DE2122682A1

DE2122682A1 - Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung für Uhren

Info

Publication number: DE2122682A1
Application number: DE19712122682
Authority: DE
Inventors: Pierre Bienne Bern Girard (Schweiz)
Original assignee: Montres Rolex SA
Current assignee: Rolex SA
Priority date: 1970-05-11
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1971-11-25
Also published as: CH697470A4; CH532811A; DE2122683B2; US3712047A; US3715881A; DE2122683A1

Description

19. 195

Manufacture des Montres Rolex S. A., Bienne

"Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für Uhren"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für Uhren mit einer Gesamtheit, bestehend aus einer Flüssigkristall-Schicht ■zwischen zwei festen Platten mit leitenden Verkleidungen, welche die Elektroden bilden, wobei letztere mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden sind.

Schon seit einer gewissen Zeit ist es bekannt, dass es möglich ist, Flüssigkristalle für die Schaffung von statischen Analog- oder Digitalanzeigevorrichtungen für Uhren zu verwenden, insbesondere für Elektronikuhren. Die mit diesem Ziel verwendeten Flüssigkristalle stellten sich in Formen dünner Schichten dar, die zwischen Platten eingeschoben wurden, welche Elektroden aufwiesen. Normalerweise, d. h., wenn keine Erregung durch elektrischen Strom stattfindet, ist die Flüssigkristall-Schicht transparent wie Wasser. Sie wird dagegen undurchsichtig, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen den beidenFlächen besteht. Diese Eigenschaft ermöglicht die Schaffung von Zellen, welche die sichtbare Darstellung der Stundenanzeige ermöglichen, sei es nun in Analog-, sei es in Digitalform.

Da die optische Aktivität der verwendeten Flüssigkeiten einfach darin besteht, dass diese dann trüb werden, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt sind und darin, dass die Kontraste zwischen den Bereichen im elektrischen Feld und denen, die sich ausserhalb des Feldes befinden,

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in der Tat dadurch geliefert werden, dass Licht die Zellen von aussen bestrahlt, erfordert die Erzielung des erwähnten Phänomens nur eine äusserst geringe Leistung.

Dieser Umstand begünstigt natürlich die Verwendung von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen bei Uhren kleiner Abmessungen ohne Stromanschluss, wie z.B. Taschenuhren oder Armbanduhren. Der Stromverbrauch ist nämlich tatsächlich genügend reduziert, um daran denken zu können, die Zeitmesser mit Kleinbatterien versorgen zu können, welche eine genügend lange Lebensdauer aufweisen, um ihre Verwendung interessant zu gestalten.

Bei den bisher geschaffenen und beschriebenen Anzeigevorrichtungen war es jedoch notwendig, dass das Flüssigkristall ziemlich stark beleuchtet ' war, um die Uhrzeit gut ablesen zu können. Der Kontrast zwischen den trüben Bereichen und den transparenten der Flüssigkeits schicht erscheint dann sehr klar. Dieser Kontrast wird jedoch dann gedämpft, wenn das Umgebungslicht nachlässt und er kann dann verschwinden, wenn die Anzeigevorrichtung in eine relativ dunkle Umgebung verbracht wird. Bas verhinderte bisher eine allgemeine Verwendung dieser FlüssigkristsII-Elemente bei tragbaren Uhren, wie Armband- oder Taschenuhren.

Erfindungszweck ist also die Schaffung einei* Ar«zeige-/orriehtuiig vom obenbeschriebenen Typ, welche einen genügend ausgeprägten Kontrast zwischen den erregten und den nicht erregten Bereichen des Flüssigkristalls auch. dann aufweist, wenn, das UmgebungsbeleuchtiangsBiveau relativ niedrig ist.

Diesbezüglich ist die Anzeigevorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Platten und die von ihnen getragenen Elektroden zumindest teilweise transparent sind und dadurch, dass die Vorrichtung ausserdeni miiidsstens ein Reflektor- oder Lichtquellsmelement aufweist, welche unter der oben beschriebenen Einheit angebracht

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Bei einer besonders interessanten Ausführungsform ist vorgesehen, die feste Platte unter der Flüssigkristall-Schicht aus lichtdurchlässigem Material zu schaffen und unter diese Platte eine Beleuchtungseinrichtung ein« zuschieben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zweier in- den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. Hierin ist:

Fig. 1 Eine Teil-Perspektivansicht in explodierter Form der ersten Ausführungsform der Anzeigeeinrichtung,

Fig. 2 eine Schnittzeichming in kleinerem Masstäb der vorgenannten Einrichtung, und

Fig. 3 eine teilweise Schnittzeichnung der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Zelle, die Teil einer Gesamteinrichtung ist, die eine vollständige Stundenanzeige liefert. Die Gesamtheit der Segmente 3a, 3b usw. ist in der Weise angeordnet, dass bei einer bestimmten Potentialaufladung über Verbindungsbänder 6a, 6b usw. gewisse Untereinheiten der Segmente es ermöglichen, in der gleichen Zelle sämtliche Zahlen von 0 bis 9 erscheinen zu lassen. Diese Segmente 3 sind auf der unteren Platte 4 angeordnet, die die Vorrichtung trägt und die den Boden der Zelle bildet. Diese Platte ist längs ihrer Peripherie angehoben. Sie ist gegenüber einer Zwischenplatte 2 angeordnet, welche auf beiden Flächen leitend ist und die zweite Elektrode bildet. Letztere kann durch eine Dünnschichtbeschichtung gebildet werden, die die Gesamtheit der Fläche der Platte trägt, oder aber durch ein Netz von Drähten, welches ebenfalls sehr dünn ist, so dass es nicht in Erscheinung tritt. Wenn die Drähte nahe genug beieinander ange-

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ordnet sind, ist der Effekt der gleiche wie bei einer homogenen Schicht auf der Gesamtplatte. Die in Fig. 1 dargestellte Doppelzelle weist weiterhin eine obere Platte 1 entsprechend Platte 4 auf. Die Innenfläche der genannten Platte 1 ist jedoch mit einer transparenten Metallschicht belegt, welche ihre Gesamtfläche überdeckt, abgesehen von den Bändern, die den Segmen« ten 3 entsprechen.

Um diese Anordnung in die Praxis umzusetzen, ist es offensichtlich notwendig, in der Schicht 5 die gesamte Umfangsfläehe der Segmente 3, abgesehen von zwei Zungen 7, freizulassen, die elektrisch die Innenbereiche der Figur aus den Segmenten 3 mit dem Rest der Schicht 5 verbinden. Die Schicht 5 wird also ebenso viele Negativbilder aufweisen, wie es in Fig. sichtbar ist und wie es Zahlen bei der darzustellenden Stundenangabe gibt.

Die Zelle wird vervollständigt durch Zwischenverstrebungen 8 und 9, sowie durch nicht dargestellte Seitenstreifen, die eine Abdichtung auf allen vier Seiten bilden. Die Verbindungen 10 sind in der Weise ausgebildet, dass sie mit einem Steuerblock verbunden werden können, der einen integrierten Schaltkreis bildet, der die Impulse in der Weise verteilt, dass die Visualisierung der Stundenangabe möglich wird. Der Elektronikblock ist bei 11 in Fig. 2 dargestellt, welche ein Schnittbild ist, das sich durch drei Zellen, die in Längsrichtung geteilt sind, erstreckt.

Die Funktion der gesamten Einrichtung ist die folgende: die Zentralelektrode, bzw. Platte 2, kann als Referenz elektrode betrachtet werden. Sie wird bei einem konstanten Potential gehalten. Auf der anderen Seite kann die Elektrode 5 auch mit einem konstanten, jedoch anderen Potential ge-" halten werden als Elektrode 2, so dass die gesamte Zifferblattzone, abgesehen von den Figuren, in denen sich die Zahlen bilden, undurchsichtig erscheint und dem Zifferblatt sein grundlegendes Gesamtbild verleiht. Die Segmente 3 sind teilweise, d.h. diejenigen, die an der Darstellung

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der anzuzeigenden Zahl nicht beteiligt sind, vom elektronischen Steuerblock auf eine andere Spannung zu bringen als die Zwischenplatte 2, so dass die zwischen den Elektroden 2 und 4 liegende Flüssigkeit an diesen Segmenten undurchsichtig wird.

Es ist klar, dass bei diesen Bedingungen die Flüssigkeit zwischen den Elektroden 2 und 1, die in ihrer gesamten Masse, abgesehen von den Punkten, die nicht an der Zahlenbildung teilnehmen, undurchsichtig ist, die Zahl selbst durch Lichtreflexion auf den Segmenten 3, die nicht erregt sind, sichtbar erscheint. Man hat festgestellt, dass diese Anordnung es ermöglichte, die Ziffern in einer präziseren Form zu visualisieren, wobei ausserdem die Ablesbarkeit besser ist als mit einer einzigen Flüssigkeitsschicht. Die Elektroden 3 können entweder undurchsichtig sein, halbtransparent oder transparent. Im ersten Fall sind es die Segmente 3, die das Stundenzeichen bilden, die direkt über die zwei Flüssigkeitsschichten sichtbar gemacht werden und die eine metallische äussere Form annehmen werden, die mit dem Aussehen kontrastiert, das die umgebenden Bereiche haben, und zwar kommt dies zustande unter der Wirkung der dynamischen Diffusion, die in dem unter Spannung stehenden Flüssigkristall entsteht. Im zweiten Fall, d.h., wenn die Segmente 3a halbtransparent sind, wird das Aussehen der Zelle das gleiche sein wie im ersten Fall bei einer zureichend intensiven Umgebungsbeleuchtung, es wird jedoch möglich sein, eine oder mehrere Lampen auf der Rückseite der Zelle anzuordnen und die Zeichen leuchtend zu gestalten, sowie die Umgebungsbeleuchtung unzureichend ist. Schliesslich und im dritten Fall, d. h. wenn die Segmente 3 transparent sind, ist es notwendig, einen Boden vorzusehen, der unter der Zelle reflektiert oder absorbiert. Die Zeichen können dann mit metallischem Aussehen in verschiedenen Farben oder in schwarz auf dem hellen Hintergrund des Zifferblatts erscheinen. Um die Zeichen in der Dunkelheit ablesbar zu machen, kann man eine oder mehrere Lampen in der Umgebung der Zelle anordnen und auch oberhalb derselben, um die Segmente zu beleuchten.

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Diese Anordnung ermöglicht die vollständige Kaschierung der Verbindungsstreifen der Elektroden mit dem Steuerblock und weiterhin, den Stundenanzeigen eine schärfere Form zu geben, was auch dadurch erhalten werden könnte, dass man die erste Flüssigkristall-Schicht durch eine dünne Glasschicht ersetzt, deren Fläche mattiert ist, abgesehen von den Punkten der achtförmigen Öffnungen. Jedoch ermöglicht diese Anordnung ausserdem die beliebige Umkehrung der Erscheinungsform der Zeichen. Ein einfaches Wechseln der Programmierung der Steuereinrichtung ermöglicht es nämlich, die Zeichen undurchsichtig zu machen, während der Rest der Zelle transparent bleibt. Dafür genügt es, die gleichen Spannungen an den Elektroden 2 und 5 zu belassen und im Gegensatz dazu die Segmente 3 unter eine Gleich- oder Wechselspannung im Verhältnis zur Elektrode 2 zu bringen, wobei die Segmente die gewünschte Zahl bzw. den gewünschten Buchstaben bilden.

Wenn die beschriebene Anordnung in einer Tischuhr Anwendung findet, kann man diese Uhr bequem mit einer photoelektrischen Zelle oder mit einem anderen lichtempfindlichen Gerät ausrüsten, die einen Steuerkontakt in der Weise betätigen, dass automatisch die Lampe bzw. die Lampen eingeschaltet werden, wenn das Umgebungslicht für das Ablesen der Zeit unzureichend ist. Die gleiche Anordnung kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 verwendet werden, wo die Anzeigevorrichtung nur eine Zellenschicht aufweist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Flüssigkristall-Schicht 15 zwischen zwei Glasplatten 12 und 14 angeordnet, die transparent sind und die in einem festen Abstand zueinander durch Zwischenverstrebungen 13 gehalten werden. Die Elektroden 16 in Segmentform, die nach geometrischen Figuren angeordnet sind, welche es ermöglichen, die Stunden abzulesen, überziehen die Innenfläche der Platte 12, die die obere Platte der Vorrichtung bildet und sie sind mit einer Dekodiereinrichtung analog zur Einrichtung 11 verbunden. Die Hauptelektrode 17 überzieht die Innenfläche der unteren Platte 14. All

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diese Elektroden sind transparent. Man weiss nämlich, dass es derzeit möglich ist, auf Glasplatten genügend dünne Metallschichten aufzubringen, die sowohl transparent als auch elektrisch leitend sind. Diese Verfahren werden hier nicht beschrieben. Die Gesamtheit, bestehend aus den Platten 12 und 14 und der Flüssigkeit 15, ist oberhalb eines flachen Gehäuses 18 angeordnet, welches einen Träger bildet und dessen Innenfläche reflektierend ist, wobei die Seitenfläche eine oder meherere Lampen 19 trägt. So kann man zum Zeitpunkt, wenn die Umgebungebeleuchtung unzureichend wird, um einen zureichenden Kontrast zwischen den erregten und den nicht erregten Teilen der Flüssigkeit 15 zu erzielen, einfach die Lampe 19 einschalten, um ein klares Abheben der Stunden anzeige durch Undurchsichtigkeit im Vergleich zum Rest der Gesamtheit 12, 14, 15 zu erreichen, wobei letztere, da sie vollständig transparent ist, eine starke Lichtintensität unter der Einwirkung der Beleuchtungslampe 19 aufweist. Um den ästhetischen Eindruck zu verbessern, wird es möglich sein, die Lampe, bzw. Lampen 19 seitlich anzuordnen und sie unter den Rändern der Anzeigeanrichtung zu kaschieren. Auf der anderen Seite kann man ebenfalls eine Platte 14 aus mattiertem Glas durchsichtiger Art in der Weise vorsehen, dass die Lichtverteilung gleichmässig gestaltet wird und man kann die Innenflächen des Gehäuses mit reflektierenden Metall- oder Glasschichten überziehen.

Man könnte weiterhin verschiedene Kunstgriffe der seitlichen Beleuchtung verwenden, beispielsweise seitliche Beleuchtung der hinteren Glasplatte oder seitliche Beleuchtung über einen Durchlass in den Verstrebungen 13. Bei .diesen beiden Versionen gestaltet man die Aussenfläche der hinteren Glasplatte 14 dunkler, beispielsweise braun, grün, schwarz usw. Unter diesen Voraussetzungen ist der undurchsichtige Teil entsprechend der Darstellung der Information des Flüssigkristalls heller als die unmittelbare Umgebung.

Aus Dimensionsgründen kann die Aussenbeleuchtung, bzw. künstliche Be-

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leuchtung auf der Umfangsfläche der Flüssigkristall-Zeilen über optische Fasern herangeführt und verteilt werden. Auf der anderen Seite ermöglichen verschiedene Beleuchtungsfarben eine Differenzierung der Informationen voneinander.

Man kann auch handelsübliche Glas« oder Platikmaterialien verwenden, die die Besonderheit haben, einerseits reflektierend und andererseits transparent zu sein, oder aber einerseits undurchsichtig und transparent andererseits. Die kluge Verwendung dieser verschiedenen Produkte ermöglicht die Konstruktion von Uhren, die mit einem Maximum von Kontrast sowohl tags als auch nachts eine sehr zuverlässige Informationsablesung ermöglichen.

Zur Verstärkung des Kontrastes der Stundenangabe mit der beschriebenen Anzeigeeinrichtung kann man auch eine Anordnung verwenden, die eine Reliefwirkung schafft und die, falls die relativen Abmessungen der verschiedenen Elemente zueinander klug gewählt werden, wesentlich die Sichtbarkeit verbessert, ebenso wie das äussere Bild der Anzeigeeinrichtung. So kann man beispielsweise, wenn bei einer Vorrichtung entsprechend Fig. die untere Fläche der Platte 14 vollständig mit einer Metallschicht überzogen ist, die nicht mit der Dekodiereinrichtung verbunden ist, jedoch die Rolle einer Spiegelfläche bildet, so lange wie die Lichtquellen 19 nicht erregt sind, logischerweise erreichen, dass die Teile der Flüssigkeitsschicht 15, die durch Erregung der transparenten Elektroden 16 und 17 undurchsichtig gemacht werden, in der Höhe verdoppelt erscheinen, was den gewünschten Relief effekt bewirkt.

Man kann weiterhin einen Reliefeffekt und eine Verstärkung des Kontrastes mittels einer Vorrichtung wie der der Fig. 1 erreichen, wenn die Zwischenplatte 2 Elektroden in Segmentform aufweist, die geeignet sind, die Stundenangabe zu liefern, während die Elektroden 3 und 5 Hauptelektroden sind, die

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sich auf der Gesamtfläche der Platten 1 und 4 erstrecken. In diesem Fall ist die Hauptelektrode auf der Platte 4 möglicherweise eine undurchsichtige, nicht reflektierende Elektrode, die dem Hintergrund der sichtbaren Fläche der Anzeigeeinrichtung nicht das Aussehen eines Spiegels, sondern das einer einheitlichen Oberfläche gibt, die je nach dem weiss, schwarz oder bunt gestaltet werden kann.

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Claims

Patentansprüche:

\1,. ) Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung für Uhren, die eine

Gesarateinheit aufweist, welche besteht aus einer Flüssigkristall-Schicht, welche zwischen zwei festen Platten angeordnet wird, die leitende Beschichtungen tragen, welche Elektroden bilden, wobei letztere mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Platten und die von ihnen getragenen Elektroden zumindest teilweise transparent sind und dadurch, dass die Einrichtung ausserdem mindestens ein reflektierendes oder lichtaussendendes Element unter der genannten Gesamt einrichtung trägt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Lampe unter der genannten Gesamteinheit angeordnet ist.
3. ' Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige der Platten der genannten Gesamteinheit, die von der sichtbaren Fläche der Einrichtung am weitesten entfernt ist, lichtdurchlässig ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte lichtdurchlässige Platte auf ihrer Fläche, die sich mit dem Flüssigkristall in Verbindung befindet, mit einer lialbtransparenten Metallschicht beschichtet ist, welche ebenfalls halbreflektierend ist und sich über die gesamte Fläche erstreckt und eine Elektrode bildet.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige der Platten der genannten Gesamteinheit, die von der sichtbaren Fläche der Einrichtung am weitesten entfernt ist, transparent ist, mid da-

. durch, dass ein Spiegel unter der genannten Gesamteinheit angeordnet ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Flüssigkristall-Schicht und eine dritte, mit Elektroden auf der Kontaktfläche mit der zweiten Flüssigkristall-Schicht versehene Platte unter der genannten Gesamteinheit angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden auf der genannten dritten Platte lichtundurchlässig und reflektierend sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Stundenanzeige in Digitalform sichtbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Platte der genannten Gesamteinheit auf ihrer Innenfläche eine transparente Elektrode aufweist, die sich auf ihrer gesamten Fläche erstreckt und Offnungen in Form der Ziffer 8 aufweist, welche die Standorte der Ziffern der Stundenangabe lokalisieren, dadurch, dass die untere Platte der genannten Gesamteinheit ebenfalls transparent ist und auf ihren beiden Flächen Elektroden trägt, die sie vollständig überziehen und dadurch, dass die dritte Platte auf ihrer Fläche, welche zur zweiten Flüssigkristall-Schicht Mn gewendet ist,'Elektroden trägt, welche Segmente bilden, die unter den Öffnungen der Elektrode angeordnet sind, welche von der ersten Platte getragen wird, so dass es ermöglicht wird, die Zahlen für die Stundenangabe zu bilden, wobei die genannten Segmente unabhängig voneinander mit einer Dekodiereinrichtung verbunden sind.

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