DE2023692B2 - Schaltungsanordnung zur Leuchtstärkensteuerung für einen flachen Fernsehbildschirm - Google Patents

Description

65 dieser Anordnung auch unerwünschte Leuchtelemente angeregt werden.

Aus der FR-PS 15 47 955 ist ein Bildwiedergabe- _______ gerät zur Steuerung der Erregung einer großen An-

<r

^g von clektrolumineszierenden Bildelementen be- genüber angelegten Spannungen beliebiger Polarität

kannt, wobei sich kreuzende Zeilen- und Spaltenlei- unterhalb einer oberen Schwellenspannung, schalten

ter vorhanden sind, an deren Kreuzungspunkten die jedoch bei Anlegen einer Spannung beliebiger Polari-

Leuchteleroente angeordnet sind. Bei diesem Bild- tat oberhalb der oberen Schwellenspannung vom Zu-

wiedergabegerät wird an die Zeilenleiter nacheinan- 5 stand hohen Widerstandes in einen Zustand aied-

der das Betriebspotential gelegt Die SpaltenWter er- rigen Widerstandes um. Diese Änderung erfolgt nach

halten alle zur gleichen Zeit eine Videosignalinfor- einer den Schwellenschaltelementen eigenen Zeitver-

mation üatsprechend der Helligkeit der zur Darstel- zögerung, obwohl der Schaltvorgang, wenn er erst

lung kommenden Bildzeüe. Die Leuchtelemente eingeleitet ist, im wesentlichen augenblicklich ab-

einer erregten Zeile werden gleichzeitig in den Ruhe- io läuft. Die Halbleiter — Schwellenschaltelemente

zustand zurückversetzt, während das Betriebspoten- kehren automatisch in ihren Zustand hohen Wider-

tial an die nächste Zeile gelegt wird. Standes zurück, wenn der hindurchfließendle Strom

Aus der DT-AS 10 72 650 ist eine Einrichtung zur unter eben MindesthaUestrom nahe Null absinkt. Wiedergabe von Bildern mit einer Vielzahl von durch Die Schwellenschaltelemente haben unmittelbar nach eine Energiequelle gespeisten, lichtaussendenden xs Umschalten in den nichtleitenden Zustand eine we-Bildelementen bekannt, bei der die Helligkeitssteue- sentlich verminderte Schwellenspannung. Die norrung mittels Transfluxoren erfolgt, die den Energie- male, ursprüngliche Schwellenspannung wiird nach fluß von der Energiequelle zum Bildelement entspre- einer verhältnismäßig kurzen Zeitverzögerung der chend der gewünschten Helligkeit drosseln. Die Wiederherstellung, während welcher die Schwellen-Leuchtdauer der Bildelemente ist dabei konstant. ao spannung fortschreitend zunimmt, wieder erreicht.

In dem alteren deutschen Patent 17 62174 wird Halbleitermaterialien für den Aufbau derartiger vorgeschlagen, die Leuchtelemente mit einem einzi- Schwellenschaltelemente können vorteilhaltterweise gen Gleichstromimpuls konstanter Amplitude zu er- von dem Typ sein, der in der Patentschrift..., Anregen Die Länge dieses Gleichstromimpuls ist ab- meider S. R. Ovshinky, (Patentanmeldung) entsprehängig von der gewünschten Helligkeit. »5 chend der USA.-Patentschrift 32 71 591, beschrieben

Die vorliegende Erfindung legt die Aufgabe zu- ist. Durch Abwandlung der Halbleiterzusannmensetgrunde, eine Schaltungsanordnung der im Oberbe- zung oder der Behandlung des in der obengenannten griff des Patentanspruchs genannten Art anzugeben, Patentschrift beschriebenen Materials ist es möglich, die eine zeilenweise Erregung der Leuchtelemente er- die obere und untere Schwellenspannung, den Sperrmöglicht und bei der die Helligkeitssteuerung durch 30 oder Leckwiderstand und die der Vorrichtung eigeeine Steuerung der Leuchtdauer der Leuchtelemente nen Zeitverzögerungwerte ohne weiteres derart zu erfolgt. variieren, daß der gewünschte Bereich von Bedin-

Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch die gungen erzielbar ist, der für die einwandfreie Tätigkennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs!, keit von elektrolumineszenten Matrixsystemen ge-

Die Erfindung schafft, kurz gesprochen, eine Ein- 35 maß der Erfindung erforderlich ist.
richtung zum Erregen jeweils einer vollständigen Es hat sich gezeigt, daß die dem obigen Typ von Zeile von elektrolumineszenten Elementen durch Schwellenschaltelementen innewohnenden Eigen-Anlegen eines Betriebspotentials an die gewählte schäften unerwartete Vorteile haben, wenn sie für die Zeilenschaltungsleitung, während jede Spaltenschal- Darbietung von Videosignalinformationen verwendet tungsleitung eine Videosignalinformation erhält, wo- 40 werden. Eine den Elementen eigene Besonderheit durch die elektrolumineszenten Schaltungen entlang von besonderer Bedeutung ist die einer variablen der gewählten Zeilenschaltungsleitungen zu unter- Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in dem an schiedlichen Zeitpunkten angeregt werden, so daß die Schwellenschaltelemente eine Schwellen spannung von den üinzelbildelementen entlang der Zeilen- angelegt wird und dem Zeitpunkt, in dem die Schwelschaltungsleitung Licht unterschiedlicher Intensität 45 lenschaltelemente tatsächlich aus ihrem Sperrzustand emittiert wird. Das an der gewählten Zeilenschal- hohen Widerstandes in ihren Leitfähigkeitszustand tungsleitung angelegte Betriebspotential wird gleich- niedrigen Widerstandes umschalten, wobei jedoch zeitig beseitigt, wodurch sämtliche Bildelemente ent- dieses Umschalten praktisch augenblicklich, beilang dieser Leitung erregt werden. Dann wird die spielsweise innerhalb von Nanosekunden, erfolgt, nächste Zeilenschaltungsleitung erregt, und es wer- 50 Die Anschaltverzögerung dieser Elemente ist jedoch den ihr Videoinformationen zugeführt. Dieser Vor- mit Änderungen der über die Schwellenspannung der gang wird zeilenweise wiederholt, so daß schließlich betreffenden Elemente hinaus angelegten Spannung das ganze darzubietende Muster oder Bild gebildet veränderlich. Eine Steigerung der Spannung von der wird. Wenn die Geschwindigkeit dieses zeilenweisen Schwcllenspannung aus auf eine höhere Spannung Abtastens der elektrolumineszenten Anordnung so 55 bewirkt eine Verminderung der den Element eigenen gewählt wird, daß sie der Geschwindigkeit herkömm- Anschaltzeitverzögerung. Wenn daher an die Schaltlicher, von Fernsehsendern ausgesendeten Austast- elemente ein Spannungsimpuls angelegt wird, dessen Signalen entspricht, kann mittels der elektrolumines- Amplitude gleich der Schwellenspannung der betrefzenten Anordnung ein herkömmliches Fernsehbild fenden Elemente oder größer ist, der jedoch während reproduziert werden. 60 einer Zeitspanne andauert, die geringer ist als die

Die gemäß der Erfindung verwendeten Schaltele- den Elementen eigene und der betreffenden Spanrmnte sind einschichtige Schwellenhalbleitervorrich- nungsamplitude zugeordnete Zeitverzögerung, so tungen mit im wesentlichen der gleichen Leitfähigkeit wird das Schwellenschaltelement nicht in den leitfägegenüber angelegten positiven und negativen Span- higen Zustand versetzt. Andererseits wird, wenn dem nungen. Sie können jedoch im Vergleich zueinander 65 Schwellenschaltelement ein amplitudenabhiingiges Sigeringfügig unterschiedliche Schwellenspannungen gnal zugeführt wird, die dem Schaltelement eigene haben. Die Schwellenschaltvorrichtungen haben zu Zeitverzögerung dieses veranlaßt, zu einem Zeit-Beginn einen sehr hohen elektrischen Widerstand ge- punkt leitend zu werden, der von der Amplitude des

zugeführten Signals bestimmt wird. Wenn also an die nienabschnitt eines darzubietenden Videomusters gemäß der Erfindung verwendeten Schwellenschalt- oder -bildes dargeboten wird. Die elektrolumineselemente als Betriebspotential eine Wechselspannung zente Anordnung kann eine bestimmte Anzahl von angelegt wird, deren Frequenz genügend hoch ist, so Zeilen- und Spaltenschaltungsleitungen in X-Y-Madaß die periodischen Impulse eine Zeitdauer haben, 5 trix-Anordnung mit Bildung einer Schaltstelle an jedie kürzer ist als die dem Element eigene und der dem Kreuzungspunkt der Spalten- und Zeilenschal-Amplitude der angelegten Spannung entsprechende tungsleitungen aufweisen. An jeder der Schaltstellen Zeitverzögerung, so kann eine über die Schwellen- ist eine mittels eines Schwellenschaltelementes betäspannung hinausgehende Spannung an das Schaltele- tigbare, elekttrolumineszente Schaltung angeschlossen, ment angelegt werden, ohne daß das leitfähig io Jede solche schwellenabhängig betriebene elektroluwird. mineszente Schaltung weist vorteilhaftesterweise ein

Eine andere den bei der Erfindung mit größtem richtungsunabhängiges Schwellenschaftelement mit Vorteil verwendeten Schwellenschaltelementen Zeitverzögerungseigenschaften, ein Leuchtelement eigene Besonderheit ist die ihnen eigene Zeitverzöge- und einen Widerstand auf. Es sind Einrichtungen rung bei der Wiederhemellung der ursprünglichen, 15 vorgesehen, die es ermöglichen, an jede der Zeilennormalen Schwellenspannung nach Ausschaltung des Schaltungsleitungen nacheinander ein Betriebspoten-Elementes infolge Abnahme der Stromstärke unter tial anzulegen. Auch wenn eine beliebige, gegebene den Mindesthaltestrom. Dies bedeutet, daß nach dem Zeilenschaltungsleitung erregt ist, bleibt jede der an-Umschalten der Schaltelemente eine wesentlich ver- geschlossenen elektrolumineszenten Schaltungen in minderte Schwellenspannmng herrscht, die jedoch mit 20 einem stabilen Auszustand, bis an jede der Spaltenzunehmender Zeit bis zum ursprünglichen, normalen Schaltungsleitungen ein Startsignal angelegt wird. Wert steigt. Wenn daher innerhalb der Zeitspanne Erst dann werden die elektrolumineszenten Schaltunder Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung, die gen, die an den Schaltstellen der gewählten Zeilendem Umschalten eines Schwellenschaltelementes in und Spaltenschaltungsleitungen angeschlossen sind, den nicht leitfähigen Zustand folgt, an dieses EIe- 25 zur Lichtemission angeregt. Die Lichtintensität von ment ein Spannungsimpuls angelegt wird, braucht die jeder der zwischen den ausgewählten Reihen einge-Arnplitude dieses Impulses nur gleich der dann herr- schalteten elektrolumineszenten Schaltungen hängt sehenden momentan geringeren Schwellenspannung von dem 2.eitpunkt ab, in dem die Lichtemission in zu sein, um das Schwellenschaltelement abermals lei- Tätigkeit gesetzt wird. Vorzugsweise werden sämttend zu machen. 3° liehe elektrolumineszenten Schaltungen entlang der

Wenn das an das Schwellenschaltelement ange- gewählten Zeile gleichzeitig entregt, indem das Belegte Betriebspotential eine Wechselspannung von triebspoteritial von der Zeilenschaltungsleitung abgegenügender Frequenz ist, so daß jeder der periodisch schaltet wird. Anschließend erhält die nächste Zeiaufeinanderfolgenden Impulse innerhalb der für die lenschaltungsleitung Betriebspotential, so daß sie ihvollständige Wiederherstellung der ursprünglichen 35 rerseits eine Videoinformation anzeigen kann. Schwellenspannung erforderlichen Zeitverzögerung In der Zeichnung sind in schematischer Darstel-

erfolgt, werden diese Schaltelemente bei jeder Halb- lung eine Ausführungsform der Erfindung und die periode der angelegten Spannung laufend leitend ge- ihre Funktionsweise erläuternden Kennlinien dargemacht, selbst wenn die angelegte Spannung wesent- stellt.

lieh niedriger ist als die normale, ursprüngliche 40 F i g. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Schwellenspannung. elektrolumineszenten Darbietungssystems mit einer

Durch die Nutzung der Anschaltzeitverzögerung erfindungägemäßen Schaltungsanordnung; der obengenannten Schwellenschaltelemente und der F i g. 2 ist ein Schema zur Veranschaulichung der

Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung ihrer ur- Schaltungskomponenten einer elektrolumineszenten sprünglichen Schwellenspannung können zahlreiche 45 Schaltung, die an jedem Leuchtelement der elektroüberraschende Vorteile erzielt werden. Die Notwen- lumineszenten Anordnung gemäß der Erfindung verdigkeit, eine Vielzahl von Schwellenschaltelemen- wendet wird;

ten mit im wesentlichen übereinstimmender Schwel- F i g. 3 ist die Strom-Spannungs-Charakteristik

Anspannung auszuwählen, ist ausgeschaltet, da der der bei der Erfindung verwendeten Schwellenschaltwirksame und verläßliche Betriebsbereich dieser 5° elemente;

Schaltelemente (der Toleranzbereich) mit steigender F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Zeitver-

Frequenz des angelegten Betriebspotentials wesent- zögerung, die dem bei der Erfindung verwendeter lieh erhöht wird. Alle diese Schaltelemente lassen Schwellenschaltelement eigen ist; sich ohne weiteres im großen als Filme oder dünne F i g. 5 ist eine graphische Darstellung der Zeitver

Schichten herstellen, die mit ebenen, durch Auftra- 55 zögerung der Wiederherstellung der ursprüngliche gen hergestellten Flächen aus Elektrolumineszenz- Schwellenspannung, die dem bei der Erfindung ver material in Berührung stehen, so daß die Möglichkeit wendeten Schwellenschaltelement eigen ist; besteht, ebene und verhältnismäßig dünne Bild- F i g 5 a ist ein Diagramm zur Veranschaulichun

schirme herzustellen. der Beziehung zwischen der Frequenz und de

Die Erfindung gibt also eine Schaltungsanordnung 60 Schwellenspannung der bei der Erfindung verwende zum zeilenweisen Anregen der einzelnen Leuchtele- ten Schwellenschaltelemente; und mente der elektrolumineszenten Anordnung in sol- F i g. 6 ist eine Darstellung einer Reihe von We

eher Weise, daß jedes einzelne Leuchtelement in lenformen zur Veransch&uiichung der Tätigkeit mel einer ausgewählten Zeile während unterschiedlicher rerer eiektrolumineszenter Schaltungen entlang eint Zeitspannen angeregt wird, so daß eine Vielzahl un- 6$ gegebenen Zeilenschaltungsleitung einer elektrolum terschiedlicher Lichtintensitäten erzeugt wird. Da- neszenten X-V-Anordnung zur Erzeugung der g durch wird ein Grauskalengradient auf der ausge- wünschten Veränderungen der Lichtintensität d wählten Zeile erreicht, so daß ein einziger Abtastli- einzelnen elektrolumineszenten Schaltungen entlai

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der gewählten Zeile zur Schaffung einer Grauskala det wird. Nachdem die Zeile 17 völlig erregt ist, wird für das von der Vorrichtung gemäß F i g. 1 erzeugte sie schnell abgeschaltet und das Betriebspotential Darbietungsmuster oder Bild. wird der nächsten Zeilenleitung 18 zugeführt, wäh-

F i g. 1 zeigt eine vereinfachte Form einer Schal- rend neue Videosignalinformationen in dem Videotungsanordnung, die zum Betreiben einer elektrolu- 5 signalinformationskonverter mit Parallelausgang 30 mineszenten Anordnung gemäß den Grundsätzen der gespeichert und verarbeitet werden. Dann werden die Erfindung verwendet werden kann. Eine Steuerschal- Videosignalinformationen an die Spaltenschaltungstung ist allgemein mit 10 bezeichnet und dient zur leitungen 22 bis 27 gelegt, so daß sämtliche Leucht-Betätigung einer elektrolumineszenten X-Y-Ma- elemente entlang der Zeilenschaltungsleitung 18 antrix-Anordnung 12, gesteuert durch einen Videosi- io geregt werden. Dieser Vorgang wird schnell wiedergnalinformationsempf anger 14. Der Videosignalinfor- holt, bis sämtliche Zeilenschaltungsleitungen erregt mationsempfänger 14 kann ein herkömmlicher Fern- worden sind und ein kompletter »Rahmen« bzw. ein sehempfänger sein und die entsprechende Videosi- Bild aus den Videosignalinformationen gebildet ist. gnalinformation und Synchronisierimpulssignalinfor- Nach Erregung der letzten Zeilenschaltungsleitung mation für die zeilenweise Betätigung einer Mehr- 15 wird der Vorgang selbsttätig wiederholt, so daß ein zahl von elektrolumineszenten Schaltungen 16 ent- weiterer »Rahmen« bzw. ein weiteres Bild aus Vilang einer gegebenen von einer Vielzahl von Zeilen- deoinformationen gebildet wird. Auf diese Weise Schaltungsleitungen 17, 18, 19, 20 und 21 liefern. können schnell wechselnde Darbietungen oder Bilder Die Videosignalinformation wird an einer Vielzahl an der elektrolumineszenten Anordnung 12 in Ubervon Spaltenschaltungsleitungen 22, 23, 24, 25, 26 10 einstimmung mit den Videosignalinformationen an und 27 parallel angelegt. Dabei sind Einrichtungen einem Fernsehempfänger zur Darbietung gebracht vorgesehen, um die Erregung der einzelnen Leucht- werden.

elemente entlang der gewählten Zeile entsprechend F i g. 2 zeigt die Schaltungskomponenten einer ge-

der Amplitude der zugeführten Videosignalinforma- maß der Erfindung verwendeten elektrolumineszention derart zu verzögern, daß jedes Leuchtelement aj ten Schaltung. Die elektrolumineszente Schaltung 16 nur für eine Zeitspanne erregt wird, die der Ampli- weist einen Widerstand 35 auf, der an eine Spantude oder der relativen Helligkeit des zur Darbietung nungsamplituden- und Zeitverzögerungsschwellenzu bringenden Signals entspricht. schaltvorrichtung 36 angeschlossen ist, die ihrerseits

Für den Betrieb der elektrolumineszenten Anord- mit einem Leuchtelement 37 verbunden ist. Es ist zu nung 12 gemäß der Erfindung ist vorzugsweise ein 30 bemerken, daß sowohl die Schaltungsanordnung geOszillator 28 mit Torschaltung (gated oscillator) vor- maß F i g. 2 als Reihenschaltung dargestellt ist, die gesehen, der von dem Videosignalinformationsemp- Erfindung im weitesten Sinn sämtliche mit diesen fänger 12 Synchronisiersignale über eine Leitung 29 Komponenten möglichen Schaltungen zum Emittieempfängt, die den Oszillator 28 derart betreiben, daß ren von Licht entsprechend einer selektiv zugeführdie Leitungen 17 bis 21 mit einer Geschwindigkeit 35 ten Videosignalinformation umfaßt. Das Leuchtelenacheinander erregt werden, die der vertikalen Ab- ment 37 wirkt in der Schaltung als Kondensator, lenkgeschwindigkeit (sweep speed), beispielsweise Wenn das Schwellenschaltelement 36 leitend wird, eines Fernsehgerätes, entspricht. Ein Videosignalin- wird der Elektrode 37 α Ladung zugeführt. Wenn die formationskonverter und eine Schaltung mit par- Stromstärke des durch das Schwellenschaltelement alldem Ausgang 30 erhält Videosignalinformationen 4° 36 fließenden Stromes unter einen Mindesthaltestrom vim lern Videosignalinformationsempfanger 14 über sinkt, bleibt die Ladung an der Elektrode 37 a zueine Videoleitung 31 und wandelt die der Reihe nach rück, bis während einer nächsten Halbperiode eine ankommenden Videoinformationen zu parallel aus- Spannung entgegengesetzter Polarität angelegt wird gehenden Informationen um. Dies kann durch jede und zu der Ladung an dem elektrolumineszenten beliebige bekannte Einrichtung für die Umwandlung 45 Element hinzuaddiert wird, worauf das Schwellenvon seriell eingehenden Informationen in parallel schaltelement 36 leitend wird und das Leuchtelem«. \t ausgehende Informationen (serial to parallel conver- entlädt und es mit einer Spannung entgegengesetzter sion) erzielt werden. Nachdem sämtliche Videoinfor- Polarität wieder auflädt. Die elektrolumineszente mationen in dem Videosignalinformationskonverter Schaltung ist daher eine bistabile Schaltung, die in mit Parallelausgang 30 gespeichert sind, ruft ein über 5» ihrem stabilen Ausschaltzustand verbleibt, bis das eine Leitung 32 zugeführter Synchronisierimpuls die Schwellenschaltelement 36 erstmalig, für mindestens gespeicherten Videoinformationen ab. Diese werden einen Impuls, leitfähig gemacht wird. Anschließend gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig sämtli- bleibt die elektrolumineszente Schaltung in einen chen elektrolumineszenten Schaltungen 16 innerhalb stabilen Einschaltzustand, solange an der Schaltstelle einer gegebenen gewählten Zeile beispielsweise jenen 55 der Leitungen 17 und 22 Spannung angelegt bleibt der Zeilenschaltungsleitung 17, zugeführt. Jedes der Die dem Schwellenschaltelement 36 eigene Zeitver Leuchtelemente 16, die entlang der Zeilenschaltungs- zögerung bei der Wiederherstellung der ursprüngli leitung 17 liegen, wird zu einem unterschiedlichen chen Schwellenspannung erhöht den bistabilen Be Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne in Tätigkeit ge- reich der elektrolumineszenten Schaltung über jenei setzt, während welcher des Betriebspotential an die 60 Bereich hinaus, der normalerweise mit kapazitiv wir Zeilenschaltungsleitung 17 angelegt ist. Die Leucht- kenden bistabilen Schaltungen erzielbar ist. elemente, die während der längsten Zeitspanne ange- Zum besseren Verständnis der bei der Erfinduni

regt werden, emittieren das hellste Licht, und die verwendeten Schwellenschaltelemente veranschauli Leuchtelemente, die während der kürzesten Zeit- chen die Fi g. 3, 4, 5 und 5 a die verschiedenen elek spanne angeregt sind, emittieren die geringste Licht- 65 trischen Kennlinien. Das Schwellenschaltelement i» menge. Zwischen diesen Grenzen sind mannigfaltige ist hinsichtlich seines Betriebes symmetrisch, inder Zwischenwerte möglich, so daß für eine gegebene, es den Strom im wesentlichen im gleichen Maß i darzubietende Bildzeile eine Graustufenskala gebil- beiden Richtungen sperrt bzw. leitet. Das Utnscha

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ten zwischen dem Sperrzustand und dem Leitfähig- Wenn jedoch der Maximalwert der angelegten Wechkeitszustand erfolgt — nach Ablauf der der Vorrich- selspannung über die Schwellenspannung hinaus tung eigenen Zeitverzögerung — äußerst schnell. steigt, wird das Element praktisch augenblicklich ge-F i g. 3 ist eine Strom-Spannungskurve zur Veran- maß den Kurvenabschnitten 41-41 in seinem Leitfäschaulichung des Wechselstrombetriebes des Schwel- 5 higkeitszustand umgeschaltet, der durch die Kurvenlenschaltelementes 36, wobei zu bemerken ist, daß abschnitte 42-42 veranschaulicht ist. Dieses Umbei Anlegen einer Gleichspannung nur der erste oder schalten erfolgt während jeder Halbperiode der angenur der dritte Quadrant allein gilt. Geht man davon legten Wechselspannung. Wenn die angelegte Wechaus, das an das Schwellenschaltelement 36 eine selspannung sich dem Wert Null nähert, so daß der Gleichspannung angelegt wird, wie im ersten Qua- ίο Strom durch das Schwellenschaltelement 36 unter dranten der Fig. 3 veranschaulicht, so befindet es sich den Mindesthaltestromwert sinkt, schaltet es gemäß normalerweise in seinem Sperrzustand mit hohem den Kurvenabschnitten 43-43 aus dem Zustand niedelektrischem Widerstand. Die Kurve 40 veranschau- rigen elektrischen Widerstandes in den Zustand holicht die Strom-Spannungscharakteristik des Elemen- hen elektrischen Widerstandes zurück, der durch die tes bei Steigerung der Gleichspannung. Dabei sperrt 15 Kurvenabschnitte 40-40 veranschaulicht ist.
das Element den Stromdurchgang im wesentlichen. Fig.4 veranschaulicht die dem Schwellenschalt-Wenn die Spannung bis zu einer Schwellenspannung element 36 eigene Anschalt-Zeitverzögerungschagesteigert wird, sinkt der elektrische Widerstand dei raktenstik. In dieser Figur ist die normale Schwellen-Halbleitermaterialien praktisch augenblicklich in spannung bei K₇- und die der Vorrichtung eigene mindestens einem Pfad durch das Halbleitermaterial, 20 Zeitverzögerung bei der Schwellenspannung bei T_d das die Schwellenschaltvorrichtung 36 bildet, von angedeutet. Die Änderung der Zeitverzögerung ist seinem hohen Wert auf einen niedrigen Wert. Dieses durch die Kurve 45 dargestellt. Das Schwellenschaltim wesentlichen augenblickliche Umschalten erfolgt element 36 hat eine ihm eigene Zeitverzögerung zwinach der dem Element 36 eigenen Zeitverzögerung, sehen dem Zeitpunkt, in dem die Schwellenspannung wie dies durch den Kurvenabschnitt 41 veranschau- 25 angelegt wird und dem Zeitpunkt, in dem es tatsächlicht ist. Auf diese Weise wird ein Leitfähigkeitszu- lieh leitend wird. Diese Zeitspanne ist umgekehrt prostand niedrigen elektrischen Widerstandes gebildet, portional der angelegten Überspannung, wie durch bei dem Strom durch das Element fließen kann. Der die Kurve 45 veranschaulicht ist. Die Werte der Zeitniedrige elektrische Widerstand ist um mehrere Zeh- verzögerung und der Schwellenspannung können unnerpotenzen niedriger als der hohe elektrische 30 ter anderem dadurch geändert werden, daß die Zu-Widerstand. Der Leitfähigkeitszustand ist durch den sammensetzung des für den Aufbau der Schwellen-Kurvenabschnitt 42 veranschaulicht. Es ist zu erken- schaltelemente 36 verwendeten Halbleitermaterials nen, daß dieser eine im wesentlichen lineare Strom- oder die Dicke der Schicht oder des Filmes, der das kurve bei im wesentlichen konstanter Spannung dar- Schwellenschaltelement bildet, verändert wird. Es ist stellt, die für steigenden und sinkenden Strom die 35 jedoch zu bemerken, daß die Zeitverzögerung T_d bei gleiche ist. Mit anderen Worten, die Stromleitung Steigerung der angelegten Spannung zwischen V_T erfolgt bei im wesentlichen konstanter Spannung. und V₁,, abnimmt. Die zeitliche Dauer der an das Der Zustand niedrigen Widerstandes des das Schwel- Schwellenschaltelement 36 angelegten Spannung lenschaltelement 36 bildenden Halbleitermaterials braucht daher nur so lang zu sein, wie dies der Zeitverursacht einen Spannungsabfall, der nur ein kleiner 40 verzögerung bei dem Spannungsüberschuß V_T entBruchteil des Spannungsabfalles im Sperrzustand ho- spricht.

hen Widerstandes ist. F i g. 5 veranschaulicht die dem Schwellenschalt-Wenn die Spannung vermindert wird, sinkt der element 36 eigene Zeitverzögerung T₁, bei der Strom entlang der Kurve 42, und wenn der Strom Wiederherstellung der ursprünglichen Schwellenunter den Mindeststromhaltewert sinkt, steigt der 45 spannung nach Zurückschalten in den nichtleitenden elektrische Widerstand des leitfähigen Pfades bzw. Zustand? Diese Zeitverzögerung ist durch die K urve der Pfade durch das Halbleitermaterial schnell von 46 veranschaulicht. Aus dieser Kurve ist zu ersehen, dem niedrigen auf den hohen Wert zurück, wie dies daß. unmittelbar nachdem das Schwellenschalteledurch den Kurvenabschnitt 43 veranschaulicht ist, so ment 36 nichtleitend geworden ist, die Schwellendaß der Spen zustand mit hohem Widerstand wieder- 50 spannung wesentlich "vermindert ist, daß diese hergestellt wird. Es ist also, mit anderen Worten aus- Schwellenspannung jedoch mit der Zeit zunimmt, bis gedrückt, ein Mindesthaltestrom erforderlich, um das die normale Schwellenspannung V_T wieder erreicht Schwellenschaltelement 36 in seinem leitfähigen Zu- ist. Die Zeitverzögerungen können leicht beeinflußt stand zu halten. Die Schwellenspannung des Schwel- werden, unter anderem, indem die Zusammensetzung lenschaltelementes ist jedoch, unmittelbar nachdem 55 des verwendeten Halbleiter-Materials geändert wird, es nichtleitend geworden ist, wesentlich vermindert Da das Schwellenschaltelement 36 durch eine Reih« und kehrt erst nach einer bestimmten Zeitverzöge- von Spannungsimpulsen, beispielsweise eine Wechrung auf ihren normalen Wert, die ursprüngliche selspannung oder eine pulsierende Gleichspannung Schwellenspannung, zurück. betrieben wird, braucht nur der einleitende Span-Für den Fall, daß an das Schwellenschaltelement 60 nungsimpuls eine Amplitude und eine Zeitdauer zi 36 eine Wechselspannung angelegt wird, gelten haben, die der ursprünglichen Schwellenspannunj die Strom-Spannungs-Kurven beider Quadranten 1 und der Zeitverzögerung gemäß Fig.4 oder einei und 3 der F i g. 3. Hier befindet sich das Schwellen- der Überspannung des Impulses zugeordneten gerin schaltelement 36 in seinem Sperrzustand, wenn der gcren Zeitverzögerung entsprechen. Wenn izrn eil Maximalwert der angelegten Wechselspannung nied- 65 nachfolgender Spannungsimpuls an dem Schwellen riger als die Schwellenspannung des Elementes ist. schaltelement 36 zur Wirkung gebracht wird, hevo Der Sperrzustand wird durch die Kurvenabschnitte es sich vollständig erholt hat, d. h. die normale, ur 40-40 in beiden Quadranten 1 und3 veranschaulicht. sprüngliche SchwelUnspannung V₁ (Fig.4) wieder

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hergestellt ist, braucht dieser nächste Spannungsim- Schaltungsleitung 17 eine Wechselspannung 50 puls nur eine Amplitude zu haben, die gleich der (F i g. 6) angelegt sein, und keine der elektroluminesdann herrschenden Schwellenspannung ist, die bei- zenten Schaltung 16 entlang der Zeilenschaltungsieispielsweise, je nach dem Zeitpunkt, in dem der nach- tung 17 wird erregt. Wenn jedoch ein Videosignalimste Spannungsimpuls zur Wirkung gebracht wird, im 5 puls an jede der Spaltenschaltungsleitungen 22 bis 27 Bereich zwischen 0,01 V₇ und V₇ liegen kann. Die angelegt wird, tritt die elektrolumineszente Schaltung in F i g. 4 veranschaulichte Anschaltzeitverzögerung an den Schaltstellen in Abhängigkeit von einer Zeitkann ohne Rücksicht auf den Zeitpunkt, zu dem der verzögerung in Tätigkeit, die der Größe der zur Darnächste Spannungsimpuls dem Schwellen-Schaltele- bietung zu bringenden Videoinformation entspricht, ment 36 zugeführt wird, bestehenbleiben, wobei der io Wenn nämlich die relative Helligkeit jeder der elekeinzige Unterschied in einer Verschiebung der gan- trolumineszenten Schaltungen 16 in zehn gleiche zen Kurve 45 nach unten besteht, wie dies durch die Helligkeitsintervalle oder Helligkeitspegel unterteilt in unterbrochenen Linien gezeigte Kurvenschar 45a wird, die mit Bj-S₁₀ (Fig. 6) bezeichnet sind, beveranschaulicht ist. Gemäß der Erfindung kann also stimmt ein Videoimpuls an irgendeinem dieser Interdas Schwellenschaltelement, wenn sie einmal leitend 15 valle den Helligkeitsgrad, der mit der elelUroluminesgemacht worden ist, durch in engen Abständen ein- zenten Schaltung an der Schaltstelle der Zeilenschalander folgende Impulse, deren Spannungsamplitude tungaleitung 17 und einer beliebigen Spaltenschalniedriger als die ursprüngliche normale Schwellen- tungsleitung 22 bis 27 erreicht wird. Wenn also ein spannung des Schaltelementes ist, laufend wieder lei- Videoimpuls 52 an eine ausgewählte Spaltenschaltend gemacht werden. Wenn jedoch die angelegte 20 tungsleitung 22 bis 27 angelegt wird, beispielsweise Spannung, d. h. die Gleichspannungs- oder Wechsel- während des Intervalls B₇, so beträgt die Helligkeit Spannungsimpulse, während einer Zeitspanne t_a, ent- der ausgewählten elektrolumineszenten Schaltung 16 sprechend der der Vorrichtung eigenen Zeitverzöge- 7O°/o der gesamten Helligkeit, die durch Anlegen rung der Wiederherstellung nach F i g. 5, unterbro- sämtlicher Impulse innerhalb des Wellenpaketes, das chen wird, kann sich das Schwellenschaltelement 36 25 die Sinuswellenimpulse 50 enthält, erreicht würde, vollständig erholen, d. h., kann die ursprüngliche Während die elektrolumineszente Schaltung 16 erregt normale Schwellenspannung der Vorrichtung voll- ist, ist die Spannungsänderung an dem Leuchteleständig wiederhergestellt werden. Die Vorrichtung ment im wesentlichen eine Gleichspannung, die um wird durch die Spannung, deren Amplitude niedriger eine Null-Bezugslinie 54 variiert. Die Spannungsänals die Schwellenspannung der Schwellenschaltvor- 30 derung über die ganze elektrolumineszente Schaltung richtung ist, nicht mehr leitfähig. In F i g. 5 A ist die kann aber eine veränderliche Gleichspannung sein, Beziehung zwischen der Schwellenspannung und der da die an die Leitung 17 angelegte Wechselspannung Frequenz für das Schwellenschaltelement 36 durch und der an eine der Leitungen 22 bis 27 angelegte eine Kurve 47 veranschaulicht. Wegen der Zeitverzö- Videoimpuls miteinander kombiniert werden, wie gerung bei der Wiederherstellung der Schwellenspan- 35 dies durch die veränderliche Gleichspannung 50 a nung arbeitet das Schwellenschaltelement innerhalb angedeutet ist. Wenn an einer ausgewählten Spalteneines bistabilen Betriebsbereiches, ohne Rücksicht schaltungsleitung 22 bis 27 ein Videosignal zur Wirauf die Art der Last oder der Schaltungsanordnung, kung gebracht wird und die ausgewählte elektrolumian die es angeschlossen ist. Wenn also das Schwel- neszente Schaltung während einer kürzeren Zeitlenschaltelement 36 im Verein mit einem kapaziti- 40 spanne leitend macht, beispielsweise in dem Zeitinvem Widerstand verwendet wird, der ebenfalls einen tervall B₅, so wird das von der elektrolumineszenten bis'abilen Betriebsbereich hat, schaffen die kombi- Schaltung 16 emittierte Licht soweit vermindert, daß nierten bistabilen Eigenschaften der Vorrichtung mit es nurmehr 50 % der gesamten Lichtemission des kapazitivem Widerstand, hier eines elektrolumines- Leuchtelementes während des Intervalles beträgt, zenten Elementes, im Verein mit dem bistabilen Be- 45 wenn sowohl ein Betriebspotential als auch ein Vitriebsbereich des Schwellenschaltelementes einen we- deosignal an den ausgewählten Schaltungsleitun.: πι sentlich erweiterten bistabilen Betriebsbereich mit angelegt wird. Die kleinste Lichtmenge, die von einci mit einer Erhöhung der Frequenz. Das Maß der Er- gegebenen elektrolumineszenten Schaltung 16 erhalweiterung des bistabilen Bereiches einer elektrolumi- ten werden kann, ist die, die durch den Helligkeitspeneszenten Schaltung gemäß der Erfindung steigt so gel B, dargestellt wird, bei dem nur ein einziger Imnämlich mit wachsender Differenz zwischen der ur- puls der Wechselspannung an das Leuchtelement 3" sprünglichen normalen Schwellenspannung und der angelegt wird. Die größte mögliche Helligkeit, di< dann herrschenden, momentanen Schwellenspan- von einem Leuchtelement 37 erhalten werden kann nung. Dies wird durch eine Erhöhung des Abstandes wird andererseits erreicht, indem ein Videoimpul· zwischen der verlängerten dünnen Linie auf der 55 einer der Spaltenschaltungsleitungen 22 bis 27 zu: Höhe V₇ und der Kurve 47 in F i g. 5 A veranschau- gleichen Zeit zugeführt wird, zu der auch das ange Hcht. legte Betriebspotential an die ausgewählte Zeilen Durch Bildung einer elektrolumineszenten Schal- scha'tungsleitung angelegt wird, so daß. das gesamt« tung unter Verwendung des oben beschriebenen Zeitintervall, oder die Gesamtheit der Hmpulse inner Schwellenschaltelementes kann daher die elektrolu- 60 halb des Wellenpaketes, zur Anregung des Leucht mineszente Anordnung 12 nach Fig. 1 in einer neu- elementes 37 genutzt wird. Indem also die elektrolu artigen und einzigartigen Weise betrieben werden. mineszente Anordnung 12 gemäß der Erfindung un< Gemäß der Erfindung wird ein kontinuierlich anlie- gemäß der Darstellung in Fig.6 betrieben wird gendes Betriebspotential, das als ein Paket, sei es ein können, je nach dem Zeitpunkt, in dem die Vidcosi Wechselspannungs- oder Gleichspannungsimpulspa- 65 gnalinformation an die vertikalen Spalienschaltungs ket, betrachtet werden kann, nacheinander an die leitungen 22 bis 27 angelegt wird, während an e>m Zeilenschaltungsleitungen 17 bis 21 angelegt. Bei- ausgewählte Zeilenschaltungsleitung 17 bis 21 eil spielsweise kann in einem Augenblick an der Zeilen- Betriebspotential angelegt ist, von jeder der elektro

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lunineszenten Schaltwagen 16 unterschiedliche schaltelementes 36 in Betracht gezogen zu werden

Lichtintensitäten erhalten werden. Die Zeitemchai- braucht.

tungsleitungen 17 bis 21 werden nacheinander, ent- Durch Auswahl der Zeitpunkte, in denen jede der weder von oben nach unten oder von unten nach elcktrolumineszenten Schaltungen entlang einer geoben, abgetastet, so daß die Abtastung der gesamten 5 wählten Zeilenschaltungsleitung erregt wird, und elektrolumineszenten Anordnung 12 zeilenwehe er- durch Beenden der Erregung sämtlicher elektrolumifolgt, wodurch ein gesamtes Videobild gebildet wer- neszenter Schaltungen zur gleichen Zeit, nämlich den kann. während des Weiterrückens des Betriebspotentials Die Videosignalinformationen werden von dem von einer Zeile zur nächsten, wird jedes Leuchtele-Videosignalinformationsempfänger 14 aufgenom- io ment zur Emission unterschiedlicher Lichtmengen men, der ein herkömmlicher Teil eines Fernselaemp- angeregt, so daß die Graustufenskala gebildet wird, fängers sein kann, und werden darin in der üblichen die erforderlich ist, um Fernsehbilder auf einem ebe-Weise verarbeitet Dem Oszillator 28 mit Torschal- nen Bildschirm mit Leuchtelementen zur Darbietung tung wird ein Vertikal-Abtast-Synchronisierimpuls zu bringen. Die gleichzeitige Beendigung der Errezugeführt. Der Oszillator mit Torschaltung bewirkt 15 gung sämtlicher elektrolumineszenter Schaltungen an dann das Anlegen eines Betriebspotentials an eine einer gegebenen Zeilenschaltungsleitung gemäß der ausgewählte Zeilenschaltungsleitung, beispielsweise Erfindung stellt ein äußerst einfaches Verfahren zum die Leitung 17, während einer Zeitdauer, die der Ab- Ausgleichen der deu Schwellenschaltelementen eigetastzeitdauer eines herkömmlichen Fernsehempfän- nen Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung der gers entspricht Wenn das an eine ausgewählte Zei- ao Schwellenspannung dar, da eine gegebene Zeilenlenschaltungsleitung angelegte Betriebspotential eine Schaltungsleitung während eines Einzelbildes der Wechselspannung ist, wie hier dargestellt wird die darzubietenden Videoinformation nur einmal mit Zeitdauer zwischen den Impulsen so gewählt, daß sie dem Betriebspotential erregt zu werden braucht,
innerhalb der dem Schwellenschaltelement 36 eige- Durch die Verwendung von Schwellenschaltelenen Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung der as menten mit den hier beschriebenen elektrischen ursprünglichen Schwellenspannung liegt. Bei dieser Eigenschaften im Verein mit einer elektrolumines-Betriebsweise wirkt das Schwellenschaltelement 36 zenten Schaltungsanordnung, in der das Leuchtelegrundsätzlich als Isoliervorrichtung, die sämtliche ment als Kondensator wirkt, und durch Betreiben Leuchtelemente gegen eine Anregung isoliert, bis ein einer Mehrzahl solcher elektrolumineszenter Schalgeeigneter Videosteuerimpuls angelegt wird, worauf 30 tungen gemäß der Erfindung kann zur Erzielung anschließend sämtliche noch in dem Paket des Be- einer Graustufenskala, die im wesentlichen der Grautriebspotentials enthaltenen Impulse an das L«ucht- Stufenskala einer zur Darbietung zu bringenden Vielement 37 angelegt werden, ohne daß die Ursprung- deoinformation entspricht, eine Vielzahl unterschiedliche., normale Schwellenspannung des Schwellen- licher Lichtintensitäten erzeugt werden.

Hieneu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

■I 2 Die Erfindung betrifft eme Schaltungsanordnung Patentansprüche: gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bekannt sind Anordnungen zur Darbietung von

1. Schaltungsanordnung zur Leuchtstärke- Informationen in Form von Tafeln oder Platten, inssteuerung mindestens eines lichtaussendenden 5 besondere zweidimensionale Darbietungsvorrichtun-Leuchtelementes, insbesondere für einen flachen gen für die sichtbare Reproduktion elektronischer Fernsehbildschirm, mit einer zum Erregen des Videosignale, und Verfahren und Vorrichtungen zum Leuchtelements dienenden Impulsspannungs- Steuern derartiger Anordnungen. Gegenstand der Erquelle, deren Impulse unabhängig von der jeweils findung ist insbesondere das Anregen einer Vielzahl gewünschten Leuchtstärke ausgebildet sind, und io von Leuchtelementen entlang einer gegebenen Zeile mit einer zum Leuchtstärkesteuern des Leuchtete- zu Zeitpunkten entsprechend der Amplitude der in ments dienenden Steuerspannuagsquelle, die mit der betreffenden einzelnen Zeilenleitung zur Anzeige der Impulsspannungsquelle bzw. dem Leuchtete- kommenden Videoinformation. Sämtliche Leuchtelement in Steuerverbindung steht, dadurch ge- mente werden zum Schluß gleichzeitig ausgelöscht, kennzeichnet, daß die Impulsspannungs- ts so daß eine Grauskala geschaffen wird, die es der quelle (14) wiederholt eine vorbestimmte Anzahl elektrolumineszenten Anordnung gestattet, schnell von Impulsen (50; 50 a) in einem vorgegebenen wechselnde Videosignalinfonnationen zur Darbie-Zeitraum erzeugt und daß das Leuchtelement tung zu bringen.

(37) hiervon in jedem vorgegebenen Zeitraum Bisher stößt die Entwicklung elektrolumineszenter eine von der Steuerspannung abhängige, die ao Matrizen vom zweidimensionalen Darbietungstyp auf

Leuchtstärke bestimmende Anzahl von Impulsen zahlreiche Probleme. Einige dieser Probleme folgen

erhält. aus gewissen Mindestanforderungen, die erfüllt wer-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- den müssen, um eine verläßliche Erregung und Entdurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe (17 regung der einzelnen Leuchtpunkte sicherzustellen, bis 21) und eine zweite Gruppe (22 bis 27) von »5 Einige dieser Anforderungen sind folgende: Das Schaltungsleitungen derart zueinander angeord- Leuchtelement muß entsprechend der gespeicherten net sind, daß sie Schaltstellen (16) bilden, deren Videosignalinformation gesteuert werden; die zur Zahl der Zahl der Einzelpunkte der elektrolumi- Steuerung des Leuchtelementes verwendete Schaltniszenten Anordnung entspricht, daß ein Leucht- vorrichtung muß eine scharf ausgeprägte Schwellenelement (37) und ein Schwellenschaltelement (36) 30 spannung aufweisen. Die Toleranz für die Schwellenzwischen jede der Schaltstellen (16) geschaltet ist, spannung einer Vielzahl von Schwellenschaltvorrichdaß jedes der Schwellenschaltelemente (36) bei tungen muß sehr eng sein. Außerdem müssen die einem vorherbestimmten Schwellenspannungs- Leuchtelemente einen niedrigen Energieverbrauch wert nach einer ihm eigenen Schaltverzögerung haben und müssen sich für die Massenherstellung in leitend wird, daß die Inipulsspannungsquelle (14) 35 geometrischen Formen eignen, die sich leicht in BiIdan die erste Gruppe (17 bis 21) Schaltungsleitun- schirmplatten, wie Flachbildschirmen einbauen lasgen gelegt ist, wobei die Impulsspannung unter sen. Ein bekannter Konstruktionstyp für eine elektrodem Wert der Schwellenspannung der Schwellen- lumineszente Darbietungstafel ist das Kreuzgitter schaltelemente (36) liegt, daß die Steuerspan- oder der X-Y-Typ. Die parallel angeordneten Eleknungsquelle vom Videosignal kontrollierte Span- 40 troden dieses Konstruktionstyps sind in Streifen unnungen an die zweite Gruppe (22 bis 27) von terteilt und rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Ob-Schaltungsleitungen führt zur Erhöhung der wohl derartige Tafeln im allgemeinen auf einem kar-Spannung über die Schwellenspannung der ange- tesischen Koordinatensystem beruhen, können sie, schlossenen Schwellenschalter (36) zur Erregung wenn erwünscht, auch auf einem Polarkoordinatender Leuchtelemente (37) während einer Zeit- 45 system oder einem anderen System aufgebaut sein, spanne, die der Helligkeit der zur Darbietung zu Bei diesem Typ von Darbietungstafeln wird zwischen bringenden Videoinformationen entspricht, und den ausgewählten X- und y-Kreuzgitterlinien zur Erdaß eine Einrichtung zum selektiven Beenden der regung des elektrolumineszenten Elementes an deren Leitfähigkeit aller Schwellenschaltelemente (36) Kreuzungspunkt eine Wechselspannung angelegt. In entlang einer ausgewählten Schaltungsleitung der 50 der Praxis besitzen derartige -Y-y-Bildschirmtafeln ersten Gruppe (17 bis 21) vorgesehen ist. dieses Typs zahlreiche derartige Schaltstellen, deren

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 jede eine Anschlußeinrichtung für ein Leuchtelement oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein- für die Bildung eines Punktes in der elektroluminesrichtung zur Verzögerung der vom Videosignal zenten Anordnung darstellt. Die Anregung ausgekontrollierten Spannung um eine Zeitspanne, die 55 wählter Leuchtelemente würde die Darbietung von eine Funktion der Amplitude der Videosignalin- Fernsehbildern oder sonstigen Informationsmustern formation ist, vorgesehen ist. oder Zahlen ermöglichen. Beim Versuch auf BiId-

4. Schaltungsanordnung nach einem der An- schirmen vom Typ der ^-y-Darbietungstafel Bilder spriiche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu erzeugen oder zu reproduzieren, stößt man jedoch Anschaltzeitverzögerung, die jedem der Schwel- 60 auf zahlreiche Probleme. Die Notwendigkeit, Belenschaltelemente (36) eigen ist, den Zeitpunkt triebspotentiale nacheinander an aufeinanderfolbestimmt, an dem das Leuchtelement (37) Licht gende Zeilen oder Spalten anzulegen, um die einzelentsprechend der Videosignalinformation aussen- nen Leuchtelemente nacheinander anzuregen, hat zur det. Folge, daß wegen der kapazitiven Querkoppelung in