Устройство для отображения информации Советский патент 1990 года по МПК G09G3/36 

05

сд

ю

00

Изобретение относится к электронной технике, а именно к устройствам отображения информации для портативных телевизионных приемников цветного изображения, персональных мик- роЭВМ, терминалов микропроцессорных устройств.

Целью изобретения- является повышение качества изображения за счет увеличения равномерности свечения и снижения потребляемой мощности.

На фиг.1 показана блок-схема жидкокристаллического цветного дисплея; на фиг.2 - конструкция блока синхронизации.

Устройство содержит коммутатор 1 видеосигналов, первый 2 и второй 3 блоки сравнения, преобразователь 4 последовательного кода в параллельный, регистр 5, мультиплексор 6, жидкокристаллический матричный индикатор 7, блок 8 синхронизации, функциональный преобразователь 9, генератор 10 тактовых импульсов, блок 11 питания, блок 12 выбора строк, циф- роаналоговый преобразователь 13, блок 14 подсвета,информационные входы 15.

Устройство работает следующим образом.

Цветное изображение на экране жидкокристаллического матричного индикатора формируется посредством создания светоконтрастного растра в соответствии с синхросигналами и видеосигналами основных цветов, поступающих на информационные входы 15. Модуляция по яркости каждого элемента изображения индикатора 7 обеспечивается подачей на него эффективного, напряжения, пропорционального уровню видеосигнала для данного, элемента изображения. Каждому элементу изображения в строке соответствует определенный временной интервал в видеосигнале, представляющий данную строку изображения.

Видеосигналы основных цветов с входов 15, поступающие на вход коммутатора 1 видеосигналов, сигналами блока 8 синхронизации подключаются к первым входам первого 2 и второго 3 блоков сравнения таким образом, чтобы в течение длительности каждой строки обрабатывалась пара видеосигналов из трех. Выбор этой пары видесигналов обеспечивается синхронно с частотой строчной развертки. Для

5

0

5

0

5

0

5

0

5

каждого кадра изображения ута последовательность коммутации двух видеосигналов постоянна: RG-GB-BR-RG... и т.д. На вторые входы первого 2 и второго 3 блоков сравнения поступают эталонные уровни напряжений с выходов функционального генератора 9. Амплитуда эталонных уровней напряжений в течение длительности кадра и строк изменяется по случайному закону в заданном интервале дискретных значений. По сути форма эталонных напряжений соответствует ступенчатой функции, период изменения амплитуды которой является постоянной величиной и задается частотой кварцевого генератора блока 8 синхронизации. В конкретной реализации используют функциональный генератор 9, имеюнщй по три дискретных эталонных уровня напряжения для каждого выхода. Первый 2 и второй 3 блоки сравнения принимают выбранные видеосигналы, а также сигналы эталонных уровней, и на основе сравнения формируют выходные логические сигналы. Если напряжения видеосигналов, поступающих на первые входы блоков.2 и 3 сравнения, больше уровня эталонных напряжений, действующих в данный момент времени на вторые их входы, состояние выходов блоков 2 и 3 сравнения соответствует логической 1, а если меньше, то логическому О. Изменение эталонных уровней функционального генератора 9 и запись информации с выходов блоков сравнения в последовательные регистры преобразователя последовательного кода в параллельный происходит синхронно и определяется частотой кварцевого генератора из блока 8 синхронизации. На основе выходных последовательных сигналов первого 2 и второго 3 блоков сравнения далее форми- руютс я сигналы возбуядения, подаваемые на шины (столбцы) индикатора. Причем выходные сигналы первого блока 2 сравнения используются для воз- еуяздения нечетных столбцов, а выходные сигналы второго блока 3 сравнения - для возбуждения четных столбцов. Преобразование последовательных сигналов, поступающих с выходов блоков 2 и 3 сравнения, а также соответствующее распределение осуществляются с помощью преобразователя 4 последовательного кода в параллельный. Дпя снижения рабочих частот преобразования и снижения потребляемой мощности это преобразование выполняется двухступенчато. Частота преобразования задается кварцевым генератором блока 8 синхронизации, период которого определяется количеством элементов в строке (384) и длительностью полезного видеосигнала, соответствующего изображению строки, которая равна 50 МКС, по следующей формуле:

ть

W/2

50 384/2

0,26 МКС

где 2 период преобразования видеоинформации;

Т - длительность видеосигнала в строке;

п - число элементов в строке (столбцов).

Соответственно частота преобразования равна 3,846 МГц. С выходов преобразователя 4 последовательного кода в параллельный по сигналу записи, поступающему из блока син- хронизацИи, видеоинформация, соответствующая строке изображения, переписывается в регистр 5. Длительности процессов приема и распределения информации и возбуждения равны и соответствуют длительности строки - 64 МКС. Логические сигналы с выходов регистра 5 поступают на входы мультиплексора 6 и преобразуются им в соответствующие уров- .ни напряжений для управления элементами отображения. Для возбуждения ЖК-элементов во избежание деградации ЖК-материала используется знакопеременное напряжение. Период изменения напряжения выбран равным длительности кадра - 20 мс. Для изменения - полярности возбуяодающих напряжений служит сигнал синхронизации, поступающий из блока 8. Форма сигнала - меандр с периодом 40 мс. В соответстви со структурой мультиплексора 6 этот сигнал обеспечивает в каждом кадре развертки подключение пары возбуждающих напряжений. В каждой паре одно из напряжения соответствует возбужденному состоянию элемента отображения, а другое - невозбужденному. Полярность уровней возбуждения при этом различна относительно потенциала противоэлектрода индикатора. Уровни напряжений формируются блоком 11 памяти и соответствуют вольтампер10

15

20

25

30

5

0

5 I

ной и вольтконтрастной характеристикам.

Строчная развертка индикатора организована следующим образом.

Блок синхронизации из полного строчного синхросигнала вьщеляет сигналы для развертки 288 строк, остальные нерабочие строки игнорируются. В индикаторе применена прогрессивная развертка на основе синхросигналов, предназначенных для черезстрочной развертки. В данном случае при формировании изображений используется наложение двух полукадров, при этом частота регенерации изображения в .индикаторе соответствует 50 Гц. На вход блока выбора строк поступают выделенные сигналы кадровой и строчной разверток.

Цифроаналоговый преобразователь, подключенный к выходу второго .блока 3 сравнения, осуществляет интегрирование логических сигналов и преобразование в аналоговый уровень, пропорциональный суммарной .. длительности состояний логичес кой 1 выхода второго блока сравнения за период преобразования, равный длительности кадра 20 мс. Аналоговый выходной сигнал далее используется для управления функциональным генератором 9. С помощью цифроаналогового преобразователя 13 осуществляется адаптация значений эталонных уровней напряжений в зависимости от среднего уровня видеосигнала (средней яркости изображения кадра). Действительно, если яркость кадра изображения становится меньше, то становится меньшей и суммарная длительность состояний логической 1.на выходе первого 2 и второго 3 блоков сравнения и, следовательно понижается уровень напряжений, поступающих на вход функци0

5

онального генератора 9. Уровни эталонных напряжений понижаются, при этом суммарная длительность состояний логической 1 на выходе второго блока 3 сравнения опять повышается, что приводит устройство в стабильное состояние. Таким образом, за счет обратной связи осуществляется автоматическая регулировка уровней эталонных напряжений в зависимости от средней яркости изображения. Поскольку динамический диапазон по яркости ЖК-элементов ограничен, такая обратная связь позволяет осуществлять оп-

10

тимальное управление элементами отображения в пределах этого ограниченного диапазона. Расширение диапазона управления яркостью обеспечивается управлением яркостью лампы, входящей в состав блока 14 подсчета, сигналом с выхода цифр оаналогового преобразователя 14, .

Функционирование всех узлов, входящих в состав индикатора, обеспечивает формирование цветного полутонового изображения на экране индикатора в соответствии с примененным в данном изобретении принципом осущест- jj вления яркостной модуляции элементов отображения. Управление яркостью каждого элемента отображения, пропорционального уровню видеосигнала для данного элемента, осуществляется посредством импульсной модуляции ЖК- ячейки бинарными сигналами в течение времени преобразования инфроаналого- вого преобразователя. Время преобразования определяется числом полей кадра, необходимых и достаточных для формирования нужного числа градаций по яркости. Этому числу соответствует и количество уровней эталонных напряжений по формуле

. п, К - 1, где п - число уровней эталонных

16052808

60 мс. Четыре уровня градации по яркости для каждого цветного элемента изображения обеспечивают 4x4x4 64 цветных оттенка, что вполне достаточно для удовлетворительного воспроизведения цветного изображения для малоформатных экранов. За счет дополнительной регулировки яркостью лампы в блоке 14 подсвета обеспечивается расширение гаммы оттенков воспроизводимых цветов. Использование случайной функции для формирования эталонных уровней напряжений позволяет избежать проявления паразитной регулярной муаровой структуры, связанной со способом управления по яркости элементов отображений.

Изобретение позволяет упр.авлять ЖКЭ, элементы отображения которых имеют крутые вольтконтрастные ха- рактеристики или разброс электрооптических параметров по полю экрана.

20

30

25 Формула изобретения

Устройство для отображения информации, содержащее жидкокристаллический матричный индикатор, горизонтальные шины которого соединены с выходами блока выбора строк, коммутатор видеосигналов и блок подсвета, оптически связанный с жидкокристаллическим матричным индикатором, входы коммутатора видеосигналов являются информационными входами устройства, блок питания, регистр, мультиплексор, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения качества отображения за счет увеличения равномерности свечения и снижения потребляемой мощности, в него введены первый и что- рой блоки сравнения, преобразователь последовательного кода в параллельный, блок синхронизации, генератор тактовых импульсов, функциональный генератор и цифроаналоговый преобразователь, выходы коммутатора видеосигналов соединены с первыми входами

напряжений;

К - число полей кадра, за которое осуществляется интегрирование.

Период интегрирования соответственно равен Т 20 п (мс).

Этот период не должен превышать время преобразования.изображения зрительной системой человека, которая зависит от яркости изображения и находится в пределах. 150-200 мс. В противном случае будет наблюдаться паразитная модуляция изображения, заметная для глаза как мерцание. С другой стороны, синтезируемое таким обjj

25 Формула изобретения

Устройство для отображения информации, содержащее жидкокристаллический матричный индикатор, горизонтальные шины которого соединены с выходами блока выбора строк, коммутатор видеосигналов и блок подсвета, оптически связанный с жидкокристаллическим матричным индикатором, входы коммутатора видеосигналов являются информационными входами устройства, блок питания, регистр, мультиплексор, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения качества отображения за счет увеличения равномерности свечения и снижения потребляемой мощности, в него введены первый и что- рой блоки сравнения, преобразователь последовательного кода в параллельный, блок синхронизации, генератор тактовых импульсов, функциональный генератор и цифроаналоговый преобразователь, выходы коммутатора видеосигналов соединены с первыми входами

Изобретение относится к электронной технике, а именно к устройствам отображения информации для портативных телевизионных приемников цветного изображения, персональных микроЭВМ. Цель изобретения - повышение качества изображения путем повышения равномерности свечения и снижения потребляемой мощности - достигается тем, что в устройство, для отображения информации, содержащее жидкокристаллический матричный индикатор 7, коммутатор 1 видеосигнала, блок 2 выбора строк и блок 14 подсвета, блок 11 питания, регистр 5 и мультиплексор 6, введены первый 2 и второй 3 блоки сравнения, преобразователь 4 последовательного кода в параллельный, блок 8 синхронизации, генератор 10 тактовых импульсов, функциональный преобразователь 9, цифроаналоговый преобразователь 13. 1 п.ф-лы, 2 ил.

разом телевизионное изображение долж блоков сравнения, выходы которых

но обеспечивать отображение тестовых цветных и черно-белых изображений в соответствии со стандартными таблицами. Для удовлетворения этих требований выбрано оптимальное число эталонных уровней - 3, обеспечивающее соответственно 4 уровня градаций по яркости для цветных элементов изображения за период интегрирования

55

соединены с информационными входа преобразователя последовательного кода в параллельный, выходы котор го соединены с информационными вх ми регистра, выходы которого соед нены с адресными входами мультиплексора, выходы которого соедине вертикальными шинами жидкокристал лического матричного индикатора,

5

соединены с информационными входами преобразователя последовательного кода в параллельный, выходы которого соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, выходы которого соединены с вертикальными шинами жидкокристаллического матричного индикатора, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами функционального генератора и преобразователя последовательного кода в параллельный, выходы функционального генератора соединены с вторыми входами первого и второго блоков сравнения соответственно, первый выход блока син-фонизации соединен с первыми управляющими входами коммутатора видеосигнала и блока выбора строк,второй выход блока синхронизации соединен с управляющими входами преобразователя последовательного кода в

Г

сси оФ1

кси о-

Ф2

параллельный, регистра и тактовым входом блока выбора строк, третий выход блока синхронизации соединен с управляюрдим входом мультиплексора, информационные входы которого и блока выбора строк соединены с выходами источника питания, выход второго блока сравнения соединен с входом цифро- аналогового преобразователя, выход которого соединен с информационным входом функционального генератора и входом блока подсвета, входы блока синхронизации являются управляющими входами устройства.

Селектор

рабочих

строчншх

синхросигнал.

Счетный триггер

Фиг. 2