DE19925498C2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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Abstract

Eine Flüssigkristallanzeige mit einer zwischen zwei Glas- oder Foliensubstraten (16, 23) angeordneten bistabilen Flüssigkristallzelle (21), wobei zwischen dem Grundsubstrat (16) und der Flüssigkristallzelle (21) eine transflektive Schicht (18) und auf der Unterseite des Grundsubstrats (16) ein selbstleuchtendes LED (30) mit einer reflektierenden äußeren Elektrode (13) oder Schicht (12) angeordnet ist.A liquid crystal display with a bistable liquid crystal cell (21) arranged between two glass or film substrates (16, 23), a transflective layer (18) between the base substrate (16) and the liquid crystal cell (21) and on the underside of the base substrate (16) a self-illuminating LED (30) with a reflective outer electrode (13) or layer (12) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a liquid crystal display according to the Preamble of claim 1.

Flüssigkristallanzeigen benötigen eine Beleuchtungseinrich­ tung, wobei das Licht der Beleuchtungseinrichtung entweder die Flüssigkristallanzeige von hinten durchleuchtet oder von die­ ser reflektiert wird, wie es bei Umgebungslicht der Fall ist. Ein Betrieb der Flüssigkristallanzeige ohne Beleuchtungsein­ richtung ist nicht möglich. Das bedeutet, dass eine relativ voluminöse Energiequelle notwendig ist, für die jedoch bei Anwendungen der Flüssigkristallanzeigen als tragbare Displays, insbesondere als Displays für smart cards oder dergleichen, kein Raum vorhanden ist.Liquid crystal displays require a lighting device tion, wherein the light of the lighting device is either the Liquid crystal display backlit or from the water is reflected, as is the case with ambient light. Operation of the liquid crystal display without lighting direction is not possible. That means a relative voluminous energy source is necessary, but for which Applications of liquid crystal displays as portable displays, in particular as displays for smart cards or the like, there is no room.

Aus der DE 37 38 414 A1 ist eine LCD-Anzeige für Kraftfahr­ zeuge bekannt, die als Beleuchtungseinrichtung eine Elektrolu­ mineszenzschicht aufweist, sodass die Anzeige sehr flach bau­ end realisiert werden kann. Allerdings muss diese Anzeige auch bei Tag stets mit dieser Leuchtschicht betrieben werden, ver­ braucht also viel Energie. Die bekannte Anzeige weist außerdem Glassubstrate auf, ist also nicht für flexible smart cards oder dergleichen einsetzbar.From DE 37 38 414 A1 there is an LCD display for motor vehicles testify known as a Elektrolu lighting device has a mescent layer, so that the display is very flat can be realized. However, this ad must also are always operated during the day with this luminescent layer, ver so needs a lot of energy. The well-known display also points Glass substrates on, is therefore not for flexible smart cards or the like can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig­ kristallanzeige für flexible Träger wie smart cards zu schaf­ fen, die außerdem nur einen minimalen Energieverbrauch auf­ weist.The invention has for its object a liquid crystal display for flexible carriers like smart cards which also have minimal energy consumption has.

Die Aufgabe wird mit einer Flüssigkristallanzeige mit den Merkamlen des Anspruchs 1 gelöst.The task is done with a liquid crystal display Features of claim 1 solved.

Die transflektive Schicht reflektiert einen großen Teil des auf die Anzeige fallenden Umgebungslichts, das je nach Stel­ lung des Flüssigkristalls dann wieder zum Beobachter gelangt, und lässt einen anderen Teil hindurchtreten. Der durchgehende Lichtanteil wird an der reflektierenden äußeren Elektrode der LED reflektiert und erreicht nach erneutem Durchgang durch die transflektive Schicht ebenfalls die Flüssigkristallzelle. Das im Bedarfsfall eingeschaltete Licht der LED durchstrahlt die transflektive Schicht der Flüssigkristallzelle und stellt damit eine Rückbeleuchtung des Flüssigkristalldisplays dar. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Flüssigkristall­ anzeige bei Tageslicht als ein reflektives bistabiles Flüssig­ kristalldisplay und bei Dunkelheit als eine selbstleuchtende LED zu verwenden. Damit übernimmt das bistabile, keine elek­ trische Energie benötigende Flüssigkristalldisplay die Anzeige bei ausreichendem Umgebungslicht und die LED die Anzeige bei Dunkelheit. Das bedeutet, dass die Anzeige nur bei Dunkelheit einen Energieverbrauch für die Rückbeleuchtung aufweist, nicht jedoch bei Tageslicht oder künstlichem Umgebungslicht. Die erfindungsgemäße Anzeige kommt daher mit einer relativ kleinen Energiequelle mit nur wenigen Amperestunden aus. Eine solche Energiequelle ist beispielsweise durch eine Dünnschichtbatte­ rie realisierbar. Die Anzeige eignet sich somit besonders für tragbare Displays wie beispielsweise Displays auf smart cards. The transflective layer reflects a large part of the ambient light falling on the display, depending on the position liquid crystal then reaches the observer again, and let another part pass through. The continuous Light component is on the reflective outer electrode LED reflects and reaches again after passing through the transflective layer also the liquid crystal cell. The If necessary, the LED light that is switched on shines through the transflective layer of the liquid crystal cell and provides backlighting of the liquid crystal display. This makes it possible to use the liquid crystal according to the invention display in daylight as a reflective bistable liquid crystal display and in the dark as a self-illuminating LED to use. So the bistable takes over, not electrical liquid crystal display requiring energy if there is sufficient ambient light and the LED indicates Darkness. This means that the display is only in the dark does not have energy consumption for the backlight however in daylight or artificial ambient light. The display according to the invention therefore comes with a relatively small Energy source with only a few amp hours. Such The energy source is, for example, a thin-film battery realizable. The display is therefore particularly suitable for portable displays such as displays on smart cards.  

Die Flüssigkristallzelle kann dabei vorzugsweise eine ferro­ elektrische λ/4-Zelle sein. Als LED wird eine organische LED eingesetzt.The liquid crystal cell can preferably be a ferro electrical λ / 4 cell. An organic LED becomes an LED used.

Die transflektive Schicht zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Grundsubstrat kann gleichzeitig die Grundelektrode der Flüssigkristallzelle sein und beispielsweise aus dünnem Alumi­ nium bestehen. Hierdurch kann eine Schicht bei der Herstellung der Anzeige eingespart werden.The transflective layer between the liquid crystal cell and the base substrate can be the base electrode of the Be liquid crystal cell and for example made of thin aluminum nium exist. This allows a layer to be produced the ad can be saved.

Die äußere Elektrode der LED kann beispielsweise aus Mg oder Ca bestehen. Als Material für die transparente innere Elek­ trode der LED und für die Deckelektrode der Flüssigkristall­ zelle lässt sich vorzugsweise ITO einsetzen.The outer electrode of the LED can be made of Mg or, for example Ca exist. As a material for the transparent inner elec trode of the LED and for the top electrode the liquid crystal cell can preferably be used with ITO.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige kann folgenden Schichtaufbau aufweisen:
A first preferred embodiment of a liquid crystal display according to the invention can have the following layer structure:

  • - Passivierung- passivation
  • - reflektierende Schicht- reflective layer
  • - äußere Elektrode der LED- outer electrode of the LED
  • - PPV (p-phenylene vinylene) oder eine andere leuchtende organische Schicht- PPV (p-phenylene vinylene) or another glowing organic layer
  • - transparente innere Elektrode der LED- Transparent inner electrode of the LED
  • - Grundsubstrat aus Glas oder Folie- Base substrate made of glass or foil
  • - transflektive Schicht - transflective layer  
  • - transparente Grundelektrode für die Flüssigkristallzelle- Transparent base electrode for the liquid crystal cell
  • - Orientierungsschicht für den Flüssigkristall- Orientation layer for the liquid crystal
  • - Flüssigkristall- liquid crystal
  • - Orientierungsschicht für den Flüssigkristall- Orientation layer for the liquid crystal
  • - transparente Deckelektrode der Flüssigkristallzelle- Transparent cover electrode of the liquid crystal cell
  • - Decksubstrat aus Glas oder Kunststofffolie- Cover substrate made of glass or plastic film
  • - Polarisator.- polarizer.

Bei einer alternativen Ausführungsform können die transflekti­ ve Schicht sowie die transparente Grundelektrode für die Flüs­ sigkristallzelle zu einer Schicht zusammengefasst sein, das heißt, die Flüssigkristallzelle kann eine transflektive Grund­ elektrode aufweisen.In an alternative embodiment, the transflecti ve layer and the transparent base electrode for the rivers sig crystal cell can be combined into one layer, the means the liquid crystal cell can be a transflective reason have electrode.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen zwei konkrete Ge­ staltungsmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Flüssigkris­ tallanzeige näher erläutert.Below are two specific Ge based on the drawings design options of a liquid crystal according to the invention tall display explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Flüs­ sigkristallanzeige; Fig. 1 Crystal Display a cross section through a first flues;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Flüs­ sigkristallanzeige. Fig. 2 shows a cross section through a second liquid crystal display.

Die Flüssigkristallanzeige 10 aus Fig. 1 besteht von unten nach oben aus einer Passivierung 11, einem Spiegel 12 aus Silber und darüber der äußeren Elektrode 13 aus Mg oder Ca einer LED 30. Darüber ist die eigentliche Leuchtschicht aus PPV angeordnet. Als innere Elektrode der selbstleuchtenden LED 30 ist darüber eine dünne, nicht gesondert eingezeichnete, strukturierte Isolierschicht und eine ITO-Schicht 15 angeord­ net. Darüber folgt das Grundsubstrat 16, das aus Glas oder einer Kunststofffolie bestehen kann. Direkt oberhalb des Substrats 16 ist eine Grundelektrode 17 aus ITO und ein transflektiver Spiegel 18 für eine Flüssigkristallzelle 20 und darüber eine Orientierungsschicht 19 für den Flüssigkris­ tall 21 angeordnet. Oberhalb des Flüssigkristalls 21 ist eine weitere Orientierungsschicht 19 und sodann eine Deckelektro­ de 22 aus strukturiertem ITO angeordnet. Aus fertigungstechni­ schen Gründen kann zusätzlich zwischen den Orientierungs­ schichten 19 und dem Flüssigkristall 21 entweder beidseitig oder auch nur auf einer Seite eine nicht gesondert eingezeich­ nete Isolationsschicht angeordnet sein. Nach oben ist die Anzeige durch ein Decksubstrat 23, beispielsweise wieder aus Glas oder Kunststofffolie, sowie einen Polarisator 24 abge­ schlossen. Das Decksubstrat 23 und der Polarisator 24 können dabei auch aus einer Einheit bestehen. Der Flüssigkristall 21 ist vorzugsweise ein bistabiler ferroelektrischer Flüssigkris­ tall.The liquid crystal display 10 from FIG. 1 consists, from bottom to top, of a passivation 11 , a mirror 12 made of silver and above it the outer electrode 13 made of Mg or Ca of an LED 30 . The actual luminescent layer made of PPV is arranged above it. As the inner electrode of the self-illuminating LED 30 , a thin, not separately drawn, structured insulating layer and an ITO layer 15 are arranged above it. This is followed by the basic substrate 16 , which can consist of glass or a plastic film. Directly above the substrate 16 is a base electrode 17 made of ITO and a transflective mirror 18 for a liquid crystal cell 20 and above an orientation layer 19 for the liquid crystal tall 21 . Above the liquid crystal 21 there is a further orientation layer 19 and then a cover electrode 22 made of structured ITO. For reasons of manufacturing technology, an insulation layer (not separately drawn) can be arranged between the orientation layers 19 and the liquid crystal 21 either on both sides or only on one side. To the top, the display is formed by a cover substrate 23, for example included abge again made of glass or plastic film, and a polarizer 24th The cover substrate 23 and the polarizer 24 can also consist of one unit. The liquid crystal 21 is preferably a bistable ferroelectric liquid crystal tall.

Die Flüssigkristallanzeige 10' nach Fig. 2 ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die Flüssigkristallanzeige 10 aus Fig. 1. Die Grundelektrode 17 und der darüber angeordnete transflekti­ ve Spiegel 18 des Flüssigkristalls 21 beim Display 10 aus Fig. 1 sind jetzt allerdings ersetzt worden durch eine trans­ flektive Grundelektrode 25. Das Display 10' weist damit eine Schicht weniger auf als die Anzeige 10.The liquid crystal display 10 'of Fig. 2 is constructed substantially the same as the liquid crystal display 10 of Fig. 1. The ground electrode 17 and the arranged above transflekti ve mirror 18 of the liquid crystal 21 in the display 10 of FIG. 1 have been, however, now replaced by a trans flective base electrode 25 . The display 10 'thus has one layer less than the display 10 .

Die obere Schichtfolge bis zur Grundelektrode 17 bzw. der transflektiven Elektrode 25 wirkt wie eine ferroelektrische λ/4-Zelle. Der Spiegel 18 bzw. die Elektrode 25 reflektiert jedoch nur einen Teil des Lichts. Der durchgehende Teil wird von dem Spiegel 12 der LED 30 reflektiert und durchleuchtet nach Abschwächung durch den transflektiven Spiegel 18 bei Tageslicht ebenfalls die Flüssigkristallanzeige 20 ohne Ener­ gieverbrauch.The upper layer sequence up to the base electrode 17 or the transflective electrode 25 acts like a ferroelectric λ / 4 cell. However, the mirror 18 or the electrode 25 reflects only part of the light. The continuous part is reflected by the mirror 12 of the LED 30 and, after weakening by the transflective mirror 18 in daylight, also illuminates the liquid crystal display 20 without energy consumption.

Beim Betrieb in Dunkelheit emittiert die LED 30 Licht, das teilweise durch den transflektiven Spiegel 18 bzw. die trans­ flektive Elektrode 25 hindurchtritt und damit wie eine Rückbe­ leuchtung für die Flüssigkristallanzeige 20 wirkt. Dabei kön­ nen zur Energieeinsparung mit Hilfe der strukturierten ITO- Schicht 15 der LED 30 nur jene LED-Teile leuchtend sein, wel­ che auch im Flüssigkristall 20 mit seiner strukturierten ober­ sten ITO-Schicht 22 bei Umgebungslicht die Information dar­ stellen.When operating in the dark, the LED 30 emits light that partially passes through the transflective mirror 18 or the trans flective electrode 25 and thus acts as a backlighting for the liquid crystal display 20 . To save energy with the help of the structured ITO layer 15 of the LED 30, only those LED parts can be illuminated which also represent the information in the liquid crystal 20 with its structured top ITO layer 22 in ambient light.

Claims (8)

1. Flüssigkristallanzeige mit einer zwischen zwei Substra­ ten (16, 23) angeordneten bistabilen Flüssigkristallzel­ le (21), wobei zwischen dem Grundsubstrat (16) und der Flüssigkristallzelle (21) eine transflektive Schicht (18, 25) und auf der Unterseite des Grundsubstrates (16) eine selbstleuchtende LED (30) angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Substrate (16, 23) Foliensubstrate sind und die LED (30) eine organisches LED mit einer reflektie­ renden äußeren Elektrode (13) oder Schicht (12) ist.1. A liquid crystal display with a ten between two Substra (16, 23) arranged bistable Flüssigkristallzel le (21), between the base substrate (16) and the liquid crystal cell (21) comprises a transflective layer (18, 25) and on the underside of the base substrate ( 16 ) a self-luminous LED ( 30 ) is arranged, characterized in that the substrates ( 16 , 23 ) are film substrates and the LED ( 30 ) is an organic LED with a reflective outer electrode ( 13 ) or layer ( 12 ). 2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Flüssigkristallzelle (21) eine ferro­ elektrische λ/4-Zelle ist.2. Liquid crystal display according to claim 1, characterized in that the liquid crystal cell ( 21 ) is a ferroelectric λ / 4 cell. 3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die transflektive Schicht (25) die Grundelektrode der Flüssigkristallzelle (21) ist.3. Liquid crystal display according to claim 1 or 2, characterized in that the transflective layer ( 25 ) is the base electrode of the liquid crystal cell ( 21 ). 4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Grundelektrode (25) aus dünnem Alumini­ um oder einem anderen semitransparenten Metall besteht.4. Liquid crystal display according to claim 3, characterized in that the base electrode ( 25 ) is made of thin aluminum or another semi-transparent metal. 5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode (13) der LED (30) aus Mg oder Ca besteht. 5. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer electrode ( 13 ) of the LED ( 30 ) consists of Mg or Ca. 6. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie von unten nach oben fol­ gende Schichtfolge aufweist: Passivierung (11), reflektie­ rende Schicht (12), äußere Elektrode (13) der LED (30), PPV oder eine andere leuchtende organische Schicht (14), transparente innere Elektrode (15) der LED (30), Grundsub­ strat (16) aus Glas oder Folie, transflektive Schicht (18), transparente Grundelektrode (17) für die Flüssig­ kristallzelle (21), Orientierungsschicht (19) für den Flüssigkristall, Flüssigkristall (21), Orientierungs­ schicht (19) für den Flüssigkristall (21), transparente Deckelektrode (22) der Flüssigkristallzelle (21), Decksub­ strat (23) aus Glas oder Kunststofffolie, Polarisator (24).6. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has the following layer sequence from bottom to top: passivation ( 11 ), reflective layer ( 12 ), outer electrode ( 13 ) of the LED ( 30 ), PPV or another luminous organic layer ( 14 ), transparent inner electrode ( 15 ) of the LED ( 30 ), base substrate ( 16 ) made of glass or foil, transflective layer ( 18 ), transparent base electrode ( 17 ) for the liquid crystal cell ( 21 ), orientation layer (19) for the liquid crystal, liquid crystal (21), orientation layer (19) for the liquid crystal (21), transparent top electrode (22) of the liquid crystal cell (21), Decksub strat (23) made of glass or plastic sheet polarizer (24) . 7. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie von unten nach oben fol­ gende Schichtfolge aufweist: Passivierung (11), reflektie­ rende Schicht (12), äußere Elektrode (13) der LED (30), PPV (14) oder eine andere organische Leuchtschicht, trans­ parente innere Elektrode (15) der LED (30), Grundsub­ strat (16) aus Glas oder Kunststofffolie, transflektive Grundelektrode (25) für die Flüssigkristallzelle (21), Orientierungsschicht (19) für den Flüssigkristall (21), Flüssigkristall (21), Orientierungsschicht (19) für den Flüssigkristall (21), Deckelektrode (22) der Flüssigkris­ tallzelle (20), Decksubstrat (23) aus Glas oder Kunst­ stofffolie, Polarisator (24).7. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has the following layer sequence from bottom to top: passivation ( 11 ), reflective layer ( 12 ), outer electrode ( 13 ) of the LED ( 30 ), PPV ( 14 ) or another organic luminescent layer, transparent inner electrode ( 15 ) of the LED ( 30 ), basic substrate ( 16 ) made of glass or plastic film, transflective base electrode ( 25 ) for the liquid crystal cell ( 21 ), orientation layer ( 19 ) for the liquid crystal ( 21 ), liquid crystal ( 21 ), orientation layer ( 19 ) for the liquid crystal ( 21 ), cover electrode ( 22 ) of the liquid crystal cell ( 20 ), cover substrate ( 23 ) made of glass or plastic film, polarizer ( 24 ). 8. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente innere Elek­ trode (15) der LED (30) und die Deckelektrode (22) der Flüssigkristallzelle (20) aus ITO besteht.8. Liquid crystal display according to one of claims 6 or 7, characterized in that the transparent inner electrode ( 15 ) of the LED ( 30 ) and the top electrode ( 22 ) of the liquid crystal cell ( 20 ) consists of ITO.
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