<Desc/Clms Page number 1>
Weergeefinrichting voorzien van een weergeefeenheid van een flat panel type.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een weergeefmrichting met een weergeefeenheid met een vacuümomhulling voorzien van een doorzichtige voorwand met een luminescerend scherm en van een achterwand, welke weergeefeenheid een aantal naast elkaar gelegen bronnen voor het emitteren van elektronen, een aantal met de bronnen samenwerkende elektronentransportleidingen voor het transporteren van de elektronen in de vorm van elektronenstromen, en selectiemiddelen om elke elektronenstroom op vooraf bepaalde plaatsen aan zijn transportleiding te onttrekken en naar gewenste beeldelementen van het luminescerende scherm te dirigeren bevat.
Een dergelijke weergeefinrichting is beschreven in de Europese octrooiaanvrage nr. 92204007.
De boven genoemde weergeefeenheid is van een flat panel type zoals bijvoorbeeld geopenbaard in de Europese octrooiaanvragen EP-A 0 400 750 en EP-A 0 436 Weergeefeenheden van het flat panel type betreffen constructies met een doorzichtige frontplaat (face plate) en een op kleine afstand daarvan geplaatste achterplaat die door zijwanden verbonden zijn en waarbij aan de binnenzijde van de frontplaat beeldelementen in de vorm van een fosforpatroon zijn aangebracht dat aan een zijde voorzien is van een elektrisch geleidende laag (tezamen meestal scherm genoemd). Wanneer (met behulp van video informatie gestuurde) elektronen het luminescerende scherm treffen wordt een visueel beeld gevormd dat via de voorzijde van de frontplaat zichtbaar is. De voorplaat kan vlak zijn, of desgewenst gebogen (bijvoorbeeld sferisch of cylindrisch).
De in de Europese octrooiaanvragen EP-A 0 400 750 en EP-A 0 436 997 beschreven weergeefeenheid bevat een aantal naast elkaar gelegen bronnen voor het emitteren van elektronen, met de bronnen samenwerkende lokale elektronentransportleidingen (in het Engels :"conduits"of"ducts") elk met een wand van hoogohmig, elektrisch nagenoeg isolerend materiaal met een voor het transporteren
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
van geëmitteerde elektronen in de vorm van elektronenstromen geschikte secundaire emissiecoëfficiënt en kleurselectiemiddelen met selectief bekrachtigbare elektrodes (selectie-elektrodes) om elke elektronenstroom op vooraf bepaalde, naar het luminescerende scherm gekeerde, extractieplaatsen aan zijn transportleiding te onttrekken,
waarbij verdere middelen aanwezig zijn om geëxtraheerde elektronen naar beeldelementen van het luminescerende scherm te dirigeren voor het produceren van een uit punten opgebouwd beeld.
De werking van een dergelijke weergeefeenheid berust erop dat als men elektronen schiet op een binnenwand van een door wanden van hoogohmig, elektrisch nagenoeg isolerend, materiaal (bijvoorbeeld glas of kunststof) gedefinieerde langwerpige geëvacueerde holte (zogenaamde elektronentransport mogelijk is als (door het aanleggen van een elektrisch potentiaalverschil over de uiteinden van de"koker") in de lengterichting van de elektrisch veld van voldoende sterkte wordt opgewekt. De ingeschoten elektronen genereren daarbij door wandinteractie secundaire elektronen die naar een verder wanddeel getrokken worden en op hun beurt door wandinteractie weer secundaire elektronen genereren.
De omstandigheden (veldsterkte E, elektrische weerstand van de wanden, secundaire emissiecoefficient 5 van de wanden) kunnen zo gekozen worden dat een nagenoeg constante vacuümstroom in de "koker" lopen.
Van het bovenstaande principe uitgaande kan men een flat panel beeldweergeefeenheid realiseren door een aantal naast elkaar gelegen die transportleidingen vormen, elk aan een naar een beeldscherm te keren zijde van een kolom extractie-openingen te voorzien. Daarbij is het praktisch om de extractieopeningen van aangrenzende transportleidingen te rangschikken volgens zieh dwars op de transportleidingen uitstrekkende evenwijdige lijnen.
Door aan het arrangement van openingen rijgewijs gearrangeerde selectie-elektrodes toe te voegen die met een eerste (positieve) elektrische spanning bekrachtigbaar zijn om via de openingen van een rij elektronenstromen uit de trekken, of met een tweede (lagere) elektrische spanning bekrachtigbaar zijn indien lokaal geen elektronen uit de"kokers"getrokken moeten worden, wordt een adresseermiddel verschaft waarmee uit de getrokken elektronen naar het scherm gedirigeerd kunnen worden voor het door middel van activeren van de beeldelementen produceren van een uit punten opgebouwd beeld.
<Desc/Clms Page number 3>
Zouden er bij het bedrijven van de kokers van kolom tot kolom nietuniformiteiten optreden, dan zou het weergegeven beeld een streperige indruk kunnen geven.
Met de uitvinding wordt onder meer beoogd het bovengenoemde nadeel op te heffen. Daartoe vertoont een weergeefinrichting volgens een eerste aspect van de uitvinding het kenmerk dat de weergeefinrichting een uniformiteitsregeling bevat, welke uniformiteitsregeling voorzien is van detector-middelen voor het meten van een, bijvoorbeeld tijdens de rasterterugslagtijd, aan de video-aanstuurschakeling toegevoerd en door de transportleidingen getransporteerd testsignaal.
Een weergeefmrichting volgens een tweede aspect van de uitvinding heeft het kenmerk dat de video-aanstuurschakeling een modulatieschakeling bevat voor het, in afhankelijkheid van een toegevoerd videosignaal, moduleren van de aanstuursignalen voor het van de bronnen afgeven van elektronen aan de elektronentransportleidingen.
Door de aanstuursignalen te moduleren kan elke helderheid verkregen worden en daarmee het hele spectrum op het weergeefscherm weergegeven.
Gunstige uitvoeringsvormen zijn in de onderconclusies aangegeven.
Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen toegelicht en verduidelijkt worden aan de hand van de hierna te beschrijven uitvoeringsvoorbeelden.
In de figuren toont :
Figuur 1A een schematisch, perspectivisch aanzicht, gedeeltelijk weggebroken, weergeefeenheid zoals toegepast kan worden in een weergeefinrichting volgens de uitvinding,
Figuur 1B een dwarsdoorsnede door een weergeefeenheid uit Figuur lA,
Figuur 2A een schematisch, perspectivisch aanzicht, gedeeltelijk weggebroken, weergeefeenheid zoals tevens toegepast kan worden in een weergeefinrichting, welke weergeefeenheid voorzien is van een voorselectie en een fijnselectie,
Figuur 2B een dwarsdoorsnede door een weergeefeenheid uit Figuur 2A,
Figuur 3 blokschematisch een uitvoeringsvoorbeeld van een weergeefinrichting volgens de uitvinding,
Figuur 4a en 4b uitvoeringen van de aansturing van een elektronenbronnenarrangement,
<Desc/Clms Page number 4>
Figuur 5 verschillende modulatiemethodes voor de modulatie van de rasters met video-informatie.
Figuur 1A en 1B representeren een bepaald type flat-panel weergeefeenheid 1 van een weergeefinrichting met een weergeefpaneel (venster) 3 en een daar tegenover gelegen achterwand 4. Op het binnenoppervlak van venster 3 is een luminescerend scherm 7 aangebracht dat een herhalingspatroon (lijnen of stippen) van bijvoorbeeld tripletten van respectievelijk rood (R), groen (G) en blauw (B) oplichtende fosforelementen omvat (of monochroom). Om de benodigde hoogspanning te kunnen aanleggen is het luminescerende scherm 7 of aangebracht op een doorzichtige, elektrisch geleidende laag (bijvoorbeeld ITO), of voorzien van een elektrisch geleidende laag (bijvoorbeeld AL-backing). Volgens een voorkeursvorm liggen de (dotvormige) fosforelementen van een triplet op de hoekpunten van een vrijwel gelijkbenige/ gelijkzijdige driehoek.
Nabij een bodemplaat 2 die weergeefpaneel 3 en achterwand 4 met elkaar verbindt, is een elektronenbronnenarrangement 5, bijvoorbeeld een lijnkathode die door middel van stuurelektrodes in een groot aantal (bijvoorbeeld 600) elektronenemitters voorziet, of een overeenkomstig aantal separate emitters, geplaatst. Deze laatsten behoeven ieder een relatief geringe stroom te leveren zodat vele types (koude danwel thermische) kathodes als emitters bruikbaar zijn. De emitters kunnen elk apart geschakeld worden of indien ze gecombineerd worden tot een lijnkathode gezamenlijk geschakeld worden. Hun emissie kan constant zijn, of regelbaar.
Het elektronenbronnenarrangement 5 is tegenover ingangsopeningen van een rij nagenoeg evenwijdig aan het scherm lopende elektronentransportleidingen, die gevormd worden door kokers 6, 6', 6",... enz. geplaatst, in dit geval een koker per elektronenbron.
Deze kokers hebben door de achterwand 4 en tussenwanden 12, 12', 12",... gedefinieerde holtes 11, 11', 11",.... Tenminste een wand (bij voorkeur de achterwand) van elke koker is in dit geval gemaakt van materiaal dat voor het realiseren van elektronentransport een geschikte hoge elektrische weerstand heeft in de lengte richting van de kokers (bijvoorbeeld keramisch materiaal, glas, kunststof-al of niet gecoat -) en over een bepaald gebied van primaire elektronen-energieën een secundaire emissiecoëfficiënt 6 > 1. Het is ook mogelijk om (bijvoorbeeld de achterwand) op te bouwen uit van elkaar (in de lengte richting van de kokers) gelsoleerde"eilandjes"om
<Desc/Clms Page number 5>
in de transportrichting de gewenste hoge elektrische weerstand te verkrijgen.
De elektrische weerstand van het wandmateriaal heeft in de transportrichting een zodanige waarde dat bij een veldsterkte in de axiale richting in de kokers in de orde van honderd tot enkele honderden Volts per cm, nodig voor het elektronen transport, er zo weinig mogelijk stroom (bij voorkeur minder dan bijvoorbeeld 10 mA) in totaal in de wanden gaat lopen. Tussen een bovenrand 200 en een onderrand 201 van de achterwand 4 staat in bedrijf een spanning Vt die de voor het transport benodigde veldsterkte opwekt.
Door tussen de rij 5 van de elektronenbronnen en bij ingangen van de kokers 6,6', 6",... aangebrachte roosters Gl, G2 een spanning ter grootte van enkele tientallen tot enkele honderden Volts (grootte van de spanning afhankelijk van de omstandigheden), aan te brengen worden elektronen vanuit de elektronenbronnen naar de kokers versneld waarna ze in de kokers de wanden treffen en secundaire elektronen genereren. De elektronen kunnen via gaten 8, 8',... in een selectieplaat 10, die met behulp van elektrodes 9, 9',... (zie Figuur 1A) bekrachtigd worden, bijvoorbeeld lijn voor lijn uit de kokers getrokken worden en door middel van een versnelspanning, in bedrijf aangelegd tussen de selectieplaat en het luminescerende scherm, naar het luminescerende scherm 7 versneld worden.
Tussen het weergeefpaneel 3 en de selectieplaat 10 zijn horizontale tussenschotten 112,112', 112",... geplaatst. In plaats van de hier getoonde schotten is het ook mogelijk om een plaat met gaten toe te passen.
In dit geval wordt gebruik gemaakt van het in de Europese octrooiaanvragen EP-A 0 400 750 en EP-A 0 436 997 geopenbaarde inzicht dat in vacuüm elektronentransport binnen kokers met wanden van elektrisch isolerend materiaal mogelijk is indien in de lengterichting van de koker een elektrisch veld (Ey) van voldoende grootte wordt aangelegd. De inhoud van de Europese octrooiaanvragen EP-A 0 400 750 en EP-A 0 436 997, of daarmee overeenkomstige U. S. A. aanvragen, maakt door deze verwijzing deel uit van de beschrijving.
In Figuur 1A en 1B is het principe van een met enkelvoudige selectie werkende weergeefeenheid getoond (zoals boven beschreven).
Figuur 2A en 2B tonen het principe van getrapte selectie. Onder getrapte selectie wordt hier verstaan dat de selectie vanuit de kokers 6,6', 6",... naar het luminescerende scherm 7 in tenminste twee stappen wordt verwezenlijkt. Een eerste
<Desc/Clms Page number 6>
(grove) stap om bijvoorbeeld de beeldelementen te selecteren en een tweede (fijne) stap om bijvoorbeeld de kleurelementen te selecteren. Hierbij is in de ruimte tussen de kokers en het luminescerende scherm 7, dat op de binnenwand van het weergeefpaneel 3 is aangebracht, een actief kleurenselectiesysteem 100 gearrangeerd dat een (actieve) voorselectieplaat 10a, een spacerplaat 10b en een (actieve) (fijn) selectieplaat 10c bevat.
Structuur 100 is van het luminescerende scherm 7 gescheiden door een zogenaamde fluspacerstructuur 101, bijvoorbeeld een van gaten voorziene elektrisch isolerende plaat.
Figuur 2B toont schematisch en in doorsnede een deel van de weergeefinrichting van Figuur 2A in meer detail, in het bijzonder de actieve kleurselectie plaatstructuur 100 die een voorselectieplaat 10a met extractiegaten 8,8', 8",... en een fijnselectieplaat 10c met groepen gaten R, G, B omvat. De gaten R, G, B zijn meestal in een driehoek gepositioneerd maar zijn in de doorsnede van Figuur 2B voor de duidelijkheid toch alle drie weergegeven. Aan ieder extractie gat 8,8', enz zijn in dit geval drie fijnselectie gaten R, G, B toegevoegd. Andere aantallen zijn ook mogelijk, bijvoorbeeld per voorselectiegat 6 ssjnselectie gaten etc. Tussen de voorselectieplaat 10a en de fijnselectieplaat 10c is een tussenspacerconstructie lOb gearrangeerd.
Hierin zijn communicatiekanalen 30,30', 30",... aangebracht met een dwarsdoorsnede die gekozen is om te passen bij de vorm van de fosfor kleurelementen (bijvoorbeeld cirkelvormige of driehoekige tripletten).
Tussen de structuur 100 en de achterwand 4 zijn de elektronentransportleidingen 6,6', 6",... gevormd. Om de elektronen via de gaten 8, 8', 8",... uit de transportleidingen 6,6', 6",... te kunnen trekken zijn doorboorde metalen voorselectie-elektrodes 9, 9', 9",... op het schermzijdige oppervlak van de plaat lOa aangebracht.
De wanden van de gaten 8, 8',... zijn bij voorkeur geheel of gedeeltelijk doorgemetalliseerd, maar er is bij voorkeur weinig of geen elektrodemetaal op het oppervlak van plaat lOa aan de kant waar de elektronen aankomen. Dit is om ervoor te zorgen dat er geen elektronen op een selectie-elektrode achterblijven bij het adresseren (dat wil zeggen de elektrode moet minimaal stroom trekken).
Een andere oplossing voor het probleem van het stroom trekken behelst ervoor te zorgen dat er wel elektrodemetaal aanwezig is op het selectieoppervlak waar de elektronen op landen, maar dit metaal een zodanig grote secundaire
<Desc/Clms Page number 7>
emissiecoëfficiënt te geven dat de voorselectie-elektrodes netto geen stroom trekken.
Het schermzijdige oppervlak van de van gaten voorziene fijnselectieplaat lOc is op soortgelijke wijze als de plaat lOa van (fijn) selectie-elektrodes 13, 13',... voorzien om bijvoorbeeld kleurselectie te realiseren. Ook hier zijn de gaten bij voorkeur geheel of gedeeltelijk doorgemetalliseerd. Van belang daarbij is de mogelijkheid om fijnselectie-elektrodes elektrisch door te verbinden. Er heeft immers reeds bijvoorbeeld een voorselectie per beeldelement plaatsgevonden, en de elektronen kunnen in principe niet op een verkeerde plaats terechtkomen (in dit voorbeeld op een verkeerd beeldelement). Dit betekent dat voor deze vorm van fijnselectie in principe slechts een groep of een klein aantal groepen, van drie separaat uitgevoerde fijnselectie-elektrodes nodig is.
De aansturing gaat bijvoorbeeld als volgt, maar er zijn ook andere schema's mogelijk. De voorselectie-elektrodes worden op een met de afstand tot de elektronenbronnenarrangement 5 vrijwel lineair oplopende potentiaal gebracht, bijvoorbeeld met behulp van een geschikte weerstandsladder.
Een of meerdere beeldlijnen worden geselecteerd door op de gewenste, voor de selectie van deze beeldlijnen dienende, voorselectie-elektrodes een positieve spanningspuls van bijvoorbeeld 200 V te zetten. Kleurelementen worden geadresseerd door op de fijnselectie-elektrodes kortere pulsen te zetten met een amplitude van bijvoorbeeld 300 V. De fijnselectie-elektrodes hebben bij voorkeur een zodanige elektrische weerstand, of zijn verbonden met externe weerstanden zodanig, dat ze de elektronica (die de aansturing regelt) tegen doorslag vanaf het luminiscerende scherm beveiligen.
In Figuur 3 wordt een weergeefinrichting W getoond, waarin de uitvinding kan worden toegepast. Op een ingang 61 ontvangt de weergeefinrichting een ingangs-videosignaal Vin. Het ingangs-videosignaal Vin wordt toegevoerd aan een videosignaalverwerkingsschakeling 65. Op een ingang 62 ontvangt de weergeefinrichting een synchronisatie signaal sync. De ingang 62 is verbonden met een synchronisatieverwerkingsschakeling 63. Deze synchronisatieverwerkingsschakeling geeft synchronisatiesignalen af aan een klokgenerator 613, en bepaalt de televisiestandaard van het binnenkomende videosignaal. Het binnenkomende videosignaal kan bijvoorbeeld Y, U, V signalen bevatten (of R, G, B signalen).
Indien het binnenkomende videosignaal Y, U, V signalen bevat zal in de
<Desc/Clms Page number 8>
videosignaalverwerkingsschakeling 65 een omvorming plaats moeten vinden naar R, G, B signalen om uiteindelijk op het weergeefpaneel 3 de verschillende fosforen (rood, groen en Blauw) aan te kunnen sturen. Deze omvorming van Y, U, V signalen naar R, G, B signalen kan geschieden met behulp van een matrix-schakeling. Het is mogelijk dat deze omvorming geschiedt voordat het videosignaal in het geheugen MEM wordt ingelezen, of tijdens de verwerking in de videosignaalverwerkingsschakeling 65 of na de videosignaalverwerkingsschakeling 65. In de videosignaalverwerkingsschakeling 65 wordt het videosignaal bijvoorbeeld lijnsgewijs opgeslagen, onder besturing van een inleesklok bijvoorbeeld opgewekt door de klokgenerator 613.
Op een uitgang van het videosignaalverwerkingsschakeling wordt het videosignaal lijnsgewijs (bijvoorbeeld per kleurlijn (R, G, B), in het geval van een kleurenweergeefscherm) afgegeven onder besturing van een uitleesklok opgewekt door een klokgenerator 614 en toegevoerd aan de video-aanstuurschakeling 34. In deze video-aanstuurschakeling wordt de videoinformatie van bijvoorbeeld een (kleur) lijn onder besturing van de klokgenerator 614 ingelezen en vervolgens parallel toegevoerd aan de Gl (of G2) elektroden, aanwezig bij de ingangen van de kokers 6,6', 6",... (zie Figuur 1), van de weergeefeenheid 1 en waarna de video-informatie wordt weergegeven op het weergeefpaneel 3. De selectie van de lijnen en van de beeldpunten geschiedt met behulp van een selectie driver 611.
De driver staat onder besturing van een kloksignaal uit de klokgenerator 614. Na elke klokpuls stuurt de aanstuurschakeling Dl onder besturing van de selectie driver 611 nieuwe aanstuurspanningen naar de selectie-elektrodes 9, 9', 9",... (zie ook Figuur 1A). De selectie driver haalt de informatie over de aanstuurspanningen bijvoorbeeld uit een look-up table of uit een EPROM. De weergeefeenheid 1 is opgebouwd zoals boven beschreven (zie Figuur 1, 1A).
De synchronisatieverwerkingsschakeling 63 bepaalt aan de hand van het binnenkomende videosignaal de lijnfrequentie, de rasterfrequentie en bijvoorbeeld ook de TV-standaard en de aspect-verhouding indien de weergeefinrichting geschikt is om videosignalen van verschillende TV-standaarden en/of verschillende aspect-verhoudingen weer te geven.
De videosignaalverwerkingsschakeling 65 slaat het binnenkomende videosignaal bijvoorbeeld lijnsgewijs op in een tot de videosignaalverwerkingsschakeling behorende geheugen MEM onder besturing van een besturingsgedeelte PROC. Het
<Desc/Clms Page number 9>
besturingsgedeelte ontvangt van de synchronisatieverwerkingsschakeling (indien nodig) informatie over de betreffende TV-standaard en over de aspect-verhouding. Verder ontvangt het besturingsgedeelte van de klokgeneratoren 613 en 614 de inleesklok en de uitleesklok voor het respectievelijk in- en uitlezen van het videosignaal. Verder kan het besturingsgedeelte ook voor een omzetting naar de dubbele rasterfrequentie zorgen.
Indien het aantal binnenkomende en in het geheugen opgeslagen videolijnen niet overeenkomt met de bij het weergeefeenheid behorende aantal weergeeflijnen moet de videosignaalverwerkingsschakeling voor een bij het weergeefeenheid behorende lijnenverdeling en pixelverdeling zorgen. Het binnenkomende video-signaal met n lijnen (afhankelijk van de standaard) moet door de videosignaalverwerkingsschakeling omgevormd worden in een videosignaal met m lijnen (het aantal lijnen van het weergeefpaneel 3). Er zijn nu twee mogelijkheden, namelijk of n > m of n < m (bij n = m hoeft het videosignaal niet omgevormd te worden).
Het videosignaal kan bijvoorbeeld in de vorm van R, G en B signalen ingelezen worden in het geheugen MEM. Na bewerking onder besturing van het besturingsgedeelte PROC wordt het videosignaal dan bijvoorbeeld weer in de vorm van R, G, B signalen uitgelezen.
Figuur 4a en 4b tonen voorbeelden voor het aansturen en daarmee op de gewenste temperatuur houden van de lijnkathode k (5). Aangezien de lijnkathode weerstand heeft zal, als er een spanning over de lijnkathode wordt aangeboden, een spanningsval over de lijnkathode staan. De weerstand van de lijnkathode is nodig om de lijnkathode te kunnen verwarmen maar hierdoor zal er een verschil optreden in het aantal elektronen dat de lijnkathode in de verschillende kanalen emitteert. Om dit te voorkomen kan gekozen worden om over de lijnkathode alleen een spanning aan te bieden tijdens de lijnterugslagtijden. In Figuur 4a wordt dit bereikt door de lijnterugslagpulsen welke gebruikt worden voor de hoogspanningsopwekking tevens via een transformator Tr en een diode D aan de lijnkathode k toe te voeren.
De diode zorgt ervoor dat de spanning alleen tijdens de terugslagpuls over de lijnkathode staat. In Figuur 4b wordt een voorbeeld getoond waarin hetzelfde bereikt wordt door uitgaande van een gelijkspanningsbron V die via een schakelaar S verbonden is met de lijnkathode alleen tijdens de lijnterugslagtijden een spanning aan de lijnkathode aan te bieden. De schakelaar S wordt gestuurd door een pulsgenerator P (bijvoorbeeld gekoppeld aan de
<Desc/Clms Page number 10>
lijnterugslagpuls). In een alternatieve oplossing kan de lijnkathode continu aangestuurd worden en de spanningsval met behulp van de aansturing van de Gl-elektrodes gecorrigeerd worden.
In een uitvoering van een weergeefinrichting volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een thermische gloeidraad in een inverted triode configuratie : de
EMI10.1
stuur-elektrodes zitten gloeidraad. De benodigde stuurspanning is van de orde van 10 Vtt, de capaciteit wordt bepaald door de toevoerdraden c. (bij chip on glass orde 10 pF) en de lekstromen zijn zeer laag.
Bij de aansturing van deze weergeefinrichting zijn er een aantal essentiële verschillen met een kathodestraalbuis (CRT). In een CRT worden de drie kleuren parallel geëmitteerd en de pixels (op een lijn) sequentieel. Dit betekent drie subsysteme die op zeer hoge frequenties moeten werken, en waarbij onderlinge verschillen tot een fout in de kleurbalans leiden. Bij een uitvoering van een weergeefinrichting volgens de uitvinding worden een groot aantal kolommen parallel aangestuurd, en de kleuren sequentieel. Het parallisme betekent dat de emissie frequenties relatief laag zijn, en aangezien elk kanon alle drie kleuren aanstuurt geven emissie fouten geen aanleiding tot fouten in de kleurbalans. De onderlinge gelijkheid van de bronnen is wel essentieel, aangezien dit overeenkomt met een kolom tot kolom uniformiteit, waar het oog zeer gevoelig voor is.
Een ander gevolg van dit systeem is dat verschillen tussen de kleuren corresponderen met een groter dynamisch bereik van de emissie. In een aantal gevallen zou dit eenvoudig opgevangen kunnen worden in een modulatie systeem zoals hierna aan de hand van Figuur 5 wordt beschreven, maar het is waarschijnlijk eenvoudiger om uit te gaan van de minst efficiënte kleur en beide andere fosforen hieraan aan te passen.
Op dit moment worden sowieso geen extreme verschillen voorzien.
Er zijn een aantal belangrijke oorzaken voor een kolom tot kolom niet-uniformiteit aan te wijzen.
Zoals boven beschreven zorgt een spanningsval over de gloeidraad voor een uniformiteits-fout. Met een feedforward regeling is dit te corrigeren of kan voorkomen worden door de gloeidraad gepulst te verhitten in de niet-emitterende tijd.
Verder zorgt een variatie in emitterende eigenschappen van het draadoppervlak (temperatuur, uittreepotentiaal en vervuiling) voor fouten. Onder normale vacuüm omstandigheden zal de emissie geheel ruimteladingsbegrensd zijn, en dus onafhankelijk
<Desc/Clms Page number 11>
van het draadoppervlak.
Een variatie in de geometrie van de draad heeft in eerste instantie geen invloed op de uniformiteit, echter de afstand van de draad tot de elektrodes wel.
En tenslotte heeft een variatie van de efficiëntie van de draad invloed op de uniformiteit.
Naast deze kolom tot kolom (niet-) uniformiteit moet ook de lijn tot lijn uniformiteit gegarandeerd/gecorrigeerd worden. Vooral bij een gloeidraad op de halve hoogte van het display zullen de lijnen in het midden gecorrigeerd moeten worden.
Om de bovengenoemde uniformiteitsfouten te corrigeren kan het videosignaal in een vermenigvuldig-schakeling met een correctie-factor gecorrigeerd worden, zonder dat het normale dynamische bereik van het videosignaal uitgebreid hoeft te worden. Het maakt niet uit of de correctie in de pulshoogte of in de pulsbreedte wordt aangebracht.
In principe kunnen we onderscheid maken tussen : 1. geen correctie, 2. correctie volgens en vaste fabrieksinstelling, 3. correctie volgens een fabrieksafregeling, 4. correctie in een intermitterende terugkoppeling, bijvoorbeeld bij het aanzetten van de weergeefmrichting, of in de rasterterugslagtijd, 5. correctie in een directe terugkoppeling per kolom.
Bij punt 2,3 en 4 is essentieel een geheugen-element nodig, bijvoorbeeld de condensator van een analoge gated integrator, of een digitaal geheugen. Bij punt 4 kan worden volstaan met een enkele detector voor alle kolommen samen : tijdens de meetcyclus wordt telkens maar een kolom aangezet en op een gemeenschappelijke meetelektrode gedetecteerd en teruggekoppeld. Bij punt 5 hebben we een meetelektrode per kolom nodig, hetgeen het aantal contacten verdubbeld en een aparte detectie schakeling per kolom nodig maakt. Met dergelijke detectormiddelen kan een, bij voorkeur tijdens de rasterterugslagtijd, aan de video-aanstuurschakeling 34 toegevoerd en door de transportleidingen 6,6', 6",... getransporteerd testsignaal worden gemeten voor het verkrijgen van een doeltreffende uniformiteitsregeling.
Hierbij wordt met voordeel gebruik gemaakt van de detector 600 (zie Figuur 3), zoals nader beschreven in de Europese octrooiaanvragen EP-A 0 400 750 en 92204007. 6 (PHN 13. 963), of daarmee overeenkomstige U. S. aanvragen, waarvan de inhoud door deze verwijzing
<Desc/Clms Page number 12>
deel uitmaakt van de onderhavige beschrijving. Tijdens de rasterterugslagtijd wordt, bijvoorbeeld tijdens een aantal lijnslagtijden, een testsignaal op de video-ingang van de video-aanstuurschakeling 34 gezet. De detector is in dit voorbeeld boven het weergeefeenheid 1 geplaatst, en bevat per koker 6,6', 6",... een meetelement dat het aantal elektronen meet dat boven in de betreffende koker aankomt. De detector vergelijkt de metingen van alle meetelementen (bijvoorbeeld met een referentie signaal) en geeft een signaal af om dit verschil te compenseren.
De detector detecteert dus een eventueel verschil tussen de verschillende kanalen, welk verschil of in de videoaanstuurschakeling 34 zelf gecorrigeerd kan worden of teruggekoppeld wordt naar de videosignaalverwerkingsschakeling 65, PROC waarin dan de benodigde correctie samen met de verschillende bewerkingen wordt uitgevoerd.
Afhankelijk van de gemaakte fouten en/of aan de hand van de gewenste resolutie/nauwkeurigheid kan gekozen worden tussen de verschillende hiervoor bij de punten 1 tot en met 5 genoemde uniformiteitscorrectie-methodes.
Om het binnenkomende videosignaal op het weergeefscherm weer te geven moet het aantal elektronen dat door het rooster Gl (G2) de kanalen in wordt gestuurd gemoduleerd worden. Dit kan op volgens een aantal verschillende methodes zoals weergegeven in Figuur 5a t/m 5e.
In Figuur 5 zijn de signalen voor 6 verschillende intensiteiten weergegeven (9/16,1/16, 2/16,4/16, 8/16 en 16/16).
Figuur 5a toont spanningen die voorkomen in een uitvoeringsvoorbeeld van een video-aanstuurschakeling 34 bij pulshoogte modulatie. De benodigde pulsrepetitiefrequentie is redelijk laag ( < l MHz). De pulshoogte kan zowel analoog als digitaal vastgelegd worden, maar in beide gevallen is het niet triviaal om de vereiste onderlinge gelijkheid tussen de kolommen te garanderen. In het analoge systeem zijn overspraak en variaties in offset en gain een probleem, en in het digitale systeem is er per kolom een DAC nodig. Bij een pulshoogte modulatie is een kolom tot kolom uniformiteit van de kanonnen over het hele dynamische bereik vereist.
Figuur 5b toont spanningen die voorkomen in een uitvoeringsvoorbeeld van een video-aanstuurschakeling 34 bij pulsbreedte modulatie. Dit signaal resulteert in een gamma van 1, 00. De uitgangstrap wordt zeer eenvoudig en nauwkeurig (bijvoorbeeld een schakelaar), en kan ook vrij eenvoudig uitgebreid worden met een
<Desc/Clms Page number 13>
uniformiteitscorrectie : er hoeft maar een niveau gecorrigeerd te worden (dat wil zeggen de gain) en verder is het systeem van nature lineair. De gain kan als vermenigvuldigingsfactor op het lineaire videosignaal worden uitgevoerd of als correctie op de amplitude.
In het laatste geval is de correctie van nature correct over het hele bereik : de amplitude wordt aangepast totdat de effectieve emissie van alle bronnen hetzelfde is, en het videosignaal wordt daar "haaks 11 op gemoduleerd in de pulsbreedte en is dus lineair.
De pulsbreedte kan zowel analoog als digitaal eenvoudig gegenereerd worden. Een nadeel van de gamma = 1, 00 is dat aangezien onze perceptie een logaritmisch karakter heeft zijn er erg kleine grijsstapjes nodig in het donkere gedeelte. Analoog betekent dan al gauw extra ruis in donkere gedeelten, en dat terwijl ook overspraak op kan treden vanwege alle schakelende buursignalen. Door digitaal gegenereerde signalen is de nauwkeurigheid wel erg goed, maar kom je al snel in zeer hoge frequenties : 100 Hz HDTV met kleur en kolommultiplexing komt neer op een ca. 2, 5 microseconde pulsperiode, dat wil zeggen 100 MHz resolutie voor een klein aantal grijsstapjes van 256. Zoals in Figuur 5b te zien is wordt de voorflank van de puls gemoduleerd in plaats van de gebruikelijke achterflank.
Het voordeel hiervan is dat, aangezien tussen de pulsen door het selectiesysteem omschakelt, en dit met een zekere settling tijd gepaard gaat alleen bij een signaal met een grote intensiteit een (relatief) kleine fout krijgen ten gevolge van een nog onvoldoende gestabiliseerde selectie, terwijl de andere intensiteiten niet noemenswaardig beinvloed worden. Moduleren we de achterflank daarentegen dan worden de donkere gedeelten relatief sterk beinvloed door een nog niet gestabiliseerde selectie. Voor alle geschakelde weergeefschermen levert voorflank modulatie dus ruimere tijdsmarges op dan achterflank modulatie.
In Figuur 5c worden spanningen getoond die voorkomen in een uitvoeringsvoorbeeld van een video-aanstuurschakeling 34 bij een eerste mengvorm van pulshoogte-en pulsbreedtemodulatie. Hier worden de afzonderlijke bitten van het intensiteitssignaal separaat in de tijd uitgezonden. Er kunnen nu dus meerdere losse pulsen achter elkaar ontstaan zoals weergegeven bij de eerste periode met relatieve intensiteit 9/16. De uitgangstrap reduceert bij dit uitvoeringsvoorbeeld tot een enkele schakelaar per kolom, en de hoogte van de opeenvolgende bitniveaus kan centraal geregeld worden. De frequenties zijn niet al te hoog. Een probleem van dit
<Desc/Clms Page number 14>
uitvoeringsvoorbeeld is dat de afzonderlijke bitniveaus nauwkeurig overeen moeten komen met de bijbehorende emissie niveaus, dus niet met de spanningsniveaus.
De signalen worden immers als emissie in de tijd bij elkaar opgeteld. Dit betekent dat alle bitniveaus afgestemd moeten worden op de gamma-karakteristiek van de kanonnen, en dat niet-uniformiteit van de kanonnen niet gecorrigeerd kan worden zonder het voordeel van de centrale bitniveau regeling te verliezen.
Figuur 5d toont spanningen die voorkomen in een uitvoeringsvoorbeeld van een video-aanstuurschakeling 34 bij een modulatie waarbij het pulsbreedte signaal gemoduleerd is met een aflopende pulshoogte. Het resultaat is dat de effectieve gamma van het pulsbreedte signaal veel groter dan 1 wordt (hier bijvoorbeeld 2 wanneer aangenomen wordt dat de kathode lineair evenredig reageert). Dus krijgen we automatisch kleinere grijsstapjes in de donkere gedeelten, hetgeen voor een analoog circuit minder ruis, en voor een digitaal circuit minder benodigde bits en dus een lagere frequentie oplevert. Een nadeel is dat een eventueel gebrek aan uniformiteit over de hele pulshoogte karakteristiek fouten oplevert.
De uniformiteit van de drivers zelf kan overigens heel goed zijn, want de pulshoogte zwaai kan centraal opgewekt worden, zodat de uitgangstrappen weer het karakter van een schakelaar hebben. Met de vorm van centraal opgewekte pulshoogte zwaai kan iedere gewenste gamma of andere nietlineariteitscorrectie zeer eenvoudig ingesteld worden. Niet uniformiteit van de kanonnen geeft direct grote fouten.
Figuur 5e toont spanningen die voorkomen in een uitvoeringsvoorbeeld van een video-aanstuurschakeling 34 voor een andere mengvorm van pulshoogte-en pulsbreedtemodulatie. Hierbij wordt het nadeel van de hoge digitale frequenties van de zuivere pulsbreedte modulatie in Figuur 5b ondervangen door het signaal in twee stukken op te delen. Eerst wordt het meest significante deel van het signaal in pulsbreedte geëmitteerd. Daarna worden de minst significante bits in pulsbreedte uitgezonden bij een veel lagere pulshoogte. Hierbij ontstaat dus een voorflankmodulatie met grote pulshoogte voor een grove regeling en een achterflank modulatie met lage pulshoogte voor de fijne regeling. Een voorbeeld hiervan is een totaal van 9 bits nauwkeurigheid, opgedeeld in 6 MSB en 3 LSB.
Dan krijgen we een totale pulsduur van maximaal 64 tijdsstappen in het grove deel, plus 8 tijdsstappen in het fijne deel bij een emissie niveau van 1/8 van het grove deel. Totaal 72 tijdsstappen, dus aanvaardbare
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
frequenties, en toch 9 bits resolutie. De uitgangstrap is nog steeds van het niveau van een enkele schakelaar. De moeilijkheid zit weer in het afregelen van de LSB pulshoogte op (bijvoorbeeld) 1/8 van het emissie niveau van de MSB pulshoogte, maar dat is qua nauwkeurigheid en complexiteit veel minder veeleisend als de variant hierboven beschreven en getoond in Figuur 5c. Met andere woorden, kleine verschillen tussen de kanonnen onderling kunnen waarschijnlijk wel opgevangen worden.
Er kan dus gekozen worden uit de volgende voorkeuren.
- Geen uniformiteitscorrectie nodig uitvoeringsvoorbeeld volgens Figuur 5d of eventueel 5e. Figuur 5d heeft een vrij instelbare gamma-correctie, hetgeen voordelen kan hebben voor de voorafgaande videoprocessing (aantal bits). Figuur 5e geeft extra mogelijkheden tot hoge grijsschaal resolutie bij acceptabele frequenties, maar iets kritischer in de afregeling van MSB en LSB emissie niveau op elkaar. Bij Figuur 5d is dit voor het oog niet erg kritisch omdat er geen discontinuiteiten in de overdacht zitten).
- Alleen gain correctie nodig altijd mogelijk, maar vooral bij de lineaire systemen eenvoudig, dus Figuur 5b of 5e. In principe kan daar nog gekozen worden tussen correctie van de pulsbreedte (videosignaal) of de pulshoogte.
- Grote verschillen in kanon-karakteristieken Figuur 5b of 5e. Bij Figuur 5b kan dan nog gekozen worden tussen correctie op de pulsbreedte (videosignaal) of op de pulshoogte van iedere afzonderlijke kolom. Bij Figuur 5e moeten beide emissieniveaus per kolom geregeld worden.
De transmissie en processing van de videosignalen is normaal gesproken kleur-parallel en pixel-sequentieel. Dat betekent dat we ergens in het systeem een serieel-parallel omzetting moeten maken. De voor de hand liggende keuzes zijn analoog versus digitaal en schuifregister versus bus-distributie. Bus-distributie kost minder onderdelen maar legt een zware eis bij de fan-out van de bus-drivers. Schuifregisters kunnen in analoge vorm een cumulatieve fout opleveren. Als analoge uitvoeringsvorm kan gedacht worden aan een CCD register (ladingstransport) of aan een sample & hold register (spanÌ1ingstransport).
Een verwant punt is de informatie stroomdichtheid wanneer we naar bijvoorbeeld 100 Hz HDTV gaan. Hierbij horen in de traditionele seriële opbouw zeer hoge frequenties. Een mogelijkheid om de frequentie lager te maken is door gebruik te maken
<Desc/Clms Page number 16>
van twee of meer parelle processors, bijvoorbeeld een voor de linker helft en een voor de rechter helft, waarbij bij minder veeleisende weergeefschermen het aantal processoren teruggebracht wordt waardoor de kosten dalen.