DE2215708A1 - Elektronische Anzeigetafel - Google Patents

Description

Elektronische Anzeigetafel

Die Erfindung betrifft eine elektronische Anzeigetafel, bei der flüssige Kristalle verwendet werden.

Flüssigkristallanzeigevorrichtungen sind seit einiger Zeit bekannt. Im allgemeinen ist für solche Vorrichtungen eine bestimmte Menge eines besonderen, flüssigen Materials vorgesehen, dessen optische Eigenschaften, z.B. dessen Lichtdurchlässigkeit, durch Zufuhr elektrischer Energie veränderbar sind. Die bekannten Vorrichtungen stellen keine wirksame und relativ billige Anordnung zum Betrieb von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen dar, insbesondere dann, wenn sie so betrieben werden sollen, daß sich die Anzeige aus einer großen Anzahl von kleinen, punktförmigen Bereichen zusammen-

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setzt. Flüssigkristallzusammensetzungen können so hergestellt sein, daß sie die eingebene Information nach Abschaltung der Leistungszufuhr speichern, d.h. sie behalten ihren veränderten Zustand noch einige Zeit nach dem Abschalten der elektrischen Erregung, welche die Zustandsänderung bewirkte, bei. Andererseits sind Gasanzeigevorrichtungen bekannt, welche mit relativer Einfachheit betrieben werden können und Anzeigen erzeugen, welche aus einer Vielzahl von punktförmigen Bereichen bestehen. Jedoch erlauben solche Vorrichtungen keine Speicherung nach der Abschaltung der elektrischen Energiezufuhr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Anzeigetafel mit Speichereigenschaften nach Abschaltung der Leistungszufuhr zu schaffen, bei v/elcher die Anzeige aus einer Vielzahl von Einzelpunkten zusammengesetzt ist.

Eine Anzeigetafel gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kombination von gasgefüllten Zellen und Flüssigkristallzellen, wobei ein Anzeigemuster in den Flüssigkristallzellen mit Hilfe der gasgefüllten Zellen erzeugt wird und eine Speicherung dieses Musters durch das Flüssigkristallmaterial möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert.

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Es zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Anzeigetafel in auseinandergezogener Darstellung^

Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig.1, jedoch durch eine zusammengebaute Anzeigetafel^

Pig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Frontplatte einer Anzeigetafel nach der Fig. 1j

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Anzeigetafel in auseinandergezogener Darstellung^

Fig, 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4, jedoch durch eine zusammengebaute Anzeigetafel,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Teil einer Anzeigetafel nach Fig. 4 in abgeänderter Ausführungsform|

Fig. 7 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Anzeigetafelj

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Anzeigetafel in einer anderen Ausführungsform; und

Fig. 9 einen Schnitt durch die in Fig. 7 dargestellt© Anzeigetafel.

Eine Anzeigetafel 10 gemäß der Erfindung umfaßt eine Grundplatte 20 aus GlaSj Keramik oder dergl», in deren

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obere Fläche eine Reihe von Schlitzen eingearbeitet sind, in welchen je eine Elektrode 40 als Anode angeordnet ist. Außerdem ist eine Reihe zweiter Elektroden 50, welche als Kathoden betrieben werden und öffnungen 60 aufweisen, auf der oberen Fläche der Grundplatte 20 angeordnet. Diese Elektroden sind vorzugsweise aus gelochten Metallstreifen gefertigt, welche mit den Anoden einen Winkel von 90° bilden, so daß jede Kathode jede Anode kreuzt und jeder Kreuzungspunkt eine Rasterzelle 70 bildet. Die Elektroden bilden somit Zeilen und Spalten von Rasterzellen. Jede öffnung in den Kathoden ist einer Rasterzelle 70 zugeordnet, und jede Kathode ist mit jeweils einer Spalte von Rasterzellen in Deckung.

Über der Grundplatte 20 und den Elektroden 50 ist eine gelochte Isolierstoffplatte 80 angeordnet, deren öffnungen oder ^ellen 90, welche als Ausgangszellen bezeichnet werden und in Zeilen und Spalten angeordnet sind, auf die Zeilen und Spalten der Rasterzellen ausgerichtet sind, so daß jede Öffnung oder Zelle 90 im wesentlichen senkrecht über einer Rasterzelle 70 ausgerichtet ist und mit dieser über eine öffnung 60 in der Elektrode 50 in Verbindung steht. Eine Anordnung von Drähten 100, welche als Anoden betrieben werden, ist auf der oberen Fläche der gelochten Isolierstoff platte 80vorhanden, wobei je ein Draht 100 auf eine ²eile der Offnungen oder Zellen 90 in der gelochten Isolierstoffplatte 80 ausgerichtet ist und mit denselben

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in Wirkverbindung steht.

Die Anzeigetafel 10 umfaßt ferner eine Platte 110 aus einem Material mit ohmschen Widerstand, welche auf der gelochten Isolierstoffplatte 80 angeordnet ist. Die Platte · 110 kann aus einem mit Kohlenstoff imprägnierten keramischen Material, wie etwa Forsterite oder einem leitfähigen Glas wie 25.B. Vanadiumglas, hergestellt sein. Die Platte kann auch aus einem fotoleitenden Material bestehen. Die Platte 110 ist vorzugsweise relativ dünn und hat in Richtung ihrer Dicke einen Widerstand in der Größenordnung von 0,5 bis 2 M in Anpassung an die Leitfähigkeit einer Flüssigkristallschicht 130, welche auf der oberen Fläche der Platte 110 vorgesehen und von einem rechteckförmigen Rahmen und einer Glasabdeckplatte 140 umschlossen ist, welche am Rahmen 138 befestigt ist und eine Elektrodenanordnung 150 auf ihrer Unterseite trägt. Die Flüssigkristallschicht kann aus irgendeinem geeigneten bekannten nematischen oder cholesterischen Material, vorzugsweise aus dem ersteren, bestehen, welches in geeigneter V/eise "gedopt" ist, um die gewünschten Spechereigenschaften zu erzeugen. Typische Materialien sind in den US-Patentschriften 3 551 026 und 3 540 796 und in vielen anderen Schriften, wie etwa dem Artikel von Ferguson, welcher in "Scientific American 211,76 (1964) unter dem Titel "Liquid Crystals" erschienen ist, beschrieben.

Die Elektrodenanordnung 150 ist ein dünner, transpa-

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renter, leitfähiger Film aus Gold, NESA oder dergl., welcher auf der Unterseite der Glasabdeckplatte 140 aufgebrannt ist und die Flüssigkristallschicht kontaktiert. Alternativ dazu kann die Elektrodenanordnung 150 horihontale Streifen 150' (Pig. 3) umfassen, von denen jeder Streifen mit einer Zeile von öffnungen oder Zellen 90 in der gelochten Isolierstoffplatte fluchtet, wie es in Pig. 3 dargestellt ist. Wie oben angegeben, hat die Flüssigkristallschicht 130 eine solche Dicke und Leitfähigkeit, daß'sie derjenigen der Schicht 110 angepaßt ist.

Da die meisten Flüssigkristalle wärmeempfindlich sind, wird die Anzeigetafel in zwei Schritten zusammengebaut. Beim ersten Schritt werden die Platte 110, der Rahmen 138, die gelochte Isolierstoffplatte 80 und die Grundplatte 20 sowie alle Zwischenelektroden nit Hilfe einer Abdichtung 160, welche entlang der Randkanten angeformt ist, miteinander verbunden, wobei die Elektroden durch die Abdichtung hindurchtreten. Die Abdichtung wird mit Hilfe einer Glasfritte, wie etwa Pyroceram, welche bei einer relativ hohen Temperatur in der Größenordnung von 500 oder 600⁰C verarbeitet wird, hergestellt.

Die Gasfüllung des unteren Teiles der Anzeigetafel 110 kann mit Hilfe eines an der Grundplatte 20 angebrachten Rohres 170, welches mit dem Innern der Anzeigetafel über eine öffnung 180 in der Grundplatte 20 in Verbindung steht,einge-

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führt werden. Das Sas kann eines der bekannten Gase wie Argon, Neon, Xenon oder dergl. sein-, welche entweder alleine oier gemischt mit einem Metalldampfzusatz, wie etwa Quecksilber, welcher dem Gas zum Verringern der Kathodenzerstäubung zugesetzt wird, eingeführt werden. Ein breiter Bereich von Gasdrucken kann ausgenutzt werden, z.B. von etwa 20 bis 350 Torr oder mehr bei Umgebungstemperatur, wobei Druck von ungefähr 100 Torr im Regelfall angewendet wird.

Dieser Teil der Anzeigetafel wird dann gealtert und fertiggestellt, und dann wird die Flüssigkristallschicht aufgebracht und mit Hilfe der Glasabdeckplatte HO, welche die Elektrodenanordnung 150 trägt, abgedichtet. Zwischen der Glasabdeckplatte und dem Rahmen 138 kann mittels eines bei niedriger Temperatur verarbeitbaren Materials, wie etwa einem Epoxyharz, einem Vinylzement oder dergl. eine Abdichtung 160' hergestellt werden.

Es wird nun kurz ein Verfahren zum Betreiben der Anzeigetafel 10 beschrieben. Entsprechend diesem Verfahren werden Betriebspotentiale an alle Drähte 100 oder Rasterelektroden und sequentiell jede der Elektroden 50 oder Rasterkathoden angelegt, wodurch die Spalten der Rasterzellen 70 der Reihe nach gezündet werden. Gleichzeitig werden Steuersignale, welche von einer geeigneten Informationssignalquelle (nicht dargestellt) erhalten werden, an die Drähte oder Anoden 100 angelegt, so daß zu irgendeinem Zeitpunkt, an dem diese Signale angelegt werden, Ausgangszeilen 90, welche den zu dem

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betreffenden Zeitpunkt gezündeten Rasterzellen zugeordnet sind, angeregt werden und aufglühen. Diese Betriebsweise
wird durch die Diffusion angeregter Gasteilchen durch die öffnungen 60 in den Elektroden 50 erleichtert. Wenn daher die Rasterzellen abgetastet und ihnen Signale zugeführt
werden, wird eine Reihe von ein Muster ergebendene Zellen 90 gezündet und zum Glimmen gebracht. Die Gesamtzahl der
gezündeten Zellen 90 bilden die gewünschte Nachricht oder das darzustellende Symbol.

Wenn die Anzeigetafel, wie oben beschrieben, getastet wird,: werden geeignete positive Potentiale synchron mit den Zünden der Zellen 90 an die als Film aufgebrachte Elektrode 150 angelegt, sodaß ein Strom von der gezündeten Zelle 90 durch die zugeordneten Bereiche der Platte 110 und die entsprechenden, damit fluchtenden punktförmigen Bereiche des Flüssigkristalls fließt. Diese Ströme bewirken, daß die
erregten zellenförmigen Abschnitte der Flüssigkristallschicht ihre Lichtreflexionseigenschaften und ihr Aussehen verändern und somit durch ihren veränderten Zustand und ihr verändertes Äußeres dieselbe Nachricht anzeigen bzw. darstellen,
wie die Zellen 90.

Nachdem die gesamte Anzeigetafel getastet worden ist und ein Muster von Zellen 90 gezündet sowie ein entsprechendes Muster von Bereichen in der Flüssigkristallschicht verändert worden ist, um die gewünschte Nachricht oder das
gewünschte Symbol darzustellen, können die angelegten Po-

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tentiale abgeschaltet werden, wenn das Flüssigkristallmaterial Speichereigenschaften hat. Dadurch wird die in die Flüssigkristallschicht 130 eingegebene Nachricht noch während einer Zeitdauer dargestellt, welche durch die Zusammensetzung des Flüssigkristalls selbst bestimmt ist. Die gespeicherte Nachricht kann durch Anlegen eines Wechselspannung ssignals (z.B. 1OkHz) an die Flüssigkristallschicht, durch Zuführen von Wärme oder mechanische Schwingungen gelöscht werden. Dann kann eine neue Nachricht in der oben beschriebenen Art und Weise eingegeben werden. Wenn die Flüssigkristalle keine Speichereigenschsften haben, müssen die Rasterzellen und die Anzeigezellen dauernd durchgetastet und neu erregt werden, um die Anzeige in der Flüssigkristallschicht zu erhalten.

Bei einer Anzeigetafel 10 mit einer FlüssigkristallseMclit 130 von einer Dicke von etwa 25 bis 125 Ai und bei der eil® Elektroden 40 ein Potential von +150 Volt führen₉ wird an die Elektroden 50 ein Potential von +100 YoIt im Ausschaltzustand und 0 Volt im Eins ehalt zustand., an die Drähte oder Anoden 100 ein Potential von+100 Volt im Äussohaltanstand und von + 150 Volt im Einschaltzustand und an die Elektrodenanordnung 150 ein Potential von + 150 Volt im Aussshaltzustand und von etwa + 155 bis ungefähr + 200 Volt, ge nach den Eigenschaften der Flüssigkristalle im Einschalt zustand angelegt.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch bei einer Anaeigetafel 10' Anwendung finden, welche eine Rasterzellenanordnung

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aufweist, deren Anoden und Kathoden im Vergleich zu der "bei der Anzeigetafel 10 vorgesehenen Anordnung gegeneinander vertauscht sind. Diese Ausführungsform ist in den Pig. 4 und 5 dargestellt und umfaßt eine aus isolierenden Material bestehende Grundplatte 200, Rasterkathoden oder Elektroden 50, welche nicht gelocht zu sein brauchen und an der Oberseite der Grundplatte 200 angeordnet sind, eine gelochte Isolierstoffplatte 80 mit Zellen oder Öffnungen 90 und Rasteranoden oder Drähte 100, welche auf oder in der oberen Seite der gelochten Isolierstoffplatte 80 angeordnet sind und sich im rechten Winkel zu den Elektroden 50 erstrecken.

Bei dieser Ausführungsform sind geeignete Verbindungsschlitze 210 in der gelochten Isolierstoffplatte 80 (Fig.5) zwischen benachbarten Spalten von Zellen vorgesehen. Diese Ausführungsform umfaßt auch eine Platte 110 aus einem Material mit ohmschen Widerstand, die Flüssigkristallschicht 130 und eine Glasabdeckplatte 140, welche horizontale Elektrodenstreifen 150' trägt, von denen je einer mit einer Zeile von Zellen 90 fluchtet.

Die Anzeigetafel 10' arbeitet ganz ähnlich wie die Anzeigetafel 10, jedoch ist nur eine einzige Lage von Zellen oder Öffnungen 90 vorhanden. In dem Maße wie die Spalten der Zellen oder öffnungen 90 durchgetastet werden, fließt, falls ein oder mehrere Elektrodenstreifen 150' an Spannung liegen, ein Strom durch die entsprechenden Teile der Flüssigkristallschicht, um die Lichtübertragungseigenschaften der entsprechen-

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den Teile derselben zu verändern. Die Gesamtzahl der auf

diese Weise in der Flüssigkristallschicht erregten Bereiche stellt, wenn alle Spalten oder Zellen durchgetastet worden sind, die gewünschte Nachricht dar.

Eine weitere Ausführungsform einer Anzeigetafel 10', welche der Anzeigetafel 10 ähnlich ist, ist teilweise in Pig. 6 dargestellt. Diese weicht von der Anzeigetafel 10' dadurch ab, daß auch Verbindungsschlitze 210* zwischen der letzten Zelle oder öffnung 9ON der ersten Zeile und der letzten Zelle 9ON der zweiten Zeile und zwischen der ersten Zelle 9OA in der zweiten Zeile und der ersten Zelle 9OA in der dritten Zeile, usw. vorgesehen sind, so daß alle Zellen oder Öffnungen 90 miteinander in einer durchgehenden Reihe verbunden sind und dieselben rasterförmig getastet werden können.

Eine weitere abgeänderte Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt, welche eine der Anzeigetafeln 10 oder 10' zeigt, wobei eine isolierende Platte 110' aus Glas oder dergl. an Stelle der Platte 110 aus dem Material mit ohmschen widerstand verwendet wird und mehrere Elektroden 220 in Form von Stäben oder Stiften an der Platte 110' befestigt sind, von denen sich jeder Stab oder Stift von der ²elle oder öffnung 90 in die Flüssigkristallschicht 130 hineinerstreckt. Das freie Ende jeder dieser Elektroden 220 in der Flüssigkristallschicht umfaßt einen im wesentlichen kreisförmigen verbreiterten Endabschnitt 230.

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Bei Betrieb dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform koppelt jede Zelle oder öffnung 90 beim Zünden über eine Elektrode 220 anstatt über die Widerstandspfade der Platte 110, wie es in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen geschieht, einen Strom in entsprechende Abschnitte der Plüssigkristallschicht, ein.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche in den Pig. 8 und 9 dargestellt ist, ist eine Metallplatte 250, welche eine Reihe von kleinen öffnungen 260 umfaßt, welche in der gleichen Anordnung wie die Zellen oder öffnungen 90 angeordnet sind und ungefähr die gleiche Größe besitzen, zwischen der Platte 110 und der Plüssigkristallschicht 130 vorgesehen. Die Platte 250 kann auch ein auf der Platte 110 aufgebrachter leitender Film sein. Wie bei angedeutet,ist die Platte 250 elektrisch mit den Elektrodenstreifen 150 auf der Glasabdeckplatte HO verbunden und dient dazu, die elektrischen Felder oder Ströme, welche der Plüssigkristallschicht Energie zuführen, im Zentrum der öffnungen der Platte zu konzentrieren und dadurch eine scharfe Abgrenzung der erregten Bereiche der Plüssigkristallschicht zu liefern.

Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben und Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

- Ansprüche

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Claims (1)

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   j50. März 1972 IA-2786

   ANSPR Ü C H E

   Iy Elektronische Anzeigetafel, gekennzeichnet durch eine Anordnung von gasgefüllten Zellen (70, 90), ein Volumen von PlUssigkristallmaterial (1J50), welches in Wirkverbindung mit den gasgefüllten Zellen (70, 90) steht, und in Wirkverbindung mit dem PlUssigkristallmaterial und den gasgefüllten Zellen stehende Elektroden (40, 50, 100, 150), an die, wenn die Gaszellen gezündet und entladen werden, Spannungen angelegt werden können, um einen Stromfluß von den gezündeten Zellen durch die zugeordneten Abschnitte des PlUssigkristallmaterials (IjJO) zu bewirken und dessen optische Eigenschaften zu ändern, so daß die durch die gasgefüllten Zellen dargestellte Nachricht auch durch das PlUssigkristallmaterial darstellbar ist.

   2. Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasgefüllten Zellen (70, 90) in Spalten und Zeilen angeordnet sind, und daß das Flüssigkristallmaterial in Form einer Schicht (IjJO) über den Spalten und Zeilen der gasgefüllten Zellen (70, 90) angeordnet ist.

   j5. Anzeigetafel nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß Anoden- und Kathodenelektroden (40, 50, 100) für jede gasgefüllte Zelle vorgesehen sind.

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   4. Anzeigetafel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden einen über der Flüssigkristallschicht (130) angeordneten, transparenten, leitenden Film (150) umfassen.

   5. Anzeigetafel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durchsichtige, über der Flüssigkristallschicht angeordnete leitende Elektrodenstreifen (150) umfassen, wobei je ein Streifen mit je einer Zeile der Zellen (70, 90) in Deckung ist. (Fig. 3)

   6. Anzeigetafel nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sich von jeder Zelle (90) eine Elektrode (220) in die Flüssigkristallschicht (130) hinein erstreckt. (Fig. 7)

   7. Anzeigetafel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine gelochte, zwischen der Flüssigkristallschicht (130) und den Zellen (70, 90) angeordnete Elektrode (250), deren Öffnungen Jeweils mit den Zellen in Deckung sind und welche mit den Elektroden (150) elektrisch verbunden ist. (Fig. 8 und 9)

   8. Anzeigetafel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zellen (70, 90) und der Flüssigkristallschicht (130) eine Schicht (110) leitenden Materials angeordnet ist, deren durch ihre Dicke bewirkter Widerstand mit demjenigen der Flüssigkristallschicht

   vergleichbar ist.

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