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Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Feldeffekt-Flüssigkristallanzeige mit einer als Lichtverteiler dienenden, auf der Rückseite der Flüssigkristallanzeige angeordneten, lichtleitenden Platte, die eine verdickte Schmalseite aufweist, an welcher in einer Aussparung wenigstens eine Lichtquelle angeordnet ist, wobei diese Aussparung die Lichtquelle zu einem kleineren Bruchteil ihrer Oberfläche umschliesst.
Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigen mit seitlichen Beleuchtungseinrichtungen für einen Lichteintritt parallel zur Plattenebene der Flüssigkristallzelle bzw. an der Kante der Schmalseite der Flüssigkristallzelle sind in verschiedenen Anordnungen und Ausführungsformen z. B. nach DE-OS 2310219 und Electronic Design 14, July 5,1974 sowie 16, August 2,1974 bekannt. Derartige zusätzliche Fremdlichtquellen sind für die Ablesbarkeit im Dunkeln unerlässlich.
Aus der US-PS Nr. 3, 840, 695 ist insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der die zur Lichtleitung dienende Platte eine verdickte Schmalseite aufweist, die mit einer Aussparung versehen ist, welche die Lichtquelle nur zu einem Bruchteil ihrer Oberfläche umfasst. Die restliche Oberfläche der Lichtquelle wird durch einen separaten Bauteil umgeben, so dass sich insgesamt eine zusammengesetzte Bauweise ergibt. Diese zusammengesetzte Bauweise führt aber zu einer schlechten Lichtankopplung und damit zu hohen Lichtverlusten. Sie bedingt dementsprechend einen höheren energetischen Aufwand.
Bei den ferner bestehenden marktgängigen Ausführungsarten ist die Lichtausbeute gleichfalls wegen mangelhafter Kopplung der Lichtstrahlen zum zu beleuchtenden Medium hin schlecht. Die Verteilung der Lichtintensität über die gesamte Plattenoberfläche ist ungleichmässig oder ungenügend zur Ablesung im Dunkel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hohen Übertragungswirkungsgrad der Lichtenergie und eine gleichmässige Lichtverteilung auf der gesamten Plattenoberfläche zu erzielen und jegliche störenden spiegelnden Reflexionen zu vermeiden.
Im weiteren soll die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgebildet sein, dass deren wirtschaftliche, auf grosse Stückzahlen ausgerichtete Massenfertigung möglich ist, ohne dass aufwendige fabrikationstechnische Massnahmen erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Aussparung von der der Flüssigkristallanzeige abgewandten Oberfläche der Platte zugänglich ist, dass die Lichtquelle zum grösseren Teil ihrer Oberfläche von der Aussparung umschlossen wird, dass die von der Flüssigkristallanzeige abgewandte Oberfläche der Platte glatt ist, dass auf der der Flüssigkristallanzeige zugewandten Oberfläche der Platte, der Oberfläche der verdickten Schmalseite, und den Stirnflächen der Platte eine durchgehende, teillichtdurchlässige und teilreflektierende Schicht vorgesehen ist, und dass die besagte Platte aus einem einheitlichen Körper besteht.
An Hand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen : Fig. l eine Beleuchtungsvorrichtung in Schnittdarstellung mit schematisch dargestellter Feldeffekt-Flüssigkristallanzeige, Fig. 2 eine Variante einer Beleuchtungsvorrichtung in Seitenansicht, Fig. 2a die Beleuchtungvorrichtung Fig. 2 in stirnseitiger Ansicht, Fig. 3 das Montageprinzip einer auf einer Schaltungsplatte aufgebauten Beleuchtungsvorrichtung.
Nach Fig. 1 umfasst eine bevorzugte Beleuchtungsvorrichtung eine lichtleitende Platte --1--, eine aus einer Mikrolampe bestehende, in eine Aussparung --13-- eingelassene Lichtquelle --2-- sowie einen Reflektor --40--. Die Platte-l-weist eine verdickte Schmalseite --12-- auf, in welcher in einer von
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--3-- abgewandten Oberfläche --4-- der Platte --1-- zugänglichen,sacklochförmigen Aussparung --13-- die Lichtquelle --2-- formschlüssig eingebracht ist. Die von der Flüssigkristallanzeige --3-- abgewandte Oberfläche --4-- der Platte --1-- ist glatt.
Die der Flüssigkristallanzeige zugewandten Oberfläche --19-- der Platte --1-- sowie die Oberfläche --16-- einer verdickten Schmalseite --12-- und die Stirnflächen --17, 18-- sind mit einer durchgehenden teillichtdurchlässigen und teilreflektierenden Schicht --60-- versehen.
Im derart gebildeten Lampenkopf --15-- wird das durch die Lichtquelle --2-- emittierte und für einen Nachtbetrieb der Flüssigkristallanzeige --3-- notwendige Licht an der glatten Oberfläche --4-- reflektiert und an der der Flüssigkristallanzeige --3-- zugewandten Oberfläche --19-- ausgekoppelt bzw. in die Flüssigkristallanzeige --3-- eingestrahlt, womit eine kontrastreiche und sichere Ablesung der dargestellten Informationen möglich ist.
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Dabei wird eventuell aus der glatten Oberfläche Platte-l-austretendes Licht durch einen durch eine Luftschicht getrennten Reflektor --40-- in die Platte-l-zurückgestrahlt.
Die Betrachtungsrichtung eines die Anzeige ablesenden Beobachters --B-- ist durch einen Pfeil angedeutet.
Die lichtleitende Platte-l-besteht aus Polymethacrylsäureester, dient als Lichtverteiler und ist in einem Druckguss-Verfahren aus einem Stück hergestellt. Ebenfalls geeignet sind zum selben Zweck lichtleitende Platten-l-aus Polystyrol durchsichtigen Thermoplasten oder formgepresstem Glas.
Als Schicht --60-- haben sich Mischungen, bestehend aus transparenten Pigmenten und einem ebenfalls transparenten Bindemittel bewährt, wobei Pigmente und Bindemittel zueinander unterschiedliche
Brechnungskoeffizienten aufweisen.
Besonders geeignet sind zu diesem Zweck Pigmente in Schuppenform aus Glasflocken, pulverisiertem
Glimmer, natürlichem oder künstlichem Fischsilber und Bindemittel auf Acrylharz- oder Nitrobasis.
Ebenfalls lassen sich durch Beimengen von löslichen Farbstoffen beliebige Einfärbung der Schicht - erzielen.
Die Dicke der Schicht --60-- ist derart gewählt, dass eine Transparenz für weisses Licht in der
Grössenordnung von einigen Prozenten, jedenfalls weniger als 20% entsteht.
Die Ausführungsbeispiele Fig. 1 bis 3 sind insbesondere für Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigen, z. B.
Drehzellen, geeignet. Dabei haben sich Dicken der lichtleitenden Platten --1-- von 0, 4 bis 1 mm als besonders zweckmässig erwiesen, wobei die Höhe des Lampenkopfes --15-- entsprechend der Länge der verwendeten Lichtquelle --2-- (Mikrolampe) die Platte --1-- überragt. Die minimale Dicke einer lichtleitenden Platte-l-aus Plexiglas beträgt bei ausreichender Ausleuchtung einer 20 mm langen
Anzeigefläche 0, 4 mm.
Wie eingangs dargestellt bewirkt der Reflektor --40-- eine optimale, über die ganze Anzeigefläche gleichmässige Lichtverteilung. Die erfindungsgemässe Schicht --60-- weist jedoch bereits derart gute
Reflexionseigenschaften auf, dass bei Tagesbetrieb (Reflexionsbetrieb) bereits an dieser Schicht --60-- das einfallende Licht in ausreichendem Masse zurückgestrahlt wird für eine kontrastreiche Ablesung der Flüssigkristallanzeige --3--. Da die Schicht --60-- unmittelbar hinter der Flüssigkristallanzeige --3-- liegt, werden störende Parallaxen auf ein Minimum reduziert.
Bei Nachtbetrieb (Transmissionsbetrieb) wird an der glatten, von der Flüssigkristallanzeige --3-- abgewandten Oberfläche --4-- der lichtleitenden Platte --1-- relativ wenig Licht ausgekoppelt, so dass der
Reflektor --40-- nicht unbedingt zum Betrieb erforderlich ist.
Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades, vor allem in batteriegespeisten Geräten wichtig, hat sich ein Reflektor --40-- bestehend aus einer Aluminiumfolie von zirka 50 pm Dicke als nützlich erwiesen.
Damit eine gedrängte Bauweise in Verbindung mit der Steuerelektronik der Flüssigkristallanzeige --3-- möglich ist, empfiehlt es sich diese Aluminiumfolie aussenseitig mit einer isolierenden Kunststoff-Folie zu versehen. Eine derartige, auf geeignete Masse zugeschnittene Folie kann entweder lose unter die Platte - unterlegt oder durch thermisches Siegeln, vorzugsweise unter dem Lampenkopf --15-- befestigt werden.
Eine weitere Möglichkeit für die Befestigung des Reflektors --40-- ist in den Fig. 2 und Fig. 2a dargestellt. Die Längskanten der lichtleitenden Platte-l-sind unter einem Winkel a von 20 nach innen geneigt, Fig. 2a, dadurch kann der Reflektor --40-- seitlich hochgebogen werden und bleibt in einem Abstand von der Oberfläche Platte-l-fixiert. Winkel a von 10 bis 30 erlauben einen Reflektor --40-- aus Aluminiumfolie sicher zu fixieren.
Besonders gute Reflexion wurde, wie in Fig. l, 2,2a dargestellt, mit Reflektoren --40-- erzielt, welche zur Aufrechterhaltung einer dünnen Luftschicht zwischen der Oberfläche --4-- und dem Reflektor --40-- in einem Abstand von einigen Zentelmillimetern gehalten sind.
Der Reflektor --40-- benötigt keine spezielle Struktur bzw. Mattierung, da eine unerwünschte Spiegelwirkung durch die vorgelagerte, teillichtdurchlässige Schicht --60-- verhindert wird.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsplatte --100-- dargestellt, welche rückseitig die Leiterbahnen --101-- zum Anschluss einer Lichtquelle --2-- aufweist. Die Anschlüsse der Lichtquelle --2-- (Mikrolampe) sind mit der Leiterbahn --101-- verbunden, so dass die Beleuchtungsvorrichtung, charakterisiert durch die lichtleitende Platte-l-mit der in der Platte --1-- enthaltenen Aussparung --13-- auf die Schaltungsplatte --100-aufgesetzt werden kann.
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Dies ergibt die Möglichkeit einer vereinfachten Montage und stellt insbesondere eine reparatur- freundliche Anordnung dar, da zum Auswechseln der Beleuchtungsanordnung samt Flüssigkristallzelle die
Lichtquelle nicht demontiert zu werden braucht.
Die gesamte Konstruktion der Beleuchtungsvorrichtung ist auf eine rationelle Massenfertigung ausgerichtet. Es wurde z. B. darauf geachtet, dass zum Aufbringen der Schicht --60-- keine langwierigen und insbesondere bei kleinen Objekten manuell durchzuführende Abdeck-Operationen von nicht zu beschichtenden Teilen vorangehen müssen.
In praxi können die lichtleitenden Platten-l-mit der glatten Oberfläche --4-- auf eine Klebefolie aufgelegt werden und durch eine oder mehrere Farbspitz-Pistolen auf den Mantelflächen und Deckflächen mit einer Schicht --60-- in einem Arbeitsgang versehen werden.
Die erfindungsgemässe Beleuchtungsvorrichtung weist insbesondere den Vorteil auf, dass durch eine glatte, von der Flüssigkristallanzeige abgewandte Oberfläche-4-- eine über die ganze Anzeigefläche einheitliche Nachtausleuchtung der Flüssigkristallanzeige erzielt wird bzw. durch einen zusätzlichen Reflektor --40-- optimiert wird.
Ein beispielsweise direkt durch Beschichten der Oberfläche mit reflextierender Farbe erzielter Reflektor würde zu einer Verringerung der Qualität der Lichtleitung führen, so dass in der Nähe des Beleuchtungselementes (Lampe) wesentlich mehr Licht ausgekoppelt würde, als am entgegengesetzten Ende.
Ausserdem ermöglicht eine erfindungsgemässe Beleuchtungsvorrichtung den Raumbedarf für eine für Tag- und Nachtbetrieb geeignete Feldeffekt-Flüssigkristallanzeige zu reduzieren. Dies ist von besonderer Bedeutung beim Einbau dieser Anzeigen in portable elektronische Geräte, insbesondere Armbanduhren usw.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Beleuchtungsvorrichtung für eine Feldeffekt-Flüssigkristallanzeige mit einer als Lichtverteiler dienenden, auf der Rückseite der Flüssigkristallanzeige angeordneten, lichtleitenden Platte, die eine verdickte Schmalseite aufweist, an welcher in einer Aussparung wenigstens eine Lichtquelle angeordnet ist, wobei diese Aussparung die Lichtquelle zu einem kleineren Bruchteil ihrer Oberfläche umschliesst,
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den Stirnflächen (17, 18) der Platte (1) eine durchgehende, teillichtdurchlässige und teilreflektierende Schicht (60) vorgesehen ist, und dass die besagte Platte (1) aus einem einheitlichen Körper besteht.