DE102017008807A1

DE102017008807A1 - Display-Schaltung zum selektiven Sampling

Info

Publication number: DE102017008807A1
Application number: DE102017008807.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Eine Schaltung auf einer Display-Schaltung generiert an dessen Ausgängen in Reihe zeitlich nacheinander folgende und separierte Signale zur zeilenweise Ansteuerung von Sample & Hold Schaltelementen. Solche nacheinander folgenden Ausgangssignale werden über die Weitergabe an folgende FFs und das zurücksetzen vorhergehender FFs generiert. Zeitliche Überschneidungen werden durch das Setzen weiterer FFs durch ein vorhergehendes Ausgangssignal und durch das Rücksetzen durch ein folgendes Ausgangsignal separiert, oder durch das Abgreifen der Ausgangssignale an jedem zweiten, folgenden FFs. Solche Schaltungen sind auf der Display-Schaltung zur Ansteuerung der Pixel angebracht und sind parallel zu den Signal-Leitungen des Displays angeordnet, so dass keine zusätzlichen Ränder für solche Signal- oder Steuerleitungen mehr nötig sind.

Description

Technisches Gebiet
Displays, Display Schaltungen
Stand der Technik
Zur Ansteuerung von Pixeln in einem LED/LCD-Display dienen Leitungen, die von unten nach oben verlaufen, als auch Leitungen, die von links nach rechts verlaufen.
Leitungen, die von links nach rechts verlaufen, sind die Steuerleitungen, und steuern getaktet nacheinander eine Zeile des Displays nach der anderen an. Leitungen, die von unten nach oben verlaufen, sind die Signalleitungen und legen jeweils das Signal an eine LED einer selektierten Zeile.
Es werden also an die Signalleitungen nacheinander dieses Signal angelegt, die für eine Zeile vorgesehen sind, während die Steuerleitung die korrespondierende Zeile selektiert.
Nachdem an den Signalleitungen die Signale für eine Leitung anlegen, wird die korrespondierende Zeile selektiert und durch einen Steuerimpuls das Signal für den entsprechenden Pixel „gesamplet“. Fortführend wird die nächste Zeile selektiert und für diese Zeile Signale angelegt, und wiederum die Signale für diese Zeile „gesamplet“.
Durch dieses Verfahren der Anordnung von Leitungen von unten nach oben und von links nach rechts werden bei hochauflösenden Displays Leitungen eingespart, da nicht jeder Pixel einzeln angesteuert werden muss.
Nachteilhaft ist, dass es hierfür an allen Seiten des Displays ein Rand vorhanden sein muss, an denen Steuer- und Signalleitungen verlaufen.
Technische Lösung
Es soll eine Lösung gefunden werden, dass bei einem Display nur noch zwei Ränder und hiesige Leitungen zur Ansteuerung der Pixel benötigt werden.
Weiterhin werden Steuerleitungen zum Ansteuern einer gesamten Zeile verwendet, als auch entsprechende Signalleitungen, die in einer entsprechenden Zeile Signale setzen.
Es sollen Steuer- und Signalleitungen parallel verlaufen. Um hierzu eine Funktion der Zeilen-Selektierung zu realisieren, werden getaktete FFs auf der Displayschaltung in Reihe verwendet, die ein einzelnes, kurzzeitiges Signal verzögert an das nächste weitergeben. Ein jeder Ausgang eines FF wird zur Selektierung einer Zeile verwendet.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden einfache JK-FFs in Reihe angewandt, wobei ein kurzzeitiges Startsignal ein erstes FF mit positivem Taktsignal setzt. Durch den Takt verzögert sich ein positives Ausgangssignal bei einem nächsten FF mit einem negativen Takteingang.
Ein Ausgangssignal eine ersten JK-FF wird an ein zweites JK-FF weitergeleitet, wobei nun das letzte Ausgangssignal und ein negatives Taktsignal das zweite FF setzt. Somit stellt sich je nach Takt eine Verzögerung zum Setzen des nächsten FFs ein. Diese Reihe wird fortgesetzt.
Um ein kurzeitiges Signal zur Selektierung einer Zeile zu generieren, muss ein vorheriges FF zurückgesetzt werden.
Eine negative Eingangslogik des K-Eingang beim ersten FF wird mit dem Taktsignal angesteuert. Bei einem positiven Taktsignal wird das Signal übernommen und das FF gesetzt und an das nächste FF übergeben. Bei einem negativen Taktsignal wird das erste FF durch das negative Taktsignal zurückgesetzt. Allerdings soll ebenfalls ein negatives Taktsignal das nächste FF mit dem Ausgangssignal bei gleicher negativer Taktflanke setzen und das Signal an das nächste FF weitergeben. Hierbei gibt es eine Signalüberschneidung, das Ausgangssignal des vorherigen FFs wird mit gleicher Taktflanke zurückgesetzt, wie dieses Signal das folgende FF setzen soll. Diese Logik funktioniert zeitbedingt nicht.
Daher wird zum Zurücksetzen eine negative Eingangslogik des K-Eingangs, welches durch dieselbe Eingangsleitung am J-Eingang angesteuert wird, realisiert. Ein zurücksetzen des FFs kann nach der fallenden Flanke des positiven Signals, welches an den J- und den K-Eingang geschaltet wird, stattfinden.
Durch die Weitergabe des Signals an FFs in Reihe wird dieses Signal genutzt, um bei positiver Ausrichtung das nächste FF zu setzen, und bei negativer Ausrichtung das vorherige FF zurückzusetzen. Mit positiven Takt wird hierbei das erste FF gesetzt, mit negativem Takt übernimmt das zweite FF das Signal nach dem ersten FF. Wiederum bei dem nächsten positiven Takt ist das Signal am ersten FF negativ und das FF wird durch das Signal am negierten K-Eingang zurückgesetzt, als auch wird mit diesem Takt das dritte FF durch den Ausgang des zweiten gesetzt.
Hieraus entsteht aber ein Signal zur Weitergabe, wobei sich ein erstes Signal mit dem Signal nach einem zweiten FF zeitlich überschneiden. So ist noch kein eindeutiges Selektieren zum Sampling einer Zeile des Displays möglich.
Allerdings sind diese Signale zwar überschneidend, aber zeitlich versetzt. Somit können immer zwei benachbarte FF-Ausgänge mit zwei zeitlich versetzten Ausgangssignalen weitere FFs_t zur Einstellung von zeitlich separaten Signalen genutzt werden.
Das Ausgangssignals eines ersten FFs steuert den J-Eingang eines FFs_t, das zweite Ausgangssignal eines zweiten FFs steuert den K-Eingang dieses FFs_t. Das Ausgangssignals des zweiten FFs steuert den J-Eingang eines FFs_t_2, das dritte Ausgangssignal eines dritten FFs steuert den K-Eingang dieses FFs_t_2, usw.
Um zu vermeiden, dass an den J- und K-Eingängen der FFs_t bei sich überschneidenden Signalen beiderseits eine logischen 1 anliegt, werden diese zeitlich getrennten Signale mit verschiedenen logischen Null- und Eins-Verläufen an UND Gatter vor den J- und K-Eingängen geschaltet, um die FFs_t eindeutig und getrennt zu setzen und rückzusetzen.
Somit entstehen an den Ausgängen solcher FFs_t gekürzte und zeitlich getrennte Einzelsignale, die Zeile für Zeile nacheinander zur Selektion einer Zeile und hiesiges Sampling vorliegen.
Ausgangssignale, die an den FFs_t nacheinander und zeitlich versetzt anliegen, werden zum Sampling einzelner Zeilen eines Displays verwendet.
Skizze_1.1 zu Ausführungsbeispiel 1 stellt den Ausschnitt einer Display-Schaltung dar, nämlich den Bereich zur Ansteuerung des Sampling-Signals und der zeilenweisen Ansteuerung und verzögerten Weitergabe durch FFs.
Skizze_1.2 stellt einen Signallaufplan zur Schaltung nach Ausführungsbeispiel 1 dar.
Nach Skizzen 1.1 und 1.2 setzt ein kurzzeitiges Signal (a) mit positivem Taktsignal ein JK-FF (1). Mit folgendem negativen Taktsignal setzt das Ausgangssignal (b) von JK-FF (1) das JK-FF (2). Mit folgendem positiven Taktsignal setzt ein negatives Signal (a) das JK-FF (1) zurück.
Das positive Ausgangssignal (c) von JK-FF (2) setzt mit positivem Taktsignal das JK-FF (3). Mit folgendem negativen Taktsignal setzt ein negatives Signal (c) das JK-FF (2) zurück.
Das positive Ausgangssignal (d) von JK-FF (3) setzt mit negativem Taktsignal das JK-FF (4). Mit folgendem positiven Taktsignal setzt ein negatives Signal (d) das JK-FF (3) zurück.
Das positive Ausgangssignal (b) an JK-FF (1) setzt ein FF_t (5), das positive Ausgangssignal (c) an JK-FF (2) setzt das FF_t (5) zurück. Das positive Ausgangssignal (c) an JK-FF (2) setzt das FF_t_2 (6), das positive Ausgangssignal (d) an JK-FF (3) setzt das FF_t_2 (6) zurück.
Um dabei zu vermeiden, dass an J- und K-Eingängen an FFs (5) und (6) bei überschnitten Signalen (b) und (c) bzw. (c) und (d) beiderseits eine logische 1 anliegt, werden vor den J-Eingängen jeweils ein UND-Gatter (7) mit einem NICHT-negierten Eingang und einem negierten Eingang geschaltet. Ein vorhergehendes Ausgangssignal (b) schaltet den NICHT-negierten Eingang, ein nachfolgendes Signal (c) schaltet den negierten Eingang. An jeweiligen K-Eingängen dient ein UND-Gatter (8), an das ebenfalls ein vorhergehendes Signal und ein nachfolgendes Signal geschalten wird. Somit werden J- und K-Eingänge der FFs (5), (6), usw. separiert angesteuert.
Ein FF (5) oder (6) oder weitere stellen zeitlich getrennte Signale (e), (f) nacheinander an entsprechender Zeile eines Displays für einen Sampling-Vorgang bereit.
Allgemein wird ein kurzzeitiges Signal von FF zu FF weitergegeben, und nach der Weitergabe ein vorhergehendes FF zurückgesetzt, und es ergeben sich FF für FF zeitlich nacheinander folgende Signale an jeweiligen FF-Ausgängen. Um zeitlich überschnittene Signale zu separieren, setzt ein vorhergehendes Signal ein FF_t zur Ansteuerung des Sampling-Vorgangs, ein nachfolgendes Signal setzt dieses FF_t zurück. Dies stellt eine logische Folge zur Anwendung bei vielen Zeilen eines Displays dar.
Das Ausführungsbeispiel 2 stellt eine alternative Methode, zum selben Zweck der zeitlich versetzten, zeilenweisen Ansteuerung dar.
Um zu realisieren, dass eine Zeile nach der anderen angesprochen werden kann, wird hierfür eine Schaltung von JK-FFs, nach dem MS-Verfahren angewandt, die ein nacheinander verzögertes Selektieren von Zeilen ermöglichen.
Ein Startsignal zum Selektieren einer Zeile wird an einen Master eines ersten FFs gelegt, durch die Taktnegierung an dessen Slave verzögert sich das Signal an dessen Ausgang.
Das Ausgangssignal wird an ein nächstes MS-FF gelegt, wobei durch die Taktinversion des Masters zum vorherigen Slave wiederum eine Verzögerung aufweist. Das Signal wird verzögert weitergegeben.
Nach der Weitergabe der Signale werden sowohl an jeweiligen Mastern, als auch an den Slaves, die Signalleitungen an den J-Eingang, und auch an den negierten K-Eingang gelegt. Mit fallender Flanke des Signals wird ein entsprechendes FF zurückgesetzt. Somit stellt sich ein kurzzeitiges Signal zur Weitergabe ein.
Die Schaltungsweise ist äquivalent zum Ausführungsbeispiel 1, nur dass die Signale zur Selektion einer Zeile bei jedem 2. FF abgegriffen werden, also ein MS-Prinzip angewandt wird. Durch das Abgreifen des weitergeschobenen Signals an jedem 2. FF, also nach dem ersten FF und nach dem dritten usw. sind die Signale von vorn herein getrennt, und es muss keine erweiterte Schaltung zur zeitlichen Separierung der Signale angewandt werden.
Durch ein einzelnes Startsignal wird dieses verzögert weitergegeben, anschließend das vorherige FF zurückgesetzt, je nach dem gemeinsamen Takt, und somit kann eine Zeile nach der anderen zum Sampling selektiert werden. Durch das Abgreifen des Signals an einem jeden zweiten FF sind die Signale nicht überschnitten, und es können durch zeitlich separierte und weiterzugebende Signale jeweilige genutzt werden, um das Sampling für eine jeweilige Zeile zu steuern.
Allgemein wird ein kurzzeitiges Signal von einem FF an das nächste weitergegeben, und nach der Weitergabe wird das vorherige FF zurückgesetzt. Vorstellbar wären auch ein separates Rücksetzsignal oder ein Taktimpuls zum Zurücksetzen eines vorherigen FFs. Um zeitlich überschnitte Signale für ein eindeutiges Sampling zu vermeiden, wird immer ein übernächstes FF und dessen Ausgangssignal abgegriffen, um solche zeitlich getrennte, nacheinander folgende Signale für die Selektion und das Sampling einer Zeile eines Displays zu verwenden.
Skizze_2.1 zu Ausführungsbeispiel 2 stellt den Ausschnitt einer Display-Schaltung dar, nämlich den Bereich zur Ansteuerung des Sampling-Signals und der zeilenweisen Ansteuerung und verzögerten Weitergabe durch FFs.
Skizze_2.2 stellt einen Signallaufplan zur Schaltung nach Ausführungsbeispiel 2 dar.
Ein kurzzeitiges Signal (a) setzt mit positivem Taktsignal ein JK-FF (1). Mit folgendem negativen Taktsignal setzt das Ausgangssignal (b) von JK-FF (1) das JK-FF (2). Mit folgendem positiven Taktsignal setzt ein negatives Signal (a) das JK-FF (1) zurück.
Das positive Ausgangssignal (c) von JK-FF (2) setzt mit positivem Taktsignal das JK-FF (3). Mit folgendem negativen Taktsignal setzt ein negatives Signal (c) das JK-FF (2) zurück.
Das positive Ausgangssignal (d) von JK-FF (3) setzt mit negativem Taktsignal das JK-FF (4). Mit folgendem positiven Taktsignal setzt ein negatives Signal (d) das JK-FF (3) zurück.
Die zeitlich separierten Ausgangssignale (b), (d) usw. werden genutzt, um eine Selektion vorzunehmen, sprich ein Sampling für eine Zeile des Displays nach der anderen
Nach Ausführungsbeispiel 1 [9]-[32], und Ausführungsbeispiel 2 [33]-[46] sind auch andere FF-Typen anwendbar, wie z.B. RS-FFs.
Solche Leitungen und ein solches Schaltungsverfahren zum Selektieren von Zeilen eines Displays nach Ausführungsbeispielen 1 und 2 verlaufe von unten nach oben, wonach auch Signalleitungen hierzu parallel von unten nach oben verlaufen können, und so links und rechts kein Rand am Display bestehen muss.
Eine Schaltungslogik nach Ausführungsbeispiel 2 (oder alternativ 1) wird auf dem Schaltungsmodul eines Displays angebracht.
Die jeweiligen Ausgänge der FFs (1), (3), usw. und die nacheinander folgenden, separaten Signale (b), (d), usw. werden genutzt, um eine Zeile des Displays zu selektieren und eine Zeile nach der anderen für ein Sampling zu schalten.
Theoretisch wird nur eine einzelne Folge von FFs nach Ausführungsbeispiel 2 verwendet, und ein Sampling-Signal zur Selektion einer Zeile quer durch das Schaltungsmodul durchgeleitet. Hierbei entstehende Überkreuzungen von Leitungen lassen sich realisieren.
Solche Ausgänge der FFs (b), (d), usw. werden an eine jeweilige Basis eines entsprechenden Transistors (je Spalte und je Zeile des Displays einer) geschaltet, ein solches Signal schaltet jeden Transistor einer Zeile leitend.
An jeweilige Kollektoren sind die Signalleitungen des Displays geschaltet, die von unten nach oben alle Transistoren jeder Zeile mit dem entsprechenden Spannungswert ansteuern. Es liegen an jeweiligen Kollektoren in einer Zeile diese Signale an, die für die Darstellung in der selektierten Zeile vorgesehen sind. Bei einem Sampling-Signal für eine entsprechende Zeile werden die Spannungswerte der Display-Signalleitungen durchgeschaltet.
Nach einem solchen Transistor werden die Spannungswerte (für eine Zeile) der Signalleitungen des Displays an eine Sampling-Schaltung durchgeleitet und dort mit einem Spannungsfolger gehalten, sobald ein Sampling-Signal der ansteuernden FFs nach Ausführungsbeispiel 2 für diese Zeile anliegt.
Sobald alle Zeilen nacheinander selektiert sind und jeweilige Spannungswerte nach den Display-Signalen Zeile für Zeile gesampelt sind, werden gleichzeitig alle Spannungswerte für alle Pixel mit einem Holding-Signal an einen weiteren Spannungsfolger durchgeschaltet, hier eine kurze Zeit gehalten, und mit diesem Spannungswert eine Diode angesteuert. Nach einer kurzen Zeit zur Anzeige wird das Halteglied entladen.
Bei einer Bildwiederholfrequenz von 30 Hz müssen alle Zeilen, z.B. 640 a.d.Z. gesampelt sein und in der Bildwiderholfrequenz das Holding-Signal anliegen. Hieraus ergibt sich eine Sampling-Rate und daraus direkt die Taktfrequenz der ansteuernden FFs.
Skizze 3 zeigt den Ausgang zur Selektion nach Ausführungsbeispiel 2 und die Selektion einer Zeile des Displays, sowie die Weiterleitung dieses Signals an weitere Spalten des Displays.
Ein Sampling-Signal (b) schaltet Transistoren (1), (2), usw. leitend. Ein Transistor (1) schaltet eine Signalleitung (c) durch, wonach in diesem Sampling-Zyklus ein Spannungsfolger (3) das Signal (nach (c)) hält, bis ein Holding-Impuls (d), nachdem alle Pixel aller Zeilen gesampelt sind, diese Spannungswerte der Signalleitungen gleichzeitig auf einen weiteren Spannungsfolger (4) leiten, wonach alle Pixel gleichzeitig mit entsprechenden Spannungswerten (nach (c)) angesteuert werden.
Ausführungsbeispiel 4 beschreibt eine Anordnung der Schaltungsfunktionen [9]-[32], [33]-[46].
Eine solche Schaltungsfunktion verläuft parallel zu den Signalleitungen des Displays und ist dabei inmitten der Display-Schaltung angeordnet.
Dies ermöglicht mit den Ausgangsleitungen solcher Schaltungen ein Sampling, ausgerichtet nach links, als auch nach rechts, so dass angesteuert in die Richtung rechts, angeschlossene LEDs sich auch rechts außen von der Schaltung befinden können, und hier kein Rand mehr für Schaltungselemente bestehen muss, und angesteuerte LEDs in die Richtung links sich ebenfalls links davon befinden können, so dass so ein Display ohne Rand ermöglicht wird.

Claims

Eine Schaltung und eine Schaltungsfunktion für eine zeilenweise Selektion von Zeilen eines Displays, gekennzeichnet dadurch, dass dessen Ausgänge zeitlich nacheinander Signale zum zeilenweise Sampling von Haltegliedern bereitstellt, und dessen Schaltelemente und Ausgänge mit einem jeweiligen Signal in Reihe nacheinander einer jeweiligen Sampling-Schaltung zugeordnet sind. Diese Schaltung ist auf der Displayschaltung angebracht, wobei eine solche Schaltung zur Selektion parallel zu den Signalleitungen eines Displays verläuft.
Anspruch nach Anspruch 1 ist eine genannte Schaltungsfunktion in logischer Folge zur Selektion, gekennzeichnet durch eine FF-Anordnung, die zeitlich nacheinander folgende und separierte Signale in einer Reihe generiert, indem eine Eingangsleitung eines ersten FF dieses mit einem ersten positivem Taktimpuls setzt, und diese Eingangsleitung mit folgendem positivem Taktimpuls das FF zurücksetzt, nachdem ein negativer Takt das Ausgangssignal des vorherigen FFs an ein nächstes FF weiterschiebt, wobei folgend äquivalent verfahren wird, wobei solche sich zeitlich überschneidenden Ausgangssignale - durch setzen eines FF_t durch ein vorhergehenden Ausgangssignal, und zurücksetzen dieses FF_t durch ein dem folgendes Ausgangssignal - separiert werden, und diese Folge äquivalent fortgesetzt wird, wobei letztere Ausgangssignale diese zur Selektion und Ansteuerung eines Haltegliedes und eines Sampling-Vorgangs einer Zeile eines Displays sind.
Anspruch nach Anspruch 1 ist eine Schaltungsfunktion in logischer Folge zur Selektion, gekennzeichnet durch eine FF-Anordnung, die zeitlich nacheinander folgende und separierte Signale in einer Reihe generiert, indem eine Eingangsleitung eines ersten FF dieses mit einem ersten positivem Taktimpuls setzt, und diese Eingangsleitung mit folgendem positivem Taktimpuls das FF zurücksetzt, nachdem ein negativer Takt das Ausgangssignal des vorherigen FFs an ein nächstes FF weiterschiebt, wobei folgend äquivalent verfahren wird, wobei solche sich zeitlich überschneidenden Ausgangssignale separiert genutzt werden, indem jedes übernächste Ausgangssignal dieser Schaltung dieses zur Selektion und Ansteuerung eines Haltegliedes und eines Sampling-Vorgangs einer Zeile eines Display ist.
Anspruch nach vorhergehenden Ansprüchen sind solche Schaltungsanordnungen, die parallel zu den Signalleitungen eines Displays angeordnet sind, die an beliebiger Position inmitten des Displays angeordnet sind, und eine Ansteuerung, ausgehend von einer solchen Schaltungsanordnung, nach rechts, bzw. links orientiert ist und sich angesteuerte Pixel an den Rändern rechts bzw. links außen befinden können und angesteuert werden können.