DE19653288A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der großflächigen Darstellung von Informationen mittels Flüssigkeitskristallanzeigen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der großflächigen Darstellung von Informationen mittels Flüs­ sigkeitskristallanzeigen.

Die großflächige, dynamische Darstellung von graphischer oder textueller Information wird bisher entweder durch lichtoptische Projektionseinrich­ tungen erreicht, die ein einzelnes Ausgangsbild auf ein Vielfaches der ur­ sprünglichen Bildgröße vergrößern, oder durch eine zweidimensionale An­ einanderreihung von Elementen, die entweder einzelne Bildpunkte des An­ zeigebildes oder Teilbildbereiche darstellen. Bei Verwendung der lichtopti­ schen Projektion gibt es enge Grenzen der erzielbaren Auflösung, des Bild­ kontrastes und der Leuchtstärke des projizierten Anzeigebildes.

Für Anzeigen im Außenbereich bzw. bei Tageslicht mit einer dann gefor­ derten hohen Leuchtstärke und/oder bei einer geforderten sehr hohen Bild­ auflösung finden typischerweise zweidimensionale Aneinanderreihungen von Einzelelementen Verwendung. Für solche Einzelelemente eines Anzei­ gebildes werden heute bevorzugt Glühbirnen, Leuchtdioden, bistabile elek­ tromagnetische Anzeiger, Kathodenstrahlröhren und Monitore (CRT), lichtoptische Projektionseinrichtungen, aber auch zunehmend Flachbild­ schirme (in Plasma, Elektrolumineszenz- oder Flüssigkeitskristalltechnolo­ gie (LCD)) verwendet. Die Einzelelemente stellen dann entweder einzelne Bildpunkte des Anzeigebildes (Glühbirne, Leuchtdioden, bistabile elektro­ magnetische Anzeiger, . . .) oder Teilbereiche des Anzeigebildes (Monitoren, Flachbildschirme) dar.

Als besonders günstig hat es sich hinsichtlich der Flexibilität der Darstel­ lung erwiesen, speicherprogrammierbare Datenverarbeitungseinrichtungen, speziell Industriestandard-PC's zur Ansteuerung, der großflächigen Anzei­ gen zu verwenden. Die Anzeigeinhalte können dann im Speicher der Da­ tenverarbeitungseinrichtung programmgesteuert bearbeitet und aufbereitet werden, ehe sie zur Anzeige gebracht werden.

Gerade LCDs besitzen als Einzelelemente von großflächigen Anzeigen den Vorteil, daß sie - physikalisch betrachtet - als Lichtventile bei sehr langer Lebensdauer eine sehr helle und kontrastreiche Darstellung erlauben, die in weiten Grenzen nur von der Intensität der verwendeten Rückbeleuchtung abhängt. Als Nachteil bei der Verwendung von LCDs gegenüber anderen Einzelelementen ist dabei zu bewerten, daß diese Flachbildschirme ein sehr zeitgenaues und komplexes digitales Ansteuerungssignal benötigen. Her­ kömmlicherweise sind die entsprechenden Schaltungen zur Erzeugung ei­ nes solchen Ansteuerungssignals in einem oder mehreren hochintegrierten Bausteinen und unter Einschluß einer Programmsteuerung zusammengefaßt worden (Graphikcontroller), die in ihrer Schnittstelle zur Programmierung auf die Industrie-PC-Architektur Bezug nehmen. Diese Industrie­ standard-PC-Architektur setzt voraus, daß in einer entsprechenden programmgesteu­ erten Datenverarbeitungseinrichtung typischerweise genau ein solcher Gra­ phikcontroller vorhanden ist, der eine entsprechende Anzeigeeinrichtung für diesen PC steuert. Der simultane Betrieb mehrerer solcher Graphikcon­ troller mit unterschiedlich zu steuernden Anzeigeinhalten in einem Indu­ striestandard-PC ist deshalb nicht möglich, da jeder dieser Bausteine die adreßmäßig selben Steuerregister und Speicherbereiche verwendet. Dieses bedeutet in Konsequenz, daß bisher eine großflächige Informationsdarstel­ lung mit Einzelelementen (unterschiedliche Inhalts) auf LCD-Basis eine der Anzahl der LCDs entsprechende Menge geeigneter synchronisierter Industriestandard-PCs (mit jeweils einem geeigneten Graphikcontroller) erfordert, um die notwendigen Ansteuerungssignale für die LCDs zu erzeu­ gen. Dies ist eine kostenmäßig aufwendige, wie - durch die notwendige Synchronisation der PCs in den Anzeigeinhalten - softwaremäßig komplexe Lösung.

Die beschriebene Situation steht im Gegensatz zu der Verwendung etwa von Monitoren als Einzelbildelemente, die eine analoge Ansteuerung derart erlauben, daß ein einzelner PC mit einem Graphikcontroller als Signal­ quelle verwendet werden kann. Der Grafikcontroller des PC wandelt die in der Datenverarbeitungseinrichtung vorliegende, darzustellende digitale Information zunächst in ein analoges Ansteuerungssignal für die Monitore um. Dieses analoge Ansteuerungssignal wird dann - mit einfachen techni­ schen Mitteln - zeitlich aufgeteilt (Signalsplit) und kann dann anteilig je­ weils den einzelnen Bildelementen in der zweidimensionalen Anordnung der Monitore zugeordnet und durch die Monitore dargestellt werden.

Monitore - und andere einer analogen Ansteuerung zugängliche Einzelbild­ elemente - haben allerdings den gravierenden Nachteil, daß die Leuchtstär­ ke der erzeugten Anzeigebilder durch die zugrundeliegenden physikali­ schen Phänomene der Lichterzeugung eng begrenzt ist und nicht in dem durch die Praxis für tageslichttaugliche Großanzeigen geforderten Ausmaß gesteigert werden kann.

Eine Übertragung des skizzierten analogen Ansteuerungsverfahrens für eine Verwendung von LCDs als Einzelelemente einer großflächigen Anzeige wäre zwar prinzipiell dadurch möglich, daß das analoge Ansteuerungs­ signal eines Graphikcontrollers eines Industriestandard-PCs als Signal­ quelle verwendet wird, das dann zeitabschnittsweise auf die einzelnen Bildelemente aufgeteilt wird, und die einzelnen Signalabschnitte dann je­ weils in ein digitales Ansteuerungssignal für die einzelnen LCDs als Ele­ mente zur Darstellung von Teilbildbereichen umgewandelt werden. Neben den hohen Kosten für die Analog-/Digitalwandler (A/D-Wandler), die zum einen für den Graphikcontroller und zusätzlich jeweils pro Einzelelement (LCD) vorhanden sein müßten, spricht gegen diese Lösungsvariante, daß durch die doppelte D/A- und A/D-Wandlung pro LCD ein erheblicher Qualitätsverlust der ursprünglich darzustellenden, digitalen Information in der Datenverarbeitungsanlage entsteht, der der geforderten hohen Auflö­ sung der großflächigen Anzeige entgegensteht.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derarti­ ge Ansteuerung mit einem minimalen Aufwand in der PC-Ausstattung bei Gewährleistung der erforderlichen Ansteuergeschwindigkeit zu ermögli­ chen.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 und bei einem Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden, die Verwendung einer Mehrzahl einzelner Industriestandard-PCs zur Ansteuerung einer Mehrzahl einzelner LCDs bzw. Signalsplit und doppelte D/A- und A/D-Wandlung einer darzustellenden Information in einer Datenverarbeitungseinrichtung und erlauben die unmittelbare digitale Ansteuerung einer Mehrzahl von LCDs durch einen einzigen Industriestan­ dard-PC. Dabei wird ein in den Adreßraum des Industriestandard-PC ein­ geblendeter Speicherbereich der erfindungsgeinäßen Vorrichtung so unter­ teilt, daß damit eine Mehrzahl von LCDs mit unterschiedlichen Anzeigein­ halten versorgt werden können und zusätzlich die notwendigen digitalen Ansteuerungssignale unter Verwendung der Inhalte des Speicherbereichs für die einzelnen LCDs erzeugt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen 2 bis 4.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anzeigeein­ richtung und

Fig. 2 eine blockschaltbildartig Darstellung einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung.

In Fig. 1 ist eine Anzeigeeinrichtung 4 dargestellt, wie sie beispielsweise an Bahnsteigen als Fahrgastinformation eingesetzt werden kann. Der me­ chanische Aufbau einer solchen Anzeigeeinrichtung wird in der deutschen Patentanmeldung 1 96 07 817 im einzelnen beschrieben. Die Anzeigeein­ richtung umfaßt eine Mehrzahl von LCDs F an beiden Seiten eines Gehäu­ ses.

Zur Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung dient eine Ansteuereinrichtung ST, wie sie in der deutschen Patentanmeldung 1 96 07 816 beschrieben wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Anzeigeeinrichtung A umfaßt einen PC als Da­ tenverarbeitungseinrichtung B mit einer nachgeordneten PCI-Bus-Schnitt­ stelle zur Ansteuerung einer Mehrzahl von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) F.

Die graphischen Inhalte der zu generierenden Anzeige werden entweder im Speicher des PCs programmgesteuert erzeugt und anschließend in den Bildspeicher (C) mittels der PCI-Bus-Schnittstelle übertragen oder in einem befehlsgesteuerten Graphikprozessor G erzeugt, der Bildspeicherinhalte erst zeitversetzt nach einer Einschreibeoperation in den Bildspeicher dar­ stellen kann oder Schriftzeichen verschiedenem Größen und Schriftarten im Bildspeicher erzeugen oder Linien, Kreise oder Ellipsen und andere Grafi­ kelemente erzeugen oder unäre und binäre Verknüpftingen auf den Bildspeicherinhalten durchführen und jeweils zur Anzeige bringen kann.

Eine Speicheransteuerung (Sequenzer D) sorgt dafür, daß der adressenmä­ ßig an sich lineare jeweilige Bildspeicher C in physikalisch nicht zusam­ menhängenden Segmenten derart organisiert werden kann, daß durch die Segmentierung zusammen mit der Steuereinheit E, die die LCD-spezifi­ schen Adressierungs- und Taktsignale erzeugt, ein sehr schneller Transfer der Speicherinhalte an die LCDs F möglich ist.

In der Zeichnung sind beispielsweise lediglich zwei derartige Bildspeicher C dargestellt, welcher jeweils einer Flüssigkeitskristallanzeige (LCD) F zugeordnet sind. Tatsächlich umfaßt eine erfindungsgemäße Anzeigeein­ richtung in der Regel eine Mehrzahl von Bildspeichern C und Flüssigkeits­ kristallanzeigen F.

Jedem Bildspeicher C ist eine Ansteuereinheit E zugeordnet, welche dafür Sorge trägt, daß die vom Grafikprozessor G erzeugten Informationsirhalte an die Flüssigkeitskristallanzeigen F so transferiert werden, daß sie dort der jeweiligen Bildstelle richtig zugeordnet werden.

Die Übertragungsstrecke zwischen Bildspeicher C und Steuereinheit E und der jeweils zugehörigen Flüssigkeitskristallanzeige F ist beispielsweise bei Bahnsteig-Anzeigeanordnungen relativ groß, d. h. die Kabellänge kann bis zu 4 m betragen. Dementsprechend muß auf die Vermeidung von Störab­ strahlungen geachtet werden.

Wegen dieser Kabellänge ist es auch wünschenswert, die Anzahl der benö­ tigten Kabeladern möglichst gering zu halten, um nicht mit Flachbandka­ beln sehr großer Aderzahl arbeiten zu müssen.

Zu diesem Zweck wird mit einer Differenzsignalbildung und einer zeitli­ chen Multiplexübertragung gearbeitet, wofür die Multiplex-Differenz­ signalbildungs-Einheiten K dienen, die jedem Bildspeicher C und jeder Steuereinheit E nachgeordnet sind, sowie die Signalrekonstruktions-De­ multiplexer-Einheiten K', die jeder Flüssigkeitskristallanzeige F vorgeord­ net sind, und zwischen welchen sich die mehradrigen Flachbandübertra­ gungskabel Ü erstrecken.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LCDs (F) in einer An­ zeigeeinrichtung (A) mit einer speicherprogrammierbaren Datenverarbei­ tungseinrichtung (B) als Steuerung, insbesondere einem Industriestandard-PC, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildspeicher vorgesehen ist, der in den Adreßraum der Datenverarbeitungseinrichtung (B) derart einblendbar ist, daß einzelne Bereiche des Biidspeichers (C)jeweils für die Aufnahme von unterschiedlichen Bildinformationen für die einzelnen LCDs (F) ver­ fügbar und mittels eines Sequenzers (D) einzeln ansprechbar sind, so daß die notwendigen digitalen Ansteuerungssignale für die LCDs (F) unter Verwendung der dem jeweiligen LCD (F)jeweils zugeordneten Bereiche des Bildspeichers (C) und der zugeordneten, LCD-spezifischen Steuerein­ heit (E) generiert und unmittelbar nach Abschluß einer Einschreibeoperati­ on in den Bildspeicher (C) der Bildspeicherinhalt durch die LCDs (F) an­ gezeigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein be­ fehlsgesteuerter Graphikprozessor (G) vorgesehen ist, dessen Befehlsum­ fang vorsehen kann:

• - Bildspeicherinhalte erst zeitversetzt nach einer Einschreibeoperation in den Bildspeicher darzustellen, und/oder
• - Schriftzeichen verschiedener Größen und Schriftarten - gegebenenfalls über mehrere Bildspeicherbereiche verteilt -, im Bildspeicher zu erzeugen und damit auf der Anzeigeeinrichtung darzustellen, und/oder
• - Linien, Kreise und Ellipsen und andere Graphikelemente der Vorrichtung zu erzeugen und auf der Anzeigeeinrichtung darzustellen, und/oder
• - unäre und binäre Verknüpfungen auf den Biidspeicherinhalten durchzu­ führen und im Ergebnis zur Anzeige zu bringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu der Datenverarbei­ tungseinrichtung durch ein Interface (H) mit PCI-Standard gebildet wird.

4. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansteuerungssignale zu den LCDs (F) als Differenzsi­ gnale ausgeführt (K) und/oder im Zeitmultiplexverfahren übertragen wer­ den, um die Entfernung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den LCDs (F) zu vergrößern und die elektromagnetische Störanfälligkeit der Vorrichtung bzw. die von der Vorrichtung ausgehenden elektromagne­ tischen Störungen auf ein Minimalmaß zu reduzieren.

5. Verfahren zur Ansteuerung einer Mehrzahl von LCDs (F) in einer An­ zeigeeinrichtung (A) mit einer speicherprogrammierbaren Datenverarbei­ tungseinrichtung (B) als Steuerung, insbesondere einem Industriestandard-PC, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildspeicher in den Adreßraum der Datenverarbeitungseinrichtung (B) derart eingeblendet wird, daß einzelne Bereiche des Bildspeichers (C) jeweils für die Aufnahme von unterschied­ lichen Bildinformationen für die einzelnen LCDs (F) verfügbar und mittels eines Sequenzers (D) einzeln ansprechbar sind, so daß die notwendigen digitalen Ansteuerungssignale für die LCDs (F)) unter Verwendung der dem jeweiligen LCD (F) jeweils zugeordneten Bereiche des Bildspeichers (C) und der zugeordneten, LCD-spezifischen Steuereinheit (E) generiert und unmittelbar nach Abschluß einer Einschreibeoperation in den Bildspeicher der Bildspeicherinhalt durch die LCDs (F) angezeigt wird.