Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
Adressierverfahren zum Adressieren von Anzeigeeinrichtungen und
spezieller auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren
der Speicheranforderungen in aktiv adressierten
Anzeigeeinrichtungen.
Hintergrund der Erfindung
Ein Beispiel einer direkt multiplexierten, auf den quadratischen
Mittelwert ansprechenden elektronischen Anzeigeeinrichtung ist
die bekannte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (LCD). In einer
solchen Anzeigeeinrichtung ist ein nematisches
Flüssigkristallmaterial zwischen zwei parallelen Glasplatten
angeordnet, die Elektroden auf jeder Fläche tragen, die mit dem
Flüssigkristallmaterial in Berührung ist. Die Elektroden sind
typischerweise in vertikalen Spalten auf einer Platte und
horizontalen Reihen auf der anderen Platte angeordnet, um ein
Bildelement (Pixel) an der Stelle anzusteuern, wo eine Spalten-
und eine Reihenelektrode einander überlappen.
In auf den quadratischen Mittelwert ansprechenden
Anzeigeeinrichtungen hängt der optischen Zustand eines Pixels im
wesentlichen vom Quadrat der am Pixel anliegenden Spannung ab,
d. h. von der Differenz der Spannungen, die an den Elektroden auf
entgegengesetzten Seiten des Pixels anliegen. LCD′s haben eine
ihnen innewohnende Zeitkonstante, die die Zeit bestimmt, die
erforderlich ist, daß der optische Zustand eines Pixels in einen
Gleichgewichtszustand zurückkehrt, nachdem der optische Zustand
durch Änderung der am Pixel anliegenden Spannung verändert
worden ist. Technologische Fortschritte der letzten Zeit haben
LCD′s hervorgebracht, deren Zeitkonstanten (etwa 16,7 ms) die
Bildwechselperiode erreichen, die in vielen Videoanzeigen
verwendet wird. Eine solche kurze Zeitkonstante erlaubt es dem
LCD, schnell anzusprechen, und sie ist speziell vorteilhaft zur
Bewegungsanzeige ohne merkliches Verschmieren oder Flackern des
angezeigten Bildes.
Konventionelle, direkt multiplexierte Adressierverfahren für
LCD′s werfen ein Problem auf, wenn die Display-Zeitkonstante die
Bildwechselperiode erreicht. Das Problem ergibt sich, weil
konventionelle, direktmultiplexierte Adressierverfahren jedes
Pixel einem kurzzeitigen "Wähl"-Impuls einmal pro Rahmen
aussetzen. Der Spannungspegel des Wählimpulses ist
typischerweise 7-13 mal höher als die über die
Bildwechselperiode gemittelten Effektivspannungen. Der optische
Zustand eines Pixels in einem LCD, das eine kurze Zeitkonstante
hat, tendiert zu einer Rückkehr in einen Gleichmäßigkeitszustand
zwischen Wählimpulsen, was zu einem herabgesetzten Bildkontrast
führt, weil das menschliche Auge die resultierenden
Helligkeitsübergänge auf einem wahrgenommenen Zwischenpegel
integriert. Außerdem kann der hohe Pegel des Wählimpulses
Ausrichtungsinstabilitäten bei manchen LCD′s hervorrufen.
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist ein
"aktives Adressier"-Verfahren zum Ansteuern von elektronischen
Anzeigeeinrichtungen vorgeschlagen worden, die auf Effektivwerte
ansprechen. Das aktive Adressierverfahren steuert kontinuierlich
die Reihenelektroden mit Signalen an, die einen Zug von Impulsen
enthalten, die eine gemeinsame Periode T entsprechend der
Bildwechselperiode aufweisen. Die Reihensignale sind unabhängig
von dem anzuzeigenden Bild und vorzugsweise orthogonal und
normiert, d. h. orthonormal. Der Ausdruck "orthogonal" bedeutet,
daß wenn die Amplitude 1 einer der Reihen zugeführten Signals
mit der Amplitude einer anderen der Reihen zugeführten Signals
multipliziert wird, das Integral dieses Produkts über die
Bildwechselperiode gleich Null ist. Der Ausdruck "normiert"
bedeutet, daß alle Reihensignale dieselbe Effektivspannung
integriert über der Bildwechselperiode T haben.
Während jeder Bildwechselperiode werden eine Vielzahl Signale
für die Spaltenelektroden aus dem kollektiven Zustand der Pixel
in jeder der Spalten berechnet und erzeugt. Die Spaltenspannung
zu jedem Zeitpunkt t während der Bildwechselperiode ist
proportional mit der Summe, die man erhält durch in
Betrachtziehung jedes Pixels in der Spalte, Multiplizieren eines
"Pixelwerts", der den optischen Zustand repräsentiert (entweder
-1 für vollkommen "ein", +1 für vollkommen "aus" oder Werte
zwischen -1 und +1 für proportional entsprechende
Grauschattierungen) des Pixels repräsentiert, mit dem Wert des
Reihensignals jenes Pixels zum Zeitpunkt t, und Addieren der so
erhaltenen Produkte zur Summe. Tatsächlich können die
Spaltenspannungen durch Transformieren jeder Spalte einer Matrix
einlaufender Bilddaten durch die Orthonormalsignale erhalten
werden, die für die Ansteuerung der Reihen in der
Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
Wenn in der oben beschriebenen aktiven Adressierweise
angesteuert, kann mathematisch gezeigt werden, daß an jedem
Pixel der Anzeigeeinrichtung eine Effektivspannung anliegt, die
über die Bildwechselperiode gemittelt ist, daß die
Effektivspannung proportional dem Pixelwert für das Vollbild
ist. Der Vorteil der aktiven Adressierung besteht darin, daß sie
den hohen Kontrast der anzuzeigenden Bilder wiedergewinnt, weil
statt der Zuführung eines einzigen Wählimpulses hohen Pegels zu
jedem Pixel während der Bildwechselperiode die aktive
Adressierung eine Vielzahl von Wählimpulsen sehr viel
niedrigerer Amplitude (das 2-5fache der Effektivspannung)
zuführt, die über die gesamte Bildwechselperiode verteilt sind.
Außerdem vermindert der sehr viel niedrigere Pegel der
Wählimpulse die Wahrscheinlichkeit von
Ausrichtungsinstabilitäten ganz erheblich. Folglich können unter
Einsatz eines aktiven Adressierverfahrens auf Effektivwerte
ansprechende elektronische Anzeigeeinrichtungen, wie
beispielsweise LCD′s, wie sie in tragbaren Funkgeräten
eingesetzt werden, Bilddaten mit Videogeschwindigkeiten ohne
Verschmieren oder Flackern anzeigen. Außerdem können LCD′s, die
mit einem aktiven Adressierverfahren angesteuert sind, Bilddaten
zur Anzeige bringen, die viele Schattierungen aufweisen, ohne
daß Kontrastprobleme auftreten, wie es ansonsten bei LCD′s der
Fall ist, die nach üblichen multiplexierten Adressierverfahren
angesteuert werden.
Ein Nachteil des Einsatzes aktiver Adressierung folgt aus der
großen Zahl Berechnungen, die notwendig sind, Spalten- und
Reihensignale zur Ansteuerung einer auf Effektivwert
ansprechenden Anzeigeeinrichtung zu erzeugen, und aus dem großen
Speicherumfang, der zur Speicherung der Signale erforderlich
ist. Eine Anzeigeeinrichtung, die beispielsweise 480 Reihen und
640 Spalten aufweist, erfordert ungefähr 230.400 (das Quadrat
der Reihenanzahl) Operationen nur für die Erzeugung der
Spaltenwerte einer einzigen Spalte während einer
Bildwechselperiode. Obgleich es selbstverständlich möglich ist,
Berechnungen mit dieser Geschwindigkeit auszuführen, benötigen
solche komplexen, schnell ausgeführten Berechnungen doch einen
erheblichen Energieeinsatz. Es ist daher ein Verfahren
entwickelt worden, das mit "reduzierter Zeilenadressierung"
bezeichnet wird.
Bei der reduzierten Zeilenadressierung werden die Reihen einer
Anzeigeeinrichtung gleichmäßig geteilt und separat adressiert.
Wenn beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung mit 480 Reihen und
640 Spalten zur Anzeige von Bilddaten verwendet wird, dann
könnte die Anzeigeeinrichtung in acht Gruppen von je 60 Reihen
unterteilt werden, die jeweils für 1/8 der Bildwechselzeit
adressiert werden, so daß nur 60 anstelle von 480
Orthonormalsignalen zum Ansteuern der Reihen benötigt werden. In
Betrieb werden Spalten einer Orthonormalmatrix, die für die
Orthonormalsignale repräsentativ ist, den Reihen der
verschiedenen Segmente während unterschiedlicher Zeitperioden
zugeführt. Während der verschiedenen Zeitperioden werden die
Spalten der Anzeigeeinrichtung mit 6 Reihen einer
"transformierten Bilddatenmatrix" angesteuert, die für die
Bilddaten repräsentativ ist, die zuvor transformiert worden
sind, wie oben beschrieben, wobei die Orthonormalsignale
verwendet werden. Bei der reduzierten Zeilenadressierung kann
die transformierte Bilddatenmatrix jedoch unter Verwendung des
kleineren Satzes Orthonormalsignalen transformiert werden, d. h.
unter Verwendung von 60 anstelle 480 Orthonormalsignalen.
Genauer gesagt, die Bilddatenmatrix wird in Segmente von je 60
Reihen unterteilt, und jedes Segment wird in einer unabhängigen
Transformation unter Verwendung der 60 Orthonormalsignalen
transformiert, um die transformierte Bilddatenmatrix zu
erzeugen.
Unter Verwendung des reduzierten Zeilenadressierverfahrens der
beschriebenen Art sind etwa 3600, d. h. 60² Operationen für die
Erzeugung der Spaltenspannungen für eine einzige Spalte während
jeder Segmentzeit erforderlich. Weil die Bildwechselperiode in
acht Segmenten unterteilt worden ist, ist die Gesamtzahl von
Operationen zur Erzeugung der Spaltenspannungen für eine einzige
Spalte während der Bildwechselperiode etwa 28.800, d. h. 8×3.600.
Daher benötigt bei dem oben beschriebenen Beispiel die Erzeugung
von Spaltenwerten für die Ansteuerung einer einzigen Spalte
einer 480×640-Anzeigeeinrichtung über eine gesamte
Bildwechselperiode unter Einsatz der reduzierten
Zeilenadressierung nur ein Achtel der Operationen, die für die
Spaltenspannungserzeugung erforderlich ist, wenn die
Anzeigeeinrichtung als Ganze adressiert würde. Man erkennt, daß
das reduzierte Zeilenadressierverfahren sehr viel weniger
Energie und weniger Zeit für die Ausführung der erforderlichen
Operationen verlangt.
Weil die Signale zum Ansteuern der Reihen und Spalten der Anzei
geeinrichtung beim Einsatz der reduzierten Zeilenadressierung
zeitlich verteilt sind, müssen jedoch die Spaltensignale zum An
steuern der Spalten der Anzeigeeinrichtung über eine gesamte
Bildwechselperiode vor dem Ansteuern der Anzeigeeinrichtung ab
geleitet und in einem Speicher gespeichert werden. In Abhängig
keit von der Größe der Anzeigeeinrichtung kann daher der für die
Speicherung der Signale erforderliche Speicherumfang ziemlich
groß sein, und die Speicheranforderungen sind gegenüber den An
forderungen der konventionellen aktiven Adressiertechnik nicht
vermindert. Tatsächlich kann bei manchen Chips, wie sie gegen
wärtig zum Ansteuern von Anzeigeeinrichtungen unter Verwendung
aktiver Adressiertechniken eingesetzt werden, der Speicher zur
Berechnung und Speicherung der Spaltensignale etwa 90% des Chip
verbrauchen.
Es besteht daher der Wunsch nach einem Verfahren und einer
Vorrichtung zur Reduzierung des Speicherumfangs, dem für die
Ableitung und Speicherung von Spaltensignalen zum Ansteuern von
Spalten in einer aktiv adressierten Anzeigeeinrichtung
erforderlich ist.
Übersicht über die Erfindung
Ein Verfahren zum Ansteuern einer Anzeigeeinrichtung, deren
Reihen in wenigstens erste und zweite Segmente unterteilt sind,
umfaßt den Schritt des Ansteuerns einer ersten Vielzahl von
Reihen in dem ersten Segment mit ersten Spannungen, die einem
ersten Untersatz von Funktionen zugeordnet sind, die in einem
kompletten Satz Orthonormalfunktionen enthalten sind, während
einer ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze. Das
Verfahren enthält ferner den Schritt der Ableitung einer zweiten
Vielzahl von Reihen, die in dem zweiten Segment enthalten sind,
mit zweiten Spannungen, die einer verbliebenen Funktion
zugeordnet sind, die in dem vollständigen Satz von
Orthonormalfunktionen enthalten ist, während einer zweiten
Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze, wobei die
verbliebene Funktion nicht in dem ersten Untersatz von
Funktionen enthalten ist.
Ein Datenfunkempfänger empfängt und speichert einen Satz
Bilddaten und zeigt die zugehörigen Bilder auf einer
Anzeigeeinrichtung an, die Reihen aufweist, die in erste und
zweite Segmente unterteilt sind. Der Datenfunkempfänger enthält
eine Datenbank zur Speicherung eines Satzes
Orthonormalfunktionen und Reihentreiber, die mit der Datenbank
verbunden sind, um das erste Segment der Anzeigeeinrichtung mit
ersten Spannungen anzusteuern, die einem ersten Untersatz
Orthonormalfunktionen zugeordnet sind, und um das zweite Segment
der Anzeigeeinrichtung mit zweiten Spannungen anzusteuern, die
einer verbliebenen Funktion zugeordnet sind, die in dem Satz
Orthonormalfunktionen enthalten ist, während einer ersten
Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze. Die Reihentreiber
steuern auch das erste Segment mit den zweiten Spannungen an,
die der verbliebenen Funktion zugeordnet sind, und steuern das
zweite Segment mit den ersten Spannungen an, die dem ersten
Untersatz Orthonormalfunktionen zugeordnet sind, und dies
während einer zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender
Zeitschlitze.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer
konventionellen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie 2-2 von
Fig. 1 eines Teils der konventionellen Flüssigkristallanzeige
einrichtung.
Fig. 3 ist eine Matrix von Walsh-Funktionen gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt die Treibersignale entsprechend den
Walsh-Funktionen von Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine konventionelle Flüssig
kristallanzeigeeinrichtung, die in Segmente unterteilt ist, die
mit einem konventionellen reduzierten Zeilenadressierverfahren
adressiert werden.
Fig. 6 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer
elektronischen Vorrichtung mit einer
Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung adressiert wird.
Fig. 7 zeigt Spaltenmatritzen mit zugehörigen
Spaltenspannungen und Reihenmatritzen mit zugehörigen
Reihenspannungen zum Ansteuern einer
Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die zwei Segmente aufweist,
die gemäß der vorliegenden Erfindung adressiert werden.
Fig. 8 zeigt Reihenmatritzen mit zugehörigen Reihenspannungen
zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit
y-Segmenten, die jeweils x-Reihen enthalten, die gemäß der
vorliegenden Erfindung adressiert werden.
Fig. 9 zeigt Spaltenmatritzen mit zugehörigen
Spaltenspannungen zum Ansteuern von Spalten einer
Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 10-12 zeigen
Flußdiagramme des Betriebs einer
Steuervorrichtung in dem elektronischen Gerät von Fig. 6 bei der
Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, deren
Reihen in Segmente unterteilt sind, gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die Fig. 1 und 2 zeigen Drauf- und Querschnittsansichten eines
Teils einer üblichen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 100 (LCD)
mit ersten und zweiten transparenten Substraten 102, 206, die
einen Zwischenraum zwischen sich ausbilden, der mit einer
Schicht aus einem Flüssigkristallmaterial 202 gefüllt ist. Eine
Umfangsdichtung 207 verhindert das Entweichen des
Flüssigkristallmaterials aus der LCD 100. Die LCD 100 enthält
weiterhin eine Vielzahl transparenter Elektroden, die
Reihenelektroden 106 auf dem zweiten transparenten Substrat 206
und Spaltenelektroden 104 auf dem ersten transparenten Substrat
102 enthalten. An jedem Punkt, an dem eine Spaltenelektrode 104
eine Reihenelektrode 106 überlappt, wie beispielsweise die
Überlappung 108, können Spannungen, die den überlappenden
Elektroden 104, 106 zugeführt sind, den optischen Zustand des
dazwischen befindlichen Flüssigkristallmaterials 202
beeinflussen, so daß ein steuerbares Bildelement, nachfolgend
als "Pixel" bezeichnet, gebildet wird. Während ein LCD das
bevorzugte Anzeigeelement gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, sei doch hervorgehoben, daß
andere Arten Anzeigeelemente ebenfalls eingesetzt werden können,
sofern solche anderen Arten Anzeigeelemente optische
Eigenschaften aufweisen, die vom Quadrat der Spannung abhängig
sind, die an jedem Pixel anliegt, vergleichbar dem
Ansprechverhalten eines LCD′s auf dem quadratischen Mittelwert
(Effektivwert).
In den Fig. 3 und 4 sind eine 8×8-Matrix (dritter Ordnung) von
Walsh-Funktionen 300 und die entsprechenden Walsh-Kurven 400
gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Die Walsh-Funktionen sind sowohl orthogonal als
auch normiert, d. h. orthonormal, und sind deshalb für den
Einsatz in einem aktiv adressierten Anzeigesystem bevorzugt, wie
kurz in der obigen Einleitung erläutert worden ist. Der Fachmann
erkennt, daß andere Klassen von Funktionen, wie beispielsweise
Pseudozufallsbinärsequenzfunktionen (PRBS) und diskrete
Kosinustransformationsfunktionen (DCT) ebenfalls in aktiv
adressierten Anzeigesystemen eingesetzt werden können.
Wenn Walsh-Funktionen in einem aktiv adressierten Anzeigesystem
verwendet werden, dann werden Spannung, deren Pegel durch die
Walsh-Kurven 400 repräsentiert sind, einzig einer ausgewählten
Vielzahl Elektroden des LCD 100 zugeführt. Beispielsweise
könnten die Walsh-Kurven 404, 406 und 408 der ersten (obersten),
zweiten und dritten Reihe Elektroden 106 zugeführt werden, usw.
Auf diese Weise würde jede der Walsh-Kurven 400 einzig einer
korrespondierenden der Reihenelektroden 106 zugeführt. Es ist
vorteilhaft, nicht die Walsh-Kurve 402 in einer LCD-Anwendung
einzusetzen, weil die Walsh-Kurve 402 das LCD 100 mit einer
unerwünschten Gleichspannung vorspannen würde.
Es ist interessant festzuhalten, daß die Werte der Walsh-Kurven
400 während jeden Zeitschlitzes t konstant sind. Die Dauer des
Zeitschlitzes t für die acht Walsh-Kurven 400 ist ein 1/8 der
Dauer eines vollständigen- Zyklus Walsh-Kurven 400 vom Start
400 bis zum Ende 412. Wenn man Walsh-Kurven zum aktiven Adres
sieren einer Anzeigeeinrichtung verwendet, dann wird die Dauer
eines vollständigen Zyklus Walsh-Kurven 400 gleich der Bild
dauer gemacht, das heißt gleich der Zeit zum Empfang eines
vollständigen Datensatzes zum Steuern der Pixel 108 des LCD
100. Die acht Walsh-Kurven 400 sind in der Lage, einzig bis zu
acht Reihen Elektroden 106 anzusteuern (sieben, wenn die
Walsh-Kurve 402 nicht verwendet wird). Es sei angemerkt, daß
eine praktische Anzeigeeinrichtung sehr viel mehr Reihen hat.
Beispielsweise sind Anzeigeeinrichtungen mit 480 Reihen und
640 Spalten heutzutage in Laptops in breitem Umfang im Einsatz.
Weil Walsh-Funktionsmatrizen in kompletten Sätzen verfügbar
sind, die durch den Exponenten 2 bestimmt sind, und weil das
Orthonormalitätserfordernis zur aktiven Adressierung nicht mehr
als eine Elektrode zur Ansteuerung durch jede Walsh-Kurve zu
läßt, würde eine Walsh-Funktionsmatrix von 512 × 512 (2⁹×2⁹)
erforderlich sein, um eine Anzeigeeinrichtung anzusteuern, die
480 Reihenelektroden 106 aufweist. In diesem Falle ist die
Dauer des Zeitschlitzes t gleich 1/512 der Bildrahmendauer.
480 Walsh-Kurven würden dazu verwendet, die 480 Reihenelektro
den 106 anzusteuern, während die verbliebenen 32, vorzugsweise
einschließlich der ersten Walsh-Kurve 402 mit einer Gleich
vorspannung, unbenutzt blieben.
Die Spalten des LCD 100 werden gleichzeitig mit Spaltenspan
nungen angesteuert, die durch Transformation der Bilddaten
abgeleitet werden, die durch einer Matrix von Bilddatenwerten
repräsentiert werden können, wobei Orthonormalfunktionen ver
wendet werden, die die Walsh-Kurven 400 repräsentieren. Diese
Transformation kann beispielsweise unter Verwendung einer
Matrixmultipliktion, Walsh-Transformationen, Modifikationen
von Fourier-Transformationen oder anderen solchen Algorithmen
ausgeführt werden. In Übereinstimmung mit aktiven Adressier
verfahren nähert die Effektivspannung, die jedem der Pixel
des LCD 100 während einer Rahmendauer zugeführt wird, eine
inverse Transformation der Spaltenspannungen an, um dadurch
die Bilddaten auf den LCD 100 zur Anzeige zu bringen.
Fig. 5 zeigt ein übliches aktiv adressiertes LCD, beispiels
weise das LCD 100, das gemäß einer reduzierten Zeilenadressier
technik angesteuert wird, um dadurch die Energie zu vermindern,
die zum Ansteuern des LCD 100 erforderlich ist, wie oben in der
Erläuterung zum Stand der Technik beschrieben worden ist. Wie
dargestellt, ist das LCD 100 in Segmente unterteilt, die
jeweils eine gleiche Anzahl von Reihen enthalten. Zu Illustra
tionszwecken nur ist das LCD 100 als acht Spalten und acht
Reihen enthaltend dargestellt, die gleichmäßig in zwei Segmente
500, 502 mit jeweils vier Reihen unterteilt sind. Die zwei
Segmente 500, 502 werden getrennt unter Verwendung von
Orthonormalfunktionsmatrizen adressiert, wie beispielsweise
Walsh-Funktionen. Weil jedes Segment 500, 502 nur vier Reihen
enthält, braucht die Matrix 504, die zum Ansteuern jedes
Segments 500, 502 verwendet wird, nur vier Orthonormalfunktio
nen enthalten, die jeweils vier Werte haben. Außerdem wird die
Orthonormalmatrix 504 zum Transformieren der Bilddaten ver
wendet, die vorzugsweise in Form einer Bilddatenmatrix vorlie
gen. Für das dargestellte Beispiel, in dem ein 8×8-LCD 100
in zwei Segmente 500, 502 unterteilt ist, wird die Orthonormal
funktionsmatrix 504 zunächst dazu verwendet, die ersten vier
Reihen der Bilddatenmatrix zu transformieren und dann die
zweiten vier Reihen der Bilddatenmatrix zu transformieren,
um dadurch eine vollständige transformierte Bilddatenmatrix
506 zu erzeugen, die Spaltenwerte zum Ansteuern von Spalten des
LCD 100 während der Bildrahmendauer enthält.
Im Betrieb werden Reihentreiber (nicht dargestellt) dazu ver
wendet, während einer ersten Zeitperiode die ersten vier Reihen
des LCD 100 mit Reihenspannungen anzusteuern, die den Werten
in der ersten Spalte der Orthonormalmatrix 504 zugeordnet sind.
Beispielsweise wird während der ersten Zeitdauer die Reihe 1
mit der Spannung a1 angesteuert, die Reihe 2 wird mit der
Spannung a2 angesteuert, die Reihe 3 wird mit der Spannung a3
angesteuert und die Reihe 4 wird mit der Spannung a4 ange
steuert. Gleichzeitig werden die Spalten mit Spannungen ange
steuert, denen Werte zugeordnet sind, die in der ersten Reihe
der transformierten Bilddatenmatrix 506 enthalten sind. Während
der zweiten Zeitdauer werden die zweiten vier Reihen des LCD
100 mit Reihenspannungen angesteuert, die den Werten in der
ersten Spalte der Orthonormalmatrix 504 zugeordnet sind. Insbe
sondere wird die Reihe 5 mit der Spannung a1 angesteuert,
Reihe 6 wird mit der Spannung a2 angesteuert, Reihe 7 wird mit
der Spannung a3 angesteuert und Reihe 8 wird mit der Spannung
a4 angesteuert. Gleichzeitig werden die Spalten des LCD 100
mit Spannungen angesteuert, denen Werte zugeordnet sind, die
in der fünften Reihe der transformierten Bilddatenmatrix 506
enthalten sind, wie dargestellt. Während der dritten Zeitdauer
werden die ersten vier Reihen des LCD 100 wieder angesteuert,
dieses Mal mit Reihenspannungen, denen die Werte in der zweiten
Spalte der Orthonormalmatrix 504 zugeordnet sind. Gleichzeitig
werden die Spalten mit Spannungen angesteuert, denen Werte
zugeordnet sind, die in der zweiten Reihe der transformierten
Bilddatenmatrix 506 enthalten sind. Dieser Vorgang fährt fort
bis, nach acht Zeitperioden, die Reihen jedes der Segmente
mit all den Spalten der Orthonormalmatrix 504 adressiert worden
sind und die Spalten des LCD 100 mit allen der Reihen der
transformierten Bilddatenmatrix 506 adressiert worden sind.
Bei der reduzierten Zeilenadressierung ist die Anzahl der
Operationen, die zum Ansteuern der Spalten einer Anzeigeein
richtung notwendig sind, im Vergleich zu der Anzahl, die
zur Adressierung einer vollständigen Anzeigeeinrichtung als
Ganzes erforderlich ist, erheblich vermindert. Die reduzierte
Zeilenadressierung erfordert daher weniger Energieeinsatz
als die konventionelle aktive Adressierung. Die Speicheran
forderungen für die reduzierte Zeilenadressierung sind jedoch
ziemlich groß, weil alle Spaltensignale, das heißt die gesamte
transformierte Bilddatenmatrix 506, vor der Adressierung des
LCD 100 abgeleitet und gespeichert werden müssen. Für eine
kleine Anzeigeeinrichtung kann die Speicherung aller Spalten
signale nicht zu viel Platz beanspruchen, jedoch kann für
größere Anzeigeeinrichtungen die Speicherung der Spaltensi
gnale leicht bis zu 90% eines Chips verbrauchen, das die
Spaltensignale erzeugt. Folglich muß eine elektronische Vor
richtung, die eine Anzeigeeinrichtung verwendet, die unter
Verwendung konventioneller reduzierter Zeilenadressierung ange
steuert wird, groß genug sein, um nicht nur ausreichend Spei
cherplatz für Betriebsparameter und Subroutinen zur Verfügung
zu stellen, sondern auch, um die Spaltensignale zur Adressie
rung der gesamten Anzeigeeinrichtung während einer gesamten
Bildrahmendauer zu speichern.
Fig. 6 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer elektroni
schen Vorrichtung, die Bilddaten empfängt und auf einem LCD
600 anzeigt, deren Reihen in Segmente derart unterteilt sind,
daß das LCD 600 gemäß der vorliegenden Erfindung adressiert
werden kann, um dadurch Speicher und Energie zu sparen, die
zur Berechnung und Speicherung von Spaltenwerten erforderlich
sind. Wenn die elektronische Vorrichtung ein Funkgerät 605
ist, wie dargestellt, dann sind die Bilddaten, die auf dem
LCD 600 darzustellen sind, in einem Hochfrequenzsignal ent
halten, das von einem Empfänger 608 in dem Funkgerät 605
empfangen und demoduliert wird. Ein Decodierer 610, der mit
dem Empfänger 608 verbunden ist, decodiert das Hochfrequenz
signal, um die Bilddaten daraus in üblicher Weise zu gewinnen,
und eine Steuereinrichtung 615, die mit dem Decodierer 610
verbunden ist, verarbeitet die Bilddaten weiter.
Mit der Steuereinrichtung 615 ist eine Zeitgeberschaltung 620
verbunden, die die Zeitgabe des Systems erzeugt. Die Zeit
geberschaltung 620 kann beispielsweise ein Kristall (nicht dar
gestellt) und eine übliche Oszillatorschaltung (nicht darge
stellt) enthalten. Außerdem speichert ein Speicher, wie bei
spielsweise ein ROM 625, Systemparameter und Systemsubroutinen,
die von der Steuereinrichtung 615 ausgeführt werden. Die
Systemparameter können beispielsweise die Anzahl Y der Segmente
enthalten, in die das LCD 600 unterteilt ist, die Anzahl x
der Reihen, die in jedem Segment enthalten sind, und z den
kleinsten Exponenten von zwei größer als x. Die Subroutinen
können beispielsweise eine Spaltenmatrix-Subroutine enthal
ten, die zur Erzeugung von Spaltenwerten für die Adressierung
von Spalten des LCD 600 ausgeführt wird, und eine Adressier-
Subroutine, die zur Adressierung sowohl der Spalten als auch
der Reihen des LCD 600 ausgeführt wird. Ein Speicher mit wahl
freiem Zugriff RAM 630, der ebenfalls mit der Steuereinrich
tung 615 verbunden ist, dient der Speicherung der ankommenden
Bilddaten als Bilddatenmatrix und zur Zwischenspeicherung ande
rer Variabler, wie beispielsweise der erzeugten Spaltenwerte
in Form einer Spaltenmatrix für jedes Segment, die während
des Betriebs des Funkgeräts 605 abgeleitet werden. Außerdem
sind Zähler 632, 634 mit der Steuereinrichtung 615 verbunden
und speichern Zählwerte, die während der Adressierung des LCD
600 erhöht werden.
Vorzugsweise enthält das Funkgerät 605 weiterhin einer Ortho
normalmatrix-Datenbank 635 zur Speicherung eines Satzes
Orthonormalfunktionen in Form einer Matrix. Die Orthonormal
funktionen können, wie oben beschrieben, Walsh-Funktionen,
DCT-Funktionen oder PRBS-Funktionen sein, deren Zahl größer
als die Anzahl der Reihen sein muß, die in jedem Segment
des LCD 600 enthalten sind. In Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Reihen, die in jedem
Segment des LCD 600 enthalten ist, nicht gleich einer Potenz
von 2, um dadurch sicherzustellen, daß wenn Walsh-Funktionen
verwendet werden, die Anzahl der Walsh-Funktionen größer als
die Anzahl der Reihen ist, die in jedem Segment enthalten
sind, weil Walsh-Funktionsmatrizen in vollständigen Sätzen
verfügbar sind, die durch Exponenten von zwei bestimmt sind.
Vorzugsweise wird der Satz Orthonormalfunktionen in einen Satz
"gebrauchter" Funktionen unterteilt, die in Form einer "ge
brauchte Funktionen"-Matrix zur Adressierung einiger Segmente
des LCD 600 gespeichert sind, sowie einer verbliebenen oder
übriggelassenen Funktion zur Adressierung anderer Segmente des
LCD 600, wie im Detail unten beschrieben. Die Matrix gebrauch
ter Funktionen enthält vorzugsweise eine Anzahl Orthonormal
funktionen, die gleich der Zahl x der Reihen pro Segment ist,
und die verbliebene Orthonormalfunktion ist eine übrigge
bliebene Orthonormalfunktion, die in der Matrix gebrauchter
Funktionen nicht enthalten ist. In Übereinstimmung mit der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
Koeffizienten der verbliebenen Funktion durch einen Maßstabs
faktor p geteilt, der durch die Anzahl der Reihen im LCD 600
und die Anzahl der Segemente, in die das LCD unterteilt ist,
bestimmt ist. Alternativ könnte anstatt der Zuordnung des
Maßstabsfaktors zur verbliebenen Funktion vor der Speicherung
in der Datenbank 635 die verbliebene Funktion in einer im
Maßstab nicht umgesetzten Form gespeichert werden, dann ein
fach vor dem Gebrauch durch die Steuereinrichtung 615 skaliert
werden. Weil jedoch nicht angenommen wird, daß die Größe des
LCD 600 oder die Anzahl der darin enthaltenen Segmente sich
während des Gebrauchs des LCD ändert, kann Zeit durch die
Skalierung von Koeffizienten der verbliebenen Funktion vor
der Speicherung gespart werden.
Der Maßstabs- oder Skalierungsfaktor p wird dazu verwendet, ein
"Wählverhältnis" des LCD 600 einzustellen. Wie der Fachmann
weiß, bestimmt das Wählverhältnis den Kontrast des angezeigten
Bildes. Das maximal mögliche Wählverhältnis erhält man, indem
man eine Anzeigeeinrichtung mit konventionellen aktiven
Adressiertechniken ansteuert, und dieses wird durch die Formel
bestimmt, wobei R das Wählverhältnis und N die Anzahl der
Reihen in der Anzeigeeinrichtung sind. Man kann sehen, daß
für eine Anzeigeeinrichtung mit 240 Reihen, die mit üblicher
aktiver Adressiertechnik angesteuert wird, das Wählverhältnis
gleich 1.06677 ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung ist das Wählverhältnis weiter abhängig von der Anzahl
Segmente, in die das LCD 600 unterteilt ist, und vom Maßstabs-
oder Skalierungsfaktor p, mit dem die Koeffizienten der ver
bliebenen Funktion unterteilt werden. Das Wählverhältnis für
eine Anzeigeeinrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung
angesteuert wird, wird durch die folgende Formel gegeben
wobei R das Wählverhältnis, y die Anzahl Segmente, in die die
Anzeigeeinrichtung unterteilt ist, x die Anzahl der Reihen in
jedem Segment und d der Maßstabsfaktor sind. Für einen akzep
tablen Kontrast ist das Wählverhältnis vorzugsweise größer als
1.045. Da die Anzahl der Segmente und die Anzahl der Reihen in
jedem Segment bekannt sind, kann der Maßstabsfaktor p daher in
geeigneter Weise derart gewählt werden, daß das Wählverhältnis
größer als 1.045 ist. Beispielsweise ist das Wählverhältnis für
eine Anzeigeeinrichtung mit 240 Reihen, die in acht Segmente zu
je 30 Reihen unterteilt ist, das Wählverhältnis gleich 1.04092,
wenn der Maßstabsfaktor als 8 angenommen wird. Das heißt, R =
1.04092 für p = 8. Für diese Anzeigeeinrichtung würde die ver
bliebene Funktion, die im RAM 630 gespeichert ist, dann eine
übriggebliebene Orthonormalfunktion sein, deren Koeffizienten
durch 8 geteilt sind. Es sei hervorgehoben, daß unter gewissen
Umständen der Maßstabsfaktor p = 1 sein kann und dies noch
immer zu einem Wählverhältnis von größer 1.045 führt.
Weiterhin ist in dem Funkgerät 605 eine Transformationsschal
tung 640 zum Erzeugen von Spaltenwerten zum Adressieren der
Spalten des LCD 600 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung enthalten. Die Transformationsschaltung
640, die über die Steuereinrichtung 615 mit der Orthonormal
funktions-Datenbank 635 verbunden ist, transformiert Unter
sätze der Bilddaten unter Verwendung der Orthonormalfunktionen,
die in der gebrauchte Funktionen-Matrix enthalten sind, um da
durch einen Satz Spaltenwerte zu erzeugen, der in dem RAM 630
als Spaltenmatrix gespeichert wird. Der Fachmann erkennt, daß
weil die Anzahl der Funktionen in einem vollständigen Satz
Orthonormalfunktionen größer als die Anzahl der Reihen in jedem
LCD-Segment ist, dieselben Spaltenwerte sich ergeben, wenn der
gesamte Satz auf Orthonormalfunktionen anstelle des Satzes
gebrauchter Funktionen zur Transformation der Untersätze der
Bilddaten verwendet würde. Gemäß der vorliegenden Erfindung
sind die Untersätze der Bilddaten Reihen der Bilddatenmatrix,
die den Reihen entsprechen, die in den Segmenten des LCD
600 enthalten sind, wie unten in größerem Detail erläutert
wird.
Vorzugsweise transformiert die Transformationsschaltung 640
die Untersätze der Bilddaten unter Verwendung eines Algorith
mus, wie beispielsweise einer schnellen Walsh-Transformation,
einer Modifikation einer schnellen Fourier-Transformation
oder einer Matrixmultiplikation. Wenn eine Matrixmultipli
kation eingesetzt wird, dann kann die Transformation durch die
folgende Formel aproximiert werden:
DV = OM × ID,
wobei ID den Untersatz zu transformierender Bilddaten dar
stellt, OM eine Matrix, die aus den Orthonormalfunktionen
(entweder des gesamten Satzes oder der gebrauchten Funktio
nen) gebildet ist, repräsentiert und CV die Spaltenwerte
repräsentiert, die durch die Multiplikation des Unter
satzes der Bilddaten und der Orthonormalfunktionen erzeugt
werden.
Für das LCD 600 mit Y-Segmenten zu je X-Reihen wird die
Bildrahmendauer in Y-Zeitperioden unterteilt, die nachfol
gend als Segmentzeiten bezeichnet werden. Vor der ersten
Segmentzeit werden Reihen der Bilddatenmatrix, die den
Reihen des ersten LCD-Segments entsprechen, unter Verwendung
entweder nur der gebrauchten Funktionen oder des gesamten
Satzes Orthonormalfunktionen transformiert, um transformierte
Bilddaten zu erzeugen, die in Form einer Spaltenmatrix ge
speichert werden. Während der ersten Segmentzeit werden die
Spalten des LCD 600 mit Spannungen angesteuert, denen die
Werte der Spaltenmatrix zugeordnet sind. Gleichzeitig werden
die im ersten Segment enthaltenen Reihen mit Spannungen ange
steuert, denen Funktionen zugeordnet sind, die in der ge
brauchten Funktionen-Matrix enthalten sind, und alle anderen
Reihen werden mit Spannungen angesteuert, die der skalierten,
verbliebenen Funktion zugeordnet sind. Vor der zweiten Segment
zeit werden Reihen der Bilddatenmatrix, die den Reihen im
zweiten LCD-Segment entsprechen, unter Verwendung der gewähl
ten Orthonormalfunktionen transformiert, das heißt der ge
brauchten Funktionen oder des gesamten Satzes, und als zweite
Spaltenmatrix gespeichert. An diesem Punkt kann die vorherige
Spaltenmatrix bequem aus dem RAM 630 gelöscht werden, um da
durch Speicherplatz zu sparen. Während der zweiten Segment
zeit werden die Spalten des LCD 600 mit Spannungen ange
steuert, denen Werte in der zweiten Spaltenmatrix zugeord
net sind, die nun im RAM 630 gespeichert ist. Gleichzeitig
werden die im zweiten Segment enthaltenen Reihen mit den
Spannungen angesteuert, denen gebrauchte Funktionen zuge
ordnet sind, und alle anderen Reihen werden mit den Spannun
gen angesteuert, denen die skalierte, verbliebene Funktion
zugeordnet ist. Dieser Vorgang fährt fort, bis alle Segmente
des LCD 600 in der beschriebenen Weise adressiert worden
sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit der Steuereinrichtung
615 weiterhin Spaltentreiber 648 verbunden, um die Spalten des
LCD 600 mit Spannungen anzusteuern, denen die Spaltenwerte
zugeordnet sind, die durch die Steuereinrichtung 600 zur
Verfügung gestellt werden. Außerdem sind Reihentreiber 650 mit
der Steuereinrichtung 650 verbunden und empfangen die
Orthonormalfunktionen und die skalierte verbliebene Funktion
davon und steuern die Reihen des LCD 600 mit den geeigneten
Spannungen an.
Man erkennt, daß die Steuereinrichtung 615, der ROM 625, der
RAM 630, die Zähler 632, 634, die Orthonormalmatrix-Datenbank
635 und die Transformationsschaltung 640 durch einen digitalen
Signalprozessor (DSP) 646 ausgeführt sein können, wie
beispielsweise durch den Typ DSP56000, der von der Firma
Motorola, Inc. hergestellt wird. In alternativen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die
aufgezählten Elemente jedoch auch unter Einsatz fest
verdrahteter Logik ausgeführt werden, die in der Lage ist,
äquivalente Operationen auszuführen. Die Spaltentreiber 648
können unter Verwendung des Typs SED1779D0A ausgeführt werden,
der von der Firma Seiko Epson Corporation hergestellt wird, und
die Reihentreiber 650 können unter Verwendung des Typs SED1704
ausgeführt werden, der ebenfalls von der Firma Seiko Epson
Corporation hergestellt wird. Andere Reihentreiber und
Spaltentreiber, die in ähnlicher Weise arbeiten, können
gleichfalls eingesetzt werden.
In Fig. 7 sind Matritzen dargestellt, denen Spannungen
zugeordnet sind, die bei der Adressierung eines LCD 600′
verwendet werden. Zu Illustrationszwecken nur ist das LCD 600′
als zwei Segmente 705, 710 mit je drei Reihen enthaltend
dargestellt. Während der ersten Segmentzeit werden die Reihen
des ersten Segments 705 mit Spannungen adressiert, denen die
gebrauchte Funktion-Matrix 715 zugeordnet sind. Gleichzeitig
werden die Reihen des zweiten Segments 710 mit Spannungen
adressiert, denen die skalierte, verbliebene Funktion
zugeordnet sind, deren Koeffizienten als a4/p, b4/p, c4/op und
d4/p dargestellt sind. Während der ersten Segmentzeit werden
außerdem die Spalten des LCD 600′ mit Spannungen adressiert,
denen eine erste Spaltenmatrix 712 zugeordnet sind, die eine
Anzahl von Reihen z aufweist, die die nächste Potens von zwei
größer als die Zahl x der in jedem Segment 705, 710 des LCD 600′
enthaltenen Reihen ist. Beispielsweise ist die Zahl der Reihen
in der ersten Spaltenmatrix 712 gleich 4, weil 4 die nächste
Potenz von zwei größer als drei ist, was die Zahl der Reihen in
jedem Segment 705, 710 ist. Die erste Spaltenmatrix 712 ist,
wie oben beschrieben, zuvor durch Transformation der ersten
drei Reihen der Bilddatenmatrix unter Verwendung der gebrauchte
Funktionen-Matrix berechnet und anschließend im RAM 630
gespeichert worden.
Vorzugsweise wird die erste Segmentzeit gleichmäßig in eine
Mehrzahl von Segmentzeitschlitzen unterteilt, während denen
aufeinanderfolgende Koeffizienten sowohl der gebrauchten
Funktionen als auch der skalierten, verbliebenen Funktion
den Reihen des LCD 600′ zur Verfügung gestellt werden.
Die Anzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze während jeder
Segmentzeit ist vorzugsweise gleich z, der nächsten Potenz von
zwei größer als die Anzahl x der Reihen in jedem Segment. Daher
ist in diesem Beispiel die Anzahl der aufeinanderfolgenden
Zeitschlitze in jeder Segmentzeit gleich 4. Während eines
ersten Zeitschlitzes werden die Reihen im ersten Segment 705
mit der ersten Spalte der gebrauchten Funktionen-Matrix 715
adressiert. Gleichzeitig werden die Reihen im zweiten Segment
710 mit dem ersten skalierten Koeffizienten der verbliebenen
Funktion adressiert. Die Spalten des LCD 600′ werden mit der
ersten Reihe der ersten Spaltenmatrix 712 während des ersten
Sequenzzeitschlitzes adressiert. Dann werden während des
zweiten Zeitschlitzes die Reihen im ersten Segment 705 mit der
zweiten Spalte der gebrauchten Funktionen-Matrix 715
adressiert, und die Reihen im zweiten Segment 710 werden mit
dem zweiten skalierten Koeffizienten der verbliebenen Funktion
adressiert. Gleichzeitig werden die Spalten LCD 600′ mit der
zweiten Reihe der ersten Spaltenmatrix 712 adressiert. Dieser
Vorgang setzt sich fort, bis die erste Segmentzeit verstrichen
ist, zu welchem Zeitpunkt die Spalten mit allen Reihen der
ersten Spaltenmatrix 712 adressiert worden sind und die Reihen
des ersten Segments 705 sind dann mit allen Spalten der
gebrauchten Funktionen-Matrix adressiert worden, und die Reihen
des zweiten Segmentes 710 sind dann mit allen Koeffizienten der
verbliebenen Funktion adressiert worden.
Vor der zweiten Segmentzeit wird eine zweite Spaltenmatrix 718
durch Transformation der zweiten drei Reihen der
Bilddatenmatrix unter Verwendung der gebrauchten
Funktionen-Matrix erzeugt. Diese zweite Spaltenmatrix 718
ersetzt die erste Spaltenmatrix 712 im RAM 630. Während der
vier aufeinanderfolgenden Zeitschlitze der zweiten Segmentzeit
werden die Spalten des LCD 600′ sequentiell mit den vier Reihen
der Spaltenmatrix 718 adressiert. Die Reihen des zweiten
Segments 710 werden sequentiell mit den Spalten der gebrauchten
Funktionen-Matrix 715 adressiert, während die Reihen des ersten
Segments 705 sequentiell mit den Koeffizienten der verbliebenen
Funktion adressiert werden.
Auf diese Weise muß nur eine einzige, in der Größe reduzierte
Spaltenmatrix im RAM 630 zu jedem Zeitpunkt gespeichert werden.
Als Folge davon kann der RAM 630 sehr viel kleiner sein als in
Vorrichtungen, die gewöhnliche reduzierte
Zeilenadressiertechniken verwendet. In Anzeigeeinrichtungen,
die mit konventioneller reduzierter Zeilenadressiertechnik
adressiert werden, muß eine Spaltenmatrix zur Adressierung der
Spalten während der gesamten Bildrahmenzeit für die gesamte
Bildrahmenzeit berechnet und gespeichert werden, weil daraus
abgeleitete Signale in der Zeit verteilt werden müssen, um
Bilder mit akzeptablem Kontrast anzeigen zu können. Obgleich in
dem oben beschriebenen Beispiel dieser Spaltenmatrix nur acht
Reihen transformierter Bilddaten umfaßt, würden größere
Anzeigeeinrichtungen sehr viel mehr gespeicherte Daten
erfordern. Beispielsweise müßte eine Anzeigeeinrichtung mit
240 Reihen eine Spaltenmatrix speichern, die 240 Reihen
transformierter Daten für die gesamte Bildrahmenperiode
enthält. Man kann daher sehen, daß das Adressierverfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung den Einsatz sehr viel weniger
Speicherplatz erfordert, als dies bei konventionellen
Adressierverfahren der Fall ist, weil die Signale zur
Adressierung des LCD 600′ nicht über die Zeit verteilt sind.
Außerdem stellt dieses Verfahren sicher, daß das Quadrat der
Effektivspannung, die jedem Pixel zugeführt wird, ein lineares
Verhältnis zum Pixelwert hat, wie durch aktive Adressiersysteme
gefordert wird.
In manchen Situationen, beispielsweise bei der Anzeige von
Farbbildern, müssen Korrekturfaktoren berechnet und zu den
transformierten Bilddaten hinzuaddiert werden, bevor die
Spalten der Anzeigeeinrichtung mit der Spaltenmatrix adressiert
werden. Diese Korrekturfaktoren werden typischerweise unter
Verwendung einer übriggebliebenen Orthonormalfunktion
berechnet, die für das konventionelle Adressieren der Spalten
nicht benötigt wird. In Fällen, wo Korrekturfaktoren notwendig
sind, muß die Anzahl der Reihen, die in jedem Segment einer
Anzeigeeinrichtung enthalten sind, die gemäß der vorliegenden
Erfindung adressiert wird, zwei oder mehr ganzzahlige Werte vom
nächsten größeren Exponenten von zwei entfernt sein.
Beispielsweise könnte eine Anzeigeeinrichtung mit zwölf Reihen
in zwei Segmente von je sechs Reihen unterteilt sein, was zwei
unbenutzte Orthonormalfunktionen zurückläßt: eine für die
Berechnung von Korrekturfaktoren und eine für die Verwendung
als verbliebene Funktion. Man erkennt, daß wenn
Korrekturfaktoren benötigt werden, diese zwölfreihige
Anzeigeeinrichtung nicht in vier Segmente zu je drei Reihen
unterteilt werden könnte, weil dieses nur eine einzige
unbenutzte Orthonormalfunktion zurücklassen würde.
Der Fachmann erkennt, daß in einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Reihen in jedem
Segment gleich einer Potenz von zwei sein könnte. Unter diesen
Umständen würde der Satz Orthonormalfunktionen jedoch bis zur
nächsten größeren Potenz von zwei gesteigert werden müssen,
wodurch die Anzahl der Reihen, die in jeder Spaltenmatrix
enthalten sind, stark vergrößert würde. Aus demselben Grunde
könnte die Anzahl der Reihen in jedem Segment derart sein, daß
keine zusätzlichen verbliebenen Funktionen für die Berechnung
von Korrekturfaktoren verfügbar blieben. Wieder könnte der Satz
Orthonormalfunktionen einfach bis zur nächsten Potenz von zwei
vergrößert werden, um "verbliebene" Funktionen zu schaffen.
Dieses Verfahren sollte jedoch nur dann eingesetzt werden, wenn
es notwendig ist, weil es den Speicherumfang steigert, der zur
Speicherung von Spaltenwerten während jeder Segmentzeit
erforderlich ist. Wenn man Anzeigeeinrichtungen, die größere
Segmente aufweisen, ansteuert, kann dieser Speicherzuwachs
ziemlich dramatisch sein, wodurch einige der Vorteile
aufgehoben werden, die sich ergeben, wenn nur eine oder zwei
verbliebene Funktionen verfügbar sind.
In den Fig. 8 und 9 sind Matrizen zum Ansteuern von Spalten
und Reihen einer Anzeigeeinrichtung beliebiger Größe gemäß der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Reihenmatrizen zum
Ansteuern einer Anzeigeeinrichtung mit y-Segmenten zu x Reihen,
wobei z die nächste Potenz von zwei größer als x ist, sind in
Fig. 8 dargestellt. Die Reihenmatrizen enthalten vorzugsweise
eine Matrix gebrauchter Orthonormalfunktionen 715′ zum
sequentiellen Ansteuern jedes aufeinanderfolgenden Segments der
Anzeigeeinrichtung während aufeinanderfolgender Segmentzeiten,
die jeweils gleich der Bildrahmendauer geteilt y sind. Wie man
sehen kann, ist die Anzahl der Orthonormalfunktionen, die in
der Matrix gebrauchter Funktionen 715′ enthalten sind, gleich
der Anzahl der Reihen in jedem Anzeigesegment. Außerdem ist
eine Matrix skalierter Koeffizienten in den Reihenmatrizen
enthalten. Wie oben beschrieben, werden alle Reihen der
Anzeigeeinrichtung, die nicht in dem laufenden Segment
enthalten sind, d. h. im Segment, das durch die gebrauchte
Funktionen-Matrix 715′ angesteuert wird, mit skalierten
Koeffizienten einer verbliebenen Orthonormalfunktion
angesteuert, die nicht in der Matrix 715′ enthalten ist. Die
Koeffizienten der verbliebenen Funktion sind vorzugsweise mit
einem Skalierungsfaktor p skaliert, der so gewählt ist, daß
sich ein Selektionsverhältnis von mehr als 1045 ergibt, so daß
das angezeigte Bild einen guten Kontrast hat. Man kann sehen,
daß sowohl die gebrauchten Funktionen als auch die verbliebene
Funktion z Koeffizienten enthalten und jede Segmentzeit
gleichmäßig in z aufeinanderfolgende Zeitschlitze unterteilt
ist.
Fig. 9 zeigt Spaltenmatrizen wie sie zur Ansteuerung von
Spalten der Anzeigeeinrichtung während der Bildrahmendauer
verwendet werden. Während jeder Segmentzeit wird eine andere
Spaltenmatrix aus z Reihen transformierter Bilddatenwerte an
die Spalten der Anzeigeeinrichtung angelegt. Wie oben
beschrieben, steuern während jeder Segmentzeit die Reihen der
laufenden Spaltenmatrix die Reihen der Anzeigeeinrichtung
während der z aufeinanderfolgenden Zeitschlitze, in die die
Segmentzeit unterteilt ist, an. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird
nur eine einzige Spaltenmatrix während jeder Segmentzeit
benötigt. Daher wird nur ein Teil der Spaltenwerte anstelle des
gesamten Satzes von Werten für die gesamte Bildrahmendauer
jeweils gleichzeitig gespeichert, wodurch vorteilhafterweise
die Größe des zur Speicherung der Spaltenwerte benötigen
Speichers vermindert wird.
Dieser Vorgang geht aus den Fig. 10 bis 12 besser hervor,
die Flußdiagramme des Betriebsablaufs der Steuereinrichtung 615
(Fig. 6) zeigen, wenn das LCD 600 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung angesteuert wird, wobei das LCD 600 y
Segment zu je x Reihen aufweist. Vorzugsweise empfängt die
Steuereinrichtung 615 im Schritt 800 (Fig. 10) vom Empfänger
608 Bilddaten, die im Schritt 805 im RAM 630 in Form einer
Bilddatenmatrix gespeichert werden. Ansprechend auf den Empfang
und die Speicherung der Bilddaten initialisiert die
Steuereinrichtung 615 im Schritt 810 den Zähler 632, der den
Zählwert N auf 1 setzt, d. h. N=1. Anschließend führt die
Steuereinrichtung 615 in den Schritten 815, 820
Spaltenmatrixsubroutinen und Adressiersubroutinen zur Anzeige
der Bilddaten auf dem LCD 600 aus.
Gemäß Fig. 11 beginnt die Spaltenmatrixsubroutine beim Schritt
825, wenn die Steuereinrichtung 615 auf die Reihen der
Bilddatenmatrix zugreift, die den Reihen des LCD 600 in dem
Segment N entsprechen (Segment 1 in diesem Falle). Außerdem
greift die Steuereinrichtung 615 im Schritt 830 auf die
gebrauchte Funktionsmatrix in der
Orthonormalfunktions-Datenbank 635 zu (Fig. 6). Die Reihen der
Bilddatenmatrix und die gebrauchte Funktionsmatrix werden im
Schritt 825 der Transformationsschaltung 640 zur Verfügung
gestellt, die daraufhin die Reihen der Bilddatenmatrix
transformiert, um eine Spaltenmatrix z Reihen zu erzeugen,
wobei z die nächste Potenz von zwei größer x ist. In den
Schritten 840, 845 empfängt die Steuereinheit 615 die
Spaltenmatrix N (Spaltenmatrix 1) und speichert sie im RAM 630.
Zu diesem Zeitpunkt kann die vorherige Spaltenmatrix bequem aus
dem RAM 630 im Schritt 850 gelöscht werden.
Fig. 12 zeigt die Adressiersubroutine, die anschließend
durchgeführt wird. Im Schritt 860 initialisiert die
Steuereinrichtung 615 den Zähler 634, der den Zählwert M auf 1
setzt, d. h. M=1, woraufhin die Reihen und Spalten des LCD 600
im Schritt 865 adressiert werden. Der Schritt 865 zeigt die
Vorgänge, die während des M-ten Zeitschlitzes der Segmentzeit N
ausgeführt werden, der für die laufenden Zählerwerte M und N
der erste Zeitschlitze der Segmentzeit 1 ist. Während dieses
ersten Zeitschlitzes wird die M-te (erste) Reihe der
Spaltenmatrix N (Spaltenmatrix 1) den Spaltentreibern 648
(Fig. 6) zur Verfügung gestellt, um die Spalten des LCD 600
anzusteuern. Außerdem wird die M-te (erste) Spalte der
gebrauchten Funktionen-Matrix den Reihentreibern 650 zum
Ansteuern der Reihen des LCD 600, die im Segment N (Segment 1)
enthalten sind, zur Verfügung gestellt. Die Reihen des LCD 600,
die nicht im Segment N (Segment 1) enthalten sind, werden mit
dem M-ten (ersten) skalierten Koeffizienten der verbliebenen
Funktion angesteuert. Anschließend im Schritt 870 wird der
Zählerwert M erhöht, d. h. M=M+1. Die Steuereinrichtung 605
ermittelt dann im Schritt 875, ob M=(z+1), d. h. ob alle
aufeinanderfolgenden Zeitschlitze, die in der laufenden
Segmentzeit enthalten sind, aufgetreten sind. Wenn der Wert M
anzeigt, daß alle aufeinanderfolgenden Zeitschlitze nicht
aufgetreten sind, wird der Schritt 865 für denk nächsten M-ten
(zweiten) Zeitschlitz der Segmentzeit N (Segmentzeit 1)
wiederholt. Während dieses Zeitschlitzes werden den
Spaltentreibern 648 die M-te (zweite) Reihe der Spaltenmatrix N
(Spaltenmatrix 1) zugeführt. Den Reihentreibern 650 werden die
M-te (zweite) Spalte der gebrauchten Funktionen-Matrix zum
Ansteuern der im Segment N (Segment 1) des LCD 600 enthaltenden
Reihen zugeführt. Außerdem werden den Reihentreibern 615 der
M-te (zweite) skalierte Koeffizient der verbliebenen Funktion
zugeführt, um alle Reihen des LCD 600 anzusteuern, die nicht im
Segment N (Segment 1) enthalten sind. Dann wird im Schritt 870
der Zählwert M wieder erhöht, d. h. M=M+1. Dieser Vorgang fährt
so lange fort, bis im Schritt 875 die Reihen und Spalten für
alle Z-sequentiellen Zeitschlitze, die in der laufenden
Segmentzeit enthalten sind, adressiert worden sind.
Wenn alle aufeinanderfolgenden Zeitschlitze innerhalb der
laufenden Segmentzeit aufgetreten sind, ermittelt die
Steuereinrichtung 615 im Schritt 880, ob alle Segmentzeiten
innerhalb der Bildrahmendauer aufgetreten sind, d. h. ob N=y.
Wenn der Wert von N angibt, daß nicht alle Segmentzeiten
aufgetreten sind, wird der Zählwert N erhöht, d. h. N=N+1, was
im Schritt 835 stattfindet, und die Steuereinrichtung 615 geht
dann zum Schritt 825 der Spaltenmatrixsubroutine (Fig. 11)
zurück.
Die Spaltenmatrixsubroutine wird anschließend N=2 wiederholt,
was zur Erzeugung und Speicherung einer zweiten Spaltenmatrix
(Spaltenmatrix 2) im Schritt 845 im RAM 630 und zur Entfernung
der Spaltenmatrix 1 aus dem RAM 630 im Schritt 850 führt.
Anschließend wird die Adressiersubroutine für alle z
sequentielle Zeitschlitze, die in der zweiten Segmentzeit
enthalten sind, wiederholt. Während dieser zweiten Segmentzeit
werden im Schritt 865 die Spalten des LCD 600 sequentiell mit
den z Reihen der Spaltenmatrix N (Spaltenmatrix 2) adressiert,
und die Reihen des LCD 600, die im Segment N (Segment 2)
enthalten sind, werden mit den z Spalten der nicht verwendeten
Funktionenmatrix angesteuert. Außerdem werden die Reihen des
LCD 600, die nicht im Segment N (Segment 2) enthalten sind,
nacheinander mit den z skalierten Koeffizienten der
verbliebenen Funktion angesteuert. Dieser zyklische Vorgang
fährt so lange fort, bis N=y, d. h. bis alle Segmentzeiten
aufgetreten sind, was das Ende der Bildrahmendauer anzeigt.
Zusammenfassend, das oben beschriebene Adressierverfahren wird
zum Ansteuern von LCDs verwendet, die in mehrere Segmente
unterteilt worden sind, die jeweils gleiche Zahlen von Reihen
aufweisen, wobei die Anzahl der Reihen vorzugsweise ungleich
einer Potenz von 2 ist. Während jeder Segmentzeit, d. h. die
Bildrahmendauer geteilt durch die Anzahl der Segmente,
werden die Spalten des LCD mit einer Spaltenmatrix angesteuert,
die durch Transformation eines einzigen Untersatzes der
Bilddaten abgeleitet worden ist. Diese Spaltenmatrix enthält
eine Anzahl von Reihen die gleich der nächsten Potenz von zwei
größer als der Anzahl der Reihen in jedem Segment ist.
Gleichzeitig werden die Reihen in dem Segment des LCD, das der
laufenden Segmentzeit zugeordnet ist, mit einem speziellen Satz
Orthonormalfunktionen angesteuert, während die anderen Reihen
mit skalierten Koeffizienten der verbliebenen
Orthonormalfunktion angesteuert werden, die nicht in dem Satz
enthalten ist. Da die Segmentzeiten nacheinander auftreten,
wird jede vorangehende Spaltenmatrix gelöscht, und eine
nachfolgende Spaltenmatrix wird erzeugt, gespeichert und den
Spalten des LCD zugeführt.
Auf diese Weise muß nur eine einzige, in der Größe reduzierte
Spaltenmatrix in einem Speicher zu jedem Zeitpunkt gespeichert
werden. Als Folge dessen kann der Speicher eines elektronischen
Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung sehr viel kleiner
sein, als bei Geräten, die gewöhnliche Adressiertechniken mit
reduzierter Zeilenzahl verwenden. In konventionellen
Anzeigevorrichtungen muß eine Spaltenmatrix zur Adressierung
der Spalten während der gesamten Bildrahmenzeit berechnet und
für die gesamte Bildrahmenzeit gespeichert werden. Diese
Spaltenmatrix enthält eine Anzahl von Reihen, die gleich der
Anzahl der Reihen ist, die in der gesamten Anzeigeeinrichtung
enthalten sind, und kann deshalb sehr groß sein. Beispielsweise
hätte eine Anzeigeeinrichtung mit 240 Reihen einen
Speicherbedarf von einer Spaltenmatrix mit 240 Reihen aus
transformierten Daten für die gesamte Bildrahmenperiode. Man
erkennt daher, daß das Adressierverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung sehr viel weniger Speicherplatz
benötigt, als die konventionellen Adressierverfahren.
Die Erfindung gibt daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herabsetzung des Speicherraumes an, der zur Speicherung von
Signalen erforderlich ist, die zum Ansteuern aktiv adressierter
Anzeigeeinrichtungen verwendet werden.