DE2554226B2

DE2554226B2 - Strahlungskollektor und -verdichter in Form einer fluoreszierenden Kunststoffplatte

Info

Publication number: DE2554226B2
Application number: DE19752554226
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr.-Phys. 7800 Freiburg Baur; Waldemar 7809 Denzlingen Greubel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-12-03
Filing date: 1975-12-03
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2554226A1; DE2554226C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahiungskollektor und -verdichter in Form einer an ihren Stirnflächen zumindest teilweise verspiegelten Kunststoffplatte, in der Fluoreszenzstoffc gelöst sind und die mit mindestens einem Lichtaustrittsfenster versehen ist (»Fluoreszenzplatte«). Eine solche Platte ist aus der Literaturstelle »Research Disclosure«, Januar 1975, S. 20 und 21, bekannt. Die dort beschriebene Ausführung dient zur Sammlung und gebündelten Abgabe von Sonnenlicht und hat zu diesem Zweck jeweils zwei vorspiegelte bzw. an Fotozellen angrenzende Stirnflächen.

Bei den bekannten Flüssigkristall-(FK-)Anzeigen, wie sie beispielsweise in dem Übersichtsartikel »Flüssige Kristalle« in »VDI-Z.« 115, Nr. 8, Juni 1973, S. 629 bis 638, dargestellt sind, wird in verschiedensten Versionen der physikalische Grundeffekt ausgenutzt, daß Licht, welches durch eine dünne FK-Schicht tritt, unter Einwirkung eines elektrischen Feldes auf letztere moduliert wird. Zur Modulation selbst sind extrem kleine elektrische Spannungen bzw. Leistungen nötig. Dies? passiven FK-Anzeigen können im Prinzip das Umgebungslicht modulieren und haben dann den weiteren großen Vorteil gegenüber den selbstleuchtenden Anzeigen, daß ihre Lesbarkeit in einem sehr weiten Helligkeitsbereich unabhängig von der Umgehungshelligkeit ist. Praktisch sieht es jedoch so aus, daß man zur Erreichung akzeptabler Lesbarkeit GlUhlämp-

chen hinter die Anzeigen stellt (Transmissionsbetrieb), wodurch entscheidende potentielle Vorteile der passiven Anzeigen entfallen. Oder man nutzt das Umgebungslicht auf die Weise, daß hinter die Anzeige ein Spiegel gestellt wird, der das durch die Zelle hindurchtretende LJmgebungslicht reflektiert (Reflexionsbetrieb). Auch diese Betriebsart führt nur unter eingeschränkten Verhältnissen zu befriedigender Lesbarkeit der Anzeigen. Unter anderem ergibt sich der störende Effekt, daß das einfallende Licht Schlagschatten von den Anzeigeelementen auf den Spiegelflächen hervorruft. Die Möglichkeiten der neueren Feldeffektanzeigen, die Polarisatoren benötigen, werden durch den Lichtverlusl in den Polarisatoren und durch Schlagschatten stark beeinträchtigt

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Weg zu finden, wie man auf einfache Weise und ohne zusätzlichen Leistungsbedarf die optischen Qualitäten passiver Displays, vor allem Darstellungskontrast, Bildhelligkeit, Lesbarkeit in Abhängigkeit vom Umgebungslicht, Parallaxefehler und Abschattung, verbessern kanr:. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur passiven Helügkeitsver:iärkung von ein- oder mehrfarbigen Anzeigevorrichtungen eine Fluoreszenzplatte der eingangs genannten Art zu verwenden. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn man die Fluoreszenzplatte mit einer FK-Anzeigevorrichtung mit mindestens einem Anzeigeelement zusammenfaßt, derart, daß sich, gesehen aus einer Blickrichtung entgegen der Lichtaustrittsrichtung, die FK-Anzeigevorrichtung vor der Fluoreszenzplatte befindet. Dabei empfiehlt es sich, die Lichtaustrittsfenster der Fluoreszenzplatte den Anzeigeelementen zuzuordnen.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß sich mit Hilfe von dünnen Kunststoffplatten, in denen Fluoreszenzstoffe gelöst sind. Umgebungslicht mit hohem Wirkungsgrad sammeln und führen läßt und an jedem beliebigen Ort der Platte dosierbar und sichtbar zum Wiederaustritt gebracht werden kann. Deshalb kann eine solche Fluoreszenzplatte, die sich hinter einer als L.ichtven·¹' wirkenden FK-Anzeige befindet, bei den elektrisch auf Lichtdurchlässigkeit gesteuerten Anzeigeelementen eine hohe Leuchtdichte bewirken, die sich zudem an das Umgebungslicht anpaßt. Durch Mischung von Fluoreszenzstoffen und unter Verwendung eines Paares verschiedener selektiver Polarisatoren lassen sich auch Anzeigen herstellen, die zwischen zwei verschiedenen Farben schalten können.

Eine ein- oder mehrfarbige Anzeigevorrichtung unier Verwendung einer Lösung mit Fluoreszenzvermögen is: an sich aus der US-ⁿS 30 15 747 bekannt. Bei diesem, bereits seit längerem zum Stand der Technik gehörenden Di"play dient die Lösung allerdings nicht zur passiven Helligkeitsverstärkung einer Anzeige, sie ist vielmehr selbst das Darstellungsmedium und wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung über die Änderung ihres pH-Wertes lokal von einem nicht fluoreszierenden in einen fluoreszierenden Zustand geschaltet.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. I in einer Perspektivansicht mit auseinandergezogenen Teilen eine nematische FK-Drehzelle,

Fig.2 in einem Diagramm die relative reflektierte Intensität von unpolarisiertem Licht, das auf eine Luft-Glas-Grenzfläche tritt, in Abhängigkeit vom Einfallswinkel,

Fig.3 in einem Diagramm die relative reflektierte Intensität von unpolarisiertem Licht, das auf eine Glas-Luft-Grenzfläche trifft, in Abhängigkeit vom Einfallswinkel,

F i g. 4 in der Darstellungsweise der F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar eine elektrooptische Anzeige unter Verwendung einer Fluoreszenzplatte,

Fig.5 einfache Arten der Lichtauskopplung, dargestellt an Hand eines Querschnitts durch eine Fluoreszenzplatte gemäß der Erfindung,

Fig.6 in einem Diagramm an Hand eines typischen Beispiels den Beobachtungswinkelbereich in Abhängigkeit vom Verhältnis von Austrittsfensterbreite auf der Fluoreszenzplatte zur Anzeigesegmentbreite der FK-ZeIIe,

Fig.7 in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel dr:r vorgeschlagenen Fluoreszenzplatte, bei dem die Helligkeit einer FK-Anzeige mit Hilfe einer zusätzlichen Kollektorplatte noch weiter gesteigert ist,

Fig.8 Transmissionskurver: tür drei im Hände! befindliche verschiedenfarbig fluoreszierende Plexiglasplatten,

F i g. 9 für die Materialien aus F i g. 8 die Fluoreszenz-Emissionskurven.

Das hier beschriebene Verfahren zur Helligkeitsverstärkung ist besonders geeignet für alle FK-Effekte, bei denen zwischen einem lichtsperrenden und einem lichtdurchlässigen Zustand durch ein elektrisches Feld geschaltet werden kann. Diese Lichtventilwirkung läßt sich bei allen in Displays angewandten FK-Effekten bekanntlich mit Hilfe von zusätzlichen Polarisatoren und evtl. weiteren passiven optischen Elementen erreichen. Im folgenden wird die Wirkungsweise der hier beschriebenen Vorrichtung nur im Zusammenhang mit einer »nematischen Drehzelle« beschrieben. Bei Anwendung anderer FK-Effekte ergibt sich das Zusammenwirken mit der hier beschriebenen Vorrichtung für den Fachmann ohne weiteres.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 4 enthält das e!?ktrooptische Element der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle, das in Fig. 1 dargestellt ist und dort mit 10 bezeichnet ist. Dieses elektrooptische Element ist in den deutschen Patentschriften 21^8 563 und 22 02 555 beschrieben; daher soll hie. nur eine kurze Zusammenfassung gegeben werden. Die Funktion dieses Elements ist es. die Polarisationsebene eines Lichtstrahls, der durch das Element geht, um 90° zu drehen, wenn keine Spannung am Element anliegt (»Feld-aus«-Zustand), und den einfallenden polarisierten Strahl unverändert zu lassen im »Feld-an«-Zustand. Fig. I zeigt eine perspektivische Ansicht der Komponenten, die das nematische Drehelement aufbauen. Dieses Element besteht aus einer nematischen FK-Schicht mit positiver dielektrischer Anisotropie 5, die zwischen zwei parallelen Glasplatten 3 und 7 eingeschlossen ist, auf denen ein elektrisch leitendes, aber optisch transparentes Material, wie z. B. SnO2. aef den inneren Oberflächen (Elektroden 4 und 6) aufgebracht ist. Diese inneren Oberflächen, die einen typischen Abstand zwischen 5 μ und 50 μ haben, dienen als Elektroden und sind mit einer Spp.nnungsquelle 9 verbunden über einen Schalter 8. Die Elektroden können auch je nach Anwendung in verschiedener Weise segmentier. sein i«nd es können Vorkehrungen getroffen sein, die Spannung zu verschiedenen Segmentkombinationen zu schalten. In diesem Falle

würde die optische Drehzelle, die in F i g. I skizziert ist. nur einen Teil der FK-Anzeige darstellen, nämlich ein bestimmtes Elektroden-Segmentpaar. Die Oberfläche der transparenten Elektrode 4 ist speziell behandelt, z. B. durch Reiben mit einem feinen Poliermittel in ein und derselben horizontalen Richtung, um die Vorzugsrichtung der unmittelbar an die Elektrode angrenzenden nematischen FK-Schicht einheitlich in diese Richtung zu orientieren. Die Oberfläche der anderen transparenten Elektrode 6 ist entsprechend behandelt, aber die F.lektrode ist um 90° gedreht worden, so daß die Vorzugsrichtung der unmittelbar angrenzende!·. FK-Schicht vertikal ist. Wenn keine Spannung an den Elektroden anliegt, dreht sich die lokale Vorzugsorientierung des nematischen Flüssigkristalls gleichmäßig über einen Winkel von 90", wenn man von einer Elektrode zur anderen geht. Wenn die Polarisationsebene des von einer Lichtquelle 1 kommenden und Hiirrh pinpn zwisrhpr. I irhtiiiipllp uni\ F-K-Drrh/pllp IO befindlichen ersten Polarisator 2 tretenden Lichtes parallel (wie in F i g. I dargestellt) oder senkrecht zur angrenzenden FK-Schicht ist, dann wird sich die Polarisationsebene des durch die Schicht gehenden Lichtes gleichlaufend mit der verdrillten nematischen Struktur drehen, und auf der anderen Seite des Elements um 90° gedreht wieder austreten und dann in einem hinter dem Element 10 angeordneten, zum ersten Polarisator parallel orientierten zweiten Polarisator 11 absorbiert werden. Wenn eine geeignete Spannung an die Elek'-eden angelegt wird, dann wird sich die Vorzugsorientierung des nematischen Flüssigkristalls umorientieren und im wesentlichen in der Richtung des angelegten elektrischen Feldes liegen. In diesem Zustand wird der Lichtstrahl das Element 10 durchsetzen, ohne eine Veränderung zu erfahren, und folglich kann jetzi das im Polarisator 2 horizontal polarisierte Licht den zweiten Polarisator i 1 passieren.

Das im Zusammenhang mit FK-Anzeigen neuartige Bauelement, das im weiteren als Fluoreszenzplatte bezeichnet wird, soll nun beschrieben werden.

Dazu betrachten wir eine wenige Millimeter dicke ebene Plexiglasplatte mit glatter Oberfläche, in welcher ein Fluoreszenzstoff in solcher Konzentration gelöst ist, daß beispielsweise aus dem auftreffenden Tageslicht der blaue Anteil voll absorbiert wird. Des weiteren soll diese Platte senkrecht zur Plattenebene verlaufende Stirnflächen besitzen, die ideal lichtreflektierend sein sollen, so daß an den Rändern der Platte kein Licht austreten kann. Nach Fig. 2. in der die relative reflektierte Intensität für unpolarisiertes Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel angegeben ist. treten bei isotroper Tages'.ichtverteilung ca. 82% der Intensität in die Fluores7.enzplatte ein. Für den Wiederaustritt des beispielsweise im grünen ausgesandten Fluoreszenzlichtes aus der Platte ist nun die Reflexion am dünneren Medium maßgebend, die in F i g. 3 in Abhängigkeit vom Einfallswinkel dargestellt ist. Man sieht, daß man in guter Näherung so rechnen kann, als ob alles Licht, das unter einem Winkel <«,„,■ (Winkel der Totalreflexion) auf die Grenzfläche trifft, die Platte verläßt und das Licht des übrigen Winkelbereichs infolge Totalreflexion in der Platte bleibt Der Winkel der Totalreflexion ergibt sich aus der Beziehung

π - sin α,ο, — 1

(für den Brechungsindex η = 1,49 für Plexiglas ist οί,οτ = 420). Der Anteil des nicht totalreflektierten Fluoreszenzlichtes, hier i'.ur Abkürzung als Verlust faktor Vbezeichnet, beträgt

K=I- cos \„„ =

- ! η² - I η

(im Beispiel ist bei η = 1,49 der Verlustfaktor V = 25%). Alles innerhalb des Winkelbereichs dei Totalreflexion emittierte Licht (im Beispiel also 75%|

in wird durch fortgesetzte verlustfreie Totalreflexion ir der Piattenebene geführt (d. h. die gemittelte Ausbrei tungsrichtiing liegt parallel zur Piattenebene).

Das in der Fhioreszcn/.plattc infolge Totalreflexior eingefangene Fluoreszenzlicht kann nun durch die

r> Umlenkung an reflektierenden oder lichtstrciiender Flächen, die an der Fluoreszenzplatte angcbrachi werden, zum Austritt aus dieser Platte veranlaß¹ werden. Solche speziell angebrachten Flächen wcrder tm foltrpnHpn yur

:ik Ai;<;tritKfpn<;tpi

bezeichnet. Einfache Arten solcher Lichtauskopplun^ aus einer Fluoreszenzplatte sind in Fig. 5 im Quer schnitt dargestellt.

Unter Vernachlässigung der erwähnten Reflexions und unvermeidlichen Wiederaustrittsverluste und unter der Annahme, daß sonst keine Verluste in der Platte vorhanden sind, ist der »Helligkeitsverstärkungsfaktor« d. h. der Faktor der die Anhebung der Leuchtdichte (= F'^rhenhelligkeit) der Austrittsfenster der fluores zenzplatte gegenüber der Leuchtdichte einer nichi fluoreszierenden gleichfarbigen Fläche angibt, irr wesentlichen gegeben durch das Verhältnis vor lichtabsorbierender Fläche der Anordnung zu Gesamt fläche der Austrittsfenster des Fluoreszenzlichtes.

Die erfindungsgemäße Kombination von FK-Anzei ge und Fluoreszenzplatte wird nun anhand de; Ausführungsbeispiels der Fig.4 erläutert. Die Anordnung enthält zunächst das elektrooptische Element der nematischen Drehzelle 10. Dieses Element ist mil einzelnen elektrisch ansteuerbaren Elektrodensegmenten 12 versehen. Die Elektrodensegmente im Beispie erlauben eine Zifferndarstellung nach der 7-Segment-Methode. Im Bereich der Ziffern sind auf der Vorder und der Rückseite der FK-ZeIIe je ein Polarisator 11 bzw. 2 angebracht. Die Polarisatoren haben zueinander parallele Polarisationsebenen. Hinter der FK-ZeIIe befindet sich eine Fluoreszenzplatte 13 mit den verspiegelten Stirnflächen 14, 15, 16, 17 und den Austrittsfensiern 18. Die Austrittsfenster bilden die Elektrodensegmente 12 nach, ihre Balkenbreite isi jedoch größer als die Elektrodensegmentbreite, um die Parallaxe zwischen FK-Segmenten und Aust '.ttsfenstern zu kompensieren. Alles nähere dazu, wie der Beobachtungswinkelbereich der Anzeige vom Verhältnis von Austrittsfensterbreite zu Anzeigensegmentbreite abhängt, ist an einem typischen Beispiel in F i g. 6 mil Erläuterungen dargestellt Hinter der Fluoreszenzplatte 13 befindet sich eine lichtabsorbierende Folie 19, die nicht im optischen Kontakt mit der Fluoreszenzplatte steht Diese Folie dient dazu, die Fluoreszenzplatte, die im Durchlicht natürlich eine charakteristische Eigenfarbe zeigt, so »schwarz« wie möglich erscheinen zu lasser und dadurch den Kontrast der Anzeige günstig zu beeinflussen. Das Anregungslicht gelangt von vorne au· allen Richtungen durch die FK-Zelle in die Fluoreszenz platte, und zwar nur dort, wo keine Polarisatoren sind Das P.uoreszer.zücht verläßt die Fluoreszer.zplatte 13 nach vorne in Richtung der FK-ZeIIe durch die Austrittsfenster 18. Nur solche ElektrodenseEmente 12

an die eine Spannung gelegt wird, werden lichtdurchlässig; die anderen sperren das Fluoreszenzlichl. Angezeigte Ziffern erscheinen in diesem Fall hell auf schwarzem Grund. Bisher wurde angenommen, daß die Polarisatoren 2 und Il neutrale Polarisatoren sind, die also Licht aller Wellenlängen im sichtbaren Bereich polarisieren. Einen Vorteil erreicht man, wenn man statt dessen zwei selektive Polarisatoren verwendet, die im Bereich des «nregungslichtes beide Polarisationsrichtungen passieren lassen und nur den Rest des Spektrums polarisieren. In diesem Fall kann die gesamte Display-Fläche als Lichtkollektorfläche ausgenutzt wcruen, c!;·. das Anrcgungslicht die Polarisatoren ungeschwächt passiert.

Ein weiteres spezielles Ausfiihrungsbcispiel für die vorteilhafte Gestaltung der Fluoreszenzplatte ist in Fig. 7 gegeben. Diese Ausführungsform soll demonstrieren, daß sich auch ein Teil der Fläche eines Gehäuses, in welches eine FK-Anzeige eingebaut ist, leicht als zusätzliche Lichtkollektorfläche ausnutzen roßt und Siün Su uic ϊ icmg'KCii eiilei" Ail/.cigc WLii'"!

steigern läßt. Hier wird an die Fluoreszenzplatte 13 mit Aiistrittsfenstern 18 eine zusätzliche Kollektorplatte 20 aus fluoreszierendem Kunststoff über eine verspiegelte 45ⁿ -Stirnfläche 21 zur Lichtcinkopplung angeschlossen.

Eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erlaubt es auch, zwischen zwei verschiedenen Farben elektrisch zu schalten. Dazu enthält die Fluoreszenzplatte eine zweifarbige Fli'oreszenzstoffmischung. Sie sendet also beispielsweise rotes und grünes Fluoreszenzlicht aus. Man braucht dann lediglich noch den Polarisator 2 in F i g. 4 zu ersetzen '.jrch eine Kombination eines horizontal polarisierenden selektiven Polarisators, der nur grünes Licht unpolarisiert läßt, mit einem vertikal polarisierenden anderen selektiven Polarisator, der nur rotes Licht unpolarisiert läßt. Dann besteht aas Fluoreszenzlicht nach dem Durchgang durch diese Polarisatorkombination aus horizontal polarisiertem rotem Licht und vertikal polarisiertem grünem Licht. Folglich läßt die Gesamtanordnung dann an Segmenten, an denen keine Spannung liegt, nur das grüne Fluoreszenzlicht passieren, während an den Segmenten mit Spannung nur das rote Licht passieren kann.

In den Fig. 8 bzw. 9 sind die Lichttransmissionskurven bzw. die Fluoreszenz-Emissionskurven von drei 4-, verschiedenfarbigen Fluoreszenzplatten, wie sie im Handel erhältlich sind, wiedergegeben. An diesen Platten wurde die Erfindung erprobt.

Im folgenden werden die Faktoren, von denen die Helligkeitsverstärkung entscheidend abhängt, aufgezählt und kurz kommentiert. Dabei werden die Funktionen der Fluoreszenzplatte im Zusammenwirken mit der FK-Anzeige unterteilt in

A) Lichtsammlung

B) Lichtfortleitung

C) Lichtauskopplung

ZuA 1. Verlustfaktor V.

i/i

K=I- cos ν,,, =

η -

2. Fluoreszenzquantenausbeute F.

Zahl der absorbierten Lichtquanlen
Zahl der emittierten Lichtquanten

F =

(soll möglichst nahe 1 sein)

3. Verhältnis von Absorptionsbandbreite zu Emissionsbandbreite. Dieser Faktor soll möglichst groß sein; er wird es, wenn man mehrere Fluoreszenzstoffe miteinander mischt, deren Absorptionsbäniier unterschiedlich liegen, die aber annähernd gleiches Emissionsband haben.

4. Fluorcszcnzstoffkonzentration.

Absorbierte Intensität / = /„ · 10 ''<'.
Darin bedeuten:

/„ = Ausgangsintensität;

f = F.xtinktionskoeffizient; typischer Wert:

5 · IO⁴

Liter
Mol ■ cm

60

65

(A = Anteil des nicht totaireflektierten Fluoreszenzlichts).

C = Molare Konzentration des Fluoreszenzstoffes, obere sinnvolle Grenze für C ist diejenige Konzentration, bei der Selbstlöschung der Fluoreszenz einsetzt; sie liegt z. B. bei

ίο-' ,^Md

Liter

<:/ = Schichtdicke.

Volle Absorption des Hauptabsorptionsbandes ist bei 1 mm Schichtdicke leicht erreichbar.

5. Chemische (photochemische) Stabilität des Fluoreszenzstoffes.

6. Reflexionsvermögen der Spiegelschichten.
Zur Illustration:

Eine aufgedampfte Aluminiumschicht hat ein Intensitäts-Reflexionsvermögen R = 0,913. Nach 20 Reflexionen ist die Intensität auf 15% des Anfangswertes abgesunken.
Eine aufgedampfte Silberschicht hat ein Intensitäts-Reflexionsvermögen R = 0,985. Nach 20 Reflexionen ist die Intensität auf 73,5% abgesunken. (R soll möglichst nahe bei 1 liegen).

7. Absorption (und Streuung) der Kunststoff-Grundmasse.

Die Absorption soll möglichst klein sein. Für eine 4 mm dicke klare Plexiglasplatte, die bei senkrechtem Lichteinfall 1% des Lichtes echt absorbiert, würde das Licht schon nach einer Wegstrecke von 40 cm auf I/e der Anfangsintensität abgesunken sein.

8. Lichtstreuung infolge Oberflächenrauhigkeit bzw. Oberflächenverschmutzung.

Da das Fluoreszenzlicht viel häufiger an den zur Plattenebene parallelen Grenzflächen als an den verspiegelten Stirnflächen reflektiert wird, kommt es besonders darauf an, daß diese Reflexionen verlustfrei, d. h. in diesem Fall streuungsfrei verlaufen. Die im Spritzgußverfahren hergestellten Platten erfüllen im allgemeinen diese Bedingung gut

ZuC 9. Helligkeitsverstärkungsfaktor H.

H =

Lichtsammelfliiche Lichlaustrittsfensterriäche

10. Winkelverteilung des austretenden Fluoreszenzlichtes.

Die Winkelverteilung des austretenden Fluoreszenzlichtes hängt sehr von der Ar» der Auskopplung ab. womit wiederum die Helligkeit der Anzeige beeinflußt wird. Dies sei kurz an den angegebenen Beispielen der F i g. 5 erläutert. In den Beispielen I und 4 bedingt die vordere plane Fläche die Größe des Raumwinkelbereichs, in den überhaupt Fluoreszenzlicht gebrochen wird, nämlich 2 π. Im Beispiel 2 dagegen ist der Raumwinkelbereich des austretenden Lichtes schon eingeschränkt. An diesen einfachen Beispielen kann man sich des näheren die erheblich unterschiedlichen Winkelverteilungen klarmachen.
Formgebung der reflektierenden Ränder und der Austrittsfenster.

Die Ränder und Fenster sollen so gestaltet sein, daß die Laufzeit des Lichtes kurz wird. Es ist leicht verständlich, daß für den Fall, daß keine Verluste bei der Lichtfortleitung auftreten, die Art der Lichtauskopplung und deren Effektivität auf die Leuchtdichte der Austrittsfenster keinen Einfluß hätte. Im selben Maße, wie man sich diesem Idealfall nähert, werden die Anforderungen an die Lichtauskoppelungseffektivität geringer.

Die günstigste Formgebung der reflektierenden Randflächeii der Fluoreszenzplatte muß im Einzelfall empirisch gefunden werden. Die Rechteckform ist sicherlich nicht immer die günstigste. Weiterhin ist leicht einsehbar, daß Lichtauskoppelungseffektivität und gleichmäßige Ausleuchtung der Austrittsfenster sich nicht gleichzeitig maximieren lassen. Es ist also jeweils ein angepaßter Kompromiß zu suchen.

Abschließend seien noch einmal die vielen Vorteile. die die vorgeschlagene Fluoreszen/.plattenverwendung gegenüber den bekannton Ueleuchtungsartcn hat und die vor allem den Anwendungsbereich von FK-An/.eigen erweitern, in knapper Form zusammengestellt:

1. Man kann ohne zusätzliche Lichtquelle aiißcrg^· wohnlich hohe, bisher nicht erreichte Helligkeit bei hohem Kontrast erzielen.

2. Die Lesbarkeit uer Anzeige ist in bisher nicht erreichten Grenzen unabhängig von der Umgebungshelligkeit.

J. Die Anzeigen sind frei von Parallaxe und Schatten.

4. Das Verfahren ermöglicht es auch ohne weiteres, zwischen 2 Farben zu schalten.

5. Die Vorrichtung ist einfach, billig, flexibel, da die fluoreszierende Kunststoffplatte wegen ihrer leichten Formbarkeit durch Spritzgußverfahren in beliebig komplizierten Formen billig hergestellt werden kann, so daß speziellen Display-Beleuchtungswünschen leicht Rechnung getragen werden kann.

Hierzu S Bliill /ciclinuimen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlungskollektor und -verdichter in Form einer an ihren Stirnflächen zumindest teilweise verspiegelten Kunststoffplatte, in der Fluoreszenzstoffe gelöst sind und die mit mindestens einem Lichtaustrittsfenster versehen ist (»Fluoreszenzplatte«), gekennzeichnet durch seine Verwendung zur passiven Helligkeit&verstärkung von ein- oder mehrfarbigen Anzeigevorrichtungen.

2. Strahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfenster (18) Einkerbungen in der Fluoreszenzplatte (13) enthalten, die mit einem metallisch-spiegelnden Belag versehen sind (F i g. 4).

3. Strahlungskollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfenster (18) lichtstreuende Farbpigmentschichten auf der Fluoreszenzplatte (13) enthalten.

4. Stnalilungskollektor nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluoreszenzplatte (13) eine Mischung aus verschiedenen Fluoreszenzstoffen gelöst ist, die unterschiedliche Absorptionsbänder, aber annähernd gleiche Emissionsbänder haben.

5. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Gehäusefläche als eine zusätzliche Lichtkollektorfläche ausgebildet ist

6. Strahlungskollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lichtkollektorfläche dienende Teil der Gehäusefläche zu einer weiteren Kollektorplatte (20) aus einem fluoreszierenden Kunststoff gehört, die an die Fluoreszenzplatte (13) über eine verspiegelte 45* Stirnfläche (21) zur Lichteinkopplung angeschlossen ist (F i g. 7).

7. Strahlungskollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenzplatte durch ein Spritzgußverfahren hergestellt ist.

8. Anzeigevorrichtung mit einer Fluoreszenzplatte nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich, gesehen aus einer Blickrichtung entgegen der Lichtaustri'tsrichtung, vor der Fluoreszenzplatte (13) eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit mindestens einem Anzeigeelement befindet, wobei vorzugsweise die Lichtaustrittsfenster (18) der Fluoreszenzplatte (13) den Anzeigeelementen zugeordnet sind (F i g. 4).

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die FlUssigkristall-Anzeigevorrichiung zwischen einem lichtsperrenden und einem lichtdurchlässigen Zustand schaltbar ist.

10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzeigeelemente zusätzlich zwischen zwei Linearpolarisatoren (2,11)befinden(Fig. 1,4).

11. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristall-An-Zeigevorrichtung nach dem Prinzip der nematischen Drehzelle arbeitet.

12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearpolarisatoren (2,11) eine regular geformte zusammenhängende Fläche bilden, die gerade die Anzeigeelemente bedeckt, die übrige Fläche der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung jedoch frei läßt.

13. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrichtungen der Linearpolarisatoren (2, U) parallel zueinander orientiert sind. 14. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfenster (18) auf der Fluoreszenzplatte (13) die Größe und Form der Polarisatorfläche auf der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung besitzen und ίο daß die Polarisaüonsrichtungen der Liirearpolarisatoren (2, U) aufeinander senkrecht stehen.

15. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearpolarisatoren (2, 11) selektive Polarisatoren

!5 sind, die nur das Fluoreszenz-Anregungslicht unpolarisiert lassen.

16. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluoreszenzplatte (13) ein FluoreszenzsCoffgemisch gelöst ist, das in zwei verschiedenen Farben fluoresziert, und daß einer der beiden Linearpolarisatoren (2, 1!) durch eine Kombination von zwei selektiven Poiarisatoren ersetzt ist, deren Polarisationsrichtungen aufeinander senkrecht stehen und die die beiden Fluoreszenzfarben jeweils senkrecht zueinander polarisieren.

17. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich, gesehen aus einer Blickrichtung entgegen der Lichtaustrittsrichtung, hinter der Fluoreszenzplatte (13) eine lichtabsorbierende Folie (19) befindet, die mit der Fluoreszenzplatte (13) nicht in optischem Kontakt steht und die Fluoreszenzplatte möglichst schwarz erscheinen läßt (F i g. 4).