DE19545255A1

DE19545255A1 - Mikromechanisches Anzeigemodul

Info

Publication number: DE19545255A1
Application number: DE1995145255
Authority: DE
Inventors: Hartmuth Dr Ing Siefker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-05-28

Description

Die Erfindung betrifft ein in zwei Ebenen aufgebautes "Mikromechanisches An zeigemodul" zur reflektiven und hochauflösenden Darstellung von ein- oder mehrfarbigen Informationen oder vielfarbigen Bildern in modular aufgebauten Anzeigevorrichtungen, insbesondere in modular aufgebauten Großanzeigevorrichtungen in öffentlich genutzten Einrichtungen, u. a. typischerweise für Bahnhöfe, Sportstätten, Kaufhäuser, Tankstellen sowie für Versammlungs-, Kongreß- und Messehallen oder in Fahrzielanzeigen für Busse und Bahnen oder für Farbbilddarstellungen auf beliebigen Werbeflächen.

Beschreibung des bekannten Standes der Technik

Bei bekannten mechanischen Anzeigemodulen werden elektromechanische Baugruppen mit vielen Prismen-, Würfel- oder Plättchen-Pixelelementen als verkettetes System angeordnet und so zu einer Großanzeige verknüpft. Elektromechanische Anzeigemodule mit reflektiven Bildpunkten mit einer Kantenlänge größer als annähernd 5 mm sind Stand der Technik. Bekannt sind auch mechanische Anzeigen als Matrixband- oder Matrixketten-Systeme mit gesondert angeordneter Pixelsetzvorrichtung. Mechanische Anzeigevorrichtungen weisen gegenüber elektronischen Anzeigen den Vorteil auf, daß überwiegend eine reflektive Darstellung bevorzugt wird, welche maximalen Schwarzweiß- und Farb-Kontrast ermöglicht. Ein zusätzlicher Vorteil der reflektiven Anzeigetechnik liegt in der Darstellung bei Tageslicht, welche keine, die Erkennbarkeit von Informations- und Bilddarstellungen mindernde, Kontrasteinbußen hervorruft.

Kritik des bekannten Standes der Technik

Bekannte elektromechanische Anzeigesysteme erreichen eine minimale Pixelgröße mit einer Kantenlänge größer als annähernd 5 mm. Pixelgrößen von etwa 8 mm Kantenlänge sind in Fahrzielanzeigen Stand der Technik. Mit diesen großen Bildpunkten lassen sich keine hochauflösenden Farbbilddarstellungen für Betrachtungsabstände kleiner als 8 m erreichen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, modular aufgebaute Anzeigevorrichtungen, insbesondere modular aufgebaute Großanzeigevorrichtungen zur hochauflösenden und reflektiven Darstellung von ein- oder mehrfarbigen Informationen und vielfarbigen Bildern in öffentlich genutzten Einrichtungen, typischerweise u. a. für Bahnhöfe, Sportstätten, Kaufhäuser, Tankstellen, sonstige Werbeflächen, Versammlungs-, Kongreß- und Messehallen sowie Fahrzielanzeigen für Busse und Bahnen auszubilden.

Prinzipielle Lösung der gestellten Aufgabe

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in einem sehr kleinen, den Maßen von integrierten Schaltkreisen entsprechenden Gehäuse in einem Mikrorahmen (6) mehrere ein- oder mehrfarbige mikromechanische Elemente (3) nebeneinander drehbar gelagert angeordnet sind, welche mittels eines integrierten elektrischen Antriebes (8) in geeigneter Weise in mehrere stabile Drehpositionen gesteuert werden, so daß die schwarzen, weißen oder farbigen Sichtflächen dieser als mikromechanische Anzeige elemente (3) dienenden Drehelemente als steuerbare Bildpunkte eines Gesamtbildes sichtbar sind. Der in Mikrotechnologie ausgeführte Aufbau führt zu reflektiven Bildpunkten mit einer Kantenlänge kleiner als 5 mm.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 9 dargestellt. Es zeigt Fig. 1 bis Fig. 4 den prinzipiellen erfindungsgemäßen mikromechanischen Aufbau. Das "Mikromechanische Anzeigemodul" ist in zwei verschiedenen Technologie ebenen aufgebaut, wobei die obere sichtbare Ebene (1) die mikromechanischen Anzeigeelemente und die zweite dahinter befindliche nichtsichtbare Ebene (2) das elektronische Schaltungsnetzwerk und die statischen Antriebselemente (8) zum Betreiben der mikromechanischen Anzeigeelemente (3) enthält. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, für zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, im Schnittbild den erfindungsgemäßen mikromechanischen Aufbau. Die zur Anzeige dienenden mikromechanischen Anzeigeelemente in der oberen Ebene sind mittels hybrider Verbindungstechnologie direkt mit dem integrierten elektronischen Steuerbaustein der unteren Ebene verbunden, welcher die statischen mikromechanischen Antriebselemente (8) und den mikroelektro nischen Siliziumchip (9) mit den notwendigen elektronischen Treiberschaltung zur Steuerung der mikromechanischen Antriebe (8) enthält.

Die drehbaren Anzeigeelemente (3) in der oberen Ebene sind in einem Mikrorahmen (6) gelagert angeordnet, welcher als Teilzeichnung in Fig. 4 dargestellt ist. Der Mikrorahmen (6) ist mit magnetisch orientierten oder statisch geladenen Beschichtungen (7) versehen, welche zusammen mit den ebenfalls beschichteten an den mikromechanischen Anzeigeelementen (3) angebrachten Stabilisierungsscheiben (13) stabilisierend auf die gesteuerten Drehpositionen wirken. Die drehbaren mikromechanischen Anzeigeelemente (3) sind ebenfalls mit magnetisch orientierten oder statisch geladenen Beschichtungen versehen, welche im Zusammenhang mit den statischen Antriebselementen (8) steuerbare Anziehungs- oder Abstoßungskräfte bewirken und so steuerbare stabile Drehpositionen erreichen lassen.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, daß zwischen den Technologieebenen keine elektrisch galvanische Verbindung besteht und die drehbaren Anzeigeelemente (3) nur über statische oder magnetische Feldkräfte bewegt werden. Der integrierte Steuerchip (9) kann gemäß Fig. 2 oberhalb oder gemäß Fig. 3 unterhalb der Befestigungsplatte (5) montiert sein, und ist je nach Bauart mit einer Schutzabdeckung (12) versehen.

Fig. 5 bis Fig. 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der mikromechanischen Anzeigeelemente ohne Mikrorahmen, welche in Fig. 5 als Tripelblätter 14, in Fig. 6 als Prismen 15, in Fig. 7 als Klappblätter 16, in Fig. 8 als Rollen 17 gezeigt sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 9 für einen 18, zwei 19, vier 20 oder mehrere Farbbildpunkte pro "Mikromechanisches Anzeigemodul" nebeneinander dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann eine beliebige Anzahl von Bildelementen je "Mikromechanischem An zeigemodul" unter Nutzung von mehreren Mikrorahmen aufgebaut werden. Die Anzahl der mikromechanischen Anzeigeelemente je "Mikromechanischem Anzeigemodul" unter Nutzung von mehreren Mikrorahmen (6) kann gemäß Fig. 9 vervielfacht werden, so daß verschiedene Auflösung (18), (19), (20) je "Mikromechanischem Anzeigemodul" erreicht wird.

Die "Mikromechanischen Anzeigemodule" sind beliebig kaskadierbar und verfügen im Mikrochip (9) über serielle Ein- und Ausgänge zur Datenübertragung. Der integrierte Steuerchip (9) enthält elektronische Speicher, welche die Anzeigeinformation speichern und im Master-Slave-Prinzip die gleichzeitige Umschaltung im gesamten Anzeigesystem gestattet. Die Anschlüsse für die Spannungsversorgung und digitalen Datensignale (4) sind in beliebiger Anschlußtechnik nach hinten herausgeführt. Die auf der Befestigungs platte (5) aufgebrachten statischen Antriebselemente (8) sind mittels Verbindungs techniken der Mikrosystemtechnik (10) mit den Anschlußflächen der integrierten Schaltkreise verbunden. Hierfür können beispielsweise Drahtbondverbindungen, anisotrop leitende Klebeverbindungen oder Flip-Chip-Techniken verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Obere Technologieebene mit der Mikromechanik
2 Untere Technologieebene mit der Mikroelektronik und den Mikroantrieben
3 Mikromechanische Anzeigeelemente mit Beschichtung
4 Elektrische Anschlüsse des "Mikromechanischen Anzeigemoduls"
5 Befestigungsplatte für statische Antriebselemente, Mikrorahmen und Mikrochip
6 Mikrorahmen zur Lagerung der mikromechanischen Anzeigeelemente
7 Beschichtung am Mikrorahmen zur Stabilisierung der Anzeigeposition
8 Statische Antriebselemente
9 Mikroelektronischer Siliziumchip
10 Elektrische Mikroverbindung der Mikrosystemtechnik
11 Anschlußflächen und Mikroleiterbahnen
12 Verkapselung des Mikrochips
13 Beschichtete Stabilisierungscheibe
14 Anzeigeelemente ausgeführt als Tripelblätter
15 Anzeigeelemente ausgeführt als Prismen
16 Anzeigeelemente ausgeführt als Klappblätter
17 Anzeigeelemente ausgeführt als Rollen
18 Beispiel eines "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit drei Anzeigeelementen
19 Beispiel eines "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit sechs Anzeigeelementen
20 Beispiel eines "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit zwölf Anzeigeelementen.

Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand folgender Zeichnungen ausgestaltet. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit beispielsweise sechs mikromechanischen Anzeigeelementen,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit dem gekapselten Mikrochip oberhalb der Befestigungsplatte,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit dem gekapselten Mikrochip unterhalb der Befestigungsplatte,

Fig. 4 eine Teilzeichnung des Mikrorahmens mit Befestigungsplatte eines erfindungs gemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit den Beschichtungen,

Fig. 5 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit als Tripelblätter ausgeführten Anzeigeelementen ohne Mikrorahmen,

Fig. 6 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit als Prismen ausgeführten Anzeigeelementen ohne Mikrorahmen,

Fig. 7 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit als Klappblätter ausgeführten Anzeigeelementen ohne Mikrorahmen,

Fig. 8 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit als Rollen ausgeführten Anzeigeelementen ohne Mikrorahmen,

Fig. 9 eine Darstellung von Beispielen des erfindungsgemäßen "Mikromechanischen Anzeigemoduls" mit verschieden angeordneten Anzeigeelementen.

Claims

1. "Mikromechanisches Anzeigemodul" zur reflektiven und hochauflösenden Darstellung von ein- oder mehrfarbigen Informationen oder vielfarbigen Bildern in modular aufgebauten Anzeigevorrichtungen, insbesondere in modular aufgebauten Großanzeige vorrichtungen in öffentlich genutzten Einrichtungen, u. a. typischerweise für Bahnhöfe, Sportstätten, Kaufhäuser, Tankstellen sowie für Versammlungs-, Kongreß- und Messehallen oder in Fahrzielanzeigen für Busse und Bahnen oder für Farbbilddarstel lungen auf beliebigen Werbeflächen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem sehr kleinen, den Maßen von integrierten Schaltkreisen entsprechenden Gehäuse in einem Mikrorahmen mehrere ein- oder mehrfarbige mikromechanische Elemente nebeneinander drehbar gelagert angeordnet sind, welche mittels eines integrierten elektrischen Antriebes in geeigneter Weise in mehrere stabile Drehpositionen gesteuert werden, so daß die schwarzen, weißen oder farbigen Sichtflächen dieser als mikromechanische Anzeigeelemente (3) dienenden Drehelemente als steuerbare Bildpunkte eines Gesamtbildes sichtbar sind.

2. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reflektive Bildpunkte mit einer Kantenlänge kleiner als 5 mm erreicht werden.

3. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das "Mikromechanische Anzeigemodul" in zwei verschiedenen Technologieebenen aufgebaut ist, wobei die obere sichtbare Ebene (1) die mikromechanischen Anzeige elemente und die zweite dahinter befindliche nichtsichtbare Ebene (2) das elektronische Schaltungsnetzwerk und die statischen Antriebselemente (8) zum Betreiben der mikromechanischen Anzeigeelemente (3) enthält.

4. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mikromechanische Aufbau der zur Anzeige dienenden mikromechanischen Anzeigeelemente der oberen Ebene (1) mittels hybrider Technologie direkt mit dem integrierten elektronischen Steuerbaustein der unteren Ebene verbunden ist, welcher die statischen mikromechanischen Antriebselemente und den mikroelektronischen Siliziumchip (9) mit den notwendigen elektronischen Treiberschaltungen zur Steuerung der mikromechanischen Antriebe (8) enthält.

5. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Anzeigeelemente (3) in der oberen Ebene in einem Mikrorahmen (6) gelagert sind.

6. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrorahmen (6) mit magnetisch orientierten oder statisch geladenen Beschichtungen (7) versehen ist, welche zusammen mit den ebenfalls beschichteten an den mikromecha nischen Anzeigeelementen (3) angebrachten Stabilisierungsscheiben (13) stabilisierend auf die gesteuerten Drehpositionen wirken.

7. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren mikromechanischen Anzeigeelemente (3) mit magnetisch orientierten oder statisch geladenen Beschichtungen versehen sind, welche im Zusammenhang mit den statischen Antriebselementen (8) steuerbare Anziehungs- oder Abstoßungskräfte bewirken und so steuerbare stabile Drehpositionen erreichen lassen.

8. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Technologieebenen keine galvanische Verbindung besteht und die drehbaren Anzeigeelemente (3) nur über statische oder magnetische Feldkräfte bewegt werden.

9. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Steuerchip (9) gemäß Fig. 3 oberhalb oder gemäß Fig. 4 unterhalb der Befestigungsplatte (5) montiert sein kann und mit einer Schutzabdeckung (12) versehen ist.

10. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanischen Anzeigeelemente gemäß Fig. 5 als Tripelblätter (14) ausgeführt sind.

11. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanischen Anzeigeelemente gemäß Fig. 6 als Prismen (15) ausgeführt sind.

12. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanischen Anzeigeelemente gemäß Fig. 7 als Klappblätter (16) ausgeführt sind.

13. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikromechanischen Anzeigeelemente gemäß Fig. 8 als Rollen (17) ausgeführt sind.

14. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der mikromechanischen Anzeigeelemente je "Mikromechanischem Anzeigemodul" unter Nutzung von mehreren Mikrorahmen (6) gemäß Fig. 9 vervielfacht werden, so daß verschiedene Auflösung (18), (19), (20) je "Mikromechanischem Anzeigemodul" erreicht wird.

15. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Mikromechanischen Anzeigemodule" beliebig kaskadierbar sind und über serielle Ein- und Ausgänge zur Datenübertragung verfügen.

16. "Mikromechanisches Anzeigemodul" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Steuerchip (9) elektronische Speicher enthält, welche die Anzeigein formation speichern und im Master-Slave-Prinzip die gleichzeitige Umschaltung im gesamten Anzeigesystem gestattet.