DE7903228U1 - Passive elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 79 G 1 O 2 3 BRD

Passive elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einer Bei euchtungseinr ichtung.

Die Neuerung bezieht sich auf ein Display gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derart aufgebaute Plüssigkristallanzeige wird in der DE-OS 25 46 081 beschrieben.

Passive Displays müssen, wenn sie auch bei geringer Umgebungshelligkeit anzeigen sollen, mit einer Zusatzbeleuchtung versehen werden. Diese Einheit ist so zu gestalten, daß sie das Anzeigefeld gleichmäßig ausleuchtet, das Licht mit einer günstigen Raumwinkelverteilung auskoppelt, nur geringe interne Strahlungsverluste hat und dabei wenig Platz beansprucht und einfach hergestellt werden kann.

Um diese sich teilweise widersprechenden Forderungen zu erfüllen, hat man in der Vergangenheit eine Vielzahl von Kompromißlösungen entwickelt; vergl. hierzu neben der bereits zitierten Offenlegungsschrift auch

Les 1 Nem/02.02.1979

-2- VPA 79Gi 023 BRO

die DE-OS 25 03 662 (Lichtverteiler mit Streuzentren), die DE-OS 25 52 278 (Lichtverteiler als Bündel aus lichtleitenden Pasern) oder die US-PS 40 43 636 (Mikroprofil aus zueinander geneigten Teilflächen auf der 5 Verteilervorderseite). Unter all diesen Konzepten zeichnet sich die Lichtleiterversion der DE-OS 25 46 dadurch aus, daß sie nur wenig Bautiefe verlangt und dabei eine recht kräftige, homogene Flächenhelligkeit liefert, allerdings unter der Voraussetzung, daß sämtliehe Grenzflächen der - im Profil nahezu quadratischen Plattenverdickung und nach Möglichkeit auch weitere _ Schmalseitenbereiche einen diffus reflektierenden Belag erhalten. Außerdem ist das in die Platte integrierte Lämpchen sorgfältig einzupassen, damit das Licht ohne Verluste in die Platte eintreten kann.

Die Neuerung steht vor der Aufgabe, den geschilderten Lichtverteiler so abzuändern, daß er sich einfacher fertigen läßt und dennoch seine guten optischen Eigenschäften beibehält. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

'■' Bei dem vorgeschlagenen Display ist die Lichtquelle

nicht in den Lichtverteiler eingelassen, sondern sie berührt, gestützt durch die sie umgebende Reflektorfolie, eine ebene Außenfläche des Verteilers. Bei dieser Anordnung wird, wie sich herausgestellt hat, nahezu die gesamte Strahlung in das Platteninnere eingekoppelt. Dort gelangt das Licht auf relativ kurzen Wegen und ohne nennenswerte Intensitätsverluste hinter das Display; dabei sorgt das neuerungsgemäß vorgeschriebene Plattenprofil dafür, daß das Licht im Bereich der Plattenverdickung, in dem die Gefahr einer

f 35 schwächenden Vielfachstreuung besonders groß ist, nur

- 3 - VPA 79 G 1 O 2 3 BRO

wenig an Intensität verliert. Die nach vom aus der Verteilerplatte austretende Strahlung erhält durch das gewählte Plattenprofil eine Streucharakteristik, die auch große Betrachtungswinkel zuläßt. Zu alledem kommt hinzu, daß sich die Lichtverteilerplatte in

einem einzigen Spritzprozeß herstellen läßt und keine weiteren Bearbeitungen oder Beschichtungen verlangt, ein Vorzug, der vo?: allem bei Fertigungen in industriellem Maßstab ins Gewicht fällt. 10

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Lösungsvorschlags sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Die Neuerung soll nun anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden.

Die dargestellte Anzeigevorrichtung ist eine Flüssigkristallanzeige, die beispielsweise in einem Autoradio verwendet werden könnte. Das Display selbst besteht aus zwei Einheiten: Der eigentlichen Flüssigkristallzelle 1 und der Beleuchtungseinrichtung 2. Von der Flüssigkristallzelle 1, auf deren Aufbau und Funktion es im vorliegenden Zusammenhang nicht auicommt, ist lediglich eine Vorderplatte 3» eine hierzu parallele Rückplatte 4, ein die beiden Substrate miteinander verbindender Rahmen 6, eine halbdurchlässige Reflexionsschicht ("Transflektor") 7 sowie ein Ansteuerbaustein eingezeichnet. Eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Zelle, die im vorliegenden Fall nach dem Prinzip der sogenannten "Drehzelle" arbeitet, ist in der bereits erwähnten DE-OS 25 46 081 oder in der DE-AS 21 58 563 enthalten.

Die Beleuchtungseinrichtung 2 enthält einen platten-

- 4 - VPA 79 G 1 O 2 3 BRD

förmigen, transparenten Körper (Lichtverteilerplatte) mit einer rechteckigen Grundfläche, ein Glühlämpchen 11, das der Platte an einer ihrer beiden kleinen Schmalseiten (Lichtaufnahmeseite 12) anliegt, und eine diffus reflektierende Folie (Reflektorfolie) 13 hinter der Platte. Die Vorderseite (Seite 14) der Lichtverteilerplatte ist zur Lichtaufnahmeseite 12 hin angeschrägt, derart, daß die Plattendicke nach außen hin zunimmt. Der Winkel (Winkel oC), den die schräge Fläche

iö mit der Plattenebene einschließt, kann in relativ weiten Grenzen variiert werden; gute Resultate erhält man mit oC= 30°. An der der Lichtaufnahmeseite gegenüberliegenden Schmalseite der Platte (prismatische Seite 16) sind die Plattenvorderseite 14 und die Plattenrückseite (Seite 17) abgeschrägt, derart, daß die Platte dort ein keilförmiges Profil erhält. Der Öffnungswinkel (Winkel β) dieses Keils, der als Reflektor fungiert und eine gesonderte Beschichtung mit einem Reflexionsbelag entbehrlich macht, sollte 90° betragen. Die Plattenvorderseite 14 ist in ihrem zentralen Bereich regelmäßig strukturiert. Diese Struktur besteht aus untereinander gleiche, symmetrischen Pyramiden 18 mit einer quadratischen Grundfläche und Seitenflächen, die mit der Grundfläche jeweils Winkel von 45° bilden. Bei dieser Pyramidenform wird das Licht bevorzugt in eine Richtung senkrecht zur Plattenebene nach vorn herausgestreut. Wollte man den Streukegel gegen die Plattenebene neigen, so hat man die Pyramiden entsprechend asymmetrisch zu machen und die Anstellwinkel ihrer Seitenflächen in geeigneter Weise zu verändern.

Das Lämpchen 11 ist zylindrisch ausgebildet und so orientiert, daß die Glühwendel 90° zur Plattenebene verdreht zu liegen kommt; in diesem Fall ist der Ein-

- 5 - VPA γη λ , koppelgrad besonders hoch. ^u

Die Lichtquelle wird von der sie usagebenden Reflektorfolie 12, mit der sie verklebt ist, gegen die Lichtverteilerplatte gedrückt. Die Folie ist ihrerseits auf die Plattenvorderseite geführt und dort fest verklebt.

Bei einem nach der Neuerung gebauten Flüssigkristall-Display hatte die Beleuchtungseinrichtung folgende Abmessungen:

Die Lichtverteilerplatte war etwa 55 mm lang, 12 mm breit, in ihrem mittleren Abschnitt 2 mm dick und hatte eine maximale Dicke von etwa 5 mm. Das Prisma und die Pyramiden hatten jeweils einen Öffnungswinkel

von 90°. Der Abstand zwischen den Spitzen benachbarter Pyramiden betrug 0,5 mm. Der Winkel oC hatte einen Wert von 30°. Die Platte, die aus einem Polymethacrylsäureester bestand, war ein Spritzteil mit einer rauhen Vorderseitenstruktur und einer sonst hochglanzpolierten Oberfläche. Die Lichtquelle bestand auf einer 12 V/ 30 mA-Mikroglühlampe mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von ce. 8 mm. Diese Ausführung lieferte eine Flächenhelligkeit von 1,24 edm . Bei Verwendung einer etwas stärkeren Mikro-Glühlampe von 12 V/ 60 mA

ρ wurde eine Flächenhelligkeit von 5,43 edm registriert.

I Figur

II Schutzansprüche

Claims (11)

- 1 - VPA _-_

1. Passive elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einem zwischen zwei optisch verschiedenen Zuständen schaltbaren Medium, insbesondere einer Flüssigkristallschicht, und einer Beleuchtungseinrichtung, die folgendermaßen ausgebildet ist

a) in Blickrichtung hinter dem Medium befindet sich ein plattenförmiger Körper (Lichtverteilerplatte) aus einem lichtdurchlässigen Material,

b) die dem Medium zugewandte Saite der Lichtverteilerplatte (Vorderseite) hat eine strukturierte Oberfläche,

c) die dem Medium abgewandte Seite der Lichtverteilerplatte (Rückseite) ist glatt und mit einem diffusen Re-

15 flektor hinterlegt,

d) an einer der vier Schmalseiten der Lichtverteilerplatte (Lichtaufnahmeseite) befindet sich eine Lichtquelle,

e) die Lichtverteilerplatte ist im Bereich der LichtaufnahBteseite verdickt,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

f) die Lichtaufnahmeseite (12) ist eine plane Fläche, der die Lichtquelle (11) anliegt,

g) die Vorderseite (14) oder /und die Rückseite (17) der Lichtverteilerplatte (9) ist(sind) zur Lichtaufnahmeseite (12) hin angeschrägt, wobei die Plattendicke nach außen hin zunimmt,
h) die Oberflächenstruktur der Plattenvorderseite (14)

besteht aus einer Vielzahl von untereinander gleichen |. Pyramiden (18),

i) der diffuse Reflektor besteht aus einer Folie (13), die auch noch nach außen um die Lichtquelle (11) herumgeführt ist.

2, Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

t <««f ··!■·■»·■

\ - 2 - VPA 79 G 1 O 2 3 BRO

gekennzeichnet , daß die Vorderseite und die Rückseite der Lichtverteilerplatte zu der der Lichtaufnahmeseite gegenüberliegenden Schmalseite der Lichtverteilerplatte (prismatische Seite) hin abgeschrägt sind, wobei sich die beiden schrägen Flächen miteinander schneiden.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel der beiden schrägen Flächen wenigstens angenähert 90° ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Pyramiden mit der Pyramidengrundfläche Jeweils den gleichen Winkel von wenigstens angenähert 45° bilden.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Pyramiden mit der Pyramidengrundfläche unterschiedliche Winkel bilden.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle an der Reflektorfolie fixiert, insbesondere festgeklebt ist.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine zylindrische Form hat, wobei die Zylinderlängsachse in der Erstreckungsebene der Lichtverteilerplatte liegt.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

- 3 - VPA 79 G I 0 2 3 BRD

dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Glühlämpchen ist, deren Glühwendel vorzugsweise parallel zur Lichteinkoppelfläche verläuft.

9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfolie auch noch die prismatische Seite der Lichtverteilerplatte wenigstens teilweise bedeckt.

10. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfolie an der Vorderseite der Lichtverteilerplatte fixiert, insbesondere festgeklebt ist.

11. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilerplatte ein Spritzteil ist, dessen Oberfläche bis auf den strukturierten Bereich hochglanzpoliert ist und im strukturierten Bereich eine geringere Oberflächengüte hat.