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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet von Anzeigeelementen, wie sie in entsprechend
hoher Zahl beispielsweise in hochauflösenden Anzeigen zum Einsatz
kommen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Anzeigeelement zur
Darstellung einer Mehrzahl von Farben, sowie ein Verfahren dazu.
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Stand der Technik und Nachteile
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Aus
dem Stand der Technik sind vielfältige Arten von Anzeigen
bekannt, die auf der Verwendung einzelner Bildpunkte, hier Anzeigeelemente
genannt, beruhen. Zur Darstellung der gewünschten Information
wird diese zunächst in einzelne Bildpunkte zerlegt, die
dann mittels der Anzeigeelemente dargestellt werden.
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Auch
für die Ausführungsformen der Anzeigeelemente
sind aus dem Stand der Technik eine große Anzahl unterschiedlicher
Verfahren zum Aufbau derselben bekannt. Besonders häufig
sind elektrisch betriebene Anzeigen anzutreffen, wie beispielsweise
so genannte TFT-Displays. Für spezielle Zwecke etablieren
sich auch auf fluidischen Verfahren basierende Technologien, wie
beispielsweise Anzeigen der Fa. Liquavista (NL), s. z. B. das Dokument
US 7,304,786 . Schließlich
sind auch auf Festkörpern beruhende Anzeigeelemente bekannt,
die auf der wahlweisen Sichtbarmachung eines teilweise eingefärbten,
kleinen Partikels beruhen. Beispielhaft seien hier die Produkte
der Fa. E-Ink Corporation (USA) genannt, s. z. B. Dokument
US 6,120,588 („Electronically
addressable microencapsulated ink and display thereof”).
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Ein
wichtiges Ziel bei der Konstruktion einer auf eine Vielzahl von
Anzeigepunkten basierenden Anzeige ist dabei die möglichst
gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes. Je
nach genauer Ausgestaltung eines einzelnen Anzeigeelements steht
dabei nicht die volle vom jeweiligen Anzeigeelement verbrauchte
Fläche zur Anzeige des Bildpunktes zur Verfügung,
da ein Teil des aus der Blickrichtung eines Betrachters (Betrachtungsrichtung)
sichtbaren Bereiches für die Peripherie des Anzeigeelementes
benötigt wird (Grenzbereich zu den benachbarten Anzeigeelementen,
Verdrahtung, ...). Das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche
der Anzeige und der Fläche, die tatsächlich zur
Darstellung der Bildpunkte zur Verfügung steht, soll dabei
möglichst groß sein. Ein Verhältnis von
1 steht demnach für eine optimal ausgenutzte Anzeigefläche,
eines von 0,5 steht für eine Anzeige, bei der 50% der Anzeigefläche
aufgrund peripherer Aufgaben nicht zur Darstellung der Bildpunkte
zur Verfügung steht.
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Ein
weiteres Problem bei der Darstellung von Bildpunkten liegt in dem
teilweise hohen Stromverbrauch derselben. Insbesondere in Bereichen,
in denen statische Bilder überwiegen („elektronische
Bücher”, Plakatwerbung), muss besonderes Augenmerk
auf geringen Stromverbrauch gelegt werden. Dies insbesondere auch
deswegen, weil in derartigen Applikationen häufig auf mobile
Stromversorgungen zurückgegriffen werden muss.
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Ein
ebenfalls sich häufig stellendes Problem in derartigen
Applikationen ist die Darstellung von farbigen Inhalten. Dazu werden
entweder mehrere Einzelfarben übereinander gelegt (subtraktives
Verfahren), oder die Einzelfarben liegen nebeneinander (additives
Verfahren). Während im ersten Fall die Helligkeit der Anzeige
mit der Anzahl der zu durchdringenden Ebenen abnimmt, weisen Anzeigen
nach dem additiven Verfahren den Nachteil einer geringen Apertur
auf. So kann diese bei der Darstellung einer einzelnen Farbe, bei
der die übrigen Farben ausgeschaltet bleiben, auf 0,33
heruntergehen. Insbesondere im Hinblick auf die oben genannten Applikationen
(„elektronische Bücher”, Plakatwerbung)
kann zusammenfassend festgestellt werden, dass auch hier noch keine
zufriedenstellenden Lösungen existieren.
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Aufgabe der Erfindung und
Lösung
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Der
Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll
die Erfindung eine möglichst gute Apertur aufweisen. Ferner soll
die Leistungsaufnahme der Anzeige insbesondere bei der Darstellung
statischer Bilder möglichst gering sein, und zudem die
Darstellung von farbigen Informationen ermöglichen.
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Dazu
wird eine Vorrichtung in Form eines Anzeigeelements gemäß Anspruch
1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 15 vorgeschlagen.
Demnach basiert das Anzeigeelement erfindungsgemäß auf
einer oder mehreren farbgebenden Flächen, die beispielweise
parallel zur Blickrichtung eines Betrachters angeordnet sind, so
dass dieser nur auf die schmalen Kanten der Flächen blickt.
Den eigentlichen Inhalt wird erst dadurch erkennbar, dass ferner ein
bewegbarer Reflektor vorgesehen ist, in welchem sich die farbgebende
Fläche spiegelt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen
Ansprüchen sowie der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den Figuren zu entnehmen.
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Beschreibung
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Die
Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass zur Erreichung einer hohen
Apertur möglichst geringe periphere Bereiche in einem Anzeigeelement
vorhanden sein dürfen. Dazu umfasst das Anzeigeelement
für jede anzuzeigende Farbe jeweils eine mit der entsprechenden
Farbe gefärbte, farbgebende Fläche. Die mindestens
eine farbgebende Fläche ist dabei parallel oder gekippt
zur Betrachtungsrichtung eines Betrachters angeordnet.
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Dies
führt bevorzugt dazu, dass sie aus dessen Betrachtungsrichtung
gesehen im Wesentlichen nicht „sichtbar” ist,
wobei mit „sichtbar” im Folgenden immer die Sichtbarkeit
der farbgebenden Flächen) aus Betrachtungsrichtung gemeint
ist. Bevorzugt stehen die farbgebenden Flächen senkrecht
auf einer Grundfläche des Anzeigeelements bzw. exakt parallel
zu der Betrachtungsrichtung, so dass aus dieser Betrachtungsrichtung
gesehen nur die schmale Kante der jeweiligen farbgebenden Fläche
sichtbar ist. Der zugehörige Flächenneigungswinkel β beträgt dann
90 Grad. Da die farbgebende Fläche jedoch für den
Farbeindruck verantwortlich ist, selber aber nahezu keinen Platz
innerhalb des Anzeigeelements beansprucht, ist auf diese Weise eine
besonders gute Apertur erreichbar.
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Für
den Fall einer oder mehrerer gekippter farbgebender Flächen
ist der Flächenneigungswinkel β bevorzugt so eingestellt,
dass er zwischen 90 Grad (parallel zur Betrachtungsrichtung) und
120 Grad beträgt, so dass sich zwischen Betrachtungsrichtung und
Ebene der jeweiligen Flächen) ein spitzer Winkel (0 bis
30 Grad) ergibt.
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Ferner
umfasst das erfindungsgemäße Anzeigeelement mindestens
einen bewegbaren Reflektor. Damit der Inhalt der farbgebenden Fläche
nun vom Betrachter aus sichtbar ist, ist der mindestens eine Reflektor
derart bewegbar, dass aus Betrachtungsrichtung gesehen ein variierbarer
Teil der farbgebenden Fläche sichtbar ist. Mit anderen
Worten, je nach Stellung des Reflektors ist eine unterschiedlich große
Projektion des Bildes der farbgebenden Fläche von außen
sichtbar. Wird der Kippwinkel α zwischen der Reflektorfläche
und der Grundfläche des Anzeigeelements gemessen, so ist
bei einem Kippwinkel von 45 Grad gerade die größtmögliche
Projektion der farbgebenden Fläche sichtbar. Bei einem Kippwinkel
von 90 Grad blickt der Betrachter auf die Kante des Reflektors,
so dass der Eindruck eines schwarzen Bildes entsteht. Bei einem
Kippwinkel von 0 Grad steht der Reflektor senkrecht auf der Betrachtungsrichtung,
so dass der Eindruck eines hellen Bildes entsteht, sofern der Außenraum
hell ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Anzeigeelement
mehrere farbgebende Flächen. Die Flächen können
dabei unterschiedliche Farben aufweisen, oder gleiche Farben unterschiedlicher
Intensität aufweisen. Die Abfolge der Farben kann beispielsweise
den bekannten Mustern „R-G-B” oder „C-Y-M-K” folgen,
und ggf. zusätzlich auch eine schwarze, graue und/oder
weiße Farbe umfassen. Bevorzugt weisen die farbgebenden
Flächen im Wesentlichen den gleichen Flächeninhalt
und/oder die gleiche Form auf. Es ist alternativ jedoch möglich, dass
dieselben je nach Anforderung an das anzuzeigende Bild entsprechend
angepassten Flächeninhalte und/oder Formen aufweisen. Der
Flächenneigungswinkel β, unter dem die farbgebenden
Flächen im Anzeigeelement angeordnet sind, beträgt
bevorzugt 90 Grad. Nach einer alternativen Ausführungsform
ist dieser Winkel so bemessen, dass aus Richtung eines Betrachters
die Rückseiten der farbgebenden Flächen sichtbar
sind, was zu entsprechend angepassten (geringeren) Kippwinkeln des
Reflektors führt. Nach noch einer alternativen Ausführungsform
ist der Winkel β für mindestens eine der farbgebenden
Flächen variierbar. Bevorzugt ist er für alle Flächen
variierbar.
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Damit
die Inhalte der farbgebenden Flächen vom Betrachter aus
sichtbar sind, ist es erforderlich, dass der mindestens eine Reflektor
entsprechend bewegbar ist. Auf diese Weise sind beliebige Anteile einer
jeden farbgebenden Fläche und/oder beliebige Anteile mehrerer
unterschiedlich farbgebender Flächen sichtbar. Dazu ist
es erforderlich, dass der Reflektor entsprechend komplexe Bewegungen
auszuführen imstande ist.
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Hierzu
ist es bevorzugt, dass der mindestens eine Reflektor mindestens
eine Bewegungsachse aufweist, wobei eine erste Bewegungsachse senkrecht
zur Betrachtungsrichtung verläuft. Eine zweite Bewegungsachse
verläuft entweder außerdem zur ersten Bewegungsachse
senkrecht, oder ist um eine in Betrachtungsrichtung weisende Achse
rotierbar. Mit anderen Worten, der Reflektor weist vorzugsweise
entweder zwei Kippachsen oder aber eine Kipp- und eine Rotationsachse
auf. Je nach konstruktiven Möglichkeiten wird die eine
oder die andere Variante bevorzugt sein; das Ergebnis ist prinzipiell
identisch. Weitere Bewegungsachsen können vorgesehen sein.
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Damit
der mindestens einen Reflektor bewegt werden kann, umfasst das erfindungsgemäße Anzeigeelement
ferner mindestens einen Antrieb für den mindestens einen
Reflektor. Grundsätzlich kommen alle aus dem Stand der
Technik bekannten Antriebe zur Erzeugung der Bewegung in Frage.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Antrieb aus der Gruppe umfassend
Elektromotoren, elektrostatische Antriebe, fluidische Antriebe,
und Elektrobenetzung ausgewählt.
- – Elektromotoren
sind dabei vorzugsweise Servomotoren.
- – Elektrostatische Antriebe nutzen bevorzugt den Reflektor
als Hauptelektrode und mehrere, am Boden und/oder den Wänden
bzw. den farbgebenden Flächen des Anzeigeelements angeordnete
Gegenelektroden.
- – Fluidische Antriebe sind bevorzugt hydraulische Antriebe,
können alternativ aber auch pneumatischer Natur sein. Als
Medium kommt bevorzugt Wasser oder Öl bzw. Luft zum Einsatz.
Die Umformung der fluidischen Energie (Druck) in eine Bewegung kann
bevorzugt mittels entsprechender Faltenbälge erreicht werden
[Andere Prinzipien?].
- – Ein Antrieb mittels Elektrobenetzung nutzt die Tatsache
aus, dass eine Flüssigkeit, die sich aus einem unpolaren
(z. B. Öl) und einem bipolaren Bestandteil (z. B. Wasser)
zusammensetzt, von einem elektrischen Feld abgelenkt wird. Befindet sich
die Flüssigkeit beispielsweise in einem Behälter
mit beispielsweise quadratischem Grundriss (entsprechend einem Anzeigeelement
mit vier farbgebenden Flächen), so bildet sich an jeder farbgebenden
Flächen ein bestimmter Kontaktwinkel aus, der beispielsweise
mittels einer hydrophoben bzw. hydrophilen Beschichtung in seiner „Ruheposition” beeinflussbar
ist. An den senkrechten Wänden des Behälters sind
entsprechende Elektroden angeordnet. Durch Anlegen einer Spannung
an einer dieser Elektroden wird die Oberflächeenergie der
Flüssigkeit im Bereich des von der Elektrode ausgehenden
elektrischen Feldes beeinflusst, wodurch sich auch der Kontaktwinkel
zur jeweiligen Elektrode und somit der farbgebenden Fläche ändert.
Beispielsweise wird sich der Pegel der Flüssigkeit an der
Wand mit der höchsten Elektrodenspannung (z. B. 50 V) auf das
höchste Niveau, und der Pegel der Flüssigkeit an
der Wand mit der geringsten Elektrodenspannung (z. B. 10 V) auf
das niedrigste Niveau einstellen. Zwischen diesen beiden Pegeln
sinkt das Niveau der Flüssigkeit nahezu gleichförmig
ab. Durch Nutzung aller zur Verfügung stehenden Wände
kann die Oberfläche der Flüssigkeit in gewissen
Grenzen in eine beliebige Stellung gebracht werden. Wird die Oberfläche
der Flüssigkeit selber als Reflektor benutzt, oder trägt
die Oberfläche einen solchen, kann die Flüssigkeit mittels
Elektrobenetzung als Antrieb für die (virtuellen, im beispielhaften
Fall durch die Wände des Anzeigeelements definierten) Achsen
dienen.
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Es
kann daher vorgesehen sein, dass der Reflektor als fester, flüssiger
oder gasförmiger Spiegel ausgebildet ist. Der feste Spiegel
kann ein fester amorpher oder kristalliner oder metallsicher Spiegel sein.
Dieser ist bevorzugt vollverspiegelt, kann nach einer anderen Ausführungsform
auch für bestimmte oder alle sichtbaren Wellenlängen
teildurchlässig sein. Ist beispielsweise unterhalb des
Anzeigeelements bzw. des Reflektors eine weiße Lichtquelle vorgesehen,
kann bei Ansteuerung derselben auf diese Weise leicht der Eindruck eines
hellen, weißen Bildpunktes erreicht werden. Ist der Reflektor
beispielsweise für Infrarotstrahlung durchlässig,
kann diese durch einen unter dem Reflektor angeordneten Infrarotsensor
aufgefangen werden. Stehen entsprechend viele, fein aufgelöste
Anzeigeelemente in einem regelmäßigen Muster („array”)
zur Verfügung, kann eine derartige Anzeige beispielsweise
gleichzeitig zur Gesichts- oder Fingerabdruckerkennung eingesetzt
werden.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform ist der Reflektor als
spiegelnde Oberfläche einer Flüssigkeit ausgebildet.
Hierzu sind beispielsweise bei Raumtemperatur flüssige
Metalle wie insbesondere Quecksilber geeignet, aber auch alle anderen
Flüssigkeiten, die eine ausreichende Reflektivität
für die gewünschten Wellenlängen aufweisen.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Flüssigkeit aus einem
Zwei- oder Mehrphasen-Gemisch besteht, wobei sich zwischen mindestens
zwei Phasen eine totalreflektierende Schicht herausbildet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Wölbung der Oberfläche der Flüssigkeit
dergestalt beeinflussbar ist, so dass sich mehrere Einzelreflektoren
bilden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass unterhalb
der Flüssigkeitsoberfläche eine Mehrzahl entsprechender
Elektroden angeordnet ist, die jeweils einzeln ansteuerbar sind.
Durch Ansteuerung einer bestimmten Elektrode ist die darüber
befindliche Flüssigkeitsoberfläche einem elektrischen
Feld ausgesetzt, welches bei geeigneter Beschaffenheit der Flüssigkeit (Elektrobenetzungseffekt)
zu einer Anziehung beziehungsweise Abstoßung der Flüssigkeitsoberfläche führt,
so dass sich die Wölbung entsprechend ändert. Auf
diese Weise ist es möglich, mehrere separate Reflektoren
zu erzeugen, oder diese gewünschtenfalls zu einem einzigen,
großflächigen Reflektor zusammenzufassen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform sind die farbgebenden Flächen
selbstleuchtend. Dazu können die farbgebenden Flächen
beispielsweise aus organischen Leuchtdioden (OLEDs) bestehen. Derartige
Leuchtdioden haben den Vorteil, neben einer eigenen Lumineszenz
auch in ihrer Färbung variierbarer zu sein. Gleiches gilt
für ihre Leuchtkraft. Durch die Verwendung selbst leuchtender
farbgebender Flächen ist es möglich, auf externe
Quellen wie beispielsweise das Umgebungslicht zu verzichten. Dies
ist insbesondere in dunklen Umgebungen von Vorteil. Ferner ist es
besonders vorteilhaft, die jeweilige Farbe einer bestimmten Fläche
an die entsprechenden Gegebenheiten anpassen zu können. Im
Falle eines einzelnen Reflektors je Anzeigeelement kann dieser nicht
mehr als zwei nebeneinander liegende farbgebende Flächen
darstellen. Sollte eine Darstellung der gewünschten Mischfarbe
jedoch nur durch farbgebende Flächen darstellbar sein,
die gerade nicht nebeneinander liegen, so wäre die entsprechende
Mischfarbe nicht darstellbar. Dieses Problem lässt sich
durch in ihrer Färbung variierbarer Flächen elegant
umgehen. Zudem kann die Anzahl der benötigten farbgebenden
Flächen auch im Falle eines großen darzustellenden
Farbraums reduziert werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
der Grundriss des Volumens, welches die farbgebenden Flächen
bilden, die Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen
Polygons aufweist. Bei drei farbgebenden Flächen entsteht
dabei beispielsweise ein gleichseitiges oder gleichschenkliges Dreieck,
bei vier farbgebenden Flächen ein Quadrat, Rechteck oder
Trapez usw. Die farbgebenden Flächen bilden dabei die Seitenwände
des entsprechenden Körpers, welcher die Grenzen des Anzeigeelementes
bildet.
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Alternativ
ist es vorgesehen, dass die farbgebenden Flächen in Form
eines Ringes angeordnet sind. Das bedeutet, dass die farbgebenden
Flächen keine Ebenen bilden, sondern ineinander übergehen. Der Übergang
kam dabei abrupt erfolgen, alternativ kann der Übergang
jedoch auch fließend sein. Enthält die Innenfläche
des Ringes beispielsweise den gesamten darzustellenden Farbraum,
so kann durch Rotation des Reflektors der gewünschte Ausschnitt dieses
Farbraums nach außen reflektiert werden. Vorteilhafterweise
ist der Reflektor dazu konkav geformt, so dass der auf dem Ring
befindliche, kleine Ausschnitt von außen gesehen möglichst
die gesamte Fläche des Reflektors ausfüllt. Dem
Reflektor kann eine Streulinse nachgeordnet sein, um den Blickwinkel
zu verbessern.
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Die
Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Darstellung mindestens
einer Farbe unter Verwendung der beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das
Verfahren gliedert sich dabei in die folgenden Schritte:
- – Festlegen der gewünschten
darzustellenden Farbe;
- – Bestimmen der dieser Farbe nächstkommenden Konfiguration
des Anzeigeelements;
- – Ansteuern des Anzeigeelements.
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Das
Festlegen der gewünschten darzustellenden Farbe erfolgt
dabei bevorzugt unter Zuhilfenahme einer entsprechenden elektronischen
Vorrichtung, wie beispielsweise eines Computers beziehungsweise
einer Grafikkarte.
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Im
nächsten Schritt, in welchem die dieser Farbe nächstkommende
Konfiguration des Anzeigeelementes ermittelt wird, wird wiederum
bevorzugt ein Computer eingesetzt, welcher einerseits das gewünschte
Farbsignal bereithält, und in dem andererseits die Möglichkeiten
der erfindungsgemäßen Anzeigeelemente in Form
eines Modells abgelegt sind. Durch Approximation der durch die erfindungsgemäßen
Anzeigeelemente darstellbaren Farben an das gewünschte
Farbsignal wird die jeweils optimale Konfiguration berechnet.
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Anschließend
erfolgt das Ansteuern des bzw. der Anzeigeelemente. Je nach Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung untergliedert
sich das Ansteuern wiederum in mehrere Schritte.
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Sofern
möglich, wird zunächst die Leuchtkraft der einzelnen
farbgebenden Flächen angepasst. Auf diese Weise sind mehr
oder weniger helle Bilder, oder entsprechende Graustufen bzw. Sättigungen
erzeugbar.
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Anschließend
wird die Färbung der einzelnen farbgebenden Flächen
angepasst, sofern dies im der konkreten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist.
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Schließlich
werden der oder die Antriebe für den oder die Reflektoren
des jeweiligen Anzeigeelements angesteuert.
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Bevorzugt
werden die beschriebenen Schritte zur Ansteuerung des Anzeigelements
gleichzeitig durchgeführt, um so zu einer möglichst
schnellen Darstellung des jeweiligen Bildpunktes zu gelangen. Alternativ
können die Schritte auch nacheinander, jedoch in einer
anderen als der beispielhaft beschriebenen Reihenfolge durchgeführt
werden. Besonders bevorzugt gilt die gleichzeitige Ansteuerung auch
für alle anderen Anzeigeelemente, aus denen eine entsprechende
Anzeige zusammengesetzt ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung bietet, wie beschrieben,
vor allem die Möglichkeit einer besonders guten Apertur.
Durch die Verwendung senkrecht stehender farbgebender Flächen
in Verbindung mit einem bewegbaren Reflektor, der Teile dieser Flächen
nach außen reflektiert, wird ein Anzeigeelement geschaffen,
welches sehr geringe periphere, zur Darstellung nicht benutzbare
Bereiche aufweist. Je nach konkreter Ausführungsform des
Antriebs für den Reflektor kann der Antrieb so ausgestaltet
sein, dass er nach Erreichen einer Sollposition diese ohne weitere Leistungsaufnahme
einhält, was im Falle statischer Bilder zu einem sehr geringen
Leistungsverbrauch führt. Durch die Verwendung einer entsprechend großen
Anzahl farbgebender Flächen im Inneren eines Anzeigeelements
oder bei bevorzugter Verwendung eines auf seiner Innenseite farbgebenden
Ringes ist ein großer Farbraum darstellbar. Durch die wahlweise
Verwendung selbstleuchtender farbgebender Flächen oder
anderer in das Anzeigeelement integrierter Leuchtquellen kann die
Anzeige gewünschtenfalls von dem Vorhandensein von Umgebungslicht
unabhängig gemacht werden.
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Figurenübersicht
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1A zeigt
die schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Anzeigeelements mit vier farbgebenden Flächen.
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1B zeigt
die schematische Ansicht der 1, mit
gekipptem und gedrehtem Reflektor.
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2 zeigt
die schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Anzeigeelements mit einem Ring als farbgebende Fläche.
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3 zeigt
die schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Anzeigeelements mit einer
zusätzlichen Streulinse.
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Figurenbeschreibung
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Die 1A zeigt
die schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Anzeigeelements 1 mit vier farbgebenden Flächen 2. Die
farbgebende Flächen 2 sind derart angeordnet, dass
sie die Seiten eines quadratischen Körpers bilden, an dessen
Grundfläche sich der Reflektor 4 befindet. Dieser
ist nach der dargestellten Ausführungsform rund ausgeführt,
er kann aber alternativ auch beispielsweise quadratisch sein. Nach
der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Reflektor 4 in etwa
in der Ebene der Grundfläche des quadratischen Körpers;
es kann nach einer nicht dargestellten Ausführungsform
auch vorteilhaft sein, ihn etwas unterhalb der Grundfläche
zu positionieren, um eine größere Bewegungsfreiheit
zu haben.
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Die
farbgebenden Flächen 2 sind ferner parallel zur
Betrachtungsrichtung 3 ausgerichtet, wodurch sich ein Flächenneigungswinkel β von
90 Grad ergibt. Auf diese Weise kann ein Betrachter den Inhalt der
farbgebenden Flächen 2 nicht direkt einsehen,
sondern blickt nur auf die schmalen Oberkanten derselben, sowie
auf den Reflektor 4. Nach der dargestellten Ausführungsform
ist der Reflektor so ausgerichtet, dass Licht, welches aus Betrachtungsrichtung 3 in
das Anzeigeelement 1 fällt, gerade wieder herausreflektiert
wird, so dass im Falle einer hellen Umgebung der Eindruck eines
hellen Bildpunktes hervorgerufen wird. Damit für den Fall
einer dunklen Umgebung ebenfalls helle Bildpunkte erzeugbar sind,
ist unterhalb des Reflektors eine Leuchtquelle 5 angeordnet.
Diese kann bevorzugt eine weiße Leuchtquelle sein. Ihr
Licht kann entweder durch einen halbdurchlässig ausgestalteten
Reflektor 4 zu einem Betrachter gelangen, oder der Reflektor
stellt sich für den Fall eines ausschließlich
hellen Bildpunktes parallel zur Blickrichtung (nicht dargestellt).
Soll der Bildpunkt dunkel bleiben, schaltet sich die Leuchtquelle
aus. Sollen Zwischenstufen dargestellt werden, kann die Leuchtquelle
dimmbar ausgestaltet sein.
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In 1B ist
die schematische Ansicht der 1 mit
gekipptem und gedrehtem Reflektor 4, jedoch ohne Leuchtquelle 5 dargestellt.
Zwischen der Fläche des Reflektors 4 und der Grundfläche
des Anzeigeelements 1 bildet sich der Kippwinkel α aus. Nicht
dargestellt sind die zum Kippen notwendigen Teile des Anzeigeelements 1 (Antrieb).
Nach der dargestellten Ausführungsform befindet sich der
Drehpunkt im Zentrum des Reflektors 4. Es kann jedoch auch
vorteilhaft sein, den Drehpunkt an eine andere Stelle, beispielsweise
an den Rand des Reflektors 4 zu legen; insbesondere dann,
wenn nur eine einzige farbgebende Fläche 2 vorhanden
ist, oder wenn der Reflektor 4 zusätzlich drehbar
gelagert ist, wie vorliegend durch den Drehwinkel φ angedeutet.
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Durch
eine Kombination von Kippen und Drehen kann der Reflektor so ausgerichtet
werden, dass entweder überhaupt keine farbgebende Fläche 2 sichtbar
ist (Kippwinkel α = 90 Grad), dass gerade eine einzelne
gefärbte Fläche 2 sichtbar ist (Drehwinkel φ gleich
90/180/270/360 Grad; Ausrichtung α größer
0 und kleiner 90 Grad), oder dass zwei aneinander angrenzende farbgebende
Flächen 2 sichtbar sind (Drehwinkel φ nicht
gleich 90/180/270/360 Grad). Es ist klar, dass nach der dargestellten
Ausführungsform nur solche Farben darstellbar sind, die sich
durch Mischen zweier aneinander angrenzender farbgebende Flächen 2 ergeben.
Um diese Einschränkung abzuschwächen, kann eine
Mehrzahl farbgebender Flächen 2 vorgesehen werden
(nicht dargestellt), wobei sich ggf. auch Farben wiederholen können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die farbgebenden Flächen 2 in
ihrer Färbung änderbar ausgestaltet sind, beispielsweise
durch Nutzung von organischen Leuchtdioden (vg. Beschreibung oben).
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Die 2 zeigt
die schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Anzeigeelements 1 mit einem Ring 6 als farbgebende
Fläche 2. Nicht dargestellt ist aus Gründen
der Übersichtlichkeit der Reflektor 4. Nach dieser
Ausführungsform sind die farbgebenden Flächen 2 nicht
als ebene Segmente ausgebildet, sondern auf der Innenfläche
einer Zylinderfläche angeordnet (Ring 6). Die Übergänge
zwischen den einzelnen farbgebenden Flächen 2 sind
durch die punktierten Linien angedeutet. Es kann alternativ auch
vorgesehen sein, dass die farbgebenden Flächen 2 nicht
abrupt, sondern fließend ineinander übergehen,
so dass eine besonders gute Farbmischung erzielbar ist. In diesem Falle
kann der Ring 6 auf seiner Innenseite den gesamten gewünschten
darzustellenden Farbraum beinhalten, wobei beispielsweise im unteren
Bereich die Farben mit geringer Sättigung, im oberen Bereich die
Farben mit hoher Sättigung angeordnet sein können
(nicht dargestellt). Für den hier dargestellten Fall ist
es vorteilhaft, wenn der Reflektor 4 (nicht dargestellt)
konkav (hohlspiegelartig) ausgestaltet ist, um immer nur einen kleinen
Teil der Innenseite des Ringes 6 nach außen zu
reflektierern. Ebenfalls in der 2 nicht
dargestellt sind der oder die Antriebe sowie ggf. eine vorhandene
Leuchtquelle 5.
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Die 3 zeigt
eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1.
Diese entspricht der Ausführungsform nach 2,
enthält aber zusätzlich eine Streulinse 7,
die in einem Abstand vom Ring 6 angeordnet ist. Die Streulinse 7 dient
zur Verbesserung des Blickwinkels.
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- 1
- Anzeigeelement
- 2
- farbgebende
Fläche
- 3
- Betrachtungsrichtung
- 4
- Reflektor
- 5
- Leuchtquelle
- 6
- Ring
- 7
- Streulinse
- α
- Kippwinkel
- β
- Flächenneigungswinkel
- φ
- Drehwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7304786 [0003]
- - US 6120588 [0003]