DE19536816A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Vorrichtungen sind in zahlreichen verschiedenen Ausführungsformen bekannt gewor­ den, insbesondere im Zusammenhange mit dem Bedürfnis, mit Hil­ fe solcher Vorrichtungen Signale an Verkehrsteilnehmer unter Anpassung an die jeweils vorliegenden Verkehrsverhältnisse ge­ ben zu können.

Dabei handelt es sich im allgemeinen um Flüssigkristallzellen bzw. um Flüssigkeiten, deren Inhalt (Kristalle oder magneti­ sierbare Teilchen) aus einem lichtleitenden Zustand in einen undurchlässigen Zustand bringbar sind. Der Nachteil solcher Konstruktionen liegt darin, daß das, im allgemeinen von we­ nigstens einer Lichtquelle ausgesandte Licht auch im licht­ leitenden Zustande durch die jeweils im Lichtwege vorhandene Polarisationseinrichtung nicht unwesentlich gedämpft wird. Dies führt einerseits zu schlechter Wahrnehmbarkeit der Signa­ le oder anderseits zu einer notwendigen Vergrößerung der Lichtleistung der Lichtquelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an solchen Anzeige­ vorrichtungen eine Verbesserung der Lichtausbeute zu erzielen. Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Dadurch, daß die Flüssigkeit aus dem im Strahlengange liegen­ den Aufnahmeraum in einen weiteren Raum bringbar ist, wird die Durchlässigkeit für die Lichtstrahlen verbessert. Das heißt, daß die Flüssigkeit wie eine mechanische Blende oder ein Ver­ schluß wirkt, ohne aber die Nachteile eines mechanischen Glie­ des dieser Art in Kauf nehmen zu müssen, wie Abnützbarkeit, Staub- und Verschmutzungsempfindlichkeit, Verschließ- und Sicherheitsprobleme etc.

Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Flüssigkeit völlig lichtundurchlässig ist, vielmehr wäre es für besondere Anwendungen auch möglich, etwa rote, grüne oder andersfärbige Flüssigkeiten zu benutzen, die also nur für einen Teil des Spektrums undurchlässig sind. Ferner ist es im Rahmen der Er­ findung möglich, brechende oder reflektierende Flüssigkeiten in einer solchen Weise zu verwenden, daß das Licht durch Ablenkung entweder dem Beschauer zugeführt oder von ihm weg­ gelenkt wird.

Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß der weitere Raum außerhalb jeglichen Strahlenganges liegt, wie dies im Anspruch 2 zum Ausdruck gebracht wird. Es wäre ebenso möglich, die Flüssigkeit beispielsweise aus einem roten Strahlengange in einen grünen zu bringen, innerhalb dessen der weitere Raum liegt, um wechselweise einmal den einen oder den anderen freizugeben.

Obwohl die Erfindung bevorzugt bei variablen Verkehrszeichen angewandt wird, ist ihre Anwendung nicht darauf beschränkt, vielmehr können auch andere Anzeigevorrichtungen in erfin­ dungsgemäßer Weise ausgebildet werden, insbesondere für Wer­ bezwecke oder zum Anzeigen von Sportresultaten oder als Un­ terrichtsmittel in der Schule, zumal ja auch dort das Problem einer möglichst guten Sichtbarkeit und geringer Lichtverluste besteht, anderseits die Umschaltbarkeit einer erfindungsge­ mäßen Anzeigevorrichtung, z. B. durch periodisches Verändern der Werbedarstellung, hier von besonderem Nutzen ist.

Dabei kann im Rahmen der Erfindung auch die Steuerung an sich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise von einer hydro­ mechanischen Einrichtung, wie Zylinder, Balg od. dgl. gebildet sein. Bevorzugt ist allerdings eine Ausbildung nach Anspruch 6. Damit werden auch auf der Ebene der Steuerung mechanische Teile vermieden. So sind magnetisch beeinflußbare Flüssigkei­ ten als sogenanntes "magnetic fluid" für die Abdichtung an hard-disks bei Computern bekannt. Die Erfindung bietet hiezu ein neues Einsatzfeld. Eine Alternative ist die Verwendung von Quecksilber als Flüssigkeit. Für eine solche Anwendung kann die Steuerung alternativ oder kumulativ nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anzeigetafel mit einer Vielzahl von matrixartig angeordneten Lichtpunkten;

Fig. 2 eine explodierte Perspektivansicht einer erfindungs­ gemäßen Anordnung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Detail dieser Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform, zu der

Fig. 4 eine Ansicht einer Einzelheit im Sinne der Linie IV-IV der Fig. 3 veranschaulicht;

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 3 abgewandelte Einzelheit der Steuerung; die

Fig. 6-8 Varianten in perspektivischer Darstellung, wobei

Fig. 9 eine Schnittansicht im Sinne des Pfeiles IX der Fig. 8 ist.

Gemäß Fig. 1 ist eine Verkehrstafel 1 im Sinne der Erfindung als Feld mit einer Vielzahl von matrixartig angeordneten, steuerbaren Lichtpunkten 2 ausgebildet. Wie ersichtlich, sind diese Lichtpunkte 2 gewünschtenfalls derart steuerbar, daß entweder ein warnendes Rufzeichen oder beispielsweise eine Geschwindigkeitsbeschränkung auf 80 km/h angezeigt wird, wobei das erstere mit runden Lichtpunkten 2′, das letztere mittels Kreuzen 2′′ dargestellt ist. Es versteht sich, daß die erfin­ dungsgemäße Anzeigetafel weder auf Verkehrstafeln noch auf le­ diglich zwei wahlweise anzuzeigende Darstellungen beschränkt ist.

Fig. 2 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau solcher Tafeln. Dabei ist eine, allgemein mit 3 bezeichnete, Licht­ quelle an einem Gehäuse 4 vorgesehen, die entweder aus einer Mehrzahl von Lichtelementen, wie Lämpchen, gebildet ist, wobei aber bevorzugt eine einzige Lichtquelle mehreren oder sogar allen Lichtpunkten zugeordnet ist, was den Aufbau vereinfacht. Beispielsweise könnte an eine einzige Lampe eine Reihe von Lichtleitern, wie Lichtleitfasern, angeschlossen und über das Gehäuse 4 auf den in Fig. 2 gezeigten Lichtweg ausgerichtet sein. Ferner wäre es denkbar, eine flache Lichtleiterplatte an Stelle des Gehäuses 4 vorzusehen, wobei die Platte an einer ihrer beiden Flächen entsprechend jedem der in Fig. 2 gezeig­ ten Strahlengänge eine Reihe (oder Matrix) von unter einem Winkel zur Plattenfläche stehenden Umlenkflächen eingearbeitet hat. Solche Lichtleiterplatten sind für andere Zwecke bereits vorgeschlagen worden. Es ist auch denkbar, als Lichtquelle über im Gehäuse 4 angeordnete Umlenkspiegel eingespiegeltes Tageslicht zu verwenden, doch ist dies im allgemeinen nicht bevorzugt, da sonst eine Abhängigkeit von der Tageshelligkeit besteht.

Der Lichtquelle 3 gegenüber mag eine Konzentrationsoptik in Form einer Reihe von Linsen 5 in einem Rahmen 6 angeordnet werden, doch wird an Hand der Fig. 3 noch gezeigt werden, daß auch andere Anordnungen einer solchen Optik möglich sind. So­ mit kann im Anschlusse an die Linsen 5 oder unmittelbar im Anschluß an die Lichtquelle 3 ein Lichtsteuergehäuse 7 ange­ ordnet werden, das in Fig. 2 aufgebrochen dargestellt ist, um sein Inneres zu zeigen.

Das Lichtsteuergehäuse 7 weist eine Reihe von voneinander getrennten und abgedichteten Aufnahmeräumen 10 auf, die als Vertiefungen innerhalb einer Platte 8 ausgebildet sein können und jeweils mit den Linsen bzw. der Lichtquelle sowie mit da­ ran anschließenden Lichtleitern 9, wie insbesondere Lichtleit­ fasern, in einem Rahmen oder Gehäuse 12 fluchten. Diese Auf­ nahmeräume 10 sind mit mindestens einem weiteren Raum 11 außerhalb des Lichtweges verbunden.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß Fig. 2 diesbezüglich wohl eine bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, daß es aber ebenso möglich wäre, mehr als nur einen weiteren Raum 11 vor­ zusehen, wie es auch denkbar ist, dem Raume 11 einen gesonder­ ten Lichtweg, etwa mit einem zugehörigen Lichtleiter 9, zuzu­ ordnen. Wenn auch der weitere Raum 11, der hier als Ruheraum außerhalb des Lichtweges dient, horizontal neben dem Aufnah­ meraum 10 angeordnet ist, so versteht es sich doch, daß im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Anordnungen eines solchen weiteren Raumes 11 denkbar sind, beispielsweise auch in einer zur Ebene des Gehäuses 7 senkrechten Ebene.

Während die Darstellung der Fig. 2 grob schematisch zur Ver­ anschaulichung der Aufeinanderfolge und der prinzipiellen Anordnung ist, zeigt Fig. 3 ein erstes praktisches Ausfüh­ rungsbeispiel in einem Querschnitt durch die Gehäuse 7 und 11. Wie ersichtlich, beinhaltet das dichte Gehäuse 7 eine elek­ trisch bzw. magnetisch leitende Flüssigkeit 13, die beispiels­ weise von Quecksilber oder einer magnetisierbaren Flüssigkeit gebildet ist, wie sie im Handel erhältlich ist. In der darge­ stellten Lage befindet sich die Flüssigkeit 13 in einem Auf­ nahmeraum 10, der im Strahlengange zwischen der Lichtquelle 3 und dem Lichtleiter 9 angeordnet ist und von Ausnehmungen 10′ zweier einander gegenüberliegender Kondensatorplatten 14 be­ randet ist. Eine dieser Kondensatorplatten 14 ist in Fig. 4 in Draufsicht nach der Linie IV-IV der Fig. 3 gezeigt.

An der Unterseite der Kondensatorplatten (bezogen auf Fig. 3) sind diese Platten 14 mit elektrischen Anschlüssen 15 verbun­ den, um ein Ladungspotential anzulegen. Beim Anlegen eines solchen Ladungspotentials an die Kondensatorplatten 14 wir die Flüssigkeit 13 in den von den Platten 14 im wesentlichen aus­ gefüllten oberen Ruheraum 11 gezogen, wie es beispielsweise in Fig. 4 an Hand einer strichlierten Linie 13′ dargestellt ist.

Damit wird die Flüssigkeit 13 mindestens zum Teil aus dem im Strahlengange gelegenen Aufnahmeraum 10 entfernt.

Das Ausmaß dieses Entfernens, d. h. die Menge an aus dem Auf­ nahmeraum 10 in den weiteren Raum 11 beförderten Flüssigkeit hängt von der Größe des angelegten Potentials ab. Das bedeu­ tet, daß es an sich möglich ist, einzelne Lichtpunkte mit Hilfe von Analogsignalen an die Kondensatorplatten mehr oder weniger abzuschatten. In den meisten Fällen wird es aber er­ wünscht sein, die Lichtpunkte digital so zu schalten, daß die Flüssigkeit 13 - bezogen auf Fig. 4 - nicht etwa noch ein wenig in den Lichtweg des Aufnahmeraumes 10 ragt, wie es die strichlierte Linie 13′ veranschaulicht, sondern entweder voll in den weiteren Raum 11 zur Freigabe des Strahlenganges aufge­ nommen wird oder sich im Aufnahmeraum 10 zur Abdeckung des Lichtweges befindet.

Während im Falle der Fig. 2 eine Reihe von Linsen 5 in einem gesonderten Rahmen 6 vorgesehen ist, zeigt Fig. 3, daß solche Linsen 5′ auch unmittelbar an einer Wand des Gehäuses 7 aus­ gebildet sein können. Es ist aber vorteilhaft, am Ende des Lichtleiters 9 jeweils wenigstens ein Linsenelement 5′′ vorzu­ sehen, und es versteht sich, daß gewünschtenfalls beide Linsen 5′, 5′′ so angeordnet werden können, daß sie einander zur Er­ zielung eines gewünschten Bündelungs- oder Streuungseffektes miteinander zusammenwirken, wobei ihre Ausbildung als Konvex- oder Konkavlinsen entsprechend vorzunehmen ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Rahmens 6 nach Fig. 2, bei­ spielsweise mit einer weiteren Linse.

An Hand der Fig. 5 wird gezeigt, daß die Erfindung keineswegs auf die Verwendung von Kondensatorplatten 14 beschränkt ist. Diese Platten 14 können nämlich auch durch die (plattenförmi­ gen) Schenkel 114 eines Magneten 16 ohne wesentliche Änderung der Funktion ersetzt werden, der seine Signale über eine den Anschlüssen 15 der Fig. 3 entsprechende Magnetspule 115 er­ hält. Dementsprechend gelten für diese Ausführungsform die obigen Erläuterungen in analoger Weise.

Wenn die Flüssigkeit 13 mit Hilfe von Magneten gesteuert wer­ den soll, ist aber auch eine Ausführungsform gemäß Fig. 6 denkbar, bei der den Räumen 10 und 11 je ein Magnet zugeordnet ist. Hier wird also ein inhomogenes Magnetfeld des Magneten 215 die Flüssigkeit 13 in den Strahlengang zwischen zwei Lichtleitern 3 und 9, d. h. in den Aufnahmeraum 10, ziehen, ein inhomogenes Magnetfeld des Magneten 215′ wird den in Fig. 6 gezeigten Zustand bewirken. Es ist ersichtlich, daß man ge­ gebenenfalls mit einem einzigen Magneten 215 auskommt und das Rückfließen der Flüssigkeit in den weiteren Raum 11 der Schwerkraft überlassen kann, doch ist dies nicht zuletzt eine Frage der Ausbildung der Magnete 215, 215′ und ihrer magneti­ schen Remanenz bzw. der geforderten Schnelligkeit der Um­ schaltung.

Bei der Anordnung nach Fig. 7 wird ein anderes Prinzip ange­ wendet. Hier sind mindestens am Übergange vom Aufnahmeraum 10 in den hier daruntergelegenen weiteren Raum 11 zwei Elektroden zur Anlegung eines Stromes I quer zum Lichtweg bzw. in der Ebene des jeweiligen im wesentlichen flachen Raumes 10 bzw. 11 angeordnet. Fließt aber ein Strom in dieser Ebene, dann entwickelt sich je nach der Richtung des Stromes (+I oder -I) ein Magnetfeld B in einer dazu senkrechten Richtung. Dies ergibt eine Lorentzkraft, die die leitende Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Stromes I in den einen oder anderen Raum 10 bzw. 11 befördert.

Die in Fig. 7 dargestellte Zelle kann in einen Block gemäß Fig. 8 eingebaut werden, so daß eine Reihe von Aufnahmeräumen und Strahlengängen mit Lichtleitern 3, 9 nebeneinander zu lie­ gen kommen. Die Anschlußfahnen 115 können dabei, z. B. durch einen Schlitz 18 hindurch, nach außen geführt werden, oder es ist der Schlitz 18 mit isolierendem Kunststoff ausgegossen. Der Block umfaßt dabei einen Permanentmagneten 19 mit Magnet­ jochen 20.

Im Schnitt kann dann die Ausbildung entsprechend Fig. 9 ge­ troffen werden, wo die Elektroden 214 als von einer leitenden, Schicht bzw. Wandung 17 ausgehende Spitzen ausgebildet sind, die in den Grenzbereich zwischen den beiden Räumen 10, 11 ragen. Die Wandungen 17 bilden dann in ihrer Fortsetzung nach oben zu Anschlußfahnen 215, über die jede einzelne der in Fig. 9 dargestellten drei voneinander abgedichtet isolierten Zellen angesteuert werden kann.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die dar­ gestellten elektrischen Steuerungen beschränkt ist, sondern zum Befördern der Flüssigkeit 13 in den einen oder anderen Raum 10 bzw. 11 gegebenenfalls auch mechanisch betätigbare Bälge oder Kolben-Zylinder-Aggregate verwendet werden können, doch ergibt sich aus den obigen Darlegungen, wieviel einfacher und unproblematischer die Steuerung durch elektrische Mittel ist.

Claims (13)

1. Anzeigevorrichtung mit mindestens einem Aufnahmeraum für eine mittels einer Steuereinrichtung beeinflußbare, für eine wenigstens für einen Teil des Lichtspektrums undurch­ lässige oder ihn ablenkende Flüssigkeit in einem Strahlen­ gange, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem jeweiligen Auf­ nahmeraum (10) wenigstens ein weiterer Raum (11) zum min­ destens teilweisen Abziehen der Flüssigkeit (13) aus dem Aufnahmeraum (10) mit Hilfe der Steuerung (14, 15; 114, 115; 214, 215) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Raum (11) außerhalb jeglichen Strahlenganges (3, 9) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Raum (11) in einem weiteren Strahlengange liegt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Aufnahmeraum (10) am Ende eines Lichtleiters (3 bzw. 9), insbesondere mindestens einer optischen Faser, liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (1) zwischen dem Ende eines Lichtleiters (3 bzw. 9) und mindestens einem weiteren optischen Element bzw. (3, 5-5′′), wie einem Linsenelement (5; 5′, 5′′), liegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von, vorzugsweise nebeneinander, insbesondere matrixartig angeordneten, Aufnah­ meräumen (10) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengang mindestens eine Lichtquelle umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (13) eine durch unmittelbar auf sie wirkende elektromagnetische Kräfte zwi­ schen dem Aufnahmeraum (10) und dem weiteren Raum (11) beweg­ bare Flüssigkeit ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (10) und/oder der weitere Raum (11) we­ nigstens zum Teil von zwei elektrisch und/oder magnetisch leitenden Wandungen (14; 114; 214, 17) begrenzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch und/oder magnetisch leitenden Wandungen (14) einen den Aufnahmeraum (10) seitlich begrenzenden und in den weiteren Raum (11) ragenden Kondensator bilden, an den mit Hilfe der Steuerung eine Ladung anlegbar ist (Fig. 3, 4).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die magnetisch leitenden Wandungen (114) die beiden voneinander beabstandeten Pole eines den Aufnahmeraum (10) seitlich begrenzenden und in den weiteren Raum (11) ra­ genden Elektromagneten bilden, an dessen Spule (15) mit Hilfe der Steuerung eine Spannung anlegbar ist (Fig. 5).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Wandungen (214, 17) zur Kontaktierung der Flüssigkeit ausgebildet sind, wobei durch Anlegen einer Lorentz-Kraft bzw. eines entsprechenden Stromflusses die Bewegung der Flüssigkeit erzielbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verkehrssignal (1) oder Anzeigetafel ausgebildet ist.