DE69416441T2 - Ansteuervorrichtung für Flüssigkristall-Anzeige - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerungsvorrichtung für eine Flüssigkristallanzeige, welche eine Adressierungs-Technik verwendet, die wirksam ist, um einer schnell antwortenden STN(Super Twisted Nematic)-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige zu erlauben, Bilder mit hohem Kontrast bereitzustellen.
• Die Flüssigkristallanzeige wird heute als eine Art von flachen Anzeigen verwendet, von denen ein exemplarischer Typ eine STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist diese STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige einen einfachen Aufbau auf, mit mehreren transparenten, streifenförmigen ersten Elektroden, welche auf einem ersten Glas-Träger so ausgebildet sind, daß sie sich in einer Richtung erstrecken, einer entsprechenden Anzahl gleichartiger, transparenter, streifenförmiger zweiter Elektroden, welche auf einem zweiten Glas-Träger ausgebildet sind, um sich in einer quer verlaufenden Richtung senkrecht zu der einen Richtung zu erstrecken, um dadurch eine Matrix aus Zeilen- und Spalten- Elektroden zusammen mit den ersten Elektroden zu bilden, und einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial, welches dicht zwischen den ersten und zweiten Glas-Trägern eingefaßt ist. Infolge dieses eigentümlichen Aufbaues weist die STN-Flüssigkristallanzeige einen Vorteil auf, indem sie preisgünstig herzustellen ist. Mit dem Aufkommen einer STN-Flüssigkristallanzeige mit einer schnellen Antwort-Charakteristik, und die in der Lage ist, ein zeitveränderliches Bild mit einer Videogeschwindigkeit anzuzeigen, wird das Gebiet der Anwendung dieser STN-Flüssigkristallanzeige jetzt erweitert.
• Es wurde jedoch festgestellt, daß die schnell antwortende STN-Einfachmatrix- Flüssigkristallanzeige für eine beträchtliche Verringerung des Bildkontrastes empfänglich ist, wenn sie unter Verwendung der konventionellen Ansteuerungstechnik angesteuert wird, bei welcher eine Selektions-Spannung zu einem Zeitpunkt während einer Vollbild-Periode an eine der Zeilen-Elektroden angelegt wird, während eine an die mit dieser einen der Zeilen-Elektroden ausgerichteten Bildpunkte anzulegende Information durch die Spaltenelektroden geliefert wird. Um diese beträchtliche Verringerung des Bildkontrastes zu vermeiden, wurde eine neue Ansteuerungstechnik vorgeschlagen, um den von der STN-Einfachmatrix- Flüssigkristallanzeige gezeigten Bildkontrast durch Auswählen der mehreren Zeilen- Elektroden gleichzeitig und wiederholtes Auswählen einer der Zeilen-Elektroden während einer Vollbild-Periode zu verbessern.
• Diese kürzlich vorgeschlagene Ansteuerungstechnik ist gezeigt in und wird erläutert anhand von Fig. 2. Eine Spannung, welche proportional zu Daten mit einer vorbestimmten orthogonalen Matrix ist, wird als ein Zeilensignal an die Zeilenelektroden der STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige angelegt. Die obenerwähnte Orthogonalmatrix besteht aus Daten aus zwei binären Stellen von "1" und "-1" oder Daten aus drei binären Stellen von "1", "0" und "-1", bei welchen das innere Produkt der willkürlich gewählten zwei unterschiedlichen der Teile der Matrix bildenden Zeilenvektoren oder willkürlich gewählte unterschiedliche der Teile der Matrix bildenden Spaltenvektoren notwendigerweise Null ist. Von den Daten dieser Matrix werden die binären Stellen "1", "0" und "-1" jeweils als niedrige, mittlere und hohe Pegel verwendet und als Zeilensignale genutzt. Mit anderen Worten wird eine dreistellige Ansteuerung für eine Zeilenansteuerung verwendet.
• Bezogen auf digitale Bilddaten für jedes von der Flüssigkristallanzeige anzuzeigende Vollbild wird ebenfalls ein Produkt der digitalen Bilddaten mal der Orthogonalmatrix, welche zur Ansteuerung der Zeilenelektroden zu verwenden ist, bestimmt und wird dann in einen konvertierten Datenwert umgewandelt. Eine dem Wert jedes Elementes der konvertierten Daten proportionale Spannung wird als Spaltensignal an die Spaltenelektrode der STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige angelegt. Wenn die Bilddaten eine Mehrfachabstufung aufweisen, stellt der konvertierte Datenwert Mehrfachpegeldaten dar und daher wird eine analoge Ansteuerung für eine Spaltenansteuerung verwendet. Da die Verwendung dieser Ansteuerungstechnik in einer Zunahme der Spaltenspannung des Spaltensignals resultiert, ist es zusätzlich unverzichtbar erforderlich, eine Spaltenansteuerung mit einer hohen Durchbruchspannung zu verwenden. Somit wird eine wirksame Spannung proportional zu jedem Element der Bilddaten in den Zeilen- und Spalten-Elektroden während einer Vollbildperiode akkumuliert, wenn die zwei Signale an die zwei Sätze der Elektroden der Flüssigkristallanzeige angelegt werden. Da entsprechende Teile der Flüssigkristallschicht, die mit den Bildpunkten ausgerichtet sind, den Durchtritt von Licht dadurch abhängig von der wirksamen Spannung zwischen den Zeilen- und Spaltenelektroden erlauben, kann ein Bild auf der Flüssigkristallanzeige angezeigt werden.
• Diese neu vorgeschlagene Ansteuerungstechnik ist beschrieben von T. J. Scheffer und B. Clifton in "Active Addressing Method for High-Contrast Video-Rate STN Displays" [1992 SID Digest of Technical Papers XXIII, 228-231 (1992)]; von B. Clifton und D. Prince in "Hardware Architectures for Video-Rate, Active Addressed STN Displays" [Proceedings 12th International Display Research Conference, 503-506 (1992)]; und von A. R. Corner und T. J. Scheffer in "Pulse-Height Modulation (PHM) Gray Shading Methods for Passive Matrix LCDs" [Proceedings 12th International Display Research Conference, 69-72 (1992)].
• Gemäß dem erstgenannten Papier wird beschrieben, daß die Walsh-Funktion als die Orthonormal-Funktion für die Zeilenselektion wirksam ist, um die Spannung des Spaltensignals zu verringern. Wenn jedoch die in diesem erstgenannten Papier erläuterte Walsh-Funktion verwendet wird, entsteht ein Problem, indem kein Hochgeschwindigkeits-Berechnungsalgorithmus für die Hadamard-Umwandlung in einer Arithmetikschaltung zum Berechnen des Spaltensignals verwendet werden kann.
• Das als zweites genannte Papier führt einen bestimmten Aufbau einer Arithmetikschaltung zum Berechnen der Spaltenspannung ein. Diese Arithmetikschaltung weist einen Aufbau auf, bei welchem eine Berechnung für jedes Bit der Digitaldaten ausgeführt wird. Bei dieser Arithmetikschaltung können "0" anzeigende Digitaldaten nicht als "0" erkannt werden und es kann auf keine Multiplikation davon mit irgendwelchen weiteren Daten verzichtet werden und daher können Redundanzen in der Schaltungsanordnung und der Berechnungsgeschwindigkeit auftreten.
• Das letztgenannte Papier offenbart die Impulshöhenmodulation, welche ein Verfahren der Modulierung des Spaltensignals zum Verwirklichen einer Grauschattierung ist. Obwohl dieses letztgenannte Papier eine Gleichung zum Berechnen des virtuellen Informationselementes einführt, beinhaltet diese Gleichung eine Multiplikation und eine Quadratwurzel und daher tritt ein wesentlicher Verlust in der Schaltungsanordnung und der Berechnungsgeschwindigkeit auf, wenn die Arithmetikschaltung so aufgebaut ist, daß sie lediglich die Gleichung ausführt.
• Obwohl sie nicht in einem dieser Papiere erläutert werden, ergeben sich einige Probleme beim Entwickeln von Flüssigkristallanzeigen, welche entsprechend der neu vorgeschlagenen Ansteuerungstechnik arbeiten.
• An erster Stelle werden Daten für unterschiedliche Zeitpunkte gleichzeitig angezeigt, wenn ein Bild entsprechend zwei Teilbildern, die entsprechend dem verschachtelten Abtastsystem gesendet werden nicht verschachtelt sind, um ein einzelnes Bild bereitzustellen, und daher kann eine Verzerrung an einem Rand eines bewegten Objektes auftreten.
• An zweiter Stelle wird bei der auf diesem neu vorgeschlagenen Ansteuerungsverfahren basierenden Signalverarbeitungsvorrichtung eine Berechnung für die Spaltenvektoren des Bilddatenwertes ausgeführt, um einen der konvertierten Datenwerte zu bestimmen. Um ihn anhand der in Fig. 2 gezeigten Matrix des Bilddatenwertes zu beschreiben, ist die Lesefolge jedes Bilddatenwertes wie folgt.
• a&sub1;&sub1; → a&sub2;&sub1; → a&sub3;&sub1; → a&sub4;&sub1; → a&sub1;&sub2; → a&sub2;&sub2; → ... → a&sub4;&sub4;
• Andererseits ist die Folge des Schreibens der Bilddaten wie folgt, da die Bilddaten durch eine Raster-Abtastung eingegeben werden.
• a&sub1;&sub1; → a&sub1;&sub2; → a&sub1;&sub3; → a&sub1;&sub4; → a&sub2;&sub1; → a&sub2;&sub2; → ... →a&sub4;&sub4;
• Mit anderen Worten sind die Richtung des Bilddatenlesens und die Richtung des Bilddatenschreibens, wie in den Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt. Da sich die Bilddatenleserichtung und die Bilddatenschreibrichtung voneinander unterscheiden, sind somit zwei Pufferspeicher erforderlich, die jeder in der Lage sind, die Bilddaten zu halten. Diese Pufferspeicher werden für jede Vollbildperiode abwechselnd betrieben, um die Bilddaten für jede Zeile zu empfangen und die Bilddaten des vorherigen Vollbildes für jede Spalte auszugeben.
• Während jedes Element der konvertierten Daten ein inneres Produkt zwischen dem Spaltenvektor der Bilddaten und dem Zeilenvektor der Orthogonalmatrix darstellt, werden andererseits die Zeilenvektoren der Orthogonalmatrix für jeden Spaltenvektor von einem der Bilddatenwerte in der Folge von der ersten Zeile zu der letzten Zeile der Orthogonalmatrix berechnet und daher werden die Spaltenvektoren der Bilddaten in der folgenden Sequenz vorbereitet.
• b&sub1;&sub1; → b&sub2;&sub1; → b&sub3;&sub1; → b&sub4;&sub1; → b&sub1;&sub2; → b&sub2;&sub2; → ... → b&sub4;&sub4;
• Die so vorbereiteten konvertierten Daten werden in Einheiten einer einzelnen Zeile zu der Zeilenansteuerung abgegeben, wie in Fig. 2 gezeigt, und die Lesefolge ist daher wie folgt.
• b&sub1;&sub1; → b&sub1;&sub2; → b&sub1;&sub3; → b&sub1;&sub4; → b&sub2;&sub1; → b&sub2;&sub2; → ... → b&sub4;&sub4;
• Daher muß auch in dem Fall der konvertierten Daten jeder der Pufferspeicher eine Kapazität entsprechend dem Zweifachen der Größe der Daten im Fall der Bilddaten aufweisen.
• Wo ein Farbbild angezeigt werden soll, werden die Bilddaten abgegeben, nachdem sie in R- (rot), G- (grün) und B- (blau) Bildkomponenten getrennt wurden. Die Verwendung einer dedizierten Arithmetikschaltung für die Bilddaten jeder Farbe R, G oder B erhöht notwendigerweise die Größe der Schaltungsanordnung und daher ist es erforderlich, den Schaltungsaufbau durch Integrieren dieser Arithmetikschaltungen zu einem einzelnen System zu verringern.
• Die STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige mit einer schnellen Antwortcharakteristik von etwa 150 ms kann ebenfalls nicht effektiv als eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Zeit-variierenden Bildes verwendet werden und hat das Problem, daß Nachbilder beobachtbar sind.
• Aus der EP-A-0 507 061 ist eine Ansteuerungsvorrichtung für eine Flüssigkristallanzeige bekannt, welche Ansteuerungssignale für Zeilen- und Spalten- Elektroden bereitstellt. Die Ansteuerungsvorrichtung umfaßt einen Eingangs- Pufferspeicher zum Empfangen von Videosignalen, einen Zeilensignalgenerator und einen Spaltensignalgenerator, welche vorbestimmte orthogonale Matrixdaten erzeugen. Diese Signale werden verarbeitet und als Zeilensignale und Spaltensignale zu einer Flüssigkristall-Anzeigematrix abgegeben.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuerungsvorrichtung für ein Flüssigkristall des oben erwähnten Typs anzugeben, bei welcher die Bilddaten entsprechend einem gesendeten Teilbild entsprechend einem verschachtelten Schema während einer Teilbildperiode durch Anzeigen der Daten für eine Zeile in zwei Zeilen angezeigt werden, um dadurch eine mögliche Verzerrung des Randes eines sich bewegenden Objektes zu vermeiden.
• Die Ansteuerungsvorrichtung für eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige ist aufgebaut, wie in Anspruch 1 angegeben.
• In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Anspruch 2 angegeben, wird die Berechnung durch Verwendung einer vereinfachten Schaltung unter Verwendung einer Tabelle ausgeführt, die mit Werten virtueller Zeilen versehen ist, so daß die Arithmetikschaltung in der Größe verringert werden kann.
• In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 3 angegeben, wird eine Multiplikation mit einem "0" anzeigenden digitalen Datenwert verteilt durch Verwenden sämtlicher Bits als reale Zahl, um dadurch die Größe der erforderlichen Arithmetikschaltung zu verringern, ohne eine Berechnung der Digitaldaten für jedes Bit auszuführen.
• Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Dabei zeigen:
• Fig. 1 eine vereinfachte, perspektivische Ansicht der STN-Einfachmatrix- Flüssigkristallanzeige;
• Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Konzeptes des Ansteuerungsverfahrens, bei welchem mehrere Zeilen gleichzeitig selektiert werden;
• Fig. 3(a) und 3(b) vereinfachte Darstellungen, welche die entsprechenden Richtungen des Lesens und Schreibens von Bilddaten zeigen, welches während der Ausführung des Ansteuerungsverfahrens stattfindet, bei welchem mehrere Zeilen gleichzeitig selektiert sind;
• Fig. 4 ein Schaltbild, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches eine in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendete Invertierer-Gruppe zeigt;
• Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches ein in der ersten Ausführungsform in Fig. 4 verwendetes Addierernetzwerk zeigt;
• Fig. 7 ein Blockschaltbild, welches ein Konzept des Ansteuerungsverfahrens zeigt, bei welchem die mehreren Zeilen gleichzeitig selektiert werden, wenn ein Zeilen-Ansteuerungsblock in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendet wird;
• Fig. 8 ein Blockschaltbild, welches die Einzelheiten eines in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendeten Schalters zeigt;
• Fig. 9 ein Blockschaltbild, welches eine Schaltung 3 zum Ausbilden einer virtuellen Zeile zeigt, die in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendet wird;
• Fig. 10(a) ein Blockschaltbild, welches die Einzelheiten eines Bilddatenpufferspeichers zeigt, der in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendet wird;
• Fig. 10(b) ein Blockschaltbild, welches die Einzelheiten eines Pufferspeichers für konvertierte Daten zeigt, der in der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform verwendet wird;
• Fig. 11 eine Darstellung, welche die Anordnung der Bilddaten innerhalb eines zweidimensionalen Pufferspeichers zeigt, der den Bilddaten-Pufferspeicher bildet; und
• Fig. 12 eine den Betrieb des Bilddatenpufferspeichers zeigende Darstellung.
• Eine Ansteuerungsvorrichtung für die Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige entsprechend der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Ansteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• In Fig. 4 speichert ein Bilddatenpufferspeicher 1 vorübergehend in der Form einer Matrix A&sub1; von einer externen Schaltung und entsprechend einem Teilbild (L-Zeilen und M- Spalten, wobei M eine natürliche Zahl darstellt und L eine natürliche darstellt, die kleiner als N&sub1; ist) gelieferte Bilddaten und gibt dann einen Spaltenvektor der Matrix A&sub1; sequentiell aus. Diese Bilddatenwerte sind Digitaldaten mit D-Bits (D ist eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2), bei welchen ein einzelner Datenwert einem Wert von "1" bis "-1" entspricht. Ein Spaltenregister 2 lädt sequentiell die Daten der Spaltenvektoren der Matrix A&sub1;, die von dem Bilddatenpufferspeicher 1 ausgegeben werden, und speichert sie zwischen. Ein Matrixspeicher 10 speichert sämtliche Daten einer orthogonalen Matrix H&sub1; aus -Zeilen und N&sub1;-Spalten (N&sub1; ist eine natürliche Zahl), welche zwei Stellen von "1" und "-1" annehmen. Insbesondere der Matrixspeicher 10 speichert sämtliche Daten als logisch Low, wenn sie den Wert von "1" annehmen, aber als logisch High, wenn sie den Wert von "-1" annehmen. Eine Adreßerzeugungsschaltung 11 liest einen an einer bestimmten Adresse in dem Matrixspeicher 10 geschriebenen Datenwert aus, wenn diese Adresse festgelegt wird. Ein Zeilenregister 12 speichert vorübergehend Daten einer Zeile der Matrix H&sub1;, die aus dem Matrixspeicher 10 ausgelesen wird.
• In der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß das Zeilenregister 12 Daten des i-ten Zeilenvektors (i ist eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als N&sub1;) der Matrix H&sub1; speichert, während das Spaltenregister 2 Daten des j-ten Spaltenvektors (j ist eine natürliche Zahl gleich oder kleiner als M) der Matrix A&sub1; speichert.
• Eine Schaltung 3 zum Bilden einer virtuellen Zeile berechnet für jede Spalte einen Wert, der erforderlich ist, um die Summe von Quadraten der Datenwerte für eine Spalte an eine einzelne Konstante für sämtliche Spalten anzupassen und addiert dann die virtuelle Zeile zu der letzten Zeile der Matrix A&sub1;. Eine Invertierer-Gruppe 4 umfaßt, wie in Fig. 5 gezeigt, eine XOR-Matrix 401 mit D · L XOR-Gattern und eine Addierergruppe 402 mit L-Addierern und berechnet eine komplementäre Zahl von 2 der k-ten Digitaldaten (k ist eine natürliche Zahl gleich oder kleiner L) von D- Bits des Spaltenregisters 2 nur, wenn die k-ten Daten des Zeilenregisters 12 "-1" sind, d. h., logisch High, und gibt sie dann aus, nachdem sie deren Vorzeichen umgekehrt hat. Mit anderen Worten entspricht es einer Berechnung des Produktes aus den k-ten Datenwerten des Zeilenregisters 12 und den k-ten Datenwerten des Spaltenregisters 2.
• Ein Addierernetzwerk 5 wiederholt (L-1)mal eine Berechnung, durch welche jeder benachbarte Datenwert der L D-Bit-Daten, die von der Invertierergruppe 4 ausgegeben werden, summiert wird, um einen einzelnen Datenwert bereitzustellen, bis schließlich der einzelne Datenwert erhalten wird und gibt dann die Gesamtsumme der von der Invertierergruppe 4 ausgegebenen Ausgangsdaten aus. Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Addierernetzwerkes 5, bei welchem L 8 ist. In Fig. 6 bilden die Addierer 501 bis 504 eine D-Bit + D-Bit-Addiererschaltung; die Addierer 505 und 506 bilden eine (D + 1)-Bit + (D + 1)-Bit-Addiererschaltung und ein Addierer 506 bildet eine (D + 2)-Bit + (D + 2)-Bit-Addiererschaltung. Wenn D-Bit-Daten eingegeben werden, sind die ausgegebenen Daten (D + 3)-Bits.
• Ein Addierer 6 summiert die Ausgangsdaten der virtuelle Zeilen bildenden Schaltung 3 und die Ausgangsdaten des Addierernetzwerkes 5. Da jedoch die N&sub1;-ten-Spaltendaten der Matrix H&sub1; so sind, daß sich "1" und "-1" miteinander abwechseln, entspricht ein Ausgeben der Ausgangsdaten der eine virtuelle Zeile bildenden Schaltung 3 mit ihren abwechselnd umgekehrten Vorzeichen einer virtuellen Erweiterung der Matrix A&sub1; zu einer Matrix mit N&sub1;-Zeilen, wobei die Information der virtuellen Zeile als die N&sub1;-ten Zeilendaten der Matrix A&sub1; behandelt werden. Die Wirkungsweise des Addierers 6 entspricht ebenfalls derjenigen, wenn N&sub1; gleich oder größer als L + 2 ist, Daten von der (L + 1)-ten Zeile zu der (N&sub1;-1)-ten Zeile als "0" betrachtet werden, und auf jede Berechnung dieser "0" mit anderen Daten verzichtet wird. Ausgangsdaten von dem Addierer 6 werden einem Pufferspeicher 7 für konvertierte Daten zugeführt und darin vorübergehend in der Form von Daten einer Matrix B&sub1; entsprechend dem Produkt aus der Matrix H&sub1; und der Matrix A&sub1; gespeichert.
• Andererseits ist die Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige 16 eine Einfachmatrix- Flüssigkristallanzeige mit (2 · L) Zeilen und M Spalten. Ein Zeilen-Spannungsregister 13 ist ein Schieberegister mit (2 · N&sub1;) Bits und lädt Daten für die i-te Zeile der Matrix H&sub1; zu einem Zeitpunkt i, welcher einer Teilbildperiode entspricht, die durch N&sub1; gleichmäßig geteilt wird, lädt aber den einzelnen Ausgangsdatenwert des Matrixspeichers 10 zweimal, da dessen Arbeitsgeschwindigkeit das Zweifache der Geschwindigkeit ist, mit welcher die Ausgangsdaten des Matrixspeichers 10 umschalten. Mit anderen Worten, die K-Spalten-Daten der Matrix H&sub1; werden in den (2 · k-1)-ten und (2 · k)-ten Bits des Zeilenspannungsregisters 13 gespeichert.
• Ein Schalter 14 umfaßt, wie in Fig. 7 gezeigt, (2 · L) Schalter, welche als Reaktion auf ein vertikales Synchronisationssignal arbeiten. Diese den Schalter 14 bildenden Schalter werden insbesondere als Reaktion auf ein vertikales Synchronisationssignal, das während eines geradzeiligen Teilbildes angelegt wird, in eine untere Position geschaltet, wie in Fig. 7 gezeigt, aber als Reaktion auf ein vertikales Synchronisationssignal, das während eines ungeradzeiligen Teilbildes angelegt wird in eine obere Position, wie in Fig. 7 gezeigt.
• Mit anderen Wort legt eine Zeilenansteuerung 15 eine Spannung entsprechend den Daten des zweiten Bits bis zu dem (2 · L + 1)-ten Bit des Zeilenspannungsregisters 13 während des ungeradzahligen Teilbildes an die (2 · L) Zeilen-Elektroden der Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige 16 an, während es geradzahligen Teilbildes fegt die Zeilen-Ansteuerung 15 aber eine Spannung entsprechend dem ersten Bit bis zu dem (2 · L-ten) Bit des Zeilenspannungsregisters 13 an die (2 · L)-Zeilenelektroden der Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige 16 an.
• Ein Pufferspeicher 7 für konvertierte Daten liefert einem Digital/Analog-(D/A)- Wandler 8 sämtliche Daten der Matrix B&sub1; in der Reihenfolge von einer Überschneidung zwischen der ersten Zeile und der ersten Spalte zu der Überschneidung zwischen der ersten Zeile und der M-ten Spalte und dann hinunter zu der N&sub1;-ten Zeile, wobei der Wandler 8 nachfolgend die Digitalwerte, die sequentiell von dem Pufferspeicher 7 für konvertierte Daten zugeführt werden, in entsprechende Analogwerte umwandelt und dann diese Analogwerte ausgibt. Eine Spalten- Ansteuerung 9 beaufschlagt die M Spaltenelektroden der Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige 16 mit Spannungen proportional zu den Analogwerten entsprechend den M Daten in der i-ten Zeile der Matrix B&sub1;, welche zum Zeitpunkt i von dem A/D-Wandler 8 umgewandelt wurden.
• Aus diesen unterschiedlichen Teilen bilden das Spaltenregister 2, die Invertierergruppe 4, das Addierernetzwerk 5 und der Addierer 6 zusammen einen Arithmetikblock 150 zum Ausführen einer Multiplikation und Summierung; die die virtuelle Zeile bildende Schaltung 3 und der Arithmetikblock 150 bilden zusammen einen Umwandlungsblock 100 zum Umwandeln der Matrix A&sub1; in die Matrix B&sub1;; der Matrixspeicher 10, die Adreßerzeugungsschaltung 11 und das Zeilenregister 12 bilden zusammen einen Matrixerzeugungsblock 200; das Zeilenspannungsregister 13, der Schalter 14 und die Zeilenansteuerung 15 bilden zusammen einen Zeilen- Ansteuerungsblock 300 zum Ansteuern der Zeilenelektroden der Einfachmatrix- Flüssigkristallanzeige 16; und der D/A-Wandler 8 und die Spalten-Ansteuerung 9 bilden zusammen einen Spalten-Ansteuerungsblock 400 zum Ansteuern der Spaltenelektroden der Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige 16.
• Fig. 8 zeigt ein Verfahren der Ansteuerung einer STN-Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige, welches verwendbar ist, wenn diese oben erläuterten Komponenten verwendet werden. Die Bilddaten und die konvertierten Daten, die beide in Fig. 8 gezeigt werden, sind diejenigen, die einem Teilbild entsprechen. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird, obwohl die benachbarten Zeilenelektroden der Flüssigkristallanzeige durch das gleiche Zeilensignal angesteuert werden, das gleiche Zeilensignal angewendet, um während des geradzeiligen Teilbildes sämtliche benachbarten Zeilenelektroden anzusteuern, die, gegenüber denjenigen während des ungeradzahligen Teilbildes, in jeder Zeile versetzt sind. Wenn ein einem Teilbild entsprechendes Bild von der Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige entsprechend dem in Fig. 8 gezeigten Ansteuerungsverfahren angezeigt wird, kann die Auflösung verringert werden, da die Daten für eine Zeile in zwei Zeilen angezeigt werden, es wird aber keine Verzerrung eines Randes eines sich bewegenden Objektes beobachtet, wie es beobachtet wird, wenn die Bilder entsprechend zwei Teilbildern, die entsprechend dem verschachtelten Schema gesendet werden, miteinander verknüpft werden.
• Die Art der Matrix H&sub1; wird jetzt beschrieben. Vorgeschlagen wird die zyklische Hadamardsche Matrix H&sub0; der N&sub1;-ten Ordnung, welche eine orthogonale Matrix mit Daten aus zwei Stellen "1" und "-1" ist, wobei die zyklische Hadamardsche Matrix als eine zyklische Matrix mit (N&sub1;-1) Stellen mit Ausnahme jeder ersten Zeile und ersten Spalte betrachtet werden kann, welche nur eine "1" enthalten. Durch Umkehren des Vorzeichens jedes anderen Datenwertes der Matrix H&sub1;, bezogen auf jede der Richtungen der Zeilen und derjenigen der Spalten wird eine neue Matrix gebildet. Beispielsweise kann die in der folgenden Gleichung (1) gezeigte zyklische Hadamardsche Matrix in einer in der folgenden Gleichung (2) gezeigten neuen Matrix resultieren.
• Die so erhaltene Matrix H&sub1; ist immer noch eine orthogonale Matrix, bei welcher in einer ähnlichen Weise wie in der ersten Zeile und der ersten Spalte der Matrix H&sub0; keine der Zeilen und der Spalten der Matrix H&sub1; Daten des gleichen Wertes enthält, und daher kann die Spannung des Spaltensignals verringert werden.
• Die eine virtuelle Zeile bildende Schaltung 3 führt eine Berechnung unter Verwendung des Wertes jeder virtuellen Zeile und insbesondere der folgenden Gleichung (3) aus. Wenn die Berechnung ausgeführt ist, wie in der Gleichung (3) festgelegt, wird die Schaltungsanordnung groß und daher ist die eine virtuelle Zeile bildende Schaltung 3 so aufgebaut, wie in Fig. 9 gezeigt, um die Berechnung zu vereinfachen.
• aNj = (Ni - akj²)1/2 ......... (3)
• In Fig. 9 berechnet eine Multipliziererschaltung 301 das Quadrat eines von dem Bilddatenpufferspeicher 1 gelieferten Bilddatenwertes, während eine Akkumulatorschaltung 302 einen Ausgangsdatenwert von der Multipliziererschaltung 301 akkumuliert, um die Summe der Quadrate der Bilddatenwerte für eine Zeile zu berechnen. Ein Tabellenspeicher 303 speichert Werte virtueller Zeilen entsprechend der Summe der Quadrate der Bilddaten für eine Zeile und die Daten aus dem Tabellenspeicher 303 werden unter Verwendung eines Ausgangsdatenwertes von der Akkumulatorschaltung 302 ausgelesen.
• Der entsprechende Vorgang des Bilddatenpufferspeichers 1 und des Pufferspeichers 7 für konvertierte Daten wird jetzt anhand der Fig. 10(a) und 10(b) beschrieben. In Fig. 10(a) werden die in einen Selektor 101 eingegebenen Bilddaten durch eine Rasterabtastung übertragen und, unter der Annahme, daß sie in R-, G- und B-Daten separiert sind, von denen jeder eine Matrix aus drei Zeilen und vier Spalten aufweist, können die R-, G- und B-Daten jeweils durch die folgenden Gleichungen (4), (5) und (6) ausgedrückt werden.
• In der folgenden Beschreibung wird der Vorgang, durch welchen die Daten mittels eines gewöhnlichen Verfahrens wie einer Rasterabtasttechnik übertragen werden, als eine horizontale Abtastung bezeichnet, währen der Vorgang, bei welchem die Daten in den vertikalen und horizontalen Richtungen entgegen dem gewöhnlichen Verfahren übertragen werden, als vertikale Abtastung bezeichnet wird.
• Ein Zähler 108 gibt wiederholt 0 bis 3 an den Selektor 101 aus. Basierend auf den Ausgangsdaten von dem Zähler 108 selektiert der Selektor 101 zweidimensionale Pufferspeicher 102, 103, 104 und 105 und gibt dann die Eingangsdaten zu den selektierten zweidimensionalen Pufferspeichern aus. Jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 102 bis 105 weist einen Speicherbereich von drei Zeilen und drei Spalten auf und bevor die Daten an eine bestimmte Adresse geschrieben werden, werden die bei solch einer bestimmten Adresse gespeicherten Daten ausgelesen. Die Adreßerzeugungsschaltung 107 erzeugt eine Adresse, die erforderlich ist, damit die horizontalen und vertikalen Abtastungen in den zweidimensionalen Pufferspeichern für jedes Teilbild wiederholt werden können. Ein Selektor 106 selektiert basierend auf den Ausgangsdaten von dem Zähler 108 die zweidimensionalen Pufferspeicher 102 bis 105 und bewirkt, daß Ausgangsdaten von den selektierten zweidimensionalen Pufferspeichern ausgegeben werden.
• Als Ergebnis werden die drei Bilddatenwerte, wenn sie eingegeben sind, in den Bilddaten-Pufferspeicher 1 in der Form von einem durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückten Bilddatenwert eingegeben und zu den zweidimensionalen Pufferspeichern 102 bis 105 in der Form entsprechender Daten ausgegeben, die durch die folgenden Gleichungen (8), (9), (10) und (11) ausgedrückt sind.
• Bei diesem Beispiel führt jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 102 bis 105 die vertikale Abtastung während des nächsten nachfolgenden Teilbildes aus, während jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 102 bis 105 einen Schreibvorgang durch die horizontale Abtastung ausführt, da er die von der Adreßerzeugungsschaltung 107 ausgegebene Adresse verwendet.
• Da vor dem Datenschreiben ebenfalls das Lesen der Daten ein Teilbild vor dem gegenwärtigen Teilbild ausgeführt wird, gibt der Bilddaten-Pufferspeicher 1 demzufolge eine Spalte von Daten der Bilddaten sequentiell zu dem Umwandlungsblock 100 aus.
• Fig. 11 zeigt, wie in den zweidimensionalen Speichern angeordnete Bilddaten einen solchen Bilddaten-Pufferspeicher 1 bilden. Wie in Fig. 11 gezeigt, werden die Bilddaten unter einer mit der Definition der Zeilen und der Spalten in den zweidimensionalen Pufferspeichern vergleichbaren Bedingung, welche für jede Teilbild- Periode umgekehrt wurde, gespeichert. Fig. 12 zeigt die Wirkungsweise des gesamten Bilddaten-Pufferspeichers 1. In Fig. 12 werden die eingegebenen Bilddaten sequentiell auf die zweidimensionalen Pufferspeicher verteilt und bilden den Bilddaten-Pufferspeicher 1 und in jedem der zweidimensionalen Pufferspeicher wird die Betriebsrichtung für jede Vollbild-Periode umgeschaltet, um ein gleichzeitiges Datenlesen und Datenschreiben zu verwirklichen.
• Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Pufferspeichers 7 für die konvertierten Daten beschrieben. In Fig. 10(b) gibt ein Zähler 708 wiederholt 0 bis 3 zu einem Selektor 701 aus. Basierend auf den Ausgangsdaten des Zählers 708 selektiert der Selektor 701 zweidimensionale Pufferspeicher 702, 703, 704 und 705 und gibt dann die Eingangsdaten zu den selektierten zweidimensionalen Pufferspeichern aus. Jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 702 bis 705 weist einen Speicherbereich aus drei Zeilen und drei Spalten auf, und bevor die Daten an eine festgelegte Adresse geschrieben werden, werden die bei dieser festgelegten Adresse gespeicherten Daten ausgelesen. Eine Adreßerzeugungsschaltung 707 erzeugt eine Adresse, die erforderlich ist, um zu ermöglichen, daß die horizontalen und vertikalen Abtastungen in den zweidimensionalen Pufferspeichern für jedes Teilbild wiederholt werden. Ein Selektor 706 selektiert basierend auf den Ausgangsdaten von dem Zähler 708 die zweidimensionalen Pufferspeicher 702 bis 705, um zu bewirken, daß Ausgangsdaten von den selektierten zweidimensionalen Pufferspeichern ausgegeben werden.
• Die in der Gleichung (13) unten gezeigten umgewandelten Daten, welche von dem Umwandlungsblock 100 ausgegeben wurden, werden durch die vertikale Abtastung in der Folge tr11, tr21, tr31, tg11, tg21, tg31, ... ausgegeben und daher zu den zweidimensionalen Pufferspeichern 702 bis 705 in der Form der jeweils durch die folgenden Gleichungen (14), (15), (16) und (17) ausgedrückten Daten ausgegeben.
• Bei diesem Beispiel führt jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 702 bis 705 die horizontale Abtastung während des nachfolgenden Teilbildes aus, während jeder der zweidimensionalen Pufferspeicher 702 bis 705 einen Schreibvorgang durch die vertikale Abtastung ausführt, da er die von der Adreßerzeugungsschaltung 707 ausgegebene Adresse verwendet.
• Da ebenfalls vor dem Schreiben der Daten das Lesen der Daten ein Teilbild vor dem gegenwärtigen Teilbild, das dann an diese Adresse geschrieben wird, ausgeführt wird, gibt der Bilddaten-Pufferspeicher 7 demzufolge ebenfalls eine Zeile von Daten der Bilddaten, die durch die Gleichung (13) oben dargestellt sind, sequentiell zu dem D/A-Wandler 8 aus.
• Wie vorstehend beschrieben, ist der Bilddaten-Pufferspeicher 1, auch wenn er eine Kapazität gleich der Größe der Bilddaten aufweist, in der Lage, die durch die horizontale Abtastung übertragenen Bilddaten vorübergehend zu speichern und dann die Bilddaten durch die vertikale Abtastung auszulesen. Der Pufferspeicher 7 für die konvertierten Daten ist, obwohl er eine Kapazität gleich der Größe der konvertierten Daten aufweist, in der Lage, die durch die vertikale Abtastung übertragenen, konvertierten Daten vorübergehend zu speichern und dann die konvertierten Daten durch die horizontale Abtastung auszulesen.
• Gleichzeitig übersetzt der Bilddaten-Pufferspeicher 1 die R-, G- und B-Bilddaten in einen einzelnen Bilddatenwert und daher können die jeweiligen Arithmetikschaltungen Umwandlungsblock 100) zum Verarbeiten der R-, G- und B-Bilddaten leicht in einem einzelnen System vereinigt werden.
• Es ist anzumerken, daß, wenn die von dem Zeilen-Register 12 ausgegebenen Daten der N&sub1;-ten Spalte der Matrix H&sub1; in die die virtuelle Zeile bildende Schaltung 3 eingegeben werden, und die die virtuelle Zeile bildende Schaltung 3 das Vorzeichen der Information der virtuellen Zeile umkehrt, wenn die Daten "-1" (logisch High) sind, und sie dann ausgibt, gleiche Wirkungen erhalten werden können.
• In dem Addierernetzwerk 5 können, auch wenn L nicht die Potenz von 2 ist und wenn durch geeignetes Kombinieren von Werten von L und Wiederholen einer Summierung der zwei Werte (L - 1)mal der Gesamtwert der L Datenwerte berechnet werden kann, gleiche Wirkungen erhalten werden.

Claims (3)

1. Ansteuerungsvorrichtung für eine Flüssigkristallanzeige (16) eines Typs, welcher eine Schicht eines Flüssigkristallmaterials einfaßt, der in der Lage ist, auf eine Spannung eines zwischen Zeilen- und Spaltenelektroden angelegten wirksamen Wertes zu reagieren, wobei die Vorrichtung umfaßt:

einen Bilddaten-Pufferspeicher (1) zum Speichern und Ausgeben digitaler Bilddatenwerte eines Vollbildes, welche von einer externen Schaltung in der Form einer Bild-Datenmatrix übertragen werden;

eine Matrixerzeugungseinrichtung (200) zum Ausgeben der Daten in einer vorbestimmten orthogonalen Matrix;

eine Umwandlungseinrichtung (100) zum Umwandeln der Bilddaten unter Verwendung der orthogonalen Matrix in eine konvertierte Datenmatrix und zum Ausgeben der konvertierten Datenmatrix;

einen Pufferspeicher (7) für konvertierte Daten zum Speichern und Ausgeben der konvertierten Datenmatrix; und

eine Zeilen-Ansteuerungseinrichtung (300; 13, 14, 15) zum Ansteuern der Flüssigkristallanzeige synchron mit einem Zeilensignal, welches die orthogonale Matrix an die Zeilenelektroden der Flüssigkristallanzeige anlegt, und einer Spalten- Ansteuerungseinrichtung (400), welche die konvertierte Datenmatrix an die Spaltenelektroden der Flüssigkristallanzeige (16) anlegt;

wobei im Fall von verschachtelten Bilddaten, welche von der externen Schaltung eingegeben werden, jeder der Bilddaten-Pufferspeicher (1) und der Pufferspeicher (7) für die konvertierten Daten Daten entsprechend einem Teilbild speichert, und wobei die Zeilen-Ansteuerungseinrichtung (300; 13, 14, 15) ein Signal des Zeilensignals an die benachbarten zwei Zeilenelektroden der Flüssigkristallanzeige (16) während einer ungeradzahligen Teilbild-Periode anlegt, und während einer geradzahligen Teilbild-Periode an die benachbarten zwei Zeilenelektroden anlegt, welche um einen Wert verschoben sind, der einer Zeile hinsichtlich einer ungeradzahligen Teilbildperiode entspricht.

2. Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Umwandlungseinrichtung (100) eine Einrichtung (3) zum Bilden einer virtuellen Zeile umfaßt, zum Berechnen eines Wertes, der erforderlich ist, um die Summe der Quadrate der Datenwerte in einer Spalte der Bilddatenmatrix für sämtliche Spalten konstant zu machen, welche diskrete Werte entsprechend der realen Zahlen von 1 bis -1 aufweisen, und zum Addieren des berechneten Wertes virtuell zu der letzten Zeile der Bilddatenmatrix als Information für eine virtuelle Zeile; und eine Arithmetikeinrichtung (150) zum Berechnen des Produktes der zwei Matritzen; wobei die Einrichtung (3) zum Bilden der virtuellen Zeile die Information für die virtuelle Zeile durch Bezugnahme auf eine vorbestimmte Tabelle berechnet, wenn sämtliche Daten für eine Spalte der Bilddaten von dem Bilddaten-Pufferspeicher (1) zu der Arithmetikeinrichtung (150) übertragen werden; und

wobei die Arithmetikeinrichtung (150) die Produkte der zwei Matritzen berechnet, während sie die diskreten Werte entsprechend der realen Zahlen von 1 bis -1, welche die Bilddatenmatrix bilden, als Einzelwert verwendet.

3. Ansteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Arithmetikeinrichtung (150) in dem Fall, daß sich eine Länge der orthogonalen Matrix entsprechend einer Richtung der Zeile von einer Länge der Bilddatenmatrix entsprechend einer Richtung der Spalte unterscheidet, die Bilddaten-Matrixzeilen, in welchen Daten Null sind, hinzufügt, um dadurch die Länge der orthogonalen Matrix in der Richtung der Zeilen an die Länge der Bilddatenmatrix in der Richtung der Spalten anzupassen.