Fingernagel

Patentanmeldung
Vorrichtung zur Darstellung von Farben, Mustern sowie festen und bewegten Bildern auf
kleinem autarken Display mit beliebiger Displayfläche als Ersatz
für künstliche Fingernägel.
Technisches Gebiet:
Frauen haben das Bedürfnis ihre Fingernägel farbig zu lackieren. Seit einiger Zeit ist daraus
ein breiter Trend erwachsen nicht nur Farben, sondern auch einfachere und aufwändige
Bildmotive aufzutragen. Inzwischen gibt es viele Unternehmen, die gerade solche zeitaufwändige und optisch ansprechende Fingernagelmotive aufmalen bzw. anbringen,
beispielsweise mit sogenannten French Nails. Die Kosmetikindustrie bietet mittlerweile
diverse Lösungen an, solche Motive einfacher und schneller auf die Fingernägel zu
übertragen. Nachteil dieser Lösung ist, dass das Motiv bzw. die Farbe nicht wieder schnell zu
wechseln ist. Ein weiteres Problem ist die Umweltbelastung durch chemische Lösungsmittel
beim Entfernen des Nagellacks.
In dieser Patentanmeldung wird eine neue Vorrichtung beschrieben, die es ermöglicht
innerhalb von kürzester Zeit beliebige Bildmotive, Bildsequenzen, Muster oder Farben auf die
Fingernägel aufzubringen oder zu erneuern. Zusätzlich wird dazu ein EDV-Gerät benötigt wie
z. B. ein Smartphone, ein Tablet-PC, ein Laptop oder ein normaler PC um die Bildmotive,
Bildsequenzen oder Farben auszuwählen, eventuell zu bearbeiten und den einzelnen Fingern
zuzuordnen. Die Zuordnung des fingerabhängigen Contents kann über eine spezielle
Ladestation erfolgen, welche die Möglichkeit bietet, Bilddaten zu übertragen und gleichzeitig
den Energiespeicher jedes einzelnen Fingernagels aufzuladen. Die Bilddaten- und
Energieübertragung kann auf verschiedene Weise realisiert werden.
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Stand der Technik:
Bekannt sind OLED-Displays, die sich auf flexiblen Folien aufbauen lassen. Pixelgrössen von
4,7µm * 4,7µm sind bereits in 2012 in einem „ultra high density (UHD)“ Miniaturdisplay
erreicht worden. Somit lassen sich Displays mit verschiedenen Auflösungen durch
verschiedene Pixelgrössen und beliebigen Folienflächen, abhängig von Kosten und Content
aufbauen.
Bekannt sind hoch integrierte Halbleiterschaltkreise, die Datenkommunikation steuern, ihre
eigene Energiequelle kontrollieren sowie die kompletten farbigen Bilder und Farbbildsequenzen speichern und eine RGB-OLED-Matrix ansteuern können.
Weiterhin ist bekannt, dass in flexiblen Folien Akkus auf Li-Ionen-Basis hergestellt werden
können, die eine hohe Energiedichte aufweisen.
Aus der Elektronik ist bekannt, dass eine elektromagnetische Kopplung zweier Systeme, als
Energie- und als Daten- Übertragungssystem genutzt werden kann.
Die chemische Industrie bietet sogenannte Strip-Kleber (Klebestreifen) an, die sich auch
wieder leicht lösen lassen, wenn parallel zur Klebefläche eine Zugkraft am Klebestreifen
angewendet wird. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit sonstige geeignete Kleber zu
verwenden, die über einen speziellen Charakter ihre Klebekraft wieder leicht verlieren.
Offenbarung der Erfindung:
Der Fingernagellack wird durch ein autarkes Miniatur-Display ersetzt. Fig. 1 zeigt eine
mögliche Anwendung als Fingernagel. Dabei wird ein autarkes Miniatur-Display, das die
Form eines speziellen Fingernagels (1b) hat, auf den Fingernagel des Fingers (1a) aufgeklebt.
Nach dem Aufkleben ergibt sich eine Anordnung wie in Fig. 1 (1c) gezeigt. Als Kleber kann
ein Strip-Kleber verwendet werden, dessen Klebekraft leicht durch ziehen des Strips vom
Finger gelöst wird.
Ein Farb-Tripel-Punkt des autarken Miniatur-Display ist als Schnittbild in Fig. 2 dargestellt.
Es ist in verschiedenen Schichten aufgebaut und beinhaltet allen Komponenten, die benötigt
werden um ein farbiges Bild, ein beliebiges Muster, eine farbige Bildsequenz oder nur ein
Farbe, einstellbar, leuchtend für eine bestimmte Zeit darzustellen. Das Display ist flexibel,
ähnlich einer Folie, aufgebaut. Je nach geometrischer Ausführungsform kann das Display
unterschiedliche Pixelzahlen pro Zeile und unterschiedliche Zeilenzahlen besitzen.
An oberster Stelle ist eine Schutzschicht (a) angebracht, die ein Eindringen von
zerstörerischen Fremd-Atomen, -Molekülen oder -Ionen verhindert und normale mechanische
Einwirkungen auffängt.
Unter der Schutzschicht befindet sich die OLED-Struktur; hier nur ein FarbbildpunktAusschnitt (b) , der aus drei Pixeln besteht: R entspricht rot, G entspricht grün und B
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entspricht blau. Die Flächengrösse der Pixel kann je nach Anwendung grösser oder kleiner
sein.
Der OLED-Träger mit Leiterbahnen und Kontaktierung zu den integrierten Schaltkreisen ist
in (c) gezeigt und erstreckt sich, wie alle darunter liegenden Volumina, unter dem gesamten
Display. Dieser Träger kann aus mehreren Leiterbahnebenen bestehen, je nach Komplexität
der Schaltung.
Je nach Schaltung, Anwendung und Displayauflösung sind ein oder mehrere integrierte
Schaltkreise im Volumen (d) untergebracht. Der oder die Schaltkreise können Bilddaten
empfangen, verarbeiten, speichern und an das Display ausgeben. Zusätzlich wird eine
Kontrolle des Akkus ausgeführt. Eine weitere Option ist eine Funknahfeld-Steuerung zum
Synchronisieren und Steuern von bewegten Bildern beim vorhanden sein mehrerer Displays,
wie z. B. von 5 oder 10 Fingernägeln.
Das Akku-Volumen (e) ist unter dem Schaltkreisvolumen (d) angebracht und versorgt die
gesamte Anordnung mit elektrischer Energie. Der Akku kann ein Li-Ionen-Akkumulator mit
hoher Energiedichte sein und ebenfalls aus einer flexiblen Struktur bestehen.
Je nach Datenkopplung zwischen Display und Ladestation sind im Volumen (f) eine
Induktionsschleife und eine Antenne oder nur eine Induktionsschleife vorhanden. Die
Induktionsschleife dient bei zusätzlicher Antenne nur zur Wiederaufladung des Akkus. Fehlt
die Antenne, dann wird auch die Datenübertragung über die Induktionsschleife
vorgenommen; in diesem Fall werden zwei unterschiedliche Frequenzen eingesetzt.
Eine Weitere Möglichkeit zur Datenübertragung und zur Akku-Aufladung ist der Einsatz
eines elektrischen Wechselfeldes (Kondensator-Kopplung), statt des magnetischen
Wechselfeldes. Dabei werden ebenfalls zwei unterschiedliche Frequenzen für Datenkopplung
und Energieversorgung verwendet.
Je nach Anwendung wird ein entsprechender Kleber (z. B. Strip-Kleber) im Volumen (g)
angewendet und fixiert das autarke Miniatur-Display auf dem Fingernagel (h).
Die Ausführung der autarken Miniatur-Displays ist anwendungsabhängig. Auf Fingernägeln
sind sie paarweise in 5 unterschiedlichen Grössen nötig. Da es verschiedene Handgrössen gibt
muss die Grössenaufteilung erweitert werden für kleine, mittlere und grosse Hände. Also
ergeben sich daraus mindestens 2*5*3 = 30 Fingernagel-Grössen für nur eine Fingernagelform. Mögliche Formen für Fingernägel zeigt Fig. 3. Die Bezeichnungen für die Typen sind:
Spitze (3a), Mandel (3b), Oval (3c), Quadratisch (3d), Quadratisch abgerundet (3e) und Rund
(3f). Natürlich kann die Länge als zusätzlicher Fertigungsparameter variiert werden.
Als Display-Lade- und Programmierstation kann eine spezielle Fingernagel-Aufnahmevorrichtung dienen. Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die 10 autarke Miniatur-Displays, die als
Fingernägel ausgeführt sind, aufnehmen kann. Diese Vorrichtung verfügt über einen
Energieanschluss (4a) in Form einer Niederspannungs-Buchse oder ein Netzkabel bei
eingebautem Netzteil. Die Datenkopplung zu einem EDV-Gerät (PC , Tablet-Computer, o.ä.)
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kann durch eine Schnittstelle (4b) vorgenommen werden. Die Schnittstelle kann eine USBSchnittstelle sein. Weitere mögliche Schnittstellentypen können kabellose (WLAN,
Bluetooth, NFC) oder kabelgebundene (LAN) Daten-Anschlüsse sein. Je nach Ausführung
der autarken Miniatur-Displays ist aber auch eine Datenkopplung über Funk möglich. In
diesem Fall bedarf es nur einer Ladestation für die Akkus ohne weitere Schnittstelle. Die
Aufladung der Akkus erfolgt mit Hilfe eines magnetischen Wechselfeldes und der
eingebauten Induktions-schleife oder durch eine Kondensator-Kopplung (Volumen (f), Fig. 2)
in den autarken Miniatur-Displays.
Den elektronischen Aufbau des autarken Miniatur-Displays mit der Ankopplung an die Ladeund Datenstation zeigen die Bilder in Fig. 5 und Fig. 6. Sie unterscheiden sich nur in der Art
der Energieankopplung und der Datenübertragung.
In Fig. 5 wird eine kapazitive Kopplung über elektrische Wechselfelder dargestellt. Das
Netzteil und die Datenschnittstelle zeigt der Block (1). Rechts neben der Trennlinie mit den
Koppelkondensatoren (2) ist das autarke Miniatur-Display. In diesem Fall befinden sich in
Volumen Fig. 2 (f) zwei separate Kondensatorplatten in einer Ebene. Mit den zwei separaten
Kondensatorplatten, die in der Lade- und Datenstation untergebracht sind wird das autarke
Miniatur-Display über zwei verschiedene Frequenzen mit Energie und Daten versorgt. Diese
Anordnung gilt für jeden Fingernagel.
Die Eingangsschaltung für Daten- und Energietrennung zeigt (3) von Fig. 5. Die Energie wird
weiter von Block (5) kontrolliert, der auch den Akku (4) hinsichtlich Laden und Entladen
steuert. In (6) befindet sich die Adressenkontrolle für das Einlesen und Auslesen der
Bilddaten, die im Graphikspeicher (7) untergebracht werden. Eine Konvertierung und
Skalierung auf die verschiedenen geometrischen Formate des autarken Miniatur-Displays
wird in (8) vorgenommen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit mit Hilfe eines Lichtsensors
(9), der die Grösse eines Pixels hat, die Helligkeit des Displays der Umgebungshelligkeit
anzupassen. Als Lichtsensor kann ein Pixel des OLED-Displays verwendet werden, da
OLEDs nicht nur Licht emittieren können, sondern auch lichtempfindlich sind. Das
bildgebende Element (OLED Display) ist in (10) zu sehen.
In Fig. 6 wird eine induktive Kopplung über magnetische Wechselfelder dargestellt. Das
Netzteil und die Datenschnittstelle zeigt der Block (11). Die Primärseite der Transformatoren
befindet sich in der Display-Lade- und Programmierstation, die Sekundärseite der
Transformatoren ist als Induktionsschleife in den Fingernägeln Volumen (f, Fig. 2)
untergebracht. Auch hier werden wieder zwei verschiedene Frequenzen für die Energie- und
Datenübertragung verwendet. Diese Anordnung gilt für jeden Fingernagel.
Die Eingangsschaltung für Daten- und Energietrennung zeigt (13) von Fig. 6. Die Energie
wird weiter von Block (5) kontrolliert, der auch den Akku (4) hinsichtlich Laden und
Entladen steuert. In (6) befindet sich die Adressenkontrolle für das Einlesen und Auslesen der
Bilddaten, die im Graphikspeicher (7) untergebracht werden. Eine Konvertierung und
Skalierung auf die verschiedenen geometrischen Formate des autarken Miniatur-Displays
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wird in (8) vorgenommen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit mit Hilfe eines Lichtsensors
(9), der die Grösse eines Pixels hat, die Helligkeit des Displays der Umgebungshelligkeit
anzupassen. Als Lichtsensor kann ein Pixel des OLED-Displays verwendet werden, da
OLEDs nicht nur Licht emittieren können, sondern auch Lichtempfindlich sind. Das
bildgebende Element (OLED Display) ist in (10) zu sehen.
Patentansprüche:
1.
Vorrichtung zur Darstellung von Farben, Mustern sowie festen und bewegten Bildern auf
kleinem autarken Display mit beliebiger Displayfläche als Ersatz für künstliche
Fingernägel.
2.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Display ein flexibles
OLED-Display ist.
3.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuerung alle
Abläufe der Datenübertragung und Darstellung übernimmt.
4.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle mit dem
Display verbunden ist und ebenfalls flexibel ist.
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5.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eigener Bildspeicher
vorhanden ist.
6.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung
kapazitiv oder induktiv in kurzer Zeit erfolgt.
7.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Betriebszeit
mehrere Stunden ist.
8.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Station die
Energieversorgung und Datenübertragung vornimmt.
Zusammenfassung:
Es wird eine neue Vorrichtung eines autarken Miniatur-Displays beschrieben. Das Display ist
flexibel, ähnlich einer Folie. Es wird über eine Ladestation mit elektrischer Energie geladen
und kann mit neuen Daten beschrieben. Es können Farben, Bilder oder Bildsequenzen
mehrere Stunden lang, nach dem Aufladen des Akkus, angezeigt werden. Vorrangiger Einsatz
des Displays sind Fingernägel.
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Fig. 1
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Fig. 2
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Fig. 3
Fig. 4
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Fig. 5
Fig. 6
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