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Die Erfindung betrifft ein optisches Anzeigeelement in Form eines vorzugsweise plattenförmig ausgebildeten Körpers, der aus einem Material mit einem Brechungsindex grösser 1 besteht und ein gegen den Untergrund optisch kontrastierendes Zeichen, Symbol od. dgl. trägt.
In zunehmendem Masse geht man dazu über, Informationen der verschiedensten Art, beispielsweise Angaben über den Betriebszustand eines elektrisch gesteuerten Gerätes, zur optischen Darstellung zu bringen. Die benötigten Anzeigevorrichtungen, vielfach Massenartikel wie Programmanzeigen für Waschmaschinen oder Senderskalen für Rundfunkgeräte, sollten bei möglichst einfachem Aufbau einen gleichmässig guten Kontrast liefern, auch noch aus schrägen Richtungen ablesbar sein und, falls eine Zusatzbeleuchtung vorgesehen ist, möglichst wenig Leistung verbrauchen.
Zur Schaffung einer Anzeige, die die genannten Anforderungen erfüllt, ist bei einem Anzeigeelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Körper (Fluoreszenzkörper) fluoreszierende Partikel enthält, dass die Oberfläche des Fluoreszenzkörpers zumindest teilweise verspiegelt ist, dass das Zeichen, Symbol od. dgl. durch entsprechend geformte Auskoppelbereiche (Lichtaustrittsfenster) des Fluoreszenzkörpers gebildet ist und dass der Fluoreszenzkörper zusätzlich mit einem vorzugsweise elektrisch steuerbaren Lichtventil kombiniert ist. Das vorgeschlagene Anzeigeelement findet vor allem in Haushaltsgeräten wie Kochherden, Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder in Geräten der Unterhaltungselektronik wie Rundfunkgeräten, insbesondere Autoradiogeräten, Tonbandgeräten Verwendung.
Der Fluoreszenzkörper sammelt einen Grossteil des auf ihn treffenden Umgebungslichtes durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende Totalreflexionen, leitet dieses Licht in seinem Inneren und koppelt es als hochkonzentriertes Strahlenbündel aus speziellen Lichtaustrittsfenstern wieder aus. Es entsteht ein helles Bild auf dunklem Grund, dessen Kontrast durch das Verhältnis zwischen der lichtsammelnden zur lichtabgebenden Fläche des Fluoreszenzkörpers fest vorgegeben ist und dessen Helligkeit von der Umgebungshelligkeit abhängt, so dass die Darstellung auch bei extrem heller Umgebung nicht überstrahlt werden kann.
Der Körper hat aber nicht nur ausgezeichnete optische Eigenschaften sondern lässt sich auch einfach und rationell herstellen. So kann beispielsweise das sonst bei Lichtleitern zur homogenen Strahlenverteilung erforderliche Aufrauhen und nachfolgende Verspiegeln von Oberflächen, ein relativ aufwendiger Arbeitsprozess, gänzlich entfallen. Durch die erfindungsgemäss vorgesehene Kombination eines Fluoreszenzkörpers mit einem Lichtventil wird die Anzeige einer fest vorgegebenen wie auch einer (elektrisch) ver- änderbaren Information möglich. So könnte man beispielsweise bei Waschmaschinen sowohl das gewählte Programm als auch den momentanen Stand in der Durcharbeitung dieses Programms oder bei Rundfunkgeräten Betriebsart und-zustand und daneben Frequenz und Sender innerhalb des gewählten Frequenzbandes darstellen.
Der Fluoreszenzkörper ist bereits in mehreren Veröffentlichungen (vgl. beispielsweise DE-OS 2554226,2616669 oder 2640909) ausführlich beschrieben, er dient dort allerdings nur als Helligkeitsverstärker für Lichtventile.
Soll das vorgeschlagene Anzeigeelement an Orten eingesetzt werden, an denen man mit ungünstigen Lichtverhältnissen rechnen muss, so ist das Anzeigeelement mit einer Zusatzbeleuchtung auszurüsten. Der Leistungsverbrauch der Lichtquelle ist relativ gering, da der Fluoreszenzkörper selbst bei schwächstem Umgebungslicht immer noch einen Beitrag zur Bildhelligkeit liefert und man daher mit einem relativ lichtschwachen Lämpchen bzw. mit vergleichsweise kurzen Einschaltzeiten auskommt. Dabei sollte man darauf achten, dass die Zusatzbeleuchtung optisch an das Fluoreszenzkörpermaterial und/oder das Emissionsspektrum der Zusatzbeleuchtung an das Anregungsspektrum der fluoreszierenden Partikel angepasst ist. Nähere Einzelheiten über den Einbau einer Zusatzbeleuchtung in einen Fluoreszenzkörper können der DE-OS 2619367 entnommen werden.
Falls das Anzeigeelement farbig anzeigen soll, wird man zunächst einen Fluoreszenzstoff mit geeignetem Emissionsspektrum aussuchen. Wollte man einen ganz bestimmten Farbton treffen, so kann man zusätzlich noch die Lichtaustrittsfenster, in der Regel auf der Körperrückseite befindliche Einkerbungen, mit frequenzselektiv reflektierenden Beschichtungen ("dielektrische Spiegel") versehen. Solche Spiegel absorbieren den nicht reflektierenden Lichtanteil nicht und ermöglichen daher eine höhere Lichtausbeute als etwa übliche Farbfilter. Davon abgesehen liefern die Spiegel linearpolarisiertes Licht, wenn sie mit der Richtung des stärksten Lichtaustrittes den sogenannten Brewsterwinkel (a) bilden.
Statt dielektrischer
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Spiegel könnten auch frequenzselektiv transparente dielektrische Fenster auf der Körpervorderseite Verwendung finden. Mit frequenzselektiv wirkenden Beschichtungen lassen sich ausserdem auf einfache Weise mehrfarbige Darstellungen realisieren. Nähere Angaben sind in der DE-OS 2619368 enthalten.
Normalerweise hat der Fluoreszenzkörper die Form einer Platte und sind die Lichtaustrittsfenster als Einkerbungen und/oder Streuflächen auf einer der beiden grossen Plattenseiten angebracht. Im Einzelfall kann es sich aber durchaus empfehlen, von dieser Bauform abzuweichen. Beispielsweise kann man, wenn grosse Kollektorflächen benötigt werden, aber nur ein kleines Querformat zur Verfügung steht, einen Fluoreszenzkörper mit grosser Bautiefe nehmen und das Licht aus einer Schmalseite dieses Körpers, etwa einer der vier Seitenflächen einer Platte, auskoppeln. Dabei lassen sich die Austrittsfenster einfach durch Aussparungen in der diese Seite sonst bedeckenden Spiegelschicht erzeugen.
Denkbar sind schliesslich auch Anwendungsfälle, bei denen es günstiger ist, das Anzeigeelement nicht selbst mit einem Lämpchen oder grossen Sammelfläche auszustatten, sondern mit Licht zu versorgen, das in einem weiteren, beispielsweise an einem Ort mit günstigeren Lichtbedingungen plazierten Fluoreszenzkörper gesammelt und/oder erzeugt wird. Dieser zweite Fluoreszenzkörper kann seinerseits als ein Anzeigeelement der hier vorgeschlagenen Art ausgebildet sein. Zur Lichtübertragung stehen geeignete Lichtleiter (Lichtleitfasern) zur Verfügung. Ein solcher Anzeigenverbund ist bereits in der DE-OS 2619285 geschildert und dargestellt.
Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Die Erfindung soll nun an Hand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen : Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im Schnitt II - II, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 2, und Fig. 4 in einer Vorderansicht ein drittes Ausführungsbeispiel.
Der Übersicht halber sind in den Zeichnungen Teile, die für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, beispielsweise elektrische Zuleitungen, nicht eingezeichnet.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Anzeigeelement. Dieses Anzeigeelement besteht aus einem plattenförmigen Körper (Fluoreszenzkörper und einer auf der Frontseite der Platte angebrachten Flüssigkristallzelle - 2-.
Die Fluoreszenzplatte besteht aus Acrylglas, in dem ein Fluoreszenzstoff gelöst ist. Die vier
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enthält Lichtaustrittsfenster in Form von Einkerbungen.
Die Flüssigkristallzelle --2-- ist von üblicher Bauweise, sie arbeitet im vorliegenden Fall als eine sogenannte "Drehzelle" (vgl. hiezu DE-OS 2158563) und besteht aus zwei zueinander parallelen Linearpolarisatoren--8, 9--, zwei Trägerplatten--11, 12--und aus einem Distanzierungsrahmen --13-zwischen beiden Trägerplatten. Die vom Rahmen und den Trägerplatten begrenzte Kammer enthält eine Flüssigkristall-Substanz --14--. Beide Trägerplatten weisen auf ihren einander zugewendeten Innenflächen leitende Beläge auf (durchgehende Rückelektrode --16--, aus Segmenten --17-- bestehende Vorderelektrode).
Das Lichtventil ist im vorliegenden, sehr einfachen Beispiel eine einstellige Ziffernanzeige ; ihre Segmentelektroden und die hinter dem Lichtventil befindlichen, den einzelnen Segmentelektroden zugeordneten Einkerbungen --6-- bilden jeweils eine"8". Vom Lichtventil wird nur ein Teil der Plattenvorderseite bedeckt. Der übrige Teil dieser Seite dient im vorliegenden Fall zur Darstellung einer mit mehreren Teilstrichen versehenen Skala. Diese Skala ist durch die Formgebung der auf der Plattenrückfläche eingebrachten Einkerbung --7-- bestimmt. Da die Drehzelle mit ihren Polarisatoren durchtretendes Licht um mindestens 50% schwächt, sind die Einkerbungen --6-- zusätzlich mit einer hochreflektierenden Silberschicht --18-- belegt, so dass insgesamt die Skala und die Ziffer etwa die gleiche Leuchtkraft haben.
Die Lichtaustrittsfenster könnten auch durch eingeprägte oder vergossene Metallteile realisiert sein.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 und 2 in der baulichen Anordnung und im Anzeigeprinzip der Flüssigkristallzelle sowie in der Ausbildung der Lichtaustrittsfenster. Die Flüssigkristallzelle, diesmal vom polarisatorfreien, dynamisch streuenden Typ, ist in eine Aussparung der Fluoreszenzplatte mit optischem Kontakt eingelassen und schliesst bündig mit der Frontseite der Platte ab. Nähere Einzelheiten über die bauliche Integration der Zelle sind der DE-OS 2619352 zu entnehmen. Die Einkerbungen tragen zusätzlich noch eine frequenzselektiv reflektierende dielektrische Mehrfachschicht --19--, die in an sich bekannter Weise derart ausgebildet ist, dass die Ziffer, der erste und der zweite Abschnitt der Skala jeweils in einer andern Farbe aufleuchten.
Die Fluoreszenzplatte enthält ein Fluoreszenzstoffgemisch, dessen zusammengesetztes Emissionsspektrum alle drei Farben umfasst.
Fig. 4 zeigt die Vorderansicht einer kombinierten Rundfunk- und Tonbandanzeige. Bei dieser Ausführung ist die rechteckige Frontseite eines ebenfalls plattenförmigen Fluoreszenzkörpers nahezu vollständig von zwei Drehzellen --201, 202-- bedeckt, es verbleiben nur an den beiden Schmalseiten streifenförmige Bereiche zum Einfang des Umgebungslichtes. Die Zelle --201-- dient als Rundfunkanzeige, die Zelle --202-- als Tonbandanzeige. Von beiden Flüssigkristallzellen sind nur Teilbereiche, in der Figur als Blöcke eingetragen, mit Polarisatoren überdeckt. Nur diese Bezirke (Kanalskala --21--, Senderanzeigen --22--, Bandtransport --23-- usw.) können zwischen hell und dunkel geschaltet werden.
Die erforderlichen Kennzeichnungen der dargestellten Funktionen befinden sich ausserhalb oder innerhalb der schaltbaren Bezirke. Liegen sie ausserhalb, so sind sie der Fluoreszenzplatte --1-eingeprägt ; liegen sie innerhalb oder polarisatorbedeckten Flächen, so ist je nach der Art der Symbolik zu unterscheiden : Schriftzüge wie Betriebszustandsbezeichnungen sollten in die Fluoreszenzplatte eingebracht und hinter einem flächig ansteuerbaren Zellenfenster plaziert werden ; bei dieser Ausführung ist die Lichtausnutzung optimal.
Handelt es sich um Symbole mit einfacherer Struktur, beispielsweise um Zeichen für einzelne Programme oder Programmschritte, so würde man flächige Lichtaustrittsfenster in Verbindung mit einer geeignet geätzten Zellenelektrode vorziehen ; liegen die Zeichen eng zusammen, dann erhält man bei grossem Betrachtungswinkelbereich einen nach wie vor guten Kontrast. Sind kontinuierlich veränderliche Parameter wie etwa der Grad der Geräteaussteuerung anzuzeigen, so wird man zweckmässigerweise eine quasianaloge Darstellung wählen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann das vorgeschlagene Anzeigeelement in vielen Fällen auch ohne Lichtventil und ohne Zusatzbeleuchtung Verwendung finden. Auch braucht der Fluoreszenzkörper keinesfalls stets plattenförmig ausgebildet zu sein, aus einem festen Trägermaterial zu bestehen und Einkerbungen als Lichtaustrittsfenster zu enthalten. Ferner bleibt es dem Fachmann im Rahmen der Erfindung unbenommen, die Symbolik in anderer Aufteilung zwischen Körper und Ventil und der in anderer Technik vorzuformen. Schliesslich könnte man auch eine mehrfarbige Anzeige ausser durch dielektrische Beschichtung auch durch Zusammenfügen bzw.
Ineinanderschachteln mehrerer Fluoreszenzplatten mit verschiedenen fluoreszierenden Zusätzen verwirklichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Optisches Anzeigeelement in Form eines vorzugsweise plattenförmig ausgebildeten Körpers, der aus einem Material mit einem Brechungsindex grösser 1 besteht und ein gegen den Untergrund optisch kontrastierendes Zeichen, Symbol od. dgl. trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (Fluoreszenzkörper 1) fluoreszierende Partikel enthält, dass die Oberfläche des Fluoreszenzkörpers zumindest teilweise verspiegelt ist, dass das Zeichen, Symbol od. dgl. durch entsprechend geformte Auskoppelbereiche ("Lichtaustrittsfenster"6, 7) des Fluoreszenzkörpers (1) gebildet ist und dass der Fluoreszenzkorper (l) zusätzlich mit einem vorzugsweise elektrisch steuerbaren Lichtventil (2) kombiniert ist.