DE3409531A1

DE3409531A1 - Anordnung zur wiedergabe von graphischen darstellungen auf einem bildschirm

Info

Publication number: DE3409531A1
Application number: DE19843409531
Authority: DE
Inventors: Carlos Garcia-Victoria; Bernhard Dipl Ing Heine
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1984-03-15
Filing date: 1984-03-15
Publication date: 1985-09-19
Also published as: GB8505291D0; GB2156133A; GB2156133B

Description

C . Ga rcia~Victoria - B.Heine 15-3

Anordnung zur Wiedergabe von graphischen Darstellungen auf einem Bildschirm

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Anordnung ist aus der Literaturstelle "Computer Persönlich", Ausgabe 4 vom 8.2.1984, Seite 134 bis 137 bekannt. Diese Ausführung hat eine Kathodenstrahlröhre. Durch ein serielles Auslesen aus einem Bildschirmspeicher wird der hellgetastete Kathodenstrahl zeilen- und bildpunkt· weise über den Bildschirm geführt. Der optische Griffel hat an der Spitze einen Fototransistor. Immer wenn bei aufgesetztem Griffel der Fototransistor vom Kathodenstrahl getroffen wird, erkennt eine angeschlossene Steuerschaltung die Griffelposition aus der zugehörigen Adressierung des Kathodenstrahls und tastet den Kathodenstrahl in diesem Bildpunkt in der weiteren Folge dunkel.

Diese Ausführung stellt hohe technische Forderungen an die Signalübertragung zwischen Griffel und Steuerschaltung. Die Kathodenstrahlröhre läßt keine leicht handhabbare Gerätegröße zu. Der Bildschirm kann zur Eingabe von graphischen Darstellungen nicht in eine schreibgerechte Lage gebracht werden. Zum Korrigieren einer Darstellung muß das gesamte Schirmbild invertiert werden.

ZT/P-vHy/fö

29.02.1984 ⁵

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Wiedergabe von graphischen DarsteLLungen zu schaffen, die keine Kathodenstrahlröhre benötigt, und bei der das Schirmbild zur Korrektur nicht invertiert werden muß«

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes auf.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Bildschirm flach ist und in schreibgerechter Lage benutzt werden kann, daß der Griffel nur als optischer Strahler dient und daß Korrekturen direkt vorgenommen werden können.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert Es zeigt:

Figur 1 stark vergrößert in schematischer Darstellung eine aus einer Anzeigevorrichtung und einem Fotodiodenfeld bestehenden Wiedergabevorrichtung einer Anordnung gemäß der Erfindung im Querschnitt.

Figur 2 eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung gemäß Figur 1.

Figur 3 eine Draufsicht auf das Fotodiodenfeld gemäß Figur 1.

Figur 4 eine Steuerschaltung für die Wiedergabevorrichtung gemäß Figur 1.

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Die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigte Eingabe- und Wiedergabevorrichtung 1 besteht aus einer Anzeigevorrichtung 2, an deren Rückseite ein DetektorfeLd 11 angeordnet ist. Entgegen der Da rst e L Lung Fig-1 bei der ausübersichtLichkeitsgründen die beiden TeiLe 2 und 11 einen Abstand voneinander haben, Liegt bei der tatsächLichen Ausführungsform das DetektorfeLdH an der Rückseite der Anzeigevorrichtung 2 an und ist mit dieser verbunden.

Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Anzeigevorrichtung 2 in Draufsicht, und Figur 3 die Draufsicht auf den entsprechenden Ausschnitt des DetektorfeLdes 11.

Figur 1 zeigt stark vergrößert und in schematischer Darstel-Lung einen Ausschnitt einer Wiedergabevorrichtung 1 für graphische DarsteL Lungen im Querschnitt (Schnitt Ia-Ia der Figur 2 und Ib-Ib der Figur 3).

Die Anzeigevorrichtung 2 besteht aus zwei mit Abstand angeordneten durchsichtigen GLaspLatten 3 und 5, die an der Innenseite mit senkrecht zueinander verlaufenden streifenförmigen Spalten- bzw. ZeiLenLeitungen 4 und 6 versehen sind, so daß sich eine X-Y-Matrix ergibt. Die Leitungen sind ebenfaLls durchsichtig. Zwischen den GLaspLatten 3 und 5 befindet sich eine elektrisch beeinflußbare Schicht. Diese besteht beim AusführungsbeispieL aus FLüssigkristaLLen 8. Die Schicht kann aber auch eine ELektroLuminiszenzsubstanz sein. In beiden Fällen ist die Schicht im elektrisch neutralen Zustand durchsichtig. Durch Anlegen einer Spannung an zwei sich kreuzende Leitungen 4 und 6 wird die FLüssigkrist a LLschicht im Kreuzungsbereich der Leitungen 4 und 6 milchig weiß. Bei Verwendung einer ELektroluminiszenzsub-

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stanz wird Licht emittiert. Diese Art der Anzeige ist im Gegensatz zur FlüssigkristaLLanzeige vom UmgebungsLicht unabhängig. Der Kreuzungsbereich der Leitungen 4 und 6 steLLt jeweiLs einen BiLdpunkt 9 der Anzeige dar, wie Figur 2 erkennen Läßt. Zwischen den sich kreuzenden Leitungen 4 und 6 sind FeLder 7, in deren Bereich die FLüssigkristaLLschicht bzw. die ELektroLuminiszenzschicht elektrisch nicht beeinfLußt wird.

Das DetektorfeLd 11 besteht aus einer Matrix von strah-LungsempfindLichen SchaLteLementen. Die AnzahL und der Tei-Lungsabstand sind gLeich wie bei den BiLdpunkten 9 der Anzeigevorrichtung 2. Die strahLungsempfindLichen SchaLteLemente sind Fotodioden.

Figur 1 und 3 zeigen den Aufbau des DetektorfeLdes 11. Auf einer TrägerpLatte 12 aus isoLierendem HateriaL sind im Tei-Lungsabstand SpaLtenLeitungen 13 aufgebracht. Darüber befindet sich eine Si Liziumschicht 14 mit einer Diffusionsschicht 15. über dieser befindet sich eine IsoLationsschicht 16, die im TeiLungsabstand Ausnehmungen für RingeLektroden 17a (Figur 3) hat, die jeweiLs eine strahLungsempfindLiehe FLäche 19 umschLießen. Die RingeLektroden 17a sind durch StreifenLeitungen 17 zeiLenweise miteinander verbunden. Zur Kontrasterhöhung der Anzeige ist die OberfLäche des DetektorfeLdes 11 mattschwarz. Um störende EinfLüsse durch Umgebungslicht zu vermeiden, sind die FLächen 19 nur infrarotempfindlich.

Wie die Figuren 1 bis 3 erkennen Lassen, sind die strahLungsempfindLichen FLächen 19 des DetektorfeLdes 11 deckungsgleich mit den BiLdpunkten 9 der Anzeigevorrichtung 2 angeordnet. Die strahLungsempfindlichen FLächen 19 befinden sich damit di-

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rekt unter den BiLdpunkten 9. Zwischen den BiLdpunkten 9 und den strahLungsempfindLichen FLächen 19 besteht eine feste schaLtungstechnisehe Zuordnung und zwar ist dem ieweiLigen BiLdpunkt 9 die darunter befindLi ehe strahlungsempfindliche FLäche 19 einer Fotodiode zugeordnet.

Die Eingabe der darzustellenden Graphik erfolgt mit einem optischen Strahler in einem Griffel 22(nur in Figur 4 schematisch dargestellt), der auf die Glasplatte 3 der Anzeigevorrichtung 2 aufgesetzt wird. Der Strahler ist eine Leuchtdiode, die im Infrarotbereich strahlt. Durch eine Linse wird der Strahl gebündelt. Um eine ungewollte Eingabe beim Aufsetzen des Griffels 22 auf die Glasplatte 3 zu vermeiden, ist die Spitze des GriffeLs 22 im Bereich von Millimetern axial federnd gelagert. Die Verbindung der Leuchtdiode mit einer externen oder internen SpannungsqueI Le erfolgt dabei, wenn die Griffelspitze durch den Druck beim "Schreiben" in die rückwärtige Anschlaglage gelangt.

Wird in Figur 1 der GriffeL 22 über die Oberfläche der Glasplatte 3 bewegt, so durchdringt der Strahl 23 des Griffels 22 ungehindert die Aufzeichnungsvorrichtung 2 und trifft auf die Oberfläche des Detektorfeldes 11. Diese ist bis auf die strahlungsempfindlichen Flächen 19 durch die Schicht isoliert. FälLt der Strahl 23 gemäß Figur 1 im Verlauf der Griffelbewegung auf eine der strahLungsempfindLichen F L ä — chen 19, z.B. auf die Fläche 19', so wird di e Fotodiodenmatrix an dieser Stelle leitend, über die zugehörigen Spalten- und Zeilenleitungen 13' und 17' werden durch eine Steuerschaltung gemäß Figur 4 in nachfolgend noch näher beschriebener Weise die X-Y-Koordinatenwerte der markierten Diode ermittelt. Eine Auswertung bewirkt, daß die entsprechenden Spalten- und ZeilenLeitungen 4 und 6 der Anzeigevorrichtung

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2 eine Spannung angelegt wird. Das sich im Kreuzungsbereich CBiLdpunkt 9¹) der beiden Leitungen 4' und 6¹ aufbauende elektrische Feld bewirkt in an sich bekannter Weise, daß sich die Moleküle 8a der Flüssigkristallschicht quer zur Richtung des elektrischen Feldes drehen und den Bildpunkt 9¹ milchig weiß erscheinen lassen. Durch die Schwärzung der Oberfläche des Detektorfeldes 11 hebt sich der Bildpunkt 9¹ bzw. die aus einer Vielzahl von Bildpunkten 9 bestehende graphische Darstellung gut sichtbar vom dunklen Untergrund ab. Das gleiche gilt auch bei der Verwendung einer E lektroluminiszenzsubstanz als elektrisch beeinflußbare Schicht.

Eine graphische Darstellung muß korrigierbar sein, d.h. Teile der Aufzeichnung müssen für sich löschbar sein. Zu diesem Zweck ist ein nicht dargestellter Schalter im Bereich der Wiedergabevorrichtung 1 vorgesehen, über diesen Schalter wird die Steuerschaltung in der Weise umgeschaltet, daß diejenigen Bildpunktmarkierungen gelöscht werden, deren zugehörige Dioden im Detektorfeld 11 während der Zeit der Schalterbetätigung durch den Strahl 23 aktiviert werden. Die Ansteuerung der Dioden erfolgt durch die markierten Bildpunkte 9 hindurch, da die Flüssigkristalle 8 auch im elektrisch beeinflußten Zustand für Infrarotlicht durchlässig sind.

Figur 4 zeigt eine Steuerschaltung zum Betrieb der vorbeschriebenen Wiedergabevorrichtung 1. Die Anzeigevorrichtung 2 und das Detektorfeld 11 sind schematisch in Perspektive dargestellt. Der an eine Stromversorgung 21 angeschlossene Griffel 22 ist an einer Stelle der Anzeigevorrichtung 2 aufgesetzt. Sein Strahl 23 trifft auf die strahlungsempfindliche Fläche 19* einer Diode im Detektorfeld 11

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Die ZeiLen- und SpaLtenLeitungen 17 und 13 des Detektoi— feLdes 11 sind an den AnschLußsteLLen durch X„ bis X bzw.

1 η

Y. bis Y gekennzeichnet. Die X-Leitungen sind mit einem ZeiLenwähLer 31 verbunden und die Y-Leitungen mit einem Spa LtenwähLer 32. Die beiden WähLer 31 und 32 sind an eine Treiberstufe 33 mit einem Codierer 33a angeschLossen, der seinerseits mit einer Auswerteeinrichtung 37 in Verbindung steht. Zwischen dem Spaltenwähler 32 und dem Codierer 33a besteht ein RückkanaL für das Ergebnis der DetektorfeLdabf rage.

Die ZeiLen- und SpaLtenLeitungen 6 und 4 der Anzeigevorrichtung 2 sind an den AnschLußsteLLen durch X' „ bis X¹

ι η

bzw. Y',j bis Y¹ gekennzeichnet.

Die X'-Leitungen sind mit einem ZeiLenwähLer 34 verbunden und die Y'-Leitungen mit einem SpaLtenwähLer 35. Die beiden WähLer 34 und 35 sind an eine Treiberstufe 36 mit Decodierer 36a angeschlossen, der seinerseits mit der Auswerteeinrichtung 37 und einem darin enthaltenen Bildpunktspeicher in Verbindung steht.

Durch die Treiberstufe 33 werden der ZeiLenwähLer 31 und der SpaLtenwähLer 32 derart mit unterschiedlicher Frequenz fortgeschaltet, daß die Fotodioden des DetektorfeLdes 11 zeilenweise in Serie über die X-Y-Koardinaten durch Anlegen einer Spannung abgefragt werden. Die zyklische Abfrage erfolgt z.B. im 50kHz-Takt, um auch bei einer schnel-Len Bewegung des GriffeLs 22 eine einwandfreie Auflösung zu erhalten.

Ist z.B. zum Zeitpunkt einer Abtastung die Fotodiode mit den Koordinaten X//Y/ gemäß der Darstellung durch den Strahl beleuchtet und damit Leitend, wird dieses vom

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SpaLtenwähLer 32 erkannt, der über den Rückkanal den Codierer 33a veranlaßt, aus den in der Treiberstufe 33 vei— fügbaren Koordinatenwerten der Fotodiode als Adresse eine gespeicherte Information über die Auswerteeinrichtung 37 an den Bi ldpunktspei eher abzugeben.

Während die Eingabe in den Bi ldpunktspei eher mit dem Abfragetakt der Diodenmatrix erfolgt, geschieht das Auslesen mit einer wesentlich niedrigeren Frequenz. Diese wird durch die Abklingzeit der elektrisch beeinflußbaren Schicht und durch die Trägheit des menschlichen Auges bestimmt und liegt in der Größenordnung von 50Hz. über die Auswerteeinrichtung 37 erfolgt das Auslesen der einzelnen Bildpunktinformationen synchron mit der Taktsteuerung der Treiberstufe 36. Der Takt schaltet den Zeilenwähler 34 und den SpaltenzähLer 32 derart mit unterschiedlicher Frequenz fort, daß die einzelnen Bildpunkte 9 der Anzeigevorrichtung 2 zeilenweise in Serie über die ihnen zugeordneten X'-Y'-Koordinaten zur Ansteuerung angeboten werden. Diese erfolgt jedoch nur, wenn der Decodierer 36a eine positive Bi ldpunktinformation ausgibt .Nuriη diesem Fall wird durch die Treiberstufe 36 an die durch die Zeilen- und Spaltenwähler 34 und 35 ausgewählten X¹- und Y'-Leitungen eine Spannung angelegt. Beim vorliegenden Beispiel sind das die Leitungen X¹/ und Y' / /· in deren Kreuzungsbereich sich die elektrisch beeinflußbare Schicht, wie beschrieben, unter der Einwirkunp des elektrischen Feldes strukturell verändert, so daß der 3ildpunkt 9' sichtbar wird. Wird der Griffel 22 bewegt, so werden eine Vielzahl von positiven Bi ldpunktinformationen im Bildpunktspei eher zwischengespeichert, durch die die entsprechenden Bildpunkte 9 sichtbar werden und den Verlauf der Griffelbewegung wiedergeben.

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Es gibt FLüssigkristaL Le und Luminiszenzsubstanzen, die im elektrisch beeinflußten Zustand für Infrarotlicht nicht durchlässig sind. Werden derartige Mittel als Anzeigeschicht verwendet, so ist das Detektorfeld 11 gegenüööP der Matrix der Bildpunkte 9 der Anzeigevorrichtung 2 um einen halben Teilungsabstand in beiden Koordinatenrichtungen X und Y versetzt anzuordnen. Die strahlungsempfindlichen Flächen 19 befinden sich dann unter den Feldern 7 der Anzeigevorrichtung 2. Wie bereits erwähnt, verändert sich die elektrisch beeinflußbare Schicht im Bereich der Felder 7 nicht, d.h. die Felder 7 bleiben immer durchsichtig» über die Steuerschaltung ist dem jeweiligen Bildpunkt 9 z.B. die strahlungsempfindliche Fläche 19 zugeordnet, die sich unter dem Feld 7 links unterhalb des entsprechenden Bildpunktes 9 befindet. Durch die Ausrichtung der strahlungsempfindlichen Flächen 19 auf die stets durchsichtigen Felder 7 ist das Löschen markierter Bildpunkte 9 möglich. Der Versatz zeigt bei einer Auflösung von z.B. neun Bildpunkten pro Quadratmi llimeter keine Nachteile, da der optische Strahl 23 entgegen der vereinfachten Darstellung in Figur 1 einen Durchmesser von mindestens zwei Bildpunkten 9 hat.

2 Blatt Zeichnungen

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Claims

C.Garcia-Victoria - B.Heine 15-3 Patentansprüche

1. J Anordnung zur Wiedergabe von graphischen Darstellungen auf einem Bildschirm, bei der die Eingabe der graphischen Darstellung mit einem über die Oberfläche des Bildschirmes geführten optischen Griffel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Griffel optische Strahlen abgibt, daß der Bildschirm eine Anzeigevorrichtung (2) ist, deren Vorder- und Rückseite durchsichtig ist, und die zwischen durchsichtigen ersten Zeilen- und Spaltenleitungen (6, 4) eine elektrisch beeinflußbare Schicht hat, die im unbeeinflußten Zustand durchsichtig ist, und im beeinflußten Zustand Bildpunkte (9) bildet, daß an der Rückseite der Anzeigevorrichtung (2) ein Detektorfeld (11) aus für optische Strahlung empfindlichen Schaltelementen vorgesehen ist, die im Raster der sich kreuzenden Zeilen- und Spa ItenLeitungen (6, 4) der Anzeigevorrichtung (2) angeordnet sind, daß die für optische Strahlung empfindlichen Schaltelemente an zweite Zeilen- und Spaltenleitungen (17, 13) angeschlossen sind und daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die die für optische Strahlung empfindlichen Schaltelemente zeilen- und spaltenweise nacheinander abfragt und bei Beeinflussung durch die Strahlen des Griffels (22) bewirkt, daß die Anzeigevorrichtung (2) so angesteuert wird, daß die den angesteuerten Schaltelementen zugeordneten Bildpunkte (9) sichtbar werden.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrix des Detektorfeldes (11) deckungsgleich mit der Matrix der Anzeigevorrichtung (2) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Matrix des DetektorfeLdes (11) gegenüber der Matrix der Anzeigevorrichtung (2) um einen halben TeiLungsabstand in beiden Koordinatenrichtungen (X, Y) versetzt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch beeinflußbare Schicht aus Flussigkristallen

(8) besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch beeinflußbare Schicht eine ELektroluminiszenzsubstanz ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindlichen Schaltelemente nur infrarotempfindlich sind und daß der Griffel (22) eine Infrarotlichtquelle hat.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Leuchtdiode ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Griffels (22) entgegen der Kraft einer schwachen Feder axial in eine Anschlaglage verschiebbar ist, in der die Lichtquelle mit einer Stromversorgung verbunden ist,

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9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Griffel (22) über eine Leitung mit einer externen Stromversorgung C2 ) verbunden ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stromversorgung im Griffel. (22) befindet.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Detektorfeldes (11) mattschwarz ist.

12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die die strahlungsempfindlichen Schaltelemente des Detektorfeldes (11) in zyklischer Folge nacheinander abfragt, die einen Bildpunktspeicher hat, der als Zwischenspeicher für die aus der Detektorfeldabfrage gewonnenen Werte dient, und die gemäß den zwischengespeicherten Werten die Anzeigevorrichtung (2) in der gleichen zyklischen Folge ansteuert.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der zyklischen Abfrage des Detektorfeldes (11) größer ist als die zyklische Ansteuerfrequenz der Anzeigevorrichtung (2).