DE69125366T2

DE69125366T2 - Flüssigkristallanzeigesystem und verwendungsverfahren

Info

Publication number: DE69125366T2
Application number: DE69125366T
Authority: DE
Inventors: Randall Farwell; Lane Hauck; Leonid Shapiro; Robert Shaw
Original assignee: Proxima Corp
Current assignee: Proxima Corp
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH03231288A; AU7242391A; CA2071847A1; WO1991011795A1; ATE150891T1; EP0513173A1; EP0513173B1; DE69125366D1; EP0513173A4; AU644852B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem und ein Verfahren zum Verwenden von diesem zum Bereitstellen mehrfarbiger Bilder. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem und ein Verfahren zum Verwenden von diesem, um große Anzahlen von Farben für die Bilder zu erzeugen, und zwar in einer klaren, sichtbar erkennbaren Art und Weise.

Stand der Technik

Es gab mehrere verschiedene Typen und Arten von Computerausgabeeinrichtungen zum Betrachten computererzeugter Informationen. Solche Einrichtungen umfassen Bildmonitore und aktive Flüssigkristall-Anzeigefelder. Neuerdings werden Flüssigkristall-Anzeigefelder mit Projektoren zum Anzeigen computererzeugter Bilder auf einem großen Schirm zum Betrachten durch ein Auditorium verwendet.
Es gibt typischerweise zwei übliche Techniken zum Projizieren computererzeugter Bilder. Eine solche Technik verwendet eine Kathodenstrahlröhre, die auf Video- bzw. Bildprojektoren wie den Projektoren beruht, die durch Elektrohome und Sony hergestellt werden. Eine andere solche Technik verwendet Flüssigkristall- Anzeigefelder in Verbindung mit Overheadprojektoren, wie beispielsweise den Feldern, die durch Computer Accessories Corporation, Kodak und Sharp hergestellt werden.
Solche früher bekannten Systeme zeigten computererzeugte Schwarz/Weiß-Bilder an. Es wurde als wünschenswert angesehen, computererzeugte Farbbilder zu projizieren.
Ein solches Farbsystem ist im US-Patent 5,062,001 dargestellt und beschrieben, das eine Grauskalierungstechnik zum Simulieren von Farbe offenbart. Während dieser Vorschlag sich für bestimmte Anwendungen als erfolgreich zeigte, ist dieser nur zum Erzeugen von Grauschattierungen zum Simulieren von Farben gedacht.
Eine andere Technik ist im US-Patent 4,769,713 offenbart, das ein erweitertes Flüssigkristall-Anzeigefeld beschreibt, das durch das Bereitstellen von drei Unterbildpunkten für jeden Anzeigematrixpunkt einen konventionellen Farbmonitor emuliert. So erzeugt die erweiterte Flüssigkristall-Anzeige anders als ein monochromes Flüssigkristall-Anzeigefeld, das nur ein Bildpunktelement für jeden Anzeigematrixpunkt verwendet, Farben durch das Verwenden von roten, grünen und blauen Farbfilterelementen in einem abwechselnden Muster über der Anzeigematrix. Diesbezüglich sind die Farbfilter entweder horizontale oder vertikale Streifen oder Punktdreiergruppen (Dreiecke), wie sie bei den meisten konventionellen Farbfernsehempfängern gefunden werden.
Ein anderer Vorschlag zum Lösen der Probleme der Projektionssysteme des Standes der Technik bestand darin, drei getrennte Flüssigkristall-Anzeigefelder zu verwenden, wobei jedes Feld eine verschiedene Farbe hat. Die zugehörigen Bildpunkte der drei Felder sind zueinander in einer Linie ausgerichtet. Die drei verschiedenen Farben werden kombiniert, um ein gewünschtes computererzeugtes Farbbild zu erzeugen.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 351 253 beschreibt eine Flüssigkristall-Projektionsvorrichtung und ein Treiberverfahren von dieser. Die Vorrichtung umfaßt drei Flüssigkristallfelder und deren zugeordnete Treiberschaltungen zum Anlegen von Treiberspannungen. Hinsichtlich dessen werden die Treiberspannungen, die an die entsprechenden Flüssigkristallfelder angelegt werden, nicht nur für jede Horizontalabtastperiode, sondern auch für jedes Vollbild umgekehrt. Zumindest eines der Felder empfängt eine Treiberspannung der entgegengesetzten Polarität hinsichtlich der verbleibenden Felder, um das Auftreten von Flimmern zu verhindern.
Bei einem anderen Beispiel beschreibt das japanische Patent JP 60169827 eine Flüssigkristall-Projektionsvorrichtung mit einer Vielzahl von Gast-Host-Flüssigkristall-Anzeigefeldern. Die Flüssigkristallfelder verwenden Pigmente von drei Grundfarben und werden mit den Farbbildsignalen von Rot, Grün und Blau angesteuert, um ein Farbbild auszubilden.
Solche Anordnungen haben sich als nicht ganz zufriedenstellend gezeigt, da nur eine geringe Anzahl von Farben leicht erzielt werden kann. Diesbezüglich wird nur eine geringe Anzahl von Farben erzeugt, und daher werden die Bilder, die erzeugt werden, nicht immer genau wiedergegeben. Da nur eine beschränkte Anzahl von Farben verfügbar ist, würde das sich daraus ergebende Bild nur eine grobe Annäherung der tatsächlichen Farbe des wiedergegebenen Bildes sein.
Daher würde es im hohen Maße wünschenswert sein, ein neues und verbessertes Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem und ein Verfahren zum Verwenden von diesem zu haben, um eine große Anzahl, beispielsweise Hunderte, von Farben für sichtbare Anzeigezwecke zu erzeugen.

Offenbarung der Erfindung

Daher besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neues und verbessertes Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem und ein Verfahren zu dessen Verwendung zu schaffen, um eine große Anzahl von Farben für dessen Bilder zu erzeugen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, solch ein neues und verbessertes Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem und ein Verfahren zu dessen Anwendung zu schaffen, ohne irgendein wesentlich wahrnehmbares Flimmern des Bildes einzuführen.
Kurz gesagt, die vorstehenden und weiteren Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch das Bereitstellen eines neuen und verbesserten Flüssigkristall-Anzeigefeldsystems zum Erzeugen einer großen Anzahl von Farben von anzeigbaren Bildern in einer genauen Art und Weise verwirklicht. Darüberhinaus weisen die Farbbilder ein stabiles Erscheinungsbild auf und lassen kein in irgendeinem bemerkbaren Ausmaß erkennbares Flimmern erkennen. Das System der vorliegenden Erfindung kann mit verschiedenen Farb-Flüssigkristall-Anzeigetechnologien, z. B. übereinandergestapelten Feldern und Farbstreifen- Aktivmatrixtafeln verwendet werden.
Das Anzeigesystem umfaßt eine Flüssigkristall-Anzeigefeldeinheit mit einem Satz aus Bildpunktelementen oder Punktdreiergruppen zum Erzeugen eines Farbbildes während aufeinanderfolgender Vollbilder einer angezeigten Information. Eine Anzeigefeld- Verarbeitungseinheit dient als Schnittstelle der Anzeigefeldeinheit zu einer Bildsignal-Erzeugungseinrichtung, wie einem Personalcomputer, der ein Bildausgangssignal erzeugt, das für die drei einzelnen Farbkomponenten, beispielsweise rote, grüne und blaue Komponenten, zum Erzeugen des Farbbildes bezeichnet ist. Ein Satz aus drei Steuereinheiten erzeugt Punkttaktsignale zum Erleichtern des wahlweisen Adressierens einzelner der Bildpunktelemente in jedem Vollbild angezeigter Informationen. Ein Satz von Bildverarbeitungseinheiten spricht auf die Punkttaktsignale an und wandelt die Bildausgangssignale zu umgesetzten Digitalsignalen um, die gewichtete Farbhelligkeitsstufen anzeigen. Signalerzeugungs- Logikschaltungen in den Bildverarbeitungseinheiten sprechen auch auf die Punkttaktsignale an und erzeugen aufeinanderfolgende Helligkeitsstufensignale, die gewichtete Farbhelligkeitsstufen anzeigen. Vergleicherlogikschaltungen, die sich auch in den Bildverarbeitungseinheiten befinden, sprechen auf die umgesetzten Digitalsignale und die aufeinanderfolgenden Helligkeitsstufensignale an, um binäre EIN-Ausgangssignale nur dann zu erzeugen, wenn die umgesetzten Bildsignale, die bestimmte Helligkeitsstufen anzeigen, mit den zufällig aufeinanderfolgende Helligkeitsstufen anzeigenden Signalen vergleichbar sind, um das gewünschte Farbhelligkeitsbild durch das Steuern des durchschnittlichen Abtastzyklus der angezeigten Bildpunkte ohne das Einführen irgendeines wesentlichen Flimmerns in das angezeigte Farbbild zu erzeugen.
Jede Bildverarbeitungseinheit umfaßt auch eine Flimmerhemmanordnung zum Erleichtern der digitalen Anzeige der einzelnen Bildpunktelemente ohne das Einführen eines nicht akzeptierbaren Grades von Flimmern in das angezeigte computererzeugte Bild.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehend genannten und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung und die Art und Weise des Erzielens von diesen werden ersichtlich, und die Erfindung selber wird gut verständlich, wenn auf die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei:
Fig. 1 ein teilweise diagrammartiges Blockdiagramm eines Flüssigkristall-Anzeigesystems unter Verwendung einer aufeinandergeschichteten Panel- bzw. Feldanordnung ist, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm der Anzeigefelder und einzelner Bildverarbeitungseinheiten der Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein detailliertes Blockdiagramm einer einzelnen Umsetzungsanordnung der Fig. 2 ist;
Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm von einer der Flimmerhemmanordnungen der Fig. 2 ist;
Fig. 5A und 5B Graphiken sind, die die Bildverarbeitungseinheiten der Fig. 2 verdeutlichen, die zusammenwirken, um bestimmte Helligkeitsstufen von Farben für Anzeigezwecke zu erzeugen;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines anderen Flüssigkristall- Anzeigesystems unter Verwendung aktiver Matrixfelder ist, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 7 ein detailliertes Blockdiagramm einer anderen Flimmerhemmanordnung des Systems der Fig. 6 ist;
Fig. 8 ein detailliertes Blockdiagramm des Vorauszählers des Systems der Fig. 6 ist; und
Fig. 9 Wellenformdiagramme sind, die die Zustände des Vorauszählers der Fig. 8 darstellen.

Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen ist nun ein Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem 10 dargestellt, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das System 10 ist ausgelegt, mit einem konventionellen Personalcomputer 11 verwendet zu werden, der ein Bildausgangssignal erzeugt, das ein Farbbild für sichtbare Anzeigezwecke anzeigt.
Das System 10 kann mit einem Projektor (nicht dargestellt) in einer Art und Weise verwendet werden, wie dies in der zuerst genannten Stammpatentanmeldung dargestellt und beschrieben ist. Jedoch kann das Anzeigesystem der vorliegenden Erfindung für mehrere verschiedene Typen und Arten von Anzeigeanordnungen zum Erzeugen von Bildern verwendet werden, die angezeigt werden können oder nicht.
Das System 10 weist im allgemeinen eine Flüssigkristall- Anzeigefeldeinheit 12 mit drei aufeinandergeschichteten monochromen Flüssigkristall-Anzeigefeldern 13, 14 bzw. 15 zum Anzeigen computererzeugter Farbbilder auf. Jedes der Flüssigkristall-Anzeigefelder 13 bis 15 umfaßt eine Pixel- bzw. Bildpunktmatrixanordnung zum Erzeugen einer ausgewählten Anzahl von Bildelementen in einer Komplementärfarbe (vom Farbton her Gelb, Magenta und Cyan) zum Ausbilden des computererzeugten Farbbildes. Die Anzeigefelder bzw. Anzeigepanels 13, 14 und 15 sind Supertwist- bzw. überlagerte Panels und sind zueinander in einer Ausrichtung angeordnet, so daß zugehörige Bildpunktlagen in den einzelnen Tafeln bzw. Feldern zueinander längs einer gemeinsamen Betrachtungs- oder Anzeigeachse, wie Achse A in Fig. 1, ausgerichtet sind. Während die Felder zum Zwecke der Verdeutlichung in Fig. 1 diagrammartig in einer beabstandeten Art und Weise dargestellt sind, sind die drei Panels bzw. Felder aneinander befestigt und in einem einkomponentigen Aufbau mit einem konventionellen Polarisierer und Filterelementen (nicht dargestellt) miteinander kombiniert, die konventionellerweise in Verbindung mit Flüssigkristall-Anzeigefeldern verwendet werden.
Durch das Aufeinanderstapeln bzw. Aufeinanderschichten der Felder sieht der Betrachter eine resultierende Mischfarbe, die durch die komplementären Farbfelder ausgebildet wird, während zugehörige Bildpunktstellen in jedem der einzelnen Flüssigkristall-Anzeigefelder ein- und ausgeschaltet werden, um ein Farbbild mittels eines subtraktiven Farbmischungsverfahrens zu erzeugen.
Das System 10 umfaßt auch eine Anzeigefeld-Verarbeitungseinheit 16 zum Bilden einer Schnittstelle der Flüssigkristall- Anzeigefeldeinheit 12 mit dem Personalcomputer 11. Die Flüssigkristall-Verarbeitungseinheit 16 weist einen Satz aus konventionellen Flüssigkristall-Anzeigefeld-Steuereinheiten 17, 18 und 19 zum Adressieren der einzelnen Bildpunkt- bzw. Pixelmatrixstellen bei den entsprechenden Anzeigefeldern 13, 14 und 15 auf. Die Flüssigkristall-Anzeigefeld-Steuereinheiten 17, 18 und 19 zum Adressieren von jeder Pixelmatrixstelle sind konventionelle integrierte Schaltungen und sind für Fachleute bekannt.
Um die Komponententeile des computererzeugten Bildsignals zu einzelnen binären Digitalsignalen zum Ansteuern jedes der entsprechenden Anzeigefelder 13, 14 und 15 zu verarbeiten, um ein Farbbild zu erzeugen, umfaßt die Flüssigkristall- Verarbeitungseinheit 16 auch einen Satz aus Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 bzw. 22. Jedes der Flüssigkristall-Anzeigefelder 13, 14 und 15 in der Anzeigefeldeinheit 12 ist mit einer zugehörigen der Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 bzw. 22 zum Erzeugen einer Farbbild-Wiedergabe elektrisch gekoppelt.
Beim Betrieb erzeugt ein Personalcomputer 11 übliche analoge RGB-Bildsignale, die computererzeugte Farbbilder anzeigen, die aus einer großen Anzahl von Pixelelementen bzw. Bildpunktelementen zusammengesetzt sind. Das analoge RGB- Bildsignal zeigt drei einzelne Primärfarbkomponenten (Rot, Grün, Blau) für jedes Pixelelement, einschließlich der entsprechenden Helligkeit jeder Komponente zum Erzeugen eines Farbbildes an. Die computererzeugten Signale umfassen auch zugehörige Steuersignale (Horizontal- und Vertikal-Synchronisierung), die eine Pixelmatrixadresse zum Auswählen der einzelnen Pixelelemente zum Wiedergeben des Farbbildes zeigen.
Die Steuersignale sind mit jeder der entsprechenden Flüssigkristall-Anzeigefeld-Steuereinheiten 17, 18 und 19 gekoppelt, damit ein Satz zugehöriger Pixelelemente bzw. Bildpunktelemente in jedem der Anzeigefelder 13, 14 bzw. 15 gleichzeitig adressiert wird. Um einen ausgewählten Satz zugehöriger Pixelelemente in deren entsprechende farberzeugende Zustände oder Bedingungen zu treiben bzw. anzusteuern, werden die analogen RGB-Bildsignale über die entsprechenden Steuereinheiten 17, 18 und 19 auch mit der Feldeinheit 12 gekoppelt. Die R-, G- und B-Komponenten der computererzeugten Bildsignale werden so getrennt, daß zum Erzeugen einer Farbschattierung bzw. Farbhelligkeit nur ein Primärfarbelement der RGB-Signale mit einer einzelnen der Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 gekoppelt ist.
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, wandelt jede der Bild- bzw. Videoverarbeitungseinheiten ein Element der analogen RGB- Bildsignale in ein umgesetztes binäres Digitalsignal um, das eine gewichtete Intensität oder eine gewichtete Helligkeitsstufe einer komplementären Farbe anzeigt, die bei der adressierten Pixelstelle in dem zugehörigen monochromen Anzeigefeld zu erzeugen ist. Zum Beispiel wandelt die Bildverarbeitungseinheit 20 die Blaukomponente der RGB-Signale für das Cyanfeld 13 um, die Bildverarbeitungseinheit 21 wandelt die Rotkomponente des RGB-Signals für das Magentafeld 14 um, und die Bildverarbeitungseinheit 22 wandelt die Grünkomponente des RGB- Signals für das Gelbfeld 15 um.
Die umgesetzten binären Digitalsignale in jeder der Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 werden mit den einzelnen Flüssigkristall-Anzeigefeldern 13, 14, 15 synchron so gekoppelt, daß die ausgewählten Pixel- oder Bildelemente für vorbestimmte Zeitperioden ein- und ausgeschaltet werden können, um eine gewünschte Schattierung bzw. Helligkeit bei jeder der komplementären Farben zu erzeugen. Nachdem ein einzelnes der RGB-Farbkomponentensignale in eine Farbhelligkeitsstufe umgewandelt wurde, wird das umgesetzte digitale Signal in dieser Hinsicht dann mit einem wiederholt erzeugten Satz digitaler Signale verglichen, die eine zugehörige feststehende oder vorbestimmte gewichtete Intensitäts- oder Helligkeitsstufe der Farbe anzeigen, um zu bestimmen, ob die gewichtete Intensitätsstufe des umgesetzten Digitalsignals größer als die gewichtete Intensitätsstufe des wiederholten digitalen Signals ist. Falls das umgesetzte digitale Signal größer als das wiederholte digitale Signal ist, wird ein einzelnes Video- bzw. Bildtreibersignal erzeugt, um das adressierte Pixelelement des zugehörigen Anzeigefeldes aus- und einzuschalten, um die gewünschte Farbhelligkeit ohne das Einführen irgendeines wesentlichen Flimmerns in das angezeigte Farbbild zu erzeugen.
Der vorstehend beschriebene Betrieb nimmt den Vorteil der relativ langen Ansprech- bzw. Antwortzeit des Supertwist- Flüssigkristall-Anzeigefeldes durch das Aus- und Einschalten der zugehörigen Bildpunktelemente bzw. Pixelelemente in einer zufallsgesteuert vorbestimmten Art und Weise zum Steuern des Durchschnittsabtastzyklus der angezeigten Bilder an, um Abstufungen bei der Intensität oder den Helligkeitsstufen ohne das Einführen nicht akzeptierbaren Flimmerns zu erzeugen.
Zum Beispiel erscheint ein vollständiges Vollbild oder ein Abtastvorgang eines Supertwist-Flüssigkristall-Anzeigefeldes typischerweise bei einer 30Hz-Rate. Jedoch benötigt ein Bildpunktelement eines typischen Supertwist-Flüssigkristall- Anzeigefeldes typischerweise 200 bis 300 Millisekunden, um die Zustände zu schalten. Daher neigt die langsame Feldansprechzeit von 200 bis 300 Millisekunden bei z. B. über sieben Vollbildern angezeigter Information dazu, die Schwankungen des vorbestimmt zufallsgesteuerten oder gemittelten einzelnen Bildtreibersignals zu mitteln, das mittels einer Bildverarbeitungseinheit erzeugt wurde, wie beispielsweise der Bildverarbeitungseinheit 20. Zusammengefaßt, durch das Bereitstellen eines Satzes synchron getriebener bzw. angesteuerter binärer digitaler Signale für jedes der Flüssigkristall-Anzeigefelder werden mehrere Schattierungen bzw. Helligkeiten der Farben bei im wesentlichen sehr gering eingeführtem Flimmern erzeugt, wobei jedes dieser Signale eine zyklische Zeit oder Periode hat, die geringer als die Feldansprechzeit ist.
Das Nachfolgende wird die Bedeutung des Ein- und Ausschaltens der zugehörigen Bildpunktelemente in einer vorbestimmt zufallsgesteuerten Art und Weise besser beschreiben. Jedes der monochromen Flüssigkristall-Anzeigefelder 13, 14 und 15 wird für eine bestimmte Anzahl von "Punkttakt"-Signalen für jedes Vollbild oder jede Matrix angezeigter Informationen abgetastet. Der Punkttakt wird aus dem "Horizontal-Synchronisier"-Signal abgeleitet, das über einen Bildausgang 11A (Fig. 1) bereitgestellt wird, der zu dem Personalcomputer 11 gehört. Zum Beispiel gibt es bei einem IBM-VGA-Matrixschirm oder -Vollbild 800 Punkttakte pro horizontaler Matrixzeile (640 sichtbare Punkttaktperioden und 160 Punkttaktperioden für Synchronisier- und Austastintervalle) und 525 Horizontalzeilen pro Vollbild (480 sichtbare Zeilen und 45 unsichtbare Zeilen für Synchronisier- und Austastintervalle). In dieser Hinsicht kann die Anzahl von Punkttakten, die von einem Frame oder Vollbild zum nächsten Vollbild der Information für irgendeine gegebene Pixelmatrixstelle erscheint, 800 mal 525 oder 420.000 Bildpunkttakte betragen. Um zu verhindern, daß der Punkttakt eine Frequenz bildet, die mit dem Bildtakt "schlägt", um ein bemerkbares Flimmermuster zu erzeugen, steuert daher eine vorbestimmte Abfolge von Signalen die Bildpunkt- bzw. Pixelelemente, um sie, wie erforderlich, ein- und auszuschalten. Falls dies nicht der Fall ist, können die zugehörigen Pixel für jedes Vollbild angeregt werden und stationäre Muster (Linien) können in dem angezeigten sichtbaren Bild erscheinen. Zusammengefaßt, die vorbestimmte Abfolge der wiederholten digitalen Signale weist die Wirkung des Mittelns über eine Reihe von Bildvollbildern in einer ähnlichen Art und Weise zu der Technik auf, die in der zuerst genannten Stammpatentanmeldung offenbart ist. Jedoch wird bei der Stammanmeldung ein Zufallszahlgenerator anstelle einer vorbestimmten Abfolge offenbart.
Berücksichtigt man nun die Flüssigkristall-Verarbeitungseinheit 16 unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 in genaueren Einzelheiten, umfaßt die Einheit 16 die Steuereinheiten 17, 18 und 19 zum Adressieren und um eine Schnittstelle der monochromen Anzeigefelder 13, 14 bzw. 15 und des zugehörigen Satzes von Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 zum Verarbeiten des computererzeugten Bildsignals für jedes der Flüssigkristall- Anzeigefelder 13, 14 bzw. 15 auszubilden.
Wie aus Fig. 2 am besten ersichtlich, umfaßt für den Zweck des Mittelns des computererzeugten Bildsignals zu einzelnen digitalen Signalen für jedes der Flüssigkristall-Anzeigefelder 13, 14 bzw. 15 jede der Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 eine Umsetzungsanordnung, wie beispielsweise Anordnungen 23, 24 bzw. 25 und einen Satz zugehöriger Flimmerhemmanordnungen, wie beispielsweise Flimmerhemmanordnungen 26, 27 bzw. 28.
Da die Schaltungsanordnung und der Betrieb jeder der Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 im wesentlichen identisch sind, wird nur die Bildverarbeitungseinheit 20 nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben.
Berücksichtigt man nun die Bildverarbeitungseinheit 20 unter Bezug auf Fig. 3 in genaueren Einzelheiten, umfaßt die Bildverarbeitungseinheit 20 die Umsetzungsanordnung 23, die im allgemeinen eine Kopplungsschaltung 30 zum Koppeln der Umsetzungsanordnung 23 mit den Bildausgangssignalen des Personalcomputers 11 aufweist. Die Kopplungsschaltung 30 umfaßt einen konventionellen Analog-Digital-Wandler 32 zum Umwandeln des analogen RGB-Bildsignals in ein digitales 4-Bit-Signal, das eine gewichtete Intensitäts- oder Helligkeitsstufung einer einzelnen Farbe anzeigt, und einen Mikroprozessor 38 zum Auswählen einer gegebenen Betriebsart, wie nachfolgend in genaueren Einzelheiten erläutert wird. Die Beziehung zwischen der Betriebsart und dem digitalen 4-Bit-Signalpegel ist zum Erzeugen Hunderter von Farben von der Flüssigkristall- Anzeigefeldeinheit 12 wichtig, wie nachfolgend erläutert wird.
Die meisten Farben können aus einer Mischung der drei primären Farben zusammengestellt werden: Rot, Grün und Blau. Ein Farbfernsehgerät verdeutlicht diese Tatsache insofern, als daß Farbpunkte aus drei Unterpunkten erzeugt werden, die aus diesen drei primären Farben bestehen.
Das Farbfernsehgerät verdeutlicht auch ein anderes Farbausbildungsprinzip, d. h. zwei Farben, die dicht nebeneinander angeordnet und mit einem Abstand betrachtet werden, werden zu einer dritten Farbe zusammengemischt erscheinen. Entsprechend bilden die drei primären Farben die weiße Farbe aus, wenn sie in den richtigen Verhältnissen zusammengefügt werden:
Weiß = Rot + Grün + Blau
Die primären Farben Rot, Grün und Blau können auch zusammengemischt werden, um einen zweiten Satz aus Farben auszubilden, die als die komplementären Farben Cyan, Magenta und Gelb bezeichnet werden:
Cyan = Blau + Grün
Magenta = Rot + Blau
Gelb = Rot + Grün
Mischen der komplementären Farben Cyan, Magenta und Gelb miteinander erzeugt auch die Farbe Weiß:
Weiß = Cyan + Magenta + Gelb
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Farbe Weiß erzeugt wird, wenn eine primäre Farbe zu ihrem Komplement hinzugefügt wird:
Weiß = Rot + Grün + Blau = Gelb + Blau
Weiß = Rot + Grün + Blau = Magenta + Grün
Weiß = Rot + Grün + Blau = Cyan + Rot
Wie die vorstehend beschriebenen Farbkombinationsgleichungen demonstrieren, kann die Wirkung des Mischens der primären Farben Rot, Grün und Blau unter Verwendung der komplementären Farben Cyan, Magenta und Gelb genau dupliziert werden. Genauer gesagt:
Rot = Weiß - Cyan
Grün = Weiß - Magenta
Blau = Weiß - Gelb
Diese Gleichungen stellen die Subtraktivfarbmethodik dar, die bei dem vorliegenden erfinderischen Verfahren mit aufeinandergeschichteten Feldern zum Erzeugen Hunderter von Farben verwendet wird. Jede komplementäre Farbe kann zu acht verschiedenen und diskreten Stufen abschattiert werden, und so können 8 x 8 x 8 oder 512 Farben erzeugt werden.
Um die größte Helligkeit aus der aufeinandergeschichteten Feldeinheit 12 bereitzustellen, werden die einzelnen aufeinandergeschichteten Felder 13, 14 und 15 hinsichtlich derer Komplementärfarbcharakteristika von Gelb, Magenta bzw. Cyan ausgewählt. Diese Feldgruppierung erzeugt eine intensivere Helligkeit als im Vergleich eine Gruppierung aus Primärfarbfeldern. Diesbezüglich reagiert das menschliche Auge auf verschiedene Farben mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten entsprechend den nachfolgenden bekannten Prozentsätzen, wobei die Farbe Weiß eine wahrgenommene Helligkeit von 100 % aufweist:
Grün = 59 %
Rot = 30 %
Blau = 11 %.
Anders ausgedrückt, falls ein Betrachter eine Lichtquelle beobachtet, die aus jeder primären Farbe mit gleichen Intensitäten besteht, scheint die Farbe Grün von den drei Farben die hellste zu sein. Die Farbe Rot ist die nächsthellste, und die Farbe Blau weist von den drei Farben die geringste Helligkeit auf. Das Kombinieren solcher primärer Farben mit deren komplementären Farben erzeugt die nachfolgenden Helligkeitswerte:
Gelb = Weiß - Blau = 100 - 11 = 89 %
Magenta = Weiß - Grün = 100 - 59 = 41 %
Cyan = Weiß - Rot = 100 - 30 = 70 %
Daher sind die komplementären Farben Gelb, Magenta und Cyan heller, wenn sie durch das menschliche Auge wahrgenommen werden und ermöglichen daher, ein heller projiziertes Bild zu erzeugen.
Obwohl die bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung ein computererzeugtes analoges RGB-Bildsystem mit einer aufeinandergeschichteten Feldeinheit mit komplementären Farben umfaßt, wird für Fachleute ersichtlich sein, daß andere konventionelle Computerfarbmonitorsysteme, beispielsweise der IBM-Enhanced-Graphic-Adapter ("EGA") oder ein digitales RGB- System gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Wie z. B. in Fig. 3 dargestellt, umfaßt die vorliegende Umsetzungsanordnung 23 ein digitales Latch 34 zum Aufnehmen bzw. Anpassen eines digitalen RGB-Bildsignalsystems und einen Multiplexer 36 zum Auswählen zwischen dem analogen RGB-Bildsignal, das im allgemeinen als Signal X dargestellt ist, und einem digitalen RGB-Bildsignal, das im allgemeinen als Signal Y dargestellt ist. In dieser Hinsicht wird der Multiplexer 36 mittels des Mikroprozessors 38 gesteuert, der nur ausgewählte der digitalen Eingangssignale zum Umsetzen des Signals in ein digitales 4-Bit-Signal auswählen läßt, das eine schattierte Komplementärfarbe anzeigt.
Um zu helfen, das Ansteuern der Pixelmatrix des Flüssigkristall- Anzeigefelds 15 in einer im wesentlichen flimmerfreien Art und Weise zu erleichtern, umfaßt die Umsetzungsanordnung 23 auch ein Latch 40, das das 4-Bit-Ausgangssignal des Multiplexers 36, allgemein als Signal B dargestellt, zeitweilig speichert. Der Ausgang des Auffangspeichers bzw. Latch 40 steht mit der Flimmerhemmanordnung 26 in Verbindung, die das 4-Bit- Ausgangssignal zu einem binären Einzelbitsignal umwandelt, das die gewünschte Schattierungsstufe bzw. Helligkeitsstufe ohne das Einführen irgendeines wesentlichen Flimmerns in die ausgewählten Pixelelemente erzeugt, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert wird.
Um die Umsetzungsanordnungssignale mit den Bildausgangssignalen des Computers 11 zu synchronisieren, erzeugt die Flüssigkristall-Anzeigefeld-Steuereinheit 19 ein Bildpunkt- Taktsignal, das zum Durchschreiten des RGB-Signals, das durch den Personalcomputer 11 erzeugt wird, durch jede aufeinanderfolgende Stufe der entsprechenden Umsetzungsanordnungen verwendet wird.
Wird nun die Flimmerhemmanordnung 26 unter Bezug auf Fig. 2, 3 und 4 in genaueren Einzelheiten berücksichtigt, weist die Flimmerunterdrückungs- bzw. Flimmerhemmanordnung 26 im allgemeinen eine Vergleicherschaltung 42 und eine Signalerzeugungsschaltung 44 auf, deren Ausgangssignale bei jedem Punkttaktsignal in einer vorbestimmt zufällig folgenden Art und Weise geändert werden. Diesbezüglich sind die Ausgangssignale der Signalerzeugungseinrichtung bzw. des Signalgenerators 44 zum Umsetzen des 4-Bit-Ausgangssignals des Latch 40 in einer vorbestimmt zufälligen Abfolge angeordnet, die eine Farbschattierung mit einem minimalen Flimmern optimiert. Um das 4-Bit-Ausgangssignal des Latch 40 zu einem binären Einzelbitsignal umzuwandeln, ist die Vergleicherschaltung 42 zwischen die 4-Bit-Ausgangssignal-Erzeugungseinrichtung 44 und das 4-Bit-Ausgangssignal des Latch 40 gekoppelt. Die Vergleicherschaltung 42 bestimmt, ob der numerische Wert des digitalen 4-Bit-Ausgangssignals des Latch 40 (Signal B) den numerischen Wert des digitalen 4-Bit-Ausgangssignals der Signalerzeugungsschaltung 44 (Signal A) überschreitet und erzeugt ein digitales Einzelbit-Ausgangssignal, jedesmal wenn der numerische Wert des Signals B den numerischen Wert des Signals A überschreitet. Das binäre Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 44, das allgemein als ein Signal C dargestellt ist, wird zum Aktivieren eines ausgewählten Pixelelements innerhalb des Flüssigkristall-Anzeigefelds 12 mit dem Bildtaktsignal synchronisiert.
Um die verschiedenen Stufen verfügbarer Abdunkelungen bzw. Helligkeiten oder Farben zu erleichtern, die in einem gegebenen computererzeugten Bildsignal dargestellt werden, umfaßt die Flimmerhemmanordnung 26 auch eine Betriebsart-Auswahlschaltung, die zwischen den Xikroprozessor 38 und die Signalerzeugungsschaltung 44 gekoppelt ist. Die Betriebsart- Auswahlschaltung 46 wählt in Erwiderung auf ein 2-Bit- Steuersignal, das durch den Mikroprozessor 38 erzeugt wird, eine vorbestimmte Zählfolge, die mittels der Signalerzeugungsschaltung 44 zum Optimieren der Farbschattierung mit minimalem Flimmern wiederholt erzeugt wird. Diesbezüglich dienen Mikroprozessor-Ausgangssignale A FLAG und B FLAG zum Auswählen einer von vier verschiedenen Betriebsarten, und zwar abhängig von der Anzahl von Schattierungsstufen bzw. Helligkeitsstufen, die vom Personalcomputer 11 verfügbar sind. Die Betriebsarten sind in der Tabelle I wie nachfolgend dargestellt: TABELLE I BETRIEBSART
Wird nun die Signalerzeugungsschaltung 44 unter Bezug auf Fig. 4 in genaueren Einzelheiten berücksichtigt, weist die Signalerzeugungseinrichtung 44 eine vorbestimmte Zählfolge abhängig von der Anzahl verfügbarer Helligkeitsstufen auf, was das Mitteln des Ausgangssignals (Signal C) des Vergleichers 42 so erleichtert, daß kein Pixelelement in einem aktivierten Flüssigkristall-Anzeigefeld für jedes Vollbild erregt wird. Tabellen II, III, IV und V verdeutlichen die Zählfolgen der Signalerzeugungsschaltung 44 für 4, 8, 16 bzw. 14 Helligkeitsstufen. Es sollte jedoch ersichtlich sein, daß andere Helligkeitsstufen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung realisiert werden können und daher verschiedene Zählfolgen für andere gewünschte Helligkeitsstufen verwendet werden können.
Nimmt man nun auf Fig. 5 und die Tabellen II bis V Bezug, werden die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beschrieben, während sie auf eine achtstufige Anzeige unter der Verwendung der Signalerzeugungseinrichtung 44 und des Vergleichers 42 angewendet werden. TABELLE II VORBESTIMMTE ZÄHLFOLGE FÜR VIERSTUFIGE HELLIGKEIT TABELLE III VORBESTIMMTE ZÄHLFOLGE FÜR ACHTSTUFIGE HELLIGKEIT TABELLE IV VORBESTIMMTE ZÄHLFOLGE FÜR SECHZEHNSTUFIGE HELLIGKEIT TABELLE V VORBESTIMMTE ZÄHLFOLGE FÜR VIERZEHNSTUFIGE HELLIGKEIT
Der Ausgang oder das Bildelementsignal des Vergleichers 42 kann nur zwei Stufen bzw. Pegel übernehmen, eine binäre "0" oder eine binäre "1". Wenn das Ausgangssignal eine binäre "1" ist, wird das ausgewählte Pixelelement eingeschaltet. Wenn das Ausgangssignal eine binäre "0" ist, wird das ausgewählte Pixelelement ausgeschaltet. Demzufolge ist es zum Anzeigen von Helligkeitsstufen zwischen dem vollständigen Ein-Zustand des Pixelelements und einem vollständigen Aus-Zustand eines Pixelelements erforderlich, das Pixelelement für bestimmte Zeitintervalle ein- und auszuschalten. Das Verhältnis von Ein- Zeit und der Aus-Zeit wird gesteuert, um die effektive Schattierung bzw. Helligkeit zu ändern.
Zum Beispiel wird eine Flüssigkristall-Anzeigefeld-Pixelmatrix aufgrund einer periodischen Basis abgetastet, um jedes der Matrixpixelelemente für Anzeigezwecke aufzufrischen. Änderungen bei den Pixelzuständen sind für das menschliche Auge sichtbar, so daß Schattierungsvariationen durch Einschalten des Pixelelements für bestimmte Frames bzw. Vollbilder und Ausschalten für andere Vollbilder simuliert werden können. Die nachfolgende Tabelle stellt acht Helligkeitsstufen dar, die über sieben Vollbilder einer angezeigten Information erzeugt werden: TABELLE VI
Die in Tabelle VI dargestellten Helligkeitsstufen werden mit Hilfe des Signalgenerators 44 (Signal A) ermöglicht. Diesbezüglich stellt Tabelle III die binären Ausgangssignale des Signalgenerators 44 für die vorstehend beschriebenen Helligkeitsstufen dar. Insbesondere verdeutlicht Tabelle III den Signalgenerator 44, der einen Satz von Ausgangssignalen Q2, Q1 und Q0 erzeugt, die einen binären Zählwert anzeigen. Der Zustand der Ausgangssignale Q2, Q1 und Q0 wird bei jedem Punkttakt in einer vorbestimmten Reihenfolge (1, 5, 2, 4, 3, 0, 6) vorgeschoben, die wiederholt wird und nicht sequentiell ist. Diese wiederholte Folge wird empirisch bestimmt, um zu verhindern, daß das gleiche Bildpunktelement bzw. Pixelelement bei jedem Vollbild aktiviert wird, was irgendeine stabile oder sich wiederholende Musterfolge in dem angezeigten Bild herabsetzt oder im wesentlichen beseitigt.
Ein Beispiel wird helfen, das Vorstehende zu klären. Um eine mittlere Rotschattierung zu erzeugen (Stufe 4 von 8), müssen sowohl das Magentafeld 14 als auch das Gelbfeld 15 beide vollständig ausgeschaltet sein, um die Farbe Weiß zu erzeugen, und das Cyanfeld muß auf eine Stufe 4 abschattiert sein, und zwar auf den folgenden Formeln beruhend:
Weiß = Cyan + Magenta + Gelb
Magenta = 0
Gelb = 0
Cyan = 4
Weiß = Cyan bei Stufe 4
Weiß - Cyan bei Stufe 4 = mittleres Rot
Anders gesagt, der numerische Wert des Signals A für das Magenta- und das Gelbfeld wird stets bei einer numerischen liegen, während der numerische Wert beim Signal A für das Cyanfeld stets eine numerische 4 sein wird.
Nimmt man nun auf Fig. 5 Bezug, bezieht sich die obere Tabelle 5A auf ein einzelnes Bildpunktelement in dem Cyanfeld, während sich die untere Tabelle 5B auf ein zugehöriges einzelnes Pixelelement in sowohl dem Magentafeld als auch dem Gelbfeld bezieht. Die Nummern in jeder der Zeilen stellen den numerischen Wert des Ausgangssignals von den Signalgeneratoren in jeder der Bildverarbeitungseinheiten dar. Die Schattierung in jeder Zeile stellt den Zustand dar, wenn das Bildausgangssignal von einer Vergleicherschaltung in einer Bildverarbeitungseinheit auf einer logischen "1" liegt, während keine Schattierung eine logische "0" darstellt. Diesbezüglich sind die Magenta- und Gelbfelder stets aus, um Weiß zu erzeugen, so daß in Fig. 5B keine Schattierung verdeutlicht ist. Fig. 5A verdeutlicht daher, wie die Helligkeitsstufe 4 für wiederholte Vollbildabtastungen dargestellt werden würde, die aus den Zeilen A, B und C bestehen. Nimmt man nun auf Zeile A Bezug, wird beim Mitteln über viele Abtastungen der ausgewählte Bildpunkt bzw. Pixel bei etwa 4 aus allen sieben Vollbildern aktiviert.
Zeile B verdeutlicht dies für die nächste Abtastzeile, wo die momentane Abfolge (3, 0, 6, 1, 5, 2, 4) von der Zeilen-A-Folge (1, 5, 2, 4, 3, 0, 6) verdrängt wird, um die "Ein"-Pixel über eine verschiedene Abfolge zu verteilen. Zeile C verdeutlicht die Folge, falls der Signalgenerator 44 die gleiche Folge zwischen zwei Zeilen wiederholen würde; d. h. Linien, beispielsweise vertikale Linien, würden sichtbar werden, da der gleiche Pixel bei jedem Zeilenabtasten wiederholt aktiviert werden würde. TABELLE VII TABELLE VIII
Obwohl die Umsetzungseinheit beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein analoges oder digitales Video- bzw. Bildeingangssignal vom Personalcomputer 11 in ein digitales 4-Bit-Signal umsetzt, sollte es ersichtlich sein, daß das digitale Eingangssignal (Signal Y) weniger oder mehr als 4 Bit enthalten kann, um eine verschiedene Gesamtanzahl anzeigbarer Farben darzustellen.
Zum Beispiel werden bei dem Enhanced-Graphics-Adapter-("EGA")- Digitalsystem nur 2 Bit von Farbdaten zu jeder der entsprechenden Bildverarbeitungseinheiten 20, 21 und 22 geliefert. Diesbezüglich werden zwei Bit von Farbdaten (B1, B0) der Bildverarbeitungseinheit 20 zugeführt, zwei Bit von Farbdaten (R1, R0) werden der Bildverarbeitungseinheit 21 zugeführt, und zwei Bit Farbdaten (G1, G0) werden der Bildverarbeitungseinheit 22 zugeführt.
Bei dieser Anordnung besteht das Ausgangssignal aus dem Latch 40 aus nur zwei Bit umgesetzter Farbdaten (D1, D0) für jede Primärfarbe, die eine nicht akzeptierbare Flimmerintensität erzeugt, wenn der Signalgenerator 44 nur ein 2-Bit- Ausgangssignal erzeugt.
Nimmt man auf Fig. 6 Bezug, so ist dort eine gestapelte bzw. geschichtete Feldanordnung von Aktivmatrix-Flüssigkristall- Anzeigefeldern dargestellt. Für Fachleute wird ersichtlich sein, daß ein einzelnes aktives Matrixfeld (nicht dargestellt) mit Farbstreifen oder Punktdreiergruppen auch unter Verwendung einer ähnlichen Technik verwendet werden kann. Solche aktiven Matrixfelder mit roten, grünen und blauen Streifen sind von Hitachi, Sharp und anderen Firmen allgemein verfügbar. In jedem Fall werden drei Sätze von Steuersignalen bereitgestellt, egal ob die Pixel in einer aufeinandergeschichteten Anordnung oder einer benachbarten Anordnung angeordnet sind, wie auch bei irgendeiner anderen Feldkonfiguration. Ferner kann das vorliegende erfinderische System irgendeinen Satz von Primärfarben verwenden, und es ist nicht beabsichtigt, es auf additive (RGB)- oder subtraktive (Y, C, M)-Techniken zu beschränken.
Um den nicht akzeptierbaren Flimmergrad in der vorstehend beschriebenen Situation im wesentlichen zu beseitigen, ist eine modifizierte Flimmerhemmanordnung 226 zwischen den Mikroprozessor 38 und das Latch 40 gekoppelt. Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, ist die modifizierte Flimmerhemmanordnung 226 im wesentlichen identisch mit der Hemmanordnung 26 und umfaßt eine Vergleicherlogikschaltung 242, eine Signalerzeugungs-Logikschaltung 244 und eine Betriebsart- Auswahlschaltung 246.
Die Ausgangssignale (Signal A1) sind vom Signalgenerator 244 zum Umsetzen des 2-Bit-Ausgangssignals des Latch 40 in einer vorbestimmt zufälligen Folge angeordnet, die die Farbhelligkeit mit einem minimalen Flimmern optimiert. Um das 2-Bit- Ausgangssignal des Latch 40 in ein binäres Signalbit-Signal umzusetzen, das keine nicht akzeptierbare Flimmerintensität erzeugt, ist die Vergleicherschaltung 242 zwischen den 3-Bit- Ausgangssignal-Generator 244 und das 2-Bit-Ausgangssignal des Latch 40 gekoppelt.
Um einen erweiterten Vergleich zwischen dem 3-Bit-Ausgangssignal des Signalgenerators 244 und dem 2-Bit-Ausgangssignal des Latch 40 zu ermöglichen, werden die umgesetzten Datenbit (D1, D0) mit dem Vergleicher 242 so gekoppelt, daß das Datenbit D1 mit dem letzten und signifikantesten Biteingang des Vergleichers 242 verbunden ist (Fig. 7).
Wenn der Mikroprozessor 38 beim Betrieb, wie dies am besten aus Tabelle VII ersichtlich ist, bestimmt, daß das Bildeingangssignal eine digitale EGA-Farbbetriebsart aufweist, ermöglicht er der Betriebsart-Auswahlschaltung 246, in die 8- Helligkeitsstufen-Betriebsart vorzuschreiten, obwohl das Bildeingangssignal nur 2-Bit aus Farbdaten-Helligkeitsstufen umfaßt. Durch Auswählen der 8-Helligkeitsstufen-Betriebsart kann der Signalgenerator 244 zyklisch durch sechs vorbestimmte Zustände (1, 5, 2, 3, 0, 6) laufen. Das Ausgangssignal (Signal A1) des Signalgenerators 244 wird dann mit dem umgesetzten Farbsignal (Signal B1) des Latch 40 verglichen. Diesbezüglich erzeugt die Vergleicher-Logikschaltung 242 ein Ausgangssignal C1, das sehr gute Ergebnisse für die EGA-Farbbetriebsart gibt, und zwar jedesmal, wenn der binäre Wert des umgesetzten Farbsignals B1 den binären Wert des Ausgangssignals (Signal A1) des Signalgenerators 244 überschreitet. Es sollte, wie in Tabelle VIII verdeutlicht, angemerkt werden, daß das umgesetzte Farbsignal zwischen vier vorgegebenen Zuständen (0, 2, 5, 7) variieren kann, die zu den vier möglichen Eingangszuständen (0, 1, 2, 3) des Bildeingangssignals (Signal Y) gehören.
Nimmt man nun auf Fig. 6 Bezug, ist ein Flüssigkristall- Anzeigefeldsystem 110 dargestellt, das auch gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das System 110 ist ausgelegt, mit einem konventionellen Personalcomputer 111 mit einem Bildausgangsanschluß 111A zum Erzeugen eines Bildausgangssignals verwendet zu werden, das für sichtbare Anzeigezwecke ein Farbbild bezeichnet.
Das System 110 ist im wesentlichen identisch zu dem System 10, umfaßt jedoch eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 112 mit drei aufeinandergeschichteten monochromen Aktivmatrix- Flüssigkristall-Anzeigefeldern 113, 114 bzw. 115 zum Anzeigen computererzeugter eingefärbter Bilder. Die Aktivmatrix- Flüssigkristall-Anzeigefelder 113, 114 und 115 weisen eine wesentlich schnellere Antwortzeit auf als die Supertwist- Flüssigkristall-Anzeigefelder 13, 14 und 15 beim System 10.
Alternativ könnte ein einzelnes Aktivmatrix-Farbstreifenfeld anstelle der aufeinandergeschichteten Aktivmatrixfelder der Fig. 6 verwendet werden. In einem solchen Fall steuern Schnittstellensignale die roten Pixel, die grünen Pixel und die blauen Pixel des Einzelfeldes an.
Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, umfaßt das System 110 auch eine Anzeigefeld-Verarbeitungseinheit 116 mit einem konventionellen Satz aus Flüssigkristall-Anzeigefeld- Steuereinheiten 117, 118 und 119 zum Adressieren der einzelnen Pixelmatrixstellen in jedem der entsprechenden aktiven Matrixfelder 113, 114 und 115. Die Anzeigefeld- Verarbeitungseinheit 116 umfaßt auch einen Satz aus Bildverarbeitungseinheiten 120, 121 und 122, die im wesentlichen identisch zu Einheiten 20, 21 und 22 sind, ausgenommen von dem, was nachfolgend in genaueren Einzelheiten erläutert wird. Diesbezüglich weist jede Bildverarbeitungseinheit 120, 121 und 122 eine wesentlich schnellere Punkttaktrate auf und umfaßt eine Umsetzungsanordnung und eine Flimmerhemmanordnung, wie beispielsweise eine Umsetzungsanordnung 125 und eine Flimmerhemmanordnung 128.
Um das Anwenden der Aktivmatrix-Flüssigkristall-Anzeigefelder zu erleichtern und im wesentlichen zu verhindern, daß jede der entsprechenden Bildverarbeitungseinheiten 120, 121 und 122 eine gegebene Zählfolge bei zwei aufeinanderfolgenden Vollbildern wiederholt, umfaßt die Flimmerhemmanordnung bei jeder der Bildverarbeitungseinheiten, wie beispielsweise die Flimmerhemmanordnung 128, einen dritten Zähler 146, der die vorbestimmte Zählabfolge dieser zugehörigen Signalerzeugungsschaltung (nicht dargestellt) während eines Teils des HSYNC-Signals ändert, das durch den Bildausgang 111A erzeugt wird.
Wird nun der Zähler 146 unter Bezug auf Fig. 8 in genaueren Einzelheiten berücksichtigt, weist der Zähler 146 zwei Flipflops 148 und 149 auf, die ein Signalimpuls-Ausgangssignal ADVI beim Beginn jedes HSYNC-Signals erzeugen, wie dies mittels des Wellenformdiagramms in Fig. 9 verdeutlicht ist. Das ADVI-Signal wird mittels eines Gatters 152 mit dem Punkttaktsignal, das durch die Flüssigkristall-Anzeigefeld-Steuereinheit (nicht dargestellt) in der Bildverarbeitungseinheit erzeugt wird, einem logischen ODER unterzogen, um zu bewirken, daß der Signalerzeugungszähler (nicht dargestellt) in der Flimmerhemmanordnung 128 beim Auftreten von jedem HSYNC-Signal um einen zusätzlichen Zählwert vorschreitet. Das zusätzliche Fortschreiten des Signalerzeugungszählers ermöglicht einen zusätzlichen Zufälligkeitsgrad innerhalb des Signalerzeugungszählers, um sicherzustellen, daß die Bildverarbeitungseinheit keine gegebene Zählfolge in der gleichen Reihenfolge bei irgendwelchen zwei aufeinanderfolgenden Frames bzw. Vollbildern angezeigter Information wiederholt. Diesbezüglich erzeugt jede Signalerzeugungsschaltung wiederholt eine Folge von digitalen Ausgangssignalen mit vorbestimmten numerischen Werten, beispielsweise 0, 6, 1, 5, 2, 4 und 3, die sich aber niemals in einer zugehörigen Folge bei irgendwelchen zwei aufeinanderfolgenden Frames bzw. Vollbildern wiederholen.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110), umfassend eine Flüssigkristall-Anzeigefeldeinheit (12, 112) mit einem Satz von Pixelelementen zum Erzeugen eines Farbbilds während aufeinanderfolgender Vollbilder und eine Anzeigefeld- Verarbeitungseinheit (16, 116), die eine Schnittstelle der Flüssigkristall-Anzeigefeldeinheit (12, 112) bezüglich eines Bildsignals bildet, welches bezeichnend ist für eine Mehrzahl individueller Farbkomponenten jedes Pixelelements zum Erzeugen des Farbbilds, wobei die Anzeigefeld- Verarbeitungseinheit (16, 116) eine Vielzahl von Steuereinheiten (17, 18, 19, 117, 118, 119) zum Erzeugen von Punkttaktsignalen zum Erleichtern des selektiven Adressierens individueller der Pixelelemente in jedem Vollbild dargestellter Information und einen Satz von Bildverarbeitungseinheiten (20, 21, 22, 120, 121, 122) zum Umwandeln des Bildsignals in umgesetzte digitale Signale aufweist, die bezeichnend sind für gewichtete Farbhelligkeitsstufen,

gekennzeichnet durch:

einen Satz von Logikschaltungen (42, 44) in den Bildverarbeitungseinheiten (20, 21, 22, 120, 121, 122), die auf die Punkttaktsignale unabhängig von dem Vollbild der Anzeigeinformation ansprechen und binäre Ausgangssignale zum Ein- und Ausschalten eines adressierten Pixelelements für bestimmte Zeitintervalle erzeugen, um Helligkeitsstufen für den Bereich zwischen vollständig eingeschaltetem und vollständig ausgeschaltetem Zustand des adressierten Pixelelements anzuzeigen, wobei das Verhältnis der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit so gesteuert wird, daß es der effektiven Helligkeitsstufe entspricht, die von dem adressierten Pixelelement erzeugt wird;

die Logikschaltungen, die Signalgenerator-Logikschaltungen (44) zum Erzeugen einer auf Zufalisbasis beruhenden Folge von Helligkeitsstufensignalen umfassen, und

die Logikschaltungen, die weiterhin Vergleicher- Logikschaltungen (42) zum Erzeugen von binären EIN- Ausgangssignalen nur dann, wenn die umgesetzten Bildsignale, die für bestimmte Helligkeitsstufen kennzeichnend sind, mit den eine zufällige Folge bildenden Helligkeitsstufen anzeigenden Signalen vergleichbar sind, umfassen, um das gewünschte Farbhelligkeitsbild dadurch zu erzeugen, daß das mittlere Tastverhältnis der angezeigten Pixel gesteuert wird, ohne daß ein nennenswertes Flimmern in das angezeigte Farbbild gelangt.

2. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristall-Anzeigefeldeinheit (12, 112) ein aktives Matrixfeld (113) aufweist.

3. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefeldeinheit (12, 112) ein monochromatisches Flüssigkristall-Anzeigefeld (15, 113) aufweist, das Bilder mit einer gelben Farbe erzeugt.

4. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefeldeinheit (12, 112) ein monochromatisches Flüssigkristall-Anzeigefeld (14, 114) aufweist, das Bilder mit einer Magenta-Farbe erzeugt.

5. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefeldeinheit (12, 112) ein monochromatisches Flüssigkristall-Anzeigefeld (13, 115) aufweist, das Bilder mit einer Cyan-Farbe erzeugt.

6. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Helligkeitsstufensignale vier Farbhelligkeitsstufen erzeugen, damit das Anzeigefeld (12, 112) 64 unterschiedliche Farbhelligkeitsstufen erzeugen kann.

7. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Helligkeitsstufensignale acht Farbhelligkeitsstufen erzeugen, damit das Anzeigefeld (12, 112) 512 unterschiedliche Farbhelligkeitsstufen erzeugen kann.

8. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Helligkeitsstufensignale sechzehn Farbhelligkeitsstufen erzeugen, damit das Anzeigefeld (12, 112) 4096 unterschiedliche Farbhelligkeitsstufen erzeugen kann.

9. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Helligkeitsstufensignale vierzehn Farbhelligkeitsstufen erzeugen, damit das Anzeigefeld (12, 112) 2744 unterschiedliche Farbhelligkeitsstufen erzeugen kann.

10. Flüssigkristall-Anzeigefeldsystem (10, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefeldeinheit (112) eine Pixelmatrixanordnung aus Punkt-Dreiergruppen zum Erzeugen von mindestens fünfhundertzwölf unterschiedlichen Farbhelligkeitsstufen aufweist, von denen jede Punkt-Dreiergruppe auf individuelle Signale von den binären EIN-Ausgangssignalen anspricht.

11. Verfahren zum Anzeigen eines Farbbilds unter Verwendung eines Flüssigkristall-Anzeigefeldsystems (10, 110) mit einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit (12, 112) mit Sätzen von Pixelelementen, einer Anzeigefeld-Verarbeitungseinheit (16, 116), die eine Schnittstelle zwischen der Flüssigkristall-Anzeigefeldeinheit (12, 112) und einem Personalcomputer (11) bildet, der ein Bildausgangssignal erzeugt, das drei individuelle Farbkomponenten für jedes Pixelelement bezeichnet, um das Farbbild zu erzeugen, wobei die Anzeigefeld-Verarbeitungseinheit (16, 116) einen Satz von Steuereinheiten (17, 18, 19, 117, 118, 119) enthält, die Punkttaktsignale erzeugen, um das selektive Adressieren individueller Pixelelemente in jedem Vollbild angezeigter Information zu erleichtern, gekennzeichnet durch

Umwandeln des Bildsignals in umgesetzte digitale Signale, die bezeichnend sind für gewichtete Farbhelligkeitsstufen;

Erzeugen von eine Folge bildenden Helligkeitsstufensignalen, die bezeichnend sind für gewichtete Farbhelligkeitsstufen und

Erzeugen binärer EIN-Ausgangssignale für jedes adressierte Pixelelement nur dann, wenn entsprechende Helligkeitsstufen der umgesetzten digitalen Signale die gewichteten Helligkeitsstufen entsprechender Helligkeitsstufensignale der Folge überschreiten, um die adressierten Pixelelemente in einer auf Zufallsbasis vorbestimmten Weise dadurch ein- und auszuschalten, daß das mittlere Tastverhältnis der angezeigten Pixel gesteuert wird, ohne ein wesentliches Flimmern in das angezeigte Farbbild einzubringen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Signale eine Wiederholungssequenz mit den Werten von 1, 3 und 5 für vier Farbhelligkeitsstufen aufweisen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Signale eine Wiederholungssequenz mit den Werten 1, 5, 2, 4, 3, 0, 6 für acht Farbhelligkeitsstufen aufweisen.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Signale eine Wiederholungssequenz mit den Werten 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 für sechzehn Farbhelligkeitsstufen aufweisen.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Folge bildenden Signale eine Wiederholungssequenz mit den Werten 0, 1, 2, 4, 5, 7, 10, 11, 12, 13, 14 für vierzehn Farbhelligkeitsstufen aufweisen.