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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Verbesserung des optischen Eindrucks bei hinterleuchteten Anzeigen
beziehungsweise des optischen Eindrucks so genannter Black-Panel-Oberflächen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 15.
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Elektronische
Geräte zeichnen sich heutzutage mehr und mehr durch ihr
Design und eine wertige Anmutung als über die eigentliche
Funktionalität aus. Um das optische Erscheinungsbild von
hinterleuchteten Symbolen oder auch integrierten Grafikanzeigen
zu verbessern, werden diese unter Verwendung einer so genannten „Black-Panel-Oberfläche” in
die entsprechenden elektronischen Geräte integriert. Das
Ziel bei der Verwendung derartiger Black-Panel-Oberflächen
liegt in einer möglichst vollständigen Nicht-Sichbarkeit
der hinter dieser Oberfläche angeordneten Anzeigen, wenn
sich dieselben im ausgeschalteten Zustand befinden. Derartige Anzeigen
können beispielsweise einfache (z. B. abmaskierte) Symbole,
aber auch komplexe grafische Anzeigen sein. Mittels Black-Panel-Oberflächen
verborgen angeordnete Anzeigen bzw. Informationen finden sich heute
sowohl in Produkten der Consumer-Elektronik, aber auch in manchen
sicherheitsrelevanten Anwendungen wie z. B. bei Warnanzeigen im
Flugzeug oder im Auto. Zur Hinterleuchtung der anzuzeigenden Symbole
finden aufgrund des fallenden Preises und der geringen Energieaufnahme
zunehmend Anzeigen auf der Basis organischer lichtemittierender
Dioden (OLEDs) Verwendung, es sind jedoch auch andere, beispielsweise
auf Halbleiter-LEDs oder einfachen Glühbirnen basierende Lichtemitter
zur Verwendung mit Black-Panel-Oberflächen geeignet.
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Um
eine effektiv arbeitende Black-Panel-Oberfläche bereitzustellen,
müssen die Reflektionseigenschaften (wie z. B. Reflektionsfaktor,
Reflektionswinkelverteilung, Glanz, Farbe, und dgl.) der eigentlichen
Anzeige, also dem grafischen Symbol oder auch einer komplexen Grafikanzeige,
mit den Reflektionseigenschaften aller benachbarten Komponenten übereinstimmen.
Derartige benachbarte Komponenten sind beispielsweise Rahmen, Einfassungen,
oder einfach glatte Oberflächen, in welche die Anzeigeelemente
möglichst bündig eingelassen sind. Bei unterschiedlichen
Reflektionseigenschaften schwindet die Effektivität einer
Black-Panel-Oberfläche mit zunehmender Umgebungshelligkeit.
Für den Fall komplett transparenter Deckschichten ist es
daher notwendig, alle neben der tatsächlichen Anzeige befindlichen
Bereiche zu verdecken („abzumaskieren”). In diesem
Fall müssen die Reflektionseigenschaften der „Maske” mit
den Reflektionseigenschaften der Anzeige möglichst vollständig übereinstimmen,
wobei sich diese Übereinstimmung auch über den
gesamten Bereich sichtbaren Lichtes erstrecken soll. Insbesondere
direkte Sonnenlichteinstrahlung verhindert aufgrund ihres umfassenden
Wellenlängenbereiches und ihrer Intensität eine
effektive Gestaltung von Black-Panel-Oberflächen. Die nach
dem aktuellen Stand der Technik gewöhnlich schwarz auflackierten
Maskierungen weisen insbesondere bei intensiver Beleuchtung deutlich
sichtbare unterschiedliche Reflexionseigenschaften zu den dahinter
angeordneten Anzeigen auf. Um diesen Unterschied abzumildern, werden
häufig getönte Deckschichten wie beispielsweise
Rauchglas verwendet, was jedoch zu einer Abschwächung des
vom Lichtemitter stammenden und die Anzeige bildenden Lichts führt.
Um die geringere Lichtausbeute zu kompensieren werden entsprechend
stärkere Lichtemitter benötigt, die wiederum Nachteile
wie ein höherer Energiebedarf, eine kürzere Lebensdauer,
oder eine stärkere Erwärmung nach sich ziehen.
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Eine
Lösung des Problems von Reflexionen auf einer Oberfläche
mit einer dahinter verborgenen Anzeige wird mittels der Verwendung
polarisierender Filter erreicht, wie sie beispielsweise in der Veröffentlichung
von Peter M. Knoll in „Displays", ISBN-Nr. 3-7785-1357-5,
Verlag Hüthig/Heidelberg aus dem Jahre 1986 beschrieben
wird. Die für diesen Aufbau vorgesehene Wellenlänge
Lambda ist dabei bei Filtern für den sichtbaren Spektralbereich
die Wellenlänge der maximalen Augenempfindlichkeit. Neben einer
nahezu vollständigen Vermeidung der unerwünschten
Reflexionen und hohen Kontrasten weisen derartige Aufbauten einen
Transmission von bis zu 40% des von der eigentlichen Anzeige emittierten Lichtes
auf, im Gegensatz zu ca. 20% Transmission bei der Verwendung beispielsweise
von getönten Deckschichten.
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Eine
Verbesserung der Haltbarkeit der oft empfindlichen Filterschichten
offenbart die Druckschrift
US
6,549,335 B1 . Die Lichtemission wird nach dieser Druckschrift über
eine OLED bereitgestellt, die an ihrer (dem Betrachter abgewandten)
Rückseite eine Kathode aus spiegelndem Material (Metall)
aufweist, und die Polarisatoren sind schichtartig ausgebildete Polyvinyl-Alkohole
mit Chromophoren. Dieses optische System sieht jedoch keine Black-Panel-Oberflächen
vor.
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Keine
nach dem Stand der Technik von Black-Panel-Oberflächen
gefertigte Anzeigevorrichtung offenbart jedoch Möglichkeiten,
wie „abmaskierte” Bereiche effektiv in eine Black-Panel-Oberfläche zu
integrieren sind, so dass das von den abmaskierten Bereichen reflektierte
Umgebungslicht effektiv zurückgehalten werden kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist demnach, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Verbesserung von Black-Panel-Oberflächen
unter Vermeidung der genannten Nachteile des Standes der Technik
bereitzustellen. Insbesondere soll die Erfindung die Verwendung
abmaskierter Bereiche ermöglichen, wobei von einem Betrachter
aus und unter Einstrahlung beispielsweise hellen Sonnenlichtes nicht
zu erkennen sein soll, wo sich in einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Black-Panel-Oberfläche abmaskierte Bereiche und wo sich
Anzeigen, Symbole und/oder Text oder Grafiken oder sonstige Informationen
im abgeschalteten Zustand befinden.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung der genannten
Art die im Anspruch 1 und bei einem Verfahren der genannten Art
die im Anspruch 15 angegebenen Merkmale vorgesehen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Mermalen eines oder mehrerer
der Ansprüche 2 bis 14 bzw. 16 bis 18.
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Die
Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche
besitzt somit einen optischen Schichtaufbau sowie eine lichtdurchlässige lichtemittierende
Schicht. Der optische Schichtaufbau umfasst, wie später
detailliert ausgeführt wird, den bzw. die vorzusehenden
Filter. Definitionsgemäß kann der optische Schichtaufbau
auch aus lediglich einer einzigen Schicht bestehen bzw. diese aufweisen.
Die lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht dient der
Bereitstellung des Lichtes, welches von einem Betrachter aus gesehen
zur Anzeige der gewünschten Informationen dient. Vorgesehen
ist dabei dass zwischen dem optischen Schichtaufbau und der lichtemittierenden
Schicht eine erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen
Bereichen angeordnet ist, die einer anzuzeigenden Information zugeordnet sind.
Mit anderen Worten, stellen gemäß einem Ausführungsbeispiel
die Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche die anzuzeigende
Information dar, indem sie das Licht, welches von der lichtemittierenden Schicht
ausgesandt wird, ihren Konturen entsprechend hindurch lassen, so
dass die Konturen vom Betrachter aus sichtbar sind. Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel geben die lichtdurchlässigen Bereiche
den Blick auf die lichtemittierende Schicht frei, die durch Ansteuerung
ihrer Elektroden selbst die Information beinhalten. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass unter der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht
eine weitere spiegelnde Schicht angeordnet ist.
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Bevorzugt
ist die Anordnung aus lichtdurchlässiger lichtemittierender
Schicht und weiterer spiegelnder Schicht durch eine organische lichtemittierende
Diode (OLED) mit spiegelnder Elektrode an der Unterseite gegeben.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zur Lichtemission andere,
beispielsweise auf Halbleiter-LEDs oder einfachen Glühbirnen
basierende Lichtemitter Verwendung finden, auch wenn derartige Lichtemitter
streng genommen keine Schichten darstellen. In diesen Fällen muss
eine anders ausgestaltete spiegelnde Schicht vorgesehen sein, welche
erfindungsgemäß hinter bzw. unter dem Lichtemitter
angeordnet ist. Hierzu kommen beispielsweise metallische, aber auch
auf Lichtbrechung basierende Schichten in Frage.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass zwischen der ersten spiegelnden Schicht
mit lichtdurchlässigen Bereichen und der lichtdurchlässigen
lichtemittierenden Schicht eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige
Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen angeordnet ist.
Damit das von der lichtemittierenden Schicht emittierte Licht auch
ungehindert passieren kann, müssen die lichtdurchlässigen
Bereiche der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen
Schicht kongruent zu den lichtdurchlässigen Bereichen der ersten
spiegelnden Schicht angeordnet sein. Die nichtreflektierende, lichtundurchlässige
Schicht ist dabei so ausgerichtet, dass sie von der zweiten spiegelnden
Schicht zurückreflektiertes Licht absorbiert. Sie ist demnach
dem Betrachter der Black-Panel-Oberfläche abgewandt angeordnet.
Durch Anordnung dieser Schicht wird eine Helligkeitszunahme an den
Kanten der anzuzeigenden Symbole, die durch die Konturen der lichtdurchlässigen
Bereiche definiert sind, vermieden. Nichtsdestotrotz ist diese bevorzugt
vorzusehende Schicht optional und nicht zwingend notwendig.
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Gemäß einer
Ausführungsform umfasst der optische Schichtaufbau zwei
Schichten, wobei die obere Schicht ein horizontal polarisierter
linearer Polarisationsfilter und die darunter liegende, weitere Schicht
eine Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ist. Definitionsgemäß bedeutet „oben”,
dass die betreffende Schicht einem Betrachter näher ist
als eine „unten” angeordnete Schicht.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform umfasst der optische Schichtaufbau
einen zirkularen Polarisationsfilter. Ein derartiger Filter weist
die gleichen optischen Eigenschaften wie die zuvor dargelegte Variante,
besteht jedoch aus einem einzigen Bauteil, was im Rahmen einer wirtschaftlichen
Fertigung von Vorteil sein kann.
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Wie
ausgeführt ist, müssen in die erste spiegelnde
Schicht lichtdurchlässige Bereiche einbringbar sein. Nach
einer Ausführungsform ist diese erste spiegelnde Schicht
aus Metall gefertigt oder umfasst metallische spiegelnde Komponenten
bzw. Eigenschaften. Nach einer anderen Ausführungsform
können auf optischer Brechung beruhende Schichtabfolgen
Verwendung finden.
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Nach
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform besitzt die
optische Vorrichtung ferner eine reflexionsmindernde Beschichtung,
welche oberhalb des ersten optischen Schichtaufbaus angeordnet ist.
Anhand dieser Beschichtung werden unerwünschte Reflexionen,
die an der einem Betrachter zugewandten Außenseite der
erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehen, verringert,
was zu einer weiteren Verbesserung der Effektivität der
Black-Panel-Oberfläche führen kann. Eine solche
Antireflex-Beschichtung kann aus einem sogenannten Micromesh-Gewebe
bestehen, welches seitlich einfallendes Licht absorbiert. Die Beschichtung
kann mittels Aufrauen, beispielsweise durch Ätzen, hergestellt
werden, oder es können entsprechende Lacke oder Folien
eingesetzt werden. Besonders bevorzugt können eine oder
mehrere zusätzliche Dünnschichten mit geeigneter
Brechzahl bzw. Brechzahlabfolge eingesetzt werden, mit denen erfahrungsgemäß besonders
gute Ergebnisse erzielbar sind.
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Die
vorzusehenden lichtdurchlässigen Bereiche der ersten spiegelnden
Schicht und ggf. der nichtreflektierenden lichtundurchlässigen
Schicht werden nach einer ersten Ausführungsform durch Aufbringen
einer invertierten lichtundurchlässigen Schicht erzeugt.
Hierzu kommt dementsprechend ein Beschichtungsprozess zum Einsatz.
Dabei ist es sowohl möglich, dass die beiden Schichten
nacheinander auf einer der angrenzenden Schichten, also auf der
Deckschicht der lichtemittierenden Schicht oder auf dem optischen
Schichtaufbau aufgebracht werden, oder dass die Schichten jeweils
auf der einen bzw. der anderen der genannten angrenzenden Schichten
aufgebracht werden, sofern auch zwei Schichten vorgesehen sind.
Nach einer anderen Ausführungsform werden die lichtdurchlässigen
Bereiche der entsprechenden Schichten durch Öffnungen in
einer Maske erzeugt. Bevorzugt ist eine derartige Maske aus einem
metallischen spiegelnden Werkstoff, der auf seiner von einem Betrachter
weg weisenden Seite ggf. mit der optional vorgesehenen absorbierenden
Schicht beschichtet ist. Die Informationen werden dann, wie bereits
ausgeführt, durch Öffnungen in der Maske und deren
Hinterleuchtung durch die lichtemittierende Schicht dargestellt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform weist die bevorzugt verwendete
OLED zur Anzeige komplexer Information (z. B. Grafiken) eine Vielzahl von
einzeln ansteuerbare Bildpunkte (Pixel) darstellenden Elektroden
auf. Dabei sind die lichtdurchlässigen Bereiche oberhalb
der aktiven Leuchtfläche der OLED angeordnet und bilden
gewissermaßen einen Rahmen um die eigentliche Information
bzw. deren Anzeige. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nicht
aktive und ggf. benachbarte Komponenten der OLED-Anzeige durch die
erste spiegelnde Schicht abgedeckt werden, und dass die OLED-Anzeige
im abgeschalteten Zustand von einem Betrachter aus nicht sichtbar
ist.
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Gemäß weiteren
Ausführungsformen ist es möglich, dass der optische
Schichtaufbau, die erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen
Bereichen, die ggf. vorhandene nichtreflektierende, lichtundurchlässige
Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen und die ggf. vorhandene
reflexionsmindernde Beschichtung deutlich größere
Abmaße aufweisen als die lichtdurchlässigen Bereiche
sowie darunter angeordnete lichtemittierende Schichten mit dahinter angeordneten
weiteren spiegelnden Schichten. Das bedeutet, dass hinter einer
prinzipiell beliebig großen Black-Panel-Oberfläche
eine oder mehrere, auch unterschiedlich ausgestaltete Anzeigeelemente
angeordnet sein können, wobei diese Anzeigen wesentlich
kleiner als die gesamte Black-Panel-Oberfläche sein können,
ohne die genannten Vorteile zu verlieren. Ferner ist die optische
Vorrichtung auch in der Lage, die Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche bei
gewölbten oder gekrümmten Oberflächen
zu erzielen. Daher eignet sie sich insbesondere für den Einsatz
in Kraftfahrzeugen, und dort im Bereich des Armaturenbretts, welches
durch die Nutzung einer Black-Panel-Oberfläche nach der
erfindungsgemäßen Lehre ein besonders hochwertiges
Gepräge aufweist.
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Wie
erwähnt, besitzt die besonders bevorzugte Ausführungsform
der optischen Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche
den optischen Schichtaufbau aus einem horizontal polarisierten linearen
Polarisationsfilter und einer Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht,
die erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen,
die nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht mit
kongruenten lichtdurchlässigen Bereichen, sowie die organische
lichtemittierende Diode (OLED) mit spiegelnder Kathode. Dabei sei
angemerkt, dass Lambda-Viertel-Verzögerungsschichten gewöhnlich
nur für eine bestimmte Wellenlänge vorgesehen
sind, da diese Wellenlänge direkt mit der Dicke der Verzögerungsschicht
zusammenhängt. Versuche haben allerdings ergeben, dass
auch von dieser „Hauptwellenlänge” abweichende
Wellenlängen in ausreichendem Maße polarisiert
werden, so dass sich die Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche
praktisch für den gesamten Bereich des für das
menschliche Auge sichtbaren Bereich erstreckt. Durch Anpassung der „Hauptwellenlänge” des
zirkularen Polarisationsfilters kann auch beispielsweise der ultraviolette
oder der infrarote Bereich durch die optische Vorrichtung bzw. das
genannte Verfahren abgedeckt werden. Folglich sind auch Anwendungen
z. B. im Bereich von Nachtsicht- oder Wärmebild-Systemen
und im Bereich von Wellenlängenkonversationen denkbar.
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Wie
bereits angedeutet, verwendet das genannte Verfahren zur Verbesserung
des Black-Panel-Effektes, besonders bevorzugt eine optische Vorrichtung
der genannten Art. Entsprechend dem genannten Verfahren wird zunächst
einfallendes Umgebungslicht durch den optischen Schichtaufbau zirkular
polarisiert, wozu besonders bevorzugt der erfindungsgemäße
zirkulare Polarisationsfilter (Zirkularpolarisator) oder alternativ
ein linearer Polarisationsfilter, gefolgt von einer Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht
eingesetzt wird. Auf diese Weise wird das einfallende Licht zunächst
beispielsweise linksdrehend polarisiert. Dann fällt das
Licht durch ggf. vorhandene lichtdurchlässige Bereiche
weiterer, zunächst nicht näher spezifizierter
Schichten. Schließlich wird das einfallende und zirkular
polarisierte Licht an einer spiegelnden Schicht reflektiert, wobei
diese spiegelnde Schicht nach dem Stand der Technik die einzige
spiegelnde Schicht ist und beispielsweise als abschließend
angeordnete spiegelnde Kathode einer (ansonsten transparenten) OLED
ausgebildet sein kann. Mittels der Reflexion des Lichtes an der
spiegelnden Schicht wird die Polarisation des einfallenden Lichtes
derart gedreht, so dass der Drehsinn gerade umgekehrt, nach diesem
Beispiel also rechtsdrehend wird. Danach wird das nunmehr reflektierte Licht,
welches auf dem Weg zurück zu einem Betrachter ist, durch
die Lambda-Viertel-Schicht vertikal linear polarisiert und schließlich
vom horizontal polarisierten linearen Polarisationsfilter blockiert.
Auf diese Weise kann kein reflektiertes Umgebungslicht nach außen
und insbesondere zum Betrachter gelangen.
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Dabei
ist nun vorgesehen, dass der beschriebene Aufbau ferner eine erste
spiegelnde Schicht umfasst, wobei sich „erste” auf
die Anordnung dieser spiegelnden Schicht im Hinblick auf den Betrachter
bezieht, da diese erste spiegelnde Schicht näher zum Betrachter
hin angeordnet ist und daher einfallendes Licht zuerst überall
dort auf diese erste spiegelnde Schicht auftrifft, wo diese gerade
keine zur Darstellung der gewünschten Informationen erfindungsgemäß vorzusehenden
lichtdurchlässigen Bereiche aufweist. Das einfallende Licht
wird auch an dieser spiegelnden Schicht reflektiert, wobei die Polarisation
wie oben beschrieben gedreht wird. Das zurückreflektierte
Licht wird dann ebenfalls an dem Polarisationsfilter absorbiert.
Andernfalls fällt das einfallende Licht auf die zuvor beschriebene
abschließend angeordnete spiegelnde Schicht, die demnach auch „weitere
spiegelnde Schicht” genannt werden kann.
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Demnach
wird durch das Verfahren sichergestellt, dass sowohl auf die eigentliche
Anzeige (z. B. OLED mit spiegelnder Kathode) als auch auf Bereiche,
die um die eigentliche Anzeige herum angeordnet sind, auftreffendes
Umgebungslicht nach der Reflexion an einer der spiegelnden Schichten
innerhalb des Aufbaus absorbiert wird.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das an
der ersten spiegelnden Schicht oder nach Durchlaufen der lichtdurchlässigen
Bereiche an der weiteren spiegelnden Schicht reflektierte Umgebungslicht
an einer nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht
mit lichtdurchlässigen Bereichen, die kongruent zu den
lichtdurchlässigen Bereichen der ersten spiegelnden Schicht angeordnet
sind, absorbiert. Dabei ist die nichtreflektierende, lichtundurchlässige
Schicht derart ausgerichtet, dass sie vom Betrachter weg und zu
der weiteren spiegelnden Schicht hingewandt ist, da ja Licht, welches
von dieser weiteren spiegelnden Schicht zurückreflektiert
wird, absorbiert werden soll. Mittels dieser Absorption wird eine
Helligkeitszunahme an den Kanten der anzuzeigenden Symbole, die
durch die Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche definiert
sind, vermieden.
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Dabei
ist nun vorgesehen, dass zur Anzeige von Information die lichtemittierende
Schicht, also beispielsweise die OLED oder eine andere, entsprechend
angeordnete Lichtquelle eingeschaltet wird. Dadurch ist der Anteil
des emittierten Lichts, welcher durch die lichtdurchlässigen
Bereiche hindurchtritt und insbesondere aufgrund seiner Polarisation
nicht durch den optischen Schichtaufbau blockiert wird, von einem
Betrachter aus sichtbar. Je nach Konturen der lichtdurchlässigen
Bereiche werden so unterschiedliche Symbole dargestellt. Selbstverständlich kann
die Anzeige auch aus komplexeren Elementen wie einer grafischen
Anzeige bestehen, welche nach dem Verfahren von einer ersten spiegelnden
Schicht umrahmt sein kann, so dass sich wiederum der erzielbare
Effekt einstellt. Sofern die grafische Anzeige vollständig
bzw. gleichmäßig transparent und mit einer entsprechenden
weiteren spiegelnden Schicht hinterlegt ist, stellt sich auch der
erfindungsgemäß gewünschte Effekt ein.
Es ist dabei unerheblich, welche Größenverhältnisse
die Anzeige(n) und die gesamte Black-Panel-Oberfläche aufweisen;
so sind beispielsweise wenige Quadratzentimeter umfassende Anzeigen
innerhalb eines Kfz-Armaturenbrettes problemlos und unter Wahrung
des erfindungsgemäßen Effektes realisierbar. Sobald
die Hinterleuchtung erlischt, sind die Konturen der lichtdurchlässigen
Bereichen und der Anzeige von einem Betrachter aus auch bei hoher
Intensität des Umgebungslichtes nicht wahrnehmbar.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
an der Außenseite des optischen Schichtaufbaus auftretende
Reflexion von Umgebungslicht absorbiert wird. Hierzu ist besonders
bevorzugt eine reflexionsmindernde Beschichtung, welche oberhalb
des ersten optischen Schichtaufbaus angeordnet ist, vorzusehen.
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Die
Erfindung bietet eine effektive Unterdrückung von unerwünschten
Reflexionen des auf eine Black-Panel-Oberfläche einfallenden
Umgebungslichtes, und zwar auch bei hohen Intensitäten
und über einen ausreichend breiten Wellenlängenbereich.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen,
bei welchen beispielsweise Rauchglas zur Verminderung der von einer
im Aufbau angeordneten spiegelnden Schicht wie beispielsweise der
Kathode einer zur Hinterleuchtung eingesetzten OLED eingesetzt wird,
weist die Erfindung eine signifikant höhere Transmission
des von der Hinterleuchtung emittierten Lichtes auf, woraus sich
Vorteile wie ein niedrigerer Energiebedarf, eine längere
Lebensdauer, oder eine geringere Erwärmung ergeben. Zudem
lässt sich eine nach der erfindungsgemäßen
Lehre hergestellte Vorrichtung auch für große
und/oder gewölbte Flächen wie beispielsweise Kfz-Armaturenbretter
verwenden, in denen nur kleinformatige Anzeigeelemente untergebracht
sind. Durch die Anordnung einer ersten spiegelnden Schicht zwischen
dem optischen Schichtaufbau und der lichtemittierenden Schicht wird
zudem sichergestellt, dass auch außerhalb der lichtemittierenden Schicht
auftreffendes Umgebungslicht zu einem Betrachter rückreflektiert
und am optischen Schichtaufbau absorbiert wird. Durch zusätzliches
Vorsehen einer zur lichtemittierenden Schicht hingewandt ausgerichteten
nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht mit
lichtdurchlässigen Bereichen lässt sich die Kantenhelligkeit
an den Übergängen der lichtdurchlässigen
und lichtundurchlässigen Bereiche weiter verringern.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen,
in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
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1 in
schematischer längsgeschnittener Darstellung eine Vorrichtung
zur Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und
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2 eine
der 1 entsprechende Darstellung, jedoch gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.
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Die
in 1 dargestellte, der Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche
dienende optische Vorrichtung besitzt einen optischen Schichtaufbau 1,
der eine obere erste Schicht 1', welche als linearer Polarisationsfilter
ausgebildet ist, und eine untere zweite Schicht 1'', welche
als Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ausgebildet ist,
aufweist. Unterhalb der zweiten Schicht 1'' des optischen
Schichtaufbaus 1 befindet sich eine erste spiegelnde Schicht 2,
die beispielsweise mittels Metallbedampfen der Unterseite der zweiten
Schicht 1'' hergestellt sein kann. Diese erste spiegelnde
Schicht 2 weist einen oder mehrere lichtdurchlässige
Bereiche 2' auf, durch die Licht wie beispielsweise Umgebungslicht
hindurchdringen kann. Unterhalb der ersten spiegelnden Schicht 2 ist eine
nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht 3 (Absorptionsschicht)
angeordnet. Diese kann jedoch kein von Außen bzw. von der
Oberfläche des optischen Schichtaufbaus 1 hereinfallendes
(Umgebungs-)Licht absorbieren, da dieses zuvor von der ersten spiegelnden
Schicht 2 reflektiert wird. Die nichtreflektierende, lichtundurchlässige
Schicht weist ferner einen oder mehrere lichtdurchlässige
Bereiche 3' auf, welcher bzw. welche kongruent zu dem oder den
lichtdurchlässigen Bereichen 2' der ersten spiegelnden
Schicht 2 angeordnet sind. In 1 ist zur Verdeutlichung
der Grenze zwischen den lichtdurchlässigen Bereichen 2' und 3' eine
gestrichelte Linie gezogen. Die kongruenten lichtdurchlässigen
Bereiche 2' und 3' stellen Symbole, Text, Grafiken
und dergleichen dar, die als anzuzeigende Information sichtbar gemacht
werden sollen. Unterhalb der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen
Schicht 3 ist eine lichtdurchlässige lichtemittierende
Schicht 4 wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode
(OLED) angeordnet. Diese Schicht 4 emittiert dasjenige
Licht, welches beim Einschalten der optischen Vorrichtung von einem
Betrachter aus sichtbar ist und die Symbole, Text, Grafiken und
dergleichen Information sichtbar werden lässt. An der unten
in 1 gezeigten Rückseite der lichtdurchlässigen
lichtemittierenden Schicht 4 ist eine zweite spiegelnde
Schicht 5 angeordnet, die im bevorzugten Fall einer OLED
deren spiegelnde Elektrode ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl die lichtdurchlässige
und lichtemittierende Schicht 4 als auch die nicht reflektierende
und lichtundurchlässige Schicht 3 in ihrer jeweiligen
Fläche im Wesentlichen gleich groß wie die Flächen
der darüber liegenden ersten spiegelnden Schichten 2 und
des optischen Schichtaufbaus 1. Mit anderen Worten, die vorzugsweise
mehreren lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' sind
jeweils gemeinsam einer einzigen lichtemittierenden Schicht bzw.
einer einzigen organischen Leuchtdiode (OLED) zugeordnet.
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Durch
die lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' hindurchtretendes
Umgebungslicht wird an der zweiten spiegelnden Schicht 5 reflektiert
und anschließend entweder an der nichtreflektierenden und lichtundurchlässigen
Schicht 3 absorbiert oder aufgrund der zuvor erfolgten
zirkularen Polarisation im optischen Schichtaufbau 1 von
diesem blockiert. Auf diese Weise gelangt praktisch kein Umgebungslicht mehr
nach außen, was erfindungsgemäß gerade
erwünscht ist. Von der lichtdurchlässigen und
lichtemittierenden Schicht 4 ausgesandtes bzw. emittiertes Licht
kann jedoch nach Außen gelangen, wobei nur derjenige Anteil
des emittierten Lichts, welcher durch die lichtdurchlässigen
Bereiche 2' und 3' hindurchtritt, von einem Betrachter
aus sichtbar ist. Die Form der lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' korreliert,
wie erwähnt, mit der von einem Betrachter aus wahrgenommenen
Form der angezeigten Information (Symbole, Grafiken und dergleichen).
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An
der oben in 1 dargestellten Außenseite
der optischen Vorrichtung ist zusätzlich eine reflexionsmindernde
Beschichtung 6 auf der oberen ersten Schicht 1' des
optischen Schichtaufbaus 1 angeordnet, welche Reflexionen
des Umgebungslichtes an der Außenseite des optischen Schichtaufbaus 1 minimiert.
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Die
in 2 dargestellte, ebenfalls der Verbesserung der
Black-Panel-Oberfläche dienende Ausführungsform
der optischen Vorrichtung besitzt dieselben optischen Eigenschaften
und einen ähnlichen optischen Aufbau, so dass dieselben
Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
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Gemäß 2 besitzt
diese Vorrichtung ebenfalls einen optischen Schichtaufbau 1 mit
einer oberen ersten Schicht 1', welche als Polarisationsfilter
ausgebildet ist, und mit einer unteren zweiten Schicht 1'',
welche als Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ausgebildet
ist. Unterhalb der zweiten Schicht 1'' dieses optischen
Schichtaufbaus 1 befindet sich eine erste spiegelnde Schicht 2.
Diese erste spiegelnde Schicht 2 weist einen oder mehrere
lichtdurchlässige Bereiche 2' auf, durch den bzw.
die Licht wie beispielsweise Umgebungslicht hindurch dringen kann
und der bzw. die jeweils nur rahmenartig umgrenzt ist bzw. sind.
Unterhalb der ersten spiegelnden Schicht 2 ist dem Bereich 2' oder
jedem der Bereiche 2 jeweils zugeordnet eine nichtreflektierende,
lichtundurchlässige Schicht 3 (Absorptionsschicht)
angeordnet. Diese Schichten 3, von denen in 2 nur
eine dargestellt ist, können jedoch kein von Außen
hereinfallendes (Umgebungs-)Licht absorbieren, da dieses zuvor von
der ersten spiegelnden Schicht 2 reflektiert wird. Jede
nichtreflektierende und lichtundurchlässige Schicht 3 weist
ferner einen einzigen lichtdurchlässigen Bereich 3' auf,
welcher ebenfalls nur rahmenartig umgrenzt ist und kongruent zum
zugeordneten lichtdurchlässigen Bereich 2' der
ersten spiegelnden Schicht 2 angeordnet ist. In 2 ist
zur Verdeutlichung der Grenze zwischen den lichtdurchlässigen
Bereichen 2' und 3' eine gestrichelte Linie gezogen.
Jede gegenüber der Schicht 2 flächige
kleinere Schicht 3 ist den betreffenden Bereich 2' der
Schicht 2 konturenartig umgebend mit der Schicht 2 verbunden.
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Unterhalb
der nichtreflektierenden und lichtundurchlässigen Schicht 3 ist
eine flächig gleich große lichtdurchlässige
und lichtemittierende Schicht 4 wie beispielsweise eine
organische Leuchtdiode (OLED) angeordnet. Diese Schicht 4 emittiert
dasjenige Licht, welches beim Einschalten der optischen Vorrichtung
von einem Betrachter aus sichtbar ist. An der unten im Bild gezeigten
Rückseite der lichtdurchlässigen lichtemittierenden
Schicht 4 ist eine zweite spiegelnde Schicht 5 angeordnet,
die im bevorzugten Fall einer OLED deren spiegelnde Elektrode ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel sind, wie erwähnt,
die flächig gleich großen Schichten 3 und 4 flächig
kleiner als die Schicht 2 und der optische Schichtaufbau 1.
In nicht dargestellter Weise sind über die Fläche
des Schichtaufbaus 1 mehrere lichtdurchlässige
Bereiche 2' der ersten spiegelnden Schicht 2 verteilt
angeordnet, denen jeweils eine Schicht 4 bzw. eine OLED
zugeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient jede
OLED 4, 5 selbst als Träger einer komplexen
Information dadurch, dass sie den Bereichen 2' und 3' zugewandt
eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren bildpunkt- bzw. pixelartigen
Elektroden aufweist.
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Wie
erwähnt, ist die Funktionsweise der Black-Panel-Oberflächen-Vorrichtung
nach 2 vergleichbar mit der in 1, wenn
auch in 2 die beiden Schichten 1 und 2 deutlich
größer ausgeführt sind als die Schichten 3 und 4.
Diese Ausführungsform findet insbesondere dann Anwendung,
wenn eine oder mehrere Anzeigen oder Anzeigensets in einer großen
Fläche versteckt werden sollen, so dass es vorteilhafter
ist, mehrere kleinflächigeren lichtemittierende Schichten 4 (bspw.
OLEDs) vorzusehen, die gemeinsam oder getrennt zuschaltbar sind.
Dabei ist es auch möglich, bezüglich der Ausgestaltung der
Bereiche 2' (ob mit oder ohne Symbolik) und der Ausgestaltung
der OLEDs eine Kombination der Ausführungen nach 1 und 2 vorzusehen.
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Bei
den genannten Ausführungsbeispielen kann die erste spiegelnde
Schicht aus Metall bestehen oder metallisch spiegelnde Komponenten
bzw. Eigenschaften aufweisen. Die lichtdurchlässigen Bereiche
der ersten spiegelnden Schicht und/oder diejenigen der nicht reflektierenden
lichtdurchlässigen Schicht können durch Aufbringen
einer invertierten lichtdurchlässigen Schicht auf die lichtdurchlässige lichtemittierende
Schicht gebildet sein. Die lichtdurchlässigen Bereiche
können durch Öffnungen in einer Maske gebildet
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Peter M. Knoll
in „Displays”, ISBN-Nr. 3-7785-1357-5, Verlag
Hüthig/Heidelberg aus dem Jahre 1986 [0004]