WO2010130391A1 - Optische vorrichtung zur anpassung der reflektionseigenschaften einer selbstleuchtenden anzeige - Google Patents

Optische vorrichtung zur anpassung der reflektionseigenschaften einer selbstleuchtenden anzeige Download PDF

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WO2010130391A1
WO2010130391A1 PCT/EP2010/002855 EP2010002855W WO2010130391A1 WO 2010130391 A1 WO2010130391 A1 WO 2010130391A1 EP 2010002855 W EP2010002855 W EP 2010002855W WO 2010130391 A1 WO2010130391 A1 WO 2010130391A1
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WO
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layer
light
optical
reflecting
reflective
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PCT/EP2010/002855
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Inventor
Andreas Hudak
Sascha Kurbafinski
Karlheinz Blankenbach
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Hochschule Pforzheim
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/221—Static displays, e.g. displaying permanent logos
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/8791—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/38—Anti-reflection arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for improving the visual impression in backlit displays or the visual impression of so-called black-panel surfaces according to the preamble of claim 1 and that of claim 15.
  • the reflection properties (such as reflection factor, reflection angle distribution, gloss, color, and the like) of the actual display, ie the graphic symbol or even a complex graphic display, must match the reflection properties of all neighboring components , Such adjacent components are for example frames, borders, or simply smooth surfaces into which the display elements are embedded as flush as possible.
  • adjacent components are for example frames, borders, or simply smooth surfaces into which the display elements are embedded as flush as possible.
  • Reflective properties reduce the effectiveness of a black panel surface with increasing ambient brightness. In the case of completely transparent cover layers, it is therefore necessary to obscure (“unmask”) all areas adjacent to the actual display In this case, the reflection properties of the "mask” must match as completely as possible the reflection properties of the display, and this match also should extend over the entire range of visible light. Direct sunlight in particular prevents effective black panel surface design due to its broad wavelength range and intensity.
  • the black-lacquered coatings which are usually black-lacquered according to the current state of the art, have clearly visible different reflection properties relative to the displays arranged behind them, especially in the case of intensive illumination.
  • tinted cover layers such as smoked glass are often used, but this leads to a weakening of light emanating from the light emitter and forming the display.
  • correspondingly stronger light emitters are needed, which in turn Disadvantages such as a higher energy demand, a shorter life, or a stronger warming entail.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device and a method for improving black Panel surfaces while avoiding the disadvantages of the prior art to provide.
  • the invention should allow the use of masked areas, which should not be visible from a viewer and under irradiation, for example bright sunlight, where in a inventively designed black panel surface masked areas and where ads, symbols and / or text or graphics or other information is in the off state.
  • the device for improving the black panel surface thus has an optical layer structure and a light-transmitting light-emitting layer.
  • the optical layer construction comprises, as will be detailed later, the filter (s) to be provided.
  • the optical layer structure may also consist of or comprise only a single layer.
  • the translucent light-emitting layer serves to provide the light which, viewed from a viewer, serves to display the desired information. It is provided that between the optical layer structure and the light-emitting layer, a first reflective layer is arranged with light-transmissive areas, which are assigned to an information to be displayed.
  • the contours of the transmissive regions represent the information to be displayed by emitting the light emitted from the light-emitting layer will let through their contours, so that the contours are visible from the viewer.
  • the transparent areas release the view of the light-emitting layer, which itself contains the information by driving its electrodes.
  • the invention provides that under the light-transmitting light-emitting layer, a further reflective layer is arranged.
  • the arrangement of light-transmitting light-emitting layer and further reflecting layer is preferably provided by an organic light-emitting diode (OLED) with a mirrored electrode at the bottom.
  • OLED organic light-emitting diode
  • other light emitters for example based on semiconductor LEDs or simple light bulbs, are used for light emission, even if such light emitters, strictly speaking, do not constitute layers.
  • a differently configured reflective layer must be provided, which according to the invention is arranged behind or under the light emitter.
  • metallic, but also based on refraction layers come into question.
  • a non-reflective, opaque layer with transparent regions is arranged between the first reflecting layer with light-transmissive areas and the light-transmitting light-emitting layer.
  • the light-permeable regions of the non-reflective, opaque layer must be arranged congruent with the light-transmitting regions of the first reflecting layer.
  • the non-reflective, opaque layer is oriented to absorb light reflected back from the second reflective layer. It is therefore arranged facing away from the viewer of the black panel surface. By arranging this layer, an increase in brightness at the edges of the symbols to be displayed, which are defined by the contours of the transparent areas, is avoided. Nonetheless, this preferred layer is optional and not mandatory.
  • the optical layer structure comprises two layers, wherein the upper layer is a horizontally polarized linear polarization filter and the underlying further layer is a quarter-wave retardation layer.
  • top means that the layer in question is closer to a viewer than a “bottom” layer.
  • the optical layer structure comprises a circular polarization filter.
  • a circular polarization filter has the same optical properties as the variant set out above, but consists of a single component, which may be advantageous in the context of economical production.
  • this first reflective layer is made of metal or comprises metallic reflective components or properties.
  • optically refractive layer sequences may be used.
  • the optical device further has a reflection-reducing coating, which is arranged above the first optical layer structure.
  • a reflection-reducing coating may consist of a so-called micromesh fabric which absorbs incident light laterally.
  • the coating can be produced by roughening, for example by etching, or corresponding lacquers or films can be used. Particular preference may be given to using one or more additional thin layers having a suitable refractive index or refractive index sequence with which, according to experience, particularly good results can be achieved.
  • the light transmissive areas of the first reflecting layer and possibly the non-reflecting opaque layer to be provided are produced according to a first embodiment by applying an inverted light-impermeable layer. Accordingly, a coating process is used accordingly.
  • the two layers it is possible for the two layers to be applied successively on one of the adjacent layers, ie on the cover layer of the light-emitting layer or on the optical layer structure, or for the layers to be applied to one or the other of the abovementioned adjacent layers , provided that two layers are provided.
  • the transmissive areas of the respective layers are created by openings in a mask.
  • such a mask is made of a metallic specular material which, on its side facing away from a viewer, is optionally coated with the optionally provided absorbent layer.
  • the information is then, as already stated, represented by openings in the mask and their backlighting by the light-emitting layer.
  • the preferably used OLED for displaying complex information has a multiplicity of electrodes which can be individually driven (pixels).
  • the transparent areas are arranged above the active luminous area of the OLED and to a certain extent form a frame around the actual information or its display. In this way it can be achieved that non-active and possibly adjacent components of the OLED display are covered by the first reflective layer, and that the OLED display is not visible when switched off by a viewer.
  • the optical layer structure the first reflecting layer having light-transmissive areas, the optionally present non-reflecting, opaque layer having light-transmitting areas and the optionally present reflection-reducing coating to have significantly greater dimensions than the light-permeable areas and light-emitting areas arranged therebelow Layers with further reflecting layers arranged behind them.
  • one or more display elements which are also differently configured, can be arranged behind a principally arbitrarily large black panel surface, wherein these displays can be substantially smaller than the entire black panel surface without losing the stated advantages.
  • the optical device is also able to achieve the improvement of the black panel surface in curved or curved surfaces. Therefore, it is particularly suitable for use in motor vehicles, and there in the field of the dashboard, which has a particularly high-quality character through the use of a black panel surface according to the teaching of the invention.
  • the particularly preferred embodiment of the optical device for improving the black panel surface has the optical layer structure of a horizontally polarized linear polarizing filter and a quarter-wave retardation layer, the first reflecting layer transparent areas, the nonreflective, opaque layer with congruent translucent areas, and the mirror-cathode organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED mirror-cathode organic light-emitting diode
  • Main wavelength "of the circular polarizing filter can also be covered, for example, the ultraviolet or the infrared range by the optical device or said method. Consequently, applications are also conceivable, for example in the field of night vision or thermal imaging systems and in the field of wavelength conversions.
  • the mentioned method for improving the black panel effect particularly preferably uses an optical device of the type mentioned.
  • initially incident ambient light is circularly polarized by the optical layer structure, to which preferably the circular polarizing filter according to the invention (circular polarizer ) or, alternatively, a linear polarizing filter followed by a quarter wave retardation layer is employed.
  • the incident light is first polarized, for example, left-handed. Then the light falls through possibly existing transparent areas of further, initially unspecified layers.
  • this prior art specular layer being the only specular Layer is and can be formed, for example, as a finely arranged reflective cathode of an (otherwise transparent) OLED.
  • the polarization of the incident light is rotated in such a way that the direction of rotation is just the opposite, that is to say clockwise in this example.
  • the light now reflected which is on its way back to a viewer, is vertically linearly polarized by the quarter-wave layer and eventually blocked by the horizontally polarized linear polarizing filter. In this way, no reflected ambient light can reach the outside and in particular the viewer.
  • the structure described further comprises a first reflective layer, wherein "first” refers to the arrangement of this reflective layer with respect to the viewer, since this first reflective layer is located closer to the viewer and therefore incident light first
  • first refers to the arrangement of this reflective layer with respect to the viewer
  • the first reflective layer is located closer to the viewer and therefore incident light first
  • the incident light is also reflected at this specular layer, the polarization being rotated as described above, and the reflected light then likewise becomes incident on this first reflecting layer, where it does not have any transparent areas to be provided according to the invention
  • the incident light falls on the previously described finely arranged reflective layer, which accordingly can also be called “further reflective layer”.
  • the method ensures that ambient light incident upon the actual display (eg, a mirrored-cathode OLED) and areas disposed around the actual display is absorbed after reflection at one of the reflective layers within the structure.
  • the ambient light reflected at the first reflecting layer or after passing through the light transmitting areas at the further reflecting layer is absorbed on a non-reflecting, opaque layer having light transmitting areas arranged congruent to the light transmitting areas of the first reflecting layer.
  • the non-reflecting, opaque layer is oriented such that it faces away from the viewer and towards the further reflective layer, since light which is reflected back from this further reflective layer is to be absorbed.
  • the light-emitting layer so for example, the OLED or another, appropriately arranged light source is turned on to display information.
  • the portion of the emitted light which passes through the transparent areas and is not blocked by the optical layer structure, in particular due to its polarization, is visible from an observer.
  • the display can also consist of more complex elements such as a graphic display, which can be framed by the method of a first reflective layer, so that in turn sets the recoverable effect. If the graphic display is completely or uniformly transparent and backed by a corresponding further reflective layer, the effect desired according to the invention also sets in.
  • the reflection occurring on the outside of the optical layer structure is absorbed by ambient light.
  • the invention provides effective suppression of unwanted reflections of ambient light incident on a black panel surface, even at high intensities and over a sufficiently broad wavelength range.
  • the invention has a significantly higher transmission of the emitted from the backlighting Light, which results in benefits such as lower energy consumption, a longer life, or less heating.
  • a device produced according to the teaching of the invention can also be used for large and / or curved surfaces such as motor vehicle dashboards, in which only small-sized display elements are housed.
  • the arrangement of a first reflecting layer between the optical layer structure and the light-emitting layer also ensures that ambient light incident outside the light-emitting layer also reaches an observer reflected back and absorbed at the optical layer structure.
  • a non-reflective, opaque layer with translucent areas facing the light emitting layer By additionally providing a non-reflective, opaque layer with translucent areas facing the light emitting layer, the edge brightness at the transitions of the translucent and opaque areas can be further reduced.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a device for improving the Black Panel Oberlfphie according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a representation corresponding to Figure 1, but according to a second embodiment of the present invention.
  • the optical device for improving the black panel surface shown in FIG. 1 has an optical layer structure 1 comprising an upper first layer 1 ', which is designed as a linear polarization filter, and a lower second layer 1 ", which is used as lambda Below the second layer 1 "of the optical layer structure 1 there is a first reflecting layer 2, which can be produced, for example, by metal vapor deposition of the underside of the second layer 1.
  • This first reflecting layer 2 has one or more layers
  • the nonreflective, opaque layer further comprises one or more translucent areas 3 ', which are arranged congruent to the one or more translucent areas 2' of the first reflecting layer 2.
  • a dashed line is drawn to clarify the boundary between the light-transmissive regions 2 'and 3'.
  • the congruent translucent areas 2 'and 3' represent symbols, text, graphics and the like which are to be made visible as information to be displayed.
  • a light-transmitting light-emitting layer 4 such as an organic light emitting diode (OLED) is arranged below the non-reflective, opaque layer 3.
  • This layer 4 emits the light which is visible from a viewer when the optical device is switched on and makes the symbols, text, graphics and the like information visible.
  • a second reflecting layer 5 is arranged, which in the preferred case of an OLED is its reflecting electrode.
  • both the light-transmissive and light-emitting layers 4 and the non-reflective and opaque layer 3 are substantially the same in area as the areas of the overlying first reflective layers 2 and the optical layer structure 1.
  • they are preferably a plurality of light-transmissive regions 2 'and 3' are each assigned together to a single light-emitting layer or a single organic light-emitting diode (OLED).
  • Ambient light passing through the transmissive regions 2 'and 3' is reflected at the second reflective layer 5 and then either absorbed at the non-reflecting and opaque layer 3 or blocked by the previously made circular polarization in the optical layer structure 1. In this way, virtually no ambient light reaches the outside, which is currently desired according to the invention.
  • light emitted or emitted by the light-transmissive and light-emitting layer 4 can escape to the outside, only that portion of the emitted light which passes through the light-transmissive regions 2 'and 3' being visible from an observer.
  • the shape of the transmissive areas 2 'and 3' correlates, as mentioned, with the form of information displayed by a viewer (symbols, graphics, and the like).
  • a reflection-reducing coating 6 is additionally arranged on the upper first layer 1 'of the optical layer structure 1, which minimizes reflections of the ambient light on the outside of the optical layer structure 1.
  • the embodiment of the optical device which also serves to improve the black panel surface shown in FIG. 2, has the same optical properties and a similar optical design, so that the same elements are given the same reference numerals.
  • this device also has an optical layer structure 1 with an upper first layer 1 ', which is designed as a polarization filter, and with a lower second layer 1 ", which is formed as a quarter-wave retardation layer Layer 1 "of this optical layer structure 1 is a first reflecting layer 2.
  • This first reflecting layer 2 has one or more transparent areas 2 ', through which the light or, for example, ambient light can penetrate and which each only frame-like Below the first reflecting layer 2, a non-reflecting, light-impermeable layer 3 (absorption layer) is assigned to the area 2 'or each of the areas 2.
  • Each non-reflecting and opaque layer 3 also has a single transparent area 3 ', which is also bordered only by a frame and congruent with the associated one translucent area 2 'of the first specular n layer 2 is arranged.
  • a dashed line is drawn to clarify the boundary between the light-permeable regions 2 'and 3'.
  • Each smaller layer 3, which is planar in relation to the layer 2 is connected to the relevant region 2 'of the layer 2 in a contour-like manner with the layer 2.
  • a surface of the same size, light-transmitting and light-emitting layer 4 such as an organic light emitting diode (OLED) is arranged below the non-reflective and opaque layer 3.
  • This layer 4 emits the light which is visible from a viewer when the optical device is switched on.
  • a second reflecting layer 5 is arranged, which in the preferred case of an OLED is its reflecting electrode.
  • the flat equal layers 3 and 4 are smaller in area than the Layer 2 and the optical layer structure 1.
  • a plurality of light-transmissive regions 2 'of the first reflective layer 2 are distributed over the surface of the layer structure 1, each of which is assigned a layer 4 or an OLED.
  • each OLED 4, 5 itself serves as a carrier of complex information in that, facing the regions 2 1 and 3 ', it has a multiplicity of individually addressable pixel-like electrodes.
  • the operation of the black panel surface device of Figure 2 is comparable to that in Figure 1, although in Figure 2, the two layers 1 and 2 are designed significantly larger than the layers 3 and 4.
  • This embodiment finds particular then application, if one or more displays or sets of displays are to be hidden in a large area, so that it is more advantageous to provide a plurality of smaller area light-emitting layers 4 (for example OLEDs), which can be connected together or separately. It is also possible to provide a combination of the embodiments of Figure 1 and Figure 2 with respect to the design of the areas 2 '(whether with or without symbolism) and the design of the OLEDs.
  • the first reflecting layer can consist of metal or have metallic reflecting components or properties.
  • the transmissive regions of the first reflective layer and / or those of the non-reflective transmissive layer may be formed by applying an inverted translucent layer to the translucent light-emitting layer.
  • the transmissive regions may be formed by openings in a mask.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Verbesserung des optischen Eindrucks so genannter Black-Panel-Oberflächen. Die optische Vorrichtung besitzt einen optischen Schichtaufbau (1) und eine lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht (4). Zwischen dem optischen Schichtaufbau (1) und der lichtemittierenden Schicht (4) ist eine spiegelnde Schicht (2) mit einem lichtdurchlässigen Bereich (2') angeordnet. Zwischen der spiegelnden Schicht (2) und der lichtemittierenden Schicht (4) kann eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht (3) mit einem lichtdurchlässigen Bereich (3') vorgesehen sein. Unter der lichtemittierenden Schicht (4) ist eine weitere spiegelnde Schicht (5) angeordnet. Der optische Schichtaufbau (1) kann als zirkularer Polarisationsfilter oder alternativ als linearer Polarisationsfilter (1') und als Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht (1'') ausgebildet sein. Auf dem optischen Schichtaufbau (1) kann eine reflexionsmindernde Beschichtung (6) aufgebracht sein.

Description

OPTISCHE VORRICHTUNG ZUR ANPASSUNG DER REFLEKTIONSEIGENSCHAFTEN
EINER SELBSTLEUCHTENDEN ANZEIGE
Be s ehre ibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung des optischen Eindrucks bei hinterleuchteten Anzeigen beziehungsweise des optischen Eindrucks so genannter Black-Panel-Oberflächen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 15.
Elektronische Geräte zeichnen sich heutzutage mehr und mehr durch ihr Design und eine wertige Anmutung als über die eigentliche Funktionalität aus. Um das optische Erscheinungsbild von hinterleuchteten Symbolen oder auch integrierten Grafikanzeigen zu verbessern, werden diese unter Verwendung einer so genannten „Black-Panel-Oberfläche" in die entsprechenden elektronischen Geräte integriert. Das Ziel bei der Verwendung derartiger Black-Panel-Oberflächen liegt in einer möglichst vollständigen Nicht-Sichbarkeit der hinter dieser Oberfläche angeordneten Anzeigen, wenn sich dieselben im ausgeschalteten Zustand befinden. Derartige Anzeigen können beispielsweise einfache (z.B. abmaskierte) Symbole, aber auch komplexe grafische Anzeigen sein. Mittels Black- Panel-Oberflächen verborgen angeordnete Anzeigen bzw. Informationen finden sich heute sowohl in Produkten der Consumer-Elektronik, aber auch in manchen sicherheitsrelevanten Anwendungen wie z.B. bei Warnanzeigen im Flugzeug oder im Auto. Zur Hinterleuchtung der anzuzeigenden Symbole finden aufgrund des fallenden Preises und der geringen Energieaufnahme zunehmend Anzeigen auf der Basis organischer lichtemittierender Dioden (OLEDs) Verwendung, es sind jedoch auch andere, beispielsweise auf Halbleiter-LEDs oder einfachen Glühbirnen basierende Lichtemitter zur Verwendung mit Black-Panel-Oberflächen geeignet .
Um eine effektiv arbeitende Black-Panel-Oberfläche bereitzustellen, müssen die Reflektionseigenschaften (wie z.B. Reflektionsfaktor, Reflektionswinkelverteilung, Glanz, Farbe, und dgl . ) der eigentlichen Anzeige, also dem grafischen Symbol oder auch einer komplexen Grafikanzeige, mit den Reflektionseigenschaften aller benachbarten Komponenten übereinstimmen. Derartige benachbarte Komponenten sind beispielsweise Rahmen, Einfassungen, oder einfach glatte Oberflächen, in welche die Anzeigeelemente möglichst bündig eingelassen sind. Bei unterschiedlichen
Reflektionseigenschaften schwindet die Effektivität einer Black-Panel-Oberfläche mit zunehmender Umgebungshelligkeit. Für den Fall komplett transparenter Deckschichten ist es daher notwendig, alle neben der tatsächlichen Anzeige befindlichen Bereiche zu verdecken („abzumaskieren" ) . In diesem Fall müssen die Reflektionseigenschaften der „Maske" mit den Reflektionseigenschaften der Anzeige möglichst vollständig übereinstimmen, wobei sich diese Übereinstimmung auch über den gesamten Bereich sichtbaren Lichtes erstrecken soll. Insbesondere direkte Sonnenlichteinstrahlung verhindert aufgrund ihres umfassenden Wellenlängenbereiches und ihrer Intensität eine effektive Gestaltung von Black-Panel- Oberflächen. Die nach dem aktuellen Stand der Technik gewöhnlich schwarz auflackierten Maskierungen weisen insbesondere bei intensiver Beleuchtung deutlich sichtbare unterschiedliche Reflexionseigenschaften zu den dahinter angeordneten Anzeigen auf. Um diesen Unterschied abzumildern, werden häufig getönte Deckschichten wie beispielsweise Rauchglas verwendet, was jedoch zu einer Abschwächung des vom Lichtemitter stammenden und die Anzeige bildenden Lichts führt. Um die geringere Lichtausbeute zu kompensieren werden entsprechend stärkere Lichtemitter benötigt, die wiederum Nachteile wie ein höherer Energiebedarf, eine kürzere Lebensdauer, oder eine stärkere Erwärmung nach sich ziehen.
Eine Lösung des Problems von Reflexionen auf einer Oberfläche mit einer dahinter verborgenen Anzeige wird mittels der Verwendung polarisierender Filter erreicht, wie sie beispielsweise in der Veröffentlichung von Peter M. Knoll in „Displays", ISBN-Nr. 3-7785-1357-5, Verlag Hüthig / Heidelberg aus dem Jahre 1986 beschrieben wird. Die für diesen Aufbau vorgesehene Wellenlänge Lambda ist dabei bei Filtern für den sichtbaren Spektralbereich die Wellenlänge der maximalen Augenempfindlichkeit. Neben einer nahezu vollständigen Vermeidung der unerwünschten Reflexionen und hohen Kontrasten weisen derartige Aufbauten einen Transmission von bis zu 40% des von der eigentlichen Anzeige emittierten Lichtes auf, im Gegensatz zu ca. 20% Transmission bei der Verwendung beispielsweise von getönten Deckschichten.
Eine Verbesserung der Haltbarkeit der oft empfindlichen Filterschichten offenbart die Druckschrift US 6,549,335 Bl. Die Lichtemission wird nach dieser Druckschrift über eine OLED bereitgestellt, die an ihrer (dem Betrachter abgewandten) Rückseite eine Kathode aus spiegelndem Material (Metall) aufweist, und die Polarisatoren sind schichtartig ausgebildete Polyvinyl-Alkohole mit Chromophoren. Dieses optische System sieht jedoch keine Black-Panel-Oberflächen vor .
Keine nach dem Stand der Technik von Black-Panel-Oberflächen gefertigte Anzeigevorrichtung offenbart jedoch Möglichkeiten, wie „abmaskierte" Bereiche effektiv in eine Black-Panel- Oberfläche zu integrieren sind, so dass das von den abmaskierten Bereichen reflektierte Umgebungslicht effektiv zurückgehalten werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung von Black- Panel-Oberflächen unter Vermeidung der genannten Nachteile des Standes der Technik bereitzustellen. Insbesondere soll die Erfindung die Verwendung abmaskierter Bereiche ermöglichen, wobei von einem Betrachter aus und unter Einstrahlung beispielsweise hellen Sonnenlichtes nicht zu erkennen sein soll, wo sich in einer erfindungsgemäß ausgestalteten Black-Panel-Oberfläche abmaskierte Bereiche und wo sich Anzeigen, Symbole und/oder Text oder Grafiken oder sonstige Informationen im abgeschalteten Zustand befinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung der genannten Art die im Anspruch 1 und bei einem Verfahren der genannten Art die im Anspruch 15 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Mermalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 14 bzw. 16 bis 18.
Die Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche besitzt somit einen optischen Schichtaufbau sowie eine lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht. Der optische Schichtaufbau umfasst, wie später detailliert ausgeführt wird, den bzw. die vorzusehenden Filter. Definitionsgemäß kann der optische Schichtaufbau auch aus lediglich einer einzigen Schicht bestehen bzw. diese aufweisen. Die lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht dient der Bereitstellung des Lichtes, welches von einem Betrachter aus gesehen zur Anzeige der gewünschten Informationen dient. Vorgesehen ist dabei dass zwischen dem optischen Schichtaufbau und der lichtemittierenden Schicht eine erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen angeordnet ist, die einer anzuzeigenden Information zugeordnet sind. Mit anderen Worten, stellen gemäß einem Ausführungsbeispiel die Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche die anzuzeigende Information dar, indem sie das Licht, welches von der lichtemittierenden Schicht ausgesandt wird, ihren Konturen entsprechend hindurch lassen, so dass die Konturen vom Betrachter aus sichtbar sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel geben die lichtdurchlässigen Bereiche den Blick auf die lichtemittierende Schicht frei, die durch Ansteuerung ihrer Elektroden selbst die Information beinhalten. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass unter der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht eine weitere spiegelnde Schicht angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Anordnung aus lichtdurchlässiger lichtemittierender Schicht und weiterer spiegelnder Schicht durch eine organische lichtemittierende Diode (OLED) mit spiegelnder Elektrode an der Unterseite gegeben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zur Lichtemission andere, beispielsweise auf Halbleiter-LEDs oder einfachen Glühbirnen basierende Lichtemitter Verwendung finden, auch wenn derartige Lichtemitter streng genommen keine Schichten darstellen. In diesen Fällen muss eine anders ausgestaltete spiegelnde Schicht vorgesehen sein, welche erfindungsgemäß hinter bzw. unter dem Lichtemitter angeordnet ist. Hierzu kommen beispielsweise metallische, aber auch auf Lichtbrechung basierende Schichten in Frage.
Es ist ferner bevorzugt, dass zwischen der ersten spiegelnden Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen und der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen angeordnet ist. Damit das von der lichtemittierenden Schicht emittierte Licht auch ungehindert passieren kann, müssen die lichtdurchlässigen Bereiche der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht kongruent zu den lichtdurchlässigen Bereichen der ersten spiegelnden Schicht angeordnet sein. Die nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht ist dabei so ausgerichtet, dass sie von der zweiten spiegelnden Schicht zurückreflektiertes Licht absorbiert. Sie ist demnach dem Betrachter der Black-Panel-Oberfläche abgewandt angeordnet. Durch Anordnung dieser Schicht wird eine Helligkeitszunahme an den Kanten der anzuzeigenden Symbole, die durch die Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche definiert sind, vermieden. Nichtsdestotrotz ist diese bevorzugt vorzusehende Schicht optional und nicht zwingend notwendig.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtaufbau zwei Schichten, wobei die obere Schicht ein horizontal polarisierter linearer Polarisationsfilter und die darunter liegende, weitere Schicht eine Lambda-Viertel- Verzögerungsschicht ist. Definitionsgemäß bedeutet „oben", dass die betreffende Schicht einem Betrachter näher ist als eine „unten" angeordnete Schicht.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst der optische Schichtaufbau einen zirkulären Polarisationsfilter. Ein derartiger Filter weist die gleichen optischen Eigenschaften wie die zuvor dargelegte Variante, besteht jedoch aus einem einzigen Bauteil, was im Rahmen einer wirtschaftlichen Fertigung von Vorteil sein kann.
Wie ausgeführt ist, müssen in die erste spiegelnde Schicht lichtdurchlässige Bereiche einbringbar sein. Nach einer Ausführungsform ist diese erste spiegelnde Schicht aus Metall gefertigt oder umfasst metallische spiegelnde Komponenten bzw. Eigenschaften. Nach einer anderen Ausführungsform können auf optischer Brechung beruhende Schichtabfolgen Verwendung finden .
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform besitzt die optische Vorrichtung ferner eine reflexionsmindernde Beschichtung, welche oberhalb des ersten optischen Schichtaufbaus angeordnet ist. Anhand dieser Beschichtung werden unerwünschte Reflexionen, die an der einem Betrachter zugewandten Außenseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehen, verringert, was zu einer weiteren Verbesserung der Effektivität der Black-Panel-Oberfläche führen kann. Eine solche Antireflex-Beschichtung kann aus einem sogenannten Micromesh-Gewebe bestehen, welches seitlich einfallendes Licht absorbiert. Die Beschichtung kann mittels Aufrauen, beispielsweise durch Ätzen, hergestellt werden, oder es können entsprechende Lacke oder Folien eingesetzt werden. Besonders bevorzugt können eine oder mehrere zusätzliche Dünnschichten mit geeigneter Brechzahl bzw. Brechzahlabfolge eingesetzt werden, mit denen erfahrungsgemäß besonders gute Ergebnisse erzielbar sind.
Die vorzusehenden lichtdurchlässigen Bereiche der ersten spiegelnden Schicht und ggf. der nichtreflektierenden lichtundurchlässigen Schicht werden nach einer ersten Ausführungsform durch Aufbringen einer invertierten lichtundurchlässigen Schicht erzeugt. Hierzu kommt dementsprechend ein Beschichtungsprozess zum Einsatz. Dabei ist es sowohl möglich, dass die beiden Schichten nacheinander auf einer der angrenzenden Schichten, also auf der Deckschicht der lichtemittierenden Schicht oder auf dem optischen Schichtaufbau aufgebracht werden, oder dass die Schichten jeweils auf der einen bzw. der anderen der genannten angrenzenden Schichten aufgebracht werden, sofern auch zwei Schichten vorgesehen sind. Nach einer anderen Ausführungsform werden die lichtdurchlässigen Bereiche der entsprechenden Schichten durch Öffnungen in einer Maske erzeugt. Bevorzugt ist eine derartige Maske aus einem metallischen spiegelnden Werkstoff, der auf seiner von einem Betrachter weg weisenden Seite ggf. mit der optional vorgesehenen absorbierenden Schicht beschichtet ist. Die Informationen werden dann, wie bereits ausgeführt, durch Öffnungen in der Maske und deren Hinterleuchtung durch die lichtemittierende Schicht dargestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die bevorzugt verwendete OLED zur Anzeige komplexer Information (z.B. Grafiken) eine Vielzahl von einzeln ansteuerbare Bildpunkte (Pixel) darstellenden Elektroden auf. Dabei sind die lichtdurchlässigen Bereiche oberhalb der aktiven Leuchtfläche der OLED angeordnet und bilden gewissermaßen einen Rahmen um die eigentliche Information bzw. deren Anzeige. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nicht aktive und ggf. benachbarte Komponenten der OLED-Anzeige durch die erste spiegelnde Schicht abgedeckt werden, und dass die OLED- Anzeige im abgeschalteten Zustand von einem Betrachter aus nicht sichtbar ist.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es möglich, dass der optische Schichtaufbau, die erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen, die ggf. vorhandene nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen und die ggf. vorhandene reflexionsmindernde Beschichtung deutlich größere Abmaße aufweisen als die lichtdurchlässigen Bereiche sowie darunter angeordnete lichtemittierende Schichten mit dahinter angeordneten weiteren spiegelnden Schichten. Das bedeutet, dass hinter einer prinzipiell beliebig großen Black-Panel- Oberfläche eine oder mehrere, auch unterschiedlich ausgestaltete Anzeigeelemente angeordnet sein können, wobei diese Anzeigen wesentlich kleiner als die gesamte Black- Panel-Oberfläche sein können, ohne die genannten Vorteile zu verlieren. Ferner ist die optische Vorrichtung auch in der Lage, die Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche bei gewölbten oder gekrümmten Oberflächen zu erzielen. Daher eignet sie sich insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, und dort im Bereich des Armaturenbretts, welches durch die Nutzung einer Black-Panel-Oberfläche nach der erfindungsgemäßen Lehre ein besonders hochwertiges Gepräge aufweist.
Wie erwähnt, besitzt die besonders bevorzugte Ausführungsform der optischen Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel- Oberfläche den optischen Schichtaufbau aus einem horizontal polarisierten linearen Polarisationsfilter und einer Lambda- Viertel-Verzögerungsschicht , die erste spiegelnde Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen, die nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht mit kongruenten lichtdurchlässigen Bereichen, sowie die organische lichtemittierende Diode (OLED) mit spiegelnder Kathode. Dabei sei angemerkt, dass Lambda-Viertel-Verzögerungsschichten gewöhnlich nur für eine bestimmte Wellenlänge vorgesehen sind, da diese Wellenlänge direkt mit der Dicke der Verzögerungsschicht zusammenhängt. Versuche haben allerdings ergeben, dass auch von dieser „Hauptwellenlänge" abweichende Wellenlängen in ausreichendem Maße polarisiert werden, so dass sich die Verbesserung der Black.-Panel-Oberflache praktisch für den gesamten Bereich des für das menschliche Auge sichtbaren Bereich erstreckt. Durch Anpassung der „Hauptwellenlänge" des zirkulären Polarisationsfilters kann auch beispielsweise der ultraviolette oder der infrarote Bereich durch die optische Vorrichtung bzw. das genannte Verfahren abgedeckt werden. Folglich sind auch Anwendungen z.B. im Bereich von Nachtsicht- oder Wärmebild-Systemen und im Bereich von Wellenlängenkonversationen denkbar.
Wie bereits angedeutet, verwendet das genannte Verfahren zur Verbesserung des Black-Panel-Effektes, besonders bevorzugt eine optische Vorrichtung der genannten Art. Entsprechend dem genannten Verfahren wird zunächst einfallendes Umgebungslicht durch den optischen Schichtaufbau zirkulär polarisiert, wozu besonders bevorzugt der erfindungsgemäße zirkuläre Polarisationsfilter (Zirkularpolarisator) oder alternativ ein linearer Polarisationsfilter, gefolgt von einer Lambda- Viertel-Verzögerungsschicht eingesetzt wird. Auf diese Weise wird das einfallende Licht zunächst beispielsweise linksdrehend polarisiert. Dann fällt das Licht durch ggf. vorhandene lichtdurchlässige Bereiche weiterer, zunächst nicht näher spezifizierter Schichten. Schließlich wird das einfallende und zirkulär polarisierte Licht an einer spiegelnden Schicht reflektiert, wobei diese spiegelnde Schicht nach dem Stand der Technik die einzige spiegelnde Schicht ist und beispielsweise als abschließend angeordnete spiegelnde Kathode einer (ansonsten transparenten) OLED ausgebildet sein kann. Mittels der Reflexion des Lichtes an der spiegelnden Schicht wird die Polarisation des einfallenden Lichtes derart gedreht, so dass der Drehsinn gerade umgekehrt, nach diesem Beispiel also rechtsdrehend wird. Danach wird das nunmehr reflektierte Licht, welches auf dem Weg zurück zu einem Betrachter ist, durch die Lambda- Viertel-Schicht vertikal linear polarisiert und schließlich vom horizontal polarisierten linearen Polarisationsfilter blockiert. Auf diese Weise kann kein reflektiertes Umgebungslicht nach außen und insbesondere zum Betrachter gelangen.
Dabei ist nun vorgesehen, dass der beschriebene Aufbau ferner eine erste spiegelnde Schicht umfasst, wobei sich „erste" auf die Anordnung dieser spiegelnden Schicht im Hinblick auf den Betrachter bezieht, da diese erste spiegelnde Schicht näher zum Betrachter hin angeordnet ist und daher einfallendes Licht zuerst überall dort auf diese erste spiegelnde Schicht auftrifft, wo diese gerade keine zur Darstellung der gewünschten Informationen erfindungsgemäß vorzusehenden lichtdurchlässigen Bereiche aufweist. Das einfallende Licht wird auch an dieser spiegelnden Schicht reflektiert, wobei die Polarisation wie oben beschrieben gedreht wird. Das zurückreflektierte Licht wird dann ebenfalls an dem Polarisationsfilter absorbiert. Andernfalls fällt das einfallende Licht auf die zuvor beschriebene abschließend angeordnete spiegelnde Schicht, die demnach auch „weitere spiegelnde Schicht" genannt werden kann.
Demnach wird durch das Verfahren sichergestellt, dass sowohl auf die eigentliche Anzeige (z.B. OLED mit spiegelnder Kathode) als auch auf Bereiche, die um die eigentliche Anzeige herum angeordnet sind, auftreffendes Umgebungslicht nach der Reflexion an einer der spiegelnden Schichten innerhalb des Aufbaus absorbiert wird. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das an der ersten spiegelnden Schicht oder nach Durchlaufen der lichtdurchlässigen Bereiche an der weiteren spiegelnden Schicht reflektierte Umgebungslicht an einer nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen, die kongruent zu den lichtdurchlässigen Bereichen der ersten spiegelnden Schicht angeordnet sind, absorbiert. Dabei ist die nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht derart ausgerichtet, dass sie vom Betrachter weg und zu der weiteren spiegelnden Schicht hingewandt ist, da ja Licht, welches von dieser weiteren spiegelnden Schicht zurückreflektiert wird, absorbiert werden soll. Mittels dieser Absorption wird eine Helligkeitszunahme an den Kanten der anzuzeigenden Symbole, die durch die Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche definiert sind, vermieden.
Dabei ist nun vorgesehen, dass zur Anzeige von Information die lichtemittierende Schicht, also beispielsweise die OLED oder eine andere, entsprechend angeordnete Lichtquelle eingeschaltet wird. Dadurch ist der Anteil des emittierten Lichts, welcher durch die lichtdurchlässigen Bereiche hindurchtritt und insbesondere aufgrund seiner Polarisation nicht durch den optischen Schichtaufbau blockiert wird, von einem Betrachter aus sichtbar. Je nach Konturen der lichtdurchlässigen Bereiche werden so unterschiedliche Symbole dargestellt. Selbstverständlich kann die Anzeige auch aus komplexeren Elementen wie einer grafischen Anzeige bestehen, welche nach dem Verfahren von einer ersten spiegelnden Schicht umrahmt sein kann, so dass sich wiederum der erzielbare Effekt einstellt. Sofern die grafische Anzeige vollständig bzw. gleichmäßig transparent und mit einer entsprechenden weiteren spiegelnden Schicht hinterlegt ist, stellt sich auch der erfindungsgemäß gewünschte Effekt ein. Es ist dabei unerheblich, welche Größenverhältnisse die Anzeige (n) und die gesamte Black-Panel-Oberfläche aufweisen; so sind beispielsweise wenige Quadratzentimeter umfassende Anzeigen innerhalb eines Kfz-Armaturenbrettes problemlos und unter Wahrung des erfindungsgemäßen Effektes realisierbar. Sobald die Hinterleuchtung erlischt, sind die Konturen der lichtdurchlässigen Bereichen und der Anzeige von einem Betrachter aus auch bei hoher Intensität des Umgebungslichtes nicht wahrnehmbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die an der Außenseite des optischen Schichtaufbaus auftretende Reflexion von Umgebungslicht absorbiert wird. Hierzu ist besonders bevorzugt eine reflexionsmindernde Beschichtung, welche oberhalb des ersten optischen Schichtaufbaus angeordnet ist, vorzusehen.
Die Erfindung bietet eine effektive Unterdrückung von unerwünschten Reflexionen des auf eine Black-Panel-Oberfläche einfallenden Umgebungslichtes, und zwar auch bei hohen Intensitäten und über einen ausreichend breiten Wellenlängenbereich. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei welchen beispielsweise Rauchglas zur Verminderung der von einer im Aufbau angeordneten spiegelnden Schicht wie beispielsweise der Kathode einer zur Hinterleuchtung eingesetzten OLED eingesetzt wird, weist die Erfindung eine signifikant höhere Transmission des von der Hinterleuchtung emittierten Lichtes auf, woraus sich Vorteile wie ein niedrigerer Energiebedarf, eine längere Lebensdauer, oder eine geringere Erwärmung ergeben. Zudem lässt sich eine nach der erfindungsgemäßen Lehre hergestellte Vorrichtung auch für große und/oder gewölbte Flächen wie beispielsweise Kfz-Armaturenbretter verwenden, in denen nur kleinformatige Anzeigeelemente untergebracht sind. Durch die Anordnung einer ersten spiegelnden Schicht zwischen dem optischen Schichtaufbau und der lichtemittierenden Schicht wird zudem sichergestellt, dass auch außerhalb der lichtemittierenden Schicht auftreffendes Umgebungslicht zu einem Betrachter rückreflektiert und am optischen Schichtaufbau absorbiert wird. Durch zusätzliches Vorsehen einer zur lichtemittierenden Schicht hingewandt ausgerichteten nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht mit lichtdurchlässigen Bereichen lässt sich die Kantenhelligkeit an den Übergängen der lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereiche weiter verringern.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer längsgeschnittener Darstellung eine Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel- Oberlfäche gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und
Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung, jedoch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.
Die in Figur 1 dargestellte, der Verbesserung der Black- Panel-Oberfläche dienende optische Vorrichtung besitzt einen optischen Schichtaufbau 1, der eine obere erste Schicht 1', welche als linearer Polarisationsfilter ausgebildet ist, und eine untere zweite Schicht 1", welche als Lambda-Viertel- Verzögerungsschicht ausgebildet ist, aufweist. Unterhalb der zweiten Schicht 1" des optischen Schichtaufbaus 1 befindet sich eine erste spiegelnde Schicht 2, die beispielsweise mittels Metallbedampfen der Unterseite der zweiten Schicht 1" hergestellt sein kann. Diese erste spiegelnde Schicht 2 weist einen oder mehrere lichtdurchlässige Bereiche 2' auf, durch die Licht wie beispielsweise Umgebungslicht hindurchdringen kann. Unterhalb der ersten spiegelnden Schicht 2 ist eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht 3 (Absorptionsschicht) angeordnet. Diese kann jedoch kein von Außen bzw. von der Oberfläche des optischen Schichtaufbaus 1 hereinfallendes (Umgebungs-) Licht absorbieren, da dieses zuvor von der ersten spiegelnden Schicht 2 reflektiert wird. Die nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht weist ferner einen oder mehrere lichtdurchlässige Bereiche 3' auf, welcher bzw. welche kongruent zu dem oder den lichtdurchlässigen Bereichen 2 ' der ersten spiegelnden Schicht 2 angeordnet sind. In Figur 1 ist zur Verdeutlichung der Grenze zwischen den lichtdurchlässigen Bereichen 2' und 3' eine gestrichelte Linie gezogen. Die kongruenten lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' stellen Symbole, Text, Grafiken und dergleichen dar, die als anzuzeigende Information sichtbar gemacht werden sollen. Unterhalb der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht 3 ist eine lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht 4 wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode (OLED) angeordnet. Diese Schicht 4 emittiert dasjenige Licht, welches beim Einschalten der optischen Vorrichtung von einem Betrachter aus sichtbar ist und die Symbole, Text, Grafiken und dergleichen Information sichtbar werden lässt. An der unten in Figur 1 gezeigten Rückseite der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht 4 ist eine zweite spiegelnde Schicht 5 angeordnet, die im bevorzugten Fall einer OLED deren spiegelnde Elektrode ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl die lichtdurchlässige und lichtemittierende Schicht 4 als auch die nicht reflektierende und lichtundurchlässige Schicht 3 in ihrer jeweiligen Fläche im Wesentlichen gleich groß wie die Flächen der darüber liegenden ersten spiegelnden Schichten 2 und des optischen Schichtaufbaus 1. Mit anderen Worten, die vorzugsweise mehreren lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' sind jeweils gemeinsam einer einzigen lichtemittierenden Schicht bzw. einer einzigen organischen Leuchtdiode (OLED) zugeordnet . Durch die lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' hindurchtretendes Umgebungslicht wird an der zweiten spiegelnden Schicht 5 reflektiert und anschließend entweder an der nichtreflektierenden und lichtundurchlässigen Schicht 3 absorbiert oder aufgrund der zuvor erfolgten zirkulären Polarisation im optischen Schichtaufbau 1 von diesem blockiert. Auf diese Weise gelangt praktisch kein Umgebungslicht mehr nach außen, was erfindungsgemäß gerade erwünscht ist. Von der lichtdurchlässigen und lichtemittierenden Schicht 4 ausgesandtes bzw. emittiertes Licht kann jedoch nach Außen gelangen, wobei nur derjenige Anteil des emittierten Lichts, welcher durch die lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' hindurchtritt, von einem Betrachter aus sichtbar ist. Die Form der lichtdurchlässigen Bereiche 2' und 3' korreliert, wie erwähnt, mit der von einem Betrachter aus wahrgenommenen Form der angezeigten Information (Symbole, Grafiken und dergleichen) .
An der oben in Figur 1 dargestellten Außenseite der optischen Vorrichtung ist zusätzlich eine reflexionsmindernde Beschichtung 6 auf der oberen ersten Schicht 1' des optischen Schichtaufbaus 1 angeordnet, welche Reflexionen des Umgebungslichtes an der Außenseite des optischen Schichtaufbaus 1 minimiert.
Die in Figur 2 dargestellte, ebenfalls der Verbesserung der Black-Panel-Oberfläche dienende Ausführungsform der optischen Vorrichtung besitzt dieselben optischen Eigenschaften und einen ähnlichen optischen Aufbau, so dass dieselben Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Gemäß Figur 2 besitzt diese Vorrichtung ebenfalls einen optischen Schichtaufbau 1 mit einer oberen ersten Schicht 1 ' , welche als Polarisationsfilter ausgebildet ist, und mit einer unteren zweiten Schicht 1", welche als Lambda-Viertel- Verzögerungsschicht ausgebildet ist. Unterhalb der zweiten Schicht 1" dieses optischen Schichtaufbaus 1 befindet sich eine erste spiegelnde Schicht 2. Diese erste spiegelnde Schicht 2 weist einen oder mehrere lichtdurchlässige Bereiche 2' auf, durch den bzw. die Licht wie beispielsweise Umgebungslicht hindurch dringen kann und der bzw. die jeweils nur rahmenartig umgrenzt ist bzw. sind. Unterhalb der ersten spiegelnden Schicht 2 ist dem Bereich 2' oder jedem der Bereiche 2 jeweils zugeordnet eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht 3 (Absorptionsschicht) angeordnet. Diese Schichten 3, von denen in Figur 2 nur eine dargestellt ist, können jedoch kein von Außen hereinfallendes (Umgebungs-) Licht absorbieren, da dieses zuvor von der ersten spiegelnden Schicht 2 reflektiert wird. Jede nichtreflektierende und lichtundurchlässige Schicht 3 weist ferner einen einzigen lichtdurchlässigen Bereich 3' auf, welcher ebenfalls nur rahmenartig umgrenzt ist und kongruent zum zugeordneten lichtdurchlässigen Bereich 2 ' der ersten spiegelnden Schicht 2 angeordnet ist. In Figur 2 ist zur Verdeutlichung der Grenze zwischen den lichtdurchlässigen Bereichen 2' und 3' eine gestrichelte Linie gezogen. Jede gegenüber der Schicht 2 flächige kleinere Schicht 3 ist den betreffenden Bereich 2 ' der Schicht 2 konturenartig umgebend mit der Schicht 2 verbunden.
Unterhalb der nichtreflektierenden und lichtundurchlässigen Schicht 3 ist eine flächig gleich große lichtdurchlässige und lichtemittierende Schicht 4 wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode (OLED) angeordnet. Diese Schicht 4 emittiert dasjenige Licht, welches beim Einschalten der optischen Vorrichtung von einem Betrachter aus sichtbar ist. An der unten im Bild gezeigten Rückseite der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht 4 ist eine zweite spiegelnde Schicht 5 angeordnet, die im bevorzugten Fall einer OLED deren spiegelnde Elektrode ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, wie erwähnt, die flächig gleich großen Schichten 3 und 4 flächig kleiner als die Schicht 2 und der optische Schichtaufbau 1. In nicht dargestellter Weise sind über die Fläche des Schichtaufbaus 1 mehrere lichtdurchlässige Bereiche 2 ' der ersten spiegelnden Schicht 2 verteilt angeordnet, denen jeweils eine Schicht 4 bzw. eine OLED zugeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient jede OLED 4, 5 selbst als Träger einer komplexen Information dadurch, dass sie den Bereichen 21 und 3' zugewandt eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren bildpunkt- bzw. pixelartigen Elektroden aufweist.
Wie erwähnt, ist die Funktionsweise der Black-Panel- Oberflächen-Vorrichtung nach Figur 2 vergleichbar mit der in Figur 1, wenn auch in Figur 2 die beiden Schichten 1 und 2 deutlich größer ausgeführt sind als die Schichten 3 und 4. Diese Ausführungsform findet insbesondere dann Anwendung, wenn eine oder mehrere Anzeigen oder Anzeigensets in einer großen Fläche versteckt werden sollen, so dass es vorteilhafter ist, mehrere kleinflächigeren lichtemittierende Schichten 4 (bspw. OLEDs) vorzusehen, die gemeinsam oder getrennt zuschaltbar sind. Dabei ist es auch möglich, bezüglich der Ausgestaltung der Bereiche 2' (ob mit oder ohne Symbolik) und der Ausgestaltung der OLEDs eine Kombination der Ausführungen nach Figur 1 und Figur 2 vorzusehen.
Bei den genannten Ausführungsbeispielen kann die erste spiegelnde Schicht aus Metall bestehen oder metallisch spiegelnde Komponenten bzw. Eigenschaften aufweisen. Die lichtdurchlässigen Bereiche der ersten spiegelnden Schicht und/oder diejenigen der nicht reflektierenden lichtdurchlässigen Schicht können durch Aufbringen einer invertierten lichtdurchlässigen Schicht auf die lichtdurchlässige lichtemittierende Schicht gebildet sein. Die lichtdurchlässigen Bereiche können durch Öffnungen in einer Maske gebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Vorrichtung zur Verbesserung der Black-Panel- Oberfläche, mit einem optischen Schichtaufbau (1) und mit einer lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht
(4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem optischen Schichtaufbau (1) und der lichtemittierenden Schicht (4) eine erste spiegelnde Schicht (2) mit einem oder mehreren lichtdurchlässigen Bereichen (2' ) angeordnet ist, die einer anzuzeigenden Information zugeordnet sind, und dass unter der lichtdurchlässigen lichtemittierenden Schicht (4) eine zweite spiegelnde Schicht (5) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus lichtdurchlässiger lichtemittierender Schicht (4) und zweiter spiegelnder Schicht (5) eine organische lichtemittierende Diode (OLED) mit spiegelnder Kathode ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten spiegelnden Schicht (2) mit lichtdurchlässigen Bereichen (2') und der lichtdurchlässigen, lichtemittierenden Schicht (4) eine nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht (3) mit einem oder mehreren lichtdurchlässigen Bereichen (3'), die kongruent zu dem oder den lichtdurchlässigen
Bereichen (2') der ersten spiegelnden Schicht (2) angeordnet sind, vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schichtaufbau (1) zwei Schichten (I1, 1") aufweist, von denen die obere Schicht (1') ein horizontal polarisierter linearer Polarisationsfilter und die darunter liegende untere Schicht (1") eine Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schichtaufbau (1) einen zirkulären Polarisationsfilter aufweist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste spiegelnde Schicht (2) aus Metall besteht oder metallisch spiegelnde Komponenten bzw. Eigenschaften aufweist .
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine reflexionsmindernde Beschichtung (6) auf der oberen Schicht (I1) des optischen Schichtaufbaus (1) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Bereiche (2') der ersten spiegelnden Schicht (2) und ggf. diejenigen (31) der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht (3) durch Aufbringen einer invertierten lichtundurchlässigen Schicht auf die lichtdurchlässige, lichtemittierende Schicht (4) gebildet sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Bereiche (2', 3') durch Öffnungen in einer Maske gebildet sind.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die OLED (4) zur Anzeige komplexer Information eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Bildpunkten aufweist und die lichtdurchlässigen Bereiche (2', 3') oberhalb der aktiven Leuchtfläche angeordnet sind, so dass nicht aktive und ggf. benachbarte Komponenten der OLED-Anzeige durch die erste spiegelnde Schicht (2) abgedeckt sind.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schichtaufbau (1), die erste spiegelnde Schicht (2) mit lichtdurchlässigen Bereichen (2'), die ggf. vorhandene nichtreflektierende, lichtundurchlässige Schicht (3) mit lichtdurchlässigen Bereichen (3') und die ggf. vorhandene reflexionsmindernde Beschichtung (6) deutlich größere Abmaße aufweisen als die lichtdurchlässigen Bereiche (2', 3') sowie darunter angeordnete lichtemittierende Schichten (4) mit dahinter angeordneten zweiten spiegelnden Schichten (5).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem optischen Schichtaufbau (1) und der ersten spiegelnden Schicht (2) mehrere lichtemittierende Schichten (4) mit zweiten spiegelnden Schichten (5) und dazwischen angeordneten lichtundurchlässigen Schichten
(3) mit lichtdurchlässigen Bereichen (3') zugeordnet sind.
13. Vorrichtung nach dem Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des zirkulären Polarisationsfilters im Bereich des sichtbaren Lichts, im Bereich des infraroten Lichts oder im Bereich des ultravioletten Lichts liegt.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Bereich eines Kfz-Armaturenbretts, im Bereich von Nachtsichtgeräten oder im Bereich der Wellenlängenkonversation verwendet ist.
15. Verfahren zur Verbesserung des Black-Panel-Effektes unter bevorzugter Verwendung einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der Umgebungslicht an einem ersten optischen Schichtaufbau
(1) zirkulär polarisiert wird und nach Durchlaufen lichtdurchlässiger Bereiche (2' , 3' ) an einer zweiten spiegelnden Schicht (5) reflektiert wird, wobei die Polarisation des Umgebungslichtes durch die Reflektion um 180 Grad gedreht wird, so dass das nunmehr reflektierte Umgebungslicht durch die Lambda-Viertel- Schicht (1'') vertikal linear polarisiert und vom horizontal polarisierten linearen Polarisationsfilter (1') blockiert wird, so dass kein reflektiertes Umgebungslicht nach außen gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass Umgebungslicht, welches nicht durch die lichtdurchlässigen Bereiche (2', 3') fällt, an einer ersten spiegelnden Schicht (2) reflektiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das an der ersten spiegelnden Schicht (2) oder nach Durchlaufen der lichtdurchlässigen Bereiche (2' , 3' ) an der zweiten spiegelnden Schicht (5) reflektierte Umgebungslicht an der nichtreflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht (3) mit mindestens einem lichtdurchlässigen Bereich (3'), der kongruent zu dem mindestens einen lichtdurchlässigen Bereich (2') der ersten spiegelnden Schicht (2) angeordnet sind, absorbiert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anzeige von Information die lichtemittierende Schicht (4) eingeschaltet wird, so dass der Anteil des emittierten Lichts, welcher durch die lichtdurchlässigen Bereiche (2' , 3' ) hindurchtritt und nicht durch den optischen Schichtaufbau (1) blockiert wird, von einem Betrachter aus sichtbar ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenseite des optischen Schichtaufbaus (1) auftretende Reflexion von Umgebungslicht mittels einer reflexionsmindernde Beschichtung (6), welche oberhalb des optischen Schichtaufbaus (1) angeordnet ist, absorbiert wird.
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