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die mit dem erfindungs gemäßen Verfahren zum Anzeigen von Graustufen arbeitet, ist in Fig. 15 der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Wie es im Block A in Fig. 15 dargestellt ist, wird dieses lediglich dadurch verwirklicht, daß zusätzlich ein Kodierer 1, ein Fehlerdiffusionlogigglied 2 und ein Fehlerpufferspeicher 3 vorgesehen sind. Die mit NxM Bildpufferspeicher 4, Exclusiv- ODER-Feld 5, Additionslogig 6, Analogdigitalwandler 7, Span nungssteuerung 8, Anzeigesteuerung 9, Zeilenfunktion ROM 10, Zeilenfunktionsregister 11, Spaltentreiber (Datenelektroden treiber) 12, Zeilentreiber (Abtastelektrodentreiber) 13 und NxM Flüssigkristallanzeigevorrichtung 14 bezeichneten Schal tungen dienen dazu, das Mehrleitungsabtastverfahren oder das Aktivadressierungsverfahren anzuwenden.

Der Kodierer 1 wandelt (kodiert) die eingegebenen bi närkodierten Bilddaten (8 : 4 : 2 : 1) in den Optimalcode (7 : 5 : 3 : 1 : 1:) um. Das Fehlerdiffusionslogigglied 2 führt eine Fehlerdiffusionsverarbeitung an den beiden unteren Bit des Codes (7 : 5 : 3 : 1 : 1) unter Verwendung der Fehlerbitinformation durch, die im Fehlerpufferspeicher 3 gehalten ist, und gibt den Code (7 : 5 : 3), der der Fehlerdiffusionsverarbeitung un terworfen wurde, an den NxM Bildpufferspeicher 4 aus. Der NxM Bildpufferspeicher 4 Speicher kurzzeitig den anliegenden Code (7 : 5 : 3), der die Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlau fen hat, so daß die Datenverarbeitung gleichmäßig weiterge führt wird. Das Exclusiv-ODER-Feld 5 empfängt den Code, der der Fehlerdiffusionsverarbeitung unterworfen worden ist, vom NxM Bildpufferspeicher 4 sowie eine Zeilenfunktionsinforma tion F₁(t)∼F₅(t) vom Zeilenfunktionsregister 11, führt eine logische Exclusiv-ODER-Verknüpfung aus und gibt das Ergebnis dem Additionslogigglied 6 aus. Das Additionslogigglied 6 erzeugt die Datentreibersignale wie z. B. G₁(t) = -cF₁(t)+cF₂(t)- cF₃(t)+cF₄(t)+cF₅(t) nach dem Aktivadressenverfahren wie es in Fig. 2 dargestellt ist, indem die logischen Exclusiv- ODER-Werte -cF₁(t), cF₂(t), - cF₃(t), cF₄(t), und cF₅(t) des Codes zusammengesetzt werden, der im Exclusiv-ODER-Feld 5 einer logischen Exclusiv-ODER-Verarbeitung unterworfen wur de. Der Digitalanalogwandler 7 wandelt die Signale zum Trei ben der Datenelektroden vom Additionslogigglied 6 in analoge Signale um und gibt diese dem Spaltentreiber (Datenelektro dentreiber) 12 aus. Der Spaltentreiber 12 steuert der Reihe nach die Datenelektroden der Flüssigkristallanzeigevorrich tung 14 nach Maßgabe der Steuersignale der Anzeigesteuerung 9 mit geeigneten Spannungssignalen an, die in analoge Sig nale umgewandelt wurden und von der Spannungssteuerung 8 kommen. Die Spannungssteuerung 8 gibt die erforderliche Spannung an den Spaltentreiber 12 und den Zeilentreiber 13 aus. Der Zeilenfunktions-ROM 10 speichert die Funktion (In formation) zum Wählen der Abtastelektroden. Das Zeilenfunk tionsregister 11 speichert kurzzeitig die Zeilenfunktion, die an das Exclusiv-ODER-Feld 5 auszugeben ist. Die Anzeige steuerung 9 gibt die Steuersignale zum Treiben der Abtast- und Datenelektroden in der geeigneten Reihenfolge jeweils aus.

Die Arbeitsweise des Betriebssystems mit dem oben be schriebenen Aufbau wird im folgenden beschrieben.

Zunächst wandelt der Kodierer 1 die Eingangsdaten auf den Optimalcode mit M Bit (beispielsweise den Gewichtswert 7 : 5 : 3 : 1 : 1 mit 5 Bit) um, wenn Bilddaten im Binärcode mit N Bit (beispielsweise Gewichtswert 8 : 4 : 2 : 1 eines Binärcodes mit 4 Bit) am Kodierer 1 liegen. Das Fehlerdiffusionslogig glied 2 fehlerdiffundiert im Optimalcode mit M Bit (5 Bit) die n unteren Bit der M Bit (die zwei unteren Bit von 7 : 5 : 3 : 1 : 1), unter Verwendung der Fehlerbitinformation, die im Fehlerpufferspeicher 3 gespeichert ist, und erzeugt den Code mit M-n Bit (7 : 5 : 3), der der Fehlerdiffusionsverarbei tung unterworfen wurde. Der Code mit M-n Bit, der der Feh lerdiffusionsverarbeitung unterworfen worden ist, durchläuft eine logische Exclusiv-ODER-Verarbeitung (er wird beispiels weise zu den logischen Exclusiv-ODER-Werten -cF₁(t), cF₂(t), -cF₃(t), cF₄(t), cF₅(t)) mit der Zeilenfunktion zum Wählen der Abtastelektroden (beispielsweise F₁(t) ∼F₅(t)), die vom Zeilenfunktions-ROM 10 kommt, und wird zu Signalen zum Er zeugen der digitalen Elektrodentreibersignale (zum Beispiel G₁(t) = -cF₁(t)+cF₂(t)-cF₃(t)+cF₄(t)+cF₅(t))im Additionslogig glied 6 zusammengesetzt. Die zusammengesetzten digitalen Signale zum Treiben der Datenelektroden werden durch den Digitalanalogwandler 7 in analoge Signale umgewandelt und an den Spaltentreiber 12 ausgegeben. Die in analoge Signale umgewandelten und an den Spaltentreiber 12 ausgegebenen Signale werden durch eine geeignete Ausgangsspannung von der Spannungssteuerung 8 umgewandelt und das daraus resultieren de Signal treibt der Reihe nach die Datenelektroden der Flüssigkristallanzeige 14 nach Maßgabe von Steuersignalen der Anzeigesteuerung 9. Die Abtastelektroden werden der Reihe nach ausgewählt und durch die Abtastelektrodentreiber signale, die am Zeilenelektrodentreiber 13 durch die Zeilen funktion zum Wählen der Abtastelektroden gebildet werden, die vom Zeilenfunktions-ROM 10 ausgegeben wird, die Aus gangsspannung von der Spannungssteuerung und die Anzeige steuersignale von der Anzeigesteuerung 9 betrieben.

Die Vorrichtung zum Betreiben des herkömmlichen binären Bilddatencodessystems durch Umwandlung in ein anderes Code system kann auf alle Anzeigevorrichtung wie beispielsweise Kathodenstrahlröhren, Plasmaanzeigefelder und elektrolumi neszente Anzeigen und so weiter angewandt werden.

Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dem erfindungs gemäßen Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bild anzeigevorrichtung nicht das herkömmliche Binärcodesystem verwandt sondern werden Bilddaten mit N Bit des Binärdaten codesystems in einen Optimaldatencode mit M Bit umgewandelt, wobei M größer als oder gleich N ist, indem die Umstände des Systems der Bildanzeigevorrichtung, d. h. die Anzahl der Teilbilder zum Anzeigen der Graustufen und die Verhältnisse der Treiberspannungen berücksichtigt werden. Bei einem er sten Standard zum Wählen des Codes sollte der maximal Wert der oberen M-n Bitdaten, die durch das Optimalcodesystem angezeigt werden, gleich dem maximal Wert der Bilddaten sein, die nach Maßgabe des Binärcodessystems angezeigt wer den. Bei dem zweiten Standard zum Wählen des Codes sollte unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehlerdiffusions verfahren erzeugt werden, die Anzahl benachbarter Grauwerte am kleinsten sein. Die Bilddaten mit N Bit des Binärdaten codessystems sollten in einen Optimaldatencode mit M Bit umgewandelt werden, der aus einem Bilddatencode mit M-n Bit, der so gewählt ist, daß der erste und der zweite Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, und aus einem zusätzli chen Code mit n Bit für die Raummodulation besteht. Wenn weiterhin mehr als zwei Codesysteme vorhanden sind, die gleichzeitig den ersten und den zweiten Standard zum Wählen des Codes erfüllen, dann werden die Bilddaten mit N Bit in den Optimaldatencode mit M Bit umgewandelt, der einen drit ten Standard zum Wählen des Codes, bei dem das Codesystem den Unterschied in den Gewichtswerten zwischen den Daten werten des höchstwertigen Bits und des niedrigstwertigen Bits so gering wie möglich hält, und einen vierten Standard zum Wählen des Codes erfüllt, bei dem das Codesystem den Unterschied in den Gewichtswerten zwischen den jeweiligen Datenbits so gering wie möglich hält. Dann wird der Fehler diffusionsverarbeitungswert mit n Bit unter den in die opti malen M Bit umgewandelten Bilddaten einer Fehlerdiffusions verarbeitung unterworfen. Die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit, wobei n Bit die Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlaufen haben, werden unter Verwendung des Spannungs amplitudenmodulationsverfahrens oder des Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens angezeigt. Es ist somit möglich, eine Sättigung der Graustufen zu vermeiden, die dann auftritt, wenn mehr als zwei Graustufen auftreten, indem allen Verfahren zum Anzeigen der Graustufen das Raum modulationsverfahren angefügt wird, um die Spannungen der Abtastelektrodentreibersignale und der Datenelektrodentrei bersignale stark herabzusetzen, den Unterschied in den Trei berspannungen zwischen den Teilbildern stark zu reduzieren, die Beeinträchtigung der Bildqualität aufgrund der Raummodu lation so gering wie möglich zu halten und weiterhin den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen, wenn die gewünschte Anzahl von anzuzeigenden Graustufen (die Anzahl der Teilbilder) bei einer begrenzten Anzeigefähigkeit von Graustufen zunimmt.

Claims

1. Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bild anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bestimmen eines Fehlerdiffusionsverarbeitungswertes der eingegebenen Bilddaten mit N Bit in Form von n Bit, wobei n kleiner als N ist,
Umwandeln der Bilddaten mit N Bit in einen Optimalda tencode mit M Bit, wobei M größer als oder gleich N ist, der aus einem Bilddatencode mit M-n Bit, der so gewählt ist, daß ein erster Standard zum Wählen des Codes, bei dem der maxi male Wert der Daten der oberen M-n Bit, die durch das Opti malcodesystem angezeigt werden, gleich oder größer als der maximale Wert der Bilddaten sein soll, die nach Maßgabe eines Binärcodesystems angezeigt werden, und ein zweiter Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehlerdiffusionsverfah ren erzeugt werden, die Anzahl benachbarter Grauwerte am kleinsten ist, und aus einem zusätzlichen Code mit n Bit für eine Raummodulation besteht,
Fehlerdiffusionsverarbeiten der n Bit des Fehlerdiffu sionsverarbeitungswerts unter den Bilddaten, die in die optimalen M Bit umgewandelt wurden, und
Anzeigen des Bilddatencodes mit M-n Bit, wobei die n Bit eine Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlaufen haben, in Form eines Bildes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn mehr als zwei Codesysteme vorhanden sind, die gleichzeitig den ersten und den zweiten Standard zum Wählen des Codes erfüllen, der Schritt der Umwandlung der Bilddaten mit N Bit in den Optimaldatencode mit M Bit so durchgeführt wird, daß ein dritter Standard zum Wählen des Codes, bei dem das Optimalcodessystem den Unterschied der Gewichtswerte der Datenwerte zwischen dem höchstwertigen Bit und dem niedrigstwertigen Bit so gering wie möglich hält, und ein vierter Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem das Optimalcodesystem den Unterschied der Gewichtswerte zwi schen den jeweiligen Datenbit so gering wie möglich hält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit unter Verwendung eines Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens oder eines Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens im Schritt der Anzeige des Bildes angezeigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit unter Verwendung eines Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens oder eines Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens im Schritt zum Anzeigen des Bildes angezeigt werden.

5. Verfahren zum Anzeigen von Graustufen an einer Bild anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bestimmen eines Fehlerdiffusionsverarbeitungswertes der Eingangsbilddaten mit N Bit in Form von n Bit, wobei n klei ner als N ist,
Umwandeln der Bilddaten mit N Bit in einen Optimalda tencode mit M Bit, wobei M größer als oder gleich N ist, der aus einem Bilddatencode mit M-n Bit, der so gewählt ist, daß ein dritter Standard zum Wählen des Codes, bei dem das Opti malcodesystem den Unterschied der Gewichtswerte der Daten werte zwischen dem höchstwertigen Bit und dem nied rigstwertigen Bit so gering wie möglich hält, und ein vier ter Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem das Optimalcodesystem den Unterschied der Gewichtswerte zwischen den jeweiligen Datenbit so gering wie möglich hält, und aus einem zusätzlichen Code mit n Bit für eine Raummodulation besteht,
Fehlerdiffusionsverarbeiten von n Bit des Fehlerdiffu sionsverarbeitungswertes unter den Bilddaten, die in die optimalen M Bit umgewandelt wurden, und
Anzeigen des Bilddatencodes mit M-n Bit, wobei die n Bit die Fehlerdiffusionsverarbeitung durchlaufen haben, in Form eines Bildes.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn mehr als zwei Codesysteme vorhanden sind, die gleichzeitig den dritten und den vierten Standard zum Wählen des Codes erfüllen, der Schritt der Umwandlung der Bilddaten mit N Bit in den Optimaldatencode mit M Bit so ausgeführt wird, daß ein erster Standard zum Wählen des Code, bei dem der maximale Wert der durch das Optimalcodesystem angezeig ten Daten gleich dem maximalen Wert der Bilddaten sein soll, die nach Maßgabe eines Binärcodesystems angezeigt werden, und ein zweiter Standard zum Wählen des Codes erfüllt sind, bei dem unter den neuen Grauwerten, die durch das Fehler diffusionsverfahren erzeugt werden, die Anzahl benachbarter Grauwerte am kleinsten ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit unter Verwendung eines Spannungsamplitudenmodulationsverfahrens oder eines Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens im Schritt der Anzeige des Bildes angezeigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Graustufen des Bilddatencodes mit M-n Bit unter Verwendung eines Spannungsamplitudenmodualtionsverfahrens oder eines Spannungs- und Bildfrequenzmodulationsverfahrens im Schritt der Anzeige des Bildes angezeigt werden.