CN1292543A - 利用正交分块循环矩阵的高效液晶显示器驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动液晶显示器的协议,其中行(公用的)驱动矩阵是可利用非线性编程或者利用paraunitary矩阵产生的正交分块循环矩阵构成。

Description

利用正交分块循环矩阵的高效液晶显示器驱动方法

本发明涉及驱动液晶显示器的协议，具体地是涉及液晶显示器驱动方法，更具体地讲涉及驱动矩阵整体的特定结构，该驱动矩阵导致高效地实现该方法而且降低硬件的复杂性。

无源矩阵驱动方法通常适用于驱动液晶显示器。对于利用快速响应液晶的高倍率显示器，由于帧响应产生的对比度损失问题严重。为了解决这一问题，提出了有源寻址，其中正交矩阵用作通用驱动信号。然而，该方法遇到大计算量和存储器负担问题。更为严重的是，矩阵的行序数的差异导致不同的行信号频率。这样可能导致严重的串扰问题。另一方面，提出了多路寻址(MLA)，该方法在帧响应、序数和计算量问题之间进行折中。分块对角驱动矩阵由低阶正交矩阵构成。为了进一步抑制帧响应，提出以如下方式互换驱动矩阵的列，选择在帧中均匀分布。该方法的复杂性与积木式矩阵的阶数的平方成比例。方法的阶数的提高导致时间和空间范围内的复杂性提高。阶数提高要求更多的逻辑电路硬件和列信号的电压水平。

根据本发明提出了一种驱动液晶显示器的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵由正交分块循环矩阵构成。

利用正交分块循环矩阵的液晶驱动方法

下面示出8阶Hadamard矩阵：

如前所述，由于使用有源驱动的计算量负担和序数问题，提出了MLA方法。为了利用4线MLA实现8路驱动，使用两个4阶Hadamard矩阵作为8×8驱动矩阵的对角积木式矩阵。产生的通用驱动矩阵如下：

为了使得序数问题最小，提出了另一个4×4正交积木式矩阵。产生的行(公用的)驱动矩阵如下：

通常的m路显示将具有由m／4(假设m是4的整数倍)个4×4积木式矩阵构成的m×m分块对角正交驱动矩阵。实际施加的电压不必是±1，而是一个值的常数倍(即±k)。为了进一步抑制帧响应，还提出了对行(公用的)驱动矩阵的列互换，使得选择在帧内均匀分布。以8路驱动为例，产生如下行(公用的)驱动矩阵：

在本发明中，提出了一种产生正交分块循环积木式块的方法，该块使得驱动电路的硬件复杂性降低。首先，正交分块循环矩阵的定义如下：

定义：由N个M×M积木式块A₁、A₂、…A_N构成的NM×NM分块循环矩阵B具有如下形式：

如果B^TB=BB^T=(NM)I_NM，就称为正交分块循环。

例如，如下4×4矩阵是正交分块循环的，在这种情况下，N可以取2或4。如果N=2，那么每个A_j是2×2矩阵。如果N=4，那么每个A_j是：这是标量(1或-1)。正交分块循环矩阵可以用作行(公用的)驱动矩阵的对角积木式块。通过适当的列和行互换，产生的驱动矩阵具有每行是前面行的移位变形的特性，可以利用移位寄存器实现。下面示出的是利用4×4正交分块循环矩阵通过适当的行和列互换之后产生的8路驱动：

对于更高阶的B，子块A_j的阶数的选择受到限制。有些M可能产生不存在的正交分块循环B。假设MN=5，那么子块的阶数M可以是1、2或3。可以看出正交分块循环B可以通过M=2、3实现，但是不能通过M=1实现。通常，假设MN是偶数，可以看到只要M≠1，正交分块循环矩阵B总是存在的。在下面，提出了两种产生正交分块循环矩阵的方法。

第一种方法是根据Paraunitary矩阵理论，但是它不能产生所有正交分块循环矩阵。第二种方法是利用非线性编程区别正交分块循环矩阵的方法。理论上，它可以用于产生所有正交分块循环矩阵。

利用Paraunitary矩阵产生正交分块循环矩阵

考虑B的M×NM阶子矩阵的如下：

定义m×n移位矩阵S_n，m如下：

M×NM阶Paraunitary矩阵E满足：

(ⅰ)E是正交的，即 ${\mathrm{EE}}^T=I^{.}.$

(ⅱ)E与它的是M的倍数的列移位正交，即 ${\mathrm{ES}}_{\mathrm{NM},\mathrm{iM}}{E}^T=0$

i=1，2，…，N-1。

通常，Paraunitary矩阵可以表示为串联网格形式，以旋转角作为参数。

下面的两个是2×4 Paraunitary矩阵的两个例子：

Paraunitary矩阵具有如下特性：

特性：由分块循环Paraunitary E产生的B是正交的。

证明：定义m×n循环移位矩阵R_n，m如下：

具有M×NM子矩阵E的NM×NM正交分块循环矩阵B满足：

(ⅰ)E是正交的，即 ${\mathrm{EE}}^T=I$

(ⅱ)E与它的循环移位乘以M正交，即 ${\mathrm{ER}}_{\mathrm{NM},\mathrm{iM}}{E}^T=0$

i=1，2，…，N-1。

假设E是Paraunitary矩阵，因为： $R_{n,m}=S_{n,m}+S_{n-m,n-m}^T$

所以具有 ${\mathrm{ER}}_{\left(\mathrm{N\÷}1\right)M,\mathrm{iM}}{E}^T=E(S_{n,m}+S_{n-m,n-m}^T)E^T=E{S}_{n,m}{E}^T+E{S}_{n-m,n-m}^T{E}^T=0$

证明完成，应注意E是Paraunitary矩阵是B是正交分块循环矩阵的充分条件，但不是必要条件。利用E₁和E₂作为积木式块，可以获得如下正交分块循环矩阵：

注意B₂是正交循环而且是正交分块循环的。如前所述，利用它作为驱动矩阵的行(公用的)的积木式块，通过适当的行和列互换，每行是前一行的I位延迟移位变换。然而，B₁是正交分块循环但不是循环的。通过把所产生的矩阵进行适当的行和列互换，获得两系列的行(公用的)驱动波形。在一个系列中，每行是其他行的移位变换。

实现的复杂性与子块A_j的阶数(即M)成比例。对于NM=4，观察到M可以是1或2。对于更高的阶数，M=1不产生任何正交的循环矩阵B。假设M=2，正交分块循环矩阵B总是存在的，可以利用2×2N Paraunitary矩阵产生。由B₂经过适当的列互换产生的驱动矩阵如下所示：

行1、3、5、7和2、4、6、8形成两个系列，其中每行是其他行的移位变换。

利用非线性编程产生正交分块循环矩阵

正交分块循环矩阵可以通过非线性编程产生。陡降法说明了该方法。陡降法广泛用于复杂和非线性系统的鉴别。上述鉴别子矩阵E的法则可以表述如下： $E_{n\÷1}=E_n\÷\mathrm{\δ}\frac{\∂P}{\∂E}$

其中δ是步长大小。P是成本或罚函数。假设P为： $P\left(E\right)=\underset{i,j}{\mathrm{\Σ}}{(e_{\mathrm{ij}}^2-1)}^{\text{2}}+\‖{\mathrm{EE}}^T-I{\‖}_F^2+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\‖{\mathrm{ER}}_{\mathrm{NM},M}{E}^T{\‖}_F^2$

e_ij是E的输入项。

是矩阵的Frobenius模。函数中的第一和使E的所有元素等于±1。第二和使E是正交的，而第三和确保产生的B的正交分块循环特性。

4阶和8阶正交分块循环矩阵的列表：

下面是产生正交分块循环积木式块的元素为±1所有2×4和2×8子矩阵E的列表：

4阶

(5)通过如下变换产生的(1)-(4)的替代：

(ⅰ)符号取反(即-E)

(ⅱ)行互换，即

(ⅲ)E的循环移位，即

ER_4．2

以及(ⅰ)至(ⅲ)的任何组合。

8阶

(28)通过如下变换产生的(1)-(4)的替代：

(ⅰ)符号取反(即-E)

(ⅱ)行互换，即

(ⅲ)E的循环移位，即

ER_8．21

I=1，2或3，以及(ⅰ)至(ⅲ)的任何组合。

这样，利用本发明提出了驱动矩阵的元素的特殊排列。通过向驱动波形的行(公用的)的积木式块施加正交分块循环特性，可以使得行信号只通过时间移位变化。每行可以利用移位寄存器实现前面行的移位变换。矩阵驱动方法的复杂性大大降低，而且与正交分块循环积木式块的阶数线形成比例。

Claims (13)

1、一种驱动液晶显示器的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵由正交分块循环矩阵构成。

2、根据权利要求1所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵的行和列互换。

3、根据权利要求1或2所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是正交分块循环矩阵。

4、根据权利要求1或2所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是分块对角矩阵，还在于所有的积木式块是正交分块循环的。

5、根据权利要求4所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是行(公用的)驱动矩阵的行列互换形式。

6、根据权利要求5所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵包括利用paraunitary矩阵产生的正交分块循环积木式块。

7、根据权利要求6所述的协议，其特征在于驱动矩阵是：

8、根据权利要求5所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是基于利用非线性编程产生的正交分块循环积木式块。

9、根据权利要求8所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是基于4阶正交分块循环积木式块。

10、根据权利要求8所述的协议，其特征在于行(公用的)驱动矩阵是基于8阶正交分块循环积木式块。

11、根据权利要求9所述的协议，其特征在于积木式块包括：

(5)通过如下变换产生的(1)-(4)的替代：

(ⅰ)符号反向(即-E)

(ⅱ)行互换，即

(ⅰ)E的循环移位，即

ER_4．2

i=1，2或3，以及(ⅰ)至(ⅲ)的任何组合。

12、根据权利要求10所述的协议，其特征在于积木式块包括：

(28)通过如下变换产生的(1)-(27)的替代：

(ⅰ)符号取反(即-E)

(ⅱ)行互换，即

(ⅲ)E的循环移位，即

ER_8．21

i=1，2或3，以及(ⅰ)至(ⅲ)的任何组合。

13、一种液晶显示器，其特征在于驱动方法，驱动方法的特征在于根据权利要求1-12中任何一项所述的协议。