DE2327483A1 - Matrix-anzeigesystem und verfahren zu seinem betrieb - Google Patents
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Description
"Matrix-Anzeigesystem und Verfahren zu seinem Betrieb"
Die Erfindung betrifft ein Matrix-Anzeigesystem mit einer
Mehrzahl von getrennt speisbaren Zeilen- und Spaltenleiterpaaren zur Zuführung von Information zu dem Anzeigesystem,
mit einem auf elektrische Größen ansprechenden Medium zwischen den Zeilen- und Spaltenleiterpaaren und einer Quelle seriell
codierter Daten-Bits sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Anzeigesystems.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Plasma-Anzeigesystem,
das die gleichzeitige Adressiprung einer gesamten Multiplex-Gruppe (Abschnitt von 16 Zeilen) ohne eine
Erhöhung der Zahl der ansteuernden Elemente gestattet. Dies erlaubt es, statt eines einzigen Punktes alle 20 /usec einen
gesamten Sektor zu adressieren und so die Zeit, die erforderlich ist, um das Anzeigesystem voll auszuschreiben, von
5,24 auf 0,33 aec herabzusetzen.
Die serielle (oder "run-length") Codierung gibt einen wesentlich
wirtschaftlicheren Weg zum Speichern und Übertragen von Bildern für die Anzeigevorrichtung als ein vollständiger
260 K-Bit-Plan. Eine äussere Verbindungsschaltung (interface)
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Akte: 24 684 - 2 -
mit einer einfachen Serien/Parallel-Schieberegister-Kaskade gestattet
es, die Codes in einem Bit-Plan für einen Sektor von nur 8 K-Bit zu übersetzen. Zwei solcher, abwechselnd verwendeter Pufferspeicher
erlauben einen kontinuierlichen Fluß von seriell codierten Bits, die von der Verbindungsschaltung angenommen werden, um das Anzeige-System
mit voller Geschwindigkeit auszuschreiben.
Das Konzept der gleichzeitigen Adressierung aller Elektroden in einer Achse eines Plasma-Anzeigesystems ist bereits häufig diskutiert
worden, siehe z.B. Bitzer & Slottow, "Principles and Applicationsof the Plasma Display Panel", Proceedings of IEEE Microelectronics
Symposium, 1968, und ist durch die Anmelderin bereits vor mehreren
Jahren bei einem kleinen Anzeigesystem (128 χ 128 Zeilen) praktisch ausgeführt worden. Obwohl durch diese Technik die Schreibgeschwindigkeit
des Anzeigesystems stark erhöht werden kann, hat sie
den Nachteil, daß sie einen unabhängigen aktiven Treiber in jeder Zeile erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Wachteile der bekannten
Anzeigesysteme zu vermeiden und ein solches System zu schaffen, das bei einem einfachen Aufbau eine.hohe Schreibgeschwindigkeit
erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des. Hauptanspruches angegebene Ausbildung des Anzeigesystems und durch
die im Unteranspruch angegebene Ausbildung des Verfahrens zu seinem Betriebe gelöst.
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Gruppen-Multiplex-Techniken sind bereits auf Plasma-Anzeigesysteme
angewendet worden, in denen eine Zeile zur Zeit adressiert wird, um
so die Anzahl der erforderlichen" aktiven Treiber herabzusetzen.
Bei der Erfindung wird von einer Adaption dieser Technik Gebrauch gemacht, bei der die gemultiplexten Elemente so organisiert sind,
daß eine gesamte Gruppe von, z.B. 16 Zeilen parallel, adressiert
werden kann, ohne daß die Zahl der aktiven Treiber erhöht werden muß. Weiter gestattet eine äussere Verbindungsschaltung und eine
kompakte Datenstruktur eine wirksame Bilderzeugung im Parallelbetrieb.
Der übliche Serienbetrieb ist am geeignetsten für die Erzeugung
von Vektoren, das Zeichnen von Kurven und das Erzeugen von Zeichen verschiedener Grosse. Parallelbetrieb ist vorzusehen, wenn große
Blöcke von Texten angezeigt werden müssen oder ein vollständiges 512 χ 512 Zeilen großes "Bild" sehr schnell geschrieben werden soll«
In diesem Falle werden im Serienbetrieb 1.400 Zeichen pro- Sekunde geschrieben oder das gesamte Anzeigesystem in 5,24 Sekunden ausgeschrieben,
während im Parellelbetrieb Texte mit 10.000 Zeichen pro Sekunde erzeugt werden können und das gesamte Anzeigesystem
in 0,33 Sekunden ausgeschrieben werden kann. Die Anzeigeeinheit
hat zwei 9-Bit-Adressenregister (X und Y), ein 16-Bit-Datenregister
und Steuerleitungen, um Befehle zu erzeugen, zu schreiben, zu
ändern und zu löschen und die Betriebsart (Serien- oder Parallelbetrieb) auszuwählen. .
Die Technik der seriellen Codierung, die,für digitale Fernsehsysteme
entwickelt worden ist, bietet eine sehr wirksame Daten-
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struktur, in der jeder Code dem Anzeigesystem anzeigt,, wie viele
aufeinanderfolgende Zellen "ein"- oder "ausgeschaltet" sind, wenn ein einziges Raster von links nach rechts abgetastet wird. Diese
Technik setzt die Anforderungen an Speicher und Übertragungsmittel herab, erlaubt jedoch nur eine Zeile pro Zeit abzutasten. In dem
Anzeigesystem nach der Erfindung wird eine serielle ("run-length")
Codierung mit einer 16-Zeilen-Parellelbetriebanzeige verwendet,
wobei eine äussere Verbindungsschaltung die ankommenden Signale
seriell in einen 8 K-Bit-Plan decodiert und dann diesen Plan,
16 Bit gleichzeitig, in einem Sektor des Anzeigesystems abtastet. Trotz des dem Anzeigesystem innewohnenden Speichers ist es nicht
erforderlich, daß der gesamte 262 K-Bit-Plan gleichzeitig existiert, so daß in der äusseren Verbindungsschaltung nur ein örtlicher Puffer
(ausreichend für einen Sektor) von 8 K-Bit erforderlich ist.
Normale Verbindungsschaltungen, die von seriellen Codes Gebrauch machen, tasten lediglich eine Zeile zur Zeit ab, wodurch die Anzeigegeschwindigkeit
stark herabgesetzt wird. Andere Datenstrukturen erfordern die Speicherung und Übertragung sehr großer Datenmengen
(26 K-Bit).
Bei dem Anzeigesystem nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten
dadurch vermieden, daß von einer Parallel-Adressen-Anzeige Gebrauch gemacht wird (um die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen), während
eine serielle (run-length). Code-Datenstruktur verwendet wird, welche
die Anforderungen an die Speicher- und Übertragungsmittel stark
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herabsetzt.
Bei dem Anzeigesystem nach der Erfindung wird Gebrauch gemacht von:
1. Serien/Parallel-Betrieb des Sektor-Puffers (serieller Eingang
/paralleler Ausgang),
2. Verwendung eines "vorübergehenden" Bit-Planes von lediglich
einem Sektor des Anzeigesystems zur Zeit und
3. abwechselndes Laden eines Puffers, während gleichzeitig von einem anderen abgetastet wird, um so einen ununterbrochenen
Eingang/Ausgang zu erreichen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Plasma-Anzeigesystems gemäß der Erfindung,
Fig. 2a das Schaltbild eines Widerstands-Dioden-Multiplex-Systems
zum parallelen Adressieren des Anzeigesystems,
Fig. 2b ein Widerstands-Dioden-Element der Schaltung nach Fig. 2a,
Fig. 3 das Schaltbild des Serien/Parallel-Puffersystems für einen
Sektor und \
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Verbindungsschaltung mit dualen
Puffern.
In Fig. 1 besteht das Anzeigesystem oder Anzeigepaneel P (wie es
ausführlich in der US-PS 3 499 167 und'anderen PatentSchriften.der
Anmelderin beschrieben ist) aus Zeilen- und Spalten-Tragplatten RS
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und CS, die eine Mehrzahl von Zeilenleitern 10 und eine Mehrzahl
von Spaltenleitern 11 tragen. Die Leiter sind mit einer dielektrischen oder isolierenden Bedeckung oder Schicht (nicht dargestellt) bedeckt
und die Platten durch einen Abstand haltenden Verschluß so verbunden, daß sie eine dünne Gaskammer bilden, in der ein
elektrisch erregbares Medium oder Arbeitsmedium, vorzugsweise unter
Druck, enthalten ist» Es können verschiedene elektrisch erregbare Medien verwendet werden, vorzugsweise jedoch eine Gasmischung aus
Neon und Argon (99,9 % Ne und 0,1 % Ar bei einem Druck von etwa 600 Torr), als Arbeitsmedium zwischen den Leitern 10 und 11.
Die Zeilenleiter R werden mit Betriebsspannungen (Aufrechterhaltungsund
Entladung s spannung en) durch eine Zeilen-Widerstands-Dioden-.Multiplex-Schaltung
15 versorgt, während die Spaltenleiter 11 ihre Betriebsspannungen (Aufrechterhaltungs- und Entladungsspannungen)
von einer Spalten-Widerstands-Dioden-Multiplex-Schaltung 16 erhalten.
Beide Multiplex-Schaltungen sind effektiv elektrisch schwebend mit ihren Aufrechterhaltungs-Spannungs-Generatoren VSR
und VSC verbunden, die einen Punkt gemeinsamen Potentials,'SG, haben. Die Daten- und Steuerschaltungen 17 liefern Takt- und
Steuersignale zu den Multiplex-Schaltungen 15 und 16 und den Aufrechterhaltungs-Spannungs-Schaltungen VSR und VSC für Zeilen
und Spalten und umfassen die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Schaltungen.
Die grundlegende Widerstands-Dioden-Multiplex-Schaltung nach Fig.2b
ist in einem Aufsatz von Johnson und Schmersal mit dem Titel
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"A Quarter-Million-Element AC Plasma Display with Memory",
Digest of Papers, SID International Symposium and Exhibition, Mai 1971, "beschrieben, in der jede Zeile eines 512 χ 512 Zeilen
Plasma-Anzeigesystems mit zwei Dioden D, und D-r>
und einem Widerstand R verbunden ist. Eine Diode D. bildet einen Strompfad für
das Aufrechterhaltungssignal Ot. Der Widerstand R und die verbleibende
Diode Dß bilden eine UND-Schaltung, indem ein Schreibimpuls
einer Gruppe von Widerständen von einer Spannungs-Impulsquelle für
die Widerstände RQ, R., R^ und R, zugeführt wird. Die gesamte Im-
pulsspannung fällt über diesen Widerständen ab, deren zugeordnete Dioden D„ in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, während eine Diode
D-η, die in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, oder schwebt,' bewirkt,
daß der Impuls der ausgewählten Elektrode des Anzeigesystems zugeführt
wird. Ob eine Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt oder in Sperrrichtung vorgespannt ist, wird.durch eine Dioden-Steuerschaltung Dq,
D^, Do, D^, die, mit Spannungspulsern RQ, R^, Rp und R, Steuersignale von den Schaltungen der Fig. 3 und 4 empfängt, bestimmt.
In dem.modifizierten Parallel-Adress-System entsprechend der Erfindung
sind die Widerspandspulser und Diodenschalter so gruppiert, daß die Auswahl eines einzigen Diodenschalters einen von 32 Sektoren
von 16 Zeilen des Paneels, d.h. den Zeilen O bis 15, 16 bis 31 etc.
(siehe Fig. 2), betätigt. Innerhalb dieses Sektors kann jede beliebige oder alle dieser 16 Zeilen gleichzeitig adressiert werden
durch Auswählen des entsprechenden gewünschten Widerstandspulsers
R0, R1, Rp, etc. Es sei darauf hingewiesen, daß für jede in
dem betätigten Sektor ausgewählte Zeile die Impulsspannung über
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dem entsprechenden Widerstand in 31 anderen Sektoren abfällt und so
ein Strom gezogen wird, der nicht dazu dient, eine Zeile zu adressieren Dies kann dadurch geändert werden, daß die Sektoren durch Widerstandspulser
und einzelne Zeilen durch Diodenschalter ausgewählt werden und so niemals mehr als 16 Widerstände gleichzeitig gespeist werden.
Da jedoch die Dioden normalerweise in dem üblichen "dual in line"-Gehäuse
(nicht dargestellt) montiert sind, ^würden viele Zwischenverbin,dungen
und Platz dadurch gespart, daß die Dioden gruppiert werden. Darüber hinaus ist, da die erforderlichen Schreibimpulse
nur für etwa 2 /usec innerhalb einer Periode von 20>usec auftreten,
ist die tatsächliche Verlustleistung in den Widerständen nicht übermäßig groß. Es wurde daher die Auswahl eines Sektors über einen
Diodenschalter und die Auswahl der individuellen Zeile über Widerstandspulser
gewählt. Die Aufrechterhaltungs-Spannungs-Quelle VS hat eine rückführende Verbindung 0( über die Diode D..
Der übliche Serienbetrieb ist am zweckmäßigsten für die Erzeugung von Vektoren, das Zeichnen von Kurven und das Erzeugen von Zeichen
verschiedener Größen. Der Parallel-Betrieb ist vorzuziehen, wenn große Blöcke von Texten angezeigt werden müssen oder ein vollständiges
512 χ 512 Zeilen großes "Bild" schnell ausgeschrieben werden soll. In diesem Falle werden im Serienbetrieb 1.400 Zeichen pro
Sekunde geschrieben, d.h. das gesamte-Anzeigepaneel in 5,24 Sekunden
ausgeschrieben, während im Parallel-Betrieb ein Text mit einer Geschwindigkeit von 10.000 Zeichen pro Sekunde geschrieben und das
gesamte Anzeigepaneel in 0,33 Sekunden ausgeschrieben werden kann. Die Anzeigeeinheit hat 2 Adressenregister von 9 Bit (X und Y),
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ein Datenregister von 16 Bit und Steuerleitungen, um Befehle zu
schreiben, zu ändern und zu löschen und die Betriebsart (Serienbetrieb
oder Parallelbetrieb) zu wählen.
Die Technik der seriellen Codierung, die für digitale Fernsehsysteme
entwickelt worden ist, bietet eine sehr wirksame Daten-
I ■
struktur, in der jeder Code dem Anzeigesystem anzeigt, wie viele
aufeinanderfolgende Zellen "ein"- oder-"ausgeschaltet" sind, wenn ein einziges Raster von links, nach rechts abgetastet wird. Diese
Technik setzt die Anforderungen an Speicher und Übertragungsmittel herab, erlaubtnedoch nur, eine Zeile pro Zeit abzutasten. In dem
Anzeigesystem nach der Erfindung wird eine serielle ("run-length")
Codierung mit einer 16-Zeilen-Parallelbetriebanzeige verwendet,
wobei-eine äussere Verbindungsschaltung die ankommenden Signale
seriell in einen 8 K-Bit-Plan decodiert und dann diesen Plan,
16 Bit gleichzeitig, in einem Sekt'or des Anzeigesystems abtastet.
Trotz des dem Anzeigesystem innewohnenden Speichers ist es nicht
erforderlich, daß der gesamte 262 K-Bit-Plan gleichzeitig existiert,
so daß in der äusseren Verbindungsschaltung nur ein örtlicher Puffer
(ausreichend für einen Sektor) von 8 K-Bit erforderlich ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Verbindungsschaltung (oder
interface) zum Decodieren der seriellen Daten und ihrem Zusammensetzen in dem Sektor-Puffer durchgehend ^geschaltet. Der Puffer besteht
aus 16 512-Bit MOS-Schieberegistern 20, 2.1.....36, die ursprünglich in Kaskade (Serie) geschaltet sind. Wie Fig. 3 zeigt,
- 10 3098 50/097 0 *
ist die Kaskaden-Verbindung der Schieberegister durch UND-Gatter
40, 41, 42, 55 bewirkt, denen ein Lastsignal von der Steuerung
17 über einen Inverter I als ein Eingangssignal und das Ausgangssignal
des zugeordneten Schieberegisters als zweites Eingangssignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal jedes UND-Gatters wird.dem nächsten
Schieberegister in der Folge zugeführt. Die Ausgangssignale der Zeilen-Puffer zum Anzeigen der Daten-Eingänge kommen von den
UND-Gattern 80, 81, 82 95 nach Empfangen eines Abtast-Eingangssignals auf der Lade/Abtast-Steuerleitung.
Wie Fig. 4 zeigt, werden die ankommenden Codes in einen voreingestellten
Zähler 61 geladen, der es einem Hochgeschwindigkeits-Takt-,generator
62 gestattet, die entsprechende Anzahl von Einsen oder -Nullen einzuspeichern. Wenn der gesamte Puffer gefüllt ist, wird
jedes der 16 Schieberegister getrennt mit einem der 16 Anzeigedaten-Eingänge
durch ein logisches Steuernetzwerk 64 verbunden und die Daten werden aus jedem der Schieberegister 20 bis 36
(Fig. 3) herausgeschoben und gleichzeitig angezeigt, wie der Sektor von links nach rechts durch ein Taktsignal 63 niedriger Geschwindigkeit
abgetastet wird, das mit der Einheitsfrequenz von 50 kHz des Anzeigesystems durch die "Fertig"-Leitung der Anzeigeeinheit freigegeben
wird. Wenn der Hochgeschwindigkeits-Taktgenerator 6.2 eine Frequenz von 800 kHz hat, wird der gesamte Puffer in 10 msec geladen,
was genau die Zeit ist, die erforderlich ist, um einen Sektor des Anzeigesystems abzutasten. Werden zwei solcher 8 K-Puffer abwechselnd
verwendet, so kann einer geladen werden, während der andere abgetastet wird und das Anzeigesystem kann eine ununterbrochene
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Folge von seriel3en( run-length) Codes empfangen, während mit voller
Geschwindigkeit geschrieben wird. Die Steuerlogik 72 dient auch dazu, das abwechselnde Laden und Abtasten der Sektor-Puffer A und
B zu steuern.
Erfindungsgemäß kann somit ein Plas'ma-Anzeigesystem vom Serientyp
mit 512 Zeilen so aufgebaut werden, daß eine gesamte Multiplex-Gruppe
(Sektor von 16 Zeilen) gleichzeitig adressiert werden kann, ohne daß es erforderlich ist, die Anzahl der ansteuernden Elemente
zu erhöhen. ■
Dies erlaubt es, statt eines einzigen Punktes alle 20 /usec. einen
gesamten Sektor zu adressieren und so die Zeit, die erforderlich ist,
um das Anzeigesystem voll auszuschreiben, von 5»24 auf 0,33 see
herabzusetzen. .-.■---
Die serielle (oder run-length)'Codierung gibt einen wesentlich
wirtschaftl-icheTen Weg zum Speichern und Übertragen von Bildern für
die Anzeigevorrichtung als ein vollständiger 260 K-Bit-Plan. Eine
äussere Verbindungsschaltung (interface) mit einer einfachen Serien/
Parallel-Schieberegister-Kaskade gestattet es, die Codes in einem Bit-Plan für einen Sektor von nur 8 K-Bit zu übersetzen. Zwei solcher,
abwechselnd verwendeter Puffer-Speicher erlauben einen kontinuierlichen
Fluß von seriell codierten Bits, die von der Verbindungsschaltung angenommen werden, um das Anzeigesystem in voller Geschwindigkeit
auszuschreiben.- -
30 1Jb SO/09 7 0. - 12 -
Claims (7)
- Patentansprüche.J Matrix-Anzeigesystem mit einer Mehrzahl von getrennt speisbaren Zeilen- und Spaltenleiterpaaren zur Zuführung von Information zu dem Anzeigesystem, mit einem auf elektrische Größen ansprechenden Medium zwischen den Zeilen- und Spaltenleiterpaaren und einer Quelle seriell codierter Daten-Bits, gekennzeichnet durch einen umsetzer zum Übertragen der seriell codierten 'Daten-Bits für einen ausgewählten Sektor des Anzeigesystems in ein parallel codiertes Daten-Bit-Format und Speicher für diese Daten, sowie Schaltmittel zum Übertragen der gespeicherten Daten-Bits für jeden ausgewählten Sektor des Anzeigesystems zu diesem Sektor, um Matrix-Anzeigepunkte darin entsprechend dem parallel codierten Daten-Bit-Format zu speisen.
- 2. Anzeigesystem nach Anspruch 1 mit mindestens einem zweiten Umsetzer, gekennzeichnet durch erste logische Steuermittel zum abwechselnden und aufeinanderfolgenden Zuführen der seriell codierten Daten zu den Umsetzern und zweite logische Steuermittel zum Auswählen einzelner der Umsetzer und Steuern der Übertragung der Information im parallel codierten Daten-Bit-Format zu dem Anzeigesystem.
- 3. Anzeigesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,' daß die seriell codierten Daten-Bits mit einer ersten Geschwindigkeit und die parallel codierten Daten-Bits dem Anzeigesystem mit einer zweiten, deutlich von der ersten verschiedenen Geschwin-• digkeit zugeführt werden. 3 [} ο 8 , G / 0 9 7 0- 13 -
- 4. Anzeigesystem nach Anspruch 1^ dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzer eine Mehrzahl von Zeilen-Puffer-Schieberegistern, Schaltmitteln, zum abwechselnden Verbinden dieser Schieberegister in Kaskadenschaltung für die Zuführung der seriell codierten -Daten und in Parallelschaltung für die Zuführung der parallel codierten Daten umfassen.
- 5. Matrix-Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Gasentladungs-Anzeigesystem mit innewohnendem Speicher, mit einer Mehrzahl von Matrix-Anzeigepunkten, die durch getrennt erregbare Zeilen- und Spaltenleiterpaare, denen die Information zugeführt wird, erregbar sind, und einem Gas zwischen den Zeilen-* und Spaltenpaaren und Schaltmitteln zum Zuführen einer periodische! Aufrechterhaltungsspannung zu den Kreuzungspunkten und einer Quelle seriell codierter Daten-Bits, gekennzeichnet durch Umsetzer zum Übertragen der seriell codierten Daten-Bits für einen ausgewählten Teil der Anzeige-Matrix in ein parallel codiertes Daten-Bit-Format und Speicher für diese Daten, sowie Schaltmittel zum Übertragen der gespeicherten Daten-Bits für jeden ausgewählten Sektor des Anzeigesystems zu diesem Sektor, um zusammen mit der Aufrechterhaltungsspannung den Entladungszustand der Anzeigepunkte der Matrix entsprechend dem parallel codierten Bit-Format zu beeinflussen.
- 6. Anzeigesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzer zum Übertragen der Daten-Bits eine Mehrzahl von Serie/Parallel-Schieberegister umfassen, um die seriell codierten Signale in einem Bit-Plan für einen Sektor mit einer ausge-1 30 98 50/0970 - 14 -wählten Zahl von diskreten Informations-Bits zu übertragen und diesen Bit-Plan für einen Sektor dem Anzeigesystem zuzuführen.
- 7. Verfahren zum Betrieb eines Anzeigesystems nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dem digitale Anzeigeinformation seriell zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuführen der Anzeigeinformation zum Anzeigesystem1. 'die empfangene serielle Information für eine ausgewählte Anzahl von Zeilen der Anordnung gekreuzter Leiter mit einer ausgewählten Geschwindigkeit in parallele Information umgesetzt und gespeichert wird und2. die empfangene serielle■Information für eine entsprechende Anzahl von Zeilen in derselben Anordnung gekreuzter Leiter mit derselben Geschwindigkeit umgesetzt und gespeichert wird und gleichzeitig die gespeicherte, oben unter 1.) genannte parallele Information mit einer zweiten Geschwindigkeit von dem Anzeigesystem angezeigt wird.309850/0970Leerseite
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