DE3402746A1 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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DE3402746A1 DE19843402746 DE3402746A DE3402746A1 DE 3402746 A1 DE3402746 A1 DE 3402746A1 DE 19843402746 DE19843402746 DE 19843402746 DE 3402746 A DE3402746 A DE 3402746A DE 3402746 A1 DE3402746 A1 DE 3402746A1
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    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements

Abstract

A liquid crystal display is proposed which is constructed as a projection display. A perforation grid plate which is subdivided into transparent and non-transparent sections is mounted above the liquid crystal display. The entrance aperture of the transparent regions is smaller in this case than the exit opening. This means it is possible to transform a grid arrangement having large point spacings into a grid having small point spacings. The aim is now to accommodate numerous printed conductors, for the purpose of driving, on the liquid crystal display between the individual grid points, and it is, moreover, possible for the read-out region of the liquid crystal display to be greatly enlarged as a function of the multiplex rate. <IMAGE>

Description

FlüssigkristallanzeigeLiquid crystal display

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Anzeige von Informationen nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on a device for Display of information according to the genre of the main claim.

Zur Anzeige von komplexen Informationen ist es bereits bekannt, Displays in Matrixbauweise auszuführen. Bei Flüssigkristallbildschirmen sind dabei meist quadratische ansteuerbare Lichtventile in Matrixbauweise angeordnet.It is already known to display complex information using displays to be carried out in matrix construction. In the case of liquid crystal screens, these are mostly square controllable light valves arranged in a matrix design.

Hierbei ist jedoch die Zuführung des elektrischen Signals problematisch. Bekannte Flüssigkristallanzeigen werden daher im Zeitmultiplex betrieben, was zu Einbußen der Ablesbarkeit führt. Zur Lösung des Problems ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 33 03 917 vorgeschlagen, ein Projektionssystem mit Hilfe diskreter Lichtleitfasern aufzubauen, so daß die Gestaltung der Bildpunkte der Anzeige weitgehend beliebig auszuführen ist. Wegen des großen Herstellungsaufwandes ist diese Anordnung jedoch auf Systeme mit kleinem Informationsgehalt beschränkt. Eine höhere Punktzahl ist aus Kostengründen nur schwer realisierbar.In this case, however, the supply of the electrical signal is problematic. Known liquid crystal displays are therefore operated in time division multiplex, which leads to Loss of readability leads. To solve the problem is, for example, in the German patent application P 33 03 917 proposed a projection system using Build up discrete optical fibers, so that the design of the pixels of the display can be carried out largely arbitrarily. Because of the great manufacturing costs however, this arrangement is limited to systems with little information content. One A higher number of points is difficult to achieve for reasons of cost.

Bekannte Anzeigevorrichtungen mit Flüssigkristallzellen sind zudem nur schwer im Multiplexbetrieb betreibbar, da dadurch der Auslesewinkel verringert wird. Zur Darstellung größerer Informationsmengen ist es daher beim Stand der Technik erforderlich, entweder viele einzelne Anzeigen mit niedriger Multiplexrate oder sogar eine Direktansteuerung auf dem Bildschirm vorzusehen. Dies erfordert jedoch eine Vielzahl von Zuleitungen, so daß so ausgebildete Anzeigevorrichtungen nur ein grobes Raster aufweisen.Known display devices with liquid crystal cells are also Difficult to operate in multiplex mode, as this reduces the read-out angle will. It is therefore state-of-the-art for displaying larger amounts of information required, either many individual ads with a low multiplex rate or even to provide a direct control on the screen. However, this requires a multiplicity of supply lines, so that display devices designed in this way only have one have a coarse grid.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Übertragung einer Rasteranordnung mit großen Punktabständen in ein Raster mit kleinen Punktabständen möglich ist. Hierdurch lassen sich bei der Flüssigkristallzelle zahlreiche Leiterbahnen zu den einzelnen Bildpunkten führen. Ein weiterer Vorteil ist, daß sich die Abhängigkeit des Auslesebereichs der Flüssigkristallanzeige in Abhängigkeit von der Multiplexrate reduzieren läßt. Dadurch ist eine höhere Multiplexrate möglich. Weiterhin ist es günstig, daß die optischen Leiteinrichtungen sehr flach aufbaubar sind, so daß das Anzeigesystem eine geringe Bautiefe aufweist.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the transfer of a Grid arrangement with large point spacings in a grid with small point spacings is possible. As a result, numerous conductor tracks can be created in the liquid crystal cell lead to the individual pixels. Another benefit is that there is dependence the readout area of the liquid crystal display as a function of the multiplex rate can reduce. This enables a higher multiplex rate. Furthermore it is favorable that the optical guide devices can be built very flat, so that the Display system has a low profile.

Die Lochrasterscheibe ist unproblematisch als Spritzteil herstellbar, so daß auch großflächige Anzeigen preisgünstig aufzubauen sind.The perforated grid disc can be manufactured as a molded part without any problems, so that even large-scale advertisements can be set up inexpensively.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Lochrasterscheibe mit einer Mattscheibe abzudecken. Dadurch wird erreicht, daß einerseits die Projektionseinrichtung eine gleichmäßige Leuchtdichte aufweist und daß andererseits die Lochrasterscheibe vor mechanischen Zerstörungen geschützt ist.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the device specified in the main claim possible. It is particularly advantageous to have the perforated screen with a ground glass to cover. This achieves that on the one hand the projection device has a uniform luminance and that, on the other hand, the perforated grid disc is protected from mechanical destruction.

Zur Verhinderung von Spiegelungen ist es vorteilhaft, die Mattscheibe an ler dem Betrachter zugewandten Oberfläche aufzurauhen. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Brechzahl des optisch leitenden Mediums der Lochrasterscheibe größer als die Brechzahl des optisch nicht leitenden Mediums ist. Diese Maßnahme bewirkt, daß das einfallende Licht an den Rändern des optisch leitenden Mediums total reflektiert wird und unter einem geringeren Winkelbereich, der von der Lichtleitergeometrie abhängt, abgestrahlt wird. Um die Leuchtdichte der Anzeigevorrichtung nicht zu gering werden zu lassen ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung der Lochrasterscheibe den Wert 1 : 4 nicht überschreitet.To prevent reflections, it is advantageous to use the focusing screen to roughen the surface facing the viewer. It is also advantageous if the refractive index of the optically conductive medium of the perforated screen is greater than is the refractive index of the optically non-conductive medium. This measure causes the incident light is totally reflected at the edges of the optically conductive medium and under a smaller angular range that depends on the light guide geometry depends, is radiated. In order not to reduce the luminance of the display device It is beneficial if the ratio between the inlet opening and The exit opening of the perforated raster disc does not exceed the value 1: 4.

Günstig ist es auch, die Wandungen des Lichtausbreitungskanals weiß einzufärben. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Effektivität der Projektionseinrichtung weiter zu erhöhen. Insbesondere ist es dadurch auch möglich, einen Lichtleiter als optisches Medium entfallen zu lassen und zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen, wenn als Lichtleiter die Luft verwendet wird. Dadurch wird die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung besonders preisgünstig.It is also beneficial for the walls of the light propagation channel to be white to be colored. This measure makes it possible to reduce the effectiveness of the projection device to increase further. In particular, it is thereby also possible to use a light guide as to dispense with the optical medium and to achieve satisfactory results, if air is used as the light guide. This is the inventive Display device particularly inexpensive.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 in der Projektion eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung und Figur 2 eine Detailansicht eines Loches der Lochrasterscheibe.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing shown and explained in more detail in the following description. It show figure 1 shows a display device according to the invention in projection and FIG. 2 shows a detailed view a hole in the perforated grid disc.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Anzeigesystem. Mit 1 ist eine Lichtquelle bezeichnet, die ihr Licht an eine Flüssigkristallanzeige 2 abgibt. Die Flüssigkristallanzeige 2 ist als Matrixanzeige ausgebildet und weist in geometrischer Anordung eine Vielzahl von Anzeigepunkten 4 auf. Die Anzeigepunkte 4 sind hier quadratisch ausgebildet, sie können aber auch rund oder rechteckig ausgeführt sein. Jeder Anzeigepunkt 4 ist mit einer elektrischen Zuleitung 3 verbunden. Auf der Gegenfläche der Flüssigkristallanzeige ist die Gegenelektrode aufgebracht. Die Funktion der Flüssigkristallanzeige als solcher ist bereits allgemein bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden muß. Oberhalb der Flüssigkristallanzeige 2 ist eine Lochrasterscheibe 5 aufgebracht, deren Lochraster 6 so angeordnet sind, daß die Bildpunkte 4 genau unterhalb der Eintrittsöffnung eines jeden Lochrasteröffnung zu liegen kommen. Die Lochrasterscheibe 5 ist mittels einer Mattscheibe 7 abgedeckt. Die Anzeige ist durch den Betrachter 8 ablesbar.DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENT The figure shows an embodiment according to the invention Display system. 1 with a light source is referred to, the light to a liquid crystal display 2 gives up. The liquid crystal display 2 is designed as a matrix display and has a plurality of display points 4 in a geometric arrangement. The display points 4 are square here, but they can also be round or rectangular be. Each display point 4 is connected to an electrical lead 3. on The counter electrode is applied to the opposite surface of the liquid crystal display. the Function of the liquid crystal display as such is already well known, see above that this need not be discussed in more detail. Above the liquid crystal display 2 a perforated grid disk 5 is applied, the perforated grid 6 of which is arranged in such a way that that the image points 4 exactly below the entry opening of each breadboard opening come to rest. The perforated grid disk 5 is covered by means of a ground glass 7. The display can be read by the viewer 8.

In Figur 2 ist im Detail ein Lochraster 6 dargestellt.A perforated grid 6 is shown in detail in FIG.

Das von einem Bildpunkt 4 abgegebene Licht 11 gelangt zur Eintrittsöffnung 13. Der Lichtstrahl befindet sich dabei vor dem Eintritt in die Lochrasterplatte in einem Medium, beispielsweise der Luft, mit dem Brechungsindex no. Durch die Eintrittsöffnung ist ein Lichtstrahl erfaßbar, der maximal den Winkel A1 aufweisen kann. Die Eintrittsöfffnung 13 erweitert sich nunmehr in Form eines Kegels zu einer Austrittsöffnung 10, die größer ist als die Eintrittsöffnung 13. Im Bereich der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöffnung 10 sind die Begrenzungen des nicht leitenden Mediums parallel geführt. Das lichtleitende Medium zwischen der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöffnung 10 hat dabei den Brechungsindex n2, wobei es zweckmäßig ist, daß die Brechzahl des den Lichtleitkegel umgebenden Mediums no kleiner ist als das lichtleitende Medium in der Lochrasterscheibe 6, das die Brechzahl n2 aufweist. Die optisch nicht leitenden Bereiche 9 der Lochrasterscheibe 5 weisen dagegen eine Brechzahl n1 auf. Der Lichtaustritt erfolgt mit dem Winkel A2.The light 11 emitted by an image point 4 reaches the entrance opening 13. The light beam is located in front of the entry into the perforated grid plate in a medium, for example air, with the refractive index no. Through the inlet opening a light beam can be detected, which can have a maximum of the angle A1. The entrance opening 13 now widens in the form of a cone to an outlet opening 10, which is larger than the inlet opening 13. In the area of the inlet opening 13th and the outlet opening 10, the boundaries of the non-conductive medium are parallel guided. The light-conducting medium between the inlet opening 13 and the outlet opening 10 has the refractive index n2, it being useful that the refractive index des the medium surrounding the light guide cone is no smaller than the light-guiding medium in the perforated screen 6, which has the refractive index n2. The optically non-conductive Areas 9 of the perforated raster disk 5, on the other hand, have a refractive index n1. The light emission takes place with the angle A2.

Die Elektrodenstruktur 4 der Flüssigkristallanzeige 2 ist nunmehr so ausgelegt, daß zwischen den einzelnen Bildpunkten 4, die vorzugsweise als Quadrat oder Rechteck ausgebildet sind, jedoch auch kreisförmig ausgestaltet sein können, genügend Platz für die Durchführung von Elektrodenzuleitungen 3 verbleibt. Die darüberliegende Lochrasterscheibe 5 hat nun die Aufgabe, die kleinen Bildpunkte in größere, eng gerasterter Bildpunkte umzuändern, so daß auf der darüberliegenden Mattscheibe 7 für den Betrachter 8 der Eindruck einer geschlossenen Matrixdarstellung entsteht.The electrode structure 4 of the liquid crystal display 2 is now designed so that between the individual pixels 4, preferably as a square or rectangle, but can also be circular, enough space remains for the implementation of electrode leads 3. The one above Perforated grid disk 5 now has the task of transforming the small pixels into larger, narrow ones rasterized pixels so that on the ground glass 7 for the viewer 8 the impression of a closed matrix representation is created.

Dem Aufbau eines einzelnen Lichtleiters aus dem gesamten System liegt nunmehr der Gedanke zugrunde, das Licht so aufzuweiten, daß für den Betrachter der Eindruck einer geschlossenen Matrixdarstellung entsteht. Dies wird dadurch erreicht, daß das nichtleitende Medium mit der Brechzahl n2 in ein anderes Medium 9 der Brechzahl n1 eingegebettet ist. Dabei ist die Brechzahl n1 kleiner als die Brechzahl n2 des lichtleitenden Mediums. Licht, welches aus dem Außenraum mit der Brechzahl no unter dem Einfallswinkelbereich A1 in den Lichtleiter einfällt, wird an den Oberflächen des Lichtleiters wegen der Bedingung n1 n2 total reflektiert und unter einem kleineren Winkelbereich A2, welcher von der Lichtleitergeometrie abhängt, abgestrahlt.The structure of a single light guide from the entire system lies now the idea is based on widening the light so that for the viewer the The impression of a closed matrix display is created. This is achieved by that the non-conductive medium with the refractive index n2 in another medium 9 of the refractive index n1 is embedded. The refractive index n1 is smaller than the Refractive index n2 of the light-conducting medium. Light emitted from the outside with the Refractive index no falls into the light guide below the angle of incidence range A1 totally reflected on the surfaces of the light guide because of the condition n1 n2 and at a smaller angular range A2, which depends on the light guide geometry depends, radiated.

Die Lochrasterscheibe ist aus einer Vielzahl von dicht nebeneinander liegenden Öffnungen aufgebaut, wobei die Lichtaustrittsöffnung 10 mit dem größeren Durchmesser dem Betrachter zugewandt sind. Die Mattscheibe 7 über dem System dient zur Ausweitung der durch die Geometrie eingeengten Abstrahlcharakteristik. Dadurch, daß die Brechzahl des den Kegel umgebenden Mediums kleiner ist alsdie des Kegels selbst, wird vom umgebenden Medium kein Licht absorbiert, so daß ein relativ großer Wirkungsgrad der Anordnung erzielt wird. Das Flächenverhältnis der Eintrittsöffnung 13 zur Austrittsöffnung 10 sollte jedoch den Wert von 1 : 4 nicht überschreiten, da sonst die Leuchtdichte des Bildpunktes auf der Mattscheibe sehr gering ist.The perforated raster disk is made up of a large number of close together built up lying openings, the light exit opening 10 with the larger Diameter facing the viewer. The ground glass 7 above the system is used to expand the radiation characteristic restricted by the geometry. Through this, that the refractive index of the medium surrounding the cone is smaller than that of the cone itself, no light is absorbed by the surrounding medium, so that a relatively large one Efficiency of the arrangement is achieved. The area ratio of the inlet opening 13 to the outlet opening 10, however, should not exceed the value of 1: 4, otherwise the luminance of the pixel on the screen is very low.

Die Effektivität der Projektionseinrichtung und die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte innerhalb des einzelnen Matrixpunktes sind stark von der Geometrie, der Oberflächenstruktur und der Oberflächenfarbe des umgebenden Mediums abhängig und müssen für jede Geometrie optimiert werden. Es hat sich gezeigt, daß durch die selektive Einfärbung des Lichtausbreitungskanals günstige Ergebnisse zu erzielen sind, so daß ein zufriedenstellendes Ergebnis auch dann erzielt wird, wenn das lichtleitende Medium 6 aus Luft besteht, so daß die Brechungsindices n im Außenraum und n2 im Lichtleitbereich gleich sind. Ansonsten eignet sich zur Verwendung als lichtleitendes Medium insbesondere Zweikomponenten-Epoxy mit angepaßtem Brechungsindex wie z.B. "Epo-Tek 301" von der Fa. Epoxy Technology Inc., Watertown, Mass.@@ während als optisch nicht leitendes Medium 9 vorteilhafterweise schwarz eingefärbtes Polyester (Gießharz) Verwendung findet.The effectiveness of the projection device and the evenness the luminance within the individual matrix point strongly depends on the geometry, the surface structure and the surface color of the surrounding medium and must be optimized for each geometry. It has been shown that through the selective coloring of the light propagation channel to achieve favorable results are, so that a satisfactory result is obtained even if the light-guiding Medium 6 consists of air, so that the refractive indices n in the outer space and n2 are the same in the light guide area. Otherwise suitable for use as a light-conducting medium, in particular two-component epoxy with an adapted refractive index such as "Epo-Tek 301" from Epoxy Technology Inc., Watertown, Mass. @@ during as an optically non-conductive medium 9, advantageously black-colored polyester (Cast resin) is used.

Die Verwendung des beschriebenen Lichtleitersystems gestattet die Übertragung einer Rasteranordnung mit großen Punktabständen in ein Raster mit kleinen Punktabständen.The use of the light guide system described allows the Transfer of a grid arrangement with large point spacings into a grid with small ones Point spacing.

Durch die Wahl der geeigneten Brechungsindices läßt sich erreichen, daß die Abhängigkeit des Auslesebereichs der Flüssigkeitsanzeige von der Multiplexrate eliminiert wird. Dadurch ist auch die Wahl höherer Multiplexraten möglich, was einerseits den Schaltungsaufwand reduziert und trotzdem einen größeren Blickwinkel gestattet.By choosing the appropriate refractive index, it can be achieved that the dependence of the readout range of the liquid display on the multiplex rate is eliminated. This also enables the choice of higher multiplex rates, which on the one hand reduces the circuit complexity and still allows a larger viewing angle.

Der Aufbau des Lichtleitersystems ist sehr flach, so daß das gesamte Anzeigesystem eine geringe Bautiefe aufweist.The structure of the light guide system is very flat, so that the entire Display system has a low profile.

Die Lochrasterscheibe ist zudem als Spritzteil unproblematisch in der Herstellung. Die gezeigte Anzeigevorrichtung ist daher vorteilhaft in Kraftfahrzeugen einsetzbar.The perforated grid disk is also unproblematic as a molded part the production. The display device shown is therefore advantageous in motor vehicles applicable.

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Claims (6)

Ansprüche 1. Vorrichtung zur Anzeige von Informationen mittels einer Flüssigkristallanzeige, wobei die Anzeige mittels optischer Leiteinrichtungen auf einen Bildschirm übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallanzeige (2) mit einer Lochrasterscheibe (5) verbunden ist, die optisch leitende (10, 13) und optisch nicht leitende Bereiche (9) aufweist, deren Licht-Austrittsöffnung (10) größer ist als die Licht-Eintrittsöffnung (13).Claims 1. Device for displaying information by means of a Liquid crystal display, the display being based on optical guidance devices a screen is transmitted, characterized in that the liquid crystal display (2) is connected to a perforated raster disk (5), the optically conductive (10, 13) and has optically non-conductive areas (9), the light exit opening (10) of which is larger than the light entry opening (13). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochrasterscheibe (5) mit einer Mattscheibe (7) abgedeckt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the perforated grid disc (5) is covered with a ground glass (7). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattscheibe (7) an ihrer dem Betrachter zugewandten Oberfläche aufgerauht ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the ground glass (7) is roughened on its surface facing the viewer. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl des optisch leitenden Mediums (10, 13) der Lochrasterscheibe (5) größer ist als die Brechzahl des optisch nicht leitenden Mediums.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the refractive index of the optically conductive medium (10, 13) of the perforated screen (5) is greater than the refractive index of the optically non-conductive medium. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Eintrittsöffnung (13) zu Austrittsöffnung (10) der Lochscheibe (5) den Wert 1 : 4 nicht überschreitet.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the ratio of inlet opening (13) to outlet opening (10) of the perforated disc (5) does not exceed the value 1: 4. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtausbreitungskanal eingefärbt ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the light propagation channel is colored.
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