CH618018A5

CH618018A5 -

Info

Publication number: CH618018A5
Application number: CH1053977A
Authority: CH
Inventors: Alain Dr Perregaux
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1980-06-30
Also published as: GB1599088A; US4415236A; HK1383A; JPS5447669A; DE2744034C2; ATA259378A; DE2744034A1; JPS61165522U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtzerstreuenden 45 Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere für Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflektierende Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte Struktur aufweist. Unter nematischen Flüssigkristall-Drehzellen sind im wesentlichen Polarisationsmodulatoren zu verstehen. Zwei auf beiden Seiten der Drehzelle angeordnete Polarisatoren machen hierbei die Modulation des Umgebungslichtes für das Auge sichtbar. Um bei einer auf dem Prinzip der Flüssigkristall-Drehzelle beruhenden und in Reflexion betriebenen Anzeige einen guten Kontrast zu erreichen, ist es notwendig, hinter der mit Polarisatoren versehenen Drehzelle einen Reflektor mit einem hohen Reflexionsvermögen sowie mit geeignetem diffusen Streuvermögen vorzusehen.

Derartige aus zwei gegeneinander verpressten Aluminiumfolien bestehende Reflektoren werden aufgrund ihres geringen Preises und des für viele Anwendungen ausreichenden Reflexions- und Streuvermögens von verschiedenen Produzenten bei der Herstellung von Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, eingesetzt.

Da bei diesen Reflektoren die für eine ausreichende Lichtstreuung notwendige mattierte Struktur auf den Innenseiten zweier aneinanderliegender und durch den zwischen zwei einander gegenüberstehenden Walzen gebildeter Spalt bewegter, verhältnismässig weicher Folien, etwa Aluminiumfolien mit 6 bis 40 (im Dicke, erzeugt wird, weist diese mattierte Struktur 5 furchenförmige, in einer durch die Bewegungsrichtung der gewalzten Folien vorgegebenen Vorzugsrichtung annähernd einheitlich ausgerichtete Vertiefungen auf. Diese Struktur bewirkt, dass die Oberfläche der Aluminiumfolie optisch anisotrop ist, und dass das auffallende Licht in Abhängigkeit vom m Azimutwinkel, bedingt durch den grossen Anteil an regulärer Reflexion, mit unterschiedlicher Intensität reflektiert wird, so dass ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeige (und somit des Reflektors) verschiedene Helligkeiten der Anzeigefläche wahrnimmt. Unter Azimutwinkel ist hierbei der 15 Winkel zwischen der durch Schnitt der Einfallsebene des auftreffenden Lichtstrahls mit der reflektierten Oberfläche gebildeten Geraden und der Vorzugsrichtung der Struktur der Oberfläche zu verstehen. Für manche Anwendungen, etwa bei Uhren, ist es aber erwünscht, dass die Anzeigenfläche auch bei azimuta-2» 1er Verdrehung ihre Helligkeit beibehält, da dadurch weder das ästhetische Empfinden des Betrachters gestört noch die Ables-barkeit beeinträchtigt wird.

Aus der DT-OS 2 531 372 ist ein Reflektor für Flüssigkri-stall-Anzeigen bekannt, bei dem durch eine blasenförmige Struktur der Reflektoroberfläche eine nahezu ideale und vom Azimutwinkel nahezu unabhängige Helligkeit der Anzeigefläche bewirkt wird. Bei der Herstellung eines derartigen Reflektors sind jedoch mehrere Verfahrensschritte notwendig, die die ; Gestehungskosten des Reflektors erheblich anwachsen lassen, i und seine Verwendung bei Massenprodukten erschweren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reflektor der vorgenannten Art zu schaffen, dessen reflektierte Intensität vom Azimutwinkel weitgehend unabhängig ist und der darüber hinaus in einem einfachen und für die Massenproduktion geeigneten Verfahren in überaus preiswerter Weise herzustellen ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der reflektierten Oberfläche der Folie eine zweite durch Vertiefungen bestimmte Struktur vorgesehen ist, bei der die Vertiefungen derart angeordnet sind, dass die Oberfläche zumindest annähernd optisch isotrop ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur durch Walzen oder Pressen in die reflektierende, mit der ersten Struktur versehene Oberfläche eingeprägt wird.

Der erfindungsgemässe Reflektor zeichnet sich durch einen grossen Reflexionskoeffizienten aus, dessen Abhängigkeit vom Azimutwinkel sehr viel geringer als beim eingangs genannten Aluminiumfolienreflektor ist. Er ist zudem einfach und billig herzustellen und bewirkt eine grosse Helligkeit und Kontraststärke der auf der Anzeigefläche elektro-optischer Anzeigen dargestellten Information.

Besonders vorteilhafte Eigenschaften werden dem Reflektor dadurch verliehen, dass die Vertiefungen der zweiten Struk-55 tur mindestens in zwei verschiedenen Vorzugsrichtungen angeordnet sind, welche nicht mit der Lage der Vorzugsrichtung der ersten Struktur zusammenfallen, und dass die zweite Struktur mindestens in einer Vorzugsrichtung periodisch ist. Besteht beispielsweise die zweite Struktur aus periodisch angeordneten 60 Quadraten oder regelmässigen Sechsecken, so ist die azimutale Abhängigkeit der reflektierten Intensität des auffallenden Lichtstrahles weitgehend behoben.

Hierbei ist es von Vorteil, den Abstand einander entspre-« chender benachbarter Vertiefungen längs einer Vorzugsrichtung so zu wählen, dass er ein Vielfaches des Abstandes benachbarter Vertiefungen längs der Vorzugsrichtung der ersten Struktur ist, da ein derartiger Reflektor trotz des gröberen Rasters

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der zweiten Struktur besonders einfach und daher preiswert herzustellen ist.

Werden darüber hinaus als Periode der zweiten Struktur höchstens einige hundert (im bei einer gleichzeitigen Tiefe bis zu 5 10 gewählt, so erhält man bei der Verwendung einer Metallfolie, die durch Walzen zweier auf ihrer rauhen Seite verpresster Aluminiumfolien hergestellt wurde, bei der von den verbleibenden zwei Oberflächen zumindest eine eine annähernd periodische Struktur mit einer etwa zwischen 2 und 20 (im liegenden 10 Periode und einer Tiefe der furchenförmigen Vertiefung bis zu 5 Um aufweist, noch eine rasterfreie Anzeigefläche.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfin-dungsgemässen Reflektors vereinfacht wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in allen Figuren auf gleiche Gegen- 15 stände.

Es zeigt:

Fig. 1 a) eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche einer vergrösserten und stark vereinfacht dargestellten von verschiedenen Produzenten als Reflektor verwendeten Metallfolie, Fig. 1 b) ein Schnitt durch diese Folie längs A-A,

Fig. 2 a) eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche eines vergrösserten und stark vereinfacht dargestellten Reflektors nach der Erfindung mit einer quadratischen zweiten Struktur,

Fig. 2 b) ein Schnitt durch diesen Reflektor längs B-B, und Fig. 2 c) eine 80-fache fotographische Vergrösserung eines Abschnittes der Oberfläche eines erfindungsgemässen Reflektors mit einer quadratischen zweiten Struktur der Periode 150 (im.

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In Fig. 1 a) ist eine von verschiedenen Produzenten als Reflektor in Flüssigkristall-Anzeigen verwendete Aluminiumfolie in stark idealisierter Form dargestellt. Auf der reflektierenden Oberfläche dieser Folie befinden sich längs einer Vorzugs- 35 richtung Su angeordnete Vertiefungen Vls welche bei der Folienherstellung durch Verpressen zweier mit ihren rauhen Seiten einander gegenüberstehender Aluminiumfolien mittels Walzen gebildet werden. Je nach Herstellungsverfahren und Ausgangsmaterial ist diese reflektierende Folie etwa zwischen 8 4(1 und 40 [xm dick. Die Vertiefungen können eine Tiefe t! bis zu 5 [xm aufweisen. In der durch die Bewegung der Folie bei der Herstellung festgelegten Vorzugsrichtung Sn weisen die benachbarten Vertiefungen üblicherweise einen Abstand von 2 bis 20 [xm auf, so dass auf der Oberfläche einer derartigen Folie 45 eine Struktur mit einer zwischen 2 und 20 [im liegenden Periode Pj auftritt.

In Fig. 1 b) ist ein Schnitt durch diese Folie längs der Linie A-A dargestellt.

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Aufgrund der in einer Vorzugsrichtung angeordneten Vertiefungen ist die Oberfläche der reflektierenden Folie optisch anisotrop, so dass der Reflexionskoeffizient der Oberfläche vom

Azimutwinkel, d. h. vom Winkel zwischen Vorzugsrichtung und Schnittgeraden der Einfallsebene des auffallenden Lichtstrahls und der Reflektoroberfläche, abhängig ist. Befindet sich ein derartiger Reflektor hinter einer zwischen zwei Polarisatoren angeordneten nematischen Flüssigkristall-Drehzelle, so nimmt ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeigevorrichtung wechselnde Helligkeit der Anzeigefläche wahr.

In Fig. 2 a) ist dieselbe nun aber mit einer zweiten Struktur versehene Folie dargestellt. Diese zweite Struktur besteht aus nebeneinanderliegenden Quadraten, welche sich sowohl in der Vorzugsrichtung S2i als auch S22 mit der Periode p2 wiederholen. Diese zweite Struktur wird durch Vertiefungen V2 bestimmt, welche sowohl in Richtung S2i als auch S22 jeweils in einem der Periode p2 entsprechenden Abstand auftreten. Diese Vertiefungen V2 weisen Tiefen t2 bis zu 10 |xm und vorzugsweise einen um ein Vielfaches grösseren Abstand als die Vertiefungen der ersten Struktur auf. Beträgt die Periode p2 der zweiten Struktur höchstens einige hundert (im, so erscheint die Anzeigefläche wegen der geringen Auflösung des Auges ohne Raster. Bei grösseren Perioden, z. B. p2 ~ 0,5 mm, ist der Raster auf der Anzeigefläche zu erkennen. Dies kann bei speziellen Anwendungen, etwa dann, wenn kein gleichmässiger, sondern ein gemusterter Hintergrund erwünscht ist, von Vorteil sein.

In Fig. 2 b) ist ein Schnitt durch den erfindungsgemässen Reflektor längs der Linie B-B dargestellt.

Durch das Anbringen der Vertiefungen der zweiten Struktur wird die optische Anisotropie der Oberfläche der ursprünglichen Folie verringert.

In Fig. 2 c) ist eine 80-fache, fotographische Vergrösserung eines Abschnittes der Oberfläche eines erfindungsgemässen Reflektors dargestellt. Dieser Reflektor besteht aus einer etwa 20 (im dicken Aluminiumfolie mit Vertiefungen Vi der Periode px ~ 5 |xm Und der Tiefe tt ~ 1 (im und einer durch Walzen eingeprägten zweiten Netzstruktur, wobei die Maschen des Netzes Quadrate sind, und der Abstand der durch Vertiefungen gebildeten Maschen ca. 150 |xm beträgt und die Vertiefungen etwa 10 (*m in die Folie eingeprägt sind. Mit einem derartigen Reflektor wird die azimutale Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten erheblich herabgesetzt, so dass die azimutalen Helligkeitsschwankungen der Anzeigefläche einer damit ausgerüsteten elektro-optischen Anzeigevorrichtung um ein Vielfaches kleiner als bei einer lediglich mit einem Reflektor gemäss Fig. 1 versehenen Anzeigevorrichtung sind.

Anstelle von Quadraten kann die zweite Struktur mit Vorteil auch aus anderen Elementen, etwa regelmässigen Rechtek-ken bestehen.

Zur Erzielung einer farbigen Anzeige ist es möglich,

gefärbte Reflektoren zu verwenden.

Der erfindungsgemässe Reflektor ist für alle elektro-optischen Anzeigen geeignet, also nicht nur für nematische Flüssig-kristall-Drehzellen, sondern etwa auch für Flüssigkristall-Anzeigen, die auf dem Prinzip des Gast-Wirt-Effektes beruhen, oder elektrochromatische Anzeigen.

2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Lichtzerstreuender Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere Anzeigen, die auf dem Prinzip der nemati-schen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflektierende Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der reflektierenden Oberfläche der Folie eine zweite durch Vertiefung (V2) bestimmte Struktur vorgesehen ist, bei der die Vertiefungen (V2) derart angeordnet sind, dass die Oberfläche zumindest annähernd optisch isotrop ist.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Vertiefungen (V2) der zweiten Struktur mindestens in zwei verschiedenen Vorzugsrichtungen (S2i, S22) angeordnet sind, welche nicht mit der Lage der Vorzugsrichtung (Sn) der ersten Struktur zusammenfallen, und dass die zweite Struktur mindestens in einer Vorzugsrichtung (S22) periodisch ist.
3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die zweite Struktur aus Quadraten oder regelmässigen Sechsecken besteht.
4. Reflektor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (p2) einander entsprechender benachbarter Vertiefungen (V2) der zweiten Struktur längs einer Vorzugsrichtung (S22) ein Vielfaches des Abstandes (pt) benachbarter Vertiefungen (V^ längs der Vorzugsrichtung (Su) 25 der ersten Struktur ist.
5. Reflektor nach einem der Ansprüche 2—4, gekennzeichnet durch eine zweite Struktur der Periode (p2) von höchstens einigen hundert (im und einer Tiefe (t2) bis zu 10 |xm.
6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie farbig und eine Metallfolie ist.
7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass als Folie eine Aluminiumfolie mit zumindest einer mattierten Oberfläche vorgesehen ist, wobei die mattierte Oberfläche eine annähernd periodische Struktur mit einer zwischen 2 und 20 |im liegenden Periode (pi) und einer Tiefe (t^ bis zu 5 Jim aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung des Reflektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur durch Walzen oder Pressen in die reflektierende, mit der ersten Struktur versehene Oberfläche eingeprägt wird.

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