DE3785282T2 - Anzeigevorrichtung. - Google Patents

Anzeigevorrichtung.

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DE3785282T2 DE87308311T DE3785282T DE3785282T2 DE 3785282 T2 DE3785282 T2 DE 3785282T2 DE 87308311 T DE87308311 T DE 87308311T DE 3785282 T DE3785282 T DE 3785282T DE 3785282 T2 DE3785282 T2 DE 3785282T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen Fernsehempfänger mit einem bistabilen Anzeigematerial, z. B. ferroelektrischen Flüssigkristallen.
  • Die US-Patentschrift 3,845,243 offenbart eine Gasentladungs-Anzeigetafel, bei der jedes Anzeigeelement in mehrere Bereiche unterteilt ist, die individuell erregt werden können. Zur Anzeige einer Grauskala wird die Anzahl von erregten Bereichen in jedem Element nach dem erforderlichen Helligkeitswert ausgewählt.
  • Die britische Patentschrift 1 390 925 zeigt in Fig. 9 eine Anzeigevorrichtung, die aus einem Gitter von Pixeln zur Erzeugung einer bildlichen Darstellung eines Bildsignals besteht, wobei jedes Pixel in eine Vielzahl von diskreten Bereichen unterteilt ist und jeder Bereich individuell auf einen von zwei Zuständen einstellbar ist, von denen nur ein Zustand einen Lichtausgang erzeugt, und wobei die Lichtausgänge der Bereiche eines Pixels nicht gleich sind.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine solche Vorrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bereiche jedes Pixels im wesentlichen in konzentrischer Weise angeordnet sind, so daß sie im wesentlichen die gleiche Durchschnittsposition haben.
  • Das menschliche Auge ist sehr empfindlich für kleine Fehler in der sichtbaren Pixelposition. Die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung überwindet jedoch solche Positionsfehler, weil die Bereiche eines Pixels bei der Betrachtung im wesentlichen die gleiche Durchschnittsposition haben können, so daß verschiedene ein Pixel ansteuernde Schemata eines Bereiches eine Änderung der Helligkeit ohne eine scheinbare Positionsänderung darstellen.
  • Vorzugsweise haben die Lichtausgänge der Bereiche in einem Pixel zueinander eine binäre Beziehung. Vorteilhafterweise hat ein Pixel vier verschiedene Bereiche mit Lichtausgängen im Verhältnis 8 : 4 : 2 : 1.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Betrieb dieser Anzeigevorrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß erste und zweite Einstellabtastungen des Gitters für jedes empfangene Bildsignal durchgeführt werden, daß bei der ersten Abtastung jedem Pixel eine Menge des Bildsignals zugeführt wird, die der relevanten geringstwertigen Bit-Information entspricht, um das Pixel für eine erste bestimmte Zeitperiode einzustellen, und daß bei der zweiten Abtastung jedem der Pixel der Rest des Bildsignals zugeführt wird, der der relevanten höchstwertigen Bit-Information entspricht, um das Pixel für eine zweite bestimmte Zeitperiode einzustellen.
  • Eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Anzeigevorrichtung kann in jeder geeigneten Weise angesteuert werden.
  • Die binäre Beziehung der Bereiche in einem Pixel der vorliegenden Erfindung stellt sicher, daß eine Menge von Graustufen erreicht werden kann, die wesentlich größer als die Zahl der Bereiche ist. Somit werden für vier Bereiche sechzehn Graustufen erzeugt.
  • Vorzugsweise wird jedes Pixel aus einer Vielzahl von wahlweise einstellbaren Flüssigkristallzellen gebildet.
  • Die vorliegende Erfindung ist für Farbanzeigen und für Schwarz-Weiß-Anzeigen verwendbar.
  • Die vorliegende Erfindung verkörpert auch eine Anzeigetafel zur Verwendung in einer hierin definierten Anzeigevorrichtung. Ferner verkörpert die vorliegende Erfindung auch die Ausrüstung für die Erzeugung und/oder für die Aussendung und/oder für die Verarbeitung und/oder für den Empfang von Signalen, die für eine hierin definierte Anzeigevorrichtung geeignet und/oder bemessen ist.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Pixels einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Pixel;
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf das Metallisierungs-Reihen-Muster eines Pixels in einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf das Metallisierungs-Spalten-Muster eines Pixels in einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 eine Darstellung der Pixelanordnung bei Kombination der Muster von Fig. 3 und 4;
  • Fig. 6 und 7 Draufsichten des Metallisierungs-Musters auf den beiden Platten für eine andere Form eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Pixels.
  • Die dargestellten Beispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit der Erzeugung eines Graustufen-Fernsehbildes durch Multiplexen eines bistabilen Anzeigematerials, nämlich eines ferroelektrischen Flüssigkristall-Materials, das so angeordnet wird, daß ein Gitter aus Pixeln erzeugt wird.
  • Jedes Pixel (siehe Fig. 1) besteht aus vier Bereichen I, II, III, IV, die Lichtausgänge im Verhältnis 1 : 2 : 4 : 8 haben und dadurch einen Bereich von 16 Graustufen ermöglichen, die durch geeignete Wahl von Bereichen erzielt werden können.
  • Die konzentrische Anordnung der Bereiche ist von Bedeutung. Da das menschliche Auge sehr empfindlich für kleine Fehler in der sichtbaren Pixelposition ist, ist es wichtig, daß jeder Bereich im wesentlichen die gleiche Durchschnittsposition hat, so daß verschiedene Bit-Muster bewirken, daß das Pixel nur die Helligkeit ändert, ohne eine sichtbare Positionsänderung.
  • Bei einer Verwirklichung werden die vier Bereiche auf ein mit ITO beschichtetes Glasstück geätzt, und alle vier Bereiche werden mit einer Ansteuerleitung adressiert, die auf die gegenüberliegende Glasplatte (Fig. 2) geätzt wird. Der aktive Bereich jedes Pixels wird jedoch durch den Bereich reduziert, den Metallbahnen einnehmen, die die Daten einbringen, was zu einer gewissen Abschwächung des wiedergegebenen Bildes führt.
  • Fig. 3 bis 5 zeigen ein pixel-Metallisierungs-Muster für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Fig. 3 zeigt den Pixelrand i und das Reihen-Muster, das durch Zonen 2 aus Metall und Zonen 3 aus ITO gebildet wird, wobei sich die Reihen A&sub1; und A&sub2; auf die Pixelbereiche II und IV beziehen und die Reihe B sich auf die Pixelbereiche 1 und III bezieht. Fig. 4 zeigt das Spalten-Muster, das wiederum durch Zonen 2 aus Metall und Zonen 3 aus ITO gebildet wird, wobei die Spalten C&sub1; und C&sub2; sich auf die Pixelbereiche III und IV beziehen und die Spalte D sich auf die Pixelbereiche I und II bezieht. Wenn diese Reihen- und Spalten-Muster überlappt werden, ergibt sich die in Fig. 5 dargestellte Pixelformation.
  • Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil sie das Kreuzen von Leitern auf beiden Anzeigeplatten vermeidet, wodurch die Möglichkeit elektrischer Kurzschlüsse beseitigt wird, die andernfalls durch kleine Löcher in der Isolierung an einer Kreuzungsstelle hervorgerufen werden können. Wie man in den Figuren sehen kann, sind drei Reihen-Metallisierungen und drei Spalten-Metallisierungen vorhanden. Zwei der Reihen-Metallisierungen sind jedoch am Rand des Bildschirms miteinander verbunden, wie auch zwei der Spalten-Metallisierungen, was im Ergebnis dazu führt, daß zwei externe Reihenansteuerer und zwei Spaltenansteuerer die vier Bereiche des Pixels adressieren.
  • Aus Gründen der Einfachheit ist in Fig. 5 ein passendes undurchsichtiges Isolierungsmuster weggelassen, damit der Betrachter nicht unmittelbar zum Rand der Bereiche sehen kann. Es kann auch notwendig sein, die Breite der metallischen Leiter gegenüber den dargestellten Abmessungen zu ändern, so daß alle Reihen- und Spalten-Elektroden etwa gleiche Zeitkonstanten haben.
  • Fig. 6 veranschaulicht die Anordnung von Ansteuer- und Datenleitungen auf einer Platte 20 in bezug auf ein Pixel einer Anzeige, während Fig. 7 die Anordnung von Ansteuer- und Datenleitungen auf der anderen Platte 21 in bezug auf dasselbe Pixel zeigt. Bei dieser Anordnung adressieren drei Elektroden drei Bereiche auf jeder Glasplatte, und zwar eine Ansteuerleitung und zwei Datenleitungen. Das Pixel ist in wählbare, einstellbare Bereiche im Verhältnis von 8 : 4 : 2 : 1 aufgespalten, aber es können alle Kombinationen von Ansteuer- und Datenleitungen verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel bedeckt eine Ansteuerleitung 22 die Bereiche, die Ausgängen mit den Verhältniswerten 1 und 2 entsprechen, und sie befindet sich auf einer Seite der Glasplatte 20, während die andere Ansteuerleitung 23 die Bereiche mit Ausgangsverhältniswerten 4 und 8 von Platte 21 bedeckt (siehe Fig. 6 und 7). Bei diesem Elektroden-Muster kann die Anzeige in der gleichen Zeit adressiert werden wie bei anderen Gestaltungen, aber mit Minimierung des aktiven Bereichsverlustes für das Elektroden-Muster. Die Metallbahnen sind so angeordnet, daß Bahnen auf einer Glasplatte Bahnen auf der anderen Platte bedecken. Bei dieser Gestaltung bewegen sich die Ansteuerimpulse in verschiedenen Richtungen auf dem Schirm, wobei sich die Ansteuerung 22 vertikal bewegt, während die Ansteuerung 23 sich horizontal bewegt. Dies kann es erforderlich machen, mehr Daten pro Vollbild zu verarbeiten, aber man kann dadurch Flackern in der Reihe nach aufgefrischten Anzeigen mit 25 Hz vermindern. Auch führt das Aufspalten der Ansteuerleitungen zwischen den beiden Platten dazu, daß sowohl Elektroden- als auch Bahn-Muster die gleiche Kompliziertheit erhalten, die aber kleiner ist (und damit in der Herstellung einfacher und mit einem höheren Maß an Zuverlässigkeit) als die kompliziertere Platte bei der Anordnung von Fig. 2. Die Platte 20 hat ferner eine Leitung 24 für Daten-Bit 3 und eine Leitung 25 für Daten-Bit 4. Die Platte 21 hat eine Leitung 26 für Daten-Bit 1 und Leitungen 27, 28 für Daten-Bit 2.
  • Im Betrieb einer Anzeigevorrichtung mit Pixeln der beschriebenen Art werden die vier geringstwertigen Bits des Bildes in das Pixel eingegeben, wenn das Videosignal ankommt, und die vier höchstwertigsten Bits werden in dasselbe Pixel um 1/17 der Vollbildzeit später eingegeben. Somit müssen für jede Videozeile zwei Anzeigezeilen adressiert werden. Die höchstwertigsten Bits werden 16/17 der Zeit und die geringstwertigsten Bits werden 1/17 der Zeit wiedergegeben. Flackern ist minimal, und die erforderliche Datenspeicherung ist 1/34 eines Vollbildspeichers, d. h. die halbe Anzahl von Bits für 1/17 der Zeit. Ein solcher Betrieb ermöglicht, mit der Anzeigevorrichtung einen Bereich von 256 Graustufen zu erzielen.
  • Wenn 256 Stufen nicht ausreichen, um Konturen im Schwarz oder mittleren Grau zu vermeiden, kann der Betrieb auf 12 Bits ausgedehnt werden, indem die 4 geringstwertigen Bits eingegeben werden, wenn das Videosignal ankommt, die mittleren 4 Bits 1/273 eines Vollbilds später, und die höchstwertigsten Bits 16/273 eines Vollbilds danach. Die erforderliche Speicherung für eine 12-Bit-Anzeige ist nicht nennenswert größer als die für eine 8-Bit-Anzeige, jedoch ist die Zeit zur Adressierung eines Pixels geringer, da drei Anzeigezeilen anstatt von zwei Zeilen in einer Video-Zeilenzeit adressiert werden müssen.
  • Wenn eine 8-Bit-Anzeige ausreicht, sollte während der Zeilenzeit von 24 Mikrosekunden die der laufenden Video-Zeile entsprechende Pixelreihe zusammen mit der Reihe adressiert werden, die 37 (d. h. 625/17) Zeilen davor entspricht. Somit stehen 32 Mikrosekunden zur Adressierung einer Pixelreihe zur Verfügung. Da die Anordnung von Fig. 2 jeder Pixelreihe zwei unabhängige Reihen-Elektroden zuordnet, werden 16 Mikrosekunden benötigt, um jede "Reihe" von Unter-Pixeln zu adressieren.
  • Die Anzeigevorrichtung der Erfindung wirkt als genauer D/A-Konverter, der die digitalen Eingangsdaten in sichtbare Lichtintensität umwandelt. Um daher Kontureffekte zu vermeiden, müssen die normalen Erfordernisse eines D/A-Konverters hinsichtlich Bit-Genauigkeit und Stabilität etc. erfüllt werden. Beispielsweise bestimmt die Zeitverzögerung zwischen der Anzeige der Gruppen von 4 Bits die relative Helligkeit und sollte demzufolge genau sein. Dies kann leicht erreicht werden. Es kann sein, daß das bistabile Anzeigematerial nicht sofort zwischen zwei Zuständen schaltet, sondern daß es einige Zeit zur Stabilisierung benötigt. Eine solche Wirkung kann durch Einstellung der Belichtungszeit der geringstwertigen Bits oder durch Änderung des gespeicherten Bit-Musters kompensiert werden. Um Fehler kleinzuhalten, die durch relative Ungenauigkeit der Bit-Bereiche in dem Pixel-Muster und durch ihre Empfindlichkeit für Fehlausrichtung der vorderen und hinteren Platte verursacht werden, wird der aktive, durchlässige Bereich des Pixelbereichs auf einer Platte größer gemacht als auf der anderen, so daß eine kleine Fehlausrichtung zwischen den beiden Platten den sichtbaren Pixelbereich nicht ändert.
  • Die Anzeigevorrichtung der Erfindung läßt die maximale Zeit zum Multiplexen bistabiler Pixel zu und erlaubt trotzdem, daß die Graustufenanzeige mit Videoraten auf den neuesten Stand gebracht wird. Sie minimiert ferner das flackern der Anzeige und die Menge der erforderlichen Datenspeicherung. Wegen der maximalen Wirkung der Zeit zum Adressieren jeder Reihe der Anzeige werden die Pixel der Reihe nach auf neuesten Stand gebracht und sind kontinuierlich sichtbar. Wenn eine Farbanzeige erforderlich ist, müssen getrennte rote, grüne und blaue Pixel verwendet werden anstatt halbbildsequentieller Farbe mit monochromen Pixeln.

Claims (6)

1. Anzeigevorrichtung, umfassend ein Gitter von Pixeln zur Erzeugung einer bildlichen Darstellung eines Bildsignals, wobei jedes Pixel in eine Vielzahl von konkreten Bereichen (I, II, III, IV; A, B, C, D) unterteilt ist und jeder Bereich individuell auf einen von zwei Zuständen einstellbar ist, von denen nur ein Zustand einen Lichtausgang erzeugt, und wobei die Lichtausgänge der Bereiche eines Pixels nicht gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche jedes Pixels im wesentlichen in konzentrischer Weise angeordnet sind, so daß sie im wesentlichen die gleiche Durchschnittsposition haben.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtausgänge der Bereiche der Pixel zueinander eine binäre Beziehung haben.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pixel vier verschiedene Bereiche mit Lichtausgängen im Verhältnis 8 : 4:2 : 1 hat.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bereich jedes Pixels aus einer wahlweise einstellbaren Flüssigkristallzelle besteht.
5. Verfahren zum Betrieb einer Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Einstellabtastungen des Gitters für jedes empfangene Bildsignal durchgeführt werden, daß bei der ersten Abtastung jedem Pixel eine Menge des Bildsignals zugeführt wird, die der relevanten geringstwertigen Bit-Information entspricht, um das Pixel für eine erste bestimmte Zeitperiode einzustellen, und daß bei der zweiten Abtastung jedem der Pixel der Rest des Bildsignals zugeführt wird, der der relevanten höchstwertigen Bitinformation entspricht, um das Pixel für eine zweite bestimmte Zeitperiode einzustellen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abtastung aus der Zuführung von vier geringstwertigen Bits besteht, daß die erste bestimmte Zeitperiode etwa 1/17 der gesamten Zeitperiode für das Bildsignal beträgt, daß die zweite Abtastung aus der Zuführung von vier höchstwertigen Bits besteht, und daß die zweite bestimmte Zeitperiode etwa 16/17 der gesamten Zeitperiode für das Bildsignal beträgt.
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