DE2650769A1

DE2650769A1 - Analog-signal-sichtgeraet

Info

Publication number: DE2650769A1
Application number: DE19762650769
Authority: DE
Inventors: Ian Alexander Shanks
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1975-11-05
Filing date: 1976-11-05
Publication date: 1977-05-18
Also published as: JPS5278397A; GB1559074A; CA1090494A; CH599647A5; FR2331031B1; US4127848A; NL7612297A; FR2331031A1

Description

293-26.233P

National Research Development Corporation, LONDON (Großbrit.)

Analog-Signal-Sichtgerät

Die Erfindung betrifft ein Analog-Signal-Sichtgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Infolge ihres möglichen einfachen, raumsparenden und unaufwendigen Aufbaues sowie ihres geringen Spannungs- und Stromverbrauches ersetzen Flüssigkristall-Vorrichtungen herkömmliche Vorrichtungen, wie z. B. Elektronenstrahlröhren, in zahlreichen elektronischen Sichtgeräten. Jedoch werden Elektronenstrahlröhren als Analog-Signal-Sichtgeräte noch immer bevorzugt.

Durch die Erfindung soll ein Analog-Signal-Sichtgerät mit einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit angegeben werden.

293-(JXM857/06)-KoE

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Der Hauptteil einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit ist eine Flüssigkristall-Anzeigezelle, die zwei dielektrische Substrate aufweist, von denen wenigstens eines optisch transparent oder lichtdurchlässig ist_s wobei eine oder mehrere Elektroden auf der Innenfläche jedes Substrates und eine dünne Schicht eines Flüssigkristalles zwischen den Substrat-Innenflächen und den Elektroden gestapelt sind. Wenn ein elektrisches Feld über einer Schwellenspannung zwischen den Elektroden auf den jeweiligen Innenflächen angelegt wird, wird hierdurch ein "Sicht- oder Anzeigeeffekt" bewirkt: In der Flüssigkristallschicht zwischen den Elektroden erfolgt eine molekulare Neuausrichtung, wodurch bestimmte optische Eigenschaften der Schicht, wie z. B. die Lichtdurchlässigkeit, beeinflußt werden. Der durch die Felder beeinflußte Bereich scheint von den Bereichen ohne angelegtes Feld verschieden zu sein. Daher liegt ein durch die Form und Größe der Elektroden festgelegtes Anzeige-"Element" oder "-Zeichen" zwischen den Elektroden vor. Das Element ist entweder "eingeschaltet" oder "ausgeschaltet", was davon abhängt, ob das elektrische Feld angelegt ist oder nicht.

Eine herkömmliche Art von Flüssigkristallzellen ist die "Kreuzungs"-Zelle, bei der längliche oder .Streifenelektroden auf den beiden Substrat-Innenflächen so vorgesehen sind, daß sie eine Anordnung von Bereichen der Flüssigkristallschicht kreuzen, die eine Anordnung von Anzeigeelementen festlegen. So können z. B, die Elektroden auf einer Innenfläche in der Form von Horizontal-Streifen vorliegen, die Zeilen der Elemente festlegen: Die Elektroden auf der anderen Innenfläche können in der Form von Vertikal-Streifen vorliegen, die Spalten der Elemente festlegen. Die Anordnung der Elemente bildet so eine Rechteck-Zeilen- und-Spalten-Matrix.

Erfindungsgemäß hat ein Analog-Signal-Sichtgerät ein

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.Abtastglied, das das anzuzeigende Signal in eine Reihe von ^'Amplituden proben teilt, mehrere Umsetzer, nämlich einen für jede Amplitudenprobe, wobei jeder ein elektrisches Potential erzeugt, das dessen Amplitudenprobe darstellt, eine Flüssigkristall-Zelle der oben erläuterten Kreuzungsart, mehrere erste Ansteuerglieder, von denen jedes zitfisehen einem getrennten Umsetzer und einer getrennten Elektrode auf einem der Zellensubstrate vorgesehen ist, um an seine Elektrode ein elektrisches Potential anzulegen, das das Ausgangssignal von dessen Umsetzer darstellt_/und mehrere zweite Änsteuerglieder zum Anlegen einer Reihe von elektrischen Potentialen an die Elektroden auf dem anderen Zellensubstrat, so daß eine Effektivspannung größer als eine Anzeigeeffekt-Schwellenspannung zwischen einigen Flüssigkristall-Elementen der Zelle liegt, damit diese Elemente eingeschaltet sind, und so daß eine Effektivspannung von O V oder weniger als die Anzeigeeffekt-Schwellenspannung an den anderen Elementen liegt, damit diese ausgeschaltet sind, wodurch insgesamt das Analog-Signal angezeigt wird.

Es können z. B. elektrische Potentiale mit Rechteck- oder sinusartigen Wellen gleicher Amplitude an alle Elektroden angelegt werden, damit die Phase, Frequenz oder das Tastverhältnis (lediglich für Rechteck-Signale) der Signale ausgeschaltet sind, die auf jeder Elektrode mit Ausnahme auf den Elektroden abweichen, die sich bei den durch die Ansteuerglieder gewählten Elementen schneiden. Vorzugsweise haben die durch die zweiten Ansteuerglieder angelegten Potentiale eine Phase, Frequenz oder ein Tastverhältnis, das sich stufenförmig von einer Elektrode zur nächsten ändert. Dies bewirkt, daß die Lagen oder Stellungen der "ausgeschalteten" Elemente lediglich durch die Umsetzer-Ausgangssignale bestimmt ist.

Wenn die Elektroden-Potentiale Rechtecksignale gleicher Amplitude, Frequenz und Tastverhältnis, jedoch verschiedener

ORIGINAL INSPECTED

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Phase sind, können die Umsetzer eine Kaskade paralleler Vergleicher aufweisen, von denen jeder ein getrenntes bistabiles Glied speist. Jeder Vergleicher vergleicht sein Eingangssignal vom Abtastglied mit einer zeitlich sich ändernden Bezugsspannung, z. B. einem Treppen- oder Sägezahnsignal, und erzeugt ein Ausgangssignal in einem Zeitpunkt, der von der Größe des Eingangssignales vom Abtastglied abhängt. Dieses erzeugt ein Rechteck-Potential am Ausgang des bistabilen Glieds, dessen Phase linear von der Größe des Potentials am Ausgang des entsprechenden Abtastgliedes abhängt.

Alternativ können das Abtastglied und die Umsetzer auch Digital-Glieder sein. So können z. B. Amplitudenproben als Folge von Digital-Zahlen durch ein Schieberegister in eine Kaskade von Zählern geschrieben werden. Impulse von einem gemeinsamen Taktgeber werden dann zu den Zählern gespeist, damit jeder von diesen ein Rechteck-Ausgangssignal erzeugt, dessen Phase von der in den Zähler geschriebenen Digital-Zahl abhängt.

Das Abtastglied kann eine Kaskade aus parallelen elektronischen Gattern und RC-Gliedern aufweisen. Die Gatter können in einer Folge geöffnet sein, damit bei jedem Kondensator ein Potential gespeichert werden kann, das durch die Größe des Analog-Signales festgelegt ist, wenn das entsprechende Gatter geöffnet ist.

Vorzugsweise ist ein Digital- oder Analog-Speicher, wie z. B. ein Speicher mit direktem Zugriff, mit dem Eingangsanschluß des Abtastgliedes verbunden, um eine permanente Aufzeichnung des angezeigten Signales zu erlauben.

Die Ansteuerglieder können herkömmliche Transistorverstärker, Schalter oder optoelektronische Adressierelemente sein (vgl. DT-OS 2 424 997).

709820/0740 or,g,nal ,nsfected

Die Flüssigkristall-Elemente können in einer Rechteck-Matrix angeordnet sein (vgl. oben), so daß das Analog-Signal in kartesischen Koordinaten angezeigt wird. Alternativ können die Elektroden auf einem Substrat die Form divergierender (berührungsfreier) Radien und die Elektroden auf dem anderen Substrat die Form von Bogen mit fortschreitend anwachsendem Radius haben, so daß das Analog-Signal in Polarkoordinaten angezeigt wird.

Der durch die Flüssigkristall-Elemente im eingeschalteten Zustand gezeigte Anzeigeeffekt kann der sogenannte "Phasenänderungs"-Effekt sein, bei dem sich die Phase des Flüssigkristall-Materials durch Einwirkung einer Spannung vom cholesterinischen zum nematischen (verdickt oder gefärbt zu klar) ändert. Das Flüssigkristall-Material kann mit einem gelösten dichroitischen Farbstoff gefärbt sein, um den Effekt zu steigern.

Alternativ kann der Effekt der sogenannte "verdrillte" nematische Effekt sein, bei dem die Moleküle der Flüssigkristall-Schicht im ausgeschalteten Zustand in einer schraubenförmigen Verdrillung von einer Substrat-Innenfläche zur anderen mittels vorhergehender herkömmlicher Behandlung der Flächen angeordnet sind, und bei dem die Moleküle im eingeschalteten Zustand erneut, ausgerichtet sind, so daß sie parallel zum angelegten elektrischen Feld verlaufen. Eine Flüssigkristall-Vorrichtung mit verdrilltem nematischem Effekt muß zwischen einem Polarisator und einem Analysator in herkömmlicher Weise geschichtet sein, damit die Änderung in der optischen Aktivität (optische Drehung des polarisierten Lichts) beobachtet werden kann, die auf der erneuten molekularen Ausrichtung beruht.

Alternativ kann für den Effekt auch der Freedericksz-, Speicher-, dynamische Streuungs- oder jeder andere elektrooptische Flüssigkristall-Effekt verwendet werden.

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Die Schwellenspannung für bestimmte Effekte, z. B. den Phasenänderungseffekt, ist genau festgelegt, für andere Effekte, z. B. den verdrillten nematischen Effekt, jedoch nicht. Wenn ein Effekt mit einer Schwellenspannung vorliegt, die nicht genau festgelegt ist, soll unter dem oben angegebenen "Anzeigeeffekt-Schwellenwert" jeder geeignete Teil des Verlaufs des optischen Ansprechverhaltens über der Spannung verstanden werden, z. B. die optische Aktivität oder Durchlässigkeit über der Spannung beim verdrillten nematischen Effekt, wobei sich das optische Ansprechverhalten ausgehend vom Wert des ausgeschalteten Zustandes ändert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine für die Erfindung geeignete Flüssigkristall-Anzeigezelle in Perspektive,

Fig. 2 Vorderansichten von Glasscheiben mit verbis 5 schiedenen Elektrodenanordnungen für die Zelle der Fig. 1,

Fig. 6 "Kreuzungs"-Diagramme mit durch die Zelle der und 7 Fig. 1 angezeigten möglichen Signalen,

Fig. 8 zwei Signale, und

Fig. 9 Schaltbilder verschiedener Ausführungsbeibis 11 spiele, um elektrische Potentiale zur Anzeige eines Analog-Signales zu erzeugen.

Die in Fig. 1 dargestellte Zelle hat eine Rechteck-Glasscheibe 1, die höher als langer ist, und eine Rechteck-Glasscheibe 3, die länger als höher ist. Eine Schicht 5 aus Flüssigkristall-Material ist auf herkömmliche Weise zwischen die Schei-

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AO

ben 1 und 3 geschichtet, und ein Abstandsstück J aus neutralem Kunststoff, z. B. Mylar (Wz) umschließt die Kanten der Schicht 5,

Das in der Schicht 5 verwendete Flüssigkristall-Material hängt von dem gewünschten Flüssigkristall-Effekt ab. Für den verdrillten nematischen Effekt kann z. B. das Material eine der Cyanobiphenyl-Verbindungen sein (vgl. GB-Patentanmeldung 51 698/72), z. B. ein V-n-Alkyl- oder -Alkoxy-4-Cyanobiphenyl mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe oder eine Lösung mit zahlreichen Komponenten sein, die derartige Verbindungen enthalten, z. B. die folgende Lösung:

48 Ge\i.-% 20 Gew.-% 22 Gew.-# 10 Gew.-%

Für den Phasenänderungseffekt kann das Material eine der obigen Verbindungen oder die obige Mischung zusammen mit wenigen Gew.-$i eines geeigneten optisch aktiven Materials sein, wie z. B. Cholesteryl-Nonanoat oder eine der Cyanobiphenyl-Verbindungen (beschrieben in GB-Patentanmeldung 36 211/75). Ein Phasenänderungseffekt-Material kann mit wenigen Gew.-% eines herkömmlichen geeigneten Farbstoffes gefärbt sein (z. B. einer der in den GB-Patentanmeldungen 25 843/75 und 25 859/75 beschriebenen Farbstoffe), wie z. B. der Farbstoff:

-N=N

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Auf den Innenflächen der Scheiben 1 und 3 sind Elektroden vorgesehen, die zur Vereinfachung der Darstellung jedoch in Pig. I nicht gezeigt sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine mögliche Elektrodenanordnung. Eine Reihe Vertikal-Leiterstreifen 9 auf der Scheibe 1 liegt gegenüber zu einer Reihe Horizontal-Leiterstreifen 11 auf der Scheibe 3> wodurch eine Rechteck-Matrix von (nicht dargestellten) Flüssigkristall-Elementen an den Kreuzungen gebildet wird. Die Streifen 9 sind jeweils durch schmale Leitungen 11 mit Anschlüssen 15 auf einem Ende der Scheibe 1 verbunden, die die Scheibe 3 überlappt.

Die Streifen 11 sind auf ähnliche Weise durch Leitungen 13 mit Anschlüssen 19 auf einem Ende der Scheibe 3 verbunden, die die Scheibe 1 überlappt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere mögliche Elektrodenanordnung. Eine Reihe Radial-Leiterstreifen 21 auf der Scheibe 1 liegt gegenüber'zu einer Reihe Bogen-Leiterstreifen 23 mit zunehmendem Durchmesser auf der Scheibe 3> wodurch an den Kreuzungen der beiden Reihen (nicht dargestellte) Flüssig-· kristall-Elemente festgelegt werden, die in Polarkoordinaten angeordnet sind. Die Streifen 21 sind jeweils durch schmale Leitungen 25 mit Anschlüssen 27 auf dem Ende der Scheibe 1 verbunden, die die Scheibe 3 überlappt, während die Streifen 23 jeweils durch schmale Leitungen 29 mit Anschlüssen 31 auf dem Ende der Scheibe 3 verbunden sind, die die Scheibe 1 überlappt .

Alle diese Elektrodenanordnungen können auf herkömmliche Weise gebildet werden, indem ein Film (vorzugsweise 500 A dick) aus Zinn oder Indiumoxid auf der Scheibe aufgetragen und der Film-wie bei der Herstellung integrierter Schaltungen photolxthographisch geätzt wird.

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Die Pig. 6 und 7 sind Kreuzungsdiagramme, die vereinfacht die an den Kreuzungen der Elektrodenanordnungen der Fig. 2 und 3 bzw. der Fig. 4 und 5 erhaltenen Flüssigkristall-Elemente zeigen. Wie oben erläutert wurde, wird bei der Erfindung ein Analog-Signal durch Flüssigkristall-Elemente in deren ausgeschaltetem Zustand angezeigt, und die Fig. 6 und 7 stellen ein mögliches Signal in kartesischen bzw. P'olarkoordinaten dar. Elemente im ausgeschalteten Zustand sind durch Kreise angegeben. Die übrigen dargestellten Elemente sind in ihrem eingeschalteten Zustand.

Obwohl jede Scheibe in den Fig. 2 bis 5 zur Vereinfachung lediglich fünf Elektrodenstreifen aufweist, die eine 5 x 5~Anordnung der Elemente bilden (vgl. Fig. 6 und 7), kann die Anzahl der Streifen für die Praxis viel größer sein, z. B. 100, was 10 Flüssigkristall-Elemente bildet oder selbst noch mehr, was eine bessere Auflösung der Anzeige eines Analog-Signales bewirkt.

Für die folgenden Erläuterungen werden die Streifen auf der Scheibe 1, z. B. die Vertikal-Streifen 9 der Fig. 2 oder die Radial-Streifen 21 der Fig. 4 als Y-Elektroden bezeichnet, nämlich Y., Y_, ... Y , wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, mit m = Anzahl der Y-Elektroden. Die Streifen auf der Scheibe 3, z. B. die Horizontal-Streifen 11 der Fig. 3 oder die bogenförmigen Streifen der Fig. 5, werden als X-Elektroden bezeichnet, nämlich X., X„, ... X , wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, mit m = Anzahl der X-Elektroden.

Elektrische Potentiale können auf eine der folgenden Arten angelegt werden, um eine Darstellung eines Analog-Signales durch Flüssigkristall-Elemente im ausgeschalteten Zustand zu erzielen.

Eine Folge periodischer elektrischer Rechteck-Potentiale

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V_s Vpj ... V wird auf die unten beschriebene Weise erzeugt» Diese Potentiale haben gleiche Amplitude V , Tastverhältnis und Frequenz f, sie unterscheiden sich jedoch in der relativen Phase um 2 TT/m Winkelgrad= So hat V₁ die Phase Null, V„ die Phase 2 IT/m Winkelgrad«, V, die Phase H*W/m Winkelgrad, ... V die Phase (m-l)2T/m Winkelgrad.

Das Potential V₁ wird kontinuierlich an die Elektrode X₁ gelegt, das Potential V_? wird kontinuierlich an die Elektrode Xp gelegt, usw. ... Das Potential V kontinuierlich an die Elektrode X . Die Phase des an jede Y-Elektrode gelegten Potentials V hängt von der Amplitude des Analog-Signales ab, das an der durch die Y-Elektrode festgelegten Y-Koordinate anzuzeigen ist. Es sei angenommen, daß das in den Fig. 6 und 7 dargestellte Analog-Signal mittels einer Rechteck-Welle mit gleichem Tastverhältnis anzuzeigen ist, d. h. mit Rechteck-Wellen. Dies bedeutet, daß die Elemente mit den folgenden Koordinaten im ausgeschalteten Zustand sein müssen: X-, Y-; X_, Y· X₁, Y ; X , Yj,; X-, Y-. Da Nullspannung bei diesen Elementen erforderlich ist, müssen die Phasen der Potentiale auf den Y-Elektroden gleich den Phasen auf den X-Elektroden sein, die sich mit den Y-Elektroden bei diesen Elementen schneiden.

Auf diese Weise betragen die Potentiale auf den Elektroden Y. bis Y jeweils V , V , V , V und V . Jedes andere Element wird auf die folgende Weise eingeschaltet.

Wenn die Phase des Potentials an jeder X-Elektrode nicht gleich ist zur Phase des Potentials an jeder Y-Elektrode, liegt eine Spannung V'(t) an den Elementen vor, bei denen sich die Elektroden schneiden. Die Spannung V'(t) ist eine periodische Rechteck-Welle mit einer Impulsbreite, die von dem Grad abhängt, in dem die beiden Potentiale außer Phase sind. Die

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Spannung V¹Ct) nimmt einen Minimalwert an, wenn die Phasendifferenz 2 "W/m beträgt.

Vorzugsweise wird der Effektivwert dieser Spannung V^f . (t) berechnet., da dieser Effektivwert die kleinste Effektivspannung bei den Flüssigkristall-Elementen ist, und die kleinste Effektivspannunp: ist erforderlich, um die Flüssigkristall-Elemente einzuschalten.

Der quadratische Mittelwert M jeder periodischen Spannung mit einer Periode *£ ist gegeben durch:

= l/

mit V = Spannung als Funktion der Zeit t.

Die Fig. 8 zeigt zwei Signalpotentiale V und V , die durch den minimalen Phasenabstand 2 ΊΓ/rn Winkelgrad getrennt sind und die zu V . führen. Das Potential V ist durch eine Vollinie und das Potential V„ durch eine Strichlinie dargestellt. Die beiden Potentiale weichen um 2V für eine Zeit

T/m am Beginn jeder Halbperiode T/2 voneinander ab und sind sonst gleich. Wenn daher V in Gleichung (1) den Wert V . (t) annimmt, wird das Integral auf der rechten Seite der Gleichung (1) zu:

/ V²dt = / V<_min dt - (2V_o)² 2^ = 8V_o |i (2).

Durch Einsetzen von Gleichung (2) in Gleichung Cl) ergibt

sich für den quadratischen Mittelwert M . der Mindestspannung

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8V ² ^Mmin = TT

Auf diese Weise ist die kleinste Wurzel des quadratischen Mittelwertes V _ff/_m· \ gegeben durch:

eff(min) %/ min

y/rn Mit m = 5 folgt V_eff(min) = 2 /iv_o/y5 *» 1,3 V_Q.

Mit m = 100 folgt V_{eff (min)} = 2 /iv/^0 * 0,3 V_q.

Der Flüssigkristall-Anzeigeeffekt-Schwellenwert V muß

kleiner, vorzugsweise um die Hälfte, als diese kleinste Effektivspannung V _ff(_mi_n) sein, so daß die geeigneten Elemente eingeschaltet werden.

Auf diese Weise ist V vorzugsweise gegeben durch:

^Veff(min) ^{= 2V}c

Für einen Phasenänderungseffekt beträgt V vorzugsweise 10 V. Daher beträgt für eine 100 χ 100-Linien-Element-Anordnung V vorzugsweise 70 V.

Auf ähnliche Weise beträgt V für einen verdrillten ne-

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matischen Effekt vorzugsweise 1,2 V. Daher beträgt V für eine 100 χ 100-Anordnung vorzugsweise 8,5 V.

Bei dem oben erläuterten Verfahren brauchen die Phasenstufen zwischen den X-Elektrodenpotentialen nicht notwendig 2 'Ü~/m betragen. Es können z. B. zwei Phasenfolgen verwendet werden, die sich in IT/m Stufen ändern. Auf ähnliche Weise muß das Tastverhältnis nicht den Wert Eins haben.

Beispiele von Schaltungen zum Anlegen der Potentiale entsprechend dem oben erläuterten Verfahren werden weiter unten anhand der Fig. 9 bis 11 beschrieben.

Ein zweites Verfahren zum Anlegen elektrischer Potentiale verwendet eine Folge von Sinuswellen V , V_?,

V , die miteinander außer Phase sind, anstelle der oben beschriebenen Rechteck-Wellen. Die Sinuswellen oder -signale werden auf die gleiche allgemeine Weise angelegt, obwohl eine unterschiedliche Beziehung in diesem Fall zwischen

V und V vorliegt.

Ein drittes Verfahren verwendet eine Reihe von Sinus-

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oder Rechteck-Wellen V , V ... V mit gleicher Phase und Amplitude aber unterschiedlichen Frequenzen, die sich in Stufen (vorzugsweise von ungefähr 50 Hz) ändern, z. B. in oder über dem Bereich von 50 Hz bis 10 kHz. Diese werden kontinuierlich an die X-Elektroden in einer Folge angelegt, d. h. vj- an X , V* an X ... V¹ an X .

Potentiale der gleichen Reihen werden an die X-Elektroden gelegt, aber für die Y-Elektroden sind die Potentiale entsprechend der Amplitude des Analog-Signales gewählt, das sie darstellen. Wenn so z. B. ein Element mit den Koordinaten X₁- und Y₁ ausgeschaltet werden soll, um einen Teil des Analog-Signales anzuzeigen, hat das Potential an der Elektrode Y^

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den Wert V , so daß keine Potentialdifferenz am Element vorliegt. Bei Elementen, die nicht ausgeschaltet sein sollen, liegt eine Prequenzdifferenz zwischen den Potentialen an den X- und den Y-Elektroden vor. Diese Frequenzdifferenz führt zu einer Restspannung, und die kleinste Restspannung muß. größer als V , vorzugsweise 2 ♦ V , sein.

C C

Für dieses dritte Verfahren können die Y-Elektroden durch herkömmliche Ansteuerglieder erregt werden, die durch (nicht dargestellte) Einrichtungen angesteuert v/erden, die eine synchrone Spannung zur Frequenzumsetzung erzeugen. Die X-Elektroden können durch herkömmliche Ansteuerglieder erzeugt werden, die durch mehrere "durch η teilende" Zähler und ein gemeinsames Taktglied gesteuert werden, um X-Elektrodenpotentiale zu erzeugen, die sich nacheinander in der Frequenz um feste Beträge unterscheiden.

Ein viertes Verfahren verwendet eine Reihe von Rechteck-Wellen oder -Signalen mit gleicher Phase, Frequenz und Amplitude, aber unterschiedlicher Impulsbreite, d. h. Tastverhältnis. Wie oben erläutert wurde, liegt an den Elementen, die ausgeschaltet sein sollen, die Spannung Null, was hier durch Anlegen von Potentialen der gleichen Impulsbreite an die geeigneten X- und Y-Elektroden erfolgt, während bei den Elementen, die eine Restspannung aufweisen sollen, Potentiale unterschiedlicher Impulsbreite . an deren X- und Y-Elektroden gelegt werden·. Auch hier ist die kleinste Restspannung vorzugsweise größer als 2·V .

Bei diesem vierten Verfahren können die Y-Elektroden durch herkömmliche Ansteuerglieder erregt werden, gesteuert durch monostabile oder astabile MuIt!vibratoren, die ein Rechteck-Signal mit einem Tastverhältnis erzeugen, das linear von der Eingangsspannung abhängt. Die X-Elektroden können durch herkömmliche Ansteuerglieder erregt werden, von denen jedes durch ein getrenntes Schieberegister und ein gemeinsames Takt-

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glied gesteuert wird, um Potentiale zu erzeugen, die Rechteck-Signale sind, deren Tastverhältnis sich in Stufen von einer X-Elektrode zur nächsten ändert.

Ein Beispiel einer Schaltung zum Erzeugen einer Reihe von Rechteck-Wellen mit gleicher Amplitude, Frequenz und Impulsbreite, aber unterschiedlicher Phase, abhängig von der Amplitude des anzuzeigenden Analog-Signales_;ist in Fig. 9 dargestellt. Die Schaltung kann in zwei Teilen betrachtet werden: Der erste Teil erstreckt sich vom Eingang, an dem ein anzuzeigendes Analog-Signal als ein sich zeitlich änderndes elektrisches Potential liegt, bis zu einem·Punkt P. Der zweite Teil erstreckt sich vom Punkt P bis zu den Y-Elektrodenanschlüssen T , T_p, ... T der Flüssigkristall-Zelle, z. B. den Anschlüssen 19 in Fig. 3 oder den Anschlüssen 31 in Fig. 5« Der erste Teil der Schaltung ist ein einziger gemeinsamer Kanal, der das eingespeiste Signal aufzeichnet und in eine zur Antwort durch den zweiten Teil geeignete Form umsetzt. Der zweite Teil enthält die gleiche Anzahl von Kanälen wie die Anzahl m von Y-Elektroden, und jeder Kanal tastet einen verschiedenen Bruchteil l/m des Analog-Signales (in einer gegebenen Zeit) ab und erzeugt das erforderliche Ausgangssignal.

Im ersten Teil der Schaltung wird das eingespeiste Signal an einen Verstärker 33 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor gelegt, der eine Eingangsimpedanz aufweist, die durch einen Widerstand R_IM (vorzugsweise 1 M XL) und einen Kondensator C_IM (vorzugsweise 30 pF) bestimmt ist, die parallel zwischen dem Eingang des Verstärkers 33 und Erde liegen. Der Verstärker 33 ändert das eingespeiste Signal (von Hand einstellbar) maßstäblich aufwärts oder abwärts, so daß das Signal eine zur Anzeige durch die Flüssigkristallzelle geeignete Höhe aufweist.

Der Ausgang des Verstärkers 33 liegt seinerseits an einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD) 35, einem Analog-

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Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) 37, einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) 39 und einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer) 41.

Die ladungsgekoppelte Einrichtung 35 arbeitet als Abtast-Zeit-Dehner, indem die Zeit in Mustern des Signales bei einer ersten Frequenz, z. B. einigen MHz bis einigen 100 MHz genommen wird, bis die ladungsgekoppelte Einrichtung mit einer Anzahl m von Amplitudenproben gefüllt ist, d. h. gleich der Anzahl der anzusteuernden Y-Elektroden. Das Eingangssignal zur ladungsgekoppelten Einrichtung 35 wird dann unterbrochen, und die Signalmuster werden mit einer geringeren Frequenz, z. B. einigen 100 kHz, ausgegeben, was zur Verarbeitung durch den Analog-Digital-Umsetzer 37 und den Speicher 39 mit direktem Zugriff geeignet ist.

Nach der Analog-Digital-Umsetzung in eine Binärzahl wird jedes Signalmuster im Speicher 39 mit direktem Zugriff gespeichert, der m Speicherzellen hat. Das Binär-Ausgangssignal des Speichers 39 mit direktem Zugriff wird durch den Digital-Analog-Umsetzer 4l zurück in eine Zahl der Analog-Spannungs-Amplituden-Probe umgesetzt.

Jeder Kanal des zweiten Teiles der Schaltung hat ein elektronisch betriebenes Gatter SV/, wie z. B. ein MOS-Zweirichtungs-Gatter, einen Widerstand R (vorzugsweise 1 k-Ω.) sowie einen Kondensator C (vorzugsweise 500 pF) zwischen dem Widerstand R und Erde, einen Vergleicher 45 mit einem Eingang von einem gemeinsamen Punkt S zwischen dem Kondensator C und dem Widerstand R und einem anderen Eingang von einem festen Signalgenerator 43· Jeder Vergleicher 45 hat vorzugsweise eine Eingangsimpedanz von 1 M Xi. oder mehr. Jeder Kanal hat auch ein bistabiles Olied 47, das mit dem Ausgang des Vergleichers 45 und einem Ansteuerglied 49 verbunden ist. Die Indizes im zweiten Teil der Schaltung der Fig. 8 be-

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- ψχ -

zeichnen die Y-Elektroden, mit denen die verschiedenen Kanäle verbunden sind.

Die Gatter SW werden in einer Folge geöffnet, z. B. durch ein (nicht dargestelltes) Schieberegistersignal. Mit anderen Worten, das Gatter SW wird zunächst geöffnet, dann das Gatter SVi usw. , jedes für einen Bruchteil l/m der Zeit T, die zum Lesen der m Muster im Speicher 39 mit direktem Zugriff genommen wird. Es wird daher an jedem Punkt S ein Potential entwickelt, das das Potential jedes Analog-Signalmusters darstellt, das durch den Digital-Analog-Umsetzer 4l wiedergewonnen wird, wenn das entsprechende Gatter SW geöffnet ist. Dieses Potential bleibt am Punkt S für eine beträchtlich längere Zeitdauer als T. Jeder Vergleicher ^5 vergleicht dieses Potential mit einem herkömmlichen festen Sägezahn- oder Treppen-Potential (vorzugsweise einem Treppen-Potential) vom Signalgenerator I13. An einem gewissen Zeitpunkt ändert der Unterschied zwischen dem Potential von jedem Punkt S und dem Potential auf dem festen Signal das Vorzeichen, was bewirkt, daß jeder Vergleicher 4 5 einen entsprechenden Ausgangsimpuls erzeugt, der bis zum Ende jedes Treppen-Signales fortdauert. Auf diese Weise erzeugt jeder Vergleicher 45 einen Ausgangsimpuls, dessen Vorderflanke ein Zeitmaß der Amplitude des Potentials am Punkt P ist. Wenn weiterhin das feste Signal ein Treppen-Signal der Frequenz 2 f ist, erzeugen die Vergleicher 45 ein gepulstes Rechteck-Ausgangssignal der Frequenz 2 f. Die bistabilen Bauelemente Ί7 setzen das gepulste Rechteck-Ausgangssignal in ein Rechteck-Signal der Frequenz f um, da ein Impuls von einem Vergleicher ^5 das entsprechende bistabile Bauelement 47 in den "!."-Zustand setzt und der nächste Impuls in den "O"-Zustand usw.

Die Ansteuerglieder ^9 sind herkömmliche Spannungsverstärker. Die Ausgangssignale der bistabilen Bauelemente k"J

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haben von Spitze zu Spitze Amplituden von einigen wenigen V, wogegen die an die Y-Elektroden des Plüssigkristalles zu legenden Amplituden höher sind, worauf bereits oben hingewiesen wurde. Die Ansteuerglieder 49 sind z. B. herkömmliche Transistor-Gatter, die mit einer Frequenz f· durch das Rechteck-Signal von den bistabilen Bauelementen 47 geöffnet und geschlossen werden. Im geöffneten Zustand verbinden die Ansteuerglieder 49 in der Form von Gattern ihre jeweiligen Ausgangsanschlüsse T mit einer (nicht dargestellten) elektrischen Potentialquelle, z. B. von 70 V, so daß die Potentiale der Anschlüsse sich in der Form einer Rechteck-Welle mit fester Frequenz f, fester, durch die Potentialquelle bestimmter Amplitude und veränderlicher Phase ändern, die durch das anzuzeigende Analog-Signal bestimmt ist, das durch die Vergleicher 45 erzeugt wird.

Wenn mit der Schaltung der Fig. 9 die Y-Elektrodenpotentiale erzeugt werden, sind die X-Elektrodenpotentiale vorzugsweise eine Reihe von Rechteck-Signalen, deren Phase sich in gleichen Stufen von 2 *ίΓ/m von einer X-Elektrode zur nächsten unterscheidet. Vorzugsweise werden die X-Elektroden durch (nicht dargestellte) Ansteuerglieder erregt, von denen jedes einfach durch ein einzelnes Ausgangssignal eines Schieberegisters mit parallelem Ausgang gesteuert wird, mit dem eine Steuersignal-Rechteckwelle bei einer Frequenz mf synchron zu den Stufen des Treppen-Signales getastet wird.

Für Eingangssignale mit niedriger Frequenz, z. B. 20 kHz, kann die ladungsgekoppelte Einrichtung 35 überbrückt sein, indem der Verstärker 33 direkt mit dem Analog-Digital-Umsetzer 37 verbunden wird. Vorzugsweise ist ein (nicht dargestellter) Handschalter vorgesehen, der einem Bediener die Wahl erlaubt, ob die ladungsgekoppelte Einrichtung 35 überbrückt ist oder nicht.

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ft

Für erhöhte Frequenzen kann die einzige ladungsgekoppelte Einrichtung 35 durch eine Kaskade paralleler ladungsgekoppelter Einrichtungen (nicht dargestellt) ersetzt sein, deren jede ihre eigenen Eingangs- und Ausgangs-Gatter hat. Die Eingangs-Gatter sind viel schneller (z. B. 1 GHz) als die ladungsgekoppelten Einrichtungen. Indem die Eingangs-Gatter in einer Folge offen und die Ausgangs-Gatter in einer Folge offen gehalten werden, kann ein gegebenes Signal durch Multiplexen'jeder ladungsgekoppelten Einrichtung nacheinander stückweise abgetastet werden, so daß wirkungsvoll die Abtastbandbreite der ladungsgekoppelten Einrichtung mit der Anzahl der ladungsgekoppelten Einrichtungen in der Kaskade multipliziert wird. Bei einer anderen Schaltung kann die ladungsgekoppelte Einrichtung 35 durch ein alternatives Schieberegister ersetzt sein, z. B. einen Serien-Analog-Speicher, z. B. ein Reticon (Wz)-SAM 12-8V.

Im Falle eines sich wiederholenden Eingangssignales kann das Ausgangssignal des Verstärkers 33 direkt an den Punkt P gelegt werden. Dies verhindert jedoch ein Speichern des Signales. Bei einem sich nicht wiederholenden Signal ist das Speichern sehr wünschenswert, damit das Signal für eine relativ lange Zeitdauer angezeigt werden kann, z. B. damit das angezeigte Signal photographisch aufgezeichnet werden kann.

Das anhand der Fig. 9 beschriebene Speichern erfolgt digital. Als solches hat es den Vorteil, ständig und zerstörungsfrei zu sein. Weiterhin kann aus den Teilen des vorhergehenden oder folgenden Signales ein Teil zur Anzeige gewählt werden, indem der Speicher 39 mit direktem Zugriff verschieden gelesen wird. Teile des angezeigten Signales können zeitlich markiert werden, z. B. durch Aufleuchten, und dies kann zu einer Anzeige mit genauer Zeitmessung führen.

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Das Speichern kann alternativ auch analog erfolgen. Da jedoch Analog-Speicher gewöhnlich Kondensatoren verwenden, die Information nicht in der Form unbestimmter Ladung speichern können, erzeugen sie gewöhnlich keine ständige Aufzeichnung des Signales.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Erzeugen einer Reihe von Rechtecksignalen gleicher Amplitude, Frequenz und Impulsbreite, jedoch mit einer relativen Phase, die von der Amplitude des anzuzeigenden Analog-Signales abhängt, ist in Fig. 10 gezeigt. Die Schaltung ersetzt den Teil der Schaltung der Fig. 9 zwischen dem Speicher 39 mit direktem Zugriff und den Ansteuergliedern ^9 (ausschließlich). Der Ausgang des Speichers 39 mit direktem Zugriff (Fig. 9) besteht aus einer Folge von 8-Bit-Zahlen, deren jede eine Signal-Amplituden-Probe darstellt. Diese Zahlen werden nacheinander durch ein Lese-Taktglied 93 über ein Serien-Eingangs/Parallel-Ausgangs-8-Bit-Schieberegister 60 zu einer Reihe von 8-Bit-Zählern 6I₁ ... 61 gespeist (lediglich 6I₁ und 61 sind dargestellt). Wie oben erläutert wurde, wird m durch die Anzahl der Y-Elektroden bestimmt, jedoch beträgt m vorzugsweise 256 in diesem bestimmten Fall, um an die Binär-Elektronik angepaßt zu sein.

Die Zähler 61 werden nacheinander geöffnet, d. h. zunächst 61 , dann 6l usw., indem ein "1"-Impuls entlang eines Serien-Eingangs/Parallel-Ausgangs-Schieberegisters62 mit m parallelen Ausgängen verschoben wird, von denen jeder mit einem getrennten Zähler 61 verbunden ist. Die Zähler 61 speichern lediglich Ziffern vom Schieberegister 60, wenn sie offen gehalten sind. Auf diese Weise wird ein bestimmtes 8-Bit-Muster in jedem Zähler 61 gespeichert.

Das -Schieberegister 62 wird durch ein Vorsetz-Taktglied

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64 gesteuert, das auch vom Speicher 39 mit direktem Zugriff angesteuert ist.

Wenn die Zähler 6l auf diese Weise alle vorgesetzt sind, wird das Vorsetz-Taktglied 64 abgeschaltet. Ein Zähler-Taktglied 65, das mit jedem Zähler 61 verbunden ist, wird dann in Betrieb genommen. Dieses erzeugt Rechtecksignale einer 128-fachen Frequenz der gewünschten Flüssigkristall-Ansteuerfrequenz f. Für jeden im positiven Bereich verlaufenden Impuls des Rechtecksignales zählen die Zähler 6l, die nun alle geöffnet sind j eine Ziffer. Auf diese Weise addieren die Zähler 6l die Ziffern vom Taktglied 65 zu der bereits'in ihnen ge-

7 speicherten Binärzahl. Wenn diese Summe 2 erreicht, d. h. 128, erzeugt jeder Zähler 61 eine "1" als seine achte oder bedeutendste Ziffer. Diese achte Ziffer bleibt als "1" zurück, bis weitere 128 Ziffern vom Taktglied 65 gezählt wurden, wonach diese Ziffer zu "O" wird, usw.

Auf diese Weise ist das Ausgangssignal bei der achten Ziffernstelle jedes Zählers 61 ein Rechtecksignal mit einer Frequenz f. Weiterhin wird die Phase des Rechtecksignales durch die im Zähler 6l vorgesetzte Binärzahl bestimmt. Auf diese Weise werden 256 Ausgangssignale von den 256 Zählern 6l erhalten, die aus Rechteck-Wellen bestehen, deren Phasen durch entsprechende bestimmte Amplitudenproben des anzuzeigenden Signales bestimmt sind. Die jeweiligen Ausgangssignale der Zähler 6l werden zu den Ansteuergliedern 49 (Fig. 9) gespeist, um die Y-Elektroden des Flüssigkristalles zu erregen.

Bei den meisten Anwendungen herkömmlicher Oszilloskope kann das oben erläuterte Flüssigkristall-Signal-Sichtgerät eingesetzt werden. Hierfür werden im folgenden Beispiele gegeben.

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- ae· -

Eine Intensitäts-(Z-)Modulation des angezeigten Signales kann erfolgen, indem die Amplitude des Potentiales an den Y-Elektroden geändert wird, so daß eine Restspannung einer bestimmten Amplitude an den Flüssigkristall-Elementen zurückbleibt, an denen zuvor die Spannung Null gelegen ist. Wenn diese Restspannung größer als die Schwellenwertspannung V

ist, dann kann jedes gewählte Element jeden optischen Zustand zwischen vollständig ausgeschaltet und vollständig eingeschaltet abhängig von der Größe der Restspannung: haben. Alternativ können die Phase, Frequenz oder das Tastverhältnis der angelegten Y-Elektrodenpotentiale geändert oder periodisch geschaltet oder moduliert werden, um eine Intensitäts-Modulation oder Aufleuchten eines gewählten Elements zu bewirken.

Ein Doppelspurbetrieb kann erzielt werden, indem jede geradzahlige Y-Elektrode und deren Elektronik einem Eingangssignal und jede ungeradzahlige Y-Elektrode und deren Elektronik einem zweiten Eingangssignal zugeordnet werden oder indem jedes Signal zeitlich abwechselnd angesteuert wird.

Die Anzeige erfolgt mit einer Zeitbasis, die in erster Linie durch die Abtastgeschwindigkeit des Analog-Digital-Umsetzers 37 und den Takt der ladungsgekoppelten Einrichtung 35 bestimmt ist. Der Beginn des Abtastens und Speicherns kann durch eine herkömmliche Oszilloskop-Triggeranordnung (nicht dargestellt) bestimmt werden. Eine Vertikal-Dehnung oder -Pressung des angezeigten Signales kann erfolgen, indem die Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 33 (wie oben erläutert) oder der Verstärkungsfaktor eines (nicht dargestellten) geeigneten Spannungsteilers vor dem Verstärker 33 geändert wird.

Eine Horizontal-Dehnung oder -Pressung des angezeigten Signales kann erfolgen, indem die Frequenz geändert wird, mit der Daten vom Speicher 39 mit direktem Zugriff durch die

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Einrichtungen empfangen werden, die die Signal-Amplitudenin Rechteck-Signale bestimmter Phase umsetzen. D. h. bei der Schaltung der Fig. 9 erzeugt eine Änderung des Taktes der Gatter SW.. bis SW und bei der Schaltung der Fig. 10 eine Änderung der Geschwindigkeit des Lese-Taktgliedes 63 die gewünschte Horizontal-Dehnung oder -Pressung.

Ein Wiederholungs- oder Speicherbetrieb kann von Hand durch einen (nicht dargestellten) Schalter in der Schaltung der Fig. 9 vor dem Speicher 39 mit direktem Zugriff gewählt werden. Der Schalter leitet oder sperrt (geeignete) Trigger-Impulse, die die Eingangssignale zum Speicher 39 mit direktem Zugriff gegebenenfalls unterbrechen oder auslösen.

Eine Vertikal-VerSchiebung des angezeigten Signales kann erfolgen, indem dem Eingangssignal beim "Verstärker 33 ein Gleichstrom überlagert wird, oder beim Speicherbetrieb, indem die relativen Phasen der X-Elektrodenspannungen um einen konstanten Betrag zum Stufen- oder Treppen-Signal verschoben werden, das durch den Signalgenerator 43 erzeugt wird.

Eine Horizontal-Verschiebung des angezeigten Signales kann erfolgen, indem der Beginn der Lesefolge vom Speicher 39 mit direktem Zugriff geändert wird.

Erfindungsgemäße Analog-Signal-Sichtgeräte sind gegenüber herkömmlichen Elektronenstrahlröhren-Sichtgeräten raumsparend, sie verbrauchen weniger Leistung, zeigen ein verringertes Flimmern, ein kleineres Fading, und sind bei Umgebungslicht besser ablesbar.

Weiterhin ist das Speichern nicht durch die verwendete Zeitbasis (maximale Speicher-Schreib-Geschwindigkeit) oder die gesamte Speicherzeit viie bei herkömmlichen Elektronen-

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strahl-Speicherröhren begrenzt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum
Erzeugen einer Reihe von Rechteck-Signalen gleicher Amplitude, Frequenz und Impulsbreite, jedoch mit einer relativen Phase abhängig von der Amplitude dos anzuzeigenden Analog-Signales^ist in Pig. 11 dargestellt.

Wie oben wird ein 100 χ 100-Matrix-Flüssigkristall-Sichtgerät 70 durch gleichzeitiges Anlegen von Signalen gleicher Phase an gewünschte X- und Y-Elektroden angesteuert oder
adressiert. Da Binärelemente verwendet werden, kann eine
128 χ 128-Anzeige angesteuert werden.

Die Schaltung der Fig.11 hat einen ansteuerbaren 7~Bit-Analog-Digital-Umsetzer 71 mit einem Eingang 72, an dem
Signale zur folgenden Anzeige liegen, und mit einem Ausgang 73 zu einem 128 χ 7-Bit-Umlauf speicher 7^1. Eine Umlauf-Tafel-Steuer-Logik-Einheit 75 ist mit dem Analog-Digital-Umsetzer 71 und dem Speicher 74 verbunden. Taktimpulse 93, 72 werden getrennt zum Speicher 7^ von einem Haupttaktglied 76 oder . einem Taktglied in den Analog-Digital-Umsetzer 71 gespeist.

Ein Ausgang 77 des mit 1 NHz arbeitenden Haupttaktgliedes 76 ist über einen 128-Untersetzer 78 und einen
7-Bit-Binärzähler 79 mit einem ersten Vergleicher 80 verbunden. Ein 128-Bit-Reihen-(x Elektroden)-Schieberegister ist angeschlossen, um Taktimpulse 82 vom 128-Untersetzer 78 und Setzimpulse 83 (0 und 1) vom siebenten Bit-Ausgang des 7-Bit-Binärzählers 79 zu empfangen, d. h. eine Frequenz von 1/128 MHz. Das Reihen-Schieberegister 8l hat 128 parallele Ausgänge 84, von denen 100 mit jeder X-Elektrode (nicht dargestellt) des Sichtgerätes 70 verbunden sind. Jede X-Elektrode

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2 empfängt so ein Rechteck-Signal einer Frequenz 1/128 , wobei die Phasendifferenz zwischen Signalen auf benachbarten Elektroden 2 T/128 Winkelgrad beträgt.

Ein Ausgangssignal 85 vom Zähler 79 wird über ein Glied 86 gespeist, das + 64 zum Eingangssignal eines zweiten Vergleichers 87 speist. Das Ausgangssignal des UmlaufSpeichers 74 wird zu beiden Vergleichern 80, 87 gespeist.

Ein 128-Bit-Spalten-Schiebe- und-Speicher-Sammelregister 88 hat einen Serieneingang 89 und einen Serienausgang 90 sowie einen Parallelausgang 91. Jeder parallele Ausgangskanal 91 enthält eine bistabile Sperre, die den Wert ihrer zugeordneten Zelle ändert, wenn ein Strobe- oder Abtastimpuls 92 vom nächsten Ausgang des 128-üntersetzers 78 angelegt wird. Einhundert parallele Ausgänge 91 sind getrennt mit einhundert Y-Elektroden (nicht dargestellt) im Sichtgerät 70 verbunden. Taktimpulse 93 werden direkt vom Kaupttaktglied 76 zum Spaltenregister 88 und zum Speicher 74 gespeist.

Ein Gatter 94 hat drei Eingänge A, B, C und einen Ausgang D. Die Gatter-Eingänge A, B, C sind jeweils mit dem Ausgang des ersten Vergleichers 80 bzw. dem Ausgang des zweiten Vergleichers 87 bzw. dem Serienausgang 90 des Spalten-Schieberegisters 88 verbunden.

Das Sichtgerät 70 hat eine verdrillte nematische Zelle mit einer Schwellenspannung von insbesondere ungefähr 2 V; daher kann die Schaltung der Fig. 11 mit 15-V-CMOS-Logik ohne Spannungsverstärker, wie z. B. dem Glied 49 in den Fig. 9 und 10, hergestellt werden.

Der Analog-Digital-Umsetzer 71 setzt das Analog-Eingangssignal in eine Anzahl von (7-Bit-Binär-) Digital-Mustern um,

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deren numerischer-Wert die aufeinanderfolgenden Analog-Werte des Eingangssignales in den Abtast-Zeitpunkten beschreibt. Es sind auch vorgesehen Verstärker mit steuerbarem Verstärkungsfaktor des Einganges, um die Vertikal-Empfindlichkeit festzulegen, Zeitbasis-Steuer- und Trigger- und Abzweig-Glieder, um zu bestimmen, wann jeder Aufzeichnungszy-klus eingeleitet werden sollte. Wenn der Umsetzer 71 angesteuert wird, werden die ersten 128 aufeinanderfolgenden Digital-Muster in den Umlaufspeicher 7^ mit einer Geschwindigkeit eingegeben, die durch das Analog-Digital-Umsetzer-Taktglied bestimmt ist, in der Frequenz um einen Betrag dividiert, der durch dessen Zeitbasis-Steuerung festgelegt ist.

Wenn diese Abtastfrequenz größer als 1/128 MHz ist, werden die Ausgänge des Umlaufspeichers vom Rest der Schaltung getrennt, und das Haupttaktglied wird unterbrochen. Nach dem Eingeben von 128 Mustern in den Umlaufspeicher wird das Analog-Digital-Umsetzer-Taktglied bei 72 getrennt, und der Haupttaktglied-Ausgang 93 wird erneut mit dem Speicher 7*J verbunden. Der Umlaufspeicher wird dann durch das Haupttaktglied getastet und sein Inhalt synchron in den Rest der Schaltung ausgelesen, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

Wenn die Abtastfrequenz ^ 1/128 MHz ist, wird der Umlaufspeicher 7^ mit der Haupttaktfrequenz (1 MIIz) während der Zeit getastet, wenn er geladen ist, und kontinuierlich in den Rest der Schaltung während dieser Zeit gelesen. Dadurch kann das Sichtgerät 70 kontinuierlich das zuvor aufgezeichnete Signal anzeigen, das schrittweise geändert wird (von links nach rechts), um durch das neue Signal ersetzt zu werden, das durch die in den Umlaufspeicher 7^ eingegebenen Muster dargestellt ist. Wenn am Beginn der Eingabefolge der Analog-Digital-Umsetzer 71 angesteuert wird, wird ein 7-Bit-Zähler in der Umlauf-Tafel-Steuer-Logik 75 auf

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Null rückgesetzt, wenn das erste Muster aufgenommen wird. Dieses wird dann schrittweise mit der Abtastfrequenz verarbeitet. Ein schrittweise bei jeder Verschiebung des Umlaufspeichers vorgestellter (d. h. mit 1 MHz) zweiter Zähler zeichnet die Stellung des Umlauf Speichers 7*1 auf, und wenn einige Zeit später dieser Zähler auf Null rückgesetzt ist (was anzeigt, daß der Umlaufspeicher 74 in seiner Ausgangsstellung ist), wird das erste Muster in den Speicher 74 eingegeben. Der Speicher 74 arbeitet weiter, bis zu einem späteren Zeitpunkt das zweite Muster aufgenommen und der Abtastzähler auf einen Wert "1" fortgeschaltet wurde. Wenn der Umlauf-Speicher-Zähler 74 sodann den Wert 1 erreicht, wird das zweite Muster in den Speicher 74 eingegeben. Dieses Eingeben dauert bei jeder Übereinstimmung der Zähler des Musters und Speichers 74 fort, die mittels eines 7-Bit-Vergleichers (im Logik-Glied 75) erfaßt wird, bis das 128. Muster genommen (d. h. der Proben-Zähler hat den Wert 127) und in den Speicher 74 eingegeben wurde. Nach diesem Punkt werden keine weiteren Muster in den Speicher 74 eingegeben, bis eine weitere Ansteuerung ausgelöst wurde. Dieses Verfahren gewährleistet, daß die neuen Muster in ihren richtigen Stellen in den Speicher 74 eingegeben werden, da dieser synchron mit der übrigen Schaltung umläuft.

Nach dem Pullen des Speichers 74 auf eine der beiden oben erläuterten Arten wird sein Inhalt mittels des Taktimpulses 93 vom Haupttaktglied 76 gelesen. Da jedes 7"Bit-Wort -Muster gelesen wird, wird es mit der Zahl im Zähler durch den ersten Vergleicher 80 verglichen und ebenfalls mit der Zahl + 64 des Zählers 79 (durch den Verlauf der Ausgangssignale des Zählers 79 durch das Glied 86) im zweiten Vergleicher 87 verglichen. Der Zähler 79 ändert seine Zahl 1 nach 128 einmal je vollständigem Umlauf des Speichers 74. Während 128 Umlaufendes Speichers 74 werden alle' möglichen

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7-Bit-Zahlen mit einer Zahl im ersten Vergleicher 80 und (64 Umläufe später) im zweiten Vergleicher 87 verglichen. Diese bestimmte 7-Bit-Zahl im Speicher Ik bewirkt einen Impuls von den Vergleichern 80, 87 in das Gatter 9^ mit einer Frequenz von 1/128 MHz. Der Zeitpunkt, in dem diese Impulse auftreten, hängt sowohl vom Wert als auch der Stelle des 7~Bit-Wortes im Speicher ab; der Wert des Wortes bestimmt, welche Zahl des Speichers 79 damit übereinstimmt, und die Stelle im Speicher 7k bestimmt, wenn während eines vollständigen Umlaufes des Speichers 7 k Übereinstimmung mit der Zahl des Zählers 79 vorliegt.

Gleichzeitig und synchron mit dem Lesen des Speichers 7*1 schreiten eine Reihe von "0" und "1"-Bits entlang des Spalten-Schieberegisters 88 fort und werden beim Eingang C in das Gatter 9k gespeist. Die Wertetabelle für dieses Gatter ist:

A	B	C	D
1	0	0	0
1	0	1	0
O	1	0	.1
0	1	1	1
0	0	0	0
0	0	1	1

Der Zustand A = 1, B = 1 kann nicht auftreten.

Impulse von den Vergloichern 80, 87 laufen durch das Gatter 9k und ändern das erneute Einspeisen von Information und werden entlang des Spalten-Registers 88 getastet. Sooft

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die Worte ire Speicher in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, d. h. nach zahlreichen 128 Kaupttaktimpulsen 93, wird ein Strobe- oder Abtastimpuls 92 an das Spalten-Register 88 gelegt und kann eine Änderung des Ausgangssignales in jeder Y-Elektrode hervorrufen. Die Stelle eines neuen Bits im Spalten-Register 88, die einem Impuls von jedem Vergleicher zugeordnet ist, wird durch die Stelle eines bestimmten Worts im Speicher Tk gleich dem gegenwärtigen Wort im Zähler 79 bestimmt. Zusätzlich treten diese Änderungen in den Spannungspegeln an den Y-Elektroden (eine "0", eine "1") lediglich einmal je 128 Strobe- oder Abtastimpulse 92 in einem Zeitpunkt auf, der vom Wert des bestimmten Wortes abhängt und mit dem Strobe- oder Abtastimpuls am Ende des geeigneten Umlaufes zusammenfällt.

Wenn dann allgemein das N-te Muster einen Wert J aufweist, erzeugt der erste Vergleicher 80 ein Ausgangssignal, wenn dieses Muster mit dem Ausgangssignal des Zählers 79 während des Umlaufes des Speichers Yk verglichen wird, in dem der Zähler 79 den Wert J hat. Dieses Ausgangssignal des ersten Vergleichers 80 fällt mit dem N-ten Bit des Spalten-Schieberegisters 88 zusammen, das durch das Gatter 9^ ver- läuft, und bewirkt, daß dieses erneut in das Schieberegister 88 als eine "0" unabhängig von seinem vorhergehenden Wert eingegeben wird. Auf ähnliche Weise erzeugt der zweite Vergleicher 87 ein Ausgangssignal, wenn dieses Huster mit dem Ausgangssignal des + 64-Zählers 79 während des Umlaufs des Speichers 7*· verglichen wird, in dem der Zähler 79 den Wert J — 6A oder J + 6Ί hat (d. h. das Ausgangssignal des + 6k-Zählers 79 hat den Wert J oder J + 128). Dieses Ausgangssignal des zweiten Vergleichers 87 fällt erneut mit dem N-ten Bit des Spalten-Schieberegisters 88 zusammen, das durch das Gatter 9^ verläuft, und bewirkt,, daß dieses unabhängig von seinem vorhergehenden Wert als eine "1" in das Schieberegister 88 erneut eingegeben wird. Auf diese Weise legen die Vergleicher-Ausgangssignale die Zeiten fest, an denen übergänge von "1" nach

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-Ά

"O" und von "0" nach "1" auf jedem Ausgang 91 des Spalten-Schieberegisters 88 auftreten, wenn die Strobe- oder Abtastimpulse eingespeist sind, und sie bestimmen deshalb die Phase der Rechteck-Signale, die so durch die Zahlenwerte der gespeicherten Muster bestimmt sind.

Eine Folge von Rechteck-Signalen wird auf die folgende Weise in die X- oder Zeilen-Elektroden 84 eingespeist. Das Zeilen-Register 8l wird mit einem Rechteck-Signal 83 vom

2 7. Bit des Zählers 79 bei einer Frequenz von 1/128 MHz versorgt. Dieses Rechteck-Signal in der Form von "0" und "1" wird entlang des Zeilen-Registers 8l bei einer Frequenz von I/I28 MHz durch das Ausgangssignal 82 des + 128-Gliedes 78 getastet.

Jeder der mit den X-Elektroden verbundenen 100 Zeilen-Register-Ausgänge 84 speist kontinuierlich ein Rechteck-Signal der Frequenz 1/128 MHz mit einer Phasendifferenz zwischen benachbarten Elektroden von 21Γ/128.

Um schnelle Änderungen der Information auf dem Sichtgerät zu verhindern, die bewirken können, daß das Signal unsichtbar wird, wenn diese Änderungen schneller als die Ausschalt-Ansprechzeit des Flüssigkristall-Sichtgerätes 70 auftreten, kann ein Verzögerungsglied (200 ms) zwischen dem Ansteuern des Analog-Digital-Umsetzers 71 und dem erneuten Einstellen des Ansteuergliedes vorgesehen sein, so daß die Anzahl der Anzeigeänderungen/s auf einen Wert begrenzt ist, der mit der Ansprechzeit des Sichtgerätes vereinbar ist. Wenn das Ansteuerglied nicht erneut eingestellt wird, behält die Anordnung die zuvor gespeicherte Information solange bei, wie die Stromversorgung aufrechterhalten wird. Sie kann daher entweder als Erneuerungsoszilloskop oder als Speicheroszilloskop arbeiten.

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Vt

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß der Analog-Digital-Umsetzer als Abtastglied und Digitiser arbeitet; der Zähler 79, die Vergleicher 80, 87, das Gatter 94, der Speicher 74 und das Spalten-Register 88, die geeignet getastet sind, arbeiten als Umsetzer, um ein elektrisches Potential zu erzeugen, dessen Phase jede Amplitude eines Musters darstellt; die bistabilen Glieder im Spalten-Register 88 arbeiten als" erste Ansteuerglieder, und das geeignet getastete Spalten-Register 8l und dessen Ausgänge 84 arbeiten als zweite Ansteuerglieder.

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Claims

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Ansprüche

\l) Analog-Signa!-Sichtgerät aus einer Flüssigkristallzelle mit X- und mit Y-Elektroden, an denen elektrische Signale liegen, um das Aussehen verschiedener Teile der Zelle zur Anzeige eines Signals zu ändern,

gekennz eichnet durch

Abtastglieder (SWj 37» 60; 71) zum Unterteilen des anzuzeigenden Signales in eine Folge von Amplitudenproben,

Umsetzer (45, 43* 47; 61, 65; 74, 79, 80, 87, 88, 94) zum Erzeugen eines elektrischen Potentials für jede Amplitudenprobe,

erste Ansteuerglieder (49l 91) zum Anlegen der elektrischen Potentiale an einzelne der Y-Elektroden am Sichtgerät, und

zweite Ansteuerglieder (8l, 78, 79» 84) zum Erzeugen und Anlegen einer Folge von elektrischen Potentialen an einzelne der X-Elektroden am Sichtgerät (1, 3, 5, 7; -70).
2. Sichtgerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenproben (39; 74) gespeichert werden.
3. Sichtgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

HF-Abtastglieder (35; 7I, 75, 74), die die Signale bei Hochfrequenz zur folgenden NF-Anzeige auf der Flüssigkristallzelle (1, 3, 5, 7; 70) abtasten.
4. Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Umsetzer Vergleicher (SW) sind, die die Amplitudenproben mit einem Rampen-.oder Treppen-Signal (43) vergleichen.

709820/0740 original inspected
5. Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzer Schieberegister (6o) und mehrere Zähler (6l) sind, deren jeder mit einer Y-Elektrode verbunden ist.
6. Sichtgerät nach Anspruch 2₉

dadurch gekennzeichnet,

daß die Umsetzer ein Umlaufspeicher (7^), zwei Vergleicher (8o, 8?) zum Vergleichen von Worten im Umlaufspeicher [¹Jk) mit einer Folge von Zahlen in einem Zähler (79; 79· 86) und ein Gatter (94) aufweisen, um die Verglexcher-Ausgangssignale in ein Schieberegister (88) zu spsisen., von dem die elektrischen Potentiale über Parallei-Ausgänge (91) an die Y-Elektroden im Sichtgerät (70) gelegt v/erden, und

daß ein Schieberegister (81) vorgesehen ist, das ein Rechteck-Signal dessen Längsrichtung verschiebt und eine Folge elektrischer Potentiale in jede X-Elektrode am Sichtgerät (70) einspeist.
7« Sichtgerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die elektrischen Potentiale an den X- und Y-Elektroden elektrische Rechteck-Wellen gleicher Frequenz und unterschiedlicher Phase sind.
8. Sichtgerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die elektrischen Potentiale an den X- und Y-Elektroden elektrische Rechteck-Wellen gleicher Frequenz, jedoch unterschiedlicher Impulsbreite sind.

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9. Sichtgerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Potentiale an den X- und den Y-Elektroden elektrische Sinus-WeIlen gleicher Frequenz, jedoch unterschiedlicher Phase sind.
10. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Potentiale an den X- und den Y-Elektroden elektrische Wellen unterschiedlicher Frequenz sind.

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