EP1529274B1 - Vorrichtung zur erstellung von durch auffallendes licht erkennbaren bildern und texten - Google Patents

Vorrichtung zur erstellung von durch auffallendes licht erkennbaren bildern und texten Download PDF

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EP1529274B1
EP1529274B1 EP03790891A EP03790891A EP1529274B1 EP 1529274 B1 EP1529274 B1 EP 1529274B1 EP 03790891 A EP03790891 A EP 03790891A EP 03790891 A EP03790891 A EP 03790891A EP 1529274 B1 EP1529274 B1 EP 1529274B1
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EP
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ink
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duct
chamber
color
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ASPRE AG
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09F9/372—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the positions of the elements being controlled by the application of an electric field

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for generating recognizable by conspicuous light images and texts, wherein the image surface is composed of numerous electronically controllable, grid-like arranged dot elements and in which each dot element has at least one color mirror, of at least one on the flat side transparent container is formed and whose interior communicates via a channel with a paint container, the content can be set by electronic control so under pressure that passes from the ink container color in the color mirror and reducing the pressure in the ink container, the color of the color mirror transported back into the paint container.
  • each dot element or each pixel can assume two colors, namely either the color of the rear wall of the color mirror or the color coming out of the ink tank the color mirror is pressed.
  • the transport of the colors from the ink containers into the color mirrors takes place by means of piezoelectric actuators or by means of an external electric field.
  • each dot element has at least three color mirrors which communicate with ink containers filled with different colors, in particular black, cyan, yellow and magenta.
  • the dot elements thus composed can assume the colors of the controlled ink containers in the image area. Since two or more ink containers of a dot element can also be controlled, the dot elements can also be the colors of color mixtures accept.
  • the color mirror of a point element can also be arranged one behind the other, provided that the respective upstream color mirror made of clear transparent material and are connected to filled with transparent color ink containers.
  • the paint containers are fed by micropumps, e.g. Piezo actuators, pressurized. These piezo actuators can be controlled via diode matrix.
  • the invention has for its object to improve the known devices so that a color change of the color mirror accelerates and the energy required for color and image change is significantly reduced.
  • a movable wall is arranged in the ink container as a pumping element, which divides the ink container into a paint chamber and a gas chamber, and that the color mirror is connected via a second channel to the gas chamber.
  • a screen is composed of several hundred thousand point elements or pixels 1.
  • Each dot element 1 has at least one visible from Fig. 1 color mirror 3, which consists of a flat container whose located on the visible side wall 2 is transparent and via a channel is connected to a paint container 5.
  • a micropump 7 the liquid color from the ink container 5 press in the color mirror 3 and can retrieve color from the color mirror 3.
  • a movable wall 30 is arranged as a pumping element, which divides the ink container 5 into a paint chamber 31 and a gas chamber 32.
  • the channel 6 is connected to the ink chamber 31 and opens at the left side in the flat container of the color mirror 3.
  • a channel 33 is arranged, which connects the color mirror 3 with the gas chamber 32. Presses the micropump 7, the wall 30 to the left, then the ink chamber 31 is smaller and the gas chamber 32 larger.
  • valves or sliders 8.34 are arranged, with the aid of the channels 6 and 33 can be opened or closed.
  • the state of the color mirror 3 can be fixed independently of the operating state of the micropump 7. In this way, still images can be fixed, so that the system can be turned off by a power supply.
  • the channels 6 and 33 are shown relatively long for a better overview. To reduce the energy to be expended when changing color, these channels 6 and 33 should be made as short as possible.
  • FIGS. 2 to 5 show four schematic diagrams of operating states of a color mirror 3 with a color container 5.
  • the movable wall 30 is in the initial position and the color mirror 3 is free of color.
  • the volume of the ink chamber 31 is dimensioned so that in the starting position, the color liquid is in the channel 6 to at the mouth of the channel 6 in the color mirror 3, so that immediately after activation of the micropump 7 color enters the color mirror 8.
  • the wall 30 presses color liquid from the ink chamber 31 in the color mirror 3.
  • gas is pressed from the color mirror 3 into the increasing gas chamber 32.
  • the color mirror 3 is completely filled with colored liquid.
  • FIG. 5 corresponds to the starting position shown in FIG. 2.
  • the micropump 7 is formed by a piezoactuator, which, when activated, pivots the movable wall 30 like a finger, thereby pressing on the paint liquid contained in the ink chamber 31.
  • the free end of the wall 30 must bear tightly against the upper wall of the paint container 5 with a sealing lip.
  • the movable wall 30 can operate against an elastic membrane which separates the paint chamber 31 from the gas chamber 32.
  • the maximum volume of the gas chamber 32 should also be the volume of the color mirror 3 and the maximum pumping volume.
  • the interior of the color mirror 3 is liquid-repellent, for example treated with the product sold under the brand name "Ombrello".
  • a dot element may also have three or more color levels arranged side by side or one above the other, each color mirror being connected via channels 6 and 33 to the color chambers 31 and gas chambers 32 of the own color container 5.
  • the channel 6 is widened in a funnel-like manner both at its confluence with the color mirror 3 and at its junction with the ink chamber 5 for the respective container.
  • the color liquid is up to the mouth of the channel 6 in the color mirror 3, so that no time is lost when filling the color mirror 3 with color.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erstellung von durch auffallendes Licht erkennbaren Bildern und Texten, bei welcher die Bildfläche sich zusammensetzt aus zahlreichen elektronisch ansteuerbaren, rasterartig angeordneten Punktelementen und bei der jedes Punktelement mindestens einen Farbspiegel aufweist, der von einem zumindest auf der flachen Sichtseite durchsichtigen Behälter gebildet ist und dessen Innenraum über einen Kanal mit einem Farbbehälter in Verbindung steht, dessen Inhalt durch elektronische Ansteuerung so unter Druck gesetzt werden kann, daß aus dem Farbbehälter Farbe in den Farbspiegel gelangt und durch Reduzierung des Drucks im Farbbehälter die Farbe aus dem Farbspiegel zurück in den Farbbehälter transportiert wird.
  • Vorrichtungen dieser Art sind bekannt aus der EP 0 783 163 A und der JP 04 166 981. Bei diesen bekannten Vorrichtungen kann jedes Punktelement oder jeder Pixel zwei Farben annehmen, nämlich entweder die Farbe der Rückwand des Farbspiegels oder die Farbe, die aus dem Farbbehälter in den Farbspiegel gedrückt wird. Der Transport der Farben aus den Farbbehältern in die Farbspiegel geschieht mittels Piezoaktoren oder mit Hilfe eines äußeren elektrischen Feldes.
  • Die bekannten Farbspiegel können zwar an Farbbehältern mit unterschiedlichen Farben angeschlossen sein, weil aber jedes Punktelement nur zwei Farben annehmen kann, sind farbige Bilder nur mit sehr grober Rasterung möglich.
  • Bei einer aus der EP 1 090 384 bekannten Vorrichtung weist jedes Punktelement mindestens drei Farbspiegel auf, die mit Farbbehältern in Verbindung stehen, die mit unterschiedlichen Farben, insbesondere Schwarz, Cyan, Gelb und Magenta gefüllt sind. Die so zusammengesetzten Punktelemente können in der Bildfläche die Farben der angesteuerten Farbbehälter annehmen. Da auch zwei oder mehr Farbbehälter eines Punktelementes angesteuert werden können, können die Punktelemente auch die Farben von Farbmischungen annehmen. Die Farbspiegel eines Punktelementes können auch hintereinander angeordnet sein, sofern die jeweils vorgelagerten Farbspiegel aus klar durchsichtigem Material bestehen und an mit transparenten Farben gefüllten Farbbehältern angeschlossen sind.
  • Die Farbbehälter werden mittels Mikropumpen, z.B. Piezoaktoren, unter Druck gesetzt. Diese Piezoaktoren können über Diodenmatrix angesteuert werden.
  • Der Rückfluß der in einen Farbspiegel gedrückten Farbe erfolgt aufgrund einer Sogwirkung der Mikropumpe, unterstützt von einem Luft- oder Gaspolster, das im Farbspiegel beim Füllen des Farbspiegels mit Farbe einen höheren Druck angenommen hat, der sich nun entspannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen so zu verbessern, daß ein Farbwechsel der Farbspiegel beschleunigt und die für Farb- und Bildwechsel benötigte Energie deutlich reduziert wird.
  • Dies Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Farbbehälter als Pumpelement eine bewegliche Wand angeordnet ist, die den Farbbehälter in eine Farbkammer und eine Gaskammer unterteilt, und daß der Farbspiegel über einen zweiten Kanal mit der Gaskammer verbunden ist.
  • Dadurch, daß sich bei der erfindungsgemäßen Lösung beim Befüllen des Farbspiegels mit Farbe kein größerer Druck eines Gaspolsters im Farbspiegel aufbaut, erfolgt das Befüllen schneller und mit geringerem Energieaufwand. Das Abführen des im Farbspiegel befindlichen Gases in eine Gaskammer des Farbbehälters, wenn Farbe aus der Farbkammer in den Farbspiegel gedrückt wird, hat zur Folge, daß für den Farbwechsel lediglich die Energie benötigt wird, die für den Transport von Farbflüssigkeit aus der Farbkammer in den Behälter des Farbspiegels und zurück erforderlich ist. Ferner besteht auch keine Gefahr, daß wegen der Druckerhöhung im Farbspiegel Gas in die Farbflüssigkeit diffundiert.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert sind. Die Zeichnungen zeigen in:
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht eines Farbspiegels mit Farbbehälter in ca. 30 bis 40-facher Vergrößerung;
    Fig. 2-5
    Schnittansichten des Farbspiegels und Farbbehälters mit Mikropumpe in vier Betriebssituationen.
  • Ein Bildschirm setzt sich zusammen aus mehreren hunderttausend Punktelementen oder Pixeln 1. Jedes Punktelement 1 weist mindestens einen aus Fig. 1 ersichtlichen Farbspiegel 3 auf, der aus einem flachen Behälter besteht, dessen an der Sichtseite befindliche Wand 2 durchsichtig ist und der über einen Kanal 6 mit einem Farbbehälter 5 verbunden ist. Im Farbbehälter 5 befindet sich eine Mikropumpe 7, die flüssige Farbe aus dem Farbbehälter 5 in den Farbspiegel 3 drücken und Farbe aus dem Farbspiegel 3 zurückholen kann. Im Farbbehälter 5 ist als Pumpelement eine bewegliche Wand 30 angeordnet, die den Farbbehälter 5 in eine Farbkammer 31 und eine Gaskammer 32 unterteilt. Der Kanal 6 ist an der Farbkammer 31 angeschlossen und mündet an der linken Seite in den flachen Behälter des Farbspiegels 3. Auf der gegenüberliegenden rechten Seite des Farbspiegels 3 ist ein Kanal 33 angeordnet, der den Farbspiegel 3 mit der Gaskammer 32 verbindet. Drückt die Mikropumpe 7 die Wand 30 nach links, dann wird die Farbkammer 31 kleiner und die Gaskammer 32 größer.
  • Im Kanal 6 und im Kanal 33 sind Ventile oder Schieber 8,34 angeordnet, mit deren Hilfe die Kanäle 6 und 33 geöffnet oder geschlossen werden können. Durch Schließen der Kanäle 6 und 33 kann der Zustand des Farbspiegels 3 unabhängig vom Betriebszustand der Mikropumpe 7 fixiert werden. Auf diese Weise können Standbilder fixiert werden, so daß das System von einer Energiezufuhr abgeschaltet werden kann.
  • In den Fig. 1 bis 5 sind zur besseren Übersicht die Kanäle 6 und 33 relativ lang dargestellt. Zur Reduzierung der aufzuwendenden Energie beim Farbwechsel sollten diese Kanäle 6 und 33 so kurz wie möglich ausgebildet sein.
  • Die Fig. 2 bis 5 zeigen vier Schemabilder von Betriebszuständen eines Farbspiegels 3 mit Farbbehälter 5.
  • In Fig. 2 steht die bewegliche Wand 30 in der Ausgangsstellung und der Farbspiegel 3 ist frei von Farbe. Das Volumen der Farbkammer 31 ist so bemessen, daß in Ausgangsstellung die Farbflüssigkeit im Kanal 6 bis an der Einmündung des Kanals 6 in den Farbspiegel 3 steht, so daß sofort nach Aktivierung der Mikropumpe 7 Farbe in den Farbspiegel 8 gelangt.
  • In Fig. 3 drückt die Wand 30 Farbflüssigkeit aus der Farbkammer 31 in den Farbspiegel 3. Dabei wird Gas aus dem Farbspiegel 3 in die größer werdende Gaskammer 32 gedrückt.
  • In Fig. 4 ist der Farbspiegel 3 völlig mit Farbflüssigkeit gefüllt.
  • In Fig. 5 ist die bewegliche Wand 30 in ihre Ausgangsstellung und Farbe aus dem Farbspiegel 3 in die Farbkammer 31 zurück bewegt. Die Fig. 5 entspricht der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsstellung.
  • In den Fig. 2 bis 5 wird die Mikropumpe 7 von einem Piezoaktor gebildet, der bei Aktivierung die bewegliche Wand 30 wie einen Finger verschwenkt und dabei auf die in der Farbkammer 31 befindliche Farbflüssigkeit drückt. Das freie Ende der Wand 30 muß mit einer Dichtlippe dicht an der oberen Wand des Farbbehälters 5 anliegen. Um eine hundertprozentige Dichtung zu erreichen, kann die bewegliche Wand 30 gegen eine elastische Membran arbeiten, welche die Farbkammer 31 von der Gaskammer 32 trennt. Schließlich ist es auch möglich, die Farbflüssigkeit in einer flexiblen Hülle einzuschließen, die dicht am Kanal 6 angeschlossen ist.
  • Das maximale Pumpvolumen der Mikropumpe 7, die von einem Piezoaktor, einer Nanotube oder einem sonstigen, eine Pumpbewegung bewirkenden Element gebildet sein kann, entspricht etwa dem Volumen des flachen Behälters des Farbspiegels 3. Auch das maximale Volumen der Gaskammer 32 sollte dem Volumen des Farbspiegels 3 und dem maximalen Pumpvolumen entsprechen.
  • Zur Herbeiführung eines Lotoseffektes ist insbesondere das Innere des Farbspiegels 3 flüssigkeitsabweisend, z.B. mit dem unter der Marke "Ombrello" vertriebenen Mittel, behandelt.
  • In den Fig. 1 bis 5 ist als Punktelement oder Pixel 1 nur ein Farbspiegel, der an einen Farbbehälter 5 angeschlossen ist, dargestellt. Entsprechend dem Patent EP 1 090 384 kann ein Punktelement auch drei oder mehr nebeneinander oder auch übereinander angeordnete Farbspiegel aufweisen, wobei jeder Farbspiegel über Kanäle 6 und 33 mit den Farbkammern 31 und Gaskammern 32 des eigenen Farbbehälters 5 verbunden ist.
  • Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse ist der Kanal 6 sowohl n seiner Einmündung in den Farbspiegel 3 als auch in seiner Einmündung in die Farbkammer 5 zum jeweiligen Behälter hin trichterartig erweitert. In Ausgangs- und Ruhestellung des Bildschirmes steht die Farbflüssigkeit bis zur Einmündung des Kanals 6 in den Farbspiegel 3, so daß beim Befüllen des Farbspiegels 3 mit Farbe keine Zeit verlorengeht.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Punktelement
    2
    durchsichtige Wand
    3
    Farbspiegel
    5
    Farbbehälter
    6
    Kanal
    7
    Mikropumpe, Piezoaktor
    8
    Ventil, Schieber
    30
    bewegliche Wand
    31
    Farbkammer
    32
    Gaskammer
    33
    Gaskanal
    34
    Ventil, Schieber

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Erstellung von durch auffallendes Licht erkennbaren Bildern und Texten, bei welcher die Bildfläche sich zusammensetzt aus zahlreichen elektronisch ansteuerbaren, rasterartig angeordneten Punktelementen (1) und bei der jedes Punktelement (1) mindestens einen Farbspiegel (3) aufweist, der von einem zumindest auf der flachen Sichtseite durchsichtigen Behälter gebildet ist und dessen Innenraum über einen Kanal (6) mit einem Farbbehälter (5) in Verbindung steht, dessen Inhalt durch elektronische Ansteuerung so unter Druck gesetzt werden kann, daß aus dem Farbbehälter (5) Farbe in den Farbspiegel (3) gelangt und durch Reduzierung des Drucks im Farbbehälter (5) die Farbe aus dem Farbspiegel (3) zurück in den Farbbehälter (5) transportiert wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Farbbehälter (5) als Pumpelement eine bewegliche Wand (30) angeordnet ist, die den Farbbehälter (5) in eine Farbkammer (31) und eine Gaskammer (32) unterteilt, und daß der Farbspiegel (3) über einen zweiten Kanal (33) mit der Gaskammer (32) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Farbkammer (31) mit dem Farbspiegel (3) verbindende Kanal (6) an einer Seite des Farbspiegels (3) in den Farbspiegel (3) mündet und der den Farbspiegel (3) mit der Gaskammer (32) verbindende Kanal (33) von der gegenüberliegenden Seite des Farbspiegels (3) ausgeht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Farbkammer (31) mit dem Farbspiegel (3) verbindende Kanal (6) und in dem den Farbspiegel (3) mit der Gaskammer (32) verbindende Kanal (33) je ein Ventil (8,34) angeordnet ist, das den jeweiligen Kanal (6,33) öffnet oder sperrt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Pumpvolumen der Mikropumpe (7) etwa dem Volumen des Farbspiegels (3) entspricht.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Volumen der Gaskammer (32) dem maximalen Pumpvolumen der Mikropumpe (7) entspricht.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Farbspiegels (3) flüssigkeitsabweisend zur Herbeiführung des Lotoseffekts behandelt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Innere der Farbkammer (31) flüssigkeitsabweisend behandelt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand (30), welche die Farbkammer (31) von der Gaskammer (32) trennt, von einer flexiblen oder elastischen Membran gebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbflüssigkeit im Farbbehälter (5) von einer flexiblen Membran umschlossen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die umschließende Membran der Farbkammer (31) nach Art eines Nanotubus aus einem Vlies aus Kohlenstoffasern besteht und die Mikropumpe bildet.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungen des Kanals (6) in den Farbspiegel (3) und in die Farbkammer (31) trichterartig erweitert sind.
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