DE2619367A1 - Fluessigkristallanzeige mit zusatzbeleuchtung - Google Patents
Fluessigkristallanzeige mit zusatzbeleuchtungInfo
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Description
SIEMENS AKTIEFGESELLSCHAPT ' Unser Zeichen
Berlin und München . VPA 76 P 1 O 5 O BRD
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-(FK--)Anzeige mit
einer bereiehsweise zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbaren, vorzugsweise zwischen einer vorderen und einer
hinteren Elektrode eingefügten J1K-Schicht, einer in Betraehtungsrichtung
hinter der FS-Schicht angeordneten, teilweise verspiegelten Platte, die aus einem Trägermaterial mit einem Brechungsindex
größer 1 besteht und außerdem lichtstreuende Partikel enthält, und mit mindestens einer der Platte zugeordneten
Zusatzbeleuchtung (Lichtquelle). Eine Anzeige dieser Bauweise ist in der DT-OS 25 03 663 beschrieben.
FK-Displays sind passive Anzeigen und müssen daher für bestimmte
Zwecke, beispielsweise bei Verwendung in Tag und Facht ablesbaren Uhren, mit einer Zusatzbeleuchtung versehen werden.
In einem Ausführungsbeispiel der genannten Offenlegungsschrift
wird künstlich erzeugtes Licht in eine rückseitig verspiegelte Platte eingestrahlt und dort an einer Vielzahl von transparenten
Körnchen mit einem vom Brechungsindex des Trägermaterials abweichenden Brechungsindex in die verschiedensten Richtungen gebrochen.
Will man mit einer derartigen Platte eine ansprechende
VPA 76 E 1043o3RD
Les-12 Ode / 22. 4. 7^f)95A6/02 U
optische Qualität erzielen, also vorallem die Schirmfläche gleichmäßig ausleuchten, so muß man die lichtbrechenden Partikel
sehr sorgfältig - unter Umständen mit bestimmten Konzentrationsgradienten - verteilen.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein FK-Display anzugeben,
das im Vergleich zu den bekannten Ausführungen bei mindestens gleicher Darstellungsgüte den gleichen Kontrast mit einer lichtsehwächeren
Zusatzbeleuchtung liefert bzw. mit einer Lichtquelle gleicher Intensität zu einem höheren Kontrastverhältnis führt,
dabei keinen besonderen Herstellungsaufwand erfordert und insbesondere
auch platzsparend gestaltet ist. Eine hohe Lichtausbeute, also eine geringe Leistungsaufnahme, ist stets anzustreben,
da sonst der besondere Vorzug eines I1K-Displays, nämlich der
extrem geringe Leistungsverbrauch, leicht wieder zunichte gemacht
owerden kann. Sie gewinnt noch zusätzlich an Bedeutung,
wenn die Anzeige von einer möglichst kleinvolumigen Batterie versorgt werden soll (Beispiel : Armbanduhr).
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist bei einem Display der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß
in an sich bekannter Weise die lichtstreuenden Partikel Fluoreszenzzentren
sind, die durch das Licht der Lichtquelle angeregt werden können und das*absorbierte Licht isotrop emittieren, und
daß die Platte (Fluoreszenzplatte) verspiegelte Seitenflächen aufweist sowie mit hinter den schaltbaren Flussigkristallbe·^
reichen plazierter Lichtaustrittsfenstern versehen ist.
Bei der vorgeschlagenen Anzeige wird ein Großteil der von der Lichtquelle emittierten Strahlung durch (einmalige) Fluoreszenzstreuung
und nachfolgende Totalreflektion an Boden- und Deckfläche der Fluoreszenzplatte bzw. durch Spiegelreflektion
an verspiegelten Seitenflächen im Inneren der Fluoreszenzplatte eingefangen, dort verteilt und schließlich vom Ort der schaltbaren
FK-Bereiche, in der Regel durch Elektrodensegmente definierte
VPA 76 E 1043 BRD 709546/021
Bereiche, als intensives Lichtbündel ausgekoppelt. Bei der vorbekannten
Ausführung gemäß DT-OS- 25 03 663 hingegen kann das in die Platte eintretende und durch Mehx'ifaehbrechungen in immer
neue Richtungen gelenkte Licht die Platte auf der gesamten unverspiegelten Oberfläche wieder verlassen, so daß sich in diesem
Fall keine hohe Leuchtdichte aufbaut und damit die optische Darstellung auch nicht besonders kontrastreich wird.
Eine FK-Anzeige mit Fluoreszenzplatte ist an sich bereits vorge—
schlagen worden (Patentanmeldung P 25 54 226). Bei dieser Anordnung
ist allerdings keine Zusatzbeleuchtung vorgesehen und dient die fluoreszierende Platte lediglich dazu, Umgebungslicht
zu sammeln und verstärkt auf einzelne Segmentelektroden zu geben.
Die Fluoreszenzplatte erweist sich in Verbindung mit einer künstlichen
Lichtquelle als besonders günstig. So erhält man eine besonders kräftige, klare Darstellung, da trotz der üblicherweise
annähernd punktförmigen Lichtquelle die Leuchtdichte an den Lichtaustrittsfenstern
wegen der physikalischen Eigenschaften der
PO Fluoreszenzplatte sehr konstant ist und auch Licht anderer Wellenlängen
als das Fluoreszenzlicht an den Lichtaustrittsfenstern ausgekoppelt werden kann. Lichtstrahlung, die die vordere Plattenfläche
neben den Lichtaustrittsfenstern verläßt, wird beispielsweise bei Wahl üblicher Feldeffek fc-FK-Zellendurch die Polarisatoren
vom Betrachter ferngehalten. Außerdem kann man auch Quellen mit
einem erhöhten UV-Anteil heranziehen, der dann mittels geeigneter Fluoreszenzstoffe ebenfalls in sichtbares Licht überführt wird.
Die vorgeschlagene Anzeige wird kompakt und handlich, wenn man die Lichtquelle in die Fluoreszenzplatte integriert. Ein extrem
gedrungener Aufbau mit allseitig glatten Flächen ergibt sich, wenn man darüberhinaus auch die Platte mit der FK-Zelle hybridisiert,
insbesondere vergißt. In diesem Fall können sogar Jegliche
Polarisatoren entfallen, denn aufgrund der Brechungsgesetze
VPA 76 E 104-3 BRD 709 846/0214
leuchtet die FK-Scliicht nur in-Bereichen auf, in denen sie
streut oder ihre Doppelbrechungseigenschaft ändert. Im letzteren Fall müßten allerdings die Brechungsindizes der Platte und des
Flüssigkristalls aufeinander abgestimmt sein,
Als Lichtquellen kommen bei der erfindungsgemäßen Anzeige insbesondere
Licht emittierende Dioden, Leuchtstofflampen, aber auch Glühlämpchen in Betracht. Die Lichtausbeute wird dabei
besonders hoch, wenn man Lichtquelle und Fluoreszenzplatte aneinander anpaßt, d.h. wenn beide Teile aus Materialien mit
aufeinander abgestimmten Brechungsindizes bestehen und gegebenenfalls die Lichtquelle von einem Mantel mit spezieller Form und
optischer Dichte umgeben ist oder/und das Emissionsspektrum der Lichtquelle mit dem Anregungsspektrum des Fluoreszenzstoffes
möglichst weitgehend übereinstimmt. Das Emissionsspektrum einer Leuchtstofflampe und das Absorptionsspektrum der Fluoreszenzplatte können durch Wahl des Fluoreszenzstoffes und des
Phosphors der Leuchtstofflampe aneinander angeglichen werden.
Bei dem vorgeschlagenen Display werden die auf dem Bildschirm erscheinenden Farben nicht von der Farbe der Zusatzbeleuchtung
sondern durch die Emissionsspektren der eingelagerten Fluoreszenzstoffe bestimmt. So kann man allein durch Wahl spezieller
Fluoreszenzsubstanzen farbige Symbole auf einem andersfarbigen Untergrund darstellen oder einem Teil der Symbole eine bestimmte
Farbe und einem anderen Teil der Symbole eine andere Farbe geben. Der letztgenannte Fall läßt sich mit einer hohen Lichtausnutzung
dadurch realisieren, daß man die Lichtaustrittsfenster nicht wie üblich mit einer metallischen Reflektionsschicht sondern mit
einem farbselektiv reflektierenden dielektrischen Spiegel beschichtet.
Dielektrische Spiegel filtern nämlich die nicht reflektierten Wellenlängen nicht heraus, sondern geben sie - bei
geeigneter Ausbildung der Fenster - in das Platteninnere zurück.
VPA 76 E 1043 BRD
709&46/02U
Mit einer Fluoressenzplatte können räumlich voneinander getrennte
Flü&sigki^istallzellen ("Hilfsdisplays") beleuchtet werden. Man
"braucht hierzu nur an die Fluoreszenzplatte des Hauptdisplays
Lichtleiter, üblicherweise Lichtleitfaserbündel, anzuschließen und die freien Enden dieser Leiter jeweils hinter eines der
Hilfsdisplays zu führen.
Die Erfindung sei nun an einem "bevorzugten Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt in einem schematischen Seitenschnitt eine Sieben-Segment-Anzeige.
Das dargestellte Display enthält im Einzelnen einen vorderen Linearpolarisator 1, eine mit Segmentelektroden
versehene vordere Trägerplatte 3, eine FK-Schicht 4, eine mit einer durchgehenden Rückelektrode 5 beschichtete hintere Trägerplatte,
6, einen hinteren Linearpolarisator 7} eine mit verspiegelten
Einkerbungen 8 versehene und eine integrierte Lichtquelle 9 enthaltende Fluoreszenzplatte 10 sowie eine Licht
absorbierende Rückplatte 11. Alle genannten Teile sind in der Reihenfolge ihrer Aufzählung vom Betrachter aus gesehen hintereinander
angeordnet. Zwischen die beiden Trägerplatten, die FK-Schicht umgebend, ist ein Distanzierungsrahmen 12 eingefügt.
Für die dargestellte Anzeige können die üblichen Werkstoffe verwendet werden; geeignete Fluoreszenzplatten befinden sich
bereits auf dem Markt. Die Lichtquelle besteht im vorliegenden Fall aus einer bei Herstellung der Fluoreszenzplatte mit eingegossenen
Lichtremittierenden Diode.
Die vor der Fluoreszenzplatte angeordnete Baugruppe, die eigentliche FK-Zelle, arbeitet nach dem Prinzip der sog.
"Drehzelle": Die FK-Schicht ist eine nematische Substanz mit
einer positiven dielektrischen Anisotropie und einer homogenen,
VPA 76 E 104, BH,
in Richtung der Plattennormalen um 90° verdrillten Textur. Die beiden Polarisatoren stehen zueinander parallel, so daß das
Display im Ruhezustand lichtundurchlässig, im angesteuerten (angeregten) Zustand dagegen lichtdurchlässig wirkt; Für weitere
Betriebseinzelheiten wird auf die DT-OS 21 58 563 verwiesen. Man könnte Polarisatoren einsparen, wenn man beispielsweise
bereits linearpolarisiertes Licht aus der Fluoreszenzplatte auskoppelt (Platteneinkerbungen mit zur Plattenebene um den
sog. Polarisationswinkel geneigten, dielektrischen Spiegeln) oder der FK-Schieht, einer nematischen oder einer im angeregten
Zustand homöotropen cholesterinischen Substanz, einen pleochroitischen
Farbstoff beimischt, der das Fluoreszenzlicht im Ruhezustand stark, im angeregten Zustand dagegen schwach absorbiert.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die einzelnen FK-Bereiche
auch durGh andere physikalische Größen,also durch eine elektrische Spannung, insbesondere durch Temperaturveränderungen
geschaltet werden und ganz allgemein auch zur Messung und Darstellung bestimmter Variabler herangezogen werden.
12 Patentansprüche
1 Figur
1 Figur
VPA 76 E 1043 BRD 7098A6/02U
Leerseite
Claims (12)
- Patenten s υ r ü c h eί 1. iFlüssirtkristallanseige mit einer bereichs-weise zwischen V—/ verschiedenen optischen Zuständen schaltbar en, vorzugsweise zwischen einer vorderen Elektrode und einer hinteren Elektrode eingefügten Flüssigkristallschicht, einer in Betrachtungsrichtung hinter der Flüssigkristallschicht angeordneten, .teilweise verspiegelten Platte, die aus einem l'rägerraaterial mit einem Brechungsindex größer 1 "besteht und außerdem lichtstreuende Partikel enthält, und mit mindestens einer der Platte zugeordneten Zusatzbeleuchtung (Lichtquelle), dadurch gekennzeich net , daß in an sich "bekannter Weise die licht streuenden Partikel Fluoressenzzentren sind, die durch das Licht der Lichtquelle (9) angeregt v/erden können und das absorbierte Licht isotrop emittieren, und daß die Platte (Fluoresaenzplatte 10) verspiegelte Seitenflächen aufweist sowie mit hinter den schaltbaren Flüssigkristallbereichen plazierten Lichtaustrittsfenstern (8) versehen ist.
- 2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch ge -kennzeichnet , daß die Lichtquelle (9) in der Fluoreszeiizplatte (10) eingebettet ist.
- 3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtquelle (9) optisch an das Trägermaterial der Fluoreszenzplatte (10) angepaßt ist.709846/0214VPA 76 E 1043 BRD
- 4. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadu3?ch gekennzeichnet , daß das Emissionsspektrum der Lichtquelle (9) an das Anregungsspektruni des fluoreszierenden Materials angepaßt ist.
- 5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 "bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtquelle (9) eine Licht emittierende Diode, eine Leuchtstofflampe oder ein Glühlämpchen ist.
- 6. Flüssigkristallanzeige nach einen der Ansprüche 1 bis 5,mit einer zwischen einer vorderen Elektrode und einer hinteren Elektrode eingefügten Flüssigkristallschicht, dadurch g e-.k ennaeichnet , daß sich die Flüssigkristallschicht (4) zwischen zwei Polarisatoren (1,7) befindet und die mit Polarisatoren verseheneAnzeige im Ruhezustand lichtundurchlässig sowie im angeregten Zustand lichtdurchlässig ist.
- 7. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5,mit einer zwischen "einer vorderen Elektrode und einer hinteren Elektrode eingefügten neinatischen Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkristallschicht (4) mindestens einen pleochroitischen Farbstoff enthält, der das Fluoreszenzlicht im Ruhezustand stark, im angeregten Zustand dagegen nur schwach absorbiert.
- 8. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5,mit einer zv/i sehen einer vorderen Elektrode und einer hinteren Elektrode eingefügten Flüssigkristallschicht, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkristallschicht aus einer cholesterinischen, im angeregten Zustand horaöotrop orientierten Substanz besteht, die mindestens einen pleochroitischen Farbstoff enthält, welcher das Fluoreszenzlicht im Ruhezustand stark, im angeregten Zustand dagegen nur schwach, absorbiert.YPA 76 E 1043 BRD 70 9 8 4f /0214
- 9. Flüssigkristallanzeige nach einem der .Ansprüche 1 Ms 8, zur mehrfarbigen Darstellung, dadurch g e lc-e η η zeichnet , daß die Lichtaustrittsfenster (8) jeweils mit einem farbselektiv reflektierenden dielektrischen Spiegel versehen sind.
- 10. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die dielektrischen Spiegel' mit der Plattenebene den Polarisationswinkel einschließen.
- 11.Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 Ms 10, bei der die Fluoreszenzplatte aus einem gießfähigen, aushärtbaren Trägermaterial besteht, dadurch gekennzeichnet , daß fesim Vergießen des mit dem fluoreszierenden Material versehenen Trägermaterials in die Plattenform die Lichtquelle mit eingegossen wird.
- 12. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 Ms 11, gekennzeichnet d urch ihre Verwendung in einer Uhr, vorzugsweise Armbanduhr.VPA 76 Ε" 1043 BRD 709*48/0214
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