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DE3534116A1 - Large-area electrooptic display device - Google Patents

Large-area electrooptic display device

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DE3534116A1
DE3534116A1 DE19853534116 DE3534116A DE3534116A1 DE 3534116 A1 DE3534116 A1 DE 3534116A1 DE 19853534116 DE19853534116 DE 19853534116 DE 3534116 A DE3534116 A DE 3534116A DE 3534116 A1 DE3534116 A1 DE 3534116A1
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Rolf A Dr Cremers
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Borg Instruments AG
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Abstract

A large-area electrooptic display device having liquid-crystal representations of information, in particular in a configuration for motor vehicle dashboards, is intended to be designed so that it is still capable of being fabricated by mass production in a cost-effective and technologically non-critical fashion even if only comparatively few display positions are to be provided inside a display area which is large by virtue of stylistic reasons. In accordance with the preferred achievement of this object, use is made of a homogeneous plastic disc, which is inclined towards the viewer, covers the entire visual area of the display device, is antireflection-coated on the front side and behind which individual smaller liquid-crystal cells are glued on in a manner preventing optical transitions which reduce contrast. The remaining region of the cover plate is expediently printed over on the reverse with an opaque colouration, taking account of symbols for representing permanent characters and for the design of supporting graphics in the form of recesses or colour imprints.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a display device according to the preamble of claim 1.

Eine solche Anzeigeeinrichtung ist aus Technische Rundschau 14/85 Seiten 8/9 für ein Kraftfahrzeug-Armaturenbrett bekannt, bei der eine Vielzahl an Wechsel- und an Fest-Informationen elektrooptisch mittels einer sehr komplexen, großflächigen Flüssigkristallzelle dargestellt wird. Ähnliche Verhältnisse hinsichtlich der großen geometrischen Abmessungen von Anzeigeeinrichtungen liegen auch bei anderen Land- und Luftfahrzeugen oder beispielsweise in der Meß- und Wartentechnik vor; stets geht es darum, innerhalb eines in einem Gehäuse ausgesparten relativ großflächigen Bereiches eine Vielzahl von diskret anzusteuernden Informationsdarbietungen neben Festinfor­ mationen zu realisieren, wobei die Größe der Anzeigefläche aus gestal­ terischen Gründen durchaus erheblich größer sein kann, als für die Wechsel- und Festzeichen-Informationsdarbietung an sich erforderlich wäre.Such a display device is from Technische Rundschau 14/85 Pages 8/9 for a motor vehicle dashboard known in the a variety of changing and fixed information electro-optically using a very complex, large-area liquid crystal cell is pictured. Similar relationships regarding the large Geometric dimensions of display devices are also included other land and aircraft or for example in the measurement and waiting technology before; it is always about being within one in one Housing recessed relatively large area a variety of discreetly controlled information presentations next to Festinfor mations to realize, the size of the display area from gestal terical reasons can be considerably larger than for the Change and fixed sign information presentation per se required would.

Von besonderer Problematik bei derartigen großflächigen Flüssig­ kristall-Anzeigeeinrichtungen sind jedoch die technologischen Schwierig­ keiten zur Gewährleistung konstanten Plattenabstandes über die gesamte Zellenfläche, weil Verformungen von den in der Randversiegelung und in der Zelle enthaltenen Distanzpartikeln zu Schwankungen der optischen Weglänge und damit zu Anzeige-Informationsverfälschungen oder jedenfalls -farbänderungen führen. Auch führen Toleranzen in den Glasplanität und die notwendige homogene Verteilung von Spacern in der Zelle zu einer erheblichen Minderung der Ausbeute bei der Serienherstellung großflächiger Displays. Die dadurch bedingten überproportionalen Fertigungskosten wirken sich insbesondere dann aus, wenn (beispielsweise für billigere Kraftfahrzeugmodelle) zwar aus ästhetischen Gründen eine großflächige Armaturenbrett-Öffnung von einer Anzeigeeinrichtung ausgefüllt sein soll, die aber nur einen reduzierten Informationsumfang aufweist, für die Informations­ darstellung also gar nicht des großen Anzeigebereiches bedürfte.Of particular problem with such large-area liquid However, crystal display devices are technologically difficult to ensure constant plate spacing over the entire Cell area because of deformations in the edge seal and distance particles contained in the cell to fluctuations in optical path length and thus to display information falsifications or at least lead to color changes. Tolerances also result in the glass flatness and the necessary homogeneous distribution of spacers  in the cell to a significant reduction in the yield at Series production of large area displays. The resulting Disproportionate manufacturing costs then have an impact off if (for example for cheaper car models) a large dashboard opening for aesthetic reasons should be filled out by a display device, but only has a reduced amount of information for the information So there is no need for the large display area.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine großflächige Anzeigeeinrichtung gattungsgemäßer Art derart auszubilden, daß sie unter Gewährleistung der gestalterischen Aspekte preisgünstiger herstellbar und damit möglichst zugleich den individuellen Anforderungen an den darzustellenden Informations­ umfang ohne überproportionale Kostensteigerung flexibel anpaßbar ist.The invention is based on the knowledge of these circumstances based on a large-area display device of the generic type to be trained in such a way that they guarantee the design Aspects can be manufactured more cheaply and therefore at the same time if possible the individual requirements for the information to be displayed Scope flexibly adaptable without disproportionate increase in costs is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Anzeigeeinrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgebildet ist.According to the invention, this object is essentially achieved by that the generic display device according to the labeling part of claim 1 is formed.

Diese Lösung beruht auf der erfindungsgemäßen Überlegung, daß aus Kostengründen anzustreben ist, so weit es das Design erlaubt, Zellen mit vergleichsweise geringen Abmessungen einzusetzen, deren Her­ stellungstechnologie heute ohne weiteres beherrscht wird und eine preisgünstige Massenfertigung erlaubt. Allerdings kann die bloße Gruppierung einzelner Informationsanzeigen innerhalb des gestalterisch vorgegebenen Anzeigebereiches den ästhetischen Anforderungen oft nicht genügen und auch die Konzentration eines Bedieners, etwa eines Fahrzeugführers, infolge Aufteilung der unterschiedlichen anzuzeigenden Informationen auf getrennt nebeneinander sichtbare Displays nach­ teilig beeinflussen. This solution is based on the consideration according to the invention that As far as the design allows, cells should be aimed at for reasons of cost use with comparatively small dimensions, the Her positional technology is easily mastered today and one inexpensive mass production allowed. However, the mere Grouping of individual information displays within the design given display area often meet the aesthetic requirements not enough and also the concentration of an operator, such as one Driver, due to the division of the different to be displayed Information on separately visible displays partially influence.  

Deshalb wird nach der erfindungsgemäßen Lösung der gesamte beispiels­ weise in einem Armaturenbrett oder in einem Maschinen-Kontrollpult zur Verfügung gestellte Anzeigebereich von einer diesen Bereich, also die Sichtfläche der Anzeigeeinrichtung insgesamt überdeckenden Scheibe abgeschlossen, die als Träger für individuelle - jeweils gängige kleinere Abmessungen aufweisende, - Flüssigkristallzellen (Displays) dient; welche an der dem Betrachter abgewandten Rückseite der Deckscheibe hinter durchsichtigen, der Geometrie der Zellen angepaßten Bereichen angeordnet sind, die an der im übrigen undurch­ sichtig - und in einer den Design-Anforderungen angepaßten Einfärbung - ausgerüsteten Deckscheibe befestigt sind. Beim Betrachten der Deckscheibe sind also nur so viele durchsichtige Bereiche mit dahinter angeordneten Flüssigkristallzellen zur Informationsdarbietung sichtbar, wie gleichzeitig individuell darstellbare Informationseinheiten vorgesehen sind. Der größere übrige Bereich der die Anzeigeeinrichtung sichtseitig ausmachenden Deckscheibe bedarf für seine Realisierung keiner kostspieligen Flüssigkristallzellen-Technologie, weil es sich einfach um ein durchsichtiges oder durchscheinendes Träger­ material, etwa eine Kunstglasscheibe mit farbiger Ausrüstung oder eine rückseitig eingefärbte Polykarbonatplatte handeln kann. Dabei ist die Sichtseite der nicht genau lotrecht zu betrachtenden Scheibe bzw. einer diese abdeckenden Farb-Folie, also die Sichtseite der Deckscheibe der Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise aufgerauht, mattiert oder mit einer dünnen Rauhlack-Schicht belegt, um betrachter­ seitige Reflexionen zu vermindern, ohne den Kontrast durch Unschärfen im Randbereich der angezeigten Informationen übermäßig zu verschlechtern.Therefore, according to the solution according to the invention, the entire example wise in a dashboard or in a machine control panel provided display area from one of this area, thus covering the visible area of the display device as a whole Disc completed, which as a carrier for individual - each Common, smaller dimensions, - liquid crystal cells (Displays) serves; which on the back facing away from the viewer the cover plate behind transparent, the geometry of the cells adapted areas are arranged on the rest of the impervious visible - and in a color matching the design requirements - equipped cover plate are attached. When looking at the Cover plate are therefore only so many transparent areas with behind arranged liquid crystal cells visible for information presentation, like individually displayable information units are provided. The larger remaining area of the display device Visible faceplate required for its realization no expensive liquid crystal cell technology because of it is simply a translucent or translucent support material, such as an artificial glass pane with colored equipment or a colored polycarbonate plate on the back. Here is the visible side of the disc, which cannot be viewed exactly perpendicular or a color film covering this, i.e. the visible side of the Expediently roughened cover plate of the display device, matted or covered with a thin layer of rough varnish, for viewing reduce side reflections without blurring the contrast deteriorate excessively in the marginal area of the information displayed.

Um kontrastvermindernde optische Übergänge, und dadurch Einbußen in der Zeichen-Erkennbarkeit, in der Montageebene zwischen der Deck­ scheibe und den einzelnen rückwärtig daran befestigten Flüssigkristall­ zellen zu verringern, erfolgt die Befestigung der Zellen zweckmäßiger­ weise unter optischer Ankopplung mittels eines durchsichtigen Klebers, dessen optischer Brechungsindex etwa beim geometrischen Mittelwert zwischen dem Brechungsindex des Polfiltermaterials auf der Front­ scheibe der Flüssigkristallzelle oder dem Brechungsindex des Frontglases der Zelle und dem Brechungsindex der Deckscheibe an ihrem vor der Zelle gelegenen durchsichtigen Bereich gewählt ist. Da übliche Pol­ filter von Flüssigkristallzellen einen Brechungsindex von n ≈1,5 aufweisen und wenn die Anzeige-Deckscheibe aus Acryl-Material mit einem optischen Brechungsindex von n = 1,49 ausgebildet (als ebene Platte geschnitten oder dreidimensional verwölbt ausgeformt) ist, wird etwa für die Zellen-Befestigung hinter der Deckscheibe als durchsichtiger Kleber ein Material mit einem optischen Brechungsindex in der Größenordnung von n ≈1,5 gewählt; wie es etwa gegeben ist bei dem Material, das unter der Bezeichnung E 301 von der Firma Epotek am Markt ist. Aber auch andere in der optischen Technik be­ kannte Klebermaterialien sind verwendbar; wobei erforderlichenfalls deren optischer Brechungsindex auf die wünschenswerte Größenordnung eingestellt werden kann, um Verluste in der Verbindungsebene zwischen der Zellen-Vorderseite und der Deckscheiben-Rückseite möglichst gering zu halten.In order to reduce contrast-reducing optical transitions, and thereby losses in the character recognition, in the mounting plane between the cover plate and the individual liquid crystal cells attached to the rear, the cells are expediently attached with optical coupling by means of a transparent adhesive, whose optical refractive index about the geometric mean between the refractive index of the polarizing filter material on the front pane of the liquid crystal cell or the refractive index of the front glass of the cell and the refractive index of the cover pane at its transparent region located in front of the cell. Since conventional polarizing filters of liquid crystal cells have a refractive index of n ≈1.5 and if the display cover plate is made of acrylic material with an optical refractive index of n = 1.49 (cut as a flat plate or three-dimensionally curved), this becomes approximately for cell attachment selected behind the cover plate as a transparent adhesive material having an optical refractive index in the order of n ≈1,5; as is the case with the material marketed by the Epotek company under the name E 301. But other adhesive materials known in optical technology can also be used; if necessary, their optical refractive index can be set to the desired order of magnitude in order to keep losses in the connection plane between the cell front side and the cover plate rear side as low as possible.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung für eine technologisch unkritisch und preisgünstig herstellbare großflächige Anzeigeeinrichtung ergeben sich ferner besonders günstige Möglichkeiten der Festzeichen-Dar­ stellung, bei denen es sich beispielsweise um Maß-(Dimensions-) -Angaben zu den Wechselinformationen, um Erläuterungen zu Warnsignalen oder einfach um dekorative Elemente wie Umrahmungen bestimmter Teil­ bereiche der Anzeigeeinrichtung zur optischen Gruppierung bestimmter Einzelanzeigen handeln kann. Bei großflächigen Flüssigkristallzellen bedarf es für solche Festzeichendarstellung (deren Darbietung also nicht elektrooptisch umschaltbar sein soll) besonderer Maßnahmen bei der Zellenfertigung wie etwa der Kammerausbildung oder der Alignment­ zerstörung in bestimmten Bereichen der Zelle, um dort den Aufbau der Schraubenstruktur der Flüssigkristallmoleküle zu unterbinden und damit einen bestimmten optischen Eindruck (also die Festzeichen-An­ gabe) örtlich zu fixieren; denn ein Aufdruck von Festzeicheninfor­ mationen auf der Vorderseite einer Flüssigkristall-Zelle, also auf dem vorderen Polfilter oder Glas, vermindert ebenfalls die Zellenaus­ beute. Nach der erfindungsgemäßen Ausbildung der großflächigen Anzeige­ einrichtung ergibt sich nun die Möglichkeit, die Festzeichen-Dar­ stellung unmittelbar an der Deckscheibe, in entsprechender geometrischer Nachbarschaft zur zugeordneten Zelle für die Wechselinformationsdar­ bietung, auszubilden, beispielsweise als Aufdruck im Positiv- oder im Negativkontrast auf die Vorderseite oder hinter einem entsprechend konfigurierten transmissiven Bereich auf die Rückseite der Deck­ scheibe. Geometrisch beliebig komplizierte Festzeichendarbietungen oder Gestaltungsgraphiken können also durch einfache Druckverfahren auf der Deckscheibe realisiert werden, sie bedürfen nicht fertigungs­ technisch kritischer und teurer Eingriffe in den Herstellungsprozeß der Flüssigkristallzellen selbst.According to the solution according to the invention for a technologically uncritical and inexpensive to produce large-area display device there are also particularly favorable possibilities of the fixed sign Dar position, which is, for example, dimension - Information on the switching information to explain the warning signals or simply around decorative elements such as frames of certain parts areas of the display device for optical grouping of certain Individual ads can trade. With large-area liquid crystal cells is required for such a fixed sign display (its presentation, therefore should not be switchable electro-optically) special measures in cell production such as chamber formation or alignment destruction in certain areas of the cell to build up there to prevent the screw structure of the liquid crystal molecules and thus a certain visual impression (i.e. the fixed sign type fix) locally; because an imprint of Festzeicheninfor ions on the front of a liquid crystal cell  the front polarizing filter or glass also reduces the cells from prey. After the formation of the large-area display according to the invention Now there is the possibility of setting up the fixed character Dar position directly on the cover plate, in a corresponding geometric Neighborhood to the assigned cell for the change information offer to train, for example as an imprint in positive or in negative contrast on the front or behind one accordingly configured transmissive area on the back of the deck disc. Geometrically arbitrarily complicated fixed sign presentations or design graphics can be done by simple printing processes can be realized on the cover plate, they do not require production technically critical and expensive interventions in the manufacturing process of the liquid crystal cells themselves.

Parallaxeprobleme zwischen der Wechselzeichen-Darbietung aus der Zelle und der benachbarten Festzeichen-Darstellung auf der Deckscheibe sind bereits durch die optische Wirkung des angepaßten Klebematerials für die Befestigung der Zelle hinter der Deckscheibe weitgehend reduziert. Darüberhinaus ergeben sich fertigungstechnisch einfache Möglichkeiten zur noch weitergehenden Reduzierung etwaiger Parallaxe­ probleme, indem die Festzeicheninformationen nicht direkt auf eine frontseitige oder rückseitige Fläche der Deckscheibe aufgedruckt werden, sondern durch entsprechend geometrisch gestaltete Lichtleit­ körper ausgebildet werden, die hinter durchsichtigen Bereichen der Deckscheibe an deren Rückseite befestigt und z.B. seitlich angestrahlt werden und die sich bis etwa in die optisch wirksame Mittelebene der informativ zugeordneten Wechselzeichen-Flüssigkristallzellen erstrecken. Wenn dann für die Klebe-Befestigung solcher geformter Lichtleitkörper an der Deckscheibe ebenfalls auf eine Brechungs-An­ passung (wie oben für die Zellenbefestigung beschrieben) geachtet wird und die Rückseite dieser Zeichen-Körper als Lichtaustrittsflächen gestaltet werden (beispielsweise durch Aufrauhung oder durch Lack-Beschichtung), dann wird die geometrische Festzeichen-Konfiguration in der optisch wirksamen Zellenebene hinter der betrachterseitigen Frontfläche der Deckscheibe sichtbar, ohne daß zwischen Wechselzeichen und Fest­ zeichen noch ernsthafte Parallaxeprobleme auftreten können.Parallax problems between the alternate character presentation from the Cell and the neighboring fixed sign representation on the cover plate are already due to the optical effect of the adapted adhesive material largely for fastening the cell behind the cover plate reduced. In addition, there are simple manufacturing techniques Possibilities for further reducing any parallax problems by not using the fixed sign information directly on a front or back surface of the cover plate printed be, but by correspondingly geometrically designed light guide be formed behind transparent areas of the body Cover plate attached to the back and e.g. illuminated from the side be and that up to about the optically effective middle level the informatively assigned alternating character liquid crystal cells extend. If then shaped for the adhesive attachment of such Light guide body on the cover plate also on a refraction fit (as described above for cell attachment) and the back of these sign bodies as light exit surfaces be designed  (for example by roughening or varnish coating), then the geometric fixed sign configuration in the optical effective cell level behind the observer's front surface the cover plate is visible, without any distinction between the sign and the festival serious parallax problems may occur.

Claims (9)

1. Großflächige elektrooptische Anzeigeeinrichtung mit Darbietung von Wechselinformationen durch Flüssigkristallzellen, dadurch gekennzeichnet, daß eine über die Sichtfläche der Anzeigeeinrichtung sich er­ streckende undurchsichtige Deckscheibe vorgesehen ist, in der einzelne Bereiche transmissiv sind, hinter denen einzelne Flüssig­ kristallzellen angeordnet sind.1. Large-area electro-optical display device with presentation of alternating information by liquid crystal cells, characterized in that an opaque cover plate extending over the visible surface of the display device is provided, in which individual areas are transmissive, behind which individual liquid crystal cells are arranged. 2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzellen hinter der Deckscheibe mittels eines transparenten Klebers befestigt sind, dessen optischer Brechungsdindex in einer Größenordnung liegt, die jeweils durch den Wert des geometrischen Mittels der Brechungsindizes der Deckscheibe im Bereiche des transmissiven Bereiches und des Polfiltermaterials an der Frontscheibe oder der Frontscheibe selbst der dahinter angeordneten Flüssigkristallzelle liegt.2. Display device according to claim 1, characterized, that the liquid crystal cells behind the cover plate by means of a transparent adhesive are attached, the optical Refractive index is in an order of magnitude, each by the value of the geometric mean of the refractive indices of the Cover plate in the areas of the transmissive area and the Polarizing filter material on the windscreen or windscreen even the liquid crystal cell located behind it. 3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe sichtseitig eine entspiegelnd-strukturierte Oberfläche aufweist.3. Display device according to claim 1 or 2, characterized, that the cover plate has an anti-reflective structure on the visible side Surface. 4. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe in undurchsichtiger Einfärbung ausgerüstet ist. 4. Display device according to one of the preceding claims, characterized, that the cover plate is equipped in an opaque color is.   5. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe auf einer Oberfläche eine undurchsichtige Farbbeschichtung trägt.5. Display device according to one of the preceding claims, characterized, that the cover washer on an opaque surface Color coating wears. 6. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe rückseitig undurchsichtig bedruckt ist.6. Display device according to claim 5, characterized, that the cover plate is printed opaque on the back. 7. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe als Kunststoffscheibe ausgebildet ist.7. Display device according to one of the preceding claims, characterized, that the cover plate is designed as a plastic plate. 8. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfärbung der Deckscheibe mit Festzeichen-Informationen im Positiv-Kontrast oder im Negativ-Kontrast ausgestattet ist.8. Display device according to one of the preceding claims, characterized, that the coloring of the cover plate with fixed sign information is equipped in positive contrast or in negative contrast. 9. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe mit durchscheinenden Festzeichen-Freisparungen versehen ist, hinter denen Lichtleitkörper mit etwa in der mittleren optisch-wirksamen Ebene benachbarter Flüssigkristall-Zellen gelegenen Lichtstreubereichen angeordnet sind.9. Display device according to one of the preceding claims, characterized, that the cover plate with translucent fixed sign exemptions is provided, behind which light guide body with approximately in the middle optically effective level of adjacent liquid crystal cells located light scattering areas are arranged.
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