DE3785813T2

DE3785813T2 - Anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: DE3785813T2
Application number: DE87308309T
Authority: DE
Inventors: David John Gibbons; Bernard Jeffrey Green; Ian Mcdonald Green; Andrew Terence Rowley
Original assignee: Thorn EMI PLC
Current assignee: Central Research Laboratories Ltd
Priority date: 1986-09-20
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2007-09-19
Also published as: EP0261896A3; EP0261896A2; JP2567871B2; JPS63113426A; US5122791A; ES2040258T3; DE3785813D1; CA1294720C; EP0261896B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristall-Anzeigeelementen.
Die britische Patentschrift GB-A-2172733A offenbart eine aus Flüssigkristall-Vorrichtungen gebildete Anzeigevorrichtung, die von hinten durch drei Lichtquellen beleuchtet wird, die der Reihe nach für eine Zeitdauer eingeschaltet werden, die einem Drittel der Vollbildperiode entspricht. Die Intensität wird durch Verwendung der Flüssigkristallelemente im Betrieb mit variabler Durchlässigkeit gesteuert.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vor mit:
einem Gitter aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen, von denen jedes wahlweise in zwei Zustände einstellbar ist, wobei der eine Zustand den Durchlaß von Licht zuläßt und der andere Zustand den Durchlaß von Licht sperrt;
Dateneingabemitteln zur Zuführung eines Datenwortes, das aus einer Vielzahl von Bits besteht, zu jedem Element des Gitters;
Gittereinstellmitteln zum Einstellen aller Elemente in dem Gitter, wobei jedes Element in einen der beiden Zustände gemäß einem Bit eingestellt wird, das eine bestimmte Bit-Position einnimmt, die für alle Elemente in dem Gitter innerhalb des dem Element zugeführten Datenwortes die gleiche ist;
Beleuchtungsmitteln zum Beleuchten des Gitters nach dem Einstellen aller darin befindlichen Elemente; und
Steuermitteln zur Steuerung der durch das Gitter verlaufenden Lichtmenge für das Einstellen in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort.
Vorzugsweise sind die Steuermittel so ausgebildet, daß sie die Lichtintensität in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort steuern.
Vorzugsweise sind für eine Farbanzeige die Steuermittel zur Steuerung der Beleuchtungsmittel so ausgebildet, daß sie die Intensität der drei unterschiedliche Farbeigenschaften aufweisenden Lichtquellen der Beleuchtungsmittel in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort steuern.
Die maximale Intensität für die drei Lichtquellen braucht nicht gleich zu sein; wenn beispielsweise von den drei Lichtquellen eine grünes Licht, eine andere blaues Licht und die dritte rotes Licht aussendet, dann kann die das grüne Licht aussendende Quelle eine höhere maximale Intensität haben als die rote oder blaue Quelle.
Zusätzlich oder alternativ können die Lichtdurchlaßmittel Mittel enthalten, um eine Lichtquelle für eine Zeitdauer zu erzeugen, die zu der binären Bedeutung des Helligkeitsanteils des Eingangssignals für dieses Pixel proportional ist. Für eine Farbwiedergabe enthalten die Lichtdurchlaßmittel vorzugsweise Mittel zum Betrieb von drei Lichtquellen mit unterschiedlichen Farbeigenschaften, so daß die Intensität jeder Lichtquelle proportional zu der binären Bedeutung der Farbhelligkeit für das Pixel in dem Eingangssignal zu der Vorrichtung ist. Die maximale Zeitdauer für die drei Lichtquellen braucht nicht gleich zu sein.
Vorzugsweise umfaßt das Signal für ein Bild eine Folge von Worten (beispielsweise mit je 8 Bits), von denen jede der Anzeigeinformation für ein Anzeigeelement in dem Gitter entspricht. Somit können die Ausgangsmittel so arbeiten, daß sie aus dem Speicher das erste Bit in jedem Wort herausnehmen und diese Bits der Reihe nach dem Gitter zuführen, worauf die Ausgangsmittel so arbeiten können, daß sie aus dem Speicher das zweite Bit in jedem Wort herausnehmen und diese Bits dann der Reihe nach dem Gitter zuführen. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis alle Bits auf diese Weise verarbeitet worden sind.
Wenn die Bits in einer gegebenen Position (z. B. der ersten) in dem Anzeigewort die Treiber erreichen, stellen sie jedes Pixel auf den entsprechenden Zustand ein. Nachdem das ganze Gitter gemäß einer gegebenen Bit-Position eingestellt worden ist, können die Lichtmodulationsmittel aktiviert werden, um Licht entsprechend der gegebenen Bit-Position auszusenden. Wenn somit die gegebene Bit-Position das erste Bit in dem Wort ist und dieses als das bedeutsamste Bit bestimmt wird, dann ist der Lichtausgang bei den Elementen in diesem Zustand demgemäß ein nennenswerter Bruchteil des Gesamtausgangs. Der Lichtausgang bei Einstellung auf das bedeutsamste Bit kann doppelt so groß sein wie bei Einstellung auf das zweitbedeutsamste Bit, das wiederum doppelt so groß ist wie bei Einstellung auf das drittbedeutsamste Bit usw. Die Lichtmodulationsmittel können Mittel enthalten, um die Intensität des Lichtausgangs gemäß der gegebenen Bit-Position zu regeln, und/oder Mittel, um die Dauer des Lichtausgangs gemäß der gegebenen Bit-Position zu regeln.
Vorzugsweise kann die Anzeigevorrichtung Mittel enthalten, um die Elemente während ihrer Einstellung für eine gegebene Bit-Position auszutasten.
Bei einer Farbwiedergabe hat die Anzeigevorrichtung vorzugsweise ein Gitter, das aus Gruppen von drei Anzeigeelementen gebildet wird, wobei jedes Element in einer Gruppe eine verschiedene Farbe erzeugt und getrennt eingestellt wird. Bei einer alternativen Anordnung wird das Gitter aus einzelnen Anzeigeelementen gebildet, von denen jedes dem Licht der drei Farben nacheinander ausgesetzt wird, wobei ein Element nach jeder Beleuchtung zurückgestellt wird.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Gitter aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen vor, von denen jedes wahlweise in zwei Zustände einstellbar ist, wobei der eine Zustand den Durchlaß von Licht zuläßt und der andere Zustand den Durchlaß von Licht sperrt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Zuführen eines aus einer Vielzahl von Bits bestehenden Datenwortes zu jedem Element in dem Gitter;
Einstellen aller Elemente in dem Gitter, wobei jedes Element in einen der beiden Zustände in Übereinstimmung mit einem eine bestimmte Bit-Position einnehmenden Bit eingestellt wird, die für alle Elemente in dem Gitter innerhalb des dem Element zugeführten Datenwortes die gleiche ist;
Beleuchten des Gitters nach dem Einstellen aller darin befindlichen Elemente; und
Steuern der durch das Gitter verlaufenden Lichtmenge in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits innerhalb des Datenwortes.
Vorzugsweise besteht das Signal aus einem 8-Bit-Wort für jedes Element, und das bedeutsamste Bit jedes Wortes wird zuerst aus dem Speicher für die Einstellung und Anzeige ausgegeben. Anschließend wird das zweitbedeutsamste Bit jedes Wortes von dem Speicher für die Einstellung und Anzeige ausgegeben, wobei der gesamte Lichtausgang halb so groß wie der vorhergehende Ausgang ist. Diese Folge wird wiederholt, bis das am wenigsten bedeutsamste Bit angezeigt worden ist.
Vorzugsweise wird die Modulation des Lichtausgangs durch Regelung der Lichtintensität und/oder der Dauer des Lichtausgangs erzielt.
Vorzugsweise hat jede Reihe und Spalte des Gitters einen getrennten Treiber. Statt dessen hat jede Spalte einen getrennten Treiber, und einige oder alle Reihen haben einen gemeinsamen Treiber.
Vorzugsweise bestehen die Anzeigeelemente aus einer oder mehreren wahlweise einstellbaren Flüssigkristallzellen.
Die vorliegende Erfindung ist bei vielen Arten von Anzeigen anwendbar, beispielsweise bei einer Anzeige, bei der das Bild an einer Oberfläche eines Flüssigkristallfeldes dargestellt wird, das rückseitig durch Leuchtstoffröhren beleuchtet wird, oder bei einer Anzeigevorrichtung, bei der das Bild auf einen Schirm mittels eines Flüssigkristallfeldes projiziert wird, das im Weg eines Lichtstrahls angeordnet ist. Die Erfindung kann bei Farbanzeigevorrichtungen und bei Schwarz- und Weiß-Anzeigevorrichtungen angewendet werden.
Die Erfindung schließt auch die Einrichtungen zur Erzeugung, und/oder Aussendung, und/oder Empfang und/oder Verarbeitung von Signalen ein, die für eine hierin definierte Anzeigevorrichtung geeignet und/oder bemessen sind.
Zusätzlich oder alternativ können die Lichtdurchlaßmittel Mittel enthalten, um eine Lichtquelle für eine Zeitdauer zu erzeugen, die proportional zu der binären Bedeutung des Helligkeitsanteils des Eingangssignals für dieses Pixel ist. Bei einer Farbwiedergabe enthalten die Lichtdurchlaßmittel vorzugsweise Mittel zum Betreiben von drei Lichtquellen mit unterschiedlichen Farbeigenschaften, so daß die Intensität jeder Lichtquelle proportional zu der binären Bedeutung der Farbhelligkeit für dieses Pixel in dem Eingangssignal zu der Vorrichtung ist. Die maximale Zeitdauer für die drei Lichtquellen braucht nicht gleich zu sein.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teils einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 ein Diagramm von Wellenformen für die Verwendung in einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Anzeigevorrichtung;
Fig. 3 ein Diagramm von Wellenformen zur Verwendung in einer anderen Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung;
Fig. 4 ein Diagramm eines Teils einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Diagramm der Folge der Wellenformen in einem Vollbild für eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Anzeigevorrichtung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Anzeigevorrichtung;
Fig. 7 ein anderes Blockschaltbild einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Anzeigevorrichtung; und
Fig. 8 eine Pixelanordnung für eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Anzeigevorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer farbsequentiellen Anzeigevorrichtung 1, die aus einer Matrix aus oberflächenstabilisierten bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristallelementen 2 gebildet wird. Jedes Element 2 ist getrennt durch den Ausgang von geeigneten Signalen des Matrixtreibers 3 über Spaltenleitungen 4 und Reihenleitungen 5 zwischen zwei Zuständen einstellbar, von denen einer Licht durch das Element hindurchläßt, während der andere den Durchlaß von Licht verhindert.
Die Anzeigevorrichtung 1 hat drei Gruppen (6, 7 und 8) von Leuchtstoffröhren, von denen jede eine gleichmäßige Beleuchtung der Rückseite der Matrix in einer entsprechenden Farbe (grün, rot und blau) bewirkt, die zur Erzeugung einer Farbanzeige verwendet wird.
Um irgendwelche Probleme der Abschattung von oben nach unten zu vermeiden, werden alle die Matrix bildenden Elemente 2 auf ihren relevanten Zustand (d. h. lichtdurchlassend oder lichtsperrend) in jedem Halbbild eingestellt, bevor eine Gruppe von Leuchtstoffröhren aktiviert wird.
Um eine Helligkeitskontrolle der Anzeigevorrichtung vorzusehen, ist die Dauer der Aktivierung der Gruppen von Leuchtstofflampen in Abhängigkeit von der binären Bedeutung der Helligkeitsinformation für die relevante Farbe in dem Eingangssignal veränderbar. Die Hälfte der Vollbildzeit (T) wird für die zahlreichen Einstellvorgänge für die Elemente der Matrix verwendet, und die andere Hälfte wird für die rückseitigen Beleuchtungsvorgänge bei den verschiedenen Einstellungen verwendet. Die Vorgänge zur Einstellung und rückwärtigen Beleuchtung in bezug auf das grüne Licht beanspruchen die halbe Vollbildzeit, während diese Vorgänge für das rote und blaue Licht jeweils ein Viertel der Vollbildzeit einnehmen. Diese Anzeigevorrichtung verwendet ein kodiertes 8-Bit-Videosignal, das aus vier der Grünlicht-Information zugeordneten Bits und je zwei der Rotlicht- und Blaulicht- Information zugeordneten Bits besteht.
Genauer gesagt, um die Grünlicht-Information in einem Vollbild anzuzeigen, gibt es eine Folge von vier aufeinanderfolgenden Schreibvorgängen, die jeweils voneinander durch einen die Rückseite beleuchtenden Grünlicht-Impuls von vorgegebener Dauer und Amplitude getrennt sind. Das Schreiben eines stabilen Zweipegel-Schemas wird erreicht, wenn alle Lichter aus sind, indem die Matrix über die Leitungen 4 und 5 gemäß der Bedeutung des entsprechenden Bits in dem Eingangs-Videosignal adressiert wird. Beispielsweise wird ein Zweipegel-Schema entsprechend dem bedeutsamsten Bit über die volle Matrix geschrieben, und nachdem dies abgeschlossen ist, wird die Lampengruppe 6 mit einer Intensität 8Ig für eine Zeitdauer T/16 eingeschaltet, worin Ig eine Bezugs- Lichtintensität für das grüne Bild ist. Die Lampengruppe 6 wird dann für eine Zeitdauer T/16 abgeschaltet, während der die Matrix überschrieben wird, um ein Schema für das nächstbedeutsamste Bit zu bilden, was eine Zeit T/16 in Anspruch nimmt. Nachdem dies abgeschlossen ist, wird die Lampengruppe 6 mit einer Intensität 4Ig für eine Dauer von T/16 eingeschaltet. Dann wird das Licht erneut für eine Zeit T/16 abgeschaltet, und die Matrix wird überschrieben, um ein Schema entsprechend den nächstbedeutsamsten Bits für das grüne Bild zu erzeugen, worauf die Lampengruppe 6 für eine Dauer von T/16 mit einer Intensität 2Ig eingeschaltet wird. Die Folge von überschreiben und Belichtung wird erneut für eine Lichtintensität von Ig wiederholt, worauf die Anzeige des grünen Bildes vollständig ist.
Um die Anzeige des roten Bildes zu erhalten, erfolgt ein gleicher Ablauf, jedoch werden diesesmal nur zwei Schemata überschrieben und belichtet, und zwar das erste Schema mit einer Intensität von 2Ir und das zweite mit einer Intensität von Ir Jedes Schema wird während einer Zeitdauer von T/16 bei abgeschalteter Lampengruppe 7 geschrieben. Für das blaue Bild wird dieser Ablauf von nur zwei Schemata mit Intensitäten 2Ib und Ib wiederholt. Fig. 2 zeigt die verwendeten relevanten Wellenformen, um eine Anzeige mit diesen Abläufen zu erzeugen.
Bei einer anderen Ausführungsform unterscheidet sich die Belichtungsdauer der verschiedenen Schemata, während die Intensität der Lichtquellen für alle überschriebenen Schemata gleich bleibt. Somit gibt es für die Anzeige der Grünlicht-Information vier überschreib/Belichtungsvorgänge, die alle eine gemeinsame Schreibdauer, jedoch unterschiedliche Belichtungsdauern von 8tg, 4tg, 2tg und tg haben. In gleicher Weise haben die Abläufe zur Erzeugung der roten und blauen Anzeigen zwei Überschreib/Belichtungsvorgänge mit unterschiedlichen Belichtungsdauern von 2tr und tr bzw. 2tb und tb.
Da die Anzeigevorrichtung 1 nach der PAL-Norm arbeitet, muß jedes Vollbild aus 575 aktiven Zeilen pro 40 usec bestehen, wobei eine Anzeige alle 20 usec erfolgen muß, um ein flackerfreies Bild zu gewährleisten. In jeder 20 usec-Periode müssen acht Halbbilder, die allen Graupegeln und Farben entsprechen, geschrieben werden, so daß die gesamte Schreibzeit 4,3N usec pro Zeile beträgt, wobei N die Zahl der Unterteilungen der Anzeigefläche ist, die parallel adressiert werden können. Eine solche parallele Adressierung kann auf eine Reihe von Wegen erreicht werden, wovon einer darin besteht, die Anordnung von Lichttoren und Leitern gemäß Fig. 4 zu verwenden, wobei jede Spalte aus vier Unterelektroden A, B, C und D aufgebaut ist. Auf diese Weise ist es durch Verdopplung der Zahl der Lichttore pro Zeilenleitung und Verdoppelung der Zahl der Spaltenleitungen möglich, vier Zeilen gleichzeitig zu schalten. Somit werden durch sequentielle Adressierung von 144 Zeilen von oben nach unten bei gleichzeitiger Adressierung von 140 Zeilen sequentiell von unten nach oben insgesamt 576 Zeilen in der Zeit adressiert, die zur Abtastung von 144 Zeilen verwendet wird. Wenn in diesem Fall von N = 4 alle Halbbilder in 20 usec geschrieben werden müssen, ist die verfügbare Schreibzeit 17 usec pro Zeile.
Bei einer Abwandlung kann sowohl die Dauer der Belichtung als auch die Intensität der Lichtquelle veränderbar gemacht werden.
Die drei Gruppen 6, 7, 8 von Leuchtstoffröhren sind in einem Gehäuse enthalten, das so ausgebildet ist, daß alle Farben gleichmäßig in die Anzeigevorrichtung gelangen. Die für die rückwärtige Beleuchtung verwendeten Gruppen von Röhren sind Niederdruck-Quecksilber/Edelgas-(LPMV)-Entladungslampen, die auf ihrer Innenwand mit einem Phosphor beschichtet sind, und werden so gewählt, daß sie eine angemessene spektrale Verteilung und geeignete Charakteristiken für Anstiegs- und Abfallzeit haben. Die Lampen werden von einer Hochfrequenz-Stromversorgung (> 10 kHz) gespeist, die der Reihe nach zwischen den drei Lampen unter Verwendung von nicht-gleichrichtenden Thyristor-Schaltelementen umgeschaltet wird. Die Einschaltzeit der Lampe kann im Einklang mit dem Fenster der Anzeigevorrichtung bei Durchlaßbetrieb veränderbar gemacht werden, um ein Farbgleichgewicht und eine Einstellung der Gesamt-Helligkeit vorzusehen.
Fig. 5 zeigt eine Folge von adressierenden Signalen zur Erzeugung einer 8-farbigen Anzeige, die für die meisten Alphagraphiken geeignet sind und die dreifache Auflösung einer Mikropunkt-Farbanzeige hat, da sie nur eine Zelle pro Bildelement erfordert. Mit einer geeigneten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung würde es möglich sein, für eine zeitliche und/oder räumliche Modulation jedes Tors zu sorgen, um eine Halbtonung vorzusehen.
Die Verwendung einer bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeige in der oben beschriebenen Art gibt die Möglichkeit, für jedes Pixel sechs Farben zusammen mit Schwarz und Weiß vorzusehen.
Die farbsequentielle Technik der oben erwähnten Adressierung erfordert, daß die Röhren mit Frequenzen betrieben werden, die höher als 65 Hz sind, um eine flackerfreie Anzeige zu erreichen. Es stehen für jedes Vollbild als Information für eine individuelle Farbe etwa 5 usec zur Verfügung, und während dieser Zeitdauer muß die Information auf die Anzeige geschrieben und beleuchtet werden. Solche zeitliche Beschränkungen erfordern, daß der zu verwendende Leuchtstoff spezifische Eigenschaften einschließlich einer Schmalband-Emission bei einer geeigneten Wellenlänge und einer Abklingzeit (d. h. Zeit für den Abfall auf 10% des Maximal- oder Betriebsausgangs) von weniger als eine msec hat. Billige Breitband-(Lichtdurchlaß)-Filter werden zur Ausfilterung der Quecksilber-Spektrallinien aus dem Lichtausgang verwendet.
Es werden Widerstands-Vorschaltgeräte verwendet, wenn zur Beleuchtung der Anzeigevorrichtung Rechteck-Lichtimpulse erforderlich sind, und auch weil sie keine Verzögerungen in die Schaltung einführen. Wenn man einen Teil des Vorschalt-Widerstandes veränderbar macht, kann die Gesamt-Schirmhelligkeit und Farbe auf einfache Weise eingestellt werden. Die Impulsform des Lichtausgangs kann durch geeignete Wahl der Vorschaltkomponenten, beispielsweise durch Verwendung reaktiver Komponenten, geändert werden. Die Möglichkeit, die Lichtausgangs-Impulse formen zu können, erlaubt die Schaltung der Zeilen der Anzeigevorrichtung bei eingeschalteten Lampen.
Die Reihenfolge der Beleuchtung der Röhrengruppen kann für die Gesamtfunktion und Bildqualität der Anzeigevorrichtung wichtig sein. So kann beispielsweise die Beleuchtungs-Reihenfolge von Rotlichtquellen, dann Grünlichtquellen und dann Blaulichtquellen die Farbfunktion im Vergleich zu der Reihenfolge von Rot-, dann Blau-, dann Grünquellen erheblich beeinträchtigen.
Die sechs verfügbaren Farben der Anzeigevorrichtung können durch Änderung der Phase des Lampenimpulses in bezug auf die LCD-Treiber verändert werden. Tatsächlich wird hierdurch ein Fenster über den Lichtausgang bewegt.
Die Farbe jedes einzelnen Pixels kann eingestellt werden, um mehr als die sechs zuvor erwähnten Farben zu erhalten, indem eine ähnliche Technik angewendet wird, wie sie zur Steuerung der Helligkeit jedes einzelnen Pixels (Grauskala) verwendet wird.
Der Fernsehempfänger 31 in Fig. 6 hat eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 32, die aus einem Gitter von Anzeigeelementen 33 aus Flüssigkristallmaterial gebildet wird, wobei jedes Element einzeln betätigbar ist. Das Gitter der Elemente 33 wird von der Rückseite durch eine Anzahl von Leuchtstoffröhren 34 beleuchtet, deren Lichtintensität und Betriebsdauer gesteuert werden kann.
Das Videosignal zum Eingang des Fernsehempfängers hat eine 70-Hz-Abtastrate, die für eine Abtastperiode von 14 usec sorgt und enthält in jedem Bild der Anzeigeinformation ein 8-Bit- Wort für jedes Anzeigeelement, wobei ein Wort mit dem bedeutsamsten Bit beginnt und mit dem am wenigsten bedeutsamen Bit endet. Wenn dieses Signal dem Eingang des Empfängers 31 über seine Antenne 37 zugeführt wird, läuft ein Bild der Anzeigeinformation zu einem Vollbildspeicher 36.
Bei der Verarbeitung für die Anzeige des bedeutsamsten Bits des Wortes gibt der Vollbildspeicher 36 das erste Bit jedes Wortes aus und sendet die Bits zu einer Steuereinheit 37 für eine Gruppe von Treibern 38, von denen jeweils einer jeder Reihe und Spalte des Gitters zugeordnet ist. Die Treibergruppe stellt jedes Element in den Zustand (ein oder aus) ein, der seinem bedeutsamsten Bit angemessen ist. Nachdem die Gruppe von Treibern 38 alle Elemente eingestellt hat (was weniger als eine msec dauert), instruiert die Treiber-Steuereinheit 37 die Lichtschaltereinheit 39, die die relevante Bit-Position prüft (in diesem Falle das bedeutsamste Bit) und dann die Leuchtstoffröhren 34 für eine Dauer von 3 msec und mit einer Intensität aktiviert, um einen geeigneten Ausgang zu erhalten.
Wenn der erforderliche Ausgang erzielt worden ist, inaktiviert die Lichtschaltereinheit 39 die Röhren 34 und instruiert den Vollbild-Speicher 36, der fortfährt, die zweitbedeutsamsten Bits zur Treiber-Steuereinheit 37 auszugeben und dadurch alle Elemente für diese Bit-Position einzustellen. Bei dieser Gelegenheit aktiviert die Lichtschaltereinheit 39 die Röhren halb so lange wie zuvor (nämlich 1,5 usec) mit derselben Intensität, um nur den halben Ausgang wie für die bedeutsamsten Bits zu erhalten. Dieser Ablauf wird für alle acht Bits des Wortes wiederholt, wobei der Lichtausgang jedesmal halbiert wird. Nachdem das am wenigsten bedeutsame Bit angezeigt worden ist (wobei die Dauer der Lichtausgangszeit 25 sec beträgt) ist der Speicher 36 geleert, und das nächste Bild der Anzeigeformation wird eingegeben, und das oben beschriebene Verfahren wird wiederholt.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines Systems 40 zur Anzeige von aus der Luft empfangenen Videobildern auf einer bistabilen Anzeigevorrichtung, z. B. einem ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigefeld. Die Videoinformation wird an einer Antenne 41 empfangen und durch den Empfänger 42 demoduliert. Sie wird dann digitalisiert (vier Bits pro Pixel) und in dem digitalen Vollbildspeicher 43 gespeichert.
Um ein Videovollbild wiederzugeben, werden die Daten zunächst in vier Ströme aufgespalten (einen für jedes Bit) und durch Schieberegister komprimiert, so daß jedes Byte Daten für acht Pixel enthält. Die Daten werden dann in vier Puffer-RAMs 45 geladen, so daß jeder RAM nun ein Vollbild der Videoinformation 1-Bit-tief enthält. Der Zugriff der RAMs 45 und des Vollbildspeichers erfolgt unter Steuerung des Adressengenerators 46.
Für die sequentielle Grauskala-Verarbeitung müssen die Daten zur Anzeigevorrichtung Bit-weise übersandt werden, d. h. zuerst werden alle Daten von dem RAM 0 zur Anzeigevorrichtung gesandt (das am wenigsten bedeutsame Bit) und dann der Reihe nach von den anderen drei RAMs. Um Daten in das Flüssigkristall-Anzeigefeld zu schreiben, muß jede Datenzeile in einer bestimmten Weise durch das Multiplex-Schema dargestellt werden. Diese Verarbeitung wird durch den Datenaufbereitungsblock 47 durchgeführt. Die Daten sind nun in einer Form, in der sie dem Anzeigefeld unter Steuerung des Multiplex-Steuerblocks 48 zugeführt werden können, wobei jede Datenzeile in die Spaltentreiber-Chips 49 eingeklinkt wird, während die Reihen durch die Reihen-Speise-Chips 50 eingetaktet werden. Dies führt dazu, daß die Daten in die Anzeigevorrichtung eingeklinkt werden. Nachdem ein voller Schirm von Daten geschrieben worden ist, wird die rückseitige Beleuchtung für eine Zeitlänge blitzen, die der Bedeutung des angezeigten Bits entspricht. Dies wird durch die Lampenspeiseschaltung 50 unter Steuerung des Multiplex-Steuerers 48 bewirkt.
Die Folge der Ereignisse, die zu einem vollen Bild mit sechzehn angezeigten Graupegeln führt, ist wie folgt:
1. Laden des Vollbildspeichers 43;
2. Laden der Puffer-RAMs 45, ein bedeutsames Bit für jeden;
3. Laden von Daten vom Puffer RAM 0 Zeile für Zeile in die Datenaufbereitungseinheit 47;
4. Laden von Daten vom Puffer RAM 1 Zeile für Zeile in die Datenaufbereitungseinheit 47;
5. Laden von Daten vom Puffer RAM 2 Zeile für Zeile in die Datenaufbereitungseinheit 47;
6. Laden von Daten vom Puffer RAM 3 Zeile für Zeile in die Datenaufbereitungseinheit 47;
7. Multiplex-Steuerer 48 sendet Daten von der Datenaufbereitungseinheit 47 zu Spalten-Speise-Chips 49 und steuert die Reihen-Speise-Chips 50;
8. wenn Daten vom RAM 0 in die Anzeigevorrichtung eingeklinkt worden sind (d. h. wenn das am wenigsten bedeutsame Bit für das Vollbild dargestellt wird), signalisiert der Multiplex-Steuerer 49 der Lampenspeisung für eine Zeitdauer von A msec aufzublitzen;
9. Daten von RAM 1 werden nun eingeklinkt und die rückseitige Beleuchtung für eine Dauer von 2A ms aufgeblitzt;
10. Daten von RAM 2 werden nun eingeklinkt und die rückseitige Beleuchtung 4A ms aufgeblitzt;
11. Daten von RAM 3 werden nun eingeklinkt und die rückseitige Beleuchtung 8A ms lang aufgeblitzt;
12. Das Bild ist nun angezeigt worden.
Unter der Annahme einer Vollbildzeit von 40 ms werden T us zum Aufbau der Anzeige 4T - 15A = 40 ms benötigt.
Fig. 8 zeigt eine Anordnung von Metallisierungs-Schemata für ein Flüssigkristall-Anzeigefeld zur Erzielung einer 2-Bit- Grauskala für die zusätzliche oder alternative Verwendung zu der Grauskala-Verarbeitung von Fig. 6 und 7. Auf dem Substrat 30 mit den Spaltenelektroden sind die ITO-Metallisierungs-Schemata so, daß jedes Pixel zwei Abschnitte 61, 62 hat, die getrennt von nicht dargestellten zugehörigen Speise-Chips auf flexiblen gedruckten Leiterplatten 63 und 64 über Leitungen 65 bzw. 66 gespeist werden können. Bei jedem Pixel entspricht der Abschnitt 61 dem am wenigsten bedeutsamen Bit und der Abschnitt 62 dem bedeutsamsten Bit. Die Reihenelektroden werden durch ITO-Metallisierungsstreifen 67 auf dem Substrat 68 gebildet, die durch Reihen- Speise-Chips (nicht dargestellt) auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte 69 über Leitungen 70 eingetaktet werden können. In Fig. 8 ist auf der linken Seite zur Vereinfachung das Substrat weggelassen worden, was durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, jedoch ist gezeigt, daß die Spalten-Metallisierung auf der Reihen-Metallisierung liegt.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit:

einem Gitter aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen, von denen jedes wahlweise in zwei Zustände einstellbar ist, wobei der eine Zustand den Durchlaß von Licht zuläßt und der andere Zustand den Durchlaß von Licht sperrt;

Dateneingabemitteln zur Zuführung eines Datenwortes, das aus einer Vielzahl von Bits besteht zu jedem Element des Gitters;

Gittereinstellmitteln zum Einstellen aller Elemente in dem Gitter, wobei jedes Element in einen der beiden Zustände gemäß einem Bit eingestellt wird, das eine bestimmte Bit-Position einnimmt, die für alle Elemente in dem Gitter innerhalb des dem Element zugeführten Datenwortes die gleiche ist;

Beleuchtungsmitteln zum Beleuchten des Gitters nach dem Einstellen aller darin befindlichen Elemente; und

Steuermitteln zur Steuerung der durch das Gitter verlaufenden Lichtmenge für das Einstellen in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des genannten Bits in dem Datenwort.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuermittel so ausgebildet sind, daß sie die Lichtintensität der Beleuchtungsmittel in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des genannten Bits in dem Datenwort steuern.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der für eine Farbanzeige die Steuermittel zur Steuerung der Beleuchtungsmittel so ausgebildet sind, daß sie die Intensität der drei unterschiedliche Farbeigenschaften aufweisenden Lichtquellen der Beleuchtungsmittel in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort steuern.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der die minimale Intensität für die drei Lichtquellen ungleich ist.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuermittel zur Steuerung der Beleuchtungsmittel so ausgebildet sind, daß ihr Lichtausgang eine Dauer in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort hat.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, bei der für eine Farbanzeige die Steuermittel zur Steuerung der drei Lichtquellen mit unterschiedlichen Farbeigenschaften aufweisenden Beleuchtungsmitteln so ausgebildet sind, daß die Zeitdauer, für die beim Einstellen des Gitters ein Lichtausgang erzeugt wird, in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort ist.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die minimale Zeitdauer für die drei Lichtquellen ungleich ist.

8. Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Gitter aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen, von denen jedes wahlweise in zwei Zustände einstellbar ist, wobei der eine Zustand den Durchlaß von Licht zuläßt und der andere Zustand den Durchlaß von Licht sperrt; wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Zuführen eines aus einer Vielzahl von Bits bestehenden Datenwortes zu jedem Element in dem Gitter;

Einstellen aller Elemente in dem Gitter, wobei jedes Element in einen der beiden Zustände in Übereinstimmung mit einem eine bestimmte Bit-Position einnehmenden Bit eingestellt wird, die für alle Elemente in dem Gitter innerhalb des dem Element zugeführten Datenwortes die gleiche ist;

Beleuchten des Gitters nach dem Einstellen aller darin befindlichen Elemente; und

Steuern der durch das Gitter verlaufenden Lichtmenge in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des genannten Bits innerhalb des Datenwortes.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Steuerung so ausgebildet ist, daß die Beleuchtung mit einer Intensität in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Steuerung der Beleuchtung so ausgebildet ist, daß ihr Lichtausgang eine Dauer in Übereinstimmung mit der binären Bedeutung des Bits in dem Datenwort hat.