DE3710551A1 - Display fuer variable anzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Display für variable Anzeige, mit in einer Ebene angeordneten, segmentier­ ten, als Lichtventil dienenden Flüssigkristallzellen, die entgegen der Betrachtungsrichtung von hinten beleuchtet werden, und mit einer Transflektor-Streufolie zwischen der Hintergrundbe­ leuchtung und den Flüssigkristallzellen versehen ist.

Es gibt sehr viele Anzeigeeinrichtungen, die Flüsssig­ kristalle verwenden. Dabei handelt es sich jedoch überwiegend um kleine Anzeigefelder, wie sie zum Beispiel aus der deutschen Patentschrift DE 33 10 444 bekannt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine großflächige, mit Flüssigkristallen arbeitende Display­ anzeigeeinrichtung zu schaffen, die kostengünstig herstellbar und betreibbar ist und die gut erkennbar und ablesbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß als Hintergrundbeleuchtung eine großflächige Lichtquelle vorgesehen ist. Diese Lampe kann eine Fluoreszenzlampe sein.

Solch eine Fluoreszenzlampe ist erheblich billiger als eine Anordnung einer Vielzahl von kleinen Lampen, wie sie bisher üblicherweise selbst für kleine Anzeigedis­ plays mit Flüssigkristallen verwendet wurden. Hinzu kommt der Vorteil, daß Fluoreszenzlampen erheblich weniger Strom als zum Beispiel Glühlampen verbrauchen, und keine wesentliche Temperaturerhöhung der Umgebung verursachen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß Glühlampen an ihrer Oberfläche Temperaturen von über 100°C annehmen, während Fluoreszenzlampen wesent­ lich niedrigere Maximaltemperaturen annehmen. Deshalb erlaubt die Erfindung einen sehr flachen und kompakten Aufbau von Displays, selbst dann wenn die verwendeten Kunststoffolien sehr wärmeempfindlich sind.

Die vorliegende Erfindung eignet sich für eine große Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten, z. B. für große Informationstafeln, große Anweisungen für industrielle Zwecke, großflächige Stroboskope, Reklameeinrichtungen, Verkehrszeichen, Overheadprojektoren, Ausstattung von Diskotheken, Photolampen etc.

Durch Ansteuerung einzelner Segmente der Flüssig­ kristalle kann beliebige Information angezeigt werden, ohne daß irgendeine bauliche Änderung oder Umrüstung an dem Display vorgenommen werden müßte.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß Farbfolien zwischen der Beleuchtungs­ anordnung und den Flüssigkristallzellen angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Farbfolie ist es möglich, Informationen in den gewünschten Farben darzustellen. Die Farbfolie kann in verschiedenen Bereichen verschiedene Farben haben.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung steuerbar. Dadurch kann die Helligkeit der Anzeige den jeweiligen Umgebungsbedingungen angepaßt werden.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kathode der Fluoreszenzlampe geheizt und der Anode der Fluoreszenzlampe wird eine Wechsel­ spannung zugeführt. Die Beheizung der Anoden erhöht die Lebensdauer der Fluoreszenzlampe, wodurch die Kosten des Betriebs des erfindungsgemäßen Displays weiter gesenkt werden. Zweckmäßigerweise wird der Anode der Fluoreszenzlampe eine Wechselspannung von etwa 160 V mit einer Frequenz von etwa 30 kHz zugeführt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Steuerung der Helligkeit der Fluoreszenz­ lampe durch Regelung der Impulsbreite der Wechselspannung. Diese Weiterbildung der Erfindung weist den großen Vorteil auf, daß die Helligkeit bei minimalem konstruktiven Aufwand des Displays in belie­ biger Weise und wesentlich genauer als bisher gesteuert werden kann. Außerdem bietet die Regelung der Licht­ quelle die Möglichkeit einer Graustufenregelung der Anzeige. Durch die Impulsbreitenregelung ist eine Steuerung der Helligkeit der Fluoreszenzlampe nahezu im gesamten Helligkeitsbereich zwischen 2% und 100% der maximalen Helligkeit möglich. Diese Helligkeits­ steuerung kann stufenlos, mit beliebiger Genauigkeit erzielt werden.

Hinzu kommt der ökonomische Vorteil, daß durch diese Art der Helligkeitssteuerung der Fluoreszenzlampe deren Lebensdauer nicht verringert wird. Durch Ein- und Ausschalten der Fluoreszenzlampe würde dagegen deren Lebensdauer erheblich verringert werde. Dieser Nachteil läßt sich gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Fluoreszenzlampe nicht ausgeschaltet sondern lediglich sehr dunkel, auf eine praktisch nicht mehr wahrnehmbare Helligkeit gesteuert wird.

Es kann eine Rückkopplung zwischen der Lampe und dem Impulsbreitenregler vorgesehen sein. Da Fluoreszenzlam­ pen eine negative Kennlinie haben, könnte die Hellig­ keit der Lampe im Betrieb einen gewünschten Hel­ ligkeitswert überschreiten. Durch die vorgesehene Rückkopplung kann dieses Phänomen leicht verhindert werden.

Zweckmäßigerweise sind ein Sensor zur Messung der Helligkeit der Fluoreszenzlampe und ein Wandler zur Abgabe von Steuerzeichen an den Impulsbreitenregler bei Erreichen einer erwünschten Helligkeit vorgesehen.

Diese Weiterbildung der Erfindung bringt einen weiteren ganz erheblichen Kostenvorteil mit sich. Sie macht nämlich die sonst zur Strombegrenzung und damit zur Helligkeitsbegrenzung des Fluoreszenzlampe notwendigen Widerstände und Induktivitäten überflüssig. Dadurch werden die Material- und Herstellungkosten nochmals erheblich reduziert.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind für einige oder jedes Segment der Flüssigkristallanordnung auf dem zugeordneten Bereich des Farbfilters zwei unterschiedlich helle bzw. dunkle Teilsegmente vorgese­ hen. Diese Ausbildung ermöglicht die Anzeige der jeweiligen Segmente mit einem sogenannten 3D- oder dreidimensionalen Effekt. Dadurch wird die Ablesbarkeit des Display wesentlich erhöht. Ferner können durch diese Weiterbildung viele optisch und grafisch anspre­ chende Effekte erzielt werden, ohne daß irgendein zusätzlicher konstruktiver Aufbau erforderlich wäre.

Im Rahmen der Erfindung können auch für einige oder jedes Segment der Flüssigkristallanordnung auf dem zugeordneten Bereich des Farbfilters zwei Teilsegmente verschiedener Farbe vorgesehen sein. Dadurch wird die Zahl der angesprochenen Gestaltungsmöglichkeiten noch erhöht.

In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, daß durch diese Darstellung einzelner, vieler oder aller Segmente mit verschiedener Helligkeit und/oder verschiedener Farbe Displays auch für Farbenblinde oder Teilfarben­ blinde besonders leicht erkennbar ausgelegt werden können.

Im Rahmen der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Farbfolie leicht auswechselbar angeordnet ist. Dadurch wird nicht nur die Änderung des Inhalts der anzuzeigen­ den Information sondern auch die Farbdarstellung jederzeit änderbar. Vorgesehen ist als weitere Möglich­ keit eine zwischen zwei Wickelrollen gespannte Farbfo­ lie, die zur Änderung der Farbinformation lediglich von einer Rolle um ein Vielfaches der Höhe der Flüssig­ kristallanordnung von einer Wickelrolle ab und auf die andere Wickelrolle aufgerollt werden muß.

Als Diffusor kann eine Kunststoffplatte mit feiner Linearriffelung oder Kreuzriffellung oder eine Kunst­ stoffplatte vorgesehen sein, in der Streupartikel eingebettet sind.

Ferner ist vorgesehen, daß eine reflexvermindernde Schicht auf der Oberfläche der Flüssigkristalle aufge­ bracht ist. Dadurch kann gleichzeitig eine weitgehende Winkelunabhängigkeit bei der Betrachtung des Displays erzielt werden. Insbesondere werden dadurch die überwiegend grünlichen bis roten Farbschimmer vermieden, die bei Betrachtung von Flüssigkristallanzeigen und schrägem Blickwinkel auftreten.

Vorteilhafterweise kann die reflexmindernde Schicht auf der Oberfläche der Flüssigkristalle der Zelle struktu­ riert sein. Diese Ausbildungsform der Erfindung bringt den Vorteil einer weitgehenden Winkelunabhängigkeit bei der Betrachtung des Displays, das heißt, daß die Anzeige aus allen Richtungen etwa gleich gut ablesbar ist.

Die reflexmindernde Schicht kann eine Kunststoffolie sein, die auf der Oberfläche Noppen in der Größenord­ nung von etwa 1/10 mm aufweist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Displays, teilweise im aufgebrochenen Schnitt, und

Fig. 2, 3 und 4 Beispiele von Anzeigen, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Display darge­ stellt werden können.

In Fig. 1 sieht man auf der rechten Seite ein aus Flüssigkristall bestehendes Lichtventil 10, welches direkt an einem Farbfilter 12 anliegt, der eine Viel­ zahl von Segmenten aufweist, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur drei Segmente 14, 16 und 18 in der Figur schematisch angedeutet sind. Jedes dieser Segmente kann wiederum aus zwei oder mehr Teilsegmenten bestehen, die verschieden hell bzw. dunkel sind oder verschiedene Farben aufweisen, um zum Beispiel durch den 3D-Effekt eine bessere Struktur und Erkennbarkeit und ein ansprechendes Erscheinungsbild der Anzeige zu erzielen.

Auf der linken Seite der Fig. 1 sieht man eine Fluo­ reszenzlampe 20, die in einem länglichen Reflektor 22 angeordnet ist. Zwischen der Lampe 20 und dem Farbfil­ ter 12 ist eine Diffusorplatte 24 angeordnet. Diese ist auf ihrer der Lampe 20 zugewandten Seite geriffelt oder kreuzgeriffelt, um eine gleichmäßig helle Ausleuchtung der Farbfilterbereiche zu erzielen. Die Diffusorplatte kann auch aus Kunststoff mit eingelagerten Streuparti­ keln bestehen. Auf der dem Farbfilter 12 zugewandten Seite ist der Diffusor reflektierend ausgebildet, um die Kontrastwirkung zu erhöhen, wenn starkes Umgebungs­ licht auf die Verkehrszeichen auffällt.

Im Betrieb dieses Displays leuchtet die Lampe 20 ständig, sie muß nicht ein- und ausgeschaltet werden. Das von der Lampe ausgesendete Licht wird über den Diffusor 24 und den geeignet geformten Reflektor gleichmäßig auf den Farbfilter 12 verteilt. Die Steue­ rung der verschiedenen Segmente erfolgt durch Steuerung des Lichtventils 10, welches aus Flüssigkristall besteht. Die Art der Ansteuerung von Flüssigkristallen sind dem Durchschnittsfachman bekannt, so daß im Rahmen der vorliegenden Beschreibung darauf nicht weiter eingegan­ gen werden muß.

Die Fig. 2, 3 und 4 veranschaulichen, daß beliebige Informationen angezeigt werden können. Die Fig. 3 zeigt die Darstellung einer großflächigen Zahl "8." Dabei sind jeweils der linke Bereich der senkrecht verlaufen­ den Segmente und der untere Bereich der horizontalen Segmente in einer ersten Farbe und die anderen Bereiche in einer zweiten Farbe dargestellt.

In Fig. 3 sieht man eine Temperaturanzeige von "16,4°C". Die Fig. 4 zeigt ein Verkehrszeichen mit einem roten Kreis 30, in dessen mittlerem Bereich auf hellem Hintergrund die Geschwindigkeitsbegrenzung von 40 km/Std. durch die dunkel erscheinende Zahl 40 ange­ zeigt ist,

Die einzelnen Bereiche können in beliebiger Weise gestaltet werden. Dadurch sind beliebige Anzeigen möglich, ohne daß dazu der Aufbau des Displays geändert werden müßte.

Die Ansteuerung der Flüssigkristallzellen kannn über ein Rechnersystem erfolgen, so daß eine Automatisierung der Darstellungen möglich wird.

Diese und viele weitere Erscheinungsformen und Verwen­ dungsformen sind durch einfache Änderung der Ansteue­ rung des Lichtventils durchführbar, ohne das weitere Bauteile oder bauliche Änderungen oder gar andere Verkehrszeichen erforderlich wären, also gleichsam softwaremäßig. Alle diese Modifikationen fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

Claims (16)

1. Display für variable Anzeige, mit in einer Ebene angeordneten, segmentierten, als Lichtventil dienenden Flüssigkristallzellen, die entgegen der Betrachtungs­ richtung von hinten beleuchtet werden, und mit einer Transflektor-Streufolie zwischen der Hintergrundbe­ leuchtung und den Flüssigkristallzellen, dadurch gekennzeichnet, daß als Hintergrundbeleuchtung eine großflächige Lichtquelle vorgesehen ist.

2. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hintergrundbeleuchtung eine Fluoreszenzlampe vorgesehen ist.

3. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Farbfo­ lien zwischen der Beleuchtungsanordnung und den Flüssigkristallzellen angeordnet sind.

4. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung steuerbar ist.

5. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Fluoreszenzlampe geheizt ist und der Anode der Fluoreszenzlampe eine Wechselspannung zugeführt wird.

6. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anode der Fluoreszenzlampe eine Wechselspannung von etwa 160 V mit einer Frequenz von etwa 30 kHz zugeführt wird.

7. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit der Fluoreszenzlampe über Regelung der Impulsbreite der Wechselspannung erfolgt.

8. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung zwischen der Lampe und dem Impulsbreiten­ regler vorgesehen ist.

9. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor zur Messung der Helligkeit der Lampe und ein Wandler zur Abgabe von Steuerzeichen an den Impulsbrei­ tenregler bei erreichen einer erwünschten Helligkeit vorgesehen ist.

10. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für einige oder jedes Segment der Flüssigkristallanordnung auf dem zugeordneten Bereich des Farbfilters zwei unterschiedlich helle bzw. dunkle Teilsegmente vorgese­ hen sind.

11. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für einige oder jedes Segment der Flüssigkristallanordnung auf dem zugeordneten Bereich des Farbfilters zwei Teilsegmente verschiedener Farbe vorgesehen sind.

12. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Diffusor eine Kunststoffplatte mit feiner Linear­ riffelung oder Kreuzriffellung vorgesehen ist.

13. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Diffusor eine Kunststoffplatte vorgesehen ist, in der Streupartikel eingebettet sind.

14. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine reflex­ vermindernde Schicht auf der Oberfläche der Flüssigkristalle.

15. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflexmindernde Schicht auf der Oberfläche der Flüssigkristalle der Zelle strukturiert ist.

16. Display für variable Anzeige nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die reflexmindernde Schicht auf der Oberfläche Noppen in der Größenordnung von etwa 1/10 mm aufweist.