DE2055925A1

DE2055925A1 - Elektrostatische Anzeigeeinheit

Info

Publication number: DE2055925A1
Application number: DE19702055925
Authority: DE
Inventors: Harald Ossining Hunziker Heinrich Erwin Katonah NY Dahms (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-11-13
Publication date: 1971-07-01
Also published as: CA925989A; GB1279544A; FR2072744A5; US3648281A; JPS5140799B1

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Geielhdiaft mbH

Böblingen, 30. Oktober 1970 ker-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket YO 969 027

Elektrostatische Anzeigeeinheit

Diese Erfindung betrifft eine elektrostatische Anzeigeeinheit, bei der eine elektrisch leitende Fahne zwischen zwei optisch kontrastierenden, wechselweise durch die Fahne abdeckbaren oder sichtbar zu machenden Flächen schwenkbar angeordnet ist und der Fahne einerseits und den beiden kontrastierenden Flächen andererseits elektrische Spannungen verschiedenen Potentials zum Umklappen der Fahne in der einen oder anderen Richtung zugeführt werden können.

Solche Anzeigeeinheiten sind dazu geeignet, entweder einzeln oder in Reihen oder Flächen zusammengestellt zu Anzeigezwecken unter passiver Beleuchtung Verwendung zu finden. Pro Anzeigeeinheit wird eine Fahne oder ein Flügel ähnlich wie eine Buchseite umgelegt, um dabei Felder mit verschiedenen Farben oder Markierungen freizugeben oder abzudecken.

Die US Patente 3.089.120, 3.304.549, 3.319.246 und 3.373.422 von Alken betreffen Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung, Anordnungen nach diesen Patenten arbeiten mit rechteckigen Flügeln, die durch mechanische Scharniere mit kastenförmigen Elektrodenaufbauten verbunden sind. Durch Anlegen elek-

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trischer Spannungen an die Flügel und Elektroden werden die Flügel gedreht, wobei die Bewegung durch mechanische Vorspannungsfedern unterstützt werden kann. Eine Reihe von Anzeigeeinheiten dieser Art kann zur Bildung einer Anzeigetafel verwendet werden, deren einzelne Einheiten in Zeilen und Spalten gemäß dem US Patent 3.304.549 adressiert werden können.

Entsprechend dem vorstehend angegebenen Stande der Technik ist es schwer und teuer, Anzeigetafel mit einer großen Zahl, z.B. 600 · 600 kleinen Einheiten aufzubauen, da jede einzelne Einheit ein Scharnier, eine Feder und andere mechanische Teile benötigt. Die Mindestgröße und das Gewicht solcher Einrichtungen erfordern sehr hohe Betriebsspannungen. Im übrigen besitzen Anzeigetafeln nach diesem Stande der Technik keine hervorstechenden oder erstrebenswerten Eigenschaften. Einmal ist die bei ihnen erscheinende Anzeige nicht unabhängig vom Betrachtungsstandort. Wenn der Betrachter sich z.B. über der Tafel, wie im US Patent 3.304.549 beschrieben, befindet, werden Flügel sichtbar, die in CIe Elektrodenkästen hinein zurückgeklappt sind. Zweitens kann eine bestimmte Einheit nicht adressiert werden, ohne gleichzeitig andere Einheiten mit zu beeinflussen. Dies läßt sich in Fig. 3 des US Patents 3.304.549 erkennen. Drittens macht die Asymmetrie entsprechener Anzeigeeinheiten besondere Löschoperationen vor einer neuen Eingabe erforderlich. Die vorliegende Erfindung vermeidet die vorstehend angegebenen Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeeinheit mit kleinen Abmessungen zu schaffen, die einzeln oder für die Anordnung in Anzeigereihen oder Anzeigetafeln geeignet ist; mechanische Zusatzteile wie Scharniere, Federn usw. sollen vermieden werden; möglichst niedrige Betriebsspannungen und hohe Umschlagsgeschwindigkeiten sollen erreicht werden. Es soll möglich sein, angezeigte Werte von jedem beliebigen Ort vor den Einheiten ohne Veränderungen des Erscheinungsbildes und des Kontrastes zu beobachten. Jede einzelne Einheit einer Anzeige-

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reihe oder Anzeigetafel soll einzeln adressiert werden können, ohne daß die anderen Einheiten beeinflußt werden. Einstelloperationen sollen direkt aufeinander erfolgen können, ohne Löschoperationen dazwischen zu erfordern. Eine nichtzerstörende Auslesung soll möglich sein wie bei einem elektromechanischen Speicher. Einmal eingegebene Werte sollen beliebig lange haltbar sein, bis eine neue Eingabe oder eine Löschung erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs genannte elektrostatische Anzeigeeinheit gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich unter den beiden kontrastierenden, V-förmig im Winkel zueinander angeordneten Flächen auf der der Fahne abgewandten Seite ein permanenter Magnet befindet, der die Fahne aus magnetisierbar em Material mit einer ihrer Kanten drehbar auf dem elektrisch leitenden Scheitelgrund der durch die beiden Flächen gebildeten Vertiefung festhält.

Eine zweite Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fahne aus elastischem Material besteht und mit einer ihrer Kanten mit dem Scheitelgrund zwischen den beiden kontrastierenden Flächen eingeklemmt in elektrischer Verbindung gehalten wird.

Ausgestaltungen dieser Lösungen sowie deren Verwendung zum Aufbau einer linearen Anzeigegruppe oder einer matrixförmigen Anzeigetafel, eine Schaltungsanordnung zu deren Betrieb und ein Verfahren zur Auslesung der jeweiligen Fahnenstellung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Grundeinheit nach der ersten Lösung weist eine rechteckige Fahne auf, die durch Magnetische Anziehungskraft in einer V-förmigen Vertiefung gehalten wird, ähnlich wie eine Seite in einem halb aufgeschlagenen Buch. Die Fahne wird magnetisch vorgespannt in eine Position gezogen, die sich symmetrisch zwischen den beiden Vertiefungsseitenwänden befindet. In dieser Lage kann sich die Fahne auf dem Grunde der Vertiefung der Anzeigeeinheit drehen und sich parallel zum magnetischen Feld

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eines darunter angeordneten Dauermagneten ausrichten. Die Fahne, die selbst permanent magnetisch ist, wird somit in der Mitte des Grundes der Vertiefung festgehalten und erübrigt Scharniere und Federn.

Die Fahne und beide Vertiefungswände sind elektrisch aufladbar und können unabhängig voneinander mit Spannungsquellen verbunden werden; dabei sind die Vertiefungswände mit einer dünnen Isolationsschicht überzogen. Somit kann die Fahne durch eine Spannung zwischen ihr und einer der beiden durch die Seitenwände gebildeten Elektroden angezogen werden. Innerhalb weiter Grenzen ist man dabei unabhängig von der Spannung gegf. umliegender Wandelektroden. Diese Eigenschaft ermöglicht die Adressierung einzelner Einheiten innerhalb einer Gesamtanordnung von Zeilen und Spalten, ohne daß eine Einheit die andere beeinflußt. Wenn die Fahne und die Wandelektrode, die diese Fahne gerade hält, auf dieselbe Spannung gebracht werden, wird die Fahne freigegeben und der des weiteren gegebene Magnetmechanismus läßt die Fahne in Richtung zur entgegengesetzten Wand in Bewegung kommen. Wenn deren Spannung gerade von der Spannung der Fahne verschieden ist, wird die Fahne sogar noch angezogen und dann festgehalten. Da die Anfangs- und Endbedingungen einer solchen Eingabeoperation sich unterstützen, ist keine eingefügte Löschung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Eingabeoperationen erforderlich. Der vorteilhafte Einfluß des magnetischen Feldes ist dabei die Abkürzung der Umschlagzeit der Fahne von einer Vertiefungswand zur anderen.

Die eine Seite der Fahne und die zugekehrte Vertiefungswand weisen dieselbe Farbe auf, z.B. weiß, und die andere Seite der Fahne und die andere Vertiefungswand eine andere Farbe, z.B. schwarz. Somit kann die Erscheinung der Anzeigeeinheit von schwarz nach weiß, allgemein gesprochen von einer Farbe zur anderen, durch Umblättern der Fahne gewechselt werden. Das jeweils herrschende Erscheinungsbild kann sehr gut von allen Orten vor der Anzeigeeinheit gleichermaßen beobachtet werden.

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Da die Kapazität zwischen einer Fahne und der Seitenwandelektrode, durch die Fahne gerade gehalten wird, ohne Mühe hundertmal größer gestaltet werden kann, als die Kapazität zwischen der Fahne und der gegenüberliegenden Wandelektrode, kann die jeweilige Stellung der Fahne durch Abtastung der Seitenwandelektrode mittels eines der Fahne zugeführten kurzen elektrischen Impulses durchgeführt werden. Damit weist die nach der vorliegenden Erfindung aufgebaute Einrichtung ähnliche Eigenschaften auf, wie ein elektromechanischer Speicher mit nichtzerstörender Auslesung.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. IA das Ausführungsbeispiel einer einzelnen Anzeigeeinheit,

Fig. IB die dazu gewählte Magnetanordnung und Halterung

der Flagge zwischen den mit Isolierschichten überzogenen Elektroden,

Fig. IC eine etwas abweichende Ausführung der Flaggen-

halterung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Anzeigematrix, die

für eine Anzeigetafel verwendet werden kann,

Fig. 3A das Schema einer Anzeigetafel mit vier Anzeigeeinheiten, das die elektrische Schaltungsanordnung zur Eingabeadressierung erklärt,

Fig. 3B eine Tabelle zur Erklärung der Schaltfolge

bei der Eingabe eines Musters in eine Einheit gemäß Fig. IA und

Fig. 3C die Aufeinanderfolge von elektrischen Impulsen, Docket YO 969 027 10 982 7/0903

die an die Elektroden gemäß Fig. 3A bei einer Schaltfolge gemäß Fig. 3B anzulegen sind.

Die wesentlichen Bestandteile einer Anzeigeeinheit sind in Fig. IA zu erkennen. Eine elektrisch leitende rechteckige Fahne

1 lagert in einer V-förmigen Vertiefung. Die Vertiefung ist so gestaltet, daß sie einen weiten Winkel umschließt, womit eine gute Erkennbarkeit von oben erreicht wird. Diese weitwinkelige Vertiefung kann einen Winkel zwischen 60 bis 140° umschließen; 90 bis 120° sind für eine optimale Betrachtung gerade recht. Die Vertiefung besteht aus einem elektrischen Isolierkörper

2 auf einer Grundplatte 3. Die Fahne 1 kann sich nur um eine Scheitellinie an der tiefsten Stelle der Vertiefung drehen, wie noch beschrieben werden soll. Innerhalb des Isolierkörpers 2 sind Metallstreifenelektroden 6, 7 und 8 eingelassen. Die Elektrode 8 verläuft rechtwinklig zur Vertiefung und weist eine elektrische Berührung mit der Fahne 1 am Drehpunkt der Fahne auf. Die Elektroden 6 und 7 sind mit Abdeckungen 4 und aus einem Isolierfilm überzogen.

Eine zweifarbige Anzeige wird wie folgt erreicht: Die Abdeckung 4 und die eine Seite der Fahne 1, die dieser Abdeckung zugewandt ist, weisen dieselbe Farbe auf, z.B. schwarz. Die andere Seite der Fahne und die Abdeckung 5 haben eine davon abweichende Farbe, z.B. weiß. Die Farben können entweder die des verwendeten Materials für die Fahne und die Abdeckungen sein oder eine zusätzlich aufgebrachte Färbung. Wenn die Fahne 1 auf der Abdeckung 4 aufliegt, erscheint die Anzeigeeinheit in einer Farbe, d.h. im Beispiel weiß. Wenn die Fahne 1 auf der anderen Abdeckung 5 aufliegt, dann erscheint die Anzeigeeinheit in der anderen Farbe, d.h. schwarz. Während das Farbenpaar schwarz und weiß zur Erklärung herangezogen ist, ist es selbstverständlich, daß auch andere Möglichkeiten zur Erzeugung optischer Unterschiede gewählt werden können, einschließlich anderer Kombinationen von Farben, Abweichungen in der Transparenz, der Reflexion usw. So könnten z.B. die Abdeckung 4 und die ihr

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zugewandte Fahnenseite hochglänzend gemacht werden und die Abdeckung 5 und die entsprechende Seite der Fahne 1 matt oder nicht reflektierend.

Die Fahne 1 wird normalerweise in einer Mittelstellung in der beschriebenen Vertiefung, d.h. symmetrisch zwischen den Abdeckungen 4 und 5 vorgespannt gehalten. Die Vorspannung und ebenso die Drehlagerung der Fahne 1 um den Scheitel der Vertiefung können auf verschiedene Heise erreicht werden. Beispiele sind in den Fign. IB und IC dargestellt. Eine als Beispiel gewählte magnetische Anordnung ist in Fig. IB dargestellt. Die ganze Fahne 1 oder zumindest ihre Drehkante ist aus einem permanent magnetischen Material hergestellt und in Richtung 9 rechtwinklig zur Drehkante magnetisiert. Diese Anzeigeeinheit wird in ein magnetisches Feld 10 eingebracht/ das antiparallel zum Magnetfeld 9 der Fahne 1 in mittlerer Lage verläuft. Das Magnetfeld 10 ist im Beispiel durch einen permanenten Magneten M in der Grundplatte 3 gegeben. Die magnetische Anziehungskraft zieht die Fahne 1 nach der Scheitellinie der Vertiefung und an die Elektrode 8 heran (gemäß Fig. IA) und ermöglicht somit als Bewegung der Fahne nur deren Drehung. Die Fahne wird wie beschrieben vorgespannt in ihrer mittleren Lage gehalten und zwar durch ein Moment proportional dem magnetischen Moment 9, dem Magnetfeld 10 und dem sin Θ, wobei θ die Winkelabweichung der Fahne von der Mittelstellung ist.

Eine andere Möglichkeit der Halterung der Fahne 1 ist in Fig. IC dargestellt. Dabei ist die Fahne 1 zwischen den beiden Körperhälften 2a und 2b eingeklemmt und bereits durch ihre eigene Elastizität in der Mittellage vorgespannt. Die Vertiefungswände sind abgerundet, um ein sanftes Umbiegen der Fahne 1 zu ermöglichen. Durch das Einklemmen oder eine entsprechende Fixierung der Fahne 1 werden deren Verschiebungen unterbunden. Des weiteren unterstützt die Elastizität der Fahne 1 die Wirkung eines innerhalb der Grundplatte 3 angeordneten Magneten bei der Rückstellung und verbessert die Schaltgeschwindigkeit der Fahne, wenn sie

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elektrostatisch von einer Vertiefungswand zur anderen umgeklappt wird.

Das Umschlagen bei der Anzeigeeinheit geschieht wie folgt: Angenommen die Abdeckung 4 gemäß Fig. IA ist schwarz und die Abdeckung 5 weiß, und die vorangehende Eingabe habe bewirkt, daß die Fahne 1 auf der Abdeckung 4 anliegt. Dabei ist, wie bereits beschrieben, weiß sichtbar. Die Fahne 1 kann in dieser Lage beliebig lange gehalten werden, indem ein Ruhepotential V₁ (z.B. 200 Volt) der Fahne 1 über die Elektrode 8 und ein anderes Ruhepotential V_ (z.B. 400 Volt) den beiden Elektroden 6 und 7 zugeführt wird. Wenn auf schwarz umgeschaltet werden soll, werden die Fahne 1 und die Elektrode 6 momentan an ein Potential V_ (z.B. 0 Volt) gelegt. Die Anziehungskraft zwischen der Fahne und der Elektrode 6 wird beendet und die Fahne 1 beginnt sich nach der Elektrode 7 hin zu bewegen, einerseits durch magnetische oder elastische Vorspannung bewirkt und des weiteren durch die Anziehungskraft nach der Elektrode 7 durch die Spannungsdifferenz V„ - V = 400 Volt gezogen. Wenn die Spannung V_ an die Fahne 1 und die Elektrode 7 angelegt würde, um weiß zu gewinnen, würde nichts geschehen. Die Einheit zeigt bereits weiß, wie zu Beginn angenommen wurde, und würde in dieser Stellung durch die Spannungsdifferenz V_ - V gehalten. Nach Abtrennung der Spannung V_ bleibt die Anzeigeeinheit weiter in der neu erreichten Lage mit den bereits beschriebenen Ruhespannungen. Es ist zu bemerken, daß das getrennte Anlegen der Spannung V- entweder an die Elektrode 6 oder 7 oder die Fahne 1 keine Veränderung bewirken würde und die Fahne 1 in der eingenommenen Stellung gehalten bliebe; dabei ist es unerheblich, ob die Spannungsdifferenz 200 oder 400 Volt beträgt.

Die Stellung der Fahim 1 kann durch Anlagen eines kurzen elektrischen Impulsen an die Elektrode 8 ausgelesen werden. Aufgrund der z.B. hundertmal größeren Kapazität zwischen der Fahne 1 und der Elektrode, an de: die Fahne gerade anliegt, wird dieser Impuls durch die El(¹J-. ·(. rode 6 wesentlich stärker empfangen als

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durch die Elektrode 7, wenn die Fahne 1 an der Auflage 4 anliegt. Wenn die entgegengesetzte Fahnenstellung eingenommen wäre, dann würde genau das Gegenteil eintreten und der Ausleseimpuls durch die Elektrode 7 stärker empfangen. Wahlweise könnte die Ausiesung auch durch einen kurzen elektrischen Impuls auf die Elektrode 6 und Empfang durch die Elektrode 8 bewerkstelligt werde'n, wenn die Fahne sich bei der Elektrode 6 befindet; kein Ausgangsimpuls würde bedeuten, daß die Fahne 1 sich gerade bei der Elektrode 7 befindet. Auf ähnliche Weise könnte ein Abfrageimpuls auch über die Elektrode 7 der Fahne 1 zugeführt werden.

Eine Anzeigeeinheit der beschriebenen Art ist bereits gebaut und erfolgreich betrieben worden. Die Fahne 1 besteht aus einem

5. · 5 ram großen Stück magnetischen Fernsehaufzeichnungsbandes

2 mit einem Flächengewicht von 0,006 g/cm ; diese Fahne ist durch einen Überzug mit einer kolloidalen Graphitlösung elektrisch leitend gemacht worden. Der Isolierkörper 2 besteht aus etwa 6,35 mm dickem Plexiglas, in das eine 90 -Vertiefung mit 1 mm Breite am Grunde eingearbeitet ist. Die Elektroden 6 und 7 sind ebenfalls mit der genannten Graphitlösung auf den Seitenwänden in 3 mm breiten Streifen aufgebracht. Diese Elektroden sind durch die Abdeckungen 4 und 5 aus einem isolierenden Band, von etwa 1/10 mm Dicke abgedeckt. Die Elektrode 8 ist aus etwa 0,5 mm dicker Kupferfolie hergestellt, unter der sich ein stangenförmiger Magnet M befindet, welcher ein magnetisches Feld von ungefähr 150 Gauß ausbildet. Es wird mit einer Schdltspannung von 1000 V gearbeitet.

Die Zeit, die die Fahne 1 im gegebenen Beispiel für die Bewegumj von einer Endlage in die andere benötigt, wurde berechnet. Dazu wurde daκ Produkt des Moments 9 und des Feldes 10 klein genug gewählt, um dio Mittels te-llung de*r Fahne 1 (WLnkeiJ 9 = 0 gemäß Fig, IB) möglichst unstabil u ma hen. Reibung und huf h-Vi-Joi ;:»--and wur ^!··η vernachlässigt. Es ergai- sich dabei an a . igzeit für η gesamten Umschlag vor. 90 β· Zr·¹'>

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M ist die Masse der Fahne bei einer quadratischen Seitenlänge a. V ist die Spannungsdifferenz zwischen der Fahne 1 und der anziehenden Elektrode (entweder 6 oder 7), Die Konstante C, die sich aus der Kapazitätsmessung an einem ModoLL in vergrößertem Maßstabe ergab, ist 1,14 · 1O~ ° Farad/Meter.

Die Umschlagzeit t kann durch Vorkehrung einer durchsichtigen, leitenden Abdeckung der ganzen Anzeigeeinheit noch verkleinert werden, wobei dieser leitenden Abdeckung eine konstante Ruhespannung V gleich der Ruhespannung V an den Elektroden 6 und 7 zugeführt wird. Damit läßt sich der Zahlenfaktor der Gleichung für die Umschlagzeit t von 4,5 auf 3,6 verringern.

Für die experimentell aufgebaute Anzeigeeinheit im oben beschriebenen Betrieb wurde eine Schaltzeit von 21 · 10 Sekunden mit der vorgenannten Gleichung berechnet. Bei einer weiteren Verkleinerung um den Faktor 5 und mit einer SchaLtspannung von nur 400 V ergibt sich eine Umschlagzeit von 2 · 10 Sekunden.

Die bisher beschriebene Anzeigeeinheit kann zu Anzeigetafeln zusammengestellt v/erden. Ein Teil einer solchen Anzeigetafel ist in Fig. 2 mit 2 · 2 Anzeigeeinheiten dargestelLt. Wie bereits erwähnt wurde, könne soLche TafeLn, wenn erforderlich, eine Anordnung von z.B. 600 · 600 Fahnen umfassen, Di. in Fig, IA gezeigten Teile können als integrierte Baueinheit hergestellt werden. Der Isolierkörper 2, die Grundplatte 3, die Abdeckungen 1 und 5, die Elektroden 6, 7 und 8 werden aLs zusammenhängende Teile in sich immer wiederholender Folge hergestellt und nicht als Einzelteile, Beim gewähLten f.usführungsbe isr ι -L üind nur die Fahnen 1 aLs; separate llLnzc¹! t.ei Ie für di > Ge:. na¹- mordnunq der Anzeigetafel ausgeführt,

Di;· E'Luktr i.ejt-ho Schal'unyi;anordnuuq -.ur KLr rai>>· ^!i -i.iger dir--..:; . t ü 1 Londt r Muster aui einnr Ali -ei.·.«·· ni ■ ■■ ' 2 I An .:;· ι |t>~

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einheiten ist in Fig. 3A dargestellt. Die Fahnen 11, 12, 21 und 22 sind mit den Zeilenelektroden Zl und Z2 elektrisch verbunden. Diese Zeilenelektroden Zl und Z2 entsprechen der Elektrode 8 einer Einzeleinheit gemäß Fig. IA. Die Scheitel der Vertiefungen sind durch senkrechte gestrichelte Linien dargestellt. Parallel zu den Seitenwänden der Vertiefungen laufen paarweise die Spaltenelektroden SlS und SlW für die erste Vertiefung und die Spaltenelektroden S2S und S2W für die zweite Vertiefung. Diese Spaltenelektroden entsprechen den Elektroden 6 und 7 gemäß Fig. IA.

Die genannten Einzelelektroden Zl, Z2, SlS, SlW, S2S und S2W ' (| können einzeln über je einen Schalter mit Nullpotential verbunden werden. Solange die Schalter für die Zeilenelektroden Zl und Z2 geöffnet sind, haben die Zeilenelektroden eine Ruhespannung von 2OO V. Solange die Schalter für die Spaltenelektroden SlS, SlW, S2S und S2W offen sind, haben die entsprechenden Spaltenelektroden eine Ruhespannung von 400 V. Die Ruhespannungsquellen sind mit den Elektroden über hochohmige Widerstände r verbunden. Selbstverständlich können die dargestellten Spannungen sowie die gewählte Zahl von Anzeigeeinheiten auch andere Werte bzw. Zahlen aufweisen, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.

Die Eingabe eines Anzeigemusters geschieht wie folgt: Angenommen die Fahnen 11_r 12, 21 und 22 befinden sich alle auf ihrer jeweiligen linken Vertiefungswand gemäß Fig. 3A, wobei durch alle Einheiten wei£ dargestellt wird. Mit den Fahnen 11 und 12 möge schwarz verlangt v/erden, und die Fahnen 1? und 21 sollen weiterhin weiß zeigen. Hie Funktionsfolge zur Einstellung dieser Anzeige ist in Fig. 3B erläutert. Die Zeilen werden durch Schlinßnn· der zugehörigen Zeilenschalter der Elektroden Zl oder Z2 adressiert. Kur wenn dir s erfolgt, hai. das v/ei lere gleichzeitige Schließen der Schiitcr an den Spaltenelektroden SlS, SlW, S2S und S2W eine WirJnnq auf die Fahnen der bereits ausgewählten Zeile 1 oder 2. Wenn der Schal Um: einor Schwarz-Spaltenelektrode,

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z.B. der Elektrode SlS, geschlossen wird, erfolgt eine Schwarz-Einstellung. Wenn andererseits der Schalter einer Weiß-Spaltenelektrode, z.B. der von SlW, geschlossen wird, erfolgt eine Weiß-Einstellung. Dieser Neueinstellungseffekt ist unabhängig von der Weiß- oder Schwarz-Einstellung vorher.

Wenn der Schalter einer Zeilenelektrode Zl oder Z2 wieder geöffnet wird, bleiben die Fahnen in der nunmehr eingenommenen neuen Stellung durch die Ruhespannung der betrachteten Zeilenelektrode gehalten, unabhängig davon, ob eine weitere Schaltung der Spaltenelektroden erfolgt oder nicht.

Obschon die V-förmigen Vertiefungen mit einem weiten Winkel, nämlich mit 90 bis 120°, dargestellt sind, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch die Ausführung mit einem kleineren Winkel als einem solchen von 90 , vorzugsweise einem 60 -Winkel oder weniger. Dabei kann die elektrostatische Einstellung der Fahnen wesentlich schneller und ohne Unterstützung durch die magnetische oder elastische Vorspannungskraft zur Beschleunigung der Umschaltung erfolgen. Bei einer solchen Ausbildung der Vertiefungen ist dann keine magnetische Rückstellungskraft erforderlich. Der einzige Nachteil ist nur, daß die optischen Vorzüge der vorbeschriebenen weitwinkligen Vertiefungen geopfert werden.

Die in den Zeichnungen dargestellten Schalter dienen nur der Erklärung; sie können als geeeignete elektronische Schaltmittel ausgeführt und auch automatisch durch ein Lochband, einen RechneranSchluß oder durch andere informationsabgebende Anlagen betätigt werden. Die Reihenfolge der elektrischen Impulse auf die Elektroden gemäß dem Schaltprogramm reach Fig. 3B ist in Fig. 3C dargestellt.

Es ist des weiteren hervorzuheben, daß Ausführungsformen der Anzeigetafel gemäß der vorliegenden Erfindung, z.B. die als Teilstück wiedergegebene nach Fig. 2, ausgezeichnet für die Massenproduktion geeignet sind; ganz im Gegensatz zu elektro-

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statischen Anzeigetafeln nach dem Stande der Technik.

Die angegebene Anzeigetafel eignet sich für ein weites Anwendungsfeld. Einer ihrer großen Vorteile ist die passive Beleuchtung , die die Verwendung sowohl in hellem Tageslicht, als auch in hell erleuchteten Innenräumen ermöglicht. Sie kann für Anschlagtafeln, Reklameflächen, Personensuchanalagen, Verkehrszeichen, für Anzeigezwecke in der Luftfahrt und in militärischen Anwendungen, bei der Informationssuche usw. verwendet werden.

Da diese Erfindung die Herstellung von z.B. 100 · 100 cm großen

Anzeigetafeln mit 1000 ' 1000 Einheiten bei 1 m großen Fahnen a ermöglicht, können Schwarz/Weiß- oder auch farbige Darstellungen mit großer Auflösung sichtbar gemacht werden. Die Einzeladressierungsmöglichkeit einzelner Tafelbezirke macht es möglich, die dargestellten Werte ständig auf dem Laufenden zu halten. Auch nach mehreren durchgeführten Änderungen solcher Art läßt sich der jeweilige Zustand der Tafel durch eine zu dieser Erfindung gehörende Ablesemöglichkeit abfühlen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrostatische Anzeigeeinheit, bei der eine elektrisch leitende Fahne zwischen zwei optisch kontrastierenden, wechselweise durch die Fahne abdeckbaren oder sichtbar zu machenden Flächen schwenkbar angeordnet ist und der Fahne einerseits und den beiden kontrastierenden Flächen andererseits elektrische Spannungen verschiedenen Potentials zum Umklappen der Fahne in der einen oder anderen Richtung zugeführt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß sich unter den beiden kontrastierenden. V-förmig im Winkel zueinander angeordneten Flächen (Abdeckungen 4, 5) auf der der Fahne (1) abgewandten Seite ein permanenter Magnet (M) befindet, der die Fahne (1) aus magnetisierbarem Material mit einer ihrer Kanten drehbar auf dem elektrisch leitenden Scheitelgrund der durch die beiden Flächen (Abdeckungen 4, 5) gebildeten Vertiefung festhält.

2. Anzeigeeinheit nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahne (1) selbst permanent magnetisiert ist und die Felder des permanenten Magnetes (M) und der Fahne (1) so zueinander angeordnet sind, daß die Fahne (1) ein Mittelstellungsmoment zwischen die beiden kontrastierenden Flächen (Abdeckung 4, 5) senkrecht zu deren Scheitel erfährt.

3. Elektrostatische Anzeigeeinheit, bei der eine elektrisch leitende Fahne zwischen zwei optisch kontrastierenden, wechselweise durch die Fahne abdeckbaren oder sichtbar zu machenden Flächen schwenkbar angeordnet ist und der Fahne einerseits und den beiden kontrastierenden Flächen andererseits elektrische Spannungen verschiedenen Potentials zum Umklappen der Fahne in der einen oder anderen Richtung zugeführt werden können, dadurch geken zeichnet, daß die Fahne (1) aus elastischem Material besteht und mit

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einer ihrer Kanten mit dem Scheitelgrund zwischen den beiden kontrastierenden Flächen eingeklemmt in elektrischer Verbindung gehalten wird.

4. Anzeigeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeklemraente Fahne (1) aus permanent magnetisiertem Material besteht und sich unter den beiden kontrastierenden Flächen auf der der Fahne (1) abgewandten Seite ein permanenter Magnet befindet, wobei die Felder des permanenten Magnetes und der Fahne (1) so zueinander angeordnet sind, daß das der elastischen Fahne (1) ohnehin eigene Mittelstellungsmoment zwischen den beiden kontrastierenden Flächen durch die magnetischen Felder unterstützt wird.

5. Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kontrastierenden Flächen zur Gewährleistung eines sanften Umbiegens der Fahne (1) in der einen oder anderen Richtung gerundet ausgebildet sind.

6. Anzeigeeinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten kontrastierenden Fläche (Abdeckung 4) zugekehrte Seite der Fahne (1) in ihren optischen Eigenschaften mit denen der ersten Fläche (Abdeckung 4) und die der zweiten kontrastierenden Fläche (Abdeckung 5) zugekehrte Seite der Fahne (1) mit denen der zweiten Fläche (Abdeckung 5) übereinstimmt.

7. Anzeigeeinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den beiden kontrastierenden Flächen (Abdeckung 4, 5) und der schwenkbaren Fahne (1) eine durchsichtige, elektrisch leitende Abdeckung angeordnet ist, die zur Unterstützung des Mittelstellungsmomentes der Fahne (1) beim Umklappen bis zum Erreichen der Mittelstellung mit einer vom Potential der Fahne (1.) verschiedenen elektrischen Spannung gespeist werden kann.

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8. Verwendung der elektrostatischen Anzeigeeinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche zum Aufbau einer linearen Anzeigegruppe oder einer matrixförmigen Anzeigetafel aus mehreren Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß deren einzelne Anzeigeeinheiten unabhängig voneinander umgeklappt oder in ihrer gegebenen Lage ohne gegenseitige Beeinflussung gehalten werden können.

9. Schaltungsanordnung zur Einstellung und zum Halten der Anzeigeeinheiten einer Anzeigegruppe oder Anzeigetafel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zeilenelektrode (8; Zl, Z2) vorgesehen ist, die mit allen schwenkbaren Fahnen (1) der betreffenden Zeile elektrisch verbunden ist,

daß dazu senkrecht für jede vorgesehene Spalte von Anzeigeeinheiten je zwei Spaltenelektroden (6, 7; SlS, SlW, S2S, S2W) in den kontrastierenden Flächen (Abdeckung 4, 5) vorgesehen sind,

daß alle Zeilenelektroden (8; Zl, Z2) über je einen eigenen Widerstand (r) mit einer ersten Spannung (V = 200 V) und sämtliche Spaltenelektroden (6, 7; SlS, SlW, S2S, S2W) über je einen eigenen Widerstand (r) mit einer zweiten Spannung (V_? » 400 V) verbunden sind und daß jede einzelne Zeilenelektrode (8; Zl, Z2) und jede Spaltenelektrode (6, 7; SlS, SlW, S2S, S2W) separat über je einen zugeordneten Schalter mit einer dritten Spannung (V₃ = Erdpotential) verbunden werden kann.

10. Verfahren zur Auslesung der Stellung der Anzeigeeinheiten nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,

daß entweder den Fahnen (1) ein der jeweils anliegenden Haltespannung überlagerter Impuls zugeführt wird, der kapazitiv über die Elektrode (Spaltenelektrode) der einen oder anderen kontrastierenden Fläche, der die Fahnen (1) mit abzulesender Stellung jeweils angenähert sind, abge-

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nomraen und ausgewertet werden kann,

oder daß über sämtliche vorgesehenen ersten Spaltenelektroden (6; SlS, S2S) oder aber über die zweiten Spaltenelektroden (7; SlW, S2W) ein der jeweils anliegenden Haltespannung überlagerter Impuls zugeführt wird, der gegebenenfalls kapazitiv über die angenäherten Fahnen (1) und die mit diesen verbundenen Zeilenelektroden (8; Zl, Z2) abgenommen
und zur Feststellung benutzt werden kann, in welcher Stellung sich die Fahnen (1) befinden.

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