DE2706372B2

DE2706372B2 - Anzeigeanordnung zur Darstellung von hellen Bildern auf dunklem Hintergrund

Info

Publication number: DE2706372B2
Application number: DE2706372A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr. 7800 Freiburg Baur; Waldemar Dipl.-Phys. 7809 Denzlingen Greubel; Hans Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Krueger; Alois Dipl.-Phys. Dr. 8022 Gruenwald Schauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1978-11-30
Also published as: IT7820209A0; SE7801773L; GB1585754A; FR2380566A1; DE2706372A1; CA1106479A; FR2380566B1; NL7801665A; AT368295B; ATA100578A; US4244636A; BE863988A; JPS53101997A; IT1092684B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anzeigeanordnung zur Darstellung von hellen Bildern auf dunklem Hintergrund mit einer Lichtventilvorrichtung, insbesondere einer Flüssigkristallzelle, die ein bereichsweise zwischen mindestens zwei optisch verschiedenen Zuständen (Ruhezustand, Einschaltzustand) schaltbares Medium hat, ferner mit einem Körper (Fluoreszenzkörper), der aus einem Material mit einem Brechungsindex größer als 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und den schaltbaren Bereichen des Mediums jeweils zugeordne- so te Lichtaustrittsfenster hat, und mit einem Steuerteil zum Schalten des Mediums, wobei die Lichtventilvorrichtung im Ruhezustand zumindest Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel passieren läßt

Ein Display der geschilderten Bauweise ist bereits Gegenstand eines älteren Vorschlags (DE-OS 226). Es zeichnet sich durch einen hohen Darstellungskontrast aus, da der Fluoreszenzkörper einen großen Teil des auf ihn treffenden Umgebungslichts durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende Totalreflektionen einfängt, weiterleitet und schließlich an speziellen Austrittsfenstern mit relativ hoher Intensität wieder abgibt Die Fenster erscheinen dabei um so heller, je größer das Verhältnis zwischen der lichtsammelnden zur lichtabgebenden Fläche (»Helligkeitsverstärkungsfaktor«) des normalerweise plattenförmig ausgebildeten Fluoreszenzkörpers ist

Eine große Kollektorfläche erhält man, wenn das

Lichtventil im Ruhezustand zumindest das Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel hindurchtreten läßt Zu diesem Zweck sind in der erwähnten DE-OS 25 54 226 Polarisatoren vorgesehen, die für Anregungslicht durchlässig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeanordnung zu schaffen, die besonders ieuchtstarke Bilder mit hohem Darstellungskontrast liefert

Hierzu ist bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lichtventilvorrichtung im Ruhezustand auch das Emissionslicht der fluoreszierenden Partikel (Fluoreszenzlicht) passieren läßt, im Einschaltzustand dagegen zumindest für das Fluoreszenzlicht undurchlässig ist und daß das Steuerteil so ausgelegt ist, daß sich im Betrieb der Anzeigeanordnung jeder schaltbare Bereich des Mediums dann und nur dann im Einschaltzustand befindet, wenn er zum Bildhintergrund gehört

Eine erfindungsgemäße Anordnung verlangt in konstruktiver Hinsicht keinerlei Mehraufwand; sie kommt insbesondere mit den üblichen Polarisatorfolien aus und benötigt bei einer Flüssigkristallzelle als Lichtventil keine lokal unterschiedliche FlDssigkristalltexturierung. Man muß lediglich dafür sorgen, daß die eingegebene Information durch komplementäre Schaltung der Anzeigeelemente zur Darstellung gebracht wird.

Im übrigen verbraucht die Anzeigeanordnung, ζ. Β. bei einer Sieben-Segment-Anzeige, weniger Strom als eine normal angesteuerte Anzeigeanordnung, denn statistische Überlegungen ergeben, daß bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung die Anzahl der angesteuerten Segmente geringer ist

Auch wenn das Lichtventil im Ruhezustand Lichtstrahlen hindurchtreten läßt, wirkt der Bildhintergrund auf den Betrachter dennoch nahezu schwarz: Der von den Anzeigeelementen nicht eingenommene Teil der Schirmfläche ist dunkel, weil nur ein sehr geringer Teil des im Fluoreszenzkörper gesammelten Lichts außerhalb der Fenster wieder austritt und weil außerdem Licht aus dem Raum hinter dem Fluoreszenzkörper durch eine Absorptionsfolie abgefangen werden kann. Und die nicht zum Aufbau des Bildes erforderlichen Anzeigeelemente befinden sich in einem lichtsperrenden Zustand.

Enthält die vorgeschlagene Anordnung eine Flüssigkristallzelle so empfiehlt es sich, dieses Ventil als eine sog. Drehzelle mit gekreuzten Polarisatoren auszubilden. Die Polarisatoren sollten dabei nach Möglichkeit nur die schaltbaren Bereiche des Mediums bedecken, da sie bekanntlich in der Praxis Licht nicht nur durch Polarisation sondern auch noch durch unvermeidliche Absorption schwächen. Bei einer Flüssigkristallzelle könnte man sogar auf einen der Polarisatoren ganz verzichten, wenn man statt dessen die Flüssigkristallsubstanz mit einem pleochroitischen Farbstoff versetzt Fehlt der in Betrachtungsrichtung hintere Polarisator, dann läßt sich der Fluoreszenzkörper nahe an das schaltbare Medium des Lichtventils heranbringen, mit der Folge einer zusätzlichen Bildaufhellung, eines vergrößerten Betrachtungswinkelbereiches und eines geringeren Parallaxefehlers.

Da die vorgeschlagene Anordnung kein Licht selbst erzeugt muß sie, wenn man auch eine Anzeige bei unzureichender Umgebungshelligkeit verlangt, mit einer künstlichen Lichtquelle ausgestattet werden. Wird die Zusatzbeleuchtung seitlich an den Fluoreszenzkörper angebracht und/oder so gestaltet daß sie im

wesentlichen nur Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel liefert dann erhält man eine leuchtstarke Darstellung mit nach wie vor dunklem Bildhintergrund. Besonders zweckmäßig ist es, das Licht mit Hilfe einer radioaktiven Substanz, insbesondere einen schwachen ^-Strahler wie beispielsweise Tritium, and einem durch die Substanz anregbaren Leuchtstoff zu erzeugen. Eine solche Beleuchtung verbraucht keine elektrische Leistung, sendet auch ohne Knopfdruck Licht aus und !äßt sich platzsparend in bereits vorhandene Bauteile wie dem Fluorerzenzkörper integrieren.

Die Figur zeigt in einem schematischen Seitenschnitt eine Ausführung, bei der das Lichtventil durch eine Flüssigkristallzelle mit einer einstelligen Zifferanzeige gebildet wird. Dabei ist das Ansteuerteil der Übersicht halber nicht eingezeichnet Die Anordnung enthält im Einzelnen einen vorderen Linearpolarisator 1, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3, einen hinteren Linearpolarisator 4, einen plattenförmigen Fluoreszenzkörper (Fluoreszenzplatte 5) und eine Absorptionsfolie 6. Alle Teile sind in der Reihenfolge ihrer Aufzählung in Blickrichtung hintereinander angeordnet.

Die beiden Trägerplatten sind auf ihren Innenflächen jeweils mit leitenden Belägen versehen; die hintere Platte 3 trägt eine durchgehende Rückelektrode 7, die vordere segmentierte Vorderelektroden 8. Beide Platten sind durch einen Distanzierungsrahmen 9 gegeneinander beabstandet Die durch den Rahmen und die Trägerplatten gebildete Kammer ist mit einer Flüssigkristallsubstanz 10 gefüllt Die Zelle arbeitet nach dem Prinzip der sog. Drehzelle. Die Flüssigkristallmoleküle haben eine Dielektrizitätskonstante mit einer positiven Anisotropie und sind im Ruhezustand homogen, mit einer 90° -Verdrillung in Richtung der Plattennormalen, orientiert und nehmen im eingeschalteten Zustand eine homöotrope Textur an (nähere Angaben sind in der DE-OS 21 58 563 zu finden). Im vorliegenden Fall sind die Polarisationsachsen der beiden Linearpolarisatoren zueinander gekreuzt so daß die Flüssigkristallzelle im Ruhezustand transparent erscheint und im angesteuerten (eingeschalteten) Zustand kein Licht passieren läßt

Die Fluoreszenzplatte 5 trägt auf ihren vier Seitenflächen jeweils eine Reflexionsschicht 11 und ist mit Lichtaustrittsfenstern versehen, die sich jeweils hinter einer der Segmentelektroden 8 befinden. Die Fenster bestehen aus einer ggf. verspiegelten Einkerbung 12 auf der Plattenrückseite und einer lichtstreuenden Pigmentschicht 13 auf der Vorderseite der Platte. Nimmt man für die Pigmentschicht einen beispielsweise durch den ^-Strahler Tritium anregbaren Leuchtstoff und überzieht man diese Schicht mit einem tritiumhaltigen Film (Tritiumlack 14), dann kann jedes der nicht angesteuerten Anzeigeelemente eine gewisse Mindestheliigkeit nicht unterschreiten.

Das nicht dargestellte Ansteuerteil ist so ausgeführt, daß gerade diejenigen Segmentelektroden mit Span-

nung beaufschlagt werden, die zum Aufbau des darzustellenden Bildes nicht benötigt werden. Die übrigen Segmentelektroden, die also Teil des Bildes sein sollen, werden nicht eingeschaltet Es entsteht ein in der Fluoreszenzfarbe leuchtendes Bild auf dunklem Grund.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So findet das Prinzip der komplementären Ansteuerung auch bei anderen Lichtventilen als Flüssigkristallzellen Anwendung. Außerdem wäre es auch denkbar, bei Lichtventilen mit schaltbaren Zwischenzuständen (»Grau- oder Farbskala«) invers anzusteuern. Wesentlich ist nur, daß das Lichtventil im Ruhezustand Licht durchtreten läßt, und zwar zumindest die Absorptions- und Emissionsfrequenzen der fluoreszierenden Partikel und ggf. das Licht

der Zusatzbeleuchtung, und zugleich durch Wahl einer geeigneten Ansteuertechnik zwischen derart unterschiedlichen Zuständen geschaltet werden kann, daß im Ergebnis die Information mit hinreichendem Kontrast und genügend hell zur Darstellung kommt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigeanordnung zur Darstellung von hellen Bildern auf dunklem Hintergrund mit einer Lichtventil vorrichtung, insbesondere einer Flüssigkristall- zelle, die ein bereichsweise zwischen mindestens zwei optisch verschiedenen Zuständen (Ruhezustand, Einschaltzustand) schaltbares Medium hat, ferner mit einem Körper (Fluoreszenzkörper), der aus einem Material mit einem Brechungsindex ίο größer als 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und den schaltbaren Bereichen des Mediums jeweils zugeordnete Lichtaustrittsfenster hat, und mit einem Steuerteil zum Schalten des Mediums, wobei die Lichtventilvorrichtung im Ruhestand zumindest Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel passieren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die LicKrventilvorrichtung im Ruhezustand auch das Emissionslicht der fluoreszierenden Partikel (Fluoreszenzlicht) passieren läßt, im Einschaltzustand dagegen zumindest für das Fluoreszenzlicht undurchlässig ist und daß das Steuerteil so ausgelegt ist, daß sich im Betrieb der Anzeigeanordnung jeder schaltbare Bereich des Mediums (10) dann und nur dann im Einschaltzustand befindet, wenn er zum Bildhintergrund gehört

2. Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, mit einer Flüssigkristallzelle, deren Flüssigkristallmoleküle eine Dielektrizitätskonstante mit positiver Anisotropie haben, im Ruhezustand homogen mit einer 90° -Verdrillung in Blickrichtung orientiert sind und sich zwischen zwei Linearpolarisatoren befinden (»Drehzelle«), dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsachsen der beiden Linearpolarisatoren (I₁4), die nur die schaltbaren Bereiche des Mediums (10) bedecken, aufeinander senkrecht stehen.