DE3017134A1 - Modulatorschaltung fuer eine matrixwiedergabevorrichtung - Google Patents

Modulatorschaltung fuer eine matrixwiedergabevorrichtung

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DE3017134A1 DE19803017134 DE3017134A DE3017134A1 DE 3017134 A1 DE3017134 A1 DE 3017134A1 DE 19803017134 DE19803017134 DE 19803017134 DE 3017134 A DE3017134 A DE 3017134A DE 3017134 A1 DE3017134 A1 DE 3017134A1
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Description

PHN. 9^9 * ^ 29.4.80
"Modulatorschaltung für eine MatrixwiedergabeTorrichtung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Modulatorschaltung für eine Matrixwiedergabevorrichtung mit k Spalten und r Zeilen, die mit.einer Zeilenselektionsschaltung zur reihenmässigen elektrischen Erregung der r Zeilen und
mit k Spaltenerregungsschaltungen zur Erregung von k entsprechenden Spaltenleitern versehen ist, von denen jede Spaltenerregungsschaltung eine Zählerschaltung mit N Zählelementen und eine Stromquellenschaltung enthält,
wobei diese Zählerschaltungen stets kurz vor der Selektion 10
einer folgenden Zeile in Anfangslagen versetzt werden, die für die entsprechenden Elemente dieser Zeile der Modulations schaltung zugeführten Bilddaten entsprechen, und während einer Zeilenselektionszeit allen Zählerschaltungen
N eine Anzahl von höchstens gleich 2 Zählimpulsen zugeführt
wird, durch die jede der Zählerschaltungen von der eingestellten Anfangslage her zählt, bis eine feste Endlage erreicht ist, um die Impulsbreite des einem dieser Zählschaltung entsprechenden Bildelement zugeführten Erregungsimpulses zu bestimmen, und wobei die Stromquellenschaltung die Höhe der Amplitude dieses Erregungsimpulses bestimmt. Derartige Modulatorschaltungen werden u.a. zur Ansteuerung flacher Wiedergabeschirme für Fernsehempfänger und für digitale Datenanzeigen mit Gasentladungswiedergabezellen, Leuchtdioden u.dgl. verwendet. Zum Abtasten der 25
Zellen wird dabei im allgemeinen das Selbstabtastprinzip angewandt, was einen gewissen Mindeststrom durch alle Elemente einer selektierten Zeile voraussetzt. Ausserdem ist dieser Strom erwünscht, um den sogenannten Schwarz—
pegel einzustellen.
30
Weiter sind die Elemente an einen gewissen
Höchstwert des Stromes durch ein einziges Element gebunden. Das Verhältnis zwischen Mindeststrom und Höchststrom ist
030047/0758
PHN. 9^9 / 3 29,^.80
dabei zu klein, um mit Amplitudenmodulation allein eine genügend kontrastreiche Wiedergabe zu erzielen, so dass eine Kombination von Amplitudenmodulation und Impulsbreitenmodulation notwendig ist.
g
Weiter ist es meistens erwünscht, dass die
Bildhelligkeit nicht linear von den zugeführten Bilddaten abhängig ist, z.B. im Zusammenhang mit der Dekorrektur einer senderseitig vorgenommenen y -Korrektur.
Eine Modulatorschaltung der vorgenannten Art 10
ist aus der niederländischen Patentanmeldung Nr. 7702395 bekannt.
Mit dieser Modulatorschaltung wird eine quadratische Leuchtdichtemodulation dadurch erhalten, dass die
von einem Analog/Digital-Umsetzer stammenden Bilddaten 15
einer Zählschaltung und einer Stromquellenschaltung zugeführt werden.
Dabei wird die Zählerschaltung in eine den digitalen Bilddaten entsprechenden Anfangslage eingestellt
und zählt von dieser Lage her während einer Zeilenselek-20
tionszeit bis zu einer festen Endlage, z.B. dadurch, dass bis zu der Nullage rückwärts gezählt wird, wonach die Zählerschaltung automatisch stoppt. Die dazu benötigte Zählzeit bestimmt die Impulsbreite des einem Bildelement
zugeführten Erregungssignals.
25
Ausserdem werden die digitalen Bilddaten einer
Anzahl von Eingängen einer Stromschaltung zugeführt, die während der Impulsdauer einen Strom liefert, der dem Wert der zugeführten Bilddaten proportional ist.
Dabei ist es erforderlich, dass die Bilddaten 30
wenigstens während der Impulsdauer unverändert bleiben, was im Zusammenhang mit der gewünschten einheitlichen Steuerelektronik in der Praxis bedeutet, dass die Bilddaten während der ganzen Zeilenselektionszeit konstant bleiben
müssen.
35
Dies bedeutet entweder, dass ein Analog/Digital-Umsetzer pro Spalte erforderlich ist, der nach der Abtastung des Videosignals seine Lage beibehält, oder dass
030047/0758
PHN. 9^9 ft Iq 29.4.
pro Spalte ein Spaltenregister erforderlich, ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Modulatorschaltung zu schaffen, bei der für diese Speicherfunktion die Anwendung eines N-Bit-Speichers pro Spalte vermieden wird. ^ Diese Aufgabe wird bei der Modulatorschaltung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch, gelöst, dass jede Stromquellenschaltung einer Spalte während der Dauer des Erregungsimpulses einen endlichen, sich mit der Zeit ändernden Strom an das in der Spalte selektierte Bild— element liefert, wobei dieser Strom stets der Anzahl aufeinanderfolgend durchlaufener Lagen der Zählerschaltung entspricht.
Damit wird erreicht, dass die Zählerschaltung tatsächlich die Speieherfunktion übernimmt, während durch eine passende Steuerung der Stromquellenschaltung mittels der Zählerschaltung eine beliebig wählbare Kurve für die Leuchtdichtemodulation eingestellt werden kann. So kann z.B. die Amplitude des -votl der Stromquelle gelieferten Stromes für ein Bildelement während der Zählzeit der Zählerschaltung linear von. Null an zunehmen oder auf Null abnehmen, so dass eine quadratische Modulation erzielt wird. Der ganze Impuls nimmt ja eine dreieckige Form an, und die Oberfläche dieses Dreiecks nimmt bei Vergrösserung der Impulsbreite, gleich wie die dadurch herbeigeführte
mittlere Leuchtdichte des Bildelements, quadratisch zu.
Da bei Fernsehwiedergabeschirmen und mit diesen vergleichbaren Schirmen im allgemeinen einige hundert Spalten erforderlich sind, werden damit z.B. bei Anwendung von 8-Bit-Bilddaten einige tausend Flipflops einge-
spart. Diese Einsparung ist sehr wirksam, umso mehr als diese Flipflops nicht als sogenannte G-rossintegrations— Schaltungen (LSI circuits) ausgebildet werden können infolge der sehr grossen Anzahl benötigter Anschlüsse.
Eine günstige Ausführungsform einer Modulator—
schaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromquellenschaltung N Stromquellen: mit je einem Stromausgang und N Erregungsschalter enthält, wobei jeder
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3Q17134
PHN. 9^9 # 1 29,^.80
Stromquellenausgang· mit einem Eingang des entsprechenden Erregungsschalters verbunden ist und alle Ausgänge dieser Erregungsschalter zusammen mit dem zu der Stromquellenschaltung gehörigen Spaltenleiter verbunden sind, und dass die Lage der N Schalter durch die Lage der Zählelemente der zu derselben Stromquellenschaltung gehörigen Zählerschaltung bestimmt wird, z.B. derart, dass für die Stromquellenschaltung einer Spaltenerregungsschaltung die Lage des 8-ten Erregungsschalters (i = 0, 1, ... N-1) für die 8-te Stromquelle durch die Lage des 8-ten Zählelements der Zählerschaltung der zugehörigen Spaltenerregungsschaltung bestimmt wird.
Insbesondere kann damit eine gute Annäherung
einer quadratischen Leuchtdichtemodulation erhalten werden, wenn die N Stromquellen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von N voneinander verschiedenen Strömen einge-
i N— richtet sind, die sich wie 1 : 3 · 8 : ... : 2 : ... 2 verhalten, wobei i = 31 ^> ··· N-2 ist.
Diese Annäherung kann weiter dadurch verbessert werden, dass der erste Stromschalter (i = θ) der Stromquellenschaltung die erste Stromquelle ausserdem einschaltet, wenn während des zweiten der Zählerschaltung zugeführten Zählimpulses die Lage des zweiten Zählelements (i = 1) dem Vert "1" zum Zuführen eines Korrekturstroms entspricht.
Diese Ausführungsformen weisen das gemeinsame Merkmal auf, dass die Stromquellenschaltung stets direkt mittels mit der Zählerschaltung gekoppelter Schalter gesteuert wird.
In der Schaltung nach der vorgenannten niederländischen Patentanmeldung wird der Ruhestrom i zur Bestimmung des Schwarzpegels durch eine zugeordnete Stromquelle bestimmt, was eine zusätzliche Bezugsspannung erfordert.
Dieser Ruhestrom kann auf einfachere Weise
erhalten werden, wenn in jeder Spaltenerregungsschaltung mindestens eine der Stromquellen während eines Ladeimpulses
30047/075
3Q1713A
PHN. 9^9 % ° 29 Λ. 80
für de Zähler schaltung eingeschaltet -wird, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, dass ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente erhalten wird.
Eine zweite Gruppe von Ausführungsformen der Modulatorschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Modulatorschaltung mit einer gemeinsamen Stromquelle versehen ist, die einen sich während einer Zeilenselektionszeit mit der Zeit ändernden Strom liefert,
ς
und dass die Stromquellenschaltung jeder paltenerregungsschaltung mit einem Stromspiegel ausgeführt ist, der dem der Stromquellenschaltung entsprechenden Spaltenleiter während der durch die Zählerschaltung der Spaltenerregungsschaltung bestimmten Zeitdauer einen Strom liefert, der im wesentlichen gleich dem Strom durch die gemeinsame Stromquelle ist.
Diese Ausführungsformen beruhen auf der Erkenntnis, dass der gewünschte Stromverlauf in allen Fällen eine gleiche Form aufweist, abgesehen von der Abkappung,
die auf die eingestellte Impulsbreite zurückzuführen ist.
Dadurch ist es möglich, .diese Form einmal zentral mit einer gemeinsamen Stromquelle festzulegen und mit Hilfe von k Stromspiegeln k einander gleiche Ströme, die alle dieselbe Form wie der von der gemeinsamen Stromquelle
geführte Strom aufweisen, den k Spaltenleitern während der für die respektiven Spalten geltenden Impulsdauer zuzuführen..
Dadurch wird eine weitere Einsparung erhalten,
indem nun pro Spalte N Stromquellen und N Schalter durch
einen einzigen Stromspiegel bzw. einen einzigen Schalter ersetzt werden.
Die dann zwar benötigte gemeinsame Stromquelle bildet nur eine einzige Quelle, so dass die Anzahl benötigter Stromquellen (einschliesslich Stromspiegel) um k(N-1J-1 abnimmt.
Die Form des Stromverlaufes der gemeinsamen Stromquelle weist das Merkmal auf, dass die gemeinsame.
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PHN.9^49 fr " 29.4.80
Stromquelle während der aufeinanderfolgenden Zählimpulse in einer Zeilenselektionszeit stets einen einer Anzahl von Werten der Stromamplitude aufweist, der während der Dauer des Zählimpulses im wesentlichen konstant ist, wodurch mit einer digitalen Steuerung der gemeinsamen Stromquelle eine Treppenkurve erhalten wird, oder dass die gemeinsame Stromquelle während einer Zeilenselektionszeit einen sich kontinuierlich ändernden Strom liefert, wobei die gemeinsame Stromquelle mit einer gleichmässig verlaufenden Kurve mit z.B. einer sägezahnartigen Form arbeitet.
In beiden Fällen kann eine quadratische Leuchtdichtemodulation erhalten werden, wenn der Strom der gemeinsamen Stromquelle während einer Zeilenselektions-
zeit sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändert.
Auch in dieser Gruppe von Ausführungsformen kann i auf ähnliche Weise wie oben erhalten werden, wenn jede Spaltenerregungsschaltung mit einer Gatterschaltung versehen ist, die den Ausgang des Stromspiegels mit dem Spalten—
leiter koppelt, wenn entweder die Zählschaltung eine Lage einnimmt, die von der festen Endlage verschieden ist, oder ein Ladeimpuls für die Zählerschaltung vorhanden ist, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, dass ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente
erhalten wird.
Einige Ausführungsbeispiele der beiden Gruppen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Modulatorschaltung zum
Erhalten einer quadratischen Leuchtdichtemodulation mit von den Zählerschaltungen gesteuerten Stromquellenschaltungen;
Fig. 2 eine gleiche Modulatorschaltung, die aber
um eine Gatterschaltung zum Erhalten eines Korrekturstroms
erweitert ist;
Fig. 3 die mit einer Schaltung, in der N = 4 ist, erhaltenen Stromformen für die sechzehn möglichen
030047/0758 ORIGINAL INSPECTED
PHN.Shks J AC) 29.4.80
Leuclitdiclitepegel, wie sie mit Schaltungen nach. Fig. 1 oder 2 erhalten sind;
Fig-, 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Modulatorschaltung mit einer gemeinsamen Stromquelle mit Digitalsteuerung;
Fig. 5 den Verlauf des Stromes in der gemeinsamen Stromquelle;
Fig. 6 eine geeignete Ausführungsform zum Zusetzen des Ruhestroms i , - und
Fig. 7 ein Zeitdiagramm für die Schaltung nach
Fig. 6. .
In Fig. 1 ist ein Teil der Modulatorschaltung zur Ansteuerung eines Spaltenleiters η (η = O, 1, ... lc-i) 1 mit einer Zählerschaltung 2, einer Stromquellenschaltung 3 und einer Anzahl von Stromquellenschaltern 4 bis 9 versehen. In dem vorliegenden Beispiel ist N = 6 gewählt.
Das Ende der Zählzeit wird mittels einer Gatterschaltung aus einem Oder-Gatter 10 und einem Und-Gatter erhalten. Für die Zählerschaltung kann z.B. ein synchroner
binärer Zähler vom Typ Signetics 54193 verwendet werden, wie er im "Philips Data Handbook" 1978,- Band: Signetics Integrated Circuits, S. 3^0-343 beschrieben ist.
Obgleich die Gatterschaltung 10, 11 im allgemeinen bei Zählerschaltungen dieses Typs bereits in die
integrierte Schaltung aufgenommen ist, sind die Gatter 10 und 11 der Uebersichtlichkeit halber gesondert dargestellt.
Die Zählerschaltung enthält eine Anzahl von Eingängen 12 bis 17 zur Einstellung einer Anfangslage, denen ein mehrfaches digitales Signal a bis a- zugeführt ° D
werden kann. ¥eiter enthält die Zählerschaltung einen Eingang für ein Ladesignal PL, das von einer nicht dargestellten Zeitschaltung geliefert wird, oder wie für viele Zählertypen verlangt wird, einen Eingang 18 für das invertierte Ladesignal PL.
Die Zählerschaltung enthält N nicht dargestellte Zählflipflops mit respektiven Ausgängen 22 bis 27 3 die einerseits mit den Sehalteingängen der respektiven Schal-
030047/0758
.9^9 ff μ
ter K bis 9 verbunden sind und andererseits die Eingänge des Oder-Gatters 10 bilden. Damit wird am Ausgang 28 des Oder-Gatters 10 ein Uebertragssignal erhalten, das meistens
als "Borrow Output" bezeichnet wird (BW), g
Dieses Signal ist etwas verschieden von dem
Ausgangssignal TC^ des Zählers vom Typ 5^193. Weiter enthält die Zählerschaltung 2 einen Zähleingang 29 für ein Zählsignal, für den im vorliegenden Beispiel ein Rückwärts— zähleingang CP_ ("Count Down") gewählt ist, der mit einem Ausgang 30 des Und-Gatters 11 verbunden ist, von dem ein Eingang 31 Taktimpulse CP für das Rückwärtszählen von der Zeitschaltung empfängt und ein Eingang 32 mit dem BW-Ausgang 28 verbunden ist.
Wenn die Zählerschaltung infolge einer Eingangskombination, bei der alle a. =0 sind, auf den Ladebefehl in die Nullage versetzt oder gegebenenfalls in dieser Lage geblieben ist, sind- alle Zählausgänge 22 bis 27 "0"; der BW-Ausgang 28 ist ebenfalls "0", wodurch das Und-Gatter 11 gesperrt ist, so dass dem Zähleingang 29 keine
Zählimpulse zugeführt werden. Die Zählerschaltung bleibt nun in der Nullage stehen, bis während der folgenden oder einer der darauffolgenden Zeilenselektionszeiten auf einen folgenden Ladebefehl die Zählerschaltung in eine von Null
verschiedene Lage versetzt wird.
25
Wenn die a. nicht alle "0" sind, wird die
Zählerschaltung in eine entsprechende binäre Anfangslage versetzt. Wenn z.B. a = "1" ist, wird der Ausgang 25 auch " 1 " , usw.
Da nun mindestens ein Ausgang "1" ist, wird der 30
BW-Ausgang 28 ebenfalls "1", so dass ein oder mehr Zählimpulse dem Rückwärtszähleingang zugeführt werden können. Wenn die Bilddaten eine binäre Darstellung der Zahl 29 bildeten, wird die Zählerschaltung in der Lage "29"
geladen und durch das Zuführen von 28 Abzählimpulsen nach-35
einander bis "1" rückwärtszählen. Während dieser Zeit ist stets mindestens ein Ausgang Q. = "1", so dass dar Ausgang 28 auch stets eine "1" aufweist. Wenn schliesslich
030047/0758
ORIGINAL
PHN.9449 9T /IQ 29.4.80 ,
der 29. Zählimpuls eintrifft, wird die Zählerschaltung in die Nullage versetzt; der Ausgang 28 wird "0", und es können keine weiteren Riickwärtszählimpulse zugeführt werden, so dass der Zähler in der Nullage bleibt, wenigstens während des verbleibenden Teiles der Zeilenselektionszeit.
N— 1 Zum Rückwärts zähl en der maximalen Lage 2 sind
N-1
ebenso 2 Zählimpulse erforderlich, so dass es günstig
N
ist, 2 Taktperioden gleichmässig über eine Zeilenselektionszeit oder eine etwas kürzere Zeit zu verteilen.
Die Zählerschaltung 2 enthält N Stromquellen
mit Ausgängen 34 bis 39 für im vorliegenden Beispiel Ströme von I. , 3-Ca» 81., 161 , 321. bzw. 64l, wobei die Ausgänge 3^ bis 39 mit Eingängen der respektiven Stromquellenschalter 4 bis 9 verbunden sind. Die Ausgänge dieser Schalter
sind alle mit dem Spaltenleiter 1 verbunden.
¥eiter enthält die Stromquellenschaltung einen Eingang 4θ für einen Bezugsstrom 3L· = pi , wobei ρ eine Konstante darstellt. Für den Fall, dass ρ = 1 ist, ersetzt
sofort die erste Stromquelle und dient als Bezugsstrom für die übrigen Stromquellen. Die Stromquellen sind nicht dargestellt; für diese Quellen sind verschiedene Ausführungsformen bekannt. Die Wahl und die Ausgestaltung derselben sind für die Erfindung nicht wesentlich.
Es leuchtet ein, dass, wenn die Anfangslage der
Zählerschaltung "0" war, während der Zeilenselektionszeit nur der Strom i dem Spaltenleiter über die Verbindung 41 zugeführt wird, weil alle Zählausgänge 22 bis 27 "11O" sind und sich also alle Schalter 4 bis 9 im nichtleitenden Zustand befinden.
Wenn die Anfangslage "1" war, liegt nur der
Zählausgang 22 auf dem Wert "1", sobald der Ladevorgang beendet ist, und über den Stromquellensohalter 4 wird während einer Taktperiode dem Spaltenleiter ein Strom J
zugeführt. Nach einem Zählimpuls gelangt die Zähler-35
schaltung bereits in die Nullage. Wenn die Anfangslage "2" war, ist in der ersten Taktperiode nur der Zählausgang 23 eine "1", so dass während der ersten Taktperiode
030047/0 758
PHN,9449
29
ein Strom 31. zugeführt wird; in der zweiten Taktperiode ist wieder nur der Zählausgang 22 eine "1" und wird I zugeführt, so dass insgesamt vier Einheiten Σ dem entsprechenden Bildelement geliefert werden, stets abgesehen von dem Strom I , Wenn die Anfangslage "3" war, wird in der ersten Taktperiode (3+0 ΙΛ geliefert, während sich in der zweiten und der dritten Taktperiode derselbe Vorgang vollzieht, der auch in der Anfangslage "2" in der ersten und der zweiten Taktperiode durchgeführt wurde (insgesamt 4l. ) , so dass in den ersten drei Taktperioden nun acht Stromeinheiten geliefert werden und im verbleibenden Teil der Zeilenselektionszeit nichts mehr geliefert wird. In der Tabelle I ist dargestellt, wieviel Einheiten in den Fällen mit den ersten fünfzehn der möglichen 2 = 64 Anfangslagen geliefert werden.
N rabelle I CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 1xIA
1 1+3=4lA
2 Anfang CP
O		 000001 4+4=8
3 000001 000001 000010 000001 8+8=16
2C 4 000010 000010 000011 000010 000001 16+9=25
5 000011 000011 000100 000011 000010 000001 25+11=36
6 000100 000100 000101 000100 000011 000010 000001 36+12=48
7 000101 000101 000110 000101 000100 000011 000010 48+16=64
8 000110 000110 000111 usw. 64+17=81
2i 9 000111 000111 001000 usw. 81+19=100
10 001000 001000 usw. 100+20=120
11 001001 001001 120+24=144
12 001010 001010 144+25=169
13 001011 001011 169+27=196
3( 14 001100 001100 196+28=224
15 001101 001101 224+32=256
001110 001110 usw.
001111 001 1 11
3!
030Ώ47/0758
PHN.9449 vf 44 29.4.80
3Q17134
Die Binarzählen 000001 usw. stellen die Zustände der Zählausgänge 22 bis 27 in dieser Reihenfolge dar; eine "1" am Anfang entspricht dabei in den mit CP usw. bezeichneten Taktperioden 64l während der Taktperiode, in der s A
diese "1" gilt; das letzte Bit gibt mit "1" einen Strom
I. an, nacheinander also 64l., 32Σ., !öl , 8X , 3I bzw. 11A"
Der Stromverlauf während des Anfangs einer Zeilenselektionszeit ist in Fig. 3 durch die vollen Linien dar—
gestellt.
Obgleich eine angemessene Annäherung der gewünschten quadratischen Leuchtdichtemodulation erhalten wird, ist die Reihe: 0, 1,4, 8^, 16, 25, 36, k8_, 6h usw.
nicht ganz quadratisch: 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64 usw. 15
Alle vier möglichen Anfangslagen ergeben ein
Defizit von einer Einheit I . Dadurch, dass ein Korrekturstrom I. während der zweiten Taktperiode CP eingeführt wird, wie in Fig. 3 schraffiert dargestellt ist, werden die gestrichelten Linien gebildet, wobei die Linien nacheinander Oberflächen eihschliessen, die tatsächlich genau quadratisch zunehmen.
In der Tabelle I unter CP1 lässt sich erkennen, dass das Defizit stets bei einer Binärzahl xxxxiO auftritt. Indem nun der Schalter 4 auch geöffnet wird, wenn während CP der Zählausgang 23 eine "1" ist, wird während dieser zweiten Taktperiode xxxx10 in xxxxH übersetzt. Die Lagen mit xxxxi1 bleiben dabei ungeändert.
Die dazu benötigte Korrekturschaltung zeigt Fig.2. Darin sind die denen der Fig. 1 entsprechenden Elemente mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.
Ein Signal CP1 der Zeitschaltung wird einem Eingang 42 eines Und-Gatters 43 zugeführt, von dem ein weiterer Eingang 44 mit dem Zählausgang 23 verbunden ist, wodurch am Ausgang 45 des Und-Gatters 43 ein Signal Q-.CP. erhalten wird. Dieser Ausgang 45 ist mit einem ersten Eingang 46 eines Oder-Gatters 47 verbunden, von dem ein zweiter Eingang 48 mit dem Zählausgang 22 verbunden
030047/0758
ist, so dass am Ausgang 49 des Oder-Gatters 47 schliesslich ein Signal Q +Q1.CP erhalten wird. Dieser Ausgang steuert den Schalter 4, der also einen Strom I dem Spaltenleiter 1 zuführt, wenn während der Taktperiode CP1 der Zählausgang 22 eine "1" oder der Zählausgang 23 eine "1" ist (oder wenn beide dann "1" sind). Dadurch wird die gewünschte Stromkorrektur erhalten.
Es sind viele Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, die von jedem Fachmann auf einfache Weise verwirklicht werden können. So kann z.B. der BW-Ausgang auch mit einer Nicht-Und-Gatterschaltung (NAND) ausgeführt werden, deren Eingänge mit den invertierten Ausgängen der Zählflipflops gekoppelt sind. Der BW-Ausgang
wird nun "O", wenn alle invertierten Ausgänge der Zählflipflops "1" sind und sich somit alle Zählflipflops in der Flipfloplage "O" befinden.
Auch können für die N Stromquellen der Stromquellenschaltung andere Stromwerte gewählt werden, wodurch
die Leuchtdichtemodulationskurve an eine andere gewünschte
Kurve angepasst werden kann, wie z.B. für andere V —Werte als 2, wie Y = 1,8, oder Y =2,2 erforderlich sein kann. Auch können Zählerschaltungen mit separaten
Vorwärtszähl- und Rückwärtszähleingängen und einem Frei-. .
gabeeingang CE ("Count Enable") verwendet werden. In diesem Falle wird der BW-Ausgang mit dem CE-Eingang verbunden. Die Funktion des UND-Gatters 11 ist dann bereits in der Zähler schaltung selbst verwirklicht. Ebenso ist es möglich,.
wie dies in Fig. 2 bereits für den ersten Stromquellen-30
schalter der Fall war, für verschiedene Schalter mehr oder weniger verwickelte Dekodierungen der Zählausgänge anzuwenden, um einen anderen Verlauf der Leuchtdichtekurve zu erzielen. Derartige Abwandlungen liegen völlig im
Rahmen der Erfindung.
35
Auch kann z.B. der Zähler in gerade die inverse
Lage aller Flipflops versetzt werden, wonach er dann bis zu der maximalen Lage vorwärtszählt, wenn das Weiterzählen
030047/0758
. 9449 yi 3§'iVi°34
dann mit Hilfe eines sogenannten "Carry"-Ausgangs blockiert vird, der "0" wird, wenn alle Zählflipflops eine "1" enthalten.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform für wieder eine einzige Spaltenerregungsschaltung, bei der eine gemeinsame Stromquelle 50 verwendet wird. Entsprechende Elemente sind auch hier wieder mit denselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet, was auch für Fig. 6 zutrifft.
Die gemeinsame Stromquelle ^O enthält eine Zählerschaltung 51 und eine Stromquellenschaltung 52, die von der Zählerschaltung 51 auf gleiche Weise gesteuert wird wie in Fig. 1 oder 2 die Stromquellenschaltung 3 von der Zählerschaltung 2 und den Stromquellenschaltern gesteuert
wird, derart, dass ein treppenförmiger "Vorlauf des von der gemeinsamen Stromquelle einem Ausgang 53 gelieferten Stromes erhalten wird, wie mit der vollen Linie 54 in Fig. 5 angegeben ist (z.B. für N = 3). Die Zählerschaltung enthält einen Vorwärtszähl-
eingang 55» dem dasselbe Zählsignal wie allen k Zählerschaltungen 2 zugeführt wird, und einen Rücksetzeingang 56» der mit MR (RESET) bezeichnet wird und mit dem Ladesignal für die Zählerschaltungen 2 verbunden ist. Das Ladesignal versetzt am Anfang einer Zeilen-
selektionszeit den Zähler 5I in. die Nullage, wonach bei
N-1
den dem Ladeimpuls folgenden 2 Taktimpulsen der Zähler 51 vorwärtszählt, bis am Ende der Zeilenselek"tionszeit die
N"— 1
maximale Zählerlage "2 " erreicht wird. Erwünschtenfalls kann auch hier der "Carry"-Ausgang des Zählers 5t
mit dessen CE-Eingang verbunden werden, um ihn gegen etwaiges Weiterzahlen zu sichern, wenn die Zeilenselek-
N
tionszeit länger ist, als 2 Taktperioden entspricht.
Die Stromquellenschaltung 52 enthält hier wieder N Stromquellen mit Ausgängen 60 bis 65, die alle mit dem Ausgang 53 der gemeinsamen Stromquelle 50 verbunden sind, wobei dieser Ausgang 53 weiter mit dem Eingang 70 einer Stromspiegelschaltung 71 mit k gesonderten Stromspiegeln
030047/0758
PHN. 9kk9 1/4
mit k Ausgängen 72 (stets einem für jede der k Spalten) verbunden ist. Jeder der Stromspiegel kann einen Strom liefern, dessen Form gleich der des Stromes der gemeinsamen Stromquelle $0 ist, wie die Linie ^h in Fig. 5 bereits angib t.
Stromquellen und Stromspiegel können auf an sich bekannte Weise ausgebildet werden.
Jeder Ausgang 72 ist mit einem Eingang 73 eines dem Stromspiegel entsprechenden Schalters verbunden, von dem ein Schalteingang 75 mit dem BW-Ausgang 28 der Zählerschaltung und ein Ausgang J6 mit dem entsprechenden Spaltenleiter 1 verbunden ist.
Auf gleiche Weise, wie an Hand der Fig. 1
beschrieben ist, ist der BW-Ausgang während kürzerer oder
längerer Zeit "1", abhängig von der Anfangslage der Zählerschaltung 2, und "0" .während des verbleibenden Teiles der Zeilenselektionszeit. Während der so bestimmten Impulsbreite wird der Strom des Stromspiegelausgangs 72
dem Spaltenleiter 1 zugeführt, so dass, abhängig von der 20
Anfangslage der Zählerschaltung, stets ein grösserer Teil
der Linie ^h in Fig. 5 durchlaufen wird. Bei einem Verlauf der Linie 5^ gleich dem nach Fig. 5 wird wieder eine von der Anfangslage quadratisch abhängige Leuchtdichtemodulation desjenigen Bildelements der betrachteten Spalte erhal-25
ten, das während einer Zeilenselektionszeit selektiert ist.
Auch hier sind wieder zahlreiche Abwandlungen in den Dekodierungen der Ausgänge des Zählers 51» gleich wie andere Werte für die Ströme der N Stromquellen der
Stromquellenschaltung 52, möglich. 30
Die Stromspiegelschaltung 71 kann wahlweise in
die gemeinsame Stromquelle 5° aufgenommen oder über die Spaltenerregungsschaltungen verteilt werden. Im letzteren Falle wird die Verdrahtung einfacher, was vorteilhaft
sein kann. Diese zwei Wahlmöglichkeiten sind mit gestrichel-35
ten Linien in Fig. h angegeben.
Es ist auch möglich, die Linie $h in Fig. 5 zueiner kontinuierlich verlaufenden Kurve zu glätten, wie
030047/0758
IS
. 9449 VJ
mit der punktierten Linie 80 in Fig-, ^ angedeutet ist.
In diesem Falle kann die mittlere Stromquelle durch eine gleichmässig-- verlaufende Stromquelle einer an sich bekannten Art ersetzt werden, die stets auf einem niedrigen ¥ert (oder auf Null) von dem Ladeimpuls an einem Eingang 81 der gemeinsamen Stromquelle gestartet wird und dann gleichmässig ansteigt, bis am Ende der Zeilenselektionszeit eine maximale Amplitude erreicht wird.
In dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel verläuft 10
der Sägezahn linear zum Erhalten einer quadratischen
Leuchtdichtemodulation, aber der Strom dieses gemeinsamen Stromgenerators kann, wie in den vorhergehenden Beispielen, jeden gewünschten Verlauf während der Zeilenselektionszeit aufweisen, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung 15
verlassen wird.
Diese und ähnliche Abänderungen können auch hier wieder von jedem Fachmann vorgenommen werden.
In Fig. 4 ist der Zusatz eines Ruhestroms I
nicht dargestellt; dieser Zusatz kann u.a. auf die in der 20
eingangs genannten niederländischen Patentanmeldung beschriebene ¥eise erfolgen, wie in Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt ist.
Eine billige Möglichkeit, bei der keine zusätzliche Stromquelle und kein zusätzlicher Bezugsstrom benö-25
tigt werden, wird dadurch erhalten, dass eine oder mehrere der bereits vorhandenen Stromquellen für diesen Zweck benutzt werden. Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform, die in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 4 angewendet
werden kann.
30
Jede Spaltenerregungsschaltung ist dazu mit einem TJnd-Gatter 90 mit N+1 Eingängen 91 bis 97 und einem Ausgang 98 versehen, der mit dem Schalteingang 75 ^es Stromquellenschalters 74*.'verbunden ist.
¥eiter sind nun die invertierten Flipflopausgänge 102 bis 107 der Zählschaltung 2 für Q^* bis bzw. Q_ herausgeführt und mit den N Eingängen 92 bis bzw. 97 des Und-Gatters SO verbunden. Der erste Eingang 9I dieses
030047/0758
PHN.9^49 V6 29.k.80
Gatters ist mit dem Ladeeingang 18 der Zählerschaltung 2 verbunden.
Die Wirkung der Schaltung wird an Hand des Zeitdiagramms nach Fig. 7 näher erläutert; darin ist der TJebersichtlichkeit halber von einer Zählerschaltung mit nur zwei Bits Q und Q1 ausgegangen, während beispielsweise für die gemeinsame Stromquelle die Ausführung gewählt ist, in der der von dieser Stromquelle gelieferte Strom I gemäss einem linearen Sägezahn verläuft.
Beispielsweise ist angenommen, dass während acht aufeinanderfolgender Zeilenselektionen die diesen entsprechenden anschliessenden Bildelemente einer Spalte
2 2 2 2
die Leuchtdichten 3 » 2 , 1 ,0,0,0,2 bzw. 0 dargestellt werden müssen, zu welchem Zweck die Zählerschaltung bei den Ladeimpulsen PL in die Lagen"3", "2", "1", "0", "0", "0", "2" bzw. "0." versetzt wird.
Solange die Zählerschaltung nicht in der Nulllage steht, ist mindestens ein Q. = "1" und also mindestens ein Q. = "0", und der Ausgang 98 des Und-Gatters 90 ist somit "0", während der Stromquellenschalter 74 geschlossen ist und der Ausgang 72 der gemeinsamen Stromquelle den Strom !_,„ an den Spaltenleiter 1 liefern kann. Der Strom I/ y durch das selektierte Bildelement ist während dieser Zeit gleich Iqq.
Wenn die Zählerschaltung vor dem Ende der Zeilenselektionszeit in die Nullage gelangt, sind alle Q. = "O" und also alle Q. = "1", während PL = "1" ist; der Ausgang 98 ist nun also "1", und der Stromquellenschalter 74 wird geöffnet, wonach dadurch I/v\ = "O" ist.
Wenn für eine folgende Zeilenselektionszeit die Zählerschaltung in die Nullage versetzt wird oder gegebenerfells in dieser Lage bleibt, sind zwar alle Q. = "1", aber dadurch, dass während der Impulsdauer des Ladeimpulses PL auch gilt, dass PL = "0" ist, wird der Ausgang 98 währen!
3^ dieser Impulsdauer kurzzeitig gleich "0", so dass stets während mindestens einer kurzen Zeit I/ χ = I^ ist, auch wenn die Zählerlage während der ganzen Zeilenselektions-
030047/0758
zeit "0" ist.
Die Breite des Ladeimpulses kann innerhalb weiter Grenzen frei gewählt werden, wodurch der mittlere
Wert von Iz1 \ n auf den gewünschten Schwarzpegel einge- (K) ,U
stellt werden kann. Dies ist in Fig. 7 dadurch veranschaulicht, dass einige voneinander verschiedene Impulsdauern des Ladeimpulses PL gewählt Werden. Im allgemeinen wird der mittlere Iz1 \ n niedriger als der mittlere Wert von
I/ % gewählt werden, also wenn die Zählerschaltung 2 mit ig \*^J » '
der Lage "1" geladen wird.
Da die Deionisationszeit bei Gasentladungs— Wiedergabevorrichtungen im allgemeinen ..länger als eine normale Fernsehzeilenselektionszeit von 63»5 oder 64 /Usec. ist, ist der Wert I/-. \ n bei derartigen Bildschirmen genügend, um das Selbstabtastprinzip in Gang zu setzen.
Die beschriebenen Ausführungsformen weisen bei derartigen Wiedergabeschirmen noch einen weiteren Vorteil auf.
Infolge der beim Fernsehen notwendigen kurzen
Zeilenselektionszeiten ist vor allem bei Bildelementen, die einen hohen Strom führen, die Deionisationszeit derart lang, dass für das Selbstabtastprinzip mehr als die theoretisch notwendigen drei Selektionsstufen und meistens sogar fünf oder sechs Selektionsstufen angewandt werden müssen.
Für eine genügende Anzahl voneinander verschiedener Grauwerte wird im allgemeinen N = 7 oder N = 8 als
7 8
notwendig betrachtet, so dass 2' = 128 oder 2 = 256 Leuchtdichtepegel angewendet werden können.
Der Maximalwert kommt dabei, statistisch gesehen,
sehr selten vor, so dass die Bildelemente nahezu immer mit einem Strom I/v\ = 0 enden, bevor das Ende der Zeilenselektionszeit erreicht ist. Es erweist sich nun als möglich, mit einer Selektionsstufe weniger auszukommen, also mit vier oder fünf Stufen, im Vergleich zu Systemen,
die während der ganzen Zeilenselektionszeit mindestens einen Dunkelstrom I führen. Naturgemäss bleibt eine Anzahl von drei Stufen unbedingt das theoretische Minimum.
030047/0758
9 Λ
PHN.9^49 is 29.4.8O
Die logische Funktion für das Stromquellenschaltsignal kann auf viele an sich bekannte Weisen verwirklicht werden. Wenn die Zählerschaltung auf gleiche Weise wie der Signetics-Zähler vom Typ 54193 LSI ausgebildet ist, können dabei selbstverständlich Verbindungen mit den Q.-Ausgängen der Flipflops hergestellt werden. Wenn jedoch der Zähler vom Typ 54193 als diskretes IC verwendet wird, sind nur die Q.-Ausgänge verfügbar. Die gewünschte Dekodierung:
,— — — — %
U= (Q0-Q1 Q1 ... Q-1-PL)1
ist aber identisch mit z.B.:
U= (Q + Q1 + ... +Q. + ... +Q 1 + PL), so dass eine Inversion von PL erforderlich ist und weiter
das Nicht-Und-Gatter durch ein Oder-Gatter mit N+1 Ein-15
gangen ersetzt werden muss, wobei der Ausgang dieses Oder-Gatters wieder den Sehaltereingang 75 ansteuert.
Ähnliche Schaltungen können auch mit den Schaltungen nach den Figuren 1 und 2 kombiniert werden, z.B.
dadurch, dass das Oder-Gatter 47 nach Fig. 2 um einen 20
dritten Eingang erweitert wird, dem das Signal PL zugeführt wird. Dieses Signal kann auch hier wieder mit einer Umkehrschaltung aus PL erhalten werden, weil ja (PL) = PL ist.
Dementsprechend können in eine oder mehrere der 25
Verbindungen zwischen der Zählerschaltung 2 und den Stromquellenschaltern 4 bis 9 ähnliche Oder-Gatter eingefügt werden, wobei ein Eingang mit dem entsprechenden Zählausgang und einem zweiten mit PL verbunden wird.
Für Bildschirme mit z.B. Leuchtdioden bleibt 30
der einstellbare I für den gewünschten Schwarzpegel selbstverständlich nützlich. Die im Zusammenhang mit dem Selbstabtastprinzip bei Gasentladungswiedergabeschirmen genannten zusätzlichen Vorteile spielen bei Schirmen mit Leuchtdioden keine Rolle.
Q30Q47/Q758
Leerseite

Claims (2)

  1. PHN. 9^9 Vf 29.4.80
    PATENTANS PRUECHE
    Iy Modulatorschaltung für eine Matrixwiedergabevorrichtung mit k Spalten und r Zeilen, die mit einer Zeilenselektionsschaltung zur reihenmässigen elektrischen Erregung der r Zeilen und mit k Spaltenerregungsschaltungen zur Erregung von k entsprechenden Spaltenleitern versehen ist, von denen jede Spaltenerregungsschaltung eine Zählerschaltung mit N Zählelementen und eine Stromquellenschaltung enthält, wobei diese Zählerschaltungen stets kurz vor der Selektion einer folgenden Zeile in Anfangslagen versetzt werden, die für die entsprechenden Elemente dieser Zeile der Modulationsschaltung zugeführten Bilddaten entsprechen, und während einer Zeilenselektionszeit allen
    N Zählerschaltungen eine Anzahl von höchstens gleich 2 Zählimpulsen zugeführt wird, durch die jede der Zähler-' schaltungen von der eingestellten Anfangslage her zählt, bis eine feste Endlage erreicht ist, um die Impulsbreite des einem dieser Zählschaltung entsprechenden Bildelement zugeführten Erregungsimpulses zu bestimmen, und wobei die Stromquellenschaltung die Höhe der Amplitude dieses Erreguiigs impulses bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromquellenschaltung einer Spalte während der Dauer des Erregungsimpulses einen endlichen, sich mit der Zeit ändernden Strom an das in der Spalte selektierte Bildelement liefert, wobei dieser Strom stets der Anzahl aufeinanderfolgend durchlaufener Lagen der Zählerschaltung entspricht.
  2. 2. Modulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromquellenschaltung N Stromquellen mit je einem Stromausgang und N Erregungsschaltern enthält, wobei jeder Stromquellenausgang mit einem Eingang ^O des entsprechenden Erregungsschalters verbunden ist und alle Ausgänge dieser Erregungsschalter zusammen mit dem zu der 'Stromquellenschaltung gehörigen Spaltenleiter ver-
    030047/0758
    α "
    PHN.9^49 30 29.4.80
    bunden sind., und dass die Lage der N Schalter durch, die Lage der Zählelemente der zu derselben Stromquellenschaltung gehörigen Zählerschaltung bestimmt wird.
    3. Modulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch 5
    gekennzeichnet, dass für die Stromquellenschaltung einer Spaltenerregungsschaltung die Lage des i-ten Erregungsschalters (i =0, T, ... N-i) für die i-te Stromquelle dutch die Lage des i-ten Zählelements der Zählers chaltung
    der zugehörigen Spaltenerregungsschaltung bestimmt wird. 10
    H-. Modulatorschaltung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von N" voneinander verschiedenen Strömen eingerichtet sind, die sich wie 1:3:8:... : 2- :... :2 verhalten, wobei i = 3, 4, ..., N-2 ist.
    5. Modulatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromschalter (i = θ) der Stromquellenschaltung die erste Stromquelle ausserdem einschaltet, wenn während des zweiten der Zählerschaltung zugeführten Zählimpulses die Lage des zweiten Zählelements (i = 1) dem Wert "1" zum Zuführen eines Korrekturstroms entspricht.
    6. Modulatorschaltung nach Anspruch 2, 3» 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Spaltenerregungsschaltung mindestens eine der Stromquellen während eines Ladeimpulses für die Zählerschaltung eingeschaltet wird, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, dass ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente
    erhalten wird.
    30
    7. Modulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulatorschaltung mit einer gemeinsamen Stromquelle versehen ist, die einen sich während einer Zeilenselektionszeit mit der Zeit ändernden Strom liefert, und dass die Stromquellenschaltung jeder Spaltenerregungsschaltung mit einem Stromspiegel ausgeführt ist, der dem der Stromquellenschaltung entsprechenden Spalten— leiter während der durch die Zählerschaltung der Spalten-
    030047/0758
    PHN.
    erregungsschaltung bestimmten Zeitdauer einen Strom liefert, der im wesentlichen gleich dem Strom durch die gemeinsame Stromquelle ist.
    8. Modulatorschaltung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Stromquelle während der aufeinanderfolgenden Zählimpulse in einer Zeilenselektionszeit stets einen einer Anzahl von Werten der Stromamplitude aufweist, der während der Dauer des Zählimpulses im wesentlichen konstant ist.
    9. Modulatorschaltung nach Anspruch 6, dadurch
    gekennzeichnet, dass die gemeinsame Stromquelle während einer Zeilenselektionszeit einen sich kontinuierlich ändernden Strom liefert.
    10. Modulatorschaltung nach Anspruch 7 oder 8 zur
    Lieferung einer quadratischen Leuchtdichtemodulation, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom der gemeinsamen Stromquelle während einer Zeilenselektionszeit sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändert.
    11. Modulatorschaltung nach Anspruch 6, 7> 8 oder 9, 20
    dadurch gekennzeichnet, dass jede Spaltenerregungsschaltung mit einer Gatterschaltung versehen ist, die den Ausgang des Stromspiegels mit dem Spaltenleiter koppelt, wenn entweder die Zählerschaltung eine Lage einnimmt,
    die von der festen Endlage verschieden ist, oder ein 25 Ladeimpuls für die Zählerschaltung vorhanden ist, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, dass ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente erhalten wird.
    030047/0758 ORIGINAL INSPECTED
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