<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Weergeefmrichting met temperatuurcompensatie
De uitvinding betreft een weergeefinrichting bevattende een ferro-electrisch electro-optisch medium tussen twee steunplaten waarvan een eerste steunplaat een of meer selectie-electroden bevat voor het aanbieden van een selectiespanning en een tweede steunplaat een of meer electroden bevat die tezamen met electroden op de eerste steunplaat en het daartussen aanwezige electro-optisch medium beeldelementen bepalen.
Dergelijke weergeefinrichtingen worden gebruikt in bijvoorbeeld weergeefapparatuur ten behoeve van (personal) computers en ten behoeve van videotoepassingen.
Een weergeefinrichting van de bovengenoemde soort, waarin een ferroelectrisch vloeibaar kristal als weergeefmedium wordt gebruikt, wordt samen met een geschikte wijze van besturing beschreven in USP 5. 047. 758 (PHN 12. 352).
Een probleem bij het gebruik van dit soort weergeefmrichtingen is de temperatuursafhankelijkheid van de zogenaamde transmissie-spanningskarakteristiek (het verband tussen de over een beeldelement aangelegde spanning en de bijbehorende optische transmissie) van de beeldelementen in een dergelijke weergeefinrichting. De genoemde temperatuursafhankelijkheid blijkt daarbij ook nog af te hangen van de voorafgaande behandeling van dit soort weergeefinrichtingen (de"temperatuur-voorgeschiedenis").
Ook kan in de voltooide staat, als men de effecten van deze temperatuurvoorgeschiedenis (bijvoorbeeld elke keer na het inschakelen) zoveel mogelijk heeft geelimineerd, nog een verschuiving van de transmissie-spanningskarakteristiek optreden.
Dergelijke verschuivingen kunnen bij één bepaalde temperatuur ca. 100 - 2000 mV bedragen, afhankelijk van de temperatuur-voorgeschiedenis van de weergeefmrichting.
Omdat over een totale breedte van deze karakteristiek, die in de orde van
4 Volt kan liggen, ook nadat de genoemde voorbehandelingen zijn uitgevoerd, een groot
<Desc/Clms Page number 2>
aantal trappen in de grijsschaal (ca. 100) ingesteld moet kunnen worden, komt een verschuiving van 40 mV overeen met ongeveer een trap in de grijsschaal.
Dergelijke weergeefmrichtingen zijn dan ook niet zonder meer geschikt voor het weergeven van grijswaarden.
Weergeefmrichtingen die slechts tussen twee uiterste toestanden schakelen (bijvoorbeeld zwart-wit) kunnen door dit verloop van de transmissie-spanningscurve aan contrast verliezen.
De onderhavige uitvinding stelt zieh ten doel een weergeefinrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarin de instelling weinig of niet temperatuurgevoelig is.
Een dergelijke weergeefinrichting heeft het kenmerk dat de weergeefinrichting ter plaatse van het electro-optisch medium voorzien is van tegenover elkaar gelegen meetelectroden op de eerste en tweede steunplaat en van een meetinrichting voor het meten van een polarisatiestroom tussen de meetelectroden en een compensatie-inrichting voor het afhankelijk van de gemeten polarisatiestroom compenseren van de selectiespanning of een spanning ten behoeve van de electrode op de tweede steunplaat.
De uitvinding berust op het inzicht dat de grootte van de polarisatiestroom binnen een door electroden gedefinieerd element practisch op dezelfde wijze van de aangelegde spanning afhangt als de transmissie. Daarnaast is deze polarisatiestroom binnen de weergeefinrichting op veel eenvoudiger wijze te meten dan de transmissie ; voor deze laatste meting is dikwijls zeer ingewikkelde apparatuur nodig zoals stabiele lichtgevoelige elementen en temperatuur-onafhankelijke lichtbronnen.
In een inrichting volgens de uitvinding kunnen grijswaarden worden gerealiseerd, zodanig dat de instelling van deze grijswaarden weinig of niet temperatuurgevoelig is.
Om de extra elementen ten behoeve van de temperatuurscompensatie zo min mogelijk zichtbaar te laten zijn liggen de meetelectroden bij voorkeur buiten het gebied van de beeldelementen. Deze meetelectroden kunnen daarbij als smalle metaalelectroden zijn uitgevoerd.
<Desc/Clms Page number 3>
Een voorkeursuitvoering van een weergeefinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de compensatieinrichting zodanig is ingericht dat bij aanbieden op een van de meetelectroden van de gecompenseerde selectiespanning bij een spanning van 0 Volt op de bijbehorende andere meetelectrode de polarisatiestroom 50% (of een andere vooraf bepaalde waarde) bedraagt van de maximale polarisatiestroom tussen de meetelectroden.
In een dergelijke inrichting kan met voordeel de besturing volgens USP 5. 047. 758 (PHN 12. 352) gebruikt worden, omdat daarbij het gebied van aan te bieden dataspanningen symmetrisch om 0 Volt kan worden gekozen, zodat met een eenvoudige correctie van de selectiespanning kan worden volstaan. Ook andere manieren van besturing zijn mogelijk, waarbij dan bijvoorbeeld de dataspannning wordt gecorrigeerd.
De electronica voor het meten van de polarisatiestroom is hierbij relatief eenvoudig, omdat slechts op één punt van de polarisatiestroom-spanningskarakteristiek gemeten hoeft te worden. Voor een nauwkeuriger correctie kan desgewenst op meerdere punten van de polarisatiestroom-spanningskarakteristiek (bijvoorbeeld op 25 % en 75% van de maximale polarisatiestroom, en zonodig nog andere punten) deze polarisatiestroom worden gemeten en de selectiespanning (of de spanning op de electrode op de tweede steunplaat) vervolgens worden aangepast.
De polarisatiestroom wordt bijvoorbeeld bepaald doordat de piekstroom tijdens aanbieden van de selectiespanning wordt gemeten of doordat een stroom-tijd- integraal wordt bepaald. Hierbij wordt zonodig gecompenseerd voor vast aanwezige parasitaire stromen ten gevolge van bijvoorbeeld capacitieve effecten en ohmse geleiding, die weliswaar in de inrichting kunnen optreden maar onafhankelijk zijn van de positie van de transmissie-spanningscurve.
Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin
Figuur 1 schematisch de transmissie-spanningskarakteristiek van een weergeefinrichting gebaseerd op een ferro-electrisch medium toont
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
Figuur 2 schematisch een bovenaanzicht van een dergelijke inrichting toont die volgens de uitvinding voorzien is van meetpunten voor het bepalen van de polarisatiestroom, terwijl Figuur 3 voor verschillende spanningsniveaus op een beeldelement (grijstinten) het spanningsverloop over dit beeldelement toont alsmede het transmissieverloop en het bijbehorende verloop in de polarisatiestroom en Figuur 4 de weergeefinrichting gedeeltelijk in dwarsdoorsnede langs de lijn IV-IV toont tezamen met een schematische weergave van het besturingsgedeelte,
waarin een temperatuurscorrectieschakeling is opgenomen.
Figuur 1 toont enkele transmissie-spanningskarakteristieken van een beeldelement met een electro-optisch weergeefmedium gebaseerd op een ferro-electrisch effect in dit geval een ferro-electdsch vloeibaar kristal. Zoals uit de Figuur blijkt kan deze karakteristiek aanzienlijk verschuiven met de temperatuur. Zo treedt bij de getoonde karakteristieken tussen 15 en 25 een verschuiving op van ca. 5 Volt. In de praktijk is bovendien gebleken dat ook bij een vaste temperatuur een zekere verschuiving op kan treden, afhankelijk van de voorgeschiedenis van de weergeefinrichting.
Figuur 2 toont schematisch een bovenaanzicht van een deel van een weergeefinrichting, waarin de uitvinding gerealiseerd is. Deze is samengesteld uit een matrix van beeldelementen 21, die zieh bevinden ter plaatse van kruispunten van rijelectroden 1 en kolomelectroden 11, die zieh op de respectievelijke substraten (steunplaten) 10, 20 van een ferro-electrisch vloeibaar kristal weergeefinrichting bevindt.
Figuur 3b voor verschillende grijswaarden een mogelijk spanningsverloop over een dergelijk beeldelement, indien de inrichting wordt bedreven met een wijze van besturing zoals beschreven in USP 5. waarvan de inhoud bij referentie in deze aanvrage is opgenomen. Voordat het beeldelement wordt voorzien van een bipolair signaal met bijvoorbeeld absolute waarden van de spanningen Vpl, of Vp2, die verschillende grijswaarde bepalen, wordt een zogenaamd dat eveneens bipolair is met absolute waarden van de spanningen Vbl aangeboden.
Hierdoor wordt het beeldelement in een uiterste (gedefinieerde) toestand gebracht
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
(Figuur 3 & ). Bij een vaste pulsbreedte t worden dan bij verschillende waarden van de spanningen Vpl, V Vp intermediaire transmissieniveaus Ti, T, Cverkregen (Figuur 3b). Deze ontstaan doordat onder invloed van de aangelegde spanning met de ferro-electrische vloeibaar kristalmoleculen geassocieerde dipolen omklappen en een andere polarisatie krijgen. Hierdoor worden op microscopische schaal grotere of kleinere aantallen domeinen met een andere transmissietoestand (bijvoorbeeld lichtdoorlatend in een omgeving die lichtabsorberend is of vice versa) gevormd die het macroscopische transmissieniveau, ofwel de grijswaarde bepalen.
Het omklappen van de dipolen bepaalt tevens een polarisatiestroom Ip1, Ipm, Ip2 (Figuur 3C), die een maat is voor de betreffend grijswaarde. Aangezien de hoeveelheid omgeklapte dipolen als percentage van het totaal aantal dipolen een directe maat is voor de grijswaarde is de ermee gerelateerde polarisatiestroom als percentage van de maximale polarisatiestroom (omklappen van alle dipolen) eveneens een directe maat voor de grijswaarde. Deze wordt alleen bepaald door het aantal dipolen (moleculen) binnen een beeldelement ; een verandering in de polarisatiestroom is derhalve, bij gelijkblijvende aanstuurspanning een indicatie van een verschuiving van de transmissie-spanningscurve als gevolg van een temperatuurverandering of veroudering.
De polarisatiestroom tijdens het"blanking"signaal is gedurende de eerste van de twee deelsignalen (in dit geval de positieve puls) afhankelijk van de vorige toestand van het beeldelement. Tijdens het tweede deelsignaal klappen alle dipolen om en is de polarisatiestroom gelijk aan de maximale polarisatiestroom In,.. Parasitaire stromen ten gevolge van bovengenoemde capacitieve en resistieve effecten zijn in figuur 3c niet weergegeven. De selectiespanning (of een andere aanstuurspanning) kan nu zodanig aangepast worden dat de polarisatiestroom weer de gewenste (ijk) waarde bezit.
Ten behoeve van het meten van de polarisatiestroom in het tussen de van electroden voorziene substraten ferro-electrisch medium (vloeibaar kristal) bevinden zieh op de substraten 10,20 tevens meetelectroden 4, 14 die een of meer meetelementen 5 (in dit voorbeeld acht) bepalen en bij voorkeur buiten het eigenlijke weergeefgedeelte 6 liggen. De meetelectroden 5 kunnen uit hetzelfde materiaal gevormd zijn als de rij- electroden en de kolomelectroden (bijvoorbeeld indium-tinoxyde) maar worden bij voorkeur als metaalelectroden uitgevoerd om effecten ten gevolge van overbodige serieweerstand zoveel mogelijk te voorkomen.
<Desc/Clms Page number 6>
Figuur 4 toont in dwarsdoorsnede een weergeefinrichting met substraten 10,20 voorzien van rijelectroden 1 en kolomelectroden 11, met daartussen een ferroelectrisch vloeibaar kristallijn medium 7. Tussen de substraten 10,20 bevindt zieh een afdichtingsrand 17.
Ter plaatse van kruispunten van rij-electroden en kolomelectroden zijn beeldelementen gedefmieerd in dit geval door de onderling overlappende delen van deze electroden. De weergeefinrichting wordt op algemeen bekende wijze bedreven doordat een videosignaal 8 wordt aangeboden aan de verwerkingseenheid 9. De verwerkingseenheid bevat een eerste deel z waarin inkomende informatie op de daartoe geschikte wijze wordt opgeslagen in schuifregisters 15.
Met behulp van een multiplexschakeling 16 worden aan de rij- of selectie-electroden 1 achtereenvolgens door middel van bijvoorbeeld een voedingseenheid 37 instelbare selectiespanningen (in dit voorbeeld voorafgegaan door"blanking"-signalen) aangeboden, terwijl tegelijkertijd via de schuifregisters de (de grijswaarde bepalende) informatie (datasignalen) wordt aangeboden. Hierbij geldt, dat de absolute waarde van het verschil tussen het datasignaal (bepaald door het videosignaal 8) en het selectiesignaal bepalend is voor de grijswaarde. Aangezien het videosignaal 8 extern wordt aangeboden is het voordelig variaties van de transmissie-spanningskarakteristiek aan te passen door aanpassen van de selectiespanning.
De verwerkingseenheid 9 van de weergeefinichting bevat hiertoe een tweede gedeelte (of compensatiegedeelte) 9b dat via de meetelectroden 4,14 de polarisatiestroom Ip in één of meer van de meetelementen 5 meet, bijvoorbeeld via een stroommeter 18 ; de daarin gemeten stroom wordt via een spanningsmeter omgezet in een signaal 19. De spanning op de meetelectrode 4 heeft daarbij een waarde, gelijk aan de selectiespanning (die bij de ijktemperatuur, in dit voorbeeld 20 C, gelijk wordt gekozen aan V (zie Figuur 1) behorende bij een transmissiewaarde Tm van 50% van de maximale transmissie Tmax, terwijl de meetelectrode 14 aan aarde ligt.
De in het meetelement 5 gemeten polarisatiestroom wordt via het signaal 19 (eventueel bewerkt in een integrator 34) toegevoerd aan een vergelijkingsschakeling (comparator) 35. Is deze stroom lager dan die behorende bij een spanningsverschil tussen selectie-en dataspanning waarbij de polarisatiestroom 50% bedraagt van de maximale polarisatiestroom Ipg (die in dit geval tijdens de tweede helft van het bipolaire"blanking"-signaal gemeten kan worden), dan wordt de selectiespanning via een aanpassingsschakeling 36, die de voedingseenheid 37 van de multiplexschakeling 16 bemvloedt, zodanig aangepast
<Desc/Clms Page number 7>
dat dit verschil een zodanige waarde krijgt dat de polarisatiestroom 50% van de maximale polarisatiestroom bedraagt. Is deze stroom hoger, dan vindt aanpassing in de andere richting plaats.
Zonodig kan deze aanpassing in een of meer iteratiestappen plaatsvinden.
In plaats van een ijking ten opzichte van de 50%-waarde kan de polarisatie-spanningskromme op meerdere punten met de transmissie-spanningskromme vergeleken worden, waarbij de correctiewaarden in een (niet getoonde) verwerkingseenheid worden opgeslagen. Hierin kunnen ook initiële correcties, bijvoorbeeld om parasitaire capacitieve en resistieve effecten te corrigeren, worden verwerkt. De aanpassingsschakeling 36 past dan de selectiespanning zodanig aan dat de multiplexschakeling 16 via de voedingseenheid 37 de juiste selectiespanningen afgeeft.
In plaats van de selectiespanningen kunnen zonodig ook de dataspanningen voor verschuivingen van de transmissiespanningskarakteristiek ten gevolge van temperatuursveranderingen worden aangepast.
Hoewel in het voorbeeld van Figuur 3 slechts acht meetelementen 5 worden getoond met afzonderlijke meetelectroden 4,14 kunnen dergelijk meetelementen ook worden gevormd door (extra) overlappende rij- en kolomelectroden. De beeldelementen hoeven niet noodzakelijk bepaald te worden door overlappende rij- en kolomelectroden ; afzonderlijke beeldelectroden kunnen door schakelelementen van rijof kolomelectroden gescheiden zijn (actieve aansturing). Ook in het bepalen van de polarisatiestroom zijn variaties mogelijk ; zo kan in plaats van de stroom ook de stroomtijdintegraal als controleparameter worden gebruikt.
In plaats van vloeibaar kristal materialen kunnen ook andere (vaste stof) ferro-electrische electro-optische materialen worden toegepast zoals bijvoorbeeld bariumtitaanoxyde, bismuthtitaanoxyde en zircoonloodtitanaat.