DE3131226A1

DE3131226A1 - Display device (display)

Info

Publication number: DE3131226A1
Application number: DE19813131226
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Precitronic Gesellschaft fuer Feinmechanik und Electronic mbH
Current assignee: Precitronic Gesellschaft fuer Feinmechanik und Electronic mbH
Priority date: 1981-08-06
Filing date: 1981-08-06
Publication date: 1983-02-17

Abstract

A display device (display) has in an illuminating beam path which is preferably directed parallel a reflection modulator having a reflecting flexible diaphragm, e.g. made from metallised Mylar, which is supported in the fashion of a matrix and has therebetween non-supported surface areas which can be brought selectively and independently of one another by means of electrostatic deflection which can be driven in a matrix fashion into a configuration which reflects the light in a more or less scattered way, and thereby produce dark pixels. Polychromatic representation is possible by means of rapidly changing illumination using different primary colours in a manner synchronous with the matrix-driving of the associated pixels. The device is suitable for representing alphanumeric characters, curves and the like in the case of measuring instruments, visual display units (video terminals), facsimile transmission devices, as well as for projecting and viewing still and moving pictures, e.g. in television. It does not have the numerous disadvantages of known displays, such as a large space requirement, the production of high voltages, sensitivity and the production of radiation.

Description

Bilddarstellungsgerät (Display) Image display device (display)

Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Bilddarstellungsgerät (Display) zur Wiedergabe wechselnder Darstellungen durch Ansteuerung mit elektrischen Signalen. Das erfindungsgemäße Gerät kann als Anzeigegerät z. B. zur Darstellung von alphanumerischen Zeichen zur Verwendung an Meßgeräten, Datenausgabegeräten od. dgl., oder auch als Gerät zur Wiedergabe stehender oder laufender Bilder, z. B. von Fernsehbildern, Projektorbildern od. dgl., ausgestaltet sein. Description The invention relates to an image display device (display) for the reproduction of changing representations through control with electrical signals. The device according to the invention can be used as a display device, for. B. to represent alphanumeric Characters for use on measuring devices, data output devices or the like, or as Device for playing back still or moving pictures, e.g. B. of television pictures, Projector images or the like. Be designed.

Bekannt sind Anzeige- bzw. Bilddarstellungsgeräte oder Displays unter Verwendung von Kathodenstrahlröhren, Gasentladungszellen, Leuchtdioden, Flüssigkristallanordnungen und dgl. Die meisten dieser bekannten Displays sind kompliziert im Aufbau, haben eine geringe Zuverlässigkeit und Lebensdauer, sind teuer in der Herstellung und benötigen zum Teil hohe elektrische Spannungen für ihren Betrieb. Auch ihre Belastbarkeit durch mechanische, thermische oder Strahlenbelastung ist häufig gering. Elektrodenstrahlröhren, die üblicherweise in Fernsehern, elektronischen Meßgeräten und dgl. eingesetzt werden, benötigen große Bautiefen, um eine hohe Auflösung zu erreichen. Leuchtdioden-Displays sind kurzlebig und bezüglich ihrer Helligkeit schlecht steuerbar. Plasma-Displays sind sehr kostspielig und schwierig herstellbar und von geringer Lebensdauer. Flüssigkristall-Displays haben den Nachteil einer großen Trägheit und Temperaturabhängigkeit aufgrund der Viskositätsbedingungen der chemischen Substanz. Display or image display devices or displays are known under Use of cathode ray tubes, gas discharge cells, light emitting diodes, liquid crystal arrangements and the like. Most of these known displays are complicated in construction poor reliability and lifespan, are expensive to manufacture and sometimes require high electrical voltages for their operation. Also their resilience mechanical, thermal or radiation exposure is often low. Cathode ray tubes, which are usually used in televisions, electronic measuring devices and the like, require great depths in order to achieve a high resolution. LED displays are short-lived and difficult to control with regard to their brightness. Plasma displays are very costly and difficult to manufacture and have a short service life. Liquid crystal displays have the disadvantage of great inertia and temperature dependence due to the Viscosity conditions of the chemical substance.

Ein Nachteil insbesondere von Kathodenstrahlröhren ist die Abgabe von Röntgenstrahlung, die insbesondere bei geringem Betrachtungsabstand gesundheitliche Schäden des Benutzers verursachen können. A disadvantage of cathode ray tubes in particular is output of X-rays, which are particularly harmful to health when viewed from a short distance Cause damage to the user.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Display zur Zeichen-oder Bilddarstellung zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, kostengünstig herstellbar ist, geringes Gewicht und Volumen hat, mit guter Auflösung und variabel steuerbarer Helligkeits- und gegebenenfalls Farbcharakteristik betreibbar ist, weitgehend unempfindlich gegen mechanische, thermische und Strahlungsbelastung ist und selbstkeine gesundheitsschädliche Strahlung erzeugt. The object of the invention is to provide a display for displaying characters or images to create which does not have the aforementioned disadvantages, can be manufactured inexpensively is, has low weight and volume, with good resolution and variably controllable Brightness and optionally color characteristics can be operated, largely insensitive against mechanical, thermal and radiation exposure and is not itself harmful to health Generates radiation.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bilddarstellungsgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen in einem Beleuchtungsstrahlengang angeordneten, als Reflektor ausgebildeten optischen Modulator mit einer von einer flexiblen Membran gebildeten Reflexionsfläche, die regelmäßig verteilte abgestützte und dazwischen liegende nicht abgestützte Flächenbereiche aufweist, und durch eine durch die elektrischen Signale ansteuerbare Auslenkeinrichtung zur selektiven Auslenkung einzelner nicht abgestützter Flächenbereiche der Membran in eine von den nicht abgestützten Flächenbereichen abweichende KonSiguration. To solve this problem, an image display device is described in the introduction mentioned type according to the invention characterized by one in an illuminating beam path arranged, designed as a reflector optical modulator with one of a flexible membrane formed reflective surface, which is supported regularly distributed and having unsupported areas therebetween, and by a Deflection device controllable by the electrical signals for selective deflection individual unsupported surface areas of the membrane into one of the unsupported areas Area areas deviating configuration.

Von den ausgelenkten Flächenbereichen wird das Beleuchtungslicht unter anderen Winkeln reflektiert als von den abgestützten bzw. den nicht ausgelenkten Flächenbereichen. The illuminating light comes from the deflected surface areas reflected at different angles than from the supported or the undeflected areas.

Durch geeignete Gestaltung des Strahlengangs läßt sich erreichen, daß das von den ausgelenkten Bereichen unter verschiedenen Winkeln reflektierte bzw. gestreute Licht den Betrachter nicht erreicht, so daß diese Bereiche, entsprechend dem Grad der Auslenkung, als mehr oder weniger dunkle Bildpunkte erscheinen. Jeder auslenkbare Flächenbereich bildet somit einen bezüglich der Helligkeit stufenlos modulierbaren Bildpunkt.By appropriately designing the beam path, it can be achieved that this reflected from the deflected areas at different angles or scattered light does not reach the viewer, so that these areas, accordingly the degree of deflection when more or less dark pixels appear. Everyone The deflectable surface area thus forms a steplessly with respect to the brightness modulatable pixel.

Da das erfindungsgemäße Gerät im Prinzip nur eine Lichtquelle und einen mechanisch deformierbaren Oberflächenmodulator benutzt, weist es alle diejenigen Nachteile nicht auf, die bei den bekannten Displays insbesondere mit der Verwendung hoher Spannungen (Kathodenstrahlröhre, Gasentladungszellen) oder mit der Verwendung von empfindlichen Materialien zur Transmissionssteuerung (Flüssigkristall-Displays) verbunden sind. Das erfindungsgemäße Gerät kann als kostengünstiges, robustes und gegen Belastungen unempfindliches Gerät ausgebildet werden. Since the device according to the invention in principle only has a light source and using a mechanically deformable surface modulator, it exhibits all those There are no disadvantages associated with the known displays, in particular with their use high voltages (cathode ray tube, gas discharge cells) or with use of sensitive materials for transmission control (liquid crystal displays) are connected. The device according to the invention can be inexpensive, robust and equipment that is insensitive to stresses must be constructed.

Die mit dem erfindungsgemäßen Gerät erreichbare Auflösung hängt ab von den Abmessungen und gegenseitigen Abständen der auslenkbaren und nicht auslenkbaren Flächenbereiche der Reflektormembran, die im Bedarfsfall angepaßt und gegebenenfalls auch sehr klein (im Bereich weniger Zehntel Millimeter) gemacht werden kann. Der erreichbare Helligkeitskontrast hängt ab von dem Flächenverhältnis der nicht abgestützten, auslenkbaren Flächenbereiche zu den abgestützten Flächenbereichen; dieses Verhältnis kann vorzugsweise relativ groß gewählt werden. The resolution that can be achieved with the device according to the invention depends on the dimensions and mutual distances of the deflectable and non-deflectable Surface areas of the reflector membrane, which are adapted if necessary and if necessary also very small (in the less tenths of a millimeter) can be. The achievable brightness contrast depends on the area ratio the unsupported, deflectable surface areas to the supported surface areas; this ratio can preferably be selected to be relatively large.

Der als Reflektor ausgebildete Modulator ist vorzugsweise in einem parallel gerichteten Projektions- oder Abbildungsstrahlengang angeordnet, wobei Filter- und/oder Blenden vorgesehen sein können, um die von den ausgelenkten Flächenbereichen gestreut reflektierten Lichtanteile abzufangen, so daß sie den Betrachter nicht erreichen. The modulator designed as a reflector is preferably in one arranged parallel projection or imaging beam path, wherein Filters and / or diaphragms can be provided to prevent the deflected surface areas Intercept scattered reflected light components so that they do not affect the viewer reach.

Die punktweise Auslenkung der Reflektormembran erfolgt vorzugsweise elektrostatisch mittels in geringem Abstand von der Membran angeordneter elektrischer Leiter, die mit den Ansteuersignalen beaufschlagt werden und jeweils im Bereich eines auslenkbaren Flächenbereiches ein elektrostatisches Feld erzeugen, welches mit der Membran in Wechselwirkung tritt und diese auslenkt. Es kann sich beispielsweise um zwei Scharen sich kreuzender Leiterbahnen handeln, von denen die eine unterhalb der Reflektormembran und die andere,in genügend transparenter Ausbildung, oberhalb der Reflektormembran angeordnet ist. The reflector membrane is preferably deflected at points electrostatically by means of electrical ones arranged at a short distance from the membrane Conductors to which the control signals are applied and in each case in the area of a deflectable surface area generate an electrostatic field, which interacts with the membrane and deflects it. It can be, for example are two sets of intersecting conductor tracks, one of which is below the reflector membrane and the other, in sufficiently transparent training, above the reflector membrane is arranged.

Die Membran selbst besteht vorzugsweise aus einem mit einer reflektierenden Metallschicht versehenden dielektrischen Material, vorzugsweise einem Material mit starker Polarisation im elektrostatischen Feld bzw.The membrane itself preferably consists of one with a reflective one Metal layer provided dielectric material, preferably a material with strong polarization in the electrostatic field or

einem Material mit Elektreteigenschaften bzw. Vorpolarisation.a material with electret properties or pre-polarization.

Die Ansteuerung der Auslenkeinrichtung derart, daß selektiv einzelne Bildpunkte bzw. Flächenbereiche der Membran ausgelenkt werden, kann mit einer Matrix-Ansteuerschaltung bewirkt werden, wie sie im Prinzip bei derartigen Displays, z.B. bei Plasmaanzeigetafeln, bekannt ist. The control of the deflection device such that selectively individual Image points or surface areas of the membrane can be deflected with a matrix control circuit as they are in principle in such displays, e.g. plasma display panels, is known.

Zur Erzielung einer farbigen Bilddarstellung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Insbesondere kann man den Modulator in rasch aufeinanderfolgenden kurzen Zeitperioden abwechselnd mit drei verschiedenen Grundfarben beleuchten und während jeder dieser Perioden eine Matrixansteuerung der Bildpunkte entsprechend einem der jeweiligen Grundfarbe zugeordneten Farbauszug des darzustellenden Bildes ansteuern. Zur Erzeugung einer Anleuchtung mit wechselnden Farben kann eine weiße Lichtquelle mit vorgeschaltetem, synchron zur Matrixansteuerung der Bildpunkte wechselndem Farbfilter verwendet werden, oder z.B. auch eine bezüglich der Farbe steuerbare Lichtquelle, z.B. There are various options for achieving a color image display conceivable. In particular, you can use the modulator in rapidly successive short Illuminate periods of time alternately with three different primary colors and during each of these periods a matrix control of the pixels according to one of the control the color separation of the image to be displayed which is assigned to the respective basic color. A white light source can be used to generate illumination with changing colors with upstream color filter that changes synchronously with the matrix control of the pixels can be used, or e.g. a light source that can be controlled in terms of color, e.g.

ein Farbstofflaser. Statt dessen kann man auch je drei benachbarte Bildpunkte des Modulators mit drei verschiedenen Grundfarben beleuchten mittels einer dem Modulator vorgeschalteten Farbfiltermaske, die die drei Grundfarben in einer dem Raster des Modulators angepaßten Rasteranordnung enthält Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.a dye laser. Instead, you can have three adjacent Illuminate pixels of the modulator with three different basic colors using a color filter mask upstream of the modulator, which converts the three basic colors into a grid arrangement adapted to the grid of the modulator contains embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch und in stark vergrößertem Maßstab einen Schnitt bzw. eine Draufsicht eines elektrooptischen Modulators zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Bilddarstellungsgerät. 1 and 2 show schematically and on a greatly enlarged scale a section and a plan view of an electro-optic modulator for use in the image display device according to the invention.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung mit anderen Ausführungsvarianten des Modulators. Fig. 3 shows a sectional view with other design variants of the modulator.

Fig. 4 ist eine Schemadarstellung des Strahlengangs eines Bilddarstellungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 4 is a schematic illustration of the beam path of an image display device according to a first embodiment of the invention.

Fig. 5 zeigt schematisch den Strahlengang einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes. Fig. 5 shows schematically the beam path of a second embodiment of the device according to the invention.

Fig. 6 zeigt eine Schemadarstellung des Gerätes gemäB einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 6 shows a schematic representation of the device according to a further one Embodiment of the invention.

Fig. 7 zeigt eine stark vergrößerte Schnittdarstellung ähnlich Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform. FIG. 7 shows a greatly enlarged sectional illustration similar to FIG. 3 of a further embodiment.

In Fig. 1 und 2 ist schematisch ein elektrooptischer Modulator 1 dargestellt, der eine reflektierende, flexible Membran 3 aufweist, die abgestützt ist von einer Stützplatte 9 mit einer Vielzahl von zapfen- oder pfeilerartigen Stützvorsprüngen 19, die von sich kreuzenden Nuten 11 in der Oberfläche der Stützplatte 9 gebildet werden. Die Membran 3 wird von den Stützvorsprüngen 19 punkt- oder matrixförmig abgestützt, so daß dazwischen nicht abgestützte Flächenbereiche oder Zellen verbleiben, in denen die Membran 3 auslenkbar ist. An electro-optical modulator 1 is shown schematically in FIGS. 1 and 2 shown, which has a reflective, flexible membrane 3 which is supported is of a support plate 9 with a plurality of peg-like or pillar-like support projections 19 formed by intersecting grooves 11 in the surface of the support plate 9 will. The membrane 3 is point-shaped or matrix-shaped by the support projections 19 supported so that unsupported areas or cells remain in between, in which the membrane 3 is deflectable.

In den Nuten 11 der Stützplatte 9 verläuft eine erste Schar von parallelen Leiterbahnen 15. Statt der dargestellten quadratischen Rasteranordnung kann vorzugsweise auch eine hexagonale Rasteranordnung mit drei Scharen von sich unter 600 kreuzenden Nuten und dazwischen gebildeten hexagonalen Stützvorsprüngen Verwendung finden.In the grooves 11 of the support plate 9, a first set of parallel runs Conductor tracks 15. Instead of the square grid arrangement shown, preferably also a hexagonal grid arrangement with three groups of under 600 crossing each other Find grooves and hexagonal support projections formed therebetween.

Oberhalb der Membran 3 befindet sich mit geringem Abstand eine transparente Platte 23, an deren Unterseite eine zweite Schar von parallelen Leiterbahnen 25, rechtwinklig zu den Leiterbahnen 15, angeordnet ist. Die Leiterbahnen 25 sind vorzugsweise transparent,z.B. aus Lithiumoxid, ausgebildet oder so dünn, daß sie den Lichtdurchtritt durch die transparente Platte 23 nicht merklich behindern. Above the membrane 3 there is a transparent one at a small distance Plate 23, on the underside of which a second set of parallel conductor tracks 25, is arranged at right angles to the conductor tracks 15. The conductor tracks 25 are preferably transparent, e.g. made of lithium oxide, or so thin that it allows light to pass through not noticeably obstruct by the transparent plate 23.

Die beiden Scharen von Leiterbahnen 15, 25 sind über je eine zugehörige Zeilen- bzw. Spaltsteuerschaltung 16, 18 mit einem Ansteuergerät 17 verbunden, welches die einzelnen Leiter 15 und 25 selektiv mit geeigneten Steuersignalen beaufschlagt. Am jeweiligen Kreuzungspunkt der so beaufschlagten Leiterbahnen entsteht ein elektrostatisches Feld, welches mit der Membran 3 in Wechselwirkng tritt, so daß diese aus ihrer ebenen Konfiguration ausgelenkt wird, wie in Fig. 1 bis 3' durch den konkav gekrümmten Verlauf angedeutet. The two sets of conductor tracks 15, 25 are each associated with one Row or gap control circuit 16, 18 connected to a control device 17, which the individual conductors 15 and 25 are selectively applied to suitable control signals. An electrostatic occurs at the respective intersection of the conductors loaded in this way Field which interacts with the membrane 3, so that it is out of its plane Configuration is deflected, as in Fig. 1 to 3 'by the concave curved Course indicated.

Von den nicht ausgelenkten Flächenbereichen der Membran 3 wird ein einfallendes paralleles Lichtbündel 5 unter Erhaltung seiner Parallelität, wie bei 7 angeduetet, reflektiert. Die ausgelenkten Flächenbereiche 3' dagegen werden aufgrund ihrer hohlspiegelartigen Konfiguration das auftreffende Licht unter verschiedenen Winkeln regellos oder gestreut reflektieren, wie bei 7' angedeutet und zwar umsomehr, je stärker die Auslenkung ist. Of the non-deflected surface areas of the membrane 3, one becomes incident parallel light beam 5 while maintaining its parallelism, as in 7 indicated, reflected. The deflected surface areas 3 ', however, are due to Their concave mirror-like configuration illuminates the incident light from different angles Reflect angles randomly or scattered, as indicated at 7 'and all the more so, the greater the deflection.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung verschiedener anderer Ausführungsvarianten des elektrooptischen Modulators, Wie aus Fig. 3 ersichtlich können die Leiterbahnen insbesondere auf der Stützplatte 9 die verschiedensten Querschnitte haben, wie bei 15a, 15b, 15c und 15d angegeben. Je nach den Gegebenheiten wird man diejenige Querschnittsgestaltung wählen, die einen optimalen Auslenkeffekt auf die Membran 3 ergibt. Wie bei 15e und 15f angedeutet, können sich die Leiterbahnen auch auf der Rückseite der Stützplatte 9 erstrecken, und von den Leiterbahnen 15e, 15f können sich stiftförmige elektrodenartige Vorsprünge durch die Platte 9 hindurch bis in die Nähe der Membran 3 erstrecken, so daß man in einem punktförmigen Bereich ein starkes inhomogenes elektrostatisches Feld und dementsprechend eine wirksame Auslenkung der Membran 3 erhält. Fig. 3 shows a sectional view of various other design variants of the electro-optical modulator, As can be seen from FIG. 3, the conductor tracks in particular on the support plate 9 the most varied Cross-sections as indicated at 15a, 15b, 15c and 15d. Depending on the circumstances, you will choose the cross-sectional design that has an optimal deflection effect on the Membrane 3 results. As indicated at 15e and 15f, the conductor tracks can also on the back of the support plate 9, and from the conductor tracks 15e, 15f Pin-shaped electrode-like projections can pass through the plate 9 extend up to the vicinity of the membrane 3, so that you are in a point-like area a strong inhomogeneous electrostatic field and accordingly one effective Deflection of the membrane 3 receives.

Es sind auch Anordnungen denkbar, bei denen die Membran nicht konkav, sondern konvex nach oben ausgelenkt wird. Der Modulator kann mit einem Gehäuse 24 vakuumdicht eingefaßt sein, und die Zwischenräume zwischen der Membran 3 und der Stützplatte9bzw. der Transparentplatte 25 können evakuiert oder mit einem Gas mit geringer Reynoldszahl gefüllt sein. Es ist auch möglich, diese Zwischenräume als Kühlmittelkanäle zur Hindurchleitung eines gasförmigen Kühlmittels zu verwenden, um die Aufheizung der Membran 3 durch das Beleuchtungslicht und damit ungewollte Wärmeverformungen herabzusetzen. Arrangements are also conceivable in which the membrane is not concave, but is deflected convex upwards. The modulator can be provided with a housing 24 be enclosed vacuum-tight, and the spaces between the membrane 3 and the Support plate 9 or the transparent plate 25 can be evacuated or with a gas low Reynolds number. It is also possible to use these spaces as To use coolant channels for the passage of a gaseous coolant, about the heating of the membrane 3 by the illuminating light and thus unwanted Reduce heat deformation.

Die Membran 3 besteht vorzugsweise aus einem mit einer; dampften metallischen Reflexionsschicht versehenen dielektrischen Material, welches vorzugsweise eine hohe Polarisation im elektrisch-statischen Feld oder auch Elektreteigenschaften aufweisen sollte. Ein geeignetes Material sind z.B. bekannte Folien aus Teflon, Mylar, Tefzel, TEF, PFA, FEP usw. The membrane 3 preferably consists of one with a; steamed metallic reflective layer provided dielectric material, which is preferably a high polarization in the electrostatic field or also electret properties should have. A suitable material are e.g. known foils made of Teflon, Mylar, Tefzel, TEF, PFA, FEP, etc.

Gemäß Fig. 4 ist ein elektrooptischer Reflexionsmodulator 1 der vorbeschriebenen Art in einem optischen Beleuchtungsstrahlengang angeordnet, um ein Anzeige- oder Bilddarstellungsgerät zu bilden. Das Licht einer Lichtquelle 27 wird mittels einer geeigneten Optik, die in Fig. 4 als Fresnel- Linse 29 angedeutet ist, zu einem parallelen Lichtbündel 33 parallel gerichtet. Dieses durchläuft ein als Kanalplatte 31 ausgebildetes Filter, wodurch von der Parallelität abweichende Strahlungsanteile ausgefiltert werden. Nach Auftreffen unter 450 auf dem Modulator 1 wird das Lichtbündel 33 rechtwinklig abgelenkt, durchläuft eine weitere Kanalplatte 35 als Parallelitätsfilter und trifft dann auf eine Betrachtungsfläche, z.B. eine Mattscheibe 36. Werden mit dem Matrix-Ansteuergerät 17 einzelne Punkte des elektrooptischen Modulators 1 angesteuert und die flexible Membran an diesen Punkten ausgelenkt, so wird ein Teil des auftreffenden Lichtes unter verschiedenen Winkeln gestreut reflektiert, wie bei 37 angedeutet. Dieses Licht kann die Kanalplatte 35 nicht durch laufen, und es entsteht ein dunkler Bildpunkt 38 auf der Mattscheibe 36. Bei kleinerer Ansteuerspannung ist auch der Betrag der Auslenkung oder Wölbung, und damit der Grad der Lichtablenkung geringer, so daß auf diese Weise eine stufenlose Helligkeitsskala erzielbar ist. Referring to Fig. 4, an electro-optic reflection modulator 1 is as described above Kind of arranged in an optical illumination beam path to display or Imaging device to build. The light from a light source 27 is indicated as a Fresnel lens 29 in FIG. 4 by means of suitable optics is directed parallel to a parallel light beam 33. This goes through a designed as a channel plate 31 filter, which deviates from the parallelism Radiation components are filtered out. After reaching below 450 on the modulator 1, the light beam 33 is deflected at right angles and passes through another channel plate 35 as a parallelism filter and then hits a viewing surface, e.g. a Matt screen 36. With the matrix control device 17, individual points of the electro-optical Modulator 1 controlled and the flexible membrane deflected at these points, so some of the incident light is scattered at different angles reflected as indicated at 37. This light cannot pass through the channel plate 35 run, and there is a dark pixel 38 on the ground glass 36. With smaller Control voltage is also the amount of deflection or curvature, and thus the Degree of light deflection is less, so that in this way a stepless brightness scale is achievable.

Die Parallelitätsfilter oder Kanalplatten 31, 35 bestehen aus einer z.B. Vielzahl von dicht aneinander liegenden Kanälen, wie sie z. B. durch Fotoätzen einer Glaskeramik wirtschaftlich herstellbar sind. Deren Abmessungen sind vorzugsweise an die Abmessungen und gegenseitigen Abstände der selektiv ansteuerbaren auslenkbaren Flächenbereiche der Mem- bran 1, d. h. an die Abmessungen und Abstände der Stützvorsprünge 19 gemäß Fig. 1, 2 und 3 angepaßt, wobei in der zur Zeichenebene von Fig. 4 parallelen Dimension selbstverständlich der Faktor @2 aufgrund der 450-Stellung des Modulators 1 zu berücksichtigen ist. The parallelism filter or channel plates 31, 35 consist of one E.g. a multitude of channels lying close to one another, as they are e.g. B. by photo etching a glass ceramic can be produced economically. Their dimensions are preferred to the dimensions and mutual distances of the selectively controllable deflectable Areas of the mem- bran 1, d. H. the dimensions and distances the support projections 19 according to FIGS. 1, 2 and 3 adapted, in which the plane of the drawing of Fig. 4 parallel dimension of course the factor @ 2 due to the 450 position of the modulator 1 must be taken into account.

Zwischen der Kanalplatte 35 und dem Betrachtungsschirm 36 kann eine (nicht dargestellte) optische Einrichtung angeordnet werden, die das Bild aufweitet oder auch verkleinert. Statt einer Mattscheibe 36 kann selbstverständlich auch eine andere Betrachtungsfläche vorgesehen sein, z. B. kann eine Projektion auf einen Bildschirm od. dgl. erfolgen. Between the channel plate 35 and the viewing screen 36, a (not shown) optical device are arranged, which expands the image or also reduced. Instead of a ground glass 36 can of course also be one other viewing area may be provided, e.g. B. can be a projection on a Screen or the like.

Für eine farbige Bilddarstellung kann ein rotierendes Farbfilter 40 vorgesehen sein, welches transparente Sektoren 40a, 40b in z. B. geeignet gewählten Grundfarben aufweist und von einem Motor 42 angetrieben wird, der durch Signale vom Ansteuergerät 17 synchronisiert wird. Das Steuergerät 17 wird so betrieben, daß jeweils während der Zeit, in der sich ein Sektor einer bestimmten Farbe im Strahlengang 33 befindet, die einzelnen Bildpunkte des Modulators 1 so angesteuert werden, wie es dem darzustellenden Farbauszug der betreffenden Farbe entspricht. Im Gegensatz zu den meisten bekannten Displays bedeutet beim erfindungsgemäßen Display die Ansteuerung eines Bildpunktes, daß dieser Punkt in der Darstellung dunkel oder mit verringerter Helligkeit erscheint, während eine ausbleibende Ansteuerung dem Hellwert des darzustellenden Musters entspricht. A rotating color filter can be used for a colored image display 40 be provided, which transparent sectors 40a, 40b in z. B. appropriately chosen Has primary colors and is driven by a motor 42 by signals is synchronized by the control device 17. The control device 17 is operated in such a way that that in each case during the time in which a sector of a certain color is in the beam path 33 is located, the individual pixels of the modulator 1 are controlled as it corresponds to the color extract to be displayed for the color in question. In contrast to most known In the case of the invention, displays means Display the control of a pixel so that this point is dark in the representation or appears with reduced brightness while there is no activation corresponds to the light value of the pattern to be displayed.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine Lichtquelle 39 vorgesehen, die kohärentes Licht erzeugt, also insbesondere ein Laser. Das Licht wird zunächst mit einer Zerstreuungsoptik 41 aufgeweitet und dann mit einer Sammeloptik 43 parallel gerichtet. Nach Reflexion an dem unter 450 angestellten elektrooptischen Modulator 1 wird das Licht mittels einer Optik 45 auf die enge Mittelöffnung einer Blende 47 fokusiert und anschliessend wieder parallel gerichtet, bevor es auf die Mattscheibe 36 od. dgl.Betrachtungsfläche fällt. Das von den jeweils angesteuerten Bildpunkten des Modulators 1 unter abweichendem Winkel reflektierte bzw. gestreute Licht 37 gelangt nicht durch die Öffnung der Blende 47, so daß der entsprechende Bildpunkt 38 auf der Mattscheibe 36 dunkel erscheint. In the embodiment according to FIG. 5, a light source 39 is provided, that generates coherent light, in particular a laser. The light is first widened with a diverging optic 41 and then parallel with a collecting optic 43 directed. After reflection on the electro-optical modulator set under 450 1 the light is directed by means of an optic 45 onto the narrow central opening of a diaphragm 47 focussed and then directed again parallel before it hits the focusing screen 36 or similar viewing area falls. That of the respectively controlled pixels of the modulator 1 reflected or scattered light 37 at a different angle does not pass through the opening of the diaphragm 47, so that the corresponding image point 38 appears dark on the ground glass 36.

Falls als Laser 39 ein steuerbarer Farbstofflaser oder z. B. drei abwechselnd schaltbare verschiedenfarbige Laser verwendet werden, können diese unter Synchronisation durch das Steuergerät 17 so gesteuert werden, daß in abwechselnder Folge rasch hintereinander drei Grundfarben erzeugt werden, so daß das Gerät in analoger Weise zur Darstellung mehrfarbiger Bilddarstellungen verwendet werden kann, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 beschrieben. If the laser 39 is a controllable dye laser or z. B. three alternately switchable different colored lasers are used, these can be used under Synchronization can be controlled by the control unit 17 so that in alternating Follow quickly three basic colors are generated one after the other, so that the device is used in an analogous manner to display multicolored images can be, as described in the embodiment of FIG.

Fig. 6 zeigt eine einfache Ausführungsform, wie sie z. B. Fig. 6 shows a simple embodiment as z. B.

in Meßgeräten, Datensichtgeräten und dgl. zur Darstellung alphanumerischer Zeichen Verwendung finden kann. Als Lichtquelle dient eine Elektrolumineszenzplatte 49, deren Licht durch eine Kanalplatte 31 parallel gerichtet wird, unter 450 auf den elektrooptischen Modulator 1 fällt und nach Reflexion und erneutem Durchtritt durch die Kanalplatte 35 auf eine Mattscheibe 38 fällt. Die mittels des Ansteuergerätes 17 angesteuerten Bildpunkte des Modulators 1 reflektieren das Licht in unterschiedlichen Richtungen und erscheinen daher auf der Mattscheibe 38 mit verringerter Helligkeit.In measuring devices, data display devices and the like. For the display of alphanumeric Characters can be used. An electroluminescent plate serves as the light source 49, the light of which is collimated by a channel plate 31, at 450 the electro-optical modulator 1 falls and after reflection and renewed passage falls through the channel plate 35 onto a ground glass 38. The means of the control device 17 controlled pixels of the modulator 1 reflect the light in different ways Directions and therefore appear on the focusing screen 38 with reduced brightness.

Die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Kanalplatten 31, 35 können zur weiteren Verbesserung der Parallelität des Strahlengangs und damit der Brillanz der Darstellung mit einer vor den Eintrittsquerschnitten der Kanalplatte angeordneten, deren Apertur begrenzenden Maske versehen sein. Diese Maske hat vorzugsweise die gleiche geometrische Struktur wie die einzelnen Zellen, d. h. ansteuerbaren Bildpunkte des optischen Modulators 1. Durch Verändern des Abstandes zwischen der Kanalplatte und der Maske kann eine Helligkeitsregelung erfolgen. The channel plates 31, 35 used in the exemplary embodiments can further improve the parallelism of the beam path and thus the Brilliance of the representation with one in front of the inlet cross-sections of the channel plate arranged whose aperture limiting mask be provided. This mask preferably has the same geometric structure as the individual cells, i.e. H. controllable Image points of the optical modulator 1. By changing the distance between the The channel plate and the mask can be used for brightness control.

Die Abmessungen, d. h. Durchmesser und gegenseitigen Abstände der selektiv ansteuerbaren Flächenbereiche der Membran 3 des optischen Modulators 1 bestimmen das Auflösungsvermögen und werden daher je nach dem Anwendungsfall vorzugsweise relativ klein gewählt. Beispielsweise können die Bildpunktabstände 0,5 mm oder weniger betragen. Statt der dargestellten quadratischen Querschnitte der Stützvorsprünge 19 sind selbstverständlich auch runde, hexagonale, dreieckige oder sonstige Querschnitte möglich. The dimensions, i.e. H. Diameter and mutual spacing of the selectively controllable surface areas of the membrane 3 of the optical modulator 1 determine the resolving power and are therefore preferred depending on the application chosen relatively small. For example, the pixel spacings can be 0.5 mm or less be. Instead of the illustrated square cross-sections of the support projections 19 are of course also round, hexagonal, triangular or other cross-sections possible.

Auch die Rasteranordnung der Bildpunkte kann anders als in den Ausführungsformen gestaltet sein, z. B. mit zwei Scharen von elektrischen Leitern, die sich unter anderem Winkel als 900 kreuzen.The grid arrangement of the image points can also differ from that in the embodiments be designed, e.g. B. with two sets of electrical conductors, which are located under cross an angle other than 900.

Das erfindungsgemäße Display hat gegenüber bekannten Systemen den Vorzug, beliebige Bildgrößen im Rahmen der jeweils erforderlichen Leuchtdichte zu erzeugen. Ebenso sind durch geeignete optische Maßnahmen beliebige Verkleinerungen möglich. Die bei Kathodenstrahlröhren schädliche Erzeugung von Röntgenstrahlen sowie von Pfeiftönen an der oberen Grenze des Hörbereichs bzw. Ultraschallbereichs entfällt, und auch das die Augen des Betrachters belastende Flimmern bei der Darstellung bewegter Bilder kann wesentlich verringert werden. The display according to the invention has compared to known systems It is preferable to have any image size within the scope of the required luminance produce. Any desired reductions can also be made by means of suitable optical measures possible. The harmful generation of X-rays in cathode ray tubes as well there are no whistling tones at the upper limit of the audible range or ultrasound range, and also the flickering that strains the eyes of the beholder in the depiction of moving images Images can be reduced significantly.

Das erfindungsgemäße Gerät kann nicht nur für Bildwiedergabe eingesetzt werden, sondern auch für Bildübertragungszwecke, für Zwecke der direkten Filmbelichtung und der Bild-Fernübertragung, z. B. Faksimile-Übertragung bei Einbau in ein geeignetes Bildkopiergerät. Bei Verwendung ausreichend lichtstarker Lichtquellen ist das erfindungsgemäße Gerät auch zur Großbilddarstellung geeignet, wobei an sich bekannte Projektionseinrichtungen und Projektionsflächen, z. B. The device according to the invention cannot only be used for image reproduction but also for image transfer purposes, for direct film exposure purposes and remote image transmission, e.g. B. Facsimile transmission when installed in a suitable Image copier. If sufficiently bright light sources are used, that is according to the invention Device also suitable for large-screen display, with projection devices known per se and projection surfaces, e.g. B.

entsprechend dem bekannten/E IDOPHOR-System, verwendet werden.according to the known / E IDOPHOR system.

In einer einfacheren Ausgestaltung, wie z. B. nach Fig. 6 ist das erfindungsgemäße Gerät besonders leicht, unempfindlich und daher besonders als transportables Gerät geeignet. Stromverbrauch und Platzbedarf sind entsprechend gering. Insbesondere die Verwendung einer Elektrolumineszenz-Lichtquelle verringert sowohl den Strombedarf als auch den Aufwand und den Platzbedarf für optische Elemente. Sie ist besonders dann geeignet, wenn keine besonders hohe Helligkeit der Bilddarstellung erforderlich ist, z. B. für Projektions- oder Fernsehwiedergabe in verdunkelten Räumen, oder auch im Bereich der sehr breiten Anwendungsmöglichkeiten bei der Darstellung von alphanumerischen Anzeigen, Kurven und dgl. bei technisc physikalischen Meß- und Anzeigegeräten. Bei Kombination mit einem Datenspeicher ergeben sich weitere Anwendungen des erfindungsgemäßen Gerätes, z. B. als Datensichtgerät, Darstellungsfläche für Computer-aided-Design, Versatec und dgl. In a simpler embodiment, such as. B. according to Fig. 6 is that Device according to the invention particularly light, insensitive and therefore particularly portable Device suitable. Power consumption and space requirements are correspondingly low. In particular the use of an electroluminescent light source both reduces power requirements as well as the effort and space required for optical elements. She is special then suitable if a particularly high brightness of the image display is not required is e.g. B. for projection or television playback in darkened rooms, or also in the area of the very broad application possibilities for the representation of alphanumeric displays, curves and the like. In technisc physical measuring and Display devices. When combined result with a data memory further applications of the device according to the invention, for. B. as a data display device, Display area for computer-aided design, Versatec and the like.

Bei schnellem Bildwechsel, wie sie insbesondere auch bei dem zuvor beschriebenen Betrieb des Gerätes für mehrfarbige Darstellung erforderlich ist, können auf der Mattscheibe oder Bilddarstellungsfläche lumineszierende Schichten verwendet werden, falls die visuelle Trägheit des Auges für die Verschmelzung der Bildeindrücke nicht ausreicht. In the case of rapid image changes, as was the case in particular with the one before described operation of the device is required for multi-colored display, luminescent layers can be used on the focusing screen or picture display surface used in case the visual sluggishness of the eye for the merging of the Image impressions are not sufficient.

Auf die detaillierte Darstellung der elektronischen Ansteuerschaltung der verwendeten Signalfolge wurde verzichtet, da derartige Matrixansteuerungen im Stand der Technik, z. B. auch bei Plasma-Anzeigetafeln, vielfältig bekannt sind und an die Besonderheiten des erfindungsgemäßen elektrooptischen Modulators sehr leicht angepaßt werden können. On the detailed representation of the electronic control circuit the signal sequence used has been omitted because such matrix controls in State of the art, e.g. B. also with plasma display panels, are widely known and the special features of the electro-optical modulator according to the invention can be easily customized.

Fig. 7 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch eine Ausführungsform des Modulators, bei der die Transparente, die Leiterbahnen 25 tragende Platte 23 mit einer Farbfilterplatte 14 kombiniert ist, die den einzelnen auslenkbaren Flächenbereichen 3' der Membran 3 zugeord- nete Bereiche 14a, 14b mit unterschiedlichen Grundfayben aufweist. Auf diese Weise wird von je 3 nebeneinanderliegenden Flächenbereichen 3' oder Bildpunkten jeder mit einer anderen Grundfarbe beleuchtet, und durch selektiv unterschiedliche Auslenkung der Flächenbereiche 3' werden diese Grundfarben im reflektierten Licht unterschiedlich gedunkelt sein, so daß sich beliebige Mischfarben erzeugen lassen. Vorzugsweise sind die 3 jeweils verschiedenen Grundfarben zugeordneten benachbarten Rasterpunkte nicht in einem Quadratraster, sondern in einem z.B. hexagonalen bzw. Dreiecksraster oder auch in einem Rautenraster angeordnet. 7 shows a greatly enlarged section through an embodiment of the modulator, in which the transparent plate 23 carrying the conductor tracks 25 is combined with a color filter plate 14, the individual deflectable surface areas 3 'of the membrane 3 assigned nete areas 14a, 14b with different Has basic colors. In this way, there are 3 adjacent areas 3 'or image points each illuminated with a different primary color, and through selectively different deflections of the surface areas 3 ', these basic colors are reflected in the Light can be darkened differently, so that any mixed colors can be produced permit. Preferably, the 3 respectively associated with different basic colors are adjacent Grid points not in a square grid, but in a e.g. hexagonal or Triangular grid or arranged in a diamond grid.

Ferner ist in Fig. 7 eine weitere Maske 16 dargestellt, die lichtundurchlässige Bereiche 16' aufweist, die in einem auf die Rasterstruktur der Stützplatte 19 der Membran 3 abgestimmten Rasteranordnung verteilt sind und zwar derart, daß sie den Lichtzutritt zu den von den Vorsprüngen 19 abgestützten, nicht auslenkbaren Flächenbereichender Membran verhindern, ebenso aber auch den Lichtzutritt zu den Bereichen um den Mittelpunkt jeweils eines auslenkbaren Flächenbereiches 3' oder einer Zelle der Membran 3. Auf diese Weise werden nur diejenigen Flächer bereiche der Membran 3 beleuchtet, die bei der Auslenkung die schräg geneigten Flanken der gekrümmten Konfiguration 3' bilden und daher einen maximalen Streueffekt in Bezug auf das Beleuchtungslicht liefern. Auf diese Weise werden die durch Auslenkung der Membran 3 nicht modulierbaren Lichtanteile unterdrückt, und man erhält eine von voller Helligkeit bis nahezu volle Dunkelheit reichende Helligkeitsskala des Bilddarstellungsgerätes. Furthermore, FIG. 7 shows a further mask 16 which is opaque Areas 16 ', which in a on the grid structure of the support plate 19 of the Membrane 3 coordinated grid arrangement are distributed in such a way that they the Light access to the non-deflectable surface areas supported by the projections 19 Prevent membrane, but also prevent light from entering the areas around the center each of a deflectable surface area 3 'or a cell of the membrane 3 In this way, only those areas of the membrane 3 areas are illuminated, the during the deflection the obliquely inclined flanks of the curved configuration 3 ' and therefore a maximum scattering effect with respect to the illuminating light deliver. That way, the through Deflection of the diaphragm 3 non-modulable light components are suppressed, and one of full brightness is obtained Brightness scale of the image display device that reaches almost full darkness.

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Claims

Image display device (display) Claims 1. Image display device (Display) for the reproduction of changing representations through control with electrical Signals that are not shown by one in an illumination beam path (33) arranged, designed as a reflector optical modulator (1) with a reflective surface formed by a flexible membrane (3) which was regularly distributed has supported and intermediate, unsupported areas, and a deflection device (15, 25) which can be controlled by the signals for selective Deflection of individual unsupported surface areas of the membrane (3) into a configuration deviating from the supported surface areas (3 ').

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the modulator (1) is arranged in a projection or imaging beam path is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the modulator (1) is arranged in a parallel beam path (33) is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the modulator (1) filter (31, 35) and / or diaphragms (47) for filtering out the from parallel beam path deviating scattered light upstream and / or downstream.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the filters (31, 35) are designed as channel plates.

6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the modulator (1) projection or a ground glass (36) od. Like / image viewing area is connected downstream.

7. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that to illuminate the modulator (1) a coherent light generating Light source (39) is provided.

8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that a flat electroluminescent light source is used to illuminate the modulator (1) (49) is provided.

9. Apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the membrane (3) of the modulator (1) is supported by a support plate (9) is supported on the intersecting grooves (11) with peg-like formed in between Support projections (19) are formed.

10. Apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the diameter or side lengths of the support projections approx. 0.1 to 0.2 mm or less and their spacings are approximately/1.0-0.5 mm or less.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the deflection device from a system arranged like a matrix electrical Head (15, 25) is made by selective application with corresponding control voltages in each case än their crossing points with the membrane (3) interacting electrostatic deflection field controllable Generate greatness.

12. Apparatus according to claim 11, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a bevy of conductors (15) on the section plate (9) at the rear the membrane (3) and another set of conductors (25) on one of the membrane (3) upstream transparent plate (23) is arranged.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that g e k e n n notices that the membrane is made of a metallic coated dielectric Material, in particular plastic, is made.

14. Apparatus according to claim 13, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the membrane is made of a material with high polarization in an electrostatic Field exists.

15. Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that g e -k e n n z e i c n e t that the membrane is made of a plastic material with electret properties consists.

16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that notices that means (40, 39) for cyclically alternating lighting of the Modulator (1) with different colors synchronized with the generation of the control signals are provided.

17. Apparatus according to claim 18, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t, that the means of a rotating color filter (40) in front of a white light generating Light source (27) exist.

18. Apparatus according to claim 16, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t, that the means au; one or more controllable dye lasers (39).

19. Apparatus according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it k e n n z e i c h n e t that the modulator (1) has a color filter with three arranged in the grid Primary colors is connected upstream in such a way that each of three adjacent ones is selective deflectable surface areas of the modulator each illuminated with a different basic color will.

20. Apparatus according to any one of claims 1 to 19, characterized in that it g e k e n n notices that means are provided for cooling the membrane.