EP0337989A1 - Anzeigevorrichtung mit flüssigkristallzelle - Google Patents

Anzeigevorrichtung mit flüssigkristallzelle

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EP0337989A1
EP0337989A1 EP19870906565 EP87906565A EP0337989A1 EP 0337989 A1 EP0337989 A1 EP 0337989A1 EP 19870906565 EP19870906565 EP 19870906565 EP 87906565 A EP87906565 A EP 87906565A EP 0337989 A1 EP0337989 A1 EP 0337989A1
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EP
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liquid crystal
crystal cell
transflector
display device
reflector
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Withdrawn
Application number
EP19870906565
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Inventor
George Goddard
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/133602—Direct backlight
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/09—Function characteristic transflective

Definitions

  • the invention relates to a display device with at least one liquid crystal cell according to the preamble of the main claim.
  • a transflector is arranged directly behind the LCD, with which the light incident on the LCD from the outside is partially reflected forward in the controlled areas of the LCD thereby improving the contrast of the display in daylight.
  • the LCD display is illuminated by backlighting in the controlled LCD areas, in which part of the backlight exits to the front through the transflector.
  • the reflected part of this light is diffusely emitted at the rear of the transflector and is lost.
  • a more or less large proportion of the light is reflected.
  • the aim of the present invention is to improve uniform illumination of one or more liquid crystal cells lying next to one another or a specific area of a liquid crystal cell and at the same time to achieve better light yield.
  • the display device with the characterizing features of the main claim has the advantage that the transflector arranged between the liquid crystal cell and the light sources is used specifically for the uniform distribution of the light, in that the light diffusely reflected by it in turn is used by the ordered reflector is thrown back directly or indirectly onto the entire surface of the transflector.
  • the light emitted directly or indirectly from the light source to the transflector is practically completely used to illuminate the liquid crystal cell. Since only a small part of 10 to 20% of the light generated is lost due to the matting of the light sources, the overall light yield is greatly improved by omitting the raster film, so that the light output can be considerably reduced with the same brightness of the liquid crystal cell .
  • Another advantage is that the distance of the trans-reflector from the liquid crystal cell allows the light transmitted by the trans-reflector to be diffusely distributed over the entire back of the LCD, thus further improving the linearization or the uniformity of the LCD illumination.
  • a transflector in the display device, which has a reflectance of about 50% on its side facing the rear lighting, so that the remaining 50% of the light is radiated diffusely towards the LCD.
  • a transflector in the display device, which has a reflectance of about 50% on its side facing the rear lighting, so that the remaining 50% of the light is radiated diffusely towards the LCD.
  • the externally frosted lamps with different colors and to be able to be switched on separately from one another, so that individual areas of the LCD can be illuminated with different colors or the color tones on the LCD can be switched.
  • the reflector expediently forms part of the housing, which accommodates the LCD together with the transflector and the lamps. drawing
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
  • the figure shows a display device with a liquid crystal cell for a motor vehicle.
  • a display device for a motor vehicle is designated 10.
  • a housing 11 carries at the front a transmissive liquid crystal cell 12 with the usual structure, according to which a liquid crystal substance between two electrodes having glass plates is filled and sealed.
  • the liquid crystal cell 12 carries on its back a scattering film 13 and at a distance behind it a color filter 14.
  • the controlled areas of the liquid crystal cell become clearly brighter from the outside than the other, blocked areas of the liquid crystal cell.
  • the illumination on the liquid crystal cell 12 must be as uniform as possible in the area in which the information is to be displayed.
  • the rear lighting is from at least one externally frosted light source in a Re open to the liquid crystal cell 12 arranged reflector 16, which is completed by the transflector 15 to the liquid crystal cell 12.
  • a plurality of mutually arranged, externally matted lamps 17, which are used in a region of the reflector 16 opposite the transflector 15, serve as the light source.
  • the rear lighting is realized by a plurality of light bulbs or by only one of these light bulbs.
  • the outer matting 18 is produced in a known manner by roughening the glass bulb surface, for example by etching or sandblasting, in order to achieve a greater scatter of the light emerging from the lamps on the surface of the lamps 17.
  • the reflector 16 forms the rear part of the housing 11 in that this part is provided on the inside with a reflection layer 19.
  • the transflector 15 consists of a disk made of a translucent material, which is provided on its surface facing the lamps 17 with a light-reflecting lacquer layer 20.
  • the lacquer layer 20 is formed such that the transflector 16 has a reflectance of about 50% on its surface facing the rear lighting, so that the rest of the light of likewise about 50% through the transflector 15 through to the liquid crystal cell 12 can reach.
  • the light transmitted by the transflector 15 is distributed very evenly over the area of the liquid crystal cell 12 intended for information displays.
  • the color filter 14 between the liquid crystal cell 12 and the transflector 15 becomes a desired one Color tint of the display achieved.
  • the spacing between the liquid crystal cell 12 and the transflector 15 and the scattering film 13 arranged there causes the light transmitted by the transflector 15 to be further scattered, so that the liquid crystal cell 12 is illuminated uniformly even to a degree of linearization of 90% is improved.
  • the housing and the reflector can be formed in two parts or the reflector can be a special part accommodated by the housing.
  • the matting of the lamps 17 can also be done in different ways.
  • the lamps 17 can have a color tint or they can be provided with different colors and can be switched on separately from one another. This enables a color change for the display.
  • a further transflector can also be arranged directly behind the liquid crystal cell, for example instead of the scattering film 13 or in addition thereto, the partially reflecting surface of which is then directed towards the liquid crystal cell 12.
  • the degree of reflection is preferably less than 50% of the light incident from the outside in the controlled areas of the liquid crystal cell 12.
  • the rear lighting of the liquid crystal cell consists of at least one matted light source which is arranged in a reflector which is open towards the liquid crystal cell and which is closed off by the transflector at a distance from the liquid crystal cell.

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Description

Anzeigevorrichtung mit Flüssiσkristallzelle
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung mit mindestens einer Flüssigkristallzelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei einer bekannten Anzeigevo richtung dieser Art (WO 84/03 778) ist unmittelbar hinter der LCD ein Transflektor angeordnet, mit dem das von außen auf die LCD auftreffende Licht in den angesteuerten Be¬ reichen der LCD zu einem Teil nach vorn reflektiert wird, um dadurch den Kontrast der Anzeige bei Tageslicht zu verbessern. Bei Dunkel¬ heit wird dagegen die LCD-Anzeige durch eine rückwärtige Beleuchtung in den angesteuerten LCD-Bereichen ausgeleuchtet, indem dort das rückwärtige Licht zu einem Teil durch den Transflektor hindurch nach vorne austritt. Der reflektierte Teil dieses Lichtes wird dagegen an der Rückseite des Transflektors diffus abgestrahlt und geht verlo¬ ren. Je nach Einstellung des Transflektors wird dabei ein mehr oder weniger großer Anteil des Lichtes reflektiert. Derartige Lösungen haben den Kachteil, daß für eine ausreichend starke Ausleuchtung der LCD mehrere starke Lichtquellen benötigt werden, da ein relativ großer Teil des Lichtes verloren geht. Außer¬ dem wird die LCD durch die punktförmigen Lichtquellen sehr ungleich¬ mäßig ausgeleuchtet, so daß zusätzliche Maßnahmen zur gleichmäßigen Lichtverteilung an der Rückseite der LCD benötigt werden. So ist es aus der US-PS 4 502 761 bekannt, zur gleichmäßigen Ausleuchtung einer LCD zwischen der rückwärtigen Beleuchtung und der LCD eine Rasterfolie anzuordnen, die mit einem Farbdruck versehen ist, der die unterschiedliche Lichtstärke auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der Rasterfolie ausgleicht. Auch hier sind starke Lichtquellen erforderlich, da zum einen das Licht teilweise von einem Transflek¬ tor zurückgeworfen wird und zum anderen ein erheblicher Teil des Lichts von über 50% von der Rasterfolie absorbiert wird und damit ebenfalls verloren geht, zumal auch dadurch nur ein. Linearisie¬ rungsgrad, d.h. eine gleichmäßige Ausleuchtung von etwa 70% erreicht wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, eine gleichmäßige Ausleuchtung einer oder mehrerer nebeneinanderliegender Flüssig¬ kristallzellen bzw. eines bestimmten Bereiches einer Flüssigkri¬ stallzelle zu verbessern und dabei zugleich eine bessere Lichtaus¬ beute zu erzielen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der zwischen Flüs¬ sigkristallzelle und den Lichtquellen angeordnete Transflektor ge¬ zielt zur gleichmäßigen Verteilung des Lichtes eingesetzt wird, in¬ dem das von ihm diffus reflektierte Licht wiederum von dem ihm zuge- ordneten Reflektor direkt oder indirekt auf die ganze Fläche des Transflektors zurückgeworfen wird. Dadurch wird das von der Licht¬ quelle zum Transflektor direkt oder indirekt abgestrahlte Licht praktisch vollständig zur Ausleuchtung der Flüssigkristallzelle aus¬ genutzt. Da lediglich nur ein geringer Teil von 10 bis 20% des er¬ zeugten Lichtes durch die Mattierung der Lichtquellen verloren geht, wird insgesamt die Lichtausbeute durch Weglassen der Rasterfolie stark verbessert, so daß bei gleicher Helligkeit der Flüssigkri¬ stallzelle die Lichtleistung erheblich verringert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den Abstand des Trans- flektors zur Flüssigkristallzelle das vom Transflektor durchgelas- sene Licht sich diffus auf der ganzen Rückseite der LCD verteilen kann und damit eine weitere Verbesserung der Linearisierung bzw. der Gleichmäßigkeit der LCD-Ausleuchtung bewirkt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, bei der Anzeigeeinrichtung einen Tranflektor zu verwenden, der auf seiner der rückwärtigen Beleuchtung zugewandten Seite einen Reflexionsgrad von etwa 50% aufweist, so daß die restlichen 50% des Lichtes zur LCD hin diffus abgestrahlt werden. Je nach Gestalt der LCD oder nach An¬ ordnung mehrerer LCDs nebeneinander kann es zweckmäßig sein, als Lichtquelle mehrere außenmattierte Lampen in dem dem Tranflektor gegenüberliegenden Bereich des Reflektors anzuordnen, um eine mög¬ lichst gleichmäßige Ausleuchtung zu erzielen. Dabei ist es auch mög¬ lich, die außenmattierten Lampen mit unterschiedlichen Farben zu versehen und getrennt voneinander einschaltbar auszuführen, so daß wahlweise einzelne Bereiche der LCD mit unterschiedlichen Farben auszuleuchten bzw. die Farbtönungen an der LCD umzuschalten sind. Zweckmäßigerweise bildet dabei der Reflektor einen Teil des Gehäu¬ ses, welches die LCD zusammen mit dem Transflektor und den Lampen aufnimmt. Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallzelle für ein Kraftfahrzeug.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
In der Figur ist ein Anzeigegerät für ein Kraftfahrzeug mit 10 be¬ zeichnet. Ein Gehäuse 11 trägt vorn eine transmissive Flüssigkri¬ stallzelle 12 mit dem üblichen Aufbau, wonach, eine Flüssigkristall¬ substanz zwischen zwei Elektroden aufweisende Glasplatten eingefüllt und abgedichtet ist. Die Flüssigkristallzelle 12 trägt an ihrer Rückseite eine Streufolie 13 und mit einem Abstand dahinter ein Farbfilter 14. An der Rückseite des Farbfilters 14 befindet sich ein Transflektor 15. Hinter dem Transflektor 15 ist eine rückwärtige Beleuchtung für die Flüssigkristallzelle 12 angeordnet, so daß in den angesteuerten Bereichen der Flüssigkristallzelle 12 Licht von hinten durch die Flüssigkristallzelle hindurch nach vorn austritt. Dadurch werden die angesteuerten Bereiche der Flüssigkristallzelle von außen sichtbar deutlich heller als die übrigen, gesperrten Be¬ reiche der Flüssigkristallzelle.
Um die von der Flüssigkristallzelle angezeigten Informationen mög¬ lichst gut ablesen zu können, muß die Ausleuchtung an der Flüssig¬ kristallzelle 12 in dem Bereich, in dem die Informationen angezeigt werden sollen, möglichst gleichmäßig sein. Um dies zu erreichen, ist die rückwärtige Beleuchtung aus mindestens einer außenmattierten Lichtquelle in einem zur Flüssigkristallzelle 12 hin offenen Re flektor 16 angeordnet, der durch den Transflektor 15 zur Flüssig- kristallzelle 12 hin abgeschlossen ist. Als Lichtquelle dienen im Ausführungsbeispiel mehrere nebeneinander angeordnete, außenmat¬ tierte Lampen 17, die in einem dem Transflektor 15 gegenüberlie¬ genden Bereich des Reflektors 16 eingesetzt sind. Je nach Größe der Flüssigkristallzelle 12 bzw. bei mehreren, nebeneinander angeord¬ neten Flüssigkristallzellen je nach Größe des gesamten Anzeigege¬ rätes wird die rückwärtige Beleuchtung durch mehrere Glühlampen oder durch nur eine dieser Glühlampen realisiert. An den Glühlampen 17 wird die Außenmattierung 18 in bekannter Weise durch Aufrauhen der Glaskolbenoberfläche, z.B. durch Ätzen oder Sandstrahl hergestellt, um eine größere Streuung des an den Lampen austretenden Lichtes an der Oberfläche der Lampen 17 zu erzielen.
Im Ausführungsbeispiel bildet der Reflektor 16 den rückwärtigen Teil des Gehäuses 11, indem dieser Teil innen mit einer Reflexionsschicht 19 versehen ist. Der Transflektor 15 besteht aus einer Scheibe aus einem lichtdurchlässigen Material, das an seiner den Lampen 17 zu¬ gewandten Oberfläche mit einer lichtreflektierenden Lackschicht 20 versehen ist. Die Lackschicht 20 ist so ausgebildet, daß der Trans¬ flektor 16 auf seiner der rückwärtigen Beleuchtung zugewandten Ober¬ fläche einen Reflexionsgrad von etwa 50% aufweist, so daß der Rest des Lichtes von ebenfalls etwa 50% durch den Transflektor 15 hin¬ durch zur Flüssigkristallzelle 12 gelangen kann. Das von dem Trans¬ flektor 15 zurückgeworfene Licht wird dagegen als diffuses Licht vom Reflektor 16 aufgenommen und zusammen mit dem von den Glühlampen 17 zum Reflektor 16 hin abgestrahlten Licht direkt oder indirekt wieder zum Transflektor 15 zurückgeworfen. Durch diese Anordnung wird das vom Transflektor 15 durchgelassene Licht sehr gleichmäßig auf den für Informationsanzeigen vorgesehenen Bereich der Flüssigkristall¬ zelle 12 verteilt. Dabei wird durch das Farbfilter 14 zwischen der Flüssigkristallzelle 12 und dem Transflektor 15 eine gewünschte Farbtönung der Anzeige erzielt. Durch den Abstand zwischen der Flüs¬ sigkristallzelle 12 und dem Transflektor 15 sowie durch die dort an¬ geordnete Streufolie 13 wird eine weitere Streuung des vom Trans¬ flektor 15 durchgelassenen Lichtes bewirkt, womit eine gleichmäßig starke Ausleuchtung der Flüssigkristallzelle 12 noch bis auf einen Linearisierungsgrad von 90% verbessert wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be¬ schränkt, da- die Anzeigevorrichtung konstruktive Abwandlungen durch¬ aus zuläßt. So kann beispielsweise das Gehäuse und der Reflektor zweiteilig ausgebildet sein bzw. der Reflektor kann ein besonderes, vom Gehäuse aufgenommenes Teil darstellen. Auch die Mattierung der Lampen 17 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Außerdem können die Lampen 17 eine Farbtönung haben bzw. sie können mit un¬ terschiedlichen Farben versehen und getrennt voneinander einschalt¬ bar sein. Dadurch läßt sich eine Farbumschaltung für die Anzeige realisieren. Für das von außen auf die Flüssigkristallzelle 12 fal¬ lende Licht kann außerdem unmittelbar hinter der Flüssigkristall¬ zelle beispielsweise anstelle der Streufolie 13 oder zusätzlich dazu ein weiterer Transflektor angeordnet sein, dessen zum Teil reflek¬ tierende Oberfläche dann zur Flüssigkristallzelle 12 hin gerichtet ist. In diesem Fall ist der Reflexionsgrad vorzugsweise kleiner als 50% des von außen auffallenden Lichtes in den angesteuerten Berei¬ chen der Flüssigkristallzelle 12.
Bei allen Ausführungen ist es jedoch erfindungswesentlich, daß die rückwärtige Beleuchtung der Flüssigkristallzelle aus mindestens einer mattierten Lichtquelle besteht, die in einem zur Flüssigkri¬ stallzelle hin offenen Reflektor angeordnet ist, welcher durch den Transflektor mit Abstand zur Flüssigkristallzelle hin abgeschlossen ist. Durch diese Maßnahmen wird eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung der Flüssigkristallzelle 12 erreicht, wobei nur ein sehr geringer Anteil der Lichtleistung durch die Mattierung der Lichtquellen sowie durch den Transflektor absorbiert wird.

Claims

Ansprüche
1. Anzeigevorrichtung mit mindestens einer Flüssigkristallzelle, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, wobei hinter der Flüssigkristall¬ zelle ein Transflektor sowie eine rückwärtige Beleuchtung angeordnet ist, die mindestens einen Bereich der Flüssigkristallzelle ausleuch¬ tet, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Beleuchtung aus mindestens einer mattierten Lichtquelle (17) besteht, die in einem zur Flüssigkristallzelle (12) hin offenen Reflektor (16) angeordnet ist, welcher durch den Transflektor (15) mit Abstand zur Flüssig¬ kristallzelle (12) hin abgeschlossen ist.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transflektor (15) auf seiner der rückwärtigen Beleuchtung (17) zugewandten Oberfläche einen Reflexionsgrad von etwa 50% aufweist.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Transflektor (15) auf seiner der Lichtquelle (17) zuge¬ wandten Oberfläche eine lichtreflektierende Lackschicht (20) trägt.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Lichtquelle (17) mehrere außenmattierte Lampen in einem den Transflektor (15) gegenüberliegenden Bereich des Re¬ flektors (16) angeordnet sind.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die mattierten Lampen (17) unterschied¬ liche Farben haben können und getrennt voneinander einschaltbar sein können.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) einen Teil des Gehäuses (11) bildet, in dem die Flüssigkristallzelle (12), der Transflektor (15) und die Lampen (17) fixiert sind.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkristallzelle (12) und dem Transflektor (15) ein Farbfilter (14) angeordnet ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkristallzelle (12) und dem Transflektor (15) eine Streufolie angeordnet ist.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkristallzelle (12) und dem Transflektor (15) ein weiterer Tranflektor unmittelbar an der Rück¬ seite der Flüssigkristallzelle (12) angeordnet ist, dessen teilweise reflektierende Oberfläche zur Flüssigkristallzelle (12) hin gerich¬ tet ist.
EP19870906565 1986-12-20 1987-10-10 Anzeigevorrichtung mit flüssigkristallzelle Withdrawn EP0337989A1 (de)

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