Neue Technik zur Wiedergabe von TV-Bildern

Ordentlich in Reih und Glied auf einem Siliziumchip aufgestellt, kippen 307 200 winzige Spiegel wie Wippen auf einem Kinderspielplatz hin und her. Jeder einzelne mißt nicht einmal Haaresbreite. Computergesteuert empfangen die Mikro-Reflektoren Licht von einer 1000-Watt-Lampe und werfen es auf eine Leinwand. Dort erscheint ein brillantes Fernsehbild, etwa so groß wie die Bilder von einem Heimkino.

Auf einer Fachkonferenz der "Society for Information Display" in Seattle stellte der amerikanische Elektronik-Konzern Texas Instruments (T1) in der vergangenen Woche seinen wundersamen Spiegelchip erstmals der Öffentlichkeit vor. Die Technologie mit dem Namen "Digital Micromirror Device" (DMD) soll nach dem Wunsch von TI-Managern die Art, wie die Welt fernsieht, von Grund auf verändern".

In mehr als 20jähriger Entwicklungsarbeit ist dem DMD-Erfinder Larry Hornbeck eine der ersten erfolgversprechenden Anwendungen der jungen Mikromechanik-Technologie (SPIEGEL 3/1992) gelungen. Das Fachblatt Aviation Week kommentierte, von der DMD-Technik seien "Milliardengewinne zu erwarten".

Seit Computer- und Fernsehtechnik immer mehr verschmelzen, versuchen Ingenieure, auch die Darbietung auf Computer- und Fernsehbildschirmen zu digitalisieren. Die rauscharme Klangqualität der CD ließe sich damit auf die Güte bewegter Bilder übertragen.

Digital, also computergerecht mit Folgen von "Nullen" und "Einsen", lassen sich bereits die farbigen Flüssigkristall-Bildschirme (LCD) ansteuern, die in tragbare Fernseher oder Computer eingebaut werden. Doch die Herstellung der Flüssigkristall-Bildschirme ist technisch extrem aufwendig.

Der DMD-Baustein von Texas Instruments hingegen, der Chancen hat, die gute alte Bildröhre zu verdrängen, fußt auf konventioneller Siliziumchip-Technologie. Mit denselben Verfahren, die seit Jahrzehnten zur Produktion integrierter Schaltkreise benutzt werden, fabrizieren die Mikromechaniker die 1,5 mal 1,3 Zentimeter großen Chips mit quadratischen Aluminium-Spiegeln, die nur unter dem Mikroskop zu erkennen sind: Ihre Kantenlänge beträgt lediglich 17tausendstel Millimeter (siehe Grafik).

Den Regeln der digitalen Welt folgend, kennt jeder Wippspiegel zwei Positionen: Steht im zugehörigen der DMD-Chips eine "Null", wippt der Reflektor zur einen Seite, bei einer "Eins" kippt er zur anderen.

Spiegelchip, Lampe und Projektionsbildschirm sind so aufeinander ausgerichtet, daß jeweils nur in einer der beiden Spiegelstellungen Licht auf den Bildschirm oder die Leinwand trifft. Binnen einer hunderttausendstel Sekunde wechseln die Reflektoren ihre Stellung. So können sie so gar während einzelner Femsehbilder, von denen pro Sekunde 25 zusammengesetzt werden, tausendfach von Hell auf Dunkel kippen. Je öfter ein Spiegel Lampenlicht auf den zugehörigen Bildpunkt lenkt, desto heller erscheint dieser Teil des Bildes für den Betrachter. Zur Farbdarstellung lassen die TI-Ingenieure eine Farbfilterscheibe vor der Lampe schnell rotieren. So scheint abwechselnd rotes, blaues und grünes Lampenlicht auf die Spiegel - wie bei normalen, Fernsehgeräten setzt sich aus diesen Grundfarben der Farbeindruck zusammen.

Das DMD-Gerät wirkt mithin als eine Art Projektor für Femsehbilder: Das Licht der Lampe wird von den Spiegeln über eine Optik auf die Bildfläche projiziert, entweder von vorne wie im Kinosaal oder, in fernseherähnlichen Gehäusen, von rückwärts auf einen transparenten Schirm. Die erreichbare Bildgröße hängt von der Lampenstärke und dem Abstand zur Leinwand ab.

Der Prototyp des Spiegel-Fernsehens, den Texas Instruments in Seattle vorstellte, baut das Bild aus einem Rechteck von 640 mal 480 Bildpunkten (Fachjargon: "Pixel", abgeleitet von "picture element") auf. Je ein Mikrospiegel ist für die Beleuchtung einer dieser Bildpunkte zuständig.

Anfang nächsten Jahres will der Elektronikriese aus Dallas ein hochauflösendes Display mit 2048 mal 1152 Pixeln präsentieren. Dieser Chip mit dann 2,3 Millionen Mikrospiegeln, fast dem Achtfachen dessen, was derzeit auf einen Spiegel-Chip paßt, würde sich auch für die geplante hochauflösende Femsehnorm des "High Definition TV" eignen.

Zusammen mit etlichen großen Fernseher-Herstellern, so heißt es bei TI, werde derzeit die praktische Nutzung der Technik erprobt. Für das umweltbewußte Europa hat TI ein besonderes Werbeargument im Sinn: Weil der DMD-Chip ohne starke Elektromagnete auskommt, die im normalen Fernsehgerät den Elektronenstrahl ablenken, erzeugt er nur schwache elektromagnetische Felder.

DMD-Fernseher werden daher praktisch frei sein von dem umstrittenen "Elektrosmog" (SPIEGEL 6/1993), der in der Bundesrepublik die Gemüter und diese Woche, in einer Anhörung des Bundestagsausschusses für Post und Telekommunikation, auch die Abgeordneten in Bonn beschäftigt.

DER SPIEGEL 21/1993

Wipp-Spiegel statt Fernsehröhre

Arbeitsweise der digitalen Mikrospiegel von Texas Instruments (schematische Darstellung)

Die mikroskopisch kleinen Spiegel sind mit elastischen Aluminiumstegen befestigt. Um diese drehbare Achse kippt der Spiegel, wenn seine freien Ecken von Elektroden auf dem darunterliegenden Chip angezogen werden.

Je nachdem, welche der rund 300 000 auf dem Chip untergebrachten Minispiegel jeweils Licht auf die Leinwand reflektieren, setzt sich aus Bildpunkten verschiedener Helligkeit und Farbe das Fernsehbild zusammen.