SE461692B - Saett foer alstring av elektroniskt styrbara faergelement och faergpresentationsenhet baserad paa saettet - Google Patents

Description

461 (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) 692 S. Morozumi, K. Oguchi, S. Yazawa, T. Kodaira, H4 Ohshima, T. Mano: B/W and Color LC Video Displays Addressed by Poly Si TFTS SID 83 DIGEST, sid. 156-157.

M. Yoshida, K. Tanaka, K. Taniguchi, T. Yamashita, Y. Kakihara, T. Inoguchi: AC Thin-Film EL Device That Emits White Light, SID 80 DIGEST, sid. 106-107.

J. Chevalier, J-P. Valves: ' CRTs With Phosphor and Impregnated Cathodes Avionics Displays, SID 82 DIGEST, sid. 60-61.

Large Screen Display Performance Comparison SID 82 DIGEST, Sid. 107.

M.G. Clark, I.A. Shankszl A Field-Sequential Color Color Switch _ SID 82 DIGEST, sid. 172-173.

J.A. Roese, L.E. McCleary, A.S. Khalafallaz 3-D Computer Graphics Using PLZT Electrooptic Ceramics, SID 78 DIGEST, sid. 16.

SID 78 DIGEST, sid. 16.

GB Patent 2.061.587 (M. Stolov).

B.E. Rogowitz: for Chart CRT Using a Liquid Crystal Flicker Matching: A Technique for Measuring the Perceived Flicker of a VDT, SID 83 DIGEST, sid. 172-173.

Mukao m.fl. (Hitachi Co. Ltd.): Nikkei Microdevices, Special Issue, våren -85.

R. Blinc, N.A. Clark, J. Goodby, S.A. Pikin, K. Yoshino: Ferroelectrics, Vol. 58, nr. 1/2/3/4 (1984) + Vol. 59, nr. 1/2 (1984).

FI Patent 60.333 (J. Antson m.fl.). 461 692 Den mest tillämpade lösningen för en elektronisk färgpresentationsenhet utnyttjar skuggmaskröret, som är vanligt förekommande i färgtelevisionsapparater och vilket baserar sin funktion på intill varandra belägna tretal av färgelement, typiskt exciterade medelst tre elektronstrålar (7). I en sådan presentationsenhet innefattar hela skärmen ett stort antal av sådana färgbildselement eller färg- pixels. För att man skall erhålla en homogen färgupplevelse från denna typ av färgpresentationsenhet krävs tillräckligt betraktningsavstånd mellan betraktaren och skärmen för att medge färgelementen i färgtreenigheten att flyta samman för observatören till ett färgbildselement som ej upplevs som ett diskret element.

Färgpresentationsenheter baserade på intilliggande färgelement exciterade med andra medel än elektronstrâle- excitering existerar även. Exempelvis kan den matrisstyrda fluorescerande plasmapresentationsenheten i princip alstra en bild ekvivalent med den från skuggmaskbildröret (16).

Dessa presentationsanordningar kategoriseras såsom aktiva presentationskomponenter, vilka kännetecknas av aktiv ljus- emission från färgelementen.

En färgpresentationsenhet med parallell styrning av intilliggande färgelement kan även bildas av en ljusgrind- matris med styrbar ljustransmission kompletterad med färg- filter i ljusbanan och en ljuskälla vid den bakre delen av presentationsenheten (4, 8, 10). En sådan ljusgrindmatris förverkligas vanligen med flytande kristallceller (LC), varvid varje bildelement typiskt innefattar tre ljusceller med individuell parallell styrning och varvid varje cell är avstämd för att släppa igenom en av primärfärgerna via sitt blå, gröna eller röda filter. Ljuskällans spektrum måste härvid innehålla tillräcklig energi vid samtliga primärfärgvåglängder. Färgpresentationsenheter utnyttjande en ljusgrindmatris med flytande kristaller och färgfilter har tillämpats för små TV-mottagare, varvid man uppnått för- delarna med låg vikt och litet djup jämfört med konventio- nella bildrör. En av nackdelarna med färgpresentations- 461 692 enheter med intilliggande ljusomkopplare för primärfärgerna är den relativt låga transmissionseffektiviteten, som bland andra faktorer orsakas av det faktum att ljuskällans emission för varje primärfärg endast överföres effektivt via en tredjedel (1/3) av bildelementets yta. I praktiken är den effektiva ljusgrindytan än mindre till följd av oundvikliga områden mellan ljusgrindarna.

Samtliga lösningar innefattande presentationsenheter med intilliggande färgelement begränsas av otillräcklig färgkonvergens direkt hänförlig till det relativa avståndet mellan primärfärgelementen. Denna nackdel är speciellt fram- trädande vid presentationsenheter för färggrafik och andra färgpresentationsenheter där det ställs höga krav på exakt- het.

En lösning för uppnående av förbättrad färgkonvergens representeras av det s.k. penetrationsbildröret, i vilket det ljusemitterande skiktet på skärmen hos bildröret består av överlagrade fosforskikt med olika emissionsvâglängder för primärfärgerna (12). Den emitterade våglängden kan väljas genom att ändra energin hos den exciterande elektron- strâlen och därigenom styra penetreringsdjupet för att nå det fosforskikt som har den önskade våglängden. Bildrör av penetrationstyp täcker emellertid ej hela det uppfattbara färgspektrat. Till följd av den komplicerade styrelektroni- ken för elektronstråleaccelerationsspänningen blir styrfunk- tionerna hos denna typ av bildrör omfattande. Följaktligen utnyttjas penetrationsbildrör endast för speciella tillämp- ningar.

En annan nyligen utvecklad lösning representeras av en kombinationsfärgpresentationsenhet med sekventiella färg- fält av två primärfärger. I detta fall alstras bildfälten för de två primärfärgerna med ett enda färgbildrör komplet- terat med färgpolarisatorer för färgseparation och flytande kristall-färgseparatorer för val av sekventiella färgfält (1, 14). Färgtonsskalan hos denna presentationsenhet är emellertid begränsad till skalan för de två primärfärgerna och kombinationer däremellan. I detta system förutsätter alstring av en färgbild utan flimmer att den flytande kristall-färgseparatorn, i detta fall polariseringssepara- torn, kan arbeta vid en frekvens på ca. 100-120 Hz. Till- kopplings- och frånkopplingstiderna för den flytande kristallcellen som beskrivs i referens (1) är ca. 1 ms.

Detta är tillräckligt för uppfyllande av detta krav. De grundläggande begränsningarna för denna lösning är det begränsade spektrum av färger inom kombinationerna av de två primärfärgkomponenter och den höga intensitetsförlus- ten som erhålles till följd av den låga transmissions- effektiviteten i polarisatorn.

I en projektionspresentationsenhet för färgbilder utgöres färgbilden vanligen av additionen av separat alstrade primärfärgbilder från primärfärgkanalerna. Dessa kombineras i ett optiskt linssystem som projicerar primärfärgbilderna på en enda skärm (13).

Sättet för färgbildspresentation enligt föreliggande uppfinning syftar till att eliminera de nackdelar som har befunnits föreligga vid de ovan nämnda konventionella lös- ningarna och att föreslâ ett helt nytt sätt och en ny lös- ning för att åstadkomma färgstyrning av färgelementen hos en presentationsenhet, innefattande ett ljuskällesystem och bildelement bildade av ljusgrindar.

“Synchrogate"-sättet i enlighet med föreliggande upp- finning förverkligar färgstyrningen hos bildelement hos en färgpresentationsenhet medelst ljusgrindar synkroniserade med sekventiella primärfärgpulser, vilka genereras indivi- duellt i det ingående ljuskällesystemet. Följaktligen verkar ljusgrindarna såsom transmissionsstyrda omkopplare för den bakre projicerande ljuskällan i systemet. Transmissionen hos en ljusgrind drivs till lämplig nivå under aktiverings- tiden för primärfärgkomponenten för att motsvara intensite- ten hos primärfärgkomponenten i det adderade färgspektrat för bildelementet. Primärfärgerna alstras i ljuskällesyste- met såsom individuella korta pulser av färgat ljus, sekven- tiellt pulsat vid en frekvens som är tillräckligt hög för den kontinuerliga flimmerfria upplevelsen av den adderade 461 692 färgen från bildelementet. "Synchrogate"-sättet under- lättar alstringen av adderade färger medelst en ljusgrind för varje bildelement och ger perfekt färgkonvergens.

"Synchrogàte"-färgpresentationsenheten i enlighet med föreliggande uppfinning innefattar i sin direkta be- traktningsmod en presentationsenhetsskärm med en matris av bildelement av ljusgrindtyp eller en grupp av ljusgrindar, ett ljuskällesystem vid den bakre delen av presentations- enheten för alstring av primärfärgljuspulserna och en synkroniseringskrets för styrning av dessa grundelement synkront medelst styrkretsar.

I projektionsmoden innefattar ”Synchrogate"-presenta- tionsenheten ljuskällesystemet, en ljusgrindmatris, dennas styrkretsar och ett optiskt system för projicering av bil- den som alstras i ljusgrindsystemet på en separat projek- tionsskärm._ Mer specifikt kännetecknas sättet enligt uppfinningen av vad som anges i den kännetecknande delen av krav 1.

Färgpresentationsenheten enligt uppfinningen karakte- riseras på motsvarande sätt av vad som anges i den känne- tecknande delen av krav 7.

Med utnyttjande av uppfinningen erhålles avsevärda fördelar. Således blir färgkonvergensen alltid perfekt till följd av att samtliga basfärgkomponenter styrs av samma ljusgrind. Detta kan ej uppnås vid någon presentationsenhet med intilliggande primärfärgelement. Då samma ljusgrind ut- nyttjas för varje primärfärg som det styrda färgelementet erhålles en tredubblad och i praktiken än högre transmission jämfört med vad som erhålles vid ett bildelement innefattande intilliggande färgelement. Detta har den ytterligare för- delen att varje primärfärgkälla endast aktiveras under var- aktigheten för motsvarande primärfärgkomponent hos bild- elementet. I enlighet med uppfinningen åstadkommer sättet en ljustransmissionseffektivitet som är tre gånger så hög som effektiviteten hos presentationsenheter med intill- liggande färgelement.

Färgrenheten eller monokromatismen hos en primärfärg 461 692 alstrad genom filtrering från en källa med ett kontinuer- ligt spektrum är vanligen sämre än den som erhålles från en monokromatisk ljuskälla. Följaktligen ger sättet enligt uppfinningen den ytterligare fördelen med en större täck- ning av färgtoner i färgkoordinatsystemet. Vidare är en av fördelarna med systemet en reduktion av individuellt styrda ljusgrindelement till en tredjedel (1/3) vid jämförelse med den lösning som baserar sig på intilliggande färgelement.

Detta förenklar 1jusgrindmatriskonstruktionen_ Ljusgrind-_ matrisen i "Synchrogate"-presentationsenheten eliminerar även färgfiltren i ljusgrindmatrisen. Jämfört med lösningen med intilliggande ljusgrindar skall ljusgrindarna enligt uppfinningen arbeta vid approximativt den tredubbla frekven- sen, vilket emellertid kan uppnås medelst kända ljusgrind- konstruktioner. Exempelvis har de ljusgrindtyper som finns angivna i referenserna (2), (3), (15), (19) och (20) till- räcklig hastighet för detta ändamål.

Dessa fördelar visas tillsammans med andra fördelar och karakteristikor i Tabell 1 och 2, vilka ingår som bilagor, i vilka “Synchrogate"-presentationsenheten jämförs med kända färgpresentationsenheter baserade på kombinationen av en ljusgrind och en ljuskälla. Jämförelsen innefattar presen- tationsenhetslösningar enligt referenspublikationerna (4) och (1), av vilka den första innefattar en parallellfärg- presentationsenhet med intilliggande ljusgrindelement och filter och den andra innefattar en sekventiell färgpresenta- tionsenhet av fälttyp, i vilken de alternativa primärfärg- fälten separeras medelst en ljusgrind. Den presentations- enhetslösning som presenteras i referenspublikationen (17), innefattande kombinationen av en valbar färgljuskälla vid den bakre delen och en ljusgrindpresentationsenhet, utgör ej en funktionell färgpresentationsenhet utan snarare en monokromatisk presentationsenhet med en valmöjlighet för presentationsfärg genom ändring av färgen hos den bakre projicerande ljuskällan.

Termen kritisk flimmerfrekvens i jämförelsetabellen i samband med "Synchrogate"-presentationsenheten och den 461 692 sekventiella presentationsenheten av fälttyp refererar till den repetitionsfrekvens för ljuset eller bildfälten vid vil- ken det mänskliga ögat integrerar det repetitiva ljuset eller bilderna till ett kontinuerligt ljus eller bildinfor- mation. I praktiken beror den kritiska flimmerfrekvensen på ljusheten, ytstrukturen, kontrasten och observatörsrelate- rade faktorer hos ljuset eller bilden. Typiskt ligger den kritiska flimmerfrekvensen över 25 Hz, se referens (18).

Uppfinningen kommer att analyseras mer i detalj i det följande med hjälp av de exemplifierande utföringsformerna- illustrerade på bifogade ritningar.

Fig. 1a och 1b visar i en frontvy resp. en sidovy en utföringsform av presentationsenheten enligt uppfinningen.

Fig. 2a visar ett blockschema för en utföringsform av presentationsenheten i enlighet med uppfinningen.

Fig. 2b visar i grundläggande schemaform och i för- storad skala en utföringsform av en drivkrets för en flytande kristall-ljusgrind.

Fig. 2c visar i grundläggande schemaform och i försto- rad skala en utföringsform av en drivkrets för en flytande kristall-ljusgrind 1 samband med temporära ingângsminnen.

Fig. 3a visar signaltidsanpassningsdiagrammen för de olika sektionerna i en utföringsform av uppfinningen under en komplett horisontell avsökning.

Fig. 3b visar signaltidsanpassdiagrammen för de olika komponenterna i en utföringsform av uppfinningen under en komplett horisontell avsökning 1 samband med temporära in- gångsminnen.

Fig. 4a och 4b visar en annan utföringsform av upp- finningen 1 form av en frontvy resp. en sidovy.

Fig. Sa och 5b visar en tredje utföringsform av upp- finningen i form av en frontvy resp. en sidovy..

Fig. 6a och 6b visar en fjärde utföringsform av upp- finningen i form av en frontvy resp. en sidovy.

Fig. 7a och 7b visar en femte utföringsform av upp- finningen i form av en frontvy resp. en sidovy.

Fig. 8a visar i schematisk form en utföringsform av 461 692 uppfinningen för tillämpning i en presentationsenhet av projektionstyp.

Fig. 8b visar det roterande färgseparationsfiltret i frontvy för utföringsformen visad i fig. 8a.

Fig. 9a, 9b och 9c visar en utföringsform av upp- finningen för tillämpning i en presentationsenhet av s.k. hybridtyp.

Fig. 10a och 10b visar en jämförelse mellan färg- elementytorna hos presentationsenhetens skärm och tillhö- rande ljusgrindar för en presentationsenhet med intilliggande färgelement resp. för en presentationsenhet i enlighet med uppfinningen.

Presentationsenheten för genomförande av sättet en- ligt uppfinningen innefattar de grundkomponenter som visas i fig. 1a och 1b, nämligen en ljusgrindmatris 9 och ett ljuskällesystem med primärfärgljuskällor 6, 7 och 8, samt drivkretsar 1, 2, 3 och 4 som styr den synkrona funktionen hos ljusgrindmatrisen 9 och ljuskällesystemet 6, 7 och 8 approximativt i enlighet med sättet enligt föreliggande upp- finning.

Ljusgrindmatrisen 9 är förverkligad medelst ljusgrind- element 10, som drivs under alstring av motsvarande primär- färgbild till en transmissionsnivâ som motsvarar intensite- ten hos den presenterade primärfärgen i färgelementet. En svarstid på cirka eller mindre än 2 ms erfordras för ljus- grindelementet 10. En period på några få millisekunder tiR, tic bildfältinformation i ljusgrindmatrisen 9. För att uppnå och tiB (fig. 3a, 3b) är tillgänglig för införing av största möjliga effektivitet aktiveras ljuskällorna 6, 7 och 8 endast under tiderna taR, tas och taß, under vilka den bildinformation som motsvarar varje primärfärg R, G och B helt överföres till ljusgrindmatrisen 9 och ljusgrind- elementen 10 styrs till dessas motsvarande transmissions- nivåer. ' Baserat på tidigare känd teknik är den närmast liggande lösningen för förverkligande av ljusgrindmatrisen att ut- nyttja en flytande kristall-ljusgrindmatris driven av tunn- 461 692 10 filmtransistorer, principiellt väsentligen på samma sätt såsom vid kända ljusgrindmatriser med intilliggande, färg- filtrerade ljusgrindelement.

En presentationsenhet enligt uppfinningen kan reali- seras med utnyttjande av följande huvudblock som visas i fig. 2a och 2b.

Block 1: Videosignalminne för omvandling av ingångs- signalen till serieform, som är kompatibel med presentations- anordningen.

Block 2: Dataingângsdrivkretsar för styrning av ljus- grindmatriskolumnerna c1-cm.

Block 3: väljare för ljusgrindmatrisrader r1-rn.

Block 4: Tidsanpassningskretsar och effektmatning.

Block 5: Ljuskällesystem som innefattar separat aktive- rade primärfärgemitterande ljuskällor 6, 7 och 8 för färgerna rött, grönt resp. blått.

Block 9: Flytande kristall-ljusgrindmatris i vilken grindelementen 9 drivs av ett integrerat tunnfilmstransistor- arrangemang.

Block 15 (fig. 2b): Styrelektroden G hos en tunnfilm- transistor 15, som driver ett individuellt ljusgrindelement 10, är ansluten till matrisraderna rj, som styrs av rad- väljarna i block 3. Kollektorelektroden D hos tunnfilmtran- sistorn 15 är ansluten till kolumnledningarna ci i matrisen 9, via vilken en datadrivanordning 2 matar intensitetsinfor- mationen för motsvarande element via tunnfilmtransistorns källelektrod S vid punkten 12 till den av det flytande kristallelementet bildade kapacitansen. Den andra elektroden hos det flytande kristall-elementet 16 utgöres av en gemen- sam elektrod 17.

Block 49: Drivorgan för ljuskällorna 6, 7 och 8 i ljuskällesystemst S.

Den s.k. “Synchrogate“-presentationsenheten enligt uppfinningen förutsätter följande prestanda hos ljusgrind- elementet 10: a. svarstid 5 2 ms, och b. styrbar transmissionsnivâ för samtliga primärfärg- 461 692 11 spektrumkomponenter.

Kravet på svarstid tillgodoses bäst bland kända lös- ningar av PLZT-ljusgrindar (3), (15) och ferroelektriska flytande kristall-ljusgrindar (19), (20). Pi-cellen (2) uppfyller även svarskraven. Transmissionen hos de refererade celltyperna styrs medelst ett tvärgâende elektriskt fält över cellen för samtliga primärfärgkomponenter R, G och B.

Bland annat till följd av lägre styrspänning har flytande kristall-cellerna gett ett bättre utbyte än PLZT- cellerna i ljusgrindmatriskonstruktioner med ett stort an-_ tal celler. De bästa resultaten har uppnåtts med flytande kristall-matrisen drivna medelst tunnfilmtransistorer, TFT.

I tidigare kända lösningar drivs typiskt varje flytande kristall-element i ljusgrindmatrisen av en TFT, vars grind- och kollektorelektrod är anslutna till rad- och kolumnled- ningarna r.

J drivspänning som pâlâgges via varje kolumnledning oi över- och ci hos ljusgrindmatrisen 9 (fig. 2b). Den föres genom kanalen hos tunnfilmtransistorn, vilken drivs till ledande tillstånd av drivsignalen från radväljarled- ningen, till den kapacitans som bildas av den flytande kristall-cellen. För att öka cellens tidkonstant parallell- kopplas vanligen kapacitansen med en tunnfilmkondensator för att uppnå lagringstiden på 20 ms som typiskt erfordras för celler i presentationsenheter med intilliggande färg- element. Presentationsenheten enligt uppfinningen arbetar även med en matriscellagringstid på 1/3 x 20 ms. Kontraste- rande härtill måste svarstiden vara 5 5 ps medan lösningarna baserade på intilliggande färgelementmatriser typiskt klarar sig med en längre svarstid på 5 30 ps.

Ett alternativ (fig. 2c) till en cell som drivs av en tunnfilmtransistor är att inkludera en annan TFT såsom ett temporärt ingångsminne, vilket medger informationen 1 nästa fält att överföras till matrisen under presentation av det tidigare fältet utan att interferera med det presenterade fältet. Intensítetssignalen lagras i en kondensator 60 och omkopplas till ljusgrindelementet genom tillkoppling av en tunnfilmtransistor 61 i samtliga primärfärgelement via en 461 692 12 elektrod 62.

Pig. 3a visar signaltidsanpassningsdiagrammen för en presentationsenhet enligt uppfinningen,'i vilken ljusgrind- matrisen 9 är förverkligad med utnyttjande av den s.k.

TFT-flytande kristall-konstruktionen. Styrmetoden för matrisen 9 är "line-at-time". Signaltidsanpassningen styrs av en tidsanpassningsenhet 4, vilken synkroniseras med in- gângsvideosignalen.

Den grundläggande funktionssekvensen tt (exempelvis 20 ms) innefattar tre sekventiella subsekvenser tR, tG och tB under vilka röda, gröna och blå färgsubfält alstras. Var och en av de tre subsekvenserna innefattar vidare tvâ grundläggande funktionscykler av vilka den första tiR, tic och tiB överför videoinformationen hos varje subfält via kolumnledningar c1-cm till elementen i ljusgrindmatrisens 9 rad (r1-rn), en åt gången. Styrspänningarna som pålägges de flytande kristall-elementen visas i fig. 3a såsom våg- former r1, c1-cm; rn, c1-cm. De andra grundläggande cyklerna taR, tas, taB är reserverade för ljuskälleaktivering, så att ljuspulser från den röda ljuskällan alstras under taR, den gröna pulsen från den gröna ljuskällan under tag resp. den blå pulsen från den blå ljuskällan under tas. Förutom de grundläggande cyklerna måste subsekvenserna tR, tG och tB reservera tid för 1jusgrindstillstândsändring Tic och ljus- källsfrånkopplingsfördröjningar T , TE och 1%. Fig. 3b visar motsvarande sekvenser, subsekvenser och grundcykler för en ljusgrindmatris med ingångsminnen. I denna konstruktion kan de grundläggande cyklerna ta och ti uppträda samtidigt. En ytterligare sekvens för ingângsminnesaktiveringspulsen er- fordras med en varaktighet av samma storleksordning som in- gângsskrivpulsen.

Ljuskällesystemet 5 hos presentationsenheten inne- fattar ljuskällor för primärfärgerna R och G, vilka indivi- duellt styrs under en pulsvaraktighet på 5 3 ms.

Förverkligandet av primärfärgkällorna 6, 7 och 8, vilka måste presenteras likvärdigt för observatören, kan ske med utnyttjande av de många tidigare kända ljuskälle- 461 692 13 konstruktionerna. En optimal ljuskälla utgöres av en trans- parent ljuskälla med plan yta och litet djup, vilken emitte- rar primärfärgerna R, G och B och medger placering av samt- liga primärfärgkällor 6, 7 och 8 i en typisk färgpresenta- tionsenhet i rad i observationsriktningen. En ljuskälla uppfyllande dessa krav är exempelvis den elektroluminiscens- cell av tunnfilmstyp enligt referens (21) bestående av en elektroluminiscenskonstruktion (fig. Sa och Sb) tillverkad med utnyttjande av tunnfilmsteknologi på en glasplatta 18 såsom ett elektroluminiscensskikt 24 med transparenta ' elektroder 23, 25. ' I denna konstruktion är följaktligen de elektrolumi- niscenta primärljuskällorna eller EL~lamporna, belägna bakom ljusgrindmatrisen 9 och sammanfogade såsom skikt av samma storlek som ljusgrindmatrisen. EL-lamporna R, G, B kan drivas i sin resonansmod, vilket ställer lägre effektivitetskrav på dessa än den multiplexa EL-presentationsenheten.

Prímärfärgkällorna kan även konstrueras såsom visas i fig. 4a, 4b. I detta utförande homogeniseras det emitterade ljusfältet från de intilliggande eller parallellt belägna primärfärgkällorna 19, 20, 21 medelst en diffusor 22, exem- pelvis ett matt glas, mellan ljuskällan och ljusgrindmatrisen.

Varje primärfärgkälla R, G, B är utförd såsom en parallell styrd grupp av ljusemitterande dioder, exempelvis såsom kolumner 19, 20, 21.

Vidare kan ljuskällefältet utföras såsom en vakuum- fluorescensemitter, innefattande tillräckligt tätt belägna band- eller punktformade områden av varje primärfärg eller en kombination av dessa (fig. 6a, 6b). I detta utförande är fluorescerande band 31, 32, 33 anordnade parallellt på en glasplatta 18 för primärfärgerna R, G, B. Skild från dessa band 31, 32, 33 finns en katodanordning 50. Banden 31, 32, 33 och katodanordningen 50 är inneslutna i ett vakuumhölje, innefattande en diffusorplatta 22, tätningar 30 och avstånds- organ 26. De primärfärgemitterande fluorescenta materialen är pâtryckta såsom smala band över separata anodelektroder 27, 28, 29. Valet av R-, G- resp. B-ljuspulser sker medelst 461 692 14 anodkommutering.

I projektorutförandet-(fig. 8a, 8b) förverkligas enklast ljuskâllan 41, 42 medelst en enda källa 41, 42 som emitterar vitt ljus, exempelvis en xenon-gasurladdnings- lampa, som är pulsad för att förbättra effektiviteten, och ett primärfärgseparationsfilter 37 i ljustransmissionsbanan, vilket roteras synkront med styrsignalerna för ljusgrind- matrisen 9.

Filtret 37 roteras medelst en elektrisk motor 39 via en axel 38 synkront med en drivsignal från en drivenhet 4b, som styr matrisen 9. Den cirkulära filterplattan 37 är medelst svarta sektorer 41 uppdelad i tre transparenta fil- tersektioner 38, 39, 40 för de tre primärfärgerna R, G resp.

B. Det från ljuskällan 41 emitterade ljuset överföres via färgsepareringen till en reflektor 42 och därifrån via det optiska ljusgrindsystemet 43-46 i form av det önskade färg- mönstret på en skärm 47.

En ljuskällekonstruktion innefattande monokromatiska fluorescenta rör 34, 35, 36 för primärfärgerna eller ekviva- lenta neonurladdningsrör visas i fig. 7a, 7b. Kraven pâ stig- och falltider för dessa ljuskällor kan uppnås med ut- nyttjande exempelvis av UV-exciterade fluorescenta material av lantanid-typ. Även i detta fall är diffusorns 22 uppgift att homogenisera den emitterande ytans intensitet för ljus- grindmatrisen 9.

De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen baserar sig på utnyttjandet av en flytande kristall-ljusgrind- matris med integrerade tunnfilmtransistorstyrkretsar.

Då den önskade bildupplösningen är låg omfattar upp- finningen även lösningar i vilka de individuella bildelemen- ten âstadkomes medelst diskreta ljusgrindelement i en hybrid- konstruktion, eventuellt försedd med en separat drivkrets.

Detta utförande medger utnyttjandet av konventionella inte- grerade kretsar för styrningen av ljusgrindarna såsom före- slås för en presentationsanordning i form av ett panelinstru- ment visat i fig. 9a, 9b, 9:. Vid detta utförande utgöres stödstrukturen för ljusgrindmatrisen av en glasskiva 51. Ett 461 692 15 ogenomsynligt isolerande materialskikt 52 är påtryckt över hela glasskivans 51 yta med undantag av områdena för ljus- grindelementen. Uppe på det isolerande skiktet 52 är ett ledande mönster S3 pâtryckt. Detta bildar ledningsdragningen från ljusgrindelementens kontakter 54 till styrkretsens kon- takter 55.

Såväl ljuselementen som styrkretsarna är anbringade på glasskivan 51 med utnyttjande av ytmonteringsteknik. En individuell 1jusgrindspresentationsenhet 56 kan bestå av separat anslutna ljusgrindelement 58, vilka drivs via ' signalledningar förbundna med kanten hos ljusgrindpresenta- tionsenheten.

Om konstruktionen är baserad pâ utnyttjande av PLZT- ljusgrindelement krävs en styrspänning på ca. 150-200 V från drivkretsarna 57. De kan vara av samma typ som för EL- och plasma-presentationsenheter. En drivkrets av detta slag styr typiskt 32 eller 64 ljusgrindelement.

Fastän de utföranden som beskrivits såsom exempel på utföringsformer utförda i enlighet med uppfinningen hänför sig till utnyttjandet av tre primärfärger är det klart att uppfinningen även omfattar utnyttjandet av exempelvis två, fyra eller än fler primärfärger. 461 692 1 6 Tabell 1 Presentations- enhet med in- Presentations- Presentations- tilliggande enhet med sek- enhet av typen elenent ventiella fält "Synchrogate" (parallellfilter- konstruktion) Ljuskälla Karbinatiorxsfärg- Kcxrxbinatíonsfärg- Separata prinvär- esnitter för pri- eznitteraxude bild- färgemitterare rör för 2 primär- färger Bildalstring I ljusgrind- Vid ljuskällan I ljusgrind- matris :natris Intensitets- Transmissions- Bildelenentnivå- 'Iransmissions- styrning av styrning av styrning vid styrning av prinärfärger ljusgrindar ljusgrirxdar ljusgrindar Separation av Filter i ljus- Färgpolarisato- Automatiskt till primärfärger grindmatris rer och ljus- följd av sepa- grindseparator rata fárgkällor Synkrona Inga Ljusgrind- Primärfärg- funktioner separator subfált hos färgbildraxn i ljusgrindïatris Adderad Primärfärg- färgbild emitterstymixzg Färgspelctnnn Alla färger Ihrbinatiorxer av Alla färger inom inom prixnär- 2 prirnärfärger prixnärfärgspelctrun färgspektruzn Eärgkonvergens Ofullständig Fullständig Fullständig 461 699. 1 7 Tabell 2 Presentations- Éïšgged im- Presentations- Pre sentations- enhet med sek- enhet av typen lemen . .. .. ,. ïparalïellfilterd ventlella falt Synchrogate konstruktion) Antal ljusgrindar 3 x antalet 1 Antal bildelement bildelement àfarskravför 520m 53x16 _<_2ms ljusgrindar Styrintervall 5 30 ps 5 3 ms 5 5 Ps för en ljus- grind Fammmplfle- (P-s) (P/a-s) 1 (P-sy? tor/prixnärfärg P2 P2 Ref. till Ref. till fig. 10a fig. 10b

Claims (15)

461 692 18 Patentkrav

1. Sätt för alstring av bildelement med individuell färgstyrning på en skärm hos en färgpresentationsenhet med utnyttjande av åtminstone två ljusgrindar (10) och ett gemensamt ljuskällesystem (5) för ljusgrindarna, som separat emitterar åtminstone tvâ primärfärger (R, G, B), innefattande _ ett ljuskällesystem (5) separat aktiverbart för varje primärfärg (R, G, B) för bildande av nämnda ljuskälla med de skilda primärfärgkomponenterna, och styrkretsar (1-4) för styrning av transmissionen hos varje ljusgrind (10) för uppnående av den önskade färginten- siteten, k ä n n e t e c k n a t av att primärfärgkomponenterna (R, G, B) alstras i ljuskälle- systemet (5) såsom alternerande ljuscykler emitterande en primärfärg åt gången och med en repetitionsfrekvens på åt- minstone 25 Hz, och att färgen hos varje bildelement alstras genom juste- ring av transmissionen hos varje ljusgrind (10) synkront med primärfärgemissionscykeln för varje primärfärgkomponent i det förhållande som krävs för uppnâende av den önskade additiva färgupplevelsen.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ljuskällesystemet (5) akti- veras separat för var och en av de tre primärfärgerna (R, G, B).

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den grundläggande sekvensen för varje videosignallinjecykel divideras med antalet primär- färger (R, G, B) till ett motsvarande antal sekventiella subsekvenser (tR, tG, tß), att varje subsekvens vidare upp- delas i de grundläggande funktionscyklerna (ti och ta), att den ena (ti) av dessa utnyttjas för överföring av videosignal- informationen till varje ljusgrind (10) och att den andra 46") 692 19 (ta) utnyttjas för aktivering av ljuskällesystemet (5) för alstring av ljuspulsen med motsvarande primärfärg (R, G, B).

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda grundläggande cykler (ti, ta) uppträder sekventiellt (fig. 3a) i varje subsekvens (tR, tG, tB).

5. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda grundläggande cykler (ti, ta) uppträder samtidigt (fig. 3b) i varje subsekvens' (tR, tG, tB).

6. Sätt enligt krav 3 utnyttjande en ljusgrindmatris (9), k ä n n e t e c k n a t av att videosignalinformationen överföres i parallellform till varje ljusgrind (10) från dataingångsdrivorgan (2) via kolumnledningar (c1-cm) för en rad (r1-rn) åt gången.

7. Färgpresentationsenhet, innefattande åtminstone tvâ ljusgrindar (10) såsom presentations- element, ett ljuskällesystem (5) vid den bakre delen av presen- tationsenheten inrättat att emittera åtminstone tvâ olika primärfärger (R, G, B), och styrkretsar (1-3) för styrning av transmissionen hos varje ljusgrind (10) i överensstämmelse med de önskade styr- signalerna, k ä n n e t e c k n a d av att färgpresentationsenheten innefattar en synkronise- ringssektion (4) inrättad att individuellt och sekventiellt aktivera primärfärgerna (R, G, B) hos ljuskällesystemet (5) vid en repetitionsfrekvens på åtminstone 25 Hz, och att styrkretsar (1, 2, 4) är utförda för att driva varje ljusgrind (10) synkront med synkroniseringssektionen (4), så att då någon av primärfärgkällorna (R, G, B) be- finner sig i aktiverat tillstånd den transmitterade ljus- intensiteten via motsvarande ljusgrind (10) är proportio- nell mot storleken hos primärfärgkomponenten i den additiva färgen alstrad av ljusgrinden (10). 461 692 20

8. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, innefattande ett ljuskällesystem (37, 41, 42) med en emitteringskälla (41, 42) med brett spektrum, k ä n n e t e c k n a d av att den för färgsynkroniseringen innefattar ett roterande färgseparationsfilter (32) (fig. 8a, 8b) anordnat framför ljuskällan (41, 42) och inrättat att tillsammans med ljus- källan alstra de olika primärfärgkomponenterna (R, G, B).

9. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ljuskällesystemet innefattar elektroluminescenta strukturer av tunnfilmtyp (23-25), an- ordnade skiktvis i observationsriktningen för emittering av primärfärgerna (R, G, B) (fig. Sa, Sb).

10. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ljuskällesystemet innefattar ett arrangemang av ljusemitterande diodgrupper (19, 20, 21) för emittering av de olika primärfärgerna (R, G, B) (fig. 4a, 4b).

11. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ljuskällesystemet innefattar en fluorescerande vakuumkonstruktion med emitterande primär- färgytor (31, 32, 33) för emission av de olika primärfärgerna (R, G, B) (fig. 6a, 6b).

12. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ljuskällesystemet innefattar ett arrangemang av fluorescerande rör (34, 35, 36) eller lik- nande ljusemitterare (fig. 7a, 7b).

13. Färgpresentationsenhet enligt något av krav 9-12, k ä n n e t e c k n a d av att det färgemitterande fältet är homogeniserat medelst en diffusor (22) framför ljus- källorna.

14. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k_ä n n e t e c k n a d av att ljusgrindelementen (56, 58) är åstadkomna medelst diskreta komponenter monterade på en glasskiva (51), vilken tjänar som ledarsubstrat och kon- struktionsram för presentationsenheten (fig. 9a, 9b, 9c).

15. Färgpresentationsenhet enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att styrkretsen som driver en 461 692 21 individuell ljusgrind innefattar ett ingångsminne bestående av en tunnfilmstransistor (61) och en temporär minneskon- densator (60) för överföring av bildinformationen samtidigt till samtliga bildelement medelst en signal på en för samtliga bildelement (fig. 2c) gemensam aktiveringselektrod- ledning (62).