DE3017134C2 - Modulatorschaltung für eine Matrixwiedergabevorrichtung - Google Patents

Modulatorschaltung für eine Matrixwiedergabevorrichtung

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DE3017134C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Modulatorschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Modulatorschaltungen werden u.a. zur Ansteuerung flacher Wiedergabeschirme für Fernsehempfänger und für digitale Datenanzeigen mit Gasentladungswiedergabezellen, Leuchtdioden u.dgl. verwendet. Zum Abtasten der 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 Schwarzpegel einzustellen.
Weiter sind die Elemente an einen gewissen Höchstwert des Stromes durch ein einziges Element gebunden.
> Das Verhältnis zwischen Mindeststrom und Höchst· strom ist dabei zu klein, um mit Amplitudenmodulation allein eine genügend kontrastreiche Wiedergabe zu erzielen, so daß eine Kombination von Amplitudenmodulation und Impulsbreitenmodulation notwendig ist.
Weiter ist es meistens erwünscht, daß die Bildhelligkeit nichtlinear von den zugeführten Bilddaten abhängig ist, z.B. im Zusammenhang mit der Dekorrektur einer scndcrseitig vorgenommenen ^Korrektur
Eine Modulatorschaltung der vorgenannten Art ist aus der niederländischen Patentanmeldung Nr. 77 02 395 bekannt.
Mit dieser Modulatorschaltung wird eine quadratische Leuchtdichtemodulation dadurch erhalten, daß die von einem Analog/Digital-Umsetzer stammenden Bilddaten 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 Zeilenselektionszejt 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 Bildeiement zugeführten Erregungssignals.
Außerdem werden die digitalen Bilddaten einer Anzahl von Eingängen einer Stromschaitung zugeführt, die während der Impulsdauer einen Strom liefert, der dem Wert der zugeführten Bilddaten proportional ist.
Dabei ist es erforderlich, daß die Bilddaten 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.
Dies bedeutet entweder, daß ein Analog/Digital-Umsetzer pro Spalte erforderlich ist, der nach der Abtastung des Videosignals seinen Zustand beibehält, oder daß pro Spalte ein Spaltenregister erforderlich ist.
Aus der DE-OS 27 10 933 ist ferner eine Fernsehwiedergabeanordnung bekannt, die mit einer kombinierten Zeit- und Amplitudenmodulation des Stromes arbeitet. Dabei wird eine sehr geringe Anzahl von verschiedenen Zeitdauern der Stromimpulse verwendet, insbesondere zwei Zeitdauern, von denen die eine völlig innerhalb der Zeilenaustastzeit liegt, und diese Zeitdauern sind fest vorgegeben, lediglich die Stromamplitudeh innerhalb dieser Zeitdauern werden durch die Bilddaten bestimmt. Dami' ergibt sich eine nur beschränkte Möglichkeit der Modulation des Stromes, und für mindestens einen Teil der Bilddaten jeder Spalte sind Speicherelemente notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Modulatorschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine sehr flexible Modulation der Zeitdauer und der Amplitude des Stroms abhängig von den Bilddaten ohne Verwendung eines gesonderten Speichers π> die Bilddaten jeder Spalte möglich ist.
Diese Aufgabe wird errjidungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Damit wird erreicht, daß die Zählerschaltung tatsächlich die Speicherfunktion 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 von der Stromquelle gelieferten Stromes für ein Bildelement während der Zählzeit der Zählerschaltung linear von ι Null an zunehmen oder auf Null abnehmen, so daß eine quadratische Modulation erzielt wird. Der ganze Impuls r immt ja eine dreieckige Form an, und die Fläche dieses Dreiecks nimmt bei Vergrößerung der Impulsbreite, gleich wie die dadurch herbeigeführte mittlere Leucht- ι dichte des Bildelementes, quadratisch zu.
Da bei Fernsehwiederg; beschirmen 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 eingespart. Diese Einsparung ist sehr wirksam, um so mehr als diese Flipflops nicht als sogenannte Groß-. integrationsschaltungen (LSI circuits) ausgebildet werden können infolge der sehr großen Anzahl benötigter Anschlüsse.
Eine günstige Ausführungsform einer Modulatorschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromquellenschaltung ,Y Stromquellen mit je einem Stromausgang und N Erregungsschalter enthält, wobei jeder 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 Abschalter durch die Lage der Zählelemente der zu derselben Stromquellenschaltung gehörigen Zählerschaltung bestimmt wird, z. B. derart, daß für die Strom-■ quellenschaitung einer Spaltenerregi'ngsschaltung die Lage des 8-ten Erregungsschalters (/ - 0, 1, ... Λ'-l) für die 8-te Stromquelle durch die Lage des «i-ten Zählelements der Zählerschaltung der zugehörigen Spaltenerregungsschaltung bestimmt wird.
Insbesondere kann damit eine gute Annäherung einer quadratischen Leuchtdichtemodulation erhalten werden, wenn die Λ' Stromquellen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von /V voneinander verschiedenen Strömen eingerichtet sind, die sich wie • 1 :3 :8 :...2':... 2 v"' verhalten, wobei / = i. 4, ... ,V-2 ist.
Diese Annäherung kann weiter dadurch verbessert werden, daß der erste Stromschalter (/ = 0) der Stromquellenschaltung die erste Stromquelle außerdem ein- ; schaltet, wenn während des zweiten der Zählerschaltung zugeführten Zählimpulses die Lage des zweiten Zählelements (/ = 1) dem Wert »1« zum Zuführen eines Korrekturstromes entspricht.
Diese Ausführungsformen weisen das gemeinsame < Merkmal auf, daß die Stromquellenschaltung stets direkt ruttels mit der Zählerschaltung gekoppelter Schalter gesteuert wird.
In der Schaltung nach der vorgenannten niederländischen Patentanmeldung wird der Ruhestrom /0 zur ι 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 für die Zählerschaltung eingeschaltet wird, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, daß ein gewünschter Schwarzpegel für die Bilüelemente erhalten wird.
Eine zweite Gruppe von Ausführungsformfin der Modulatorschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatorschaltung mit einer gemeinsamen Stromquelle versehen ist, die einen sich während einer Zeilei.ielektionszeit mit der Zeit ändernden Strom liefert, und daß die Stromquellenschaltung jeder Spaltenerregungsschaltung mit einem Stromspiegel ausgeführt ist, der dem der Stromqueliinschaltung 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 Ausfuhrungsiormen beruhen auf der Erkennt-
nis, 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 JV Stromquellen und NSchalter 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 λ(Λ'-1)-1 abnimmt.
Die Form des Stromverlaufes der gemeinsamen Stromquelle weist das Merkmal auf, 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, 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 Zeilenselektionszeit sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändert.
Auch in dieser Gruppe von Auslührungsformen kann ι,, auf ähnliche Weise wie oben erhalten werden, wenn jede Spaltenerregungsschaltung mit einer Gatterschaltung versehen ist, die den Ausgang des Stromspiegels mit dem Spaltenleiter koppelt, wenn entweder die Zählschaltüng 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 Tür die Bildelemente erhalten wird.
Einige Ausfuhrungsbeispiele der beiden Gruppen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
F i g. I eine vereinfachte Modulatorschaltung zum Erhalten einer quadratischen Leuchtdichtemodulation mit von den Zählerschaltungen gesteuerten Stromqueilenschaltungen,
Fig. 2 eine gleiche Modulatorschaltung, die aber um eine Gatterschaltung zum Erhalten eines Korrekturstroms erweitert ist,
F i g. 3 die mit einer Schaltung, in der N= 4 ist, erhaltenen Stromformen für die sechzehn möglichen Leuchtdichtepegel,
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 /0 und
Fig. 7 ein Zeitdiagramm für die Schaltung nach Fig. 6.
In F i g. 1 ist ein Teil der Modulatorschaltung zur Ansteuerung eines Spaltenleiters 1 mit einer Zählerschaltung 2, einer Stromquellenschaltung 3 und einer Anzahl von Stromquellenschaltern 4 bis 9 versehen. In dem vorliegenden Beispiel ist /V = 6 gewählt.
Das Ende der Zählzeit wird mittels einer Gatterschaltung aus einem Oder-Gatter 10 und einem Und-Gatter 11 erhalten. Für die Zählerschaltung kann z. B. ein synchroner binärer Zähler vom Typ Signetics 54 193 verwendet werden, wie er im »Philips Data Handbook« 1978, Band: Signetics Integrated Circuits, S. 340-343 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 Übersichtlichkeit halber gesondert dargestellt.
Die Zählerschaltung enthält eine Anzahl von Eingängen 12 bis 17 zur Einstellung einer Anfangslage, denen -'<> ein mehrfaches digitales Signal <^ bis a5 zugeführt werden kann. Weiter 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 Zählflipflnps mit respektiven Ausgängen 22 bis 27, die einerseits mit den Schalteingängen der respektiven Schalter 4 bis 9 verbunden sind und andererseits die jo Eingänge des Oder-Gatters 10 bilden. Damit wird am Ausgang 28 des Oder-Gatters 10 ein Übertragssignal erhalten, das meistens als »Borrow Output« bezeichnet wird (SW).
Dieses Signal ist etwas verschieden von dem Ausa gangssignal TC0 des Zählers vom Typ 54 193. Weiter enthält die Zählerschaltung 2 einen Zähleingang 29 für ein Zählsignal, Par den im vorliegenden Beispiel ein Rückwärtszähleingang CP0 (»Count Down«) gewählt ist, der mit einem Ausgang 30 des Und-Gatters 11 verbunden ist, von dem ein Eingang 31 Taktimpulse CPfür das Riickwärtszählen von der Zeitschaltung empfängt und ein Eingang 32 mit dem B W-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 B W- Ausgang 28 ist ebenfalls »0«, wodurch das Und-Gatter 11 gesperrt ist, so daß dem Zähleingang 29 keine so Zählimpulse zugeführt werden. Die Zählerschal»ung 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.
Wenn die a, nicht alle »0« sind, wird die Zählerschaltung in eine entsprechende binäre Anfangslage versetzt Wenn z. B. a3 = »1« ist, wird der Ausgang 25 auch »1« usw.
oo Da nun mindestens ein Ausgang »1« ist, wird der B W-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 nacheinander bis »1« rückwärtszählen. Während dieser Zeit ist stets mindestens ein Ausgang Q1 = »1«. so daß der Ausgang 28 auch stets eine »1« auf-
weist. Wenn schließlich der 29. Zählimpuls eintrifft, wird die Zählerschaltung in die Nullage versetzt; der Ausgang 28 wird »0«, und es können keine weiteren Rückwärtszählimpulse zugeführt werden, so daß der Zähler in der Nullage bleibt, wenigstens während des verbleibenden Teiles der Zeilsnselektionszeit.
Zum BQclcwärtszählen der maximalen Lage 2V~' sind ebenso ι v"' Zählimpulse erforderlich, so daß es günstig ist, 2N 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 I4, 3 I4,814, 16/.,, 32IA bzw. 64 /.,, wobei die Ausgänge 34 bis 39 mit Eingängen der respektiven Stromquellenschalter 4 bis 9 verbunden sind. Die Ausgänge dieser Schalter sind alle mit dem Spaltenleiter 1 verbunden.
Weiter enthält die Stromquellenschaltung einen Eingang 40 für einen Bezugsstrom Ix - pl„ wobei ρ eine Konstante darstellt. Für den Fall, daß ρ = 1 ist, ersetzt I11 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 /0 dem Spaltenleiter über die Verbindung 41 zugeführt wird, weil alle Zählausgänge 22 bis 27 »0« 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 Stromquellenschalter 4 wird während einer Taktperiode dem Spaltenleiter ein Strom /., zugeführt. Nach einem Zählimpuls gelangt die
ίο Zählerschaltung 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 ein Strom 314 zugeführt wird; in der zweiten Taktperiode ist wieder nur der Zählausgang 22 eine
ι -. »1« und wird lA zugeführt, so daß insgesamt vier Einheiten I4 dem entsprechenden Bildelement geliefert werden, stets abgesehen von dem Strom /0. Wenn die Anfangslage »3« war, wird in der ersten Taktperiode (3 I 1) 'I4 geliefert, während sich in der zweiten und der driiten
jo Taktperiode derselbe Vorgang vollzieht, der auch in der Anfangslage »2« in der ersten und der zweiten Taktperiode durchgeführt wurde (insgesamt 414), so daß in den ersten drei Taktperioden nun acht Stromeinheiten geliefert werden und im verbleibenden Teil der Zeilen-
r> seiekliunszeit nichts mehr geliefert wird. In der Tabelle I ist dargestellt, wieviel Einheiten in den Fällen mit den ersten fünfzehn der möglichen 26 = 64 Anfangslagen geliefert werden.
TabclL I
,V Anfang c% CPx CP2 CPs CV1 CP, ix/,
1 000001 000001 1+3=4/^
2 OOOOiO OOöOiö ΛΛΛΛΛ1
υυυυυι		 4+4 = 8
3 000011 000011 000010 000001 8+8 = 16
4 000100 000100 000011 000010 000001 16+9 = 25
5 000101 000101 000100 000011 000010 000001 25 + 11=36
6 000110 000110 000101 000100 000011 000010 000001 36 + 12=48
7 000111 000111 000110 000101 000100 000011 000010 48 + 16 = 64
8 001000 001000 000111 usw. 64+17=81
9 001001 001001 001000 usw. 81 + 19 = 100
10 001010 001010 usw. 100 + 20=120
11 001011 001011 120 + 24=144
12 001100 001100 144 + 25 = 169
13 001101 001101 169 + 27 = 196
14 001110 001110 196 + 28=224
15 001111 001111 224 + 37 = 256
usw.
Die Binärzahlen 000001 usw. stellen die Zustände der Zählausgänge 22 bis 27 in dieser Reihenfolge dar; eine »I« am Anfang entspricht dabei in den mil CP0 usw. bezeichneten Taktperioden 64IA während der Taktperiode, in der diese »1« gilt; das letzte Bit gibt mit »1« einen Strom lA an, nacheinander also 64T4,32 lA, 167* 8/,,3/^bzw. 114.
Der Stromverlauf während des Anfangs einer Zeilen-&5 selektionszeit ist in Fig. 3 durch die vollen Linien dargestellt
Obgleich eine angemessene Annäherung der gewünschten quadratischen Leuchtdichtemodulation
erhalten wird, ist die Reihe: 0, t, 4, 8, 16, 25, 36,48, 64 usw. nicht ganz quadratisch: 0, 1,4, 9, 16, 25, 36,49,64 usw.
Alle vier möglichen Anfangslagen ergeben ein Defizit von einer Einheit /.. Dadurch, daß ein Korrekturstrom "> /, während der zweiten Taktperiode CP, eingeführt wird, wie in F i g. 2 schraffiert dargestellt ist, werden die gestrichelten Linien gebildet, wobei die Linien nacheinander Oberflächen einschließen, die tatsächlich genau quadratisch zunehmen. :n
In der Tabelle 1 unter CP\ läßt sich erkennen, daß das Defizit stets bei einer Binärzahl xxxxlO auftritt. Indem nun der Schalter 4 auch geöffnet wird, wenn während CT| der Zählausgang 23 eine »1« ist, wird während dieser zweiten Taktperiode xxxxlO in xxxxl 1 übersetzt, ι "> Die Lagen mit xvxvl 1 bleiben dabei ungeändert.
Die dazu benötigte Korrekturschaltung zeigt Fig. 2. Darin sind die dcn?n der Fig I entsprechenden Elemente mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. :i>
Ein Signal CP\ 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 ο, ■ CPi erhalten wird. Dieser Ausgang 45 ist mit r* einem ersten Eingang 46 eines Oder-Gatters 47 verbunden, von dem ein zweiter Eingang 48 mit dem Zählausgang 22 verbunden ist, so daß am Ausgang 49 des Oder-Gatters 47 schließlich ein Signal Q0+ Q1- CP, erhalten wird. Dieser Ausgang 49 steuert den Schalter 4, der also ■■> einen Strom I1 dem Spaltenleiter 1 zuführt, wenn während der Taktperiode CPx der Zählausgang 22 eine »1« oder der Zählausgang 23 eine »1« ist (oder wenn beide dann »1« sind). Dadurch wird die gewünschte Stromkorrektur erhalten, w
Es sind viele Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, die von jedem Fachmann auf einfache Weise verwirklicht werden können. So kann z. B. der B W-Ausgang auch mit einer Nicht-Und-Gatterschaltung (NAND) ausgeführt werden, deren >" Eingänge mit den invertierten Ausgängen der Zählflipflops gekoppelt sind. Der B W-Ausgang wird nun »0«, wenn alle invertierten Ausgänge der Zählflipflops »1« sind und sich somit alle Zählflipflops in der Flipfloplage »0« befinden. :·
Auch können für die ^Stromquellen der Stromquellenschaltung andere Stromwerte gewählt werden, wodurch die Leuchtdichtemodulationskurve an eine andere gewünschte Kurve angepaßt werden kann, wie z. B. für andere y-Werte als 2, wie y = 1,8, oder y = 2,2 erforderlich sein kann.
Auch können Zählerschaltungen mit separaten Vorwärtszähl- und Rückwärtszähleingängen und einem Freigabeeingang 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 Zählerschaltung selbst verwirklicht. Ebenso ist es möglich, wie dies in F i g. 2 bereits für den ersten Stromquellenschalter der Fall war, für verschiedene Schalter mehr oder weniger verwickelte De- »o kodierungen der Zählausgänge anzuwenden, um einen anderen Verlauf der Leuchtdichtekurve zu erzielen. Derartige Abwandlungen liegen völlig im Rahmen der Erfindung.
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 dann mit Hilfe eines sogenannten »Carry«-Ausgangs blockiert wir/, 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. Entspre chende Elemente sind auch hier wieder mit denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet, was auch für Fig. 6 zutrifft.
Die gemeinsame Stromquelle 50 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 Verlauf 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. füriV= 3).
Die Zählerschaltung enthält einen Vorwärtszähleingang 55, dem dasselbe Zählsignal wie allen k Zählerschaltungen 2 zugeführt wird, und einen Rückselzeingang 56, der mit AiR (RESET) bezeichnet wird und mit dem Ladesignal für die Zählerschaltungen 2 verbunden ist.
Das Ladesignal versetzt am Anfang einer Zeilenselektionszeit den Zähler 51 in die Nullage. wonach bei den dem Ladeimpuls folgenden 2 v' Taktimpulsen der Zähler 51 vorwärtszählt, bis am Ende der Zeilenselektionszeit die maximale Zählerlage »2V~'<< erreicht wird. Erwünschtenfalls kann auch hier der »Carry«-Ausgang des Zählers 51 mit dessen Cf-Eingang verbunden werden, um ihn gegen etwaiges Weiterzählen zu sichern, wenn die Zeilenselektionszeit langer ist, als 2Λ Taktperioden entspricht.
Die StromquellenschaUung 52 enthält hier wieder ,V Stromquellen mit Ausgängen 60 bis 65, die alle mit dem Ausgang 53 der gemeinsamen Stromquelle 50 verbunden sind, wobei dieser Ausgang 53 weiter mii dem Eingang 70 einer Stromspiegelschaltung 71 mit k gesonderten Stromspiegeln mit Jt Ausgängen 72 (stets einem für jede der k Spalten) verbunden ist. Jeder der Stromspiege! kann einen Strom liefern, dessen Foim gleich der des Stromes der gemeinsamen Stromquelle 50 ist, wie die Linie 54 in Fig. 5 bereits angibt.
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 ß W-Ausgang 28 der Zählerschaltung und ein Ausgang 76 mit dem entsprechenden Spaltenleiter 1 verbunden ist.
Auf gleiche Weise, wie an Hand der F i g. I beschrieben ist, ist der 5 W-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 Anfangslage der Zählerschaltung, stets ein größerer Teil der Linie 54 in Fig. 5 durchlaufen wird. Bei einem Verlauf der Linie 54 gleich dem nach Fig. 5 wird wieder eine von der Anfangslage quadratisch abhängige Leuchtdichtemodulation desjenigen Bildelements der betrachteten Spalte erhalten, das während €iner 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 Λ' Stromquellen der Stromquellenschaltung 52, möglich.
Die Stromspiegelschaltung 71 kann wahlweise in die gemeinsame Stromquelle 50 aufgenommen oder über die Spaltenerregungsschaltungen verteilt werden, im letzteren Falle wird die Verdrahtung einfacher, was vorteilhaft sein kann. Diese zwei Wahlmöglichkeiten sind mit gestrichelten Linien in Fig. 4 angegeben.
Es ist auch möglich, die Linie 54 in Fig. 5 zu einer kontinuierlich verlaufenden Kurve zu glätten, wie mit der punktierten Linie 80 in Fig. 5 angedeutet ist.
In diesem Falle kann die mittlere Stromquelle 50 durch eine gleichmäßig verlaufende Stromquelle einer an sich bekannten Art ersetzt werden, die stets auf einem niedrigen Wert (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 der Sägezahn linear zum Erhalten einer quadratischen Leuchtdichterr.odulation, aber der Strom dieses gemeinsamen "tromgenerators kann, wie in den vorhergehenden Beispielen, jeden gewünschten Verlauf während der Zeilenselektionszeit aufweisen, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Diese und ähnliche Abänderungen können auch hier wieder von jedem Fachmann vorgenommen werden.
In F i g. 4 ist der Zusatz eines Ruhestroms ^ nicht dargestellt; dieser Zusatz kann u.a. auf die in der eingangs genannten niederländischen Patentanmeldung beschriebene Weise erfolgen, wie in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist.
Eine billige Möglichkeit, bei der keine zusätzliche Stromquelle und kein zusätzlicher Bezugsstrom benötigt 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.
Jede Spaltenerregungsschaltung ist dazu mit einem Und-Gatter 90 mit N+ 1 Eingängen 91 bis 97 und einem Ausgang 98 versehen, der mit dem Schalteingang 75 des Stromquellenschalters 74 verbunden ist.
Weiter sind nun die invertierten Flipflopausgänge 102 bis 107 der Zählschaltung 2 für Q0 bis bzw. Q5 herausgeführt und mit den JVEingängen 92 bis bzw. 97 des Und-Gatters 90 verbunden. Der erste Eingang 91 dieses Gatters ist mit dem Ladeeingang 18 der Zählerschaltung 2 verbunden.
Die Wirkung der Schaltung wird an Hand des Zeitdiagramms nach F i g. 7 näher erläutert; darin ist der Übersichtlichkeit halber von einer Zählerschaltung mit nur zwei Bits Q0 und Q1 ausgegangen, während beispielsweise für die gemeinsame Stromquelle die Ausführung gewählt ist, in der der von dieser Stromquelle gelieferte Strom Igs gemäß einem linearen Sägezahn verläuft.
Beispielsweise ist angenommen, daß während acht aufeinanderfolgender Zeilenselektionen die diesen entsprechenden anschließenden Bildelemente einer Spalte die Leuchtdichten 32,22,12,0,0,0,22 bzw. 0 dargestellt werden müssen, zu welchejn Zweck die Zählerschaltung bei den Ladeimpulsen PL in die Lagen »3«, »2«, »1«, »0«, »0«, »0«, »2« bzw. »0« versetzt wird.
Solange die Zälilerschaltung nicht in der Nullage stehtjst mindestens ein Q, = »1« und also mindestens ein Qi = »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 /α an den Spaltenleiter 1 liefern kann. Der Strom /a, durch das selektierte Bildelement ist während dieser Zeit gleich Ics.
Wenn die Zählerschaltung vor dem Ende der Zeilenselektionszeitjn die Nullage gelarigt, sind alle Q1 = »0«
ι und a'so alle Q1 = »1«, während PL = »1« ist; der Ausgang 98 ist nun also »1«, und der Stromqueilenschalter 74 wird geöffnet, wonach dadurch /(W = »0« ist.
Wenn für eine folgende Zeilenselektionszeit die Zählerschaltung in die Nullage versetzt wird oder_gegebe-
U) nenfalls in dieser Lage bleibt, sind zwar alle Q, = »1«, aber dadurch, daß während jter Impulsdauer des Ladeimpulses PL auch gilt, daß PL = »0« ist, wird der Ausgang 98 während dieser Impulsdauer kurzzeitig gleich »0«, so daß stets während mindestens einer kurzen Zeit '· ·Ί*> = Ics 'st'autn wenn die Zählerlage während der ganzen Zeilenselektionszeit »0« ist.
Die Breite des Ladeimpulses kann innerhalb weiter Grenzen frei gewählt werden, woduich der mittlere Wert von A4. Ä auf den op.wnnsrhtpn Schwarzpege! cin-
-'<· gestellt werden kann. Dies ist in Fig. 7 dadurch veranschaulicht, daß einige voneinander verschiedene Impulsdauern des Ladeimpulses PL gewählt werden. Im allgemeinen wird der mittlere fa) „ niedriger als der mittlere Wert von /(M , gewählt werden, also wenn die
Ji Zählerschaltung 2 mit der Lage »]« geladen wird.
Da die Deionisationszeit bei Gasentladungswiedergabevorrichtungen im allgemeinen langer als eine normale Fernsehzeilenselektionszeit von 63,5 oder 64 j.sec ist, ist der Wert /(ll 0 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 Zei-
i"> lenselektionszeiten 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 Selek'ionsstufen angewandt wer-
■*·» den müssen.
Für eine genügende Anzahl voneinander verschiedener Grauwerte wird im allgemeinen/V-= 7 oder N= 8 als notwendig betrachtet, so daß 27 = 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 Iw = 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 Dunkelstrcm /0 führen. Naturgemäß bleibt eine Anzahl von drei Stufen unbedingt das theoretische Minimum.
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 54 193 LSI ausgebildet ist, können dabei selbstverständlich Verbin-
o(i düngen mit den Q,-Ausgängen der P.ipflops hergestellt werden. Wenn jedoch der Zähler vom T^p 54 193 als diskretes IC verwendet wird, sind nur die Q,-Ausgänge verfügbar. Die gewünschte Dekodierung:
ist aber identisch mit z.B.:
U = (Q0 + Q, + ■ · · + Q,:+ ■ ■ ■ + Qx-I + PLX
so daß eine Inversion von PL erforderlich ist und weiter das Nicht-Und-Gatter durch ein Oder-Gatter mit N+1 Eingängen ersetzt worden muß, wobei der Ausgang dieses Oder-Gatters wieder den Schaltereingang 75 ansteuert.
Ähnliche Schaltungen können auch mit den Schaltungen nach den F i g. 1 und 2 kombiniert werden, z. B. dadurch, daß das Oder-Gatter 47 nach Fig. 2 um einen 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 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 der einstellbare I0 für den gewünschten Schwarzpegel selbstverständlich nützlich. Die im Zusammenhang mit dem Selbstabtastprinzip bei Gasentladungswiedergabeschirmen genannten zusätzlichen Vorteile spielen bei Schirmen mit Leuchtdioden keine Rolle.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Modulatorschaltung für eine Matrixwiedergabevorrichtung mit it Spalten und τ Zeilen, die mit einer Zeilenselektionsschaltung zur reüienmaßigen elektrischen Erregung der r Zeilen und mit k Spaltenerregungsschaltungen zur Erregung von A: entsprechenden Spaltenleitern versehen ist, von denen jede Spaltenerregungsschaltung eine Zählerschaltung mit WZählelementen und eine Stromquellenschaltung enthält, wobei diese Zählerschaltungen stets kurz vor der Selektion einer folgenden Zeiie in Anfangszustände versetzt werden, die den für die entsprechenden Elemente dieser Zeile der Modulationsschaltung zugeführten Bilddaten entsprechen, und während einer Zeilenseleklionszeit eine Anzahl von mindestens 2 vZählimpulsen erhalten, durch uLe jede der Zählerschaltungen von dem eingestellten Anfangszustand her zählt, bis ein Tester Endzustand erreicht ist, um die Impulsbreite des Erregungsimpulses zu bestimmen, der einem dieser Zählschaltung entsprechenden Bildelement zugeführt wird, und wobei die Stromquellenschaltung die Höhe der Amplitude dieses Erregungsimpulses bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromquellenschaltung (3) einer Spalte (1) während der Dauer des Erregungsimpulses einen sich mit der Zeit monoton ändernden Strom (/„) an das mit der Spalte (1) selektierte Bildelement liefert.
2. Modulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strbmquellenschaltung N Stromquellen mi? je einegn Stromausgang und N Erregungsschaltern enthält, wob_i jeder 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 ^Schalter durch die Lage der Zählelemente der zu derselben Stromquellenschaltung gehörigen Zählerschaltung bestimmt wird.
3. Modulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromquellenschaltung einer Spaltenerregungsschaltung die Lage des /-ten F.rregungsschalters (/ = 0, I, ... /V-I) für die /-te Stromquelle durch die Lage des /-ten Zählelements der Zählerschaltung der zugehörigen Spaltenerregungsschaltung bestimmt wird.
4. Modulatorschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen der Stromquellenschaltung für die Lieferung von Nvoneinander verschiedenen Strömen eingerichtet sind, die sich wie 1 : 3 : 8 : . .. : 2' :.. . : 2V~' verhalten, wobei / = 3, 4, . . ., /V-2 ist.
5. Modulatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stromschalter (/ = 0) der Siromquellenschaltung die erste Stromquelle außerdem einschaltet, wenn während des zweiten der Zählerschaltung zugeführten Zählimpulses die Lage des zweiten Zählelements (/ = 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 fur die Zählerschaltung eingeschaltet wird, wobei die Impulsbreite des Ladeimpulses derart gewählt ist, daß ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente erhalten wird.
7. Modulatorschaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatorschaltung mit
einer gemeinsamen Stromquelle versehen ist, die einen sich während einer Zeilenseleklionszeit mit der Zeit ändernden Strom liefert, und daß die Stromquellenschaltung jeder Spaltenerregungsschaltung mit einem Stromspiegel ausgeführt ist, der dem der
ίο 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.
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 wäh-
K> rend 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 Zei-
jo lenselektionszeit sich im wesentlichen linear mit der Zeit ändert.
11. Modulatorschaltung nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spaltenerregungsschaltung mit einer Gatterschaltung ver-
n sehen 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 Ladeimpuls für die Zählerschaltung vorhanden ist, wobei die Impuls-
·«> breite des Ladeimpulses derart gewählt ist, daß ein gewünschter Schwarzpegel für die Bildelemente erhalten wird.
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