DE4334460A1 - Elektrooptische Beschriftung von Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, auf elektronischem Wege Informationen für das Auge sichtbar auf eine Oberfläche einzuschreiben und bei Bedarf wieder zu löschen oder zu ändern.

Magnetische Speicher sind heute in vielen Alltagsgegenständen, wie Telefonkarten, Kopierkarten, Computerdisketten oder Videokassetten, im Einsatz. Im allgemeinen fehlt jedoch die Möglichkeit, den Speicherzustand des jeweiligen Gegenstandes zu erfahren, wenn er sich außerhalb eines speziellen Lesegerätes befindet.

Im Falle von Telefon- und Kopierkarten ist es bekannt, den Speicherzustand durch Stanzen von Löchern entlang einer Zahlenleiste sichtbar zu machen. Die erhaltene Information ist jedoch ungenau und das Verfahren zudem irreversibel.

Wünschenswert ist dagegen eine permanente aber reversible Darstellung des Speicherzustandes eines magnetischen Speichers ohne permanenten Anschluß an eine Spannungsquelle.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur visuellen Darstellung von Information auf einer Oberfläche mittels elektrischer Signale, bestehend aus einem bistabil schaltbaren elektrooptischen Anzeigeelement, das sich auf der genannten Oberfläche befindet und keinen ständigen Kontakt zu einer Spannungsquelle benötigt, und einem dazugehörigen Schreib-/Lesegerät, das die gewünschten Informationen mittels elektrischer Signale auf diese Oberfläche überträgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt beispielsweise die ständige Kontrolle des Ladezustandes einer Telefon- oder Kopierkarte.

Zweckmäßigerweise ist das erfindungsgemäße Schreib-/Lesegerät gekoppelt mit dem Schreib-/Lesegerät, das den Speicherzustand des Magnetspeichers ändert, dessen Speicherzustand permanent sichtbar gemacht werden soll.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung zum mehrfachen Einschreiben visueller Information, mit oder ohne gleichzeitiges Lesen oder Speichern auf Magnetmaterial.

Im folgenden sind mehrere beispielhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Abbildungen erläutert.

Version 1 (einfache Struktur für flache Gegenstände, z. B. in Kartenform)

In den zu beschreibenden Gegenstand ist ein bistabil schaltendes elektrooptisches Anzeigeelement eingebaut. Ein entsprechendes Schreib- /Lesegerät erzeugt über einem Spalt, in den das Anzeigeelement eingeführt wird, elektrische Felder, die je nach Feldrichtung an definierten Stellen der Anzeige den einen oder anderen bistabilen Zustand erzeugen (Abb. 1).

Dieser einfache Aufbau hat jedoch den Nachteil, daß der Abstand d zweier felderzeugender Elektroden der vollen Dicke des Objektes entspricht, d. h. ziemlich groß (vorzugsweise 0,15 mm bis 10 mm) ist und dadurch die Feldstärke im Verhältnis zur angelegten Spannung entsprechend gering wird.

Version 2

Eine Modifikation ist möglich, wenn die tatsächlich schaltende Schicht im Anzeigenelement wesentlich dünner als dessen Gesamtdicke ist (Abb. 2a): Auf einer der Seiten des Anzeigeelementes werden einer oder mehrere elektrische Kontakte nach außen geführt, die während des Schreibvorganges ihrerseits mit entsprechenden Kontakten des Schreib-/Lesegerätes in Berührung gebracht werden. Die geometrische Anordnung dieser äußeren Kontakte ist beliebig, sie können ebensogut unten (Abb. 2a) wie auch seitlich (Abb. 2b) liegen. Statt direkter Kontaktierung ist auch eine kapazitive Signaleinkopplung über eine isolierende Schicht möglich.

Die Kontakte des Anzeigenelementes führen über elektrische Leiter zu Leiterflächen, die sich unterhalb der schaltenden Schicht befinden. Diese wiederum können je nach Anforderungen an die einzuschreibenden Signale beliebig strukturiert sein. Im einfachsten Falle handelt es sich nur um eine durchgehende leitende Fläche (Abb. 2b), aber auch 7-Segment-Struktur oder parallele Linien zur Erzeugung von Punktmatrixbildern sind möglich.

Der Abstand der felderzeugenden Elektroden d kann problemlos auf Werte unter 50 µm verringert werden. Bei Verwendung höherer Signalspannungen ist es vorteilhaft, die kontaktierten Elektroden bei Ansteuerung auf Masse zu legen und die Signalspannung an die gegenüberliegende Elektrode im Schreib- /Lesegerät anzulegen, damit keine gefährliche Spannung nach außen gelangt.

Diese Konfiguration eignet sich sowohl für flache Gegenstände wie auch für voluminösere Körper, wie Computerdisketten oder Videokassetten.

Version 3

Eine weitere Verringerung des Elektrodenabstandes d ist möglich durch Anwendung der oben beschriebenen Modifikation auf beiden Seiten der elektrooptisch schaltenden Schicht. Damit kann ein Elektrodenabstand erzielt werden, der gerade der Dicke dieser Schicht entspricht. Diese Struktur ist jedoch etwas aufwendiger, weil mindestens eine optisch transparente elektrisch leitende Schicht notwendig ist (Abb. 3). Dieser Aufbau ist für Anzeigen mit höherer Auflösung vorteilhaft, insbesondere für Punktmatrixstruktur im Multiplexbetrieb, weil aufgrund des geringen Elektrodenabstandes die Feldstärke maximal und somit die Schaltzeit minimal wird.

Eine Möglichkeit zum Aufbau des oben beschriebenen bistabil schaltenden Elementes besteht unter Verwendung ferroelektrischer Flüssigkristalle. Die Funktionsweise ist in der Literatur bereits mehrfach beschrieben, z. B. EP-A 0 032 362. Ein schematischer Aufbau für die Anwendung der Erfindung ist in Abb. 4 gezeigt.

Das erfindungsgemäße bistabil schaltende Element enthält Deckplatten (1), wobei mindestens eine aus optisch transparentem Material, d. h. Glas oder Kunststoff mit geringer Doppelbrechung, z. B. PMMA, COC, PC oder PS besteht (eine Zugabe von 10% DBP Dibuthylphthalat zu PMMA ergibt nahezu doppelbrechungsfreies Material, vgl. "Kunststoffhandbuch", herausg. von Dr. Carlowitz, Hansa-Verlag), Polarisatoren (2), einer elektrisch leitenden Schicht (3) (soweit auf der jeweiligen Seite elektrische Kontaktierung vorhanden ist), für transparente Schichten eignet sich besonders Indium-Zinn-Oxid (ITO), gegebenenfalls Abstandshaltern (4) für Flüssigkristallschicht, einer ferroelektrischen Flüssigkristallmischung (5) oder ferroelektrischen flüssigkristallinen Polymeren (ca. 2 µm dick), bei Version 1 und 2 mit möglichst hohem elektrischen Widerstand.

Zwischen elektrisch leitender Schicht und Flüssigkristall können jeweils eine elektrisch isolierende Schicht und/oder eine Orientierungsschicht für die ferroelektrischen Flüssigkristalle eingefügt werden.

Sofern eine der beiden Deckplatten nicht transparent ist, muß entweder deren Innenseite oder der zugehörige Polarisator reflektiv sein. Die elektrisch leitende Schicht ist dann transparent. Alternativ dazu kann auch die elektrisch leitende Schicht reflektiv oder mit einer reflektierenden Schicht überzogen sein. In diesem Fall muß auf dieser Seite die Anordnung von Polarisator und elektrisch leitender Schicht vertauscht werden.

Das Schreib-/Lesegerät erzeugt aus eingehenden elektrischen Signalen Ansteuerungsimpulse für die schaltbare elektrooptische Zelle. Bei Verwendung ferroelektrischer Flüssigkristalle oder ferroelektrisch flüssigkristalliner Polymere ist die Funktionsweise identisch mit einem entsprechenden Bildschirm, wie er bereits in der Literatur beschrieben ist. Das Schreib-/Lesegerät entspricht in seiner Funktionsweise den dort beschriebenen Ansteuerungsschaltungen (IC- Treiber), z. B. N.A. Clark und S.T. Lagerwall in Appl. Phys. Lett. 36, 899 (1980) für direkte Ansteuerung, Proc. SID 28/2, 211(1978) für Multiplexansteuerung, S. Uchida, K. Morita und K. Hashimoto EP 8 6118 019.8 (JP 292274/85) für FLCP. Die Besonderheit, daß Ansteuerungselektronik und Anzeigeeinheit voneinander getrennt werden können, beeinflußt die Funktionsweise nicht. Lediglich der erheblich größere Elektrodenabstand in Version 1 und 2 hat zur Folge, daß wegen der entsprechend niedrigen Feldstärke die Schaltzeit genügend lang (bis zu mehreren 100 µms) und die Signalspannung genügend hoch sein muß, damit ein Schaltvorgang möglich ist.

Möglichkeiten des geometrischen Aufbaus sind in Abb. 1-3 gezeigt. Bei Version 1 ist es vorteilhaft, den Spalt möglichst schmal zu halten. Bei Version 2 ist darauf zu achten, daß während des Schreib-/Lesevorgangs die nicht kontaktierte Seite des elektrooptischen Speicherelementes möglichst dicht an der Fläche des Schreib-/Lesegerät anliegt, hinter der sich die felderzeugenden Elektroden befinden. Auf der kontaktierten Seite ist nur darauf zu achten, daß die elektrischen Kontakte während des Schreib-/Lesevorganges hergestellt sind. Im übrigen ist auf dieser Seite der geometrische Aufbau beliebig. Das elektrooptische Anzeigeelement kann sich statt in einer dünnen Scheibe auch auf der Oberfläche eines voluminösen Gegenstandes befinden.

Bei Version 3 ist der geometrische Aufbau völlig beliebig. Die Kontakte können auch z. B. über eine Steckerverbindung hergestellt werden.

Vor allem Version 2 und 3 eignen sich auch für einen Aufbau, in dem die zu beschreibende Fläche Teil eines fest montierten Gegenstandes ist und mit Hilfe eines tragbaren Schreib-/Lesegerätes beschrieben wird, das an diese Oberfläche angelegt oder über einen Steckkontakt kurzzeitig angeschlossen wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur visuellen Darstellung von Informationen auf einer Oberfläche mittels elektrischer Signale, bestehend aus einem bistabil schaltbaren elektrooptischen Anzeigeelement, das sich auf der genannten Oberfläche befindet und keinen ständigen Kontakt zu einer Spannungsquelle benötigt, und einem dazugehörigen Schreib-/Lesegerät, das die gewünschten Informationen mittels elektrischer Signale auf diese Oberfläche überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabil schaltbare elektrooptische Anzeigeelement einen ferroelektrischen Flüssigkristall enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall ein Polymer enthält.

4. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum ein- oder mehrfachen Einschreiben visueller Information, mit oder ohne gleichzeitiges Lesen und/oder Schreiben auf Magnetmaterial.