DE2619368A1 - Alphanumeric liq. crystal display - includes fluorescent plate having light apertures each with dielectric reflector - Google Patents
Alphanumeric liq. crystal display - includes fluorescent plate having light apertures each with dielectric reflectorInfo
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Abstract
Description
Flüssigkristallanzeige mit einer Fluoreszenzplatte.Liquid crystal display with a fluorescent panel.
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-(FK-)Anzeige zur farbigen Darstellung von Information mit einer bereichsweise zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbaren, vorzugsweise zwischen einer Vorder- und einer Rückelektrode befindlichen FK-Schicht und mit einer in Betrachtungsri chtung hinter der BE-Schicht angeordneten Platte (Fluoreszenzplatte), die aus einem Material mit einem Brechungsindex größer 1 besteht und einen fluoreszierenden Zusatz sowie den einzelnen schaltbaren FK-Bereichen zugeordnete, verspiegelte Lichtaustrittsfenster enthält.The invention relates to a liquid crystal (LC) display for colored Presentation of information with a range between different optical Switchable states, preferably between a front and a rear electrode FK-layer located and with a viewing direction behind the BE-layer arranged plate (fluorescent plate) made of a material with a refractive index greater than 1 and a fluorescent addition as well as the individual switchable Contains mirrored light exit windows assigned to FK areas.
Ein derartiges Display ist bereits vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 25 54 226). Es liefert einen hohen Kontrast, da ein Großteil des auf die Fluoreszenzplatte treffenden Umgebungslichts durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende Totalreflektion im Inneren der Platte gehalten, dort verteilt und schließlich an Lichtaustrittsfenstern mit relativ hoher Intensität in die FE-Zelle ausgekoppelt wird. Die dargeste]lten Symbole sind dabei und so heller, je größer das Verhältnis der lichtaanimelnden zur lichtabgebenden Plattenfläche ist.Such a display has already been proposed (patent application P 25 54 226). It provides high contrast, as much of it is on the fluorescent plate hitting ambient light through fluorescence scattering and subsequent total reflection held inside the plate, distributed there and finally attached Light emission windows is decoupled into the FE cell with a relatively high intensity. The depicted Symbols are there and so brighter, the greater the ratio of light-animating to the light-emitting plate surface.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die geschilderte Anzeige bei Wahrung ihrer Vorzüge mit möglichst einfachen Mitteln derart abzuwandeln, daß Symbole mit einer frei wählbaren Farbe zur Darstellung gebracht werden können. Insbesondere sollen verschiedene Zeichen in verschiedenen Farben aufleuchten, beispielsweise bei einer zweistelligen alphanumerischen Anzeige die erste Stelle in der Farbe A und die zweite Stelle in der Farbe B. Hierzu ist bei einen Display der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lichtaustrittsfenster jeweils einen frequenzselektiv reflektierenden dielektrischen Spiegel tragen, wobei die von den dielektrischen Spiegeln reflektierten Farben im Emissionsspektrum des fluoreszierenden Zusatzes enthalten sind. Will man verschiedenfarbige Symbole anzeigen, so hat man ggf. ein Fluoreszenzstoffgemisch zu nehmen und die zu den einzelnen Symbolen gehörigen Spiegel auf die Frequenz der Symbolfarbe abzustimmen.The invention has set itself the task of the display described while preserving their advantages, to modify them with the simplest possible means in such a way that Symbols can be displayed with a freely selectable color. In particular different characters should light up in different colors, for example in the case of a two-digit alphanumeric display, the first digit in the color A and the second digit in color B. This is the input on a display mentioned type according to the invention provided that the light exit window each carry a frequency-selective reflective dielectric mirror, the Colors reflected by the dielectric mirrors in the emission spectrum of the fluorescent Supplements are included. If you want to display symbols of different colors, you have if necessary, to take a mixture of fluorescent substances and those associated with the individual symbols Match the mirror to the frequency of the symbol color.
Frequenzselektiv reflektierende dielektrische Spiegel zeichnen sich dadurch aus, dsß sie - im Gegensatz etwa zu Farbfiltern -den nicht reflektierten Lichtanteil nicht: absorbieren. Bei geeigneter Ausbildung der Austrittsfenster verbleibt dieser Anteil (Umgebungslicht, gegebenenfalls Fluoreszenzlicht einer nicht reflektierten Farbe und unter Umständen Licht einer Zusatzbeleuchtung) im Inneren der Platte und steht weiterhin als Anregungslicht für die gelösten Fluoreszenzstoffe zur Verfügung.Frequency-selective reflecting dielectric mirrors stand out as a result of the fact that - in contrast to color filters, for example - they did not reflect Light component not: absorb. With a suitable design, the exit window remains this proportion (ambient light, possibly fluorescent light of a non-reflected Color and possibly light of additional lighting) inside the plate and is still available as excitation light for the dissolved fluorescent substances.
Darüberhinaus kann man bei Verwendung von dielektrischen Spiegeln ohne farbselektiv wirkende Polarisatoren auskommen. Es läßt sich sogar ein Polarisator ganz einsparen, da dielektrische Spiegel bei richtiger Wahl des Anstellwinkels zur Plattennormalen ir wesentlichen nur linear polarisiertes Licht auskoppeln. Dies ist dann der Fall, wenn Licht so auf den Spiegel fällt, daß der gebrochene auf dem reflektierten Strahl senkrecht steht (Brewster-Gesetz). Man kann darüberhinaus auf jeglichen Polarisator verzichten, wenn man für den Spiegel die Brewater-Bedingung einhalt und zusätzlich einen nematischen Flüssigkristall wählt, der im Ruhezustand gleichmäßig homogen und parallel zur Schwingungsebene des linearpolarisierten Fluoreszenzlichtes orientiert ist, in' geschalteten (angesteuerten) Zustand eine homöotrope Textur annimmt und außerdem einen pleochroitischen Farbstoff (Farbstoffgemisch) enthält, der im Ruhezustand das Bluoreszenzlicht stark, im geschalteten Zustand-dagegen nur schwach absorbiert. Die erfindungsgemäße Anzeige kann schließlich auch oble Auskopplung eines linear polarisierten Lichts aus der Fluoreszenzplatte vollkommen polarisatorfrei betrieben werden, nämlich dann, wenn man eine cholesterinische Flüssigkristallsubstanz mit einer homöotropen Orientierung im geschalteten Zustand nimmt und in diese Substanz einen der übl-ichen pleochroitischen Farbstoffe (Farbstoffgemische) einlagert.You can also use dielectric mirrors manage without color-selective polarizers. You can even use a polarizer save entirely because dielectric Mirror with the right choice of The angle of incidence to the plate normal is essentially only linearly polarized light decouple. This is the case when light falls on the mirror in such a way that the refracted is perpendicular to the reflected beam (Brewster's law). One can In addition, do without any polarizer if you use the Observes Brewater's condition and additionally selects a nematic liquid crystal, which is uniformly homogeneous in the state of rest and parallel to the plane of oscillation of the linearly polarized Fluorescent light is oriented, in 'switched (controlled) state adopts a homeotropic texture and also a pleochroic dye (dye mixture) contains, which in the idle state the bluorescence light strongly, in the switched state against it poorly absorbed. The display according to the invention can finally also oble Decoupling of a linearly polarized light from the fluorescent plate completely operated polarizer-free, namely when you have a cholesteric liquid crystal substance with a homeotropic orientation in the switched state takes and in this substance stores one of the usual pleochroic dyes (dye mixtures).
Die mit der Fluoreszenzplatte erzielbare Beuchtdichte läßt sich noch weiter steigern bzw. auch bei verkleinerten Querabmessungen der Platte aufrechterhalten, wenn man die vor der Platte befindliche FK-Zelle für das Anregungslicht der Fluoreszenzstoffe transparent macht. Hierzu muß man bei Ausführungen mit Polarisator solche Polarisatoren nehmen, die nur das Fluoreszenzlicht polarisieren (farbselektive Polarisatoren). Bei Versionen mit pleochroitischen Farbzusätzen müssen diese Farbstoffe die Eigenschaft haben, im Ruhezustand das Anregungslicht schwach und das Fluoreszenzlicht stark zu absorbieren, im angesteuerten Zustand dagegen das Fluoreszenzlicht ungehindert passieren zu lassen.The light density that can be achieved with the fluorescent plate can still be further increase or maintain even with reduced transverse dimensions of the plate, if the LC cell located in front of the plate is used for the excitation light of the fluorescent substances makes transparent. For this purpose, such polarizers must be used for designs with a polarizer that only polarize the fluorescent light (color-selective polarizers). In the case of versions with pleochroic color additives, these dyes must have the property the excitation light weak and the fluorescent light strong to absorb, in the activated state, however, the fluorescent light unhindered to let it happen.
Die mit den dielektrischen Spiegeln verbundene hohe Lichtausbeute kommt vor allem dann zum Tragen, wenn das Display wit einer Zusatz beleuchtung ausgerüstet ist> die vorallem bei Batteriebetrieb einen möglichst geringen Leistungsverbrauch haben soll. Dies gilt insbesondere bei in die Fluoreszenzplatte integrierten Lichtquellen, beispielsweise lichtemittierenden Dioden, Leuchtstofflampen oder Glühlämpchen.The high light output associated with the dielectric mirrors comes into play especially when the display is equipped with additional lighting is> the lowest possible power consumption, especially with battery operation should have. This applies in particular to light sources integrated in the fluorescent plate, for example light-emitting diodes, fluorescent lamps or incandescent lamps.
Die Erfindung soll nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeige in einem Querschnitt und von oben gesehen; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel rev.äß der vorliegenden Erfindung, in der gleiche-n Darstellwngsweise wie Fig. 1.The invention is now based on preferred embodiments in Connection with the figures of the drawing are explained in more detail. Corresponding to each other Parts are given the same reference numerals. They show: FIG. 1 a first Embodiment of a display according to the invention in a cross section and from seen above; 2 shows a second embodiment according to the present invention, in the same manner of representation as FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine zweistellige alphanumerischen Flüssigkristallanzeige. Das Display enthält im Einzelnen einen linearpolarisator 1, eine mit einer segmentierten Elektrode (3egmentelektroden der ersten Stelle 2, Segmentelektroden der zweiten Stelle 3) versehene vordere Trägerplatte 4, eine Flüssigkristallschicht 5, eine mit einer durchgehenden Elektrode 6 beschichtete hintere Trägerplatte 7, einen weiteren Linearpolarisator 18, eine Fluoreszenzplatte 8 und eine Rückplatte 9. Alle Teile sind in Betrachtungsrichtung in der Reihenfolge ihrer Aufzählung hintereinander angeordnet; zwischen den beiden Trägerplatten 4,7 ist dabei noch ein Distanzierungsrahmen 10 eingefügt; ebenso sind Linearpolarisator 18 und Xluoreszenzplatte 8 voneinander beabstandet. Auch die Rückplatte 9 steht mit der Fluoreszenzplatte 8 nicht in optischem Kontakt; sie ist lediglich dazu da, das Durchlicht zu absorbieren und damit die davorliegende Fluoreszenzplatte so dunkel wie möglich erscheinen zu lassen.Fig. 1 shows a two-digit alphanumeric liquid crystal display. In detail, the display contains a linear polarizer 1, one with a segmented one Electrode (3-segment electrodes of the first position 2, segment electrodes of the second Point 3) provided front carrier plate 4, a liquid crystal layer 5, a rear carrier plate 7 coated with a continuous electrode 6, another Linear polarizer 18, a fluorescent plate 8 and a back plate 9. All parts are listed one after the other in the direction in which they are viewed arranged; a spacing frame is also located between the two carrier plates 4, 7 10 inserted; likewise, the linear polarizer 18 and the fluorescent plate 8 are separate from one another spaced. The back plate 9 is also not in optical relationship with the fluorescent plate 8 Contact; it is only there to absorb the transmitted light and thus the to make the fluorescent plate in front of it appear as dark as possible.
Sämtliche Teile können aus den üblichen MAterialien hergestellt werden, geeignete Fluoreszenzplatten befinden sich bereits im Handel.All parts can be made from the usual materials, suitable fluorescent plates are already on the market.
Die Fluoreszenzplatte hat auf ihrer Rückfläche Einkerbungen 11, die jeweils einer der Segmentelektroden zugeordnet sind und einen dielektrischen Spiegel tragen. Die Spiegel für die der ersten Stelle zugeordneten Einkerbungen sind mit 12, die Spiegel für die der zweiten Stelle zugeordneten Einkerbungen mit 13 bezeichnet. Die in den Einkerbungen verbliebenen Hohlräume sind im vorliegenden Fall mit Füllungen 14 verschlossen, die aus dem gleicher Material wie die Fluoreszenzplatte bestehen.The fluorescent plate has notches 11 on its rear surface, which each assigned to one of the segment electrodes and a dielectric mirror wear. The mirrors for the notches assigned to the first position are marked with 12, denoting the mirrors for the notches assigned to the second point with 13. The cavities remaining in the notches are in the present case with fillings 14 closed, which consist of the same material as the fluorescent plate.
Die Spiegel 12,13 reflektieren gelb bzw. rot und sind wie üblich aus mehreren Lagen optisch verschieden dichter dielektrischer Schichten mit bestimmter Dicke zusammengesetzt. Weitere Einzelheiten des Spiegelaufbaus können der DT-OS 23 12 659 entnommen werden.The mirrors 12, 13 reflect yellow or red and are off as usual several layers of optically different density dielectric layers with certain Composite thickness. Further details of the mirror structure can be found in the DT-OS 23 12 659.
In der dargestellten Ausführung enthält die Fluoreszenzplatte ein Gemisch aus einem gelb und einem rot fluoreszierenden Stoff; beide Fluoreszenzstoffe werden durch grünes Licht angeregt.In the illustrated embodiment, the fluorescent plate contains a Mixture of a yellow and a red fluorescent substance; both fluorescent substances are stimulated by green light.
Dc.r Flüssigkristall ist eine nematische Substanz mit positiver dielektrischer Anisotropie. Er hat eine einheitlich homogene Wandorientierung und ist in Richtung der Plattennormalen um 90° verdrillt. Bei zueinander parallelen Polarisatoren 1 und 18 erscheinen auf dunklem Hintergrund kräftig leuchtende gelbe Ziffern an der ersten Stelle und kräftig leuchtende rote Ziffern an der zweiten Stelle.Dc.r liquid crystal is a nematic substance with positive dielectric Anisotropy. It has a uniformly homogeneous wall orientation and is in the direction of of the plate normal twisted by 90 °. With polarizers parallel to each other 1 and 18 bright yellow digits appear on the on a dark background first position and bright red digits in the second position.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von der beschriebenen Version in der Ausbildung der Lichtaustrittsfenst-er, in der Texturierung der FK--Schicht sowie in der l'olarisatoxanordnung.The embodiment of FIG. 2 differs from that described Version in the formation of the light exit window, in the texturing of the FK layer as well as in the l'olarisatox arrangement.
Die Lichtaustrittsfenster :ind an C£ Vorderfläche der Fluoriszenzplatte angeordnet und haben ein "H"-förmiges Profil (rechteckige Kanäle mit eingezogenem, spitz zulaufendem Boden). Die Bodenfläche bildet mit der Plattennormalen (strichpunktierte Linie 16) den sog. Polarisationswinkel αT. Durch diese Formgebung wird in einen begrenzten Raumwinkelbereich linear polarisiertes Licht ausgekoppelt. Die FK-Moleküle liegen im Ruhezustand in der Plattenebene parallel zur Schwingungsebene des auftreffenden Fluoreszenzlichtes und stellen sich bei Ansteuerung senkrecht zur Plattenebene. In der Flüssigkristallschicht sind zwei pleochroitische Farbstoffe gelöst, die im Ruhetustand das Fluoreszenzlicht absorbieren und bei angelegter Spannung dieses Licht ungehindert durchlassen. Vor der vorderen Trägerplatte befindet sich eine Streuplatte 15. Diese Platte dient dazu, das die Flüssigkristallschicht in einem relativ begrenzten Winkelbereich durchsetzende Licht zu zerstreuen und somit auch größere Betrachtungsgewinkel zu ermöglichen. Damit die Ausführung der Fig. 1 auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen in der Umgebung anzeigen kann, ist in die Fluoreszenzplatte eine zusätzliche Lichtquelle 17, eine lichtemittierende Diode, eingegossen.The light exit window: ind on the front surface of the fluorescent plate arranged and have an "H" -shaped profile (rectangular channels with drawn-in, pointed bottom). The floor surface forms with the plate normal (dash-dotted Line 16) the so-called polarization angle αT. This shape means that in linearly polarized light coupled out a limited solid angle range. the In the resting state, LC molecules lie in the plane of the plate parallel to the plane of oscillation of the incident fluorescent light and stand vertically when activated to the plate level. There are two pleochroic dyes in the liquid crystal layer solved, which absorb the fluorescent light in the resting state and when voltage is applied let this light through unhindered. In front of the front support plate is a diffusion plate 15. This plate serves to spread the liquid crystal layer in to diffuse light penetrating a relatively limited angular range and thus also allow larger viewing angles. So that the execution of Fig. 1 can display even in poor lighting conditions in the area, is in the fluorescent plate has an additional light source 17, a light-emitting diode, poured.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. So können die einzelene FK-Bereiche statt durch elektrische Spannullgen auch durch Temperaturveränderungen geschaltet werden. Das vorgeschlagene Display läßt sich daher auch als Thermometer und ganz allgemein als Meßgerät für in Spannungen bzw. Temperaturen umgewandelte physikalische Variable verwenden. Abgesehen von den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten können die geschilderten Anzeigeversionen im Rahmen der Erfindung auch konstruktiv abgewandelt werden, beispielsweise dadurch, daß die Einkerbungen einfache Reflexionsschichten tragen und dafür auf der Vorderfläche der Fluoreszenzplatte, in etwa fluchtend mit diesen Binkerbungen, frequenzselektiv lichtdurchlässige dielektrische Schichten plaziert werden.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In this way, the individual FK areas can also pass through instead of electrical voltages Temperature changes are switched. The proposed display can therefore also as a thermometer and generally as a measuring device for voltages or Use physical variables converted to temperatures. Apart from the various The display versions described can be used within the scope of the invention can also be modified structurally, for example by the fact that the notches wear simple reflective layers and for this on the front surface of the fluorescent plate, roughly aligned with these notches, frequency-selective translucent dielectric Layers are placed.
7 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e7 claims 2 figures L e r s e i t e
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