DE10030949A1 - Bildschirm-Element für einen Flüssigkristallbildschirm sowie eine Bildschirmfläche aus derartigen Elementen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere hochauflösende Großdisplays, wobei die Grundidee darin liegt, das Display aus vielen durchsichtigen Folien zusammenzusetzen. Dies erfolgt derart, dass einzelne Bildschirmelemente zuerst aus diesen Folien zusammengesetzt werden und dann die Elemente zu einem großen Display gestapelt werden. Durch den Aufbau ist es möglich, die Leiterbahnen nach hinten abzuführen und damit auch die Anschlusspunkte nach hinten zu verlagern. Es wird damit der seitliche Rand am jeweiligen Bildschirmelement eingespart und es ist eine für den Betrachter nicht sichtbare Aneinanderreihung der einzelnen Bildschirmelemente zu einem Großdisplay möglich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildschirm-Element sowie eine daraus hergestellte Bildschirm-Fläche für Flüssigkristallbildschirme.

Für große Anzeigeflächen ist es bisher nicht möglich, hochauflösende Displays herzustellen. Wird eine große Anzeigefläche benötigt, so kann dies beispielsweise mittels Projektion erreicht werden. Bei der Verwendung von Displays, deren typische Auflösung bei 640 × 480 bis 1024 × 786 Bildpunkten liegt, müssen zur Erhöhung der Auflösung mehrere Geräte nebeneinander und übereinander angeordnet werden. Da alle diese Geräte aber einen Rand haben, ist das sich ergebende Bild in mehrere sichtbare Bereiche geteilt.

Bei der Verwendung eines CRT-Monitors mit einer Auflösung von 1600 × 1280 Bildpunkten ist eine maximale Größe von 24 Zoll Bildschirmdiagonale möglich. Mit der bisherigen Technik bei Flüssigkristallen, können Displays mit einer maximalen Auflösung von 1280 × 1024 Punkten bzw. maximal ca. 20 Zoll wirtschaftlich gefertigt werden. Bekanntlich werden, beispielsweise bei der TFT- Technologie, die einzelnen Punkte über eine Matrix aus horizontalen und vertikalen Leiterbahnen angesteuert. An deren Kreuzungspunkte sitzt ein Transistor, der diesen Punkt aktiviert, sobald auf beiden Leitungen ein Strom fließt. Wenn ein derartiger Transistor defekt ist, kann dieser Punkt nicht mehr angesteuert werden und bleibt dauerhaft dunkel. Bei einem großen Display mit 1280 × 1024 Punkten werden, da jeder Punkt drei Farben benötigt, ca. 4 Millionen Transistoren benötigt. Zur Herstellung werden hochreine Fertigungsräume benötigt, da ein Staubkorn gleich mehrere Transistoren zerstört. Infolgedessen ist der Ausschuss der Displays umso höher, je größer die Fläche wird. Auch hier können nicht einfach mehrere Displays zusammengeschaltet werden, da bei jedem Display auf der Seite die Anschlusspunkte und die Halterung der Frontplatte untergebracht sind. Dadurch entsteht ebenfalls ein Rand bei der Anordnung mehrerer Geräte nebeneinander.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der hochauflösende Großdisplays mit unterbrechungsfreier Displayfläche herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bildschirm-Element mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüche zu entnehmen.

Die Grundidee der Erfindung liegt darin, das Display aus vielen durchsichtigen Folien zusammenzusetzen, wodurch es möglich wird, Leiterbahnen nach hinten abzuführen und damit auch die Anschlusspunkte des Displays nach hinten zu verlagern. Damit wird der seitliche Rand am jeweiligen Display eingespart und die Displays können nahtlos aneinander gereiht werden.

Erfindungsgemäß besteht ein Bildschirm-Element aus einem Stapel von mehreren durchsichtigen Kunststofffolien-Zuschnitten, die geometrisch in einer bestimmten Art und Weise geformt und aufeinander gelegt sind. Jeder Kunststofffolienzuschnitt weist eine die vordere sichtbare Displayfläche formende Stirnseite, von der Stirnseite sich nach hinten weg erstreckende Seiten und eine die Seite verbindende Rückseite auf. Die sich nach hinten wegerstreckenden Seiten können in einem rechten oder auch einem anderen geeigneten Winkel zu der Stirnseite stehen. Auch die die Seiten verbindende Rückseite kann je nach Ausbildung gerade sein oder einen Radius aufweisen. Im Bereich der Stirnseite befindet sich auf einer der flachen Seite des Kunststofffolien-Zuschnittes eine Metallisierung, die als Massepotential für die jeweilige Folie dient. Auf der gegenüberliegenden Flachseite befinden sich wenigsten im Bereich der Stirnseite metallische, voneinander beabstandete und getrennt elektrisch ansteuerbare Anschlüsse, wobei die Größe der Anschlüsse der Größe des jeweiligen Bildpunktes entsprechen. Dies kann entweder durch entsprechend ausgebildete Anschlussflächen (Pads) oder, bei geeigneter Technik, mittels eines in der Folie angeordneten Loches zur Aufnahme von Flüssigkristall erfolgen. Des weiteren befinden sich auf einem Kunststofffolien-Zuschnitt elektrische Verbindungsleitungen von den Stirnseiten-Anschlüssen auf den Flachseiten zu den Rändern der sich nach hinten von der Stirnseite weg erstreckenden Folienseiten. Damit werden die Anschlüsse der Bildpunkte aus dem sichtbaren Bereich nach hinten verlagert.

Zur Erzeugung eines Bildschirm-Elements werden mehrere dieser Folien übereinandergelegt und verklebt, so dass sich daraus ein Stapel mit bereits einer Vielzahl von Bildpunkten ergibt. Diese Stapel werden aneinander und übereinander aufgereiht, so dass ein beliebig großes Display mit entsprechend benötigter Auflösung zusammengestellt werden kann, ohne dass für den Betrachter die Trennung zwischen den einzelnen Bildschirm-Elementen sichtbar ist und die große Displayfläche als eine Fläche erscheint. Eine derart aufgebaute LCD-Fläche weist dann, abhängig von der Art des verwendeten Flüssigkristalls vor der Displayfläche noch entsprechende zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Abstandshalter, Farbfilter, Polfilter, Abdeckscheibe und dgl. auf, um einen geeigneten und kompakten einheitlich erscheinenden Bildschirm zu erzeugen. Hier sind verschiedene, dem Fachmann bekannte Möglichkeiten gegeben.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und der möglichen Abänderungen wird die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Kunststofffolienzuschnitt in der Draufsicht (a), in der Stirn­ ansicht (b) und in der Ansicht von unten (c);

Fig. 2 die perspektivische Ansicht eines Bildschirm-Elements bestehend aus einem Stapel von mehreren Kunststofffolien-Zuschnitten gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Bildschirm-Element gemäß Fig. 2 mit einer Anschlussplatine; und

Fig. 4 eine LCD-Fläche aus mehreren Bildschirm-Elementen gemäß Fig. 3.

Der in der Fig. 1 dargestellte Kunststofffolien-Zuschnitt 1 weist in der Draufsicht eine Stirnseite 2, daran anschließende sich nach hinten rechtwinklig weg erstreckende Seiten 3, 4 und eine schräge, die beiden Seiten 3 und 4 verbindende Rückseite 5 auf. Die Rückseite 5 kann je nach optischen Erfordernissen für die Hintergrundbeleuchtung einen Radius aufweisen, um zusammen mit den anderen aufeinanderliegenden Folien eine konkave Ausbildung zu realisieren, in deren Brennpunkt dann die Hintergrundbeleuchtung angeordnet wird. In dem Ausführungsbeispiel weist die Seite 4 einen ersten Bereich 6 und einen daran anschließenden zurückgesetzten zweiten Bereich 7 auf. Die Seite 3 und der erste Bereich 6 sind zu der Stirnseite rechtwinklig angeordnet, um später nach dem Zusammensetzen zu einem Stapel als Anschlagfläche für benachbarte Stapel zu dienen. Der zweite Bereich 7 kann auch schräg zu dem ersten Bereich 6 verlaufen. Durch den Versatz des zweiten Bereiches 7 gegenüber dem ersten Bereich 6 entsteht ein Freiraum zur Unterbringung weiterer Anschlusselemente, wie später noch gezeigt und erläutert wird.

in der Draufsicht gemäß Fig. 1a befinden sich an der Stirnseite über den gesamten Bereich Anschlussflächen 8, deren jeweilige Breite der Größe des jeweiligen Bildpunktes entspricht. Von diesen Anschlussflächen führen elektrische Verbindungsleitungen 9 zu den Stirnseiten-Anschlüssen 10 an dem Rand des Kunststofffolien-Zuschnitts 1 im zweiten Bereich 7 der Seite 4. Die Leiterbahnen 9 auf dem Kunststofffolien-Zuschnitt 1 können durch verschiedene geeignete Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Folie mit einem leitfähigen Material im Siebdruck zu bedrucken, zuerst ein leitfähiges Material auf die Folie aufzuziehen oder aufzudampfen und anschließend über ein Ätzprozess die Leiterbahnen abzubilden, die Leiterbahnen mit einem leitfähigen Material zu prägen, leitfähiges Material mittels eines Lasers einzubrennen oder mittels Funkenerosion die Leiterbahnen einzubringen.

Zusätzlich kann, wenn es erforderlich ist, zu der jeweiligen Leiterbahn 9 noch ein Speicherelement für jeden Punkt auf der Folie aufgebracht werden. Hierzu kann beispielsweise ein Metall-Isolator-Metallelement (MIM-Element) als Speicherelement verwendet werden. Um die Anzahl der Stirnseiten-Anschlüsse 10 (Pads) zum Anschluss an die Steuerelektronik zu verringern kann alternativ auch auf der Folie ein intelligenter Chip plaziert werden, welcher auf der Ausgangsseite alle Anschlussflächen 8 ansteuern kann und auf der Eingangsseite mit nur wenigen Versorgungs-, Steuer- und Datenleitungen auskommt. Dieser Chip könnte ggf. auch die vorstehend genannte Speicherzelle (Transistor + Kondensator) ersetzen. Ggf. kann der Kunststofffolien-Zuschnitt 1 eine eingeprägte Vertiefung zur Aufnahme des Chips aufweisen bzw. in der darüberliegenden Folie eine Aussparung vorgesehen sein.

Für die Funktionsfähigkeit des Bildschirm-Elements ist zumindest die Anordnung von Flüssigkristall in der bekannten Art und Weise an der Vorderseite der Displayfläche notwendig. Alternativ kann jedoch auch das Flüssigkristall in die Folie eingearbeitet werden, so dass anstelle der Anschluss-Fläche 8 an geeigneter Stelle ein Loch in die Folie eingestanzt wird. Dieses Loch wird später mit einem Flüssigkristall gefüllt und die Ansteuerung des Flüssigkristalls erfolgt über die darunter und darüber liegende Folie.

Der Kunststofffolien-Zuschnitt 1 kann auch aus zusammengesetzten Längsstreifen bestehen. Dies kann je nach Art des Flüssigkristalls notwendig werden, wenn ein Polarisator in die Folie eingearbeitet werden muss. Je nach Art der Ansteuerung kann dabei auch entweder die Folie selbst eingefärbt oder ein Folienstreifen mit entsprechender Farbe eingearbeitet werden. Dabei kann es sich auch um einen durchsichtigen Streifen handeln, der die einzelnen Bildpunkte optisch voneinander trennen kann. Die Zusammensetzung der Folie kann dabei soweit gehen, dass ein Streifen der Folie bereits über die gesamte Logik und Ansteuerung für einen Punkt verfügt und dann diese Punkte nur noch zusammengebracht werden müssen.

In der Fig. 1b zeigt die Stirnansicht die Stirnseite 2 des Kunststofffolien- Zuschnitts 1 mit der Oberseite 11 und der Unterseite 12. Die Oberseite 11 enthält die im Zusammenhang mit der Fig. 1a diskutierten Anschluss-Flächen 8, Leiterbahnen 9 und Stirnseiten-Anschlüsse 10. Auf der Unterseite 12 befindet sich im Bereich der Stirnseite 2 eine Metallisierung 13, die wie in der Fig. 1c dargestellt, über eine Leiterbahn 14 zu einem Massenanschluss 15 auf der Unterseite führt.

Fig. 2 zeigt ein Bildschirm-Element 16 das aus mehreren zueinander gestapelten Kunststofffolien-Zuschnitten 1 gemäß der Fig. 1 besteht. Die einzelnen Kunststofffolien-Zuschnitte sind mittels eines Klebers 20 miteinander verklebt.

In der Fig. 3 ist das Bildschirm-Element 16 zusammen mit einer Anschluss- Platine 17 dargestellt, die in dem durch den Versatz des zweiten Bereichs 7 der Seite 4 entstandenen Freiraum eingelegt ist und die einzelnen Kunststofffolien- Zuschnitte 1 an den Stirnseiten-Anschlüssen kontaktiert. Der Schaltungsträger weist die entsprechende Ansteuerungselektronik für dieses LCD-Bildelement auf. In der Fig. 3 ist schematisch die Hintergrundbeleuchtung 18 angedeutet.

Fig. 4 zeigt eine LCD-Bildfläche 19 die aus neun Bildschirm-Elementen 16 gebildet wird, wobei sich jedes Bildschirm-Element wiederum aus acht Kunststofffolien-Zuschnitten zusammensetzt. Jedem Bildschirm-Element 16 ist eine Hintergrundbeleuchtung 18 zugeordnet. Die LCD-Fläche 19 weist keine sichtbaren Trennungen zwischen den einzelnen Bildpunkten auf. Vor diese Bildfläche muss zur Erstellung eines entsprechend gewünschten Großdisplays noch eine Halterung (Rahmen) mit Abstandhaltern und Frontplatten usw. vorgesehen werden. Dies entspricht der bisher üblichen bekannten Technik.

Grundsätzlich gibt es bei der Art des Flüssigkristalls verschiedene Möglichkeiten, die auch den Aufbau bzw. die Ausbildung des Kunststofffolien-Zuschnitts oder/und die Ansteuerung des jeweiligen Bildschirm-Elements 16 zu ändern. So ist es beispielsweise möglich, organische LEDs zu verwenden. Dieses Material leuchtet selbst, so dass es keiner Hintergrundbeleuchtung bedarf. Je nach Material leuchtet dieses bereits in der gewünschten Farbe oder es ist ein zusätzliches Farbfilter für die entsprechenden Bildpunkte nötig. Die Ausbildung des Kunststofffolien-Zuschnitts und der Aufbau übernimmt hier nur die reine Ansteuerung der LED.

Der gesamte Bildschirm kann entweder reflektierend oder durchleuchtend ausgebildet sein. Dementsprechend kann eine Anpassung des Kunststofffolien- Zuschnitts notwendig werden, um einen oder mehrere Polarisatoren aufzunehmen. Auch kann ein Flüssigkristall für den sogenannten IPS-Mode (Inplane Switching Mode) verwendet werden, bei dem die Kontakte des Schalters in einer Ebene liegen.

Wie bereits angedeutet, kann je nach verwendetem Flüssigkristall die eine oder andere Ansteuerung notwendig bzw. möglich sein. Dies reicht von keiner Hintergrundbeleuchtung bei Reflektion über eine monochrome Hintergrundbeleuchtung, bei der drei Bildpunkte angesteuert werden, bis zu einer farbveränderten Hintergrundbeleuchtung. Im Fall von keiner und monochromer Hintergrundbeleuchtung übernimmt die Ansteuerung nur die Aktivierung der Bildpunkte, was nach den bisher bekannten Methoden erfolgen kann.

Bei einer farbveränderten Hintergrundbeleuchtung wird nacheinander jeder Bildpunkt eines Bildschirm-Elements für kurze Zeit auf "durchsichtig geschaltet" und dazu die Hintergrundbeleuchtung mit der gewünschten Farbe und Intensität dieses Bildpunktes eingestellt. So kann beispielsweise die Hintergrundbeleuchtung mit roten, gelben und blauen LEDs im entsprechend richtigen Mischungsverhältnis realisiert werden. Je mehr Bildpunkte ihre Beleuchtung von einer Hintergrundbeleuchtung erhalten, umso schneller muss jeder Bildpunkt aktiviert werden können.

Mittels der vorstehend der beschriebenen Erfindung ist es somit möglich, ein hochauflösendes Großdisplay ohne Unterteilung der Bildfläche herzustellen.

Claims (6)

1. Bildschirm-Element für Flüssigkristallbildschirme bestehend aus einem Stapel von mehreren durchsichtigen Kunststofffolien-Zuschnitten mit
einer die vordere sichtbare Displayfläche formenden Stirnseite, von der Stirnseite sich nach hinten weg erstreckenden Seiten und einer die Seiten verbindenden Rückseite;
eine Metallisierung auf einer der Flachseiten wenigstens im Bereich der Stirnseite;
metallische, voneinander beabstandete und getrennt elektrisch ansteuerbare Anschluss-Flächen auf der gegenüberliegenden Flachseite wenigstens im Bereich der Stirnseite, wobei die Größe der Anschluss-Flächen der Größe des jeweiligen Bildpunktes entsprechen; und
elektrische Verbindungsleitungen von den Stirnseiten-Anschlüssen auf den Flachseiten zu den Rändern der sich nach hinten von der Stirnseite weg erstreckenden Folienseiten.

2. Bildschirm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten unterschiedlich lang ausgebildet sind.

3. Bildschirm-Element nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite einen ersten, an die Stirnseite angrenzenden Seitenbereich und einen daran in Richtung der anderen Seite versetzten oder zu dem ersten Seitenbereich schräg verlaufenden zweiten Seitenbereich aufweist.

4. Bildschirm-Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der versetzte zweite Seitenbereich mit dem ersten Seitenbereich einen Absatz bildet.

5. Bildschirm-Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Anschlüsse für die Stirnseitenanschlüsse an dem zweiten Seitenbereich angeordnet sind und mit entsprechenden Anschlüssen auf einem an diesen Seitenbereich anliegenden Schaltungsträger mit einer Ansteuerungselektronik für dieses LCD-Element verbunden sind.

6. Bildschirm-Fläche für einen Flüssigkristall-Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Bildschirm-Elemente gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.