DE4023081A1 - Bildplatte fuer blend- und stoerungsfreie farbbildwiedergabe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bildwiedergabe und insbesondere auf Vorrichtungen, die Leucht­ dioden zur Farbfernsehwiedergabe verwenden.

Kathodenstrahlenröhren sind lange Zeit zur Wiedergabe von Farbfernsehsignalen verwendet worden. Sie sind jedoch recht groß und teuer in der Herstellung. Es ist auch bekannt, Flüssig­ kristallbildschirme zur Wiedergabe von Fernsehsignalen zu verwenden. Nachteil hierbei ist, daß die erzeugten Farbbilder verschleiert und undeutlich sind. Schließlich finden lichtemit­ tierende Dioden Verwendung, um Bilder wieder zu geben, wobei die Dioden, die blaues Licht emittieren, relativ teuer in der Herstellung sind und die Änderungen der Leuchtdichte aufgrund der Abweichung der von den Dioden emittierten Lichtmenge in einer großen Änderung der Bildhelligkeit resultiert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kompakten und preiswerten Farbbildwiedergabe zu schaffen, die eine blend- und störungsfreie Bildwiedergabe ermöglicht.

Gemäß der Erfindung nach dem Patentanspruch 1 erfolgt die Farbbildwiedergabe durch eine Matrix von lichtemittierenden Dioden (LED′s) auf einer Seite einer keramischen Platte. Die Matrix einer der farbigen LED′s ist gebildet durch Bedecken von vertikalen, metallisierten elektrolytischen Streifen mit einer Siliconmaske, die entweder mit roten, grünen oder blauen Pigmenten dotiert ist sowie durch Kreuzen der vertikalen Streifen und Masken mit horizontalen elektrolytischen Streifen. Ein LED, der Licht emittiert, das durch die Maske coloriert wird, wird dann an jedem Knotenpunkt gebildet. Rote, grüne und blaue Masken sind benachbart zueinander angeordnet und bilden ein Gruppenmuster, das sich über die Spalten der Matrix wiederholt.

Ein plastischer Film wird aufgetragen, um die Oberfläche der keramischen Platte und die Matrix der Dioden abzudecken. Linsenähnliche Scheiben sind im plastischen Film über den Dreiergruppen von Dioden gebildet, wobei jede Diode der Dreier­ gruppe eine unterschiedliche Farbe aufweist. Die LED′s emittieren Licht in Abhängigkeit von den Signalen, die von Microprozessoren ausgegeben werden, die mit der hinteren Oberfläche der kerami­ schen Platte verbunden sind. Ein Bildsignal wird mittels des Microprozessors in digitale Signale umgewandelt, die in zeitli­ cher Folge abgegeben werden, um die LED′s aktivierende elek­ trische Signale zu schaffen, so wie es erforderlich ist, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Auf diese Art und Weise ist eine klare blendfreie Farbbildwiedergabe möglich. Die Vorrichtung kann Verwendung finden für Fernsehgeräte, Computer, Videorecor­ der oder ähnliche Geräte.

Die vorliegende Erfindung wird näher verdeutlicht unter Be­ zugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es stellt dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teiles einer vorderen Oberfläche einer Vorrichtung zur Bildwiedergabe,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wiedergabeteils der Vorrichtung mit der keramischen Platte,

Fig. 3 eine schematische Ausführung eines Diagramms eines Microprozessors, der die lichtemittierenden Dioden in Abhängigkeit von einem Bildsignal steuert und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teiles der vorderen Oberfläche der Trägerplatte mit den scheibenähnlichen Linsen für die Bildwiedergabe.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Farbbilddisplay 10 mit einer Matrix 12 von lichtemittierenden Dioden (LED′s) versehen, die mit einer keramischen Platte 14 verbunden sind. Die LED′s werden mittels in Fig. 2 gezeigter Halbleiterchips 40 gesteuert. Die keramische Platte ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet und geringfügig größer dimensioniert als der Bildbereich 16 des Videodisplay. Die Matrix der LED′s ist auf der vorderen Ober­ fläche 18 der Platte 14 gebildet.

Spalten von Matrizen 12 sind gebildet durch Auftragen von vertikalen Streifen 20 von metallisiertem elektrolytischen Material in zueinander parallel beabstandeten Spalten auf der Vorderseite 18 der Platte. Die metallisierten Streifen 20 sind in Spalten auf der Platte gebildet, wie es vom Bedampfen her bekannt ist. Ein Film oder eine Maske 22 aus halbleitendem Material, wie Silicon, wird über den vertikalen Streifen 20 mittels bekannter photolithographischer Technik angebracht. Das halbleitende Material der Masken 20 ist mit Pigmenten dotiert, um entweder eine rote, grüne oder blaue Farbe zu schaffen. Wie in Fig. 1 verdeutlicht, sind die roten (R), grünen (G) und blauen (B) Masken so angeordnet, daß sie ein Gruppenmuster bilden, das eine Maske von jeder der drei Farben aufweist. Das Muster wiederholt sich quer zu den Spalten, so daß wieder­ kehrende identische Gruppen von roten, grünen und blauen Masken gebildet sind. Die Matrix 14 wird vervollständigt durch Auf­ bringen von waagerechten metallisierten elektrolytischen Streifen 24, die senkrecht zu den vertikalen Streifen aufge­ bracht werden. Die horizontalen Streifen 24 werden mit der gleichen Metallbedampfungstechnik aufgebracht wie die vertikalen Streifen 20. Eine lichtemittierende Diode 26 ist am Knotenpunkt jeder der horizontalen und vertikalen Streifen gebildet. Die so gebildeten LED′s emittieren Licht mit einer Farbe der Masken 22, die auf den vertikalen Streifen aufgebracht ist. In dieser Art sind alternierend vertikale Spalten von LED′s, die fähig sind, rotes, grünes und blaues Licht zu emittieren, sich wiederholend über die Oberfläche der Platte gebildet.

Die Oberfläche der Platte 14 und die Matrix der lichtemittieren­ den Dioden wird dann mit einem Film klaren plastischen Materials bedeckt. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Film mit einer Vielzahl von linsenähnlichen Scheiben 30 ausgebildet, die einen solch ausreichenden Durchmesser aufweisen, um eine Dreiergruppe von lichtemittierenden Dioden, die jeweils unterschiedliche Farbe aufweisen, einzuschließen. Die Dreiergruppe ist gebildet von lichtemittierenden Dioden, die in drei benachbarten Spalten und zwei benachbarten Reihen angeordnet sind. Die Scheibe 30 wirkt als Linse zum Zweck der Verbesserung der Mischung und Verteilung des farbigen Lichtes, das von der Dreiergruppe ausgesandt wird.

Vertiefungen oder Löcher 32 erstrecken sich quer durch die keramische Platte an einem Ende jedes der vertikalen und horizontalen Streifen. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Löcher 32 mittels eines Lasers erzeugt. Elektrolytisches Material 34 wird in die Löcher 32 abgeschieden, um die Leitfä­ higkeit von elektrischen Signalen zu jedem der vertikalen und horizontalen Streifen vom Halbleiterchip 40 zu ermöglichen.

Wie insbesondere der Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Halbleiterchips 40 mit der hinteren Oberfläche 42 der Platte verbunden. Die Halbleiterchips 40 sind geklebt und elektrisch leitend verbunden mit dem elektrolytischen Material 34 in den Löchern 32. Die Halbleiterchips 40 sind wärmeleitend an der Platte befestigt mittels bekannter SMD-Technik (Service Mounted Device-Technik). Die Halbleiterchips dienen dem Zweck, die Tätigkeit der lichtemittierenden Dioden zu steuern, um ein Videodisplay zu schaffen.

Wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, empfangen die Halbleiterchips 40 das Videosignal und lösen dieses in digitale Signale für jede einzelne Farbkomponente durch Zuordnung auf. Die digitalen Signale werden dann sequentiell geordnet und räumlich zugeordnet mittels eines Befehlszählers 44, Binärzäh­ lers 46 und eines Taktgebers 48, so daß die Signale dann zugeleitet werden einem Shiftregister 50 und einer Folge von Speicherchips 52, die aufgrund selbsthaltender Schalter 54 ansprechen und ausgewählte lichtemittierende Dioden der Matrix zu einer bestimmten Zeit in Abhängigkeit von den Signalen erregen. Die Speichervorrichtung regt die Stromkreise der Matrix durch Verbindung der vertikalen und horizontalen Streifen parallel mehr als in Serie.

Das erfindungsgemäße Display weist damit eine hochebene Keramik­ trägerplatte auf, die am äußeren Rand entweder Bohrungen mit Durchkontaktierung oder eine elektrolytische Leiterbahnführung von der Vorder- auf die Rückseite besitzt. Die Kontaktierungen werden dazu benötigt, um die Anzeigeelemente auf der Vorderseite mit den Ansteuerelementen auf der Rückseite der Keramikplatte zu verbinden, wobei die Ansteuerelemente der parallelen Zeilen­ abtastung der Leuchtdiodenmatrix dienen. Auf der Keramikplatte sind einzelne Galliumarsenitwafer(platten) in der Abmessung von 5×5 cm mit P-N-Übergängen aufgebracht, die einzelnen Schichten sind vorher durch bekannte Diodenherstellungsverfahren (Auf­ dampfen, Ätzen, Dotieren, Isolieren usw.) kontaktiert und durch gezieltes Ätzen und Dotieren auf die entsprechende Dicke der emittierenden Leuchtfarben gebracht worden. Die Dioden werden in den dazwischenliegenden Arbeitsgängen durch Aufdampfen und elektrolytisches Verstärken mit den entsprechenden Spannungs­ zuführungen versehen und isoliert. Am Schluß wird über dem jeweiligen Tripelpunkt eine rasterförmige Linsenscheibe aufge­ bracht, die zur Verbesserung der Farbmischung und Farbbildung dient. Durch Nebeneinandersetzen von mehreren 5×5 cm Wafern kann man verschieden große Schirme herstellen. Die parallele Zeilenabtastung und die Zwischenbildspeicherung ergeben ein rausch- und flimmerfreies Bild.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe, gekennzeichnet durch:

• - eine keramische Trägerplatte mit einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche,
• - eine Matrix von lichtemittierenden Dioden, die mit der vorderen Oberfläche der Trägerplatte verbunden sind,
• - eine erste Vielzahl von parallel zueinander beabstandet angeordneten elektrolytischen Streifen,
• - eine Vielzahl von Halbleitermasken, wobei jeder der Masken einen der Streifen bedeckt und wobei die Vielzahl der Masken so angeordnet ist, daß sie die Vielzahl von Streifen in einer sich wiederholenden Anordnung einer Vielzahl von Gruppen der farbigen Masken bedeckt, wobei ferner jede der Gruppen eine rote, eine grüne und eine blaue Maske aufweist,
• - eine zweite Vielzahl von parallel zueinander be­ abstandet angeordneten elektrolytischen Streifen, die auf der vorderen Oberfläche der Trägerplatte angeordnet sind, wobei die zweiten Streifen rechtwinklig die ersten Streifen und die Masken kreuzen, um eine lichtemittierende Diode an jedem Kreuzungspunkt zu bilden,
• - Mittel zum Umwandeln von Bildübertragungssignalen in digitale Signale, die mit der hinteren Oberfläche der Trägerplatte befestigt sind,
• - Mittel zum selektiven Speisen jeder lichtemittierenden Diode der Matrix in Abhängigkeit der digitalen Signale, die durch die Mittel zum Umwandeln der Bildüber­ tragungssignale erzeugt werden, wobei die Mittel zum selektiven Speisen mit der hinteren Oberfläche der Trägerplatte verbunden sind und die Matrix der lichtemittierenden Diode ein Videodisplay in Abhängig­ keit der digitalen Signale bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum selektiven Speisen ferner eine Vielzahl von Lochungen enthalten, die sich von der hinteren Oberfläche zu jeder der ersten und zweiten Vielzahl von Streifen auf der vorderen Oberfläche der Trägerplatte erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masken aus Silicon gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Linse über eine Dreiergruppe von Dioden der Matrix bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreiergruppe eine erste Diode einer roten Maske, eine zweite Diode einer grünen Maske und eine dritte Diode einer blauen Maske der Vielzahl von Masken aufweist, wobei die ersten, zweiten und dritten Dioden auf drei angrenzenden Spalten und zwei angrenzenden Reihen der Matrix angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bilden einer Linse einen plastischen Überzug mit einer Vielzahl von Scheiben aufweist, wobei jede Dreiergruppe von jeweils einer Scheibe bedeckt wird.