DE2126420C3

DE2126420C3 - Bilddarstellvorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht

Info

Publication number: DE2126420C3
Application number: DE2126420A
Authority: DE
Inventors: Sandor Trenton Caplan; Richard Ira Edison Klein
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1970-05-27
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2126420B2; US3612654A; CA921995A; FR2093777A5; DE2126420A1; GB1339929A

Description

40

Die Erfindung betrifft eine Bilddarstellvorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht, die sich zwischen einer betrachterseitigen transparenten Vorderwand, die eine transparente Elektrode trägt, und einer Rückwand befindet, welche einen dem Betrachter zugewandten Reflektor und eine isoliert vor diesem angeordnete Formelektrode trägt. Die Elektroden sind an elektrische Schaltkreise angeschlossen.

Aus den USA.-Patentschriften 3 322 485 und 499 112 sind verschiedene Flüssigkristallstoffe bekannt. Eine solche Vorrichtung besteht aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Wandplatten, zwischen denen sich eine Flüssigkristallschicht befindet und auf deren Innenflächen Elektroden angebracht sind, mit denen ein die Flüssigkristallschicht durchsetzendes elektrisches Feld erzeugt werden kann. Wenn kein Feld anliegt, ist der Flüssigkristall im wesentlichen transparent, während er bei angelegtem Feld eine Vorwärtsstreuung des Lichtes bewirkt. Wenn man die Elektroden auf einer oder beiden Innenflächen in bestimmter Gruppierung oder in einem bestimmten Muster anordnet, kann man den Elektrodenmustern entsprechende Bilder erzeugen. Beispielsweise sind bei einer bekannten Vorist ebenfalls transparent,

n^nfläche ein Musler von

uodene.ementen und ist auf ihrer gesamten Außenfläche mit einer lichtreflektierenden Schicht bedenkt. Se lichtreflektierenden Elektrodenelemente und d,-licitreilektierende Schicht haben ein gleichartig,, spieeelähnliches Aussehen.

Im Betrieb wird von der Vorderseite her Licht auf die Vorrichtung gerichtet und werden an uic verschiedenen Elektrodenelemente oder -segment·. Spannungen gelegt, so daß die an die Elektrodensegmente anstoßenden Teile der Fluss.gknstallschicht lichtstreuend werden. Für einen auf der Vorderseite der Vorrichtung befindlichen Betrachter erscheinen verschiedene leuchtende Schichtteile die in ihrer Form den Elektrodensegmenten entsprechen, auf spiegelartigem Hintergrund. Die reflektierende Schicht auf der Außenfläche der Rückwandplatte hat den Zweck, die Helligkeit des dargestellten B.lncs zu erhöhen. Ferner ergibt die reflektierende Schien, da sie das gleiche spiegelartige Aussehen hat wie u,e Elektroden der Rückwandplatte, einen gleichmäßigen Hintergrund, in den die Elektroden übergehen so daC, die Elektroden für den Betrachter weniger wahrnehmbar sind.

Eine Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen ergibt sich jedoch daraus, daß die verschiedenen Elektrodensegmente auf der Rückwandplatte Schatten auf die reflektierende Fläche der Ruckwandplatte werfen. Diese Schatten können, je nach dem Betrachtungswinkel und dem jeweils dargestellten Bild, fur. den Betrachter durch diejenigen Teile der Fluss.g-

bleiben, sichtbar sein erheblich stören, dem Betrachtungs-

winkel, die Ränder der Elektroden der Rückwandplatte für den Betrachter sichtbar sein wodurch der beabsichtigte Bildeffekt noch mehr beeinträchtigt

^WlZur Vermeidung dieser Schwierigkeiten könnte man zwar transparente Elektroden auf der Ruckwandplatte verwenden. Dies bringt jedoch anderweitige Probleme mit sich. Wegen der Transparenz dieser Elektroden kann nämlich das Licht von den leuchtenden Teilen des Flüssigkristallfilms vor den Elektroden die rückwärtige reflektierende Flache erreichen und von dort nach vorn reflektiert werden. Wiederum kann durch diese reflektierten Leuchtbildteile, je nach dem Betrachtungswinkel, der Bildeffekt erheblich beeinträchtigt werden. „„„,.,. .

Aus der USA.-Patentschrift 3 257 903 ist eine Vorrichtung mit einer selbst reflektierenden Flüssig-' kristallschicht bekannt, die sich zwischen zwei transparenten Elektroden und zwei Glasplatten befindet. Eine der Glasplatten kann gefärbt und dadurch in gewissem Maße reflektierend sein, doch wird dadurch nur ein Farbeffekt erzielt. Da ein gesonderter Reflektor fehlt, treten die oben erläuterten Probleme nicht auf. Dies gilt auch für eine andere Bilddarstellvorrichtung, die aus der USA.-Patentschrift 3 435 bekannt ist und reflektierende Elektroden hat, welche zur Darstellung eines entsprechenden Bildes sichtbar gemacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Flüssigkristall-Bilddarstellvorrichtungen

dahingehend zu verbessern, daß durch die isolierte Anordnung von Reflektor und Formelektfode keine iicr.nenswerte Bildstörung durch Schatten- oder persp,-kti\ ische Effekte erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch »elost, daß erfindu'K'suemäß sich auf dem von der Rückwand sein.-enen Reflektor eine isolierende Dünnschicht und ai-r dieser die Formelektrode befindet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein helles, n„ ! t durch Schatten oder andere störende Effekte d.-r Elektroden beeinträchtigtes bild erzeugt wird.

in den Zeichnungen zeigt "

ί ig. 1 die Vorderansicht einer Flüssigkristall-Ihi.idar&tellvorrichtung "cmäß dem Stand der Tech-

rig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 ₍,:_Fi_g l, '

' i g. 3 eine Schnittdarstellung einer Flüssigkristallp.i.'idarsteJ]vorrichtung gemäß einer Ausführungs-U U₁₁ der Erfindung,

!•■ig. 4 einer der Fig. 3 ähnliche Schnittdarstel- !..,-,μ einer anderen Ausführungsform der erfind-iiesgemäßen Flüssigkristall-Bilddarstellvorrichtung.

Fi g. 1 und 2 zeigen eine Flüssigkristall-Bilddar-,!,!!vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Die Vorrichtung 10 hat eine transparente Vorderwand-,,latte 12, deren Innenfläche 15 mit einer transparenu-n Elektrode 14 bedeckt ist, und eine transparente Rückwandplatte 16, auf deren Außenfläche 20 ein uikktierender Belag 18, z.B. aus Aluminium, an-...■bracht ist. Auf der Innenfläche 22 der Rückwandplatte 16 sind ztvei reflektierende Elektroden 24 und 26, z. B. aus Aluminium, von jeweils der Form eines darzustellenden Bildes angebracht. Und zwar hat die Elektrode 24 die Form eines Kreises, während die Elektrode 26 die Form eines Quadrates hat. Zwisehen den beiden Wandplatten 12 und 16 oder Subs.raten ist ein dünner Film 30 aus FlüssigkristallstofT vorgesehen. Damit die Anordnung mechanisch hinreichend stabil ist, haben die Wandplatten 12 und 16, die im allgemeinen aus Glas sind, eine Dicke in Eine Eigenschaft dieser bekannten Vorrichtung 10 besteht darin, daß, obwohl die reflektierenden hlcK-troden 24 und 26 in den durch den reflektierenden Belag 18 eebildeten Hintergrund übergehen oder sicn

mit diesem Hintergrund vermischen und im wesentliehen unsichtbar sind, die von den Elektroden *λ und 26 auf den Belag 18 geworfenen Schatten iur den Betrachter, je nach dessin Position relativ zu diesen Elektroden, sichtbar sein können. Uie An-Wesenheit solcher Schatten kann das Aussenerι α dargestellten Bildes erheblich beeinträchtigen^ rer können, wiederum je nach der Position des Betracnters in bezug auf die Elektroden 24 und -⁴^ Ränder dieser Elektroden sichtbar werden, wouu

^r beabsichtigte Bildeffekt noch mehr beeinträchtigt

wird. . „-uj taiiu.tr

Fig. 3 zeigt eine Flüssigknstall-B.lddarstellvor-

richtung 50 gemäß einer Ausfuhrungsform der tr dung. In der Vorderansicht sieht die ^Vorricn*^{u fc} , « genauso aus wie die bekannte Vorrichtung,ach Fi 1. Die Vornchtung 50 ^t eme transpar a

B Ciasaeren m

Fig. 1. Die Vornchtung 50 ^t em p

Vorderwandplatte 52 aus z. B. Cjias.aeren m fläche 56 mit einer transparenten blektroot ³ z. B. Zinnoxyd bedeckt ist, sowie ferner «nc Ruck »₅ wandplatte 58 aus z.B. Glas, die nicht JJJf zu sein braucht. Die ^Inn^^flach^^{60 der} platte 58 ist mit einer ^ich«^r^^ekt'^" J" aus z. B. Aluminium oder SiIber bedeckt._ 62 ist mit einer dünnen «Unartigen ^hicmo« 3= transparentem Isolierstoff z_B. ^'^c'^umoxy,\ _b ciumdioxyd. Siliciumnitrid, Chromoxyd od agi. deckt. Die Schicht 64 ist vorzugswejse se dunrM«e möglich, etwa in der Größenordnung5 von 2WJJ Auf der Schicht 64 sind zwei Elektroden 70 von Kreis- bzw. Quadratform angeb acht.-» troden 70 und 72 können ,n R'J^ wandplatte lichtreflektierend, z. B. aus oder Silber sein, oder sie können transparent,^z aus Zinnoxyd sein. Zwischen den beiden WanOpiai ten 52 und 58 ist ein dunner F.lm 76 aus Hussig kristallstoff vorgesehen.

len 34 und 36 über Leitungen 40 an die Elektrode 14 auf der Vorderwandplatte 12 angeschlossen sind. Mit 5 p

Elektrode 72 gelegt werden

Im Betrieb wird die Vornchtung 50 von de be

geschalteter Spannungsquelle 36 ist der unm.ttelbar vor der Elektrode 24 befindliche Teil des Flüssig-M auf Lichtstreuung geschaltet. Die tierenden Schicht 62ί und1 den
werden die oben genannten
kannten Vornchtuⁿ%

SHa?|

spiegelartigem Unier- oder Hintergrund.

Ebenso wird ein Leuchtquadrat dargestellt, wenn zwischen die Elektrode 26 und die Elektrode 14 eine Spannung gelegt wird.

^^^f'_nTwesentlichen verdeckt den Elektroden m wesenm^{chen vera}

f^so ersche.ne„, ^wenn die

werden. _{und n}

5 6

62 stammenden Reflexionen der Lcuchtbildcr vor durch einen schmalen Leiterstreifen 94 auf der Ober den Elektroden 70 und 72 im wesentlichen direkt seife der Isolierschicht 64 elektrisch untcreinandei hinter diesen Elektroden, und zwar unabhängig vom verbunden. Beide Elektroden 70 und 72 liegen ar Betrachtungswinkel. Durch die Lichtrcilexion wird Nullpotcntial (Masse). Die beiden Gleichspannungsdaher die Bildhelligkeit verbessert, ohne daß die 5 quellen 96 und 98 haben je einen Massepol und sine Deutlichkeit' beeinträchtigt wird. Ferner sind die über je einen Schalter 100 an das Elektrodensegmeni Ränder der Elektroden 70 und 72 wegen des dichten 90 bzw. das, Elcktrodensegment 92 angeschlossen. Abstands der Elektroden von der Hintergrundschicht Im Betrieb wird bei Anlegen einer Spannung ar 62 ebenfalls für den Betrachter weniger wahrnehni- das Elektrodensegment 90 und/oder das Elektrodenbar, ίο segment 92 das Leuchtbild eines Quadrates und/odei

Die Dicke der Isolierschicht 64 ist nicht kritisch. eines Kreises dargestellt. Die Anwesenheit des Leiter-

Je dünner die Schicht 64 ist, desto besser ist das Streifens 94 wirkt sich auf den Flüssigkristallfilrr

Aussehen der Vorrichtung. Im allgemeinen ist eine nicht aus, da gegenüber diesem Leiterstreifen keine

Dicke von weniger als 0,051 mm für die Schicht 64 Elektrode auf der Vorderwandplatte 52 vorhander

vorzuziehen. Da bei der vorliegenden Ausfiihrungs- 15 ist. Das heißt, die Projektion des Leiterstreifens 94

form die Schicht 64 die Elektroden 70 und 72 von auf die Vorderwandplatte 52 deckt sich mit keinen'

der reflektierenden Schicht 62 isoliert, sind aus prak- Teil der dortigen Elektroden.

tischen Gründen die Dicke der Schicht 64 untere Grundsätzlich brauchen die Elektroden auf der

Grenzen gesetzt. Beim derzeitigen Stand der Technik beiden Wandplatten 52 und 58 in der Form einandei

sind für Schichten 64 aus z. B. Siliciumdioxyd Dicken 20 nicht zu entsprechen, weil der Flüssigkristallfilm 7f

in der Größenordnung von mindestens 500 Λ er- nur dort aktiviert wird, wo die Elektroden auf der

wünscht, damit stets eine angemessene und verlaß- beiden Wandplatten übereinander liegen, so daß das

liehe Isolation zwischen der reflektierenden Schicht dargestellte Bild lediglich durch die übereinander-

62 und den Elektroden 70 und 72 gewährleistet ist. liegenden Teile der Elektrodenscgmente auf der

Arbeitet man mit Gleichspannungsqucllen, so kann 25 beiden Wandplatten gebildet wird. Die nicht iiberman sogar noch dünnere Isolierschichten 64 verwen- einanderliegenden Teile, wie der verbindende Leiterden. Denn in diesem Fall hat, selbst wenn eine der streifen 94 in Fig. 4, können als Spannungsklemmcr Elektroden 70 oder 72 durch eine Öffnung in der oder Elektrodensegmentanschlüsse od. dgl. verwen-Isolierschicht 64 nach der reflektierenden Schicht 62 det werden, indem sie auf das dargestellte Bild keiner kurzgeschlossen werden sollte, die Gleichspannung 30 Einfluß haben.

an der reflektierenden Schicht 62 keinen Einfluß auf Ferner kann die transparente Elektrode der Vorden Flüssigkeitsfilm 76. außer wenn der Film 76 mit dcrwandplatte auch auf der Außenfläche der Vorderder reflektierenden Schicht 62, z. B. durch winzige wandplatte angebracht sein. Ebenso kann die Poren in der Schicht 64, direkt Kontakt gibt. Wenn Schichtaiiordnung mit der reflektierenden Schicht 62 sie nicht zu zahlreich sind, wirken sich derartige 35 dem Isolierfilm 64 und den Elektroden 70 und 72 ir Poren, die als winzige Lichtpunkte auf der Bildfläche dieser Reihenfolge in Richtung zur Vorderwanderscheinen, nicht übermäßig störend aus. platte (d. h. die Elektroden 70 und 72 zunächst dei

Bei der gezeigten Spannungsschaltanordnung für Vorderwandplatte) auch auf der Außenfläche dei

die Vorrichtung 50 ergibt sich das Problem, daß, Rückwandplatte angebracht sein. In diesem Fall sind

wenn die Elektroden 70 und 72 über die refiektie- 40 die verschiedenen Elektroden nicht in direktem Kon-

rende Schicht 62 und Poren in der Isolierschicht 64 takt mit dem Flüssigkristallfilm 76, sondern von die-

kurzgeschlossen sind, bei Anlegen einer Spannung an scm durch die Wandplatten getrennt, und man be-

die .eine Elektrode beide Bilder dargestellt werden. nötigt eine Wechselspannung, um den Flüssigkristall-

d. h. keines der beiden Bilder einzeln dargestellt film 76 durch kapazitive Kopplung über die

werden kann. Diese Schwierigkeit ist bei der in 45 Wandplatten zu aktivieren.

Fig. 4 gezeigten Ausführungsform vermieden. Bei Statt eines Flüssigkristallstoffes, der normalerweise, dieser Alisführungsform ist die transparente EIek- wenn er nicht aktiviert, d. h. nicht mit einem elektrode auf der Vorderwandplatte 52 in zwei Ab- trischen Feld oder elektrischem Strom beaufschlagt schnitte oder Segmente 90 und 92 unterteilt, deren ist, transparent ist, kann man auch einen Flüssigjedes je einer der Elektrode 70 und 72 in der Form 50 kristallstoff verwenden, der normalerweise lichtentspricht und sich in der Lage mit der betreffenden streuend ist jedoch weniger lichtstreuend und mehl Elektrode deckt. Die Elektroden 70 und 72 sind lichtdurchlässig wird, wenn er aktiviert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

richtung Art die gegen den Betrachter g,-

1. Bi.ddarstel.vorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht, die sich zwischen einer betrachterseiiigen transparenten Vordenvand, die eine transparente Elektrode trägt, und einer Rückwand befindet, welche einen dem Betrachter zugewandten Reflektor und eine isoliert vor diesem angeordnete Formelektrode trägt dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß sich auf dem von der Rückwand (58) getragenen Reflektor (62) eine isolierende Dünnschicht (64) und auf dieser d« Fonnelektrode (70, 72) befindet.

2. Bilddarstellvorrichtung nach Anspruch 1, ._S dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (62), die Dünnschicht (64) und die Forrnelektrode (70, 72) eine auf der Rückwand (58) auf deren gegen den Betrachter gewandten Innenfläche angebrachte Schichtanordnung bilden. »

3. Bilddarstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelektrode (70. 72) aus zwei im Abstand vone.nander angeordneten, edoch untereinander z. B. durch einen auf der Rückwand angebrachten _a5 Leiter (94) verbundenen Elektrodensegmenten bestimmter Form besteht und mindestens Teile dieser Elektrodenseg.nente, jedoch nicht der verbindende Leiter, sich mit nicht untereinander verbundenen Teilen (90, 92) der Elektrode auf der Vorderwand (52) decken.

4. Bilddarstellvorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelektrode (70, 72) transparent ist

5. Bilddarstellvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelektrode (70 72) nach der Betrachterse.te re-■ flektierend »st.