<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.
<Desc / Clms Page number 1>
Display device provided with a flat panel type display unit.
EMI1.1
The invention relates to a display device with a display unit with a vacuum envelope provided with a transparent front wall with a luminescent screen and a rear wall, which display unit has a number of adjacent sources for emitting electrons, a number of electron transport lines co-operating with the sources for transporting the electrons in the form of electron currents, and selecting means for extracting each electron current from predetermined locations from its transport conduit and directing it to desired pixels of the luminescent screen.
Such a display device is described in European patent application No. 92204007.
The above-mentioned display unit is of a flat panel type such as, for example, disclosed in European patent applications EP-A 0 400 750 and EP-A 0 436 Display units of the flat panel type concern constructions with a transparent front plate (face plate) and a small distance rear plates placed therefrom, which are connected by side walls, and on the inside of the front plate are arranged picture elements in the form of a phosphor pattern which is provided on one side with an electrically conductive layer (together usually referred to as screen). When electrons (with the help of video information) hit the luminescent screen, a visual image is formed that is visible through the front of the front plate. The face plate can be flat, or curved if desired (e.g. spherical or cylindrical).
The display unit described in European patent applications EP-A 0 400 750 and EP-A 0 436 997 contains a number of adjacent sources for the emission of electrons, local electron transport lines co-operating with the sources (in English: "conduits" or "ducts"). ") each with a wall of high-resistance, electrically almost insulating material with one for transporting
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
of electron currents emitted in the form of electron currents, suitable secondary emission coefficient and color selection means with selectively energizable electrodes (selection electrodes) to extract each electron current from predetermined extraction points facing the luminescent screen from its transport line,
wherein further means are provided to direct extracted electrons to pixels of the luminescent screen to produce a dot-based image.
The operation of such a display unit is based on the fact that if one shoots electrons at an inner wall of an elongated evacuated cavity (so-called electron transport) defined by walls of high-resistance, electrically almost insulating material (for example glass or plastic). electric potential difference across the ends of the "tube") in the longitudinal direction of the electric field of sufficient strength is generated, whereby the electrons generated generate secondary electrons by wall interaction, which are in turn drawn to a further wall part and in turn generate secondary electrons by wall interaction. .
The conditions (field strength E, electrical resistance of the walls, secondary emission coefficient of the walls) can be chosen such that a substantially constant vacuum flow flows into the "tube".
Starting from the above principle, a flat panel image display unit can be realized by providing a number of juxtaposed conveying lines, each of which has a column of extraction openings on one side to be turned to a screen. It is practical to arrange the extraction openings of adjoining conveying lines along parallel lines extending transversely to the conveying lines.
By adding row-arranged selection electrodes to the arrangement of openings, which can be energized with a first (positive) electric voltage to extract electron currents via the openings of a row, or can be energized with a second (lower) electric voltage if locally no electrons have to be drawn from the "tubes", an addressing means is provided by which the drawn electrons can be directed to the screen to produce a point-built image by activating the picture elements.
<Desc / Clms Page number 3>
If non-uniformities occur during operation of the tubes from column to column, the displayed image could give a streaky appearance.
One of the objects of the invention is to eliminate the above drawback. To that end, a display device according to a first aspect of the invention is characterized in that the display device comprises a uniformity control, which uniformity control is provided with detector means for measuring a video input circuit, for example during the screen retrace time, and transported through the transport lines. test signal.
A display device according to a second aspect of the invention is characterized in that the video driving circuit comprises a modulation circuit for modulating the driving signals for supplying electrons from the sources to the electron transport lines, depending on a supplied video signal.
By modulating the control signals, any brightness can be obtained and the entire spectrum can therefore be displayed on the display screen.
Favorable embodiments are stated in the subclaims.
These and other aspects of the invention will be elucidated and elucidated on the basis of the exemplary embodiments described below.
In the figures shows:
Figure 1A shows a schematic, perspective view, partly broken away, display unit as can be used in a display device according to the invention,
Figure 1B shows a cross section through a display unit of Figure 1A,
Figure 2A shows a schematic, perspective view, partly broken away, display unit as can also be used in a display device, which display unit is provided with a pre-selection and a fine selection,
Figure 2B is a cross section through a display unit of Figure 2A,
Figure 3 shows a block diagram of an embodiment of a display device according to the invention,
Figures 4a and 4b show embodiments of the control of an electron source arrangement,
<Desc / Clms Page number 4>
Figure 5 different modulation methods for modulating the grids with video information.
Figures 1A and 1B represent a certain type of flat panel display unit 1 of a display device with a display panel (window) 3 and an opposite back wall 4. On the inner surface of window 3, a luminescent screen 7 is provided which has a repetitive pattern (lines or dots ) of, for example, triplets of red (R), green (G) and blue (B) luminescent phosphor elements (or monochrome), respectively. In order to be able to apply the required high voltage, the luminescent screen 7 is either applied to a transparent, electrically conductive layer (for example ITO), or provided with an electrically conductive layer (for example AL-backing). According to a preferred form, the (dot-shaped) phosphor elements of a triplet lie at the vertices of an almost isosceles / equilateral triangle.
An electron source arrangement 5, for example a line cathode which provides a large number (e.g. 600) of electron emitters, or a corresponding number of separate emitters, is placed near a bottom plate 2 which connects display panel 3 and back wall 4 to each other. The latter each have to supply a relatively small current, so that many types of (cold or thermal) cathodes can be used as emitters. The emitters can each be switched separately or, if they are combined into a line cathode, they can be switched together. Their emission can be constant or adjustable.
The electron source arrangement 5 is placed opposite entrance openings of a row of electron transport conduits running substantially parallel to the screen, which are formed by tubes 6, 6 ', 6 ", etc., in this case a tube per electron source.
These tubes have cavities 11, 11 ', 11 ", ... defined by the rear wall 4 and intermediate walls 12, 12', 12", ... At least one wall (preferably the rear wall) of each tube is in this case made of material that has a suitable high electrical resistance in the longitudinal direction of the tubes (for example ceramic material, glass, plastic - coated or uncoated -) for the realization of electron transport and a secondary emission coefficient over a certain range of primary electron energies 6> 1. It is also possible to build (for example the back wall) out of "islets" insulated from each other (in the length direction of the tubes) to
<Desc / Clms Page number 5>
obtain the desired high electrical resistance in the direction of transport.
The electrical resistance of the wall material has such a value in the transport direction that with a field strength in the axial direction in the tubes in the order of a hundred to several hundred Volts per cm, required for the electron transport, as little current as possible (preferably less than, for example, 10 mA) will run in total in the walls. A voltage Vt is generated between an upper edge 200 and a lower edge 201 of the rear wall 4, which generates the field strength required for the transport.
Grids G1, G2 arranged between the row 5 of the electron sources and at the entrances of the tubes 6,6 ', 6 ", ... have a voltage of a few tens to a few hundreds of Volts (magnitude of the voltage depending on the circumstances ), electrons are accelerated from the electron sources to the tubes, after which they strike the walls in the tubes and generate secondary electrons. The electrons can pass through holes 8, 8 ', ... in a selection plate 10, which, using electrodes 9, 9 ', ... (see Figure 1A) are energized, for example pulled line by line out of the tubes and accelerated to the luminescent screen 7 by means of an accelerating voltage applied between the selection plate and the luminescent screen during operation. .
Horizontal dividers 112,112 ', 112 ", ... are placed between the display panel 3 and the selection plate 10. Instead of the partitions shown here, it is also possible to use a plate with holes.
In this case, use is made of the insight disclosed in European patent applications EP-A 0 400 750 and EP-A 0 436 997 that in vacuum electron transport is possible within tubes with walls of electrically insulating material if an electrically longitudinally of the tube field (Ey) of sufficient size is created. The contents of European patent applications EP-A 0 400 750 and EP-A 0 436 997, or corresponding U. S. A. applications, are part of the description by this reference.
Figures 1A and 1B show the principle of a single selection display unit (as described above).
Figures 2A and 2B show the principle of staged selection. Staged selection is here understood to mean that the selection from the sleeves 6,6 ', 6 ", ... to the luminescent screen 7 is effected in at least two steps. A first
<Desc / Clms Page number 6>
(coarse) step to select, for example, the picture elements and a second (fine) step, for example, to select the color elements. An active color selection system 100 is arranged in the space between the tubes and the luminescent screen 7, which is arranged on the inner wall of the display panel 3, which contains an (active) pre-selection plate 10a, a spacer plate 10b and an (active) (fine) selection plate. 10c.
Structure 100 is separated from the luminescent screen 7 by a so-called fluspacer structure 101, for example an electrically insulating plate provided with holes.
Figure 2B shows schematically and in section a part of the display device of Figure 2A in more detail, in particular the active color selection plate structure 100 comprising a pre-selection plate 10a with extraction holes 8,8 ', 8 ", ... and a fine selection plate 10c with groups holes R, G, B. Holes R, G, B are usually positioned in a triangle, but for the sake of clarity all three are shown in the cross section of Figure 2B. Each extraction hole is 8.8 ', etc. In case three fine selection holes R, G, B are added, other numbers are also possible, for example 6 selection holes per preselection hole, etc. An intermediate spacer construction 10b has been arranged between the preselection plate 10a and the fine selection plate 10c.
Herein, communication channels 30, 30 ', 30 ", ... are provided with a cross-section chosen to match the shape of the phosphor color elements (for example, circular or triangular triplets).
The electron transport lines 6,6 ', 6 ", ... are formed between the structure 100 and the rear wall 4. To transfer the electrons through the holes 8, 8', 8", ... from the transport lines 6,6 ', 6 ", ..., pierced metal pre-selection electrodes 9, 9 ', 9", ... are provided on the screen-side surface of the plate 10a.
The walls of the holes 8, 8 ', ... are preferably fully or partially metallized, but there is preferably little or no electrode metal on the surface of plate 10a on the side where the electrons arrive. This is to ensure that electrons do not remain on a selection electrode when addressing (i.e. the electrode must draw minimal current).
Another solution to the current drawing problem is to ensure that electrode metal is present on the selection surface where the electrons land, but this metal has such a large secondary
<Desc / Clms Page number 7>
emission coefficient to indicate that the preselection electrodes do not draw any current.
The screen-side surface of the fine selection plate 10c provided with holes is provided in the same way as the plate 10a with (fine) selection electrodes 13, 13 ', ... in order to realize, for example, color selection. Here, too, the holes are preferably fully or partially metallized. Important here is the possibility to electrically connect fine selection electrodes. After all, a pre-selection per picture element has already taken place, for example, and the electrons cannot in principle end up in the wrong place (in this example, the wrong picture element). This means that for this form of fine selection, in principle only a group or a small number of groups, of three separately designed fine selection electrodes is required.
The control is, for example, as follows, but other schemes are also possible. The preselection electrodes are brought to a potential which increases almost linearly with the distance from the electron source arrangement 5, for example with the aid of a suitable resistance ladder.
One or more image lines are selected by applying a positive voltage pulse of, for example, 200 V to the desired preselection electrodes serving for the selection of these image lines. Color elements are addressed by applying shorter pulses to the fine selection electrodes with an amplitude of, for example, 300 V. The fine selection electrodes preferably have such an electrical resistance, or are connected to external resistors such that they control the electronics (which control the control ) against tripping from the luminescent screen.
Figure 3 shows a display device W in which the invention can be applied. The display device receives an input video signal Vin at an input 61. The input video signal Vin is applied to a video signal processing circuit 65. At an input 62, the display device receives a synchronization signal sync. The input 62 is connected to a synchronization processing circuit 63. This synchronization processing circuit supplies synchronization signals to a clock generator 613, and determines the television standard of the incoming video signal. For example, the incoming video signal may contain Y, U, V signals (or R, G, B signals).
If the incoming video signal contains Y, U, V signals in the
<Desc / Clms Page number 8>
video signal processing circuit 65 must be converted to R, G, B signals in order to finally be able to control the different phosphors (red, green and blue) on the display panel 3. This conversion of Y, U, V signals to R, G, B signals can be done using a matrix circuit. It is possible that this conversion takes place before the video signal is read into the memory MEM, or during the processing in the video signal processing circuit 65 or after the video signal processing circuit 65. In the video signal processing circuit 65, for example, the video signal is stored in line, under the control of a read-in clock, for example generated by the clock generator 613.
At an output of the video signal processing circuit, the video signal is output line-wise (for example per color line (R, G, B), in the case of a color display screen) under the control of a read clock generated by a clock generator 614 and supplied to the video driving circuit 34. In this video driving circuit, the video information of, for example, a (color) line is read under the control of the clock generator 614 and subsequently fed in parallel to the G1 (or G2) electrodes present at the inputs of the sleeves 6,6 ', 6 ". .. (see Figure 1), of the display unit 1 and after which the video information is displayed on the display panel 3. The selection of the lines and of the pixels is effected using a selection driver 611.
The driver is under the control of a clock signal from the clock generator 614. After each clock pulse, the driving circuit D1, under the control of the selection driver 611, sends new driving voltages to the selection electrodes 9, 9 ', 9 ", ... (see also Figure 1A The selection driver obtains the information about the control voltages, for example from a look-up table or from an EPROM The display unit 1 is constructed as described above (see Figure 1, 1A).
The synchronization processing circuit 63 determines on the basis of the incoming video signal the line frequency, the frame frequency and, for example, also the TV standard and the aspect ratio if the display device is suitable for displaying video signals of different TV standards and / or different aspect ratios. .
The video signal processing circuit 65 stores, for example, the incoming video signal line-wise in a memory MEM belonging to the video signal processing circuit under the control of a control section PROC. It
<Desc / Clms Page number 9>
control section receives from the sync processing circuit (if necessary) information about the respective TV standard and about the aspect ratio. Furthermore, the control portion of the clock generators 613 and 614 receives the read-in clock and the read-out clock for reading in and reading out the video signal, respectively. Furthermore, the control part can also provide a conversion to the double frame frequency.
If the number of incoming and stored video lines does not correspond to the number of display lines associated with the display unit, the video signal processing circuit must provide a line division and pixel division associated with the display unit. The incoming video signal with n lines (depending on the standard) must be converted by the video signal processing circuit into a video signal with m lines (the number of lines of the display panel 3). There are now two possibilities, namely whether n> m or n <m (at n = m the video signal does not need to be converted).
The video signal can for instance be read into the memory MEM in the form of R, G and B signals. After processing under the control of the control section PROC, the video signal is then again read, for example, in the form of R, G, B signals.
Figures 4a and 4b show examples for controlling and thereby keeping the line cathode k (5) at the desired temperature. Since the line cathode has resistance, if a voltage is applied across the line cathode, there will be a voltage drop across the line cathode. The resistance of the line cathode is necessary to heat the line cathode, but this will cause a difference in the number of electrons that the line cathode emits in the different channels. To avoid this, it is possible to choose to only supply a voltage across the line cathode during the line flyback times. In Figure 4a this is achieved by supplying the line flyback pulses used for the high voltage generation also via a transformer Tr and a diode D to the line cathode k.
The diode ensures that the voltage is across the line cathode only during the flyback pulse. Figure 4b shows an example in which the same is achieved by applying a voltage to the line cathode only during the line flyback times starting from a DC voltage source V which is connected to the line cathode via a switch S. The switch S is controlled by a pulse generator P (for example coupled to the
<Desc / Clms Page number 10>
line flyback pulse). In an alternative solution, the line cathode can be continuously controlled and the voltage drop can be corrected using the G1 electrodes.
In an embodiment of a display device according to the invention use is made of a thermal filament in an inverted triode configuration: the
EMI10.1
control electrodes are filament. The required control voltage is of the order of 10 Vpp, the capacity is determined by the supply wires c. (with chip on glass order 10 pF) and the leakage currents are very low.
There are a number of essential differences with a cathode ray tube (CRT) in controlling this display device. In a CRT, the three colors are emitted in parallel and the pixels (on a line) are sequential. This means three subsystems that must operate at very high frequencies, and where differences between them lead to an error in the color balance. In an embodiment of a display device according to the invention, a large number of columns are driven in parallel, and the colors are sequential. The parallelism means that the emission frequencies are relatively low, and since each gun controls all three colors, emission errors do not cause errors in the color balance. The mutual equality of the sources is essential, since this corresponds to a column-to-column uniformity, which the eye is very sensitive to.
Another consequence of this system is that differences between the colors correspond to a wider dynamic range of the emission. In some cases this could easily be accommodated in a modulation system as described below with reference to Figure 5, but it is probably easier to start from the least efficient color and match both other phosphors accordingly.
At the moment, no extreme differences are foreseen anyway.
There are a number of important reasons for column-to-column non-uniformity.
As described above, a voltage drop across the filament causes a uniformity error. With a feedforward control this can be corrected or can be prevented by heating the filament pulsed in the non-emitting time.
Furthermore, a variation in emitting properties of the wire surface (temperature, exit potential and contamination) causes errors. Under normal vacuum conditions, the emission will be fully space-charge limited, and therefore independent
<Desc / Clms Page number 11>
of the wire surface.
A variation in the geometry of the wire does not initially affect the uniformity, but the distance from the wire to the electrodes does.
And finally, a variation of the efficiency of the wire affects the uniformity.
In addition to this column-to-column (non-) uniformity, line-to-line uniformity must also be guaranteed / corrected. Especially with a filament at half the height of the display, the lines in the middle will have to be corrected.
In order to correct the aforementioned uniformity errors, the video signal can be corrected in a multiplication circuit by a correction factor, without having to extend the normal dynamic range of the video signal. It does not matter whether the correction is made in the pulse height or in the pulse width.
In principle, we can distinguish between: 1. no correction, 2. correction according to a fixed factory setting, 3. correction according to a factory setting, 4. correction in an intermittent feedback, for example when the display direction is switched on, or in the grid retrace time, 5 correction in direct feedback per column.
At points 2,3 and 4, a memory element is essential, for example the capacitor of an analog gated integrator, or a digital memory. Point 4 suffices with a single detector for all columns combined: during the measuring cycle, only one column is switched on and detected and fed back onto a common measuring electrode. At point 5 we need a measuring electrode per column, which doubles the number of contacts and requires a separate detection circuit per column. With such detector means, a test signal, preferably during the field flyback time, can be applied to the video driving circuit 34 and measured through the transport lines 6,6 ', 6 ", ... to obtain effective uniformity control.
Use is advantageously made here of detector 600 (see Figure 3), as further described in European patent applications EP-A 0 400 750 and 92204007. 6 (PHN 13. 963), or corresponding US applications, the contents of which are this reference
<Desc / Clms Page number 12>
is part of the present description. During the frame retrace time, for example, during a number of line beat times, a test signal is applied to the video input of the video driving circuit 34. In this example, the detector is placed above the display unit 1, and contains per measuring tube 6,6 ', 6 ", ... a measuring element that measures the number of electrons arriving at the top of the corresponding tube. The detector compares the measurements of all measuring elements (for example with a reference signal) and gives a signal to compensate for this difference.
Thus, the detector detects any difference between the different channels, which difference whether in the video driver circuit 34 itself can be corrected or fed back to the video signal processing circuit 65, PROC in which the necessary correction is then performed together with the different operations.
Depending on the errors made and / or on the basis of the desired resolution / accuracy, a choice can be made between the various uniformity correction methods mentioned above under points 1 to 5.
To display the incoming video signal on the display screen, the number of electrons sent through the grid G1 (G2) into the channels must be modulated. This can be done according to a number of different methods, as shown in Figures 5a to 5e.
Figure 5 shows the signals for 6 different intensities (9 / 16.1 / 16, 2 / 16.4 / 16, 8/16 and 16/16).
Figure 5a shows voltages occurring in an exemplary embodiment of a video driving circuit 34 with pulse height modulation. The required pulse repetition frequency is fairly low ( <1 MHz). The pulse height can be recorded both analog and digitally, but in both cases it is not trivial to guarantee the required mutual equality between the columns. In the analog system, crosstalk and variations in offset and gain are a problem, and in the digital system one DAC is required per column. Pulse height modulation requires column to column uniformity of the guns throughout the dynamic range.
Figure 5b shows voltages occurring in an exemplary embodiment of a video driving circuit 34 in pulse width modulation. This signal results in a gamma of 1.00. The output stage becomes very simple and accurate (for example a switch), and can also be extended quite easily with a
<Desc / Clms Page number 13>
uniformity correction: only one level needs to be corrected (ie the gain) and further the system is naturally linear. The gain can be performed as a multiplication factor on the linear video signal or as a correction on the amplitude.
In the latter case, the correction is naturally correct over the entire range: the amplitude is adjusted until the effective emission from all sources is the same, and the video signal is modulated at right angles to it in the pulse width and thus is linear.
The pulse width can be easily generated both analog and digital. A disadvantage of the gamma = 1.00 is that since our perception has a logarithmic character, very small gray steps are needed in the dark part. Analogue quickly means extra noise in dark areas, while cross-talk can also occur due to all switching neighbor signals. Due to digitally generated signals, the accuracy is very good, but you quickly get into very high frequencies: 100 Hz HDTV with color and column multiplexing equates to an approx. 2.5 microsecond pulse period, i.e. 100 MHz resolution for a small number gray steps of 256. As shown in Figure 5b, the leading edge of the pulse is modulated instead of the usual trailing edge.
The advantage of this is that, since the selection system switches between the pulses, and this involves a certain settling time, only a signal with a large intensity will have a (relatively) small error as a result of an insufficiently stabilized selection, while the other intensities are not significantly affected. If we modulate the rear edge, on the other hand, the dark areas are relatively strongly influenced by an as yet unstabilized selection. For all switched display screens, therefore, leading edge modulation provides longer time margins than trailing edge modulation.
Figure 5c shows voltages occurring in an exemplary embodiment of a video driving circuit 34 in a first mix of pulse height and pulse width modulation. Here the individual bits of the intensity signal are transmitted separately in time. Several separate pulses can now be created in succession, as shown for the first period with relative intensity 9/16. In this embodiment, the output stage reduces to a single switch per column, and the height of the successive bit levels can be centrally controlled. The frequencies are not too high. A problem of this
<Desc / Clms Page number 14>
an exemplary embodiment is that the individual bit levels must accurately correspond to the associated emission levels, not to the voltage levels.
After all, the signals are added together as emissions over time. This means that all bit levels must be matched to the gamma characteristic of the guns, and gun nonuniformity cannot be corrected without losing the benefit of the central bit level control.
Figure 5d shows voltages occurring in an exemplary embodiment of a video driving circuit 34 in a modulation in which the pulse width signal is modulated with a decreasing pulse height. The result is that the effective gamma of the pulse width signal becomes much larger than 1 (here, for example, 2 when the cathode is assumed to react linearly proportional). So we automatically get smaller gray steps in the dark areas, which means less noise for an analog circuit, and less bits for a digital circuit and therefore a lower frequency. A drawback is that a possible lack of uniformity across the entire pulse height typically results in errors.
The uniformity of the drivers themselves can also be very good, because the pulse height sweep can be generated centrally, so that the output stages have the character of a switch again. With the form of centrally generated pulse height sweep, any desired gamma or other non-linearity correction can be set very easily. The uniformity of the guns immediately causes major errors.
Figure 5e shows voltages occurring in an exemplary embodiment of a video driving circuit 34 for another mixture of pulse height and pulse width modulation. Hereby the disadvantage of the high digital frequencies of the pure pulse width modulation in Figure 5b is obviated by dividing the signal into two parts. First, the most significant part of the signal is emitted in pulse width. Then, the least significant bits in pulse width are transmitted at a much lower pulse height. This results in a leading edge modulation with large pulse height for coarse control and a trailing edge modulation with low pulse height for fine control. An example of this is a total of 9 bit accuracy, divided into 6 MSB and 3 LSB.
Then we get a total pulse duration of a maximum of 64 time steps in the coarse part, plus 8 time steps in the fine part at an emission level of 1/8 of the coarse part. Total 72 time steps, so acceptable
<Desc / Clms Page number 15>
EMI15.1
frequencies, yet 9 bit resolution. The output stage is still at the level of a single switch. The difficulty again lies in adjusting the LSB pulse height to (for example) 1/8 of the emission level of the MSB pulse height, but that is much less demanding in terms of accuracy and complexity than the variant described above and shown in Figure 5c. In other words, small differences between the guns can probably be compensated for.
So you can choose from the following preferences.
- No uniformity correction required, exemplary embodiment according to Figure 5d or possibly 5th. Figure 5d has a freely adjustable gamma correction, which may have advantages for the previous video processing (number of bits). Figure 5e gives additional possibilities for high gray-scale resolution at acceptable frequencies, but slightly more critical in the adjustment of MSB and LSB emission level on each other. In Figure 5d, this is not very critical to the eye because there are no discontinuities in the transfer).
- Only gain correction necessary always possible, but especially simple with the linear systems, so Figure 5b or 5e. In principle, it is still possible to choose between correction of the pulse width (video signal) or the pulse height.
- Large differences in cannon characteristics Figure 5b or 5e. In Figure 5b it is still possible to choose between correction to the pulse width (video signal) or to the pulse height of each individual column. In Figure 5e, both emission levels must be regulated per column.
The transmission and processing of the video signals is normally color-parallel and pixel-sequential. That means we have to make a serial-parallel conversion somewhere in the system. The obvious choices are analog versus digital and shift register versus bus distribution. Bus distribution costs less parts but places a heavy demand on the fan-out of the bus drivers. Shift registers in analog form can give a cumulative error. An analogous embodiment may be a CCD register (load transport) or a sample & hold register (tension transport).
A related point is the information current density when we go to, for example, 100 Hz HDTV. This includes very high frequencies in traditional serial construction. One possibility to make the frequency lower is by using
<Desc / Clms Page number 16>
two or more parallel processors, for example one for the left half and one for the right half, reducing the number of processors on less demanding display screens, reducing costs.