DE19507200A1

DE19507200A1 - Großanzeige für Text und Grafik bestehend aus einer Matrix von beweglichen Elementen

Info

Publication number: DE19507200A1
Application number: DE1995107200
Authority: DE
Inventors: Herbert Klenk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-12

Description

Allgemeines

Computergesteuerte Großanzeigen, die aus einer Matrix von bistabilen Kippelementen bestehen, haben sich bereits in vielen Bereichen durchgesetzt.

Diese bistabilen Kippelemente sind meist fest montiert und werden einzeln angesteuert. Dies hat den Vorteil, daß die Gesamtumschaltung relativ schnell erfolgen kann und außerdem eine Teilumschaltung einzeln vorgenommen werden kann.

Ein Nachteil ist, daß jeder Punkt aus einem aufwendigen und daher teuren Komplex aus Matrixelement und Umschalteinrichtung besteht.

Bekannt ist auch die Technik, die Einzelansteuerung der Punkte zu sparen, indem man diese zu einem flexiblen Band zusammenfaßt und bei einem Schreibvorgang an einer Schreibstation vorbeiführt. Dabei wird je Zeile in Laufrichtung eine Umschalteinrichtung benötigt. Beim Schreibvorgang wird jede Spalte gleichzeitig beschrieben (siehe Bild 1).

Die Schreibstation kann entweder vor dem Eintritt in das Sichtfeld, in der Rundung der Umlenkung oder in der Rücklaufseite positioniert sein. Durch das umlaufende Band kann auch einfach eine beidseitige (oder fast rund laufende) Anzeige aufgebaut werden, wobei auch die rücklaufende Seite als Sichtfeld benutzt wird. Im Sichtbereich müssen die Matrixelemente mechanisch in ihrer Postition fixiert werden, was bereits durch eine einfache Auflagefläche und einer mechanischen Führung des gesamten Bandes oben und unten im Sichtbereich erfolgen kann.

Die bereits bekannten Verfahren arbeiten meist elektromagnetisch. Der Vorteil der hier u. a. vorgeschlagenen mechanischen Verfahren ist, daß dabei größere Drehmomente auf die Matrixelemente aufgebracht werden und diese aus beliebigem Material sein können, d. h. kostengünstiger in der Herstellung. Auch die Aufhängung (Lagerung) der Elemente auf der gemeinsamen Drehachse kann einfacher sein. Desweiteren gibt es keine Einschränkung bezüglich Licht- oder Leuchteigenschaften. Durch die statische Ansteuerung der Elemente und der Umsteuerung der Lageposition im kontinuierlichen Durchlauf der Schreibstation kann eine höhere Bandlaufgeschwindigkeit gefahren werden als bei dynamischer Ansteuerung, bei der das Band in jeder Schreibposition angehalten werden muß.

Zu Anspruch 1 Mechanische Umschaltung mit Spalte als gemeinsamer Drehachse und Zeile als Bewegungsrichtung Beispiele von Schreibstationen

Das einfachste Beispiel vom Matrixelementen sind die bekannten bistabilen, je Seite unterschiedlich gefärbten und drehbar aufgehängten Blättchen. Die Umschaltung erfolgt durch eine Drehung um 180 Grad, so daß einmal die Hintergrund- und einmal die Vordergrundfarbe sichtbar wird.

Prinzip der mechanischen Umschaltung (siehe Bild 2) Betrachtung eines Matrixelementes

Das Matrixelement (1) besitzt in der Ebene senkrecht zur Sichtebene und Senkrecht zur Drehachse einen kreisförmigen Zahnkranz mit einem Segmentausschnitt (2) als mechanische Codierung der Grundstellung. In der Schreibstation befindet sich eine Zahnstange (3) in Bewegungsrichtung mit der Länge entsprechend dem Halbrund des Zahn kranzes. Beim Vorbeiführen des Elementes an der Zahnstange wird dieses durch eine Drehung um 180 Grad in eine definierte Position gebracht. Der Ausschnitt des Zahnkranzes muß so groß sein, daß das Element an dieser Stelle nicht in die Zahnstange greift. Dies bewirkt, daß das Element nicht gedreht wird, wenn es sich bereits in der Sollposition befindet.

Um die Elemente wahlweise in eine gewünschte Position zu bringen, müssen zwei derartige Umwerferstationen hintereinander durchlaufen werden. Der erste Umwerfer (fest) bringt die Elemente zunächst in eine eindeutige Position (z. B. Grundposition, Hintergrundfarbe). Der folgende (gesteuerte) Umwerfer ist auf der gegenüberliegenden Seite der Elementebene angebracht, um in gleicher Technik eine Rückdrehung vornehmen zu können. Dazu hat er eine steuerbare Zahnstange, d. h. diese kann durch einen Stößel (4) an den Zahnkranz des Elementes heran- bzw. weggeführt werden. Dadurch kann wahlfrei eine Drehung herbeigeführt werden oder nicht, d. h. der zweite Umwerfer bildet die eigentliche steuerbare Schreibstation. Der Stößel kann elektromagnetisch oder pneumatisch oder in sonstiger Weise in seine beiden Positionen gesteuert werde.

In der Praxis kann der Zahnkranz auf eine Mitnehmernase und die Zahnstange auf einen Mitnehmer/Umwerfer reduziert werden (siehe Bild 3), bzw. das ganze Blättchen ist in der Sichtebene unsymmetrisch geformt und wird mechanisch in seinen beiden Lagen erkannt (Bild 4).

Beispiel (siehe Bild 3)

Die Blättchen enthalten auf einer Seite senkrecht zur Sichtfläche eine Mitnehmernase. Durch die Vorbeiführung an der Schreibstation wird beim Anstoß der Nase an eine ausgefahrenen Mitnehmer die Drehung eingeleitet und anschließend durch einen Umwerfer beendet. Dadurch, daß nur eine Seite der Blättchen eine Mitnehmernase besitzt, bleibt die Position der bereits richtig eingestellten Blättchen erhalten.

Wenn die Blättchen selbst einen Festmagneten enthalten, dann kann der Stößel auch ein Festmagnet (und auch Teil der Führung) sein. In diesem Fall kann auf die Mitnehmernase verzichtet werden (siehe Bild 3.1).

Zu Anspruch 2 Mechanische Umschaltung mit Zeile als gemeinsamer Drehachse und auch Bewegungsrichtung

(Siehe Bild 5) Die Martrixelemenete (1) sind zeilenweise zu einem Band aufgereiht oder verkettet (Bild 5.1), z. B. eine Drahtseil als gemeinsame Achse (2), um das die Elemente mit einer Seite drehbar herumgeschlungen sind. Die Elemente können senkrecht zur Sichtebene um 180 Grad umklappen (5.2), d. h. sie hängen entweder nach unten an der Zeilenachse oder stehen aufrecht in der Führungsrille (4) und werden durch diese gehalten. D.h. die Elemente überdecken nur die halbe Fläche der Matrixposition. Die zweite Hälfte wird durch die Auflage und Führungsfläche (3) gebildet. Diese ist nur im Sichtbereich der Anzeige notwendig. Die Führungsfläche enthält je Zeile eine Führungsrille (4), in der die Elemente aufliegen und gestützt werden. Der Grundzustand sei, wenn die Elemente nach unten geklappt sind. Die hier sichtbare Elementfläche und die Führungsrille besitzen die Hintergrundfarbe. Wenn die Elemente in der Führungsrille liegen, wird die 2. Seite der Elemente und der Steg zwischen den Rillen sichtbar, diese bilden die Vordergrundfarbe.

Das gesteuerte Umwerfen der Elemente (5.3 u. 5.4) ist hier sehr einfach:
Durch die Schwerkraft und/oder unterstützt durch eine mechanische Führung werden die Elemente in die hängende (Grund-) Position gebracht. Vor einer zweiten Führung (5), der eigentlichen Schreibstation, ist ein steuerbarer Stößel (6), der wahlweise die Elemente in der freien Drehrichtung soweit auslenkt, daß diese von der Führung erfaßt und aufgerichtet werden. Ohne diese Auslenkung läuft das Element hinter der Führung vorbei und bleibt in seiner hängenden Position.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß nur die kleine Auslenkung durch den Stößel entscheidet, ob das Element nach oben geführt wird oder unten verbleibt. Das eigentliche Aufrichten oder auch das Rückstellen der Elemente im Rücklauf kann horizontal über mehrere Elementbreiten erfolgen, so daß hier mit größerer Bandgeschwindigkeit als im Fall zu 1. gefahren werden kann.

Zu Anspruch 3 Trennung der Elemente in der Rückführung und Schreibstation

Wenn Matrixelemente sich überlappen oder dicht gepackt sind, dann behindern diese sich bei der Drehung in der Schreibstation und müssen separiert werden. Im Beispiel bestehen die Elemente aus Würfeln. Diese haben in Schreibrichtung 4 Flächen. Es sind damit z. B. 4 Farben (1 Hintergrund, 3 Vordergrund) möglich.

(Bild 6) die Elemente sind spaltenweise auf gemeinsamen Drehachsen angeordnet. Diese sind oben und unten horizontal durch ein flexibles Band oder Kettenglieder derart verbunden, daß die Elemente in Sichtbereich lückenlos aufeinandergeschoben und im Rücklauf und insbesondere in der Schreibstation auseinandergezogen werden, d. h. im Sichtbereich wird geschoben und außerhalb wird gezogen.

Das Beispiel zeigt eine Kettenverbindung aus einem Glied je Spaltenachse, die eine Ausdehnung auf fast doppelten Elementabstand zuläßt (2) u. (3). Wenn darüberhinaus mehr erforderlich ist (je nach Art des Drehmechanismus), muß eine andere Art der Verbindung gewählt werden (1).

Zum Verständnis der Drehstation sei an die Ausführung zu 1. erinnert (siehe Bild 6.2). Bei der Ausrichtung der Elemente in die Grundstellung bedeutet die Stellung des ausgesparten Viertelkreises gegenüber der Zahnstange die eindeutige Markierung, d. h. es ist keine weitere Drehung erforderlich (6.2.1). Auch hier erfolgt das eigentliche Schreiben in einer gleichartigen Anordnung 180 Grad versetzt auf der anderen Seite der Elemente (6.2.2). Damit lassen aber auch nur 180 Grad (2 × 90 Grad) nach der ersten (Rückstell-)Technik rückdrehen (A→B u. B→C). Da eine statische Ansteuerung der Schreibstation gewünscht ist, d. h. feste Einstellung für nachfolgende gleiche Elementstellung, muß für die 3. 90 Grad- Drehung eine besondere Vorkehrung getroffen werden.

Die 3. Zahnstange müßte z. B. federnd um 45 Grad ausgelenkt werden, um das ausgesparte Kreissegment zu überbrücken und den Zahnkranz zu erfassen (siehe Stellung C). Dieser drückt in der abrollenden Bewegung die gefederte Zahnstange nach unten.

Die nächsten Beispiele zeigen die Reduzierung des Zahnkranzes auf lediglich 3 Mitnehmer- Stifte bzw. radiale Mitnehmer-Stege (siehe 6.3.1-6.3.3).

Die Beispiele sind alle mit extra ausgeführten Mechanismen an einer Seite der Elemente dargestellt. Je nach Anforderung kann es u. U. vorteilhafter sein (wie schon zu 1. erwähnt), das ganze Element entsprechend dem Drehmechanismus auszuformen, bzw. die -Elementformen darin einzubeziehen ( z. B. anstatt der Mitnehmernasen die Würfelkanten durch Mitnehmerrollen zu erfassen (6.3.3)).

Zu Anspruch 4 Trennung der Elemente im Sichtbereich

Wie zu Anspruch 3 beschrieben, können die Elemente an bestimmten Stellen des Bandlaufes auseinandergezogen und wieder zusammengeschoben werden. Im Fall zu 3. werden die Elemente im Sichtbereich zusammen geschoben. Es lassen sich auch Anzeigen realisieren, deren Elemente zur Darstellung im Sichtbereich auseinandergezogen werden und in der Schreibstation zwecks Umschaltung zusammengeschoben werden. Im Bild 8 ist ein Element gezeigt, dessen Zielposition im zusammen geschobenen Zustand gewählt werden kann und der dann beim Auseinander ziehen stabilisiert wird.

Zu Anspruch 5 Mechanisches ineinandergreifen der Elemente

(Siehe Bild 7) nach dem hier vorgeschlagenen Prinzip können die Elemente lückenlos gereiht werden oder sich sogar teilweise überlappen bzw. ineinandergreifen.

Damit ist man in der Gestaltung der Elementformen frei und kann diese z. B. auch (ggf. paarweise) symmetrisch ineinandergreifen lassen (7.1). Dabei kann zum Verhaken der Elemente wie Kettenglieder der Übergang aus der Rundung der Umlenkung (Rücklauf in den Sichtbereich) benutzt werden.

Durch die offene Gestaltung der Oberfläche, z. B. mit weiteren abgewinkelten Flächen, kann man zusätzliche Farbeffekte erzielen. Je nach Betrachtungswinkel schaut man verschiedenen Teiloberflächen an.

Die Beispiele in Bild 9 zeigen die Möglichkeiten der Blättchengestaltung und Umschaltung, die sich aus der Überlappung ergeben. Das Prinzip der halbseitigen Überlappung zur Darstellung zweier Zustände ist in 9.1 gezeigt.

9.2 zeigt eine einfache Variante der Blättchengestaltung, die hier aus magnetischem Material (z. B. Eisenblech) gestanzt sind und zusammen mit der gemeinsamen Achse ein zusammenhängendes Teil bilden. Die Blättchenhälften können etwas senkrecht zur Sichtebene auslenken. 9.3 zeigt die Auslenkung magnetisch (A) und auch mechanisch (B), wobei durch einen Auflage-Schieber (4) mit einem Fensterausschnitt, der horizontal verschiebbar ist, bestimmt wird, welches Blättchen nach unten ausgelenkt wird und beim Zusammenschieben der Achsen unter das andere Blättchen zu liegen kommt.

Gemäß Anspruch 7 wird in Bild 9.4 eine ganz einfache elektromagnetische Lösung für bistabile überlappende Positionen gezeigt. Wenn die Blättchen selbst magnetisch gepolt sind, dann werden durch einen Magneten (3) die Kanten aufeinanderfolgender Blättchen gegensätzlich ausgelenkt. Durch Umpolen des Elektromagneten drehen sich die Auslenkungen um, was zur gegenteiligen Überlappung führt.

Die Anzeigen mit bi- oder multistabilen Matrixelementen haben den Vorteil, daß sie nach dem Schreibvorgang stabil stehenbleiben und z. B. die Stromversorgung abgeschaltet werden kann. Durch die mechanische Umschaltung der Elemente sind deren Zustände in passiver Beleuchtung (z. B. Tageslicht) erkennbar.

In vielen Fällen genügt die passive Leuchtkraft der Elemente nicht. Dann können z. B. die einzelnen Elemente als Licht sperrend, durchlassend oder brechend ausgeführt werden. Bei entsprechender Hinterleuchtung der Sichtfläche erscheinen die Matrixpunkte als selbst aktiv leuchtende Punkte.

Beispiel (7.2): Würfel als Lichtschalter mit einfachem Stell- und Rückstellmechanismus.

Zu Anspruch 6 Mehrere (Teil-)Elemente je Matrixposition

Das Beispiel in Bild 9 zeigt ein Prinzip, bei dem zur Darstellung an einem Matrixpunkt zwei benachbarte Elementteile vorhanden sind. In der Schreibstation wird bestimmt, welches zur Darstellung kommt. Der andere Elementteil wird hier verdeckt.

Ebenso können z. B. auch vier Elementteile je Matrixposition vorhanden sein, von denen nur eines zur Anzeige kommt (siehe Bild 10).

Auch die Anzeige wie zu 2. beschrieben könnte je Matrixposition mehrere Kippelemente hintereinander gefächert enthalten. Bild 9.2 zeigt zwei Elemente hintereinander, die entweder gemeinsam oder einzeln geklappt werden.

Zu Anspruch 7 Elektromagnetische Steuerung für zwei oder mehr Element-Positionen

Durch die zu 3. beschriebene Auseinanderziehung der Elemente in der Schreibstation lassen sich auch einfache elektromagnetische Schreibeinrichtungen für magnetische Elemente aufbauen mit relativ geringen Wechselwirkungen zu den Nachbarelementen. Im Sichtbereich kann die Wechselwirkung der Magnete durch das lückenlose Aufreihen und mit zu 5. beschriebenen Verhakungen mechanisch begrenzt werden.

In der Beschreibung zu 5. wurde bereits eine elektromagnetische Variante (Bild 9.4) beschrieben.

Beispiel (Bild 11)

Bild 11.1 zeigt die Schreibstation für ein Würfelelement mit einem integrierten Stabmagneten. An den vier Ecken sind Elektromagnete positioniert, die jeweils paarweise durch Umpolung 2 Positionen bestimmen (180 Grad), das andere Paar (90 Grad versetzt) übernimmt die anderen beiden Positionen. Durch die hier vorgeschlagene Schrägstellung des Magneten wird bei der lückenlosen Aufreihung im Sichtbereich der magnetische Kraftfluß niemals durch benachbarte Würfel geschlossen.

Bild 11.2 zeigt einen Würfel mit zwei um 90 Grad verdrehte Magnete. In diesem Fall übernehmen zur Positionierung alle vier Elektromagnete gleichzeitig den Kraftfluß, wodurch natürlich das Drehmoment gegenüber der ersten Lösung verdoppelt wird. Um auch hier die magnetische Wechselwirkung zu minimieren, können die beiden Magnete in den Würfeln auf verschiedenen Ebenen integriert sein.

Claims

1. Eine Großanzeige für Text und Grafik bestehend aus einer Matrix von beweglichen Einzelelementen zur rasterförmigen Darstellung von Zeichen und Symbolen, deren Einzelelemente durch Umschaltung ihrer Lage eine statische (z. B. farbliche) Änderung ihrer Matrixposition und damit ihrer Darstellung bewirken und die zu einem umlaufenden Endlosband aufgereiht sind und bei Veränderung der Darstellung oder auch als kontinuierliche Laufschrift an einer "Schreibstation" vorbeigeführt werden, die in irgend einer Weise die Umschaltung der Elemente bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixelemente spaltenweise (d. h. senkrecht zur Bewegungsrichtung) auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind und die Umschaltung der einzelnen Matrixelemente rein mechanisch oder magnetisch erfolgt und bei in Schreibrichtung konstanter Darstellung aufeinanderfolgender Elemente auch die Schreibstation statisch konstant angesteuert wird.

2. Anzeige wie 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixelemente zeilenweise (d. h. parallel zur Bewegungsrichtung) auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind.

3. Anzeige wie 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenachsen derart geführt werden, daß die Elemente im Sichtbereich lückenlos gepackt sind oder sich überlappen und zumindest in der Schreibstation zwecks geeigneter Bewegungsmöglichkeit auseinandergezogen werden können.

4. Anzeige wie 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenachsen derart geführt werden, daß die Elemente im Sichtbereich auseinandergezogen sind und zumindest in der Schreibstation zwecks geeigneter Umschaltmöglichkeit zusammengeschoben werden können.

5. Anzeige wie 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixelemente mechanisch (z. B. paarweise) ineinandergreifen oder sich überlappen und sich damit ggf. mechanisch stabilisieren oder eine lückenlose Darstellung bilden oder auch Licht leiten, brechen, mischen oder sperren oder durch die Reihenfolge der Überlappung zu der gewünschen Darstellung (Sichtbarkeit eines Elementteiles) führen.

6. Anzeige wie 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrixposition durch mehrere (Teil-)Elemente besetzt werden kann, wobei in der Schreibstation die gewünschte Auswahl getroffen wird.

7. Anzeige wie 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixelemente Stabmagnete enthalten und in der Schreibstation durch steuerbare Elektromagnete in die Sollpositionen eingestellt werden.