DE102006004825B3 - Flexibles Display - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Display (14), umfassend eine flexible, transparente Trägerfolie (15), wobei auf der Trägerfolie (15) eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen (1) angeordnet sind, jedes lichtemittierende Element (1) in mindestens drei Farben emittieren kann, wobei die Farben selektiv zu- oder abschaltbar sind, jedem lichtemittierenden Element (1) mindestens ein diffuses linsenartiges Element (2) zugeordnet ist, mittels dessen die Farben gemischt und die Strahlung gerichtet wird, wobei zwischen den lichtemittierenden Elementen (1) eine lichtundurchlässige Trennschicht (3) angeordnet ist, und unterhalb der lichtemittierenden Elemente (1) mindestens ein thermisches und ein elektrisches Interface (4, 9) angeordnet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein flexibles Display, insbesondere zur Verwendung als Kinoleinwand oder Theaterkulisse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derzeit sind 2D- und 3D-Auf- und Rückprojektierungsverfahren sowie automatische Displayverfahren bekannt, die auf Basis herkömmlicher Projektoren, Plasma- oder LCD-TV Geräten beruhen. Alle diese Verfahren setzen dabei starre Anwendungen voraus. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass die erreichbaren Flächen entweder zu klein und nicht modular sind oder aber einen zu großen Flächenbedarf vor oder hinter der Leinwand benötigen.
• Aus der DE 298 16 088 U1 ist ein gattungsgemäßes flexibles Display bekannt. Nachteilig an dem bekannten flexiblen Display ist das optische Übersprechen zwischen den einzelnen LEDs in verschiedenen Kreuzungspunkten. Des Weiteren ist die Lichtmischung bei Verwendung mehrerer LEDs in einem Kreuzungspunkt unzureichend und die damit verbundenen thermischen Probleme werden nicht weiter behandelt.
• Aus der DE 196 23 881 A1 ist ein Elektrolumineszenzdisplay mit mehreren gitterförmig angeordneten, farbiges Licht abstrahlenden und elektrisch ansteuerbaren Pixeln und einem diese berührend überdeckenden, das abgestrahlte Licht zum Betrachterauge hin bündelnden Linsensystem bekannt, wobei die Pixel einzeln ansteuerbar in Tupeln und die Tupel jeweils in einer rechteckigen Masche einer blaues Licht abstrahlenden Gittermatrix angeordnet sind und das Linsensystem in einander dicht benachbarte konvexe Einzellinsen gegliedert ist, deren geometrisch-optische Ausbildung der Bedingung folgt, dass die Fläche des virtuellen Bildes eines Tupels und die Fläche der von der Einzellinse überdeckten Masche der Gittermatrix überwiegend deckungsgleich sind.
• Aus der WO 03/065201 A1 ist ein Display-System mit LEDs bekannt, denen ein elektrisches Interface zum Ansteuern der LEDs zugeordnet ist.
• Aus der DE 100 15 796 A1 ist eine Beleuchtungsanordnung für ein autostereoskopisches Display bekannt, welche wahlweise auch eine weitestgehend homogene Beleuchtungswirkung haben kann, bestehend aus mindestens einer Lichtquelle, einer Maske und einer Vielzahl opaker und transparenter Flächenelemente und einem Array aus Wellenlängenfiltern, wobei die Maske eine der Struktur des Arrays von Wellenlängenfiltern korrespondierende Struktur aufweist, wobei opake Elemente des Arrays aus Wellenlängenfiltern, wobei die Maske eine der Struktur des Arrays von Wellenlängenfiltern korrespondierende Struktur aufweist, wobei opake Elemente des Arrays aus Wellenlängenfiltern auf der Maske in gleicher Form und Größe als opake Flächenelemente und nicht-opake Elemente des Arrays aus Wellenlängenfiltern auf der Maske in gleicher Form und Größe als transparente Flächenelemente ausgebildet werden, die opaken Elemente des Arrays aus Wellenlängenfiltern als steuernde Flächenelemente ausgebildet werden, zwischen dem Array aus Wellenlängenfiltern und der Maske ein steuerbar optisch doppelbrechend wirkendes Material der Dicke z, welches mit einer Ansteuerung versehen ist, angeordnet ist. Die der Maske zugewandte Oberfläche des Materials, auf die das von der Lichtquelle herrührende Licht einfällt, steht dabei schräg zur optischen Achse des Materials, wodurch die Beleuchtungsanordnung in Anordnungen zur autostereoskopischen Darstellung je nach eingestellter optisch doppelbrechender Wirkung des Materials vorteilhaft einen 2D- oder 3D-Beleuchtungsmodus ermöglicht.
• Aus der DE 103 11 389 A1 ist ein positionsadaptives, autostereoskopes 3D-Wiedergabesystem bekannt.
• Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein flexibles Display der eingangs genannten Art der eingangs gennanten Art zu schaffen, das hinsichtlich der Größe modular an unterschiedliche Größenverhältnisse anpassbar ist und insbesondere als Kinoleinwand, Panoramaleinwand oder Theaterkulisse verwendbar ist und bei ausreichend hoher Auflösung ein geringes optisches Übersprechen aufweist.
• Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Hierzu umfasst das flexible Display eine flexible, transparente Trägerfolie, wobei auf der Trägerfolie eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen angeordnet sind. Jedes lichtemittierende Element kann mindestens in drei Farben emittieren, vorzugsweise Rot, Grün und Blau, wobei die Farben selektiv zu- oder abschaltbar sind. Jedem lichtemittierenden Element ist ein diffuses linsenartiges Element zugeordnet, mittels dessen die Farben gemischt und die Strahlung gerichtet wird, wobei zwischen den lichtemittierenden Elementen eine lichtundurchlässige Trennschicht angeordnet ist und unterhalb der lichtemittierenden Elemente mindestens ein thermisches Interface und ein elekirisches Interface angeordnet sind. Durch die flexible Trägerfolie kann das flexible Display an gewünschte Größen und Formen angepasst werden, wodurch auch große Leinwände oder Kulissen realisiert werden können. Die Auflösung des Displays hängt von der Größe und Dichte der lichtemittierenden Elemente ab. Insbesondere bei Großleinwänden kann dabei ein Abstand zwischen den lichtemittierenden Elementen im cm-Bereich liegen, was eine ausreichende Auflösung gewährleistet und technologisch gut handhabbar ist. Mittels der lichtundurchlässigen Trennschicht wird dabei ein unerwünschtes optisches Übersprechen zwischen zwei benachbarten lichtemittierenden Elementen vermieden. Über das thermische Interface kann dann die elektrische Verlustwärme der lichtemittierenden Elemente abgeleitet werden und über das elektrische Interface die Ansteuersignale für die lichtemittierenden Elemente zugeführt werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind die lichtemittierenden Elemente als RGB-LEDs ausgebildet. Der Vorteil von RGB-LEDs ist die relativ hohe Lichtstärke sowie deren gute Integrierbarkeit, so dass die einzelnen Elemente des flexiblen Displays in Multi-Chip-Modul-Technik realisiert werden können.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem thermischen Interface und dem elektrischen Interface ein DA-Wandler und eine Verstärkerstufe angeordnet, die übereinander angeordnet sind. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau, der keinen zusätzlichen Bauraum in der Fläche benötigt.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den lichtemittierenden Elementen und der Verstärkerstufe eine Zwischenschicht angeordnet, die das thermische Interface sowie Kontakte und ein erstes elektrisches Isolationsinterface umfasst. Über die Kontakte können dann die Signale von der Verstärkerstufe zu den lichtemittierenden Elementen durchgeschleift werden, wobei über das thermische Interface die Verlustwärme der lichtemittierenden Elemente abgeleitet wird. Das elektrische Isolationsinterface verhindert hingegen insbesondere elektrische Kopplungen zwischen benachbarten lichtemittierenden Elementen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem DA-Wandler und der Verstärkerstufe eine weitere Zwischenschicht angeordnet, die ein thermisches Interface, elektrische Kontakte und ein elektrisches Isolationsinterface umfasst.
• Diese Zwischenschicht dient vor allem der durchgängigen Wärmeableitung sowie der notwendigen elektrischen Verbindung zwischen den elektrischen Bauelementen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem DA-Wandler und dem elektrischen Interface eine weitere Zwischenschicht angeordnet, die ein thermisches Interface, elektrische Kontakte und ein elektrisches Isolationsinterface umfasst. Hierdurch wird eine Kompatibilität zwischen den Schichten bezüglich ihrer thermischen Ausdehnung erreicht.
• Vorzugsweise umfasst das elektrische Interface eine Verdrahtungsebene und eine Kontaktebene. Weiter vorzugsweise kann das elektrische Interface über eine Luftschnittstelle mit einer Datenquelle verbunden sein.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der Trägerfolie eine flexible Abstandsschicht angeordnet, auf der eine Schlitzmaske angeordnet ist, wodurch sich eine 3D-Darstellung ähnlich den aus dem Stand der Technik bekannten autostereoskopischen Verfahren realisieren lässt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
• 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein lichtemittierendes Element mit seinen zugeordneten Elementen,
• 2 eine schematische Draufsicht auf ein lichtemittierendes Element,
• 3 eine schematische Draufsicht auf ein flexibles Display und
• 4 einen schematischen Querschnitt durch ein flexibles Display mit einer Schlitzmaske.
• In der 1 ist ein lichtemittierendes Element 1 dargestellt, dem ein diffuses linsenartiges Element 2 zugeordnet ist. Das lichtemittierende Element 1 und das diffuse linsenartige Element 2 sind dabei innerhalb einer zylinderförmigen, lichtundurchlässigen Trennschicht 3 angeordnet, deren Seitenwand das diffuse linsenartige Element 2 überragt und somit ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten lichtemittierenden Elementen 1 verhindert. Unterhalb des lichtemittierenden Elementes 1 ist eine erste Zwischenschicht angeordnet, die ein thermisches Interface 4, elektrische Kontakte 5 und ein elektrisches Isolationsinterface 6 umfasst. Mittels des thermischen Interfaces 4 wird die elektrische Verlustleistung des lichtemittierenden Elementes 4 abgeführt, wobei über die Kontakte 5 eine elektrische Verbindung zu einer Verstärkerstufe 7 hergestellt wird. Das elektrische Isolationsinterface 6 dient zur elektrischen Isolierung benachbarter lichtemittierender Elemente 1. Die Verstärkerstufe 7 ist über eine zweite Zwischenschicht, die analog der ersten Zwischenschicht aufgebaut ist, mit einem DA-Wandler 8 verbunden. Die Elemente der zweiten Zwischenschicht sind daher mit gleichen Bezugszahlen und einem zusätzlichen Strich gekennzeichnet. Der gleichartige Aufbau der Zwischenschichten hat dabei neben einer einfachen Fertigung auch Vorteile hinsichtlich des thermischen Ausdehnungsverhaltens, so dass Verspannungen vermieden werden, die sich in einem unterschiedlichen Abstrahlverhalten bemerkbar machen könnten. Zwischen dem DA-Wandler 8 und einem elektrischen Interface 9 ist eine dritte Zwischenschicht angeordnet, zu der das zuvor gesagte ebenfalls zutrifft. Das elektrische Interface 9 stellt die elektrische Verbindung zu einer nicht dargestellten Steuerelektronik dar. Das elektrische Interface 9 umfasst hierzu eine Verdrahtungsebene und eine Kontaktebene. Alternativ kann die Verbindung auch über eine Luftschnittstelle erfolgen. Die Ansteuerelektronik liefert dann Signale, welches lichtemittierende Element welche Farbe zu welchem Zeitpunkt abstrahlen soll. Die ankommenden digitalen Steuersignale werden dann vom DA-Wandler 8 in analoge Signale gewandelt, durch die Verstärkerstufe 7 verstärkt und dem lichtemittierenden Element 1 zugeführt. Das lichtemittierende Element 1 ist dabei als RGB-LED ausgebildet und umfasst eine rote LED 11, eine grüne LED 12 und eine blaue LED 13, was in 2 schematisch dargestellt ist. Somit liefert auch die Verstärkerstufe drei Ausgangssignale für die drei LEDs 11 bis 13.
• In der 3 ist ein flexibles Display 14 dargestellt, umfassend eine flexible, transparente Trägerfolie 15, auf die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen 1 gemäß 1 aufgebracht sind, wobei die Trägerfolie 15 die sichtbare Oberfläche darstellt. Die Größe und Form der Trägerfolie 15 bzw. die Anzahl der lichtemittierenden Elemente 1 kann dann je nach Anwendungsfall gewählt werden, wobei aufgrund der Flexibilität der Folie auch nicht planare Anwendungen kein Problem darstellen.
• Eine erweiterte Möglichkeit ist in 4 dargestellt. Dabei wird auf die flexible Trägerfolie 15 eine flexible Abstandsschicht 16 aufgebracht, auf der dann eine Schlitzmaske 17, beispielsweise eine LCD-Folie, aufgebracht ist. Hierdurch lässt sich ein autostereoskopischer Effekt erreichen.

Claims (9)

1. Flexibles Display (14), umfassend eine flexible, transparente Trägerfolie (15), wobei auf der Trägerfolie (15) eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen (1) angeordnet ist, jedes lichtemittierende Element (1) in mindestens drei Farben emittieren kann, wobei die Farben selektiv zu- oder abschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedem lichtemittierenden Element (1) mindestens ein diffuses linsenartiges Element (2) zugeordnet ist, mittels dessen die Farben gemischt und die Strahlung gerichtet wird, wobei zwischen den lichtemittierenden Elementen (1) eine lichtundurchlässige Trennschicht (3) angeordnet ist, und unterhalb der lichtemittierenden Elemente (1) mindestens ein thermisches und ein elektrisches Interface (4, 9) angeordnet sind.
2. Flexibles Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Element (1) als RGB-LED ausgebildet ist.
3. Flexibles Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem thermischen Interface (4) und dem elektrischen Interface (9) ein DA-Wandler (8) und eine Verstärkerstufe (7) angeordnet sind, die übereinander angeordnet sind.
4. Flexibles Display nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem lichtemittierenden Element (1) und der Verstärkerstufe (7) eine Zwischenschicht angeordnet ist, die das thermische Interface (4) sowie Kontakte (5) und ein erstes elektrisches Isolationsinterface (6) umfasst.
5. Flexibles Display nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem DA-Wandler (8) und der Verstärkerstufe (7) eine weitere Zwischenschicht angeordnet ist, die ein thermisches Interface (4'), elektrische Kontakte (5') und ein elektrisches Isolationsinterface (6') umfasst.
6. Flexibles Display nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem DA-Wandler (8) und dem elektrischen Interface (9) eine weitere Zwischenschicht angeordnet ist, die ein thermisches Interface (4''), elektrische Kontakte (5'') und ein elektrisches Isolationsinterface (6'') umfasst.
7. Flexibles Display nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Interface (9) eine Verdrahtungsebene und eine Kontaktebene umfasst oder eine Luftschnittstelle aufweist.
8. Flexibles Display nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerfolie (15) eine flexible Abstandsschicht (16) angeordnet ist, auf der eine Schlitzmaske (17) angeordnet ist.
9. Flexibles Display nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze verstellbar ist.