NL7812214A

NL7812214A - Weergeefinrichting met een vloeibaar kristal.

Info

Publication number: NL7812214A
Application number: NL7812214A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1980-06-17
Also published as: EP0012479A1; DE2963085D1; AU530293B2; CA1143490A; AU5368379A; JPS6311679B2; EP0012479B1; US4298866A; JPS55105292A

Description

4> N.

f SCHD/CS PHN 9310 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Weergeefinrichting met een vloeibaar kristal.

De uitvinding heeft betrekking op een weergeef inrichting voorzien van een weergeefscherm met een aantal weergeef-elementen en een meetelement, welk weergeefscherm een vloei-5 baar kristal bevat, opgesloten tussen een eerste en een tweede afdekplaat elk met een aantal bekrachtigingselec-troden voor het toevoeren van electrische weergeefbekrach-tigingsspanningen aan de weergeefelementen en van een electrische meetbekrachtigingsspanning aan het meetelement; 10 een bekrachtigingsschakeling voor het opwekken van de weergeefbekrachtigingsspanningen en van de meetbekrachtigingsspanning; en van een regelschakeling met tenminste een meetin-gang voor een electrisch meetsignaal, welke meetingang is 15 gekoppeld met een van de bekrachtigingselectroden van het meetelement, en met ten minste een regeluitgang voor een electrisch regelsignaal; welke regelschakeling de amplitudes van de weergeefbekrachtigingsspanningen en van de meetbekrachtigings-20 spanning instelt op met een drempelspanning van het vloei baar kristal corresponderende waarden afhankelijk van im-pedantievariaties van het meetelement, ten gevolge van de temperatuur- en spanningsafhankelijkheid van het vloeibaar kristal.

25 Dergelijke weergeefinrichtingen worden veelal toegepast voor het weergeven van alphanumerieke informatie bij informatieverwerkende systemen, meetinstrumenten, etc.

De weer te geven symbolen kunnen daarbij zowel in matrix-vorm worden weergegeven als een patroon van punten of ook 30 met bijvoorbeeld een 7-segments patroon. Xn beide gevallen 78 1 22 1 4 v · 2 % ffï PHN 9310 zal de aansturing veelal met behulp van een matrix-stuurschakeling geschieden, waarbij de afzonderlijke weergeefelementen in tijd-multiplex worden bediend.

Bij een dergelijke sturing blijft de zogenaam-5 de multiplexgraad zonder bijzondere maatregelen zeer laag, meestal beperkt tot 2 of 3, daar de bereikbare multiplexgraad afhankelijk is van het verschil tussen de spanningen en ^UIT büjkens de kontrast-spanning-kromme zijn 10 vereist voor het bereiken van een voldoende groot kontrast.

Bij een voldoend steile kontrast-spanning-kromme zou een hoge multiplexgraad bereikbaar zijn, ware het niet, dat de verschijnselen sterk temperatuurafhankelijk zijn. In het vereiste temperatuurgebied is dus het verschil 15 tussen de. hoogste die in dit temperatuuurgebied optreedt en de laagste bepalend voor de bereikbare mul tiplexgraad. Dit bezwaar wordt in een weergeefinrichting van de bovengenoemde soort in belangrijke mate ondervangen door de amplitude van de bekrachtigingssignalen aan te pas- 20 sen aan de momentane waarden van V. en VTT__.

AAN UIT

Ook wanneer de weergeefinrichting niet in tijd-multiplex wordt bedreven kunnen temperatuurvariaties storend werken indien bij voorbeeld slechts zeer lage voedingspan-ningen beschikbaar zijn, zoals onder meer het geval is bij 25 polshorloges , of indien een zeer groot temperatuurbereik geëist wordt, zoals onder meer het geval is bij weergeef-inrichtingen in automobielen.

Een weergeefinrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit "A novel method of temperature 30 compensation for multiplexed liquid crystal displays",

Electronics Letters, 6th July 1978, Vol 14, pagina 430 en 4-31» in het bijzonder fig. 3.

In deze publicatie is een weergeefinrichting beschreven waarbij een meetelement CT n in het weergeefscherm 35 is opgenomen, welk meetelement in serie is geschakeld met een impedantie Z in de regelschakeling. De over het meetelement afgenomen wisselspanning wordt gebruikt als regel-spanning voor de aanpassing van de amplitude van de bekrach- 781 22 1 4 3 PHN 9310 tigingssignalen. Dit is mogelijk doordat de capaciteit-span-niEgs-kromme van een element van het vloeibaar kristal analoog verloopt met de kontrast-spanning-kromme en ten gevolge van temperatuurvariaties op gelijke wijze verschuift 5 in de richting van de spanning-as.

Alhoewel een in eerste instantie goede tempera-tuurcompensatie kan worden bereikt, blijkt, dat in dit systeem voor elk weergeefscherm een afzonderlijke afregeling noodzakelijk is. De capaciteit van het meetelement is on- 10 der meer afhankelijk van productietoleranties in de samen stelling van het vloeibaar kristal en in de mechanische opbouw van het weergeefscherm, waarbij vooral de gemiddelde afstand tussen eerste en tweede afdekplaat een voorname rol speelt.

15 Voorts is gebleken dat de capaciteitswaarde bij één bepaalde temperatuur en spanning ook verandert ten gevolge van veroudering, zodat de afregeling gedurende de levensduur van de weergeefinrichting meermalen moet worden gecorrigeerd.

20 De uitvinding beoogt een weergeefinrichting te verschaffen waarbij geen afregeling nodig is om eventuele verschillen tussen exemplaren van één type of variaties in de tijd op te vangen.

Een weergeefinrichting van de in de aanhef 25 genoemde soort heeft volgens de uitvinding daartoe tot ken merk, dat het weergeefscherm voorts is voorzien van een hulpmeetelement waarvan de grootte verschilt van die van het meetelement, welk hulpmeetelement met het meetelement in serie geschakeld is, waarbij uiteinden van deze serie-30 schakeling zijn gekoppeld met de bekrachtigingsschakeling voor het toevoeren van de meetbekrachtigingsspanning en het verbindingspunt van het meetelement en het hulpmeetelement is gekoppeld met de meetingang van de regelschake-ling.

33 Hiermede wordt bereikt, dat de verhouding van de capaciteiten van meetelement en hulpmeetelement in eerste orde niet wordt beïnvloed door toleranties in de 78 1 22 1 4

'A

V

b ΡΗΝ 9310 eigenschappen van het vloeibaar kristal of in de mechanische opbouw van het weergeefscherm, daar de procentuele invloeden daarvan voor beide condensatoren gelijk zijn, zodat deze toleranties geen invloed hebben op de verhouding van 5 de electrische spanning aan het verbindingspunt van meet element en hulpmeetelement en de meetbekrachtigingsspan-ning. Dit geldt ook voor afwijkingen die kunnen ontstaan door veroudering van het weergeefscherm,bij voorbeeld de afstand tussen eerste en tweede afdekplaat geleidelijk 10 verandert.

Doordat het meetelement en het hulpmeetelement ongelijk van grootte zijn, worden in de serieschakeling de electrische spanningen over deze elementen ook ongelijk. Beide zijn condensatoren met een deel van het vloeibaar 15 kristal als diëlectricum, zodat zowel de capaciteit als de parallelweerstand van deze condensatoren in sterke mate temperatuurafhankelijk zijn. Hierbij speelt de capaciteit de hoofdrol, mede doordat met het oog op de levensduur van het vloeibaar kristal bij voorkeur bekrachtiging plaats-20 vindt met wisselspanningen.

Bij een onderling gelijke temperatuur worden meetelement en hulpmeetelement tengevolge van de van elkaar verschillende spanningen over de elementen ingesteld op verschillende werkpunten van de capaciteit-spannings-25 kromme. Dit heeft tengevolge, dat bij een gelijkblijvende meetbekrachtigingsspanning de capaciteitswaarden in verschillende mate zullen veranderen ten gevolge van een tem-peratuurvariatie, waardoor de verhouding tussen de spanning aan het verbindingspunt en de meetbekrachtigingsspanning 30 zich wijzigt.

Door de meetbekrachtigingsspanning te regelen kan vervolgens de oorspronkelijke verhouding weer teruggekregen worden. Deze regeling vindt plaats door de spanning aan het verbindingspunt te gebruiken voor een tegen-35 gekoppeld regelsysteem, op een op zichzelf bekende wijze.

Bij een voldoend grote lusversterking in de regelschakeling kan op deze wijze de invloed van tempera- 78 1 22 1 4 5 ·* PHN 9310 tuurvariaties op de instelling van het vloeibaar kristal verwaarloosbaar klein worden gemaakt over een wijd tempe-ratuurbereik.

Eén gunstige uitvoeringsvorm van een weergeef-5 inrichting volgens de uitvinding heeft tot verder kenmerk, dat de regelschakeling is voorzien van een verschilversterker waarvan een eerste en een tweede signaalingang een eerste en een tweede meetin-gang van de regelschakeling vormen; en van 10 een verdere serieschakeling van een eerste en een tweede brugimpedantie, waarbij uiteinden van deze verdere serieschakeling zijn verbonden met de uiteinden van de serieschakeling van meetelement en hulpmeetelement voor het vormen van een brugschakeling, 15 waarbij het verbindingspunt van meetelement en hulpmeetelement is gekoppeld met de eerste meetingang en het verbindingspunt van eerste en tweede brugimpedantie is gekoppeld met de tweede meetingang.

De regelversterker vergelijkt nu de spanning 20 aan het verbindingspunt van meetelement en hulpmeetelement tegen de spanning aan het verbindingspunt van de twee brug-impedanties. Deze laatste spanning fungeert dus als referenties panning . De verhouding van deze referentiespanning tot de meetbekrachtigingsspanning kan met gebruikmaking 25 van impedanties van een voldoende precisie voor alle exem plaren van een productieserie gelijk worden gekozen dank zij het feit, dat in de verhouding van de capaciteitswaar-den van meetelement en hulpmeetelement productietoleranties geen rol van betekenis kunnen spelen.

30 Voor de impedanties kunnen weerstanden worden gebruikt, ook bij voorbeeld in de vorm van een in een geïntegreerde schakeling meegexntegreerde weerstand met een vaste aftakking.

Een andere gunstige uitvoeringsvorm heeft tot •35 kenmerk, dat de regelschakeling is voorzien van een verschilversterker waarvan een eerste en een tweede signaalingang 78 1 22 1 4 :· , 6 PHN 9310 een eerste en een tweede meetingang van de regelschakeling vormen; en dat de bekrachtigingsschakeling een series chakeling van een eerste en een tweede electrische spanningsbron 5 bevat voor het leveren van de meetbekrachtigingsspanning; waarbij het verbindingspunt van meetelement en hulpmeetelement is gekoppeld met de eerste meetingang en het verbindingspunt van eerste en tweede spanningsbron is gekoppeld met de tweede meetingang.

10 Hierbij dient het verbindingspunt van de twee spanningsbronnen als referentiepunt voor de regelschake-ling. Overigensis de werking van deze uitvoeringsvorm geheel gelijk aan de werking van de voorgaande uitvoeringsvorm.

15 In het algemeen zullen de elektroden van meet element en hulpmeetelement met de daarbij benodigde elektrische aansluitverbindingen evenals de elektroden van de weergeefelementen in de vorm van gedrukte schakelingen op de eerste en tweede afdekplaat worden aangebracht. Het 20 is daarbij mogelijk, dat tengevolge van tolerantiefouten in de werkvoorbereiding de verhouding van de capaciteits— waarden niet geheel correspondeert met de verhouding van de twee vaste referentieëlementen welke laatste verhouding door toepassing van precisieonderdelen zeer nauwkeurig 25 bekend kan zijn. Om de invloed van dit verdere tolerantie- probleem verwaarloosbaar klein te maken heeft een verdere gunstige uitvoeringsvorm tot kenmerk, dat het meetelement en het hulpelement zijn gevormd uit een aantal gelijke en gelijkvormige basiselementen.

30 Hierbij behoeft slechts een van de basisele menten te worden getekend, terwijl de andere met een op zichzelf bekend repeteermechanisme kunnen worden verkregen. Indien er al tekeningstoleranties optreden, zullen deze nu voor alle basiselementen exact gelijk zijn en dus geen 35 rol spelen in de instelling van de brugschakeling.

De beide capaciteitswaarden zullen zich in dit laatste geval steeds verhouden als eenvoudige gehele getal- 78 1 22 1 4 7 PHN 9310 len. Dit is geen wezenlijke beperking, daar de verhouding binnen wijde grenzen vrij kan worden gekozen. Kiest men bij voorbeeld voor een verhouding 1,5 dan kan het kleinste der beide meetelementen bij voorbeeld bestaan uit een parallel-5 schakeling van h basiselementen en het grootste uit een parallelschakeling van 6 basiselementen.

Bij weergeefschermen met grote afmetingen, zoals onder meer langwerpige weergeefschermen voor meetinstrumenten, kan tengevolge van montagetoleranties bovendien 10 een gering verloop van de dikte van de vloeibare kristal laag optreden, hetgeen opnieuw de capaciteitsverhouding zou kunnen beïnvloeden. Om dit tegen te gaan heeft een verdere gunstige uitvoeringsvorm tot kenmerk, dat de basiselementen gelijkmatig over het weergeefscherm verdeeld zijn gelegen.

15 In het algemeen zullen de benodigde bekrach- tigingssignalen met inbegrip van het meetbekrachtigingssignaal worden opgewekt met electrische schakelingen welke uit één gemeenschappelijke voeding?eenheid worden gevoed.

Een zeer eenvoudige regelmogelijkheid wordt daarbij bereikt, 20 indien de bekrachtigingsschakeling van een type is waarbij de amplitudes van de door de bekrachtigingsschakeling opgewekte bekrachtigingsspanningen in hoofdzaak evenredig zijn met een aan de bekrachtigingsschakeling toegevoerde ' voedingsspanning, waarbij een voedingingang van de bekrach-25 tigingsschakeling is verbonden met een voedinguitgang van een regelbare voedingeenheid met een regelingang voor een electrisch regelsignaal, welke regelingang is gekoppeld 'met de regeluitgang van de regelschakeling,

Het instellen van de uitgangsspanning van de 30 voedingeenheid met behulp van een extern regelsignaal ge schiedt op op zichzelf bekende wijze, waarbij bij voorbeeld het uitgangssignaal van de differentieversterker na gelijkrichting aan de voedingeenheid wordt toegevoerd.

De uitvinding wordt thans nader toegelicht 35 aan de hand van de tekening.

In de tekening toont: 78 1 22 1 4 v 8 PHN 9310

Fig. 1 een tweetal capaciteit-spanning-krommes van een vloeibaar kristal element met de temperatuur van het vloeibaar kristal als parameter;

Fig. 2 een vereenvoudigd blokschema van een 5 weergeefinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 3 een vereenvoudigd principeschema van een brugschakeling met een eerste en een tweede brugimpe-dantie;

Fig. h een vereenvoudigd principeschema van 10 een brugschakeling met een eerste en een daarmee in serie geschakelde tweede spanningsbron voor het leveren van de meetbekrachtigingsspanning; en

Fig. 5 een voorbeeld van een gunstige electro-denconfiguratie voor meetelement en hulpmeetelement.

15 Fig. 1 geeft een tweetal capaciteit-spanning- krommes 1 en 2 voor een getwist nematisch vloeibaar kristal voor twee verschillende temperaturen respectievelijk van het vloeibaar kristal, in aangepaste vorm ontleend aan Meyerhofer, Mol. Cryst. Liq. Cryst, 1976, Vol. 3k 20 (Letters), pagina's 13-17· De uitvinding is echter geens zins beperkt tot vloeibare kristallen van dit type, daar ook voor andere typen geldt, dat een wijziging in de oriëntatie van de moleculen tengevolge van het aanleggen van een voldoend sterk electrisch veld, een wijziging in de 25 diëlectrische constante van het vloeibaar kristal veroor zaakt en daarmede tegelijkertijd dus een wijziging in de capaciteitswaarden van meetelementen zowel als weergeef-elementen. Evenzeer geldt dit voor vloeibare kristallen die niet van het zogenaamde "root-mean-square" type zijn, 30 waarbij voor de spanning langs de X-as van de figuur dan de amplitude van de bekrachtigingsspanning in plaats van de effectieve waarde over het element moet worden genomen.

Verticaal is uitgezet de relatieve capaciteits-waarde C van een element ten opzichte van een beginwaarde 35 CQ die optreedt bij zeer lage spanningen.

Deze relatieve capaciteitswaarde begint pas bij een drempelspanning V^ aanmerkelijk te veranderen, 78 1 22 1 4 9 PHN 9310 dat wil zeggen bij dezelfde die in de contrast-spanning- kromme het moment aangeeft waarop de oriëntatiewijziging van de moleculen begint. De kromme 1 geeft de kromme voor een temperatuur , de kromme 2 die voor een hogere tem-5 peratuur T^, met respectievelijke drempelwaarden en ν^2 van Ga· 2,3 respectievelijk 1,8 volt in dit voorbeeld. Een element van het vloeibaar kristal wordt voor weergeef-doeleinden aangestuurd met een (effectieve) wisselspanning V waarvan de waarde varieert tussen een spanning en 10 een spanning YAATJ. De spanning Υ^ΙΤ wordt in het algemeen gekozen op een waarde ongeveer gelijk aan V^of lager, iets hoger dan kan worden toegepast zonder dat een hinder

lijke kontrastvermindering optreedt. In het volgende is eenvoudigheidshalve als voorbeeld aangenomen dat = V

15 De waarde ^aAN^^UIT worc^ bepaald door het gewenste be reikbare contrast. Ygj/p is aangegeven met het punt 1,1 en "V-A-AN met 1,2 in Fig. 1. In het algemeen is het voldoende de waarde van VAAW op deze wijze te kiezen voor één bepaalde temperatuur en voorts te stellen = aV^ 20 waarin de konstante a overeenkomt met;

V

AAN.i a = ^-*- th, i

Indien het element een spanning of lager krijgt toegevoerd zullen de moleculen zich in de rusttoe- 25 stand bevinden, dit kan echter afhankelijk van de optische waarnemingshulpmiddelen, zoals al dan niet gekruiste po- larisatoren, verlichting met doorvallend of opvallend licht en van het gekozen type vloeibaar kristal, betekenen, dat het betreffende element zich voor de waarnemer vertoont 30 als een licht segment of weergeefpunt tegen een donkere achtergrond en dus visueel "AAN"llijken. De aanduidingen VUIT en zijn dus gekoppeld aan de rusttoestand res- pektievelijk "werk"-toestand van de moleculen en behoeven dus niet te corresponderen met visueel "UIT" respectie- velijk "AAN" van een weergeefelement.

Indien de spanningen over de twee elementen 35 78 1 22 1 4 10 PHN 9310 zich bij voorbeeld verhouden als 1:1,5 dan zal bij de hogere temperatuur bij overigens gelijkblijvende spanningen de capaciteit van het hulpelement toenemen van 1,02 . ^ tot ca. 1,18 . q terwijl de capaciteit van het hulpele-5 ment nog niet toeneemt.

In werkelijkheid zal de spanningsverdeling over de twee elementen zich nu wijzigen. Met behulp van de gewijzigde spanningsverdeling kan V zover worden teruggeregeld, dat het werkpunt van het meetelement in het 10 punt 2,1 van kromme twee komt te liggen, dat wil dus zeg gen bij een spanning over het element van ca. 1,8 volt in plaats van 2,3 volt. De spanning over het hulpelement is 1,5 maal lager en zakt dus van ca. 1,53 V naar ca. 1,2 V, en de meetbekrachtigingsspanning moet dus teruggeregeld 15 worden van 2,3 + 1,53 = 3>83 Vnaar 1,8 + 1,2 = 3,0 V om deze toestand te bereiken.

Fig. 2 geeft een vereenvoudigd beeld van een weergeefinrichting volgens de uitvinding met een weergeef-scherm 3> een bekrachtigingsschakeling 4 en een regelscha-.20 keling 5·

Een gedeelte van een aantal weergeefelementen 6 van het weergeefscherm is aangegeven in de vorm van door een getrokken lijn getekende electroden op de eerste af-dekplaat en een gestippeld aangegeven gemeenschappelijke 25 tegenelectrode 7 op de tweede afdekplaat. De verbindingen voor het bovenste element met de bekrachtigingsschakeling 4 zijn getoond, waarbij het bovenste weergeefelement met een eerste electrode is verbonden met een uitgang 8 van de bekrachtigingsschakeling 4. De tweede electrode is de 30 met een uitgang 9 verbonden tegenelectrode 7·

Op op zichzelf bekende wijze wordt in de bekrachtigingsschakeling tussen de uitgangen 8 en 9 een be-krachtigingsspanning V^^of opgewekt afhankelijk van de weer te geven informatie.

35 Voorts bevat het weergeefscherm 3 een meetele ment 10 en een hulpmeetelement 11 met een gemeenschappelijke tegenelectrode 16, die tevens het verbindingspunt van 78 1 22 1 4 11 * PHN 9310 meetelement 10 en hulpmeetelement 11 vormt.

De eerste electroden van deze "beide elementen zijn verbonden met uitgangen 14 respectievelijk 15 van de bekrachtigingsschakeling 4, tussen welke uitgangen een 5 meetbekrachtigingsspanning kan worden opgewekt.

Het verbindingspunt 16 is gekoppeld met een meetingang 17 van de regelschakeling die aan een regel-uitgang 21 een regelspanning opwekt voor het gelijktijdig regelen van de uitgangsspanningen VUIT en/of van 10 de bekrachtigingsschakeling 4.

Een tweetal uitvoeringsvormen van de koppeling van meetelement 10 en hulpmeetelement 11 met het ingangs-gedeelte van de regelschakeling 5 wordt besproken aan de hand van de Figuren 3 en 4. In de Figuren zijn steeds voor 15 overeenkomstige onderdelen gelijke verwijzingsnummers ge bruikt .

Fig. 3 geeft een voorbeeld van een meetelement 10 met een beginwaarde van de capaciteit q in serie geschakeld met een hulpmeetelement 11 met een beginwaarde 20 van de capaciteit CL· „ en opgenomen in een brugschakeling il, u die verder twee vaste impedanties 12 en 13 bevat, bij voorbeeld weerstanden met weerstandswaarden R^ respectievelijk R2< Via de aansluitingen 14 en 15 wordt aan de brugscha-keling een meetbekrachtigingswissel-spanning Vm toegevoerd.

25 De aftakking 16 van de serieschakeling van meetelement 10 en hulpmeetelement 11 is gekoppeld met een eerste ingang 17 van een differentie-versterker 18 waarvan een tweede ingang I9 is gekoppeld met eenaftakking 20 van de serieschakeling van de impedanties 12, 13 en 30 waarvan een uitgang 21 de Uitgang vormt voor een regel spanning = k (V_n - V .) R v 20 out' waarin k een konstante voorstelt en V^q de spanning over de impedantie 12 en V de spanning over het hulpelement 10.

35 De brugs chakeling is in evenwicht als

CH “ R1 V

78 1 22 1 4 s PHN 9310 12

Een eenvoudig systeem ontstaat indien en Rg zodanig worden gekozen, dat = R1 CH,0 5

In het getekende voorbeeld is 0’ dit is niet essentieel. Met 0 wer^^ schakeling op overeenkomstige wijze, alleen zal de bruguitgangswissel-spanning wanneer door een capaciteitsvariatie het brug- evenwicht wordt verstoord de tegengestelde polariteit ver- 10 , tonen.

Het is duidelijk dat CH

V = — . V

out CL, + CL, m Μ H

15 Zolang Vou-j;<* V.^ hebben de condensatoren een

capaciteit CL, n respectievelijk C,, n zodat de brugschake-M 9 U xi, U

ling in evenwicht is en YD = 0.

Stijgt tot een zodanige waarde, dat juist groter wordt dan V^, dan zal de capaciteit van het 20 meetelement 10 toenmen overeenkomstig lig. 1, zodat q. De spanning over het hulpmeet element 11 is gelijk aan n n

υΜ UM

V = —-— . V = 77— . V en daardoor H CM + CH M CH °ut is VTT nog steeds lager dan V., , zodat CTT = CTT De brug 25 H° th’ HH,0 is nu uit evenwicht en levert na versterking een regel-spanning VB φ 0 op,welke op bekende wijze in een tegen- X\ gekoppeld regelsysteem een verdere verhoging van V^ sterk tegenwerkt. De spanning V ^ wordt daardoor gestabiliseerd op een waarde die steeds ongeveer gelijk is aan en dus in het algemeen ook ongeveer gelijk of gelijk aan Vgjp· Bij een temperatuur levert dit een instelling op waarbij het werkpunt van het meetelement overeenkomt met het punt 1,1 van kromme 1 in Fig. 1.

2.ij Indien de temperatuur zou toenemen tot een waarde dan geraakt de brugschakeling opnieuw uit evenwicht. De toename van de bruguitgangswisselspanning doet 78 1 22 1 4 13 * PHN 9310 de nu te hoge waarde van afnemen totdat de instelling van het meetelement nagenoeg overeenkomt met het punt 2,1 van de . kromme 2 in Fig. 1, waarbij de verhouding van de capaciteitswaarden gelijk is aan die welke bij de temperatuur T.j was ingesteld. De spanning over het meetelement 5 is nu nagenoeg gelijk aan de nieuwe drempelspanning die bij de kromme 2 behoort.

Door de bekrachtigingsspanningen en Υ^τ op overeenkomstige wijze te regelen als zal bij deze nieuwe temperatuur VnT_ eveneens nagenoeg overeenkomen met UJ-·*· overeenkomt , 10 het punt 2,1 van kromme 2, terwijl VAATJ ongeveer/met het punt 2,2 van deze kromme.

Hiermede is bereikt, dat het bij de weergeef-elementen optredende contrast in eerste benadering onafhankelijk is van de temperatuur.

15 De instelling van moet in dit voorbeeld dus voldoen aan „ „ „ n

CM + °H „ Λ λ CM + CH

V = —-- . V —-- . V,, , terwijl m C„ out'— th’ g

ü II

V. .= a. V,. .

AAN th 20 Indien V. VTTTm en V allen worden opgewekt AAN’ UIT m met behulp van eenzelfde geregeld systeem, bij voorbeeld alle in een vaste verhouding staan tot de voedingsspanning van een geregeld voedingapparaat, zal met één regel-spanning voor alle bekrachtigingsspanningen kunnen worden 25 volstaan. Dit is bij voorbeeld in het algemeen het geval indien de signalen met behulp van digitale circuits worden opgewekt.

Bij een geschikte keuze van en C^. kan worden bereikt, dat de ingestelde waarde tevens geschikt 30 is voor een andere bekrachtigingsspanning in de weergeef- inrichting. Ook bij een opbouw van de elementen 10 en 11 uit een aantal parallelgeschakelde basiselementen kan steeds een voldoend goede benadering worden verkregen.

Het is voor de uitvindingsgedachte niet vereist, 35 dat de brug in evenwicht is bij een spanning VQpp * .

78 1 22 1 4 * 14 PHN 9310

Cg qi C 0» ^ en ^2 °°k zodanig wor den gekozen dat de brug in evenwicht is voor Vq.^ = met bij voorbeeld V__>V,, .

xi Oil

Nu zal de brugschakeling voor alle waarden 5 van V^ waardoor is, ook uit evenwicht zijn, maar met een tegengestelde polariteit van de bruguitgangsspan-. ning ten opzichte van spanningen waarvoor ^oUT"^^A’ ^n_ dien bij voorbeeld V- fase-afhankelijk wordt gelijkgericht op op zichzelf bekende wijze, bij voorbeeld door synchrone 10 detectie ten opzichte van V , dan zal de gelijkgerichte regelspanning bij toenemende bij voorbeeld van een negatieve waarde door nul naar positief gaan zodra Vq.^ groter wordt dan V^.

Ook is het mogelijk om de brugschakeling zo-15 danig te kiezen dat deze in evenwicht is bij een veel hogere bij voorbeeld zodanig dat stabiliseert op een waarde ongeveer gelijk aan V^^· Voorwaarde is slechts, dat het werkpunt van de regelschakeling wordt gekozen in een positie waar de capaciteit-spanning-kromme voldoende 20 sterk gekromd is, dus niet op of nabij het buigpunt van de kromme.

Wel is bij een werkpunt op een deel van de kromme dat minder sterk gekromd is dan het gedeelte om en nabij een grotere versterking vereist van de differen- 25 tie-versterker 18 en eventueel moeten bij krommingen waar bij de tweede afgeleide het andere teken krijgt de aansluitingen 17 en 19 van de versterker 18 worden verwisseld of moet bij voorbeeld de polariteit van de synchrone detectie worden omgekeerd.

30 De feitëlijke uitvoeringen van dergelijke vari aties in de uitvoeringsvorm van een weergeefinrichting volgens de uitvinding liggen geheel binnen het bereik van de normale deskundige.

Het zal duidelijk zijn, dat nóch het meet-35 element noch het hulpmeetelement dienst kunnen doen als een weergeefelement dat, afhankelijk van de aan de bekrachtiging sschakeling toegevoerde informatie, soms visueel AAN, 78 1 22 1 4 15 PHN 9310 soms visueel UIT moet zijn. Afhankelijk van de gekozen uitvoeringsvorm zijn beiden of visueel AAN zolang de weergeef-inrichting is ingeschakeld, dan wel beide konstant visueel UIT.

5 In het eerste geval kunnen de elementen visueel worden afgedekt, bij voorbeeld door een lijst om het weer— of beide geefscherm, dan wel kan men een van beide/gebruiken voor de weergave van een figuur die visueel konstant AAN moet zijn, bij voorbeeld een kaderlijn, typeaanduiding of firma-10 embleem.

In het tweede geval zijn geen bijzondere maatregelen vereist. Vooral bij grote weergeefschermen is het dan gunstig dat meetelement en hulpmeetelement op willekeurige plaatsen tussen de beeldweergeefelementen kunnen 15 worden opgenomen.

In het algemeen zal het praktisch zijn de met elkaar doorverbonden electroden 30» 31 °P een en· dezelfde af dekplaat op te nemen en de electroden 32, 33 van de hulp-elementen op de andere. Veceist is dit echter niet.

20 Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm waarbij het meetbekrachtigingssignaal Vm wordt geleverd door een serie-schakeling van twee spanningsbronnen 3k en 35· Indien de verhouding van de spanningen respectievelijk V^ van deze spanningsbronnen gelijk is aan de verhouding van de 25 impedanties R^ respectievelijk R^ uit Fig. 3, zal de span ning aan het verbindingspunt 36 van de twee spanningsbronnen dezelfde zijn als die aan het verbindingspunt 16 uit Fig. 2. Overigens is de werking van de schakeling volgens Fig. 4 gelijk aan die volgens Fig. 3.

30 De brugschakeling zal in evenwicht zijn in het geval dat bij voorbeeld: ^2 E1 = ¾

Bij een bepaalde gekozen instelling is dan CM = a-CM,0 en CH “ b'CH,0· 78 1 22 14 FHN 9310 ί 16

Is de instelling gekozen zoals in fig. 1 aangegeven dan is dus bij voorbeeld a a 1,02 b = 1,00 5 In het algemeen is dus R2 °M 0 a =τ— = K ——i— met een gekozen konstante K = —.

R1 CH,0 b

Zoals reeds eerder gesteld is de verhouding van CM 0 en Cjj q uitsluitend bepaald door de verhouding 10 * * van de oppervlakken van meetelement 10 en hulpmeetelement 11 en onafhankelijk van productietoleranties en veroudering van het weergeefscherm. Indien deze oppervlakken in de werkvoorbereiding eenmalig met een voldoende nauwkeurigheid zijn getekend is de verhouding van R^ en R-j dus t>e-^ kend zodat met vaste weerstanden, in het algemeen met vas te impedanties, kan worden volstaan. Instelling per pro-ductie-sexemplaar is niet nodig, herhaling bij veroudering evenmin.

CM 0 20 De verhouding " !· · kan binnen wijde grenzen CH ,0 vrij worden gekozen. In het gegeven voorbeeld is het duidelijk, dat de spanning over 0^. weinig belangrijk is zolang

II

deze spanning maar voldoende laag is ten opzichte van V .

uil

Het zal daarom steeds mogelijk zijn de opper- 25 vlakken van de meetelementen zodanig te kiezen, dat zij zich verhouden als eenvoudige gehele getallen. In dat geval kunnen de meetelementen worden gevormd met behulp van onderling gelijke basiselementen met een oppervlakte e.

Kiest men de verhouding 2, dan kan het ene element gevormd worden door één basis-element en het andere door twee parallelgeschakelde basiselementen, maar ook door bij voorbeeld twee parallelgeschakelde respectievelijk vier parallelgeschakelde basiselementen.

Een factor 1,5 zoals eerder als voorbeeld gekozen leidt tot 78 1 22 1 4 PHN 9310 .

17 CM,0 2e 4e 7;—2— = TT of ZT enzovoort.

CH,0 3θ 6β

Dit opent nu de mogelijkheid om bovendien een tekeningstolerantie in de werkvoorbereiding uit te scha-5 kelen. Daar de afdekplaten worden uitgevoerd als gedrukte schakelingen kan immers worden volstaan met het eenmalig tekenen van een basiselement en dit met een op zichzelf bekende repeteerinrichting meermalen te reproduceren, hetgeen met een veel hogere nauwkeurigheid kan geschieden 10 dan het opnieuw tekenen door een tekenaar.

Figuur 5 toont een configuratie van vijf basiselementen, in groepen van twee respectievelijk drie basiselementen parallelgeschakeld, waarbij bij voorbeeld de basiselementen 4l, 43 en 45 aan een zijde via de geleider 1 ^ 15 zijn parallelgeschakeld, en de basiselementen 42, 44 via de geleider 14. Een gemeenschappelijke tegenelectrode op de andere afdekplaat is geschetst met de stippellijn 46 en is verbonden met de geleider 16. Evenals in Fig. 2 is dus het verdere hulpelement 11, opgebouwd met de basis- 20 elementen 41, 43 en 45» groter dan het hulpelement 10, en in dit voorbeeld meer in het bijzonder °H,0 = 1,5 CM,0*

Hierbij behoort in het gekozen voorbeeld 25 ^=1,02^ = 1^1=0,68.

R1 CH,0 1’5

Deze waarde kan worden gerealiseerd met een serieschakeling van twee precisieweerstanden, of met een meegeïntegreerde weerstand in een geïntegreerde schakeling 30 met een aftakking op het 0,405-de gedeelte van de lengte waarvoor geldt 0,405 _ n 1 - 0,405 " °’68*

Ook hier geldt weer, dat productietoleranties een verwaarloosbare invloed hebben op deze verhouding ook 35 al zullen de absolute waarden van en R^ niet voor alle productie-exemplaren gelijk zijn.

78 1 22 1 4

Claims

30 Conclusies:
1. Weergeefinrichting voorzien van een weergeefscherm met een aantal weergeefele-menten en een meetelement, welk weergeefscherm een vloeibaar kristal bevat, opgesloten tussen een eerste en een 35 tweede afdekplaat elk met een aantal bekrachtigingselec- troden voor het toevoeren van electrische weergeefbekrach-tigingsspanningen aan de weergeefelementen en van een electrische meetbekrachtigingsspanning aan het meetelement; een bekrachtigingsschakeling voor het opwekken van de we erge efbekrachtings spanningen en van de meetbe- 78 1 22 1 4 PHN 9310 krachtigingsspanning; en van een regel schakeling· met ten minste een meet-ingang voor een electrisch meetsignaal, welke meetingang is gekoppeld met een van de bekrachtigingselectroden van 5 het meetelement, en met ten minste een regeluitgang voor een electrisch regelsignaal; welke regelschakeling de amplitudes van de weergeefbekrachtigingsspanningen en van de meetbekrachtigings-spanning instelt op met een drempelspanning van het vloei-10 baar kristal corresponderende waarden afhankelijk van im- pedantievariaties van het meetelement, tengevolge van de temperatuur- en spanningsafhankelijkheid van het vloeibaar kristal, met het kenmerk, dat 15 het weergeefscherm voorts is voorzien van een hulpmeet- element waarvan de grootte verschilt van die van het meetelement, welk hulpmeetelement met het meetelement in serie geschakeld is, waarbij uiteinden van deze serieschakeling zijn gekoppeld met de bekrachtigingsschakeling voor het 20 toevoeren van de meetbekrachtigingsspanning en het verbin dingspunt van het meetelement en het hulpmeetelement is gekoppeld met de meetingang van de regelschakeling.
2. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 25 <ie regelschakeling is voorzien van een verschilversterker waarvan een eerste en een tweede signaalingang een eerste en een tweede meetingang van de regelschakeling vormen; en van een verdere serieschakeling van een eerste en 30 een tweede brugimpedantie, waarbij uiteinden van deze verdere serieschakeling zijn verbonden met de uiteinden van de serieschakeling van meetelement en hulpmeetelement voor het vormen van een brugschakeling, waarbij het verbindingspunt van meetelement 35 en hulpmeetelement is gekoppeld met de eerste meetingang en het verbindingspunt van eerste en tweede brugimpedantie is gekoppeld met de tweede meetingang. 78 1 22 1 4 £ 4t PHN 9310
3. Weergeef inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk,dat de eerste en de tweede brugimpedanties weerstanden zijn. k. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met 5 het kenmerk, dat de regelschakeling is voorzien van een verschil-versterker waarvan een eerste en een tweede signaalingang een eerste en een tweede meetingang van de regelschakeling vormen; en dat 10 de bekrachtigingsschakeling een serieschakeling van een eerste en een tweede electrische spanningsbron bevat voor het leveren van de meetbekrachtigingsspanning; waarbij het verbindingspunt van meetelement en hulpmeetelement is gekoppeld met de eerste meetingang 15 en het verbindingspunt van eerste en tweede spanningsbron is gekoppeld met de tweede meetingang.
5· Weergeefinrichting volgens een van de voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat het meetelement en het hulpmeetelement zijn gevormd uit 20 een aantal gelijke en gelijkvormige basiselementen.
6. Weergeefinrichting volgens conclusie 5* met het kenmerk,dat de basiselementen gelijkmatig verdeeld over het weergeef-scherm zijn gelegen. 25 7· Weergeefinrichting volgens een van de voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat de bekrachtigingsschakeling van een type is waarbij de amplitudes van de door de bekrachtigingsschakeling opgewekte bekrachtigingsspanningen in hoofdzaak evenredig zijn voedingsspanning, . 30 met een aan de bekrachtigingsschakeling toegevoerde / waar bij een voedingingang van de bekrachtigingsschakeling is verbonden met een voedinguitgang van een regelbare voeding-eenheid met een regelingang voor een electrisch regelsig-naal, welke regelingang is gekoppeld met de regeluitgang 35 van de regel-schakeling. 78 1 22 1 4