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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeige mit einer Vielzahl von Anzeigeelementen, die den Überkreuzungen zweier orthogonaler Zeilenelektroden bzw. Spaltenelektroden einer Anzeigematrix bildender Elektrodenscharen entsprechen, wobei für eine mit nur einem Anzeigeelement pro Spalte gebildete Anzeige die Zeilenelektroden während aufeinanderfolgender Schritte mit periodisch wiederholten binären Steuersignalen beaufschlagt werden, die für einen einheitlichen zeitlichen Mittelwert in jeder Periode von Walsh-Funktionen abgeleitet sind, und jeder Spaltenelektrode das gleiche Steuersignal wie der dem selektierten Anzei geelement zugeordneten Zeile zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die den aufeinanderfolgenden Schritten von Walsh-Funktionen entsprechenden Zeilensteuersignale gemäss einer Zufallsfolge vertauscht werden.
2. Elektonische Schaltung zur Ausführung des Verfahrens gemäss dem Patentanspruch 1, mit einem Taktgeber (15) sowie einem Zeilen- und einem Spaltenadressensignalgenerator ( 16), welchem Zeilenadressensignalgenerator ein Periodenschrittsignalgenerator (18) und welchem Spaltenadressensignalgenerator ein Schreib-Lese-Speicher (23) nachgeschalte ist, und mit einer ersten logischen Schaltung (20), deren Eingang zum Bilden von Zeilensteuersignalen mit den Ausgän gen d es des Zeilenadressensignalgenerators und des Perioden- schrittsignalgenerators verbunden sind, und mit einer zweiten logischen Schaltung (28), deren Eingänge zum Bilden von Spaltensteuersignalen mit den Ausgängen des Schreib-Lese Speichers und des Periodenschrittsignalgenerators verbunden sind, sowie mit einem ersten und einem zweiten Speicher (32,
34) für die Zeilen- bzw. Spaltensteuersignale, welche Speicher mit Schaltstufen (33, 35) zusammenwirken, deren Ausgänge mit den Spalten- bzw. Zeilenelektroden ( 11 bzw. 12) der Flüssigkristallanzeige (10) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Periodenschrittsignalgenerator (18) als Pseudozufallsgenerator ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeige mit einer Vielzahl Anzeigeelementen, die den Überkreuzungen zweier orthogonaler, die Zeilen bzw. Spalten einer Anzeigematrix bildenden Elektrodenscharen entsprechen, wobei für eine mit nur einem Anzeigeelement pro Spalte gebildete Anzeige die Zeilenelektroden während aufeinanderfolgender Schritte mit periodisch wiederholten binären Steuersignalen beaufschlagt werden, die für einen einheitlichen zeitlichen Mittelwert in jeder Periode von Walsh-Funktionen abgeleitet sind, und jeder Spaltenelektrode das gleiche Steuersignal wie der dem selektierten Anzeigeelement zugeordneten Zeile zugeleitet wird, sowie eine elektronische Schaltung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Flüssigkristallanzeigen mit einer Vielzahl punktförmiger Anzeigeelemente, die längs horizontaler Reihen und vertika ler Spalten angeordnet sind und eine Anzeigematrix bilden, können zur optischen Darstellung eines oder mehrerer Zeichen und insbesondere des zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Grösse oder einer in eine elektrische Grösse umwandelbaren anderen physikalischen Grösse verwendet werden.
Gegenüber den für solche Darstellungen gebräuchlichen Kathodenstrahlröhren haben FK-Anzeigen den Vorteil, dass sie sehr flache Bausteine sind und nur eine entsprechend geringe Einbautiefe benötigen und dass sie mit einer sehr kleinen Leistung angesteuert werden können, wobei die erforderliche Spannung nicht höher ist als die Betriebs- oder die Signalspannung von Halbleiterschaltungen.
Zum Ansteuern einer FK-Anzeigematrix werden unterschiedliche Steuersignale mit zeitlich veränderlicher Amplitude verwendet. Dabei wird jeder Zeilenelektrode ein anderes Steuersignal fest zugeordnet, und die Steuersignale für die Spaltenelektroden werden derart gewählt, dass die einem selektierten Anzeigeelement zugeordneten Zeilen- und Spaltenelektrode das gleiche Steuersignal führen. Auf diese Weise wird erreicht, dass in allen selektierten Anzeigeelementen praktisch keine Differenzspannung auf das FK-Material einwirkt, während in allen nicht selektierten Elementen das FK Material der durch die unterschiedlichen Steuersignale an der Zeilen- und der Spaltenelektrode erzeugten Differenzspannung ausgesetzt ist.
Die bisher bekannten FK-Anzeigematrizen enthalten ein nematisches FK-Material, 'das unter der Einwirkung einer elektrischen Spannung die Polarisationsrichtung von einfallendem Licht dreht. Entsprechend der Orientierung der äusseren Polarisatoren erscheinen dann die selektierten Anzeigeelemente als helle Bildpunkte auf einem dunklen Hintergrund oder umgekehrt.
Als Signalspannungen mit zeitlich veränderlichen Amplitude sind Wechselspannungen mit unterschiedlicher Frequenz oder phasenverschobene Wechselspannungen gleicher Frequenz erprobt worden. Dabei hat sich gezeigt, dass zum Ansteuern von Anzeigematrizen mit grosser Zeilenzahl und entsprechend grosser Anzahl unterscheidbarer Steuersignale der schaltungstechnische Aufwand zum Erzeugen von Wechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen relativ hoch ist und dass die von Wechselspannungen mit (der grossen Zeilenzahl entsprechend) geringer Phasenverschiebung erzeugten Differenzspannungen nicht ausreichen, um das FK-Material deutlich unterschiedlich zu beeinflussen.
In der DE-OS 28 32 854 ist die Verwendung unterschiedlicher binärer Signalfolgen als Steuersignale für FK-Anzeigematrizen beschrieben. Solche Signalfolgen können mit relativ geringem Aufwand erzeugt werden, und ihre Überlagerung in den Überkreuzungen der Zeilen- und der Spaltenelektroden ermöglicht Differenzspannungen, deren Einwirkung oder Nichteinwirkung auf das auf das FK-Material deutlich zu erkennen ist. Einfacherweise werden Signalfolgen gewählt, die sich periodisch wiederholen, wobei die Anzahl der Bits bzw. der Schritte in jeder Periode mit der Anzahl der Zeilen in der Anzeigematrix übereinstimmt.
In der gleichen Offenlegungsschrift wird aber auch ein Nachteil gewöhnlicher Binärsignalfolgen erwähnt: Der den Bits einer Periode entsprechende zeitliche Mittelwert der Signalspannung ist für die verschiedenen Signalfolgen unterschiedlich. Dementsprechend ist auch der Mittelwert der in den nichtselektierten Anzeigeelementen auf das FK-Material einwirkenden Differenzspannung nur in den längs einer Zeile angeordneten Elementen etwa gleich, in den Elementen der verschiedenen Zeilen aber unterschiedlich. Das hat zur Folge, dass der Helligkeitswert des von den nichtselektierten Anzeigeelementen gebildeten Hintergrunds störende Muster bilden kann. Um diesen Nachteil zu beheben, kann gemäss dieser Publikation die feste Zuordnung der binären Signalfolgen zu den Zeilen der Matrix vorzugsweise durch eine mit einem Pseudozufallsgenerator erzeugte veränderliche Zuordnung ersetzt werden.
Tatsächlich wird mit dieser Massnahme anstelle eines gemusterten Hintergrunds ein wegen der veränderlichen Helligkeit der Anzeigeelemente deutlich flackernder Hintergrund erzeugt.
In der DE-OS 28 06 039 ist eine weitere Art der Ansteuerung für eine FK-Anzeigematrix mit Binärimpulsfolgen beschrieben. Bei dieser Art der Ansteuerung sind die verschiedenen Impulsfolgen den Zeilenelektroden fest zugeordnet, und der oben beschriebene Nachteil wird dadurch vermieden, dass Impulsfolgen verwendet werden, deren zeitlicher Mittelwert während einer Periode gleich ist. Diese Bedingung wird beispielsweise von den relativ einfach zu erzeugenden Walsh-Funktionen erfüllt, weshalb vorzugsweise Impulsfolgen verwendet werden, deren zeitlicher Verlauf dem
Verlauf unterschiedlicher Walsh-Funktionen entspricht.
Wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, ermöglicht die letztgenannte Art der Ansteuerung einen gleichmässigen und flackerfreien Helligkeitswert für den von den nichtselektierten Anzeigeelementen gebildeten Hintergrund. Dafür erscheint bei dieser Art der Ansteuerung zu jeder darzustellenden Kurve mindestens ein Geisterbild, das aus Anzeigeelementen gebildet ist, die gegenüber den selektierten Elementen längs der Spalten um eine konstante Anzahl Zeilen verschoben sind. Bei der Untersuchung dieser Erscheinung war gefunden worden, dass diese verschobenen Geisterbilder durch den zweitweise gleichen Verlauf von um eine bestimmte Anzahl Zeilen beabstandeter und Walsh-Funktionen entsprechender Signalfolgen bewirkt wird.
Es ist darum das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das die Ansteuerung einer FK-Anzeigematrix mit Walsh-Funktionen entsprechenden Signalfolgen ermöglicht, ohne dass ausser der darzustellenden Kurve zustätzliche zeilenverschobene Geisterbilder erscheinen.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die den aufeinanderfolgenden Schritten von Walsh-Funktionen entsprechenden Zeilensteuersignale gemäss einer Zufallsfolge vertauscht werden.
Das neue Verfahren ermöglicht, den bei der systematischen Bildung von Walsh-Funktionen entsprechenden Zeilensteuersignalen mit Hilfe einer logischen Schaltung in periodisch beabstandeten Signalfolgen erscheinenden strekkenweisen Gleichlauf zu vermeiden und damit auch die Geisterbilder in Anzeigematrizen, die mit solchen Signalfolgen angesteuert werden.
Eine bevorzugte elektronische Schaltung zur Ausführung des neuen Verfahrens enthält einen Taktgeber sowie einen Zeilen- und einen Spaltenadressensignalgenerator, welchem Zeilenadressensignalgenerator ein Periodenschrittsignalgenerator und welchem Spaltenadressensignalgenerator ein Schreib-Lese-Speicher nachgeschaltet ist, und eine erste logische Schaltung, deren Eingang zum Bilden von Zeilensteuersignalen mit den Ausgängen des Spaltenadressensignalgenerators und des Periodenschrittsignalgenerators verbunden sind, und eine zweite logische Schaltung, deren Eingänge zum Bilden von Spaltensteuersignalen mit den Ausgängen des Schreib-Lese-Speichers und des Periodenschrittsignalgenerators verbunden sind, sowie einen ersten und einen zweiten Speicher für die Zeilen- bzw. Spaltensteuersignale, welche Speicher mit Schaltstufen zusammenwirken, deren Ausgänge mit den Spalten- bzw.
Zeilenelektroden der Flüssigkristallanzeige verbunden sind und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Periodenschrittsignalgenerator als Pseudozufallsgenerator ausgebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzipschema einer FK-Anzeigematrix mit einer elektronischen Schaltung zum Erzeugen der Steuersignale für die Zeilen und die Spaltenelektroden,
Fig. 2 eine beispielsweise Folge von Walsh-Funktionen entsprechenden Steuersignalen für die Zeilenelektroden, die von einer gebräuchlichen logischen Schaltung erzeugt werden,
Fig. 3 die relative Helligkeit von längs einer Spalte angeordneten Anzeigeelementen, wenn die Zeilen- und die Spaltenelektroden mit Steuersignalfolgen entsprechend der Fig. 2 angesteuert werden und wenn das Anzeigeelement in der Zeile Null selektiert ist und
Fig. 4 von Walsh-Funktionen abgeleitete Steuersignalfolgen. wie sie entstehen, wenn die Systematik der aufeinanderfolgenden Schritte der in Fig.
2 gezeigten Signalfolgen durch eine Zufallsfolge ersetzt wird.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine quadratische FK-Anzeigematrix 10 mit gleich vielen Zeilen- und Spaltenelektroden 11 bzw. 12. Die Anzeigeelemente entsprechen den Überkreuzungen dieser Zeilen- und Spaltenelektroden. Die elektronische Schaltung zum Ansteuern dieser Anzeigematrix enthält einen als Taktgeber verwendeten Oszillator 15, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Zeilen- und Spaltenadressensignalgenerators 16 verbunden ist. Der Ausgang dieses Generators ist über eine Leitung 17 mit dem Eingang eines Periodenschrittsignalgenerators 18 und über eine Leitung 19 mit dem einen Eingang einer ersten Logikschaltung 20 für die Zeilensteuersignale verbunden. Der andere Ausgang der Adressensignalgenerators führt über eine Leitung 22 zu einem Eingang eines direkt adressierbaren Schreib-Lese-Speichers 23.
Vom Ausgang des Schrittsignalgenerators führt eine Leitung 25 zu einem anderen Eingang des Adressensignalgenerators 16, eine Leitung 26 zu dem anderen Eingang der ersten Logikschaltung 20 und eine Leitung 27 zu dem einen Eingang einer zweiten Logikschaltung 28 für die Spaltensteuersignale. Der andere Eingang dieser zweiten Logikschaltung ist über eine Leitung 29 mit dem Ausgang des Speichers 23 verbunden, der eine weitere Eingangsleitung 30 zum Eingeben der zu speichernden Daten aufweist. Der Ausgang der ersten Logikschaltung 20 ist mit dem Eingang eines Zeilen-Schieberegisters 32 verbunden, das mit einer Schaltstufe 33 zusammenwirkt, deren Ausgänge mit den Zeilenelektroden 11 der Anzeigematrix verbunden sind.
Entsprechend ist der Ausgang der zweiten Logikschaltung 28 mit dem Eingang eines Spalten-Schieberegisters 34 verbunden, dem eine Schaltstufe 35 zugeordnet ist, deren Ausgänge mit den Spaltenelektroden 12 der Anzeigematrix verbunden sind.
Zum optischen Anzeigen des zeitlichen Verlaufs einer ver änderlichen Grösse mit Hilfe der beschriebenen FK-Anzeigematrix werden zeitlich aufeinanderfolgende Digitalwerte dieser Grösse zuerst über die Leitung 30 in den Speicher 23 eingespeichert. Es versteht sich, dass diese Werte, sofern sie in der Form von Analogwerten gewonnen werden, zuerst in entsprechende Digitalwerte umgewandelt werden müssen. Die Umwandlung von Analog- in Digitalwerte ist jedem Fachmann geläufig, weshalb auf deren Beschreibung hier verzichtet wird. Der zeitliche Abstand der aufeinanderfolgenden Digitalwerte kann entsprechend der gewünschten zeitlichen Auflösung der Anzeige gewählt werden, zeitlich periodische Grösse werden vorteilhafterweise in ebensoviele aufeinanderfolgende Werte zerlegt, wie die Anzeigematrix Spalten aufweist.
Der Oszillator 15 erzeugt Taktimpulse mit konstanter Frequenz, die den zeitlichen Ablauf der Operationen der einzelnen Schaltungsteile synchronisieren. Der dem Oszillator nachgeschaltete Zeilen- und Spaltenadressensignalgenerator 16 ist einfacherweise als Zähler ausgebildet und erzeugt bei jedem Taktimpuls ein Adressensignal, das über die Leitung 17 an den Periodenschrittsignalgenerator 18 und über die Leitung 19 an die erste Logikschaltung 20 geleitet wird. Der Periodenschrittsignalgenerator erzeugt ein Schrittsignal, jedesmal wenn die Anzahl der eingezählten Zeilenadresssignale der Anzahl der Zeilen 11 in der Anzeigematrix entspricht. Die erste Logikschaltung 20 verarbeitet die Zeilenadresssignale in Abhängigkeit von den Schrittsignalen zu Zeilensteuersignalen, die aufeinanderfolgend in das Zeilenschieberegister 32 eingegeben werden.
Sobald die Anzahl der von der ersten Logikschaltung erzeugten Zeilensteuersignale der Anzahl der Zeilen in der Anzeigematrix entspricht und alle Speicherplätze im Zeilenschieberegister belegt sind und der Periodenschrittsignalgenerator ein Schrittsignal erzeugt, wird der Inhalt des Zeilen-Schieberegisters in die zugeordnete Schaltstufe eingegeben und über deren Ausgangsleitungen an die Zeilenelektroden der Anzeigematrix gelegt. Gleichzeitig wird der Zeilenadressensignalgenerator in seine Anfangsstellung zurückgeschaltet, und die erste Logikschaltung erzeugt mit dem neuen Schrittsignal eine neue Folge von Zeilensteu ersignalen, die in das vorgängig geleerte Zeilen-Schieberregister eingespeichert werden.
Bei der quadratischen Anzeigematrix können die Zeilenadressensignale zugleich als Spaltenadressensignale verwendet werden. Jedes Spaltenadressensignal bewirkt, dass der im Speicher 23 für die adressierte Spalte eingespeicherte Digitalwert an die zweite Logikschaltung 28 geleitet wird. Diese zweite Logikschaltung bildet dann aus diesem Digitalwert und dem Schrittsignal ein Spaltensteuersignal, das dem Steuersignal für die Zeile des selektierten Anzeigeelements gleich ist. Die Spaltensteuersignale werden aufeinanderfolgend in das Spalten-Schieberegister 34 eingespeichert. Sobald alle Speicherplätze des Spalten-Schieberegisters belegt sind und das Schrittsignal erscheint, wird der Inhalt des Registers in die zugeordnete Schaltstufe übertragen und die Spaltensteuersignale auf die entsprechenden Spaltenelektroden gegeben.
Für die obige Beschreibung war einfacherweise angenommen worden, dass die Anzeigematrix gleichviele Zeilen und Spalten enthält, weshalb der gleiche Adressensignalgenerator zum Erzeugen der Zeilen- und der Spaltenadresssignale verwendet werden kann. Entspricht das Verhältnis der Anzahl Zeilen zur Anzahl Spalten (oder umgekehrt) einem ganzzahligen Vielfachen, dann kann ebenfalls nur ein Adressensignalgenerator verwendet werden, an dessen zwei getrennten Ausgängen die Zeilen- bzw. Spaltenadresssignale erscheinen. Ist das Verhältnis der Anzahl Zeilen zur Anzahl Spalten in der Anzeigematrix nicht ganzzahlig, dann werden dem Oszillator 15 vorteilhafterweise ein Zeilenadressensignalgenerator und ein unabhängiger Spaltenadressensignalgenerator nachgeschaltet.
Die Arbeitsgeschwindigkeit der beiden Generatoren ist dann so abgestimmt, dass die Steuersignale für alle Zeilen und für alle Spalten während der Dauer eines Periodenschritts erzeugt und gleichzeitig an die Elektroden der Anzeigematrix geleitet werden.
In Fig. 2 ist die zeitliche Folge einiger Zeilensteuersignale gezeigt, die von einer Zeilen-Logikschaltung erzeugt wurden, deren Eingänge mit als Zähler ausgebildeten Zeilenadressenund Periodenschrittsignalgeneratoren verbunden waren und deren Eingangssignale den Ordnungszahlen der Zeilen bzw.
der Periodenschritte entsprachen. Jede Zeilensignalfolge mit Ausnahme der unveränderten Signalfolge für die Zeile Null entspricht einer Walsh-Funktion, deren binäre Signale mit einer vorgegebenen Periodizität, die vorzugsweise der Anzahl der Zeilen entspricht, wiederholt werden. Wie aus der Figur zu ersehen ist, ist der zeitliche Verlauf der Zeilensteuersignale unterschiedlich, dagegen enthalten Signalfolgen, die Zeilen mit einem definierten Abstand voneinander zugeordnet sind, während mehrerer aufeinanderfolgender Schritte das gleiche Signal. Beispielsweise gleichen sich die Signalfolgen für die Zeilen Null bis 7 und für die Zeilen 8 bis 15 während der Schritte Null bis 7. Die Signalfolgen für die Zeilen Null bis 7 und für die Zeilen 16, 17 (und die folgenden nicht gezeigten Zeilen 18 bis 24) gleichen sich sogar während der Schritte Null bis 15.
Dieser zeitweise gleiche Verlauf der Signalfolgen lässt sich auch für eine grössere Zeilenanzahl und während einer noch grösseren Anzahl Schritte festhalten.
Diese teilweise Übereinstimmung der Zeilensteuersignale für Zeilen, die einen definierten Abstand voneinander aufweisen, ist durch den Aufbau und die systematische Folge der Eingangssignale für die Logikschaltung für die Zeilensteuersignale gegeben. Die Folge dieser teilweisen Übereinstimmung der Zeilensteuersignale ist, dass ein Spaltensteuersignal das zum Anzeigen eines selektierten Anzeigeelementes den gleichen Wert wie das Zeilensteuersignal für dieses Anzeigeelement aufweist, während mehrerer aufeinanderfolgender Schritte auch andere Anzeigeelemente zur Anzeige bringt, die längs der gleichen Spalte angeordnet sind und deren Abstand vom selektierten Anzeigeelement einer arithmetischen Reihe erster Ordnung entspricht. Das ist in Fig. 3 gezeigt. In der Fig.
3 sind Messwerte für die Lichtabsorption von 63 Anzeigeelementen aufgetragen, die längs der gleichen Spalte in einer Anzeigematrix angeordnet sind und von denen nur das Anzeigeelement in der Spalte Null selektiert ist. Dabei ist der Wert für die Lichtabsorption des selektierten hellen Anzeigeelements gleich Null und der Wert für die nichtselektierten und den dunklen Hintergrund bildenden Anzeigeelemente gleich 100% gesetzt. Die Figur zeigt deutlich, dass die Mehrzahl der den dunklen Hintergrund bildenden Anzeigeelemente die gleiche maximale Lichtabsorption aufweisen und dass die Lichtabsorption derjenigen Elemente, deren Zeilenabstand vom selektierten Element der Zahl 8 oder einem Vielfachen davon entspricht, bis mehr als 100% geringer ist.
Die gleiche Erscheinung tritt längs jeder Spalte auf, weshalb zu jeder aus einer Folge selektierter Anzeigeelemente gebildeten Kurve ein oder mehrere Geisterbilder entstehen.
Die oben beschriebenen Überlegungen zum Entstehen der Geisterbilder haben zu der Erkenntnis geführt, dass diese Bilder vermieden werden, wenn die der Logikschaltung für die Zeilensteuersignale zugeleiteten Periodenschrittsignale nicht mit den Ordnungszahlen der aufeinanderfolgenden Schritte übereinstiminen. Bei der zur Ausführung des neuen Verfahrens vorzugsweise verwendeten elektronischen Schaltung wird darum zum Erzeugen der Zeilensteuersignale anstelle eines Zählers ein Pseudozufallsgenerator verwendet. Solche Generatoren sind bekannte Bausteine und beispielsweise von Tietze und Schenk in ihrem Buch Haltleiter-Schaltungstechnik , Springer Verlag 1971, Seite 517ff. beschrieben.
Die Fig. 4 zeigt die zeitliche Folge von Zeilensteuersignalen, die mit einer Logikschaltung erzeugt wurden, deren Eingangssignale die von einem Zähler erzeugten Zeilenadressen und die von einem Pseudozufallsgenerator erzeugten Schrittsignale sind. Jede dieser Signalfolgen entspricht einer periodischen Walsh-Funktion, bei der die zeitliche Aufeinanderfolge der binären Signale nicht mehr der gleichen Systematik wie bei den Signalfolgen gemäss der Fig. 2 entspricht. Die in Fig.
4 gezeigten Signalfolgen enthalten keine Abschnitte, die während mehrerer Schritte gleichartig verlaufen, und ähnliche Signalfolgen, wie beispielsweise die Folgen- für die Zeilenelektroden 7 und 14, sind um mindestens einen Schritt gegeneinander verschoben. Tatsächlich zeigt die Messung der Lichtabsorption der längs der gleichen Spalte einer Anzeigematrix angeordneten Anzeigeelemente, dass alle ausser dem selektierten Element die gleiche Lichtabsorption aufweisen und dass kein Geisterbild zu erkennen ist.
Das neue Verfahren wurde an einer FK-Anzeigematrix mit 64 Zeilen und 128 Spalten erprobt. Um einen für das menschliche Auge sichtbaren Bildwechsel zu vermeiden, wurde die Anzeigematrix in zeitlichen Abständen von 0,5 ms erregt, was der Dauer eines Periodenschritts entspricht.
Damit während dieser Zeitspanne die erforderlichen 128 Spaltensteuersignale erzeugt werden können, wurde die Frequenz des Taktgebers auf 256 kHz eingestellt. Es wurde der gleiche Generator zum Erzeugen der Zeilen- und der Spaltenadressensignale verwendet, an dessen einem Ausgang bei jedem Takt ein Spaltenadressensignal und an dessen anderem Ausgang bei jedem zweiten Takt ein Zeilenadressensignal erschien. Die Anzeigematrix zeigte einen einheitlichen dunkeln Hintergrund, und es waren keine Geisterbilder der gewollten Anzeige zu beobachten.
Wie bereits verwähnt wurde, kann die beschriebene elektronische Schaltung mit handelsüblichen Bauelementen aufgebaut werden, und es liegt im Bereich fachmännischen Könnens, die beispielsweise beschriebene Schaltung an spezielle
Betriebesbedingungen anzupassen, beispielsweise an besondere Arten der anzuzeigenden Werte oder eine bestimmte
Frequenz der Bildfolgen oder die Anzahl der Zeilen und Spalten der FK-Anzeigematrix.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. A method for driving a liquid crystal display with a plurality of display elements which correspond to the intersection of two orthogonal row electrodes or column electrodes of a group of electrodes forming a display matrix, the row electrodes being subjected to periodically repeated binary control signals during successive steps for a display formed with only one display element per column are derived from a Walsh function for a uniform time average in each period, and each column electrode is supplied with the same control signal as the row assigned to the selected display element, characterized in that the row control signals corresponding to the successive steps of Walsh functions are in accordance with randomly swapped.
2. Electronic circuit for carrying out the method according to claim 1, with a clock (15) and a row and a column address signal generator (16), which row address signal generator is followed by a period step signal generator (18) and which column address signal generator is a read-write memory (23) and with a first logic circuit (20) whose input for forming row control signals are connected to the outputs of the row address signal generator and the period step signal generator, and with a second logic circuit (28) whose inputs for forming column control signals are connected to the outputs of the read / write memory and the period step signal generator, and to a first and a second memory (32,
34) for the row or column control signals, which memories cooperate with switching stages (33, 35), the outputs of which are connected to the column or row electrodes (11 or 12) of the liquid crystal display (10), characterized in that the periodic step signal generator (18) is designed as a pseudo random generator.
The present invention relates to a method for driving a liquid crystal display with a plurality of display elements which correspond to the crossover of two orthogonal electrode groups forming the rows or columns of a display matrix, the row electrodes for a display formed with only one display element per column being periodically during successive steps repeated binary control signals, which are derived from Walsh functions for a uniform time average in each period, and each column electrode is supplied with the same control signal as the row assigned to the selected display element, and an electronic circuit for carrying out this method.
Liquid crystal displays with a large number of dot-shaped display elements, which are arranged along horizontal rows and vertical columns and form a display matrix, can be used for the optical display of one or more characters and in particular the temporal course of an electrical variable or another physical variable that can be converted into an electrical variable .
Compared to the cathode ray tubes commonly used for such representations, LC displays have the advantage that they are very flat modules and only require a correspondingly small installation depth and that they can be controlled with a very small output, the required voltage being no higher than the operating or the signal voltage of semiconductor circuits.
Different control signals with a time-varying amplitude are used to control an LC display matrix. A different control signal is permanently assigned to each row electrode, and the control signals for the column electrodes are selected such that the row and column electrodes assigned to a selected display element carry the same control signal. In this way it is achieved that practically no differential voltage acts on the LC material in all selected display elements, while in all non-selected elements the LC material is exposed to the differential voltage generated by the different control signals at the row and column electrodes.
The previously known LC display matrices contain a nematic LC material that 'rotates the direction of polarization of incident light under the action of an electrical voltage. Depending on the orientation of the outer polarizers, the selected display elements then appear as bright pixels on a dark background or vice versa.
AC voltages with different frequencies or phase-shifted AC voltages of the same frequency have been tested as signal voltages with a time-varying amplitude. It has been shown that to control display matrices with a large number of lines and a correspondingly large number of distinguishable control signals, the circuitry required to generate AC voltages with different frequencies is relatively high and that the differential voltages generated by AC voltages with a small phase shift (corresponding to the large number of lines) are insufficient to influence the LC material significantly differently.
DE-OS 28 32 854 describes the use of different binary signal sequences as control signals for LC display matrices. Such signal sequences can be generated with relatively little effort, and their superimposition in the crossovers of the row and column electrodes enables differential voltages, the effect or non-effect of which on the LC material can be clearly recognized. Signal sequences are simply chosen which are repeated periodically, the number of bits or steps in each period corresponding to the number of lines in the display matrix.
However, a disadvantage of conventional binary signal sequences is also mentioned in the same published specification: the temporal mean value of the signal voltage corresponding to the bits of a period is different for the different signal sequences. Accordingly, the mean value of the differential voltage acting on the LC material in the non-selected display elements is approximately the same only in the elements arranged along a line, but different in the elements of the different lines. As a result, the brightness value of the background formed by the non-selected display elements can form disturbing patterns. In order to remedy this disadvantage, according to this publication, the fixed assignment of the binary signal sequences to the rows of the matrix can preferably be replaced by a variable assignment generated with a pseudo random generator.
In fact, instead of a patterned background, this measure creates a background that flickers because of the variable brightness of the display elements.
DE-OS 28 06 039 describes a further type of control for an LC display matrix with binary pulse sequences. With this type of control, the different pulse trains are permanently assigned to the row electrodes, and the disadvantage described above is avoided by using pulse trains whose mean value over time is the same over a period. This condition is met, for example, by the Walsh functions, which are relatively easy to generate, which is why pulse sequences are preferably used, the temporal course of which
Corresponds to the course of different Walsh functions.
As practical experience has shown, the latter type of control enables a uniform and flicker-free brightness value for the background formed by the non-selected display elements. For this type of control, at least one ghost appears for each curve to be displayed, which is formed from display elements which are shifted by a constant number of lines along the columns relative to the selected elements. When examining this phenomenon, it was found that these shifted ghost images are caused by the second identical course of signal sequences which are spaced by a certain number of lines and correspond to Walsh functions.
It is therefore the aim of the present invention to specify a method which enables the control of an LC display matrix with signal sequences corresponding to Walsh functions without additional line-shifted ghost images appearing outside the curve to be displayed.
According to the invention, this aim is achieved with a method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that the line control signals corresponding to the successive steps of Walsh functions are interchanged according to a random sequence.
The new method enables the line control signals corresponding to the systematic formation of Walsh functions to be avoided with the aid of a logic circuit in periodically spaced signal sequences, and thus also the ghosting in display matrices which are controlled with such signal sequences.
A preferred electronic circuit for implementing the new method contains a clock and a row and a column address signal generator, which row address signal generator is followed by a period step signal generator and which column address signal generator is followed by a read-write memory, and a first logic circuit, the input of which for forming row control signals with the Outputs of the column address signal generator and the period step signal generator are connected, and a second logic circuit whose inputs for forming column control signals are connected to the outputs of the random access memory and the period step signal generator, and a first and a second memory for the row and column control signals which memories interact with switching stages, the outputs of which match the column or
Row electrodes of the liquid crystal display are connected and is characterized in that the period step signal generator is designed as a pseudo random generator.
The invention is explained below with the aid of the figures using an exemplary embodiment. Show it:
1 shows the basic diagram of an LC display matrix with an electronic circuit for generating the control signals for the rows and the column electrodes,
2 shows, for example, a sequence of control signals for the row electrodes corresponding to Walsh functions, which are generated by a conventional logic circuit,
3 shows the relative brightness of display elements arranged along a column when the row and column electrodes are driven with control signal sequences according to FIG. 2 and when the display element is selected in the row zero and
Fig. 4 control signal sequences derived from Walsh functions. how they arise when the system of the successive steps of the in Fig.
2 signal sequences shown is replaced by a random sequence.
1 schematically shows a square LC display matrix 10 with the same number of row and column electrodes 11 and 12. The display elements correspond to the crossings of these row and column electrodes. The electronic circuit for driving this display matrix contains an oscillator 15 used as a clock generator, the output of which is connected to an input of a row and column address signal generator 16. The output of this generator is connected via a line 17 to the input of a period step signal generator 18 and via a line 19 to the one input of a first logic circuit 20 for the line control signals. The other output of the address signal generator leads via line 22 to an input of a directly addressable read-write memory 23.
A line 25 leads from the output of the step signal generator to another input of the address signal generator 16, a line 26 to the other input of the first logic circuit 20 and a line 27 to the one input of a second logic circuit 28 for the column control signals. The other input of this second logic circuit is connected via a line 29 to the output of the memory 23, which has a further input line 30 for entering the data to be stored. The output of the first logic circuit 20 is connected to the input of a row shift register 32 which interacts with a switching stage 33, the outputs of which are connected to the row electrodes 11 of the display matrix.
Accordingly, the output of the second logic circuit 28 is connected to the input of a column shift register 34, to which a switching stage 35 is assigned, the outputs of which are connected to the column electrodes 12 of the display matrix.
For the optical display of the time profile of a variable, using the described LC display matrix, digital values of this size which are consecutive in time are first stored in the memory 23 via the line 30. It goes without saying that these values, if they are obtained in the form of analog values, must first be converted into corresponding digital values. The conversion of analog to digital values is familiar to any person skilled in the art, which is why their description is omitted here. The time interval between the successive digital values can be selected in accordance with the desired temporal resolution of the display; periodic quantities are advantageously broken down into as many successive values as the display matrix has columns.
The oscillator 15 generates clock pulses with a constant frequency, which synchronize the timing of the operations of the individual circuit parts. The row and column address signal generator 16 connected downstream of the oscillator is simply designed as a counter and generates an address signal for each clock pulse, which is sent via line 17 to the period step signal generator 18 and via line 19 to the first logic circuit 20. The period step signal generator generates a step signal each time the number of line address signals counted corresponds to the number of lines 11 in the display matrix. The first logic circuit 20 processes the row address signals depending on the step signals into row control signals which are successively input to the row shift register 32.
As soon as the number of line control signals generated by the first logic circuit corresponds to the number of lines in the display matrix and all memory locations in the line shift register are occupied and the period step signal generator generates a step signal, the content of the line shift register is input into the assigned switching stage and via its output lines to the Row electrodes of the display matrix. At the same time, the row address signal generator is switched back to its initial position, and the first logic circuit generates with the new step signal a new sequence of row control signals which are stored in the previously cleared row shift register.
In the square display matrix, the row address signals can also be used as column address signals. Each column address signal has the effect that the digital value stored in the memory 23 for the addressed column is passed to the second logic circuit 28. This second logic circuit then forms a column control signal from this digital value and the step signal, which is the same as the control signal for the row of the selected display element. The column control signals are sequentially stored in the column shift register 34. As soon as all memory locations of the column shift register are occupied and the step signal appears, the content of the register is transferred to the assigned switching stage and the column control signals are applied to the corresponding column electrodes.
For the above description, it was simply assumed that the display matrix contains the same number of rows and columns, which is why the same address signal generator can be used to generate the row and column address signals. If the ratio of the number of rows to the number of columns (or vice versa) corresponds to an integer multiple, then only one address signal generator can also be used, at whose two separate outputs the row or column address signals appear. If the ratio of the number of rows to the number of columns in the display matrix is not an integer, then the oscillator 15 is advantageously followed by a row address signal generator and an independent column address signal generator.
The operating speed of the two generators is then coordinated such that the control signals for all rows and for all columns are generated for the duration of a period step and are simultaneously passed to the electrodes of the display matrix.
2 shows the temporal sequence of some line control signals which were generated by a line logic circuit, the inputs of which were connected to line addresses and period step signal generators in the form of counters, and the input signals of which correspond to the ordinal numbers of the lines or
corresponded to the period steps. Each line signal sequence with the exception of the unchanged signal sequence for line zero corresponds to a Walsh function, the binary signals of which are repeated with a predetermined periodicity, which preferably corresponds to the number of lines. As can be seen from the figure, the temporal course of the line control signals is different, on the other hand signal sequences which are assigned to lines with a defined distance from one another contain the same signal during several successive steps. For example, the signal sequences for lines zero to 7 and for lines 8 to 15 during steps zero to 7 are the same. The signal sequences for lines zero to 7 and for lines 16, 17 (and the following lines 18 to 24, not shown) ) even resemble each other during steps zero through 15.
This temporarily identical course of the signal sequences can also be recorded for a larger number of lines and during an even larger number of steps.
This partial agreement of the line control signals for lines which are at a defined distance from one another is given by the structure and the systematic sequence of the input signals for the logic circuit for the line control signals. The consequence of this partial correspondence of the row control signals is that a column control signal which has the same value for displaying a selected display element as the row control signal for this display element, during several successive steps also displays other display elements which are arranged along the same column and their spacing of the selected display element corresponds to an arithmetic series of the first order. This is shown in Fig. 3. In the Fig.
3, measured values for the light absorption of 63 display elements are plotted, which are arranged along the same column in a display matrix and of which only the display element is selected in the zero column. The value for the light absorption of the selected bright display element is set to zero and the value for the non-selected display elements which form the dark background is set to 100%. The figure clearly shows that the majority of the display elements forming the dark background have the same maximum light absorption and that the light absorption of those elements whose line spacing from the selected element corresponds to the number 8 or a multiple thereof until more than 100% less.
The same appearance occurs along each column, which is why one or more ghost images are created for each curve formed from a sequence of selected display elements.
The considerations for the formation of the ghost images described above have led to the realization that these images are avoided if the period step signals supplied to the logic circuit for the line control signals do not match the ordinal numbers of the successive steps. In the electronic circuit that is preferably used to carry out the new method, a pseudo random generator is therefore used instead of a counter to generate the line control signals. Such generators are known building blocks and, for example, by Tietze and Schenk in their book Haltleiter-Schaltstechnik, Springer Verlag 1971, page 517ff. described.
FIG. 4 shows the chronological sequence of line control signals which were generated with a logic circuit, the input signals of which are the line addresses generated by a counter and the step signals generated by a pseudo random generator. Each of these signal sequences corresponds to a periodic Walsh function, in which the temporal sequence of the binary signals no longer corresponds to the same system as for the signal sequences according to FIG. 2. The in Fig.
The signal sequences shown in FIG. 4 do not contain any sections that run in the same way during several steps, and similar signal sequences, such as the sequences for the row electrodes 7 and 14, are shifted from one another by at least one step. In fact, the measurement of the light absorption of the display elements arranged along the same column of a display matrix shows that all except the selected element have the same light absorption and that no ghost image can be seen.
The new method was tested on an LC display matrix with 64 rows and 128 columns. In order to avoid an image change visible to the human eye, the display matrix was energized at 0.5 ms intervals, which corresponds to the duration of a period step.
In order for the required 128 column control signals to be generated during this period, the frequency of the clock was set to 256 kHz. The same generator was used to generate the row and column address signals, at one output of which a column address signal appeared at every clock and at the other output of which a row address signal appeared at every other clock. The display matrix showed a uniform dark background and no ghost images of the desired display were observed.
As has already been mentioned, the electronic circuit described can be constructed using commercially available components, and it is within the skill of the art to adapt the circuit described, for example, to special ones
Adapt operating conditions, for example to special types of values to be displayed or a specific one
Frequency of the image sequences or the number of rows and columns of the LC display matrix.