DE102010010448A1 - Materials is superimposed on outer surface of object as layer, where material is locally changed in its optical appearance on electric or electronic driveway, where device comprises mechanical, electrical and electronic components - Google Patents
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Abstract
Description
Materialien, die in ihrer optischen Ansicht auf elektrischem oder elektronischem Wege veränderbar sind und Verfahren und Einrichtung zum Aufbringen von Grafiken auf diese MaterialienMaterials that are electrically or electronically changeable in their optical appearance and methods and apparatus for applying graphics to those materials
1. Das technische Gebiet1. The technical field
Diese Erfindung betrifft Materialien, die in ihrer optischen Ansicht auf elektrischem oder elektronischem Wege veränderbar sind, sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen von Grafiken auf diese Materialien. Dabei können die Grafiken auch Texte sein. In einem besonderen Anwendungsfall sind die Materialien, die in ihrer optischen Ansicht auf elektrischem oder elektronischem Wege veränderbar sind, Plastikkarten, die als Ausweis-, Kunden-, Scheckkarten oder ähnliches verwendet werden, sowie eine Einrichtung zum Erzeugen der Grafiken auf diesen Plastikkarten.This invention relates to materials which are electrically or electronically changeable in their optical appearance, and to an apparatus and method for applying graphics to these materials. The graphics can also be texts. In a particular application, the materials that are electrically or electronically changeable in their optical appearance are plastic cards used as badges, customers, check cards, or the like, as well as means for generating the graphics on these plastic cards.
2. Stand der Technik2. State of the art
Im Alltag gibt es eine unübersehbare Zahl von Fällen, in denen visuell erfaßbare Informationen für einen vorübergehenden Zeitraum dauerhaft dargestellt werden sollen. Beispiele dafür sind die unterschiedlichsten Etikettierungen, Türschilder mit der Türnummer und den Namen von Mitarbeitern in Büros, die Beschriftung von Büroordnern, Preisschilder.In everyday life there is an incalculable number of cases in which visually detectable information for a temporary period should be displayed permanently. Examples include a variety of labels, doorplates with door numbers and names of employees in offices, the labeling of office folders, price tags.
Die Übertragung dieser visuell erfaßbaren Informationen wie Grafiken oder Texte geschieht zum größten Teil durch Drucken auf Papier. Aber auch andere flächenhafte Gegenstände erhalten visuell erfaßbare Informationen, indem sie bedruckt werden. Beispiele sind Plastikkarten, Kartons oder Informationsschilder.The transfer of this visually recognizable information such as graphics or text is largely done by printing on paper. But other planar objects get visually detectable information by being printed. Examples are plastic cards, boxes or information signs.
Der Stand der Technik kann zusammenfassend so beschrieben werden, daß die Anzeige von sich regelmäßig ändernden, statischen grafischen Informationen entweder durch Drucken auf Papier, Drucken auf andere Materialen wie beispielsweise Plastikkarten oder durch das Anzeigen auf einem Display technisch realisiert wird. Dabei gewinnt elektronisches Papier als besondere Form des Displays zunehmend an Verbreitung.The prior art can be collectively described as technically realizing the display of regularly changing static graphic information either by printing on paper, printing on other materials such as plastic cards, or by displaying on a display. Electronic paper is becoming increasingly popular as a special form of display.
Der Gebrauchsmusterschrift
„Aktuelle Lösungen dieser Problematik verwenden überwiegend LCD-Anzeigen mit Netzwerk-Anbindung. Der Nachteil dieser Lösungen liegt jedoch im großen Platzbedarf und dem zum Teil hohen Stromverbrauch, welcher eine permanente Stromversorgung notwendig macht.”The Utility Model
"Current solutions to this problem mainly use LCD displays with network connection. The disadvantage of these solutions, however, is the large space requirement and the sometimes high power consumption, which makes a permanent power supply necessary. "
In dieser Gebrauchsmusterschrift
Die Anzeige von visuell erfaßbaren Informationen erfolgt derzeit zum großen Teil auch über Flüssigkristallanzeigen (englisch liquid crystal display, LCD). Das sind Anzeigen, die nach dem Prinzip funktionieren, daß Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen, wenn ein bestimmtes Maß an elektrischer Spannung angelegt wird.The display of visually detectable information currently takes place to a large extent via liquid crystal displays (English liquid crystal display, LCD). These are displays that operate on the principle that liquid crystals affect the polarization direction of light when a certain amount of electrical voltage is applied.
LCDs finden Verwendung an vielen elektronischen Geräten, etwa in der Unterhaltungselektronik, an Messgeräten, Mobiltelefonen, Digitaluhren und Taschenrechnern. Auch Head-Up-Displays und Videoprojektoren arbeiten mit dieser Technik.LCDs are used on many electronic devices, such as consumer electronics, gauges, cell phones, digital clocks, and calculators. Head-up displays and video projectors also use this technology.
Der Vorteil dieser Technik besteht vor allem in der hohen Bildqualität. Nachteile dieser Technik sind deren erheblicher Preis, die Notwendigkeit einer umfassenden Elektronik zur Ansteuerung der LCD-Anzeige sowie einer permanenten Stromversorgung.The advantage of this technique is above all the high image quality. Disadvantages of this technology are its considerable price, the need for comprehensive electronics for controlling the LCD display and a permanent power supply.
Aufgrund dieser Nachteile sind Flüssigkristallanzeigen nach dem Stand der Technik für die eingangs genannten Anwendungen, wie etwa Türschilder oder das Layout von Plastikkarten, ungeeignet.Because of these disadvantages, prior art liquid crystal displays are unsuitable for the applications mentioned at the outset, such as doorplates or the layout of plastic cards.
Weiterhin sind flächenhafte, in ihrer optischen Ansicht auf elektrischem oder elektronischem Wege veränderbare Materialien bekannt, die Texte oder Bilder dauerhaft anzeigen, ohne dass dafür eine Erhaltungsspannung erforderlich ist. Das ist insbesondere das sogenannte elektronische Papier. Informationen hierzu können gängigen Medien entnommen werden.Furthermore, planar, in their optical view, electrically or electronically variable materials are known, the texts or images permanently display, without the need for a maintenance voltage is required. This is especially the so-called electronic paper. Information on this can be found in common media.
Mit elektronischem Papier sind in diesem Rahmen sehr dünne Displays gemeint, bei denen versucht wird, Tinte oder Farbe auf Papier nachzuahmen. Es reflektiert das Licht wie normales Papier. Die Anzeige kann jedoch zu einem späteren Zeitpunkt geändert werden. Elektronisches Papier ist ähnlich wie normales Papier biegsam.By electronic paper is meant in this context very thin displays in which attempts are made to imitate ink or ink on paper. It reflects the light like normal paper. However, the ad can be changed at a later time. Electronic paper is flexible like normal paper.
Das erste entwickelte elektronische Papier nannte sich Gyricon und bestand aus kleinen, statisch geladenen Kügelchen. Diese waren zweifarbig, auf der einen Seite schwarz, auf der anderen weiß. Der Textinhalt des Papiers ließ sich durch ein anliegendes elektrisches Feld verändern. Dadurch wurden die Kügelchen nach oben oder unten gedreht, so dass entweder die schwarze oder weiße Seite sichtbar war. The first developed electronic paper was called Gyricon and consisted of small, statically charged globules. These were two-tone, black on one side, white on the other. The text content of the paper could be changed by an applied electric field. This rotated the beads up or down so that either the black or white side was visible.
In den 1990er Jahren wurden für eine andere Art kleine Mikrokapseln verwendet, in denen elektrisch geladene weiße Teilchen in gefärbtem Öl schwammen. In früheren Versionen kontrollierte der Stromfluss, ob die weißen Partikel an der Oberseite der Mikrokapsel (also für den Betrachter sichtbar) waren oder ob sie unten blieben, sodass der Betrachter an diesem Punkt die dunklere Farbe des Öls sah.In the 1990s, for another type, small microcapsules were used in which electrically charged white particles floated in colored oil. In earlier versions, the current flow controlled whether the white particles were at the top of the microcapsule (that is, visible to the viewer) or whether they stayed down, so the viewer saw the darker color of the oil at that point.
Mikroverkapselung ist eine Technik, mit der feste, flüssige oder gasförmige Stoffe in kleinsten Portionen mit einer Hülle umgeben werden.Microencapsulation is a technique that surrounds solid, liquid or gaseous substances in minute portions with a shell.
Einige Firmen produzieren elektronisches Papier auf Basis von bistabilen LCDs. Diese ermöglichen ein neutrales Weiß bei hoher Albedo (Oberflächenreflexion) und Auflösungen von 200 dpi.Some companies produce electronic paper based on bistable LCDs. These enable a neutral white with high albedo (surface reflection) and resolutions of 200 dpi.
Momentan (Anfang 2010) dominiert die Elektrophorese den Markt der Anwendungen von elektronischem Papier.Currently (early 2010) electrophoresis dominates the market of electronic paper applications.
Derzeit hat das Produkt Electronic Ink der Firma E Ink Corporation die weiteste Verbreitung gefunden. Elektronik Ink besteht aus Mikrokapseln, die Pigmentpartikel enthalten.Currently the product Electronic Ink of E Ink Corporation has found the widest distribution. Elektronik Ink consists of microcapsules containing pigment particles.
Eine weitere Technologie, auf deren Basis derzeit flexible Displays entwickelt werden, ist die Mikrosystemtechnik. Dabei werden die Displays beispielsweise so ausgestaltet, daß sie zwei Metallmembranen enthalten, zwischen denen ein Luftspalt besteht. Die Entfernung zwischen den beiden Metallplättchen wird durch ein elektrisches Feld manipuliert. Einfallendes Licht wird von der unteren Metallmembran unterschiedlich reflektiert, je nachdem wie weit die andere Membran entfernt ist.Another technology that is currently being used to develop flexible displays is microsystem technology. The displays are for example designed so that they contain two metal membranes, between which there is an air gap. The distance between the two metal plates is manipulated by an electric field. Incident light is reflected differently by the lower metal membrane, depending on how far away the other membrane is.
Die Patentschrift
Dort werden elektrophoretische Displays, cholesterische Displays, das Gyricon-Display von Xerox und Flüssigkristall-Displays als die Technologien für flexible Kunststoffdisplays genannt.Electrophoretic displays, cholesteric displays, the Xerox gyricon display, and liquid crystal displays are the technologies for flexible plastic displays.
Insbesondere sind dieser Schrift auch Probleme von Geräteanzeigen und die daraus folgenden Motivationen zu deren Verbesserung zu entnehmen.In particular, this document also problems of device displays and the resulting motivations to improve them.
„Kommerziell ist es in hohem Maße wünschenswert, dass eine elektronische Anzeige so dünn und leicht wie möglich ist und gleichzeitig ein hohes Maß an Robustheit und Schutz gegen Kräfte aufweist, u. a. durch Schläge, Druck, Biegung und Hinunterfallen verursacht werden.”"Commercially, it is highly desirable for an electronic display to be as thin and lightweight as possible, while providing a high level of robustness and protection against forces, including, but not limited to, electronic displays. a. caused by blows, pressure, bending and falling down. "
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
3. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem3. The problem underlying the invention
In der Offenlegungsschrift
Gleiches gilt für die genannten Anwendungen Etiketten, Türschilder, Preisschilder. The same applies to the applications mentioned labels, door plates, price tags.
Elektronisches Papier wird nach dem Stand der Technik immer zusammen mit der Elektronik zum Ändern des anzuzeigenden Inhalts als ein Gerät ausgeführt. Das hat die technische Ursache, daß die Elektroden zum Erzeugen des elektrischen Feldes sehr dicht an den Mikrokapseln angeordnet werden müssen, um eine akzeptable grafische Auflösung zu erreichen. Die Elektroden werden deshalb in den Schichtenaufbau des elektronischen Papiers integriert. Die Bauform des elektronischen Papiers als eigenes Gerät kann unerwünscht sein. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Gegenstand durch die zusätzliche Elektronik in seinen Eigenschaften ungünstig verändert wird. Beispielsweise sind auf einer Plastikkarte der zusätzliche Prozessor und die notwendige Stromversorgung nur schwer unterzubringen und verursachen zusätzliche Kosten.Electronic paper is always carried out in the prior art together with the electronics for changing the content to be displayed as a device. This has the technical cause that the electrodes for generating the electric field must be arranged very close to the microcapsules in order to achieve an acceptable graphic resolution. The electrodes are therefore integrated into the layer structure of the electronic paper. The design of the electronic paper as a separate device may be undesirable. This is especially the case when an object is unfavorably changed by the additional electronics in its properties. For example, on a plastic card, the additional processor and the necessary power supply are difficult to accommodate and incur additional costs.
Durch die technische Ausführung des elektronischen Papiers als Gerät gehen auch physische Eigenschaften des Papiers, wie etwa die Biegsamkeit, und dadurch dessen Handhabbarkeit verloren.Due to the technical design of the electronic paper as a device also physical properties of the paper, such as the flexibility, and thereby its handling lost.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Aufbringen von visuell erfaßbaren Informationen technisch zu ermöglichen und dabei die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden, indem es einen beliebig oft wiederholbares Aufbringen von dauerhaften, visuell wahrnehmbaren Informationen ermöglicht, den mit der Information zu versehenen Gegenstand in seiner eigentlichen Form unbeeinflußt läßt und kostengünstig ist.It is the object of the invention to technically enable the application of visually detectable information while avoiding the drawbacks of the prior art by allowing an often repeatable application of permanent, visually perceptible information to the item to be provided with the information its actual shape is unaffected and is inexpensive.
Die Erfindung soll insbesondere für den Fall eine Lösung anbieten, daß das mit Text oder Grafik zu versehende Material ein festes Format besitzt und in großer Menge im Umlauf ist. Ein typischer Anwendungsfall sind Plastikkarten, die als Ausweis-, Kunden-, Scheckkarten oder ähnliches verwendet werden.The invention is intended to offer a solution, in particular in the event that the material to be provided with text or graphics has a fixed format and is in circulation in large quantities. A typical application are plastic cards that are used as badge, customer, check cards or the like.
4. Die Erfindung4. The invention
Die Erfindung schlägt vor, das Aufbringen von Texten und Grafiken
Eine Möglichkeit der technischen Ausführung der optisch veränderbaren Schicht
Anders als bei flexiblen Displays wird keine zweite, äußere Elektrode in der optisch veränderbaren Schicht angeordnet.Unlike flexible displays, no second external electrode is disposed in the optically variable layer.
Die Veränderung der optischen Eigenschaften der Außenschicht erfolgt durch eine externe Einrichtung
Um das Heranführen der Elektroden
Die Elektroden
In einer weiteren technischen Ausgestaltung können die Elektroden
In einer ersten Ausführung werden die Gegenelektroden derartig flächenhaft angeordnet, dass sie die mit einer Grafik zu versehende Schicht
Als weitere Möglichkeit wird vorgeschlagen, die Elektroden
Als weitere Möglichkeit die Elektroden
In einer weiteren Ausführungsform wird der beliebige Gegenstand mit einer Grafik zu versehenden Schicht
In einer Verfeinerung des Verfahrens wird vorgeschlagen, vor dem Aufbringen einer neuen Grafik, die bereits vorhandene Grafik mittels einer Löschelektrode der externen Einrichtung
5. In welcher Weise die Erfindung gewerblich anwendbar ist5. In what way the invention is industrially applicable
In der Offenlegungsschrift
- – Die Plastikkarten müssen nicht mehr bedruckt werden, wenn sie äußerlich gekennzeichnet oder gestaltet werden sollen, das spart Zeit-, Material- und Investitionsaufwand.
- – Die Plastikkarten müssen nicht mehr durch neue Plastikkarten ausgetauscht werden, wenn sich beispielsweise die persönlichen Angaben zum Karteninhaber ändern, das spart wiederum Zeit-, Material-, Investitions- und Logistikaufwand.
- – Die Plastikkarten können äußerlich durch optisch verlässliche und kurzfristig veränderbare Gültigkeitsmerkmale gekennzeichnet werden, das erhöht die Nutzungssicherheit.
- – Die Plastikkarten können bei der Nutzung als Kundenkarten kurzfristig mit neuen Informationen für den Inhaber versehen werden, wie beispielsweise temporäre Wertanzeigen, aktuelle Angebote, gezielte Werbeaufdrucke oder Mitteilungen.”
- - The plastic cards no longer need to be printed if they are externally marked or designed, which saves time, material and investment.
- - The plastic cards no longer need to be replaced with new plastic cards, for example, change the personal details of the cardholder, which in turn saves time, material, investment and logistics.
- - The plastic cards can be externally marked by optically reliable and short-term changeable validity features, which increases the security of use.
- - The plastic cards can be provided in the use of customer cards at short notice with new information for the owner, such as temporary value, current offers, targeted advertising imprints or messages. "
Weitere Anwendungen sind bei der Etikettierung der unterschiedlichsten Güter denkbar. Beispielsweise könnten wiederverwendbare Pakete mit einem Adressfeld aus einer Schicht, die in ihrer optischen Ansicht auf elektrischem oder elektronischem Wege veränderbar ist, versehen werden. Dieses Adressfeld wäre dann wiederholt beschreibbar.Other applications are conceivable in the labeling of a wide variety of goods. For example, reusable packets could be provided with an address field from a layer that is electrically or electronically changeable in its optical view. This address field would then be repeatedly described.
Eine weitere gewerbliche Nutzung ist dadurch möglich, dass in elektronischem Papier nach dem Stand der Technik, also Displays mit integrierter Gegenelektrode, in dieser Gegenelektrode Aussparungen realisiert sind und an diesen Stellen das Erzeugen der Grafik gemäß der Erfindung erfolgt.A further commercial use is possible in that in electronic paper according to the prior art, ie displays with integrated counter electrode, recesses are realized in this counter electrode and at these points the generation of the graphic according to the invention takes place.
Mit einem Handgerät könnten beispielsweise an unterschiedlichen Orten Etikettierungen vorgenommen werden, beispielsweise bei Preisausschilderungen.With a handheld device, for example, labels could be made at different locations, for example in price descriptions.
6. Vorteilhafte Wirkung der Erfindung6. Advantageous effect of the invention
Da die grafisch veränderbaren Flächen
Alle kostenintensiven Elemente der Erfindung sind in der externen Schreibeinrichtung
Aus der Beschaffenheit der grafisch veränderbaren Oberflächen
Dadurch wiederum sind Handhabungen möglich, wie sie auch bei Papier der Fall sind, beispielsweise Informationszettel, Wegeskizzen oder Etiketten.In turn, manipulations are possible, as they are also the case with paper, such as information leaflets, way sketches or labels.
7. Ein Weg zum Ausführen der Erfindung im Einzelnen7. A way of carrying out the invention in detail
Beispielhaft sei ein Anwendungsfall näher beschrieben. Es soll die Aufgabe gelöst werden, Plastikkarten mit einem Layout zu versehen, das veränderbar ist, ohne daß die Karten jedesmal neu bedruckt werden müssen.By way of example, an application will be described in more detail. It is to be solved the problem to provide plastic cards with a layout that is changeable without the cards have to be reprinted each time.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Elektrophorese als Technologie angewendet.To solve the problem, electrophoresis is used as a technology.
Dazu wird auf der Kartenträgerschicht
Auf der Elektrode
Auf dieser Schicht wird eine Schicht aus transparentem, flexiblem und mechanisch beanspruchbarem Kunststoff als äußere Schutzschicht
Zur Schaffung eines definierten elektrischen Potenzials der Elektrode der Plastikkarte
Der beschriebene Schichtenaufbau kann auch industriell zu einem Halbzeug, beispielsweise als Folie, vorgefertigt werden und dann auf der Karte aufgebracht werden.The layer structure described can also be industrially prefabricated into a semifinished product, for example as a film, and then applied to the card.
Zum Aufbringen der visuell wahrnehmbaren Informationen
Diese Einrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- beliebiger Gegenstandany object
- 22
- auf beliebigem Gegenstand aufgebrachte Schichtapplied to any object layer
- 33
- externe Einrichtungexternal device
- 44
- aus einer durchgehenden Metallschicht bestehende Elektrodeconsisting of a continuous metal layer electrode
- 55
- von außen zugängliche Kontaktstelleexternally accessible contact point
- 66
- Schicht mit Mikrokapseln mit PigmentpartikelnLayer with microcapsules with pigment particles
- 77
- transparente Deckschichttransparent cover layer
- 88th
- Elektroden der externen EinrichtungElectrodes of the external device
- 99
- elektronische, elektrische und mechanische Bauteileelectronic, electrical and mechanical components
- 1010
- Kontaktstelle der externen EinrichtungContact point of the external organization
- 1111
- Trägerschicht einer PlastikkarteCarrier layer of a plastic card
- 1212
- grafische Darstellunggraphical representation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202009000382 U1 [0006, 0007] DE 202009000382 U1 [0006, 0007]
- DE 60216420 T2 [0021] DE 60216420 T2 [0021]
- DE 102006027175 A1 [0025, 0027, 0045] DE 102006027175 A1 [0025, 0027, 0045]
- DE 10210329 A1 [0026] DE 10210329 A1 [0026]
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