DE2655166A1 - LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE - Google Patents
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Description
111/76111/76
Fk/dh 5.11.76Fk / dh 11/5/76
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Plussigkristall-AnzeigevorrichtungPlus crystal display device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anseigevorrichtung bestehend aus einer in ein Apparategehäuse eingebauten Flüssigkristallzelle, welche gegenüber wenigstens einem Beleuchtungslichtstrom eine wenigstens annähernd stationäre Lage einnimmt und in Reflexion betrieben ist.The present invention relates to a liquid crystal display device consisting of a liquid crystal cell built into an apparatus housing, which is opposite at least one illuminating luminous flux occupies an at least approximately stationary position and is in reflection is operated.
Es ist bekannt (US-PS 3,838 909 )3 zur Verbesserung der Ablesbarkeit von in Transmission betriebenen Flüssigkristallanzeigen Prismen auf der vom Betrachter abgewandten Seite anzubringen. Dadurch wird das auf eine Prismenfläche einfallende Licht in die Betrachtungsrichtung umgelenkt. It is known (US Pat. No. 3,838,909) 3 to attach prisms on the side facing away from the viewer in order to improve the readability of liquid crystal displays operated in transmission. As a result, the light incident on a prism surface is deflected in the viewing direction.
Eine derartige Anordnung kann nur in bestimmten Verwendungsfällen .eingesetzt werden, da das einfallende Licht durch ein normalerweise geschlossenes Apparategehäuse durchtreten muss,Such an arrangement can only be used in certain cases of use, since the incident light passes through a normally closed equipment housing must pass through,
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In einer typischen Schaltwarte, Fig.l, kann diese Voraussetzung nicht erfüllt werden.In a typical control room, Fig.l, this requirement can not be met.
Aus DT-OS 25 12 548 ist dasselbe Prinzip bekannt, angewandt bei einer in Transmission betriebenen, in eine Armbanduhr eingebauten Flüssigkristallanzeige. Die Lichtumlenkung urfolgt hier jedoch durch mikropriamalisehe Zerstreuungselemente. From DT-OS 25 12 548 the same principle is known and applied a liquid crystal display built into a wristwatch operated in transmission. The light is deflected here, however, by means of micropriamali elements of diffusion.
In praxi sind daher beispielsweise in Schaltwarten eingebaute Anzeigegeräte meist mit licht emittierenden Anzeigen (LED3 Nixieröhren, Plasma-Display etc.) ausgerüstet. Hierbei wirkt sich die beschränkte Lichtintensität der Anzeige negativ aus, da die Umgebungshelligkeit in Schaltv/artenIn practice, display devices built into control rooms, for example, are usually equipped with light-emitting displays (LED 3 nixie tubes, plasma display, etc.). The limited light intensity of the display has a negative effect here, as the ambient brightness in switching modes
in ei üb utiux'in hoch ist. ULörorul Lot auc:i die· ^royüt.- .\;i:\ri.·-L-UL-wicklung dieser Anzeigen.in ei ü utiux'in is high. ULörorul Lot auc: i die · ^ royüt.-. \; I: \ r i. · -L-UL-winding these ads.
üie Schaltwarte 14, Fig. 1,weist eine senkrecht eingebaute Flüssigkristallzelle 1 auf, welche ebenfalls in Transmission betrieben ist und durch eine in ein elektronisches Gerät eingebaute Beleuchtung 13 erhellt ist.üie control room 14, Fig. 1, has a vertically installed Liquid crystal cell 1, which is also operated in transmission and through an electronic device built-in lighting 13 is illuminated.
Würde diese Flüssigkristallzelle 1 in gewohnter Weise in Reflexion betrieben, würde diese dunkel erscheinen, da die von den Lichtquellen 10 auf die Flüssigkristallzelle 1 abgestrahlten Strahlenbündel 11 entsDrechend der Charakteristik des eingebauten Reflektors, als Strahlenbündel 11' dargestellt, ungenutzt zum Boden reflektiert werden.If this liquid crystal cell 1 were operated in the usual way in reflection, it would appear dark because the bundle of rays 11 emitted by the light sources 10 onto the liquid crystal cell 1 according to the characteristic of the built-in reflector, shown as a bundle of rays 11 ', are reflected unused to the ground.
Im vorliegenden Fall ist die Betrachtungsrichtung BR horizontal, die Anzeige konnte schlecht oder nicht abgelesen werden,In the present case the viewing direction BR is horizontal, the display was difficult or impossible to read,
ßt)982Q/0544ß) 982Q / 0544
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Ec ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine in Reflexion betriebene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu. scharren, weiche gegenüber wenigstens einem üeleuchtur.gjlichtstrom eine wenigstens annähernd stationäre Lage eir.-nimmt, und die vorgegebenen Beleuchtungsverhältnisse optimal auszunutzen vermag sowie mit einem geringen technischen Auf viand realisiert v/erden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a liquid crystal display device operated in reflection . scratch, soft against at least one luminous flux eir.-adopts an at least approximately stationary position, and is able to optimally utilize the given lighting conditions and can be implemented with a low level of technical sophistication.
Die:;«.· Aufgabe Li: L dadurch gulü:_;L, duuL; auf der beLi'acliLt.-rlieiLigen 'Δο Llc-nplaLle del' !''luasigkr islall^elle wenigstens ein Prisma mit einem Prismenwinkel von 5 - 35° vorhanden ist, wobei der eine Schenkel des Prismenwinkels parallel zur betrachterseitigen Zellenplatte verläuft, und welches Prisma gegenüber dem im Bereich der Zelle auftreffenden Strahlenbündel, in welchem die Leuchtdichte ein Maximum aufweist, derart ausgerichtet ist, dass das reflektierte r.f rnhl cnbüridel nach Diire.hr.ptr.PM der. Prir.mnr. um oinon Winkel von höchstens - 30 von einem auf die betrachterseitige Zellenplatte gefällten Lot abweicht.Die:; «. · Task Li: L thereby gulü: _; L, duuL; on the beLi'acliLt.-RlieiLigen 'Δο Llc-nplaLle del'! '' luasigkr islall ^ elle there is at least one prism with a prism angle of 5 - 35 °, whereby one leg of the prism angle runs parallel to the viewer-side cell plate, and which The prism is aligned with respect to the bundle of rays impinging in the area of the cell, in which the luminance has a maximum, that the reflected rf rnhl cnbüridel according to Diire.hr.ptr.PM der. Prir.mnr. deviates by an angle of no more than -30 from a plumb line dropped on the cell plate on the observer side.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass sich diese sowohl für rein stationäre Anwendungen, wie Schaltwarten, Kommando-Räume etc. mit genau definierten Beleuchtungsverhältnissen eignet, als auch für Anwendungen bei in gewissen Grenzen variierenden Beleuchtungsverhältnissen wie Fahrzeugen etc. vorteilhaft ist.It is a particular advantage of the invention that it is suitable for purely stationary applications, such as control rooms, Command rooms etc. with precisely defined lighting conditions as well as for applications in lighting conditions such as vehicles that vary within certain limits etc. is advantageous.
Als Kriterium für den sinnvollen Einsatz der ErfindungAs a criterion for the meaningful use of the invention
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gilt lediglich eine quasi stationäre Lage der Flüssigkristallselle gegenüber einem oder mehreren Beleuchtungslichtströmen. only a quasi-stationary position of the liquid crystal cell applies against one or more illuminating luminous fluxes.
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigt:Exemplary embodiments are described below with the aid of drawings the invention explained. It shows:
Fig. 1 die typischen Beleuchtungsverhältnisse einerFig. 1 shows the typical lighting conditions of a
Schaltwarte sowie eine in die Schaltwarte eingebaute, in Transmission betriebene Flüssiglcr ι r.t.ni 1nnr.Pi p;r mit rüoknei t.igor Beleuchtung gomäs£5 Stand der Technik,Control room as well as a transmission operated liquid glass built into the control room ι r.t.ni 1nnr.Pi p; r with rüoknei t.igor lighting gomäs £ 5 state of the art,
Fig. 2 eine handelsübliche Flüssigkristallanzeige inFig. 2 shows a commercially available liquid crystal display in
senkrechter Lage bei Beleuchtung von oben,vertical position with lighting from above,
Fig. 3 die Flüssigkristallanzeige nach Fig. 2 in erfindungsgemässer Anordnung mit Prismen,3 shows the liquid crystal display according to FIG. 2 in accordance with the invention Arrangement with prisms,
Fig. H den typischen Strahlengang an einem auf die betrachterseitige Zellenplatte der FlüssigkriFig. H shows the typical beam path on a cell plate of the liquid crystal on the observer side
stallanzeige aufgesetzten Prisma,stall indicator attached prism,
Fig. 5 ein Diagramm zur Bestimmung des Prismen-Winkels5 shows a diagram for determining the prism angle
in Abhängigkeit der Beleuchtungsverhältnisse sowie des Brechungsindexes des Prismen-Ilaterials.depending on the lighting conditions and the refractive index of the prism material.
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Aur Fin· ? i"'1 ersichtlich, win dan von einer Lichtquelle 10 abgestrahlte i.H rahle::büt:del H3 in welchen die Leuchtdichte (Definition z.B. gemäss DIN 503I Bl. 3 Aug. 1970 Ziff. jj.i/'j) ein Maximum aufweist, auf die FlüssigkriGtallzelle 1 auftrifft und nach zweimaligem Durchsetzen der Flüssigkristallzelle 1 als reflektiertes Strahlenbündel 11' abgelenkt ist.Aur Fin · ? i "' 1 can be seen, then from a light source 10 radiated iH rahle :: but: del H 3 in which the luminance (definition eg according to DIN 503I Bl. 3 Aug. 1970 No. jj.i /' j) has a maximum , impinges on the liquid crystal cell 1 and, after passing through the liquid crystal cell 1 twice, is deflected as a reflected beam 11 '.
Entsprechend der Charakteristik des Reflektors R der Flüssigkristallzelle 1 bildet sich dabei eine Strahlungskeule C IU aus. Diese Strahlungskeule S„ ist von einem Betrachter B weggerichtet. Die Anzeige erscheint dementsprechend dunkel und ist nicht ablesbar.In accordance with the characteristics of the reflector R of the liquid crystal cell 1, a radiation lobe C IU is formed. This radiation lobe S ″ is directed away from an observer B. The display appears accordingly dark and cannot be read.
Durch den betrachterseitigen Aufsatz von Prismen 3 ist die Strahlungskeule S„, Fig. 2, auf das Auge des Betrachters B ausgerichtet.Due to the attachment of prisms 3 on the observer side, the radiation lobe S1, FIG. 2, is on the eye of the observer B. aligned.
Im voi'llegenden Ausführungsbeispiel ist die Beobachtungsriohtunr, identinch mit dem auf die hrtmehternnit ip;e Zol Ionplatte 2 gefällten Lot L sowie mit dem reflektierten Strahlenbündel 11'.In the present exemplary embodiment, the observation direction is identinch with the one on the hrtmehternnit ip; e Zol ion plate 2 precipitated solder L and with the reflected beam 11 '.
Dio Flünnickrintallselle l, Fig. 2, 3, befindet sich in senkrechter Lage. Bei grösseren Anlagen kann diese auch gekippt sein, so dass eine Umlenkung des reflektierten Strahlenbündels 11' auf eine vom Lot L" abweichende Richtung erforderlich sein kann.Dio Flünnickrintallselle 1, Fig. 2, 3, is in a vertical position. In the case of larger systems, this can also be tilted, so that it may be necessary to deflect the reflected beam 11 'to a direction deviating from the perpendicular L ".
Prj Hie:*, li.'imi fiueh erforderlich iicin, wenn die 1'1IUl;:;jgkri^ln 1 1 -P r j Hie: *, li.'imi fiueh required iicin if the 1 ' 1 IUl;:; jgkri ^ ln 1 1 -
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zelle 1, beispielsweise bei Multiplexbetrieb mit einer reduzierten Betriebsspannung angesteuert wird.cell 1, for example in multiplex operation with a reduced Operating voltage is controlled.
In praxi sind daher oft Winkel zwischen dem Lot L und dem fi-n.'itf.i.M't-.iHi nt.rnhlcuibüruh'l 11' b i:; \:\\ - '>ü° (Λ·.-. imut.) t;cwünscht. In practice, therefore, there are often angles between the perpendicular L and the fi-n.'itf.i.M't-.iHi nt.rnhlcuibüruh'l 11 'bi :; \: \\ - '> ü ° (Λ · .-. imut.) t ; cdesires.
Aus Fig. 4 ist quantitativ der charakteristische Strahlengang an einem Prisma 3 dargestellt, welches mit einem Strahlenbündel 11 beleuchtet ist.From Fig. 4, the characteristic beam path is quantitative shown on a prism 3 which is illuminated with a beam 11.
Hierbei handelt es sich um eine bevorzugte Lösung mit einem Prisma aus Silikon-Gummi, dessen Brechungsindex n, =1,41 beträgt. Das Strahlenbündel 11 bildet mit dem Lot L einen Winke] von 45 , was insbesondere bei Schaltwarten etc. ein oft auftretender Wert ist. Zur Umlenkung des reflektierten Strahlenbündels 11' in eine Richtung senkrecht zur frontseitigen Zellenplatte 2 der Plussigkristallzelle 1 ist ein Prismenwinkel o( von 33»56 erforderlich.This is a preferred solution with a prism made of silicone rubber, the refractive index of which is n = 1.41 amounts to. The beam 11 forms an angle] of 45 with the perpendicular L, which is particularly important in control rooms, etc. is a frequently occurring value. To redirect the reflected Beam 11 'in a direction perpendicular to the front Cell plate 2 of Plussig crystal cell 1 requires a prism angle o (of 33 »56.
Eine wichtige Variante der Erfindung ist die Verwendung von Fresnel-Prismen aus dünnen transparenten Schichten z.B. aus Silikon-Gummi oder Hart-PVC, wie in Fig. 3 mit dem Bezugs- :'.o ionen 5 dnr'f'ontellt. Geeignet π i ml auch die ?,ur IIori'.Lollung von flachen VergrosserungslLnsen (engl. "Lensfilm", Hersteller 3M Minnesota) benutzten Materialien.An important variant of the invention is the use of Fresnel prisms made of thin transparent layers, e.g. Silicone rubber or hard PVC, as in Fig. 3 with the reference: '. O ionen 5 dnr'f'ontellt. Suitable π i ml also the? 'Ur IIori'.Lollung of flat enlargement lenses (English "lens film", Manufacturer 3M Minnesota) used materials.
Die Priamenstruktur kann durch Abguss oder Prägung in diese Materialien eingebracht werden.The priamen structure can be incorporated into these materials by casting or embossing.
Bei nematischen Drehzellen kann diese Struktur auch in den betrachterseitigen Polarisator eingeprägt werden.In the case of nematic rotary cells, this structure can also be imprinted in the polarizer on the observer's side.
809820/0544809820/0544
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Die Ermittlung des für die jeweiligen Beleuehtungsverhältnisse optimalen Prismenwinkels 'X ist erfindungsgemäss uurah das in Fig. 5 dargestellte Diagramm möglich:The determination of the for the respective loan relationship optimal prism angle 'X is uurah according to the invention the diagram shown in Fig. 5 is possible:
l-.fi vorgcjji-lu-tuMi iJijlu'UciiLuiiti^vt-'i'ii.'iLLiiiiiiJL.'ii lassl sich dux-Prismonwinkel \ bestimmen, welcher nutwendig ist,, um diel-.fi vorgcjji-lu-tuMi iJijlu'UciiLuiiti ^ vt-'i'ii.'iLLiiiiiiJL.'ii lassl dux-prism angle \ determine which one is necessary to get the
gewünschte Umlenkung des reflektierten Strahlenbündels 11' zu erhalten, dabei gilt:Desired deflection of the reflected beam 11 ' to be obtained, where the following applies:
ö = Winkel gebildet zwischen dem im Bereich derö = angle formed between the in the area of
Zelle 1 auftreffenden Strahlenbündel 11 maximaler Leuchtdichte und dem Lot L, welches aufCell 1 impinging beam 11 maximum Luminance and the solder L, which on
die betrachterseitige Zellenplatte 2 gefällt
i :■.(., undthe viewer-side cell plate 2 like
i: ■. (., and
ηρΠρ,η-, = Brechungsindex des Prismen-Materials.ηρΠρ, η-, = refractive index of the prism material.
Die eingetragenen Brechungsindizes η -η, gelten dabei bloss als Richtwerte, je nach Prismen-Material muss die Kurve inter- oder extrapoliert werden, wobei sich jedoch die häufigsten Werte innerhalb des schraff-ierten Bereichs befinden. Begrenzt ist dieser Bereich durch die Grenzlinie c\ + θ = 90 , w if ."> i eh auch .'lnhnrid von F if1;. Ί rrki-tmcn 1 /i:·. :■. t .The entered refractive indices η -η are only indicative, depending on the prism material, the curve must be interpolated or extrapolated, but the most frequent values are within the hatched area. This area is limited by the boundary line c \ + θ = 90, w if. "> I eh also .'lnhnrid of F if 1 ;. Ί rrki-tmcn 1 / i: ·.: ■. T.
In praxi geht man so vor, dass unter den im Bereich ier
Zelle 1 auftreffenden Strahlenbündel z.B. mittels eines
Photometers die Richtung desjenigen Strahlenbündels 11 ermittelt wird, welches die grosste Leuchtdichte auf we L..-" ,
und sodann der Winkel θ sum auf die betrachterseitig-.- _-ilenplatte
j gefällten Lot L bestimmt wird. Mittels dcäIn practice one proceeds in such a way that among the in the area ier
Cell 1 incident beam, for example by means of a
Photometer, the direction of the beam 11 is determined which has the greatest luminance on we L ..- ",
and then the angle θ sum on the -.- _ -ile plate j precipitated from the viewer side L is determined. By means of dcä
809820/D5A4809820 / D5A4
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Diagrammes in Fig. 5 erhöht man dann den optimalen Prismenviinkel °( . Die Einzelprismen eines Fresnel-Prismas genäss Fig. 3 weisen alle denselben Prismawinkel <~< auf.In the diagram in FIG. 5, the optimal prism angle ° is then increased (. The individual prisms of a Fresnel prism according to FIG. 3 all have the same prism angle <~ <.
Das Diagramm gemäss Fig. 5 ist für eine Umlenkung in eine Richtung senkrecht zur betrachterseitigen Zellenplatte 2 a u nt;, öl cot. Cclbr.tveratäridlich muss oin eventueller Kippwinkel bei speziellem Einbau der Flüssigkristallanzeige entsprechend mit-'berücksichtigt werden.The diagram according to FIG. 5 is for a diversion into a Direction perpendicular to the viewer-side cell plate 2 a u nt ;, oil cot. Cclbr.tveratäridlich must oin possible tilt angle with special installation of the liquid crystal display must be taken into account accordingly.
Eine besonders wichtige Verwendung findet die Erfindung ausserThe invention also has a particularly important use
in Schaltwarten
auch in Fahrzeugen. Beispielsweise können flüssigkristalline
Balkenanzeigetij welche die Fahrgeschwindigkeit darstellen
(Tachometer), mit einem Fresnel-Prisma ausgerüstet werden.in control rooms
also in vehicles. For example, liquid-crystalline bar displays which show the driving speed (tachometer) can be equipped with a Fresnel prism.
Durch die durch die Fensteröffnungen im Fahrzeug festge-Due to the fixed through the window openings in the vehicle
hier 1(1Z-It f-π Hol ruehtunf^r.verhält niruio ergibt η ich.^ ο i η cjua:;i nta-here 1 ( 1 Z-It f-π Hol ruehtunf ^ r. relation niruio results in η i. ^ ο i η cjua:; i nta-
tion'ii'er Beleuchtungslichtstrom.tion'ii'er illuminating luminous flux.
\ .(Ί9 B ? 07 0 Si« \ . (Ί9 B ? 07 0 Si «
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265516a265516a
BezeichnungslisteDesignation list
1 = Flüssigkristallzelle1 = liquid crystal cell
2 = betrachterseitige Zellenplatte2 = cell plate on the observer side
3 = Prisma3 = prism
Λ = Prismenwinkel L = Lot auf ZellenplatteΛ = prism angle L = perpendicular to cell plate
9 = Winkel zwischen Strahlenbündel 11 und9 = angle between the bundle of rays 11 and
Lot LLot L
η ,η ,η, = Brechungsindex des Prismen-Materialsη, η, η, = refractive index of the prism material
10 = Lichtquellen 11,1I1 = Strahlenbündel10 = light sources 11,1I 1 = bundle of rays
12 = Elektronisches Gerät12 = electronic device
13 = Flüssigkristallanzeigen-Beleuchtung l^J = Schaltwarte B = Betrachter BR = Betrachtungsrichtung SR = Strahlungskeule der Reflexion R = Reflektor13 = liquid crystal display lighting l ^ J = control room B = observer BR = viewing direction S R = beam of reflection R = reflector
809820/054*809820/054 *
Le e rs e i f eLe e rs e i f e
Claims (5)
n,3n„,ru = Brechungsindex des Prismen-Materials.and
n, 3 n ", ru = refractive index of the prism material.
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