DE19807121A1 - Optischer Schalter - Google Patents

Optischer Schalter

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Description

Die Erfindung betrifft, allgemein ausgedrückt, einen optischen Schalter, welcher im besonderen ein hochauflösendes Farbdisplay darstellen kann. Der optische Schalter mit seinen Farb- und Polarisati­ onswirkungen ist nicht auf den sichtbaren Spektralbereich begrenzt. Es besteht auch die Möglich­ keit zur Lichtsteuerung im UV- und IR-Bereich sowie zu Kombinationen mit Anwendungen im sichtbaren Spektralbereich.
Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Displays, LCD) gehören seit längerer Zeit zum Stande der Technik. Sie zeichnen sich durch einen geringen Leistungsbedarf und robuste Bauweise aus. Für Gebrauchsgegenstände werden im großen Stil Flüssigkristallanzeigen eingesetzt, die auf dem Prin­ zip beruhen, daß eine verdrillte Flüssigkristallschicht die Polarisationsebene von Licht unterschied­ lich stark dreht, je nachdem, ob ein elektrisches Feld angelegt ist oder nicht. Das Licht kann dann ein zweites Polarisationsfilter in einem Fall passieren und im anderen Fall nicht.
Ein derartiges Bauelement besteht aus zwei Glasplatten, den Trägerplatten, zwischen denen sich die Flüssigkristallsubstanz befindet. Beide Glasplatten tragen an der Innenseite leitfähige durchsichtige Elektroden und Orientierungsschichten. Die Flüssigkristallmoleküle sind im feldlosen Zustand par­ allel zu den Glasplatten orientiert. Auf der Innenseite tragen beide Glasplatten mikrofeine Struktu­ rierungen, die zueinander verdreht sind (in der Regel um 90° oder 270°). Da sich die Flüssigkri­ stallmoleküle an den Strukturierungen der Orientierungsschicht ausrichten, findet in der Flüssigkri­ stallschicht eine Verdrehung der Moleküle zueinander statt. Das Anlegen einer elektrischen Span­ nung zwischen gegenüberliegenden Elektroden bewirkt eine Ausrichtung der Moleküle in Feldrichtung; die Polarisationsrichtung eines durchdringenden Lichtstrahls wird nicht mehr gedreht.
Üblicherweise gehören zum Aufbau einer Flüssigkristallanzeige neben weiteren Komponenten zwei Polarisationsfilter, die jeweils an den äußeren Flächen der Trägerplatten angeordnet sind, und für Farb-LCDs zusätzliche Farbfilter. Die aus vielen Schichten bestehenden konventionellen LCDs sind recht kompliziert aufgebaut. Die Farbfilter sind empfindlich gegen höhere Temperaturen, da diese häufig aus organischem Polymermaterial bestehen. Die Lichtausbeuten in den konventionellen Farb-LCDs sind i.a. relativ gering.
Gemäß DE 42 01 281 A1 wird ein Vorschlag zur Ausbildung von Substratplatten für Flüssigkri­ stallanzeigen, die zur farbigen Wiedergabe von Abbildungen geeignet sind, unterbreitet. In dieser Veröffentlichung wird ausgeführt, daß es üblich ist, bei Substratplatten für Flüssigkristallanzeigen, deren Ansteuerung mittels einer Punkt-Matrix-Elektrodenstruktur erfolgt und die farbigen Abbil­ dungen erlauben, die Farbpixel der verschiedenen Grundfarben direkt auf einer Trägerplatte auszu­ bilden. Da die Farbpixel jedoch keine ebenen Oberflächenkonturen ausbilden, werden sie mit einer Abdeckschicht versehen. Eine Weiterentwicklung in dieser Richtung soll gemäß DE 42 01 281 A1 erreicht werden, indem die aus Farbpixeln gebildete Farbfilterschicht mit einer ultradünnen Folie oder Glasschicht überdeckt wird. Diese Maßnahme wird für erforderlich gehalten, wenn Substrat­ platten in Displays verwendet werden, die Verdrehwinkel zwischen den Flüssigkristallmolekülen von ≧ 90° aufweisen bzw. nur einen geringen Abstand zwischen den Zellenplatten zulassen. Be­ dingt durch die nunmehr mit Hilfe der Abdeckung erzielte ebene Oberfläche soll ein einheitliches Schaltverhalten der Flüssigkristallmoleküle erreicht werden. Dieses Beispiel zum Stande der Tech­ nik zeigt, welche Anstrengungen erforderlich sind, um hochwertige farbige Displays herzustellen.
Nunmehr sei auf eine DE-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 196 42 116.0-33 verwiesen: Diese Patentanmeldung mit dem Titel "Verfahren zur strukturierten Energieübertragung mit Elek­ tronenstrahlen" betrifft ein Verfahren, wonach auf vorzugsweise ebene Oberflächen von Objekten - wie Platten oder Bänder aus metallischen, halbleitenden oder dielektrischen Werkstoffen oder deren Kombination - kurzzeitig in begrenzte Oberflächenelemente Energie mit dem Elektronenstrahl übertragen wird. Die nutzbaren Bearbeitungseffekte werden durch die physikalische oder chemi­ sche Reaktion der Werkstoffe auf die Energieübertragung mit dem Elektronenstrahl bestimmt. Das bevorzugte Anwendungsgebiet ist die Strukturierung von Oberflächen auf beliebig langen streifen­ förmigen Objekten mit einer begrenzten Anzahl sich wiederholender, in Spalten und Zeilen ma­ trixartig angeordneter Strukturelemente.
Das erfindungswesentliche Merkmal der vorher genannten Patentanmeldung besteht darin, daß das zu bearbeitende Objekt während der Energieübertragung unter einer Maske berührungsfrei zu die­ ser so bewegt wird, daß ein Elektronenstrahl in der Bewegungsrichtung des Objektes hochfrequent oszillierend etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objektes über die in der Maske befindli­ chen Aussparungen mit einer gegenüber der Objektbewegung sehr hohen Geschwindigkeit über die Maske geführt wird.
Ein vorteilhafter Anwendungsbereich ist die hochproduktive strukturierte Bearbeitung relativ groß­ flächiger Objekte. Im Bereich der thermischen Elektronenstrahlbearbeitung kann das Verfahren u. a. zur farblichen Strukturierung geeignet sensibilisierter Glasoberflächen eingesetzt werden. Bei­ spielsweise kann so ein Substrat aus Glas mit einer speziell präparierten dünnen Oberflächenschicht durch Elektronenstrahlbearbeitung mit einem Farbmuster in Wiederholstruktur, wie z. B. in der LCD-Technik üblich, versehen werden. Um den gewünschten optischen Effekt zu erreichen, sind jeweils vier in einer orthogonalen Matrix angeordnete Pixel mit unterschiedlichen Energiedichten zu beaufschlagen. Bei der Bearbeitung bewirkt ein thermischer Effekt, daß die dünne präparierte Oberflächenschicht in den Bereichen der Pixel zeitgleiche, in der Maximaltemperatur aber verschie­ dene Temperaturzyklen durchläuft, um pixelweise bestimmte optische Eigenschaften zu erhalten.
Mit dem Verfahren gemäß Patentanmeldung 196 42 116.0-33 werden erstmals die Grenzen der bekannten Verfahren zur Energieübertragung mit Elektronenstrahlen zur Materialbearbeitung überwunden. Es wird möglich, Strukturelemente wie auch kleinste Flächenbereiche, z. B. Pixel, in bestimmter Anordnung auf der Oberfläche definiert mit dem Elektronenstrahl zu beaufschlagen, um in diesem Bereich bestimmte Bearbeitungseffekte zu erzielen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen optischen Schalter vorzuschlagen, der im Vergleich zu den bekannten konstruktiven Lösungen einen vereinfachten Aufbau aufweist, bei dem eine hohe Licht­ ausbeute und eine geringe Parallaxe gegeben ist. Der optische Schalter soll als unmittelbare Folge der erfindungsgemäßen Lösung relativ unempfindlich gegen Temperatureinwirktingen sein. Wie schon gesagt, stellt das "Verfahren zur strukturierten Energieübertragung mit Elektronenstrahlen" gemäß Patentanmeldung DE 196 42 116.0-33 auf seinem Anwendungsgebiet derzeit den höchsten Stand der Technik dar. Es gehört mit zu der Aufgabe der hiermit vorgelegten Patentanmeldung, spezielle Bauteile, die nach dem Verfahren gemäß DE 196 42 116.0-33 strukturiert wurden, ent­ sprechend der hier vorgelegten Patentanmeldung zu verwenden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie nachfolgend dargelegt gelöst, wobei hinsichtlich des grundlegenden erfinderischen Gedankens auf den Patentanspruch 1 verwiesen wird. Die weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 7.
Zur erfindungsgemäßen Lösung sind weitere Ausführungen erforderlich. Die Trägerplatten des optischen Schalters, welcher im besonderen ein hochauflösendes Display darstellt, bestehen aus Glas, in das dichroitische Farbfilter eingeprägt sind. Dabei handelt es sich um Trägerplatten, die nach dem Verfahren gemäß DE 196 42 116.0-23 strukturiert wurden. Die Trä­ gerplatten können eben oder auch nicht eben ausgebildet sein.
Für den Aufbau des optischen Schalters kann nur eine oder können alle Trägerplatten, wie noch ausgeführt wird, aus Glas bestehen, in das dichroitische Farbfilter eingeprägt sind.
Die dichroitischen Farbfilterschichten der Trägerplatten sind im allgemeinen einseitig auf den Trä­ gerplatten angeordnet. Für spezielle Anwendungsfälle sind die dichroitischen Farbfilterschichten auf den Trägerplatten doppelseitig angeordnet.
Bei doppelseitigen dichroitischen Farbfilterschichten können gleichartige oder unterschiedliche Absorptions- und Polarisationswirkungen realisiert sein.
Die jeweiligen dichroitischen Farbfilterschichten in den Trägerplatten können monochrom (Ein­ farbdisplay) oder farblich strukturiert (Mehrfarbdisplay) sein.
Die dichroitischen Farbfilterschichten liegen innerhalb der Glasmatrix der Trägerplatten, und sie sind dem Herstellungsverfahren entsprechend matrixartig verteilt. Die Farbmuster weisen in diesen Fällen Wiederholstrukturen auf und ermöglichen den Aufbau eines vollfarbfähigen Displays.
Die dichroitischen Farbfilterschichten der Trägerplatten reichen beginnend von der Glasoberfläche bis in eine Tiefe von wenigen µm. Als Orientierung können hier Tiefen bis max. 10 µm genannt werden. Die Dicke der Farbzone kann hierbei auch nur wenige Zehntel µm betragen.
Die dichroitischen Farbfilter haben Farb- und Polarisationswirkungen im sichtbaren und/oder im unsichtbaren Spektralbereich (UV-, IR-Bereich).
In einer vorteilhaften Ausführung werden zur Erzielung geringer Parallaxen die strukturierten Farbfilterschichten der Trägerplatten auf der Seite angeordnet, die mit der Flüssigkeitskristallsub­ stanz Kontakt hat, d. h. zur Erzielung eines möglichst geringen Abstandes der strukturierten Flächen befinden sich diese Flächen innenliegend. Hier wird im Prinzip auf bekannte Anordnungen zurück­ gegriffen, wobei im Unterschied zu dem bekannten Stand der Technik die nach dem Verfahren gemäß DE 196 42 116.0-33 strukturierten Trägerplatten verwendet werden.
Wird auf möglichst geringe Parallaxe kein Wert gelegt, können sich ein oder beide Farbfilter an den Außenseiten der Trägerplatten befinden, wie das im Prinzip bei den bekannten Strukturierungen bzw. Filteraufbauten der Fall ist.
Als ganz wesentlich ist hervorzuheben, daß die Farbmuster nach der Strukturierung der Träger­ platten, soweit sie aus Glas bestehen, bis auf ca. 550°C/600°C stabil bleiben. Andere Werkstoffe sollen hierbei durchaus nicht ausgeschlossen sein.
Wie noch darzulegen ist, sind transmissive, reflektive und transflektive Aufbauten möglich.
Die unter Verwendung der dichroitisch strukturierten Trägerplatten zu realisierenden optischen Schafter (z. B. vom LCD-Typ) zeichnen sich durch vereinfachten Aufbau aus, indem mindestens ein Polarisationsfilter wegfällt. Die Farbfilter, dichroitisch strukturiert, befinden sich in einer Schicht, bei der zusätzliche Aufwendungen in bezug auf Ausgleich der Höhe der Pixel entfallen. Die Filter zeichnen sich durch eine hohe Lichtausbeute aus, denn die dichroitischen Filter haben eine geringe­ re Grundabsorption gegenüber konventionellen Farbfiltern.
Anhand einiger Ausführungsbeispiele soll die Erfindung weiter erläutert werden.
Die Figuren bedeuten:
Fig. 1 Transmissives Farb-LCD mit Farbmischung (Rot, Gelb, Blau; Schwarz)
Fig. 2 Transmissives Farb-LCD mit Farbmischung (Rot, Gelb, Blau; Weiß)
Fig. 3 Reflektives Farb-LCD mit Farbmischung (Rot, Gelb, Blau; Weiß)
Fig. 4 Transmissives Farb-LCD mit Farbmischung (Rot, Gelb, Blau)
Fig. 5 Transmissives Farb-LCD mit Farbmischung (Rot, Grün, Blau; Weiß)
Fig. 6 Optischer Schalter für UV-A-Licht (transmissiv, Auslöschung in schmalen Bereichen)
Fig. 7 Optischer Schalter für schmalbandiges UV-A-Licht (transmissiv)
Fig. 8 Optischer Schalter für breitbandiges UV-A-Licht (transmissiv).
Die verwendeten Positionszeichen bedeuten:
Bezugszeichenliste
1
Farbstrukturiertes dichroitisches Polarisationsglas
2
transparente Segmentelektroden
3
Orientierungsschicht
4
transparente Hauptelektrode
5
Glasträger
6
Frontpolarisator
7
Polarisationsfilter
8
einfallendes Licht
9
austretendes Licht - zum Betrachter
10
Flüssigkristallmoleküle
11
Reflektor
12
Farbstrukturiertes dichroitisches Polarisationsglas
13
dichroitisches UV-Frontpolarisationsglas
14
dichroitisches UV-Polarisationsglas
15
Farbstrukturiertes UV-Frontpolarisationsglas
16
Farbstrukturiertes UV-Polarisationsglas
dR dichroitisches Rot
dG dichroitisches Gelb
dB dichroitisches Blau
R Rot
G Gelb
B Blau
W Weiß
UV Pol 1 - UV Polarisationsglas
UV Pol 2 - UV Polarisationsglas
UV Pol 3 - UV Polarisationsglas
λ1, λ2, λ3 austretendes UV-A-Licht unterschiedlicher Wellenlänge.
Das transmissive Farb-LCD mit Farbmischung gemäß Fig. 1 besteht aus einem farbstrukturierten dichroitischen Polarisationsglas 1. Die optisch aktive Schicht ist einseitig und innenliegend ange­ ordnet. Diese Schicht wurde nach dem vorher in der Beschreibung genannten Verfahren zur struk­ turierten Energieübertragung mit Elektronenstrahlen hergestellt, wobei das Polarisationsglas dichroistisches Rot dR, dichroistisches Gelb dG, dichroistisches Blau dB aufweist. Am Polarisa­ tionsglas i befinden sich innenliegend transparente Segmentelektroden 2 und die erste Orientie­ rungsschicht 3. Auf einem zweiten Glasträger (mit dem Positionszeichen 5 versehen) sind innenlie­ gend eine transparente Hauptelektrode 4 und auch eine zweite Orientierungsschicht 3 (90° zur er­ sten gedreht) angeordnet. Unterhalb vom Glasträger 5 ist (außenliegend) ein Polarisationsfilter 7 und oberhalb vom farbstrukturierten dichroitischen Polarisationsglas 1 (ebenfalls außenliegend) ist ein Frontpolarisator 6 plaziert. Die beiden Polarisationsfilter sind 90° zueinander verdreht angeord­ net.
Das einfallende unpolarisierte Licht 8 tritt durch den Frontpolarisator 6, wird linear polarisiert; tritt durch das farbstrukturierte dichroitische Polarisationsglas 1, in dem eine Absorption in schmalen Wellenlängenbereichen erfolgt, dann durch die Flüssigkristallschicht, in der es bei nicht angelegter Spannung (d. h. im nicht angesteuerten Zustand) in seiner Polarisarionsrichtung um 90° gedreht wird, durch den Glasträger 5 mit Polarisationsfilter 7. Auf Grund der Orientierung des Polarisati­ onsfilters 7 findet keine Absorption statt. Aus dem Polarisationsfilter 7 tritt linear polarisiertes Licht 9 mit den Bestandteilen Rot, Gelb, Blau.
Im angesteuerten Zustand erfolgt eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in Feldrichtung, die Polarisationsrichtung des Lichtes wird nicht mehr gedreht. Das Licht wird im Polarisationsfilter 7 vollständig (in allen Wellenlängenbereichen des sichtbaren Spektrums) absorbiert, die angesteuerten Segmente erscheinen schwarz.
Gemäß Fig. 2 durchdringt das einfallende Licht 8 (unpolarisiert) das farbstrukturierte dichroitische Polarisationsglas 1 unmittelbar. Die eine Komponente des elektrischen Feldvektors bleibt nahezu unbeeinflußt, während in der zweiten, um 90° gedrehten, eine Absorption in schmalen Wellenlän­ genbereichen stattfindet. Man erhält nach Verlassen des farbstrukturierten dichroitischen Polarisati­ onsglases 1 weißes Licht (in einer Polarisationsebene) mit den Farbanteilen Rot, Gelb, Blau (in der um 90° zur ersten gedrehten Polarisationsebene). Ein Frontpolarisator entfällt.
Im nicht angesteuerten Zustand erfolgt eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90°. Dieses Licht hat nach dem Durchtritt durch das Polarisationsfilter 7 (das so orientiert ist, daß es die weiße Komponente vollständig absorbiert, die um 90° gedrehte farbige Komponente nahezu unge­ schwächt hindurchläßt) nur noch die Farbanteile Rot, Gelb, Blau und ist linear polarisiert. Im angesteuerten Zustand findet keine Drehung der Polarisationsrichtung des Lichtes statt, so daß die farbige Komponente durch das Polarisationsfilter 7 absorbiert wird und die um 90° gedrehte weiße Komponente hindurchtreten kann. Das austretende Licht ist weiß und linear polarisiert (siehe Bezugszeichen 9 in Fig. 2).
Fig. 3 zeigt den Aufbau eines reflektiven Farb-LCD mit Farbmischung, wobei sich außen am Pola­ risationsfilter 7 (Rückseitenpolarisator) ein Reflektor 11 befindet. Bezüglich der Absorption und der Farbmischung treten die gleichen Wirkungen ein, wie sie sich aus Fig. 2 ergeben. Lediglich der Reflektor 11 als zusätzliches Bauelement veranlaßt die Reflexion des Lichtes, wenn es aus dem Polarisationsfilter 7 tritt.
Die optisch aktiven Schichten sind in Fig. 2 und Fig. 3, ebenfalls wie bei Fig. 1, einseitig und innenliegend angeordnet.
Im Vergleich zu den Fig. 1, 2 und 3 weist Fig. 4 eine Veränderung auf: Farbstrukturierte dichroitische Polarisationsgläser (1), (12) sind hier auf beiden Seiten der Flüssigkristallschicht an­ geordnet (optisch aktive Schichten innenliegend, d. h. auf der Seite, die sich in Kontakt mit der Flüssigkristallsubstanz befindet). Im angesteuerten Zustand tritt aus dem Polarisationsglas partiell linear polarisiertes weißes Licht mit Farbkomponenten in der um 90° gedrehten Polarisationsrich­ tung. Dieses austretende Licht (siehe Bezugszeichen 9 austretendes Licht) wird von einem Be­ trachter als schwach farbig empfunden. Im nicht angesteuerten Zustand ist das austretende Licht vollfarbig und unpolarisiert.
In Fig. 5 weist das Frontpolarisationsglas 1 gegenüber Fig. 4 die Farbfolge rot, blau 1, blau 2 auf, während das farbstrukturierte Polarisationsglas 12 die Farbfolge rot, gelb, blau hat. Durch Überdeckung von Blau und Gelb im Strahlengang wird Grün erzeugt. Durch den Einsatz eines Polarisationsfilters 7 (Rückseitenpolarisator) kann zwischen den Zuständen farbig (Rot, Grün, Blau) und weiß geschaltet werden.
Mit Fig. 6 wird ein optischer Schalter für UV-A-Licht (transmissiv) vorgestellt. Das einfallende Licht 8 (UV-A-Licht, unpolarisiert) tritt durch das farbstrukturierte dichroitische UV-Frontpolarisationsglas 15 (mit optisch aktiver Schicht einseitig und innenliegend), weiter durch die Flüssigkristallschicht und schließlich durch ein farbstrukturiertes dichroitisches UV Polarisati­ onsglas 16. Beide Polarisationsgläser (gemäß den Bezugszeichen 15, 16) weisen eine optisch aktive Schicht einseitig und innenliegend auf. Im angesteuerten Zustand erfolgt eine maximal 50%ige Auslöschung. Im nicht angesteuerten Zustand erfolgt eine nahezu totale Auslöschung in den ange­ gebenen UV-Wellenlängenbereichen.
Entsprechend Fig. 7 wird ein optischer Schalter für schmalbandiges UV-A-Licht dargestellt, wel­ ches unpolarisiert ist. Das einfällende Licht 8 tritt durch das dichroitische UV-Frontpola­ risationsglas 13 (schmalbandig) mit optisch aktiver Schicht einseitig und innenliegend. Das dichroitische UV-Polarisationsglas 14 ist mit einer optisch aktiven Schicht versehen, die ein­ seitig und innenliegend angeordnet ist. Im nicht angesteuerten Zustand erfolgt eine vollständige Auslöschung, während im angesteuerten Zustand UV-A-Licht 9 austritt, das linear polarisiert ist. Die Transmission des Lichtes beträgt im angesteuerten Zustand ca. 50%.
Mit Fig. 8 wird ein optischer Schalter für breitbandiges UV-A-Licht vorgestellt, welcher im Ver­ gleich zu Fig. 6 in seinem Aufbau dahingehend abweicht, daß das dichroitische UV-Frontpolarisationsglas 13 optisch aktive Schichten beidseitig aber mit spektral unterschiedlichen Absorptionsmaxima aufweist (Vergrößerung der Breitbandigkeit). Das dichroitische UV-Polarisati­ onsglas 14 besitzt ebenfalls optisch aktive Schichten beidseitig mit spektral unterschiedlichen Ab­ sorptionsmaxima. Wie bei Fig. 6 findet im nicht angesteuerten Zustand eine Auslöschung statt, während im angesteuerten Zustand das anstrebende UV-A-Licht linear polarisiert ist, wobei die Transmission ca. 50% beträgt.

Claims (7)

1. Optischer Schalter, der aus Trägerplatten aufgebaut ist, die aus Glas bestehen, zwischen den Trägerplatten eine Flüssigkristallsubstanz befindlich ist, die Trägerplatten mit durchsichtigen Elektroden versehen sind, an den äußeren Seiten der Trägerplatten Polarisatoren plaziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Trägerplatten aus farbstrukturiertem dichroitischem Polarisationsglas besteht, in welches dichroitische Farbfilter eingeprägt sind, die dichroitischen Farbfilter im Sinne von Farbfilterschichten innerhalb einer Matrix liegen und die dichroitischen Farbfilterschichten der Trägerplatte beginnend von der Oberfläche der Träger­ platte bis in eine Tiefe von wenigen bin reichen.
2. Optischer Schalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten aus Flach­ glas bestehen.
3. Optischer Schalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei einer Träger­ platte auf beiden Seiten dichroitischen Farbfilter eingeprägt sind.
4. Optischer Schalter nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens eine der Trägerplatten eine monochrome Farbfilterschicht eingeprägt ist.
5. Optischer Schalter nach Anspruch 1, 3, 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilterschicht mindestens einer Trägerplatte derart angeordnet ist, daß sie mit der Flüssigkeitskristall­ substanz Kontakt hat.
6. Optischer Schalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Schalter in bezug auf die Anzahl der Polarisationsfilter aus nicht mehr als einem Polarisationsfilter be­ steht.
7. Optischer Schalter nach Anspruch 1 und 6, in Abweichung von Anspruch 6 für einen speziellen Anwendungsfall, nämlich nur wenn "schwarz" benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Aufbauten ein zweites Polarisationsfilter eingefügt ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10132114A1 (de) * 2001-06-28 2003-01-23 Codixx Ag Verfahren zur Herstellung von LC-Zellen für einen erweiterten Temperaturbereich
DE10032201B4 (de) * 2000-07-01 2007-07-12 Berger, Andreas, Dr. Verfahren zum Betreiben einer frei beschreibbaren, blendfreien und energiesparenden Lichtzeichenanlage im Verkehrsbereich und Gerätesystem zu dessen Realisierung
DE102005008594B4 (de) * 2004-02-23 2012-08-23 Optrex Europe Gmbh Anzeige mit einem selbstleuchtenden Display

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005028076B4 (de) * 2005-06-01 2007-04-19 F.O.B. Gmbh Gesellschaft Zur Fertigung Farbiger Optoelektronischer Bauelemente Flüssigkristall-Display ohne Orientierungsschichten

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8824365D0 (en) * 1988-10-18 1988-11-23 Kodak Ltd Method of making colour filter array
DE4201281A1 (de) * 1992-01-18 1993-07-22 Nokia Deutschland Gmbh Substratplatten fuer fluessigkristallanzeigen
JP3206143B2 (ja) * 1992-10-20 2001-09-04 富士通株式会社 荷電粒子ビーム露光方法
DE19642116C2 (de) * 1996-10-12 2000-12-07 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur strukturierten Energieübertragung mit Elektronenstrahlen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10032201B4 (de) * 2000-07-01 2007-07-12 Berger, Andreas, Dr. Verfahren zum Betreiben einer frei beschreibbaren, blendfreien und energiesparenden Lichtzeichenanlage im Verkehrsbereich und Gerätesystem zu dessen Realisierung
DE10132114A1 (de) * 2001-06-28 2003-01-23 Codixx Ag Verfahren zur Herstellung von LC-Zellen für einen erweiterten Temperaturbereich
DE10132114B4 (de) * 2001-06-28 2004-11-11 Codixx Ag Verfahren zur Herstellung von LC-Zellen für einen erweiterten Temperaturbereich
DE102005008594B4 (de) * 2004-02-23 2012-08-23 Optrex Europe Gmbh Anzeige mit einem selbstleuchtenden Display

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