DE29720997U1 - Flat screen - Google Patents
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
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- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/02—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen
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Description
FlachbildschirmFlat screen
Dr.-Ing. Gerd-P. FehlertDr.-Ing. Gerd-P. Fehlert
BeschreibungDescription
Hochauflösender und großformatiger Bildschirm mit verringerter Bautiefe.High-resolution and large format screen with reduced depth.
Der Bildaufbau erfolgt durch eine Vertikalprojektion. Der Bildinhalt einer Zeile wird innerhalb der Bildebene senkrecht auf die dazu gehörende reflektierende und mechanisch gesteuerte Zeile gelenkt. Das Licht trifft anschießend auf eine mit RGB Phosphore beschichtete Mattscheibe. Die nötige Flimmerfrequenz wird durch eine binär aufgebaute Zeilenfolge erreicht.The image is constructed using vertical projection. The image content of a line is directed vertically onto the corresponding reflective and mechanically controlled line within the image plane. The light then hits a screen coated with RGB phosphors. The necessary flicker frequency is achieved using a binary line sequence.
VorbetrachtungPreview
Prinzipiell bestehen folgende bildgebende Verfahren:In principle, the following imaging procedures exist:
• das Projektionsverfahren• the projection method
die Bildfläche wird von einer Quelle bestrahlt
(Braunsche Röhre, Laser-Projektor, ...)the image area is illuminated by a source
(Braun tube, laser projector, ...)
• das Matrixverfahren• the matrix method
die Bildfläche ist eine Matrix selbstleuchtender Bildpunkte (LCD-Matrix, Plasma-Bildschirm, ...)the image surface is a matrix of self-luminous pixels (LCD matrix, plasma screen, ...)
Das erste Verfahren ist immer mit einem Projektionsabstand zwischen Bildschirmebene und Strahlenquelle verbunden. Bei Bildröhren und bei rückseitigen Lichtprojektionen entsteht eine mit der Bildgröße anwachsende Bautiefe. Die Bildröhre hat ihr Leistungsmaximum erreicht. Besonders nachteilig sind das Hochvakuum, die elektrischen Hochspannungen mit den bekannten Nebenwirkungen und die magnetische Empfindlichkeit. Bei Auflichtprojektoren können vorbeigehende Zuschauer Schatten auf die Leinwand werfen. Beste Sichtverhältnisse liegen liegen nur bei leich abgedunkelten Räumen vor.The first method is always associated with a projection distance between the screen plane and the radiation source. With picture tubes and rear light projections, the depth increases with the size of the image. The picture tube has reached its maximum performance. The high vacuum, the high electrical voltages with their well-known side effects and the magnetic sensitivity are particularly disadvantageous. With front-light projectors, viewers walking past can cast shadows on the screen. The best viewing conditions are only in slightly darkened rooms.
Das zweite Verfahren ermöglicht den Bau eines flachen Bildschirms. Flachbildschirme sind üblicherweise Plasmabildschirme oder sie verfügen über eine LCD Aktivmatrix. Der technische Aufwand steigt aber zweidimensional mit der Anzahl der Pixel pro Zeile und der Anzahl der Zeilen pro Bild. Mit zunehmender Größe des Bildschirms entsteht eine Reihe fertigungstechnischer Probleme. Ein lOOHz Bildschirm mit 3x8 Bit Auflösung ist bei LCD-Technik nicht in Sichtweite.The second method enables the construction of a flat screen. Flat screens are usually plasma screens or they have an LCD active matrix. However, the technical complexity increases two-dimensionally with the number of pixels per line and the number of lines per image. As the size of the screen increases, a number of manufacturing problems arise. A 100Hz screen with 3x8 bit resolution is not within sight with LCD technology.
VertikalprojektionVertical projection
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, bestimmte Eigenschaften der beiden Verfahren zu kombinieren. Hierzu ist die Aufbau des Bildes in zwei Funktionseinheiten nötig. Eine Einheit wird gebildet durch mechanisch steuerbare Reflektoren, die den zellenförmigen Bildaufbau übernehmen. Der sichtbare Bildschirm besteht damit aus den physikalischen, in ihrer xy Position feststehenden und in der z-Achse beweglichen Zeilen.A third possibility is to combine certain properties of the two processes. This requires the image to be constructed in two functional units. One unit is formed by mechanically controllable reflectors that take over the cell-shaped image construction. The visible screen thus consists of the physical lines that are fixed in their xy position and move in the z axis.
Die zweite Einheit ist eine zeilenförmige Quelle am unteren (und/ oder am oberen) Rand des Bildschirms, deren Strahlen den Bildzeileninhalt erzeugen. Die Strahlen dieser Bildzeile werden vertikal auf den entgegengesetzten Rand des Bildschirms gerichtet und durch die, dem Zeileninhalt entsprechende physikalische Zeile unterbrochen. Durch die reflektierende Oberfläche der beweglichen Zeile werden die Strahlen nach vorn auf eine Mattscheibe reflektiert.The second unit is a line-shaped source at the bottom (and/or top) edge of the screen, whose rays generate the image line content. The rays of this image line are directed vertically to the opposite edge of the screen and interrupted by the physical line corresponding to the line content. The rays are reflected forward onto a screen by the reflective surface of the moving line.
Im Gegensatz zu den Matrix-Bildschirmen wächst die Anzahl der Signalquellen nur eindimensional mit der Anzahl der Pixel pro Zeile. Da alle Pixel einer Zeile parallel aktiviert werden, ist die Zeilenfrequenz auch gleich die höchste Verarbeitungsfrequenz (nur bei einer Puls-Weiten- Modulation zur Erzeugung der unterschiedlichen Grauwerte erhöht sich diese Frequenz um den Faktor 256).In contrast to matrix screens, the number of signal sources only grows one-dimensionally with the number of pixels per line. Since all pixels in a line are activated in parallel, the line frequency is also the highest processing frequency (only with pulse width modulation to generate the different gray values does this frequency increase by a factor of 256).
Aufbau der mechanischen ZeilenStructure of the mechanical lines
Neben dem rechten und linken Bildrand befindet sich je eine Welle mit exentrisch montierten Steuerscheiben. Um jeweils ein Scheibenpaar ist eine Endlossaite mit einer um 45 Grad schräggestellten spiegelnden Oberfläche gespannt. Die Anzahl der Endlossaiten entspricht der Anzahl der Bildzeilen.Next to the right and left edges of the image there is a shaft with eccentrically mounted control discs. A continuous string with a reflective surface inclined at 45 degrees is stretched around each pair of discs. The number of continuous strings corresponds to the number of image lines.
Jede Welle wird durch einen eigenen Synchronmotor angetrieben, beide Motoren werden sowohl untereinander als auch auf das Bildsignal synchronisiert. Der Gleichlauf beider Motoren sorgt dafür, dass keine Kräfte über die Endlossaiten übertragen werden. Die Verwendung bürstenloser Motoren erhöht zudem deren Lebensdauer und vermindert die Geräuschentwicklung.Each shaft is driven by its own synchronous motor, both motors are synchronized with each other and with the image signal. The synchronization of both motors ensures that no forces are transmitted via the endless strings. The use of brushless motors also increases their service life and reduces noise.
Wird der Vollkreis von 360 Grad durch die Anzahl der Zeilen geteilt, so erhält man einen Winkel, der den Versatz der Steuerscheiben untereinander festlegt. Werden die Steuerscheiben der Reihe nach um diesen Winkel versetzt angeordnet, so entsteht ein Bildaufbau ohne Zeilensprung. Beim Aufbau der Steuerscheiben besteht Wahlfreiheit. Soll ein Zeilensprungverfahren realisieren werden, so wird die Reihenfolge der Steuerscheiben nach einem entsprechenden Schema festgelegt.If the full circle of 360 degrees is divided by the number of lines, you get an angle that determines the offset of the control disks from one another. If the control disks are arranged in sequence offset by this angle, the result is an image structure without interlacing. There is freedom of choice when it comes to the structure of the control disks. If an interlacing process is to be implemented, the order of the control disks is determined according to an appropriate scheme.
Steuerung der mechanischen ZeilenControl of mechanical lines
Jeder Streifen wird pro Umdrehung der Steuerscheibe zweimal aktiviert, einmal während des Vorlaufs und nach 180 Grad noch einmal während des Rücklaufs. Eine halbe Umdrehung derSteuerscheibe genügt, um alle Zeilen zu aktivieren. Bei einer Drehzahl der Steuerwelle von 750 Umdrehungen pro Minute werden 25 Vollbilder pro Sekunde erzeugt.Each strip is activated twice per rotation of the control disc, once during forward motion and once again after 180 degrees during rewind. Half a rotation of the control disc is enough to activate all lines. With a control shaft speed of 750 revolutions per minute, 25 full images are generated per second.
Zur Erzeugung der nötigen Flimmerfrequenz wird ein Zeilensprungverfahren genutzt, dem ein binärer Zeilenaufbau zugrunde liegt. Hierzu werden im ersten Halbbild alle geradzahligen Zeilen aktiviert. Anschließen werden im zweiten Teilbild die Hälfte der verbliebenen Lücken geschlossen usw.. Bei 1025 Zeilen entstehen 10 Teil bilder, mit drei Zeilen im letzten Teilbild. Da die Zeit pro Zeile konstant ist, erfolgt der Aufbau des jeweils folgenden Teilbildes in der halben Zeit des vorhergehenden Teilbildes.To generate the necessary flicker frequency, an interlaced method is used, which is based on a binary line structure. To do this, all even-numbered lines are activated in the first field. Then half of the remaining gaps are closed in the second field, and so on. With 1025 lines, 10 fields are created, with three lines in the last field. Since the time per line is constant, the subsequent field is built in half the time of the previous field.
Der Grenzwert der entsprechenden mathematischen Folge liefert den Wert drei. Die Flimmerfrequenz liegt damit bei 75 Hertz bei 25 Vollbildern pro Sekunde. Diese binäre Verteilung des Zeilenaufbaus ist Bestandteil der mechanischen Steuerung.The limit of the corresponding mathematical sequence yields the value three. The flicker frequency is therefore 75 Hertz at 25 full frames per second. This binary distribution of the line structure is part of the mechanical control.
Da das Auge an keiner Stelle des Bildes drei Zeilen finden kann, die nach dem gleichen Muster aufgebaut worden sind, ist das Auge überfordert und es entsteht der Eindruck eines ruhigen Gesamtbildes. Das folgende Zahlenschema zeigt den Aufbau für ein 17 Zeilenbild.Since the eye cannot find three lines anywhere in the image that have been constructed according to the same pattern, the eye is overwhelmed and the impression of a calm overall image is created. The following numerical scheme shows the structure for a 17-line image.
1 .Teilbild1 .Partial image
2. Teilbild2. Partial image
3. Teilbild3. Partial image
4. Teilbild 14. Part 1
1111
1515
1717
Erzeugung paralleler LichtstrahlenGeneration of parallel light rays
Für oben beschriebene Anordnung wird eine schmale gradlinige Lichtquelle mit parallelem Strahlengang benötigt. Dies wird durch einen verspiegelten Streifen, der in Form eines Hohlspiegels gekrümmt ist, erreicht. Im Brennpunkt des gekrümmten Spiegelstreifens befindet sich der Glühfaden. Die Breite des Spiegelstreifens entspricht der Länge des zylindrischen Glühwendeis. Dieser Glühwendel liegt in der Brennachse des Hohlspiegels.For the arrangement described above, a narrow, straight light source with a parallel beam path is required. This is achieved by a mirrored strip that is curved in the form of a concave mirror. The filament is located at the focal point of the curved mirror strip. The width of the mirror strip corresponds to the length of the cylindrical filament. This filament is located in the focal axis of the concave mirror.
Die Lichtaustrittsfläche des Hohlspiegels entspricht der Bildschirmbreite mal der Länge des
Glühwendelzylinders (z.B. 160cm &khgr; 0,5cm). Eine zellenförmige Blende begrenzt die
Austrittsöffnung.The light-emitting surface of the concave mirror corresponds to the screen width times the length of the filament cylinder (e.g. 160cm x 0.5cm). A cell-shaped aperture limits the
Exit opening.
Zusammenfassung und AusblickSummary and Outlook
Die Frequenz jeder einzelnen Zeile liegt bei 25Hz. Die schnelle Umschaltzeit von Zeile zu Zeile entsteht durch die Phasengeschwindigkeit der mechanischen 25 Hz Welle, die sich vertikal durch das Bild bewegt. Trotz der Mechanik ist die Leistungsfähigkeit gegenüber Bildröhren nicht geringer. Angestrebt wird ein Bildschirm mit den Daten 90cm &khgr; 160cm, flimmerfreie Darstellung von ca. 1000 Bildzeilen.The frequency of each individual line is 25 Hz. The fast switching time from line to line is caused by the phase speed of the mechanical 25 Hz wave that moves vertically through the image. Despite the mechanics, the performance is no less than that of picture tubes. The aim is to have a screen with the data 90 cm x 160 cm, flicker-free display of approx. 1000 picture lines.
Für dieses Gerät gegenüber herkömmlicher Bildröhren spricht:Advantages of this device over conventional picture tubes:
• es ist frei von Hochspannungen und elektrischen Feldern• it is free from high voltages and electric fields
• es ist unempfindlich gegenüber magnetischen Einflüssen• it is insensitive to magnetic influences
• es gibt keine Implosionsgefahr durch ein Hochvakuum• there is no risk of implosion due to a high vacuum
• das geringe spezifische Gewicht• the low specific gravity
• die unproblematische und preiswerte Herstellung.• the unproblematic and inexpensive production.
Konkurrenzprodukte zu diesem Gerät sind Bildschirme mit Plasmatechnik oder LCD-Matrix Bildschirme.Competing products to this device are screens with plasma technology or LCD matrix screens.
Claims (4)
Priority Applications (2)
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Legal Events
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990512 |
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