CH642763A5

CH642763A5 - Vorrichtung zum anzeigen von wellenformen mit einer elektrooptischen einrichtung.

Info

Publication number: CH642763A5
Application number: CH806278A
Authority: CH
Inventors: Ian Alexander Shanks
Original assignee: Nat Res Dev
Priority date: 1977-07-26
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1984-04-30
Also published as: JPS5444896A; FR2399029A1; HK33782A; NL7807918A; AU3838078A; FR2399029B1; IT1109584B; US4250503A; CA1108323A; IT7868785A0; DE2832854A1; AU521042B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen von Wellenformen mit einer elektrooptischen Einrichtung mit Adressierungselektroden, die in einer Matrix von m-n Elementen an den Schnittpunkten von senkrecht aufeinander stehenden Reihen angeordnet sind, mit Adressierungsschaltkreisen, um sequentielle Spannungen an die zwei Sätze der sich senkrechtschneidenden Elektrodenreihen anzulegen, um an ausgewählten Elementen an den Schnittpunkten einen Anzeigeeffekt zu erzielen.

Bekanntlich werden Wellenformen auf Kathodenstrahlröhren angezeigt, in welchen ein Strom energiereicher Strahlen über einen Phosphorschirm geschwenkt wird, so dass an der Auftreffstelle ein Glimmpunkt erscheint. Es ist möglich, derartige Röhren sehr klein zu machen, jedoch ist ihre Leistungsaufnahme immer noch hoch. Ausserdem sind Hochspannungen von z.B. 1 bis 5 kV erforderlich.

Eine Art der elektrooptischen Anzeigevorrichtung, die den Vorteil der niedrigen Leistungsaufnahme und niedrigen Betriebsspannung hat, ist die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung. Diese weist eine dünne z.B. 12 (im dicke Schicht aus Flüssigkristallmaterial auf, die zwischen zwei Glasplatten, die an ihren Innenflächen mit Elektroden überzogen sind, angeordnet ist. Diese Elektroden können in Form von Streifen angeordnet werden, so dass sie orthogonal zueinander stehen und z.B. eine Matrix aus Reihen- und Kolonnenelektroden bilden, wobei eine Mehrzahl von Schnittpunkten entsteht. Die Elektroden können auch so angeordnet werden, dass sie

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Informationen in Polarkoordinatenform oder in irgendeinem geeigneten Satz von gekrümmten Koordinaten anzeigen. Durch Anlegen elektrischer Spannungen an ausgewählte Elektroden ändert das Flüssigkristallmaterial an deren Schnittpunkten seine optischen Eigenschaften z.B. von abgestrahltem Licht zu klar oder zwischen transparent und opak, wobei jeder Schnittbereich ein Element bezeichnet. Somit können bei entsprechender Anlegung der Spannung an eine Mehrzahl von Schnittpunkten die Elemente Informationen gemeinsam anzeigen, z.B. kann eine Wellenform angezeigt werden. Ein Anzeigeverfahren für Spannungen besteht darin, Signale zu verwenden, die sich durch einen kleinen Phasenunterschied voneinander unterscheiden und die gleiche Phase an eine bestimmte Reihe- oder Kolonnenelektrode und mit unterschiedlicher Phase anderswo anzulegen. Bei diesem Verfahren sind alle Schnittpunkte «Ein» ausser jenen der bestimmten Reihe und Spalte. Dies ist in der britischen Patentschrift Nr. 1559074 beschrieben.

Eine andere Anzeigevorrichtung, die in Matrixform adressiert werden kann, ist die Leuchtanzeigeeinrichtung, bei der das Anlegen einer Spannung über eine legierte Phosphorschicht eine Lichtemission bewirkt.

Ein gemeinsames Problem bei der Matrixadressierung besteht darin, dass die Schnittpunkte, die nicht zur Anzeige der Information erforderlich sind, eine Spannung aufnehmen müssen, die sich ausreichend von der an den anzeigenden Schnittstellen anliegenden Spannung unterscheidet. Dieses Problem ist einfach, wenn die anzuzeigende Information in Form eines einwertigen Linienzuges vorliegt, z.B. eine Rechteckwelle ist. In diesem Fall kann jede Reihen- und Spaltenelektrode mit seiner entsprechenden Wellenform adressiert werden. Für eine aus 128 x 128 Elementen bestehende Anzeigevorrichtung erfordert dies mindestens 128 Wellenformen. Bei der in der vorstehend genannten britischen Patentschrift beschriebenen Erfindung wird eine Leitwellenform in 128 Wellenformen unterteilt, deren minimaler Phasenabstand 2%/-128 ist. Alternativ dazu können eine Mehrzahl von Frequenzen (z.B. 128 unterschiedliche Frequenzen oder eine Mehrzahl von Impulsbreiten) verwendet werden. Die Komplexität der Elektronik für eine solche Anzahl von Wellenformen ist beträchtlich.

Wie hierin verwendet, wird eine Matrixanzeige als eine Anzeige mit einem Satz von n und einem Satz von m Elektroden, die n x m Schnittpunkte oder Elemente bilden, definiert, wobei die anzuzeigende Information durch Änderung der optischen Eigenschaften der Anzeige an einer Anzahl von Schnittstellen erhalten wird. Die optischen Eigenschaften werden durch Anlegen von geeigneten Spannungswellenformen an die zwei Elektrodensätze erzielt.

Wie hierin verwendet, wird als Schwellwertspannung jene Spannung bezeichnet, oberhalb welcher ein gewünschter feststellbarer optischer Effekt auftritt, z.B. wird der Flüssigkeitskristall klar oder umgekehrt.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Elektronik weniger komplex als bei bekannten Vorrichtungen ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht.

Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Wellenformen kann ein programmierter Speicher sein, z.B. ein (ROM), ein Generator für eine Pseudozufallszahl oder ein Binärzähler, dessen Ausgangssignale in Form von logischen Nullen oder Einsen unterschiedliche Wellenformen für jede erzeugte Binärzahl bilden. Andere Formen von 2 Pegelkodierungen sind möglich.

Die Abtasteinrichtung zum Abtasten des Eingangssignals kann einen Tiefpassfilter oder eine ladungsgekoppelte Einrichtung aufweisen, deren gefilterter Ausgang über einen

Abtast- und Halteschaltkreis oder direkt an einen A/D-Wandler zugeleitet wird.

Das Eingangssignal kann in die ladungsgekoppelte Einrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit eingelesen werden, bis diese voll ist, und kann mit einer geringeren Geschwindigkeit ausgelesen werden.

Zwischen dem A/D-Wandler und der Speichereinrichtung zum Speichern der Wellenform können Pufferspeicher geschaltet werden, so dass die niederfrequenten Eingangssignale gespeichert werden können, während ein vorher gespeichertes Signal unter Verwendung des Anzeigespeichers angezeigt wird. Um eine Y-Verschiebung an einer angezeigten Wellenform zu erzielen, kann eine Verschiebespannung an den A/D-Wandler angelegt werden oder ein Digitalzahl zum Ausgangssignal des A/D-Wandlers dazugezählt oder abgezogen werden. Eine Y-Expansion (oder Kontraktion) kann durch Vorschalten eines variablen Verstärkers vor den A/D-Wandler oder durch Verändern der Bezugspegel der A/D-Wandler erzielt werden.

Eine X-Verschiebung oder Expansion/Kontraktion kann durch eine logische Schaltung erzielt werden, welche den Beginn oder die Folge der Auslesung beim verwendeten Speicher ändert, um die Signale zu den zweiten Elektrodensätzen zu bestimmen.

Die elektrooptische Anzeigeeinrichtung kann eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, eine Wechselspannung-Leuchtanzeigeeinrichtung oder eine Plasmaentladungsanzeigeein-richtung sein. Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung kann eine sogenannte verdrillte nematische oder Schadt & Helfrich-cell sein, in der eine dünne, z.B. 12 um dicke Schicht aus nemati-schem Flüssigkristallmaterial zwischen zwei Glasplatten angeordnet ist, wobei die Flüssigkristallmoleküle durch Reiben der Oberfläche der Glasplatte ausgerichtet werden und die Glasplatten bezüglich der Reiberichtung rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Daraus ergibt sich eine verdrillte Molekularstruktur, die linearpolarisiertes Licht, dessen Ë Vektor parallel oder rechtwinklig zur optischen Achse des Flüssigkristalls liegt, an der Oberfläche der Zelle beim Fehlen eines elektrischen Feldes dreht und wenn eine Spannung (vorzugsweise Wechselspannung 15 Hz-100 kHz) oberhalb einem Schwellwert, z.B. 1 Volt für eine 12 um dicke Schicht, angelegt ist, aufhört, das polarisierte Licht zu drehen. Die Zelle ist zwischen Polarisatoren mit ihren Achsen parallel oder überkreuzt angeordnet, so dass die Lichtübertragung und -löschung durch Zu- oder Abschalten der Spannung erfolgt. Es können kleine Mengen z.B. 1% eines cholesterinischen Materials zum Flüssigkristallmaterial hinzugefügt werden, auch geringe Mengen von dichroitischer Farbe können zugegeben werden. Alternativ dazu kann die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung auch unter Anwendung des Phasenwech-seleffektes von cholesterinisch zu nematisch betrieben werden, in der eine dünne z.B. 12 |_im dicke Schicht eines cholesterinischen Materials sich von ihrem Licht zerstreuenden cholesterinischem Zustand in einen nicht durchlässigen nematischen Zustand beim Anlegen einer Spannung oberhalb eines Schwellwertes, z.B. 5 Volt ändert. Die dichroitische Farbe kann dem Flüssigkeitskristallmaterial hinzugefügt werden, um den Kontrast zwischen diesen beiden Zuständen zu verbessern.

Eine Flüssigkristallzelle spricht auf den Effektivwert einer Wellenform, deren Periode kürzer als die Summe der Ein-und Ausschaltzeiten der Zelle ist, an. Ist die Periode länger, so kann die Zelle unterhalb der Periode aus- und eingeschaltet werden. Für eine verdrillte, nematische Zelle bedeutet dies, dass die Wellenformfrequenz grösser als 25 Hz ist.

Wird eine verdrillte nematische Flüssigkristallanzeigeeinrichtung verwendet, so können die Polarisatoren an verschiedenen Abschnitten der Anzeigeeinrichtung verschieden einge5

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färbt werden. Z.B. können die Polarisatoren Streifen unterschiedlicher Farbe sein, wobei jeder Streifen genau mit einer Streifenelektrode ausgerichtet ist. Die Polarisatoren können in der in der britischen Patentanmeldung Nr. 52123/74 und der US-Patentanmeldung Nr. 636786 beschriebenen Form ausgebildet sein, bei denen eine dünne Schicht aus mikroporösem Polypropylen, z.B. Celgard, ein Flüssigkeitskristallmaterial und dichroitische Farbe enthält. Der Flüssigkristall kann z.B. durch ein Seidenmaskendruckverfahren auf ausgewählten Bereichen die Celgardschicht eingebracht werden. Werden unterschiedliche Elektroden unterschiedlichen Farben zugeordnet, z.B. abwechselnd roten und grünen Streifen, so sind Dualstreifenanzeigen leichter erkennbar, da sie unterschiedlich gefärbt sind.

Das anzuzeigende Eingangssignal kann z.B. eine Sinuswelle oder eine andere stetige oder nicht stetige Funktion sein. Alternativ dazu kann auch eine diskontinuierliche Funktion angezeigt werden, z.B. wenn es erforderlich ist, Signalwerte von einer Mehrzahl von Fühlern, z.B. Temperaturfühlern oder Dehnungsmessstreifen, anzuzeigen. Jeder Fühlerausgang kann eine bestimmte Position an der X-Achse einer Anzeigeeinrichtung und dem Fühlerausgangswert auf der Y-Achse haben. Dies kann so angeordnet werden, dass, wenn alle Fühlerausgänge ihren genauen Wert aufweisen, die Anzeige entlang einer horizontalen Linie erfolgt, d.h. der Fehler zwischen gewünschten und gemessenen Fühlerausgängen wird angezeigt. Ausserdem können unterschiedlich gefärbte Bereiche der Einrichtung gewünschten Betriebsbereichen zugeordnet werden, so dass, wenn ein Fehlersignal angezeigt wird, diese grün, wenn es innerhalb gewisser Grenzen bernsteinfarbig, wenn es zwischen diesem Bereich und anderen Grenzen und rot gefärbt werden, wenn es ausserhalb dieser beiden Bereiche liegt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Matrixanzeigeeinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Anzeigeeinrichtung mit Polarkoordinaten,

Fig. 3 eine Ansicht einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung,

Fig. 4 einen Querschnitt, der in Fig. 3 dargestellten Flüssigkristallanzeigeeinrichtung,

Fig. 5 einen Querschnitt einer Wechselspannungsleucht-anzeigeeinrichtung,

Fig. 6 ein Blockschema der Anzeige- und Steuerspannungsschaltkreise für eine aus 128 x 128 Elementen bestehende Anzeigeeinrichtung,

Fig. 7 ein Diagramm der Wellenform für die Anzeigeeinrichtung gemäss Fig. 5,

Fig. 8 ein Blockschema für eine Anzeigeeinrichtung mit 256 x 256 Elementen,

Fig. 9 ein 7-Bit-Schieberegister mit Exklusiv-ODER-Rückführung zur Erzeugung eines Pseudozahlkodes, und

Fig. 10 ein Blockschema der Schaltung zum Anlegen einer Pseudozahlzahlwellenform an einer Anzeigeeinrichtung aus 126 x 128 Elementen.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine Anzeigeeinrichtung, deren Matrix aus kartesischen Koordinaten gebildet ist. Es weist Xi-Xn Zeilenelektroden und Yi-Yn Balkenelektroden auf. An jeder X- und Y-Elektrode liegen die Spannungen V an. Wenn die Anzeigeeinrichtung eine mit dem Phasen-wechseleffekt arbeitende Einrichtung ist, dann wird die anzuzeigende Information an den eingekreisten X-Y-Schnittpunkten durch Anlegen von Null Volt an diese Schnittpunkte erhalten. Anderswo liegt diese Spannung über einem Schwellwert. Wenn die Anzeigeeinrichtung mit einer verdrillten nematischen oder dynamisch streuenden Zelle arbeitet, wird die Null-Spannung an den eingekreisten X-Y-Schnittpunkten angelegt und anderswo über dem Schwellwert gehalten.

Als ein Beispiel n = m= 128, d.h. eine Anzeigeeinrichtung mit 128 x 128 Elementen. Dies erfordert 128 unterschiedliche Wellenformen V. Die Wellenformen haben eine gemeinsame Periode T, die in N-Bits unterteilt ist, wobei jedes Bit einen logischen Null-Zustand = Null Volt oder einen logischen 1-Zustand von + V Volt hat. Daraus ergeben sich 2N mögliche Wellenformen. Der minimale Effektivwert der Spannungsdifferenz zwischen zwei unterschiedlichen Wellenformen Vi und Vj liegt im Bereich von :

^(Vi-Vj)Eff.<V i*j (1)

Mit N = 7 werden 128 Wellenformen erhalten, und

-^r <(Vi-Vj) Eff.<V i#j (2)

wenn i=j ist, dann folgt:

(Vi-Vj)^, = 0 (3)

Beim Beispiel nach Fig. 1 mit N = 128 werden Vi, V2... V128 an die Elektroden Xi, X2... X128 und die Spannungen V2, Vi, V3, V2, V4 an die Elektroden Yi, Y2, Y3, Y», Ym angelegt sind. Daraus ergeben sich Null Volt an den Schnittpunkten X2Y1, X1Y2, X3Y3, X2Y4, X4Y128, aber Spannungen, die grösser oder gleich V//7 sind an allen anderen Schnittpunkten. Für eine verdrillte nematische Zelle beträgt die Schwellspannung Vc ca. 1 Volt (für eine 12 um dicke Schicht), so dass eine maximale Steuerspannung von ca. 5 Volt verwendet werden kann, woraus sich eine minimale Spannungsdifferenz an den nicht ausgewählten Elementen von 2,5 Volt, d.h. V//7 entspricht 2,5 Vc, ergibt. Bei 5 Volt Steuerspannung können die Steuerschaltkreise in CMOS oder TTL-Logik ausgeführt werden.

Für die Fig. 1 sind noch andere Wellenformen möglich. So z.B., wenn eine Wellenform mit einer Periode T in N-Bits (L> N) unterteilt ist, wobei jedes Bit einen logischen Nulloder 1-Zustand annehmen kann, dann sind 2L Wellenformen möglich. Sind 2N Wellenformen erforderlich, dann werden 2N Wellenformen aüs den 2L möglichen Wellenformen ausgewählt, so dass sich jede der 2N Wellenformen mindestens um p-Bits von den anderen 2N — 1 Wellenformen unterscheidet. Diese 2N Wellenformen werden wie vorstehend beschrieben angewendet, aber der minimale Effektivwert der Spannung zwischen den Wellenformen V; und Vj betragen:

vy^TL^Vi-Vjfef^V i#j (4)

wenn i = j, dann folgt

(Vi Vj)]=ffektivwert = ^ (^)

ist L = 8, N = 7, p = 2, dann wird die minimale Differenz y <(Vj.-Vj)Ef,.<V i *j (6>

. Wo 2N ausser 2L Wellenformen anstelle von 2N ausser 2N Gesamtwelienformen verwendet werden, beträgt somit die minimle Spannung zwischen zwei unterschiedlichen Wellenformen V/2 anstelle V//7 (für L = 8, N = 7). Andere Auswahl von L, N und p kann höhere Werte für ]/p/L ergeben.

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Dies bedeutet, dass für einen festeingestellten Schwellwert Vc V reduziert werden kann.

Andere Werte von L, N und p können andere Systeme ergeben, wie beschrieben für binäre kodierte Zahlen durch die Berechnung von Fehlerkorrekturkoden, bei denen die Bit- 5 Differenz p als Hamming-Abstand bekannt ist; siehe z.B.

Error Correcting Codes von Peterson W.W und Weldon E.J jun., zweite Ausgabe, M.I.T. Press, 1972.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 1 mit 2N x 2N Elementen dargestellt. Sie weist zwei Glas- 10 platten 2,3 auf, an denen beabstandete Elektroden 4, 5 in Form einer X-Y-Matrix angeordnet sind. Diese Streifen 4, 5 bestehen aus Zinnoxid und sind gewöhnlich ca. IO4 À dick

(Widerstandswert « 1-1000 O/cm2), 600 um breit und mit einem Abstand von 50 um zueinander angeordnet. Um die Streifen 4, 5 herzustellen, werden die Platten 2,3 in bekannter Weise mit einem Zinnoxid überzogen, und zwar durch Zerstäuben und anschliessendes Ätzen durch eine photolithographische oder mit einem Raster bedruckte Maske. Ein Abstandring 6 hält die Glasplatten 2,3 auf einen Abstand von ca. 12 p.m. Die Platten 2,3 und der Abstandring 6 werden durch Epoxidharz miteinander verbunden. Zwischen den Platten 2,3 ist ein cholesterinisches Flüssigkristallmaterial 7 angeordnet, das eine dichroitische Farbe enthält. Geeignete Materialien sind: E8 (riematisch) mit ca. 6% CB 15 (cholesterinisch) und eine oder mehrere der folgenden Farben:

N = N-^~Ö"^—NMe2 (orange, rot)

NO,

—""^ N = N ^— NMe.

(blau)

NMe

2{^>N = N-^CT^- N = N = N-^ry

C1

NMe„

Cl

Die Anzeige kann durch Verwendung natürlichen fluores-zenten oder elektrischen Lichtes, das hinter der Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, oder durch Projektion eines Bildes der Anzeige auf eine Vergrösserungslinse oder Spiegel oder ein Reflektionsgitter betrachtet werden. Alternativ dazu kann ein Reflektor 10 an der Aussenseite der Platte 3 (oder die Oberfläche wird versilbert) angeordnet werden und die Anzeige durch reflektiertes Licht betrachtet werden.

Die Schwellwertspannung beträgt ca. 5 Volt. Falls bei einer anliegenden Spannung von 18 Volt (Vj - V,)RMS ist grösser als ca. 9 Volt und wird eine Spannung von Null Volt über einen X-Y-Schnitt angelegt, so gibt dieser Schnittpunkt gestreutes Licht ab und erscheint wegen der Farbe als gefärbt. Bei einer Spannung von mehr als ca. 9 Volt RMS über einen Schnittpunkt erscheint dieser Schnittpunkt als klar oder hat die Farbe eines Rücklichtes oder Reflektors.

Wie in der Anzeigeeinrichtung der Fig. 2 und 3 kann ein Material E8 (nematisch) oder eine Mischung aus Material E8 (nematisch) und 6% CB 15 (cholesterinisch) für eine verdrillte nematische Zelle verwendet werden.

Um eine verdrillte Zelle zu erhalten, werden die Platten mit einem Papiertuch vor dem Zusammenbau in gleicher Richtung gerieben und anschliessend um 90° verdreht zusammengebaut, so dass die Reibrichtungen rechtwinklig zueinander stehen. An jeder Seite der Zelle sind Polarisatoren angeordnet, deren optische Achsen parallel oder rechtwinklig zur Reibrichtung sind. Alternativ dazu können die Platten auch mit Magnesiumfluorid oder Siliconmonooxid beschichtet sein, und zwar durch Aufdampfen unter einem Einfallswinkel des Aufdampfstrahles auf die Platte zwischen 45 und 90°, wie dies im britischen Patent Nr. 1454296 beschrieben ist.

Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Anzeigeeinrichtung, bei der die Matrix in Polarkoordinatenform angeordnet ist, wobei die Y-Elektroden radial und die X-Elektroden kreisförmig sind. Die Ausführung und Funktion der Einrich-

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tung gemäss der Fig. 2 ist ähnlich der der Einrichtung der Fig. 1,3 und 4.

Die Wechselspannung-Leuchtanzeigeeinrichtung von Fig. 5 weist eine Schicht 11 aus Phosphormaterial auf, das zwischen Glasplatten 12,13, die Streifenelektroden 14,15 tragen, angeordnet ist. Ein Glasring 16 schliesst die Schicht 11 ein und hält die Platten 12,13 auf den bestimmten Abstand auseinander. Das Phosphormaterial wird wie folgt hergestellt: ein Zusatz wird aus Partikeln einer Mischung oder Mischungen eines Elementes der Gruppe IIb mit einem Element der Gruppe VIb (z.B. Zinksulfid) und einem Aktivierungsmittel, etwa Kupfer, und einem Co-Aktivierungsmittel, wie Chlorin, hergestellt. Diese Partikel werden dann in eine durchsichtige Bindematrix (z.B. Polymethylmethacrylat) eingebettet, um eine Schicht herzustellen.

Die Fig. 6 zeigt eine Anzeigeeinrichtung mit einer aus 128 x 128 Elementen aufgebauten XY-Matrix. Die Anzeigeeinrichtung enthält die in den Fig. 3,4 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 1 und weist X Zeilenelektroden 4 und Y Spaltenelektroden 5 auf.

Ein 128-Bit Schiebe- und Speicherregister 30 ist mit seinen 128 verriegelbaren bistabilen Ausgängen 31 an eine Y-Elektrode 5 angeschlossen. Das Register 30 hat serielle Eingänge von 1 bis 8. Der Eingang des Registers 30 ist an ein der über die Gatter 40-47 hintereinander geschalteten Register 32-39 angeschlossen. Sieben dieser Register 32-39 erhalten ein Eingangssignal vom Ausgang eines 7-Bit-A/D-Wandlers 48 und zwar über 7 Pufferspeicher 49-55 und über die Gatter 40-46. Somit können die sieben Register 32 bis 39 zusammen 128 7-Bit Wörter in binärer Form halten. Der Ausgang jedes A/ D-Wandlers ist an einen 7-Bit Paritätsgenerator 56 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Pufferspeicher 57 und das Gatter 47 an den Eingang des 8-Bit Registers 39 angeschlossen ist. Zwischen dem Ausgang des ersten Bit und achten Bit-Registers 32,39 ist ein Inverter geschaltet. Zwischen

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dem ersten Bit-Register 32 und dem Speicher 30 ist ein Schaltkreis 59 geschaltet. Von einem Haupttaktgeber 60 werden Taktimpulse an alle Register 32-39 und das Register 30 angelegt. Der A/D-Wandler 48 kann direkt mit dem einkommenden Signal oder über eine gekoppelte Einrichtung 62 gespeist werden, welche Einrichtung die ankommenden Signale mit einer höheren Geschwindigkeit als der A/D-Wandler 48 empfangen kann.

Die an die X-Elektrode 4 anlegbaren Wellenformen werden durch einen 8-Bit Binärzähler 63 erzeugt, der einen Rückstelleingang 64, einen Takteingang 65 und acht Ausgänge 66 aufweist, die im Ganzen binäre Zahlen abgeben, d.h. jeder Ausgang kann entweder einen logischen Zustand Null oder 1 haben. Sieben Ausgänge aus dem Zähler 63 sind an einen 8-Kanalmultiplexer 67 angeschlossen. Der wichtigste der achte Bit-Ausgang des Zählers 63 ist über ein ODER-Gatter an den Rückstelleingang 64 und an alle Abtasteingänge angeschlossen. Ein 7-Bit Paritätsgeneratorschaltkreis 68 hat sieben Eingänge 69, die jeweils an einen der sieben Zählerausgänge 66 angeschlossen sind. Der Ausgang 70 des Paritätsschaltkreises 68 ist an den achten Eingangskanal des Multiplexers 67 angeschlossen. Ein 4-Bit Binärzähler 71 hat vier Ausgänge 72, 73, die insgesamt eine binäre Zahl darstellen. Die weniger wichtigen drei Ausgänge 72 sind an den Multiplexer 67 angeschlossen, während der wichtigste Ausgang 73 einen Inverter 74 steuert. Das Eingangssignal zum 4-Bit 71 stammt vom Ausgang des siebten Bit 66 des 8-Bit Zählers 62 und ist dazu bestimmt, den 4-Bit Zähler 71 zu takten, wenn der 8-Bit Zähler zurückgestellt wird. Der Ausgang des Multiplexers 67 ist über einen schaltbaren Inverter 74 an den Eingang eines 128-Bit Schiebe- und Speicherregisters 75 angeschlossen. Dieses Register 75 weist Abtast- 75 und Taktimpuls- 77 -eingänge und 128 verriegelbare bistabile Ausgänge 78 auf, die jeweils an eine der 128 X-Elektroden 4 angeschlossen sind.

Eine Klemme 79 für eine Last ist mit allen Gattern 40-47, der den Rückstelleingang des 4-Bit Zählers 71 und dem Rückstelleingang 64 des 8-Bit Zählers verbunden.

Der Inverter 74 hat die folgende Logik, Y, Z sind Eingänge, Q ist der Ausgang, daraus folgt: Q = Y-Z + Y-Z.

Die Gatter 40-47 haben die folgende Logik: Q = A - B + Ä-C.

Die Funktion der Anzeigeeinrichtung ist wie folgt. An den 8-Bit Zähler 63 werden Taktimpulse angelegt, welche logische 1 und Nullen erzeugen, die an den acht Ausgängen 66 in der folgenden Folge erscheinen:

Tabelle 1

Paritäts- Zählerausgangsklemme Taktimpulse bit 7 6 5 4 3 2 1

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Das achte Bit ist ein Paritätsbit, das durch den Paritätsgenerator 68, der später beschrieben wird, erzeugt wird.

Beim Einsetzen der Taktimpulse und nach jeder Rückstellung gibt der 4-Bit Zähler 71 an seinem Ausgang das logische

Signal 0000 ab, welches dem Multiplexder 67 befiehlt, den ersten Bit Ausgang 66 des 8-Bit Zählers 63 über den Inverter 74 mit dem Register 75 zu verbinden. Auf Grund der an das Register 75 anliegenden Taktimpulse wird der Ausgang des ersten Bit des 8-Bit Zählers für 128 an den 8-Bit Zähler angelegten Taktimpulse in das Register 75 eingetragen. Dieses Register 75 ist nun mit logischen Einsen und Nullen gefüllt, und zwar in der in Tabelle 1 in der Zählerklemme 1 dargestellten Reihenfolge, und wenn ein Abtastimpuls angelegt wird, werden diese Einsen und Nullen an den verriegelbaren bistabilen Ausgängen 78 abgegeben, somit erscheint eine logische 1 oder Null an jeder X-Elektrode 4. Der Abtastimpuls wird am Ende vom 128igsten am 8-Bit Zähler angelegten Taktimpuls durch den achten Bit Ausgang 66 des 8-Bit Zählers erzeugt. Dieser Bit-Zähler schaltet auf eine logische 1 um und pulsiert den Reset 64, wodurch der 8-Bit Zähler 63 an allen Ausgängen eine logische Null aufweist. Am Ende des 128igsten Taktimpulses wird auch der 4-Zähler gepulst, so dass sein Ausgang den Multiplexer 67 veranlasst, den zweiten Bit-Ausgang 66 des 8-Bit Zählers 63 an das Register 65 anzu-schliessen. Der nächste 128igste Taktimpuls bewirkt, dass die logischen Einsen und Nullen, die in der Tabelle 1 unter der Ausgangsklemme 2 dargestellt sind, in das Register 75 eingegeben werden. Wenn voll, gibt ein Abtastimpuls diese logischen Einsen und Nullen an die verriegelbaren bistabilen Ausgänge 78 ab und dann an die X-Elektroden 4. Der 8-Bit Zähler 63 wird zurückgestellt und der 4-Bit Zähler 71 erzeugt seine nächste Zahl, um den Multiplexer mit dem dritten Bit-Ausgang 66 zu verbinden. Dies wird für die sieben Eintragungen des Registers 75 wiederholt. Der nächste Rückstellimpuls verbindet den Paritätsgenerator 68 über den Multiplexer 67 mit dem Register 75. Werden weitere 128 Taktimpulse an den 8-Bit Zähler 63 angelegt, prüft der Paritätsgenerator 68 den ersten bis siebten Bit-Ausgang des 8-Bit Zählers 63 und erzeugt eine logische 1 oder Null, um die binäre Zahl, die insgesamt am ersten bis siebten Ausgang 66 erscheint, entweder auf eine gerade oder ungerade Zahl von 1 zu stellen, wenn sie mit dem Paritätsbit genommen wird. Dies in Tabelle 1 dargestellt, wo für jeden Taktimpuls eine gerade Nummer von Einsen oder Nullen in jeder Reihe angegeben ist. Die Parität 1 oder 0, die so erzeugt wird, wird hintereinander in das Register 75 eingegeben.

Eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung muss mit einer Wechselspannung betrieben werden und deshalb wird nach einer Periode der 128 unterschiedlichen Wellenformen, d.h. nach der letzten, das Paritätsbit geändert, der Rückstellimpuls an den 4-Bit Zähler 71 angelegt, der seinen vierten Bit-Ausgang 73 veranlasst, den Zustand des Inverters 74 zu ändern. Dies stellt sicher, dass die nächste Periode von 128 unterschiedlichen Wellenformen komplementäre logische Formen haben, bis der Inverter 74 wieder zurückgestellt ist.

Die Form der 128 gleichzeitig an alle X-Elektroden angelegten Wellenformen sind in Fig. 7 dargestellt, wo die Spannung von Vi, Vi usw. die Spannungswellenform, die an die X-Elektrode 1,2 usw. angelegt ist, darstellt.

Wenn es erforderlich ist, eine Information entlang sagen wir der Xs-Elektrode anzuzeigen, dann muss eine Spannungswellenform von Vs an die entsprechende Y-Elektrode angelegt werden. Da jede der X-Spannungswellenformen eine binäre Zahl darstellt, die sequentiell unterschiedlich ist, zwischen jeder X-Elektrode kann ein Eingangssignal angezeigt werden in seiner korrekten Stellung in einer Reihe der Anzeigeeinrichtung 1 und zwar durch Erzeugung einer binären Zahl von dem Ausgangssignal, welche binäre Zahl die Höhe der Eingangswellenform von einem Bezugspunkt darstellt.

Ein Eingangssignal, welches einen entsprechenden Tiefpassfilter passiert hat, kann direkt an den A/D-Wandler 48 oder für hochfrequente Eingangssignale an die lastgekoppelte

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Einrichtung 62 angelegt werden. Wenn hochfrequente Eingangssignale an die lastgekoppelte Einrichtung 62 angelegt sind, wird jede Abtastung des Eingangssignals in ein entsprechend bemessenes Ladungspaket umgewandelt und mit einer Frequenz unter jeder Taktelektrode getaktet, bis die lastgekoppelte Einrichtung voll ist. Der Eingang kann dann unterbrochen werden und der Inhalt der lastgekoppelten Einrichtung 62 wird nacheinander mit niedriger Frequenz in den A/ D-Wandler 48 ausgegeben. Ein Tiefpassfilter (nicht dargestellt) kann verwendet werden, um den Ausgang der lastgekoppelten Einrichtung zu glätten. Der A/D-Wandler 48 tastet die Eingangssignalform ab und erzeugt eine 7-Bit binäre Zahl für jedes der 128 Abtastungen in der Folge. Jedes der 7-Bits des A/D-Wandler-Ausgangs wird durch den Paritätsgenerator 56 überwacht, der eine logische 1 oder Null erzeugt und an den Paritätsbit-Pufferspeicher 57 abgibt. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem anderen Paritätsgenerator 68 beschrieben, ist es erforderlich, dass jedes binäre Wort, das eine Eingangssignalamplituden-Abtastung darstellt, zur Familie von Zahlen mit geraden Zahlen von 1 gehört. Beide Paritätsgeneratoren 56,68 können so ausgelegt werden, dass sie eine ungerade Zahl von 1 abgeben. Diese 8-Bit Ziffern (7-Bit Wort plus Paritätsbit) werden in den 128-Bit Pufferspeichern 49-57 eingetaktet. Die Verwendung eines CCD 62 und der Pufferspeicher 49-57 zusätzlich zum A/D-Wandler 48 ermöglicht eine beträchtliche Flexibilität in der Natur des anzuzeigenden Eingangssignals. Da die Frequenzen viel höher als jene, die durch den A/D-Wandler 48 verarbeitbar oder viel tiefer als jene, die mit der erforderlichen Periode der Y-Elektrode vergleichbar sind, können Wellenformen in den Pufferspeichern 49-57 eingegeben werden und solange als erforderlich gehalten und dann mit einer entsprechenden Geschwindigkeit ausgetaktet werden.

Die Inhalte der Pufferspeicher 49-57 werden durch die Gatter 40-47, die durch einen am Eingang B anliegenden Ladeimpuls 79 im leitenden Zustand gehalten werden, in die 8 Schieberegister 32-39 eingetaktet. Wenn diese acht Register voll sind, dann enthalten sie insgesamt 128 8-Bit Binärworte oder Wellenformen, d.h. eine 8-Bit Wellenform für jede der 128 Y-Elektroden 5. Die Form jeder 8-Bit Wellenformen stellt die vertikale Stellung der anzuzeigenden Information dar und ihre Stellung entlang den 128 Bits des Registers stellt die horizontale Position der anzuzeigenden Information dar. Nach dem Füllen der acht Register 32 bis 39 wird der Ladeimpuls 79 weggenommen, was den C-Eingang der Gatter 40-47 mit ihren Ausgängen verbindet, d.h. die Register 32-39 sind hintereinander geschaltet. Nachdem 128 x 8 Taktimpulse an die 8 Register 32-39 angelegt wurden, werden somit die 128 8-Bit Worte zu ihren Eingangsstellungen zurückgeleitet, aber durch den Durchlauf durch den Inverter 58 invertiert.

Die Inhalte der acht Register 32-39 werden zu den Y-Elektroden wie folgt zugeleitet. An den Speicher 30 und alle achte Register 32 bis 39 werden Taktimpulse angelegt. Nach 128 Taktimpulsen enthält der Speicher 30 das erste Bit der 128 8-Bit Worte und diese ersten Bits (logische Einsen und Nullen) werden durch einen Abtastimpuls, der an den Speicher 30 angelegt ist, in den Multivibrator 31 eingegeben. Zu dieser Zeit enthält das erste Bitregister 32 nur die zweiten Bits der 8-Bit Worte, während das achte Bitregister 39 die ersten Bits enthält. Dieser Vorgang wird in gleicher Weise auch für die anderen Register 33-38 durchgeführt. Weitere 128 Taktimpulse werden angelegt, um die Inhalte des Registers abzuwerfen und das zweite Bit der 8-Bit Worte aus dem ersten Bitregister 32 sowohl in den Speicher 30 als auch das achte Register 39 einzutragen. Ein Abtastimpuls tastet die neue Information in den Multivibrator 31 und es werden weitere 128 Taktimpulse wie vorher angelegt. Dies wird wiederholt solange, bis alle 8-Bits an jede der Y-Elektroden 5 und dann das umgekehrt gerichtete an jede Y-Elektrode 5 angelegt sind. Da an beiden X- und Y-Elektroden Wellenformen unter Verwendung von synchronisierten Taktwellenformen angelegt sind, haben die an den Schnittpunkten auftretenden Null-Spannungsunterschiede identische Wellenformen und RMS-Spannungen, die grösser als der Schwellwert sind, an allen anderen Schnittpunkten, wodurch sie insgesamt die Ein-gangssignalwellenformen anzeigen. Wie vorstehend beschrieben, ist der Spannungspegel der logischen Eins so ausgewählt, dass Vrms > Vc ein Minimum ist und mit Vorteil Vrms —2 Vc wird, wobei Vc die Flüssigkristallschwellwertspan-nung ist.

Wie vorstehend beschrieben wird, wenn einmal 128 Abtastungen einer Eingangswellenform abgetastet wurden, die Anzeigeeinrichtung 1 fortfahren, die Information anzuzeigen, bis ein neuer Informationssatz in die Register 32-39 aus dem Pufferspeicher eingetastet ist.

Der Logikschaltkreis 49 kann verwendet werden, um den Beginn der Eintragung der Information in den Speicher 30 zu verändern, um eine horizontale Verschiebung auf ein Anzeigesignal zu bewirken, oder kann die Folge dieser Information verändern, um das angezeigte Signal zu strecken. Z.B. kann jedes zweite Bit aus dem ersten Bitregister 32 zweimal in den Speicher 30 eingetaktet werden, um eine 2X horizontale Erweiterung zu erzeugen.

Typisch verwendete Frequenzwerte sind: Leittakt 14 kHz - 1 MHz (30 kHz typisch), Speicher- und Zählertaktung aus Leittakt, Eingangssignalfrequenz 0-10 MHz, A/D-Wandler-takt 10 kHz-10 MHz (8-Bit Messfolge ~ 1 kHz-1 MHz) (20 jj,s für eine 8-Bit-Messfolge typisch sind), Puffertakt, A/D-Wandler oder Leittakt, CCD-Takt 5 kHz-50 MHz; A/D-Wandlertaktausgang.

Die mit Bezug auf Fig. 5 beschriebene Schaltung verwendet (um die frühere Terminologie zu verwenden) eine Wellen-form mit einer Periode T, die in L-Bits unterteilt ist, wobei 2N Wellenformen verwendet werden, L = 8 und N = 7 ist.

In der in Fig. 8 dargestellten Modifikation ist die Wellen-formperiode T in N-Bits unterteilt. Die Schaltung von Fig. 6 ist somit modifiziert in der Form, dass die Paritätsgeneratoren 56,68 aus der Schaltung herausgenommen sind und der Ausgang des achten Bit des 8-Bit Zählers 63 an den Eingang 4-Bit Zählers 71 angeschlossen ist. Der A/D-Wandler 48 wird also gegen einen 8-Bit A/D-Wandler 481 ausgetauscht. Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 1 weist 256 X- und Y-Elektro-den auf, mit der darausfolgenden Erhöhung auf 256-Bits in den verschiedenen Speichern. Die Funktion ist gleich der Anzeigeeinrichtung von Fig. 5.

Diese Anzeige mit 256 x 256 Elementen kann in eine Anzeige mit 128 x 128 Elementen geändert werden.

Die Schieberegister 32-39 können durch einen Random-speicher ersetzt werden. Ein Festspeicher kann als ein haltpermanenter Passivspeicher verwendet werden und die Anzeige, die für die Wellenformen verwendet wird, ist auf taube Personen abgestimmt.

Die Anzeigevorrichtung kann zusammen mit Computern, Korrelatoren, Spektralanalysatoren und als eine Radaranzeigeeinrichtung oder als eine Anzeige des künstlichen Horizontes verwendet werden.

Ein Nachteil bei Verwendung der binären Wellenformen, wie oben beschrieben, besteht darin, dass (V; — Vj)RMS um einen Betrag ändert, der zu unangenehmen Bildern im Hintergrund der Anzeigeeinrichtung führen kann, wenn z.B. eine verdrillte nematische Zellenanzeige unter einem Winkel betrachtet, der beträchtlich von dem normalen zur Anzeigevorrichtung abweicht. Der Grund für diese Bilder ist, dass gerade oberhalb des Wertes des elektrischen Feldes, welches die Überführung der Zelle beim Einfall in der Normalen sättigt, die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle von der

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20

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40

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50

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60

65

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Spannung abhängig ist. Die Überführungsveränderungen sind ersichtlich, wenn die Zelle unter einem Winkel bezüglich der normalen betrachtet wird.

Um diesen Effekt zu vermeiden, können pseudozufällige Binärzahlenwellenformen verwendet werden. Diese haben die Eigenschaften, dass (Vj - Vj)RMS = konstant (wenn i ¥= j) ist.

Für eine aus 126 x 128 Elementen bestehende Anzeigeeinrichtung werden somit 126 unterschiedliche pseudozufällige Wellenformen kontinuierlich an die X-Elektroden angelegt, während entsprechende Wellenformen ausser den 126 unterschiedlichen Wellenformen an Y-Elektroden angelegt werden.

Die pseudozufälligen Wellenformen können wie folgt erzeugt werden. Bei einem 3-Bit Register mit Modulo-Zwei-Rückführung aus seinem ersten und dritten Ausgang (d.h. sein erster und dritter Ausgang sind an ein Exklusiv-ODER-Gatter angeschlossen, dessen Ausgang an das Schieberegister zurückgeführt ist) zeigen die Stufen des Registers, wenn es von einem Inhalt 001 ausgehend getaktet wird, die folgenden Zustände.

Tabelle 2

15

dann dazu verwendet werden, die genaue pseudozufällige Wellenform, die an die sukzessiven Kolonnenelektroden der Anzeigeeinrichtung anzulegen sind, zu bestimmen. Daraus ergibt sich ein Aus-Element (Spannungsdifferenz Null) in jeder Kolonne und sechs Ein-Elemente mit einer Wechsel-spannungsdifferenz von V 4//7 RMS. Dieses Verfahren kann auf ein N-Bit Schieberegister mit Modulo-Zwei-Rückführung von Bit 1 und Bit N erweitert werden. Wenn dies kaskaden-förmig in ein zweites Register mit 2N - (N + 1)-Ausgängen eingegeben wird, werden in allen 2N - 1-Ausgänge erhalten, von denen jeder eine unterschiedliche pseudozufällige Wellenform abgeben, welche über 2<N_ ■' - 1 Bits andauert, bevor sie sich selbst wiederholt und die 2(N-1)-1 O-Bits und 2(N-')

1-Bits hat.

Die Spannungsdifferenz zwischen irgendwelchen zwei derartigen Wellenformen ist immer eine Wechselspannung und beträgt:

20

CVi " Vj)RHS

wobei

Taktimpulszahl

Bit 1

Bit 2

Bit 3

0

1

0 ■

0

2

1

0

3

1

4

0

1

5

1

0

1

6

0

1

0

(7)

0

1

25

(vi " Vrms"* 1

J2

wie N

OO

Die durch die Bit 1 und 3 gebildete Bitzahl springt willkürlich innerhalb ihres möglichen Bereiches, bis am Taktimpuls 7 die Sequenz mit der Wiederholung beginnt. Der Bit 1 Ausgang besteht aus einer willkürlichen Folge von « 1 » und «0»-Zuständen bis es sich selber am Taktimpuls 7 startet.

Dies ist bei Mathematikern als eine M-Folge (M für Maximum) bekannt. Falls das Bit 3 in ein weiteres 4-Bit Schieberegister eingegeben wird, welches synchron mit dem ersten / Register getaktet wird, dann werden 7 Ausgänge als Ganzes erhalten. Daraus ergeben sich folgende binäre Wellenformen:

Tabelle 3

Registerausgangs-Zahl

Taktpulsnummer 0 1 2 3 4 5 6 7

8 9

1

0

I

1

0

1

0

1

1...

2

0

1

0

1

0

1...

3

1

0

1

0

1

0

0...

4

0

1

0

1

0

1

0...

5

1

0

1

0

1

0

1...

6

1

0

1

0

1

0...

7

1

0

1

0

1

1...

Man beachte, dass jeder Ausgang durch einen Taktimpuls vom vorhergehenden Ausgang verzögert wird, und dass die Spannungsdifferenz (0 — 0 = OVolt; 1—0 = — V; 1 —1 = 0 Volt) zwischen allen zwei Ausgängen eine resultierende Wechselspannung über alle sieben Bit ist und einen RMS-Wert von V 4/j/7 hat. Um eine oszilloskopische Anzeige mit sieben Zeilen auszuführen, können die Zeilen 1 bis 7 an die Ausgänge 1 bis 7 des Verbundschieberegisters angeschlossen werden. Sukzessive digitalisierte Signalabtastungen können

Die Fig. 9 zeigt ein 7-Bit Schieberegister 90 dessen erster und siebenter Ausgang an ein Exklusiv-ODER-Gatter ange-30 schlössen ist, dessen Ausgang an den Eingang des 7-Bit Registers angeschlossen ist. Der Ausgang vom 7-Bit Register ist an ein 120-Bit Schieberegister 91 angeschlossen. Es sind somit total 127 Ausgänge vorhanden. Der Einsatz des erzeugten pseudo zufälligen Kodes ist abhängig vom Anfangssatz von 35 Nullen und Einsen im 7-Bit Register. Somit kann irgendeiner von 2N - 1 Eingangspunkten durch korrekte Anfangsladung des 7-Bit Registers eingestellt werden.

Bei einem praktischen Beispiel einer Anzeigeeinrichtung mit 126 Zeilenelektroden können somit das 7-Bit und das 40 127-Bit Schieberegister nach Fig.9 verwendet werden und die Ausgänge 1 bis 126 können an die entsprechende Zeilenelektrode angeschlossen werden. Der Ausgang 127 bleibt als Ersatzausgang frei, um die Spur falls notwendig aus der Anzeige zu entfernen, und die zu den Signalabtastungen 45 zugehörigen Wellenformen können an die Kolonnen angelegt werden. In diesem Fall ist (V; - Vj)RMs = V/64/127 = 0,71V.

Sind Wellenformen zum Anlegen an die Zeilenelektroden vorhanden, so bleibt das Problem einer anzuzeigenden Wellenform mit den zufälligen Wellenformen in Verbindung zu 50 bringen. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 waren die Binärkode oder Wellenformen, die an die Reihen angelegt sind, sukzessive binäre Ziffern. Eine anzuzeigende Wellenform wurde abgetastet und der Amplitude jeder Abtastung wurde eine entsprechende Binärziffer zugeordnet. Dies bewirkt, 55 wenn es eine Spaltenelektrode angelegt wird, eine Null-Span-nung an der Matrixanzeige an einem Punkt, dessen Position in der Spalte den Amplitudenwert der Abtastung darstellt.

Bei pseudo zufälligen Wellenformen ist die Binärzahl am Beginn jedes Kodes willkürlich. Z.B. die Prüfung der Regi-60 sterstufen für die ersten drei Taktimpulse (Tabelle 3) zeigt die Ausgänge 001, 010 bis 111 aber nicht in aufeinanderfolgenden Stufen. Es ist möglich, die Registerstufen zu verbinden, so dass sukzessive Zeilen in einer Anzeige sukzessive binäre Anfangskode haben, die Amplitudenabtastungen einer anzu-65 zeigenden Wellenform können direkt als binäre Ziffer verwendet werden, um den Generator für den pseudo zufälligen Kode für die Abgabe von Spaltenwellenformen vorzubereiten.

9

642 763

Eine attraktivere Alternative, wenn man die grosse Anzahl von willkürlichen Schnittpunkten, welche das Vorhergehende mit sich bringt, zwischen den Zeilenschieberegistern und den Zeilenelektroden in Betracht zieht, bildet die Umwandlung der Signalabtastungen (z.B. die binären Ausgänge des A/D-Wandlers in Fig. 6) in zweckmässige pseudo zufällige Binärzahlen, um die genauen Spaltenwellenformen zu starten. Dies kann durch Verwendung eines Festspeichers erreicht werden, der durch die Signalabtastung adressiert und vorprogrammiert ist, um die zweckmässige Binärzahl, die jeder Adresse entspricht, abzugeben. Diese Zahl wird dann in das entsprechende Spaltenschieberegister eingetastet und dazu verwendet, die Spaltenwellenform am korrekten Punkt zu starten. Die Zahl binär «0» kann nun ohne weiteres durch Programmierung der Adresse 0 am Festspeicher erhalten werden, um die gleiche Zahl auszugeben, falls dies dazu verwendet wird, die unverwendete Wellenform zu starten, welche es erlaubt, die Spur aus der Anzeige zu entfernen. Dieses Verfahren ist das, was nachfolgend in bezug auf Fig. 10 beschrieben wird.

Fig. 10 zeigt eine 126 x 128 Anzeige und eine Schaltung zum Anlegen binärer pseudo zufälliger Kodes an die Reihen und Kolonnen. Die Schaltung kann mit digitalisierten Informationen aus dem A/D-Wandler 48 oder aus einem Tran-sientrekorder, an den selbst ein anzuzeigendes Wellenformsi-gnal anliegt, gespeist werden. Ein solcher Rekorder kann ein Standardtyp sein, z.B. Datalab DL 905 von den Data Laboratories Ltd., Mitcham, Surrey, welcher die Funktionen Eingangsverstärkersteuerung, Kopplung und Y-Verschiebung, Analog-Digital-Umwandlung, Zeitbasistakterzeugung, Schalt-und Auslöseschaltkreise und einen Digitalspeicher hat.

Wie gezeigt, weist die Matrixanzeigeeinrichtung, die wie in den Fig. 3,4 dargestellt konstruiert ist, 126 Zeilenelektroden Ro, Ri... Ri25 und 128 Spaltenelektroden Co, Ci ... C127 auf.

Die Schaltung zum Erzeugen der Zeilenwellenformen weist ein 128-Bit Serie-Parallel-Schiebe- und Speicherregister 100 mit Ausgängen Qo, Qi... Q125, die an die entsprechenden Zeilen Ro, Ri... R125 angeschlossen sind, auf. Die Ausgänge Q126, Q127 werden nicht verwendet. Die Taktimpulse werden an den Takteingang 101 Z angelegt. Ein Abtasteingang ist hoch, z.B. auf Z, so dass der Speicherinhalt in die Reihen Ro bis R125 einläuft. Der Eingang zum X-Register 100 kommt von einem 8-Bit Register 102 mit einem seriellen Eingang 103 und parallelen Ausgängen Qo, Qi... Q7. Der Ausgang Q7 ist an den Eingang 104 des X-Registers 100 angeschlossen, während die Ausgänge Qo, Qö zusammen über ein Exklusiv-ODER-Gatter, das durch einen Inverter 105, einen 2:1 Multiplexer 106 und ein durch den Multiplexer 107 gebildetes ODER-Gatter gebildet ist, an den Serieeingang 103 des 8-Bit Registers angeschlossen. Die Taktimpulse sind an einen Takteingang X anlegbar. Ein erster Flip-Flop 108 hat Eingänge C, R und Ausgänge Q, Q. Der Ausgang Q verbindet eine Rückstellklemme 110 des 8-Bit Registers 102 und einen Monogenerator 111 mit einem Leittakt 109. Der Monogenerator ist über einen 2:1 Multiplexer 112 an die Rückstellklemme 113 eines 8-Bit Binärzählers 114 angeschlossen, der parallele Ausgänge Qo bis Q7 aufweist. Ein zweiter Flip-Flop 115 weist Eingänge C, R und einen Ausgang Q auf, der einen Ladeimpuls abgibt. Der Eingang C ist an den Q-Eingang des Flip-Flop 108 angeschlossen und der Eingang R ist mit dem Ausgang Q7 des 8-Bit Zählers 114 und an ein durch einen 2:1 Multiplexer 138 gebildetes ODER-Gatter angeschlossen. Die Taktimpulse cp sind ebenfalls an diesen Multiplexer 138 anlegbar.

Die Schaltung zur Erzeugung von Spaltenwellenformen enthält einen 256 x 8 Bit Festspeicher 116 mit acht Eingängen Ao, Ai... A7 und acht Ausgängen Qo, Qi... Q7 und eine Taktklemme 117. Der Eingang Ai und der Ausgang Q7 werden nicht verwendet. Die verbleibenden Eingänge sind so angeschlossen, dass das weniger wichtige Bit des 8-Bit Ausgangs des Transientrekorderausgangs unangeschlossen bleibt. Jeder Festspeicherausgang Qo, Qi... Qs ist entsprechend über 2:1 Multiplexer 118-124 an 128-Bit Serie/Serie-Schieberegister 125-131 angeschlossen. Das Register 125 ist ein Y-Schiebe- und Speicherregister mit 128 parallelen Ausgängen Qo, Qi... Q127, die mit den entsprechenden Zeilenelektroden Co, Ci... Cj27 verbunden sind. Jedes Register 125-131 ist von vorn nach hinten durch die Multiplexer 118-124 angeschlossen. Auch ist der Ausgang des Registers 125 mit dem Ausgang des siebten Bit Registers 131 über ein Exklusiv-ODER-Gatter, das durch einen Inverter 132, einen 2:1 Multiplexer 133 und ein durch den Multiplexer 118 gebildetes ODER-Gatter gebildet ist, an den Y-Registereingang angeschlossen.

Da die Anzeigeeinrichtung unterschiedliche Betriebsspannungen aus dem Rest der Schaltung benötigt, werden Pegelwechselschaltkreise 134-137 vorgesehen, um die genaue Betriebsspannung zu erzeugen.

Die 2:1 Multiplexer haben folgende Logik: liegen 0 Volt am Eingang C an, so erscheint am Ausgang Q eine 0, liegt eine geeignete Spannung am Eingang C an, so erscheint am Ausgang Q eine 1.

Im Betrieb werden die an die Zeilenelektroden der Anzeigeeinrichtung anlegbaren Wellenformen wie folgt erzeugt.

Ein Impuls wird an den Eingang C des Flip-Flop 108 angelegt und bewirkt, dass dessen Ausgang Q einen logischen Zustand 1 annimmt. Dadurch wird ein Rückstellimpuls an den Zähler 114 und das 8-Bit Register 102 angelegt, dies stoppt den Leitkode und schaltet den Monogenerator 111, so dass dieser einen Impuls abgibt, der grösser als die Leittaktperiode xc, aber kleiner als sechsmal xc ist. Nach einem Zeitraum (der durch den Transientrekorder bestimmt ist wird, z.B. ~ 1 us) wird ein Impuls an den Eingang R des ersten Flip-Flop 108 angelegt, welcher bewirkt, dass ein Ausgang Q eine Eins annimmt, wenn sein Ausgang Q eine Null annimmt. Der Ausgang Q bewirkt, dass der Ausgang des zweiten Flip-Flop 115 eine Eins annimmt und somit bewirkt, dass ein Ladeimpuls an alle Punkte, die mit Lade bezeichnet sind, angelegt wird. Wenn Q von 108 Null wird, wird der Leittakt 109 wieder gestartet und der Rückstellimpuls vom Zähler 114 und vom 8-Bit Schieberegister 102 abgenommen.

Die Taktimpulse liegen ebenfalls am 8-Bit Register 102 und am Y-Register 100 an. Auf den ersten Taktimpuls hin legt des Monogenerators Ausgangsimpuls über ein durch einen Multiplexer 107 gebildetes ODER-Gatter eine logische Eins an den Eingang 103 des 8-Bit Registers 102 an. Aufeinanderfolgende Taktimpulse verschieben diese logische Eins bis zu Q7. Während logische Einsen ebenfalls an den Eingängen 103 vom Monogeneratorimpuls eingetaktet werden, bis es auf Null abfällt. Danach wird dies von den Exklusiv-ODER-Gat-tern 105, 106 übernommen. Diese Exklusiv-ODER-Gatter 105,106 geben eine logische Eins ab, bis die anfangs einge-taktete logische Eins Q7 erreicht. Wenn die Exklusiv-ODER-Gatter 105,106 eine logische Null an den Eingang 103 abgeben. Das 8-Bit Register 102 fährt deshalb fort, wegen der Exklusiv-ODER-Rückführung den Rest einer verbleibendëîi 127-Bit pseudo zufälligen Folge zu erzeugen. Wenn die anfangs logische Eins durch das 8-Bit Register 102 geschoben wird, wird unterdessen sein Q7 Ausgang, der anfangs Null ist (da das Register 102 auf Null zurückgestellt war) durch das X-Register 100 getaktet. Daraus ergibt sich, dass die pseudo zufälligen Kodes, die durch das 8-Bit Register 102 erzeugt wurden, in das X-Register gelangen und als 126 unterschiedliche Kodes an den Ausgängen Qo bis Q125 des X-Registers 100 erscheinen. Nach den 128 Taktimpulsen aus dem Leittaktgeber 109 gibt der 8-Bit Zähler 114 an seinem Ausgang Q7 einen Impuls an den zweiten Flip-Flop 115 ab, wodurch das Ladesignal Null wird. Danach liegen über den Multiplexer 138, z.B.

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20

25

30

35

40

45

50

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60

65

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10

bei einer Frequenz f' = l/128igste, Taktimpulse aus dem Ausgang Q7 des Zählers 114 an dem 8-Bit Register 102 und dem X-Register 100 an, und zwar mit der Leittaktfrequenz f. Die pseudo zufälligen Kodes liegen solange an jeder Zeilenelektrode Ro bis R125 an, bis der Flip-Flop 108 an seinem Ein- 5 gang C einen Impuls empfängt, wenn sich der oben genannte Vorgang selbst wiederholt.

Solange die pseudo zufälligen Kodes, wie vorstehend beschrieben, erzeugt und angelegt werden, werden pseudo zufällige Kodes wie folgt erzeugt und an die Spaltenelektro- 10 den angelegt.

Einzelheiten einer abgetasteten anzuzeigenden Wellenform werden als eine Folge von 7-Bit Binärworten, die die Amplitudenwerte jedes aufeinanderfolgenden Abtastwertes darstellen, an den Festspeicher 116 angelegt. Diese Worte 15 werden angelegt, wenn der zweite Flip-Flop 115 einen Ladeimpuls an den Festspeicher 116 und an jeden Multiplexer 118 bis 124 abgibt. Jedes Wort wird durch einen Taktimpuls des Leittaktgebers 109 über die Digitalwort-Befehlsklemme in den Transientrekorder angelesen. Der Festspei- 20 cher 116 gibt ein bestimmtes 7-Bit Wort für jeden Wert, der an seinem Eingang angelegten Bit-Ziffer ab. Die Beziehung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Festspeichers wird später und ist in Tabelle 4 beschrieben. Die Ausgänge Qo-Qe werden in die Register 125-131 verschoben, bis 128 25 Worte vom Transient-Rekorder in 128 7-Bit Binärkode umgewandelt werden und insgesamt in den Registern 125-131 gehalten. Der Ladeimpuls des zweiten Flip-Flop 111 fällt dann auf Null und es werden keine weiteren Informationen in die Register 125-131 eingelesen. Diese 128 7-Bit Binärkode 30 bilden jeweils den Startpunkt der pseudo zufälligen Kode. Das erste Bit in jedem Register 125-131 (ein Total von 7-Bits) ist ähnlich den 7-Bits, welche den in Fig. 9 dargestellten Generator für den pseudo zufälligen Kode startet. Jeder 7-Bit Kode ist der Einsatzpunkt für die Erzeugung eines Kodes, 35 welcher, wenn er an seiner zugeteilten Y-Elektrode anliegt,

eine Kode-Koinzidenz an seiner Reihe bewirkt, deren Stellung den Amplitudenwert einer Abtastung der Signalwellenform darstellt.

Wenn der Ladeimpuls auf Null abfällt, weist jeder Multi- 40 plexer 118-124 an seinem Q-Ausgang eine 0 auf, wodurch die Schieberegister 125-131 von vorn nach hinten miteinander verbunden werden. Wenn die Impulse CS und CP des Leittaktgebers an die Schieberegister 125-131 anliegen, wird somit die Information im Y-Schieberegister 125 in das zweite 45 Bit Register 126, die Information im zweiten Bit Register 126 wird in das dritte Bit Register usw. übertragen. Der Ausgang Qo aus dem Y-Register 125 wird mit dem Ausgang Qó aus dem siebten Bit Register 131 in den Exklusiv-ODER-Gattern 132, 133 im Eingang des Y-Registers 125 kombiniert. so

Nach 128 Leitimpulsen aus dem Leittaktgeber 109 wird der Inhalt des Y-Registers 125 durch Anlegen eines Abtastimpulses Z in die Spaltenelektroden der Anzeigeeinrichtung 1 eingetaktet. Der Gesamteffekt der sieben Register 125-131, die mit der Leittaktfrequenz f getaktet werden und des Regi- 55 stérs 125, das bei einer Frequenz f abgetastet wird, ist gleich jenen der 128 7-Bit Register in Fig. 9, bei denen der Ausgang jedes Registers an die Spaltenelektrode angeschlossen ist.

Dies ist ein pseudo zufälliger Kode, der an jeder Y-Spaltenelektrode bei der gleichen Frequenz, wie jener der an der X- 60 Zeilenelektrode erzeugte ist.

Eine Signalwellenform wird somit an der Anzeigeeinrichtung 1 durch die Koinzidenz und pseudo zufälligen Kode an unterschiedlichen X, Y-Schnittpunkten, die eine Spannung Null an diesen Schnittpunkten ergeben, wobei die anderen 65 Schnittpunkte 0,71 Volt haben, angezeigt. Die Wellenform wird weiter angezeigt, bis eine neue Signalwellenform anzuzeigen ist und zwar, wenn ein Signal am C-Eingang des ersten

Flip-Flop 108 anliegt und die Füllsequenz der verschiedenen Register sowie die Erzeugung der verschiedenen pseudo zufälligen Kode wiederholt worden ist. Die Speicherung einer neuen Wellenform wird durch einen Abfall am Eingang 141 des Monogenerators 140 eingeleitet. Nach derzeitkonstanten (x = 0,05 bis 0,5 s) des Monogenerators 140, währenddem der Ausgang 142 hoch ist, fällt der Ausgang 142 des Monogenerators ab. Dieser Abfall löst den Schaltkreis des Transientrekor-ders wieder aus, so dass er auf den nächsten geeigneten Punkt am Eingangssignal geschaltet wird und die Ladefolge wieder beginnt.

Der Festspeicher 116 ist so programmiert, dass sein Ausgang einen Punkt zur Erzeugung eines pseudo zufälligen Kodes bestimmt, der auf den Eingangsamplitudenabtastwert und die Wellenform an den X-Elektroden bezogen ist. Die minimalen Abtastwerte können mit der Zeile Ro angezeigt werden und der Festspeicherausgang gibt für einen derartigen minimalen Eingang den Start für eine pseudo zufällige Wellenform frei, die identisch zu der ist, die vom Ausgang Qo des X-Registers 125 an die Zeile Ro abgegeben wird.

Das Festspeicherprogramm, das mit der Schaltung von Fig. 10 verwendet werden kann, mit einem pseudo zufälligen Kode beginnend bei 10 00 00 00 im 8-Bit Register 102 ist in Tabelle 4 dargestellt.

Tabelle 4 Festspeicherprogramm

Adresse Speicherausgang Adresse Speicherausgang im im

Speicher Speicher

0

1

0

24

1

0

1

0

1

0

1

25

0

1

0

1

0

2

0

1

0

26

1

0

1

0

3

0

1

0

27

0

1

0

1

4

0

1

0

28

0

1

0

1

5

0

1

0

29

1

0

1

6

0

1

T)

0

30

1

0

1

0

7

1

0

31

0

1

0

1

8

0

1

32

0

1

0

1

0

1

33

1

0

1

10

0

1

34

1

0

1

0

11

0

1

35

1

•0

1

0

1

12

0

1

36

0

1

0

1

0

13

0

1

37

1

0

1

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642 763

Adresse Speicherausgang im

Speicher

Adresse Speicherausgang im

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0

1

0

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0

G

6 Blatt Zeichnungen

Claims

642 763

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Anzeigen von Wellenformen mit einer elektrooptischen Einrichtung (1) mit Adressierungselektroden (Y, Y), die in einer Matrix von m-n Elementen an den Schnittpunkten von senkrecht aufeinander stehenden Reihen angeordnet sind, mit Adressierungsschaltkreisen, um sequentielle Spannungen an die zwei Sätze der sich senkrechtschneidenden Elektrodenreihen anzulegen, um an ausgewählten Elementen an den Schnittpunkten einen Anzeigeeffekt zu erzielen, gekennzeichnet durch einen ersten Kodegenerator (63,68,74; 102,105,106) zur Erzeugung von m unterschiedlich kodierten Wellenformen und zum gleichzeitigen Anlegen je einer Wellenform an jede Elektrode im ersten Satz von Elektrodenreihen, durch eine Abtasteinrichtung (62,48), um eine Reihe diskreter Amplitudenwerte einer anzuzeigenden Wellenform zu erzeugen, durch einen zweiten Kodegenerator (32-39, 125-131) zur Erzeugung und Speicherung einer von m unterschiedlichen Referenzwellenformen, wobei die erzeugten Referenzwellenformen den Wert jeder Amplitudenabtastung bezüglich der Referenzwellenformreihenfolge, die am ersten Satz von Elektrodenreihen angelegt ist, darstellen, und zum simultanen Anlegen (30,125) derartig selektiv erzeugter Wellenformen an eine Mehrzahl von Elektroden des zweiten Elektrodensatzes, wobei eine Wechselspannung mit einem Effektivwert grösser als der Anzeigeschwellenwert über den nicht ausgewählten Schnittpunkten der Einrichtung (1) aufrechterhalten wird und an den ausgewählten Schnittpunkten der Einrichtung (1) unterhalb der Schwellwertspannung aufrechterhalten wird, um das Wellenformsignal anzuzeigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit streifenförmig ausgebildeten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass die elek-trooptische Einrichtung (1) eine Flüssigkristallanzeigezelle ist, die eine Schicht (7) aus einem Flüssigkristallmaterial aufweist, das zwischen zwei Substraten (2,3), die die Streifenelektroden (4, 5) tragen, angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem nematischen Flüssigkristallmaterial besteht, das die Ebene von linear polarisiertem Licht selektiv dreht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem cholesterinischen Flüssigkristallmaterial besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor (10) hinter der Zelle (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) mit einer Schicht (11) aus lumines-zentem Material versehen ist, das zwischen zwei dielektrischen Substraten (12,13), die unterschiedliche Streifenelektroden (14,15) tragen, angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kodegenerator (63) zur Erzeugung einer binärkodierten Wellenform mit einer Periode T, unterteilt in N Bit, wobei m = 2N ist, ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kodegenerator (63) zur Erzeugung einer binärkodierten Wellenform mit einer Periode T, unterteilt in L Bit, wobei m = 2N und L eine ganze Zahl grösser als N ist, ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung des ersten Kodegenerators als Binärzähler (63).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung des ersten Kodegenerators als Paritätsgenerator (63).
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Kodegenerator (102,105,106; 32-39; 116,125 bis 131) zur Erzeugung von m unterschiedlichen Referenzimpulsanzeigen aus pseudozufälligen Binärzahlen ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kodegenerator ein N-stufiges Schieberegister (102) und eine Modulo-zwei Rückführeinrichtung (105, 106) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schiebe- und Speicherregister (75,100), um die Referenzwellenformen an den ersten Satz von Elektrodenreihen anzulegen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen A/D-Wandler (48), um die digitalen Amplitudenwerte eines anzuzeigenden Signals an den zweiten Kodegenerator anzulegen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (62) zur Abtastung einer anzuzeigenden Wellenform mit einer ersten Frequenz und zum Einlesen der Abtastwerte in den A/D-Wandler (48) mit einer zweiten und niedrigeren Frequenz ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine ladungsgekoppelte Abtasteinrichtung (62), um eine anzuzeigende Wellenform abzutasten und eine Reihe von diskreten Amplitudenwerten zu erzeugen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Pufferspeicher (49-57) zur Speicherung der Amplitudenab-tastwerte.
18. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen A/D-Wandler (48) zur Erzeugung von Wellenformen, die an den zweiten Satz von Elektrodenreihen (Y) angelegt sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen programmierten Speicher (116), Schieberegister (125 bis 131) und eine Modulo-zwei Rückführeinrichtung (132,133) zur Erzeugung von Wellenformen, die an den zweiten Satz von Elektrodenreihen (Y, C) angelegt sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schiebe- und Speicherregister (30, 125), um Wellenformen an den zweiten Satz von Elektrodenreihen (Y, C) anzulegen.