DE3130937A1

DE3130937A1 - Liquid crystal display

Info

Publication number: DE3130937A1
Application number: DE19813130937
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 7513 Stutensee Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-02-24

Abstract

A liquid crystal display is proposed which upon overshooting of a threshold voltage between two electrodes of a scattering zone generates dynamic scattering of the incident light and goes over from the transparent state into a scattering state, having at least one light source (16) for illuminating the scattering cell (15), and having cover plates arranged on both sides of the liquid crystal (13). The light source (16) of the display device is arranged such that the light for illuminating the scattering zone (15) can be introduced directly into the liquid crystal (13) and/or into at least one cover plate (12, 13) whose boundary surfaces (14, 18, 24) which are not penetrated by the scattered light (17) are at least partially mirrored (aluminised, silvered). <IMAGE>

Description

FlüssigkristallanzeigeLiquid crystal display

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkristallanzeige nach der Gattung des Hauptanspruches. Sowohl der grundsätzliche Aufbau als auch spezielle Anordnungen von Flüssigkristallanzeigen sind aus der Literatur bekannt, insbesondere auch solche Flüssigkristallanzeigen, die nach dem Prinzip der dynamischen Streuung arbeiten, wobei mittels elektrischer Felder bestimmte Zonen des Flüssigkristalls aus dem klarsichtigen in den trüben, milchig weiß streuenden Zustand gebracht werden. Das hierfür erforderliche Streulicht wird üblicherweise hinter der Anzeige erzeugt und über Jalousiefolie so in die Streuzelle geleitet, daß der Betrachter zwar das an der Anzeige gestreute Licht, nicht jedoch die Lichtquelle selbst sieht. Jalousiefolien sind Anordnungen aus jalousieartig sich überlappenden Folien-Lamellen, zwischen denen das Zusatzlicht unter schrägem Winkel austritt. Mit Jalousiefolien lassen sich Streuzellen aufbauen, die sowohl in dunkler wie in heller Umgebung gleichermaßen lesbar sind. Derartige Jalousiefolien lassen jedoch nur einen Teil des Gesamtlichtes durch und dieser Anteil wird wiederum nur an den gerade aktivierten Stellen genutzt. Das restliche Licht fällt ungehindert und ungenutzt ins Leere, so daß ein beträchtlicher Lichtverlust auftritt.PRIOR ART The invention is based on a liquid crystal display according to the genre of the main claim. Both the basic structure and special arrangements of liquid crystal displays are known from the literature, especially those liquid crystal displays that work on the principle of dynamic Scattering work, whereby by means of electric fields certain zones of the liquid crystal can be brought from the clear-sighted to the cloudy, milky white scattering state. The scattered light required for this is usually generated behind the display and guided into the scattering cell via louvre film in such a way that the viewer does see light scattered on the display, but not the light source itself. Venetian blinds are arrangements of louvre-like overlapping foil slats, between where the additional light emerges at an oblique angle. Leave with blinds Scatter cells build up, which are equally important in both dark and light surroundings are legible. Such blind foils, however, only allow part of the total light and this share is only used in the areas that have just been activated. The rest of the light falls unhindered and unused into the void, so that a considerable Loss of light occurs.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß das zur Verfügung stehende Licht wesentlich besser genutzt wird. Aufgrund der Totalreflexion tritt das Licht überwiegend an den aktivierten Streuzentren aus, so daß nur minimale Verluste entstehen. Außerdem ergibt sich durch die erfindungsgemäße Bauweise eine besonders flache, raumsparende Anordnung.Advantages of the Invention The liquid crystal display according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over this that the available light is used much better. Due to the Total reflection, the light emerges predominantly at the activated scattering centers, so that there are only minimal losses. In addition, the inventive Design a particularly flat, space-saving arrangement.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt anspruch angegebenen Flüssigkristallanzeige möglich. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere Lichtquellen im Bereich der Stirnflächen der Abdeckscheiben und/oder im Bereich der Stirnflächen des Flüssigkristalls selbst angeordnet sind, weil dann das erzeugte Licht verlustfrei unmittelbar in die Anzeigevorrichtung eintritt. Verluste an den Lichtquellen durch rückwärts abgestreutes Licht können vermieden werden, durch eine zusätzliche Verspiegelung der Rückseiten der Lichtquellen. Wird außerdem der Hintergrund der Streuzelle dunkel ausgekleidet, so erhält man einen maximalen Kontrast zwischen streuenden und nichtstreunden Zonen sowie eine größtmögliche Lichtausnutzung und geringe Absorptionsverluste. Als Lichtquellen eignen sich besonders Leuchtdioden, Miniaturglühlampen oder Miniaturleuchtröhren. Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt weiterhin den Vorteil, daß die Rückseite der Anzeigeanordnung nicht für transmissiven Beleuchtungsbetrieb transparent bleiben muß.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the liquid crystal display specified in the main claim possible. It has proven to be particularly advantageous here if several light sources in the area of the end faces of the cover disks and / or in the area of the end faces of the liquid crystal itself, because then the generated light is lossless directly enters the display device. Losses to the light sources Light scattered backwards can be avoided by using an additional mirror coating the back of the light sources. In addition, the background of the scattering cell becomes dark lined, so you get a maximum contrast between scattering and non-scattering zones as well as the greatest possible utilization of light and low absorption losses. Light-emitting diodes, miniature incandescent lamps or miniature fluorescent tubes are particularly suitable as light sources. The arrangement according to the invention also has the advantage that the rear the display arrangement does not remain transparent for transmissive lighting operation got to.

Hierdurch wird es möglich, die Rückseite mit einer in der Regel nicht transparenten Heizfolie zu versehen, so daß die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige auch für Be-0 triebstemperaturen unter -20 C geeignet ist, was normalerweise bei dem erfindungsgemäßen Anzeigetyp wegen des Übergangs der Flüssigkristall-Phase in den kristallinen Zustand nicht möglich ist.This makes it possible to use the back with a usually not to provide transparent heating film, so that the liquid crystal display according to the invention is also suitable for operating temperatures below -20 C, which is normally at the type of display according to the invention because of the transition of the liquid crystal phase to the crystalline state is not possible.

Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit im stirnseitigem Bereich der Abdeckscheiben angeordneten Lichtquellen und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Lichtquellen im stirnseitigen Bereich des Flüssigkristalls sitzen.DRAWING Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically and explained in more detail in the following description. It FIG. 1 shows a first exemplary embodiment with the cover disks in the frontal area arranged light sources and Figure 2 shows a second embodiment in which the Light sources sit in the frontal area of the liquid crystal.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 10 ein Anzeigeelement bezeichnet, welches zwischen zwei Abdeckscheiben, nämlich einem Grundglas 11 und einem Deckglas 12 den Flüssigkristall 13 einschließt. Bei dem Flüssigkristall handelt es sich um einen nematischen Flüssigkristall mit negativer Dielektrizitäts-Anisotropie, welcher beim Überschreiten einer Schwellspannung zwischen nicht dargestellten Elektroden einer schematisch angedeuteten Streuzelle 15 eine dynamische Streuung des auftreffenden Lichtes erzeugt. An den Stirnseiten des Grundglases 11 und des Deckglases 12 ist je eine Lichtquelle 16 angeordnet, welche beispielsweise aus einer Leuchtdiode, einer Miniaturglühlampe oder einer Miniaturleuchtröhre bestehen kann. Die Begrenzungsflächen der Abdeckscheiben sind, soweit sie vom Streulicht 17 nicht durchsetzt werden, mit einer Verspiegelungsschicht versehen, um in diesen Bereichen eine Totalreflexion zu erzeugen und Lichtverluste zu vermeiden. Verspiegelt sind also insbesondere die oberen und unteren Stirnseiten 14 des Grundglases 11 und des Deckglases 12, die in der Abbildung nicht sichtbaren seitlichen Stirnflächen und eventuell Teile der Oberflächen des Deckglases 12, welche nicht für die Anzeige benötigt werden.Description of the exemplary embodiments In FIG. 1, 10 is a display element denotes, which between two cover plates, namely a base glass 11 and a cover glass 12 encloses the liquid crystal 13. The liquid crystal acts it is a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy, which when crossing a Threshold voltage between not shown electrodes of a schematically indicated scattering cell 15 a dynamic Scattering of the incident light generated. On the front sides of the base glass 11 and a light source 16 is arranged in each case of the cover glass 12, which for example consist of a light-emitting diode, a miniature incandescent lamp or a miniature fluorescent tube can. The boundary surfaces of the cover plates are insofar as they are protected from scattered light 17 are not penetrated, provided with a mirror coating in order to be in this Areas to generate total reflection and avoid light loss. Mirrored are therefore in particular the upper and lower end faces 14 of the base glass 11 and of the cover glass 12, the lateral end faces which are not visible in the figure and possibly parts of the surfaces of the cover glass 12 which are not for display are needed.

Letztere müssen nach außen zum Betrachter hin jedoch wieder z.B. schwarz abgedeckt werden, um störende Reflexe zu vermeiden. Zur weitergehenden Verringerung der Lichtverluste sind auch die Rückseiten der Lichtquellen 16,verspiegelt, was in der Zeichnung jedoch nicht sichtbar ist. Ferner kann zur Erhöhung des Kontrastes auf der Rückseite des Grundglases 11 ein schwarzer Hintergrund 19 angeordnet werden, beispielsweise in Form einer direkt auf die Rückseite des Grundglases 11 aufgebrachten schwarzen Farbschicht. Vorder- und Rückseite des Grundglases 11 sind in diesem Fall nicht verspiegelt. Zusätzlich oder unabhängig von dem schwarzen Hintergrund 19 kann auf der Rückseite des Grundglases 11 noch eine Heizfolie 20 angeordnet werden, um die Flüssigkristallanzaige auch bei Temperaturen unter - 200 C einsetzen zu können. Vor dem Deckglas 12 sitzt eine Sichtblende 21, welche die direkte Draufsicht auf die Lichtquellen 16 verhindert und somit jegliche Blendung durch die Lichtquellen ausschließt.The latter, however, must again be black, for example, towards the outside towards the viewer covered to avoid annoying reflections. For further reduction of the light losses are also the backs of the light sources 16, mirrored what is not visible in the drawing. It can also be used to increase the contrast a black background 19 can be arranged on the back of the base glass 11, for example in the form of a directly applied to the back of the base glass 11 black paint layer. The front and back of the base glass 11 are in this case not mirrored. Additionally or independently of the black background 19 can A heating film 20 can also be arranged on the back of the base glass 11 in order to to be able to use the liquid crystal paste even at temperatures below - 200 C. In front of the cover glass 12 there is a screen 21, which shows the direct plan view the light sources 16 and thus prevents any glare from the light sources excludes.

Der Verlauf einzelner Lichtstrahlen 22 ist in der Abbildung schematisch dargestellt. Die von den Lichtquellen 16 ausgehenden Lichtstrahlen 22 erfahren eine Totalreflexion, soweit sie auf verspiegelte Flächen auftreffen, beispielsweise die Rückwand 18 des Grundglases 11. Diejenigen Lichtstrahlen 22, welche auf die aktivierte Streuzelle 15 auftreffen werden diffus reflektiert, wie dies durch das Streulichtbündel 17 angedeutet ist. Der Zellenaufbau ist aus Gründen der Anschaulichkeit mit stark überhöhter Dicke der FK-Schicht gezeichnet.The course of individual light rays 22 is shown schematically in the figure shown. The light rays 22 emanating from the light sources 16 experience a Total reflection, as far as they hit mirrored surfaces, for example the Back wall 18 of the base glass 11. Those light rays 22 which hit the activated Stray cell 15 are reflected diffusely, as is done by the scattered light bundle 17 is indicated. The cell structure is strong for the sake of clarity excessive thickness of the FK layer drawn.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Lichtquellen 16 sind in diesem Fall innerhalb des Flüssigkristalles 16 in dafür aufgeweiteten Zonen des FK's im Bereich seiner Stirnseiten 23 angeordnet und nicht im Bereich der Stirnseiten 14 der Abdeckgläser, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 der Fall war. Der Brechungsindex nFK muß größer sein als der Brechungsindex glas, auch wenn das Licht wie in Figur 2 direkt in den FK eingeleitet wird.Figure 2 shows a further embodiment of the invention, wherein the same parts are provided with the same reference numerals. The light sources 16 are in this case within the liquid crystal 16 in areas of the widened for this purpose FK's arranged in the area of its end faces 23 and not in the area of the end faces 14 of the cover glasses, as was the case in the embodiment according to FIG. The refractive index nFK must be greater than the refractive index glass, even if that Light as in Figure 2 is introduced directly into the FK.

Bei der Anordnung gemäß Figur 2 mit den Lichtquellen 16 im Bereich des Flüssigkristalls 13 sind die Innenflächen 24 des Grundglases 11 und des Deckglases 12 verspiegelt, beim Deckglas 12 jedoch nur in den Bereichen, wo keine Streuzelle 15 sitzt. Die Lichtstrahlen 22 werden also an den Grenzflächen zwischen dem Flüssigkristall 13 und den Abdeckscheiben reflektiert, so daß praktisch das gesamte Licht für die Streuung an den Streuzellen 15 zur Verfügung steht und nicht ungenutzt aus dem Anzeigeelement 10 austritt.In the arrangement according to FIG. 2 with the light sources 16 in the area of the liquid crystal 13 are the inner surfaces 24 of the base glass 11 and the cover glass 12 mirrored, but only in the areas of the cover glass 12 where there is no scattering cell 15 seated. The light rays 22 are thus at the interfaces between the liquid crystal 13 and the cover plates reflected, so that practically all of the light for the Scatter at the scatter cells 15 is available and not unused from the display element 10 exits.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist sichergestellt, daß das gesamte zur Verfügung stehende Licht zur eleuchtung der Streuzellen 15 Verwendung findet. Das Licht wird direkt entweder in den Flüssigkristall 13 oder in wenigstens eine Abdeckscheibe 11 oder 12 eingeleitet und an all den Begrenzungsflächen aufgrund der Verspiegelung reflektiert, welche nicht vom Streulicht 17 durchsetzt werden müssen. Die erfindungsgemäße Anordnung liefert bei hoher Lichtausbeute einen guten Kontrast und erlaubt außerdem eine besonders flache Bauweise, wie sie bei bekannten Flüssigkristallanzeigen nicht realisierbar war.The inventive arrangement ensures that the entire available light for illuminating the scattering cells 15 is used. The light is directly either in the liquid crystal 13 or in at least one Cover plate 11 or 12 initiated and due to all the boundary surfaces the mirror coating, which are not penetrated by the scattered light 17 have to. The arrangement according to the invention provides a good one with a high light yield Contrast and also allows a particularly flat design, as is the case with known ones Liquid crystal displays was not feasible.

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Claims

Claims <Liquid crystal display with a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy, which occurs when a threshold voltage is exceeded between two electrodes of a scattering zone a dynamic scattering of the incident Light is generated and changes from a clear-sighted to a scattering state, with at least one light source for illuminating the scattering cell and with both sides of the liquid crystal arranged cover disks, characterized in that Y the refractive index a.n FK) of the liquid crystal (13) is greater than the refractive index (n glass of the cover plates (12, 13) and that the light source (16) is arranged in such a way that the light to illuminate the scattering zone (15) directly into the liquid crystal (13) and / or can be introduced into at least one cover plate (12, 13) whose not from Boundary surface (14, 18, 24) traversed by scattered light (17) at least partially are mirrored.

2. Liquid crystal display according to claim 1, characterized in that that several light sources (16) in the area of the end faces (14) of the base glass (11) and / or the cover glass (12) are arranged.

3. Liquid crystal display according to claim 1, characterized in that that several light sources (16) in the area of the end faces (23) of the liquid crystal (13) are arranged.

4. Liquid crystal display according to one of the preceding claims, characterized in that the rear sides of the light sources (16) are mirrored.

5. Liquid crystal display according to one of the preceding claims, characterized in that on the back of the base glass (11) a black Background (19) is arranged.

6. Liquid crystal display according to one of the preceding claims, characterized in that light-emitting diodes and / or miniature incandescent lamps are used as light sources (16) and / or miniature fluorescent tubes are provided.

7. Liquid crystal display according to one of the preceding claims, characterized in that a heating foil on the back of the base glass (11) (20) is arranged.

8. Liquid crystal display according to one of the preceding claims, characterized in that in front of the cover glass (12) in the area of the light sources (16) a screen (21) is arranged.