DE8206523U1 - Multiplexbare fluessigkristallanzeige mit einer drehzelle - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 82 G ] 1 6 ^ DE

Multiplexbare Flüssigkristallanzeige mit einer Drehzelle.

Die Neuerung bezieht sich auf ein Flüssigkristalldisplay gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anzeige läßt sich beispielsweise der deutschen Gebrauchsmusterschrift 80 32 102 entnehmen. _'j*.r ·?/ r₃

Multiplexbare Drehzellen haben bekanntlich einen relativ begrenzten Einblickwinkelbereich, der zudem mit zunehmendem Multiplexgrad noch weiter eingeengt wird (vgl. hierzu etwa "Electronics" vom 25.5.1978, Seiten 113 bis 121, insbesondere Seite 118). Ohne spezielle Vorkehrungen ist man deshalb auf Multiplexschrittzahlen unter 20 beschränkt, ein Umstand, der vor all3m deshalb besonders unbefriedigend ist, weil die Drehzelle von ihren sonstigen Eigenschäften her für die Darstellung mittlerer und höherer Informationsinhalte bestens geeignet wäre.

Der Multiplexgrad ließe sich wesentlich steigern, wenn man die Drehzelle von hinten mit einem Parallelstrahlbündel beleuchtet. Die Verwendung einer künstlichen Lichtquelle entwertet Jedoch wesentliche Vorzüge des Displays, nämlich den extrem geringen Leistungsbedarf und den praktisch umgebungsunabhängigen Darstellungskontrast, so daß dieses Mittel nur in Einzelfällen in Frage kommt.

Man kann sich auch dann relativ hohe Multiplexschrittzahlen erlauben, wenn man eine Flüssigkristallsubstanz mit besonders steiler Spannungs-Kontrast-Kennlinie auswählt. Hier hat allerdings die Entwicklung bereits einen Stand erreicht, bei dem für die Zunkunft keine groß en Fortschritte mehr erwartet werden dürfen.Eine gewisse Erleichterung bringt auch die in der DE-OS 28 47 320 vorgeschlagene Maßnahme, die vordere Trägerplatte aus einem Bündel von Les 1 Lk/17.2.1982

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senkrecht zur Displayebene verlaufenden optischen Fasern herzustellen; eine solche Plattengestaltung bewirkt allerdings in erster Linie nur eine Verschiebung des Blickwinkelbereichs und zeigt einen nur mäßigen Aufweitungseffekt.

So behilft man sich vielfach damit, vor das Display eine Streuscheibe zu setzen (DiS-AS 21 48 378). Diese schon seit Jahren praktizierte Methode hat gravierende Nachteile: Der Darstellungskontrast wird schwächer, da vor allem die dunklen Bereiche des Anzeigenfeldes durch unvermeidliche Umlichtreflexionen aufgehellt werden, und die Bildschärfe nimmt ab.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeige der eingangs genannten Art auf einfache Weise so auszubilden, daß die dargestellte Information gute optische Qualitäten hat und auch noch unter den verschiedensten Blickwinkeln erkannt werden kann. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch ein Display mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Nach den Gesetzen der geometrischen Optik bricht eine neuerungsgemäß positionierte und gestaltete Konvexlinse einen Lichtstrahl, der von der Darstellungsfläche der rückwärtigen Drehzelle ausgeht, von der Zellennormalen weg, und zwar derart, daß von der Darstellungsfläche ein kleineres, näher an die Linse herangerücktes virtuelles Bild entsteht. Im Ergebnis weitet die Vorsatzlinse den Betrachtungswinkelbereich nach allen Richtungen hin aus, ohne dabei die Leuchtkraft und den Hell/Dunkel-Kontrast nennenswert zu verschlechtern oder die Konturen verschwimmen zu lassen. Man muß lediglich eine Bildverkleinerung in Kauf nehmen, ein Effekt, der normalerweise nicht stört und bei Bedarf ohne weiteres durch eine entsprechende Gestaltung der Anzeigesegmente und/oder eine geeignete Vorverzerrung kompensiert werden könnte.

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Die Maßnahme, in den Strahlengang vor οΊ<»γ hinter dem Flüssigkristalldisplay eine Linse einzufügen, ist an sich schon seit langem bekannt (vgl. hierzu beispielsweise die DE-OS 28 41341). Hierbei handelt es sich allerdings durcbwegs um Projektionssysteme, in denen die Linsen die Strahlung einer künstlichen Lichtquelle zu einem Parallel strahl· bündel kollimieren sollen und dementsprechend stets als Sammellinsen ausgebildet sind. Solche Linsen sind auch bei gewissen aktiven Displays gang und gäbe; so umschließt man häufig LEDs mit einer Kugellinse, um die Tcleinflächig herstellbare Lichtquelle größer wirken zu lassen.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich der Raumwinkelbereich, in dem die Drehzelle einen bestimmten Minimalkontrastwert nicht unterschreitet, mit zunehmender Multiplexzahl in charakteristischer Weise verändert: In einer Darstellung mit Polarkoordinatsn würde er sich zu einer in sich geschlossenen Fläche zusammenziehen, die sich innerhalb zweier benachbarter Quadranten längs eines Meridians ausdehnt und in azimutaler Richtung stark eingeschnürt ist. Dementsprechend genügt es in der Praxis häufig, den Winkelbereich nur in einer Richtung zu erweitern. Dies geschieht durch Vorsetzen einer zylindrisch geformten Zerstreuungslinse. Auch in diesem Fall ließe sich das Bild ggf. durch entsprechende Gegenvorkehrungen entzerren.

Damit die Linse in möglichst kurzem Abstand vor der Zelle plaziert werden kann, muß sia über eine recht kurze Brennweite verfügen und ist daher relativ massiv und schwer. Sollte dies im Einzelfall stören, so kann man die Linse in an sich bekannter Weise als Fresnelsche Stufenlinse ausbilden, das heißt in einzelne nach Lage und Form aufeinander abgestimmte Brechungszönen unterteilen. Solche Fresnel-Linsen befinden sich bereits als dünne Folien auf dem Markt.

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Die Neuerung soll nun anhand eines in der beigefügten Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden,

Die Figur zeigt in einem schematisch gehaltenen Seitenschnitt eine Drehzelle 1 mit einer davorgesetzten plankonvexen Linse 2. Die Drehzelle, deren Wirkungsweise und Aufbau in der DE-AS 21 58 563 näher beschrieben wird, enthält einen vorderen Linearpolarisator 3, eine vordere Trägerplatte 4, eine hintere Trägerplatte 5,einen hinterenLinearpdarisatr 6uid ednen ite£Lektar7. Die beiden Hatten sind über einen Rä>

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msn^oidafc miteinander verbunden. Die Kammer, die aus dem Rahmen und den beiden Substraten gebildet wird, ist mit einer Flüssigkristallschicht 9 gefüllt. Beide Platten tragen auf ihren einander zugewandten Flächen jeweils eine elektrisch leitende Schicht (getrennt ansteuerbare Segmentelektröden 10 auf der Vorderplatte und eine durchgehende Rückelektrode 11 auf der Rückplatte) sowie Orientierungsschichten 12, 13. Die Flüssigkristallschicht ist in ihrem Ruhezustand plattenparallel, und zwar mit einer 90°-Verdrillung längs der Displaynormalen, orientiert und nimmt im eingeschalteten Zustand eine plattensenkrecht3 Textur an.

3 Schutzansprüche
1 Figur

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MuItipiexbare Flüssigkristallanzeige mit einer Drehzelle.

Um bei einer gemultipiexten Drehzelle (1) den an sich begrenzten Betrachtungsvänkelbereich aufzuweiten, wird vorgeschlagen, vor die Zelle (1) eine Zerstreuungslinse (2) zu setzen. Die Linse wahrt in etwa die optischen Qualitäten, insbesondere bleibt . die Helligkeit des Bildes im wesentlichen erhalten; es wird lediglich das Darstellungsfeld verkleinert. Da in der Praxis der Blickwinkelbereich häufig nur in einer Richtung zu vergrößern ist, reicht die Verwendung einer zylindrisch geformten Zerstreuungslinse gewöhnlich aus. Soll die Anzeige möglichst kompakt und leicht sein, empfiehlt es sich, die Linse als Fresnelsche Stufenlinse auszuführen.

Der Lösungsvorschlag findet vor allem dort Anwendung, wo eine Drehzelle eine aus mehreren Richtungen ablesbare Darstellung mit mittlerem oder höherem Informationsinhalt liefern soll.
Fig. 1

Claims (3)

• •«-rs««« · · · · t ti . 5 - VPA 82 6 1 1 6 4 DE Schutzansprüche

1. Multiplexbare Flüssigkristallanzeige mit einer Drehzelle und einem transparenten optischen Element, das vor der Drehzelle angeordnet ist und Licht, das aus der Zelle unter einem ersten Winkel gegen die Zellennormale in das Element eintritt, mit einem anderen Winkel gegen die Zellennormale wieder austreten läßt, -dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element eine Zerstreuungslinse (2) ist.

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstreuungslinse (2) zylindrisch geformt ist.

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3. tlüssigkristallanzeige nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstreuungsli ise (2) als eine Fresnelsche Stufenlinse ausgebildet ist.

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