DE2355134C2

DE2355134C2 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2355134C2
Application number: DE2355134A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 6367 Karben Busch; Gunther Dipl.-Phys. 6451 Dörnigheim Jung
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE2355134A1; FR2250172A1; GB1476794A; FR2250172B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen von Meßwerten und Informationen mit mindestens einer Flüssigkristallzelle vom Transmissionstyp, deren dem Betrachter abgewandte Stirnfläche von einer mindestens eine Elektrolumineszenzzelle enthaltenden Lichtquelle mit einer planen Leuchtfläche beleuchtet ist, und mit einer teilweise reflektierenden Schicht zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle und der dieser benachbarten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle.

Es sind bereits verschiedene Anzeigevorrichtungen, se insbesondere für Digitaluhren, bekannt, die Flüssigkristallzellen vom Reflexionstyp enthalten. Diese Anzeigevorrichtungen besitzen eine äußerst geringe Bauhöhe und benötigen eine vergleichsweise geringe elektrische Leistung. Nachteilig ist, daß sie sich nur bei relativ großer Umgebungshelligkeit gut ablesen lassen. Bei geringer Umgebungshelligkeit wird die Ablesbarkeit schwierig, bei Dunkelheit unmöglich. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bereits bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin 1973, Bd. 15, Nr. 8, Seiten 2435/2436), die dem Betrachter abgewandte Elektiode als halbdurchlässige Spiegel auszubilden und hinter dieser eine Lichtquelle in Form einer Elektrolumineszenzzelle anzuordnen. Hierdurch wird erreicht daß die Anzeigevorrichtung auch bei Dunkelheit ablesbar ist

Es sind des weiteren Anzeigevorrichtungen bekannt die Flüssigkristallzellen vom Transmissionstyp enthalten. Bei solchen Anzeigevorrichtungen werden die Flüssigkristallzellen von ihrer dem Betrachter abgewandten Stirnfläche her mittels einer Lichtquelle beleuchtet wobei die rückwärtige Elektrode der Flüssigkristallzelle transparent ausgebildet ist Es ist bekannt (DE-OS 2221441), als Lichtquelle eine reflektierende und fluoreszierende, beispielsweise elektrolumineszierende Schicht vorzusehen, wobei die dem Betrachter abgewandte Fläche der Schicht zur Erhöhung der Lichtausbeute auf einen Spiegel aufgebracht sein kann.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Anzeigen der eingangs genannten Art bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin 1943, Bd. 15, Nr. 8, Seiten 2435/2436), bei der als Lichtquelle eine Elektrolumineszenzzelle und zwischen dieser und der Flüssigkristallzelle ein halbdurchlässiger Spiegel vorgesehen ist und Polarisatoren auf beiden Seiten der Flüssigkristallzelle angeordnet sind.

Die vorgenannten, Flüssigkristallzellen enthaltenden Anzeigevorrichtungen können zwar sowohl bei Tageslicht als auch bei Dunkelheit abgelesen werden, von Nachteil ist jedoch, daß sie aufgrund der Verwendung halbdurchlässiger Spiegel bzw. der Anordnung der Elektrolumineszenzzelle vor dem Spiegel eine verhältnismäßig hohe Leistungsaufnahme besitzen. Zwar kann durch Herabsetzen der Stromaufnahme der Elektrolumineszenzzelle die Leistungsaufnahme verringert werden, jedoch verschlechtert sich dadurch die Ablesbarkeit.

Es ist des weiteren eine Anzeigeeinrichtung bekannt (US-PS 36 82 531), bei der zur Anzeige einer Information zwischen einer Lichtquelle und einem dem Betrachter zugewandten Schirm eine spiegelnde Reflektorschicht vorhanden ist die mit die Information darstellenden öffnungen versehen ist Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht fällt durch die öffnungen auf die Rückseite des Schirms und bildet dort die Information ab. Durch die Verwendung einer spiegelnden Reflektorschicht soll eine besonders kontrastreiche Anzeige erhalten werden.

Schließlich ist es auch bekannt (DE-OS 20 42 180, DE-AS 22 20 591 und Electrical News, Bd. 17, 1972, Nr. 13, Seiten 15,16), zur Verbesserung der Ablesbarkeit ein Mikromaschenfilter zwischen der rückwärtigen Wand der Flüssigkristallzelle und der rückwärtigen Beleuchtung bzw. als Abschirmung gegenüber der Sichtfläche vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Anzeigevorrichtung hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme weiter zu verbessern, ohne daß bei den unterschiedlichsten Lichtverhältnissen die einwandfreie Ablesung der Meßwerte und Informationen beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anzeige-

vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als teilweise reflektierende Schicht eine Reflexionsschicht mit einer Vielzahl von Durchbrechungen vorgesehen ist

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß die beleuchtende Elektrolumineszenzzelle beim Betrieb der Anzeigevorrichtung bei Tages- oder Kunstlicht ganz abgeschaltet oder ihre Leuchtstärke zumindest weiter reduziert und infolgedessen der zeitliche Mittelwert des Stromverbrauchs der Elektrolumineszenzzelle nicht unwesentlich herabgesetzt werden kann. Aufgrund der Durchbrechungen hat nämlich eine solche Reflexionsschicht eine geringere Lichtdämpfungswirkung als ein halbdurchlässiger Spiegel. Die Einstellung der für eine gute Ablesbarkeit der Anzeigevorrichtung erforderlichen Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit kann manuell oder, was besonders vorteilhaft ist, automatisch erfolgen.

Aus feriigungs- und montagetechnischen Gründen bildet am zweckmäßigsten die Reflexionsschicht mit einem der ihr benachbarten Bauelemente eine einstückige Einheit Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der Flüssigkristallzelle durch das an der Reflexionsschicht reflektierte Licht, empfiehlt es sich, die reflektierenden Teile der Reflexionsschicht mit einer Vielzahl von stumpfwinkligen, lichtstreuenden Vertiefungen zu versehen.

Um zu erreichen, daß die Lichtquelle in der Hauptblickrichtung des Betrachters durch die Durchbrechungen in der Reflexionsschicht nicht gesehen wird und sie mithin keinen Einfluß auf die Ablesbarkeit ausübt, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle und der Reflexionsschicht ein schräg angeordnetes Mikroma·- schenfilter mit zu seiner Flächennormalen achsparallelen Durchbrechungen vorhanden. Durch das schräggestellte Mikromaschenfilter wird erreicht, daß auf die Flüssigkristallzelle nur Lichtstrahlen auftreffen, die mit der Stirnfläche einen Winkel kleiner als 90° einschließen, und somit hinsichtlich des Betrachters die gewünschte indirekte Beleuchtung der Flüssigkristallzelle erhalten wird. Je dicker dabei das Mikromaschenfilter gewählt wird, desto geringer kann die Schrägstellung sein und desto kleiner wird die Bautiefe. Ebenso ist es aber auch möglich, zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle und der Reflexionsschicht ein flächenparalleles Mikromaschenfilter mit zu seiner Flächennormalen geneigt verlaufenden Durchbrechungsachsen anzuordnen. Ein solches Mikromaschenfilter ist am zweckmäßigsten aus mehreren aufeinandergeschichteten und gegeneinander in einer Richtung versetzten Lochfolien aus einem lichtundurchlässigen Material aufgebaut.

Schließlich besteht aber auch die Möglichkeit, zwischen der Reflexionsschicht und der ihr zugewandten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle ein Polarisationsfilter und vor der dem Betrachter zugewandten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle ein weiteres, gegenüber dem anderen um 90 Winkelgrade gedrehtes Polarisationsfilter anzuordnen. Hierbei ist, wenn die Flüssigkristallzelle nicht angeregt und sie somit durchsichtig ist, die Leuchtfläche der Lichtquelle nicht sichtbar. Sobald jedoch die Flüssigkristallzelle angeregt ist, entsteht durch die sich im elektrischen Feld ausrichtenden Flüssigkristalle eine zusätzliche Polarisationsdrehung, so daß die angeregten Stellen der Flüssiekristallzelle sich hell von der dunklen Restfläche abheben.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer digitalen Anzeigevorrichtung mit zwei Polarisationsfiltern,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Anzeigevorrichtung nach F i g. 1 entlang der Linie H-II,
F i g. 3 einen Querschnitt durch das Mikromaschenfilter der Anzeigevorrichtung in stark vergrößertem Maßstab.

Die digitale Anzeigevorrichtung nach den F i g. 1 und 2 enthält eine Flüssigkristallzelle 1 vom Transmissionstyp und eine Elektrolumineszenzzelle 2 als Lichtquelle, die zusammen in einem topfförmigen Gehäuse 3 rechteckiger Querschnittsform angeordnet und durch einen Frontring 4 in diesem festgelegt sind.

Die Flüssigkristallzelle 1 besteht in bekannter Weise aus zwei dünnen Glasplatten 5 und 6, die an ihren einander zugekehrten Flächen jeweils mit vier transparenten Siebe.^-Segment-Elektroden 7 und 8 versehen sind und zwischen denen sich die Flüssigkristall-Substanz 9 befindet Der Aufbau solcher Flüssigkristallzellen ist bekannt. Grundsätzlich können auch anders aufgebaute Flüssigkristallzellen vom Transmissionstyp Verwendung finden.

Die Elektrolumineszenzzelle 2 umfaßt zwei Glasplatten 10 und 11, die ebenfalls an ihren einander zugekehrten Flächen jeweils mit Elektroden 12 und 13 versehen sind, von denen lediglich die vordere Elektrode 13 transparent sein muß. Zwischen den Glasplatten 10 und 11 befindet sich eine Elektrolumineszenzschicht 14, die beispielsweise aus Phosphor bestehen kann. Der Aufbau von Elektrolumineszenzzellen ist ebenfalls bekannt Es können auch andere, wie vorstehend beschrieben aufgebaute Elektrolumineszenzzellen verwendet werden, wesentlich ist nur, daß sie auf ihrer gesamten wirksamen Fläche Licht abzugeben vermögen.

Die Flüssigkristallzelle 1 trägt sowohl auf ihrer dem Betrachter zugewandten als auch auf der dem Betrachter abgewandten Seite jeweils ein Polarisationsfilter 15 bzw. 16. Beide Polarisationsfilter 15 und 16 sind um 90 Winkelgrade gegeneinander gedreht, so daß im nicht angeregten Zustand der Flüssigkristallzelle 1 der Betrachter eine nicht leuchtende Fläche vor sich hat Bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden 7 und 8 orientieren sich die einzelnen Moleküle der Flüssigkristallsubstanz 9 nach dem für Kristalle üblichen Raumgitter. Dies hat zur Folge, daß nun die Flüssigkristallsubstanz 9 zwischen den angesteuerten Elektroden 7 und 8 ihre Transparenz verliert und wie ein zusätzliches Polarisationsfilter wirkt. Demzufolge wird das von der Elektrolumineszenzzelle 2 abgestrahlte Licht durch die beiden Polarisationsfilter 15 und 16 nicht mehr gelöscht und es erscheint eine leuchtende Anzeige.

Wie ersichtlich befindet sich zwischen dem hinteren

Polarisationsfilter 16 und der vorderen Fläche der Elektrolumineszenzzelle 2 eine Reflexionsschicht 17, die mit der Elektrolumineszenzzelle 2 eine einstückige Einheit bildet. Die Reflexionsschicht 17 ist mit einer Vielzahl von Durchbrechungen 18 versehen, durch die das Licht von der Elektrolumineszenzzelle 2 auf die Flüssigkristallzelle 1 fallen kann, sowie einer Vielzahl

fes von stumpfwinkligen, dem Polarisationsfilter 16 zugewandten Vertiefungen 19 zur Streuung des von vorne einfallenden Lichts.
Zum elektrischen Anschluß der Elektroden 7 und 8

der Flüssigkristallzelle 1 und der Elektroden 12 und 13 der Elektrolumineszenzzelle 2 an die nicht dargestellten Versorgungs- und Steuersysteme sind Anschlußstifte 20 vorhanden, die aus der Rückwand des Gehäuses 3 ragen. Die Flüssigkristallzelle 1 und die Elektrolumineszenzzelle 2 sind zu einem einstückigen Bauelement zusammengefaßt.

Bei der Anzeigevorrichtung kann zwischen der dem Betrachter abgewandten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle 1 und der Leuchtfläche der Elektrolumineszenzzel-

Ie 2 ein zu den Flächen paralleles Mikromaschenfilter 24 angeordnet sein. Wie insbesondere aus der F i g. 3 hervorgeht, ist das Mikromaschenfilter 24 aus vier aufeinandergeschichteten dünnen Folien 25, 26, 27 und 28 aufgebaut, die jeweils eine Vielzahl von Löchern 29 aufweisen. Die Folien 25, 26, 27 und 28 bestehen aus einem lichtundurchlässigen Material und sind in einer Richtung so gegeneinander versetzt, daß die Durchbrechungsachsen 30 zur Flächennormalen 31 geneigt verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anzeigen von Meßwerten und Informationen mit mindestens einer Flüssigkristallzelle vom Transmissionstyp, deren dem Betrachter abgewandte Stirnfläche von einer mindestens eine Elektrolumineszenzzelle enthaltenden Lichtquelle mit einer planen Leuchtfläche beleuchtet ist, und mit einer teilweise reflektierenden Schicht zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle und der dieser benachharten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle, dadurch gekennzeichnet, daß als teilweise reflektierende Schicht eine Reflexionsschicht (17) mit einer Vielzahl von Durchbrechungen (18) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (17) mit einem der ihr benachbarten Bauelemente (2) eine einstückige Einheit bildet

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die reflektierenden Teile der Reflexionsschicht (17) mit einer Vielzahl von stumpfwinkligen Vertiefungen (19) versehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Leucht- 2s fläche der Lichtquelle (2) und der Reflexionsschicht (17) ein schräg angeordnetes Mikromaschenfilter (24) mit zu seiner Flächennormalen (31) achsparallelen Durchbrechungen (29) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle (2) und der Reflexionsschicht (17) ein flächenparalleles Mikromaschenfilter (24) mit zu seiner Flächennormalen (31) geneigt verlaufenden Durchbrechungsachsen (30) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Mikromaschenfilter (24) aus mehreren aufeinandergeschichteten und gegeneinander in einer Richtung versetzten Lochfolien (25, 26, 27, 28) aus einem lichtundurchlässigen Material aufgebaut ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Reflexionsschicht (17) und der ihr benachbarten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle (1) ein Polarisationsfilter (16) und vor der dem Betrachter zugewandten Stirnfläche der Flüssigkristallzelle (1) ein weiteres, gegenüber dem anderen um 90 Winkelgrade gedrehtes Polarisationsfilter (15) angeordnet ist

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