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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf das Gebiet länglicher
Display-Fasern und Displays mit einer Vielzahl solcher länglichen
Display-Fasern.
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BESCHREIBUNG DER IN ZUSAMMENHANG STEHENDEN
TECHNIK
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Elektronische
Displays werden verwendet, um einem Benutzer verschiedene Formen
von Display-Information, wie Text, Grafik und Video als pixelisierte
Abbildungen zu präsentieren.
Die Präsentation
pixelisierter Display-Information kann eine essenzielle Funktion
einer elektronischen Einrichtung sein, so wie es bei Personal Computern
der Fall ist. Pixelisierte Display-Information kann auch verwendet
werden, die Merkmale einer elektronischen Einrichtung zu verbessern,
so wie das Ermöglichen
von Interaktion zwischen einem Benutzer und einer elektronischen
Einrichtung.
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Es
ist eine Anzahl elektronischer Display-Technologien verfügbar, wobei
jede bestimmte Eigenschaften hat, die ihre Anwendung limitiert.
Kathodenstrahlröhren
(CRTs) werden beispielsweise weithin für Computermonitore und Fernsehempfänger verwendet.
CRTs haben gute Farbe, Kontrast und Helligkeit, so wie sie auch
eine ausgereifte, wirtschaftliche Technologie sind. CRTs sind nicht
besonders kompakt, wobei sie durch die durch ihre Elektronenkanone
auferlegten Geometrien und Pixelelemente, die in einer im Wesentlichen
zu der Elektronenkanone rechtwinkligen Relation gebildet werden, limitiert
sind. Außerdem
machen die Vakuumanforderungen einer CRT eine schwere Glaskonstruktion notwendig.
So limitieren die Größe, das
Gewicht, die starre, zerbrechliche Konstruktion, hohe Beschleunigungsspannungen
und Leistungsaufnahme von CRTs ihre Verwendung in portablen Anwendungen.
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Als
eine Alternative zu CRTs erlaubt Plasmabildschirmtechnologie ein
Display, das flacher und breiter als CRTs und Rückprojektionsfernseher ist. Aber
Plasmabildschirmtechnologie ist schwierig herzustellen und also
teuer. Außerdem
haben Plasmabildschirme, obwohl flacher als CRTs, ähnliche
Limitierungen, wie sie CRTs für
hohe Treiber spannungen, Gewicht und Zerbrechlichkeit haben. Folglich
werden Plasmabildschirmdisplay in bestimmten Notebooks und relativ
teueren portablen Einrichtungen verwendet.
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Verschiedene
andere Technologien erlauben flache Platten, leichteres Gewicht
und niedrigere Leistungsaufnahme als CRTs, passend für mehr portable
Anwendungen. Flüssigkristalldisplays
(LCD) und Aktivmatrix-LCDs (AMLCD) werden z. B. weithin in Notebooks
und PDA-Produkten verwendet. Um einen Grad an Flexibilität und Stoßfestigkeit
bereitzustellen, sind Plastik-LCDs bekannt. Obwohl LCDs normalerweise
billiger als andere Displays vergleichbarer Größe sind, sind sie aber normalerweise
zu teuer, um sie in elektronische Wegwerfprodukte mit begrenzter
Lebensdauer einzubauen.
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Die
bisher bekannte Patentveröffentlichung
US 6 259 838 B1 bezieht
sich auf ein Display für
Abbildungen und/oder Information, die eine Vielzahl von linear adressierten
Licht emittierende Fasern umfasst, die nebeneinander angeordnet
sind, um eine Betrachtungsfläche
zu definieren. Jede Licht emittierende Faser enthält eine
Vielzahl von Licht emittierenden Elementen, die entlang ihrer Länge angeordnet
sind, die durch von einer Treiberschaltung an ihrem Ende gelieferten
Signalen linear adressiert wird. Lineare Adressierungssignale sind
entweder optische Signale oder elektrische Signale und können frequenzmoduliert,
digital codiert oder analog codiert sein. Ein zu jedem Pixel zugehöriger Detektor
detektiert das lineare Adressierungssignal und decodiert es, um
organische oder anorganische Licht emittierende Materialelemente
zu aktivieren oder zu deaktivieren. So emittieren die Licht emittierenden
Elemente Licht, um ein Pixel oder Subpixel der Abbildung und/oder
Information anzuzeigen. Die Licht emittierende Faser kann eine transparente
Faser als Substrat zur Ausbreitung des optischen Signals durch diese
enthalten oder entlang ihrer Länge
angebrachte elektrische Leiter zur Ausbreitung der elektrischen Signale
enthalten.
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Ein
Nachteil des oben beschriebenen Displays gemäß
US 6 259 838 B1 ist, dass
die Faser mit einer Vielzahl von Detektoren ausgestattet sein muss,
wobei jedem Pixel einer zugeordnet ist. Dieses Dokument offenbart
die Merkmale in dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Diese
Detektoren sind zum Detektieren der linearen Adressierungssignale
notwendig und werden auch benötigt,
um in der Lage zu sein, das detektierte Signal zu decodieren und
zum Aktivieren oder Deaktivieren der zugehörigen Licht emittierenden Elemente
bereitzustellen. So trägt
dies zu der Komplexität
der Faser bei, was sie komplizierter herzustellen werden lässt und
die damit verbundenen Kosten erhöht.
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Dementsprechend
gibt es einen Bedarf für ein
leichtgewichtiges, preiswertes Niederspannungsdisplay mit wenigen
Verbindungen, wobei das Display wirtschaftlicher produziert werden
kann und es für
die Verwendung in Displays für
portable Elektronikeinrichtungen und eine Vielfalt von Anwendungen geeignet
ist.
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US 6 259 846 offenbart ein
anderes Display mit einer Vielzahl von Licht emittierenden Fasern,
die nebeneinander angeordnet sind, um eine Betrachtungsfläche zu definieren.
Eine erste Elektrode jedes Licht emittierenden Elements ist entlang
der Länge der
Faser angeordnet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
Obige bedenkend, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Display-Faser mit einer Vielzahl von elektrolumineszierenden
Pixelelementen, die entlang der Länge der genannten Faser verteilt
sind, zu schaffen, durch die ein leichtgewichtiges preiswertes Display-Element erzielt
werden kann, das wirtschaftlich produziert werden kann, eine geringe
Anzahl von Verbindungen und Treibern erfordert und das für die Verwendung
in Displays in portablen elektronischen Einrichtungen wie auch für tragbare
Displays und eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß des charakterisierenden
Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Dank
der Bereitstellung einer Matrix elektrischer Leiter, die aus sich
kreuzenden, entlang der Länge
der genannten Faser angeordneten Reihen- und Spaltenleitern und
einer elektrischen Verbindung zwischen jeder genannten Kreuzung
der genannten Reihen- und Spaltenleiter und einem entsprechenden
der genannten elektrolumineszierenden Pixelelemente besteht, wobei
jedes entsprechende genannte elektrolumineszierende Pixelelement
veranlasst werden kann, durch selektives Anlegen elektrischer Signale
an eine entsprechende Kombination eines der genannten Reihenleiter
und eines der genannten Spaltenleiter Licht zu emittieren.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
aufgelistet.
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Durch
eine entsprechende elektrische Verbindung zu jedem der genannten
Reihen- und Spaltenleiter, die zu mindestens einem Ende der genannten
Faser gebracht werden, ist Befestigen von Treibermitteln an zu mindestens
einem Faserende ermöglicht.
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Durch
die genannte Matrix elektrischer Leiter aus einem transparenten
Material, vorzugsweise Indiumzinnoxid (ITO), sind jegliche sichtbaren
Störeffekte,
die auftre ten können,
wenn man eine nicht transparente Matrix elektrischer Leiter verwendet,
eliminiert und die Qualität
und Bildschärfe
der Display-Faser werden verbessert.
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Dadurch,
dass die Matrix elektrischer Leiter um die genannte Faser herum
abgeschrägt
wird, vorzugsweise bei einem Neigungswinkel nahe 180°, kann eine
Display-Matrix mit
einer großen
Anzahl von Pixelelementen in jeder Reihe von dieser erreicht werden,
was die Anzahl der elektrischen Verbindungen, die notwendig sind,
alle Pixelelemente der Faser zu adressieren, reduziert.
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Dadurch,
dass die genannte Faser eine Polymerfaser ist, kann eine flexible
Faser, die für
flexible Displays, wie für
tragbare Anwendungen, erreicht werden.
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Eine
Display-Einrichtung mit mindestens einer länglichen Display-Faser kann
durch Zuordnen von Displaytreibermitteln mit der Display-Faser erreicht
werden.
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Eine
Betrachtungsfläche
der Display-Einrichtung mit erhöhter
Größe kann
durch Anordnen einer Vielzahl von Display-Fasern in einer Anordnung
nebeneinander erreicht werden, wobei jeder Displaytreibermittel
zugeordnet sind.
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Um
eine strukturell definierte Betrachtungsfläche zu schaffen, kann die Display-Einrichtung
mit einem Substrat versehen werden, auf dem die genannte Vielzahl
von Fasern in einer Anordnung nebeneinander angeordnet wird.
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Eine
Betrachtungsfläche
der Display-Einrichtung, die verbesserte Abbildungsreproduktion
liefert, kann durch Anordnen der Fasern als eine Matrix von im Wesentlichen
parallelen Fasern, die die Betrachtungsfläche ausmachen, erreicht werden.
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Um
die Verwendung der Display-Einrichtung zum Liefern einer Betrachtungsfläche auf
Kleidungsstücken
und verschiedenen anderen textilähnlichen Anwendungen
zu ermöglichen,
können
die Fasern in den Kettfäden
oder Schussfaden in einem Stoff angeordnet werden.
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In
einer Alternative zum Ermöglichen
der Verwendung der Display-Einrichtung
zum Liefern einer Betrachtungsfläche
auf Kleidungsstücken
und verschiedenen anderen textilähnlichen
Anwendungen zu ermöglichen,
können
die Fasern als mäandernde
Fasern in einem Stoff angeordnet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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In
der Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen
Ansichten gleiche Elemente bezeichnen, zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Display-Faser gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Display-Einrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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3 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Display-Einrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Noch
andere Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung
deutlich. Es sei aber zu verstehen, dass die Zeichnung nur zu Zwecken
der Illustration und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung,
für die
Bezug auf die beigefügten
Ansprüche
genommen werden sollte, designt ist. Es sei weiter zu verstehen,
dass die Zeichnung nicht notwendiger maßstabsgetreu gezeichnet ist
und dass, wenn nicht anders angedeutet, sie nur gedacht sind, die hierin
beschriebenen Strukturen und Prozeduren konzeptionell zu illustrieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer länglichen
Display-Faser 1. Die Faser 1 ist vorzugsweise
eine webbare und tragbare Polymerfaser 1, mit der es möglich ist,
ein Textil wie Stoff herzustellen. Die Faser 1 umfasst
eine Vielzahl elektrolumineszierender Pixelelemente 2 die
entlang der Länge von
dieser verteilt sind.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
einer länglichen
Display-Faser 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst die Faser 1 weiter eine Matrix 3 elektrischer
Leiter, die aus sich kreuzenden Reihen- R1-Rn und Spalten- C1-Cn Leitern, die entlang der Länge der
Faser 1 zum Leiten elektrischer Signale entlang der Faser 1 angeordnet
sind, besteht. Eine elektrische Verbindung 4 ist zwischen
jeder Kreuzung der Reihen- R1-Rn und
Spalten- C1-Cn Leiter und einem
entsprechenden elektrolumineszierenden Pixelelement 2 angebracht.
Jede solche elektrische Verbindung 4 kann z. B. ein Paar
von ersten und zweiten Elektroden (nicht gezeigt) umfassen, von
denen eine den zugehörigen
Reihenleiter R1-Rn und eine
den zugehörigen
Spaltenleiter C1-Cn mit
dem zugehörigen
elektrolumineszierenden Pixelelement 2 verbindet. Jedes
entsprechende elektrolumineszierende Pixelelement 2 kann
durch selektives Anlegen elektrischer Signale an eine entsprechende
Kombination von einem der Reihenleiter R1-Rn und einem der Spaltenleiter C1-Cn veranlasst werden, Licht zu emittieren.
Z. B. in 1 veranlasst Anlegen elektrischer
Signale an die Kombination von Reihenleiter R2 und
Spaltenleiter C1 das vierte elektrolumineszierende
Pixelelement 2 (von links nach rechts gezählt), Licht
zu emittieren.
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Eine
entsprechende elektrische Verbindung 5 zu jedem der Reihen-
R1-Rn und Spalten-
C1-Cn Leiter der
Matrix 3 elektrischer Leiter wird vorzugsweise an mindestens
ein Ende der Faser 1 gebracht, um die Anbringung von Treibermitteln
(nicht gezeigt) zu ermöglichen,
um für
selektives Anlegen elektrischer Signale an eine entsprechende Kombination
von einem der Reihenleiter Rn und einem
der Spaltenleiter Cn, die mit dem Pixelelement 2 an
der Kreuzung 4 zwischen diesem Paar Rn,
Cn von Leitern verbunden sind, zu sorgen.
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Die
Anzahl an mindestens ein Ende der Faser 1 gebrachter elektrischer
Verbindungen 5 entspricht zweimal der Quadratwurzel von
der Anzahl elektrolumineszierender Pixelelemente 2, die
entlang der Länge
der Display-Faser 1 angeordnet sind, z. B. wie in 1 illustriert
ist, ist die Anzahl von Pixelelementen 2 neun, wovon die
Quadratwurzel gleich drei, was die Anzahl an Verbindungen 5 gleich
sechs ergibt. Das bedeutet, dass eine längliche Display-Faser 1 gemäß dieser
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit 256 Pixelelementen 232 Verbindungen 5 erfordern
würde,
und dass eine längliche
Display-Faser 1 gemäß dieser
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit 625 Pixelelementen 250 Verbindungen 5 erfordern
würde. Dementsprechend
ist ein Faktor, der die maximale Anzahl von Pixelelementen 2 einer
länglichen
Display-Faser 1 gemäß dieser
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung limitiert, die Abmessungsanforderungen der
Leiter R1-Rn, C1-Cn der Matrix 3 elektrischer
Leiter.
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Es
wird bevorzugt, dass die Matrix 3 elektrischer Leiter aus
einem transparenten Material besteht, und vorzugsweise besteht die
Matrix 3 elektrischer Leiter aus Indiumzinnoxid (ITO)-Leitern
R1-Rn, C1-Cn und Elektroden
(nicht gezeigt). Durch die Verwendung einer transparenten Matrix 3 elektrischer Leiter
sind jegliche sichtbaren Störeffekte,
die auftreten können,
wenn man eine nicht transparente Matrix elektrischer Leiter verwendet,
eliminiert und die Qualität
und Bildschärfe
der Display-Faser werden verbessert. Die Matrix 3 elektrischer
Leiter kann durch mindestens eine Beschichtung, z. B. eine halbtransparente
Beschichtung, geschützt
werden. Weiter ist die Matrix 3 elektrischer Leiter um
die genannte Faser 1 herum abgeschrägt, mit einem Neigungswinkel, der
für eine
Faser 1 mit einer großen
Anzahl von Pixelelementen 2 typisch nahe 180° ist, d.
h. wenn sich die Spaltenleiter C1-Cn im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse
der Display-Faser 1 erstrecken, nimmt der Winkel zwischen
ihnen und der Reihenleiter R1-Rn mit
der Anzahl von Pixelelementen 2 jeder Reihe auf 0° ab, wobei
der limitierende Faktor die Anforderung des Abstands zwischen den
Leitern R1-Rn, C1-Cn und die Anforderung
jedes Reihenleiters R1-Rn, der
alle Spaltenleiter C1-Cn kreuzt,
ist.
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Für Anwendungen,
wo die genannte längliche
Display-Faser 1 in einer Konfiguration verwendet wird,
wo sie rotationsfixiert ist, kann sie außerdem einen Rückreflektor
(nicht gezeigt) umfassen, der bis zu näherungsweise 180° eines Umfangs
der genannten Faser 1 bedeckt, um die Helligkeit vor der
Faser 1 zu erhöhen.
Als Alternative kann ein Rückreflektor hinter
der genannten Faser 1 in entsprechender Weise angeordnet
werden, um die Helligkeit vor der Faser 1 zu erhöhen.
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Die
vorliegende Erfindung soll auch eine Display-Einrichtung 6 mit
mindestens einer länglichen Faser 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung wie auch ein zugehöriges
Treibermittel 7 beinhalten.
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In
einer ersten Ausführungsform,
wie schematisch in 2 illustriert, umfasst die Display-Einrichtung 6 eine
Vielzahl von länglichen
Fasern 1 in einer Anordnung nebeneinander angeordnet, um
daraus eine Betrachtungsfläche
zu definieren. Wenn für eine
spezielle Anwendung erforderlich, können die Display-Fasern auf
einem Trägersubstrat
(nicht gezeigt) angeordnet werden, wobei das Trägersubstrat ein flexibles Substrat
sein kann. Die Fasern 1 werden vorzugsweise als ein Array
paralleler Fasern 1 angeordnet, um eine einheitliche Betrachtungsfläche zu produzieren.
Jede Faser 1 ist einem Displaytreibermittel 7 zugeordnet,
das an die Reihen- R1-Rn und Spalten-
C1-Cn Leiterverbindungen 5 davon
angeschlossen ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform,
wie schematisch in 3 illustriert, umfasst die Display-Einrichtung 6 eine
Vielzahl länglicher
Display-Fasern 1, die zusammen mit anderen Fasern 8 von
diesem in einem Stoff, vorzugsweise einem textilen Stoff, angeordnet
sind, wobei sie daraus eine Betrachtungsfläche definieren. Die Fasern 1 können in
einem Kettfaden oder Schussfaden des Stoffs angeordnet werden oder
alternativ als mäandernde
Fasern 1 in dem Stoff angeordnet werden. Wie in der ersten
Ausführungsform
ist jede Faser 1 einem Treibermittel 7 zugeordnet,
das an die Reihen- R1-Rn und
Spalten- C1-Cn Leiterverbindungen 5 davon
angeschlossen ist. Die relativ geringe Anzahl elektrischer Verbindungen 5,
die bei der Verwendung der Display-Fasern 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung notwendig sind, ist für
das Produzieren tragbarer Displays sehr vorteilhaft. Die Eignung
für tragbare
Displays kann weiter erhöht werden,
indem man die elektrischen Anschlüsse 5 flexibel macht.
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Obwohl
fundamentale neue Merkmale der Erfindung, wie sie auf eine bevorzugte
Ausführungsform
von dieser angewendet wurden, gezeigt und beschrieben und herausgestellt
wurden, sei zu verstehen, dass verschiedene Auslassungen und Ersetzungen
und Änderungen
in Form und Details der illustrierten Einrichtungen und in ihrem
Betrieb von Fachleuten gemacht werden können, ohne von dem Rahmen der
Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.