DE2706372A1

DE2706372A1 - Anordnung zur darstellung von hellen bildern auf dunklem hintergrund und verfahren zur ansteuerung einer solchen anordnung

Info

Publication number: DE2706372A1
Application number: DE19772706372
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Phys Dr Baur; Waldemar Dipl Phys Greubel; Hans Dipl Phys Krueger; Alois Dipl Phys Dr Schauer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1978-08-17
Also published as: CA1106479A; FR2380566B1; JPS53101997A; SE7801773L; BE863988A; NL7801665A; IT1092684B; DE2706372B2; GB1585754A; AT368295B; ATA100578A; IT7820209A0; FR2380566A1; US4244636A

Description

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SIEMENS AZTIENGESELISCHAPT Unser Zeichen Berlin und München VPA 77 P 8 O O 4 BRD

Anordnung zur Darstellung von hellen Bildern auf dunklem Hintergrund und Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Anordnung.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Darstellung von hellen Bildern auf dunkelm Hintergrund, mit einem Lichtventil, insbesondere einer Flüssigkristallzelle, das 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 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und den schaltbaren Bereichen des Mediums jeweils zugeordnete Lichtaustrittsfenster hat, und schließlieh mit einem Ansteuerteil zum Schalten des Mediums. Zum Gegenstand der Erfindung gehört außerdem ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Anordnung.

Ein Display der geschilderten Bauweise ist bereits vorgeschlagen worden (vergl. beispielsweise die älteren Patentanmeldungen P 25 54 226.1 oder P 26 16 669.8). Es zeichnet sich durch einen hohen Darstellungskontrast aus, da der Pluoreszenzkörper einen großen Teil des auf ihn treffenden Umgebungenentβ durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende Totalreflektionen einfängt, weiterleitet und schließlich an speziellen Austritts-

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fenstern 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 besonders große Kollektorfläche ergibt sich, wenn das Lichtventil im Ruhezustand zumindest das Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel hindurchtreten läßt.

Zu diesem Zweck ist erwogen worden, für Anregungslicht durchlässige Polarisatoren zu entwickeln (P 25 54 226.1) oder mit den Polarisatoren im wesentlichen nur die Anzeigeelemente zu bedecken (P 26 19 286.9) oder im Falle eines Flüssigkristallventils die Flüssigkristallschicht außerhalb der Anzeigeelemente so zu orientieren, daß die Zelle in diesen Bereichen transparent wird (P 26 25 864.0).

Die Erfindung steht vor der Aufgabe, neben den geschilderten Möglichkeiten zur Schaffung eines im Ausgangszustand offenen Ventils eine weitere Alternative anzugeben, die sich besonders einfach realisieren läßt. Hierzu ist bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Lichtventil im Ruhezustand zumindest Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel sowie deren Emissionslicht (Fluoreszenzlicht) passieren läßt, im Einschaltzustand dagegen zumindest für das Fluoreszenzlicht undurchlässig ist und daß das Ansteuerteil so ausgelegt ist, daß sich im Betrieb der Anordnung jeder schaltbare Bereich des Mediums dann und nur dann im Einschaltzustand befindet, wenn er zum Bildhintergrund gehört ("Lichtventil mit komplementärer Ansteuerung").

Eine erfindungsgemäße Anordnung verlangt in konstruktiver Hinsicht keinerlei Mehraufwand; sie kommt insbesondere mit den üblichen Polarisatorfolien aus und benötigt bei einer Flttssigkristallzelle als Lichtventil keine lokal unterschiedliche

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Plüssigkristalltexturierung. Man muß lediglich dafür sorgen, daß die eingegebene Information durch komplementäre Schaltung der Anzeigeelemente zur Barstellung gebracht wird.

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 Folarisatoren 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. (Verg. hierzu die am gleichen Tag eingereichte Patentanmeldung mit dem Titel "Anordnung zur Darstellung von hellen Bildern vor dunklem Hintergrund"). 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.

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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 oder/und 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 einem schwachen P-Strahler wie beispielsweise Tritium, und einem durch die Substanz anregbaren Leuchtstoff zu erzeugen. Eine solche Beleuchtung verbraucht keine elektrische Leistung, sendet auch ohne Knopfdruck Licht aus und läßt sich platzsparend in bereits vorhandene Bauteile wie dem Fluoreszenzkörper integrieren. Nähere Einzelheiten sind in der prioritätsgleichen Anmeldung mit dem Titel "Anordnung mit einem Lichtventil" zu finden.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels in 7erbindung mit der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt in einem schematischen Seitenschnitt eine Ausführung, bei der das Lichtventil durch eine Flüssigkristallzelle mit einer einstelligen Ziffernanzeige gebildet wird. Dabei ist das Ansteuerteil der Obersicht 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.

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BIe beiden Trägerplatten sind auf ihren Innenflächen jeweils mit leitenden Belägen versehen; die hintere Platte 3 trägt eine durchgehende Rückelektrode 7, die vordere segment!erte 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 DT-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 jeweile eine Reflexioneschicht 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 Torderseite der Platte. Nimmt man für die Pigmentschicht einen beispielsweise durch den β-Strahler Tritium anregbaren Leuchtstoff und überzieht man diese Schicht mit einem tritiumhaltigen Film (Tritiumlack 14), dann kann jedes der nicht angesteuerten Anzeigeelemente eine gewisse Mindesthelligkeit nicht unterschreiten. Eine detaillierte Beschreibung von zweckmäßigen Fensterformen ist in der zeitgleichen Anmeldung mit dem Titel "Anordnung mit einem Lichtventil, insb. einer Flüssigkristallzelle¹¹ enthalten.

Das nicht dargestellte Ansteuerteil ist so ausgeführt, daß gerade diejenigen Segmentelektroden mit Spannung beaufschlagt werden, die zum Aufbau des darzustellenden Bildes nicht benötigt werden.

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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 Aus· führungsbeispiel. So findet das Prinzip der komplementären Ansteuerung auch bei anderen Lichtventilen als Flüssigkristall· zellen Anwendung. Außerdem wäre es auch denkbar, bei Lichtventilen mit schaltbaren Zwischenzuständen ("Grau- oder Färbskala") 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 zwisehen derart unterschiedlichen Zuständen geschaltet werden kann, daß im Ergebnis die Information mit hinreichendem Kontrast und genügend hell zur Darstellung kommt.

9 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

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1.!Anordnung zur Sarstellung von hellen Bildern auf dunklem Hintergrund, mit einem Lichtventil, insbesondere einer Flüssigkristallzelle, das 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 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und den schaltbaren Bereichen des Mediums jeweils zugeordnete Lichtaustrittsfenster hat, und schließlich mit einem Ansteuerteil zum Schalten des Mediums, dadurch gekennzeichnet , daß das Lichtventil im Ruhezustand zumindest Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel sowie deren Emissionslicht (Fluoreszenzlicht) passieren läßt, im Einschaltzustand dagegen zumindest für das Fluoreszenzlicht undurchlässig 1st und daß das Ansteuerteil so ausgelegt ist, daß sich im Betrieb der Anordnung jeder schaltbare Bereich des Mediums (io) dann und nur dann im Einschaltzustand befindet, wenn er zum Bildhintergrund gehört ("Lichtventil mit komplementärer Ansteuerung").

2. Anordnung nach Anspruch 1, mit einer Flüssigkristallzelle, deren Flüssigkristallmoleküle eine Dielektrizitätskonstante mit positiver Anisotropie haben, im Ruhezustand homogen mit einer 9O°-Verdrillung in Blickrichtung orientiert sind und sich zwischen zwei Linearpolarisatoren befinden ("Drehzelle"), dadurch gekennzeichnet , daß die Polarisationsachsen der beiden Linearpolarisatoren (1,4) aufeinander senkrecht stehen.

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3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens einem Polarisator, dadurch gekennzeichnet , daß der Polarisator (1) im wesentlichen nur die schaltbaren Bereiche des Mediums (10) bedeckt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 , mit einer Flüssigkristallzelle, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkristallschicht (10) der Fltissigkristallzelle mindestens einen pleochroitisehen Farbstoff enthält.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem plattenförmigen Fluoreszenzkörper (Fluoreszenzplatte) in Blickrichtung hinter dem Lichtventil, dadurch ge kennzeichnet , daß die Lichtaustrittsfenster der Fluoreszenzplatte jeweils eine Einkerbung (12) auf der Plattenrückseite und eine Streufläche (13) auf der Plattenvorderseite enthalten.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Zusatzbeleuchtung, dadurch gekennzeich net , daß die Zusatzbeleuchtung seitlich am Fluoreszenzkörper angebracht ist oder/und im wesentlichen nur Licht abgibt, das die fluoreszierenden Partikel anregen kann.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet , daß die Zusatzbeleuchtung eine radioaktive Substanz, vorzugsweise einen schwachen P-Strahler wie beispielsweise Tritium, sowie einen durch die Substanz anregbaren Leuchtstoff, enthält.

8. Anordnung nach Anspruch 5 und 7, dadurch ge kennzeichnet , daß die radioaktive Substanz auf der Streufläche (13) des Fensters aufgetragen ist.

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9. Verfahren zur Ansteuerung einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet , daß das Anzeigeelement dann und nur dann eingeschaltet wird, wenn es zum Bildhintergrund gehört ("komplementäre Ansteuerung").

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