DE19908021C2 - Flüssigkristallanzeige mit integrierter Beleuchtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem ersten, vorderen Glassubstrat, einem zweiten, hinteren Glassubstrat, einer zwischen den beiden Glassubstraten angeordneten Flüssigkristallschicht und einer Beleuchtungseinheit.

Aus der Zeitschrift c't 1998, Heft 6, Seite 230-236, sind bereits Flüssigkristallanzeigevorrichtungen bekannt. Das Grundprinzip derartiger Anzeigen besteht darin, das Licht einer Hintergrundlampe auf eine Polarisationsfolie treffen zu lassen, die nur eine Polarisationsrichtung durchläßt. Dadurch wird aus dem vorher unpolarisierten Licht genau eine Polarisationsrichtung ausgewählt. Die Flüssigkristalle sind in einer 90°- Schraube angeordnet und drehen durch die Wechselwirkung ihrer Elektronen mit dem elektrischen Feld des Lichts die Polarisation ebenfalls um 90°. Eine weitere Polarisationsfolie ist so orientiert, daß sie nur Licht mit der gedrehten Polarisation durchläßt. Wird eine elektrische Spannung an das Display angelegt, dann richtet das elektrische Feld zwischen den Folien die Moleküle durch deren Anisotropie im elektrischen Feld aus und stört damit die Schraubenform der Flüssigkristallanordnung. Die Polarisation wird nicht mehr um 90° gedreht, so daß kein Licht mehr durch die zweite Polarisationsfolie gelangen kann. Die Anordnung der Flüssigkristalle als 90°- Schraube bezeichnet man als TN-Mode (Twisted Nematic). Weiterhin sind auch Passiv-Matrix-Displays mit einem Drehwinkel von 180°-270° bekannt. Diese Anordnung bezeichnet man als STN-Mode (Super Twisted Nematic).

Flüssigkristallanzeigevorrichtungen weisen zwei Glassubstrate mit einer dünnen, elektrisch leitenden und durchsichtigen Schicht für die Ansteuerung auf. Zwischen den Glassubstraten ist die Flüssigkristallschicht vorgesehen. Die Beleuchtung der bekannten Displays erfolgt mittels einer Hintergrundlampe. Zwischen dieser Hintergrundlampe und der hinteren Glasplatte ist weiterhin ein Diffuser vorgesehen, der das Licht der Hintergrundlampe gleichmäßig über die gesamte Fläche des Displays verteilt. Die Nachteile derartiger Hintergrundlampen bestehen darin, daß sie einen hohen Energiebedarf haben und inklusive des genannten Diffusers viel Platz benötigen. Weiterhin ist in der genannten Literaturstelle auch angegeben, daß sogenannte Reflektiv-Displays bekannt sind, die als Lichtquelle das Umgebungslicht nutzen, welches ein Reflektor hinter dem Display zurückwirft, und daß es bereits bekannt ist, in Mobil-Displays zur Reduzierung der Leistungsaufnahme statt einer Hintergrundlampe Folien zu verwenden, die das von einem Lichtleiter kommende Licht in die senkrechte Blickrichtung bündeln.

Aus DE-A-37 38 414 ist eine Vorrichtung zur Ausleuchtung von passiven Informationsanzeigen, vorzugsweise zur Ausleuchtung einer LCD bekannt. Diese Vorrichtung gestattet bei geringer Bautiefe und geringem Platzbedarf, vorzugsweise im Kraftfahrzeug, eine gewünschte Gestaltungsmöglichkeit. Zu diesem Zweck überdeckt eine transparente Elektrolumineszenzschicht als Beleuchtungselement die Rückseite der Informationsanzeige. Beim Anlegen einer Wechselspannung an die Elektrolumineszenzschicht wird die Informationsanzeige gleichmäßig ausgeleuchtet.

Aus der Zeitschrift Design und Elektronik, Heft 21, 1993, vom 12.10.93, Seiten 64-66 ist es bereits bekannt, die Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristallanzeige mittels einer Elektrolumineszenzfolie zu realisieren. Diese Möglichkeit wird jedoch wegen der geringen Lebensdauer von 1000 bis 5000 Betriebsstunden und der Notwendigkeit eines zusätzlichen Inverters als nachteilig bezeichnet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg aufzuzeigen, wie die Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Sicherstellung einer hohen Helligkeit, einer langen Lebensdauer und einer hohen Temperaturfestigkeit der Anzeigevorrichtung erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen in flacher Bauweise und vergleichsweise preisgünstig realisiert werden kann. Die mit ihr erzielbare Helligkeit ist ebenso wie ihre Temperaturfestigkeit hoch. Letztere ist lediglich vom verwendeten Flüssigkristall abhängig. Bei einer Vielzahl von Anwendungen kann auf das bei bekannten LCD's übliche Farbfilter verzichtet werden, da eine gewünschte Displayfarbe bereits durch die Auswahl eines geeigneten Phosphors für die Dünnfilm- Elektrolumineszenzbeschichtung, auch als Dünnschicht- Elektrolumineszenzbeschichtung bezeichnet, sichergestellt werden kann. Dies ist beispielsweise bei Autoradios von Bedeutung, bei welchen das Display eine grüne Farbe haben soll. Die hohe Helligkeit, Temperaturfestigkeit und Lebensdauer wird insbesondere dadurch erreicht, daß als Beleuchtungseinheit keine separate, hinter der hinteren Glasplatte angeordnete Baugruppe verwendet wird, sondern eine in die hintere Glasplatte integrierte Elektrolumineszenzschicht. Diese kann im Rahmen der Fertigung des Displays im Reinraum auf die hintere Glasplatte im Sinne eines Beschichtungsvorganges aufgebracht werden. Weitere vorteilhafte Eigenschaften ergeben sich aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.

Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der Beleuchtungseinheit.

Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Baugruppen dargestellt sind. Die weiteren funktionsnotwendigen Baugruppen einer Flüssigkristallanzeige sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus den oben genannten Literaturstellen, auf welche hiermit verwiesen wird.

Die dargestellte Anzeige weist - in Richtung von der Vorderseite V zur Rückseite R gesehen - ein erstes, vorderes Glassubstrat 1 auf. Hinter diesem ist eine Flüssigkristallschicht 2 vorgesehen. An diese schließt sich ein zweites, hinteres Glassubstrat 3 an. Direkt auf die Rückseite dieses zweiten Glassubstrates 3 ist eine Beleuchtungseinheit 4 in Form einer Elektrolumineszenzbeschichtung aufgebracht. Hinter der Elektro­ lumineszenzbeschichtung ist zum Schutz derselben eine Schutzschicht 5 vorgesehen. Bei dieser Schutzschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Glasschicht oder um einen Schutzfilm.

In der Fig. 2 ist die Beleuchtungseinheit 4 detaillierter dargestellt. Sie weist an ihrer Vorderseite eine erste Elektrode 41 auf, die durchsichtig ist, um das erzeugte Licht in Richtung der Vorderseite der Anzeige durchzulassen. Weiterhin ist an der Rückseite der Beleuchtungseinheit eine zweite Elektrode 43 vorgesehen, die vorzugsweise aus Aluminium besteht. Zwischen diesen beiden Elektroden 41 und 43 ist die Elektrolumineszenzbeschichtung 42 vorgesehen, die aus einer geeigneten Phosphorschicht besteht. Die Wahl der Phosphorschicht erfolgt in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall, d. h. der jeweils gewünschten Farbe der Anzeige.

Sind in bestimmten Anwendungsfällen nur einfarbige Anzeigen vorgesehen, dann benötigt das Display im Unterschied zu bekannten Displays kein Farbfilter. Dadurch werden die Herstellungskosten des Displays niedrig gehalten.

Die beiden Elektroden 41 und 43 sind über eine Wechselspannungsquelle 44 miteinander verbunden. Die Frequenz und die Amplitude der von der Wechselspannungsquelle erzeugten Signale sind mittels eines nicht gezeichneten Bedienelementes veränderbar. Dadurch kann die Helligkeit des Displays nach individuellen Erfordernissen eingestellt werden. Dies entspricht einem Dimmen der Anzeige.

Ein wesentlicher Vorteil der dargestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung besteht in ihrer geringen Bautiefe. Diese wird im wesentlichen von den beiden Glasschichten 1 und 3, der Flüssigkristallschicht 2 und der Schutzschicht 5 bestimmt. Die Elektrolumineszenzbeschichtung 4 kann sehr dünn ausgeführt sein. Ihre Dicke liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 4 µm. Bekannte Anzeigen weisen im Unterschied dazu zur Beleuchtung eine eigenständige, vom hinteren Glassubstrat beabstandete Beleuchtungseinheit auf. Dies erschwert und verteuert im Vergleich zur beanspruchten Vorrichtung den Herstellungsprozess und erhöht die Bautiefe der gesamten Anzeige.

Claims (6)

1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, mit einem ersten, vorderen Glassubstrat (1), einem zweiten, hinteren Glassubstrat (3), einer zwischen den beiden Glassubstraten angeordneten Flüssigkristallschicht (2) und einer Beleuchtungseinheit (4), wobei die Beleuchtungseinheit (4) eine direkt auf die Rückseite des hinteren Glassubstrats (3) aufgebrachte Dünnschicht- Elektrolumineszenzbeschichtung (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht-Elektrolumineszenzbeschichtung (42) auf ihrer Vorderseite mit einer durchsichtigen Elektrode (41) und auf ihrer Rückseite mit einer Aluminiumelektrode (43) versehen ist.

2. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit einer Wechselspannungsquelle (44) verbunden sind.

3. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Einstellung der Frequenz und/oder der Amplitude der Wechselspannung aufweist.

4. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Beleuchtungseinheit (4) eine Schutzschicht (5) vorgesehen ist.

5. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Glasschicht oder ein Schutzfilm ist.

6. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolumineszenzbeschichtung (42) eine Dicke im Bereich von 2-4 µm aufweist.