DE3105063A1 - Vorrichtung zum anzeigen bzw. sichtbarmachen von informationen, bildern und dgl., mit einem lichtdurchlaessigen informationstraeger und einer beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Anzeigen bzw. Sichtbarmachen von
• Informationen, Bildern und dgl., mit einem lichtdurchlässigen Informationsträger und einer Beleuchtungseinrichtung Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Vorrichtungen dieser Gattung können transmissive oder transflective Anzeigevorrichtungen sein, z.B. Flüssigkristallanzeigen, elektrochrome Anzeigen und Anzeigen mit Dipolflüssigkeiten. Solche Vorrichtungen werden zweckmäßig mit einer Beleuchtungseinrichtung versehen, damit sie auch in der Dämmerung und bei Nacht abgelesen werden können. Ferner kann es sich um konventionelle Festsymbolanzeigen, wie z.B, an Leuchttasten, oder um Vorrichtungen zum Durchleuchten von Diapositiven handeln, welche in jedem Fall eine Beleuchtungseinrichtung benötigen.
• Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (DE-OS'en 25 46 081, 28 24 359) ist der Lichtleitkörper der Beleuchtungseinrichtung als durchsichtige Platte ausgebildet, in welche die Strahlung der Lichtquelle eingeleitet wird, welche sich dann infolge Totalreflexion im Inneren des Lichtleitkörpers ausbreitet. Diese Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung verlangt Materialien hoher Lichtdurchlässigkeit für den Lichtleitkörper und hat außerdem den Nachteil, daß es an Berührungsstellen des Lichtleitkörpers mit anderen Materialien zu Lichtverlusten kommt. Wenn bei diesen Vorrichtungen die Befestigungsmittel der Einfacheit halber unmittelbar an dem Lichtleitkörper vorgesehen werden, müssen daher solche Lichtverluste in Kauf genommen werden.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß optische Anforderungen nur an die Oberfläche des Materials für den Lichtleitkörper gestellt sind und daß man daher bei der Auswahl des Materials für den Lichtleitkörper eine größere Freiheit als bei den bekannten Vorrichtungen hat. Außerdem kann der Lichtleitkörper ohne Inkaufnahme eines Lichtverlustes als Träger für Kontaktierungs-Einrichtungen und/oder als Abstandshalter zum Befestigen der Vorrichtung dienen. Die Vorrichtung kann dadurch besonders gut und einfach in einen Gesamtaufbau integriert werden, wobei gegebenenfalls besondere Befestigungs- und Abstandmittel entfallen und die Anordnung insgesamt verbilligt werden kann.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
• Eine gleichmäßige Lichtverteilung im Hohlraum wird erreicht, wenn der Querschnitt des Leitkanals im Bereich der Ein mündung in den Hohlraum die Form eines Längsschlitzes hat,.der sich mindestens annähernd über die gesamte Breite des Hohlraums erstreckt. Dabei kann vorzugsweise die Höhe des Querschnitts des Leitkanals an der Einmündung in den Hohlraum in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung zur Lichtquelle derart variieren, daß jedes Längenelement des Kanal querschnitts annähernd vom gleichen Lichtstrom durchflossen ist.
• Eine besonders gute Ausbeute der Strahlung der Lichtquelle ergibt sich, wenn die den Hohlraum und vorzugsweise auch den Leitkanal begrenzenden Wände des Lichtleitkörpers einen Remissiongrad von 80 bis 95 % haben Zur Erzielung eines derart hohen Remissionsgrades kann der Lichtleitkörper entweder in der Masse weiß eingefärbt oder an den entsprechenden Wänden weiß lackiert sein. Wenn eine farbige Hintergrundbeleuchtung erwünscht ist, kann das Material des Lichtleitkörpers entsprechend farbig eingefärbt sein oder es können seine Wände mit einem entsprechenden Farblack überzogen seine Wenn an die Festigkeit des Lichtleitkörpers höhere Ansprüche gestellt sind, kann dieser vorteilhaft auch aus Aluminium gefertigt sein. Die den Hohlraum und vorzugsweise auch den Leitkanal begrenzenden Wände des Lichtleitkörpers werden in diesem Fall erfindungsgemäß mattiert und eloxiert, wodurch sich ein hoher Remissionsgrad auch bei diesem Material erzielen läßt, Wenn die Lichtquelle in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist, die sich neben dem Hohlraum zwischen Lichtleitkörper und Informationsträger erstreckt, ist es vorteilhaft, wenn auch die Wände dieser Kammer matt ausgeführt sind und einen Remissionsgrad von mindestens 75 %,vorzugsweise 80 bis 95 %, haben.
• Ein einfacher Aufbau des Lichtleitkörpers ergibt sich, wenn dieser als Gehäuseschale ausgebildet ist, auf deren Rand der Informationsträger aufliegt. Die Lichtquelle kann vorteilhaft in einer neben einer Seitenwand des Lichtleitkörpers liegenden Kammer angeordnet und der Leitkanal kann durch einen in die Kammer mündenden Schlitz in der Seitenwand gebildet sein.
• Die Kammer zur Aufnahme der Lichtquelle kann in an sich bekannter Weise in das Gehäuse des Lichtleitkörpers integriert und die mit dem Schlitz versehene Seitenwand des Lichtleitkörpers kann durch eine Trennwand zwischen Hohlraum und Kammer gebildet sein.
• Die Beleuchtungsstärke läßt sich erhöhen, wenn an zwei gegenüberliegenden Seiten des Lichtleitkörpers je eine Lichtquelle angeordnet ist.
• Bei elektro-optischen Anzeigevorrichtungen, z.B. Flüssigkristallanzeigen, können Teile der Beleuchtungseinrichtung zusätzlich weitere Funktionen übernehmen. So können, wie schon erwähnt, die Seitenwände des Lichtleitkörpers als Abstandhalter zum Befestigen der Anzeigevorrichtung und als Träger für Kontaktierungs-Einrichtungen dienen. Der der Anzeigevorrichtung gegenüberliegende Boden des Lichtleitkörpers kann als Substrat für die Steuerschaltung dienen, z.B. in Form einer gedruckten Schaltung, die von der Außenseite her bestückt und auf der zur Anzeigevorrichtung weisenden Innenseite weiß oder farbig lackier ist.
• Der Lichtleitkörper selbst kann einstückig ausgebildet oder aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein Die Lichtverteilung in dem Hohlraum zwischen Informationsträger und Lichtleitkörper kann optimiert werden, wenn auch die dem'Hohlraum zugekehrte Fläche des Informationsträgers oder eines zwischengeschalteten Reflektors ebenfalls mattiert ist und einen hohen Remissionsgrad von mindestens 75 % aufweist.
• -B-ei Verwen-dung von Flüssigkristallzelleno deren aktives Medium in einem zwischen zwei Glasplatten und einen Rahmen gebildeten Hohlraum eingeschlossen ist und die außen auf den Glasplatten mit transparenten Polarisatoren versehen sind, wird gemäß er Erfindung weiter vorgeschlagen, daß der Reflektor durch eine auf die eine Glasplatte der Flüssigkristallzelle aufgeklebte Folie gebildet ist, welche gleichzeitig die Funktion eines Polarisators hat.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallzelle im Längsschnitt, Figur 2 einen Querschnitt durch die Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung nach Figur 1 entlang der Linie II-II, und die Figuren 3 und 4 je eine abgewandelte Ausführung der Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2 im Teilschnitt.
• Beschreibung des Ausführungsbeispieles Die Anzeigevorrichtung nach den Figuren 1 und 2 ist für die Verwendung in einem Autoradio vorgesehen; sie ist vom transflektiven Typ einer Flüssigkristallzelle (Drehzelle) 1 1, welche vom Betrachter aus gesehen als hinterste Komponente eine teils reflektierende und teils transparente Folie hat. Tagsüber dient das von vorn einfailende, an der Rückseite reflektierte Licht zur Ausleuchtung der Anzeige.
• Nachts wird der Anzeigenhintergrund durch eine auf der Rückseite angebrachte Beleuchtungseinrichtung 12 aufgehellt.
• Im einzelnen ist die Vorrichtung wie folgt aufgebaut: Die Flüssigkristallzelle 11 hat auf der dem Betrachter zugekehrten Seite einen transparenten Polarisator 14 und eine obere Glasplatte 16, welche auf einem Rahmen 18 aufliegt. Dieser ist auf der unteren Seite durch eine zweite Glasplatte 20 verschlossen, auf deren Rückseite eine Folie 22 aufgeklebt ist, die sowohl die Eigenschaft eines zweiten Polarisators 24 als auch die eines teildurchlässigen Reflektors 26 besitzt. Zwischen den beiden Glasplatten 16 und 20 und dem Rahmen 18 ist ein ca. 10um hoher Hohlraum 28 gebildet, welcher mit einem Flüssigkristallmaterial angefüllt ist. Ferner sind in dem Hohlraum 28, an den Seitenwänden der Glasplatten 16 und 20 anliegend, Elektroden 30 und 32 angeordnet, welche über Anschlußkontakte 34 steuerbar sind. Die optische Aktivität des Flüssigkristallmaterials im Hohlraum 28 bewirkt die gesünschte,Anzeigefunktion, wenn über die Anschlußkontakte 34 eine geeignete Spannung zugeführt wird.
• Die Beleuchtungseinrichtung 12 hat ein schalenförmiges Gehäuseteil 36 mit einem Boden 38 und einem auf drei Seiten umlaufenden Rand 40, der auf der in der Zeichnung linken Seite durch ein Einsatzteil 42 geschlossen ist. Die Flüssigkristallzelle 11 liegt mit ihrem Reflektor 26 auf dem Rand 40 des Gehäuseteils 36 und einer vorstehenden Leiste 44 des Einsatzteiles 42 auf, so daß unter der Flüssigkristallzelle 11 ein Hohlraum 46 gebildet ist. An der Leiste 44 des Einsatzteiles 42 ist ein in den Hohlraum 46 hineinrgendes streifenförmiges Wandstück 48 befestigt, welches eine Kammer 50 gegenüber dem Hohlraum 46 abtrennt, in der eine Lichtquelle 52 in Form einer Lampe mit Glühwendel angeordnet ist.
• Zwischen dem Stirnrand des Wandstücks 48 und dem Boden 38 des Gehäuseteiles 36 ist ein Spalt 54 gebildet, über welchem die Lichtstrahlung aus der Kammer 50 in den Hohlraum 46 gelangt. Die Höhe s des Spaltes 54 variiert über die Länge 1 des Wandstücks 48 in Abhängigkeit vom Abstand zur Lichtquelle 52 derart, daß jedes Längenelement des Schlitzes 54 über die gesamte Länge 1 annähernd vom gleichen Lichtstrom durchflossen ist. Das ist dadurch erreicht, daß das Wandstück 48 an den Enden mit entsprechenden Abschrägungen 56, 58 versehen ist.
• Die den Hohlraum 46 und die Kammer 50 begrenzenden Wände des Gehäuseteils 36, des Einsatzteils 42 und des Wandstückes 48 haben eine matte Oberfläche, welche jedoch einen hohen Remissionsgrad von 80 bis 95 % hat. Ferner hat auch die dem Hohlraum 46 zugekehrte Seite des Reflektors 26 einen hohen Remissionsgrad. Wenn die Teile 36, 42 und 48 aus wenig reflektierendem Material sind, ist es vorteilahft, die dem Hohlraum 46 und der Kammer 50 zugekehrten Flächen weiß oder bei farbiger Hintergrundbeleuchtung entsprechend farbig zu lackieren.
• Sind sie aus Kunststoff, kann es auch zweckmäßig sein, die Teile 36, 42 und 48 bereits in der Masse weiß oder entsprechend einzufärben. Bei Verwendung von Aluminium als Werkstoff, das sich bei höheren mechanischen Beanspruchungen empfehlen kann, werden die dem Hohlraum 46 und der Kammer 50 zugekehrten Flächen der Teile vorteilhaft mattiert und eloxiert.
• Das von der Lichtquelle 52 ausgehende Licht wird zunächst an den Innenflächen der Kammer 50 vielfach reflektiert, so daß eine weitgehende isotrope Strahlungsverteilung entsteht. Durch den Spalt 54 tritt dann ein Teil des Lichtes in den Hohlraum 46 über. Durch die Formgebung des Wandstückes 48 entsteht zunächst eine gleichmäßige Lichtverteilung entlang der Länge 1 des Wandstücks 48. Die genaue Form dieses Teils richtet sich nach dem Typ der Lichtquelle und ist empirisch zu ermitteln. Im Hohlraum 46 sorgen nun die stark rückstrahlenden Oberflächen der den Hohlraum begrenzenden Wände, zusammen mit der ebenfalls stark rückstreuenden Seitenfläche des Reflektors 26 für eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung über die gesamte Anzeigefläche.
• Der Boden 38 und der Rand 40 des Gehäuseteils 36 können bei dieser Anordnung weitere Funktionen übernehmen, ohne daß Lichtverluste entstehen, weil optische Anforderungen nur an die Oberfläche des Materials gestellt sind. So kann z.B.
• bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rand 40 bzw. das Einsatzteil 42 als Abstandhalter zum Befestigen der Vorrichtung und als Träger für Kontaktierungs-Einrichtungen dienen.
• Der Boden 38 kann beispielsweise als Substrat für die Steuerschaltung der Flüssigkristallzelle 21 dienen, die beispielsweise in Form einer gedruckten Schaltung auf die Außenseite des Bodens 38 aufgebracht ist, dessen dem Hohlraum 46 zugekehrte Innenseite weiß lackiert ist.
• Bei der Variante nach Figur 3 ist zwischen Hohlraum 46 und Kammer 50 ein Spalt 54' gebildet, welcher abweichend vom Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 zwischen einem nach unten we-isenden Ansatz 60 des Einsatzteils 42 und einem leistenartigen Vorsprung 62 am Boden 38' des Gehäuseteils 36' gebildet ist. Bei der Variante nach Figur 4 ist auch auf der der Lichtquelle 52 gegenüberliegenden Seite des Hohlraums 46 eine Lichtquelle 64 vorgesehen, welche ebenfalls in einer seitlichen Kammer 66 angeordnet ist, welche über einen Spalt 68 mit dem Hohlraum 46 in Verbindung steht und von Wänden mit hohem Remissionsgrad umschlossen ist. Bei dieser Ausführung wird eine besonders hohe Lichtintensität der Beleuchtungseinrichtung erreicht.
• Leerseite

Claims (15)

1. Ansprüche Vorrichtung zum Anzeigen bzw. Sichtbarmachen von Informationen, Bildern und dgl., mit einem flächenhaften Informationsträger mit örtlich unterschiedlicher bzw. veränderbarer Lichtdurchlässigkeit, insbesondere einer elektrisch steuerbaren Flüssigkristallzelle, und mit einer Beleuchtungseinrichtung, welche auf der vom Betrachter abgekehrten Seite des Informationsträger eine Lichtquelle und einen Lichtleitkörper hat, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lichtleitkörper (36, 48) und Informationsträger (11) ein von diesen Teilen umschlossener Hohlraum (46) gebildet ist, in welchen die Strahlung der Lichtquelle (52) über einen Leitkanal (54) eingeführt ist, und daß die den Hohlraum (46) und vorzugsweise auch die den Leitkanal (54) begrenzenden Wände des Lichtleitkörpers (36, 48) matt ausgeführt sind und einen Remissionsgrad von mindestens 75 % haben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Leitkanals (54) im Bereich der Einmündung in den Hohlraum (46) die Form eines Längsschlitzes hat, der sich mindestens annähernd über die gesamte Breite des Hohlraums (46) erstreckt.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (s) des Querschnitts des Leitjkanals (54) an der Einmündung in den Hohlraum (46) in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung zur Lichtquelle (52) derart variiert, daß å jedes Längenelement (, 1) des Kanalquerschnitts annähernd vom gleichen Lichtstrom durchflossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlraum (46) und vorzugsweise auch den Leitkanal (54) begrenzenden Wände des Lichtleitkörpers (36, 48) einen Remissionsgrad von 80 bis 95 % haben.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (36, 48) in der Masse entsprechend der gewünschten Lichtfarbe eingefärbt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlraum (46) und vorzugsweise auch den Leitkanal (54) begrenzenden Wände des Lichtleitkörpers (36, 48) entsprechend der gewünschten Lichtfarbe lackiert sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (36, 48) aus Aluminium besteht, dessen den Hohlraum (46) und vorzugsweise auch den Leitkanal (54) begrenzenden Wände mattiert und eloxiert sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (52) in einer geschlossenen Kammer (50) angeordnet ist, die sich neben dem zwischen Lichtleitkörper (36, 48) und Informationsträger (11) bzw. Reflektor (26) gebildeten Hohlraum (46) erstreckt, und daß die Wände der Kammer (50) ebenfalls matt ausgeführt sind und einen Remissionsgrad von mindestens 75 %, vorzugsweise 80 bis 95 %, haben.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (36, 48) als Gehäuseschale ausgebildet ist, auf deren Rand (40) der Informationsträger (11) aufliegt.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkanal (54) durch einen in die Kammer (50) mündenden Schlitz in der einen Seitenwand (48) des Lichtleitkörpers (36, 48) gebildet ist,
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) zur Aufnahme der Lichtquelle (52) in an sich bekannter Weise in den Lichtleitkörper (36, 48) integriert ist und die mit dem Schlitz (54) versehene Seitenwand (48) des Lichtleitkörpers (36, 48) durch eine Trennwand zwischen Hohlraum (46) und Kammer (50) gebildet ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes (46) je eine Lichtquelle (52, 64) angeordnet ist (Figur 4).
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur elektro-optischen Anzeige von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (36, 42, 48) als Träger für Kontaktierungs-Einrichtungen und/oder als Abstandhalter zum Befestigen der Vorrichtung dient.
14. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur elektro-optischen Anzeige mittels einer Flüssigkristallzelle, deren aktives Medium in einem zwischen zwei Glasplatten und einem Rahmen gebildeten Hohlraum eingeschlossen ist und die außen auf den Glasplatten mit transparenten Polarisatoren versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkristallzelle (1J) und dem Lichtleitkörper (36, 42, 48) ein teildurchlässiger Reflektor (26) vorgesehen ist, dessen dem Hohlraum (46) im Lichtleitkörper zugekehrte Oberfläche einen Remissionsgrad von mindestens 75 % hat.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (26) durch eine auf die eine Glasplatte (20) der Flüssigkristallzelle (11) aufgeklebte Folie (22) gebildet ist, welche gleichzeitig die Funktion eines zweiten Polarisators (24) hat.