DE3633570C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer biegsamen, transparenten Folie mit eingelagertem fluoreszienrenden Material und hochglänzender, glatter Oberfläche an der Ober- und Unterseite aus. Ein Teil des innerhalb der Folie durch Fluoreszens entstehenden Lichtes wird an der Ober- und Unterseite total reflektiert, weshalb eine solche Folie auch unter der Bezeichnung "lichtsammelnde Folie" bekannt ist. Die Vorrichtung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum graphischen Darstellen, die eine solche Folie enthält. Es wird vorausgesetzt, daß auf die Folie von oben irgendwelches Licht fällt, von dem mindestens ein Teil so kurzwellig ist, daß Fluoreszenz in der Folie eintritt. Bekanntlich können kleine Flächenbereiche - beispielsweise Linien - oder Schriftzüge - von solchen Folien zu kräftigem Leuchten gebracht werden, indem diese Flächenbereiche auf der Rückseite geprägt oder hell lackiert werden. Während das meiste innerhalb der Folie durch Fluoreszenz entstehende Licht infolge der Totalreflexion an den glatten Grenzen zwischen der optisch dichteren Folie und der optisch dünneren Luft innerhalb der Folie verbleibt und erst an den Schnittkan­ ten der Folien konzentriert auftritt, werfen die geprägten oder lackierten Stellen das auf sie einfallende Licht teilweise in solchen Richtungen in die Folie zurück, daß sie an der Oberseite der Folie austreten statt total reflektiert zu werden. Das Leuchten wird also durch eine Unterbrechung der Totalreflexion an der Oberseite der lichtsammelnden Folie nach einer Strahlablenkung an der Unterseite (Rückseite) der Folie hervorgerufen. Das zur Strahlablenkung bekannte Prägen oder Lackieren ist irreversibel.

Um den frappierenden Leuchteffekt auch für Spielwaren, Lernhilfsmittel, Notizbretter, Preisschilder auf Märkten und ähnliches nutzbar machen zu können, stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung derartig zu gestalten, daß in sie auf einfachste Weise graphische Inhalte eingespei­ chert werden können, die bei Belieben zumindest einige Minuten gespeichert bleiben, daß die Speicherinhalte nach Belieben und auf einfache Weise gelöscht werden können, und daß immer wieder neue Inhalte, gegebenenfalls nach Löschung der alten, gespeichert werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mit einer lichtsammelnden Folie ausgestattet ist, die abhebbar auf einer Unterlage mit größerer Steifigkeit als die der Folie aufliegt, wobei die Unterlage unmittelbar unterhalb ihrer hochglänzenden und glatten oberen Oberfläche eine streuende, stark reflektierende Schicht aufweist, so daß schon durch kurzzeitigen leichten örtlichen Druck auf die obere Oberfläche der auf der Unterlage liegenden Folie die Druckstelle(n) zu anhaltendem Leuchten zu bringen, wobei die Folie durch diesen Druck nicht plastisch verformt wird, so daß durch Abheben der Folie von der Unterlage das Leuchtbild gelöscht wird.

Die Angaben "oben" und "unten" verstehen sich bei waagerecht liegender Vorrichtung und einer Sichtrichtung von oben. Selbstverständlich kann die Vorrichtung aber auch in senkrechter Anordnung benutzt werden, wobei dann "oben" durch "vorne" und "unten" durch "hinten" zu ersetzen ist. Diese Anordnung - ähnlich einer Wandtafel - hat sogar den besonderen Vorteil, daß die gespeicherte Graphik besonders beständig ist, sie sich also besonders wenig über der Zeit ändert. In diese Anordnung kann leicht eine zuverlässige Speicherung über Stunden hinweg erzielt werden. Für eine solche Anordnung sollte die lichtsammelnde Folie zur Aufnahme ihres Eigengewichtes an einer waagerecht verlaufenden, oberen Kante der Unterlage befestigt sein. Die Vorrichtung kann sogar über Kopf benutzt werden, sofern die lichtsammelnde Folie gegen Herunterfallen gesichert ist; dies kann z. B. durch leichtes Andrücken des Randes der lichtsammeln­ den Folie gegen die Unterlage erfolgen.

Insoweit nichts anderes ausdrücklich gesagt, wird im folgenden - wie im ersten Satz dieses Abschnittes erwähnt - die Vorrichtung in waagerechter Anordnung von oben betrachtet.

Die lichtsammelnde Folie berührt nach dem Auflegen auf die Unterlage dieselbe nicht direkt, sondern bleibt vielmehr von dieser durch ein hauchdünnes Luftpolster getrennt. An der Unterseite der lichtsammelnden Folie wird also - infolge der gegenüber Luft größeren optischen Dichte - das meiste Licht total reflektiert und verbleibt innerhalb der Folie.

Wenn an einer Stelle auf die lichtsammelnde Folie Druck ausgeübt wird, so verbiegt sie sich elastisch nach unten, verdrängt das Luftpolster und legt sich direkt auf die Unterlage, wo sie infolge von Adhäsion anhaftet. Die obere Schicht der Unterlage ist stark reflektierend pigmentiert, vorzugsweise weiß oder evtl. im Farbton der lichtsammelnden Folie. Der nicht von Pigmenten erfüllte Raum ist mit transparentem Material erfüllt. Bei hoher Reflexion und geringer Absorption wirft die so gebildete Schicht trotz ihrer spiegelglatten Oberfläche das von oben einfallende Licht gestreut (nicht etwa gerichtet!) zurück. An der Druckstelle wird also die gerichtete Totalreflexion (Ausfallswinkel = Einfallswinkel) an der Unterseite der lichtsammelnden Folie von einer ungerich­ teten, streuenden Reflexion abgelöst. Die Beständigkeit dieser Ablösung ist umso größer, desto geringer das Eigengewicht der lichtsammelnden Folie, desto geringer ihr Biegewiderstand (E-Modul) und desto größer ihre Adhäsion an der Unterlage ist.

An der Druckstelle wirkt die Unterlage optisch ähnlich auf die lichtsammelnde Folie wie die bekannte Lackierung ein. Gegenüber einer Aufzeichnung mit Lack auf die Rückseite der lichtsammelnden Folie hat die örtlich zum Anhaften ebenda gebrachte Unterlage jedoch zwei entschei­ dende Vorteile: Erstens ist kein Lack erforderlich, es kann also nichts verschüttet, kein giftiger Stoff getrun­ ken und kein giftiges Lösungsmittel eingeatmet werden, und zweitens kann das örtliche Anhaften der lichtsammeln­ den Folie und der Unterlage aneinander beliebig oft durch Abheben der lichtsammelnden Folie von der Unterlage wieder aufgelöst werden, beispielsweise um neue Dinge auf die Vorrichtung zu schreiben; die hier geschaffene Vorrichtung zum graphischen Darstellen erlaubt also nicht nur die Speicherung graphischer Inhalte, sondern ist auch aufgabengemäß auf einfachste Weise zu löschen.

Gegenüber einer Prägung hat das mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ermöglichte Verfahren zum graphischen Speichern die beiden Vor­ teile, daß kein Prägewerkzeug erforderlich ist und natürlich die Re­ versibilität.

Um den löschbaren Leuchteffekt zu erzielen, gehören die lichtsam­ melnde Folie und die Unterlage wirkungsmäßig zusammen. Gleichwohl müssen sie nicht unbedingt untrennbar miteinander verbunden sein. Von einer wie auch immer gearteten Verbindung beider Teile ist allerdings unabdingbar zu fordern, daß die lichtsammelnde Folie zu­ mindest vom größten Flächenbereich der Unterlage ein wenig hochge­ hoben werden kann, um eine Leuchtgraphik löschen zu können.

Wenn auf die Vorrichtung zum graphischen Speichern nicht nur ört­ lich Druck ausgeübt wird, sondern überdies auf der oberen Oberflä­ che der Folie eine Gleitbewegung ausgeführt wird, wie diese für handschriftliches Schreiben und Zeichnen typisch ist, dann muß die­ se obere Folienoberfläche von hinreichender, möglichst hoher Abrieb­ festigkeit sein. Demzufolge ist eine Härte der lichtsammeln­ den Folie erforderlich. Andererseits muß die lichtsammelnde Folie so weich sein, daß sie mit geringem Widerstand zur Verdrängung des Luftpolsters zur Unterlage hin verbogen werden kann, und weiterhin so weich, daß sie dort gut haftet. Dieser Zielkonflikt kann durch eine dünne Beschichtung der oberen Oberfläche der lichtsammelnden Folie mit einem harten transparenten Lack, wie er zur Beschichtung von Sturzhelm-Visieren bekannt ist, konstruktiv besonders gut ge­ löst werden. Der Konflikt kann aber auch durchaus befriedigend un­ ter Einsparung von Lackierungskosten dadurch gelöst werden, daß die Summe der Shore-Härten-A der lichtsammelnden Folie und der oberen Oberfläche der Unterlage kleiner als 185 ist, vorzugsweise zwischen 180 und 183 liegt. Weil nur die lichtsammelnde Folie und nicht die Unterlage beim Beschreiben oder Bemalen der Vorrichtung auf Abrieb beansprucht wird, wird zweckmäßigerweise die Shore-Härte-A der lichtsammelnden Folie größer gewählt als die der oberen Oberfläche der Unterlage, und zwar vorzugsweise um 5-8 Härtegrade (Shore A).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine im gezeigten Bereich nirgends aufleuchtende Vorrichtung zum graphischen Darstellen,

Fig. 2 im Querschnitt die gleiche Vorrichtung, jedoch mit einer Leuchtstelle und mit der Andeutung des Strahlenganges, die von einem zur Fluoreszenz angeregten Molekül ausgeht,

Fig. 3 in Drauf- und Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung von sechseckigem Grundriß,

Fig. 4 im Querschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit dreischichtiger Unterlage und

Fig. 5 in Drauf- und Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung von rechteckigem Grundriß und mit einer lösbaren Verbindung zwischen der Unterlage und der bzw. den lichtsammelnden Folie(n).

Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum graphischen Darstellen besteht aus der Unterlage 1 und der lichtsam­ melnden Folie 2, zwischen denen sich ein hauchdünnes Luftpolster 13 befindet. Die Unterlage 1 ist aus zwei Schichten zusammengesetzt, nämlich einer hell- vor­ zugsweise weiß - eingefärbten Hochglanzfolie 4 mit einer bevorzugten Shore-Härte-A zwischen 85 und 90 und einem steifen Festigkeitsträger 9. Der Festigkeitsträger 9 und die Hochglattfolie 4 sind miteinander verklebt. Dabei ist es nicht nur ausreichend, sondern sogar besonders günstig, wenn die Schichten der Unterlage 1 ausschließ­ lich am Rand miteinander verbunden sind. Dadurch, daß sich die Folie 4 ein wenig vom Festigkeitsträger 9 abheben kann, ist eine durch leichten Andruck hervorgeru­ fene Adhäsion zwischen der lichtsammelnden Folie 2 und der streuend reflektierenden Folie 4 besonders beständig über der Zeit. Überdies entfällt das Problem, daß bei ener Klebstoffschicht, von der einer der Klebepartner weich ist, nur schwer eine konstante Klebstoffilmstärke erreicht werden kann. Eine Welligkeit der oberen Ober­ fläche 3 der Unterlage 1 würde aber den erzielbaren und löschbaren Leuchteffekt beeinträchtigen. Als Material für den Festigkeitsträger 9 kommen steife, vorzugsweise duroplastische, Kunststoffe oder auch Metalle, z. B. Aluminium, in Frage. In solchen Fällen, wo die Einwirkung von Feuchtigkeit auf die Unterseite (= Rückseite) des Festigkeitsträger ausgeschlossen werden kann, kommt als Material auch Holz oder billiger Hartkarton in Frage.

In der Fig. 2 ist eine genauso aufgebaute Vorrichtung zum graphischen Darstellen gezeigt wie in der Fig. 1. Zur Funktionsverdeutlichung ist aber zusätzlich eines der vielen zur Fluoreszenz angeregten Moleküle 15 mit dem davon ausgehenden Lichtstrahlengang dargestellt. Während des durch Fluoreszenz in der lichtsammelnden Folie 2 erzeugte Licht auf der linken und rechten Seite des Bildes größtenteils - infolge der Totalreflexion am oberen und unteren Rand dieser Folie 2 - innerhalb der lichtsammelnden Folie 2 gefangen bleibt, wird an der in der Mitte dargestellten Eindruckstelle 6 das Luftpolster 13 weggedrückt, und es kommt zur direkten Berührung der lichtsammelnden Folie 2 mit der hochglatten Oberflä­ che 3 der streuend reflektierenden Schicht 4, so daß in dieser Berührfläche 12 die gerichtete durch eine unge­ richtete Reflexion ersetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß nicht nur von dem wenigen Licht, das von den unter­ halb der Eindruckstelle liegenden fluoreszierenden Molekülen ausgeht, die Anteile, die etwa senkrecht nach oben gerichtet sind, die lichtsammelnde Folie 2 verlas­ sen, sondern daß auch die an der Berührstelle 12 etwa senkrecht gestreuten Lichtanteile aller anderen, auch der viel weiter weg liegenden, fluoreszierenden Moleküle die lichtsammelnde Folie 2 an dieser Stelle verlassen. Der so hervorgerufene Leuchteffekt bleibt so lange bestehen, wie die lichtsammelnde Folie an der oberen Oberfläche 3 der Unterlage 1 direkt anliegt. Dieser Zustand wird nach einem erfolgtem Eindruck infolge der Adhäsion zwischen der lichtsammelnden Folie 2 und der glatten Reflexionsfolie 4 der Unterlage 1 lange aufrecht­ erhalten, sofern die lichtsammelnde Folie nicht von der Unterlage abgehoben wird. Wird nach Abhebung die licht­ sammelnde Folie 2 wieder auf die Unterlage 1 drucklos aufgelegt, so befindet sich wieder überall zwischen der lichtsammelnden Folie 2 und der Streureflexionsfolie 4 ein Luftpolster 13; der graphische Speicher ist dann also gelöscht.

In der Fig. 2a ist ein Ausschnitt aus der Streurefle­ xionsschicht 4 vergrößert dargestellt. Die Partikel 16 symbolisieren die reflektierenden Pigmente, die in einer transparenten Matrix 17 eingebettet sind. Dadurch, daß zumindest ein Großteil der Pigmente 16 schräg zur Oberfläche 3 ausgerichtet ist, vorzugsweise die Pigmente auch untereinander nicht parallel sind, wird die erforder­ liche Reflexion, für die nicht die Gleichheit von Ausfall- und Einfallwinkel gilt, erreicht, obwohl die Oberfläche 3 spiegelglatt ist.

Die Fig. 3 zeigt in Drauf- und Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum graphischen Darstellen mit sechseckigem Grundriß. An der oberen Kante 7 ist die lichtsammelnde Folie 2 mit der Unterlage 1 unter Ausbil­ dung eines Biegescharniergelenkes 8 verbunden. Natür­ lich ist auch jeder andere Grundriß möglich; um ein Scharniergelenk 8 am Rand ausbilden zu können, ist lediglich zu fordern, daß der Grundriß wenigstens eine gerade Kante 7 aufweist.

Die verschiedenen Anforderungen an die Unterlage 1 können besonders kostengünstig durch eine Funktionentren­ nung erfüllt werden. Deshalb ist ein sandwichartiger Aufbau aus mindestens zwei verschiedenen Schichten vorzuziehen. Ein Aufbau in zwei Schichten wurde in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, in der Beschreibung zur Fig. 1 näher erläutert. In der Kunststoffverarbeitung kann es sinnvoll sein, statt zu kleben zu schweißen. Zu dem aus Kostengründen besonders günstigen Kartonmaterial ist aber keine Schweißverbindung möglich, weshalb in der Fig. 4 ein dreischichtiger Aufbau der Unterlage vor­ geschlagen wird: Unterhalb des Festigkeitsträgers 9 wird eine weitere Folie 10 angeordnet, die Folien 4 und 10 bilden gegenüber dem Festigkeitsträger 9 überkragende Ränder 11, an denen die beiden miteinander verschweißt sind; an einer Kante ist die lichtsammelnde Folie 2 gleich mit angeschweißt. Der Festigkeitsträger 9 ist also zwischen den beiden Folien 4 und 10 durch Formschluß gehalten. Neben der besonders einfachen Verbindungstech­ nik hat dieser dreischichtige Unterlagenaufbau noch den zusätzlichen Vorteil, daß der Festigkeitsträger 9 nunmehr auch dann aus feuchtigskeitsempfindlichen Material gefertigt sein kann, wenn mit Feuchtigkeitseinwirkung zu rechnen ist; infolge des allseitigen Schutzes steht dem Einsatz von billigem Hartkarton als Festigkeitsträger überhaupt nichts mehr im Wege.

Die Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße rechteckige Vorrichtung, bei der in die Unterlage 1 ein lösbares, als Klemmfeder ausgebildetes Verbindungsglied 18 zur Befestigung der lichtsammelnden Folie 2 integriert ist; in diesem Ausführungsbeispiel sind die Klemmfeder 18 und die Unterlage 1 einstückig ausgebildet. Dazu wird zweckmäßigerweise ein Blech, wie in Fig. 5a dargestellt, zugeschnitten und mit einem Stanzschnitt 19 zur späteren Ausbildung eines Lösegriffes 20 versehen. Anschließend wird das als Festigkeitsträger 9 dienende Blech im Kopfbereich zur Bildung der Klemmfeder 18 gebogen und dann von beiden Seiten korrosionsschützend beschichtet. Neben dem Korrosionsschutz sind an die obere Schicht 4 die bereits erläuterten optischen Anforderungen zu stellen, sie muß also streuend und stark reflektierend sein und überdies eine spiegelglatte Oberfläche 3 aufweisen.

Dadurch, daß die Verbindung lösbar ist, kann nicht nur die lichtsammelnde Folie 2 ausgetauscht werden, z. B. gegen eine andersfarbige, sondern es ist sogar möglich, zwei verschiedenfarbige Folien 2 a, 2 b übereinanderzulegen. Bei leichtem Andruck wird nun das untere Luftpolster 13 a weggedrückt, also auch nur die untere Folie 2 a zum Leuchten gebracht, die ihr Licht praktisch ohne eine Farbverschiebung durch die obere lichtsammelnde Folie 2 b hindurch zum Auge des Betrachters schickt. Bei stärkerem Andruck wird auch das obere Luftpolster 13 b verdrängt, also auch die obere lichtsammelnde Folie 2 b zum Leuchten gebracht, so daß der Betrachter einen besonders hell leuchtenden Mischfarbton aus den beiden Farben der beiden lichtsammelnden Folien (2 a, 2 b) erkennt. Dieser Mehrfarbeneffekt gelingt besonders wirkungsvoll, wenn die Farben beider lichtsammelnden Folien im Spektrum weit auseinander liegen. Dabei wird vorzugsweise die dunklere Folie(n) oben, die helle(n) unten angeordnet.

Wie auch immer die Erfindung weiter ausgestaltet wird, ihr wesentlicher Inhalt ist, daß der Leuchteffekt lichtsammelnder Folien 2 durch reversibles Anhaften der lichtsammelnden Folie(n) 2 an eine Unterlage 1 mit spiegelglatter Oberfläche 3 aber ungerichtetem Re­ flexionsverhalten hervorgerufen wird.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum graphischen Darstellen mit

• - einer biegsamen, transparenten Folie mit eingelager­ tem fluoreszierendem Material und hochglänzenden glatten Oberflächen an der Ober- und Unterseite, bei der ein Teil des innerhalb der Folie durch Fluoreszens entstehenden Lichtes an der Ober- und Unterseite total reflektiert wird (lichtsammelnde Folie), und die abhebbar auf
• - einer Unterlage mit größerer Steifigkeit als die der Folie aufliegt, wobei die Unterlage unmittelbar unterhalb ihrer hochglänzenden und glatten oberen Oberfläche eine streuende, stark reflektierende Schicht aufweist, so daß schon durch kurzzeitigen leichten örtlichen Druck auf die obere Oberfläche der auf der Unterlage liegenden Folie die Druck­ stelle(n) zu anhaltendem Leuchten zu bringen ist (sind), wobei die Folie durch diesen Druck nicht plastisch verformt wird, so daß durch Abheben der Folie von der Unterlage das Leuchtbild gelöscht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Unterlage (1) mindestens eine gerade Kante (7) aufweist und die lichtsammelnde Folie (2) an einer geraden Kante (7) der Unterlage (1) unter Ausbildung eines Biegeschar­ niergelenkes (8) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Summe der Shore-Härten-A der lichtsammelnden Folie (2) und der oberen Oberfläche (3) der Unterlage (1) kleiner als 185 ist, vorzugsweise zwischen 180 und 183 liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Shore-Härte-A der lichtsammelnden Folie (2) größer ist als die der oberen Oberfläche (3) der Unterlage (1), und zwar vorzugsweise um 5-8 Härtegrade (Shore A).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Unterlage sandwichartig aus mindestens zwei verschiedenen Schichten zusammengesetzt ist, wobei sich unterhalb der streuenden, stark reflektierenden, weichen Schicht (4), die vorzugsweise als Folie separat vorgefertigt wird, ein steifer Festigkeitsträger (9) befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Unterlagen aus drei verschiedenen Schichten, und zwar aus einer streuenden, stark reflektierenden, weichen Folie (4) als oberste Schicht, einem steifen, ebenen Festig­ keitsträger (9), vorzugsweise einem dicken, stabilen Karton als zweite Schicht und einer an die obere Streufolie schweißbaren, weiteren Folie (10) als dritte Schicht besteht, wobei beide Folien (4, 10) den mittigen Festigkeitsträger (9) an ihrem Rand (11) überragen und dort miteinander verschweißt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mit der Unterlage (1) mehrere, vorzugsweise zwei, verschiedenfarbige lichtsammelnde Folien (2) in Wirkverbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verbindung (14) zwischen der Unterlage (1) und der lichtsammeln­ den Folie lösbar ist, vorzugsweise als Klemmverbindung ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die verschieden­ farbigen Folien sowohl einzeln abwechselnd als auch zu mehreren gleichzeitig, die übereinander angeordnet sind, auf die Unterlage gelegt werden können, so daß wahlweise in verschiedenen Farben aufgezeichnet werden kann, im Falle des gleichzeitigen Zusammenwir­ kens verschiedenfarbiger Folie mit einer von der Druckstärke abhängigen Farbe.