DE4428157B4

DE4428157B4 - Datenempfänger und Verfahren für seinen Betrieb

Info

Publication number: DE4428157B4
Application number: DE4428157A
Authority: DE
Inventors: Ali Boynton Beach Saidi
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2014-08-10
Also published as: CN1057182C; FR2709036A1; SE9402666L; NO942949L; FI943692A0; GB2280980B; US5646652A; FR2709036B1; ATA155494A; GB9416073D0; SE9402666D0; IE80690B1; CA2129767C; NL194849C; AU6898494A; CN1110036A; MY111798A; IE940619A1; NL9401294A; CA2129767A1

Abstract

Datenempfänger (605) zum Empfangen und Speichern eines Satzes Bilddaten und zum Anzeigen von diesen zugeordneten Bildern auf einer Anzeigeeinrichtung (600), die Reihen enthalt, die in wenigstens ein erstes und zweites Segment (705, 710) unterteilt sind, wobei der Datenempfänger (605) eine Datenbank (635) zum Speichern eines vollständigen Satzes von Orthonormalfunktionen, dessen Anzahl größer als die Anzahl der Reihen in einem Segment ist, und Reihentreiber (650) zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung (600) aufweist, sowie eine Steuereinrichtung, die die Reihentreiber so ansteuert, dass die Reihentreiber während einer ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4) das erste Segment (705) der Anzeigeeinrichtung (600) mit ersten Spannungen ansteuern, denen ein erster Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet sind, und das zweite Segment (710) der Anzeigeeinrichtung (600) mit zweiten Spannungen ansteuern, denen eine verbliebene Orthonormalfunktion zugeordnet ist, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten ist, und während einer zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t5-t8) das erste Segment (705) mit den zweiten Spannungen...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Datenempfänger und ein Verfahren für den Betrieb eines Datenempfängers. Die hier in Rede stehenden Datenempfänger weisen Anzeigevorrichtungen auf, die mit Adressierverfahren adressiert werden.
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 Anzeigeeorrichtungen 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 "Wahl"-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 Wahlimpulses 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 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 2-5 fache 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, 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 groben 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. Im 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 Anzeigeeinrichtung beim Einsatz der reduzierten Zeilenadressierung zeitlich verteilt sind, müssen jedoch die Spaltensignale zum Ansteuern der Spalten der Anzeigeeinrichtung über eine gesamte Bildwechselperiode vor dem Ansteuern der Anzeigeeinrichtung abgeleitet und in einem Speicher gespeichert werden. In Abhängigkeit von der Größe der Anzeigeeinrichtung kann daher der für die Speicherung der Signale erforderliche Speicherumfang ziemlich groß sein, und die Speicheranforderungen sind gegenüber den Anforderungen der konventionellen aktiven Adressiertechnik nicht vermindert. Tatsächlich kann bei manchen Chips, wie sie gegenwärtig 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 das Erfordernis nach einer Reduzierung des Speicherumfangs, der für die Ableitung und Speicherung von Spaltensignalen zum Ansteuern von Spalten in einer aktiv adressierten Anzeigeeinrichtung erforderlich ist.

Die EP-A-522510 (nächstliegender Stand der Technik) offenbart eine Anzeigeschaltung zum Empfangen und Speichern eines Satzes Bilddaten und zum Anzeigen von diesen zugeordneten Bildern auf einer Anzeigeeinrichtung, die Reihen enthält, die in erste und zweite Segmente unerteilt sind, wobei die Anzeigeschaltung weiter eine Datenbank zum Speichern eines Satzes Orthonormalfunktionen und Reihentreiber zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung aufweist. Weiterhin besitzt die Anzeigeschaltung eine Einrichtung, um während einer ersten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze das erste Segment der Anzeigeeinrichtung mit ersten Spannungen anzusteuern, denen ein Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet sind, und das zweite Segment der Anzeigeeinrichtung mit zweiten Spannungen anzusteuern, die Null betragen und eine Einrichtung, um während einer zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze das erste Segment mit den zweiten Spannungen anzusteuern, und das zweite Segment mit den ersten Spannungen anzusteuern, die dem Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet sind.

Die US-4 317 115 offenbart eine Anzeigeschaltung zum Empfangen und Speichern eines Satzes Bilddaten und zum Anzeigen von diesen zugeordneten Bildern auf einer Anzeigeeinrichtung, die Reihen enthält, die in erste und zweite Segmente unterteilt sind. Die Anzeigeschaltung weist Reihentreiber zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung auf, sowie eine Einrichtung, um während einer ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze das erste Segment der Anzeigeeinrichtung mit ersten Spannungen anzusteuern, und das zweite Segment der Anzeigeeinrichtung mit zweiten Spannungen anzusteuern, und eine Einrichtung, um während einer zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze das erste Segment mit den zweiten Spannungen anzusteuern, und das zweite Segment mit den ersten Spannungen anzusteuern.

Die EP 0 221 613 B1 , EP 0 151 615 B1 und US 4,442,454 A offenbaren weiter bekannte Anzeigevorrichtungen bzw. Bildverarbeitungsmethoden unter Verwendung von Walsh-Transformationen.

Die EP 0 507 061 A2 offenbart ein Ansteuerungsverfahren für eine Anzeigeeinrichtung bestehend aus einem Satz von LCD-Elektroden, welche kontinuierlich mit Signalen angetrieben werden, die aus einem Impulszug bestehen. Die Impulse besitzen eine periodische Zeitdauer T und sind unabhängig von der anzuzeigenden Information vorzugsweise orthonormal durch die Verwendung von Walsh-Funktionen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Datenempfänger und ein Verfahren für seinen Betrieb anzugeben, die einen einfachen Hardware-Aufbau und daher eine kostengünstige Herstellung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird von einem Datenempfänger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und von einem Verfahren gelöst, dessen Schritte im Patentanspruch 5 angegeben sind.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, welche zeigen:
1 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer konventionellen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung.
2 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie 2-2 von 1 eines Teils der konventionellen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung.
3 ist eine Matrix von Walsh-Funktionen gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt die Treibersignale entsprechend den Walsh-Funktionen von 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Draufsicht auf eine konventionelle Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die in Segmente unterteilt ist, die mit einem konventionellen reduzierten Zeilenadressierverfahren adressiert werden.
6 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer elektronischen Vorrichtung mit einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung adressiert wird.
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.
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.
9 zeigt Spaltenmatritzen mit zugehörigen Spaltenspannungen zum Ansteuern von Spalten einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
10–12 zeigen Flußdiagramme des Betriebs einer Steuervorrichtung in dem elektronischen Gerät von 6 bei der Ansteuerung einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, deren Reihen in Segmente unterteilt sind, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die 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 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 Spannungen, 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 Adressieren einer Anzeigeeinrichtung verwendet, dann wird die Dauer eines vollständigen Zyklus Walsh-Kurven 400 gleich der Bilddauer 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 zuläßt, 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 Reihenelektroden 106 anzusteuern, während die verbliebenen 32, vorzugsweise einschließlich der ersten Walsh-Kurve 402 mit einer Gleichvorspannung, unbenutzt blieben.
Die Spalten des LCD 100 werden gleichzeitig mit Spaltenspannungen angesteuert, die durch Transformtion der Bilddaten abgeleitet werden, die durch eine Matrix von Bilddatenwerten repräsentiert werden können, wobei Orthonormalfunktionen verwendet 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 Adressierverfahren nähert die Effektivspannung, die jedem der Pixel des LCD 100 während einer Rahmendauer zugeführt wird, eine inverse Transformtion der Spaltenspannungen an, um dadurch die Bilddaten auf den LCD 100 zur Anzeige zu bringen.
5 zeigt ein übliches aktiv adressiertes LCD, beispielsweise das LCD 100, das gemäß einer reduzierten Zeilenadressiertechnik 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 Segemente unterteilt, die jeweils eine gleiche Anzahl von Reihen enthalten. Zu Illustrationszwecken ist das LCD 100 nur 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 Orthonormalfunktionen enthalten, die jeweils vier Werte haben. Außerdem wird die Orthonormalmatrix 504 zum Transformieren der Bilddaten verwendet, die vorzugsweise in Form einer Bilddatenmatrix vorliegen. Für das dargestellte Beispiel, in dem ein 8 × 8-LCD 100 in zwei Segmente 500, 502 unterteilt ist, wird die Orthonormalfunktionsmatrix 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 verwendet, während einer ersten Zeitperiode die ersten vier Reihen des LCD 100 mit Reihenspannungen anzusteurn, 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 angesteuert. Gleichzeitig werden die Spalten mit Spannungen angesteuert, denen Werte zugeordnet sind, die in der ersten Reihe der transfomierten 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. Insbesondere 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 Anzeigeeinrichtung 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 Speicheranforderungen 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 Spaltensignale nicht zu viel Platz beanspruchen, jedoch kann für größere Anzeigeeinrichtungen die Speicherung der Spaltensignale leicht bis zu 90% eines Chips verbrauchen, das die Spaltensignale erzeugt. Folglich muß eine elektronische Vorrichtung, die eine Anzeigeeinrichtung verwendet, die unter Verwendung konventioneller reduzierter Zeilenadressierung angesteuert wird, groß genug sein, um nicht nur ausreichend Speicherplatz für Betriebsparameter und Subroutinen zur Verfugung zu stellen, sondern auch, um die Spaltensignale zur Adressierung der gesamten Anzeigeeinrichtung während einer gesamten Bildrahmendauer zu speichern.
6 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer elektronischen 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 enthalten, 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 Hochfrequenzsignal, 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 Zeitgeberschaltung 620 kann beispielsweise ein Kristall (nicht dargestellt) und eine übliche Oszillatorschaltung (nicht dargestellt) enthalten. Außerdem speichert ein Speicher, wie beispielsweise 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 wahlfreiem Zugriff RAM 630, der ebenfalls mit der Steuereinrichtung 615 verbunden ist, dient der Speicherung der ankommenden Bilddaten als Bilddatenmatrix und zur Zwischenspeicherung anderer Variabler, wie beispielsweise der erzeugten Spaltenwerte in Form einer Spaltenmatrix für jedes Segment, die während des Betriebs des Funkgeräts 605 abgeleitet werden. Außerdem sind Zahler 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 Orthonormalmatrix-Datenbank 635 zur Speicherung eines Satzes Orthonormalfunktionen in Form einer Matrix. Die Orthonormalfunktionen 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 "gebrauchte 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 gebrauchter Funktionen enthält vorzugsweise eine Anzahl Orthonormalfunktionen, die gleich der Zahl x der Reihen pro Segment ist, und die verbliebene Orthonormalfunktion ist eine übriggebliebene 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 Maßstabsfaktor 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 einfach 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 Segement 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 Erfindung 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 verbliebenen 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 p der Maßstabsfaktor sind. Für einen akzeptablen 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 verbliebene 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 Transformationsschaltung 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 Orthonormalfunktions-Datenbank 635 verbunden ist, transformiert Untersätze der Bilddaten unter Verwendung der Orthonormalfunktionen, die in der gebrauchten Funktionen-Matrix enthalten sind, um dadurch 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 Algorithmus, wie beispielsweise einer schnellen Walsh-Transformation, einer Modifikation einer schnellen Fourier-Transformation oder einer Matrixmultiplikation. Wenn eine Matrixmultiplikation eingesetzt wird, dann kann die Transformation durch die folgende Formel approximiert werden: CV = OM × ID,wobei ID den Untersatz zu transformierender Bilddaten darstellt, OM eine Matrix, die aus den Orthonormalfunktionen (entweder des gesamten Satzes oder der gebrauchten Funktionen) gebildet ist, repräsentiert und CV die Spaltenwerte repräsentiert, die durch die Multiplikation des Untersatzes 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 nachfolgend 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 gespeichert 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 angesteuert, denen Funktionen zugeordnet sind, die in der gebrauchten Funktionen-Matrix enthalten sind, und alle anderen Reihen werden mit Spannungen angesteuert, die der skalierten, verbliebenen Funktion zugeordnet sind. Vor der zweiten Segmentzeit werden Reihen der Bilddatenmatrix, die den Reihen im zweiten LCD-Segment entsprechen, unter Verwendung der gewähl ten Orthonormalfunktionen transformiert, das heißt der gebrauchten Funktionen oder des gesamten Satzes, und als zweite Spaltenmatrix gespeichert. An diesem Punkt kann die voherige Spaltenmatrix bequem aus dem RAM 630 gelöscht werden, um dadurch Speicherplatz zu sparen. Während der zweiten Segmentzeit werden die Spalten des LCD 600 mit Spannungen angesteuert, denen Werte in der zweiten Spaltenmatrix zugeordnet sind, die nun im RAM 630 gespeichert ist. Gleichzeitig werden die im zweiten Segment enthaltenen Reihen mit den Spannungen angesteuert, denen gebrauchte Funktionen zugeordnet sind, und alle anderen Reihen werden mit den Spannungen 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 SED1779DOA 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 7 sind Matrizen dargestellt, denen Spannungen zugeordnet sind, die bei der Adressierung eines LCD600' verwendet werden. Zu Illustrationszwecken nur ist das LCD600' 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/p 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 Potenz von zwei größer als die Zahl x der in jedem Segment 705, 710 des LCD600' 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 diese Spälterimatrix für 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 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 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.
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 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 10 bis 12 besser hervor, die Flußdiagramme des Betriebsablaufs der Steuereinrichtung 615 (6) zeigen, wenn das LCD 600 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angesteuert wird, wobei das LCD 600y Segmente zu je x Reihen aufweist. Vorzugsweise empfängt die Steuereinrichtung 615 im Schritt 800 (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 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 (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.
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 (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 den 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 (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 Bildrahmendauerdauer 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.

Claims

Datenempfänger (605) zum Empfangen und Speichern eines Satzes Bilddaten und zum Anzeigen von diesen zugeordneten Bildern auf einer Anzeigeeinrichtung (600), die Reihen enthalt, die in wenigstens ein erstes und zweites Segment (705, 710) unterteilt sind, wobei der Datenempfänger (605) eine Datenbank (635) zum Speichern eines vollständigen Satzes von Orthonormalfunktionen, dessen Anzahl größer als die Anzahl der Reihen in einem Segment ist, und Reihentreiber (650) zum Ansteuern der Anzeigeeinrichtung (600) aufweist, sowie eine Steuereinrichtung, die die Reihentreiber so ansteuert, dass die Reihentreiber während einer ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4) das erste Segment (705) der Anzeigeeinrichtung (600) mit ersten Spannungen ansteuern, denen ein erster Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet sind, und das zweite Segment (710) der Anzeigeeinrichtung (600) mit zweiten Spannungen ansteuern, denen eine verbliebene Orthonormalfunktion zugeordnet ist, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten ist, und während einer zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t5-t8) das erste Segment (705) mit den zweiten Spannungen ansteuern, die der verbliebenen Orthonormalfunktion zugeordnet sind, und das zweite Segment (710) mit den ersten Spannungen ansteuern, die dem ersten Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet sind.
Datenempfänger (605) nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend: einen Empfänger (608) zum Empfangen eines Hochfrequenzsignals und zum Gewinnen des Satzes Bilddaten daraus; eine Transformationsschaltung (640), die mit der Datenbank (635) und dem Empfänger verbunden ist, um einen ersten Untersatz Bilddaten unter Verwendung eines zweiten Untersatzes von Orthonormalfunktionen zu transformieren, um dadurch einen ersten Satz transformierter Bilddaten zu erzeugen, und um einen zweiten Untersatz Bilddaten unter Verwendung des zweiten Untersatzes von Orthonormalfunktionen zu transformieren, um dadurch einen zweiten Satz transformierter Bilddaten zu erzeugen; einen Speicher (630), der mit der Transformationsschaltung (640) verbunden ist, um den ersten Satz transformierter Bilddaten während der ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4) zu speichern und um den zweiten Satz transformierter Bilddaten während der zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t5-t8) zu speichern; und Spaltentreiber (648), die mit dem Speicher (630) verbunden sind, um Spalten der Anzeigeeinrichtung (600) mit dritten Spannungen, denen der erste Satz transformierter Bilddaten zugeordnet ist, während der ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4) anzusteuern, und um die Spalten mit vierten Spannungen, denen der zweite Satz transformierter Bilddaten zugeordnet sind, während der zweiten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t5-t8) anzusteuern.
Datenempfänger (605) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Koeffizienten der verbliebenen Orthonormalfunktion durch einen Maßstabsfaktor geteilt worden sind, der durch die Anzahl der Reihen bestimmt ist, die in den ersten und zweiten Segmenten (705, 710) enthalten sind.
Datenempfänger (605) nach wenigstens Anspruch 2, weiterhin enthaltend eine Steuereinrichtung (615), die mit dem Speicher (630) verbunden ist, um den ersten Satz transformierter Bilddaten aus dem Speicher (630) im Anschluss an die erste Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t1-t4) zu löschen.
Verfahren zum Betrieb eines Datenempfänger (605) zum Ansteuern einer Anzeigeeinrichtung (600), deren Reihen in wenigstens ein erstes und zweites Segment (705, 710) unterteilt sind, wobei der Datenempfänger (605) eine Datenbank (635) zum Speichern eines vollständigen Satzes von Orthonormalfunktionen, dessen Anzahl größer als die Anzahl der Reihen in einem Segment ist, sowie Reihentreiber (650) zum Ansteuern der Reihen der Anzeigeeinrichtung (600) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ansteuern einer ersten Vielzahl von Reihen, welche im ersten Segment (705) enthalten sind, während einer ersten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t1-t4) mit ersten Spannungen, denen ein erster Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet ist, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten sind; Ansteuern einer zweiten Vielzahl von Reihen, die in dem zweiten Segment (710) enthalten sind, während der ersten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t1-t4) mit zweiten Spannungen, denen eine verbliebene Orthonormalfunktion zugeordnet ist, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten ist, wobei die verbliebene Orthonormalfunktion nicht in dem ersten Untersatz von Orthonormalfunktionen enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend folgende Schritte: Ansteuern, während einer zweiten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t5-t8), der zweiten Vielzahl von Reihen, die in dem zweiten Segment (710) enthalten sind, mit ersten Spannungen, denen der erste Untersatz von Orthonormalfunktionen zugeordnet ist; und Ansteuern, während der zweiten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t5-t8), der ersten Vielzahl von Reihen, die in dem ersten Segment (705) enthalten sind, mit den zweiten Spannungen, denen die verbliebene Orthonormalfunktion zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin umfassend, vor dem Schritt des Ansteuerns der zweiten Vielzahl von Reihen während der ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4), folgenden Schritt: Teilen der Koeffizienten der verbliebenen Orthonormalfunktionen durch einen Maßstabsfaktor (p), der durch die Anzahl der Reihen, die in dem ersten und zweiten Segment (705, 710) enthalten sind, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend, vor dem Schritt des Ansteuerns der ersten Vielzahl von Reihen während der zweiten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t5-t8), folgenden Schritt: Teilen der Koeffizienten der verbliebenen Funktion durch den Maßstabsfaktor (p).
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend folgende Schritte: Transformieren, vor den Schritten des Ansteuerns der ersten und zweiten Vielzahl von Reihen während der ersten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t1-t4) eines ersten Untersatzes von empfangenen Bilddaten, unter Verwendung eines zweiten Untersatzes von Orthonormalfunktionen, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten sind, wodurch ein erster Satz von transformierten Bilddaten erzeugt wird; und Ansteuern der Spalten der Anzeigevorrichtung (600) mit dritten Spannungen, denen der erste Satz der transformierten Bilddaten zugeordnet ist, während der ersten Vielzahl aufeinanderfolgender Zeitschlitze (t1-t4).
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend folgende Schritte: Transformieren, vor den Schritten des Ansteuerns der ersten und zweiten Vielzahl von Reihen während der zweiten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze (t5-t8) eines zweiten Untersatzes von empfangenen Bilddaten, unter Verwendung eines zweiten Untersatzes von Orthonormalfunktionen, die in dem vollständigen Satz von Orthonormalfunktionen enthalten sind, wodurch ein zweiter Satz von transformierten Bilddaten erzeugt wird; und Ansteuern, während der zweiten Vielzahl aufeinandertolgender Zeitschlitze, der Spalten der Anzeigeeinrichtung (600) mit vierten Spannungen, denen der zweite Satz von transformierten Bilddaten zugeordnet ist.