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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Flüssigkristallanzeigen und
dabei insbesondere auf eine Anzeige, die eine Elektrode aufweist,
die gespalten ist und kapazitiv mit einer gemeinsamen Elektrode
verbunden ist.
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GLOSSAR
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Wie
in diesem Dokument verwendet, handelt es sich bei einer „Anzeige” um
eine Vorrichtung, die einem Betrachter Informationen in visueller
Form bereitstellt.
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Eine „Grafik” kann
Text, ein Symbol, eine willkürliche Form oder eine Kombination
daraus sein. Eine Grafik kann lichtdurchlässig, diffus,
schattiert, koloriert, eine Silhouette oder ein Umriss oder eine Kombination
daraus sein. Grafiken können positiv (Schwarz auf Weiß)
oder negativ (Weiß auf Schwarz) sein, wobei das Weiß diffus,
schattiert etc. ist.
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Ein „Phosphor” ist
nicht auf eine einzige Art von Phosphor oder Dotierstoff beschränkt
und schließt auch keine kaskadierenden Phosphore oder Farbstoffe
zur Farbverbesserung aus.
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Eine „EL-Schicht” ist
eine Schicht, die Phosphor und ein Dielektrikum oder separate Schichten von
Phosphor und eines Dielektrikums enthalten.
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Eine „EL-Lampe” ist
eine dickschichtige, kapazitive Vorrichtung umfassend eine EL-Schicht
zwischen zwei Elektroden, von denen mindestens eine transparent
ist. Wenn an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, ist der
Phosphor leuchtend. Bei einem „Panel” handelt
es sich um mehrere EL-Lampen auf einem gemeinsamen Substrat. Die
Lampen können unabhängig voneinander oder miteinander betrieben
werden. Zum Betreiben einer EL-Lampe muss Wechselstrom verwendet
werden.
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Eine „Dickschicht”-EL-Lampe
bezeichnet eine Art von EL-Lampe und eine „Dünnschicht”-EL-Lampe
bezeichnet eine andere Art von EL-Lampe. Die Begriffe beziehen sich
nur weitgehend auf die tatsächliche Dicke und bezeichnen
eigentlich verschiedene Fachrichtungen. Bei einer dünnen
Dickschicht-EL-Lampe handelt es sich nicht um einen begrifflichen
Widerspruch, eine derartige Lampe ist wesentlich dicker als eine
Dünnfilm-EL-Lampe.
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„Lichtundurchlässig” bedeutet
nicht, dass kein Licht ausgestrahlt wird, sondern lediglich, dass die
Menge an ausgestrahltem Licht erheblich reduziert wird, z. B. auf
15 Prozent des Auflichts.
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„Überlagernd” oder „unterlegend” stehen nicht
für die Ausrichtung und beschreiben lediglich eine Situation,
in der Materialschichten größere Flächen
haben, die sich mit oder ohne Kontakt gegenüber liegen.
Die Flächen sind nicht unbedingt eben.
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Eine
Flüssigkristallanzeige ist eine kapazitive Struktur, die
ein Dielektrikum (Flüssigkristall) zwischen zwei Elektroden
aufweist, von denen mindestens eine transparent ist. Häufig
sind beide Elektroden transparent und bestehen in der Regel aus
Indiumzinnoxid (ITO), das auf ein transparentes Substrat, wie z.
B. eine dimensional stabile, transparente Plastikfolie, gesputtert
wird. Für die Bereitstellung von grafischen oder alphanumerischen
Informationen ist mindestens eine der Elektroden gemustert. Typischerweise
umfasst dies den Siebdruck einer Maske und das Ätzen der
ITO-Schicht. Ätzen ist ein chemischer Prozess mit dazugehörigen
Problemen und Kosten hinsichtlich der Handhabung und Abfallstoffentsorgung.
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In
den letzten 20 Jahren wurde eine bestimmte Materialklasse, die als
Polymer-dispergierte Flüssigkristalle (PDLC) bekannt ist,
für Anzeigen entwickelt; siehe z. B.
US-Patent 4,992,201 (Pearlman). Vorrichtungen,
die diese Materialien verwenden, werden mit einer Spitzenspannung
von 60–120 Volt betrieben – im Gegensatz zu früheren
Flüssigkristallmaterialien, die mit wesentlich niedrigeren
Spannungen betrieben wurden – und bieten Kontrast, ohne dass
Polarisatoren benötigt werden. Manchmal kommen die als „optische
Verschlüsse” bezeichneten Polymer-dispergierte Flüssigkristalle
in anderen Bereichen außerhalb des Gebiets von Anzeigen
zum Einsatz.
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Das
US-Patent 6,842,170 (Akins
et al.) offenbart eine Flüssigkristallanzeige (LCD), die
mit einer Elektrolumineszenz(EL)-Hinterleuchtung und einer Touchscreen
kombiniert ist. Die Flüssigkristallanzeige ist Bestandteil
eines Tastaturfelds, das eine Maskenschicht mit Bildern der Tasten
auf einem Telefon (0–9, * und #) und andere Steuertasten
enthält. Ebenfalls offenbart wird, dass die Flüssigkristallanzeige und
die EL-Hinterleuchtung ein gemeinsames Substrat verwenden können.
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Die
Internationale Veröffentlichung
WO 2005/121878 offenbart eine
Flüssigkristallanzeige und eine EL-Hinterleuchtung auf
der selben Seite eines Substrats wie die Veröffentlichung
der US-Anmeldung 2002/0163606 (Kitai et al.). Es sind auch andere
Umsetzungen bekannt, wobei die Vorrichtungen auf gegenüberliegenden
Seiten eines Substrats liegen, siehe z. B.
US-Patent 5,121,234 (Kucera) und
6,441,551 (Abe et al.).
Verschiedene Folien oder äußere Schichten, die
die optische Leistung beeinflussen, wie z. B. Farbe, Reflexion und
Streuung sind ebenfalls bekannt. Diese Vorrichtungen werden in der
Regel von vorne nach hinten gebaut, das bedeutet, dass die erste
Schicht auf dem Substrat eine transparente vordere Elektrode ist.
Die folgenden Schichten bedecken die vordere Elektrode, und erschweren
den elektrischen Kontakt mit der vorderen Elektrode. Darüber
hinaus müssen Stromanschlüsse verwendet werden,
um den Widerstand von der Elektrode auf eine Auflagestelle zu reduzieren,
was weitere Probleme mit der Position und der uneinheitlichen Dicke,
insbesondere für Anzeigen mit mehreren Segmenten, hervorrufen
kann.
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Eine
EL-Vorrichtung strahlt Licht bei beinahe jeder angelegten Spannung
aus. Brauchbare Lichtmengen erfordern gewöhnlich über
60 Volt RMS. Flüssigkristallvorrichtungen sind eher wie
Schalter: Sie ändern den Zustand nicht, bis eine Schwellenspannung
erreicht ist, z. B. 80 Volt RMS. Für PDLC beträgt
die Spannung 10–40 Volt RMS. Die Reaktionskurve ist nicht
gänzlich glatt – dies wäre aufgrund des
Spannungsgefälles entlang der Dicke des Materials unmöglich – allerdings
ist die Veränderung relativ abrupt im Vergleich mit der
annähernd linearen Reaktion einer EL-Lampe auf Spannung;
z. B. siehe Veröffentlichung der US-Anmeldung 2006/0250534 (Kutscher
et al.).
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Das
Antreiben von EL und PDLC zwischen einem einzelnen Elektrodenpaar,
wie im Patent '234 und Patent '551 offenbart, ist nicht ganz einfach.
Für manche Anwendungen ist die Antwort simpel. Man legt
einfach eine ausreichend große Spannung an, um Verschlüsse
zu öffnen und EL-Lampen zu veranlassen, Licht auszustrahlen.
Für Anzeigen mit mehreren Segmenten gab es keine einfache
Antwort hinsichtlich dem gleichzeitigen Antreiben von EL und PDLC,
z. B. aufgrund von Problemen beim Steuern von Leiterbahnen.
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Die
Auswahl einer Technologie für eine bestimmte Anzeige ist
ein Abgleich von miteinander konkurrierenden Interessen, von denen
nicht zuletzt eines der Faktor Kosten ist. Im Fall von Mobiltelefonen
basiert die Entscheidung häufig auf der Annahme, dass sich
der Benutzer während der Verwendung des Telefons in einem
Gebäude oder zumindest nicht in direktem Sonnenlicht befindet.
Mit anderen Worten, der Inhalt der Anzeige verschwindet bei heller
Beleuchtung beinahe, weil die Anzeige bezüglich der Sichtbarkeit
auf leuchtender Hinterleuchtung basiert. Viele Flüssigkristallanzeigen
basieren auf reflektierender Hinterleuchtung. Somit nimmt die Hinterleuchtung
je nach Umgebungslicht zu oder ab, und der Inhalt der Anzeige bleibt
sichtbar. Einige Anzeigen versuchen mithilfe einer „transflektiven” Schicht zwischen
einer Hinterleuchtung und einem Flüssigkristallmodul die
Vorteile aus beiden Welten zu vereinen.
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Siebdruck
und Walzbeschichtung sind zwei bekannte Prozesse für die
Herstellung von EL-Lampen und anderen Vorrichtungen. Ein Problem
beim Siebdruck sind die Kosten und die unsystematische Produkthandhabung.
Ein Problem bei der Walzbeschichtung von Flüssigkristallmaterial
ist die Notwendigkeit, Zugang zur ersten abgeschiedenen Elektrode
für den elektrischen Kontakt herzustellen. Ätzen ist
kostspielig und aufwändig, sowohl hinsichtlich der Anzahl
an Schritten als auch den möglicherweise umweltschädlichen
Materialien die zum Ätzen verwendet werden. Andere Lösungen,
wie in
US-Patent 5,821,691 (Richie
et al.) offenbart, sind nützlich aber begrenzen die Position
der ersten Elektrode.
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Es
ist bekannt, dass Elektrolumineszenz-Lampen sich mithilfe einer
Spaltelektrode auf der gegenüberliegenden Seite eines Panels;
z. B. siehe
US-Patent 2,928,974 (Mash),
kapazitiv mit der ersten abgeschiedenen Elektrode verbinden. Es
ist ebenfalls bekannt, dass es bei diesem Ansatz ein Problem gibt,
da die Leuchtdichte proportional zur Oberfläche ist; z.
B. siehe
US-Patent 5,508,585 (Butt).
Das bedeutet, dass zwei oder mehrere Elektroden eine gleiche Oberfläche
aufweisen müssen, damit die Lampen eine gleiche Leuchtdichte
haben, wobei alle anderen Faktoren identisch sind.
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US-Patent 6,934,313 (Deacon)
offenbart einen Lichtwellenleiter aus PDLC-Material mit zwei Elektroden
auf einer Seite des PDLC-Materials und einer dritten Elektrode auf
der anderen Seite des PDLC-Materials. Die beiden Elektroden sind
nicht durch die dritte Elektrode kapazitiv miteinander verbunden,
da die dritte Elektrode nicht elektrisch schwebend (floating) ist.
Transparente Elektroden werden ebenfalls offenbart.
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Angesichts
der vorangehenden Ausführungen ist es daher ein Ziel der
Erfindung einen PDLC-Lichtverschluss bereitzustellen, in dem eine Elektrode
gespalten ist.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Spaltelektrode,
die kapazitiv mit einer schwebenden Elektrode verbunden ist, um
eine PDLC-Schicht zu steuern.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Walzbeschichtung einer vorderen
Elektrode eines Lichtverschluss zu ermöglichen.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer gemeinsamen,
schwebenden, vorderen Elektrode für übereinander
angeordnete PDLC- und EL-Schichten.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von kapazitiv
verbundenen PDLC- und EL-Schichten.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von optimalen
Antriebsspannungen für jede Schicht in einem eine PDLC-Schicht
und eine EL-Schicht umfassenden Stapel.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung der Ausgestaltung
von Anzeigen, die Lichtverschlüsse als Bestandteil der
Anzeige aufweisen.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Lichtverschlusses
und eines EL-Panels auf der selben Seite eines Substrats mit einer gemeinsamen
vorderen Elektrode und separaten hinteren Elektroden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorangegangenen Ziele werden von der Erfindung erreicht, in der
ein Lichtverschluss eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode
und eine dritte Elektrode umfasst, wobei die erste und zweite Elektrode
durch die dritte Elektrode kapazitiv miteinander verbunden sind.
Die erste und zweite Elektrode können segmentiert werden
und die Segmente separat adressiert werden. In einer Anzeige, die
einen Lichtverschluss und ein EL-Panel aufweist, die auf der selben
Seite eines Substrats übereinander angeordnet sind, gibt
es eine gemeinsame vordere Elektrode und separate hintere Elektroden,
um den Lichtverschluss und das EL-Panel zu betreiben. Die gemeinsame Elektrode
ist elektrisch schwebend und die hinteren Elektroden sind durch
die gemeinsame vordere Elektrode kapazitiv miteinander verbunden.
Die hinteren Elektroden können segmentiert und die Segmente separat
adressiert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein
tieferes Verständnis der Erfindung kann erlangt werden,
indem die folgende detaillierte Beschreibung gemeinsam mit den beiliegenden
Zeichnungen in Betracht gezogen wird, in denen:
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1 ein
Querschnitt eines Lichtverschlusses ist, der gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist;
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2 ein
Schaltbild der Ausführungsform von 1 ist;
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3, 4, 5, 6 und 7 den Betrieb
einer Vorrichtung darstellen, die gemäß der Erfindung
ausgebildet ist;
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8 ein Diagramm ist, das den Betrieb einer
Schicht des PDLC-Materials darstellt;
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9 ein
Querschnitt eines hinterleuchteten Verschlusses ist, der gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist;
und
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10 ein
Querschnitt eines hinterleuchteten Verschlusses ist, der gemäß einer
alternativen Ausführungsform der Erfindung ausgebildet
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 stellt
einen Lichtverschluss dar, der gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Insbesondere
umfasst der Lichtverschluss 10 ein transparentes Substrat 11 und eine
transparente Elektrode 12, die eine wesentliche Fläche
des Substrats überlagern. Die Flüssigkristallschicht 13 überlagert
die Elektrode 12. Die Elektroden 15, 16 und 17 überlagern
die Flüssigkristallschicht 13. Die Elektroden 15 und 16 sind
mit einer Wechselstromquelle 18 verbunden und werden zu Gegenpolen
gesteuert. Die Elektrode 17 ist durch den Schalter 19 mit
demselben Anschluss an der Quelle 18 verbunden wie die
Elektrode 16.
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Das
Substrat 11 kann Glas oder ein anderer transparenter Polymerwerkstoff
sein, wie z. B. Polykarbonat oder Polyäthylenterephthalat
(PET). Es ist nur erforderlich, dass das Substrat transparent ist und
mit einer haftenden Schicht aus transparentem, leitfähigem
Material überzogen werden kann. Die Dicke des Substrats 11 ist
nicht entscheidend und hängt von der Anwendung ab. Die
transparente Elektrode 12 besteht vorzugsweise aus Indiumzinnoxid (ITO).
Die Flüssigkristallschicht 13 ist vorzugsweise ein
Polymer-dispergiertes Flüssigkristall.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Schicht 13 walzbeschichtet
und nicht gemustert, um eine Aussparung für den Kontakt
zur Elektrode 12 bereitzustellen. Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist die Elektrode 12 schwebend;
d. h. es besteht keine ohmsche Verbindung zu Schicht 12. Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung sind die Elektroden auf der oberen
Fläche der Schicht 13 mithilfe der Elektrode 12 kapazitiv
miteinander verbunden.
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2 ist
ein Schaltbild des in 1 dargestellten Schaltkreises,
wobei übereinstimmende Elemente dieselbe Bezugszahl wie
in 1 haben. Der Kondensator 21, der die
Elektrode 15 umfasst, ist mit dem Kondensator 22,
der die Elektrode 16 umfasst, in Reihe geschaltet. Der
Kondensator 23, der die Elektrode 17 umfasst,
ist mit dem Kondensator 22 parallel geschaltet.
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Wenn
der Schalter 19 offen ist, bilden die Kondensatoren 21 und 22 einen
Spannungsteiler, der eine Spannung an deren Anschluss, d. h. auf Elektrode 12 erzeugt,
im reziproken Wert zum Verhältnis ihrer elektrischen Kapazitäten.
Nur wenn die elektrischen Kapazitäten im Wesentlichen gleich sind,
wird die Spannung von der Quelle 18 durch den Spannungsteiler
in zwei Hälften geteilt.
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Gemäß des
Stands der Technik ist die elektrische Kapazität proportional
zum Bereich und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Platten
oder Elektroden. Als erste Annäherung wird angenommen,
dass die Bereiche der Platten in einem bestimmten Kondensator gleich
sind, auch wenn es anhand 1 offensichtlich
ist, dass die Elektrode 12 wesentlich größer
als die anderen Elektroden ist.
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Es
wurde festgestellt, dass der Verbindungseffekt nicht nur für
selektives Umschalten von Flüssigkristallmaterial genutzt
werden kann, sondern auch zum Steuern von sowohl Flüssigkristall-
als auch Elektrolumineszenz-Schichten von einer gemeinsamen Elektrode
verwendet werden kann, wodurch die Notwendigkeit für die
Herstellung eines ohmschen Kontakts mit der vorderen, transparenten Elektrode
in einer Anzeige wegfällt. Dies führt zu einer
enormen Reduktion von Kosten sowie hinsichtlich der Dicke und vereinfacht
die Ausbildung einer geschlossenen Lichtquelle für eine
Anzeige. Die Schichten können auf derselben Seite eines
Substrats sein, wodurch das Substrat die freiliegende, äußere
Fläche einer Anzeige sein kann. Die Notwendigkeit für
Schutzschichten und spezielle Handhabung sowie andere Probleme werden
dadurch vermieden.
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3 ist
im Wesentlichen, in elektrischer Hinsicht identisch mit 1,
mit der Ausnahme, dass die gemeinsame Elektrode in mehrere kleine,
elektrisch miteinander verbundene Elektroden aufgeteilt und der
Schalter 19 entfernt wurde. Die gemeinsame Elektrode ist
schwebend. Um der Diskussion willen wird angenommen, dass alle Elektroden
dieselbe Fläche haben.
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In 4 wurde
die Struktur leicht abgeändert. Die Elektroden 51 und 53 sind
niedriger als die Elektroden 41 und 43 (3)
positioniert. Dies verringert den Abstand zu den Elektroden 46 und 48 und erhöht
die elektrische Kapazität dieser Kondensatoren.
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In 5 wird
die Elektrode 51 von der Elektrode 32 verschoben.
Auch wenn möglicherweise der Anschein erweckt wird, dass
sich das elektrische Feld von Elektrode 51 zu Elektrode 32 erstrecken sollte,
ist dies nicht der Fall, zumindest nicht in einer bedeutenden Art
und Weise. Die elektrische Kapazität wird durch den Überlappungsbereich
bestimmt. Die mit den Elektroden 51 und 55 verbundene
elektrische Kapazität ist bedeutend größer
als die mit den Elektroden 32 und 55 verbundene
elektrische Kapazität. Somit fließt der Wechselstrom
von Elektrode 51 zu Elektrode 55 und von Elektrode 56 zu
Elektrode 32 (die übrigen Elektroden werden für
den Moment außer Acht gelassen).
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Die
Verschiebung der Elektroden ist derart, dass zwei Kammern erzeugt
werden, Kammern 58 und 59. Wenn diese Luft enthalten,
sind beispielsweise die dielektrischen Konstanten der Kammern gleich und
die elektrische Kapazität der Elektroden 51 und 55 wesentlich
größer als die elektrische Kapazität
der Elektroden 32 und 56.
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In 6 wurde
die segmentierte untere Elektrode durch eine elektrisch identische
Dauerelektrode 61 ersetzt. Dies dient der Vereinfachung
der Zeichnung. Die Schicht 63 ist zwischen den Elektroden 32 und 34 sowie
den Elektroden 51 und 53 eingefügt. Gleichermaßen
wurde die Schicht 64 zwischen den Elektroden 51 und 53 sowie
der gemeinsamen Elektrode 61 eingefügt.
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Der
durch die Elektroden 32 und 61 gebildete Kondensator
und der durch die 34 und 61 gebildete Kondensator
haben zwei Dielektrika, wobei der durch die Elektroden 51 und 61 gebildete
Kondensator und der durch die Elektroden 53 und 61 gebildete
Kondensator nur ein Dielektrikum haben. Wenn die Materialien der
Schichten 63 und 64 gleich sind, hat dies keinerlei
Auswirkungen. Wenn die Materialien gemäß eines
anderen Aspekts der Erfindung nicht gleich sind, eröffnet
dies eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten.
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Insbesondere
bedeutet dies, dass die Schicht 63 vorzugsweise eine EL-Schicht
und die Schicht 64 vorzugsweise PDLC ist. Die Dielektrizitätskonstante
einer EL-Schicht ist in der Regel niedriger als die Dielektrizitätskonstante
von PDLC. Der Pfad von Elektrode 51 zu Elektrode 32 umfasst
zwei Kondensatoren und drei Dielektrika. Der Spannungsabfall kann
berechnet werden als ob drei Kondensatoren in Reihe wären.
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Gemäß des
Stands der Technik ist die elektrische Kapazität von in
Reihe geschalteten Kondensatoren gleich dem Kehrwert der Summe der
Kehrwerte der elektrischen Kapazitäten wie in der folgenden
Gleichung.
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Die
Spannung teilt als die Inverse der elektrischen Kapazitäten.
Somit ist für gleiche Bereiche, gleiche Dielektrizitätskonstanten
und gleiche Dicken, der Spannungsabfall über jedem einzelnen
Dielektrikum gleich. Somit beträgt die Spannung über
der Elektrode 51 und der Elektrode 61 ein Drittel
der angelegten Spannung und die Spannung über der Elektrode 61 und
der Elektrode 32 zwei Drittel der angelegten Spannung.
Wenn sich die Dielektrizitätskonstanten, Abstände
und Bereiche ändern, wird die Situation komplizierter,
allerdings gelten dieselben Regeln. Gemäß der
Erfindung werden diese Regeln genutzt, um neuartige Anzeigen bereitzustellen.
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Beispielsweise
ist die Elektrode 71 in 7 wesentlich
größer als die Elektroden 72, 73 oder 74. Dies
bedeutet, dass die elektrische Kapazität zwischen der Elektrode 71 und
der Elektrode 75 größer ist als die elektrische
Kapazität zwischen der Elektrode 73 und der Elektrode 75.
Wenn die Schalter 76 und 78 geschlossen sind,
ist die Spannung über den Elektroden 71 und 75 daher
niedriger als die Spannung über den Elektroden 73 und 75.
Wie zuvor bereits erwähnt verhält sich das Flüssigkristallmaterial wie
ein Schalter. Somit bleibt das Volumen für das PDLC zwischen
den Elektroden 71 und 75 lichtundurchlässig – dargestellt
durch die dunklere Punktierung – wohingegen das Volumen
für das PDLC zwischen den Elektroden 73 und 75 transparent
ist. Diese Selektivität, die für die Elektrolumineszenzschicht auch
zutrifft, ermöglicht die Konstruktion von außerordentlich
hochentwickelten Anzeigen.
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8 stellt den Einsatz einer Schicht von
repräsentativem PDLC-Material dar. Wie durch die gewölbte
Linie dargestellt, bleibt das Material lichtundurchlässig
bis die Spannung über der Schicht einen gewissen Schwellenwert überschreitet,
z. B. 20 Volt RMS. Dann wird die Schicht im Wesentlichen transparent.
Das Erhöhen der Spannung oberhalb des Schwellenwerts erzeugt
keine bedeutende Änderung der Transparenz, wie vergleichsweise
durch die gestrichelte Linie dargestellt. Normalerweise verhält sich
transparentes Material entgegengesetzt.
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In 7 sind
einige Elektroden mit einer Seite der Wechselspannungsquelle 70 und
einige mit der anderen verbunden. Eine beliebige Anzahl an Elektroden
kann mit je beiden Seiten der Wechselspannungsquelle verbunden werden.
Die Elektroden sind mit der Quelle 70 über Schalter
verbunden. Ein Schalter ist als mit jeder Elektrode in Reihe geschaltet
gekennzeichnet. In der Praxis ist dies möglicherweise nicht
der Fall, je nach der Beschaffenheit der Anzeige. Die Elektroden
sind in Kombinationen ausgewählt, die nicht alle Elektroden
umfassen müssen. Anders ausgedrückt, der gesamte
Satz an Elektroden kann in einer beliebigen Anzahl an untergeordneten
Sätzen ausgewählt werden, um eine gewünschte
Anzeige herzustellen.
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Selbst
wenn ein bestimmtes Design möglicherweise durch die bauliche
Ausführung der Anzeige als festgelegt scheinen mag, ist
dies nicht der Fall. Nach der Ausgestaltung kann man zwar nicht
den Abstand oder die dielektrische Konstante ändern, aber
man kann in der Tat den Bereich ändern, indem man selektiv
Bereiche miteinander kombiniert, indem man z. B. die Schalter 76, 77, 78 und 79 öffnet
oder schließt und somit die elektrische Kapazität
erhöht und die Spannung reduziert oder die elektrische
Kapazität verringert und die Spannung erhöht,
was sich auf die EL-Schicht, die PDLC-Schicht oder beide Schichten
auswirkt.
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Nehmen
wir beispielsweise an, dass die Schicht 63 eine EL-Schicht
ist und die Schicht 64 eine Schicht bestehend aus PDLC-Material
ist. Durch Schließen der Schalter 76 und 78 kann
die Schicht 64 im Bereich der Elektrode 73 transparent
gemacht werden (wenn die jeweiligen Bereiche der Elektroden für
den Moment außer Acht gelassen werden), und so ermöglichen,
dass Auflicht von der EL-Schicht reflektiert wird. Somit kann eine
Vorrichtung, die wie in 7 dargestellt ausgestaltet wird,
in einem „Tages”-Modus – ohne Hinterleuchtung – und
einem „Nacht”-Modus – mit Hinterleuchtung – betrieben werden.
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In
den folgenden Beispielen wird eine Veränderung durch Ändern
von Bereichen zur Anpassung der Spannung bewirkt. Diese und viele
andere Kombinationen sind in einer Anzeige mit mehreren Segmenten
ohne Zugang zur vorderen Elektrode möglich. Die Ausführung
ist vereinfacht, dennoch können gemäß der
Erfindung überaus variable Anzeigen produziert werden.
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Angenommen
die Schalter 77 und 79 sind geschlossen. Die EL-Schicht 63 strahlt
Licht in die Bereiche unterhalb der Elektroden 72 und 74 aus, und
die PDLC-Schicht 64 in den Bereichen unterhalb der Elektroden 72 und 74 ist
transparent. Das Schließen des Schalters 76 trägt
enorm zur elektrischen Kapazität auf der linken Seite des
Anschlusses 70 bei (in der Annahme, dass er einen relativ
großen Bereich, wie dargestellt, hat), wodurch die Spannung
reduziert wird. Die Bereiche unter den Elektroden 71 und 72 sind
lichtundurchlässig. Der Bereich in der EL-Schicht 63 unter
der Elektrode 72 wird heruntergeregelt und der Bereich
in der EL-Schicht 63 unter der Elektrode 74 wird
aufgehellt.
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Angenommen
die Schalter 77 und 79 sind geschlossen. Die EL-Schicht 63 strahlt
Licht in die Bereiche unterhalb der Elektroden 72 und 74 aus, und
die PDLC-Schicht 64 im Bereich unterhalb der Elektrode 72 ist
transparent. Das Schließen des Schalters 78 erhöht
die elektrische Kapazität auf der rechten Seite des Anschlusses 70,
wodurch die Spannung über der Elektrode 74 und
Elektrode 75 reduziert, die EL-Schicht 63 im Bereich
der Elektrode 74 heruntergeregelt und die EL-Schicht im
Bereich der Elektrode 72 aufgehellt wird.
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In
Abhängigkeit der jeweiligen Bereiche kann die PDLC-Schicht 64 aufgrund
der reduzierten Spannung lichtundurchlässig gemacht werden,
selbst wenn der Bereich über der EL-Schicht 63 leuchtend ist.
Ein Bereich der EL-Schicht 63 kann leuchtend bleiben, wenn
die darunter befindliche Verschlussschicht aufgrund der relativ
linearen Reaktion der EL-Schicht auf Spannung und der überaus
nicht-linearen Reaktion der PDLC-Schicht auf Spannung lichtundurchlässig
ist. Somit kann man die Elektrode 74 oder eine beliebige
Elektrode verwenden, um die elektrischen Nettokapazitäten
anderer Lampen und Verschlüsse in einem Satz oder untergeordneten Satz
an Elektroden zu variieren.
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Ohne
zu versuchen, alle möglichen Kombinationen erschöpfend
zu behandeln, kann man den Betrieb damit vergleichen, dass die gemeinsame Elektrode
so ähnlich wie der Drehpunkt einer Wippe funktioniert.
Indem man die Leuchtdichte oder Lichtundurchlässigkeit
auf einer Seite verringert, wird die Leuchtdichte oder Lichtundurchlässigkeit
auf der anderen erhöht. Dieses Charakteristikum ermöglicht
es, eine Anzeige fern von dem betroffenen Bereich zu beeinflussen
und somit die Flexibilität des Anzeigendesigns erheblich
erhöhen.
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9 ist
ein Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist der Grundaufbau wie in 7 dargestellt,
mit Ergänzung der Isolationsschicht 81 und der Stromanschlüsse 83, 84 und 85.
Die Isolationsschicht 81 verändert die Dielektrizitätskonstante
zwischen den Elektroden für die EL-Lampen und kann eine
Grafik, wie z. B. die Grafik 87, umfassen. Die Isolationsschicht 81 ist
optional und bietet eine bequeme Methode zum Anpassen der Dielektrizitätskonstante,
ohne dass Farben für die Phosphorschicht oder die dielektrische
Schicht neu ausgestaltet werden müssen. Die Schicht 81 bietet
auch eine bequeme Methode, um eine Grafik hinzuzufügen.
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10 ist
ein Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der
Erfindung. 9 unterscheidet sich von 8 hinsichtlich der Position der Isolationsschicht 91.
In 8 befindet sich die Isolationsschicht 81 zwischen
der Phosphorschicht und der vorderen Elektrode. In 9 befindet
sich die Isolationsschicht 91 zwischen der dielektrischen
Schicht und der hinteren Elektrode.
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Die
Erfindung bietet somit einen PDLC-Lichtverschluss, in dem eine Elektrode
gespalten ist und die gespaltene Elektrode kapazitiv mit einer schwebenden
Elektrode verbunden ist. Da eine Elektrode schwebenden ist, kann
eine PDLC-Schicht über die schwebende Elektrode walzbeschichtet
werden, wodurch sich Kosten reduzieren sowie eine verbesserte Konstanz
und vereinfachte Ausführung erreichen lassen. Zwei Schichten
mit gespaltenen Elektroden können separat eine Schicht
aus PDLC- und eine Schicht aus EL-Material steuern. Durch Steuern
der elektrischen Kapazität lassen sich Antriebsspannungen
für die PDLC- und EL-Schichten optimieren.
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Nachdem
nun somit die Erfindung beschrieben worden ist, wird es für
den Fachmann offensichtlich sein, dass innerhalb des Anwendungsbereichs der
Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können.
Beispielsweise zeigen die verschiedenen Darstellungen nicht alle
möglichen Reihen-Parallelkombinationen der Kondensatoren, die
in einer tatsächlichen Ausführungsform der Erfindung
vorgenommen werden können. Auch wenn sie hinsichtlich der
Elektroden, die das Muster definieren, beschrieben wurde, kann die
Phosphorschicht gemustert (z. B. siebgedruckt werden) werden anstatt
oder zusätzlich dazu, dass sie gemusterte Elektroden aufweist.
Lücken im Muster können als „Dummy”-Ladungen
zum Anpassen von elektrischer Kapazität und Spannung verwendet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4992201 [0011]
- - US 6842170 [0012]
- - WO 2005/121878 [0013]
- - US 5121234 [0013]
- - US 6441551 [0013]
- - US 5821691 [0017]
- - US 2928974 [0018]
- - US 5508585 [0018]
- - US 6934313 [0019]
