-
Die
Erfindung betrifft eine faseroptische Anordnung für Anzeigeeinrichtungen,
insbesondere für analoge
und digitale Displays.
-
Es
ist bekannt, Licht zu Signal- oder Anzeigezwecken in lichtleitenden
Einrichtungen zu führen.
-
Die
US 6,690,623 B1 beschreibt
Zeitanzeigeeinrichtungen, welche faseroptische Lichtleiter aufweisen,
um an einer Anzeigefläche,
insbesondere einem Zifferblatt, mittels aus den Fasern austretenden
Lichts die aktuelle Zeit anzuzeigen.
-
Faseroptische
Einrichtungen, wie beispielsweise faseroptische Platten wurden bereits
verwendet, um den Betrachtungswinkel von Flüssigkristallanzeigen zu vergrössern sowie
deren Homogenität zu
verbessern, wie beispielsweise in der
EP 0 674 209 A1 beschrieben. Der Abstand
zwischen der Eintrittsfläche
der faseroptischen Platte und der pixelformenden Ebene soll dabei
klein gegen die Größe eines
Pixels des Displays sein. Die faseroptische Platte wird dabei nur
durch die ITO-Elektrodenschicht und die Ausrichtungsschicht für die Flüssigkristalle
von den Flüssigkristall-Zellen
getrennt, wobei diese beiden Schichten nur jeweils eine Dicke von
einigen hundert Ångstrom
aufweisen.
-
Hierbei
besteht unter anderem das Problem, in die sonst übliche Konstruktion einer LCD-Anzeige einzugreifen,
und eine der Glasscheiben, mit welchen die LCD-Anzeige aufgebaut
wird, durch eine faseroptische Platte zu ersetzen.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Anzeigen mit faseroptischen
Platten zu verbessern.
-
Dazu
ist eine Anzeigevorrichtung mit einer faseroptischen Platte und
einer Anzeige mit einer Bildebene vorgesehen, an welcher die Bildinformation der
Anzeige erzeugt wird, wobei die faseroptische Platte ein Faserbündel mit
einer Vielzahl von nebeneinander verlaufenden Faserkernen umfasst,
welche von einem Mantelmaterial umgeben sind, welche Licht von einer
der Anzeige zugewandten Eintrittsfläche der faseroptischen Platte
zu einer Austrittsfläche der
faseroptischen Platte übertragen,
wobei die Eintrittsfläche
der faseroptischen Platte weiter von der Bildebene entfernt ist,
als die laterale Abmessung der kleinsten von der Anzeige darstellbaren
Bildinformation.
-
Es
wird insbesondere eine Anzeigevorrichtung mit einer faseroptischen
Platte und einer Anzeige mit einer Bildebene vorgeschlagen, an welcher
die Bildinformation der Anzeige erzeugt wird, wobei die faseroptische
Platte ein Faserbündel
mit einer Vielzahl von nebeneinander verlaufenden Faserkernen umfasst,
welche von einem Mantelmaterial umgeben sind, welche Licht von einer
der Anzeige zugewandten Eintrittsfläche der faseroptischen Platte
zu einer Austrittsfläche
der faseroptischen Platte übertragen. Dabei
ist die Eintrittsfläche
der faseroptischen Platte zumindest 300 Mikrometer von der Bildebene
entfernt.
-
Es
hat sich nämlich
gezeigt, daß sich
scharfe Bilder auf der Austrittsfläche der faseroptischen Platte
auch bei Entfernungen zwischen der faseroptischen Platte und der
Bildebene der Anzeige ergeben, die weiter als beispielsweise die
Pixeldimensionen einer Pixelanzeige oder der Mittenabstände der
Pixel, bei üblichen
Anzeigen dann etwa 300 μm
oder noch größer sind.
Dieser Effekt ist sehr überraschend,
da bei einem Abstand zwischen dem Ort, an welchem die Bildinformation
entsteht und den Eintrittsflächen
der Faserkerne Information von einem Ort der Bildfläche in mehrere
Fasern gelangen kann. Es wäre
daher ans sich zu erwarten, daß für den Betrachter
ein unscharfes Bild entsteht.
-
Als
Eintrittsfläche
und Austrittsfläche
der faseroptischen Platte werden die Flächen bezeichnet, in welche
das von der Bildebene abgegebene Licht eintritt, beziehungsweise
austritt. Die Lichtaustrittsseite kann aber ebenfalls auch als Lichteintrittsfläche für Licht
dienen, welches aus der Umgebung auf die faseroptische Platte tritt,
um die Bildebene zu beleuchten. Dies ist beispielsweise bei passiv
beleuchteten Anzeigevorrichtungen der Fall. Die Faserkerne leiten
das Licht durch Totalreflexion. Dazu sind die Faserkerne von einem
Mantelmaterial mit niedrigerem Brechungsindex umgeben.
-
Insbesondere
ist an die Verwendung einer Pixelanzeige, vorzugsweise einer Matrix-Pixelanzeige
gedacht. Bei einer solchen Anzeige ist die kleinste von der Anzeige
darstellbaren Bildinformation durch die laterale Abmessung eines
Pixels gegeben. Bei einem Farbdisplay sind dies weiterhin insbesondere die
individuellen Farb-Pixel. Gerade hier zeigt sich, daß scharfe
Bilder auch erhalten werden können, wenn
der Mittenabstand nächst
benachbarter Pixel kleiner ist, als der Abstand der Bildebene der
Pixelanzeige zur Eintrittsfläche
der faseroptischen Platte. Insbesondere kann die längste Seitenabmessung der
Pixel dabei höchstens
250, besonders bevorzugt höchstens
160 Mikrometer betragen. Beispielsweise sind die Pixel oftmals rechteckig
ausgebildet, wobei dann die lange Seite des Rechtecks eines Pixels höchstens
160 Mikrometer lang ist. Bei Mikrodisplays kann die Pixelgrösse auch
deutlich kleiner, insbesondere kleiner 10 Mikrometer sein.
-
Die
Fasern können
einen mittleren Abstand im Bereich von 2 bis 100, vorzugsweise 6
bis 60 Mikrometern aufweisen. Die Eintrittsfläche der faseroptischen Platte
kann sogar auch noch deutlich weiter von der Bildebene der Anzeige
entfernt sein, wobei immer noch hinreichend scharfe Bilder auf der
Austrittsfläche
der faseroptischen Platte sichtbar bleiben. So kann in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung die Eintrittsfläche der faseroptischen Platte
auch zumindest 600 Mikrometer von der Bildebene entfernt angeordnet
sein.
-
Der
Effekt, daß überraschend
scharfe Bilder sichtbar bleiben, obwohl die faseroptische Platte
dafür an
sich zu weit von der Anzeige entfernt ist, wird zumindest unterstützt durch
eine Anzeige mit einer gegenüber
einem Lambert-Strahler, also mit einem wie eine diffuse Fläche abstrahlender
Strahler weiter vorwärts
gerichteten Lichtemissionskeule.
-
Besonders
geeignet sind dabei Flüssigkristall-
oder LCD-Anzeigen.
Bei solchen Anzeigen, bei denen die Bildebene der Flüssigkristallschicht
entspricht, ist aufgrund der Polarisationseffekte eine Abstrahlung
vorwiegend senkrecht zur Oberfläche
vorhanden. Dies gilt selbst noch für modernere LCD-Anzeigen mit
hohem Sichtwinkel, wie LCD- Anzeigen
mit VA-Technologie (VA = vertikale Ausrichtung), z.B. VA-LCDs, MVA-LCDs,
PVA-LCDs. Auch bei anderen Anzeigen kann eine solche Abstrahlcharakteristik aber
vorhanden sein, oder durch zusätzliche
Maßnahmen
hergestellt werden.
-
Weiterhin
ist die Erfindung besonders geeignet für kleine Displays, etwa mit
einer Bilddiagonale von höchstens
40 cm. Auch Mikrodisplays mit noch geringeren Bilddiagonalen, beispielsweise
mit Abmessungen bis zu 0,5×0,5
cm sind noch sehr gut geeignet. Für solche kleinen Displays können faseroptische
Platten vergleichsweise preisgünstig
hergestellt werden.
-
Obwohl
man an sich annehmen würde,
daß die
Auflösung
der Bildinformation auf der Austrittsfläche der faseroptischen Platte
geringer ist, als die Auflösung
der Bildinformation an der Bildebene, zeigt sich weiterhin überraschend,
daß eine Überabtastung
mittels der faseroptischen Platte dennoch wirkungsvoll einen Auflösungsverlust
zumindest begrenzen kann. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Fasern
einen mittleren lateralen Abstand ihrer Mittenachsen (auch als Pitch
bezeichnet) aufweisen, der mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise
einen Faktor drei kleiner ist, als der Pixelabstand der Pixelanzeige.
Bei sehr kleinen Anzeigen, wie etwa sogenannten Mikrodisplays kann
es demgegenüber
auch hinreichend sein, wenn der laterale Abstand der Mittenachsen
der Faserkerne ähnlich
dem Mittenabstand der Pixel der Pixelanzeige ist. Vorzugsweise ist
dabei aber Mittenabstand der Pixel der Pixelanzeige höchstens
um einen Faktor 1,5 kleiner als der Mittenabstand der Faserkerne,
um einen Auflösungsverlust
zu begrenzen.
-
Bezogen
auf die Fläche
der Pixel kann eine Überabtastung
dergestalt vorgesehen sein, daß die Fasern
in der faseroptischen Platte eine laterale Dichte von zumindest
6 Fasern pro Pixel, vorzugsweise zumindest 9 Fasern pro Pixel aufweisen.
-
Allgemein
sollte der Faserkerndurchmesser der Fasern höchstens 100 Mikrometer betragen.
Je nach Anwendung können
aber auch noch größere Faserkerndurchmesser
vorgesehen sein, etwa, wenn die Lichtaustrittsfläche im allgemeinen weit vom
Betrachter entfernt ist. Für
viele Anwendungen sind Faserkerndurchmesser der Fasern im Bereich
von 2 bis 100 Mikrometer geeignet. Bei den vorzugsweise dünnen Fasermänteln ergeben
sich dann entsprechende Werte im wesentlichen auch für die Mittenabstände. Vorzugsweise
weisen die Fasern dementsprechend einen mittleren lateralen Abstand
ihrer Mittenachsen im Bereich von 2 bis 100 Mikrometer auf.
-
Mit
der Erfindung kann auf oder über
der Bildebene der Anzeige eine transparente Platte vorgesehen sein,
wobei über
der transparenten Platte wiederum die faseroptische Platte angeordnet
ist. Insbesondere kann dabei die transparente Platte eine Trägerplatte
der Anzeige sein. So wird eine LCD-Anzeige beispielsweise mit zwei
Platten aufgebaut, zwischen welchen die Flüssigkristallzellen eingeschlossen
werden, wobei zumindest die Frontplatte transparent ist. Erfindungsgemäß kann nun
einfach eine solche LCD-Anzeige oder eine andere Pixelanzeige verwendet
und die faseroptische Platte auf die Frontplatte der Anzeige aufgesetzt
werden.
-
Bisher
wurden vielfach faseroptische Platten mit hohen numerischen Aperturen,
insbesondere mit numerischen Aperturen nahe eins eingesetzt, um
einen hohen Betrachtungswinkel zu erreichen. Für die Erfindung werden im Gegenteil
aber kleine numerische Aperturen bevorzugt.
-
Diese
numerischen Aperturen machen die faseroptische Platte dazu geeignet,
die Bildinformation gezielt in bestimmte Richtungen zu lenken. So kann
durch eine solche faseroptische Platte der Winkelbereich, unter
welchem die angezeigte Information sichtbar ist, gezielt eingeschränkt werden.
Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn angezeigte Informationen
nur für
einen Betrachter bestimmt sind. Auf diese Weise kann beispielsweise
verhindert werden, daß auf
einem Display eines PDA, (PDA = "Personal Digital
Assistent"), beziehungsweise
Handcomputers oder eines Mobiltelefons angezeigte Information für Dritte,
welche die Anzeigevorrichutng unter einem größeren Winkel betrachten, sichtbar
ist.
-
Ein
weiteres Anwendungsfeld ist, für
Dritte überflüssige Information
auszublenden. So können beispielsweise
Anzeigeinstrumente, wie nautische Instrumente in der Avionik mit
einer solchen faseroptischen Platte dafür sorgen, daß nur die
Person, welche die angezeigte Information benötigt, diese auch sehen kann,
so daß andere
Personen durch unnötige Informationen
nicht überlastet
werden. Allgemein kann mittels der faseroptischen Platte die Information also
dahin gerichtet werden, wo sie gebraucht wird.
-
Besonders
vorteilhaft kann dazu auch eine faseroptische Platte eingesetzt
werden, bei welcher die Faserkerne schräg zur Ein- oder Austrittsfläche verlaufen,
so daß der
Winkelbereich, unter welchem die angezeigte Information sichtbar
ist, gegenüber der
Senkrechten zur Ein- oder Austrittsfläche verkippt werden kann. Gemäß einer
Weiterbildung dieser Ausführungsform
der Erfindung können
dabei die Fasern um zumindest 5°,
bis zu höchstens
45° zur Senkrechten
der Ein- oder Austrittsfläche
verkippt sein.
-
Weiterhin
kann die faseroptische Platte reversibel vorschaltbar, insbesondere
vor die Anzeige klappbar oder schiebbar befestigt sein. Damit kann Bildinformation
wahlweise für
Dritte aus- oder eingeblendet werden.
-
Besonders
bevorzugt werden numerische Aperturen im Bereich von 0,2 bis 0,5,
insbesondere im Bereich von 0,25 bis 0,4. Für etwas weitere Blickwinkel
können
die Fasern auch eine numerische Apertur im Bereich von 0,5 bis 0,7
aufweisen. Auch numerische Aperturen größer als 0,7 können für bestimmte
Anwendungen noch von Vorteil sein. Generell sind die niedrigen numerischen
Aperturen von Vorteil, um die Auflösung der Anzeigeeinrichtung auch
bei der erfindungsgemäß vorgesehen
großen Beabstandung
der Bildebene zur faseroptischen Platte möglichst zu erhalten. Durch
die geringe numerische Apertur werden Lichtstrahlen, die unter großen Winkeln
in die faseroptische Platte gelangen, nicht mehr in den Faserkernen
geführt.
Die Lichtstrahlen gehen dann teilweise schräg durch die faseroptische Platte
hindurch und werden beim seitlichen Durchgang durch die Faserkerne
gestreut, so daß der
Bildkontrast reduziert wird.
-
Zusätzlich können sehr
vorteilhaft absorbierende Bereiche in der faseroptischen Platte
vorgesehen sein, welche Licht, welches nicht durch Totalreflexion
in den Faserkernen geführt
wird, absorbieren. Dadurch wird Streulicht reduziert und der Kontrast verbessert.
-
Vorzugsweise
wird dazu Schwarzglas als absorbierendes Material verwendet. Das
absorbierende Material kann in Form vom parallel zu den Faserkernen
in der faseroptischen Platte verlaufende Schwarzfasern eingebracht
werden. Alternativ oder zusätzlich
können
auch Schwarzglas- ummantelte Faserkerne
für die
faseroptische Platte verwendet werden.
-
Mit
dem absorbierenden Material wird erreicht, daß bei für den Betrachter nahezu gleichbleibender
Bildhelligkeit der Kontrast verbessert und insbesondere das emittierte
Streulicht minimiert wird. Damit werden störende Beleuchtungseffekte durch die
Anzeigevorrichtung vermieden. So kann bei Anzeigeinstrumenten oder
Displays im Avionik- oder Fahrzeugbereich
insbesondere eine unerwünschte Aufhellung
des Cockpits vermieden werden. Zu große Anteile des absorbierenden
Materials können
jedoch zu einer Abdunkelung der Anzeigevorrichtung führen. Vorzugsweise
beträgt
daher das Verhältnis der
Volumenanteile der Faserkerne zum absorbierenden Material zumindest
3/1. Ist die faseroptische Platte jedoch sehr dünn, können auch höhere Anteile von absorbierendem
Material sinnvoll sein, um zu verhindern, daß schräg in die Platte eintretendes Licht
zur Austrittsfläche
gelangt.
-
Die
faseroptische Platte ist weiterhin vorzugsweise als flaches Bauteil
ausgebildet, bei welchem dementsprechend die Fasern der faseroptischen
Platte kürzer
sind, als der Durchmesser oder die Seitenabmessung der Eintrittsfläche der
faseroptischen Platte. Durch eine derartige Bauweise wird unter
anderem die Bauhöhe
der Anzeigevorrichtung niedrig gehalten.
-
Die
Erfindung ist insbesondere geeignet für eine Anzeige einer mobilen
Kommunikations- oder Rechenvorrichtung, insbesondere eines PDA oder eines
Mobiltelefons, für
eine kopftragbare Anzeige, für
ein Kraftfahrzeug-Instrument, wie etwa ein Tachometer, Drehzahlmesser,
eine Multifunktionsanzeige, für
ein Avionikinstrument, insbesondere ein Höhenmesser, Fahrtmesser, künstlicher Horizont,
GPS-Navigationssystem, für
ein nautisches Instrument, wie etwa einen Kompass, Log, Lot oder
GPS-Navigationssystem,
sowie für
Tauchgeräte,
etwa Unterwasserfahrzeuge, dabei insbesondere für eine Druck-, Spannungs-,
Strom-, oder Füllstandsanzeige.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren näher
erläutert.
Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche
Teile.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Querschnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung,
-
2 eine
Aufsicht auf Teile der Anzeigevorrichtung,
-
3A bis 3D faseroptische
Platten mit unterschiedlichen Verteilungen von Schwarzfasern,
-
4 eine
fotografische Aufnahme eines PDA mit aufgelegter faseroptischer
Platte in senkrechter Richtung auf das Display, und
-
5 eine
fotografische Aufnahme des PDA schräg auf das Display.
-
Die
in 1 dargestellte Anzeigevorrichtung 1 umfasst
eine Pixel-Flüssigkristall-Anzeige 3 mit Glas-Trägerplatten 30, 31.
Auf den Glas-Trägerplatten 30, 31 sind
aussenseitig Polarisationsfolien 33, 35 angeordnet.
Zwischen den Glas-Trägerplatten 30, 31 sind
außerdem
die Flüssigkristall- Zellen 37 als Matrix
eingeschlossen. Die Bildebene, an welcher die Bildinformation erzeugt
wird, liegt dementsprechend ebenfalls zwischen den beiden Trägerplatten 30, 31.
-
Die
Pixel-Flüssigkristall-Anzeige 3 ist
mittels einer Beleuchtungseinrichtung 9 hinterleuchtet.
Das Licht der Beleuchtungseinrichtung 9 wird an der Polarisationsfolie 35 polarisiert
und tritt dann durch die Glas-Trägerplatte 31.
In den Zellen 37 wird die Polarisationsrichtung dann selektiv
gedreht. An der Polarisationsfolie 33 wird das durch die
Glas-Trägerplatte 30 austretende
Licht dann selektiv transmittiert.
-
Auf
dieser Glas-Trägerplatte 30,
beziehungsweise auf der darauf aufgebrachten Polarisationsfolie ist
nun eine faseroptische Platte 5 angeordnet. Die faseroptische
Platte weist eine der Anzeige 3 zugewandte Lichteintrittsfläche 52 und
eine betrachterseitige Lichtaustrittsfläche 51 auf. Die faseroptische Platte 5 umfasst
lichtführende
Faserkerne 6, die von einem Mantelmaterial 8 mit
niedrigerem Brechungsindex umgeben sind, so daß Licht entlang der Faserkerne 6 durch
Totalreflexion geführt
wird, sofern der Einfallswinkel des Lichts kleiner als der durch
die numerische Apertur bestimmte Grenzwinkel ist. Die Faserkerne 6 enden
jeweils in der Austrittsfläche 51 und Eintrittsfläche 52,
so daß sie
Licht von der der Anzeige 3 zugewandten Eintrittsfläche 52 der
faseroptischen Platte 5 zur Austrittsfläche 51 übertragen
können.
-
Die
Glas-Trägerplatte 30 weist
eine Dicke von zumindest 300 Mikrometern, vorzugsweise zumindest
600 Mikrometern auf, um die erforderliche mechanische Stabilität der Anzeige
bereitzustellen. Demgemäß ist auch
die faseroptische Platte 5 mit zumindest 300 Mikrometer,
vorzugsweise sogar mehr als 600 Mikrometer von der Bildebene der
Anzeige 3 und damit allgemein auch weiter als der Mittenabstand
der Pixel beabstandet. Es zeigt sich hierbei überraschend, daß dennoch,
selbst bei Seitenabmessungen der Pixel kleiner als 250 Mikrometer,
sogar bei Seitenabmessungen kleiner 160 Mikrometer oder einem Mittenabstand
nächst
benachbarter Pixel, der kleiner ist, als der Abstand der Bildebene
der Pixelanzeige zur Eintrittsfläche
der faseroptischen Platte, hinreichend scharfe Bilder der Bildebene
auf die Austrittsfläche 51 übertragen
werden.
-
Diese überraschende
Eigenschaft einer wie beispielhaft in 1 gezeigten
Anordnung wird insbesondere dadurch unterstützt, daß vorzugsweise kleine numerische
Aperturen der lichtleitenden Faserkerne 6 verwendet werden.
Dazu werden die Materialien von Faserkernen 6 und Mantelmaterial 8 so gewählt, daß die numerische
Apertur im Bereich von 0,2 bis 0,5, vorzugsweise im Bereich von
0,25 bis 0,4 liegt. Je nach Anwendungsfeld können auch etwas höhere numerische
Aperturen im Bereich von 0,5 bis 0,7 eingesetzt werden. Die geringe
numerische Apertur, beziehungsweise der damit verbundene kleine Akzeptanzwinkel
der Faserkerne 6 führt
dazu, daß die
Fasern nur Licht von kleinen Bereichen der Bildebene führen, die
in Verlängerung
der optischen Achse der Faserkerne 6, also jeweils hier
senkrecht gegenüber
der Eintrittsfläche 52 liegen.
-
Die
vergleichsweise geringe numerische Apertur der Fasern führt auch
dazu, daß das
Bild für den
Betrachter verschwindet, wenn dieser die faseroptische Platte 5 unter
einem schrägem
Winkel betrachtet, der größer als
der Akzeptanzwinkel ist, wobei der Akzeptanzwinkel gegeben ist durch
den Arcussinus der numerischen Apertur. Dies kann vorteilhaft ausgenutzt
werden, um die Bildinformation gezielt dem Betrachter zur Verfügung zu
stellen.
-
Betrachtet
ein Dritter, für
den die Bildinformation der Anzeige 3 nicht bestimmt ist,
die Vorrichtung unter einem solchen zu großen schrägen Winkel, verschwindet das
Bild. Vorteilhaft für
die Effizienz der Anzeigevorrichtung ist es dabei auch, wenn die
Pixel der Anzeige eine gegenüber
einem Lambert-Strahler weiter vorwärts gerichteten Lichtemissionskeule
aufweisen. Dies ist insbesondere auch bei einer Flüssigkristall-Anzeige,
wie bei dem in 1 gezeigten Beispiel im allgemeinen
der Fall.
-
Da
die Bildinformation bei Betrachtung unter einem Winkel zur Normalen
auf die Austrittsfläche, der
oberhalb des Akzeptanzwinkels liegt, ohnehin nicht mehr sichtbar
ist, kann das Streulicht, welches unter diesen Winkeln noch austritt,
auch ausgeblendet werden. Dazu ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß die
faseroptische Platte 5 absorbierende Bereiche aufweist,
welche Licht, welches nicht durch Totalreflexion in den Faserkernen
geführt
wird, absorbieren. Da die Anzeigevorrichtung 1 dann unter größeren Winkeln
als dem Akzeptanzwinkel kein, oder zumindest nur wenig Licht abgibt,
kann eine maximale Helligkeit für
den Betrachter bei minimaler Aufhellung der Umgebung durch die Anzeige 3 erzielt werden.
Dies ist unter anderem günstig,
um die Aufhellung eines Cockpits, wie etwa eines Fahrzeug- oder
Flugzeugcockpits zu minimieren.
-
Bei
dem in 1 gezeigten Beispiel einer Anzeigevorrichtung 1 ist
Schwarzglas als absorbierendes Material vorgesehen. Dazu sind in
der faseroptischen Platte 5 parallel zu den Faserkernen 6 in der
faseroptischen Platte 5 verlaufende Schwarzfasern 7 vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich
kann die faseroptische Platte 5 auch mit Schwarzglas-ummantelten
Fasern hergestellt werden, so daß Schwarzglas-ummantelte Faserkerne 6 in
der faseroptischen Platte 5 vorhanden sind.
-
Es
zeigt sich, daß ein
Verhältnis
der Volumenanteile der Faserkerne zum absorbierenden Material von
zumindest 3/1 bereits ausreichend ist, um schräg durch die faseroptische Platte 5 laufende, nicht
in den Faserkernen 6 geführtes Licht praktisch vollständig zu
absorbieren. Aufgrund des geringen Anteils an absorbierendem Material,
vorzugsweise wie beim gezeigten Beispiel in Form von Schwarzfasern
kann eine hinreichend hohe Dichte von Faserkernen vorgesehen und
damit eine merkliche Absenkung der Helligkeit vermieden werden.
-
Fallabhängig kann
die Einschränkung
der Sichtbarkeit durch Dritte oder allgemein unter Winkeln größer als
der Akzeptanzwinkel wünschenswert oder
auch störend
sein. Beide Fälle
können
beispielsweise beim Betrachten von Inhalten mit der Anzeigevorrichtung
auftreten, wenn diese Bestandteil eines mobilen Geräts, wie
etwa einem Mobiltelefon oder einem PDA ist. So kann es wünschenswert
sein, wenn etwa Dritte die Inhalte des Displays nicht sehen können. Andererseits
sollte die Möglichkeit
gegeben sein, etwa gemeinsam mit Freunden eine Videosequenz betrachten
zu können.
Um wahlweise die Sichtbarkeit der Bildinformation einzuschränken, kann
daher wie bei dem in 1 gezeigten Beispiel die faseroptische
Platte 5 reversibel vorschaltbar befestigt sein. Bei dem
in 1 gezeigten Beispiel ist dabei die faseroptische
Platte 5 mittels eines Scharniers 12 vor die Anzeige
klappbar an der Anzeigevorrichtung 1 befestigt.
-
2 zeigt
eine Aufsicht auf einen Teil einer Matrix-Pixelanzeige einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1.
Dargestellt sind dabei einige Pixel 40, die beispielsweise auch
Flüssigkristall-Zellen 37,
wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
sein können.
Die Pixel 40 sind bei dem in 2 gezeigten
Beispiel rechteckig ausgebildet und weisen jeweils eine kurze Seite 41 und
eine lange Seite 42 auf. Die Seitenabmessung der Pixel,
also die Länge
der Seite 42 beträgt
dabei höchstens
250, vorzugsweise höchstens
160 Mikrometer. Der Mittenabstand 45 nächst benachbarter Pixel ist
auch entlang der langen Seiten 42 kleiner, als der Abstand
der Bildebene der Pixelanzeige zur Eintrittsfläche der faseroptischen Platte.
Dies gilt dann ebenfalls auch für den
Mittenabstand 46 in Richtung entlang der kurzen Seiten 41.
-
Zusätzlich dargestellt
sind einige Faserkerne der in Betrachtungsrichtung gesehen über der
Matrix-Pixelanzeige angeordneten faseroptischen Platte. Wie bei
dem in 1 gezeigten Beispiel enthält die faseroptische Platte
dabei sowohl lichtführende Faserkerne 6 und
Schwarzfasern 7. Der mittlere laterale Abstand der Mittenachsen
der Faserkerne 6, 7 ist deutlich geringer als
die Seitenabmessungen der Pixel und damit auch zu deren Mittenabstand.
Damit geht auch einher, daß die
Fasern in der faseroptischen Platte eine laterale Dichte von zumindest
6 Fasern pro Pixel, vorzugsweise zumindest 9 Fasern pro Pixel aufweisen.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel lassen
sich dabei jeweils einem Pixel etwa 15 Fasern inklusive der Schwarzfasern 7 und
etwa 12 lichtleitende Faserkerne 6 zuordnen.
-
Die Überabtastung
durch Zuordnung mehrerer Fasern zu jeweils einem Pixel 40 erweist
sich als vorteilhaft für
das auf der Austrittsfläche
der faseroptischen Platte wiedergegebene Bild der Bildebene, obwohl
ein Abstand zwischen der Eintrittsfläche der faseroptischen Platte
und der Bildebene vorhanden ist, der größer als der Pixelabstand ist.
Um die Überabtastung
zu erzielen, ist der Faserkerndurchmesser der Fasern kleiner als
die lateralen Abmessungen der Pixel und liegt für das in 2 gezeigte
Beispiel im Bereich von 2 bis 80 Mikrometer.
-
In
den 3A bis 3D sind
verschiedene faseroptische Platten 5 in Aufsicht mit beispielhaften Verteilungen
von Schwarzfasern dargestellt. Die Schwarzfasern sind jeweils als
schwarz ausgefüllte Kreise
und die lichtleitenden Faserkerne als weiß ausgefüllte Kreise dargestellt. Die
Dichte der Schwarzfasern nimmt nacheinander vom Beispiel der 3A bis
zum Beispiel der 3D hin zu. Bei dem in 3D gezeigten
Beispiel ist die Dichte der Schwarzfasern dabei vergleichbar mit
der Dichte der lichtleitenden Faserkerne. Bei diesem Beispiel ist
das Verhältnis
der Volumenanteile der Faserkerne zum absorbierenden Material demgemäß auch deutlich kleiner
als 3/1. Auch eine solche Konfiguration kann sinnvoll sein, um beispielsweise
eine vollständige Abschirmung
von schräg
austretendem Licht auch bei einer sehr dünnen faseroptischen Platte
zu gewährleisten.
-
Die 4 und 5 zeigen
den Effekt der faseroptischen Platte auf einem Display eines PDA 50.
Bei 4 wurde der mit aufgelegter faseroptischer Platte 5 in
senkrechter Richtung auf die Anzeige 3 aufgenommen. Wie
anhand der Aufnahme zu erkennen ist, wird bei senkrechter Betrachtung
die Anzeige 3 durch die faseroptische Platte 5 nur
unmerklich abgedunkelt.
-
Demgegenüber erscheint
die faseroptische Platte 5 bei der in 5 gezeigten
Betrachtung schräg
unter einem Winkel zum Lot auf die Anzeige, der größer als
der Akzeptanzwinkel der Faserkerne ist, praktisch völlig dunkel.
Dabei ist die unter der Platte angezeigte Bildinformation der Anzeige
nicht mehr zu erkennen. Ein Dritter, welcher den PDA 50 unter
diesem Winkel betrachtet, kann hier sogar zu dem Schluß kommen,
daß das
Gerät ausgeschaltet ist.
-
Es
ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, sondern vielmehr in vielfacher Weise abgeändert werden kann. Insbesondere
können
die Merkmale der einzelnen anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele
auch miteinander kombiniert werden.