DE69515307T2

DE69515307T2 - Steuerungsschaltung-fehlerkompensation in einer flachtafel-anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69515307T2
Application number: DE69515307T
Authority: DE
Inventors: J. Johnson
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: EFW Inc
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2015-07-15
Also published as: EP0770253A1; US5625373A; WO1996002908A1; JPH10503292A; JP3675826B2; DE69515307D1; EP0770253B1; CA2189660C; CA2189660A1

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die Erfindung betrifft Flachbildschirme und insbesondere das Eliminieren der Streifenbildung und anderer sichtbarer Unregelmäßigkeiten bei Flachbildschirmen.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die Flüssigkristalldisplaytechnologie (LCD) wird für viele Anwendungen als möglicher Nachfolger der Kathodenstrahlröhrentechnologie (CRT = cathode ray tube) entwickelt. Die LCD-Technologie bietet viele wichtige Vorteile, wie höhere Zuverlässigkeit und verringerte Leistung, Größe und Gewicht. Im gegenwärtigen Entwicklungsstand jedoch erreicht die LCD- Bildwiedergabefähigkeit nicht den Stand, der sich mit CRTs erreichen läßt. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einer technischen Hürde bei LCDs, nämlich der vertikalen Streifenbildung, die insbesondere dann auf Displayschirmen erscheint, wenn das Videosignal nach einem schwarzen Schirm verlangt.
Die Ursache der Streifenbildung kann nach einer kurzen Erörterung der Funktionsweise eines typischen Flüssigkristalldisplays besser verstanden werden. Ein LCD besteht bekannterweise aus einer Reihe von in Zeilen und Spalten ausgerichteten Flüssigkristallzellen. Zeilen- und Spaltenleitungen verlaufen zwischen den Flüssigkristallzellen und führen Spannungssignale, die bestimmte Zellen entsprechend einem ankommenden Videosignal ein- und ausschalten. Der Betrag, mit dem ein bestimmtes Bildelement eingeschaltet wird, wird durch den Spannungspegel der Spaltenleitung gesteuert. Beispielsweise kann 0 Volt auf der Spaltenleitung ein vollständig "ausgeschaltetes" (schwarzes) Bildelement bedeuten, und 20 V können ein vollständig "eingeschaltetes" Bildelement bedeuten. Die Spannungssignale werden durch den Spaltentreiber an die Spaltenleitungen angelegt. Der Spaltentreiber empfängt das Rohvideosignal sowie verschiedene Takt- und Synchronimpulse und gibt Spannungssignale synchron mit einem Zeilentreiber aus, so daß die Bildelemente wie in einer CRT in einem Rasterscanformat aktiviert werden. Es wird jeweils ein Element pro Spalte (aber viele Spalten pro Zeile) aktiviert, und das Bild wird ständig wiederholt.
Der Treibermechanismus in einer LCD besteht in der Regel aus einer Reihe von miteinander verbundenen integrierten Schaltungen (IS). Jede IS ist für das Übertragen eines Bildsignals über eine festgelegte Anzahl von Spalten zuständig. Während des Betriebs des Displays werden von einer Reihe von Quellen Fehler in die Spaltenleitungen eingeführt. Jedes elektronische Bauelement innerhalb des Treibers kann potentiell sogar eine winzige Spannung zu dem über die Spaltenleitungen gesendeten Signal addieren. Da eine andere IS eine andere Gruppe von Spalten ansteuert, können die geringfügigen Unterschiede zwischen den IS dazu führen, daß verschiedene Spannungspegel über die Spalten übertragen werden.
Als Beispiel sei angenommen, daß ein linearer Bildschirm vorliegt, der einen Spitzengrauwert (Weiß) aufweist, wenn er mit einem Signal von 20 Volt angesteuert wird. Bei einem derartigen Display würde eine gerade bemerkbare Differenz (JND = just noticeable difference) erscheinen, wenn die Leitung ungefähr 0,12 Volt niedriger angesteuert würde. Dies kann aus Modellen für das menschliche Sehen abgeleitet werden. Gemäß diesen Modellen kommt es zu dem schlimmsten Fall bei der Wiedergabe von Schwarz, da für eine JND eine geringere Intensitätsänderung erforderlich ist. Diese Intensität kann einer Spaltenleitung entsprechen, die mit 0,006 Volt höher angesteuert wird. Leistungsanforderungen sagen aus, daß der Spannungsbereich für Grafik über einen Bereich von 0-18 Volt auf ± 3 Millivolt begrenzt werden soll. Diese Toleranz einzuhalten, kann schwierig sein, insbesondere angesichts der Tatsache, daß die in Treibern verwendeten standardmäßigen CMOS- Operationsverstärker in der Regel einen Offset von ± 150 Millivolt aufweisen. Treiber, die eine Gruppe von Schaltern und Präzisionsspannungsquellen verwenden, sind zum bevorzugten Verfahren geworden, doch wird dies bei der Annäherung an analoges Grauwertskalenverhalten (bzw. eine große Anzahl von Grauwerten) schwerfällig. Bei der Auslegung der Elektronik für ein Flüssigkristalldisplay besteht das Ziel deshalb darin, die Fehlerspannung über den Betriebsbereich für den Treiber hinweg zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren.
Die japanische Patentanmeldung JP5265405 offenbart ein System zum Bereitstellen von Fehlerkorrektur für die Treiber in einem Flachbildschirm. Bei diesem System wird der Fehler an jedem Treiber während der vertikalen Synchronperiode gemessen, und dieser Fehler wird in einem Speicher gespeichert. Wenn jeder Treiber aktiv ist, wird die entsprechende Menge an Spannung heraussubtrahiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Spannungsoffsetkompensation für ein Flüssigkristalldisplay, um eine Streifenbildung über den ganzen Arbeitsbereich des Displays zu eliminieren.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es wird hier ein Fehlerkonvergenzkreis für einen Flachbildschirm offenbart. Der Fehlerkonvergenzkreis ist in einen Flachbildschirm eingebaut, der Spaltentreiber aufweist, die ein Videosignal empfangen und Bildsignale für einzelne Bildelemente in der Flüssigkristallmatrix über Spaltenleitungen übertragen. Die Konvergenzkreise enthalten einen selektiven Schalter, der mit dem Treiber in elektrischem Kontakt steht, um die Bildsignale zu empfangen, die über vorbestimmte Displayspalten übertragen werden. An den selektiven Schalter ist eine Spannungsmeßeinrichtung angeschlossen, die die Spannung des Bildsignals mit einer Bezugsspannung vergleicht. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Signalen wird in einem Speicher als Fehlersignal in einer eineindeutigen Zuordnung mit dem jeweiligen Treiber, der das Bildsignal ausgibt, gespeichert. Dieses Fehlersignal wird jedesmal, wenn der jeweilige Treiber, von dem das Fehlersignal erzeugt wurde, angesteuert wird, aus dem Speicher ausgelesen, modifiziert und in das ankommende Videosignal addiert.
Beim Betrieb, wenn die verschiedenen Treiber ein Bildsignal über die Spalten übertragen, sucht der Wählerschalter einen bestimmten Treiber aus und mißt eine Größe des über eine Spalte ausgegebenen Bildsignals. Dieses Spannungssignal wird mit einem Bezugswert verglichen, und wenn dieses Spannungssignal größer oder kleiner ist als der Bezugswert, wird ein zu der Differenz proportionales Fehlersignal in einem Speicher gespeichert. Der Vergleich zwischen dem Bezugssignal und dem Bildsignal wird für ein Einzelbild von Bildinformationen durchgeführt. Immer dann, wenn in Zukunft dieser bestimmte Treiber angesteuert wird, wird auf den Speicher zugegriffen, und ein zu dem Fehlerwert proportionales Signal wird zu dem Videostrom addiert, um einen etwaigen Spannungsoffset zu kompensieren.
Durch die Addition dieses Fehlersignals zu dem Videostrom wird etwaige Streifenbildung, zu der es möglicherweise auf dem Display kommt, eliminiert. Der Fehlerkonvergenzkreis verändert die Größe der Signale in die Treiber, so daß jeder Treiber hinsichtlich etwaiger Spannungsfehler kompensiert wird, die möglicherweise durch Schaltelemente, einschließlich Operationsverstärker, Transistoren, Widerstände, Kondensatoren usw., sowie durch etwaige über Zeit und Temperatur aufgebaute Toleranzen oder Schwankungen von Teil zu Teil in das Bildsignal eingeführt werden. Das Bezugssignal ist auf einen Pegel gleich dem Spaltensignal gesetzt, und die beim Erzeugen der Fehlersignale verwendeten Spaltensignale werden in ein auf dem Flachbildschirm erzeugtes Bild eingearbeitet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Flachbildschirmsystems nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit dem Fehlerkonvergenzkreis.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der einzelnen Bauelemente des Fehlerkonvergenzkreises.
Fig. 4 ist ein Zeitgabediagramm der Signale "Ende-der-Zeile-Takt", "Obere des Zeilenimpulses" und "Bildelementtakt" für einen 2 · 5-Flachbildschirm.
Fig. 5 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform der Erfindung, das insbesondere die elektrische Verbindung zwischen einer Spalte pro Treibersatz und dem Wählerschalter zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm der zweiten Ausführungsform der Erfindung, das insbesondere die elektrische Verbindung zwischen jeder Spalte eines Treibers und dem Wählerschalter zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Flachbildschirmsystems nach dem Stand der Technik offenbart. Wie gezeigt ist der Flachbildschirm 2, der aus einer Matrix von Flüssigkristallzellen besteht, sowohl an einen Zeilentreiber 4 als auch einen Spaltentreiber 10 angeschlossen. Beide Treiber enthalten mehrere IS- Treiber, wobei jeder Chip Bildsignale über eine feste Anzahl von Zeilen und Spalten liefert. In die Treiber wird eine Vielfalt von Taktsignalen eingespeist, wie beispielsweise Bildelementtakt, der Ende-der-Zeile-Takt 5 und der Obere-Zeile-Impuls 3. Die Funktion dieser Signale wird unten ausführlicher beschrieben. In den Spaltentreiber wird auch ein Videosignal 6 eingespeist. Das Videosignal enthält die Bildinformationen, die auf den Flachbildschirm 2 umgesetzt werden.
Bei Betrieb kommt das Videosignal über Leitung 6 herein und wird in den Spaltentreiber 10 gespeist. Während das Videosignal in den Spaltentreiber 10 gespeist wird, wird es in ein Schieberegister mit der Länge einer Zeile (bzw. in einen Satz Schieberegister, die parallel wirken, um eine Abdeckung für den ganzen Satz von Spalten auf einem Flachbildschirm bereitzustellen getaktet. In dem Spaltentreiber ist ein Spannungspegelumsetzer, Verstärker und/oder Schalter und eine Registerdatei mit der Länge einer Zeile enthalten. Bei Empfang eines Ende-der-Zeile- Impulses werden Daten von dem Schieberegister zu der Registerdatei übertragen und dann weiter durch die Registerdatei zu dem Pegelumsetzer und den Verstärkern und/oder Schaltern. Auf diese Weise übertragen die einzelnen Spaltentreiber-IS-Chips die Bildsignale zu den einzelnen Spalten. Synchron mit von den Zeilentreibern über die Zeilenleitungen übertragenen Signalen aktivieren die Spaltentreiber-IS die einzelnen Flüssigkristallzellen, um ein Bild zu erzeugen.
Ein Nachteil des Flachbildschirmsystems nach dem Stand der Technik besteht darin, daß sich bei allen Arten von Treibern in ihren Ausgangssignalen eine meßbare Menge an Offset zeigt. Schalter und andere Bauelemente in dem Treiber können zu dem Videosignal, das über die Spalten übertragen wird, einen Spannungsfehler addieren. Dieser Spannungsfehler erzeugt störende sichtbare Artefakte, die auf dem Schirm als vertikale Streifen erscheinen. Diese Streifen und Artefakte sind es, zu deren Eliminierung die vorliegende Schaltung in das System eingebaut wird.
Der vorliegende Flachbildschirm mit dem Fehlerkonvergenzkreis ist in Fig. 2 gezeigt. Wie bei dem System nach den Stand der Technik liefern Spaltentreiber und Zeilentreiber Signale zu dem Flachbildschirm, um ein Bild zu erzeugen. Die Art von Flachbildschirmen, die verwendet werden kann, sind die Arten, die Spaltentreiber verwenden, wobei Flüssigkristalldisplays vom Aktivmatrixtyp und Passivmatrixtyp Beispiele sind. Zeilentreiber und Spaltentreiber empfangen jeweils Zeitgabesignale, die die Übertragung der Signale synchronisieren. In die Schaltung ist der Fehlerkonvergenzkreis 20 und der selektive Schalter 12 eingebaut. Bei der in Fig. 2 gezeigten besonderen Ausführungsform steht der selektive Schalter in direkter elektrischer Verbindung mit den einzelnen Spaltenleitungen des Flachbildschirms. Dies ist lediglich eine Ausführungsform und soll nicht als Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung verstanden werden.
Der Wählerschalter steht in elektrischer Verbindung sowohl mit den Spaltenleitungen als auch dem Fehlerkonvergenzkreis und ist ein Mehrzweckschalter, der über die Spaltenleitungen übertragene Signale lenkt. Der Wählerschalter schaltet auf rotierender Basis zu einer bestimmten Spalte und leitet dasjenige Signal in den Fehlerkonvergenzkreis 20.
Die Elemente, aus denen der Fehlerkonvergenzkreis besteht, sind in Fig. 3 ausführlich gezeigt. Das Bildsignal, das durch den Wählerschalter 12 läuft, wird zu der Fehlermeßeinrichtung 22 übertragen. Ein Steuersignal von der Steuerung 28 bestimmt, mit welcher Spalte der Wählerschalter einen elektrischen Kontakt herstellt. An die Fehlermeßeinrichtung 22 ist eine Bezugsspannung 26 angelegt. Die Fehlermeßeinrichtung ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Vergleicher, und die Bezugsspannung wird in einen Knoten des Vergleichers eingegeben, während das Bildsignal von den Spalten in den anderen eingegeben wird. Die Signalausgabe von dem Vergleicher ist eine Fehlerspannung, die die Differenz zwischen der Spaltenspannung bzw. den Spaltenspannungen und der Bezugsspannung bzw. den Bezugsspannungen ist.
Die Fehlermeßeinrichtung 22 steht in elektrischer Verbindung mit der Fehlerspeichereinrichtung 24. Diese Speichereinrichtung speichert die Fehlerspannungswerte für jede Spalte des Displays oder jede Gruppe von Spalten. Die Informationseingabe in die Speichereinrichtung erfolgt unter der Anleitung der Steuerung 28 und erhält eine Adresse in dem Speicher entsprechend der Spalte oder Gruppe von Spalten, aus der bzw. denen die Fehlerspannung erzeugt wurde. Die Steuerung 28 ist eine Mikrosteuerung oder eine Einrichtung vom Typ Mikroprozessor. Die Mikrosteuerung kann einen Notizblockspeicher aufweisen, mit dem die Fehlerspeicherfunktion implementiert werden kann. Eine Funktion der Steuerung 28 ist das Leiten des Informationsflusses in den Fehlerspeicher hinein und aus ihm heraus. In dieser Steuerung ist ein Adreßgenerator angedeutet, der dem Fehlerspeicher Lese- und Schreibadressen liefert. Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der das Fehlersignal von der Steuerung direkt aus der Fehlerspeichereinrichtung 24 gelesen wird, wird das Fehlersignal durch eine Funktion, zum Beispiel um einen Verstärkungsfaktor, nachgestellt und zum späteren Auslesen in Echtzeit synchron mit dem Rohvideostrom zu dem Fehlerkorrektorbauelement 29 gelenkt. Die Fehlerkorrektureinrichtung speichert den von dem System zum Eliminieren des Spannungsfehlers benötigten Wert. Wenn die Verstärkung des Systems jedoch Eins beträgt, können die Fehlerkorrektureinrichtung und der Fehlerspeicher identisch sein und als die gleiche Einrichtung implementiert werden. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, daß die beiden Speicher einen anderen Spannungsoffset und Amplitudenbereich als das zum Ansteuern des Konvergenzkreises benötigte Signal aufweisen werden. Das aus der Fehlerkorrektureinrichtung 29 gelesene modifizierte Fehlersignal wird durch den Addierer 32 zu dem Videostrom addiert. Der Addierer 32 wird entweder als digitale oder analoge Einrichtung implementiert. Das Verwenden eines Addierers ist eine Implementierung, doch ist jede Eingabe in den Spaltentreiber, die eine Fehlerkorrektur bewirken kann, ein möglicher Ersatz.
Zeilen- und Spaltenzeitgabeblock 30 gibt Standardzeitgabesignale oder Ableitungen davon, die als Zeilen- und Spaltenzeitsignale bzw. Synchronimpulse bezeichnet werden, aus. Die Zeilen- und Spaltenzeitgabe für das Display resultiert aus dem Zugreifen auf drei als V, H und P gezeigte Signale. V ist der Obere-Zeile- Impuls, der dem System sagt, wann während den Scanoperationen die Bildunterseite erreicht worden ist und es Zeit ist, an der Oberseite des Schirms zu beginnen und das Bild von oben nach unten zu wiederholen. Das H-Signal ist der Ende-der-Zeile-Takt, der eine ähnliche Funktion ausführt, aber horizontal dem System sagt, wann die rechte Seite des Schirms erreicht worden ist und es Zeit ist, nach links zurückzukehren und eine neue Zeile zu beginnen. Das P- Signal, das kurz für Bildelementtakt steht, bezeichnet beim Zählen vom linken Rand des Schirms aus, wo der Rohvideostrom horizontal ist. Wie oben angemerkt, wird es verwendet, um die Spaltenposition präzise zu bestimmen. Die Steuerung bestimmt mit diesen Signalen, welche Spaltenleitung zu einem gegebenen Augenblick auf welcher Spannung sein sollte. Wenn das Rohvideo beispielsweise zu der Steuerung gelenkt wird, dann kann die Steuerung bestimmen, welche Spannung an der Spalte für alle Positionen vorliegen sollte. Damit wird entweder der Bezugssignalblock oder der Fehlerkorrekturblock 29 angesteuert.
Um die Verwendung der Synchronsignale besser zu verstehen, ist ein in Fig. 4 gezeigtes Zeitgabediagramm bereitgestellt worden, das angibt, wie während des Betriebs des Flachbildschirms das jeweilige Bildelement, das aktiviert wird, gefunden und identifiziert wird. Das gezeigte Zeitgabediagramm ist für einen Flachbildschirm, der 5 Spalten breit und 2 Zeilen tief ist. Wie in der Technik wohlbekannt, weisen viele Flachbildschirme Millionen von Bildelementen auf, und das hier gezeigte Display ist lediglich ein vereinfachtes Beispiel.
Bei dem vorliegenden System zeigen Übergänge bei den Zeitgabe- bzw. Synchronimpulsen an, daß beim Scannen des Bilds im Display ein gewisser Punkt erreicht worden ist und daß es von einem anderen Punkt auf dem Schirm aus von neuem begonnen werden sollte. Die H-Impulse des Ende-der-Zeile-Takts setzen den Zeilenzähler zurück, so daß die Zählung von links wieder beginnen kann. Ähnlich dazu setzt der Obere- Zeile-Impuls den Zeilenzähler zurück, wenn die Unterseite des Schirms erreicht ist. Wenn der Spaltenzähler und der Zeilenzähler zusammengenommen werden, kann das zu einem bestimmten Zeitpunkt gescannte Bildelement identifiziert werden.
Um die Spannungskorrektur bereitzustellen, besteht der erste Schritt darin, die Fehlersignale für die jeweiligen Spalten zu erzeugen. Mit dem Wählerschalter wird auf eine geprüfte Spalte geschaltet, und das Bildsignal auf der. Spalte wird gemessen und mit dem erwarteten Wert verglichen. Der Wählerschalter muß eine Schaltbauelementetechnik verwenden, die bei Kombinieren mit der Meßeinrichtung relativ zueinander niedrige Offsetspannungen zeigt. Der Offset der an jeder Spaltengruppe angebrachten Schaltelemente muß weniger als 6 Millivolt absolut oder relativ zueinander betragen. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden MOSFET-Schaltbauelemente verwendet, damit dieser Anforderung entsprochen wird. Es kann so ausgelegt werden, daß es viel weniger als 6 Millivolt von Eingabe zu Eingabe aufweist. Von Gould entworfene und gebaute Schalter sind ein Beispiel für zur Verfügung stehende MOSFET-Kapazität mit niedriger Offsetspannung.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Fehlersignale für die Spalten während einer Zeitperiode erzeugt, wenn das Bild schwarz ist. A priori Informationen legen fest, welche Spannung einem schwarzen Bild entsprechen sollte. Die Bezugsspannung 26 kann bei einem Konstant-Schwarz- Videospannungspegel implementiert werden, und das Abtasten der Spaltenspannungen kann während horizontalen und/oder vertikalen Synchronperioden geschehen, wenn bekannt ist, daß das Bild schwarz ist, was in der Regel null Volt bezüglich der an den Flachbildschirm angelegten Rückwandleiterplattenspannung ist. Wenn das System implementiert wird, während festgelegten Perioden, wenn die Spannungspegel Null sind (schwarzes Bild), Fehler zu beobachten, dann ist ein Übertragen des Rohvideostroms zu der Steuerung nicht notwendig.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Fehlerspannungssignale während des normalen Betriebs des Displays unter Verwendung eines bestimmten Grautons gemessen werden. Bei Verwendung von Grautönen sind zwei Ansätze gangbar: 1) Das Prüfsignal ist für den Betrachter sichtbar, und 2) das Prüfsignal ist für den Betrachter nicht sichtbar.
Bei dem ersten Verfahren wird zugelassen, daß das Prüfgrau sichtbar ist. Es kann für das wiedergegebene Bild störend sein, es sei denn, der gewählte Grauton ist sowieso Teil des Bilds. Für einen bestimmten Grauwert wird auf dem Schirm ein Punkt ausgewählt, und mit der Zeit erscheint der Grauton und die diesem Punkt und dieser Position entsprechende Spaltenansteuerung kann abgetastet werden. Dies ist möglich, wenn der zu dem Schirm gehende Videostrom der Steuerung zur Verfügung steht und dieser Teil des Videosignals zeitlich um mindestens eine Zeilenzeit vorausläuft (16 Mikrosekunden für ein Display von 1024 · 1204 Bildelementen, zweckmäßig, aber nicht notwendig). Die Steuerung, wenn ihr gestattet ist, den ankommenden Videostrom zu überwachen, kann die Schalter setzen, die richtige Spaltenansteuerungsausgabe zur Messung zu wählen und das Meßergebnis auszuwerten. Sie hat die a priori Informationen, um die Prüfung vorzubereiten.
Bei dem zweiten Verfahren besteht das Ziel darin, die Prüfung für den Betrachter unsichtbar zu machen (was effektiv unter Verwendung des Verfahrens oben geschehen kann), indem eine willkürlich gewählte Spannung verwendet wird, die Teil des auf dem Schirm wiedergegebenen Bilds ist oder auch nicht. In diesem Fall kann der Spannungspegel auf dem Schirm nur für die Zeit einer Zeile oder eines Einzelbilds (in der Regel 16 Mikrosekunden bzw. 16 Millisekunden) oder eine gewisse gleichwertig kurze Periode wiedergegeben werden, um ihn daran zu hindern, daß er sichbar stört.
Ein weiterer Weg besteht darin, während einer Dunkelsteuerung eine bekannte Spannung anzulegen. Die Zeilensignale können gehalten werden, keine Zeilen zu wählen, während die Prüfspannung angelegt wird. Dies ist als die Deselektierungsbetriebart bekannt. Für viele Displayarten ist die Zeilendeselektierungsspannung negativ, -15 Volt für Aktivmatrizen oder ein Vcutoff bzw. ungefähr 1,5 Volt für Passivmatrizen. Vcutoff ist die Spannung, die keine ausreichende Energie liefert, um den Flüssigkristall aus seinem Ruhezustand zu aktivieren.
Während Dunkelsteuerperioden wird Schwarz angelegt oder die letzte wiedergegebene Spannung wird beibehalten. Dieses Verfahren bekräftigt stattdessen eine zu messende Zielspannung und hindert sie durch Wegziehen des aktiven Ansteuerpegels für die Zeile daran, sichtbar zu sein. Moderne Zeilentreiber können abgeändert werden, so daß sie gestatten, daß dies geschieht, oder bei der bevorzugten Lösung derartig angesteuert werden, daß standardmäßige Treiber so verwendet werden können, wie sie sind. Dies deutet an, die heutzutage verfügbaren Steuersignale werden verwendet, den Zeilentreiber zu deselektieren, in dem Aktivierungszustand zu sein, eine positive Spannung wie etwa 10 Volt für Aktivmatrizen und Von für Passivmatrizen.
Zweckmäßige Steuersignale zur Verwendung für diesen Zweck sind das Taktsignal und das Dateneingabesignal. Das Taktsignal verschiebt eine gallopierende Eins (Logikpegel Ein-Zustand) von dem Dateneingabesignal durch den Zeilentreiber (der ein Schieberegister ist, mit nachfolgendem Pegelumsetzer zum Erhalten des Spannungsbereichs für den Schirm und einem Verstärker/Schalter, der den Schirm ansteuert und an die Zeilenleitungen angeschlossen ist). Indem eine 1 von oben nach unten durch das Schieberegister läuft, aktivieren der Takt und das Schieberegister nacheinander jede Zeile oder jedes Paar von Zeilen in dem Schirm. Das Dateneingabesignal ist an der Oberseite des Schirms für eine Zeilenzeit auf eine Eins gesetzt und wird auf Null gesenkt, bis der Scan zu der Oberseite des Schirms zurückkehrt.
Unabhängig von dem zum Erzeugen der Fehlersignale verwendeten Verfahren werden diese aus den Vergleichen resultierenden Signale im Speicher gespeichert und a priori Informationen werden verwendet, um die Korrekturfunktion zu setzen, die eine Funktion des Fehlersignals sowie der AC- und DCelektrooptischen Verstärkungsfaktoren des Systems ist. Diese Verstärkungsfaktoren sind eine Funktion der Temperatur, der Bildkohärenz, der Zeitgabesteuerung, der Alterung, des Flüssigkristallmaterials, der Polarisatoreinstellungen und des Treiberoffsets. Die Steuerung nimmt diese Änderungen vor und speichert die modifizierten Fehlersignale in dem Fehlerkorrektor. Wenn eine bestimmte Spalte oder ein bestimmter Treiber während des Betriebs des Displays angesteuert wird, ruft die Steuerung das modifizierte Fehlersignal für diese Spalte oder diesen Treiber ab und verknüpft es mit dem Rohvideostrom durch den Addierer oder einen anderen geeigneten Weg (in der Regel liefert der Spannungsbezug einen Treiber vom Wählertyp).
Der Betrieb des vorliegenden Systems kann durch das folgende Beispiel besser verstanden werden. Während der anfänglichen Stufe des Betriebs des Flachbildschirms ist das Videosignal schwarz, was bedeutet, daß die an der Spalte gemessene Spannung 0 Volt sein sollte. Wenn aber beispielsweise Spalte N bei 60 Millivolt ist und der Wählerschalter einen Offset von 4 Millivolt hat, dann wird die Meßeinrichtung für Spalte N 64 Millivolt messen. An diesem Punkt speichert die Speichereinrichtung 64 Millivolt für Spalte N als eine Fehlerspannung in dem Fehlerspeicher. Die Steuerung mißt dann die nächste Spalte, entweder während der aktuellen vertikalen Synchronperiode oder über mehrere Perioden, und speichert eine vollständige Liste von Fehlerspannungen für alle Spalten oder Spaltengruppen ab.
Die Steuerung wendet entsprechende Verstärkungsfunktionen auf die Fehlerwerte an. Wenn beispielsweise das Rohvideo 2 Volt pro Bildelement ist und der Spaltentreiber dies um einen Faktor von ±5 verstärkt, so ist die Ausgabe ±10 Volt. Die Polarität ist eine Funktion einer ungeradzahligen/geradzahligen Einzelbildansteuerung, um ein Elektroplattieren in dem Flüssigkristall zu verhindern. Die Steuerung erfaßt über a priori Informationen, daß dies ein geradzahliges Einzelbild ist und daß die Systemverstärkung und die Polarität positiv ist. Die Verstärkung für diese geradzahlige Spalte ist somit +5, der Fehler, der zu dem Addierer gehen sollte, ist -64/5 Millivolt. Der Fehlerkorrektor 29 empfängt einen Wert -64/5 und er wird in einer Speicherzelle für Spalte N gespeichert. Beim Betrieb des Displays wird die Fehlerkorrekturtabelle 7 synchron mit dem Rohvideostrom ausgelesen Der Fehler für Spalte N wird direkt in den Addierer gelesen, wo die Abänderung gemacht wird. Der Addierer speist eine Spannung in den Spaltentreiber ein, die -64/5 plus dem Rohvideosignal ist. Die spezifischen Zeitgabeelemente und Implementation sind Optimierungskriterien jedes Systems (Kosten, Leistung, Größe, Integrationsniveau ...) unterworfen.
Eine ausführliche Ansicht der Wechselwirkung zwischen dem Wählerschalter 12 und dem Spaltentreiber ist in Fig. 5 gezeigt. Wie in der Technik wohlbekannt, bestehen Spaltentreiber aus einer Reihe von IS (doch ist das Integrieren von Treibern auf die Schirme eine aufstrebende Technologie). Die Treiber-IS 42-48 liefern die Bildsignale über eine vorbestimmte Anzahl von Spalten in dem Flachbildschirm 2. Jede Treiber-IS wird dann an die andere Arbeitselektronik innerhalb des Spaltentreibers angeschlossen. Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Wählerschalter in elektrischer Verbindung mit nur einem Treiber aus jeder Treiber-IS. Dieser Aufbau bietet den Vorteil, daß die Spalten, die von jeder Treiber-IS kommen, wegen der Schaltelemente innerhalb der einzelnen Treiber-IS einen fast identischen Offset erfahren. Durch Messen des Spannungsoffset an nur einer Spalte pro IS liefert er eine genaue Darstellung der Spannungsfehler an den anderen Spalten innerhalb der IS. Dieser Entwurf ist einfach, da er nicht erfordert, daß eine Leitung von jeder Spalte zu dem Wählerschalter 12 verläuft.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt. In diesem besonderen Fall verlaufen Fehlermeßleitungen von jeder Spalte an einer bestimmten IS (oder Treiberarray auf einem integrierten Treiber). Dies gestattet eine präzise Fehlerspannungssteuerung in Anwendungen, in denen diese Art der Kompensation erforderlich ist. Der Wählerschalter ist ausgelegt, die mehrfachen Eingaben von jeder Spalte jeder Treiber-IS zu verarbeiten.
Obiges ist eine Beschreibung eines neuartigen und nicht offensichtlichen Fehlerkonvergenzkreises. Die Anmelderin beabsichtigt nicht, den Schutzbereich der Erfindung durch die obige Beschreibung zu begrenzen, sondern stattdessen die Erfindung durch die hier beigelegten Ansprüche zu definieren.

Claims

1. Konvergenzkreis zum Bereitstellen von Spannungsfehlerkompensation in einem Flachbildschirm (2), wobei der Flachbildschirm mehrere Spaltenansteuermittel (10) aufweist, die eine Videosignalspaltentreibereingabe empfangen und Bildsignale an Bildelementspalten des Flachbildschirms liefern, wobei der Konvergenzkreis einen Wählerschalter (12) aufweist, durch den die Bildsignale einzeln aus den Spaltenansteuermitteln gelesen werden können, wobei der Konvergenzkreis weiterhin folgendes enthält:

eine Bezugsspannungsquelle (26), die ein Bezugssignal ausgibt;

ein Vergleichsmittel (22), das das Bezugssignal mit den Bildsignalen vergleicht und ein Fehlersignal ausgibt;

ein erstes Speichermittel (24) zum Speichern von Fehlersignalen, die proportional zu der Differenz zwischen den von den Ansteuermitteln ausgegebenen Bildsignalen und dem Bezugssignal sind, wobei die Fehlersignale in dem Speicher gemäß einer Adresse gespeichert werden, die den Ansteuermitteln entspricht, von denen das Fehlersignal erzeugt wurde;

Mittel (28) zum Abrufen der Fehlersignale von dem ersten Speichermittel, das den gegenwärtig von dem Videosignal angesteuerten Ansteuermitteln entspricht;

gekennzeichnet durch

Mittel (28) zum Modifizieren des Fehlersignals gemäß der Verstärkung der Videosignalspaltentreibereingabe; und

Mittel (32) zum Vereinigen des modifizierten Fehlersignals mit der Videosignalspaltentreibereingabe zur Bereitstellung von Spannungsfehlerkompensation für die durch eines der Ansteuermittel angesteuerten Spalte; wobei

der Vergleich zwischen dem Bezugssignal und dem Bildsignal für ein einzelnes Einzelbild von Bildinformationen durchgeführt wird.

2. Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Vereinigen ein Addierer (32) ist, der das modifizierte Fehlersignal zu der Videosignalspaltentreibereingabe addiert.

3. Kreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrosteuerung bzw. ein Mikroprozessor (28) den Wählerschalter (12) steuert, den gespeicherten Fehlersignalen Adressen zuordnet, die zu den Fehlersignalen proportionalen modifizierten Fehlersignale erzeugt, das, modifizierte Fehlersignal in einem zweiten Speichermittel (29) speichert und das modifizierte Fehlersignal synchron mit der Videosignalspaltentreibereingabe und dem gegenwärtig angesteuerten Ansteuermittel an den Addierer (32) liefert.

4. Kreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungsquelle (26) auf null Volt ist und die Videosignalspaltentreibereingabe auf einem entsprechenden Pegel ist, wenn die Fehlersignale erzeugt und in dem ersten Speichermittel (24) gespeichert werden.

5. Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählerschalter (12) mit jeder der Spalten des Flüssigkristalldisplays (2) verbunden ist.

6. Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Schaltmittel an eine Spalte pro jedem der Ansteuermittel angeschlossen ist.

7. Verfahren zum Reduzieren von Fehlersignalen in einem Flachbildschirm, wobei der Flachbildschirm mehrere Spaltenansteuermittel aufweist, die eine Videosignalspaltentreibereingabe empfangen und Bildsignale an Bildelementspalten des Flachbildschirms liefern, wobei der erste Schritt umfaßt, eine Anzahl der Bildelementspalten des zu überwachenden Flachbildschirms zu identifizieren, wobei das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfaßt:

Liefern eines Bezugssignals;

Vergleichen der Größe des Signals an der angesteuerten identifizierten Spalte mit dem Bezugssignal und Erzeugen eines Fehlersignals, das die Differenz zwischen dem Signal an der angesteuerten Spalte und dem Bezugssignal darstellt;

Speichern des Fehlersignals in einem ersten Speicher mit einer der angesteuerten Spalte zugehörigen Adresse; und

während des Betriebs des Flachbildschirms, Abrufen des Fehlersignals aus dem Speicher, gekennzeichnet durch

Modifizieren des Fehlersignals gemäß der Verstärkung der Videosignaltreibereingabe;

Speichern des modifizierten Fehlersignals in einem zweiten Speicher; und

Abrufen des modifizierten Fehlersignals aus dem zweiten Speicher und Addieren des modifizierten Fehlersignals zu der Videosignalspaltenansteuereingabe, während die dem Fehlersignal zugehörige jeweilige Spalte angesteuert wird; wobei

das Bezugssignal auf einen Pegel gleich den Spaltensignalen gesetzt wird und die beim Erzeugen der Fehlersignale verwendeten Spaltensignale in ein auf dem Flachbildschirm erzeugtes Bild eingearbeitet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignale während einer vorbestimmten Testperiode erzeugt werden, wenn sich der Flachbildschirm nicht in Betrieb befindet, und die Videosignalspaltentreibereingabe einen bekannten Wert aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal bei null Volt ist, wenn sich die Videosignalspaltentreibereingabe während der vorbestimmten Testperiode auf einem entsprechenden Pegel befindet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal der Größe des Signals an der identifizierten Spalte entspricht.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignale während des Betriebs des Flachbildschirms über kurze Zeitperioden erzeugt werden, um auf einem auf dem Flachbildschirm erzeugten Bild nicht visuell hervorzutreten.