DE2935192C3 - Matrixsteuerschaltung für einen Oszillographenwiedergabeschirm mit einem Flüssigkristall - Google Patents

Description

Matrixsteuerschaltungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art werden oft zum Wiedergeben linienförmiger Figuren an einem Wiedergabeschirm verwendet, wobei eine Vielzahl von Reihen und Spalten zum Erreichen einer ausreichenden Bildschärfe, beispielsweise je über hundert, erforderlich ist.

Eine solche Matrixsteuerschaltung ist aus dem Artikel von Alt und Pleshko, IEEE Transactions on Electron Devices, ED-21,147 (1947), bekannt.

Dabei können alle Kreuzungen von Reihen und Spalten entsprechenden Wiedergabeelementen unabhängig voneinander angesteuert werden, ohne daß für jedes Wiedergabeelement eine einzelne Steuerschaltung erforderlich ist. In dem genannten Artikel wird dargelegt, daß der erzielbare Kontrast schnell abnimmt, wenn die Anzahl in Zeitmultiplex anzusteuernder Linien groß wird, was aus der Formel für das Verhältnis der quadratischen Mittelwerte (root-mean-square, RMS) der Spannungen an den Elementen in dem EIN- bzw. AUS-Zustand hervorgeht:

worin η die Anzahl angesteuerter Linien ist. Durch diese

Kontrastverringerung ist es ohne Sondermaßnahmen nicht möglich, mehr als etwa fünf Linien anzusteuern, wobei das Verhältnis der quadratischen Mittelwerte etwa 1,6 beträgt

Zwar ist es möglich, durch Verwendung einer Zweifrequenzsteuerung diese Anzahl auf 100 oder mehr zu vergrößern, aber dann treten eine Anzahl anderer Nachteile auf, wie die Notwendigkeit der Verwendung gut stabilisierter Speisespannungen und einer stabilen Umgebungstemperatur, während außerdem ein erhöhter Energieverbrauch auftritt.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Matrixsteuerschaltung für einen Wiedergabeschirm mit einer Vielzahl von Wiedergabeelementen zum Wiedergeben von Oszillographenbildern, wie linienförmigen Figuren mit einer ausreichenden Bildschärfe und einem ausreichenden Kontrast zu schaffen, ohne daß dies kostspielige Maßnahmen erfordert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In vielen Fällen werden die SpaJtenerregungsimpulse und die Reihenwahlimpulse dieselbe Polarität aufweisen, wodurch die Spannung an einem EIN-geschalteten Wiedergabeelement Null ist oder wenigstens viel niedriger als die effektive Spannung an einem AUS-geschalteten Element. Abhängig von der Wiedergabe mit einem Flüssigkristall mit gekreuzten oder parallelen Lichtpolarisatoren in Reflexion oder Transmission in Übertragung mit hellen Bildpunkten auf einem dunklen Hintergrund oder umgekehrt, und abhängig von dem verwendeten Kristalltyp kann es erwünscht sein, daß V_Cm> Vaus ist, wobei V der Effektivwert einer Spannung ist.

Eine günstige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matrixsteuerschaltung weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Spaltenerregungsimpulse und die Reihenwahlimpulse dieselbe Amplitude und eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.

Zum Wiedergeben von zeitabhängigen Erscheinungen an einem Oszillographenwiedergabeschirm wird die Zeitskala im allgemeinen nicht der für die Wiedergabe erwünschten Zeitreihenfolge der Ansteuerung entsprechen.

Eine weitere Ausführungsform weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Steuerschaltung einen Pufferspeicher zum Speichern der wiederzugebenden Information enthält, dessen Adresseneingänge mit Ausgängen der Reihenwahlschaltung gekoppelt sind zum synchron zu der Reihenwahl Auslesen der Information und wobei Leseausgänge mit der Spaltenerregungsschaltung zum Erzeugen von Spaltenerregungsimpulsen gekoppelt sind.

Meistens ist ein sogenannter Zwei- oder Mehrkanaloszillograph erwünscht, Eine andere günstige Ausführungsform weist dazu das Kennzeichen auf, daß der Pufferspeicher mindestens zwei Speicherstellen je Spalte enthält zum gleichzeitigen Wiedergeben min-

H) destens zweier Erscheinungen am Oszillographenwiedergabeschirm.

Eine Anzahl besonderer Ausführungsformen entsprechend den Ansprüchen 5 bis einschließlich 11 wird bei der Figurbeschreibung eingehend beschrieben.

Den jeweiligen Ausführungsformen gemein ist, daß die Tatsache ausgenutzt wird, daß bei der Wiedergabe linienförmiger Bilder nur eine geringe Anzahl Wiedergabeelemente je Spalte ElN-gesteuert wird, wobei das Bild linienweise (»vertikal«) statt spaltenweise (»horizontal«) abgetastet wird. In einem Wiedergabegerät mit π Linien L und k Spalten K entsprechen die Linien beispielsweise der Amplitude eines wiederzugebenden Signals und die Spalten einer diesem Signal zugeordneten Zeitskala. Die Linien werden nacheinander in einer Periode T mit Impulsen mit einer Länge T/n und mit einer Spannung V abgetastet. Wenn bestimmte Wiedergabeelemente z. B. an den Kreuzungen der Linien /mft Spalten/und k in den EIN-Zustand gebracht werden müssen, wird gleichzeitig mit dem Impuls an der Linie ι den Spalten j und k ein Impuls mit derselben Zeitdauer und entweder einer Spannung Köder einer Spannung — Vzugeführt

Während einer Periodendauer T bekommen die AUS-Elemente zweimal einen Impuls mit der Amplilu-

s> de V und die EIN-Elemente im ersten Fall eine Spannung 0 und im zweiten Fall einmal einen Impuls mit einer Spannung 2 V.

Im ersten Fall ist das mittlere Quadrat der Spannungen:

vj„ = 0 und Vj_n = — ■ V²
η

so daß die EIN-Spannung und die AUS-Spannung des 4) anzuwendenden elektrooptischen Effektes ein beliebiges Verhältnis haben dürfen und Vderart gewählt wird, daß die AUS-Spannung niedriger ist als V - flln.
Im zweiten Fall wird

Kl = — (2K)² = — · V² und K² _m = — · V². η η η

Nun wird

Im ersten Fall wird nun

_V2 =

y2 ₌

V¹

und der anzuwendende elektrooptische Effekt muß folglich dasselbe oder ein kleineres EIN-AUS-Spannungsverhältnis haben, um brauchbar zu sein. Dies ist u. a. bei verzwirnd nematischen Kristallen der Fall.

Wenn ρ Elemente einer Spalte angesteuert werden müssen zum Wiedergeben beispielsweise zweier linienförmiger Bilder oder einer Lissajoux-Figur, bekommen die EIN- und AUS-Elemente alle p—\ Impulse mit der Spannung I V !zusätzlich.

V² -

^r aus —

2 + (P- D

und folglich:

V- =

V-

K₁.

/7+3

Davon ausgehend, daß ein Verhältnis von etwa 1 :1,6 einen ausreichenden Kontrast ergibt, siehe den genannten Artikel, sind Werte von p=1, 2 oder 3 noch brauchbar ohne weitere Sondermaßnahmen.

Im zweiten Fall wird auf analoge Weise folgendes erhalten:

V²

(^₁ = JL±_L . v¹-n

P + 3
/i+l

so daß mit p=2 ein Verhältnis von etwa 1 :1,3 erreicht wird, was noch gerade brauchbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Wiedergabeschirms,

F i g. 2 ein Matrixbild des Inhaltes eines einfachen Pufferspeichers,

F i g. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Matrixsteuerschaltung mit einem Schieberegisterpufferspeicher,

F i g. 4 ein Zeitdiagramm einer Schaltungsanordnung nach F i g. 3,

F i g. 5 ein vereinfachtes Schaltbild einer Matrixsteuerschaltung mit Spalten-Zählerschaltungen als Pufferspeicher,

F i g. 6 ein Zeitdiagramm einer Schaltungsanordnung nach F i g. 5.

In Fig. 1 ist ein Wiedergabeschirm 1 auf schematische Weise mit / Linien Lo bis einschließlich L₁: \ als (horizontale) erste Erregungselektroden 2 und kSpalten Kn bis einschließlich Kk-\ als (vertikale) zweite Erregungselektroden 3 dargestellt.

Die Kreuzungen 4 stellen Wiedergabeelemer.te i, j dar. wobei die Elemente 5, 6, 7 und 8 umkreist sind um anzugeben, daß beispielsweise diese Elemente in einen EIN-Zustand gebracht werden müssen, um eine Kurve 9 annähernd wiederzugeben.

Durch eine nicht dargestellte Reihenwahlschaltung werden die ersten Erregungselektroden L einzeln in zyklischer Reihenfolge erregt, während eine ebenfalls nicht dargestellte Spaltenerregungsschaltung die Spalten 10, 11 gleichzeitig mit der Erregung der Reihe 12 und die Spalten 13, 14 gleichzeitig mit der Reihe 15 erregt.

F i g. 2 zeigt einen einfachen Pufferspeicher 21 mit derselben Matrixstruktur wie die des Wiedergabeschirms mit Ar Adressierungseingängen 22, Ao bis einschließlich A*_i, und /Bitlinien 23, Vo bis einschließlich V;_i, in welchem Speicher an jeder beliebigen Bitstelle 24 eine »1« dadurch geschrieben werden kann, daß gleichzeitig der dieser Bitstelle zugeordnete Adresseneingang und Bitleitung erregt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine wiederzugebende Erscheinung periodisch abgetastet wird und die dabei gefundene Amplitude mit einem Analog-Digital-Wandler zu den /Ausgängen derart kodiert werden, daß die Erregung eines höher numerierten Ausgangs einer höheren Amplitude entspricht und die eines niedriger numerierten Ausgangs einer niedrigeren Amplitude. Gleichzeitig mit der ersten Abtastung wird der Adresseneingang Ao erregt, mit der zweiten A\ usw. Auf diese Weise entsteht an den Bitstellen 25,26,27 und 28 in diesem Beispiel eine »1«, die übrigen Bitstellen sind eine »0«.

ίο Zum Wiedergeben eines Musters am Wiedergabeschirm werden die Bitleitungen Vobis einschließlich V/_i nacheinander erregt, gleichzeitig mit der Erregung der entsprechenden Reihen Lo bis einschließlich L/_i, wobei an den Ausleseleitungen Oa bis einschließlich Ok-\ eine ι-, »1 «-Spannung erscheint für jede »1 «-Bitstelle einer Bitlcitur.g. Dadurch, daß die Ausgänge O- mit den entsprechenden Spalten K₁ gekoppelt werden, entsteht dann das gewünschte Bild am Wiedergabeschirm.

Für den eingangs genannten zweiten Fall mit :o V_em> V„us kann gewünschtenfalls ein Pufferspeichertyp gewählt werden mit Ausleseleitungen OO bis einschließlich O'k-u an denen eine »O«-Spannung erscheint für jede »!«-Bitstelle einer Bitleitung. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Pufferspeicher mit einer »0« einzuschreiben für jeden gewünschten Bildpunkt und alle übrigen Stellen mit einer »1«.

Bevor eine neue Abtastung durchgeführt wird, wird der ganze Pufferspeicher gelöscht, d. h. alle Bitstelien auf »AUS« gebracht.

Die Ausleseperiode wird im allgemeinen eine andere Dauer haben als die Periode der Abtastung.

Die für dieses einfache Beispiel erforderliche Steuerlogik kann von einem Sachverständigen leicht entworfen werden. Die tatsächliche Ausführung wird dabei eine Wahl aus einer Vielzahl möglicher Abwandlungen sein. Diesen Möglichkeiten gemein wird jedoch sein, daß eine Vielzahl von Torschaltungen erfordert wird und insbesondere auch eine Vielzahl von Verbindungen mit dem Pufferspeicher.

Vorzugsweise wird jedoch ein anderer Pufferspeichertyp mit wesentlich weniger Adresseneingängen, Schreibeingängen oder Leseausgängen verwendet werden. Davon werden untenstehend zwei Beispiele ausgearbeitet. Die Einzelheiten dieser Ausarbeitungen sind für die Erfindung nicht kennzeichnend, wohl jedoch die allgemeine Struktur. Auch hier gilt wieder, daß für die Ausarbeitung der Einzelheiten aus einer Vielzahl an sich bekannter Abwandlungen gewählt werden kann.

F i g. 3 zeigt eine Matrixsteueranordnung mit einer Reihenwahlschaltung 30, einem Pufferspeicher 50 und einer Spaltenerregungsschaltung 70.

In dem Beispiel ist übersichtlichtkeitshalber l=k=8 gewählt worden, aber im allgemeinen werden für /und k viel größere Werte verwendet werden, oft gleich oder fast gleich höheren Potenzen von 2, wie /=127 und it= 256 oder ähnliches. Die als Beispiel dargestellten Schaltungsanordnungen werden dann auf entsprechende Weise ausgebaut

Das Ganze wird mit einem zentralen Taktsignal CK am Leiter 90 angesteuert, welches Signal von einem Wahlschalter 92 eines festen Taktsignaloszillators 94 (CLK) oder von einem »Sampling-Clock«-Eingang 96 (SC) herrührt

Aus CK wird durch Frequenzteilung ein sekundäres Taktsignal CAk abgeleitet mit Hilfe eines it-Stellungenzählers 98 (Tk), in diesem Beispiel mit Hilfe eines 8-SteIlungenzählers, der mit Hilfe von 3 Bit-Flip-Flopschaltungen infolge aufeinanderfolgender Impulse CK

die Stellungen »0« bis einschließlich »7« (000 bis einschließlich 111) in zyklischer Reihenfolge durchläuft. Das Taktsignal CK wird einem Zählereingang 100 zugeführt, das Ausgangssignal erscheint an einem Übertragungsausgang 102 (carry-output) des Zählers 98. Für den Zähler kann eine binäre Zählerschaltung verwendet werden mit einer Struktur wie die einer Signetics-54193-Zählerschaltung (siehe Philips Data Handbook Logic - TTL1978, Seite 340).

Die Reihenwahlschaltung enthält in diesem Beispiel einen Reihenzähler 31 (Ti) mit / möglichen Stellungen, hier also einen 8-Stellungenzähler. Für den Zähler 31 kann ein ähnlicher Typ verwendet werden wie für 7*. Die Reihenwahlschaltung enthält weiterhin ein 1-Bit-Schieberegister 32, hier wieder 8 Bits, dessen Ausgänge SL₀ bis einschließlich SL₁ mit den entsprechenden ersten Erregungselektroden Lo bis einschließlich Lj gekoppelt sind. Ein Eingang 33 des Schieberegisters 32 ist mit einem Übertragungsausgang (»carry output« CAi) 34 des Zählers 31 verbunden. Der Zählereingang 35 (»count-up« CU) und der Takteingang 36 des Schieberegisters 32 sind zusammen mit dem Ausgang 102 des Ar-Stellungenzählers 98 verbunden. Der Zählerausgang 34 ist im allgemeinen hoch (»1«), so daß am Ende des Taktsignals dem ersten Bit des Schieberegisters 37 eine »1« zugeführt wird, die bei jedem nachfolgenden Taktimpuls weiterschiebt. Nur am Ende der Zählerstellung 111 wird C4/=»0« und danach SL₇ = »0«, welcher Wert ebenfalls danach weiterschiebt.

SL₇ = »0« während der Zählerstellung 000 und folglich erhält L₇ während dieser Zeit einen negativ verlaufenden Impuls. 5Lo = »0« während der Zählerstellung 001 usw. In der Figur ist vorausgesetzt, daß der Zähler in der Stellung 110 (»6«) steht und während dieser Zeit ist also SLs = »0« und alle übrigen SL,=»1«.

Der Pufferspeicher 50 enthält π Schieberegister, wobei η folgt aus:

In dem gewählten Beispiel sind drei Schieberegister für 8 Leitungen ausreichend, jedes Schieberegister ist 8 Bit lang. In jeweils drei entsprechenden Bits, von jedem der drei Schieberegister eins, ist die Amplitude bei einer Abtastung in digitaler Form vorhanden, so daß insgesamt 8 Amplituden gespeichert sind. So stellt in dem dargestellten Zustand der Inhalt der Elemente 51, 52, 53 mit der binären Zahl 5 die Amplitude des Abtastwertes Mo dar, auf gleiche Weise werden die Abtastwerte M_q (q=\ ... 7) in den durch S_q.o bis einschließlich S_q2 angegebenen Bits gefunden.

Ein Ausgang 54 eines Schieberegisters wird über einen Schalter 55 zum Eingang 56 dieses Schieberegisters zurückgeführt. AiIe Schieberegister des Pufferspeichers schieben ihren Inhalt auf Befehl des Taktsignals zum Takteingang 57 des Pufferspeichers weiter. Übersichtlichkeitshalber ist das Taktsignal nur für das Schieberegisterbit 58 (Sn) dargestellt, aber steuert in Wirklichkeit alle Bits gleichzeitig, so daß alle Abtastwerte von links nach rechts gehend umlaufen.

Dadurch, daß der Zähler 98 ein 8-Stellungenzähler ist, läuft der ganze Inhalt genau einmal während jeder einzelnen Zählerstellung des Zählers 31 um.

Neue Amplitudenwerte können dem Schieberegister zugeführt werden, und zwar dadurch, daß die Schalter 55,59,60 und 92 umgeschaltet werden. Nun können bei aufeinanderfolgenden Impulsen des Abtasttaktsignals 96 aufeinanderfolgende Amplitudendarstellungen der Abtastpuffereingänge 61.62 und 63 in die Schieberegister übernommen werden. Die Abtastpuffereingänge sind dazu beispielsweise mit entsprechenden Ausgängen eines nicht dargestellten Analog-Digital-Wandlers gekoppelt. Nach Zyklus von in diesem Fall 8 Abtasttaktimpulsen ist der digitale Wert des ersten Abtastwertes Mo an die Bitstellen So., angelangt und vom achten Abtastwert M₁ an die Bitstellen S₁J (i=0, 1 oder 2). Danach werden die Schalt^ rückgestellt, bis eine nachfolgende Abtastung erfolgt.

to Die Ausgänge 64, 65, 66 der linkesten Bits der drei Schieberegister, S72 bzw. S₁I und S₇o bilden die Leseausgänge des Pufferspeichers.

Die Ausgänge 64, 65 und 66 des Pufferspeichers sind mit entsprechenden ersten Eingängen 80, 81 bzw. 82 einer Vergleichsschaltung 83 verbunden, von der zweite Eingänge 84, 85 und 86 mit entsprechenden Ausgängen 87,88 bzw. 89 des Reihenzählers 31 verbunden sind. Ein Vergleichsausgang 93 der Vergleichsschaltung 83 ist mit einem Signaleingang 91 der Spaltenerregungsschaltung

2ü 70 verbunden.

Ein vollständiger 8-Stellungenlauf der Pufferspeicherschieberegister dauert ebenso lang wie 8 Taktimpulsperioden des Taktsignals CK am Leiter 90 und folglich ebenso lang wie nur eine Zählerstellung des Reihenzählers 31. Alle 8 Abtastwerte, die in digitaler Form im Pufferspeicher gespeichert sind, gelangen nacheinander an die Elemente S₇₀, S₁₁ und S₁₂ mit den Ausgängen 66, 65 bzw. 64.

Sobald die dadurch wiedergegebene Zahl der Stellung des Reihenzählers 31 entspricht (in diesem Fall der Stellung »6«), erscheint am Vergleichsausgang 93 der Vergleichsschaltung eine »1«. Im dargestellten Fall erfolgt dies nach dem zweiten bzw. vierten Taktimpuls des vollständigen Umlaufes.

Die Spaltenerregungsschaltung ist mit einem Spaltenschieberegister 71 (SK₀ bis einschließlich SK₆) und einer Anzahl Spaltenpuffer-Flip-Flopschaltungen 72 (K₀ bis einschließlich K₁) gebildet
Der Eingang 91 der Spaltenerregungsschaltung 70 ist zugleich der Signaleingang des Spaltenschieberegisters 71 am Bit SK₆.

Am Anfang des Umlaufes ist der Vergleichsausgang 93 eine »0«, so daß beim ersten der acht Taktimpulse des Umlaufes in SKt eine »0« gebracht wird. Beim zweiten Taktimpuls wird ebenfalls eine »0« zugeführt, so daß SK₁ = KOk; gleichzeitig erscheint nun an den Eingängen 80, 81 und 82 der Vergleichsschaltung 83 eine »6«, so daß beim dritten Taktimpuls SK₇ und SK₆=SK₅ = »0« eine »1« zugeführt wird. Nach dem achten Taktimpuls ist die dargestellte Stellung des Spaltenschieberegisters 71 erreicht, die dem zweiten Abtastwert entsprechende »1« ist in das Bit SKi geschrieben, die dem vierten Äbtastwert entsprechende »i« in SK3 und die übrigen Bits SK sind »0«, ebenso wie der Ausgang 93 der Vergleichsschaltung.

Diese »0«- und »1 «-Werte werden beim achten Taktimpuls, der mit dem Übertragungsimpuls CAt des Zählers 98 zusammenfällt, an dessen Ausgang 102 in die entsprechenden Spalten-Puffer-Flip-Flopschaltungen 72 übernommen. Die Spaltenerregungsschaltung zeigt diese Flip-Flopschaltungen noch mit dem Inhalt 100OjX)OO des vorhergehenden Umlaufes gerade vor der Übernahme zu 0101 0000. Diese Übernahme wird am Ende der Stellung »6« des Reihenzählers 31 vollendet Beim nächsten Taktimpuls gelangt der Reihenzähler in die Stellung »7«, im Reihenschieberegister wird SLf, eine »0«, so daß während des nächsten Durchganges die Reihe L₆ und die Spalten K\ und K₃

zum EIN-Schalten der Wiedergabeelemente 100 bzw. 101, die je die Amplitude »6« darstellen, gleichzeitig erregt sind. In aufeinanderfolgenden Umläufen des Pufferspeichers werden auf diese Weise alle Amplitudenwerte in ansteigendem Wert nacheinander wiedergegeben. Gewünschtenfalls können im Wiedergabeschirm links und rechts vertauscht werden.

F i g. 4 erläutert den Lauf der Dingt beim Wiedergeben mit einem Zeitdiagramm einer Anzahl Signale, wobei die Bezeichnung dieser Signale auf der linken Seite der Figur den Signalbezeichnungen in F i g. 3 entspricht.

Mit dem Pfeil 103 ist der Zeitpunkt angegeben, der dem in F i g. 3 dargestellten Bit-Zustand entspricht.

Für die Schieberegister können ein oder mehrere vom Typ Signetics 8273 verwendet werden, ein 10-Bit-Schieberegister bzw. eine größere integrierte Schaltung mit ähnlichem Aufbau (siehe das obengenannte Handbook, Seite 573). Viele andere Typen können jedoch ebenfalls verwendet werden, nötigenfalls mit Anpassungen, die im Bereich des Sachverständigen auf diesem Gebiet liegen.

Im allgemeinen wird der Pufferspeicher dadurch gefüllt, daß der Ausgang eines geeigneten Analog-Digital-Wandlers in der Zeit abgetastet wird, wobei die Amplitude der wiederzugebenden Erscheinung in Klassen aufgeteilt wird, und zwar durch Vergleich mit einer Anzahl fester Bezugsamplituden. Fällt die Amplitude unter die niedrigste Bezugsamplitude, so ist der Ausgangskode des Analog-Digital-Wandlers »0«, auch wenn die gemessene Amplitude um mehr als eine Klassenbreite unter die niedrigste Bezugsamplitude fällt. Aus diesem Grund ist der Ausgang »0« einigermaßen unbestimmt, so daß es erwünscht sein kann, die erste Erregungselektrode Lo entweder für visuelle Beobachtung abzuschirmen, oder völlig fortzulassen. Dies gilt um so mehr für die sogenannten stapelbaren Analog-Digital-Wandler, wobei durch Stapelung zweier oder mehrerer Wandler mit viel mehr Bezugsamplituden ein größerer Amplitudenbereich bestrichen werden kann und/oder eine größere Bildschärfe erzielbar ist Derartige Wandler werden nämlich beim Überschreiten der höchsten Bezugsspannung auch den Kode »0« abgeben, welcher Kode dann ebenfalls zu einem Bildpunkt auf der Reihe L₀ führen würde.

In einer nachfolgenden Ausführungsform, wie diese in Fig.5 gegeben ist, ist als Beispiel ein Wiedergabeschirm 1 auf schematische Weise angegeben, wobei die Reihe La fortgelassen ist Hier sind /-1 Reihen 2 dargestellt, L_x bis einschließlich L/_,, und it Spalten 3, K₀ bis einschließlich K_k-_U wobei für dieses Beispiel vorausgesetzt ist, daß k> /ist

Zu der Beschreibung von Fig.5 gehört das Zeitdiagramm F i g. 6, worin diesmal außer der Wiedergabeperiode auch die Abtastperiode dargestellt ist

In der Schaltungsanordnung nach Fig.5 wird der Pufferspeicher durch eine Anzahl Spaltenzähler 110 gebildet, welche Anzahl der Anzahl Spalten gleich ist, wenn je Spalte nur ein Bildpunkt wiedergegeben zu werden braucht, KT₀ bis einschließlich KTt-u Während der Abtastung können diese Spaltenzähler nacheinander aufgeladen werden, gesteuert durch ein Spaltenschieberegister 112,114. Dieses Spaltenschieberegister selbst wird mit einem Ladetaktimpulssignal LCK, das von einem Ladetaktimpulsoszillator 116 in der Stellung 5=»1« einer Ladewahl-Flip-Flopschaltung 118 über die Torschaltung 120,121 und 122 herrührt, angesteuert Ein vollständiger Ladeumlauf umfaßt k Impulse LCK. Am Ende des Umlaufes, wobei das Bit Xk-\ = 1 ist, muß das Schieberegister nicht leerschieben, wozu in dieser Stellung das Tor 121 mit dem Signal X\- \ gesperrt wird, das mit einer Umkehrschaltung 123 erhalten wird, von derein Eingang 124 mit einem Ausgang 125 des Bit Xk-\ verbunden ist.

Vor dem Anfang des Ladevorganges steht die Flip-Flopschaltung 118 normalerweise in der Stellung

ίο S= »0« und folglich S'=»l« und kann dann auf einer Flanke des Wiedergabetaktimpulsoszillators 117 über das UND-Tor 130 und das ODER-Tor 131 schalten, während das UND-Tor 120 durch S= »0« gesperrt ist. Wenn dem Startimpulseingang 133 ein Startimpuls STS' (niedrig-gehend) am /^Eingang 134 der Flip-Flopschaltung 118 zugeführt wird, wird diese bei der nächsten Taktimpulsflanke in die »1 «-Stellung gelangen. Der KrEingang 135 ist mit dem A"*-i-Ausgang 125 verbunden und ist folglich »0«. In diesem Beispiel wird vorausgesetzt, daß die Flip-Flopschaltungen, die Schieberegister und die Zähler bei einer ansteigenden Flanke schalten. Wenn andere Typen gewählt werden, sind entsprechende Anpassungen selbstredend. Für die Flip-Flopschaltung ist u. a. ein Signetics 54109 verwendbar (siehe das bereits genannte Handbook, Seite 176), für das Schieberegister und die Zähler sind auch hier beispielsweise die obengenannten Typen 8273 bzw. 54193 verwendbar.

Sobald S= »1« geworden ist, kann S zurück zum Ladetaktimpuls LCK, insofern K₅= »1« ist. Dies geschieht also, sobald Xk-\=»U< ist und bei einer ansteigenden LC/C-Flanke. Dies geschieht, sobald eine »1« durch das ganze Register hindurchgeschoben ist.

Die erste »1« wird dem Schieberegister aus der Einlese-Flip-Flopschaltung 137 zugeführt, von der ein Ausgang 138 (XI) mit dem Eingang 139 des Schieberegisters verbunden ist Diese Flip-Flopschaltung ist in die »0«-Stellung gebracht mit /=»1«, K=»\«., und zwar dadurch, daß das Startsignal STS' gegeben wurde, während S= »0« und folglich S'=»l« ist über das UND-Tor 140 und das ODER-Tor 141. Beim nächsten Taktimpuls CLK wird diese »1« in das erste Bit des Schieberegisters übernommen, während XI zurückgebracht wird, da für die Flip-Flopschaltung 137 noch immer gilt /=»1«, K<=»1«. Dadurch, daß gleichzeitig S= »1« anlangt wird danach /=»0«, K= »1«, so daß jeder nachfolgende Taktimpuls die Flip-Flopschaltung in der »0«-Stellung hält

Das Schieberegister ist vorher auf »0« gebracht und zwar über eine Umkehrschaltung 142 bzw. ein NOR-Tor

143. Diese Null-Stellung ist im normalen Betrieb im allgemeinen nicht notwendig, ist aber nach dem ersten Einschalten der Steuerschaltung von Bedeutung.

Sobald das Schieberegister in die Stellung Λ/_2 = »1« gelangt ist wird am Ende davon die Flip-Flopschaltung XI über den Eingang 145 des ODER-Tores 141 eingelesen. Dies ist während des Aufladevorganges noch unerwünscht da nun abermals eine »1« Xo

■ zugeführt zu werden droht am Ende der Stellung Xi-. ι = »1«, d. h. beim nächsten Taktimpuls. Vorher wird jedoch am Anfang der Stellung Λ)_ι=»1« das NAND-Tor 147 zusammen mit LCKS angesteuert, wodurch am Ausgang 148 das Signal PL';_i=»0« entsteht Dieser Ausgang 148 ist mit dem Rückstelleingang 149 der Flip-Flopschaltung 137 verbunden, so daß diese gleich nach dem Entstehen der »1 «-Stellung wieder rückgestellt wird. Das Schieberegister bekommt folglich keine nachfolgende »1« zugeführt

Zum Schluß wird infolge des Einganges 150 des ODER-Tores 141, /=»1« während der Stellung Λ*_2 = »1« des Schieberegisters, so daß am Ende dieser Stellung XI =»1« wird und diese Stellung während Xk-\ ==»1« beibehält, beim Taktimpuls am Ende von Xk-\ = »1« wird also wohl eine neue »1« zu AO zugeführt.

Während dieses vollständigen Umlaufes des Schieberegisters von AO = »1« bis einschließlich Xk-1 = »1«, sind die Ladeeingänge 152,148,154,156 der Spaltenzählerschaltungen 110 nacheinander über die Eingangs-NAND-Tore 147 usw. erregt. Jeweils während der ersten Hälfte einer Schieberegisterstellung ist LCK=»1« und mit S= »1« also auch LCKS=»1«; LCK.S=»\« und A)=»l« ergibt also während einer halben Taktperiode PL'j=»0«. Dies ist der Ladebefehl für die verwendeten Zählerschaitungen.

Die Ladeeingänge für die Daten sind übersichtlichkeitshalber nicht dargestellt, es dürfte jedoch einleuchten, daß der Ausgangswert des Analog-Digital-Wandlers während A)=»l« in die Zählerschaltung KT₁ übernommen wird.

Diese Zähler zählen während des Ladevorganges nicht, die Rückzähleingänge CDj (160) sind infolge von S'= »0« und folglich DCKS'= »0« gesperrt.

Am Ende des Ladevorganges sind alle Zählerschaltungen KTj folglich mit den an aufeinanderfolgenden LCK Ladetaktimpulsen gefundenen Ausgangswerten des Analog-Digital-Wandlers geladen. Es dürfte einleuchten, daß während dieser Abtast- und Ladeperiode LCK zugleich die Funktion der Oszillographenzeitbasis erfüllt.

Dadurch, daß während Xk-1 = »1« die Flip-Flopschaltung Sin die »0«-Stellung zurückgebracht wird, wird die Ladeperiode abgeschlossen. Das Schieberegister schiebt von dieser letzten positiv verlaufenden LCK-Flanke nicht infolge von A^-V-1 = »0«, womit der Schieberegistertaktimpulsgenerator für den Teil X/ bis einschließlich Xk-1 gesperrt ist, dadurch daß

CLij = LCKS.X'k~ ι

Der erste Teil schiebt jedoch wohl bei der nächsten Flanke von DCK, sobald S'=»l« ist, und zwar dadurch, daß

CL₂₀ = LCKS.X'_k-, + DCKS'.

X₀ wird »1«, wodurch über das NOR-Tor 143 der zweite Teil des Schieberegisters rückgestellt wird, womit also X_k-1 = »0« wird.

Damit hat die Wiedergabeperiode angefangen. Während der Wiedergabeperiode bleibt S= »0« und S'=»!«, se daß dein zweiten Teil des Schieberegisters keine Taktimpulse zugeführt werden, da

CL₂J=LCKSJCt-I

■■ »0«

Der erste Teil ΛΌ bis einschließlich A"/_i schiebt wohl weiter, da

CLzo = DCKS'i+ LCKSJC'k-i)

ist, worin das zweite Glied »0« ist, und zwar infolge von S= »0«.

Am Ende der Ladeperiode war die XI Flip-Flopschaltung 137 in die »1«-Stellung gebracht, so daß bei der ersten steigenden Flanke von DCKS' eine »1« in AO gebracht wird. Bei derselben Flanke wird XI rückgestellt, so daß X₀ bei den folgenden Flanken immer »0« wird, wobei die »1« nach ΑΊ, A2 usw. bis X/-2 = »l« weiterschiebt. Ebenso wie obenstehend angegeben wurde, wird am Ende der Stellung A"/_2 = »l« die Flip-Flopschaltung 137 über den Eingang 145 des 5 ODER-Tores 141 mit /=»1« in die »1 «-Stellung gebracht. Diese Stellung bleibt nun jedoch während der Stellung A*/_j=»l« beibehalten, so daß am Ende der Stellung AV_ 1 = »1« eine »1« nach Xo weitergeschoben wird. Dieser Zyklus läuft solange S'=»l« ist, d.h.: solange kein neues Signal »Start Aufladen STS« gegeben wird. Da die Ausgänge X\ bis einschließlich Xi-] mit den entsprechenden ersten Erregungselektroden L) bis einschließlich L/_i verbunden sind, werden diese ersten Erregungselektroden in zyklischer Reihenfolge einzeln erregt.

Gleichzeitig wird nun das Taktsignal DCKS' dem gemeinsamen Takteingang 160 aller Spaltenzählerschaltungen zugeführt, wonach diese bei jeder ansteigenden Flanke um eine Stellung zurückzählen werden. Ein Zähler, der mit dem Inhalt / aufgeladen ist, wird dann nacheinander die Werte /—1, /—2, ... 1, 0, /—1, 1—2,... /+1, /usw. durchlaufen.

Die Spaltenzähler steuern die Spaltenerregungsschaltung an, die mit jeweils einem UND-Tor je Spaltenzähler KTj, 170, 172, 174, 176 usw. gebildet ist. Die Ausgänge dieser UND-Tore sind mit den Jt entsprechenden zweiten Erregungselektroden 3, Ka bis einschließlich Kk-1 verbunden.

In dem Fall, wo /eine Zweierpotenz ist, ist die höchst erreichbare Stellung eines Zählers KT₁ also /- 1 = 2^m -1 für einen m-Bit-Zähler mit Ausgängen Qn bis einschließlich Qm-] (158), die mit m entsprechenden Eingängen eines zugeordneten UND-Tores, 172 und anderen verbunden sind. Ein weiterer Eingang aller UND-Tore γ, ist mit dem Ausgang S' der Flip-Flopschaltung 118 verbunden.

Sobald also ein Zähler KTj in die Stellung /—1

gelangt, wird während der Wiedergabeperiode mit S'=»l« und allen Q₀ = »1« bis einschließlich Q_m-1 = »1« der Ausgang des zugeordneten UND-Tores »1« und folglich die zweite Erregungselektrode erregt..

Es wird nun vorausgesetzt, daß ein Zähler TKj mit

dem Wert »0000« aufgeladen ist (wie beispielsweise m=4, /=16), so wird dieser Zähler beim ersten Taktimpuls der Wiedergabeperiode in die Stellung »Uli« zurückzählen und die zweite Erregungselektrode Kj wird während der Zeit, daß AO=»1« ist, erregt. Da die erste Erregungselektrode Lo fehlt, wird also entsprechend dem obenstehenden Wunsch kein Wiedergabeelement dieser Spalte erregt werden.

Wenn nun vorausgesetzt wird, daß der Zähler K T₁ mit dem Wert /+0 aufgeladen war, erreicht der Zähler KT₁ die Steilun*⁷ /— ί erst nsch /-i-1 Taktini^ulssn so daß die zweite Erregungselektrode KTj von dem /+1 sten Taktimpuls bis zum /+2ten Taktimpuls des Wiedergabezyklus erregt wird. Dies ist genau die Zeit, während der X/=»l« und folglich die Zeit, in der die erste ETregungselektrode L,-erregt wird.

Das Wiedergabeelement 180 wird nun in den EIN-Zustand gesteuert

In dem Fall i= 1— 1 fällt die Erregung mit der von L/_ 1 zusammen und das Wiedergabeelement bei 181 würde dann in den EIN-Zustand gebracht sein.

Die »Höhe« des angesteuerten Elementes entspricht folglich immer der Amplitude des Abtastwertes Mj, der zu der Zeit λ}=»1« über den Analog-Digital-Wandler als Wert /j im Zähler KTj aufgeladen war, so daß die Steuerung des flüssigen Kristalls völlig entsprechend

der Einleitung der Beschreibung erfolgt.

Es dürfte einleuchten, daß im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen aer Ausführungsform möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, die Zähler mit dem inversen Kode des Analog-Digital-Wandlers zu laden, d. h, mit dem Wer:.'- 1 - /und dann die Zähler vorwärts statt rückwärts zählen zu lassen. Auch kann man die Zähler mit / laden und dennoch vorwärts zählen lassen. Das erwünschte Resultat erscheint nun umgekehrt am Wiedergabeschirm. Dies läßt sich dadurch wiederherstellen, daß die ersten Erregungselektroden von oben nach unten statt von unten nach oben angeschlossen werden, wie in F i g. 5 dargestellt ist

In allen Fällen gilt, daß im Hinblick auf das quadratische Mittelwertverhalten des Flüssigkristalls immer eine Anzahl Wiedergabezyklen einem Ladezyklus folgen muß, beispielsweise etwa 10 Zyklen minimal. Wegen der Zeitkonstante des Flüssigkristalls wird die Frequenz vorzugsweise auf mindestens 10 Wiedergabezyklen/Sekunde gewählt.

In dem Beispiel nach F i g. 3 wird also für CAi am Ausgang 34 des Zählers 31 eine Frequenz >10Hz erfordert, dadurch also eine Frequenz > 10 ■ /Hz für CAk am Ausgang 102 des Zählers 98 und eine Frequenz >10 · kl Hz für die Wiedergabetaktfrequenz des Taktoszillators 94.

In dem Beispiel nach Fig.5 wird eine Frequenz > 10 Hz für XI am Ausgang 138 der Flip-Flopschaltung 137 und eine Frequenz > 10 · /Hz für den Taktimpulseingang CL₂₀ des Schieberegisters 112 während der Wiedergabeperiode erfordert und folglich dieselbe Frequenz >10 ■ /Hz für den DCK-Wiedergabeoszillator 117.

In den beiden gegebenen Beispielen darf ein nachfolgender Ladevorgang zu einem beliebigen Zeitpunkt in einem Wiedergabezyklus anfangen, die Abtastperiode braucht also nicht mit dem Wiedergabezyklus synchronisiert zu werden. Dies bedeutet, daß ein Ladevorgang inmittelbar nach beispielsweise einem sogenannten »Triggerw-Signal des Oszillographen starten kann.

Im allgemeinen werden die erforderlichen Schieberegister, Zähler, Flip-Flopschaltungen und Torschaltungsn in einer oder mehreren sogenannten »Large-Scale-Integrated«-Schaltungen (LSI-Schaltungen) kombiniert. Dabei ist eine einfache Struktur meistens wichtiger als eine Minimalisierung der Anzahl integrierter Elemente. In diesem Fall empfiehlt es sich möglicherweise in dem Beispiel nach Fig.5, die Schieberegister für die Reihenerregung, und das Spaltenladen nicht zu kombinieren, sondern zwei einzelne Schieberegister zu je j bzw. k Bits zu verwenden. Die Steuerung derselben mit Takt- und Rückstellsignalen wird dann vereinfacht.

Zum Schluß sei bemerkt, daß in dem Fall nach F i g. 5 vorausgeseitt war k>l. Sollte jedoch k<l sein, so fällt das Schieberegister 114 völlig fort und das Schieberegister 112 behält die Länge /. Die Steuersignale für den Ladezyklus sollen dann entsprechend angepaßt werden eine Aufgabe, die von einem Sachverständigen aul diesem Fachgebiet leicht durchgeführt werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Matrixsteuerschaltung für einen Oszillographenwiedergabeschirm, der auf einer Seite mit einer Anzahl linienförmiger erster Erregungselektroden und auf der anderen Seite mit einer Anzahl linienförmiger zweiter Erregungselektroden, die die ersten Erregungselektroden kreuzen, versehen ist, mit einem Flüssigkristall vom quadratischen Mittelwert (root-mean-square)-Typ, von dem ein Teil zwischen zwei sich kreuzenden Elektroden liegt und einen Wiedergabeschirm bildet, ferner mit einer Reihenwahlschaltung zum wiederholten Erregen der ersten Erregungselektroden und mit einer Spaltenerregungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenerregungsschaltung zum Wiedergeben eines Bildpunktes durch ein Wiedergabeelement der diesem Wiedergabeelement entsprechenden zweiten Erregungselektrode eine Anzahl Spaltenerregungsimpulse zuführt, und zwar jeweils gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig mit von der Reihenwahlschaltung der diesem Wiedergabeelement entsprechenden ersten Erregungselektrode zugeführten Reihenwahlimpulsen.

2. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenerregungsimpulse und die Reihenwahlimpulse dieselbe Amplitude und entgegengesetzte Polarität aufweisen.

3. Matiixsteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Pufferspeicher zum Speichern der wiederzugebenden Information, enthält, dessen Adresseneingänge mit Ausgängen der Reihenwahlschaltung gekoppelt sind zum synchron zu der Reihenwahl Auslesen der Information und dessen Leseausgänge mit der Spaltenerregungsschaltung zum Erzeugen von Spaltenerregungsimpulsen gekoppelt sind.

4. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher mindestens zwei Speichersteüen je Spalte enthält zum gleichzeitigen Wiedergeben mindestens zweier Erscheinungen am Oszillographenwiedergabeschirm.

5. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenwahlschaltung mit einem Schieberegister mit einer Anzahl Elemente mindestens entsprechend der Anzahl erster Erregungselektroden und mit einer Reihenzählerschaltung versehen ist, von der aufeinanderfolgende Zählerstellungen aufeinanderfolgenden gewählten ersten Erregungselektroden entsprechen w und wobei ein Ausgang eines Elements des Schieberegisters mit der entsprechenden ersten Erregungselektrode gekoppelt ist, und vom Schieberegister ein Signal mit einer Bitlänge eins zum nacheinander Erregen der ersten Erregungselektroden weiterschiebt.

6. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenerregungsschaltung mit einer Spaltenwahlschaltung und mit einer Vergleichsschaltung versehen ist, von der eine bo Gruppe erster Eingänge mit den Leseausgängen des Pufferspeichers, eine Gruppe zweiter Eingänge mit Ausgängen der Reihenzählerschaltung und ein Vergleichsausgang mit der Spaltenwahlschaltung zum Zuführen eines Erregungsimpulses zu einer μ zweiten Erregungselektrode gekoppelt ist, wenn der dieser zweiten Erregungselektrode entsprechende Inhalt des Pufferspeichers der Stellung der Reihenzählerschaltung entspricht

7. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher mit mindestens einem Pufferschieberegister ausgebildet ist

8. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerschaltung einen Pufferspeicher zum Speichern der wiederzugebenden Information enthält, welcher Pufferspeicher mit mindestens einer Spaltenzählerschaltung für jede zweite Erregungselektrode ausgebildet ist welche Spaltenzählerschaltungen mit je einem Zählimpulseingang, ein Ladeimpulseingang, einer Anzahl Dateneingänge und einer Anzahl Zählerausgär.ge versehen sind, wobei entsprechende Dateneingänge aller Spaltenzählerschaltungen durch Verbindungsleiter miteinander verbunden sind, die Einschreibeeingänge des Pufferspeichers bilden und wobei die Zähierausgänge mit der Spaltenerregungsschaltung gekoppelt sind.

9. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerschaltung mit einem Spaltenschieberegister mit einer Anzahl Elemente entsprechend der Anzahl Spaltenzählerschaltungen versehen ist zum nacheinander erregen der Ladeimpulseingänge der Spaltenzählerschaltungen.

10. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet daß die Reihenwahlschaltung mit einem Reihenschieberegister mit einer Anzahl Elemente mindestens entsprechend der Anzahl erster Erregungselektroden versehen ist zum nacheinander erregen der ersten Erregungselektroden.

11. Matrixsteuerschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltenschieberegister und das Reihenschieberegister zu einem einzigen Schieberegister kombiniert worden sind.