<Desc/Clms Page number 1>
Elektrisches Anzeigegerät Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anzeigegerät, vorzugsweise eine tragbare Uhr, insbesondere eine Armbanduhr.
Uhren mit elektrischen Antriebseinrichtungen sind bereits bekannt, und zwar können :diese Einrichtungen beispielsweise einen Elektromotor oder auch ein Magnetsystem aufweisen. In allen Fällen ist eine Stromquelle zur Speisung der Antriebseinrichtung notwendig, und insbesondere bei tragbaren Uhren, wie beispielsweise Armbanduhren, ist es erforderlich, die Stromquelle in die Uhr selbst einzubauen. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, als lichtelektrische Zelle Photozellen in den Uhren vorzusehen, die bei Lichteinfall Strom abgeben.
Derartige Photozellen haben jedoch den Nachteil, dass ihre Gesamtfläche verhältnismässig gross sein muss, um einen ausreichenden Strom zu erzeugen, und ausserdem ist die von einer Photozelle erzeugte Spannung so niedrig, dass sie in den meisten Fällen zur Speisung eines Motors oder einer Batterie nicht ausreicht. Falls jedoch eine grössere Zahl von Photozellen verwendet wird, um die Spannung zu erhöhen, so ist für die Erzeugung einer ausreichenden Energie eine solch grosse Fläche notwendig, d'ass die Anwendung derartiger Photozellen mindestens bei kleinen Armbanduhren praktisch gar nicht mehr in Betracht gezogen werden kann.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sieht die Erfindung ein elektrisches Anzeigegerät vor, bei welchem der Bereich der Anzeigefläche zugleich als Lichteinfallsfläche dient, der lichtelektrische Zellen zugeordnet sind und das dadurch gekennzeichnet ist, dass als lichtelektrische Zellen p-n-Halbleiter so angeordnet sind, dass ihre sichtbare Fläche höchstens einen Teil der Anzeigefläche belegt. Die Erfindung findet vorzugsweise bei einer tragbaren Uhr, insbesondere einer Armbanduhr, Anwendung, in welchem Falle das Zifferblatt die Anzeigefläche ist, und die Lichtelemente versorgen vorzugsweise eine Antriebseinrichtung des Gerätes mit elektrischer Energie.
Durch die vorbeschriebene Anordnung ist es möglich, auch bei einer grossen Zahl von Halbleiterelementen die dem Lichteinfall ausgesetzte Lichteinfallfläche des Gerätes nur zum Teil mit diesen Elementen zu belegen, so dass der Entwerfer des Uhrgehäuses bzw. Zifferblattes, in der künstlerischen Gestaltung durch die Lichtelemente nicht störend beeinflusst wird, ja sie sogar ästhetisch und nutzbringend mit heranziehen kann. Daben können diese Halbleiterelemente auf irgendeinem beliebigen, dem Lichteinfall ausgesetzten Teil der Anzeigefläche des Gerätes angebracht sein. Hierdurch können in vielen Fällen besondere Vorteile erzielt werden.
Beispielsweise kann das Zifferblatt nun ganz frei von lichtelektrischen Zellen sein, so d'ass handelsübliche Zifferblätter bekannter Art ohne jede Änderung in derartigen Geräten verwendet werden können, oder es können die lichtelektrischen Zellen so angeordnet sein, dass hierdurch besondere Wirkungen, beispielsweise eine Markierung, erzielt werden.
Die lichtelektrischen Zellen selbst können eine beliebige Form aufweisen und beispielsweise zylindrisch oder stäbchenförmig sein. Bereits ein einziges, derartiges Halbleiterelement ergibt eine wesentlich höhere Spannung als eine Photozelle und auch die Energieausbeute ist verhältnismässig hoch.
Die folgende Tabelle ergibt dabei eine Übersicht über die bei den betreffenden Halbleiterelementen auftretenden Verhältnisse:
EMI1.21
<tb> Zellenart <SEP> E <SEP> in <SEP> A/Im <SEP> V
<tb> Hochvakuum-Photozelle <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 10-5 <SEP> 1
<tb> Selen-Photoelement <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 10-4 <SEP> 12
<tb> Germanium-Photodiode <SEP> 3 <SEP> - <SEP> l0-2 <SEP> 600
<tb> Transistor <SEP> 5. <SEP> 10-i <SEP> 10000
<Desc/Clms Page number 2>
in der E die Empfindlichkeit in A/lm und V das Empfindlichkeitsverhalten zur Hochvakuum-Photo- zelle ist, das = 1 gesetzt ist.
Derartige Elemente können sehr kleine Abmessungen mit einer Flächenausdehnung von ungefähr 1 mm2 aufweisen, und es ist daher ohne Schwierigkeiten möglich, derartige Elemente in grösserer Zahl auch auf einer sehr kleinen Uhr unterzubringen. Die Elemente können dabei hintereinander und/oder parallel geschaltet sein, um jeweils die gewünschte Spannung bzw. den gewünschten Strom zu erhalten. Dabei kann, soweit die Schaltung dies zulässt, der eine Pol an Masse liegen.
Beispielsweise ist es so ohne Schwierigkeit mög- lich, die zur Ladung einer Batterie erforderliche Spannung zu erzeuen, so dass aus einer solchen Batterie bei Ausfall'- des Lichtes, wie beispielsweise bei Nacht, Energie entnommen werden kann. Um in solchen Fällen einen Rückstrom aus der Batterie zu verhindern, kann es zweckmässig sein, in der entsprechenden Leitung der Batterie ein Ventil, beispielsweise einen Gleichrichter, von an sich bekannter Konstruktion vorzusehen. Ein Rückstrom aus der Batterie kann auch dadurch verhindert oder mindestens auf ein zulässiges Mass herabgesetzt werden, dass der Rückstrom durch die Elemente klein ist, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass die Elemente in Sperrichtung hochohmig sind.
Auch durch das Hintereinanderschalten einer grösseren Zahl von Elementen kann der -Rückstrom herabgesetzt werden, und es wird dabei gegebenenfalls in Kauf genommen, dass bei starkem Lichteinfall die erzeugte Spannung die Batteriespannung erheblich übersteigt. Ferner kann bei einer Anzahl von hintereinanderliegenden Elementen mindestens eines den anderen entgegengerichtet geschaltet sein, das dann bei Ausfall des Lichtes als Sperrelement wirkt.
Die Halbleiterelemente können Lichtstrahlen und/oder Wärmestrahlen und/oder radioaktiven Strahlen ausgesetzt sein, um in ;ihnen eine Spannung zu erzeugen. Ausser den Lichtstrahlen sind die radioaktiven Strahlen von Bedeutung, und es kann beispielsweise ein radioaktiver Körper in der Uhr so angeordnet sein, dass seine Strahlung auf die Halb- leiterelemente auftrifft. Gegebenenfalls kann idann auf den Lichteinfall zur Spannungserzeugung in den Halbleiterelementen ganz verzichtet werden. Im letzteren Fall braucht bei Verwendung einer Batterie eine Sicherung gegen einen Batterierückstrom nicht mehr vorgesehen werden, da ja die Halbleiterelemente ständig angestrahlt werden.
Die radioaktiven Strahlen können gegebenenfalls zugleich dazu verwendet werden, bestimmte Teile der Uhr zum Leuchten zu bringen bzw. kann umgekehrt eine zur Erzeugung eines Leuchtens vorgesehene Substanz zugleich als Strahlungsquelle zur Betätigung der Halbleiterelemente benutzt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig.l eine Draufsicht auf eine Armbanduhr, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig.3 einen Teilschnitt ähnlich dem Schnitt gemäss Fig. 2 durch eine abgeänderte Form der Uhr, Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Form eines Zifferblattes, Fig.5 eine Teildraufsicht auf das Zifferblatt gemäss Fig. 4, Fig. 6 eine Seitenansicht eines Halbleiterelementes .in der Nähe einer radioaktiven Substanz,
Fig.7 einen Schnitt durch ein im Brennpunkt eines Paraboloids angeordnetes Halbleiterelement, Fig. 8 eine Draufsicht gemäss Fig.7.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist ein Uhrgehäuseboden mit 10 und ein Uhrgehäusering mit 11 bezeichnet, deren Ränder einander in an sich bekannter Weise übergreifen. Mit 12 ist ein Uhrglas und mit 13 ein Zifferblatt bezeichnet.
In dem Raum unterhalb des Zifferblattes 13 sind mehrere Organe untergebracht, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet sind, und es ist mit 14 eine Sammlerbatterl@e, mit 15 ein Uhrwerk, mit 16 ein Elektromotor und mit 17 ein automatischer Schalter bezeichnet, der beispielsweise durch einen Zeiger, vorzugsweise den Stundenzeiger, betätigt werden kann. Bei 18 sind die Zeigerwellen und bei 19 und 20 der grosse und der kleine Zeiger erkennbar, wobei die Zeigerwellen 18 das Zifferblatt 13 durch ein Loch 21 :durchdringen.
Das bereits erwähnte Uhrglas 12 weist entweder eine Anzahl von Vertiefungen 22 auf, in denen Halbleiterelemente 23, beispielsweise durch Kleben, befestigt sind. Bei 24 ist eine Erhöhung des Uhrglases erkennbar, die beispielsweise so ausgebildet sein kann, dass sie als optische Sammellinse wirkt. Anstatt eine grosse Zahl von Vertiefungen 22 vorzusehen, kann auch eine ringförmige Nut in dem Uhrglas angebracht sein.
Die Halbleiterelemente 23 werden vorzugsweise am äusseren Rand des Uhrglases angebracht, so dass entweder das Zifferblatt gut sichtbar ist, oder die betreffenden Halbleiterelemente in Richtung auf eine Zifferblattmarke, und zwar parallel zur Zeigerax- richtung gesehen, angeordnet sind.
In der Zeichnung nach Fig.l sind die Halbleiterelemente alle in Reihe geschaltet, und die Verbindungsleitungen sind gestrichelt angedeutet.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Uhrglas mit 30 und das Zifferblatt mit 31 bezeichnet. Auf dem Zifferblatt sind Halbleiterelemente 32 angeordnet. Diese sind von einer durchsichtigen Maske 33 abgedeckt, in der die notwendigen Vertiefungen 35 zum Unterbringen der Elemente vorhanden sind. Erhöhungen 34 an der Maske dienen als optische Sammellinsen.
Die Halbleiterelemente können in diesem Fall so auf dem Zifferblatt angebracht sein, dass sie zugleich die Markierungen für die Stunden- oder Minuteneinteilung des Zifferblattes bilden.
<Desc/Clms Page number 3>
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 und 6 ist ein Zifferblatt 40 erkennbar, in dem Halbleitereinheiten 41 so angeordnet sind, dass die Köpfe der letzteren über das Zifferblatt dem Uhrglas zu herausragen. Diese Halbleitereinheiten, die beispielsweise von handelsüblicher Form sein können, weisen einen durchsichtigen Kolben 42 auf, in dem die Halbleiterelemente 43 angeordnet sind. Bei 44 sind die Verbindungsleitungen der Elemente zu erkennen.
Fig.6 zeigt eine schematische Ansicht eines Halbleiterelementes 50, das auf einer Befestigungsplatte 51 angeordnet ist. Die Abdeckung erfolgt durch einen durchsichtigen Abdeckring 52, der eine entsprechende Aussparung 53 aufweist, in der auch ein radioaktiver Körper 54 untergebracht ist. Dieser ist beispielsweise unterhalb des Halbleiterelementes angeordnet und kann so einerseits dieses Element anstrahlen und anderseits zur Beleuchtung einer Markierung benutzt werden.
Fig. 7 und 8 zeigen schematisch die Anordnung eines Halbleiterelementes 61 im Brennpunkt eines Spiegelparaboloids 62. Die Halterung des Elements kann beispielsweise mittels durchsichtigem Fett 63 in an sich bekannter Weise geschehen. Mit 64 ist eine Befestigungsplatte und mit 65 eine durchsichtige Abdeckplatte bezeichnet. Die einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen sind strichpunktiert angedeutet und zeigen, wie das Halbleiterelement auch von hinten her angestrahlt wird.
<Desc / Clms Page number 1>
Electrical display device The invention relates to an electrical display device, preferably a portable watch, in particular a wristwatch.
Clocks with electrical drive devices are already known, namely: these devices can have, for example, an electric motor or a magnet system. In all cases, a power source is necessary to feed the drive device, and particularly in the case of portable watches, such as wristwatches, it is necessary to build the power source into the watch itself. For this purpose, it is already known to provide photocells in the clocks as photoelectric cells, which emit electricity when light falls.
However, such photocells have the disadvantage that their total area must be relatively large in order to generate sufficient current, and in addition the voltage generated by a photocell is so low that in most cases it is insufficient to power a motor or a battery. However, if a larger number of photocells is used to increase the voltage, such a large area is necessary for the generation of sufficient energy that the use of such photocells can practically no longer be considered, at least for small wristwatches .
In order to avoid these disadvantages, the invention provides an electrical display device in which the area of the display surface also serves as a light incidence surface to which photoelectric cells are assigned and which is characterized in that, as photoelectric cells, pn semiconductors are arranged so that their visible Area occupies a maximum of part of the display area. The invention is preferably used in a portable watch, in particular a wrist watch, in which case the dial is the display surface, and the light elements preferably supply a drive device of the device with electrical energy.
The above-described arrangement makes it possible, even with a large number of semiconductor elements, to only partially cover the light-incidence surface of the device exposed to light with these elements, so that the designer of the watch case or dial does not interfere with the artistic design by the light elements influenced, yes, it can even be used aesthetically and beneficially. In addition, these semiconductor elements can be mounted on any part of the display surface of the device that is exposed to the incidence of light. In many cases, this allows particular advantages to be achieved.
For example, the dial can now be completely free of photoelectric cells, so that commercially available dials of a known type can be used in such devices without any change, or the photoelectric cells can be arranged in such a way that special effects, such as marking, are achieved will.
The photoelectric cells themselves can have any shape and, for example, be cylindrical or rod-shaped. Even a single semiconductor element of this type produces a significantly higher voltage than a photocell and the energy yield is also relatively high.
The following table gives an overview of the conditions that occur with the relevant semiconductor elements:
EMI1.21
<tb> Cell type <SEP> E <SEP> in <SEP> A / In <SEP> V
<tb> High vacuum photocell <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 10-5 <SEP> 1
<tb> Selenium photo element <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 10-4 <SEP> 12
<tb> Germanium photodiode <SEP> 3 <SEP> - <SEP> l0-2 <SEP> 600
<tb> Transistor <SEP> 5. <SEP> 10-i <SEP> 10000
<Desc / Clms Page number 2>
where E is the sensitivity in A / lm and V is the sensitivity behavior to the high vacuum photocell, which is set to 1.
Such elements can have very small dimensions with a surface area of approximately 1 mm 2, and it is therefore possible without difficulty to accommodate such elements in large numbers on a very small watch. The elements can be connected in series and / or in parallel in order to obtain the desired voltage or the desired current. As far as the circuit allows, one pole can be connected to ground.
For example, it is thus possible without difficulty to generate the voltage required to charge a battery, so that energy can be drawn from such a battery when the light fails, for example at night. In order to prevent a reverse current from the battery in such cases, it can be expedient to provide a valve, for example a rectifier, of a known construction in the corresponding line of the battery. A reverse current from the battery can also be prevented or at least reduced to a permissible level by the fact that the reverse current through the elements is small, which can be achieved, for example, in that the elements have a high resistance in the reverse direction.
The reverse current can also be reduced by connecting a larger number of elements in series, and it may be accepted that the voltage generated will considerably exceed the battery voltage when there is strong incidence of light. Furthermore, if there are a number of elements lying one behind the other, at least one can be switched in the opposite direction to the others, which then acts as a blocking element if the light fails.
The semiconductor elements can be exposed to light rays and / or heat rays and / or radioactive rays in order to generate a voltage in them. Apart from the light rays, the radioactive rays are important, and a radioactive body, for example, can be arranged in the watch in such a way that its radiation strikes the semiconductor elements. If necessary, the incidence of light for generating voltage in the semiconductor elements can then be dispensed with entirely. In the latter case, when using a battery, a fuse against a battery reverse current no longer needs to be provided, since the semiconductor elements are continuously illuminated.
The radioactive rays can optionally be used at the same time to make certain parts of the watch glow or, conversely, a substance intended to produce a glow can also be used as a radiation source for actuating the semiconductor elements.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. They show: FIG. 1 a plan view of a wrist watch, FIG. 2 a section along the line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 a partial section similar to the section according to FIG. 2 through a modified form of the clock, FIG a partial section through a further form of a dial, FIG. 5 a partial plan view of the dial according to FIG. 4, FIG. 6 a side view of a semiconductor element in the vicinity of a radioactive substance,
7 shows a section through a semiconductor element arranged at the focal point of a paraboloid, FIG. 8 shows a plan view according to FIG.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a watch case base is denoted by 10 and a watch case ring is denoted by 11, the edges of which overlap each other in a manner known per se. At 12 a watch glass and at 13 a dial is designated.
In the space below the dial 13 several organs are housed, which are only indicated schematically in the drawing, and with 14 a collector battery @ e, with 15 a clockwork, with 16 an electric motor and with 17 an automatic switch, for example can be operated by a pointer, preferably the hour hand. At 18 the pointer shafts and at 19 and 20 the large and small pointer can be seen, the pointer shafts 18 penetrating the dial 13 through a hole 21 :.
The already mentioned watch glass 12 either has a number of depressions 22 in which semiconductor elements 23 are attached, for example by gluing. At 24 an elevation of the watch glass can be seen, which can be designed, for example, in such a way that it acts as an optical collecting lens. Instead of providing a large number of depressions 22, an annular groove can also be made in the watch glass.
The semiconductor elements 23 are preferably attached to the outer edge of the watch glass so that either the dial is clearly visible or the relevant semiconductor elements are arranged in the direction of a dial mark, namely parallel to the direction of the pointer axis.
In the drawing according to Fig.l, the semiconductor elements are all connected in series, and the connecting lines are indicated by dashed lines.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the watch glass is designated by 30 and the dial by 31. Semiconductor elements 32 are arranged on the dial. These are covered by a transparent mask 33 in which the necessary recesses 35 for accommodating the elements are present. Elevations 34 on the mask serve as optical collecting lenses.
In this case, the semiconductor elements can be attached to the dial in such a way that they simultaneously form the markings for the hour or minute division of the dial.
<Desc / Clms Page number 3>
In the exemplary embodiment according to FIGS. 5 and 6, a dial 40 can be seen in which semiconductor units 41 are arranged in such a way that the heads of the latter protrude beyond the dial of the watch glass. These semiconductor units, which can be of commercially available form, for example, have a transparent piston 42 in which the semiconductor elements 43 are arranged. The connecting lines of the elements can be seen at 44.
6 shows a schematic view of a semiconductor element 50 which is arranged on a fastening plate 51. The cover is provided by a transparent cover ring 52 which has a corresponding recess 53 in which a radioactive body 54 is also accommodated. This is arranged, for example, below the semiconductor element and can thus on the one hand illuminate this element and on the other hand be used to illuminate a marking.
7 and 8 show schematically the arrangement of a semiconductor element 61 in the focal point of a mirror paraboloid 62. The element can be held in a known manner, for example, by means of transparent grease 63. With 64 a mounting plate and with 65 a transparent cover plate is designated. The incident and reflected light rays are indicated by dash-dotted lines and show how the semiconductor element is also illuminated from behind.