DE2444257A1

DE2444257A1 - Sichtgeraet und verfahren zur erzeugung einer sichtbaren anzeige

Info

Publication number: DE2444257A1
Application number: DE19742444257
Authority: DE
Inventors: Robert Milton Gelber
Original assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Current assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1974-09-16
Publication date: 1975-03-20
Also published as: US3972590A; GB1481430A; JPS5057648A

Description

Sichtgerät und Verfahren zur Erzeugung einer sichtbaren Anzeige (Priorität: 17. September 1975, USA, Hr. 398 175)

!Die Erfindung bezieht sich auf ein Sichtgerät und ein Verfahren zur Erzeugung einer sichtbaren Anzeige.

Es wurde bisher auf verschiedene Weise versucht, die Anzeige von Flüssigkristall-Sichtgeräten farbig zu machen. Beispielsweise wurde zwischen der Lichtquelle und der Zelle oder dem Beobachter und der Zelle ein absorbierendes Filter angeordnet. Schwierig ist dabei,.daß sie beim Ein- und Ausschalten die gleiche Farbe haben. Es wurden auch spezielle Flüssigkristallmaterialien verwendet, bei denen Farbe in die Form im Modul des nematischen Flüssigkristallmaterials eingeführt wird. Diese haben den Haehteil, daß zusätzlich zur Flüssigkristallzelle Polarisationsfilter verwendet werden müssen. Außerdem kann in einer Zelle nur eine einzige Farbe erzeugt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sichtgerät und ein Verfahren zur Erzeugung einer sichtbaren Anzeige anzugeben, mit denen bei Aktivierung oder Einschaltung eine Farbänderung eintritt. Ferner sollen eine diffuse und spiegelnde ^ oder reflektierende Arbeitsweise möglich sein, wobei im diffu- · sen Betrieb die Übertragungsfarbe eines ersten Teils und im

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reflektierenden Betrieb die Reflexionsfarbe des ersten Teils abgegeben werden soll. Dabei sollen in einer einzigen Zelle mehrere Färben erzeugt werden können, und zwar wiederholt bei Ein- und Ausschaltung. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen insbesondere bei Flüssigkristall-Sichtgeräten anwendbar sein, jedoch allgemein bei verschiedenen Arten von Systemen, um durch einen Farbkontrast · die Betrachtung von Bildern zu erleichtern. Die Vorrichtung soll verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich herzustellen sein.

Das erfindungsgemäße Sichtgerät besteht aus einem ersten und einem zweiten hiervon in einem Abstand angeordneten Teil, wobei mit Hilfe des ersten Teils sichtbares licht auf den zweiten Teil übertragen werden kann. Eine Licht reflektierende Einrichtung ist so angeordnet, daß sie das vom ersten Teil empfangene Licht reflektiert. Zwischen dem ersten und zweiten Teil sind Einrichtungen zur Diffusion oder Streuung wenigstens eines Teils des Lichts angeordnet, das vom ersten zum zweiten Teil verläuft. Am ersten optischen Teil ist eine Einrichtung zur Übertragung eines Spektralbereichs des Lichtstrahls und zur Reflexion des anderen Spektralbereichs des Lichtstrahls gelagert, so daß, wenn ein Teil des übertagenen Lichtstrahls gestreut wird, für den Betrachter ein JParbwechsel eintritt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigern

Fig. t den Querschnitt eines Sichtgeräts mit dem Blockschaltbild der zusammen mit diesem verwendeten elektrischen Schaltung;
Fig. 2 eine Ansicht mit der Darstellung des Sichtgeräts der

Fig. 1 bei Beobachtung der spektralen Arbeitsweise; Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 bei Beobachtung der diffusen Arbatsweise;

Fig. 4 den Querschnitt eines Fig. 1 ähnlichen Sichtgeräts mit einem Dichroidfilter als hinterem Reflektor;

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Pig. 5 im Diagramm die spektrale Durchlässigkeit (Reflektivität) des Dichroidfilters des hinteren Teils des Sichtgeräts der Pig. 4;

Pig, 6 im Diagramm die spektrale Durchlässigkeit des PiIters am vorderen Teil des Sichtgeräts der Pig. 4;

Pig. 7 im Diagramm die vom vorderen Dichroidfilter reflektierte Energie bei eingeschaltetem Sichtgerät;

Pig. 8 im Diagramm das Produkt der Kurven der Pig. 5 und 6 mit der Darstellung dessen, was vom hinteren Dichroidfilter reflektiert wird, wenn die Vorrichtung eingeschaltet ist;

Pig. 9 die Überlagerung der Kurven der Pig. 7 und 8 mit der Darstellung des Erscheinungsbildes des Sichtgeräts im inaktiven Zustand bei Betrachtung bei spektraler Arbeitsweise;

Fig. 10 im Diagramm die durch den vorderen Dichroidfilter übertragene Energie, die direkt zum Auge zurückgestreut wird, wenn die Vorrichtung bei diffuser Arbeitsweise betrachtet wird;

Pig. 11 im Diagramm die vom IMrroidfilter übertragene Energie, die vom Plüssigkristallmaterial gestreut und vom hinteren Reflektor zum Auge reflektiert wird, wenn die Vorrichtung in der diffusen Betriebsweise betrachtet wird; und

Pig. 12 die überlagerung oder Summe der Kurven der Pig.- IO und 11 mit der Darstellung des Gesamt eindrucke, den der Betrachter des Geräts bei diffuser Arbeitsweise erhält.

Das in Pig. 1 gezeigte Sichtgerät bzw. die in Pig. 1 gezeigte Sichtzelle besteht aus einem ersten und zweiten Teil bzw. einer ersten und zweiten Platte 11 bzw. 12. Die erste Platte 11 besteht aus einem Substrat oder Körper I3_f das praktisch transparent und isolierend ist. Als typisches Material hierfür kann Kronglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,52 verwendet werden.

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Das Substrat I3 weist eine erste mad zweite ebene Oberfläche I4 bzw. 16 auf, die ie wesentlichen parallel zueinander liegen, wobei die Oberfläche 14 an der Seite einer !lichtquelle 1? und des Betrachters 18 angeordnet ist. Auf der Oberfläche 16 des Substrats 13 ist eine EoiEbinationsbesckichtung 21 angeordnet, die aus einem Oichroiireflektor in Fora eines mehrschichtigen Filters und einer darauf angebrachten leitenden Schicht besteht.

Der zweite für die Erfindung geeignete Teil nuß zwei Eigenschaften haben. Er muß erstens wenigstens eine leitende Schicht oder einen leitenden Bereich aufweisen und zusätzlich zur Reflexion wenigstens eines Teils des Spektralbereichs des sichtbaren Lichts geeignet sein, das durch den ersten Teil 11 empfangen wird. Vorzugsweise ist der zweite Teil in Form eines Totalreflektors ausgebildet, der sämtliche Farben reflektiert, weiß ist und leitend sein muß.

Der zweite Teil bzw. die zweite Platte 12 kam als schwarzer Reflektor bezeichnet werden und beispielsweise aus einem "weißen¹* Reflexionsaetall wie Aluminium, Chrom, Wickel, Silber und dergleichen hergestellt sein. Bas Metall dient hierbei auch als leitende Schicht für die Flüssigkristallzelle. Der schwarze Reflektor kann jedoch auch auf einem dielektrischen Substrat ausgebildet sein, beispielsweise auf Glas, auf dem eine herkömmliche dielektrische Breitband-Seflexionsbeschichtung vorgesehen ist. Hierbei kann eine Schicht aus leitendem Material, z. B. eine Schicht aus Indiumoxid, auf der Oberseite der dielektrischen Schichtung vorgesehen sein, die eine leitende Schicht für die Flüssigkristallzelle bildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist als Platte 12 ein Aluminiumblech oder eine Aluminiumfolie mit zwei in einem Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten oberflächen 22 und 23 vorgesehen, wobei die Oberfläche 22 spiegelartig ist und den "weißen" oder Totalreflektor bildet. Das Aluminium ist leitend, erfüllt also die Forderungen an die Platte 12. Alternativ könnte ς-auch ein Substrat wie das Glassubstrat 13 für die Platte 12 ver-

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wendet -werden, das alt einer Schicht aus Aluminium auf der Oberfläche 22 versehen ist und so den "weißen" oder (EotalreflektcKF und die erforderliche leitende Sehieht bildet.

Die Besehichtungen. auf den Blatten 11 und 12 können vorherbestimmte Muster aufweisen» die geisäß der US-PS 3 736 047 ausgebildet sein können. Danach kann, auf der ersten und zweiten Platte 11 "bzw. je ein vorherbestimmtes Muster vorgesehen sein.

Aus der US—PS 3 73δ 047 ist auch bekannt, wie die erste und zweite Platte 11 bzw. 12 so. einem. Ganzen miteinander verbunden werden können. So kann eine Crlasschmelze zur Herstellung einer Dichtung 26 verwendet werden», die sich zwischen den inneren Oberflächen der Platten 11 und 12 erstreckt, so daß sich zusammen mit diesen ein geschlossener Raum 27 ergibt» Der Raum 27 ist gemäß der genannten US-PS mit einem Flüssigkristall material 28 gefüllt. Ba die Platten 11 und 12 sehr nahe aneinander liegen, wird das Flüssigkristallmaterial 28 zwischen diesen durch die Kapillarwirkung gehalten.

Das Flüssigkristallmaterial 28 kann von der in der genannten. TJS-PS beschriebenen Art sein. Es ist vorzugsweise nematisch, d. tu es wird bei Anlegen eines elektrischen Feldes trübe. ¥ie 'im folgenden noch erläutert wird, kann das Flüssigkristallmaterial auch cholesterisch sein.

Zur Ausbildung eines elektrischen Feldes im Flüssigkristallmaterial 28 ist gemäß der US-PS 3 736 047 eine Spannungsquelle 3% an die einen Teil der Schicht 21 bildende leitende Schicht angeschlossen. Srägt die Siehtselie ein vorherbestimmtes Muster, das pro-' grammiert sein nxoS, so ist die Spannungsquelle an einen Programmgeber 32 angeschlossen, d.eir seinerseits mit der leitenden Schacht auf der zweiten Platte 12 verbunden ist.

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Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Sichtzelle kann kurz folgendLenaaSaa Beschrieben werden. Es sei zunächst angenommen* daß die Siehtzeile aktiv ist, d. h., daß an den leitenden Schichten der Platten 1t und 12 keine Spannung anliegt. Im nichtaktiven Zustand erseheint die Zelle weiß oder sie zeigt eine silbrige, stark reflektierende Farbe, die im -wesentlichen identisch ist zur Farbe der zweiten Platte oder des hinteren Reflektors 12» obwohl die Schicht 21 auf der ersten oder vorderen Platte 11 ein stark gefärbter Bichroidfilter ist.

Der GrnEHLd hierfür besteht darin, daß die Farbe im Diehroidfilter aus der Reflexion und nicht aus der Absorption resultiert. Um die BscieuLtumg dieser Satsache zu erkennen, ist klar zu verstehen» wie die Farbe von einem. Dichroidfilter erhalten wird. Dies steht im Gegensatz; zu anderen Filterarten, beispielsweise zu G-elatinefilterrt, die nach dem Prinzip der Absorption arbeiten» Erscheint ein solcher Filter beispielsweise rot, so ist der Grund hierfür» daß der Filter den blauen und grünen Spektralbereich "des Lichts absorbiert: und den roten Spektralbereich überträgt. Die blaue und. grüne Information werden durch den Filter absorbiert und als Wärme vernicMet. Die blaue und grüne Information gehen daher endgültig verloren.«

Bin rot erscheinender Dichroidfilter arbeitet in umgekehrter Weise. Er ist rot» weil die blaue und grüne Information nicht absorbiert werden und als Wärme verloren gehen, sondern übertragen, und reflektiert werden. Die blaue und grüne Information sind daher wiederzugewinnen oder ausnutzbar.

Es sei mm angenommen, daS ein derartiger Dichroidfilter vor einem Ältiminiiraspiegel, beispielsweise der Platte 12 der Fig. 1 angeordnet ist, daß jedoch kein Flüssigkristallmaterial zwi~ sehen diesen vorhanden ist. Es sei weiter angenommen, daß der Dichroiifilter normalerweise rot erscheint, das heiSt, daß die

übertragen wird und auf die total reflektierende C*

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Spiegelfläche der Aluiainiumschicht trifft. Sie wird durch dem. Dichroidfilter reflektiert und niit der blauen und grünen Inffor— Eiation rekoabiniert, so daß sämtliche Komponenten des weißem Lichts vorhanden sind, dae gesehen werden kann, sobald der Dft.— chroidfilter vor einem Totalreflektor angeordnet ist. Der Biclsroidfilter ist daher farblos, d. h. weiß, liird umgekehrt ein Gelatinefilter in.gleicher Anwendung verwendet, der die RotAnformat 1on. überträgt, so wird diese reflektiert, jedoch nicht rekombimiert, da die blaue und grüne Information iia Filter absorbiert wurden und endgültig verloren gegangen sind. Der Gelatinefilter hat daher weiter die gleiche !Farbe, d. h. rot.

Es sei nun angenommen, daß das Flüssigkristall material sich am der oben anhand Fig. 4 beschriebenen Stelle befindet. Herrscht im Hüssigkristallmaterial kein elektrisches Fels, so arbeitet die Zelle identisch mit der oben beschriebenen, wenn kein Flüssigkristallmaterial vorhanden ist. unabhängig davon also, welche Farbe vom Dichroidfilter reflektiert wird, wird ihr Komplement durch das Flüssigkristal1material 28 übertragen, durch die totalreflektierende Oberfläche 27 zurück zur Platte 11 reflektiert und dort mit der Farbe rekombiniert, die ursprünglich vom Dichroidfilter reflektiert wurde. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Reflexion ohne Farbe. Beispielsweise könnte der übertragene Strahl gelb und der reflektierte Strahl blau sein. Es sei nun angenommen, daß die Zelle durch Anlegen einer Spannung an die leitenden Schichten aktiviert wird, d. h., daß im Flüssigkristallmaterial ein elektrisches Feld vorhanden ist. Hierdurch ergeben sich Diskontinuitäten in der Kolekularverteilung, die durch Bereiche sich ändernder Brechungsindizes dargestellt werden, die Streuzentren für das auf das Flüssigkristallmaterial fallende Licht bilden. Bei dem gewählten Beispiel, bei dem blaues Licht vom Dichroidfilter^reflektiert und gelbes Licht übertragen wird, wird infolge dieser Streusrirkung der gelbe Strahl durch das Flüssigkristallmaterial gestreut, ao

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daß nur ein sehr geringer Anteil desselben die totalreflektierende Oberfläche 22 erreicht und das gelbe licht nicht reflektiert wird. Das gelbe Licht geht also unwiederbringlich im Flüssigkristallmaterial verloren. Die Anzeigezelle trennt also im aktivierten Zustand die übertragene und reflektierte Komponente des Lichtstrahls, der vom Dichroidfilter empfangen wird.

Es gibt zwei Arten der Betrachtung einer solchen Sichtzelle oder eines solchen Sichtgeräts, nämlich die sogenannte spiegelnde und die sogenannte diffuse Art. Diese beiden unterschiedlichen Betrachtungsarten erfolgen von unterschiedlichen Positionen des Betrachters der Sichtzelle, was im folgenden noch erläutert wird. Die spiegelnde Betrachtungsweise wird durch die Stellung des Betrachters in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Ist die Sichtzelle nicht aktiviert und betrachtet man den verlängerten Lichtstrahl der Lichtquelle 17 in Fig. 1 oder von einer weißen ¥and, wie oben erläutert, so sieht man eins gleichmäßig weiße Reflexion; die aus der Addition des übertragenen Strahls a und des reflektierten Strahls b herrührt. Obwohl vom Auge zwei Strahlen gesehen werden, kann es nicht feststellen, daß die Strahlen a und b leicht verschoben sind, weil der Abstand zwischen den beiden Platten und 12 sehr gering ist (etwa 0,025 mm (0,001 inch)).

Auch bei der Anordnung der Fig. 2 wird bei spiegelnder Betrachtung bei aktivierter Zelle das auftreffende Licht vom Flüssigkristallmaterial gestreut, wie oben erläutert. Das Ergebnis ist, daß die Strahlen a und b nicht kombiniert werden, und der Betrachter nur den reflektierten Strahl b sieht, weil der übertragene Strahl a im Flüssigkristallmaterial gestreut wurde. Wenn also blau reflektiert und gelb übertragen wird, sieht der Betrachter nur blau, weil das gelbe Licht: im Flüssigkristallmaterial verlorenging. Wurde also nur ein Teil der Zelle aktiviert, so hat der aktivierte Teil der Zelle die Farbe des reflektierten Lichts und das Aussehen eines glatten Spiegels, während der Rest der Zelle, der nicht aktiviert wurde, wegen der Summation des s reflektierten und übertragenen Strahls weiß aussieht.

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_ at _

Bei diffuser Betrachtung wird die Stellung des Betrachters so verändert, daß er nicht die im Spiegel reflektierte Lichtquelle 17 sieht. Per reflektierte Strahl-ist in Pig. 3 durch den Pfeil b angedeutet. In dieser Stellung sieht der Betrachter nur das durch die Pfeile c bezeichnete Licht, das das von einem, aktivierten Bereich der Zelle gestreute Licht darstellt. Die Zelle ist in ihrer Wirkung eine ausgedehnte Quelle aus einer Vielzahl von winzigen Streuzentren. Der aktivierte Bereich der Flüssigkristall-Sichtzelle nimmt also die !farbe des übertragenen Lichts des Dichroidfilters an, das nur das die Streuzentren erreichende Licht ist. Überträgt also der Filter gelbes Licht, so erscheint das Sichtgerät oder die Sichtzelle gelb. Die angezeigte Farbe erscheint jedoch im aktivierten Bereich der Sichtzelle ähnlich wie bei beleuchtetem geschliffeneia G-las mit der Farbe der Übertragungskomponente des Dichroidfilters, durch den das Licht hin— durchtritt. Der nichtaktivierte Bereich einer Flüssigkristall-Sichtzelle erscheint dunkel, wenn man annimmt, daß nur. die Lichtquelle 17 und keine anderen diffus reflektierenden Teile des Sichtgeräts vorhanden sind. In der Praxis sind jedoch viele Lichtquellen vorhanden. In dem Raum, in dem das Sichtgerät aufgestellt ist, wird Licht direkt und reflektiert von verschiedenen Gegenständen abgestrahlt, so daß bei diffuser Betrachtung das Aussehen das eines farbaktivierten Bereichs erscheint, der durch die übertragene Farbe auf einem weißen Hintergrund einer nichtaktivierten Zelle dargestellt wird.

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Prinzipien wurden eine Reihe von Sichtgeräten oder -zellen hergestellt. Sämtliche Zellen hatten einen schwarzen Reflektor mit Totalreflexion der oben beschriebenen Art.

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Pur die Schicht 21 wurden verschiedene Reihen von Dichroidfiltern vorgesehen. Jede war mit einer Indiumoxidschicht als leitfähige Schicht zur Aktivierung der Flüssigkristallzelle versehen. Die folgenden Dichroidfilter wurden verwendet:

Nr. 1 - blaureflektierend/gelbübertragend Ur. 2 - gelbreflektierend/blauübertragend Er. 3 - grünubertragend/purpurrotreflektierend Efr. 4 - grünreflektierend/purpurrotübertragend.

Die Herstellung derartiger Dichroidfilter ist bekannt.

Bei sämtlichen Sichtgeräten oder -zellen wurde festgestellt, daß ' sie sowohl bei spiegelnder als auch bei diffuser Betriebsweise arbeiten. '.Einige hatten jedoch bessere Eigenschaften als andere. Dies liegt an der Empfindlichkeit des menschlichen Auges, das im Grünbereich des sichtbaren Lichts am besten sieht oder am empfindlichsten ist. Dies liegt ferner an der Durchlaßbandbreite von Dichroidfiltern. Beispielsweise wurde festgestellt, daß die beste diffuse Anzeige bei einem gelbubertragenden und blaureflek— tierenden Dichroidfilter vorlag. Der Grund hierfür besteht darin, daß der Dichroidfilter den größten Teil der für das Auge des Beobachters sichtbaren Energie zurück zum streuenden üJeil des aktivierten Flüssigkristallmaterials überträgt. Diese Anzeige erschien daher für den Beobachter als am hellsten. Das grünübertragende Sichtgerät ergab das schlechteste Aussehen, weil der Filter einen zu schmalen Bandpaß hatte und so eine nicht ausreichende Energiemenge zurückübertragen wurde, die durch das Flüssigkristallmaterial gestreut wird und das Auge des Beobachters erreicht. Auf diese Weise wurde keine helle Darstellung oder Anzeige erzielt.

Bei dem Ausführungsbeispiel mit purpurrotübertragendem und grünreflektierendem Dichroidfilter wird bei diffusem Betrieb die übertragene Farbe, purpurrot und bei spiegelndem Betrieb die reflektierte Farbe, grün, erhalten. In sämtlichen Fällen wurde festgestellt, daß, wenn ein weißer Reflektor für den hinteren Reflektor und ein Dichroidfilter an der vorderen Platte verwen—

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det wurde, die vom Dichroidfilter übertragene Parbe die Parbe ist, die bei diffusem Betrieb erscheint, und die reflektierte Parbe des Dichroidfilters die Farbe ist, die im spiegelnden Betrieb erscheint,

Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet daher mit jeder beliebigen Parbe eines Dichroidfilters, solange die nichtübertragene Parbe im Dichroidfilter nicht oder nur geringfügig absorbiert -wird. Bei diffusem Betrieb, so ergibt sich aus den vorstehenden Erläuterungen, geht das reflektierte Licht als Signal stets verloren.

Statt einer im nichtaktivierten Zustand weißen und im aktivierten Zustand farbigen Zelle können für die Erfindung auch andere Kombinationen verwendet werden, so daß also die Anzeigezelle im nichtaktivierten Zustand die eine und im aktivierten Zustand eine andere Parbe zeigt. Beispielsweise könnte ein purpurroter (blau + rot) hinterer Reflektor für die Platte 12 mit einem gelbübertragenden und blaureflektierenden vorderen Dichroidfilter verwendet werden. Im ausgeschalteten oder nichtaktivierten Zustand wird von der Sichtzelle blaues, vom vorderen Dichroidfilter reflektiertes Licht zum roten Heil des vom hinteren Dichroidfilter übertragenen gelben Lichts hinzuaddiert, weil der purpurrote hintere Reflektor den grünen Seil der übertragenen gelben Komponente nicht zurückführt. Es ergibt sich also ein purpurrotes Aussehen, wenn die Sichtzelle nicht aktiviert ist, und ein gelbliches und rotes (orange) Aussehen, wenn die Zelle aktiviert ist und so betrachtet wird, daß sie diffus gesehen wird. Das zurückgestreute gelbe Licht kehrt von der diffusen Betriebsweise zurück. Zuzüglich zum reflektierten gestreuten roten Licht ergibt sich dieses Aussehen. Bei spiegelnder Betrachtung ist die gleiche Sichtzelle im nichtaktivierten Zustand purpurrot und im aktivierten Zustand blau.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer solchen Zelle, wobei als Teil der zweiten Platte 12. eine zusätzliche Beschichtung 36 vorgesehen ist und einen Teil der Sichtzelle bildet. Diese Schicht ist ein

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Dichroidfilter der gewünschten Art mit einer darauf ausgebildeten leitfähigen Schicht, beispielsweise einer Indiumoxidschicht. Wird die leitende Schicht durch e inen leitenden Überzug auf einem Dichroidfilter gebildet, so muß diese leitfähige Schicht gegenüber Licht im wesentlichen transparent 3ein. Der übertragene Strahl wird in Pig. 4 durch den Pfeil d und der reflektierte Strahl durch den Pfeil b wiedergegeben.

Fig. 5 und 6 zeigen die Kennlinien typischer Dichroidfilter. Fig. 5 zeigt die Kennlinie des hinteren Dichroidfilters 36, der das blaue und das rote Licht reflektiert, so daß sich purpurrot ergibt. Fig. 6 zeigt die Kennlinien des Dichroidfilters 21, der gelb überträgt und blau reflektiert.

Fig. 6, 7, 8 und 9 veranschaulichen die Vorgänge im inaktiven Zustand der Sichtzelle der Fig. 4· Fig. 7 zeigt das vom vorderen Dichroidfilter 21 reflektierte blaue Licht. Fig. 8' zeigt das vom vorderen Dichroidfilter 21 übertragene und vom hinteren Dichroidfilter 26 reflektierte Licht. Gelb wird übertragen, der grüne Anteil des gelben Lichts wird jedoch nicht durch den hinteren Dichroidfilter reflektiert. Es wird daher nur der rote Teil des übertragenen gelben Lichts reflektiert, so daß, wie in Fig. 8 gezeigt, das Auge rot sieht,renn die Sichtzelle so betrachtet wird, daß die spektrale Betriebsweise gesehen wird.

Fig. 9 zeigt die Kombination der Kurven der Fig. 7 und 8. Es ergibt sich ein purpurrotes Aussehen (Kombination von blau + rot).

Fig. 10, 11 und 12 veranschaulichen die Erscheinungen, wenn die Zelle so betrachtet wird, daß die diffuse Art der Betriebsweise beobachtet wird. Hierbei stellen die Kurven der Fig. 10 das dar, was vom Auge gesehen wird, wenn es sich in der Stellung befindet, in der das diffuse Licht gesehen wird, das vom vorderen Dichroid-s

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filter 21 übertragen wird. Da gelb übertragerywird, wird dieser übertragene Lichtstrahl entsprechend dem Strahl c zum Auge zurückgestreut. Bs ergibt sich gemäß der Kurve der Fig. 10 ein gelbes Erscheinungsbild.

Von dem gelben übertragenen Licht, das durch das Flüssigkristallmaterial gestreut und dann vom hinteren Dichroidfilter 36 reflektiert wird, wird entsprechend dem Pfeil d in Fig. 4 nur der rote Anteil reflektiert, so daß sich der in Fig. 11 gezeigte Kurvenverlauf ergibt.

Die Summation der vom Auge empfangenen, in den Fig. 10 und 11 gezeigten Lichtinformationen "wird gemäß Fig. 12 zu gelb + rot kombiniert, so daß sich insgesamt ein oranges Erscheinungsbild ergibt.

Die in Fig. 4 gezeigte Sichtzelle zeigt also im nichtaktivierten Zustand purpurrot und im aktivierten Zustand orange, bei diffuser Betrachtung und blau bei spiegelnder Betrachtung.

Die unterschiedlichen, im inaktiven und aktiven Zustand der Zelle erhaltenen Farben ergeben sich also durch den Streueffekt des zwischen der erster^md zweiten Platte angeordneten Mediums. Dieser Streueffekt ergibt sich nicht nur, wie beschrieben, bei nematischen Flüssigkristallmaterialien, sondern auch bei bestimmten cholesterischen Flüssigkristallmaterialien, die auf die gleiche Weise arbeiten.

Gewünschtenfalls können bei den erfindungsgemäßen Sichtzellen auch Antireflexionsschicht en gemäß der US-PS 3 736 047 verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Sichtgerät ist besonders anpassungsfähig zur Verwendung mit Flüssigkristallmaterialien. Das erfindungsgemäße Gerät und das erfindungsgemäße Verfahren haben einen breiten Anwen-

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dungsbereich, wenn ein Sichtgerät geschaffen werden soll, das im aktivierten Zustand eine andere Farbe zeigt als im nichtaktivierten Zustand. Dies ist besonders wichtig, wenn ein guter Kontrast erwünscht ist und die Anzeige besser sichtbar gemacht werden soll. Dies wird prinzipiell durch Verwendung eines Dichroidfilters am vorderen Teil ermöglicht, so daß der Lichtstrahl durch den Dichroidfilter hindurchtreten muß, bevor er in den Bereich eintritt, in dem er gestreut wird. Das erfindungsgemäße Sichtgerät ist verhältnismäßig einfach aufgebaut, obwohl überraschende Ergebnisse erzielt werden.

Sieht man mehrere Dichroidbeschichtungen auf dem ersten Teil ftes Geräts vor, so können mit einer einzigen Zelle mehrere Farben erzeugt werden. Beispielsweise mit einem weißen hinteren Reflektor, einer gelbübertragenden und blaureflektierenden Beschick· tung auf der einen Hälfte der Zelle und einer grünübertragenden und purpurrotreflektierenden Beschichtung auf der anderen Hälfte der Zelle, kann ein solches Gerät hergestellt werden. Im aktivierten Zustand und bei diffuser Betrachtung erscheint dann die Hilfte der Anzeige gelb und die andere Hälfte grün. Dies wäre ein Mueter auf einer "Makro"-Skala, bei der jeder unterschiedlich beschichtete Abschnitt klar vom Auge gesehen werden kann. Sieht man unter Verwendung von Masken Muster aus Punkten auf einer sehr kleinen "Mikro"-Skala vor, so kann eine mehrfarbige Anzeige erzielt werden, bei der einzelne Komponenten nicht sichtbar sind, bei der jedoch eine größere Fläche eine bestimmte Farbe hat. Mischt man unterschieldich gefärbte Punkte, so sieht der Betrachter verschiedene Farben, die Mischungen der tatsächlichen Farben darstellen, die auf einer "Mikro"-Skala verwendet werden.

Pat entansprüche

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Claims

PATENTA HSPRtTGHE

( 1 .J Sichtgerät, gekennzei chnet durch einen ersten und zweiten optischen Teil (11, 12), die in einem Anstand voneinander angeordnet sind, wobei der erste Teil Licht im sichtbaren Bereich überträgt, durch eine Licht reflektierende, vom zweiten Teil getragene Einrichtung (22), durch eine aktivierbare Einrichtung (28), die zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnet ist und zur Streuung des Lichts dient, und durch eine vom ersten Teil getragene Einrichtung (21) zur Übertragung eines Spektralbereichs des Lichtstrahls und zur Reflexion eines anderen Spektralbereichs des Lichtstrahls, wobei, wenn die zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnete Einrichtung nicht aktiviert ist, eine Farbe, und, wenn die zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnete Einrichtung aktiviert ist, eine andere Farbe angezeigt wird.

2. Sichtgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, .daß die zwischen dem ersten und zweiten Teil (11, 12) angeordnete Einrichtung aus einem Flüssigkristallmaterial (28) und einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes wenigstens an einen Teil des Flüssigkristallmaterials besteht.

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3. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten Teil (11) getragene Einrichtung
aus einem Dichroidfilter (21) besteht, mit dem der eine Spektral^ er eich des Lichts ohne merkliche Absorption übertragen
werden kann.

4. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Teil (12) getragene Licht reflektierende Einrichtung (22) aus einem sämtliche Farben reflektierenden Reflektor besteht, so daß sich ein weißes Aussehen ergibt.

5. Sichtgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichroidfilter so ausgebildet ist, daß in
unterschiedlichen Bereichen des ersten Teils (11) unterschiedliche Farben erzeugt werden.

6. Sichtgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche sehr klein und miteinander verstreut sind, so daß sich ein Farbgemisch ergibt.

7. Sichtgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es ein weißes oder farbloses Aussehen hat,
wenn die zwischen dem ersten und zweiten Teil (11, 12) vorgesehene Einrichtung (28.) nicht aktiviert ist, und ein farbi-

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ges Aussehen hat, -wenn die zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnete Einrichtung aktiviert ist.

8. Sichtgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf dem Dichroidfilter vorgesehene Schicht aus leitendem Material.

9. Sichtgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (12) als leitende Metallfolie ausgebildet ist.

10.' Sichtgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichn e t, daß die vom zweiten Teil (12) getragene,licht reflektierende Einrichtung als Dichroidfilter ausgebildet ist, so daß beim Übergang vom aktivierten zum nichtaktivierten Zustand von einer zu einer anderen Farbe gewechselt wird, die nicht weiß sind.

. Sichtgerät, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Teil (11, 12), die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der erste Teil Licht im siehtbaren Bereich übertragt und mit einer ersten und zweiten Oberfläche versehen ist, wobei die erste Oberfläche zur Lichtquelle (17) und zum Beobachter (18) gerichtet ist, durch einen auf der zweiten Oberfläche des ersten Teils angeordneten Dichroidfilter (21), durch eine auf dem Dichroidfilter angeordnete

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leitfähige Schicht, wobei der zweite Teil eine licht reflektierende Einrichtung trägt und wobei der zweite Teil Einrichtungen enthält, die einen Strom führen können, und durch ein zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnetes Flüssigkristallmaterial (23), das die leitfähigen Schichten des ersten und zweiten Teils berührt, wobei der erste und zweite Teil mit einer Spannungsquelle (31) verbunden werden können, so daß im Flüssigkristallmaterial ein elektrisches PeId entsteht, so daß, wenn kein elektrisches Feld vorhanden ist, dem Betrachter ein farbiges Bild geboten wird, und, wenn im Flüssigkristallmaterial ein elektrisches Feld vorhanden ist, dem Betrachter ein unterschiedliches farbiges Bild, geboten wird, weil das Flüssigkristallmaterial das durch den Dichroidfilter auf dem ersten Teil übertragene Licht streut.

2. Sichtgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chn e t , daß der zweite Teil (12) einen Dichroidfilter enthält, der auf der zum Dichroidfilter des ersten Teils weisenden Oberfläche des zweiten Teils angeordnet ist.

3. Sichtgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß der Dichroidfilter des zweiten Teils (12) eine beliebige reflektierte Farbe in das Flüssigkristallmaterial (28) überträgt.

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14. Sichtgerät nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Dichroidfilter so ausgebildet ist, daß er verschiedene Farben in verschiedenen Bereichen der zweiten Oberfläche- des ersten Teils (11) erzeugt.

15. Sichtgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Flächen sehr klein und die von den Flächen erzeugten Farben mit einander vermischt sind, so daß sich scheinbar ein Farbgemisch ergibt.

6. Verfahren zur Erzeugung eines visuellen Bildes unter Verwendung der Energie eines lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Lichtstrahls zum Auge des. Betrachters reflektiert wird, daß ein weiterer Teil des Lichtstrahls übertragen mrd, und daß der übertragene Teil des Lichtstrahls zurück zum Betrachter reflektiert wird, so daß der farbige Eindruck für den Betrachter aus der Kombination des Teils des zum Betrachter reflektierten Strahls und des Teils, des zum Betrachter reflektierten, übertragenen Strahls ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der übertragene Teil des Lichtstrahls gestreut ■wird, so daß der übertragene Strahl nicht zum Betrachter reflektiert wird und der vom Betrachter gesehene Farbeindruck aus der Farbe des reflektierten Strahls besteht.

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18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Spektralbereichs des übertragenen Strahls reflektiert wird, so daß der vom Betrachter empfangene Farbeindruck aus einer Kombination der Farbe des reflektierten Strahls und der Farbe des Teils des übertragenen Strahls "besteht.

9· Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht vom übertragenen, gestreuten lichtstrahl als leuchtender Gegenstand gesehen wird, so daß sich dem Betrachter ein farbiger Eindruck bietet, der der des übertragenen Teils des Lichtstrahls ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der gestreute TeIL des übertragenen Lichtstrahls eine Kombination des Farbeindrucks darstellt, der direkt von der Betrachtung des hellen Teils empfangei/wird, so daß sich eine Kombination der Farbe des übertragenen Strahls mit der Farbe des reflektierten Teils des übertragenen Lichtstrahls ergibt.

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