FI113501B - Muuttuvasisältöinen liikennemerkki - Google Patents

Description

1 113501

Muuttuvasisältöinen liikennemerkki

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy digitaalisten näyttötekniikoiden soveltamiseen liikennemerkeissä.

5 Digitaalisia näyttöjä on sovellettu myös liikennemerkkeihin, kun ha lutaan merkki, joka on muutettavissa esimerkiksi vuoden- tai vuorokaudenajan mukaan. Tyypillinen tapaus digitaalisella näytöllä varustetusta liikennemerkistä on muutettava nopeusrajoitusmerkki. Tällä hetkellä muutettavissa liikennemerkeissä käytetään LED-tekniikkaan (valodiodi, Light emitting diode) tai käännet-10 taviin paneeleihin perustuvia näyttöjä. Ledi eli valodiodi on puolijohdekomponentti, joka lähettää näkyvää valoa, kun sen läpi johdetaan sähkövirta. Valo-diodit voivat säteillä infrapunaista, punaista, keltaista, vihreää ja sinistä väriä, mutta niiden lähettämä valo ei ole erityisen kirkas. Valodiodeista voidaan muodostaa pistematriisinäyttö tai sauvamaiseksi venytettynä segmenttinäkö. 15 Käännettävillä paneeleilla kyseeseen tulee segmenttinäkö.

US-patenttijulkaisussa 6,317,108 B1 on kuvattu päivitettävä liikennemerkkinäkö, joka perustuu sähköstaattisesti toimiviin elektrodisulkimiin, joiden asentoa voidaan muuttaa valoa läpäisevästä asennosta valoa läpäisemättömään asentoon. Julkaisun mukaan tällaisella näytöllä voidaan saavuttaa kor-20 kea resoluutio sekä päivällä että yöllä kustannusten jäädessä alhaisiksi.

Ongelmana yllä kuvatuissa järjestelyissä kuitenkin on, että LED-tekniikkaan perustuvan liikennemerkin pystytys- ja käkökustannukset ovat • * huomattavan korkeat. LED-näköön perustuva liikennemerkki on suhteellisen : . ·. kömpelö, ja kyseinen tekniikka vaatii myös paljon huoltoa sen ollessa herkkä 25 vioille. Lisäksi LED-näytön kontrasti on huono kirkkaalla säällä. Segmenttinäy-. : töllä merkkivalikoima on suppea. Esimerkiksi 7-segmenttinäytöllä voidaan to- teuttaa numerot, mutta ei kaikkia kirjaimia. US 6,317,108 B1 :ssä kuvatun jär- f · · ·’ jestelyn ongelmana on, että kuvattu staattiseen sähköön perustuva näyttö on herkkä häiriöille ja ison näytön päivittäminen tapahtuu hitaasti.

30 Keksinnön lyhyt selostus I : Keksinnön tavoitteena on siten kehittää muutettava liikennemerkki siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavu-;·’ tetaan liikennemerkillä, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä j V patenttivaatimuksessa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäis- *: i 35 ten patenttivaatimusten kohteena.

2 113501

Keksintö perustuu siihen, että muutettavan liikennemerkin näyttö toteutetaan ns. sähköpaperilla. Sähköpaperi käsittää kapseloituja pigmenttihiuk-kasia, joilla on väristä riippuen positiivinen tai negatiivinen sähkövaraus. Kohdistettaessa sähköpaperiin sähkökenttä varatut hiukkaset asettuvat kapseleis-5 sa sähkökentän mukaisesti. Sopivan muotoisella sähkökentällä näytölle saadaan haluttu kuvio. Kuviota voidaan muuttaa muuttamalla sähkökenttää, jolloin varatut hiukkaset kapseleissa asettuvat uudelleen. Näin ollen liikennemerkin kuviota tai tekstiä voidaan muuttaa tarvittaessa.

Keksinnön mukaisen liikennemerkin etuna on, että toteutettaessa 10 liikennemerkki sähköpaperinäytöllä liikennemerkin pystytys- ja käyttökustannukset ovat alhaiset. Näyttö voidaan kiinnittää jo olemassa oleviin liikennemerkkeihin tarran tapaan. Näytössä oleva teksti erottuu hyvin myös kirkkaassa auringonvalossa. Sähköpaperinäytön virrankulutus on alhainen, sillä se vaatii virtaa vain näyttöä päivitettäessä, ja näytön päivitys tapahtuu nopeasti. Kek-15 sinnön toteutuksessa voidaan hyödyntää olemassa olevia tietoliikenneyhteyksiä.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joista: 20 Kuvio 1 esittää yksinkertaistettua sähköpaperin rakennetta;

Kuvio 2 esittää yksinkertaistettua keksinnön mukaista liikennemerk- kiä.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus Sähköpaperi on näyttötekniikka, joka perustuu sähköisesti varattui-25 hin pigmenttihiukkasiin ja niiden järjestämiseen sähkökentän mukaisesti. Sähköpaperin ensimmäisiä sovelluksia ovat olleet mainoskyltit. Kyltteihin voidaan ' vaihtaa muuttuvaa tietoa keskustietokoneelta. Sähköpaperissa värikontrastit aikaansaadaan "sähkömusteella", joka käsittää läpinäkyviä, läpimitaltaan joita-;' kin mikrometrejä olevia kapseleita, jotka sisältävät polymeeriliuosta. Liuokses- 30 sa on esimerkiksi mustia ja valkoisia pigmenttihiukkasia, joilla on erilainen säh-: kövaraus. Sopivasti kohdistetulla sähkökentällä pigmenttihiukkaset saadaan . ‘ uimaan joko kapselin pinnalle tai pohjalle, jolloin kapselin pinnan väriä voidaan muunnella esimerkiksi tummasta vaaleaksi ja päinvastoin. Sähköpaperilla ole-V va teksti tai kuvio on luettavissa ilman erillistä taustavaloa eikä kuvan ylläpitä- i 35 minen vaadi jatkuvaa sähkövirtaa.

3 1125C1 Sähköpaperin käyttölämpötila on alimmillaan noin +5 °C. Tätä alhaisemmissa lämpötiloissa sähköpaperi saattaa tuhoutua käyttökelvottomaksi, joten se ei sellaisenaan sovi käytettäväksi kylmässä ilmastossa.

Kuviossa 1 on kuvattu sähköpaperin toimintaperiaatetta. Sähköpa-5 peri valmistetaan muovikalvosta 1-2, jonka sisällä on pigmenttihiukkasia 1-3,1-4 sisältäviä kapseleita 1-1. Sähköpaperin pigmenttihiukkaset ovat positiivisesti tai negatiivisesti varattuja esimerkiksi siten, että vaaleilla hiukkasilla 1-3 on positiivinen sähkövaraus ja tummilla hiukkasilla 1-4 negatiivinen sähkövaraus tai toisinpäin. Kun sähköpaperiin kohdistetaan pohjaelektrodien 1-5 ja läpinäky-10 vän pintaelektrodin 1-6 avulla sähkökenttä, varatut hiukkaset 1-3, 1-4 asettuvat sähkökentän mukaisesti joko kapselin 1-1 pinnalle tai pohjalle. Ulospäin näkyvä väri riippuu siitä, mikä pigmenttiaine asettuu kapselin 1-1 pinnalle ja mikä kapselin 1-1 pohjalle. Sopivan muotoisesti kohdistettavalla sähkökentällä näytölle saadaan haluttu kuvio. Tarkemmin sähköpaperin toimintaperiaatetta on 15 kuvattu esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 6,422,687 B1.

Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaistettuna keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukainen sähköpaperinäytöllä 2-2 varustettu muutettava liikennemerkki. Näyttö 2-2 asennetaan liikennemerkin taustaosaan 2-1 esimerkiksi tarran tapaan. Näytön pigmenttiä sisältäviin kapseleihin kohdistet-20 tava sähkökenttä toteutetaan edullisesti virtalähteestä saatavalla 5 V:n jännitteellä. Kapseleista muodostettua kuviota 2-3 voidaan muuttaa muuttamalla sähköpaperin sähkökenttää, jolloin kapseleissa olevat varatut pigmenttihiukka- • » V - set asettuvat uudelleen uuden sähkökentän mukaisesti. Näin liikennemerkin kuviota tai tekstiä voidaan muuttaa tarvittaessa. Merkkiä ohjataan valvomosta • ‘: 25 saatavalla signaalilla, joka ohjaa näyttöön kohdistettavaa sähkökenttää. Merkki .; j voi toimia myös itsenäisesti, jolloin se on edullisesti etukäteen ohjelmoitu muut- . \ : tamaan näytön kuviota esimerkiksi päivämäärän perusteella.

, ’ , Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan liikennemerk kiin liitetään lämmityselementti, joka käsittää lämpötilaa mittaavan anturin sekä 30 lämmittimen, jolla näytön lämpötila voidaan pitää sopivalla lämpötila-alueella, ; joka riippuu käytetyn sähköpaperin ominaisuuksista. Tyypillisesti tämä tarkoit- taa vähintään 10 °C:n lämpötilaa sähköpaperin toimintakykyisenä säilyttämi-seksi. Lämmitin on esimerkiksi lasinlämmittimen tyyppinen lämpökalvo, jonka ; toiminta perustuu ohuen vastuslankaverkon lämpenemiseen. Jotta lämmi- 35 tyselementin toiminnasta muodostuva magneettikenttä ei häiritsisi näytön säh- i » » I · 4 117 r ρ ί I ΙυοΟ * köpaperin toimintaa, näytön ja lämmityselementin väliin asennetaan edullisesti läpinäkyvä eristelevy tai vastaava, jolla on alhainen sähkönjohtavuus.

Keksinnön vielä erään edullisen suoritusmuodon mukaan liikennemerkissä käytettävän sähköpaperin kylmänkestoa parannetaan lisäämällä näy-5 tön pigmenttikapseleihin jäätymistä estävää ainetta kuten esimerkiksi jotain alkoholia. Esimerkkejä tyypillisistä jäänestoaineista ovat eteeniglykoli ja pro-peeniglykoli.

Keksinnön vielä erään edullisen suoritusmuodon mukaan liikennemerkin sähköpaperinäyttö suojataan sään vaikutuksia ja ilkivaltaa tai muuta kulo lumista vastaan. Tämä tapahtuu siten, että näytön päälle asetetaan läpinäkyvä pleksilasi tai vastaava. Se on edullisesti valmistettu materiaalista, jolla on hyvä isku n kestävyys ja/tai alhainen heijastavuus. Auringon ultraviolettisäteilyn haitalliselta vaikutukselta suojaamiseksi käytettävällä pleksilasilla on edullisesti ultraviolettisäteiden suodatusominaisuus. Jotta pleksilasi ei korostaisi auringon 15 näyttöä lämmittävää vaikutusta lämpimällä säällä ja toisaalta kylmän sään näyttöä jäähdyttävää vaikutusta, käytettävä pleksilasi on edullisesti valmistettu materiaalista, jolla on alhainen lämmönjohtavuus.

Keksinnön vielä erään edullisen suoritusmuodon mukaan liikennemerkissä käytetty sähköpaperi sisältää jotakin valoa heijastavaa ainetta, jotta 20 sähköpaperinäytön näkyvyys pimeällä paranisi. Heijastavuus voi perustua esimerkiksi fosforesenssiin siten, että sähköpaperissa käytetään fosforoivaa pigmenttiä kuten esimerkiksi jonkin maa-alkalimetallin sulfidia tai sinkkisulfidia. V : Vaikka keksintö esitetty edellä käyttäen esimerkkinä toteutusta kah- ;· '·· ta eri väristä pigmenttiä käsittävällä sähköpaperilla, tarkoitus ei kuitenkaan ole : 25 rajoittaa keksintöä tähän suoritusmuotoon, vaan keksinnön mukainen liiken- : nemerkki voidaan toteuttaa myös yhtä, kolmea tai useampaa eri väristä pig- ,· menttiä sisältävällä sähköpaperilla. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja ei ole tarkoitus rajoittaa käytettäväksi pelkästään liikennemerkeissä, vaan niitä voidaan ajatella sovellettavan missä tahansa kohteessa, missä sähköpaperilta • t 30 vaaditaan parempaa kylmyydenkestoa ja/tai näkyvyyttä huonossa valaistuk-; sessa. Esimerkki tällaisesta sähköpaperin sovelluskohteesta on ulkomainok- ’ ·; * ‘ set.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-;/.t 35 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaih- : ’ della patenttivaatimusten puitteissa.

* I ♦ » »

Claims (5)

5 112501

1. Muutettavalla näytöllä varustettu liikennemerkki, joka käsittää taustaosan (2-1), johon on asennettu muutettava näyttö (2-2), tunnettu siitä, että mainittu muutettava näyttö (2-2) on sähköpaperia, joka käsittää ainakin 5 yhtä pigmenttiä (1-3, 1-4) sisältäviä pigmenttikapseleita (1-1), jolloin muutettavalla näytöllä (2-2) näkyvä kuvio (2-3) on muutettavissa muuttamalla pigmentin (1-3,1-4) asemaa kapseleissa (1-1) sähkökentän avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liikennemerkki, tunnettu siitä, että se käsittää lämmityselementin muutettavan näytön (2-2) lämpötilan 10 kontrolloimiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen liikennemerkki, tunnettu siitä, että mainitut pigmenttikapselit (1-1) sisältävät jäätymisenestoainetta muutettavan näytön (2-2) kylmyydenkeston parantamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen liikennemerkki, t u n -15 n e 11 u siitä, että muutettava näyttö (2-2) on päällystetty suojalevyllä.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen liikennemerkki, tunnettu siitä, että mainitut pigmenttikapselit (1-1) sisältävät ainakin yhtä fosforoivaa ja/tai heijastavaa ainetta liikennemerkin havaittavuuden parantamiseksi vähäisessä valossa. t · » • I · I 1 I · » 6 113EC1