DE3329130C2

DE3329130C2 - Verfahren zur Ansteuerung einer Matrix-Anzeigetafel

Info

Publication number: DE3329130C2
Application number: DE3329130A
Authority: DE
Inventors: Shinji Suwa Nagano Morozumi
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1982-08-23
Filing date: 1983-08-12
Publication date: 1987-03-05
Also published as: GB2131217A; DE3329130A1; GB8322095D0; GB2131217B; HK88987A; US4604617A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ansteuerung einer Matrix-Anzeigetafel, die eine Vielzahl von Spaltenleitungen und Zeilenleitungen, die matrixartig angeordnet sind, aufweist, wird den Spaltenleitungen synchron mit Zeilenadreßsignalen ein Videosignal zugeführt. Diese Zufuhr des Videosignals wird im Bereich der Vertikal-Austastlücke und gegebenenfalls während eines Austastintervalls während der effektiven Anzeigedauer unterbrochen. Während dieser Unterbrechung wird das Potential auf den Zeilenleitungen gleich dem auf den Spaltenleitungen gemacht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Matrix-Anzeigetafel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Anzeigetafeln, bei denen Treiberelektroden in Form einer Matrix in X-Richtung und in Y-Richtung angeordnet sind, sogenannte Matrix-Anzeigetafeln, werden zur Anzeige von Buchstaben oder ähnlichen Zeichen, Grafiken oder Bildern verwendet. Bei einer Flüssigkristall-Anzeigetafel dieser Art sind beispielsweise n × m Bildpunkte in n Spalten und m Zeilen angeordnet. Zur Ansteuerung sind den Spalten Spaltenleitungen (Datenleitungen) und den Zeilen Zeilenleitungen (Abtastleitungen) zugeordnet. Bei einem herkömmlichen Verfahren (DE 33 11 928 A1, DE 32 28 587 A1) wird diese Flüssigkristall-Anzeigetafel in einem Multiplexbetrieb angesteuert, das heißt eine Zeile wird durch ein Zeilenadressignal auf der zugehörigen Zeilenleitung ausgewählt, und dann werden Datensignale über die n Spaltenleitungen in die Bildpunkte dieser Zeile eingeschrieben. Die Periode des Zeilenadreßsignals und damit der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einschreibvorgängen in ein und denselben Bildpunkt beträgt 1/m der Gesamtperiode und wird allgemein als "Tastverhältnis" bezeichnet. Zur Wiedergabe von Bildern oder Grafiken sind im allgemeinen hundert Zeilen erforderlich.
Fig. 1 zeigt die Anordnung von Bildpunktelektroden bei einer Flüssigkristall-Matrix-Anzeigetafel. Die Bildpunktelektroden bilden Spaltenleitungen SL 1 bis SLn und Zeilenleitungen CL 1 bis CLm, so daß n × m Bildpunktelektroden und damit Bildpunkte vorhanden sind.
Die Fig. 2(a) bis 2(d) zeigen einen typischen Verlauf der an die Spaltenleitungen und die Zeilenleitungen angelegten Signale. Zeilenadressignale C 1, C 2, C 3, . . . , Cm werden an die Zeilenleitungen CL 1, CL 2, CL 3, . . . , CLm angelegt, und das Tastverhältnis beträgt 1/m. Für eine Bildwiedergabe benötigt man Grauwerte, und hierfür kann man die Datensignale S 1 bis Sn (Fig. 2(d)) mit Hilfe von Treiberimpulsen schaffen, die nach Maßgabe der jeweiligen Grauwerte pulsbreitenmoduliert sind.
Im Fall eines Fernsehsignals umfaßt ein Bild 525 Zeilen (nach US-Norm), die durch das Zeilensprungverfahren in ein die ungeradzahligen Zeilen umfassendes Halbbild und ein die geradzahligen Zeilen umfassendes Halbbild von je 262,5 Zeilen unterteilt sind. Wenn eine Flüssigkristall- Matrix-Anzeigetafel als Fernsehbildschirm verwendet wird und ein solches Fernsehsignal angelegt wird, dann ist ein Tastverhältnis von 1/262,5 erforderlich. Selbst wenn man die Auflösung auf die Hälfte reduziert, muß diese Anzeigetafel immer noch mit einem Tastverhältnis von 1/131,25 betrieben werden. Der Betrieb einer Flüssigkristall-Matrix-Anzeigetafel mit solch einem hohen Tastverhältnis hat aber den Nachteil, daß kein ausreichender Bildkontrast erzielt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, durch das ein zufriedenstellender Bildkontrast sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst und diese Lösung durch die Merkmale des Unteranspruchs weitergebildet.
Der Bildkontrast kann dadurch verbessert werden, daß das Verhältnis von Effektivwert der Einschaltspannung zum Effektivwert der Ausschaltspannung an den Flüssigkristall-Bildpunkten vergrößert wird. Zur Vergrößerung dieses Verhältnisses ist vorgesehen, daß in einem Bereich um die Vertikal-Austastlücke herum keine Spannung an die Flüssigkristall-Bildpunkte angelegt wird.
Zur weiteren Erhöhung des genannten Spannungsverhältnisses kann darüberhinaus innerhalb des aktiven Anzeigeintervalls ein vorgegebener Prozentsatz von Zeilen im Videosignal ausgelassen werden, wobei die Höhe dieses Prozentsatzes dadurch begrenzt ist, daß keine Beeinträchtigung der Bildwiedergabequalität auftreten soll. Auch während der ausgelassenen Zeilen wird keine Spannung an die Flüssigkristall-Bildpunkte angelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Flüssigkristall-Matrix-Anzeigetafel,
Fig. 2(a) bis 2(c) Zeilenadreßsignale zur Ansteuerung der Anzeigetafel von Fig. 1,
Fig. 2(d) ein in eine pulsbreitenmodulierte Form umgesetztes Datensignal zur Ansteuerung der Anzeigentafel von Fig. 1,
Fig. 3 und 4 den Zeitverlauf verschiedener für Fernsehbildwiedergaben benötigter Signale,
Fig. 5 den Zeiverlauf verschiedener beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeter Signale,
Fig. 6(a) ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Datensignale,
Fig. 6(b) ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erzeugung der Datensignale,
Fig. 7(a) ein Schaltbild einer Zeilenadreßschaltung gemäß der Erfindung und
Fig. 7(b) den Zeitverlauf von Signalen in der Schaltung von Fig. 7(a).
Die folgende Beschreibung geht von einem NTSC-Videosignal aus. Fig. 3(d) zeigt ein eingegebenes Videosignal VS. Fig. 3(a) zeigt die Vertikal-Synchronimpulse V-S, Fig. 3(b) die Horizontal-Synchronimpulse H-S des Videosignals, und Fig. 3(c) zeigt die Horizontal-Synchronimpulse von Fig. 3(b) in einem gedehnten Zeitmaßstab.
In Fig. 4 sind die Horizontal-Synchronimpulse zum besseren Verständnis nochmal als Horizontalsignal dargestellt. Ein Halbbild von 1/60 s, also 16,667 ms, umfaßt 262,5 Zeilen bzw. Perioden des Horizontalsignals. Bei einer Flüssigkristall-Matrix-Anzeigetafel reicht die Hälfte dieser Zeilen, also 131 Zeilen, zum Erkennen des Bildes aus. Wenn beispielsweise jede zweite Zeile ausgelassen wird, dann erhält man ein Tastverhältnis von 1/131.
Tatsächlich enthalten etwa 200 bis 220 aktive Zeilen von 262,5 Zeilen nahezu die gesamte Bildinformation, während die restlichen 40 bis 60 toten Zeilen innerhalb der Vertikal-Austastlücke keinerlei Bildinformation enthalten. Wenn daher beispielsweise das Videosignal während der 20. bis 240. Zeile (Fig. 4) an die Anzeigetafel angelegt wird und während der 1. bis zur 19. sowie der 241. bis zur 262. Zeile kein Videosignal angelegt wird, dann wird die Information von 220 Zeilen des Videosignals wiedergegeben. Auf diese Weise kann die Anzahl der Zeilenadreßsignale gesenkt werden. Ferner kann die an die Flüssigkristall-Bildpunkte während der toten Zeilen im Bereich der Vertikal-Austastlücke, was hier als Austastintervall bezeichnet sei, angelegte Effektivspannung dadurch auf Null gehalten werden, daß das Potential der Horizontaladressignale gleich dem der Datensignale gemacht wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Verhältnisses der am Flüssigkristall anliegenden Effektivspannungen und damit zu einer Verbesserung des Bildkontrasts.
Selbst wenn einige der aktiven Zeilen ausgelassen bzw. übersprungen werden, wird die Bildwiedergabe, ohne daß Verzerrungen auftreten, nicht schlechter. Wenn beipielsweise pro r aktiven Zeilen (r = 3 in Fig. 4) jeweils eine Zeile übersprungen wird, dann wird die Anzahl der tatsächlich benutzten Zeilen und Zeilenadreßsignale um den Faktor (r-1)/r verringert. Hierdurch kann die Anzahl der Zeilenadreßsignale weiter verringert werden. Wenn etwa bei einer Bildwiedergabe auf einer Flüssigkristall-Anzeigetafel im Bereich der erwähnten 220 aktiven Zeilen jede zweite Zeile ausgelassen wird, dann wird die Anzeigetafel mit 110 Zeilen betrieben.
Wenn darüberhinaus auch für die Dauer der unterdrückten aktiven Zeilen das Potential der Zeilenadressignale gleich demjenigen der Datensignale gemacht wird, dann kann hierdurch das Verhältnis der Effektivspannung, die an einem ausgewählten Bildpunkt anliegt, zu derjenigen, die an einem nicht ausgewählten Bildpunkt anliegt, vergrößert werden. Hierdurch erfährt der Bildkontrast eine weitere Verbesserung. So kann erfindungsgemäß unter Aufrechterhaltung der scheinbaren Auflösung der Bilder ein hoher Bildkontrast erreicht werden.
Allgemein gilt für ein wechselstrom-amtplitudenselektives Multiplexverfahren der V-NV Art (N ist eine beliebige ganze Zahl) für das Verhältnis der Effektivspannungen V _on zu V _off folgendes: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
V _on ist darin die Einschaltspannung, die zu einem hellen bzw. ausgewählten Zustand eines Bildpunkts führt, während V _off die Ausschaltspannung ist, die zu einem dunklen bzw. nicht-ausgewählten Zustand eines Bildprodukts führt. 1/D ist das Tastverhältnis. Das Verhältnis von Gleichung (1) führt zu einem Standardkontrast.
Wenn man die Anzahl der während des Austastintervalls unterdrückten Zeilen mit M bezeichnet und voraussetzt, daß die Effektivspannung während dieses Austastintervalls Null ist, dann ergibt sich das Verhältnis der Effektivspannungen wie folgt: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Wenn man darüberhinaus in erfindungsgemäßer Weise eine Zeile pro r aktiven Zeilen unterdrückt und dafür sorgt, daß während dieser unterdrückten aktiven Zeilen die an den Bildpunkten anliegende Effektivspannung Null ist, dann ergibt sich für diesen Fall das genannte Verhältnis der Effektivspannungen zu °=c:50&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz4&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Ein Vergleich der sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergebenden Verhältnisse zeigt, daß das Verhältnis der Effektivspannungen durch die erfindungsgemäße Maßnahme gegenüber dem herkömmlichen Verfahren vergrößert wird. Eine Einbeziehung des sich aus der Gleichung (3) ergebenden Werts beweist, daß durch diese Weiterbildung der Erfindung eine noch stärkere Verbesserung erzielt wird. Geht man beispielsweise von folgenden Zahlenwerten aus: N = 10, D = 262,5, M = 60 und r = 3, dann ergeben sich aus den obigen Gleichungen (1) bis (3) in dieser Reihenfolge folgende Werte: 1,054; 1,066; 1,087. Diese Werte bedeuten eine merkliche Kontrastverbesserung, die im Fall der Gleichung (3) einer Verdopplung oder gar Verdreifachung des Kontrasts entspricht, durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen.
Die Fig. 5(a) bis 5(g) zeigen Signalverläufe, die beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung einer Anzeigetafel auftreten. Die Zeilenadreßsignale C 1, C 2, C 3, Cm sind auf der Basis der in Fig. 5(a) gezeigten Horizontalsynchronimpulse H-S dargestellt. Ein Bild setzt sich aus einem ungeradzahligen Halbbild und einem geradzahligen Halbbild zusammen. Die Dauer eines Halbbildes beträgt 1/60 s. Ein Halbbild umfaßt m aktive Zeilen sowie M = p + q tote Zeilen vor, in und nach der Vertikal-Austastlücke. Von den m aktiven Zeilen entsprechenden m Zeilenadreßsignalen können ein Zeilenadreßsignal pro r Zeilenadreßsignalen ausgelassen werden, um die Auswahl der Bildpunkte zu verringern. Die Zeilenadreßsignale C 1 und Cm werden der Reihe nach an die Zeilenleitungen angelegt. Pro r Zeilenadreßsignalen tritt ein weiteres Austastintervall s auf, während dessen kein Bildpunkt ausgewählt wird, wie aus Fig. 6(b) ersichtlich. Die Datensignale S 1 bis Sn, von denen in Fig. 5(f) eines gezeigt ist, sind Videoanzeigesignale, deren Amplitude moduliert ist. Die Amplitude dieser Signale ist beim wechselstrom-amplitudenselektiven Multiplexverfahren der V&sub0;-NV&sub0; Art 2V&sub0;. Diese Signale sind dadurch charakterisiert, daß sie während des Austastintervalls p + q bei ungeradzahligem Halbbild das feste Potential VNSO und bei geradzahligem Halbbild das feste Potential VNSE aufweisen, die als Dunkelpotentiale bezeichnet seien und mit den Potentialen übereinstimmen, die in den entsprechenden Halbbildern an nicht-ausgewählten (dunklen) Bildpunkten anliegen. Da in diesem Intervall jeweils dasselbe Potential an den Zeilenleitungen anliegt, wie man aus Fig. 5 unschwer entnehmen kann, liegt an den Flüssigkristall-Bildpunkten während dieses Austastintervalls p + q keine Spannung an, wodurch eine Erhöhung der an die Flüssigkristall-Bildpunkte angelegten Effektivspannung verhindert wird.
Außerdem kann das Potential der an die Spaltenleitungen angelegten Datensignale für jeweils eine pro r Zeilen gleich dem Potential der Zeilenadreßsignale gemacht werden. Mit anderen Worten, das Potential der Datensignale S 1 bis Sn an den Spaltenleitungen wird während der Dauer des Austastintervalls s bei ungeradzahligen Halbbildern V _NSO und bei geradzahligen Halbbildern V _NSE.
Das Signal fL in Fig. 5(g) ist ein Grundsignal, dessen Folgefrequenz gleich der Bildfolgefrequenz ist und das bewirkt, daß sich die Polarität der an den Bildpunkten anliegenden Spannung von Halbbild zu Halbbild umkehrt, so daß der Flüssigkristall mit einer Wechselspannung angesteuert wird.
Fig. 6(a) zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Datensignale S 1 bis Sn, die einen Verlauf entsprechend der Darstellung in Fig. 5(f) besitzen. Diese Schaltungsanordnung enthält Spannungswählschaltungen 10 bis 16. Die Spannungswählschaltungen 10 bis 12 wählen je nach Zustand des Signals fL V _ONE oder V _ONO, V _OFFE oder V _OFFO bzw. V _NSE oder V _NSO aus und liefern Bildsignalpotentiale V _ON, V _OFF bzw. in den Austastintervallen das Potential V _N an die Spannungswählschaltungen 13 bzw. 14. Die Spannungswählschaltungen 13 und 14 geben unter der Steuerung durch ein Austastsignal fD die Signale V&min; _ON bzw. V&min; _OFF ab, die während der m&min; (m&min; = m(r-1)/r aktiven Zeilen V _ON bzw. V _OFF und während der Austastintervalle V _N sind. Die Spannungswählschaltungen 15 und 16 geben unter der Steuerung durch ein Treibersignal Di (i = bis 1 n) das Signal V&min; _ON oder das Signal V&min; _OFF auf eine Ausgangsleitung, um so das Datensignal Si zu bilden. Für jede der n Spalten ist ein gesonderter Block 17 mit Spannungswählschaltungen 15 und 16 vorgesehen, damit jede der n Spaltenleitungen das zugehörige der Datensignale S 1 bis Sn erhält.
Fig. 6(b) zeigt das Treibersignal Di und das zugehörige Datensignal Si. Das Treibersignal Di ist aus dem Videosignal entstanden und entsprechend den Grauwerten des Videosignals pulsbreitenmoduliert.
Fig. 7(a) zeigt das Schaltbild einer Zeilenadreßschaltung zur Erzeugung der Zeilenadreßsignale C 1 bis Cm&min; für den Fall, das von m Zeilen jeweils pro r Zeilen eine Zeile übersprungen wird.
Fig. 7(b) zeigt den Zeitverlauf der Ausgangssignale der einzelnen Schaltungsteile von Fig. 7(a). Ein Taktpuls YCL entsteht dadurch, daß man in einem Taktpuls YCL 0 mit Hilfe eines Sperrsignals INH in bestimmten Intervallen einen Impuls unterdrückt. Ein Schieberegister 70 beginnt nach Anlegen eines Startimpulses YSP an das Register und der Impulse des Taktpulses YCL zu arbeiten und liefert Signale Y 1, Y 2, Y 3, . . . , Ym&min; an Verknüpfungsglieder 71. Diese Signale werden vom Signal &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KINH°k&udf53;lu&udf54;, das im Austastintervall auftritt, in Signale W 1, W 2, W 3, . . . , Wm&min; umgewandelt. Die Verknüpfungsglieder 71 liefern die Signale W 1, W 2, W 3, . . . , Wm&min; an einen Treiber 72. Im Zeitraum zwischen einem Impuls des Signals W 2 und einem solchen des Signals W 3 erhält der Treiber 72 kein Horizontalsignal. Ein Spannungswähler 73 liefert an den Treiber 72 die beiden Potentiale V _SEL und V _NSEL. Der Spannungswähler 73 steht unter der Steuerung durch das Signal fL und schaltet je nach Zustand dieses Signals V _SEL zwischen V _SE und V _SO bzw. V _NSEL zwischen V _NSE und V _NSO um. Auf diese Weise kann der Treiber 72 die Signale W 1, W 2, W 3, . . . , Wm&min; zu den Zeilenadreßsignalen C 1 bis Cm&min; umwandeln. Dabei werden die Impulsdächer der Signale W 1 bis Wm&min; bei geradzahligen Halbbildern zu dem Potential V _SE und bei ungeradzahligen Halbbildern zum Potential V _SO im zugehörigen Zeilenadreßsignal, während die Impulsbasen der Signale W 1 bis Wm&min; zu Potentialen V _SE (geradzahlige Halbbilder) bzw. V _SO (ungeradzahlige Halbbilder) der Zeilenadreßsignale werden. Die Zeilenadreßsignale, von denen in Fig. 7(b) das Signal C 3 dargestellt ist, werden an die Zeilenleitungen angelegt. Die Potentiale V _NSE und V _NSO der Zeilenadreßsignale sind gleich den Potentialen der Datensignale im nicht-auswählenden oder Dunkelzustand, so daß während der Austastintervalle an allen Bildpunkten keine Effektivspannung anliegt.
Die vorangehenden Ausführungsbeispiele wurden anhand des allgemeinen wechselstrom-amplitudenselektiven Multiplex-Verfahrens der V-NV Art beschrieben. Die Erfindung ist dessen ungeachtet auch bei anderen Ansteuerungsarten von Flüssigkristall-Anzeigetafeln verwendbar, wie etwa bei der Ansteuerung mittels getrennter oberer und unterer Elektroden, der Abtastung mittels Duplexabtastsignalen oder Viererabtastsignalen der Duplex- Matrix-Abzeige oder der Multimatrix-Flüssigkristall- Anzeigetafel und ähnliches.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung einer Matrix-Anzeigetafel, die in Matrixanordnung eine Vielzahl von Spaltenleitungen (SL 1 bis SLn) und Zeilenleitungen (CL 1 bis CLm) aufweist und deren Spaltenleitungen synchron mit Zeilenadressignalen (C 1 bis Cm, C 1 bis Cm&min;) Videodatensignale (VS) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Austastintervalls (p, q) im Bereich der Vertikal- Austastlücke das Potential (V _NSO, V _NSE ) an den Zeilenleitungen (CL 1 bis CLm) im wesentlichen gleich dem Potential (V _NSO, V _NSE ) an den Spaltenleitungen (SL 1 bis SLn) gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential (V _NSO, V _NSE ) an den Zeilenleitungen (CL 1 bis CLm) während zusätzlicher Austastintervalle (s) innerhalb der effektiven Anzeigezeit im wesentlichen gleich dem Potential (V _NSO, V _NSE ) an den Spaltenleitungen (SL 1 bis SLn) gemacht wird.